电动机控制装置制造方法
【专利摘要】本发明提供一种电动机控制装置，其不使用可输出PWM信号的控制装置而能够获得多级旋转速度。本发明的电动机控制装置具备驱动用IC(130)和磁传感器(120)。驱动用IC(130)被输入用于驱动电动机(110)的驱动信号，并且用驱动信号控制电动机(110)的旋转速度。磁传感器(120)检测电动机(110)的旋转速度。驱动用IC(130)具备传感器信号输出端子(132)和驱动信号输入端子(134)。传感器信号输出端子(132)输出驱动用IC(130)利用来自磁传感器(120)的脉冲信号生成的传感器信号。驱动信号输入端子(134)输入驱动信号。传感器信号输出端子(132)和驱动信号输入端子(134)由连接部(136)连接。驱动用IC(130)使用被输入驱动信号输入端子(134)的传感器信号，使电动机(110)以与由驱动信号驱动的电动机的旋转速度不同的第一旋转速度旋转。
【专利说明】电动机控制装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种电动机控制装置，其利用电动机旋转时输出的传感器信号能够获得多级旋转速度。
【背景技术】
[0002]计算机或服务器等信息设备使用安装在其框体上的冷却风扇对内部安装的零件进行冷却。通常，一边观察信息设备的框体内的温度及构成信息设备的零件的温度一边改变冷却风扇的旋转速度。
[0003]在下述专利文献I公开的发明中，信息设备的电源接通期间，使冷却风扇以第一旋转速度旋转，若构成信息设备的零件的温度变高而需要冷却，则使冷却风扇切换为比第一旋转速度高速的第二旋转速度进行旋转。
[0004]现有技术文献
[0005]专利文献
[0006]专利文献1:(日本)特开2007 - 65870号公报
[0007]目前，如上述专利文献I所公开的那样，冷却风扇的旋转速度通过改变向冷却风扇施加的PWM信号的占空比来切换。因此，为了切换冷却风扇的旋转速度，必须存在可输出PWM信号的控制装置。
[0008]但是，有希望不使用可输出PWM信号的控制装置而简单地获得多级旋转速度这样的要求。以可输出PWM信号的控制装置的存在为前提的电动机控制装置的情况，响应目前这样的要求是很困难的。
【发明内容】
[0009]本发明是为了响应上述要求而完成的，目的在于，提供一种电动机控制装置，其不使用可输出PWM信号的控制装置，而是通过有效地利用电动机旋转时输出的传感器信号来获得多级旋转速度。
[0010]用于实现上述目的的本发明的电动机控制装置具备驱动用IC和传感器。
[0011]驱动用IC输入用于驱动电动机的驱动信号，并且用驱动信号控制电动机的旋转速度。传感器检测电动机的旋转速度。
[0012]驱动用IC具备传感器信号输出端子和驱动信号输入端子。
[0013]传感器信号输出端子输出由来自传感器的脉冲信号生成的传感器信号。驱动信号输入端子输入驱动信号。传感器信号输出端子和驱动信号输入端子由连接部进行连接。
[0014]驱动用IC利用被输入驱动信号输入端子的传感器信号，使电动机以与由驱动信号驱动的电动机的旋转速度不同的第一旋转速度旋转。
[0015]发明效果
[0016]根据具有如上所述的结构的本发明的电动机控制装置，有效地利用通过电动机的旋转而输出的传感器信号，所以，能够不使用可输出PWM信号的控制装置而获得多级旋转 速度。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1是实施方式I的电动机控制装置的方块图；
[0018]图2是表示图1的电动机控制装置的动作的流程图；
[0019]图3是表不从驱动用IC输出的传感器信号和输入到驱动用IC的驱动信号的一个例子的图；
[0020]图4是用于说明图1的电动机控制装置的电动机的旋转速度变化的图；
[0021]图5是实施方式2的电动机控制装置的方块图；
[0022]图6是表示图5的电动机控制装置的动作的流程图；
[0023]图7是用于说明图5的电动机控制装置的电动机的旋转速度变化的图。
[0024]符号说明
[0025]100、200电动机控制装置
[0026]110电动机
[0027]112、114、116、118 开关晶体管
[0028]120磁传感器
[0029]130 驱动用 IC
[0030]132传感器信号输出端子
[0031]134驱动信号输入端子
[0032]140驱动信号线
[0033]142传感器信号线
[0034]145AU45B 电源线
[0035]Sffl 开关 I
[0036]SW2 开关 2
【具体实施方式】
[0037]下面，将本发明的电动机控制装置的实施方式分为[实施方式I]及[实施方式2]进行说明。
[0038][实施方式I]
[0039]实施方式I的电动机控制装置能够不使用可输出PWM信号的控制装置，而使电动机以两级速度旋转。
[0040](电动机控制装置的结构)
[0041]图1是实施方式I的电动机控制装置的方块图。
[0042]电动机控制装置100具有:磁传感器120，其用于检测电动机110的旋转速度；驱动用IC130,其被输入用于驱动电动机110的驱动信号，并且使用驱动信号来控制电动机110的旋转速度。
[0043]驱动用IC130连接有开关晶体管112、114、116、118。开关晶体管112、114、116、118形成H桥电路，以控制电动机110的旋转速度和旋转方向。
[0044]磁传感器120响应于安装在电动机110的转子(未图示)上的旋转探测用磁极(7 卜磁極)而生成脉冲信号。旋转探测用的磁极沿转子的旋转方向变化180°相位配置有2n个。因此，转子每旋转一转，磁传感器120输出使高电平(HI)、低电平(LOW)有规律地重复2n次的脉冲信号。磁传感器120输出的脉冲信号被输入驱动用IC130。
[0045]驱动用IC130具有传感器信号输出端子132和驱动信号输入端子134。驱动用IC130接收磁传感器120输出的脉冲信号，从传感器信号输出端子132输出占空比为50%的脉冲状的传感器信号。驱动信号输入端子134与驱动信号线140连接。从外部经由驱动信号线140向驱动信号输入端子134供给用于使电动机110以规定的旋转速度旋转的驱动信号。驱动信号可以是只具有一定电压值的直流信号，也可以是具有一定的占空比的PWM信号。在本实施方式中，使用具有一定电压值的直流信号作为驱动信号。
[0046]驱动用IC130存储有在传感器信号被输入驱动信号输入端子134时的电动机110的旋转速度(第一旋转速度)。驱动用IC130存储在例如向驱动信号输入端子134输入一定电压值的直流时用于使电动机110以额定的100%的旋转速度旋转的旋转速度数据。另外，存储在向驱动信号输入端子134输入传感器信号时用于使电动机110以额定的50%的旋转速度旋转的旋转速度数据。进一步，存储在向驱动信号输入端子134输入一侧的电源电压时用于使电动机110停止的旋转速度数据。
[0047]因此,驱动用IC130利用输入驱动信号输入端子134的传感器信号,使电动机110以与由驱动信号驱动的电动机110的旋转速度不同的第一旋转速度旋转。例如，在向驱动信号输入端子134输入一定电压值的直流时，驱动用IC130使电动机110以额定的100%的旋转速度旋转。但是，当向驱动信号输入端子134输入传感器信号时，使电动机110的旋转速度从额定的100%的旋转速度降低至额定的50%的旋转速度。
[0048]传感器信号输出端子132和驱动信号输入端子134由连接部136连接。因此，从传感器信号输出端子132输出的传感器信号被输入驱动信号输入端子134,另一方面,经由驱动信号线140输出到外部。
[0049]驱动用IC130连接将驱动用IC130与电源连接的两根电源线145A、145B和同时连接传感器信号输出端子132及驱动信号输入端子134双方的一根驱动信号线140。在电源线145B和驱动信号线140之间连接有开关SW2。通过开关SW2，电源线145B和驱动信号输入端子134被短接。
[0050]因此，在开关SW2接通而电源线145B和驱动信号输入端子134被短接时，驱动用IC130使电动机110以比第一旋转速度慢的第二旋转速度旋转或停止。例如，在向驱动信号输入端子134输入传感器信号时，驱动用IC130使电动机110以额定的50%的旋转速度(第一旋转速度)旋转。但是，当开关SW2被接通时，则向驱动信号输入端子134输入一侧的电源电压，因此，驱动用IC130使电动机110停止(第二旋转速度)。
[0051]驱动用IC130有选择地给予晶体管112、114、116、118开关信号。如果驱动用IC130给予开关晶体管112和118开关信号，而未给予开关晶体管114和116开关信号，则电动机110以对应由开关信号给予的平均电压的旋转速度，例如向顺时针方向进行旋转。另一方面，如果给予开关晶体管114和116开关信号，而未给予开关晶体管112和118开关信号，则电动机110以对应由开关信号给予的平均电压的旋转速度，例如向逆时针方向进行旋转。
[0052](电动机控制装置的动作)
[0053]图2是表示图1的电动机控制装置的动作的流程图。图3是表示从驱动用IC输出的传感器信号和输入驱动用IC的驱动信号的一个例子的图。图4是用于说明图1的电动机控制装置中的电动机的旋转速度变化的图。
[0054]用磁传感器120检测安装在电动机110的转子上的磁极。在磁传感器120检测到磁极时，磁传感器120输出高电平的信号，在磁传感器120未检测到磁极时，磁传感器120输出低电平的信号。因此，转子每旋转一转，磁传感器120就输出使高电平、低电平有规律地重复的脉冲信号(S201)。
[0055]驱动用IC130接收磁传感器120输出的脉冲信号,从传感器信号输出端子132输出如图3所示的占空比为50%的脉冲状的传感器信号。如图3所示，在占空比为50%的传感器信号中，高电平时间Tl和低电平时间T2长度相同(S202)。
[0056]驱动用IC130使用输入的脉冲信号检测电动机110的旋转异常。例如，在脉冲信号中的高电平、低电平的重复不规律时，会产生电动机110的旋转不稳定，因此，判断为产生了某些故障。另外，在未输出脉冲信号时，且高电平或低电平的状态一直被固定时，判断为电动机110被锁定(S203)。
[0057]在驱动用IC130检测出电动机110的旋转异常时(S203:是)，驱动用IC130向外部的显示装置(未图示)报告电动机Iio的旋转异常(S204)。
[0058]在驱动用IC130未检测出电动机110的旋转异常时(S203:否)，驱动用IC130判断是否向驱动信号输入端子134输入传感器信号(S205)。
[0059]向驱动用IC130输入传感器信号时(S205:是)，驱动用IC130以对应传感器信号的速度对电动机110进行速度控制。
[0060]如上所述，在驱动用IC130中，存储有在向驱动信号输入端子134输入传感器信号时用于使电动机110以额定的50%的旋转速度旋转的旋转速度数据。
[0061]因此，在向驱动用IC130输入如图3所示的占空比为50%的传感器信号时，驱动用IC130例如有选择地给予开关晶体管112、118开关信号，使电动机110以额定的50%的旋转速度(第一旋转速度)向顺时针方向旋转(S206)。
[0062]另一方面，在未向驱动用IC130输入传感器信号时(S205:否)，驱动用IC130以对应驱动信号的速度对电动机110进行速度控制。
[0063]如上所述,在驱动用IC130中，存储有在向驱动信号输入端子134输入一定电压值的直流时用于使电动机110以额定的100%的旋转速度旋转的旋转速度数据。还存储有在向驱动信号输入端子134输入一侧的电源电压时用于使电动机110停止的旋转速度数据。
[0064]因此，在向驱动用IC130输入如图3所示的一定电压值的直流时，驱动用IC130例如有选择地给予开关晶体管112、118开关信号，使电动机110以额定的100%的旋转速度旋转。另外，在开关SW2接通，驱动信号线140和电源线145B短接，向驱动信号输入端子134输入一侧的电源电压时，驱动用IC130不会输出开关信号而使电动机110停止(S207)。
[0065]如以上所述，本实施方式的电动机控制装置，如图4所示，在输入传感器信号时，使电动机110以额定的50%的速度旋转，在将开关SW2接通时，则使电动机110停止。gp，通过使用传感器信号，能够简单地进行使电动机110以额定的50%的速度旋转和使电动机110停止这两个速度的速度控制。
[0066]另外，虽然在本实施方式中未讨论，但如图3所示，如果向驱动信号输入端子134仅输入PWM信号作为驱动信号，也能够改变速度。[0067]此外，目前，为了改变电动机110的速度，需要用于从外部输入驱动信号的驱动信号线140、为了监测电动机110的旋转速度而与传感器信号输出端子132连接的信号线、将驱动用IC130与电源连接的两根电源线145AU45B合计四根电线。但是，在本实施方式的电动机控制装置100中，由于共用了驱动信号线140和与传感器信号输出端子132连接的信号线，所以合计三根电线就足够了。用于监测电动机110的旋转速度的传感器信号，能够经由驱动信号线140向外部输出。
[0068][实施方式2]
[0069]实施方式2的电动机控制装置能够不使用可输出PWM信号的控制装置，使电动机以三级速度旋转。
[0070](电动机控制装置的结构)
[0071]图5是实施方式2的电动机控制装置的方块图。
[0072]实施方式2的电动机控制装置200的结构，与图1所示的实施方式I的电动机控制装置100结构相比较，只是如下部分不同。
[0073]首先，传感器信号输出端子132不与驱动信号输入端子134连接，而在传感器信号输出端子132上连接有传感器信号线142，设有将驱动信号线140和传感器信号线142短接的开关SWl。
[0074]从传感器信号输出端子132输出的传感器信号,经由传感器信号线142输出到外部。从外部输入的驱动信号经由驱动信号线140输入驱动信号输入端子134。
[0075]开关SWl将传感器信号线142和驱动信号线140短接。开关SWl接通时，成为传感器信号输出端子132和驱动信号输入端子134被短接的状态，所以变为和实施方式I的电动机控制装置100相同的结构。因此，开关SWl接通时，电动机110以第一旋转速度进行旋转。
[0076]和实施方式I同样，开关SW2将电源线145B和驱动信号输入端子134短接。因此，开关SW2接通时，电动机110以第二旋转速度进行旋转。
[0077]开关SWl和开关SW2都断开时，传感器信号经由传感器信号线142输出到外部。可以通过测定传感器信号的脉冲频率，监测电动机110的旋转速度。另外，驱动信号经由驱动信号线140被输入驱动信号输入端子134。如图3所示，驱动信号可以是只具有一定电压值的直流，也可以是具有一定占空比的PWM信号。若使用PWM信号作为驱动信号，则可以通过改变其占空比使电动机110的旋转速度连续地变化。
[0078]另外，电动机110、磁传感器120、驱动用IC130、开关晶体管112、114、116、118的动
作和实施方式I是相同的。
[0079](电动机控制装置的动作)
[0080]图6是表示图5的电动机控制装置的动作的流程图。图7是用于说明图5的电动机控制装置中的电动机的旋转速度变化的图。
[0081]通过磁传感器120检测安装在电动机110的转子上的磁极。在磁传感器120检测出磁极时，磁传感器120输出高电平的信号，在磁传感器120未检测出磁极时,磁传感器120输出低电平的信号。因此，转子每旋转一转，磁传感器120就输出使高电平、低电平有规律地重复的脉冲信号(S401)。
[0082]驱动用IC130接收磁传感器120输出的脉冲信号,从传感器信号输出端子132输出如图3所示的、占空比为50%的脉冲状的传感器信号。如图3所示，占空比为50%的传感器信号使高电平时间Tl和低电平时间T2长度相同(S402)。
[0083]驱动用IC130使用输入的脉冲信号检测电动机110的旋转异常。例如，由于在脉冲信号中的高电平、低电平的重复无规律时会产生电动机HO的旋转不稳定，因此判断为产生了某种故障。另外，在未输出脉冲信号时，高电平或低电平的状态一直被固定时，判断为电动机110被锁定(S403 )。
[0084]在驱动用IC130检测出电动机110的旋转异常时(S403:是)，驱动用IC130向外部的显示装置(未图示)报告电动机Iio的旋转异常(S404)。
[0085]在驱动用IC130未检测出电动机110的旋转异常时(S403:否)，驱动用IC130根据开关SWl和开关SW2的接通、断开状态(S405、S407、S409)，如下控制电动机110的旋转速度。
[0086]在开关SWl接通，开关SW2断开时(S405:是)，向驱动信号输入端子134输入传感器信号，所以，驱动用IC130以中间速度对电动机110进行速度控制。
[0087]在驱动用IC130中，如上所述，存储有在向驱动信号输入端子134输入传感器信号时用于使电动机110以额定的50%的旋转速度旋转的旋转速度数据。
[0088]因此，在向驱动用IC130输入如图3所示的占空比为50%的传感器信号时，驱动用IC130例如有选择地给予开关晶体管112、118开关信号，使电动机110以额定的50%的中间速度(第一旋转速度)向顺时针方向旋转(S406)。
[0089]另一方面，如果不是开关SWl接通，开关SW2断开(S405:否)，则接着判断是否是开关SWl断开，开关SW2接通(S407)。在开关SWl断开、开关SW2接通时(S407:是)，成为电源线145B和驱动信号输入端子134被短接的状态，所以向驱动信号输入端子134输入一侧的电源电压。
[0090]在驱动用IC130中，如上所述，存储有在向驱动信号输入端子134输入一侧的电源电压时用于使电动机110以低速度旋转或停止的旋转速度数据。
[0091]因此,在向驱动信号输入端子134输入一侧的电源电压时,驱动用IC130有选择地给予开关晶体管112、118开关信号，使电动机110以低速度向顺时针方向旋转(第二旋转速度)，或者不输出开关信号，使电动机110停止(S408 )。
[0092]另一方面，如果不是开关SWl断开，开关SW2接通(S407:否)，则接着判断开关SWl和开关SW2是否都是断开的(S409)。在开关SWl和开关SW2都断开时(S409:否)，驱动用IC130以对应驱动信号的速度对电动机110进行速度控制。
[0093]在驱动用IC130中，如上所述,存储有在向驱动信号输入端子134输入一定电压值的直流时用于使电动机110以额定的100%的旋转速度旋转的旋转速度数据。
[0094]因此，在向驱动用IC130输入如图3所示的一定电压值的直流时，驱动用IC130例如有选择地给予开关晶体管112、118开关信号，使电动机110以额定的100%的高速度(第三旋转速度)旋转(S207)。
[0095]如以上所述，本实施方式的电动机控制装置，如图7所示，在将开关SWl接通、将开关SW2断开时，使电动机110以额定的50%的中间速度旋转。另外，在将开关SWl断开、将开关SW2接通时，使电动机110以低速度旋转或者停止。进一步，在将开关SWl和开关SW2双方断开时，根据被输入驱动信号输入端子134的驱动信号使电动机110以额定的100%的高速度旋转。
[0096]在本实施方式中，通过将向驱动信号输入端子134输入的驱动信号设定为如图3所示的PWM信号，能够使在将开关SWl和开关SW2双方断开时的速度变为任意的速度。
[0097]在本实施方式中，可以将传感器信号输出端子132和驱动信号输入端子134任意地进行连接，所以能够获得使电动机110以额定的50%的中间速度旋转、使电动机110以低速度旋转或者停止、使电动机110以额定的100%的高速度旋转这三种速度。
[0098]如以上所述，在实施方式I及2中，将在使用传感器信号时所设定的电动机110的旋转速度设定为额定的50%，但不限定于该数值，且能够使驱动用IC130存储对应用途的最合适的旋转速度。
[0099]通过将向驱动信号输入端子134输入的驱动信号设定为PWM信号，并且将使用传感器信号时所设定的电动机110的旋转速度设定为任意的旋转速度，可以按各种速度模式控制电动机110的旋转速度。
[0100]如以上所述，根据本发明的电动机控制装置，即使没有可输出PWM信号的控制装置，也能够容易地改变电动机的速度设定。因此，本发明的电动机控制装置能够优选地用于冷却计算机或服务器等信息设备的冷却风扇。
【权利要求】
1.一种电动机控制装置，包括: 驱动用1C，其输入用于驱动电动机的驱动信号，并且使用所述驱动信号来控制所述电动机的旋转速度；以及 传感器，其用于检测所述电动机的旋转速度， 所述驱动用IC包括: 传感器信号输出端子，其输出由来自所述传感器的脉冲信号生成的传感器信号；以及 驱动信号输入端子，其输入所述驱动信号， 所述传感器信号输出端子和所述驱动信号输入端子由连接部连接， 所述驱动用IC利用被输入所述驱动信号输入端子的传感器信号以使所述电动机以与由所述驱动信号驱动的所述电动机的旋转速度不同的第一旋转速度旋转。
2.一种电动机控制装置，包括: 驱动用1C，其输入用于驱动电动机的驱动信号，并且使用所述驱动信号来控制所述电动机的旋转速度；以及 传感器，其用于检测所述电动机的旋转速度， 所述驱动用IC包括: 传感器信号输出端子，其输出由来自所述传感器的脉冲信号生成的传感器信号；以及 驱动信号输入端子，其输入所述驱动信号，· 所述驱动用IC还包括: 第一开关，其使所述传感器信号输出端子和所述驱动信号输入端子短接；以及第二开关，其使将所述驱动用IC连接于电源的电源线和所述驱动信号输入端子短接，在所述第一开关被接通且所述第二开关被断开以将所述传感器信号输出端子和所述驱动信号输入端子短接时，所述驱动用IC使所述电动机以第一旋转速度旋转；在所述第二开关被接通且所述第一开关被断开以将所述电源线和所述驱动信号输入端子短接时，所述驱动用IC使所述电动机以比所述第一旋转速度慢的第二旋转速度旋转或停止；在所述第一开关和所述第二开关都被断开以不会将所述传感器信号输出端子、所述驱动信号输入端子、所述电源线相互短接时，所述驱动用IC使所述电动机以比所述第一旋转速度快的第三旋转速度旋转。
3.如权利要求1所述的电动机控制装置，其中，包括第二开关，所述第二开关使将所述驱动用IC连接于电源的电源线和所述驱动信号输入端子短接， 所述驱动用IC在所述第二开关被接通且所述电源线和所述驱动信号输入端子被短接时使所述电动机以比所述第一旋转速度慢的第二旋转速度旋转或停止。
4.如权利要求1或3所述的电动机控制装置，其中，从所述传感器信号输出端子输出的传感器信号经由连接于所述驱动信号输入端子的驱动信号线输出到外部。
5.如权利要求1或2所述的电动机控制装置，其中，所述驱动用IC存储有在所述传感器信号被输入到所述驱动信号输入端子时所述电动机的第一旋转速度。
6.如权利要求1或2所述的电动机控制装置，其中，所述传感器随着所述电动机的旋转向所述驱动用IC输出使高电平、低电平有规律地重复的脉冲信号，所述驱动用IC接收所述脉冲信号并从所述传感器信号输出端子输出占空比为50%的脉冲状的传感器信号。
7.如权利要求3所述的电动机控制装置，其中，在所述驱动用IC上连接有将所述驱动用IC连接于电源的两根电源线和同时与所述传感器信号输出端子及所述驱动信号输入端子双方连接的一根驱动信号线。
8.如权利要求2所述的电动机控制装置，其中，在所述驱动用IC上连接有将所述驱动用IC连接于电源的两根电源线、连接于所述传感器信号输出端子的一根传感器信号线，以及连接于所述驱动信号输入端子的一根驱动信号线。
9.如权利要求8所述的电动机控制装置，其中，所述第一开关连接于所述传感器信号线和所述驱动信号线，所述第二开关连接于所述驱动信号线和电源线中的一方。
【文档编号】H02P7/28GK103580564SQ201310235140
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2013年6月14日 优先权日:2012年7月19日
【发明者】中村俊之, 村松阳 申请人:山洋电气株式会社