(57)【要約】【課題】ＰＷＭ信号のソフトスタートを有するブラシなしＤＣモーターを提供すること。【解決手段】ＤＣモーターが提供される。このＤＣモーターは、ＤＣモーターに提供される電力入力が不規則的である間及び／または後にＤＣモーターにおける電流のラッシュまたはオーバーロードを防止する。ＤＣモーターの制御回路はＤＣモーターに提供される電流を制御するように構成される。ＤＣモーターに提供される電力入力の電力不規則性が制御回路により検出されると、制御回路はＰＷＭ（パルス幅変調された）信号の生成を中止し、且つ、ＤＣモーターに提供される電流を中止する。ＰＷＭ信号を中止した後に、制御回路は電力不規則性がそれ以上検出できないときにＰＷＭ信号のソフトスタートを行うことができる。ＰＷＭ信号のソフトスタートはＤＣモーターに提供される電流の漸進的な増加を生成してＤＣモーターの誤作動を引き起こす電流の急激なラッシュを防止する。【選択図】図１
2010246369.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モーター装置であって、
固定子と回転子を備えるＤＣモーターと、
ＡＣ電力入力を受信し、このＡＣ電力入力をＤＣ電力に変換するように構成されたＡＣ／ＤＣ変換器と、
ＰＷＭ信号を生成するように構成されたＰＷＭ信号生成器と、
前記ＤＣ電力とＰＷＭ信号を用いてＰＷＭスイッチングされた電力を生成し、このＰＷＭスイッチングされた電力をＤＣモーターに供給するように構成されたスイッチング回路と、
ＡＣ電力入力の不規則性を検出し、制御信号をＰＷＭ信号生成器に送信するように構成された入力電力不規則性検出器と、
を備え、
前記制御信号を受信するときに、ＰＷＭ信号生成器はＰＷＭ信号の生成を中止し、且つ、新たなＰＷＭ信号の生成を再開するように構成されたことを特徴とするモーター装置。
【請求項２】
前記入力電力不規則性検出器は、ＡＣ電力入力においてサージを検出するように構成されたサージ検出回路を備え、前記入力電力不規則性検出器は、ＡＣ電力入力において予め決められた値よりも大きな少なくとも一つのサージを検出するときに制御信号を送信するように構成されたことを特徴とする請求項１に記載のモーター装置。
【請求項３】
前記入力電力不規則性検出器は、予め決められた期間中に２以上のサージを検出するときに制御信号を送信するように構成されたことを特徴とする請求項２に記載のモーター装置。
【請求項４】
前記ＰＷＭ信号生成器は、ＰＷＭ信号の生成を中止した後に予め決められた期間中にサージが検出できなかったときに新たなＰＷＭ信号の生成を再開するように構成されたことを特徴とする請求項２に記載のモーター装置。
【請求項５】
前記予め決められた期間は５秒以上であることを特徴とする請求項４に記載のモーター装置。
【請求項６】
前記入力電力不規則性検出器は、予め決められた期間よりも長いＡＣ電力入力の供給停止を検出するように構成された供給停止検出回路を備え、前記入力電力不規則性検出器は、前記予め決められた期間よりも長いＡＣ電力入力の供給中止を検出するときに制御信号を送信するように構成されたことを特徴とする請求項１に記載のモーター装置。
【請求項７】
前記予め決められた期間は０．２ミリ秒以上であることを特徴とする請求項６に記載のモーター装置。
【請求項８】
前記供給停止検出回路は、予め決められた期間よりも短いＡＣ電力入力の供給中止を検出するように構成され、前記入力電力不規則性検出器は、前記予め決められた期間よりも短いＡＣ電力入力の供給中止を検出するときに制御信号を送信するように構成されたことを特徴とする請求項６に記載のモーター装置。
【請求項９】
前記入力電力不規則性検出器は、１０秒よりも短いＡＣ電力入力の供給中止を検出するときに制御信号を送信するように構成されたことを特徴とする請求項６に記載のモーター装置。
【請求項１０】
前記入力電力不規則性検出器は、前記ＡＣ電力入力において予め決められた値や実質的にゼロ（０）よりも低いロウ値を検出するように構成された供給中止検出回路を備え、前記入力電力不規則性検出器は、前記ＡＣ電力入力において予め決められた値よりも低いロウ値を検出するときに制御信号を送信するように構成されたことを特徴とする請求項１に記載のモーター装置。
【請求項１１】
前記ＡＣ電力入力とＤＣ電力は電圧にあることを特徴とする請求項１に記載のモーター装置。
【請求項１２】
前記ＡＣ電力入力に接続され、このＡＣ電力入力を論理回路電圧レベルにダウンスケーリングするように構成された電圧分割回路をさらに備え、前記入力電力不規則性検出器は、前記ＡＣ電力入力のダウンスケーリングされた値をモニターリングすることを特徴とする請求項１に記載のモーター装置。
【請求項１３】
モーター装置を動作させる方法であって、
固定子と回転子を備えるＤＣモーターと、ＡＣ／ＤＣ変換器と、入力電力不規則性検出器と、ＰＷＭ信号生成器及びスイッチング回路を備えるモーター装置を提供するステップと、
前記ＰＷＭ信号生成器においてＰＷＭ信号を生成するステップと、
前記ＡＣ／ＤＣ変換器においてＡＣ電力入力をＤＣ電力に変換するステップと、
前記スイッチング回路においてＤＣ電力とＰＷＭ信号を用いてＰＷＭスイッチングされた電力を生成するステップと、
ＰＷＭスイッチングされた電力をＤＣモーターに供給するステップと、
前記入力電力不規則性検出器においてＡＣ電力入力の不規則性を検出するステップと、
前記ＡＣ電力入力において少なくとも一つの不規則性を検出するときにＰＷＭ信号の生成を中止するステップと、
を含むことを特徴とするモーター装置を動作させる方法。
【請求項１４】
前記入力電力不規則性検出器はサージ検出回路を備え、前記不規則性を検出するステップは、ＡＣ電力入力において予め決められた値よりも大きな少なくとも一つのサージを検出するステップを含むことを特徴とする請求項１３に記載のモーター装置を動作させる方法。
【請求項１５】
前記中止するステップは、予め決められた期間中に２以上のサージを検出するときに行われることを特徴とする請求項１４に記載のモーター装置を動作させる方法。
【請求項１６】
前記新たなＰＷＭ信号を生成するステップは、ＰＷＭ信号の生成を中止した後に予め決められた期間中にサージが検出できなかったときに再開されることを特徴とする請求項１４に記載のモーター装置を動作させる方法。
【請求項１７】
前記予め決められた期間は５秒以上であることを特徴とする請求項１６に記載のモーター装置を動作させる方法。
【請求項１８】
前記入力電力不規則性検出器は供給中止検出回路を備え、前記不規則性を検出するステップは、予め決められた期間よりも長いＡＣ電力入力の供給中止を検出するステップを含むことを特徴とする請求項１３に記載のモーター装置を動作させる方法。
【請求項１９】
前記予め決められた期間は０．２ミリ秒以上であることを特徴とする請求項１８に記載のモーター装置を動作させる方法。
【請求項２０】
前記入力電力不規則性検出器は、論理回路電圧レベルにおいてＡＣ電力入力のダウンスケーリングされた値をモニターリングすることを特徴とする請求項１３に記載のモーター装置を動作させる方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モーター装置、およびモーター装置を動作させる方法に係り、さらに詳しくは、ＰＷＭ信号のソフトスタートを有するブラシなしＤＣモーターに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＡＣ（交流電流）モーターの動作を開始または停止させるためのスイッチが広く用いられている。しかしながら、ＥＣＭ（電気整流モーター）、より具体的に、ブラシなしＤＣ（直流電流）電気モーターにおいては、電力入力に不規則性があるときに不安定性が発生することがある。モーターの制御回路は、論理レベルの電圧を用いてＤＣモーターの動作を制御する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
モーターに提供される電力入力が不規則的であれば、論理レベルの電圧が不規則的になって制御回路は不正確な制御信号を生成することがある。
【０００４】
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、ＰＷＭ信号のソフトスタートを有するブラシなしＤＣモーターを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一側面は、モーター装置を提供する。このモーター装置は、固定子と回転子を備えるＤＣモーターと、ＡＣ電力入力を受信し、このＡＣ電力入力をＤＣ電力に変換するように構成されたＡＣ／ＤＣ変換器と、ＰＷＭ信号を生成するように構成されたＰＷＭ信号生成器と、前記ＤＣ電力とＰＷＭ信号を用いてＰＷＭスイッチングされた電力を生成し、このＰＷＭスイッチングされた電力をＤＣモーターに供給するように構成された電力スイッチング回路と、ＡＣ電力入力の不規則性を検出し、制御信号をＰＷＭ信号生成器に送信するように構成された入力電力不規則性検出器と、を備え、制御信号を受信するときに、ＰＷＭ信号生成器はＰＷＭ信号の生成を中止し、且つ、新たなＰＷＭ信号の生成を再開するように構成される。
【０００６】
上述したシステムにおいて、前記入力電力不規則性検出器は、ＡＣ電力入力においてサージを検出するように構成されたサージ検出回路を備えていてもよく、前記入力電力不規則性検出器は、前記ＡＣ電力入力において予め決められた値よりも大きな少なくとも一つのサージを検出するときに制御信号を送信するように構成される。前記入力電力不規則性検出器は、予め決められた期間中に２以上のサージを検出するときに制御信号を送信するように構成されていてもよい。ＰＷＭ信号生成器は、ＰＷＭ信号の生成を中止した後に予め決められた期間中にサージが検出できなかった場合に新たなＰＷＭ信号の生成を再開するように構成されていてもよい。予め決められた期間は５秒以上であってもよい。
【０００７】
また、上述したシステムにおいて、前記入力電力不規則性検出器は、予め決められた期間よりも長いＡＣ電力入力の供給中止を検出するように構成された供給中止検出回路を備えていてもよく、前記入力電力不規則性検出器は、予め決められた期間よりも長いＡＣ電力入力の供給中止を検出するときに制御信号を送信するように構成される。この予め決められた期間は０．２ミリ秒以上であってもよい。前記供給中止検出回路は、予め決められた期間よりも短いＡＣ電力入力の供給中止を検出するように構成されていてもよく、前記入力電力不規則性検出器は、予め決められた期間よりも短いＡＣ電力入力の供給中止を検出するときに制御信号を送信するように構成される。前記入力電力不規則性検出器は、１０秒よりも短いＡＣ電力入力の供給中止を検出するときに制御信号を送信するように構成されていてもよい。前記入力電力不規則性検出器は、前記ＡＣ電力入力において予め決められた値や実質的にゼロ（０）よりも低いロウ値を検出するように構成された供給中止検出回路を備えていてもよく、前記入力電力不規則性検出器は、前記ＡＣ電力入力から予め決められた値よりも低いロウ値を検出するときに制御信号を送信するように構成される。前記ＡＣ電力入力とＤＣ電力は電圧にあってもよい。このシステムは、前記ＡＣ電力入力に接続され、このＡＣ電力入力を論理回路電圧レベルにダウンスケーリングするように構成された電圧分割回路をさらに備えていてもよく、前記入力電力不規則性検出器は、ＡＣ電力入力のダウンスケーリングされた値をモニターリングする。
【０００８】
本発明の他の側面は、モーター装置を動作させる方法を提供する。この方法は、固定子と回転子を備えるＤＣモーターと、ＡＣ／ＤＣ変換器と、入力電力不規則性検出器と、ＰＷＭ信号生成器および電力スイッチング回路とを備えるモーター装置を提供するステップと、前記ＰＷＭ信号生成器においてＰＷＭ信号を生成するステップと、前記ＡＣ／ＤＣ変換器においてＡＣ電力入力をＤＣ電力に変換するステップと、前記電力スイッチング回路において前記ＤＣ電力とＰＷＭ信号を用いてＰＷＭスイッチングされた電力を生成するステップと、ＰＷＭスイッチングされた電力をＤＣモーターに供給するステップと、前記入力電力不規則性検出器においてＡＣ電力入力の不規則性を検出するステップと、前記ＡＣ電力入力において少なくとも一つの不規則性を検出するときにＰＷＭ信号の生成を中止するステップと、中止後に新たなＰＷＭ信号の生成を再開するステップと、を含む。
【０００９】
上述した方法において、前記入力電力不規則性検出器は、サージ検出回路を備えていてもよく、前記不規則性を検出するステップは、前記ＡＣ電力入力から予め決められた値よりも大きな少なくとも一つのサージを検出するステップを含む。前記ＰＷＭ信号の生成を中止するステップは、予め決められた期間中に２以上のサージを検出するときに行われてもよい。前記新たなＰＷＭ信号を生成するステップは、ＰＷＭ信号の生成を中止した後に予め決められた期間中にサージが検出できなかったときに再開されてもよい。前記予め決められた期間は５秒以上であってもよい。前記入力電力不規則性検出器は供給中止検出回路を備えていてもよく、前記不規則性を検出するステップは、予め決められた期間よりも大きなＡＣ電力入力の供給中止を検出するステップを含む。前記予め決められた期間は０．２ミリ秒以上であってもよい。前記入力電力不規則性検出器は、論理回路電圧レベルにあるＡＣ電力入力のダウンスケーリングされた値をモニターリングしてもよい。
【００１０】
本発明の上述した内容は簡単な形態にて本発明の概念を選択して記述するために提供されたものであり、本発明は下記の詳細な説明において詳述される。本発明の上述した内容は請求された主題の核心特徴や主な特徴を識別するために提供されたものではないだけではなく、請求された主題の範囲を制限するために使用するために提供されたものでもないという点に留意すべきである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明は、電力入力が不規則的である間及び／または後にＰＷＭ信号のソフトスタート動作を通じて実質的にゼロ（０）から始まって次第に増加する電流をＤＣモーターに提供することにより、モーター回路内における電流の急激なラッシュまたはオーバーロードを防止して回路の損傷を防止することができるなどの効果を奏する。
【００１２】
本発明の上述した特徴と他の特徴は添付図面に基づく以下の詳細な説明と添付された請求範囲から一層明らかになるであろう。これらの図面は本発明の内容による実施形態のうち一部の実施形態だけを示すものであるため、本発明の範囲をこれらの実施形態にのみ制限するものであると認識してはならず、以下、本発明は、添付図面に基づいてさらなる限定と詳細なしに記述されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】ＤＣモーターの一実施形態のブロック図。
【図２】ＤＣモーターの一実施形態の回路図。
【図３】ＡからＧは、ソフトスタートのない一実施形態によるＤＣモーターにより生成される電圧入力、ＰＷＭ信号及び電流のグラフ。
【図４】ＡからＦは、ソフトスタートを有する一実施形態によるＤＣモーターにある電力スイッチング回路により生成される電圧入力、ＰＷＭ信号及び電流のグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、詳細な説明において、本発明の一部を構成する添付図面に基づいて本発明が説明される。これらの図面において、本文に特に断わりのない限り、類似する符号は一般的に類似する部分を示す。詳細な説明、図面及び請求範囲に記述された例示的な実施形態は何ら本発明を制限するためのものではない。ここに提示された主題に関する思想や範囲を逸脱することなく他の実施形態が使用されてもよく、他の変形がなされてもよい。本発明の多数の側面は一般的にこの明細書に記述され、且つ、図面に示すように種々の異なる構成により配列または代替されたり組合または設計され、これらはいずれもは明示的に考慮されて本発明の一部をなすということが容易に理解できるであろう。
【００１５】
電力不規則性を有するＤＣモーター
一実施形態において、ＤＣモーターが提供される。このＤＣモーターは、ＤＣモーターに供給される電力入力が不規則的である間及び／または後に電流のラッシュまたはオーバーロードを防止する。この電力不規則性はＤＣモーターに供給される電力入力において電力供給中止とサージを含む。このモーターの制御回路はＤＣモーターに提供される電流を制御するために構成される。ＤＣモーターに供給される電力入力の電力不規則性が検出されると、ＰＷＭ信号の生成が中止され、ＤＣモーターへの電流供給が中止される。ＰＷＭ信号を中止した後、制御回路は電力不規則性がそれ以上検出できなければＰＷＭ信号のソフトスタートを行うことができる。ＰＷＭ信号のソフトスタートは実質的にゼロ（０）から始まって次第に増加するＤＣモーターに提供される電流を発生して電流の急激なラッシュを防止する。ソフトスタートは回路内における電流のラッシュを低減して回路の損傷を防止することができる。
【００１６】
ＤＣモーター
図１及び図２は、一実施形態によるＤＣモーターの部品を示す。ＤＣモーター１０は、電力供給源１１と、ＡＣ／ＤＣ変換器５１と、電力不規則性検出器３１と、ＰＷＭ生成器８および電力スイッチング回路９に接続される。この明細書の全般において、「ＤＣモーター」という用語は、モーター１０だけを言及してもよい。代案的に、この用語は、モーターハウジング内にある図１及び図２に示す如き部品全体を言及してもよい。
【００１７】
図１及び図２に示す実施形態において、ＤＣモーター１０は、電力スイッチング回路９から電流を受信して動作を行う。図示はしないが、ＤＣモーター１０は、固定子と回転子を備える。一実施形態において、複数の位置センサーがＤＣモーター１０に組み込まれて回転子の位置を感知する。これらの複数のセンサーはＰＷＭ生成器に接続されており、ＰＷＭ生成器８は回転子の回転速度をモニターリングし且つ制御するように構成されてもよい。一部の実施形態において、ＤＣモーター１０はブラシなし電気モーターであってもよい。ＤＣモーターは負荷１０１において動作を行うことができる。一部の実施形態において、ＤＣモーター１０は、ＨＶＡＣ（加熱、通気及び空気調和）システムの送風機またはファンとしての動作を行うことができる。
【００１８】
電力供給源
図１及び図２に示す実施形態において、電力供給源１１は、ＤＣモーターの部品に電力を提供するために構成される。具体的に、電力供給源１１は、ＡＣ／ＤＣ変換器５１と電力スイッチング回路９を介してＤＣモーター１０に電力を提供する。図２を参照すると、電力供給源１１は、ＡＣ電力源１とスイッチ２を備える。電力源１は、バッテリや燃料電池を備えるが、これらに制限されず、携帯用電力源であってもよく、従来の電気コードであってもよい。一実施形態において、スイッチ２は、電力供給源１１により提供される電力をターンオンし且つターンオフするように構成された電気スイッチである。電力供給源１１により提供されるＡＣ電力は約１１０ボルトと約２２０ボルトを含むが、これらに制限されず、約５ボルトから約３００ボルトにあるものであってもよい。
【００１９】
ＡＣ／ＤＣ変換器
図１及び図２に示す実施形態において、ＡＣ／ＤＣ変換器５１は、電力供給源１１からのＡＣ電力をＤＣ電力に変換するために構成される。図１を参照すると、ＡＣ／ＤＣ変換器５１は、電力供給源１１からＡＣ電力を受信し、このＡＣ電力をＤＣ電力に変換する。図２を参照すると、ＡＣ／ＤＣ変換器５１は、変換器ダイオード４と、キャパシター５およびキャパシター抵抗６を備える。電力供給源１１からのＡＣ電力は、ＡＣ電力ライン２１を介して変換器ダイオード４に提供される。変換器ダイオード４は、電力供給源１１からのＡＣ電力信号を非ＡＣ電力信号に変換する。変換器ダイオード４からの電力信号は、キャパシター５を充電することができる。完全に充電されると、キャパシター５はほとんど一定のＤＣ電圧を維持する。キャパシター５は約２５０ｍＦから約１０００ｍＦを含むが、これらに制限されず、約１００ｍＦから約２０００ｍＦのキャパシタンスを有していてもよい。キャパシター５は、このキャパシター５に電力が提供されないときに放電される。キャパシター５に提供される電力がないとき、キャパシター５はその設計事項に応じて約１０ミリ秒から約５秒などの約１ミリ秒から約１０秒の期間内に完全に放電可能である。
【００２０】
電力不規則性検出器
図１及び図２に示す実施形態において、電力不規則性検出器３１は、電力供給源１１からＡＣ電力を受信し、このＡＣ電力を論理レベルのＡＣ電圧に変換する。論理レベルのＡＣ電圧は、電力供給源１１からのＡＣ電力において電圧の供給中止及び／またはサージを検出するのに用いられる。電力不規則性検出器３１は、電圧分割回路３２と、サージ検出回路３３及び供給中止検出回路３４を備える。
【００２１】
電圧分割回路
図１及び図２に示すように、電圧分割回路３２は、電力供給源１１からＡＣ電力を受信し、このＡＣ電力からダウンスケーリングされた電力値を提供する。例えば、電圧分割回路３２は、１１０ボルトまたは２２０ボルトのＡＣ電力を、約１ボルト、約１．５ボルト、約２ボルト、約２．５ボルト、約３ボルト、約３．５ボルト、約４ボルト、約４．５ボルト、約５ボルト、約５．５ボルト、約６ボルト、約６．５ボルト、約７ボルト、約７．５ボルト、約８ボルト、約８．５ボルト、約９ボルト、約９．５ボルト、約１０ボルト、約１０．５ボルト、約１１ボルト、約１１．５ボルト、約１２ボルト、約１２．５ボルト、約１３ボルト、約１３．５ボルト、約１４ボルト、約１４．５ボルト、約１５ボルト、約１５．５ボルト、約１６ボルト、約１６．５ボルト、約１７ボルト、約１７．５ボルト、約１８ボルト、約１８．５ボルト、約１９ボルト、約１９．５ボルト、約２０ボルトの振幅を有する論理レベルのＡＣ電圧にダウンスケーリングする。
【００２２】
電圧分割回路３２に電力が提供されないとき、電圧分割回路３２は、ゼロ（０）電力または電圧を提供する。図２に示すように、電圧分割回路３２は、一対の抵抗１２、１３を含む。抵抗１２と抵抗１３は直列接続されており、電圧分割ライン１４は抵抗１２と抵抗１３との間から引き出される。論理レベルのＡＣ電圧は電圧分割ライン１４を介してＤＣモーターの他の部品に提供される。一部の実施形態において、抵抗１２と抵抗１３の抵抗値比は約３０対１〜約４０対１であってもよい。一部の実施形態において、抵抗１２と抵抗１３との抵抗値の和は、約２Ｍｏｈｍから約１０Ｍｏｈｍのように約１Ｍｏｈｍから約１００Ｍｏｈｍであってもよい。しかしながら、抵抗１２と抵抗１３の抵抗値比は電圧分割ライン１４を介して所望の論理レベル電圧を提供するために種々の構成に設計可能である。
【００２３】
供給中止検出回路
図１を参照すると、供給中止検出回路３４は、電圧分割ライン１４においてダウンスケーリングされた電圧値から実質的にゼロ（０）の電力または電力供給中止を検出する。電力の供給中止が検出されると、供給中止検出回路３４はＰＷＭ生成器８に中止信号を送信してＰＷＭ生成器８からＰＷＭ信号の生成や出力を中止する。一実施形態において、供給中止検出回路３４が電圧分割回路３２から実質的にゼロ（０）ではない電力や規則的な電力を検出すると、供給中止検出回路３４はＰＷＭ信号をソフトスタートするためにＰＷＭ生成器８にソフトスタート信号を送信する。他の実施形態において、供給中止検出回路３４は、電力供給源１１からＡＣ電力を直接的に受信し、且つ、電力の供給中止を検出することができる。一実施形態において、ソフトスタート信号はゼロ（０）ではない電力や規則的な電力を検出した直後に送信される。他の実施形態において、ソフトスタート信号はゼロ（０）ではない電力や規則的な電力を検出したときから一定時間後に送信される。
【００２４】
図２の実施形態において、供給中止検出回路３４は、簡単に電圧分割回路３２とＰＷＭ生成器８とを接続するワイヤー１４である。この実施形態において、電圧分割回路３２からの論理レベルのＡＣ電圧信号はＰＷＭ生成器８に対する中止信号とソフトスタート信号を構成する。供給中止や実質的にゼロ（０）の電圧は中止信号に対応し、論理レベルのＡＣ電圧の再開はソフトスタート信号に対応する。
【００２５】
サージ検出回路
図１及び図２に示すように、サージ検出回路３３は電圧分割回路３２に接続され、電圧分割ライン１４を介して論理レベルのＡＣ電圧を受信する。サージ検出回路３３は電圧分割回路３２から論理レベルのＡＣ電圧にサージがあるときにサージ信号を生成するように構成される。他の実施形態において、サージ検出回路３３は電力供給源１１からＡＣ電力を直接的に受信し、電力供給源１１からのＡＣ電力にある各サージに対してサージ信号を生成することができる。図２に示す実施形態において、サージ検出回路３３は演算増幅器（ＯＰアンプ）１４０を備える。
【００２６】
ＯＰアンプ１４０は、電圧分割回路３２からの電圧を予め決められた臨界電圧値と比較する。ＯＰアンプ１４０は、電圧分割回路３２からの電圧がこの予め決められた臨界電圧値を超える場合にサージ信号を生成するように構成される。この予め決められた臨界電圧値は論理レベルの電圧であってもよく、電圧分割回路３２からの論理レベルの電圧の振幅に提供可能である。例えば、この予め決められた臨界電圧は、約３ボルト、約４ボルト、約５ボルト、約６ボルト、約７ボルト、約８ボルト、約９ボルト、約１０ボルト、約１１ボルト、約１２ボルト、約１３ボルト、約１４ボルト、約１５ボルト、約１６ボルト、約１７ボルト、約１８ボルト、約１９ボルト、約２０ボルトである。サージ検出回路３３からのサージ信号はサージ信号ライン１４１を介してＰＷＭ生成器８に提供可能である。
【００２７】
ＤＣ変圧器
図２に示す実施形態において、ＤＣ変圧器７は、ＡＣ／ＤＣ変換器５１からＤＣ電力を受信し、このＤＣ電力をＰＷＭ生成器８のためにダウンスケーリングする。一部の実施形態において、ＤＣ変圧器７は、約１１０ボルトまたは２２０ボルトのＤＣ電力を、約３ボルト、約４ボルト、約５ボルト、約６ボルト、約７ボルト、約８ボルト、約９ボルト、約１０ボルト、約１１ボルト、約１２ボルト、約１３ボルト、約１４ボルト、約１５ボルト、約１６ボルト、約１７ボルト、約１８ボルト、約１９ボルト、約２０ボルトのような論理レベルのＤＣ電圧に変換する。
【００２８】
ＰＷＭ生成器
図２に示す実施形態において、ＰＷＭ生成器は変圧器７から論理レベルの電圧を受信し、電力不規則性検出器３１から１以上の信号を受信し、ＰＷＭ（パルス幅変調）信号を生成する。具体的に、ＰＷＭ生成器８は電圧分割回路３２とサージ検出回路３３から制御信号を受信し、ＰＷＭ信号をリセットする状態を決めるためにアルゴリズムを使用する。ＰＷＭ信号は電力スイッチング回路９に提供される。当業者であれば、ＰＷＭ生成器８の構成をよく理解できるであろう。
【００２９】
一部の実施形態において、ＰＷＭ生成器８の動作を制御するアルゴリズムは、ＰＷＭ生成器８のフォームウェア内にプログラミング可能である。ＰＷＭ生成器８は、マイクロプロセッサーやコンピューティングデバイスを含むことができる。
【００３０】
電力スイッチング回路
図１及び図２に示す実施形態において、電力スイッチング回路９はＡＣ／ＤＣ変換器５１からＤＣ電力を受信し、このＤＣ電力をＰＷＭ生成器８からのＰＷＭ信号に基づいてスイッチングする。ＰＷＭ信号のパルスは、電力スイッチング回路９によってＤＣモーター１０に供給される電流の量を制御する。ＰＷＭ信号のパルスがゼロ（０）であれば、電力スイッチング回路９により提供されるＤＣ電力もまたゼロである。狭い幅のパルスを有するＰＷＭ信号はより広い幅を有するパルスよりも短い時間間隔中に電流を生成するように構成される。電力スイッチング回路９により提供される電流の量は、特定の時間間隔中に供給される電流の平均量として計算される。ＰＷＭ信号のパルス幅を次第に増加するように形成することにより、特定の期間に電力スイッチング回路９により提供される電流の平均量は次第に増加する。
【００３１】
ＰＷＭ信号が制御回路９１により中止され、且つ、ソフトスタートされるとき、ＰＷＭスイッチングされた電流もまた中止され、且つ、ソフトスタートされる。ＰＷＭスイッチングされた電力のソフトスタートにより「ラッシュ」電流が防止可能である。このような防止は、電力スイッチング回路９とＤＣモーターの損傷及び／または誤作動を防止することができる。
【００３２】
不規則性を有するＡＣ電力
図３Ａ及び図４Ａは、電力供給源１１により供給されるＡＣ電圧信号２１を例示するものである。「ＯＦＦ」位置と「ＯＮ」位置との間の間隔は、電力供給中止の期間を示す。「ＯＦＦ」位置は、電力供給源１１により供給される電力が供給中止されたこととＡＣ電力がないことを示す。「ＯＮ」位置は、電力供給中止後にさらにＯＮされるＡＣ電力を示す。図３Ａ及び図４Ａにおいて、ＡＣ電圧信号２１はまた、「ＯＮ」位置の右側に電力サージ２２、２３、２４を含む。
【００３３】
不規則性を有するＡＣ電力から変換されたＤＣ電力
図３Ｂ及び図４Ｂは、ＡＣ／ＤＣ変換器５１のキャパシター５におけるＤＣ電圧信号４１を示す。規則的なＡＣ電力がＡＣ／ＤＣ変換器５１に提供されると、キャパシター５は完全に充電され、実質的に一定のＤＣ電圧レベルを維持する。「ＯＦＦ」位置でのようにＡＣ電力の供給中止があれば、キャパシター５におけるＤＣ電圧４１は減少し始める。ＡＣ電力が「ＯＮ」位置においてさらにＯＮされるとき、キャパシター５は「ＯＦＦ」位置前と実質的に同じ電圧レベルに再充電される。
【００３４】
論理レベルのＤＣ電力信号
図３Ｃ及び図４Ｃは、ＰＷＭ生成器８の論理回路に電力を供給するために変圧器７により出力される論理レベルのＤＣ電圧信号７１を示す。論理レベルのＤＣ電圧７１は「ＯＦＦ」位置後の期間にも減少することなく維持される。この初期期間中に、変圧器７に提供されるＤＣ電力入力４１が減少する。しかしながら、ＤＣ電力４１は依然として論理レベルのＤＣ電圧７１を維持する程度に十分に高い。この初期期間後に、変圧器７に供給されるＤＣ電力４１は論理レベルのＤＣ電圧７１を維持する上では低過ぎるため論理レベルのＤＣ電圧７１が減少し始める。ＤＣ電力入力４１がさらに低下すると、論理レベルのＤＣ電圧７１がＰＷＭ生成器８が正常に動作するのに必要とされる臨界論理レベルのＤＣ電圧Ｖｔｈ下に減少する。図３Ｃ及び図４Ｃの水平破線は、この臨界論理レベルのＤＣ電圧Ｖｔｈを示す。ＡＣ電力２１の電力供給中止２１がさらに長くなると、論理レベルのＤＣ電圧７１が、これらの図面に示すように、臨界値以下に低下する。
【００３５】
ソフトスタートのないＰＷＭ信号
図３Ｄは、ソフトスタートのない一実施形態においてＰＷＭ生成器８から出力されるＰＷＭ信号８１を示す。図示の実施形態において、電力供給中止に応答して、ＰＷＭ生成器８は、論理レベルのＤＣ電圧７１がこの臨界値以下に低下するときにＰＷＭ信号８１の生成を中止する。図３Ｄにおいて、斜線の引かれた矩形ウィンドウ８５は、論理レベルのＤＣ電圧７１がこの臨界論理レベルのＤＣ電圧値以下に低下したときから論理レベルのＤＣ電圧７１がこの臨界論理レベルのＤＣ電圧値以上に再上昇するまでの期間を示す。ＰＷＭ生成器８はこの期間中に動作を中止する。
【００３６】
この期間後に、ＰＷＭ生成器８からＰＷＭ信号８１は予測できなくなる。論理レベルのＤＣ電圧７１がこの臨界レベル以下に低下すると、ＰＷＭ生成器８に記憶された論理値に基づいて、ＰＷＭ生成器８はまるで電力供給中止がなかったようにパルス８５を生成し続けることができる。図３Ｄに示す例において、ＰＷＭ信号８１はこの期間の前後にハイパルスとして中止し且つハイパルスとして再開する。他の状況において、ＰＷＭ信号８１はロウパルスとして中止し且つロウパルスとして再開し、ロウパルスとして中止し且つハイパルスとして開始するか、または、ハイパルスとして中止し且つロウパルスとして再開することができる。一部の状況において、ＰＷＭ信号８１のパルス幅はまたこの期間の前後に変化可能である。
【００３７】
ソフトスタートなしにモーターに供給される電流
図３Ｅは、ＰＷＭ信号８１が電力スイッチング回路９に提供されるときに電力スイッチング回路９において生成される電流４２を示す。上述したように、電力スイッチング回路９からの電流４２は、電力スイッチング回路９がＡＣ／ＤＣ変換器５１からＡＣ電力を受信し、且つ、このＡＣ電力をＰＷＭ生成器８からのＰＷＭ信号に基づいてスイッチングするときに出力される。図３Ｅにおいて、電力の供給中止があるとき、電流４２は図３ＢのＤＣ電圧の信号４１が「ＯＦＦ」位置において減少し始めるときのように減少し始める。電流４２は「ＯＮ」位置後まで減少し続ける。ＤＣ電圧の信号４１が「ＯＮ」位置後にさらに正常値に上昇すると、ＰＷＭ信号８１はハイパルスとして提供されるため、電力スイッチング回路９は電流４５のラッシュまたはオーバーロードを出力する。これは、ＰＷＭ信号８１のパルス幅が電力スイッチング回路９からかなり多量の電流が急激に出力できる程度に十分に広いためである。このようなラッシュ電流４５はＤＣモーターの損傷や誤動作を招くことがある。
【００３８】
ソフトスタートなしＰＷＭ信号と電流の他の例
図３Ｆは、ＰＷＭ生成器８から出力される他のＰＷＭ信号８２を示す。図３Ｆの斜線の引かれた矩形ウィンドウ８６は、論理レベルのＤＣ電圧７１が臨界論理レベルのＤＣ電圧値以下に低下したときから論理レベルのＤＣ電圧７１が臨界論理レベルのＤＣ電圧値以上に再上昇するまでの期間を示す。この例において、ＰＷＭ信号８２はこの期間にロウパルスとして中止し且つロウパルスとして再開する。ＰＷＭ信号８２は論理レベルのＤＣ電圧７１が臨界論理レベルのＤＣ電圧値以上に再上昇してから所定の時間にハイパルスを出力する。
【００３９】
図３Ｇは、ＰＷＭ信号８２に応答して電力スイッチング回路９により生成される電流４２を示す。この例において、電流はＰＷＭ信号８２がロウパルスであるため、「ＯＮ」位置の直後に出力される。しかしながら、ＤＣ電圧の信号４１がさらに正常であり、ＰＷＭ信号８２が「ＯＮ」位置後に所定の時間にハイパルスになるときにラッシュ電流４６が発生する。これは、時間ウィンドウ８６後の最初のＰＷＭパルスの幅が電力スイッチング回路９からかなり多量の電流が急激に出力できる程度に十分に広いためである。このようなラッシュ電流４６は、ＤＣモーターの損傷や誤動作を招くことがある。
【００４０】
論理レベルのＡＣ電圧
図４Ｄは、電圧分割回路３２により出力されるダウンスケーリングされたＡＣ電圧信号１８を示す。ダウンスケーリングされたＡＣ電圧信号１８は、電力供給源１１から電圧分割回路３２に提供されるＡＣ電圧信号をダウンスケーリングしたものである。ダウンスケーリングされたＡＣ電圧信号１８は、図４Ａの電力供給中止２５に対応するゼロ電圧信号を含む。ダウンスケーリングされたＡＣ電圧信号１８は、図４Ａのサージ２２、２３、２４に対応するサージ１５、１６、１７をも含む。
【００４１】
電力供給中止に応答してソフトスタートを有するＰＷＭ信号
図４Ｅは、ソフトスタートを有する一実施形態においてＰＷＭ生成器８から出力されるＰＷＭ信号８３を示す。図４Ｅに示す実施形態において、ダウンスケーリングされたＡＣ電圧信号１８がゼロであるか、あるいは、実質的にゼロになると、ＰＷＭ生成器８は「中止１」の位置でのようにＰＷＭ信号８３の生成や出力を中止する。電力不規則性検出器３１（図１）が供給中止検出回路３４を含む一実施形態において、この回路３４はＰＷＭ信号８３の生成や出力を中止するためにＰＷＭ生成器８に中止信号を送信する。
【００４２】
一実施形態において、ダウンスケーリングされたＡＣ電圧信号１８が予め決められた期間よりも長い期間中にゼロであるか、あるいは、実質的にゼロであれば、ＰＷＭ生成器８は電力供給中止を最初に検出したときから予め決められた時間後にＰＷＭ信号８３の生成や出力を中止する。一実施形態において、供給中止検出回路３４は、電力供給中止を最初に検出した後に予め決められた時間に中止信号を送信する。他の実施形態において、供給中止検出回路３４は、予め決められた時間よりも長い時間中に電力の供給中止があったときに限って中止信号を送信する。
【００４３】
一実施形態において、この予め決められた時間は、約０．０５ミリ秒、約０．０６ミリ秒、約０．０７ミリ秒、約０．０８ミリ秒、約０．０９ミリ秒、約０．１ミリ秒、約０．１１ミリ秒、約０．１２ミリ秒、約０．１３ミリ秒、約０．１４ミリ秒、約０．１５ミリ秒、約０．１６ミリ秒、約０．１７ミリ秒、約０．１８ミリ秒、約０．１９ミリ秒、約０．２ミリ秒、約０．２１ミリ秒、約０．２２ミリ秒、約０．２３ミリ秒、約０．２４ミリ秒、約０．２５ミリ秒、約０．２６ミリ秒、約０．２７ミリ秒、約０．２８ミリ秒、約０．２９ミリ秒、約０．３ミリ秒、約０．３１ミリ秒、約０．３２ミリ秒、約０．３３ミリ秒、約０．３４ミリ秒、約０．３５ミリ秒、約０．３６ミリ秒、約０．３７ミリ秒、約０．３８ミリ秒、約０．３９ミリ秒、約０．４ミリ秒である。
【００４４】
一実施形態において、ＰＷＭ生成器８が電力の供給中止が終わったという旨の信号を受信すると、ＰＷＭ生成器は、「ソフトスタート１」位置でのようにＰＷＭ信号のソフトスタートを行うように構成される。ソフトスタート時に、ＰＷＭ生成器８は電力スイッチング回路９に新たなＰＷＭ信号を送信する。新たなＰＷＭ信号は、最初には狭い幅から始まって時間が経過するに伴いさらに広い幅を有するパルス信号である。
【００４５】
電力供給中止に応答してソフトスタートをもってモーターに供給される電流
図４Ｆは、ソフトスタートを有する一実施形態において電力スイッチング回路９からモーター１０に供給される電流４３を示す。図４Ｅにおいて、ＰＷＭ信号８３は、ＡＣ電力の供給中止があったとき、またはこのような電力の供給中止が予め決められた時間よりも長いときに中止する。この後、電力の供給中止が終わったとき、ＰＷＭ信号８３は「ソフトスタート１」の位置に示すように、新たに開始またはソフトスタートされる。ソフトスタートされたＰＷＭ信号８３は狭い幅のパルスにて始まり、この後に次第に一層広い幅のパルスを含む。このため、ＤＣ電力４１とＰＷＭ信号８３を受信すると、電力スイッチング回路９はまるでモーター１０が新たにターンオンされたかのように増加する電流４３を生成する。ソフトスタートにより電流４３は、図３Ｅ及び図３Ｇに示すように、実質的な電流ラッシュなしに次第に増加する。
【００４６】
電力サージに応答してソフトスタート及び電流を有するＰＷＭ信号
さらに、図４Ｅに示す実施形態において、ＰＷＭ信号８３は、特定のサージレベルに応答してソフトスタートする。図１及び図２に基づいて上述したように、サージ検出回路３３は、ダウンスケーリングされたＡＣ電圧信号１８においてサージを検出する。少なくとも一つのサージ２２、２３、２４が検出されると、サージ検出回路３３はサージ信号をＰＷＭ生成器８に送信し、このＰＷＭ生成器８は「停止２」の位置でのようにＰＷＭ生成器８からＰＷＭ信号の生成や出力を中止する。一部の実施形態において、ＰＷＭ生成器８は、サージ検出回路３３から２以上のサージ信号があったときに「ソフトスタート２」においてＰＷＭ信号８３をソフトスタートするように反応する。このため、図４Ｆを参照すると、電流４３はまた「停止２」において減少し始め、「ソフトスタート２」の位置後に次第に増加し始める。
【００４７】
図４Ｅに示す実施形態において、ＰＷＭ生成器８は、３個のサージ１５、１６、１７を検出した後にＰＷＭ信号をソフトスタートする。一実施形態において、ＰＷＭ生成器８は、１、２、３、４、５、６、７、８、９または１０個のサージを検出した後にソフトスタートを開始する。一部の実施形態において、ＰＷＭ生成器８は、「ソフトスタート２」位置でのように予め決められた期間中にサージがないときにＰＷＭ信号８３の出力をソフトスタートする。一実施形態において、この予め決められた期間は、約０．５秒、約１秒、約１．５秒、約２秒、約２．５秒、約３秒、約３．５秒、約４秒、約４．５秒、約５秒、約５．５秒、約６秒、約６．５秒、約７秒、約７．５秒、約８秒、約８．５秒、約９秒、約９．５秒、約１０秒、約１０．５秒、約１１秒、約１１．５秒、約１２秒などである。
【００４８】
一実施形態において、電力サージは、論理レベルのＡＣ電圧の規則的な振幅から約１％、約２％、約３％、約４％、約５％、約６％、約７％、約８％、約９％、約１０％、約１１％、約１２％、約１３％、約１４％、約１５％、約１６％、約１７％、約１８％、約１９％、約２０％、約２１％、約２２％、約２３％、約２４％、約２５％、約２６％、約２７％、約２８％、約２９％、約３０％よりも大きな電圧のばらつきを含むものと定義される。
【００４９】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
以上述べたように、本発明は、電力入力に不規則性があるときにモーターに不安定性が発生することを防止する上で利用可能である。
【符号の説明】
【００５１】
１    電力供給源
２    スイッチ
４    変換器ダイオード
５    キャパシター
６    キャパシター抵抗
７    変圧器
８    ＰＷＭ生成器
９    電力スイッチング回路
１０    ＤＣモーター
１１    電力供給源
１２，１３    抵抗
１４    電圧分割ライン
３１    電力不規則性検出器
３２    電圧分割回路
３３    サージ検出回路
３４    供給中止検出回路
５１    ＡＣ／ＤＣ変換器
１０１    負荷
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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