(57)【要約】【課題】モータの回転速度の指示に関するインターフェースに関して、構成を簡略化する。【解決手段】速度指令Ｓ２に応じてモータ２の回転速度を可変するモータ駆動装置２１において、入出力間を絶縁して、入出力間で速度指令Ｓ２を伝達する信号絶縁部２２を介して速度指令Ｓ２を入力する。【選択図】図１
2014036513.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力装置から出力される速度指令に応じてモータの回転速度を可変するモータ駆動装置において、
入出力間を絶縁して、入出力間で前記速度指令を伝達する信号絶縁部を介して前記速度指令を入力する
モータ駆動装置。
【請求項２】
前記信号絶縁部が、フォトカップラである
請求項１に記載のモータ駆動装置。
【請求項３】
前記速度指令が、指示に係るモータの回転速度に応じてパルス幅の変化するパルス幅変調信号である
請求項１、又は請求項２に記載のモータ駆動装置。
【請求項４】
前記入力装置は、
パルス幅変調信号の生成基準である基準信号を生成する基準信号発生回路と、
回転速度を指示する速度指令電圧と、前記基準信号とを比較して比較結果を出力することにより、パルス幅変調信号を生成する第１の比較回路とを備え、
前記基準信号が、一定周波数で信号レベルが変化する充放電波形の信号であって、信号レベルの立ち上がりにおける信号レベルの変化が、信号レベルの立下りに比して急激である
請求項３に記載のモータ駆動装置。
【請求項５】
前記基準信号発生回路は、
コンデンサの端子電圧を入力端に入力する第２の比較回路の出力により前記コンデンサの充放電を制御して前記基準信号を生成し、
前記入力装置は、
前記第２の比較回路の電源を分圧して前記速度指令電圧を生成する
請求項４に記載のモータ駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷凍ショーケース、冷蔵庫において冷気を強制循環させるファンモータ等のモータ駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、冷凍ショーケース、冷蔵庫等において冷気を強制循環させるファンモータでは、一定の回転速度を維持したり、庫内状況に応じて回転速度を切り換えたり、さらには事前に設定されたプロファィルに従って回転速度を変化させることが望まれており、このような回転速度の制御をモータ駆動装置により実行している。この種のファンモータに関しては、例えば特許文献１〜３等に記載のように、種々の工夫が提案されている。
【０００３】
またこの種のモータ駆動装置の駆動対象は、省電力、制御の容易性等の観点より、ブラシレスモータが多用されており、この場合、モータ駆動装置は、整流回路、ブラシレスモータに駆動電流を供給する駆動回路等の一部構成がモータケース内に収納されて構成される。
【０００４】
また近年、コンビニエンスストアやスーパーマーケットでは、複数台のショーケースを集中管理したり、ショーケースを個々に管理することが求められている。このため各ショーケースに設けられたファンモータの回転速度を個々に制御できることが望まれており、このためモータ駆動装置では、外部から回転速度を制御可能なインターフェースが設けられている。
【０００５】
図６は、この外部から回転速度を制御可能なインターフェースを有するモータ駆動装置を駆動対象と共に示すブロック図である。このモータ駆動装置１の駆動対象は、３相のブラシレスモータによるファンモータ２である。このモータ駆動装置１では、ＡＣ１００Ｖ又はＡＣ２００Ｖの商用電源３をノイズフィルタ４、リアクタ５を介して入力し、整流回路６で整流し、これにより１４０Ｖ又は２８０Ｖの直流電源を生成する。なお７は平滑コンデンサである。モータ駆動装置１は、スイッチング電源であるレギュレータ８において、この直流電源から動作用の電源を生成する。
【０００６】
またモータ駆動装置１は、入力装置１０からパルス幅変調信号による速度指令を入力し、またファンモータ２に設けられたホール素子１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃの出力信号を取得する。モータ駆動装置１において、ドライバ１１は、ホール素子１０Ａ〜１０Ｃの出力信号により把握される現在の回転速度が、速度指令により指示される回転速度となるように、駆動信号を生成して出力する。パワーモジュール（ＰＭ）１２は、このドライバ１１から出力される駆動信号に基づいて、ファンモータ２の各相Ｕ、Ｖ、Ｗを整流回路６より出力される直流電源に接続し、これによりファンモータ２を駆動する。これによりモータ駆動装置１では、速度指令に応じた回転速度でファンモータ２を回転駆動する。なおモータ駆動装置１は、このようにして駆動するファンモータ２の駆動電流を電流検出素子１３である抵抗の端子電圧によりドライバ１１で検出し、この駆動電流が一定の基準値を超えないように、ホール素子１０Ａ〜１０Ｃの出力信号に応じてパワーモジュール１２による駆動のタイミングを制御する。なおこの図６に示す構成において、破線により区分けされた平滑コンデンサ７、レギュレータ８、ホール素子１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、ドライバ１１、パワーモジュール１２、電流検出素子１３は、モータケースに収納されて保持される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−２６０９６５号公報
【特許文献２】特開平０４−２０８０８７号公報
【特許文献３】特許第３９６５７９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところでこのように外部より回転速度を制御可能なインターフェースを設ける場合、ファンモータに求められる安全基準と同一の安全基準を、当該インターフェースに係る入力装置１０が満足することが必要になる。
【０００９】
具体的に、ファンモータの駆動系にあっては、商用電源に接続されることにより、商用電源を使用する場合のＵＬ等の安全基準を満足することが必要になる。何ら工夫を講じない場合、速度の制御に係る入力装置１０にあっても、この安全基準を満たすことが必要になり、感電、雷サージ、ノイズ等に対しても大がかりな対策が必要となる。これにより構成が煩雑になる問題があった。
【００１０】
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、従来に比して速度制御のインターフェースに係る入力装置の構成を簡略化することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者らは、速度指令を出力する構成を電気的に本体装置より絶縁するとの着想により、本発明を完成するに至った。
【００１２】
（１）  入力装置から出力される速度指令に応じてモータの回転速度を可変するモータ駆動装置において、
入出力間を絶縁して、入出力間で前記速度指令を伝達する信号絶縁部を介して前記速度指令を入力する。
【００１３】
（１）によれば、速度の指示を入力する入力装置については、商用電源に係る安全基準を満足することなく、より基準の緩やかな安全基準を満足するだけで構成することができ、これにより従来に比して一段と構成を簡略化することができる。
【００１４】
（２）  （１）において、
前記信号絶縁部が、フォトカップラである。
【００１５】
（２）によれば、充分な周波数帯域を確保して速度指令を伝送することができることにより、種々の形式による速度指令の伝送に適用することができる。
【００１６】
（３）  （１）又は（２）において、
前記速度指令が、指示に係るモータの回転速度に応じてパルス幅の変化するパルス幅変調信号である。
【００１７】
（３）によれば、より具体的な構成において、従来に比して一段と構成を簡略化することができる。
【００１８】
（４）  （３）において、
前記入力装置は、
パルス幅変調信号の生成基準である基準信号を生成する基準信号発生回路と、
回転速度を指示する速度指令電圧と、前記基準信号とを比較して比較結果を出力することにより、パルス幅変調信号を生成する第１の比較回路とを備え、
前記基準信号が、一定周波数で信号レベルが変化する充放電波形の信号であって、信号レベルの立ち上がりにおける信号レベルの変化が、信号レベルの立下りに比して急激である。
【００１９】
（４）によれば、パルス幅変調信号において、立ち上がりエッジ及び立下りエッジのうちの、一方の側については、タイミングをほぼ一定に保持した状態で、他方のエッジのタイミングの可変によりパルス幅変調信号を生成することができる。
【００２０】
（５）  （４）において、
前記基準信号発生回路は、
コンデンサの端子電圧を入力端に入力する第２の比較回路の出力により前記コンデンサの充放電を制御して前記基準信号を生成し、
前記入力装置は、
前記第２の比較回路の電源を分圧して前記速度指令電圧を生成する。
【００２１】
（５）によれば、電源電圧の変動により影響を受けないようにしてパルス幅変調信号を生成することができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、従来に比して構成を簡略化することできる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の第１実施形態に係るモータ駆動装置を示すブロック図である。
【図２】図１のモータ駆動装置における入力装置を示す接続図である。
【図３】基準信号の説明に供する信号波形図である。
【図４】パルス幅変調信号の説明に供する信号波形図である。
【図５】速度指令電圧とパルス幅変調信号との関係を示す信号波形図である。
【図６】従来のモータ駆動装置を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００２５】
〔第１実施形態〕
図１は、図６との対比により本発明の第１実施形態に係るモータ駆動装置を示す図である。このモータ駆動装置２１は、ドライバ１１の前段に信号絶縁部２２が設けられる。また速度指令に係る入力装置２３は、クラスＩＩ電源である例えば乾電池により動作し、さらに信号絶縁部２２に係る構成が設けられる。ここで信号絶縁部２２は、入力装置２３と本体装置との間で充分な絶縁を確保した上で、入力装置２３から本体装置に速度指令を伝達する構成であり、例えばフォトカップラにより構成される。この信号絶縁部２２及び関連する構成が異なる点を除いて、この実施形態のモータ駆動装置２１は、図１について上述したモータ駆動装置１と同一に構成される。この信号絶縁部２２に係る構成により、このモータ駆動装置２１においては、モータの回転速度を指示するインターフェースに関して、速度の指示入力に係る入力装置２３については、商用電源に係る安全基準を満足することなく、より基準の緩やかな安全基準を満足するだけで構成することができ、これにより従来に比して一段と構成を簡略化することができる。
【００２６】
図２は、この入力装置２３に係る構成を示すブロック図である。入力装置２３は、基準信号発生回路２５によりパルス幅変調信号の生成に必要な基準信号Ｓ１を生成する。ここで基準信号Ｓ１は、一定周波数により信号レベルが変化する三角波、鋸歯状波等の信号を適用することができるものの、この実施形態では、立ち上がり時における時定数が立ち下がり時に比して格段的に小さな充放電波形を適用する。
【００２７】
具体的に、基準信号発生回路２５において、比較回路Ｕ２は、出力端が抵抗Ｒ５、コンデンサＣ１の直列回路を介して接地される。またこの抵抗Ｒ５には、アノードをコンデンサＣ１側端としたダイオードＤ１と抵抗Ｒ６とによる直列回路が並列接続される。これにより基準信号発生回路２５は、比較回路Ｕ２の出力端が立ち上がると、抵抗Ｒ５と抵抗Ｒ６との並列回路による小さな時定数で、コンデンサＣ１の端子電圧を立ち上げる。またこれとは逆に、比較回路Ｕ２の出力端が立ち下がると、抵抗Ｒ５のみによる立ち上がり時に比して大きな時定数によりコンデンサＣ１の端子電圧を立ち下げる。
【００２８】
基準信号発生回路２５は、このコンデンサＣ１の端子電圧が比較回路Ｕ２の反転入力端に入力され、これにより非反転入力端の端子電圧以上に、コンデンサＣ１の端子電圧が立ち上がると、比較回路Ｕ２の出力端電圧を立ち下げる。またこの比較回路Ｕ２の出力端の立ち下げにより、コンデンサＣ１の端子電圧が徐々に低下して非反転入力端の端子電圧より立ち下がると、比較回路Ｕ２の出力端電圧を立ち上げ、コンデンサＣ１の端子電圧を立ち上げる。
【００２９】
ここで比較回路Ｕ２の非反転入力端には、抵抗Ｒ３とＲ４との直列回路で電源電圧ＶＣＣ１を分圧して基準電圧が入力される。またこの非反転入力端は、抵抗Ｒ１とＲ２との直列回路を介して電源電圧ＶＣＣ１に接続され、この抵抗Ｒ１とＲ２との直列回路の接続中点に比較回路Ｕ２の出力端が接続される。これにより比較回路Ｕ２は、出力端を立ち上げた場合と、出力端を立ち下げた場合とで、非反転入力端の端子電圧を切り替え、ヒステリシス特性を確保する。
【００３０】
図３は、このコンデンサＣ１の端子電圧Ｓ１と非反転入力端電圧Ｖ１との関係を示す信号波形図である。比較回路Ｕ２の出力端が立ち下がっている場合、非反転入力端の電圧Ｖ１は、ＶＣＣ１（Ｒ１４／Ｒ１４＋Ｒ３）となるのに対し、比較回路Ｕ２の出力端が立ち上がると非反転入力端の電圧Ｖ１は、ＶＣＣ１（Ｒ４／Ｒ４＋Ｒ１３）となり、これによりヒステリシス特性を確保して充放電波形Ｓ１を生成することができる。なおここでＲ１４は、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ４との並列抵抗値であり、Ｒ１３は、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ３との並列抵抗値である。
【００３１】
入力装置２３は、このようにして生成されるコンデンサＣ１の端子電圧Ｓ１を、基準信号Ｓ１として比較回路Ｕ１の反転入力端に入力する。また速度指令電圧Ｖ２を生成し、この速度指令電圧Ｖ２を抵抗Ｒ７、Ｒ８による分圧回路で分圧して比較回路Ｕ１の非反転入力端に入力する。なおこの実施形態において、この速度指令電圧Ｖ２は、基準信号発生回路２５の充放電制御に係る電源ＶＣＣ１を、ユーザにより可変操作される可変抵抗により分圧して生成され、これにより基準信号発生回路２５の電源ＶＣＣ１の電圧変動に精度良くトラッキングするように生成される。
【００３２】
これにより図４に示すように、入力装置２３は、周波数が一定であって、速度指令電圧Ｖ２の変化により、パルス幅の変化するパルス幅変調信号Ｖ３を生成する。
【００３３】
信号絶縁部２２は、抵抗Ｒ９を介してフォトカップラＵ３に設けられた発光ダイオードを電源ＶＣＣ１に接続し、またこの発光ダイオードのアノードを比較回路Ｕ１の出力端に接続する。またフォトカップラＵ３の受光部側出力を速度指令として出力する。
【００３４】
図５は、このフォトカップラＵ３から出力されるパルス幅変調信号Ｓ２と、速度指令電圧Ｖ２との関係を示す図である。この図５によれば、フォトカップラＵ３により絶縁を図る場合であっても、何ら問題なくパルス幅変調信号による速度指令を出力できることが判る。
【００３５】
この実施形態によれば、信号絶縁部２２により、入力装置と本体装置との間で充分な絶縁を確保した上で、入力装置から本体装置に速度指令を伝達することにより、速度の指示を入力する入力装置については、商用電源に係る安全基準を満足することなく、より基準の緩やかな安全基準を満足するだけで構成することができ、これにより従来に比して一段と構成を簡略化することができる。
【００３６】
また信号絶縁部をフォトカップラにより構成することにより、充分な周波数帯域を信号絶縁部に確保することができ、これにより種々の形式による速度指令の伝送に広く適用することができる。
【００３７】
またさらに速度指令が、指示に係るモータの回転速度に応じてパルス幅の変化するパルス幅変調信号であることにより、具体的な構成において、従来に比して一段と構成を簡略化することができる。
【００３８】
またこのとき信号レベルの立ち上がりにおける信号レベルの変化が、信号レベルの立下りに比して急激である充放電波形による基準信号を生成し、この基準信号によりパルス幅変調信号を生成することにより、立ち上がりエッジ及び立下りエッジのうちの、一方の側については、タイミングをほぼ一定に保持した状態で、他方のエッジのタイミングの可変によりパルス幅変調信号を生成することができる。従ってパルス幅変調信号によりモータの速度を制御する側においては、この他方の側のタイミングのみによりモータの速度を制御することができ、構成を簡略化することができる。
【００３９】
またさらに比較回路Ｕ２による充放電制御によりこの基準信号を生成するようにして、この比較回路Ｕ２の充放電制御に係る電源ＶＣＣ１を可変抵抗により分圧して速度指令電圧を生成することにより、電源ＶＣＣ１の電圧変動に精度良くトラッキングするように速度指令電圧を生成することがき、これにより電源ＶＣＣ１の電圧変動により基準信号Ｓ１の振幅が変動した場合でも、パルス幅変調信号による速度指令Ｓ２については、電源電圧変動の影響を受けないようにすることができ、これにより精度良くファンモータ２の回転速度を制御することができる。
【００４０】
〔他の実施形態〕
以上、本発明の実施に好適な具体的な構成を詳述したが、本発明は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上述の実施形態の構成を種々に変更することができる。
【００４１】
すなわち上述の実施形態では、フォトカップラにより信号絶縁部を構成する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えば絶縁トランス等により信号絶縁部を構成するようにしてもよい。
【００４２】
また上述の実施形態では、パルス幅変調信号により速度指令を伝達する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えば周波数変調信号等により速度指令を伝達する場合等、種々の信号により速度指令を伝達する場合に広く適用することができる。
【００４３】
また上述の実施形態では、３相のブラシレスモータによるファンモータを駆動する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、各種のモータを駆動する場合に広く適用することができる。
【符号の説明】
【００４４】
１、２１  モータ駆動装置
２  ファンモータ
３  商用電源
４  ノイズフィルタ
５  リアクタ
６  整流回路
７  平滑コンデンサ
８  レギュレータ
１０、２３  入力装置
１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ  ホール素子
１１  ドライバ
１２  パワーモジュール
２２  信号絶縁部
２５  基準信号発生回路
Ｃ１  コンデンサ
Ｄ１  ダイオード
Ｒ１〜Ｒ９  抵抗
Ｕ１、Ｕ２  比較回路
Ｕ３  フォトカップラ
【図１】
2014036513.tif 000003
【図２】
2014036513.tif 000004
【図３】
2014036513.tif 000005
【図４】
2014036513.tif 000006
【図５】
2014036513.tif 000007
【図６】
2014036513.tif 000008