(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
商用電源と、この商用電源を駆動源とする交流モータと、該交流モータの回転数を設定する回転数設定手段と、
前記商用電源と前記交流モータの間に接続した全波整流回路と、該全波整流回路の出力端子間に接続した電流検出用素子とを備えて、該電流検出用素子に生じる電圧を前記交流モータに流れる電流量として検出する電流量検出手段と、
前記回転数設定手段により指定された回転数に対応する基準電流量を設定し、前記商用電源のゼロクロス点を検出するゼロクロス点検出手段と、該ゼロクロス点を検出する毎に、前記基準電流量に応じてパルス幅を設定した矩形波を出力する矩形波生成手段と、前記全波整流回路の出力端子間に前記電流検出用素子と直列に接続された電流制御素子と、前記電流量検出手段によって得られる前記交流モータに流れる電流量と該矩形波のパルス幅によって規定される前記基準電流量とが一致するように、該電流制御素子を制御する素子制御手段とからなる位相制御手段とを備えたことを特徴とするモータ回転数制御装置。
【請求項２】
前記素子制御手段は、前記矩形波生成手段から出力される矩形波と、前記電流量検出手段より出力される電圧とを入力してなるオペアンプを備え、該オペアンプの出力を前記電流制御素子のゲート端子に接続して前記基準電流量と前記電流量検出手段により検出される電流量とが一致するように制御する回路構成としたことを特徴とする請求項１記載のモータ回転数制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は，送風ファン等に使用する交流モータの回転数制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
商用電源を駆動源とする交流モータの回転数を制御する手段としては、トライアック等の電流制御素子を該商用電源と該交流モータの間に接続し、この電流制御素子がオン状態となる該商用電源の正弦波形の位相を変えて、前記交流モータに流れる電流量を変化させることで、該交流モータの回転数を可変制御する位相制御が一般的である。該位相制御は前記電流制御素子をオン、オフして前記交流モータに流れる電流量を制御する。そのため、該電流制御素子には電流が流れない期間があるので該電流制御素子の電力消費が抑えられ、電力容量の小さい素子を用いることができる。しかし該位相制御は、商用電源の電圧が変動した場合、前記交流モータに印加される電圧が変動して該交流モータに流れる電流量が変化する結果、該交流モータの回転数も変動する。この為、安定した交流モータの回転制御ができないという不都合があった。
【０００３】
また、商用電源と交流モータの間に電流制御素子を接続して、交流モータに流れる電流量を検出し、検出した電流量とモータの回転数に応じて設定される基準電流量とを一致させるように該電流制御素子を制御する、電流制御が知られている。このものでは、商用電源の電圧が変動しても交流モータの回転数は変動しない。しかし、電流制御では、常に該電流制御素子に電流を流して制御を行う為、電力容量の大きい電流制御素子と放熱手段が必要となる、という不都合があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記不都合を解消するため、商用電源の電圧が変動してもモータの回転数を安定に保つことが可能で、かつ電力容量の大きな電流制御素子や、放熱手段を必要としない交流モータ回転数制御装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明はかかる目的を達成するために、商用電源と、この商用電源を駆動源とする交流モータと、該交流モータの回転数を設定する回転数設定手段と、前記商用電源と前記交流モータの間に接続した全波整流回路と、該全波整流回路の出力端子間に接続した電流検出用素子とを備えて、該電流検出用素子に生じる電圧を前記交流モータに流れる電流量として検出する電流量検出手段と、前記回転数設定手段により指定された回転数に対応する基準電流量を設定し、前記商用電源のゼロクロス点を検出するゼロクロス点検出手段と、該ゼロクロス点を検出する毎に、前記基準電流量に応じてパルス幅を設定した矩形波を出力する矩形波生成手段と、前記全波整流回路の出力端子間に前記電流検出用素子と直列に接続された電流制御素子と、前記電流量検出手段によって得られる前記交流モータに流れる電流量と該矩形波のパルス幅によって規定される前記基準電流量とが一致するように、該電流制御素子を制御する素子制御手段とからなる位相制御手段とを備えたことを特徴とする。
【０００６】
かかる本発明によれば、商用電源の電圧が変動して前記交流モータに印加される電圧が変化し、前記電流量検出手段によって検出される該交流モータに流れる電流量が増加或いは減少すると、前記位相制御手段は、該交流モータに流れる電流量の増加或いは減少分を打ち消して該交流モータに流れる電流量が前記基準電流量と一致するように該交流モータに印加する電圧を調節しながら、位相制御を行う。即ち、該電流量が増加した場合は該交流モータに流れる電流量を減少させ、減少した場合は、前記位相制御手段は該交流モータに流れる電流量を増加させるように該交流モータに印加する電圧値を調節する。そのため、商用電源の電圧が変動しても該交流モータの回転数は変動せずに前記指定回転数に保たれる。また、位相制御であるので電力容量の大きい電流制御素子や、放熱手段は不要となる。これにより、商用電源の電圧が変動してもモータの回転数を一定に保つことが可能で、かつ電力容量の大きな電流制御素子や放熱手段を必要としない交流モータ回転数制御装置を提供することが可能となる。
【０００８】
さらに、本発明においては、前記モータの回転数は前記矩形波のパルス幅で設定される。そして前記矩形波生成手段は、マイクロコンピュータによるソフトウェア制御或いはロジック回路によるハードウェア制御により、前記ゼロクロス点検出手段がゼロクロス点を検出する毎に、設定されたパルス幅の矩形波を生成して前記素子制御手段に出力する。また、前記電流量検出手段は、抵抗、又はホール素子を用いた前記電流検出用素子により、前記交流モータに流れる電流量を検出して該素子制御手段に出力する。そして該素子制御手段は前記パルス幅によって規定される電流量と前記電流量検出手段によって検出される電流量が一致するように前記電流制御素子を制御する。そのため、前記位相制御手段の機能を容易に実現できる。尚、前記素子制御手段は、オペアンプを用いたハードウェア制御、或いはマイクロコンピュータを用いたソフトウェア制御により実現できるが、オペアンプを用いたハードウェアによるほうが実現は容易である。
【０００９】
また、本発明では、前記素子制御手段は、前記矩形波生成手段から出力される矩形波と、前記電流量検出手段より出力される電圧とを入力してなるオペアンプを備え、該オペアンプの出力を前記電流制御素子のゲート端子に接続して前記基準電流量と前記電流量検出手段により検出される電流量とが一致するように制御する回路構成としたことを特徴とする。
【００１０】
本発明において、オペアンプは前記交流モータに流れる電流量を一定に保つ定電流回路として機能するので、前記商用電源の電圧が変動しても該交流モータに流れる電流量が一定に保たれ、該交流モータの回転数は指定値に保たれる。そのため、前記素子制御手段の機能を容易に実現できる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態の一例を図１から図４を参照して説明する。図１は本実施形態の装置構成図、図２は図１における素子制御手段にオペアンプを使用した場合の構成図である。また図３は図１、図２に備えた矩形波生成手段の動作を説明するためのフローチャート、図４は図２に備えた素子制御手段の動作を説明するためのタイミングチャートである。
【００１２】
図１を参照して、１は交流モータの駆動源である商用電源、２は交流モータ、３は電流量検出手段であり、３において６は全波整流素子、８は電流検出用抵抗であって前記全波整流素子６の出力端子間に接続される。４は位相制御手段であり、４において７は電流制御素子であるトランジスタであって、前記全波整流素子６の出力端子間に、前記電流検出用抵抗と直列に接続される。また、９は素子制御手段であり、第一の入力端子が前記電流検出用抵抗８の高電位側の一端に接続される。５は回転数設定手段、１０は矩形波生成手段であり、第一の入力端子が該回転数設定手段５の出力と接続される。１１はゼロクロス点検出手段であり、入力が商用電源１と接続され、出力が前記矩形生成手段１０の第二の入力端子に接続される。
【００１３】
また、図２を参照して、素子制御手段９において、１９はドライバ素子であり、入力端子が前記矩形波生成手段１０の出力端子ｄに接続される。１８はフォトカプラであり、発光ダイオードのアノードが電流制限抵抗１７を介して電源Ｖ２に接続され、カソードが前記ドライバ素子１９の出力端子に接続される。また前記フォトカプラ１８の受光トランジスタのコレクタは電源Ｖ１に接続され、エミッタは分圧抵抗１５、１６を介して零電位に接続される。１４はオペアンプであり、正入力端子が前記分圧抵抗１５、１６の中点に接続され、負入力端子が帰還抵抗１１を介して電流検出用抵抗８の高電位側の一端に接続され、出力がトランジスタ７のベースにベース抵抗１２を介して接続される。
【００１４】
次に、本実施例のモータ回転数制御装置の動作を図２を参照して説明する。
【００１５】
図２に示したモータ回転数制御装置において、矩形波生成手段１０は図３のフローチャートに示した動作をする。即ち回転数設定手段５によって設定された設定値を入力し（ＳＴＥＰ１）、該設定値に対応した矩形波のパルス幅を決定し（ＳＴＥＰ２）、ゼロクロス点検出手段１１からのゼロクロス点検出信号の出力を待って（ＳＴＥＰ３、ＳＴＥＰ４）、該パルス幅の矩形を１パルス出力する（ＳＴＥＰ４のＹＥＳ分岐、ＳＴＥＰ５）。また、回転数の設定値が変更された場合は、前記矩形波のパルス幅を変更する（ＳＴＥＰ４のＮＯ分岐、ＳＴＥＰ６、ＳＴＥＰ７のＹＥＳ分岐）。そして矩形波生成手段１０の出力が『１（ハイレベル）』であるときは、ドライバ素子１９の出力が『０（ローレベル）』となり、フォトカプラ１８の発光ダイオ─ドに順方向電流が流れて該フォトカプラ１８の受光トランジスタがオンするので、電源Ｖ１の電圧の分圧抵抗１５及び１６によって分圧された電圧を振幅とし、周波数と位相が前記矩形波発生手段１０から出力される前記矩形波と同じである矩形波がオペアンプ１４の正入力端子に入力される。また、電流量検出手段３は電流検出用抵抗８に生じる電圧を全波整流回路６で全波整流し、帰還抵抗１３を介してオペアンプ１４の負入力端子に出力する。
【００１６】
そしてオペアンプ１４は正入力端子に入力される電圧と負入力端子に入力される電圧とが一致するように出力電圧を調節し、トランジスタ７のベースに流れる電流量を制御する。すなわち図４において、（ｃ）と（ｄ）の電位波形が一致するように制御する。したがって、商用電源の電圧が変動して前記交流モータ２に印加される電圧が変化し、該交流モータ２に流れる電流量検出波形（ｄ）の電位が変化すると、前記オペアンプ１４の出力電圧は、該電流量検出波形（ｄ）の電位の変化分を打ち消すように、調節される。すなわち、前記電流量検出波形（ｄ）の電位が増加した場合は、前記オペアンプ１４の出力電圧を下げることで、前記トランジスタ７のベースに流れる電流量を減少させて交流モータ１に流れる電流量を減少させ、該電流量検出波形（ｄ）の電位が減少した場合は、前記オペアンプ１４の出力電圧を上げることで、前記トランジスタ７のベースに流れる電流値を増加させて交流モータ１に流れる電流量を増加させるように動作するので、モータ印加電圧の波形（ｅ）は一定となるように制御される。
【００１７】
以上により、商用電源の電圧が変動しても前記矩形波形（ｃ）のパルス幅によって規定される基準電流量と、前記電流量検出手段から得られる電流量とが一致するように前記交流モータに流れる電流量が制御されるので、該交流モータの回転数は変動しない。また、通常の位相制御と同様にトランジスタ７はオン、オフ制御されるので、該トランジスタは電力容量の小さいもので済み、放熱手段は不要である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のモ─タ回転数制御装置のブロック図。
【図２】図１の一部を例示したブロック図。
【図３】図１、図２に示した矩形波生成手段の動作を説明するためのフローチャート。
【図４】図２に示した素子制御手段の動作を説明するためのタイミングチャート。
【符号の説明】
１…商用電源、２…交流モータ、３…電流量検出手段、４…位相制御手段、５…回転数設定手段、６…全波整流回路、７…トランジスタ、８…電流検出用抵抗、９…素子制御手段、１０…矩形波生成手段、１１…ゼロクロス点検出手段、１２…ベース抵抗、１３…帰還抵抗、１４…オペアンプ、１５，１６…分圧抵抗、１７…電流制限抵抗、１８…フォトカプラ、１９…ドライバ素子、ａ…矩形波生成手段の第一の入力端子、ｂ…オペアンプ１４の正入力端子、ｃ…オペアンプ１４の負入力端子、ｄ…矩形波生成手段１０の出力端子、Ｖｃ…商用電源のピーク電圧、Ｖｂ…ｄ点に入力される矩形波のハイレベル電圧、Ｖ…電圧軸、ｔ…時間軸
【図１】
0003569071.tif 000002
【図２】
0003569071.tif 000003
【図３】
0003569071.tif 000004
【図４】
0003569071.tif 000005