(57)【要約】【課題】モータが一定速度で回転を長時間続けた場合でも、ボールベアリングの異常摩耗を防止することができるブラシレスＤＣモータの駆動装置を提供する。【解決手段】ブラシレスＤＣモータ１０の駆動装置１２に速度指令信号を出力するマイコン３２において、設定回転数を中心にして９０％〜１１０％の範囲で回転数が段階的に変化するように指令信号を出力し、特にこの回転数が互いに割り切れない数値であり、かつ、この回転数が１分〜５分間隔毎に変化させる。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
前記三相のブラシレスＤＣモータの三相の固定子巻線へ駆動電流をそれぞれ供給するインバーター回路と、
前記ブラシレスＤＣモータの回転数を検出する回転数検出手段と、
前記ブラシレスＤＣモータが設定回転数で回転するように指令する速度指令手段と、
前記回転数検出手段からの回転信号と、前記速度指令手段からの速度指令信号に基づいて前記インバーター回路へ制御信号を出力する制御手段と、
を有するブラシレスＤＣモータの駆動装置において、
前記速度指令手段は、
前記設定回転数を中心にして所定の範囲で回転数が段階的に変化するように前記速度指令信号を出力する
ことを特徴とするブラシレスＤＣモータの駆動装置。
【請求項２】
前記段階的に変化する回転数は互いに割り切れない数値である
ことを特徴とする請求項１に記載のブラシレスＤＣモータの駆動装置。
【請求項３】
前記段階的に変化する回転数が素数である
ことを特徴とする請求項１に記載のブラシレスＤＣモータの駆動装置。
【請求項４】
前記回転数をランダムに変化させる
ことを特徴とする請求項１に記載のブラシレスＤＣモータの駆動装置。
【請求項５】
前記段階的に変化する回転数の範囲が、前記設定回転数を中心にして９０％から１１０％である
ことを特徴とする請求項１に記載のブラシレスＤＣモータの駆動装置。
【請求項６】
前記回転数を段階的に変化させる時間間隔が１分間隔から１時間の間隔である
ことを特徴とする請求項１に記載のブラシレスＤＣモータの駆動装置。
【請求項７】
前記回転数を段階的に変化させる時間間隔が１時間間隔から２４時間の間隔である
ことを特徴とする請求項１に記載のブラシレスＤＣモータの駆動装置。
【請求項８】
前記回転数検出回路は、
前記ブラシレスＤＣモータの回転子の近傍に位置検出素子を有し、
前記位置検出素子からの位置信号に基づいて前記回転数を検出する
ことを特徴とする請求項１に記載のブラシレスＤＣモータの駆動装置。
【請求項９】
前記回転数検出回路は、
前記各固定子巻線の誘起電圧を検出し、この検出した各相の誘起電圧に基づいて前記回転数を検出する
ことを特徴とする請求項１に記載のブラシレスＤＣモータの駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
従来より、ブラシレスＤＣモータ（以下、単にモータという）を駆動させる回路は種々提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【背景技術】
【０００２】
モータの駆動方法は、回転子の位置を検出するホールＩＣからの位置信号や、固定子巻線の誘起電圧を用いて回転子の回転位置を検出し、この検出した回転位置と外部からの速度指令信号に基づいてＰＷＭ制御を行い、固定子巻線に駆動電流をインバータ回路の各スイッチング素子から供給して回転を制御している（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００４−２３８２３公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記のようなモータを空調機のファンモータとして使用した場合に、一定速度でファンが回転すると、同じ周期の振動がモータ全体に加わり、モータの回転子を支持しているボールベアリングの異常摩耗、すなわち、電食、機械的摩耗等が発生し易いという問題点がある。
【０００４】
そこで、本発明は上記問題点に鑑み、モータが一定速度で回転を長時間続けた場合でも、ボールベアリングの異常摩耗を防止することができるブラシレスＤＣモータの駆動装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１に係る発明は、前記三相のブラシレスＤＣモータの三相の固定子巻線へ駆動電流をそれぞれ供給するインバーター回路と、前記ブラシレスＤＣモータの回転数を検出する回転数検出手段と、前記ブラシレスＤＣモータが設定回転数で回転するように指令する速度指令手段と、前記回転数検出手段からの回転信号と、前記速度指令手段からの速度指令信号に基づいて前記インバーター回路へ制御信号を出力する制御手段と、を有するブラシレスＤＣモータの駆動装置において、前記速度指令手段は、前記設定回転数を中心にして所定の範囲で回転数が段階的に変化するように前記速度指令信号を出力することを特徴とするブラシレスＤＣモータの駆動装置である。
【０００６】
請求項２に係る発明は、前記段階的に変化する回転数は互いに割り切れない数値であることを特徴とする請求項１に記載のブラシレスＤＣモータの駆動装置である。
【０００７】
請求項３に係る発明は、前記段階的に変化する回転数が素数であることを特徴とする請求項１に記載のブラシレスＤＣモータの駆動装置である。
【０００８】
請求項４に係る発明は、前記回転数をランダムに変化させることを特徴とする請求項１に記載のブラシレスＤＣモータの駆動装置である。
【０００９】
請求項５に係る発明は、前記段階的に変化する回転数の範囲が、前記設定回転数を中心にして９０％から１１０％であることを特徴とする請求項１に記載のブラシレスＤＣモータの駆動装置である。
【００１０】
請求項６に係る発明は、前記回転数を段階的に変化させる時間間隔が１分間隔から１時間の間隔であることを特徴とする請求項１に記載のブラシレスＤＣモータの駆動装置である。
【００１１】
請求項７に係る発明は、前記回転数を段階的に変化させる時間間隔が１時間間隔から２４時間の間隔であることを特徴とする請求項１に記載のブラシレスＤＣモータの駆動装置である。
【００１２】
請求項８に係る発明は、前記回転数検出回路は、前記ブラシレスＤＣモータの回転子の近傍に位置検出素子を有し、前記位置検出素子からの位置信号に基づいて前記回転数を検出することを特徴とする請求項１に記載のブラシレスＤＣモータの駆動装置である。
【００１３】
請求項９に係る発明は、前記回転数検出回路は、前記各固定子巻線の誘起電圧を検出し、この検出した各相の誘起電圧に基づいて前記回転数を検出することを特徴とする請求項１に記載のブラシレスＤＣモータの駆動装置である。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１に係る発明のブラシレスＤＣモータの駆動装置においては、モータは設定回転数を中心にして所定の範囲で回転数が変化するものである。そのため、長時間設定回転数で回転させた場合には、所定の範囲で回転数が段階的に変化するため、同じ周期の振動がボールベアリングに加わることがなく、異常摩耗を防止することができる。この場合に、段階的に変化させる回転数をボールベアリングの球の数とスロット数と極数の最小公倍数（共振周波数）に該当しないようにして、振動を低減させる。これにより、ボールベアリングの寿命を延ばすことができる。
【００１５】
この段階的に変化する回転数が、互いに割り切れない数値や素数であると、より共振を防止することができる。
【００１６】
段階的に変化する回転数の範囲が、設定回転数を中心にして９０％〜１１０％の範囲であると、回転数としては殆ど変化がないため、所定の目的を達成することができる。
【００１７】
回転数を段階的に変化させる時間が１分間隔から１時間間隔、または、１時間間隔から２４時間間隔であるため、こまめに回転数を変化させることによる騒音の変化を防止することができる。
【００１８】
回転数をランダムに変化させることにより、より共振を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の一実施形態のブラシレスＤＣモータ（以下、単にモータという）１０の駆動装置１２について、図１に基づいて説明する。
【００２０】
（１）モータ１０の構造
モータ１０は、三相のブラシレスＤＣモータであり、回転子の近傍に３個のホールＩＣ１４，１４，１４が設けられ、回転子の回転位置を検出している。
【００２１】
このモータ１０は、空調機のファンモータに使用されるものである。
【００２２】
（２）駆動装置１２の構成
駆動装置１２は、インバータ回路１６、位置推定回路１８、通電回路２０、三角波発振回路２２、コンパレータ２４、三相分配回路２６、上アーム駆動回路２８、下アーム駆動回路３０及びマイコン３２より構成される。
【００２３】
マイコン３２は、空調機の主制御部も兼ねており、通電回路２０に速度指令信号Ｓを出力する。この速度指令信号Ｓについては後から詳しく説明する。
【００２４】
インバータ回路１６は、６個のスイッチング素子（例えば、ＭＯＳ−ＦＥＴ）、ダイオードから構成され、スイッチング素子とダイオードを並列に接続したものを上段と下段に直列に接続し、これらスイッチング素子，ダイオードをそれぞれ並列に３組接続したフルブリッジ回路である。このインバータ回路１６は、直流のモータ電源３４によって駆動し、モータ１０の三相の固定子巻線３６にそれぞれ駆動電流を出力する。
【００２５】
位置推定回路１８は、３個のホールＩＣ１４，１４，１４からのパルス信号に基づいて、通電回路２０に、三相の回転パルスを出力する。
【００２６】
通電回路２０は、入力した三相の回転パルスに基づいて通電波を生成する。すなわち、入力した回転パルスの周期及びタイミングに基づいて、三相の通電波の立ち上がりと立ち下がりを決定し、振幅をマイコン３２から入力したアナログ値の速度指令信号Ｓによって決定する。この通電波としては、例えば、１２０度通電、１５０度通電、１８０度通電等が挙げられる。
【００２７】
通電回路２０から出力された各相の通電波は、三角波発振回路２２から出力された所定周期の三角波とコンパレータ２４によって比較され、各相のＰＷＭ変調波が生成され三相分配回路２６に出力される。
【００２８】
三相分配回路２６では、上段のスイッチング素子に送るＰＷＭ変調波と、下段のスイッチング素子に送るＰＷＭ変調波に分配し、上アーム駆動回路２８と下アーム駆動回路３０に出力する。
【００２９】
上アーム駆動回路２８では、入力した各相のＰＷＭ変調波に基づいて、インバータ回路１６の上段にある３個のスイッチング素子のゲート端子に制御信号を出力して、ＯＮ／ＯＦＦさせる。
【００３０】
下アーム駆動回路３０も同様に入力した三相のＰＷＭ変調波に基づいて、インバータ回路１６の下段にある３個のスイッチング素子のゲート端子に制御信号を出力して、ＯＮ／ＯＦＦさせる。
【００３１】
この駆動装置１２であると、マイコン３２から入力した速度指令信号Ｓに対応するようにフィードバックを行い、ＰＷＭ制御を行っている。
【００３２】
（３）マイコン３２の構成
速度指令信号Ｓを出力するマイコン３２の機能について説明する。
【００３３】
マイコン３２では、空調機の運転状態に応じてモータ１０を回転させる必要がある。そのため、この必要な回転数（以下、設定回転数）に対応する速度指令信号Ｓを出力する。
【００３４】
この場合に、マイコン３２は、設定回転数に対応する速度指令信号Ｓのみを出力するのでなく、この設定回転数を中心にして段階的に下記の条件を具備するように回転数が変化するように予め回転数をメモリに記憶させておく。そして、この記憶した回転数に基づいてアナログ値の速度指令信号Ｓを変化させる。
【００３５】
この段階的に変化する回転数の条件としては、下記の条件がある。
【００３６】
第１の条件は、上記したように設定回転数を中心にして９０％〜１１０％の範囲の回転数である。この範囲より広くすると、ファンを回転させる場合に目的の回転数から外れ、冷却等の効果に支障をきたすためである。
【００３７】
第２の条件は、一度その回転数にした場合に１分〜５分の間は継続させる。これにより、こまめに回転数を変化させることによる騒音の変化を防止することができる。なお、間隔は、１分間隔から１時間間隔、または、１時間間隔から２４時間間隔であってもよく、さらに、２４時間以上の間隔、例えば、２日間隔や１週間間隔でもよい。
【００３８】
第３の条件は、ランダムに回転数は変化させる。これにより、より共振を防止できる。
【００３９】
第４の条件は、段階的に変化する回転数は互いに割り切れない数値（例えば、９９７と１００１）である。これにより、より共振を防止できる。
【００４０】
第５の条件は、回転数を素数とする。これにより、より共振を防止できる。
【００４１】
第６の条件は、回転数が、モータ１０の回転子を回転自在に支持するボールベアリングの球の数と、モータ１０のスロット数、極数の最小公倍数（共振周波数）と当たり難くし、振動を低減させる。これにより、ボールベアリングの寿命をより延ばすことができる。
【００４２】
図２が、設定回転数を１０００ｒｐｍとした場合における回転数の変化を示すグラフである。
【００４３】
上記のように、設定回転数を中心に回転数を変化させることにより、従来のように一定速度で回転することによる周期の振動がボールベアリングに伝わることなく、従来のようなボールベアリングの異常摩耗（電食、機械的摩耗）等を防止することができる。
【００４４】
なお、上記６つの条件を全て具備する必要はなく、少なくも第１と第２の条件を具備し、それ以外に第４〜６の条件の中で一つの条件を具備すればよい。なお、第３の条件は必須ではない。
【００４５】
（変更例）
本発明は、上記実施形態に限らずその主旨を逸脱しない限り種々に変更することができる。
【００４６】
例えば、回転数を検出する方法としては、ホールＩＣに限らず、各固定子巻線の有機電圧を検出し、この検出した各相の有機電圧に基づいて回転数を検出するセンサーレス駆動回路であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明のブラシレスＤＣモータの駆動装置は、空調機のファン装置等に好適である。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の一実施形態を示すブラシレスＤＣモータの駆動装置のブロック図である。
【図２】回転数の変化を示すグラフである。
【符号の説明】
【００４９】
１０  モータ
１２  駆動装置
１４  ホールＩＣ
１６  インバータ回路
１８  位置推定回路
２０  通電回路
２２  三角波発振回路
２４  コンパレータ
２６  三相分配回路
２８  上アーム駆動回路
３０  下アーム駆動回路
３２  マイコン
３４  モータ電源
【図１】
2006006068.tif 000003
【図２】
2006006068.tif 000004