(57)【要約】【課題】低消費電力化、小型化、高品質化、長寿命化、回転むらの発生を抑制した上で、静圧変化による風量変化が少ない風量−静圧特性を実現できる交流電源直結型ブラシレスＤＣモータを提供することを目的としている。【解決手段】商用交流電源を全波整流し、全波整流後のリップルを含む高圧電圧を４５Ｖ以下の低圧直流電圧に変換し、供給電流値制御手段２２は電流検出手段２１にて検出するインバータ回路６への平均電流値が電流値指示手段１９にて指示された電流値と同等になるように、低圧直流電圧値変更手段１４を制御して、低圧直流電圧変換手段８の出力電圧を可変しながらフィードバック制御する。電流値指示手段１９は低圧直流電圧変換手段８の出力電圧に応じて、インバータ回路６に供給する電流を基準設定値に対して線形変化させて指示する構成により、回転数−トルク特性は回転数が上昇するにしたがって軸トルクが大きくなる特性が得られる。【選択図】図１
2006149048.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電源に直結するブラシレスＤＣモータであって、固定子鉄心に絶縁体を介して駆動コイルを巻装した固定子と、この固定子に対向して回転自在に配置した永久磁石を備えた磁石回転子と、この磁石回転子の磁極位置を検知する磁極位置検出手段と、前記交流電源を全波整流する整流手段と、上段と下段からなり、それぞれ複数のスイッチング素子でブリッジ接続されたインバータ回路と、前記整流手段によって得た高圧電圧を低圧直流電圧に変換して前記インバータ回路に印加するチョッパ回路にて形成された低圧直流電圧変換手段と、前記磁極位置検出手段の信号を基に、前記低圧直流電圧変換手段にて生成した低圧直流電圧を、前記インバータ回路を介して前記駆動コイルに所定の方向と順序で順次全波通電するための駆動ロジック制御手段と、前記インバータ回路に供給する平均電流を略一定に制御する供給電流値制御手段と、この供給電流値制御手段によって略一定に制御する平均電流値を指示する電流値指示手段とを配し、前記低圧直流電圧変換手段にて生成した低圧直流電圧の電圧値に応じて、前記電流値指示手段によって指示する平均電流値を線形あるいは非線形的に変化させる指示電流値変更手段を設けたことを特徴とする交流電源直結型ブラシレスＤＣモータ。
【請求項２】
交流電源に直結するブラシレスＤＣモータであって、固定子鉄心に絶縁体を介して駆動コイルを巻装した固定子と、この固定子に対向して回転自在に配置した永久磁石を備えた磁石回転子と、この磁石回転子の磁極位置を検知する磁極位置検出手段と、上段と下段からなり、それぞれ複数のスイッチング素子でブリッジ接続されたインバータ回路と、前記スイッチング素子の上段または下段をＰＷＭ制御するとともに、前記磁極位置検出手段の信号を基に、前記駆動コイルに所定の方向と順序で順次全波通電するための駆動ロジック制御手段と、前記交流電源を全波整流する整流手段と、この整流手段によって得た高圧電圧を略一定の低圧直流電圧に変換して前記インバータ回路に印加するチョッパ回路にて形成された低圧直流電圧変換手段と、この低圧直流電圧変換手段で生成した低圧直流電圧を減圧して前記スイッチング素子をＰＷＭ制御する時のＯＮ／ＯＦＦデューティを指示する指示電圧とするデューティ指示電圧生成手段と、前記インバータ回路に供給する平均電流を略一定に制御する供給電流値制御手段と、この供給電流値制御手段によって略一定に制御する平均電流値を指示する電流値指示手段とを配し、前記デューティ指示電圧生成手段にて生成した電圧値に応じて、前記電流値指示手段によって指示する平均電流値を線形あるいは非線形的に変化させる指示電流値変更手段を設けたことを特徴とする交流電源直結型ブラシレスＤＣモータ。
【請求項３】
交流電源に直結するブラシレスＤＣモータであって、固定子鉄心に絶縁体を介して駆動コイルを巻装した固定子と、この固定子に対向して回転自在に配置した永久磁石を備えた磁石回転子と、この磁石回転子の磁束密度分布を検知する磁束密度分布検知手段と、前記交流電源を全波整流する整流手段と、上段と下段からなり、それぞれ複数のスイッチング素子でブリッジ接続されたインバータ回路と、前記整流手段によって得た高圧電圧を低圧直流電圧に変換して前記インバータ回路に印加するチョッパ回路にて形成された低圧直流電圧変換手段と、前記磁束密度分布検知手段の信号を基に、前記低圧直流電圧変換手段にて生成した低圧直流電圧を、前記インバータ回路を介して前記駆動コイルに所定の方向と順序で順次全波通電するための駆動ロジック制御手段と、前記インバータ回路に供給する平均電流を略一定に制御する供給電流値制御手段と、この供給電流値制御手段によって略一定に制御する平均電流値を指示する電流値指示手段とを配し、前記磁束密度分布検知手段によって検知される磁束密度分布波形が、前記磁石回転子が回転することによって前記駆動コイルに誘起される誘起電圧波形に略相似形となるよう前記磁束密度分布検知手段を配置させ、前記駆動ロジック制御手段には前記磁束密度分布検知手段が検出した波形に略相似形の電流を前記駆動コイルに流す電流波形制御手段を設け、前記低圧直流電圧変換手段にて生成した低圧直流電圧の電圧値に応じて、前記電流値指示手段によって指示する平均電流値を線形あるいは非線形的に変化させる指示電流値変更手段を設けたことを特徴とする交流電源直結型ブラシレスＤＣモータ。
【請求項４】
交流電源に直結するブラシレスＤＣモータであって、固定子鉄心に絶縁体を介して駆動コイルを巻装した固定子と、この固定子に対向して回転自在に配置した永久磁石を備えた磁石回転子と、この磁石回転子の磁束密度分布を検知する磁束密度分布検知手段と、上段と下段からなり、それぞれ複数のスイッチング素子でブリッジ接続されたインバータ回路と、前記スイッチング素子の上段または下段をＰＷＭ制御するとともに、前記磁束密度分布検知手段の信号を基に、前記駆動コイルに所定の方向と順序で順次全波通電するための駆動ロジック制御手段と、前記交流電源を全波整流する整流手段と、この整流手段によって得た高圧電圧を略一定の低圧直流電圧に変換して前記インバータ回路に印加するチョッパ回路にて形成された低圧直流電圧変換手段と、この低圧直流電圧変換手段で生成した低圧直流電圧を減圧して前記スイッチング素子をＰＷＭ制御する時のＯＮ／ＯＦＦデューティを指示する指示電圧とするデューティ指示電圧生成手段と、前記インバータ回路に供給する平均電流を略一定に制御する供給電流値制御手段と、この供給電流値制御手段によって略一定に制御する平均電流値を指示する電流値指示手段とを備え、前記磁束密度分布検知手段によって検知される磁束密度分布波形が、前記磁石回転子が回転することによって前記駆動コイルに誘起される誘起電圧波形に略相似形となるよう前記磁束密度分布検知手段を配置させ、前記駆動ロジック制御手段には前記磁束密度分布検知手段が検出した波形に略相似形の電流を前記駆動コイルに流す電流波形制御手段を設け、前記デューティ指示電圧生成手段にて生成した電圧値に応じて、前記電流値指示手段によって指示する平均電流値を線形あるいは非線形的に変化させる指示電流値変更手段を設けたことを特徴とする交流電源直結型ブラシレスＤＣモータ。
【請求項５】
交流電源に直結するブラシレスＤＣモータであって、固定子鉄心に絶縁体を介して駆動コイルを巻装した固定子と、この固定子に対向して回転自在に配置した永久磁石を備えた磁石回転子と、この磁石回転子の磁極位置を検知する磁極位置検出手段と、上段と下段からなり、それぞれ複数のスイッチング素子でブリッジ接続されたインバータ回路と、前記交流電源を全波整流する整流手段と、この整流手段によって得た高圧電圧を低圧直流電圧に変換して前記インバータ回路に印加するチョッパ回路にて形成された低圧直流電圧変換手段と、前記磁極位置検出手段の信号を基に、前記低圧直流電圧変換手段にて生成した低圧直流電圧を、前記インバータ回路を介して前記駆動コイルに所定の方向と順序で順次全波通電するための駆動ロジック制御手段と、前記インバータ回路に供給する平均電流を略一定に制御する供給電流値制御手段と、この供給電流値制御手段によって略一定に制御する平均電流値を指示する電流値指示手段と、前記低圧直流電圧変換手段にて生成した低圧直流電圧の電圧範囲を分類判別する電圧範囲判別手段とを配し、この電圧範囲判別手段にて検知した電圧範囲に応じて、前記電流値指示手段によって指示する平均電流値を変更する指示電流値変更手段を設けたことを特徴とする交流電源直結型ブラシレスＤＣモータ。
【請求項６】
交流電源に直結するブラシレスＤＣモータであって、固定子鉄心に絶縁体を介して駆動コイルを巻装した固定子と、この固定子に対向して回転自在に配置した永久磁石を備えた磁石回転子と、この磁石回転子の磁極位置を検知する磁極位置検出手段と、上段と下段からなり、それぞれ複数のスイッチング素子でブリッジ接続されたインバータ回路と、前記スイッチング素子の上段または下段をＰＷＭ制御するとともに、前記磁極位置検出手段の信号を基に、前記駆動コイルに所定の方向と順序で順次全波通電するための駆動ロジック制御手段と、前記交流電源を全波整流する整流手段と、この整流手段によって得た高圧電圧を略一定の低圧直流電圧に変換して前記インバータ回路に印加するチョッパ回路にて形成された低圧直流電圧変換手段と、この低圧直流電圧変換手段で生成した低圧直流電圧を減圧して前記スイッチング素子をＰＷＭ制御する時のＯＮ／ＯＦＦデューティを指示する指示電圧とするデューティ指示電圧生成手段と、前記インバータ回路に供給する平均電流を略一定に制御する供給電流値制御手段と、この供給電流値制御手段によって略一定に制御する平均電流値を指示する電流値指示手段と、前記デューティ指示電圧生成手段にて生成した電圧範囲を分類判別する電圧範囲判別手段とを配し、この電圧範囲判別手段にて検知した電圧範囲に応じて、前記電流値指示手段によって指示する平均電流値を変更する指示電流値変更手段を設けたことを特徴とする交流電源直結型ブラシレスＤＣモータ。
【請求項７】
交流電源に直結するブラシレスＤＣモータであって、固定子鉄心に絶縁体を介して駆動コイルを巻装した固定子と、この固定子に対向して回転自在に配置した永久磁石を備えた磁石回転子と、この磁石回転子の磁束密度分布を検知する磁束密度分布検知手段と、上段と下段からなり、それぞれ複数のスイッチング素子でブリッジ接続されたインバータ回路と、前記交流電源を全波整流する整流手段と、この整流手段によって得た高圧電圧を低圧直流電圧に変換して前記インバータ回路に印加するチョッパ回路にて形成された低圧直流電圧変換手段と、前記磁束密度分布検知手段の信号を基に、前記低圧直流電圧変換手段にて生成した低圧直流電圧を、前記インバータ回路を介して前記駆動コイルに所定の方向と順序で順次全波通電するための駆動ロジック制御手段と、前記インバータ回路に供給する平均電流を略一定に制御する供給電流値制御手段と、この供給電流値制御手段によって略一定に制御する平均電流値を指示する電流値指示手段と、前記低圧直流電圧変換手段にて生成した低圧直流電圧の電圧範囲を分類判別する電圧範囲判別手段とを配し、前記磁束密度分布検知手段によって検知される磁束密度分布波形が、前記磁石回転子が回転することによって前記駆動コイルに誘起される誘起電圧波形に略相似形となるよう前記磁束密度分布検知手段を配置させ、前記駆動ロジック制御手段には前記磁束密度分布検知手段が検出した波形に略相似形の電流を前記駆動コイルに流す電流波形制御手段を設け、前記電圧範囲判別手段にて検知した電圧範囲に応じて、前記電流値指示手段によって指示する平均電流値を変更する指示電流値変更手段を設けたことを特徴とする交流電源直結型ブラシレスＤＣモータ。
【請求項８】
交流電源に直結するブラシレスＤＣモータであって、固定子鉄心に絶縁体を介して駆動コイルを巻装した固定子と、この固定子に対向して回転自在に配置した永久磁石を備えた磁石回転子と、この磁石回転子の磁束密度分布を検知する磁束密度分布検知手段と、上段と下段からなり、それぞれ複数のスイッチング素子でブリッジ接続されたインバータ回路と、前記スイッチング素子の上段または下段をＰＷＭ制御するとともに、前記磁束密度分布検知手段の信号を基に、前記駆動コイルに所定の方向と順序で順次全波通電するための駆動ロジック制御手段と、前記交流電源を全波整流する整流手段と、この整流手段によって得た高圧電圧を略一定の低圧直流電圧に変換して前記インバータ回路に印加するチョッパ回路にて形成された低圧直流電圧変換手段と、この低圧直流電圧変換手段で生成した低圧直流電圧を減圧して前記スイッチング素子をＰＷＭ制御する時のＯＮ／ＯＦＦデューティを指示する指示電圧とするデューティ指示電圧生成手段と、前記インバータ回路に供給する平均電流を略一定に制御する供給電流値制御手段と、この供給電流値制御手段によって略一定に制御する平均電流値を指示する電流値指示手段と、前記デューティ指示電圧生成手段にて生成した電圧範囲を分類判別する電圧範囲判別手段とを配し、前記磁束密度分布検知手段によって検知される磁束密度分布波形が、前記磁石回転子が回転することによって前記駆動コイルに誘起される誘起電圧波形に略相似形となるよう前記磁束密度分布検知手段を配置させ、前記駆動ロジック制御手段には前記磁束密度分布検知手段が検出した波形に略相似形の電流を前記駆動コイルに流す電流波形制御手段を設け、前記電圧範囲判別手段にて検知した電圧範囲に応じて、前記電流値指示手段によって指示する平均電流値を変更する指示電流値変更手段を設けたことを特徴とする交流電源直結型ブラシレスＤＣモータ。
【請求項９】
前記磁石回転子の永久磁石は極異方性磁石としたことを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の交流電源直結型ブラシレスＤＣモータ。
【請求項１０】
請求項３、４、７、８のいずれかに記載の交流電源直結型ブラシレスＤＣモータにおいて、前記磁束密度分布検知手段が検出した波形のうち２相分の波形を合成する磁束密度分布波形合成手段を設け、電流波形制御手段は前記磁束密度分布波形合成手段が合成した波形に略相似形の電流を前記駆動コイルに流す電流波形制御手段に置き換えたことを特徴とする交流電源直結型ブラシレスＤＣモータ。
【請求項１１】
前記交流電源を接続する交流電源接続手段を複数設け、この交流電源接続手段への接続箇所に応じて、前記供給電流値制御手段によって制御する電流値を変更する供給電流設定値変更手段を設けたことを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の交流電源直結型ブラシレスＤＣモータ。
【請求項１２】
前記低圧直流電圧変換手段によって生成し、さらに減圧して得た低圧直流電圧をブラシレスＤＣモータ外部に導出する低圧直流電圧導出端子と、この低圧直流電圧導出端子より導出された低圧直流電圧を減圧した低圧直流電圧を前記供給電流値制御手段によって制御する電流値の制御信号として、ブラシレスＤＣモータ内部に導入する供給電流設定値入力手段を設け、この供給電流設定値入力手段より導入した低圧直流電圧の大きさにより、前記インバータ回路に供給する平均電流値を制御することを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載の交流電源直結型ブラシレスＤＣモータ。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれかに記載の交流電源直結型ブラシレスＤＣモータを搭載した電気機器。
【請求項１４】
請求項１３記載の電気機器は換気装置、送風機、除湿機、加湿機、空気調和機、給湯機、ファンフィルタユニットのいずれかであることを特徴とする電気機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主にパイプファンや天井埋め込み型等の排気用および給気用の換気装置や、送風機、加湿機、除湿機、冷凍機器、空気調和機、給湯機などのファン駆動用のブラシレスＤＣモータおよびそのブラシレスＤＣモータを搭載した電気機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、換気装置等の電気機器に搭載するファン駆動用の電動機においては、低価格化、高効率化、静音化が強く求められており、誘導電動機では大幅な高効率化は困難であることから、永久磁石を使用したブラシレスＤＣモータが増えてきている。一方では、交流電源に接続するだけで簡単に回転するというような、使い勝手の良い電動機も求められている。
【０００３】
従来、この種の電動機は、特許文献１〜３に開示された構成のものが知られている。
【０００４】
以下、その電動機について図２０〜図２２を参照しながら説明する。
【０００５】
図に示すように、単一のプリント基板１０６に商用のＡＣ電源を整流する整流部１０１と、ＤＣモータの２相の駆動コイル１０３、１０４と、永久磁石１０５ａを配した磁石回転子１０５と、モータ駆動コイル１０３、１０４と整流部１０１の間には平滑コンデンサ１０９として大容量のアルミ電解コンデンサを配し、モータ駆動コイル１０３、１０４に一方向にのみ電流を流すスイッチング素子１０７、１０８と、このスイッチング素子１０７、１０８を含め、モータ駆動コイル１０３、１０４への通電を制御する制御部１０２とを備え、整流部１０１で整流し、平滑コンデンサ１０９にて平滑された高圧ＤＣ電源をモータ駆動コイル１０３、１０４に直接に供給し、整流平滑後の高圧ＤＣ電源を減圧して制御部１０２に供給するようにした２相半波駆動方式の構成としている。
【０００６】
また、この種の電動機は、特許文献４に開示された構成のものが知られている。
【０００７】
以下、その電動機について図２３を参照しながら説明する。
【０００８】
図に示すように、ＡＣ電源を整流する整流部１０１と、この整流部１０１で整流して得たＤＣを低電圧化するＤＣ−ＤＣコンバータ１１０と、ＤＣモータの２相の駆動コイル１０３、１０４と、永久磁石１０５ａを配した磁石回転子１０５と、ＤＣ−ＤＣコンバータ１１０と整流部１０１の間には平滑コンデンサ１０９として大容量のアルミ電解コンデンサと、ＤＣ−ＤＣコンバータ１１０とモータ駆動コイル１０３、１０４の間には平滑コンデンサ１１１として大容量のアルミ電解コンデンサとモータ駆動コイル１０３、１０４に一方向にのみ電流を流すスイッチング素子１０７、１０８とを配し、ＤＣ−ＤＣコンバータ１１０にて整流部１０１で生じたＤＣ電源の電圧実行値を低くし、磁極検知素子からの信号でスイッチング素子１０７、１０８を制御し、モータ駆動コイル１０３、１０４に順次低電圧ＤＣ電流が流されるようにした２相半波駆動方式の構成としている。
【特許文献１】特開２０００−４１３７０号公報
【特許文献２】特開２０００−４１３９５号公報
【特許文献３】特開２００２−１０６０９号公報
【特許文献４】特開２００３−２８４３０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
このような従来の電動機によれば、整流部で得た高圧ＤＣ電圧を直接駆動電源としているため、整流部後段の平滑コンデンサの容量を大きくする必要があり、そのためには電解液を含浸したアルミ電解コンデンサの使用が必須となり、アルミ電解コンデンサを使用する場合はリプル電流を考慮すると、さらに大容量化が必要となるので、回路の小型化、品質の安定性確保、長寿命化ができないという課題があった。また、平滑コンデンサの容量を小さくした場合は電源リップルが大きくなるため、トルクリップルが極端に大きくなり振動・騒音がさらに大きくなるとともに、回転むらも極端に大きくなり、電源周波数が変化すると、特性も変化することから、ファン駆動用に使用した場合、風量がばらつき安定した送風量を確保できないという課題があり、回路の小型化、高品質化、長寿命化を実現した上で、安定した送風量を確保できることが要求されている。
【００１０】
また、整流部で得た高圧ＤＣ電圧を直接駆動電源としているため、交流電源の電圧変動の影響を受け、特性変動を生じるという課題があり、交流電源の電源電圧が変動しても影響を受けないことが要求されている。
【００１１】
また、電動機を搭載する電気機器の特性調整のためには、電動機の巻線仕様を常に変更して対応する必要があり、それによって、回転数−トルク特性の傾きが大きく変化するので、電気機器の使用範囲を全て満足させるための仕様調整に関わる工数が多くなるという課題があり、仕様調整に要する工数を削減できることが要求されている。
【００１２】
また、ダクト式換気装置のようなシロッコファンなど遠心型の送風機を内蔵した機器では、誘導電動機を搭載し、そのトルク特性において起動トルクから最大トルクまでの回転数変化の大きな領域で使用している機器が大半を占めており、このような送風機にブラシレスＤＣモータを搭載して、印加電圧一定で運転した場合、図２４の回転数−トルク特性比較グラフに示すように、最大静圧時の回転数と静圧ゼロ時の回転数差が誘導電動機の場合と比較して極端に小さくなるので、図２５の風量−静圧特性比較グラフに示すように、最大静圧値を誘導電動機搭載時の値と同等にした場合は、静圧ゼロ時の風量が極端に多くなり、騒音・振動が大きくなるうえ、冷暖房エネルギーロスも含めて消費電力の削減効果も少なくなるという課題があり、逆に静圧ゼロ時の風量を同等にした場合は最大静圧の値が極端に低くなり、外風などにより機外圧力損失の変化にともなって風量が大きく変動するという課題があり、誘導電動機を搭載した場合と同等以上の静圧−風量特性が得られることが要求されている。さらに、換気装置や給湯機など遠心型送風機を内蔵する電気機器においては、その送風機の特性において、圧力損失など静圧が変化しても風量の変化量が極めて少ないファンモータを搭載することが必要となり、そのためには、回転数が上昇するにしたがって、軸トルクが大きくなる回転数−トルク特性が得られることが要求されている。
【００１３】
本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、トルクリップルおよびトルク変化率を小さくし、騒音・振動の発生を抑制することができ、また、電流を小さくし、使用可能な負荷トルクの範囲が広く、高出力域でも低消費電力を実現でき、電解液を含浸したアルミ電解コンデンサを使用することなく、回路の小型化、高品質化、長寿命化を実現した上で、回転むらの発生が抑制でき、圧力損失など静圧が変化しても風量の変化量が極めて少ない風量−静圧特性を得ることができる交流電源直結型のブラシレスＤＣモータを提供することを目的としている。
【００１４】
そして、速度調節ができないことから、換気装置における強制換気モードと風量の少ない常時換気モードのどちらかにしか対応できないので、換気装置への搭載が困難であるという課題があり、２段階以上の速度調節ができることが要求されている。
【００１５】
本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、２段階以上の速度調節ができる交流電源直結型のブラシレスＤＣモータを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明の交流電源直結型ブラシレスＤＣモータは上記目的を達成するために、磁石回転子の磁極位置を検知する磁極位置検出手段と、前記交流電源を全波整流する整流手段と、上段と下段からなり、それぞれ複数のスイッチング素子でブリッジ接続されたインバータ回路と、前記整流手段によって得た高圧電圧を低圧直流電圧に変換して前記インバータ回路に印加するチョッパ回路にて形成された低圧直流電圧変換手段と、前記磁極位置検出手段の信号を基に、前記低圧直流電圧変換手段にて生成した低圧直流電圧を、前記インバータ回路を介して前記駆動コイルに所定の方向と順序で順次全波通電するための駆動ロジック制御手段と、前記インバータ回路に供給する平均電流を略一定に制御する供給電流値制御手段と、この供給電流値制御手段によって略一定に制御する平均電流値を指示する電流値指示手段とを配し、前記低圧直流電圧変換手段にて生成した低圧直流電圧の電圧値に応じて、前記電流値指示手段によって指示する平均電流値を線形あるいは非線形的に変化させる指示電流値変更手段を設けたことを特徴とする交流電源直結型ブラシレスＤＣモータの構成としたものである。
【００１７】
この手段により低圧直流電圧を駆動コイルに供給し、全波通電することから、全波整流回路の後段に用いる平滑コンデンサの容量を低く抑えることができるので、等価直列抵抗が高く、使用雰囲気温度による特性変化を有するアルミ電解コンデンサを使用しなくても、長寿命で等価直列抵抗が低く、使用雰囲気温度による特性変化が極めて小さいポリマーコンデンサや、フィルムコンデンサや、セラミックコンデンサが使用可能となり、全波通電によって低トルクリップル化および高効率化できるので、回路の大幅な小型化、高品質化、長寿命化ができ、回転むら発生の抑制ができるとともに、電流を小さくし、使用可能な負荷トルクの範囲が広く、高出力域でも低消費電力を実現でき、交流電源の電圧変動や、周波数変化の影響を受けることがなく、さらには、回転数が上昇するにしたがって、軸トルクが一段と大きくなる回転数−トルク特性が得られるため、ファンモータとした時には圧力損失など静圧が変化しても風量が大きく変化しない風量−静圧特性を実現できる交流電源直結型のブラシレスＤＣモータおよび電気機器が得られる。
【００１８】
また、本発明の交流電源直結型ブラシレスＤＣモータは上記目的を達成するために、磁石回転子の磁極位置を検知する磁極位置検出手段と、上段と下段からなり、それぞれ複数のスイッチング素子でブリッジ接続されたインバータ回路と、前記スイッチング素子の上段または下段をＰＷＭ制御するとともに、前記磁極位置検出手段の信号を基に、前記駆動コイルに所定の方向と順序で順次全波通電するための駆動ロジック制御手段と、前記交流電源を全波整流する整流手段と、この整流手段によって得た高圧電圧を略一定の低圧直流電圧に変換して前記インバータ回路に印加するチョッパ回路にて形成された低圧直流電圧変換手段と、この低圧直流電圧変換手段で生成した低圧直流電圧を減圧して前記スイッチング素子をＰＷＭ制御する時のＯＮ／ＯＦＦデューティを指示する指示電圧とするデューティ指示電圧生成手段と、前記インバータ回路に供給する平均電流を略一定に制御する供給電流値制御手段と、この供給電流値制御手段によって略一定に制御する平均電流値を指示する電流値指示手段とを配し、前記デューティ指示電圧生成手段にて生成した電圧値に応じて、前記電流値指示手段によって指示する平均電流値を線形あるいは非線形的に変化させる指示電流値変更手段を設けたことを特徴とする交流電源直結型ブラシレスＤＣモータの構成としたものである。
【００１９】
この手段により低圧直流電圧を駆動コイルに供給し、全波通電することから、全波整流回路の後段に用いる平滑コンデンサの容量を低く抑えることができるので、等価直列抵抗が高く、使用雰囲気温度による特性変化を有するアルミ電解コンデンサを使用しなくても、長寿命で等価直列抵抗が低く、使用雰囲気温度による特性変化が極めて小さいポリマーコンデンサや、フィルムコンデンサや、セラミックコンデンサが使用可能となり、全波通電によって低トルクリップル化および高効率化できるので、回路の大幅な小型化、高品質化、長寿命化ができ、回転むら発生の抑制ができるとともに、電流を小さくし、使用可能な負荷トルクの範囲が広く、高出力域でも低消費電力を実現でき、交流電源の電圧変動や、周波数変化の影響を受けることがなく、ＯＮ／ＯＦＦデューティの設定により仕様調整ができることから、仕様調整に要する工数の大幅な削減ができ、さらには、回転数が上昇するにしたがって、軸トルクが一段と大きくなる回転数−トルク特性が得られるため、ファンモータとした時には圧力損失など静圧が変化しても風量が大きく変化しない風量−静圧特性を実現できる交流電源直結型のブラシレスＤＣモータおよび電気機器が得られる。
【００２０】
また、本発明の交流電源直結型ブラシレスＤＣモータは上記目的を達成するために、磁石回転子の磁束密度分布を検知する磁束密度分布検知手段と、前記交流電源を全波整流する整流手段と、上段と下段からなり、それぞれ複数のスイッチング素子でブリッジ接続されたインバータ回路と、前記整流手段によって得た高圧電圧を低圧直流電圧に変換して前記インバータ回路に印加するチョッパ回路にて形成された低圧直流電圧変換手段と、前記磁束密度分布検知手段の信号を基に、前記低圧直流電圧変換手段にて生成した低圧直流電圧を、前記インバータ回路を介して前記駆動コイルに所定の方向と順序で順次全波通電するための駆動ロジック制御手段と、前記インバータ回路に供給する平均電流を略一定に制御する供給電流値制御手段と、この供給電流値制御手段によって略一定に制御する平均電流値を指示する電流値指示手段とを配し、前記磁束密度分布検知手段によって検知される磁束密度分布波形が、前記磁石回転子が回転することによって前記駆動コイルに誘起される誘起電圧波形に略相似形となるよう前記磁束密度分布検知手段を配置させ、前記駆動ロジック制御手段には前記磁束密度分布検知手段が検出した波形に略相似形の電流を前記駆動コイルに流す電流波形制御手段を設け、前記低圧直流電圧変換手段にて生成した低圧直流電圧の電圧値に応じて、前記電流値指示手段によって指示する平均電流値を線形あるいは非線形的に変化させる指示電流値変更手段を設けたことを特徴とする交流電源直結型ブラシレスＤＣモータの構成としたものである。
【００２１】
この手段により誘起電圧波形と電流波形が略相似形となることから、トルクリップルおよびトルク変化率を小さくし、騒音・振動の発生を抑制するとともに、ブラシレスＤＣモータの効率が大幅に向上するので、使用可能な負荷トルクの範囲が広くなるとともに、銅損が低減できることによって、低消費電力化が実現でき、低圧直流電圧を駆動コイルに供給し、全波通電することから、全波整流回路の後段に用いる平滑コンデンサの容量を低く抑えることができるので、等価直列抵抗が高く、使用雰囲気温度による特性変化を有するアルミ電解コンデンサを使用しなくても、長寿命で等価直列抵抗が低く、使用雰囲気温度による特性変化が極めて小さいポリマーコンデンサや、フィルムコンデンサや、セラミックコンデンサでも対応可能となり、回路の大幅な小型化、高品質化、長寿命化が実現できるとともに、交流電源の電圧変動や、周波数変化の影響を受けることがなく、回転むら発生の抑制ができるうえ、回転数が上昇するにしたがって、軸トルクが一段と大きくなる回転数−トルク特性が得られるため、ファンモータとした時には圧力損失など静圧が変化しても風量が大きく変化しない風量−静圧特性を得ることができる交流電源直結型のブラシレスＤＣモータおよび電気機器が得られる。
【００２２】
また、本発明の交流電源直結型ブラシレスＤＣモータは上記目的を達成するために、磁石回転子の磁束密度分布を検知する磁束密度分布検知手段と、上段と下段からなり、それぞれ複数のスイッチング素子でブリッジ接続されたインバータ回路と、前記スイッチング素子の上段または下段をＰＷＭ制御するとともに、前記磁束密度分布検知手段の信号を基に、前記駆動コイルに所定の方向と順序で順次全波通電するための駆動ロジック制御手段と、前記交流電源を全波整流する整流手段と、この整流手段によって得た高圧電圧を略一定の低圧直流電圧に変換して前記インバータ回路に印加するチョッパ回路にて形成された低圧直流電圧変換手段と、この低圧直流電圧変換手段で生成した低圧直流電圧を減圧して前記スイッチング素子をＰＷＭ制御する時のＯＮ／ＯＦＦデューティを指示する指示電圧とするデューティ指示電圧生成手段と、前記インバータ回路に供給する平均電流を略一定に制御する供給電流値制御手段と、この供給電流値制御手段によって略一定に制御する平均電流値を指示する電流値指示手段とを備え、前記磁束密度分布検知手段によって検知される磁束密度分布波形が、前記磁石回転子が回転することによって前記駆動コイルに誘起される誘起電圧波形に略相似形となるよう前記磁束密度分布検知手段を配置させ、前記駆動ロジック制御手段には前記磁束密度分布検知手段が検出した波形に略相似形の電流を前記駆動コイルに流す電流波形制御手段を設け、前記デューティ指示電圧生成手段にて生成した電圧値に応じて、前記電流値指示手段によって指示する平均電流値を線形あるいは非線形的に変化させる指示電流値変更手段を設けたことを特徴とする交流電源直結型ブラシレスＤＣモータの構成としたものである。
【００２３】
この手段により誘起電圧波形と電流波形が略相似形となることから、トルクリップルおよびトルク変化率を小さくし、騒音・振動の発生を抑制するとともに、ブラシレスＤＣモータの効率が大幅に向上するので、使用可能な負荷トルクの範囲が広くなるとともに、銅損が低減できることによって、低消費電力化が実現でき、低圧直流電圧を駆動コイルに供給し、全波通電することから、全波整流回路の後段に用いる平滑コンデンサの容量を低く抑えることができるので、等価直列抵抗が高く、使用雰囲気温度による特性変化を有するアルミ電解コンデンサを使用しなくても、長寿命で等価直列抵抗が低く、使用雰囲気温度による特性変化が極めて小さいポリマーコンデンサや、フィルムコンデンサや、セラミックコンデンサが使用可能となり、回路の大幅な小型化が実現できるとともに、高品質化、長寿命化、回転むらの発生が抑制でき、交流電源の電圧変動や、周波数変化の影響を受けることがなく、ＯＮ／ＯＦＦデューティの設定により仕様調整ができることから、仕様調整に要する工数の大幅な削減ができ、さらには、回転数が上昇するにしたがって、軸トルクが一段と大きくなる回転数−トルク特性が得られるため、ファンモータとした時には圧力損失など静圧が変化しても風量が大きく変化しない風量−静圧特性を実現できる交流電源直結型のブラシレスＤＣモータおよび電気機器が得られる。
【００２４】
また、本発明の交流電源直結型ブラシレスＤＣモータは上記目的を達成するために、磁石回転子の磁極位置を検知する磁極位置検出手段と、上段と下段からなり、それぞれ複数のスイッチング素子でブリッジ接続されたインバータ回路と、前記交流電源を全波整流する整流手段と、この整流手段によって得た高圧電圧を低圧直流電圧に変換して前記インバータ回路に印加するチョッパ回路にて形成された低圧直流電圧変換手段と、前記磁極位置検出手段の信号を基に、前記低圧直流電圧変換手段にて生成した低圧直流電圧を、前記インバータ回路を介して前記駆動コイルに所定の方向と順序で順次全波通電するための駆動ロジック制御手段と、前記インバータ回路に供給する平均電流を略一定に制御する供給電流値制御手段と、この供給電流値制御手段によって略一定に制御する平均電流値を指示する電流値指示手段と、前記低圧直流電圧変換手段にて生成した低圧直流電圧の電圧範囲を分類判別する電圧範囲判別手段とを配し、この電圧範囲判別手段にて検知した電圧範囲に応じて、前記電流値指示手段によって指示する平均電流値を変更する指示電流値変更手段を設けたことを特徴とする交流電源直結型ブラシレスＤＣモータの構成としたものである。
【００２５】
この手段により低圧直流電圧を駆動コイルに供給し、全波通電することから、全波整流回路の後段に用いる平滑コンデンサの容量を低く抑えることができるので、等価直列抵抗が高く、使用雰囲気温度による特性変化を有するアルミ電解コンデンサを使用しなくても、長寿命で等価直列抵抗が低く、使用雰囲気温度による特性変化が極めて小さいポリマーコンデンサや、フィルムコンデンサや、セラミックコンデンサでも対応可能となり、全波通電によって低トルクリップル化および高効率化できるので、回路の大幅な小型化、高品質化、長寿命化ができ、交流電源の電圧変動や、周波数変化の影響を受けることがなく、回転むら発生の抑制ができるとともに、電流を小さくし、使用可能な負荷トルクの範囲が広く、高出力域でも低消費電力を実現でき、さらには、インバータ回路に印加する低圧直流電圧の電圧域を分類し、その電圧範囲に応じて段階的に電流一定で運転するので、段階的なトルク一定特性が得られるため、ファンモータとした時には圧力損失など静圧が変化しても風量が大きく変化しない風量−静圧特性を実現できる交流電源直結型のブラシレスＤＣモータおよび電気機器が得られる。
【００２６】
また、本発明の交流電源直結型ブラシレスＤＣモータは上記目的を達成するために、磁石回転子の磁極位置を検知する磁極位置検出手段と、上段と下段からなり、それぞれ複数のスイッチング素子でブリッジ接続されたインバータ回路と、前記スイッチング素子の上段または下段をＰＷＭ制御するとともに、前記磁極位置検出手段の信号を基に、前記駆動コイルに所定の方向と順序で順次全波通電するための駆動ロジック制御手段と、前記交流電源を全波整流する整流手段と、この整流手段によって得た高圧電圧を略一定の低圧直流電圧に変換して前記インバータ回路に印加するチョッパ回路にて形成された低圧直流電圧変換手段と、この低圧直流電圧変換手段で生成した低圧直流電圧を減圧して前記スイッチング素子をＰＷＭ制御する時のＯＮ／ＯＦＦデューティを指示する指示電圧とするデューティ指示電圧生成手段と、前記インバータ回路に供給する平均電流を略一定に制御する供給電流値制御手段と、この供給電流値制御手段によって略一定に制御する平均電流値を指示する電流値指示手段と、前記デューティ指示電圧生成手段にて生成した電圧範囲を分類判別する電圧範囲判別手段とを配し、この電圧範囲判別手段にて検知した電圧範囲に応じて、前記電流値指示手段によって指示する平均電流値を変更する指示電流値変更手段を設けたことを特徴とする交流電源直結型ブラシレスＤＣモータの構成としたものである。
【００２７】
この手段により低圧直流電圧を駆動コイルに供給し、全波通電することから、全波整流回路の後段に用いる平滑コンデンサの容量を低く抑えることができるので、等価直列抵抗が高く、使用雰囲気温度による特性変化を有するアルミ電解コンデンサを使用しなくても、長寿命で等価直列抵抗が低く、使用雰囲気温度による特性変化が極めて小さいポリマーコンデンサや、フィルムコンデンサや、セラミックコンデンサが使用可能となり、全波通電によって低トルクリップル化および高効率化できるので、回路の大幅な小型化、高品質化、長寿命化や、回転むら発生の抑制ができるとともに、電流を小さくし、使用可能な負荷トルクの範囲が広く、高出力域でも低消費電力を実現でき、交流電源の電圧変動や、周波数変化の影響を受けることがなく、ＯＮ／ＯＦＦデューティの設定により仕様調整ができることから、仕様調整に要する工数の大幅な削減ができ、さらには、スイッチング素子をＰＷＭ制御する時のＯＮ／ＯＦＦデューティ域を分類し、その範囲に応じて段階的に電流一定で運転するので、段階的なトルク一定特性が得られるため、ファンモータとした時には圧力損失など静圧が変化しても風量が大きく変化しない風量−静圧特性を実現できる交流電源直結型のブラシレスＤＣモータおよび電気機器が得られる。
【００２８】
また、本発明の交流電源直結型ブラシレスＤＣモータは上記目的を達成するために、磁石回転子の磁束密度分布を検知する磁束密度分布検知手段と、上段と下段からなり、それぞれ複数のスイッチング素子でブリッジ接続されたインバータ回路と、前記交流電源を全波整流する整流手段と、この整流手段によって得た高圧電圧を低圧直流電圧に変換して前記インバータ回路に印加するチョッパ回路にて形成された低圧直流電圧変換手段と、前記磁束密度分布検知手段の信号を基に、前記低圧直流電圧変換手段にて生成した低圧直流電圧を、前記インバータ回路を介して前記駆動コイルに所定の方向と順序で順次全波通電するための駆動ロジック制御手段と、前記インバータ回路に供給する平均電流を略一定に制御する供給電流値制御手段と、この供給電流値制御手段によって略一定に制御する平均電流値を指示する電流値指示手段と、前記低圧直流電圧変換手段にて生成した低圧直流電圧の電圧範囲を分類判別する電圧範囲判別手段とを配し、前記磁束密度分布検知手段によって検知される磁束密度分布波形が、前記磁石回転子が回転することによって前記駆動コイルに誘起される誘起電圧波形に略相似形となるよう前記磁束密度分布検知手段を配置させ、前記駆動ロジック制御手段には前記磁束密度分布検知手段が検出した波形に略相似形の電流を前記駆動コイルに流す電流波形制御手段を設け、前記電圧範囲判別手段にて検知した電圧範囲に応じて、前記電流値指示手段によって指示する平均電流値を変更する指示電流値変更手段を設けたことを特徴とする交流電源直結型ブラシレスＤＣモータの構成としたものである。
【００２９】
この手段により誘起電圧波形と電流波形が略相似形となることから、トルクリップルおよびトルク変化率を小さくし、騒音・振動の発生を抑制するとともに、ブラシレスＤＣモータの効率が大幅に向上するので、使用可能な負荷トルクの範囲が広くなるとともに、銅損が低減できることによって、低消費電力化が実現でき、低圧直流電圧を駆動コイルに供給し、全波通電することから、全波整流回路の後段に用いる平滑コンデンサの容量を低く抑えることができるので、等価直列抵抗が高く、使用雰囲気温度による特性変化を有するアルミ電解コンデンサを使用しなくても、長寿命で等価直列抵抗が低く、使用雰囲気温度による特性変化が極めて小さいポリマーコンデンサや、フィルムコンデンサや、セラミックコンデンサでも対応可能となり、回路の大幅な小型化、高品質化、長寿命化が実現できるとともに、交流電源の電圧変動や、周波数変化の影響を受けることがなく、回転むら発生の抑制ができ、さらには、インバータ回路に印加する低圧直流電圧の電圧域を分類し、その電圧範囲に応じて段階的に電流一定で運転するので、段階的なトルク一定特性が得られるため、ファンモータとした時には圧力損失など静圧が変化しても風量が大きく変化しない風量−静圧特性を実現できる交流電源直結型のブラシレスＤＣモータおよび電気機器が得られる。
【００３０】
また、本発明の交流電源直結型ブラシレスＤＣモータは上記目的を達成するために、磁石回転子の磁束密度分布を検知する磁束密度分布検知手段と、上段と下段からなり、それぞれ複数のスイッチング素子でブリッジ接続されたインバータ回路と、前記スイッチング素子の上段または下段をＰＷＭ制御するとともに、前記磁束密度分布検知手段の信号を基に、前記駆動コイルに所定の方向と順序で順次全波通電するための駆動ロジック制御手段と、前記交流電源を全波整流する整流手段と、この整流手段によって得た高圧電圧を略一定の低圧直流電圧に変換して前記インバータ回路に印加するチョッパ回路にて形成された低圧直流電圧変換手段と、この低圧直流電圧変換手段で生成した低圧直流電圧を減圧して前記スイッチング素子をＰＷＭ制御する時のＯＮ／ＯＦＦデューティを指示する指示電圧とするデューティ指示電圧生成手段と、前記インバータ回路に供給する平均電流を略一定に制御する供給電流値制御手段と、この供給電流値制御手段によって略一定に制御する平均電流値を指示する電流値指示手段と、前記デューティ指示電圧生成手段にて生成した電圧範囲を分類判別する電圧範囲判別手段とを配し、前記磁束密度分布検知手段によって検知される磁束密度分布波形が、前記磁石回転子が回転することによって前記駆動コイルに誘起される誘起電圧波形に略相似形となるよう前記磁束密度分布検知手段を配置させ、前記駆動ロジック制御手段には前記磁束密度分布検知手段が検出した波形に略相似形の電流を前記駆動コイルに流す電流波形制御手段を設け、前記電圧範囲判別手段にて検知した電圧範囲に応じて、前記電流値指示手段によって指示する平均電流値を変更する指示電流値変更手段を設けたことを特徴とする交流電源直結型ブラシレスＤＣモータの構成としたものである。
【００３１】
この手段により誘起電圧波形と電流波形が略相似形となることから、トルクリップルおよびトルク変化率を小さくし、騒音・振動の発生を抑制するとともに、ブラシレスＤＣモータの効率が大幅に向上するので、使用可能な負荷トルクの範囲が広くなるとともに、銅損が低減できることによって、低消費電力化が実現でき、低圧直流電圧を駆動コイルに供給し、全波通電することから、全波整流回路の後段に用いる平滑コンデンサの容量を低く抑えることができるので、等価直列抵抗が高く、使用雰囲気温度による特性変化を有するアルミ電解コンデンサを使用しなくても、長寿命で等価直列抵抗が低く、使用雰囲気温度による特性変化が極めて小さいポリマーコンデンサや、フィルムコンデンサや、セラミックコンデンサが使用可能となり、回路の大幅な小型化が実現できるとともに、高品質化、長寿命化、回転むらの発生が抑制でき、交流電源の電圧変動や、周波数変化の影響を受けることがなく、ＯＮ／ＯＦＦデューティの設定により仕様調整ができることから、仕様調整に要する工数の大幅な削減ができ、さらには、スイッチング素子をＰＷＭ制御する時のＯＮ／ＯＦＦデューティ域を分類し、その範囲に応じて段階的に電流一定で運転するので、段階的なトルク一定特性が得られるため、ファンモータとした時には圧力損失など静圧が変化しても風量が大きく変化しない風量−静圧特性を実現できる交流電源直結型のブラシレスＤＣモータおよび電気機器が得られる。
【００３２】
また、本発明の交流電源直結型ブラシレスＤＣモータは上記目的を達成するために、磁石回転子の永久磁石を極異方性磁石としたことを特徴とする交流電源直結型ブラシレスＤＣモータの構成としたものである。
【００３３】
この手段により誘起電圧波形が略正弦波となることから、トルクリップルおよびトルク変化率をより一層小さくし、騒音・振動の発生をさらに抑制した低騒音化・低振動化が可能な交流電源直結型のブラシレスＤＣモータおよび電気機器が得られる。
【００３４】
また、本発明の交流電源直結型ブラシレスＤＣモータは上記目的を達成するために、磁束密度分布検知手段が検出した波形のうち２相分の波形を合成する磁束密度分布波形合成手段を設け、電流波形制御手段は前記磁束密度分布波形合成手段が合成した波形に略相似形の電流を前記駆動コイルに流すことを特徴とする交流電源直結型ブラシレスＤＣモータの構成としたものである。
【００３５】
この手段により電流波形における３次調波や５次調波などの高調波成分が除去できることから、瞬時トルクに高調波成分の含有を抑制した低騒音化・低振動化が可能な交流電源直結型のブラシレスＤＣモータおよび電気機器が得られる。
【００３６】
また、本発明の交流電源直結型ブラシレスＤＣモータは上記目的を達成するために、交流電源を接続する交流電源接続手段を複数設け、この交流電源接続手段への接続箇所に応じて、前記供給電流値制御手段によって制御する電流値を変更する供給電流設定値変更手段を設けたことを特徴とする交流電源直結型ブラシレスＤＣモータの構成としたものである。
【００３７】
この手段によりブラシレスＤＣモータ外部に設けたスイッチなどの切り替えによって、回転数が上昇するにしたがって、軸トルクが大きくなる回転数−トルク特性や、段階的なトルク一定特性が交流電源接続手段の数だけ得られるため、シロッコファンなど遠心型の送風機に搭載した時に、圧力損失など静圧が変化しても風量が大きく変化しない風量−静圧特性を交流電源接続手段の数だけ実現できる交流電源直結型のブラシレスＤＣモータおよび電気機器が得られる。
【００３８】
また、本発明の交流電源直結型ブラシレスＤＣモータは上記目的を達成するために、低圧直流電圧変換手段によって生成し、さらに減圧して得た低圧直流電圧をブラシレスＤＣモータ外部に導出する低圧直流電圧導出端子と、この低圧直流電圧導出端子より導出された低圧直流電圧を減圧した低圧直流電圧を前記供給電流値制御手段によって略一定に制御する電流値の制御信号として、ブラシレスＤＣモータ内部に導入する供給電流設定値入力手段を設け、この供給電流設定値入力手段より導入した低圧直流電圧の大きさにより、前記インバータ回路に供給する平均電流値を制御することを特徴とする交流電源直結型ブラシレスＤＣモータの構成としたものである。
【００３９】
この手段によりブラシレスＤＣモータの外部に減圧回路を近接することによって、インバータ回路に供給する電流値の基準設定値を変更できることから、回転数が上昇するにしたがって、軸トルクが一段と大きくなる回転数−トルク特性や、段階的なトルク一定特性が任意に無段階で変更できることから、シロッコファンなど遠心型の送風機に搭載した時に、圧力損失など静圧が変化しても風量が大きく変化しない風量−静圧特性を任意の数だけ実現できる交流電源直結型のブラシレスＤＣモータおよび電気機器が得られる。
【発明の効果】
【００４０】
本発明によれば、低圧直流電圧を駆動コイルに供給し、全波通電することから、全波整流回路の後段に用いる平滑コンデンサの容量を低く抑えることができるので、等価直列抵抗が高く、使用雰囲気温度による特性変化を有する電解液を含有したアルミ電解コンデンサを使用しなくても、長寿命で等価直列抵抗が低く、使用雰囲気温度による特性変化が極めて小さい固体コンデンサであるポリマーコンデンサや、フィルムコンデンサや、セラミックコンデンサが使用可能となり、全波通電によって低トルクリップル化および高効率化できるので、回路の大幅な小型化、高品質化、長寿命化ができ、回転むら発生の抑制ができるとともに、電流を小さくし、使用可能な負荷トルクの範囲が広く、高出力域でも低消費電力を実現でき、交流電源の電圧変動や、周波数変化の影響を受けることがなく、さらには、回転数が上昇するにしたがって、軸トルクが一段と大きくなる回転数−トルク特性が得られるため、ファンモータとした時には圧力損失など静圧が変化しても風量が大きく変化しない風量−静圧特性を実現できる交流電源直結型のブラシレスＤＣモータおよび電気機器を提供できる。
【００４１】
また、本発明によれば、低圧直流電圧を駆動コイルに供給し、全波通電することから、全波整流回路の後段に用いる平滑コンデンサの容量を低く抑えることができるので、等価直列抵抗が高く、使用雰囲気温度による特性変化を有する電解液を含有したアルミ電解コンデンサを使用しなくても、長寿命で等価直列抵抗が低く、使用雰囲気温度による特性変化が極めて小さい固体コンデンサであるポリマーコンデンサや、フィルムコンデンサや、セラミックコンデンサが使用可能となり、全波通電によって低トルクリップル化および高効率化できるので、回路の大幅な小型化、高品質化、長寿命化ができ、回転むら発生の抑制ができるとともに、電流を小さくし、使用可能な負荷トルクの範囲が広く、高出力域でも低消費電力を実現でき、交流電源の電圧変動や、周波数変化の影響を受けることがなく、ＯＮ／ＯＦＦデューティの設定により仕様調整ができることから、仕様調整に要する工数の大幅な削減ができ、さらには、回転数が上昇するにしたがって、軸トルクが一段と大きくなる回転数−トルク特性が得られるため、ファンモータとした時には圧力損失など静圧が変化しても風量が大きく変化しない風量−静圧特性を実現できる交流電源直結型のブラシレスＤＣモータおよび電気機器を提供できる。
【００４２】
また、本発明によれば、誘起電圧波形と電流波形が略相似形となることから、トルクリップルおよびトルク変化率を小さくし、騒音・振動の発生を抑制するとともに、ブラシレスＤＣモータの効率が大幅に向上するので、使用可能な負荷トルクの範囲が広くなるとともに、銅損が低減できることによって、低消費電力化が実現でき、低圧直流電圧を駆動コイルに供給し、全波通電することから、全波整流回路の後段に用いる平滑コンデンサの容量を低く抑えることができるので、等価直列抵抗が高く、使用雰囲気温度による特性変化を有する電解液を含有したアルミ電解コンデンサを使用しなくても、長寿命で等価直列抵抗が低く、使用雰囲気温度による特性変化が極めて小さい固体コンデンサであるポリマーコンデンサや、フィルムコンデンサや、セラミックコンデンサでも対応可能となり、回路の大幅な小型化、高品質化、長寿命化が実現できるとともに、交流電源の電圧変動や、周波数変化の影響を受けることがなく、回転むら発生の抑制ができるうえ、回転数が上昇するにしたがって、軸トルクが一段と大きくなる回転数−トルク特性が得られるため、ファンモータとした時には圧力損失など静圧が変化しても風量が大きく変化しない風量−静圧特性を得ることができる交流電源直結型のブラシレスＤＣモータおよび電気機器を提供できる。
【００４３】
また、本発明によれば、誘起電圧波形と電流波形が略相似形となることから、トルクリップルおよびトルク変化率を小さくし、騒音・振動の発生を抑制するとともに、ブラシレスＤＣモータの効率が大幅に向上するので、使用可能な負荷トルクの範囲が広くなるとともに、銅損が低減できることによって、低消費電力化が実現でき、低圧直流電圧を駆動コイルに供給し、全波通電することから、全波整流回路の後段に用いる平滑コンデンサの容量を低く抑えることができるので、等価直列抵抗が高く、使用雰囲気温度による特性変化を有する電解液を含有したアルミ電解コンデンサを使用しなくても、長寿命で等価直列抵抗が低く、使用雰囲気温度による特性変化が極めて小さい固体コンデンサであるポリマーコンデンサや、フィルムコンデンサや、セラミックコンデンサが使用可能となり、回路の大幅な小型化が実現できるとともに、高品質化、長寿命化、回転むらの発生が抑制でき、交流電源の電圧変動や、周波数変化の影響を受けることがなく、ＯＮ／ＯＦＦデューティの設定により仕様調整ができることから、仕様調整に要する工数の大幅な削減ができ、さらには、回転数が上昇するにしたがって、軸トルクが一段と大きくなる回転数−トルク特性が得られるため、ファンモータとした時には圧力損失など静圧が変化しても風量が大きく変化しない風量−静圧特性を実現できる交流電源直結型のブラシレスＤＣモータおよび電気機器を提供できる。
【００４４】
また、本発明によれば、低圧直流電圧を駆動コイルに供給し、全波通電することから、全波整流回路の後段に用いる平滑コンデンサの容量を低く抑えることができるので、等価直列抵抗が高く、使用雰囲気温度による特性変化を有する電解液を含有したアルミ電解コンデンサを使用しなくても、長寿命で等価直列抵抗が低く、使用雰囲気温度による特性変化が極めて小さい固体コンデンサであるポリマーコンデンサや、フィルムコンデンサや、セラミックコンデンサでも対応可能となり、全波通電によって低トルクリップル化および高効率化できるので、回路の大幅な小型化、高品質化、長寿命化ができ、交流電源の電圧変動や、周波数変化の影響を受けることがなく、回転むら発生の抑制ができるとともに、電流を小さくし、使用可能な負荷トルクの範囲が広く、高出力域でも低消費電力を実現でき、さらには、インバータ回路に印加する低圧直流電圧の電圧域を分類し、その電圧範囲に応じて段階的に電流一定で運転するので、段階的なトルク一定特性が得られるため、ファンモータとした時には圧力損失など静圧が変化しても風量が大きく変化しない風量−静圧特性を実現できる交流電源直結型のブラシレスＤＣモータおよび電気機器を提供できる。
【００４５】
また、本発明によれば、低圧直流電圧を駆動コイルに供給し、全波通電することから、全波整流回路の後段に用いる平滑コンデンサの容量を低く抑えることができるので、等価直列抵抗が高く、使用雰囲気温度による特性変化を有する電解液を含有したアルミ電解コンデンサを使用しなくても、長寿命で等価直列抵抗が低く、使用雰囲気温度による特性変化が極めて小さい固体コンデンサであるポリマーコンデンサや、フィルムコンデンサや、セラミックコンデンサが使用可能となり、全波通電によって低トルクリップル化および高効率化できるので、回路の大幅な小型化、高品質化、長寿命化や、回転むら発生の抑制ができるとともに、電流を小さくし、使用可能な負荷トルクの範囲が広く、高出力域でも低消費電力を実現でき、交流電源の電圧変動や、周波数変化の影響を受けることがなく、ＯＮ／ＯＦＦデューティの設定により仕様調整ができることから、仕様調整に要する工数の大幅な削減ができ、さらには、スイッチング素子をＰＷＭ制御する時のＯＮ／ＯＦＦデューティ域を分類し、その範囲に応じて段階的に電流一定で運転するので、段階的なトルク一定特性が得られるため、ファンモータとした時には圧力損失など静圧が変化しても風量が大きく変化しない風量−静圧特性を実現できる交流電源直結型のブラシレスＤＣモータおよび電気機器を提供できる。
【００４６】
また、本発明によれば、誘起電圧波形と電流波形が略相似形となることから、トルクリップルおよびトルク変化率を小さくし、騒音・振動の発生を抑制するとともに、ブラシレスＤＣモータの効率が大幅に向上するので、使用可能な負荷トルクの範囲が広くなるとともに、銅損が低減できることによって、低消費電力化が実現でき、低圧直流電圧を駆動コイルに供給し、全波通電することから、全波整流回路の後段に用いる平滑コンデンサの容量を低く抑えることができるので、等価直列抵抗が高く、使用雰囲気温度による特性変化を有する電解液を含有したアルミ電解コンデンサを使用しなくても、長寿命で等価直列抵抗が低く、使用雰囲気温度による特性変化が極めて小さい固体コンデンサであるポリマーコンデンサや、フィルムコンデンサや、セラミックコンデンサでも対応可能となり、回路の大幅な小型化、高品質化、長寿命化が実現できるとともに、交流電源の電圧変動や、周波数変化の影響を受けることがなく、回転むら発生の抑制ができ、さらには、インバータ回路に印加する低圧直流電圧の電圧域を分類し、その電圧範囲に応じて段階的に電流一定で運転するので、段階的なトルク一定特性が得られるため、ファンモータとした時には圧力損失など静圧が変化しても風量が大きく変化しない風量−静圧特性を実現できる交流電源直結型のブラシレスＤＣモータおよび電気機器を提供できる。
【００４７】
また、本発明によれば、誘起電圧波形と電流波形が略相似形となることから、トルクリップルおよびトルク変化率を小さくし、騒音・振動の発生を抑制するとともに、ブラシレスＤＣモータの効率が大幅に向上するので、使用可能な負荷トルクの範囲が広くなるとともに、銅損が低減できることによって、低消費電力化が実現でき、低圧直流電圧を駆動コイルに供給し、全波通電することから、全波整流回路の後段に用いる平滑コンデンサの容量を低く抑えることができるので、等価直列抵抗が高く、使用雰囲気温度による特性変化を有する電解液を含有したアルミ電解コンデンサを使用しなくても、長寿命で等価直列抵抗が低く、使用雰囲気温度による特性変化が極めて小さい固体コンデンサであるポリマーコンデンサや、フィルムコンデンサや、セラミックコンデンサが使用可能となり、回路の大幅な小型化が実現できるとともに、高品質化、長寿命化、回転むらの発生が抑制でき、交流電源の電圧変動や、周波数変化の影響を受けることがなく、ＯＮ／ＯＦＦデューティの設定により仕様調整ができることから、仕様調整に要する工数の大幅な削減ができ、さらには、スイッチング素子をＰＷＭ制御する時のＯＮ／ＯＦＦデューティ域を分類し、その範囲に応じて段階的に電流一定で運転するので、段階的なトルク一定特性が得られるため、ファンモータとした時には圧力損失など静圧が変化しても風量が大きく変化しない風量−静圧特性を実現できる交流電源直結型のブラシレスＤＣモータおよび電気機器を提供できる。
【００４８】
また、本発明によれば、誘起電圧波形が略正弦波となることから、トルクリップルおよびトルク変化率をより一層小さくし、騒音・振動の発生をさらに抑制した低騒音化・低振動化が可能な交流電源直結型のブラシレスＤＣモータおよび電気機器を提供できる。
【００４９】
また、本発明によれば、電流波形における３次調波や５次調波などの高調波成分が除去できることから、瞬時トルクに高調波成分の含有を抑制した低騒音化・低振動化が可能な交流電源直結型のブラシレスＤＣモータおよび電気機器を提供できる。
【００５０】
また、本発明によれば、ブラシレスＤＣモータ外部に設けたスイッチなどの切り替えによって、回転数が上昇するにしたがって、軸トルクが大きくなる回転数−トルク特性や、段階的なトルク一定特性が交流電源接続手段の数だけ得られるため、シロッコファンなど遠心型の送風機に搭載した時に、圧力損失など静圧が変化しても風量が大きく変化しない風量−静圧特性を交流電源接続手段の数だけ実現できる交流電源直結型のブラシレスＤＣモータおよび電気機器を提供できる。
【００５１】
また、本発明によれば、ブラシレスＤＣモータの外部に減圧回路を近接することによって、インバータ回路に供給する電流値の基準設定値を変更できることから、回転数が上昇するにしたがって、軸トルクが一段と大きくなる回転数−トルク特性や、段階的なトルク一定特性が任意に無段階で変更できることから、シロッコファンなど遠心型の送風機に搭載した時に、圧力損失など静圧が変化しても風量が大きく変化しない風量−静圧特性を任意の数だけ実現できる交流電源直結型のブラシレスＤＣモータおよび電気機器を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５２】
本発明の請求項１記載の発明は、磁石回転子の磁極位置を検知する磁極位置検出手段と、前記交流電源を全波整流する整流手段と、上段と下段からなり、それぞれ複数のスイッチング素子でブリッジ接続されたインバータ回路と、前記整流手段によって得た高圧電圧を低圧直流電圧に変換して前記インバータ回路に印加するチョッパ回路にて形成された低圧直流電圧変換手段と、前記磁極位置検出手段の信号を基に、前記低圧直流電圧変換手段にて生成した低圧直流電圧を、前記インバータ回路を介して前記駆動コイルに所定の方向と順序で順次全波通電するための駆動ロジック制御手段と、前記インバータ回路に供給する平均電流を略一定に制御する供給電流値制御手段と、この供給電流値制御手段によって略一定に制御する平均電流値を指示する電流値指示手段とを配し、前記低圧直流電圧変換手段にて生成した低圧直流電圧の電圧値に応じて、前記電流値指示手段によって指示する平均電流値を線形あるいは非線形的に変化させる指示電流値変更手段を設けたことを特徴とする交流電源直結型ブラシレスＤＣモータの構成としたものであり、全波整流回路の後段に用いる平滑コンデンサは電圧不足となる非常に短い期間（例えば、ＡＣ１００Ｖ５０Ｈｚを低圧直流電圧４５Ｖに変換するならば２．１ミリ秒程度）を補うだけの容量に低く抑えることができ、低トルクリップル化、高効率化、回転むら発生の抑制ができ、交流電源の電圧や周波数が変化しても出力特性の変化がなく、さらには、回転数が上昇するにしたがって、軸トルクが一段と大きくなる回転数−トルク特性が得られるという作用を有する。
【００５３】
請求項２に記載の発明は、磁石回転子の磁極位置を検知する磁極位置検出手段と、上段と下段からなり、それぞれ複数のスイッチング素子でブリッジ接続されたインバータ回路と、前記スイッチング素子の上段または下段をＰＷＭ制御するとともに、前記磁極位置検出手段の信号を基に、前記駆動コイルに所定の方向と順序で順次全波通電するための駆動ロジック制御手段と、前記交流電源を全波整流する整流手段と、この整流手段によって得た高圧電圧を略一定の低圧直流電圧に変換して前記インバータ回路に印加するチョッパ回路にて形成された低圧直流電圧変換手段と、この低圧直流電圧変換手段で生成した低圧直流電圧を減圧して前記スイッチング素子をＰＷＭ制御する時のＯＮ／ＯＦＦデューティを指示する指示電圧とするデューティ指示電圧生成手段と、前記インバータ回路に供給する平均電流を略一定に制御する供給電流値制御手段と、この供給電流値制御手段によって略一定に制御する平均電流値を指示する電流値指示手段とを配し、前記デューティ指示電圧生成手段にて生成した電圧値に応じて、前記電流値指示手段によって指示する平均電流値を線形あるいは非線形的に変化させる指示電流値変更手段を設けたことを特徴とする交流電源直結型ブラシレスＤＣモータの構成としたものであり、全波整流回路の後段に用いる平滑コンデンサは電圧不足となる非常に短い期間（例えば、ＡＣ１００Ｖ５０Ｈｚを低圧直流電圧４５Ｖに変換するならば２．１ミリ秒程度）を補うだけの容量に低く抑えることができ、低トルクリップル化、高効率化、回転むら発生の抑制ができ、交流電源の電圧や周波数が変化しても出力特性の変化がなく、ＯＮ／ＯＦＦデューティの設定により仕様調整ができ、さらには、回転数が上昇するにしたがって、軸トルクが一段と大きくなる回転数−トルク特性が得られるという作用を有する。
【００５４】
請求項３に記載の発明は、磁石回転子の磁束密度分布を検知する磁束密度分布検知手段と、前記交流電源を全波整流する整流手段と、上段と下段からなり、それぞれ複数のスイッチング素子でブリッジ接続されたインバータ回路と、前記整流手段によって得た高圧電圧を低圧直流電圧に変換して前記インバータ回路に印加するチョッパ回路にて形成された低圧直流電圧変換手段と、前記磁束密度分布検知手段の信号を基に、前記低圧直流電圧変換手段にて生成した低圧直流電圧を、前記インバータ回路を介して前記駆動コイルに所定の方向と順序で順次全波通電するための駆動ロジック制御手段と、前記インバータ回路に供給する平均電流を略一定に制御する供給電流値制御手段と、この供給電流値制御手段によって略一定に制御する平均電流値を指示する電流値指示手段とを配し、前記磁束密度分布検知手段によって検知される磁束密度分布波形が、前記磁石回転子が回転することによって前記駆動コイルに誘起される誘起電圧波形に略相似形となるよう前記磁束密度分布検知手段を配置させ、前記駆動ロジック制御手段には前記磁束密度分布検知手段が検出した波形に略相似形の電流を前記駆動コイルに流す電流波形制御手段を設け、前記低圧直流電圧変換手段にて生成した低圧直流電圧の電圧値に応じて、前記電流値指示手段によって指示する平均電流値を線形あるいは非線形的に変化させる指示電流値変更手段を設けたことを特徴とする交流電源直結型ブラシレスＤＣモータの構成としたものであり、誘起電圧波形と電流波形が略相似形となることから、トルクリップルおよびトルク変化率を小さくし、全波整流回路の後段に用いる平滑コンデンサは電圧不足となる非常に短い期間（例えば、ＡＣ１００Ｖ５０Ｈｚを低圧直流電圧４５Ｖに変換するならば２．１ミリ秒程度）を補うだけの容量に低く抑えることができ、低トルクリップル化、高効率化、回転むら発生の抑制ができ、交流電源の電圧や周波数が変化しても出力特性の変化がなく、さらには、回転数が上昇するにしたがって、軸トルクが一段と大きくなる回転数−トルク特性が得られるという作用を有する。
【００５５】
請求項４に記載の発明は、磁石回転子の磁束密度分布を検知する磁束密度分布検知手段と、上段と下段からなり、それぞれ複数のスイッチング素子でブリッジ接続されたインバータ回路と、前記スイッチング素子の上段または下段をＰＷＭ制御するとともに、前記磁束密度分布検知手段の信号を基に、前記駆動コイルに所定の方向と順序で順次全波通電するための駆動ロジック制御手段と、前記交流電源を全波整流する整流手段と、この整流手段によって得た高圧電圧を略一定の低圧直流電圧に変換して前記インバータ回路に印加するチョッパ回路にて形成された低圧直流電圧変換手段と、この低圧直流電圧変換手段で生成した低圧直流電圧を減圧して前記スイッチング素子をＰＷＭ制御する時のＯＮ／ＯＦＦデューティを指示する指示電圧とするデューティ指示電圧生成手段と、前記インバータ回路に供給する平均電流を略一定に制御する供給電流値制御手段と、この供給電流値制御手段によって略一定に制御する平均電流値を指示する電流値指示手段とを備え、前記磁束密度分布検知手段によって検知される磁束密度分布波形が、前記磁石回転子が回転することによって前記駆動コイルに誘起される誘起電圧波形に略相似形となるよう前記磁束密度分布検知手段を配置させ、前記駆動ロジック制御手段には前記磁束密度分布検知手段が検出した波形に略相似形の電流を前記駆動コイルに流す電流波形制御手段を設け、前記デューティ指示電圧生成手段にて生成した電圧値に応じて、前記電流値指示手段によって指示する平均電流値を線形あるいは非線形的に変化させる指示電流値変更手段を設けたことを特徴とする交流電源直結型ブラシレスＤＣモータの構成としたものであり、誘起電圧波形と電流波形が略相似形となることから、トルクリップルおよびトルク変化率を小さくし、全波整流回路の後段に用いる平滑コンデンサは電圧不足となる非常に短い期間（例えば、ＡＣ１００Ｖ５０Ｈｚを低圧直流電圧４５Ｖに変換するならば２．１ミリ秒程度）を補うだけの容量に低く抑えることができ、低トルクリップル化、高効率化、回転むら発生の抑制ができ、交流電源の電圧や周波数が変化しても出力特性の変化がなく、ＯＮ／ＯＦＦデューティの設定により仕様調整ができ、さらには、回転数が上昇するにしたがって、軸トルクが一段と大きくなる回転数−トルク特性が得られるという作用を有する。
【００５６】
請求項５に記載の発明は、磁石回転子の磁極位置を検知する磁極位置検出手段と、上段と下段からなり、それぞれ複数のスイッチング素子でブリッジ接続されたインバータ回路と、前記交流電源を全波整流する整流手段と、この整流手段によって得た高圧電圧を低圧直流電圧に変換して前記インバータ回路に印加するチョッパ回路にて形成された低圧直流電圧変換手段と、前記磁極位置検出手段の信号を基に、前記低圧直流電圧変換手段にて生成した低圧直流電圧を、前記インバータ回路を介して前記駆動コイルに所定の方向と順序で順次全波通電するための駆動ロジック制御手段と、前記インバータ回路に供給する平均電流を略一定に制御する供給電流値制御手段と、この供給電流値制御手段によって略一定に制御する平均電流値を指示する電流値指示手段と、前記低圧直流電圧変換手段にて生成した低圧直流電圧の電圧範囲を分類判別する電圧範囲判別手段とを配し、この電圧範囲判別手段にて検知した電圧範囲に応じて、前記電流値指示手段によって指示する平均電流値を変更する指示電流値変更手段を設けたことを特徴とする交流電源直結型ブラシレスＤＣモータの構成としたものであり、全波整流回路の後段に用いる平滑コンデンサは電圧不足となる非常に短い期間（例えば、ＡＣ１００Ｖ５０Ｈｚを低圧直流電圧４５Ｖに変換するならば２．１ミリ秒程度）を補うだけの容量に低く抑えることができ、低トルクリップル化、高効率化、回転むら発生の抑制ができ、交流電源の電圧や周波数が変化しても出力特性の変化がなく、さらには、段階的なトルク一定特性が得られるという作用を有する。
【００５７】
請求項６に記載の発明は、磁石回転子の磁極位置を検知する磁極位置検出手段と、上段と下段からなり、それぞれ複数のスイッチング素子でブリッジ接続されたインバータ回路と、前記スイッチング素子の上段または下段をＰＷＭ制御するとともに、前記磁極位置検出手段の信号を基に、前記駆動コイルに所定の方向と順序で順次全波通電するための駆動ロジック制御手段と、前記交流電源を全波整流する整流手段と、この整流手段によって得た高圧電圧を略一定の低圧直流電圧に変換して前記インバータ回路に印加するチョッパ回路にて形成された低圧直流電圧変換手段と、この低圧直流電圧変換手段で生成した低圧直流電圧を減圧して前記スイッチング素子をＰＷＭ制御する時のＯＮ／ＯＦＦデューティを指示する指示電圧とするデューティ指示電圧生成手段と、前記インバータ回路に供給する平均電流を略一定に制御する供給電流値制御手段と、この供給電流値制御手段によって略一定に制御する平均電流値を指示する電流値指示手段と、前記デューティ指示電圧生成手段にて生成した電圧範囲を分類判別する電圧範囲判別手段とを配し、この電圧範囲判別手段にて検知した電圧範囲に応じて、前記電流値指示手段によって指示する平均電流値を変更する指示電流値変更手段を設けたことを特徴とする交流電源直結型ブラシレスＤＣモータの構成としたものであり、全波整流回路の後段に用いる平滑コンデンサは電圧不足となる非常に短い期間（例えば、ＡＣ１００Ｖ５０Ｈｚを低圧直流電圧４５Ｖに変換するならば２．１ミリ秒程度）を補うだけの容量に低く抑えることができ、低トルクリップル化、高効率化、回転むら発生の抑制ができ、交流電源の電圧や周波数が変化しても出力特性の変化がなく、ＯＮ／ＯＦＦデューティの設定により仕様調整ができ、さらには、段階的なトルク一定特性が得られるという作用を有する。
【００５８】
請求項７に記載の発明は、磁石回転子の磁束密度分布を検知する磁束密度分布検知手段と、上段と下段からなり、それぞれ複数のスイッチング素子でブリッジ接続されたインバータ回路と、前記交流電源を全波整流する整流手段と、この整流手段によって得た高圧電圧を低圧直流電圧に変換して前記インバータ回路に印加するチョッパ回路にて形成された低圧直流電圧変換手段と、前記磁束密度分布検知手段の信号を基に、前記低圧直流電圧変換手段にて生成した低圧直流電圧を、前記インバータ回路を介して前記駆動コイルに所定の方向と順序で順次全波通電するための駆動ロジック制御手段と、前記インバータ回路に供給する平均電流を略一定に制御する供給電流値制御手段と、この供給電流値制御手段によって略一定に制御する平均電流値を指示する電流値指示手段と、前記低圧直流電圧変換手段にて生成した低圧直流電圧の電圧範囲を分類判別する電圧範囲判別手段とを配し、前記磁束密度分布検知手段によって検知される磁束密度分布波形が、前記磁石回転子が回転することによって前記駆動コイルに誘起される誘起電圧波形に略相似形となるよう前記磁束密度分布検知手段を配置させ、前記駆動ロジック制御手段には前記磁束密度分布検知手段が検出した波形に略相似形の電流を前記駆動コイルに流す電流波形制御手段を設け、前記電圧範囲判別手段にて検知した電圧範囲に応じて、前記電流値指示手段によって指示する平均電流値を変更する指示電流値変更手段を設けたことを特徴とする交流電源直結型ブラシレスＤＣモータの構成としたものであり、誘起電圧波形と電流波形が略相似形となることから、トルクリップルおよびトルク変化率を小さくし、全波整流回路の後段に用いる平滑コンデンサは電圧不足となる非常に短い期間（例えば、ＡＣ１００Ｖ５０Ｈｚを低圧直流電圧４５Ｖに変換するならば２．１ミリ秒程度）を補うだけの容量に低く抑えることができ、低トルクリップル化、高効率化、回転むら発生の抑制ができ、交流電源の電圧や周波数が変化しても出力特性の変化がなく、さらには、段階的なトルク一定特性が得られるという作用を有する。
【００５９】
請求項８に記載の発明は、磁石回転子の磁束密度分布を検知する磁束密度分布検知手段と、上段と下段からなり、それぞれ複数のスイッチング素子でブリッジ接続されたインバータ回路と、前記スイッチング素子の上段または下段をＰＷＭ制御するとともに、前記磁束密度分布検知手段の信号を基に、前記駆動コイルに所定の方向と順序で順次全波通電するための駆動ロジック制御手段と、前記交流電源を全波整流する整流手段と、この整流手段によって得た高圧電圧を略一定の低圧直流電圧に変換して前記インバータ回路に印加するチョッパ回路にて形成された低圧直流電圧変換手段と、この低圧直流電圧変換手段で生成した低圧直流電圧を減圧して前記スイッチング素子をＰＷＭ制御する時のＯＮ／ＯＦＦデューティを指示する指示電圧とするデューティ指示電圧生成手段と、前記インバータ回路に供給する平均電流を略一定に制御する供給電流値制御手段と、この供給電流値制御手段によって略一定に制御する平均電流値を指示する電流値指示手段と、前記デューティ指示電圧生成手段にて生成した電圧範囲を分類判別する電圧範囲判別手段とを配し、前記磁束密度分布検知手段によって検知される磁束密度分布波形が、前記磁石回転子が回転することによって前記駆動コイルに誘起される誘起電圧波形に略相似形となるよう前記磁束密度分布検知手段を配置させ、前記駆動ロジック制御手段には前記磁束密度分布検知手段が検出した波形に略相似形の電流を前記駆動コイルに流す電流波形制御手段を設け、前記電圧範囲判別手段にて検知した電圧範囲に応じて、前記電流値指示手段によって指示する平均電流値を変更する指示電流値変更手段を設けたことを特徴とする交流電源直結型ブラシレスＤＣモータの構成としたものであり、誘起電圧波形と電流波形が略相似形となることから、トルクリップルおよびトルク変化率を小さくし、全波整流回路の後段に用いる平滑コンデンサは電圧不足となる非常に短い期間（例えば、ＡＣ１００Ｖ５０Ｈｚを低圧直流電圧４５Ｖに変換するならば２．１ミリ秒程度）を補うだけの容量に低く抑えることができ、低トルクリップル化、高効率化、回転むら発生の抑制ができ、交流電源の電圧や周波数が変化しても出力特性の変化がなく、ＯＮ／ＯＦＦデューティの設定により仕様調整ができ、さらには、段階的なトルク一定特性が得られるという作用を有する。
【００６０】
請求項９に記載の発明は、磁石回転子の永久磁石を極異方性磁石としたことを特徴とする交流電源直結型ブラシレスＤＣモータの構成としたものであり、誘起電圧波形が略正弦波となることから、トルクリップルおよびトルク変化率をより一層小さくできるという作用を有する。
【００６１】
請求項１０に記載の発明は、磁束密度分布検知手段が検出した波形のうち２相分の波形を合成する磁束密度分布波形合成手段を設け、電流波形制御手段は前記磁束密度分布波形合成手段が合成した波形に略相似形の電流を前記駆動コイルに流すことを特徴とする交流電源直結型ブラシレスＤＣモータの構成としたものであり、電流波形における３次調波や５次調波などの高調波成分が除去できるという作用を有する。
【００６２】
請求項１１に記載の発明は、交流電源を接続する交流電源接続手段を複数設け、この交流電源接続手段への接続箇所に応じて、前記供給電流値制御手段によって制御する電流値を変更する供給電流設定値変更手段を設けたことを特徴とする交流電源直結型ブラシレスＤＣモータの構成としたものであり、ブラシレスＤＣモータ外部に設けたスイッチなどの切り替えによって、回転数が上昇するにしたがって、軸トルクが大きくなる回転数−トルク特性や、段階的なトルク一定特性が交流電源接続手段の数だけ得られるという作用を有する。
【００６３】
請求項１２に記載の発明は、低圧直流電圧変換手段によって生成し、さらに減圧して得た低圧直流電圧をブラシレスＤＣモータ外部に導出する低圧直流電圧導出端子と、この低圧直流電圧導出端子より導出された低圧直流電圧を減圧した低圧直流電圧を前記供給電流値制御手段によって略一定に制御する電流値の制御信号として、ブラシレスＤＣモータ内部に導入する供給電流設定値入力手段を設け、この供給電流設定値入力手段より導入した低圧直流電圧の大きさにより、前記インバータ回路に供給する平均電流値を制御することを特徴とする交流電源直結型ブラシレスＤＣモータの構成としたものであり、ブラシレスＤＣモータの外部に減圧回路を近接することによって、インバータ回路に供給する電流値の基準設定値を変更できることから、回転数が上昇するにしたがって、軸トルクが一段と大きくなる回転数−トルク特性や、段階的なトルク一定特性が任意に無段階で変更できるという作用を有する。
【００６４】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００６５】
（実施の形態１）
図１〜図７に示すように、１は交流電源直結型のブラシレスＤＣモータで、１０は複数のスロットを有する固定子鉄心１０ａに絶縁材にて形成されたインシュレータ１１を介して駆動コイル２を巻装した固定子で、固定子１０は熱硬化性樹脂２７にてモールド成形されて外被を形成しており、２５はブラケットで軸受け２６を保持している。３は磁石回転子であり、プラスチックマグネットを射出成形時に極配向させてシャフト２４と一体成形して形成しており、主磁極部は極異方性磁石３ａとなっている。４は極異方性磁石３ａの磁束密度分布を検知する磁束密度分布検知手段となるホール素子で、このホール素子４の検知した波形が極異方性磁石３ａによって駆動コイル２に誘起される誘起電圧波形と略相似となるようにホール素子４と極異方性磁石３ａの空隙を設定して配置している。１２は磁束密度分布波形合成手段で、駆動コイル２のｕ相に供給する電流波形の高調波成分を除去するために、ホール素子４のｕ相波形からｖ相波形を減算し、同様に駆動コイル２のｖ相にはホール素子４のｖ相波形からｗ相波形を減算し、駆動コイルのｗ相にはホール素子４のｗ相波形からｕ相波形を減算している。Ｑ１、Ｑ３、Ｑ５は上段側スイッチング素子で、Ｑ２、Ｑ４、Ｑ６は下段側スイッチング素子であり、ブリッジ接続してインバータ回路６を形成している。５は駆動ロジック制御手段で、駆動コイル２に所定の方向と順序で順次全波通電となるようスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６のＯＮ／ＯＦＦを制御し、電流波形制御手段７は駆動コイル２の各相電流波形が磁束密度分布波形合成手段１２によって高調波成分を除去した波形に略相似形になるように、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６が飽和に近い非飽和状態になるようにフィードバックしながら出力バイアス電流を調整する。１５は商用交流電源を接続する交流電源接続手段であり、１５ａは強出力接続端子、１５ｂは弱出力接続端子、１５ｃは共通接続端子である。９は交流電源を全波整流する整流手段で、８は整流手段９にて全波整流されたリップルを有する高圧の電圧を４５Ｖ以下の低圧直流電圧に変換するチョッパ回路にて構成された低圧直流電圧変換手段で、この低圧直流電圧変換手段８にて変換された低圧直流電圧はインバータ回路６を介して駆動コイル２に供給される。そして、低圧直流電圧変換手段８と整流手段９の間には、交流１００Ｖ５０Ｈｚを全波整流した時に４５Ｖ以下となる２．１ミリ秒の期間の電圧を補う小容量の平滑コンデンサ１８としてポリマーコンデンサを配している。２１はインバータ回路６に供給される電流を検知する電流検出手段で、２２は供給電流値制御手段である。この供給電流値制御手段２２は電流検出手段２１にて検出するインバータ回路６に供給される平均電流値が電流値指示手段１９によって指示された電流値と同等になるように、低圧直流電圧値変更手段１４を制御することにより、低圧直流電圧変換手段８から出力される電圧を可変しながらフィードバック制御する。そして、指示電流値変更手段１７は低圧直流電圧変換手段８の出力電圧−電流特性が図３に示すような特性になるように、出力電圧の変化をフィードバックして、低圧直流電圧変換手段８の出力する電圧値の大きさに応じて、インバータ回路６に供給する電流を基準設定値に対して線形変化（比例）させて指示する。この時、インバータ回路６の耐圧とキックバック電圧を考慮した上でインバータ回路６に印加する低圧直流電圧に上限を設け、電流を制御することなく電圧一定で運転する区間を設けている。２３は外部スイッチで、強出力接続端子１５ａまたは弱出力接続端子１５ｂのどちらかに接続する構成であり、１３は速度調節指示検知手段であって、外部スイッチ２３が強出力接続端子１５ａまたは弱出力接続端子１５ｂのどちらに接続されているのかを検知し、供給電流設定値変更手段２０が速度調節指示検知手段１３の出力信号を受けてインバータ回路６に供給する電流の基準設定値を変更する構成である。そして、図１において一点鎖線にて囲まれた電子部品の内、平滑コンデンサ１８と、低圧直流電圧変換手段８を構成する部品の一つとなるコイル、２次側平滑コンデンサ（図示せず）を除いて、アルミナ製基板の上に実装、配線接続して形成したワンチップＩＣ１６の構成になっている。そして、２８は交流電源直結型ブラシレスＤＣモータ１を搭載し、遠心型送風機２９を内蔵した換気装置である。
【００６６】
このような本発明の交流電源直結型のブラシレスＤＣモータ１によれば、指示電流値変更手段１７が低圧直流電圧変換手段８の出力する電圧値の大きさに応じて、インバータ回路６に供給する電流を基準設定値に対して線形変化させて指示するので、回転数が高くなれば供給電流も大きくなり、逆に回転数が低くなれば供給電流も小さくなるため、図５に示すように、モータの回転数−トルク特性は回転数が上昇するにしたがって軸トルクが大きくなる特性が得られることとなり、この特性によって、遠心型送風機２９を搭載する換気装置２８では、図７に示すように、外風圧やダクト長さなどの圧力損失が変化しても風量が大きく変化しない風量−静圧特性が得られる。ここで、線形変化における変化量はファン負荷などの負荷量から、回転数−トルク特性の特性カーブの最適な傾きとなるように適宜設定すれば良い。
【００６７】
また、交流電源接続手段１５において、強出力接続端子１５ａと弱出力接続端子１５ｂのように２箇所設け、速度調節指示検知手段１３が強出力接続端子１５ａに接続されているのか、弱出力接続端子１５ｂに接続されているのかを検知し、その結果に基づいて供給電流設定値変更手段２０がインバータ回路６に供給する電流の基準設定値を変更することにより、２段階の回転数−トルク特性が得られるので、交流電源ラインの接続切り替えによる速度調節が可能な交流電源直結型のブラシレスＤＣモータが得られる。ここで、交流電源接続手段１５において、その接続端子の数量に応じて、供給電流設定値変更手段２０が基準設定値を変更すれば、接続端子の数だけ速度調節ができることとなる。
【００６８】
また、全波整流する整流手段９によって整流されたリプルを有する高圧電圧を、低圧直流電圧変換手段８が４５Ｖ以下の低圧直流電圧に変換し、駆動電源として駆動コイル２に供給することにより、全波整流後の平滑コンデンサ１８は電圧不足となる非常に短い期間の２．１ミリ秒を補うだけの容量に低く抑えることができるので、コンデンサの小型化、省スペース化ができるとともに、電解液を含浸する電解コンデンサを使用しなくても、ポリマーコンデンサやセラミックコンデンサやフィルムコンデンサなどの固体コンデンサを使用できるため、大幅な小型化、温度特性の変化がないなどの高品質化、長寿命化ができる交流電源直結型のブラシレスＤＣモータが得られる。
【００６９】
また、平滑コンデンサ１８の容量が少なくても、供給電流値制御手段２３がインバータ回路６に供給する電流を略一定に制御するので、トルクリップルや回転むらを抑えた交流電源直結型のブラシレスＤＣモータが得られる。そして、ファン駆動用に使用しても送風量の安定化が実現できる。ここで、低圧直流電圧変換手段８に使用する２次側平滑コンデンサの容量が少なくても同様の作用効果がある。
【００７０】
また、駆動ロジック制御手段５が３相全波駆動することにより、死点を考慮する必要がなくなるうえ、トルクリップルやトルク変化率を小さくでき、駆動電流を小さくできるとともに、高出力領域での銅損を削減できるため、騒音・振動の発生を抑制し、使用可能な負荷トルクの範囲が広く、高出力領域であっても低消費電力を実現できる交流電源直結型のブラシレスＤＣモータが得られる。
【００７１】
また、磁束密度分布検知手段４の検知する波形が極異方性磁石３ａによって駆動コイル２に誘起される誘起電圧波形と略相似となるように磁束密度分布検知手段４と磁石の空隙を設定して配置し、電流波形制御手段７は磁束密度分布検知手段４が検知した磁束密度分布波形に略相似形の電流を駆動コイル２に流すことにより、誘起電圧波形と電流波形が略相似となるので、トルクリップルおよびトルク変化率を一層低く抑えることができるとともに、モータ効率が大幅に向上するため、低騒音化、高効率化を実現した交流電源直結型のブラシレスＤＣモータが得られる。
【００７２】
また、磁石回転子３の主磁極部を極異方性磁石３ａとすることにより、誘起電圧波形も電流波形もともに正弦波となることから、トルクリップルおよびトルク変化率をより一層低く抑えることができるとともに、モータ効率も大幅に向上するので、静音化、高効率化を実現した交流電源直結型のブラシレスＤＣモータが得られる。
【００７３】
また、磁束密度分布波形合成手段１２が、磁束密度分布検知手段４が検知したｕ相、ｖ相、ｗ相の波形を合成することにより、各相の磁束密度分布検知手段４のばらつきの影響が小さくなるとともに、ｕ相、ｖ相、ｗ相各相の磁束密度分布波形は、基本的には位相が単にずれただけの波形であることから、２相を減算合成することにより、検知した磁束密度分布波形に含まれた高調波成分が除去されるので、回転むらの発生が抑制できるとともに、トルクリップルおよびトルク変化率をさらに低く抑えることができるため、高品質化を実現した交流電源直結型のブラシレスＤＣモータが得られる。
【００７４】
なお、本実施の形態１では電流値指示手段１９が低圧直流電圧変換手段８の出力する電圧値の大きさに応じて、インバータ回路６に供給する電流を基準設定値に対して線形変化させて指示する構成としたが、非線形変化（高次式比例）させる構成でも良く、ファン負荷などの負荷量から、回転数−トルク特性の特性カーブの最適な傾きとなるように適宜設定することによって同様の作用効果を得ることができる。
【００７５】
また、本実施の形態１では駆動コイル２に供給される電流波形を、誘起電圧波形に略相似形となるように構成したが、用途、商品の要求される騒音レベルに応じて、１２０度矩形波通電や、１４０度、１５０度通電のように広角通電方式としても良く、モータの回転数−トルク特性は回転数が上昇するにしたがって軸トルクが大きくなる特性が得られるとともに、全波整流後の平滑コンデンサの容量を低く抑え、回転むらを抑制し、高出力領域での銅損の削減による、大幅な小型化、高品質化、長寿命化、使用可能な負荷トルクの範囲が広く、高出力領域であっても低消費電力を実現できる交流電源直結型のブラシレスＤＣモータが得られることに差異は生じない。
【００７６】
また、本実施の形態１では磁束密度分布検知手段４を用いた構成としたが、非通電相に誘起される誘起電圧や、電流を検知して磁石回転子に対する通電位相を決める方式や、ホールＩＣなどの磁石のＮ極、Ｓ極を判断する磁極検出手段を用いる方式としても良く、その作用効果に差異を生じない。
【００７７】
また、本実施の形態１ではスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６が飽和に近い非飽和状態になるようにフィードバックしながら出力バイアス電流を調整したが、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６をＰＷＭ制御して電流波形を制御しても良く、その場合にはスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６の損失が低減できるので、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６の発熱が抑制され、使用可能な負荷トルクの範囲がさらに広くできる交流電源直結型のブラシレスＤＣモータが得られることとなる。
【００７８】
また、本実施の形態１では低圧直流電圧変換手段８が４５Ｖ以下の低圧直流電圧に変換したが、３６Ｖ以下の低圧直流電圧に変換するならば、１．７ミリ秒程度の期間を補うだけのコンデンサ容量にさらに低く抑えることができることとなり、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６が飽和に近い非飽和状態になるように出力バイアス電流を調整する場合は、３０Ｖ以下、できれば２４Ｖ以下にすることが、トータルコスト、電子部品実装スペースの最適化ができる。
【００７９】
また、本実施の形態１ではワンチップＩＣ２１を構成する基板はアルミナ製としたが、アルミ製や銅製としても良く、その作用効果に差異を生じない。
【００８０】
また、熱硬化性樹脂２７にて一体的にモールドするので、平滑コンデンサ１８においては吸湿劣化等の構造上の対策が簡素化できるうえ、低圧直流電圧変換手段８を構成するスイッチング素子、ダイオード、コイル等の発熱部品の温度上昇を抑制できることから、一層の小型化、低コスト化が実現できることとなる。
【００８１】
（実施の形態２）
図８〜図１０に示すように、３６は遠心型送風機３７と、この遠心型送風機３７のシロッコファンを回転させる交流電源直結型ブラシレスＤＣモータ３０を内蔵した換気装置であり、実施の形態１と同一部分には同一番号を付して詳細な説明は省略する。外被を熱硬化性樹脂２７にてモールドして形成した交流電源直結型ブラシレスＤＣモータ３０には、速度調節指示検知手段１３、整流手段９、小容量平滑コンデンサ１８、低圧直流電圧変換手段３５、磁束密度分布検知手段４、磁束密度分布波形合成手段１２、駆動ロジック制御手段３４、インバータ回路６、電流検出手段２１、供給電流値制御手段２２、電流値指示手段１９、供給電流設定値変更手段２０、指示電流値変更手段１７を同一のプリント基板上に実装した上で交流電源直結型ブラシレスＤＣモータ３０内に内蔵している。駆動ロジック制御手段３４には下段側スイッチング素子Ｑ２、Ｑ４、Ｑ６をＰＷＭ制御するＰＷＭ制御手段３２と、駆動コイル２の各相電流波形が磁束密度分布波形合成手段１２によって高調波成分を除去した波形に略相似形になるように、フィードバック制御しながら下段側スイッチング素子Ｑ２、Ｑ４、Ｑ６のＯＮ／ＯＦＦデューティを調整する電流波形制御手段３３を搭載し、低圧直流電圧変換手段３５はチョッパ回路にて構成された定電圧出力であり、３１は低圧直流電圧変換手段３５にて変換された低圧直流電圧を減圧してＰＷＭ制御手段３２のＯＮ／ＯＦＦデューティを指示するデューティ指示電圧生成手段で、指示電流値変更手段１７はデューティ指示電圧生成手段３１の生成電圧と、低圧直流電圧変換手段３５の電流の関係が図９に示すような特性になるように、デューティ指示電圧生成手段３１を制御することにより、ＰＷＭ制御手段３２のＯＮ／ＯＦＦデューティを可変しながらフィードバック制御して、デューティ指示電圧生成手段３１の生成電圧の大きさに応じて、インバータ回路６に供給する電流を基準設定値に対して線形変化（比例）させて指示する。この時、インバータ回路６の許容消費電力を考慮した上でインバータ回路６に供給する電流に上限を設け、上限電流を超えて電流を制御することがないよう、そのポイントにてＰＷＭ制御におけるＯＮデューティが１００％になるよう設定するとともに、ＯＮデューティ１００％で一定運転する区間を設けている。速度調節指示検知手段１３は外部スイッチ２３が強出力接続端子１５ａまたは弱出力接続端子１５ｂのどちらに接続されているのかを検知し、供給電流設定値変更手段２０が速度調節指示検知手段１３の出力信号を受けてインバータ回路６に供給する電流の基準設定値を変更する構成であり、その他の磁石回転子３、固定子１０などの構成は実施の形態１と同じである。
【００８２】
このような本発明の交流電源直結型のブラシレスＤＣモータ３０によれば、電流値指示手段１９がデューティ指示電圧生成手段３１の生成電圧の大きさに応じて、デューティ指示電圧生成手段３１を制御してＰＷＭ制御手段３２のＯＮ／ＯＦＦデューティを可変しながら、インバータ回路６に供給する電流を基準設定値に対して線形変化させて指示するので、回転数が高くなれば供給電流も大きくなり、逆に回転数が低くなれば供給電流も小さくなるため、実施の形態１と同様にモータの回転数−トルク特性は回転数が上昇するにしたがって軸トルクが一段と大きくなる特性が得られ、遠心型送風機３７を搭載する換気装置３６の風量−静圧特性は、外風圧やダクト長さなどの圧力損失が変化しても風量が大きく変化しない特性が得られる。ここで、線形変化における変化量はファン負荷などの負荷量から、回転数−トルク特性の特性カーブの最適な傾きとなるように適宜設定すれば良い。
【００８３】
また、交流電源接続手段１５において、強出力接続端子１５ａと弱出力接続端子１５ｂのように２箇所設け、速度調節指示検知手段１３が強出力接続端子１５ａに接続されているのか、弱出力接続端子１５ｂに接続されているのかを検知し、その結果に基づいて供給電流設定値変更手段２０がインバータ回路６に供給する電流の基準設定値を変更することにより、２段階の回転数−トルク特性が得られるので、交流電源ラインの接続切り替えによる速度調節が可能な交流電源直結型のブラシレスＤＣモータが得られる。ここで、交流電源接続手段１５において、その接続端子の数量に応じて、供給電流設定値変更手段２０が基準設定値を変更すれば、接続端子の数だけ速度調節ができることとなる。
【００８４】
また、低圧直流電圧変換手段３５にて生成した低圧直流電圧をデューティ指示電圧生成手段３１にて減圧してＰＷＭ制御手段３２のＯＮ／ＯＦＦデューティとすることによって、特性調整が可能となるので、巻線仕様の変更等の大幅な仕様調整が必要なくなるため、交流電源直結型ブラシレスＤＣモータ３０の特性調整が簡素化できる。
【００８５】
なお、本実施の形態２では電流値指示手段１９がデューティ指示電圧生成手段３１の生成電圧の大きさに応じて、インバータ回路６に供給する電流を基準設定値に対して線形変化させて指示する構成としたが、非線形変化（高次式比例）させる構成でも良く、ファン負荷などの負荷量から、回転数−トルク特性の特性カーブの最適な傾きとなるように適宜設定することによって同様の作用効果を得ることができる。
【００８６】
また、本実施の形態２では電流検出手段２１をＧＮＤ側に設けたが、電源側に設けても良く、その作用効果に差異を生じない。
【００８７】
また、実施の形態１に示した構成と同様の構成における作用効果に差異は生じない。
【００８８】
（実施の形態３）
図１１〜図１５に示すように、４１は遠心型送風機４２と、この遠心型送風機４２のシロッコファンを回転させる交流電源直結型ブラシレスＤＣモータ３８を内蔵した換気装置であり、実施の形態１と同一部分には同一番号を付して詳細な説明は省略する。外被を熱硬化性樹脂２７にてモールドして形成した交流電源直結型ブラシレスＤＣモータ３８には、速度調節指示検知手段１３、整流手段９、小容量平滑コンデンサ１８、低圧直流電圧変換手段８、低圧直流電圧値変更手段１４、磁束密度分布検知手段４、磁束密度分布波形合成手段１２、駆動ロジック制御手段５、電流波形制御手段７、インバータ回路６、電流検出手段２１、供給電流値制御手段２２、電流値指示手段１９、供給電流設定値変更手段２０、指示電流値変更手段４０、電圧範囲判別手段３９を同一のプリント基板上に実装した上で交流電源直結型ブラシレスＤＣモータ３８内に内蔵している。指示電流値変更手段４０は図１２に示すように電圧範囲判別手段３９によって判別された低圧直流電圧変換手段８の出力電圧域に応じて、インバータ回路６に供給する電流を基準設定値に対して段階的に変化させて指示する。この時、インバータ回路６の耐圧からキックバック電圧を考慮した上でインバータ回路６に印加する低圧直流電圧に上限を設け、電流を制御することなく電圧一定で運転する区間を設けている。速度調節指示検知手段１３は外部スイッチ２３が強出力接続端子１５ａまたは弱出力接続端子１５ｂのどちらに接続されているのかを検知し、供給電流設定値変更手段２０が速度調節指示検知手段１３の出力信号を受けてインバータ回路６に供給する電流の基準設定値を変更する構成であり、その他の磁石回転子３、固定子１０などの構成は実施の形態１と同じである。
【００８９】
このような本発明の交流電源直結型のブラシレスＤＣモータ３８によれば、電流値指示手段１９が電圧範囲判別手段３９によって判別された低圧直流電圧変換手段８の出力電圧域に応じて、インバータ回路６に供給する電流を基準設定値に対して段階的に変化させて指示するので、回転数が高くなれば供給電流も段階的に大きくなり、逆に回転数が低くなれば供給電流も段階的に小さくなるため、図１３に示すように、モータの回転数−トルク特性は回転数が上昇するにしたがって軸トルクが段階的に大きくなる特性が得られることとなり、この特性によって、遠心型送風機４２を搭載する換気装置４１では、図１５に示すように、外風圧やダクト長さなどの圧力損失が変化しても風量が大きく変化しない風量−静圧特性が得られる。ここで、電流値指示手段１９がインバータ回路６に供給する電流を基準設定値に対して段階的に変化させる変化量はファン負荷などの負荷量から、回転数−トルク特性の特性カーブの最適な傾きとなるように適宜設定すれば良い。図１３において、破線部は回転数が下降した場合と、回転数が上昇した場合にヒステリシスを持たして制御する部分であり、ヒステリシスの度合いはハンチング等の不具合が生じないように適宜設定すれば良い。
【００９０】
なお、実施の形態１に示した構成と同様の構成における作用効果に差異は生じない。
【００９１】
また、実施の形態２に示す駆動ロジック制御手段３４、低圧直流電圧変換手段３５、デューティ指示電圧生成手段３１、ＰＷＭ制御手段３２、電流波形制御手段３３を設け、電圧範囲判別手段３９はデューティ指示電圧生成手段３１の生成電圧の電圧域を判別し、判別されたデューティ指示電圧生成手段３１の生成電圧の電圧域に応じて、インバータ回路６に供給する電流を基準設定値に対して段階的に変化させて指示する構成としても良く、その作用効果に差異を生じない。
【００９２】
（実施の形態４）
図１６〜図１９に示すように、４７は遠心型送風機４８と、この遠心型送風機４８のシロッコファンを回転させる交流電源直結型ブラシレスＤＣモータ４３を内蔵した換気装置であり、実施の形態１と同一部分には同一番号を付して詳細な説明は省略する。外被を熱硬化性樹脂２７にてモールドして形成した交流電源直結型ブラシレスＤＣモータ４３には、整流手段９、小容量平滑コンデンサ１８、低圧直流電圧変換手段８、低圧直流電圧値変更手段１４、磁束密度分布検知手段４、磁束密度分布波形合成手段１２、駆動ロジック制御手段５、電流波形制御手段７、インバータ回路６、電流検出手段２１、供給電流値制御手段２２、電流値指示手段１９、指示電流値変更手段１７、供給電流設定値変更手段２０を同一のプリント基板上に実装した上で交流電源直結型ブラシレスＤＣモータ４３内に内蔵している。４４は低圧直流電圧変換手段８にて生成した低圧直流電圧を減圧回路４９にて５Ｖに減圧した直流電圧を交流電源直結型ブラシレスＤＣモータ４３外部に導出する低圧直流電圧導出端子で、この低圧直流電圧導出端子４４より導出した低圧電源を交流電源直結型ブラシレスＤＣモータ４３外部に近接した抵抗分圧回路などにて形成した減圧手段４６にて減圧して、供給電流基準値指示電圧に変換し、この供給電流基準値指示電圧を供給電流設定値入力手段４５より交流電源直結型ブラシレスＤＣモータ４３内部に導入し、この供給電流基準値指示電圧の大きさに応じて供給電流設定値変更手段２０がインバータ回路６に供給する電流の基準設定値を変更し、指示電流値変更手段１７は低圧直流電圧変換手段８の出力電圧−電流特性が図１７に示すような特性になるように、出力電圧の変化をフィードバックして、低圧直流電圧変換手段８の出力する電圧値の大きさに応じて、インバータ回路６に供給する電流を基準設定値に対して線形変化（比例）させて指示する構成であり、その他の磁石回転子３、固定子１０などの構成は実施の形態１と同じである。
【００９３】
このような本発明の交流電源直結型ブラシレスＤＣモータ４３によれば、低圧直流電圧変換手段８によって生成された低圧直流電圧を減圧してから、交流電源直結型ブラシレスＤＣモータ４３外部に導出する低圧直流電圧導出端子４４と、この低圧直流電圧導出端子４４より導出された低圧直流電圧を減圧した低圧直流電圧を交流電源直結型ブラシレスＤＣモータ４３内部に導入する供給電流設定値入力手段４５を設け、この供給電流設定値入力手段４５より導入した低圧直流電圧の大きさに応じて供給電流設定値変更手段２０がインバータ回路６に供給する電流の基準設定値を変更する構成とすることにより、交流電源直結型ブラシレスＤＣモータ４３外部に簡単な減圧手段４６を近設することにより、モータの回転数−トルク特性は回転数が上昇するにしたがって軸トルクが大きくなる特性が無段階で任意に得られることとなり、この特性によって、遠心型送風機４８を搭載する換気装置４７では、外風圧やダクト長さなどの圧力損失が変化しても風量が大きく変化しない風量−静圧特性が無段階で任意に得られる。ここで、線形変化における変化量はファン負荷などの負荷量から、回転数−トルク特性の特性カーブの最適な傾きとなるように適宜設定すれば良い。
【００９４】
なお、実施の形態１に示した構成と同様の構成における作用効果に差異は生じない。
【００９５】
また、本実施の形態４では電流値指示手段１９が低圧直流電圧変換手段８の出力する電圧値の大きさに応じて、インバータ回路６に供給する電流を基準設定値に対して線形変化させて指示する構成としたが、非線形変化（高次式比例）させる構成でも良く、ファン負荷などの負荷量から、回転数−トルク特性の特性カーブの最適な傾きとなるように適宜設定することによって同様の作用効果を得ることができる。
【００９６】
また、実施の形態２に示す駆動ロジック制御手段３４、低圧直流電圧変換手段３５、デューティ指示電圧生成手段３１、ＰＷＭ制御手段３２、電流波形制御手段３３を設け、電流値指示手段１９がデューティ指示電圧生成手段３１の生成電圧の大きさに応じて、デューティ指示電圧生成手段３１を制御してＰＷＭ制御手段３２のＯＮ／ＯＦＦデューティを可変しながら、インバータ回路６に供給する電流を基準設定値に対して線形変化させて指示する構成としても良く、その作用効果に差異を生じない。
【００９７】
また、実施の形態３に示す電圧範囲判別手段３９、指示電流値変更手段４０を設け、電流値指示手段１９が電圧範囲判別手段３９によって判別された低圧直流電圧変換手段８の出力電圧域に応じて、インバータ回路６に供給する電流を基準設定値に対して段階的に変化させて指示する構成や、駆動ロジック制御手段３４、低圧直流電圧変換手段３５、デューティ指示電圧生成手段３１、ＰＷＭ制御手段３２、電流波形制御手段３３、電圧範囲判別手段３９、指示電流値変更手段４０を設け、電圧範囲判別手段３９はデューティ指示電圧生成手段３１の生成電圧の電圧域を判別し、判別されたデューティ指示電圧生成手段３１の生成電圧の電圧域に応じて、インバータ回路６に供給する電流を基準設定値に対して段階的に変化させて指示する構成としても良く、その作用効果に差異を生じない。
【産業上の利用可能性】
【００９８】
以上のように、本発明にかかる交流電源直結型ブラシレスＤＣモータは、回転数−トルク特性において、回転数が上昇するにしたがって軸トルクが大きくなる特性が得られることから、遠心型送風機を内蔵し、静圧の変化があっても、大きな風量変化が無いことが要求される電気機器である換気装置、給湯機、エアコンなどの空気調和機、空気清浄機、除湿機、乾燥機、ファンフィルタユニットなどへの搭載が有用である。
【図面の簡単な説明】
【００９９】
【図１】本発明の実施の形態１における交流電源直結型ブラシレスＤＣモータを示すブロック図
【図２】同ブラシレスＤＣモータを示す断面図
【図３】同ブラシレスＤＣモータの低圧直流電圧変換手段の出力電圧−電流特性を示すグラフ
【図４】同ブラシレスＤＣモータの整流後の電圧波形を示すグラフ
【図５】同ブラシレスＤＣモータの回転数−トルク特性を示すグラフ
【図６】同ブラシレスＤＣモータを搭載した換気装置を示す三面図
【図７】同ブラシレスＤＣモータを搭載した換気装置の風量−静圧特性を示すグラフ
【図８】本発明の実施の形態２における交流電源直結型ブラシレスＤＣモータを示すブロック図
【図９】同ブラシレスＤＣモータのデューティ指示電圧−電流特性を示すグラフ
【図１０】同ブラシレスＤＣモータを搭載した換気装置を示す三面図
【図１１】本発明の実施の形態３における交流電源直結型ブラシレスＤＣモータを示すブロック図
【図１２】同ブラシレスＤＣモータの出力電圧−電流特性を示すグラフ
【図１３】同ブラシレスＤＣモータの回転数−トルク特性を示すグラフ
【図１４】同ブラシレスＤＣモータを搭載した換気装置を示す三面図
【図１５】同ブラシレスＤＣモータを搭載した換気装置の風量−静圧特性を示すグラフ
【図１６】本発明の実施の形態４における交流電源直結型ブラシレスＤＣモータを示すブロック図
【図１７】同ブラシレスＤＣモータの低圧直流電圧変換手段の出力電圧−電流特性を示すグラフ
【図１８】同ブラシレスＤＣモータを搭載した換気装置を示す三面図
【図１９】同ブラシレスＤＣモータを搭載した換気装置の風量−静圧特性を示すグラフ
【図２０】従来のＤＣモータを示す回路図
【図２１】同ＤＣモータを示す断面図
【図２２】同ＤＣモータを示す斜視図
【図２３】従来の他のＤＣモータを示す回路図
【図２４】同ＤＣモータと誘導電動機の回転数−トルク特性を比較するグラフ
【図２５】同ＤＣモータと誘導電動機を搭載した換気装置における風量−静圧特性を比較するグラフ
【符号の説明】
【０１００】
１      ブラシレスＤＣモータ
２      駆動コイル
３      磁石回転子
４      磁束密度分布検知手段
５      駆動ロジック制御手段
６      インバータ回路
７      電流波形制御手段
８      低圧直流電圧変換手段
９      整流手段
１０    固定子
１０ａ  固定子鉄心
１１    インシュレータ
１２    磁束密度分布波形合成手段
１３    速度調節指示検知手段
１４    低圧直流電圧値変更手段
１５    交流電源接続手段
１５ａ  強出力接続端子
１５ｂ  弱出力接続端子
１５ｃ  共通接続接続端子
１６    ワンチップＩＣ
１７    指示電流値変更手段
１８    平滑コンデンサ
１９    電流値指示手段
２０    供給電流設定値変更手段
２１    電流検出手段
２２    供給電流値制御手段
２３    スイッチ
２４    シャフト
２５    ブラケット
２６    軸受け
２７    熱硬化性樹脂
２８    換気装置
２９    遠心型送風機
３０    ブラシレスＤＣモータ
３１    デューティ指示電圧生成手段
３２    ＰＷＭ制御手段
３３    電流波形制御手段
３４    駆動ロジック制御手段
３５    低圧直流電圧変換手段
３６    換気装置
３７    遠心型送風機
３８    ブラシレスＤＣモータ
３９    電圧範囲判別手段
４０    指示電流値変更手段
４１    換気装置
４２    遠心型送風機
４３    ブラシレスＤＣモータ
４４    低圧直流電圧導出端子
４５    供給電流設定値入力手段
４６    減圧手段
４７    換気装置
４８    遠心型送風機
４９    減圧回路
Ｑ１    上段側スイッチング素子
Ｑ２    下段側スイッチング素子
Ｑ３    上段側スイッチング素子
Ｑ４    下段側スイッチング素子
Ｑ５    上段側スイッチング素子
Ｑ６    下段側スイッチング素子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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