(57)【要約】【課題】リード線の数を増やすことなく羽根の回転方向を容易に切り替えられる回路内蔵ブラシレスＤＣモータを提供することを目的とする。【解決手段】制御回路４は、速度指令信号の振幅電圧をあらかじめ定められた第１のしきい値電圧と第２のしきい値電圧により各々比較を行い振幅電圧の検出を行う振幅電圧検出手段と、振幅電圧検出手段１１で判定された振幅電圧の結果が第１のしきい値以上で第２のしきい値未満の場合、回転方向を正回転と決定し、第１のしきい値以上でかつ第２のしきい値以上の場合、回転方向を逆回転とする回転方向決定手段１２とし、速度指令信号の振幅電圧を切替えることにより、リード線の数を増やすことなく回転子１０７の回転方向指令と回転数指令を同時に伝えることができる回路内蔵ブラシレスＤＣモータ１およびそれを搭載した天井扇風機を得られる。【選択図】  図２
2018174608.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
永久磁石を施した回転子と、
三相巻線を施した固定子と、
直流電源から入力された直流電圧を、コンデンサを介して正側に接続された複数個の上段スイッチング素子及び負側に接続された複数個の下段スイッチング素子に引き込み、前記上段スイッチング素子と前記下段スイッチング素子のスイッチングを行うことで前記三相巻線に駆動電圧を与えるインバータ回路と、
前記インバータ回路の動作を制御する制御回路と、
前記固定子と前記インバータ回路と前記制御回路とを覆うモールド外郭と、
動力電源を供給する電力線と、
電力線と前記回転子の回転数を制御する速度指令信号を出力する速度指令信号リード線と、
を有する回路内蔵ブラシレスＤＣモータであって、
前記制御回路は、
前記回転子の回転数に基づいてあらかじめ定められた振幅電圧で周波数発生信号を生成する周波数発生信号手段と、
前記速度指令信号の振幅電圧をあらかじめ定められた第１のしきい値電圧と第２のしきい値電圧により各々比較を行い振幅電圧の判定を行う振幅電圧検出手段と、
前記振幅電圧検出手段で検出された前記振幅電圧の結果が第１のしきい値以上で第２のしきい値未満の場合、回転方向を正回転と決定し、第１のしきい値以上でかつ第２のしきい値以上の場合、回転方向を逆回転とする回転方向決定手段とし、を有し、
前記速度指令信号の振幅電圧を切替えることにより、前記回転子の回転方向指令と回転数指令とを同時に伝えることを特徴とする回路内蔵ブラシレスＤＣモータ。
【請求項２】
前記周波数発生信号手段は、前記回転子が正回転で回転している時、前記第１のしきい値以上で前記第２のしきい値未満である第１の振幅電圧で周波数発生信号を生成し、前記回転子が逆回転で回転している時、前記第１のしきい値以上で前記第２のしきい値以上である第２の振幅電圧で周波数発生信号を生成し、周波数発生信号の振幅電圧を切替えることにより、前記回転子の回転方向と回転数を同時に伝えることを特徴とする請求項１記載の回路内蔵ブラシレスＤＣモータ。
【請求項３】
前記周波数発生信号手段は、前記回転子が停止している時は、第１の振幅電圧で周波数発生信号を生成し、前記回転子の回転方向と回転数を同時に伝えることを特徴とする請求項１記載の回路内蔵ブラシレスＤＣモータ。
【請求項４】
請求項１から３のいずれかに記載の回路内蔵ブラシレスＤＣモータを搭載した天井扇風機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、天井扇風機に使用される高効率なブラシレスＤＣモータに関し、詳しくは固定子と、モータを駆動するインバータ回路含めた制御回路とを覆うモールド外郭とした回路内蔵ブラシレスＤＣモータと、これを搭載した天井扇風機等におけるブラシレスＤＣモータの制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の天井扇風機は、図１０に示すような構造をしていた。
【０００３】
図１０に示すように、天井扇風機１０１は、下部に照明器１０２が設けられる。天井扇風機１０１は、回路内蔵ブラシレスＤＣモータ１０３と外部制御回路１０４とを内蔵している。羽根１０５は、回路内蔵ブラシレスＤＣモータ１０３に取り付けられ回転されている。
【０００４】
制御回路は、外部制御回路１０４からＤＣモータ１０３の回転数を制御する速度指令信号が入力される。その速度指令信号に基づいてＤＣモータ１０３の駆動を制御するように構成されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
図１１は、従来の回路内蔵ブラシレスＤＣモータの断面図である。
【０００６】
図１１に示すように、モータ１０６は、回転子１０７と固定子１０８を有して構成されている。
【０００７】
回転子１０７は、フェライト系磁石粉末と樹脂を混ぜて成型され表面にＮ極とＳ極が交互に施された永久磁石にシャフト１０９が圧入されている。シャフト１０９は、ボールベアリング１１０が圧入され、ブラケット１１１でボールベアリング１１０を固定している。
【０００８】
シャフト１０９は、金属たとえばステンレスで造られ先端部に羽根が取り付けられる構造となっている。
【０００９】
ブラケット１１１は、金属で造られ固定子１０８と密着し、羽根の荷重を支える。
【００１０】
固定子１０８は、電磁鋼板を積層した鉄心に三相の巻線１１２を巻装している。
【００１１】
回路内蔵ブラシレスＤＣモータ１０３は、モータ１０６とプリント基板１１３とを絶縁を兼ねた樹脂、例えば、不飽和ポリエステルを主成分とする熱硬化性樹脂１１４で覆われ一体化されモールドされている。
【００１２】
ブッシング１１５は樹脂で造られ、電力線１１６と信号リード線１１７がブッシング１１５を通して回路内蔵ブラシレスＤＣモータ１０３のプリント基板１１３に接続されている。
【００１３】
電力線１１６は、モータ１０６を駆動するための動力電源が供給されている。
【００１４】
信号リード線１１７は、速度指令信号と周波数発生信号が通信される。
【００１５】
速度指令信号は、モータ１０６に取り付けられた羽根が回転することにより発生する風量を制御し、目標とする風量を得るための速度指令で、周波数発生信号は、羽根が回転している回転数の信号を伝達している。
【００１６】
コンデンサ１１８とインバータ回路１１９と制御回路１２０は、プリント基板１１３に実装されている。
【００１７】
制御回路１２０に入力される速度信号は、ＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）信号が用いられている。
【００１８】
図１２に、速度指令信号がＰＷＭ信号の場合の回路内蔵ブラシレスＤＣモータのブロック図を示す。
【００１９】
以下、図１２を参照し従来の制御回路の基本構成について説明する。
【００２０】
外部制御回路１２１から速度指令信号が出力されるようになっている。制御回路１２０は、入力された速度指令信号からＰＷＭ信号のオン・オフ期間が判定され、そのオン・オフの比率、すなわちデューティを算出し、モータ１０６の駆動制御信号がインバータ回路１１９に出力されるようになっている。
【００２１】
インバータ回路１１９からモータ１０６の巻線１１２に電圧を印加して巻線１１２に電流を流し、所定の回転方向でモータ１０６を回転させる。
【００２２】
図１３は外部制御回路１２１から速度指令信号として出力されたＰＷＭ信号を示し、図１３（ａ）は、デューティが大きい時の速度指令信号、図１３（ｂ）は、デューティが小さい時の速度指令信号を示す。
【００２３】
図１３（ａ）は、外部制御回路１２１から速度指令信号として出力されたＰＷＭ信号であり、パルス信号の周期を一定にして、パルス幅を可変させて速度指令信号としている。パルス周期Ｔは１ｍｓとし、振幅電圧５Ｖの時にオン、０Ｖの時にオフとする。オン期間をＴｏｎ、オフ期間をＴｏｆｆとすると、オンとオフの比率、すなわちデューティＤＵＴＹは、式１で求められる。
【００２４】
ＤＵＴＹ＝Ｔｏｎ／（Ｔｏｎ＋Ｔｏｆｆ）＝Ｔｏｎ／Ｔ・・・（式１）
図１３（ａ）は、オン期間Ｔｏｎとオフ期間Ｔｏｆｆが等しい速度指令信号を示している。この場合のデューティＤＵＴＹは、０．５となる。
【００２５】
図１３（ｂ）は、オン期間Ｔｏｎとオフ期間Ｔｏｆｆは、Ｔｏｎ＜Ｔｏｆｆであり、この場合のデューティＤＵＴＹは、０．５よりも小さくなる。このようにオンとオフの比率、すなわちデューティＤＵＴＹを可変させて、デューティＤＵＴＹが大きくなればモータ１０６の巻線１１２に流れるモータ電流が大きくなるため、モータ１０６の回転が速くなる。逆にデューティＤＵＴＹが小さくなればモータ１０６の巻線１１２に流れるモータ電流が小さくなるため、モータ１０６の回転が遅くなる。
【００２６】
このように、従来の制御回路１２０は、速度指令信号に基づいてモータ１０６の回転数のみ変更できる構成であった。
【００２７】
制御回路１２０から外部制御回路１２１にモータ１０６の回転数に基づいた回転数パルスを用いた周波数発生信号を出力する。
【００２８】
外部制御回路１２１は、この回転数パルスに基づいて、現在のモータ１０６の回転状態を検知し、あらかじめ定められた回転速度になるように速度指令信号を制御回路１２０に出力して、速度フィードバック制御を行っている。
【００２９】
この回転数パルスは、回転数に比例するものである。
【００３０】
図１４に回転数パルスを用いた周波数発生信号を示す。
【００３１】
図１４（ａ）は正回転方向に回転している時の周波数発生信号、図１４（ｂ）は逆回転方向に回転している時の周波数発生信号を示す。いずれの場合も同じ回転数で回転している状態を示している。
【００３２】
周波数発生信号は、モータ１０６の回転数に基づいて回転数パルスの信号が出力され、例えば、モータ１０６が１回転すると、振幅電圧５Ｖの信号が４パルス出力される。回転数が速くなると、１回転あたりのパルスが増加し、回転数が遅くなると、１回転あたりのパルス数が減少する。
【００３３】
図１４（ａ）と図１４（ｂ）は回転している回転方向は異なるが、同じ回転数であるため、１回転のパルスは４パルスとなる。
【００３４】
このため従来の周波数発生信号から、正回転方向に回転しているのか、逆回転方向に回転しているのかを判断するのは難しかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００３５】
【特許文献１】特開２００５−３９９４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００３６】
しかしながら、このような従来のインバータ回路を備えた回路基板を樹脂で一体にモールド成型された回路内蔵ブラシレスＤＣモータにおいて、夏場は涼風を発生させ、冬場には天井付近に集まる暖気を循環させるように、夏場と冬場では、羽根の回転方向を容易に切り替えられることが要求されており、そのためには、外部制御回路と制御回路の間に回転方向指令線を設けて接続し、回転方向を切り替えるための回転方向指令信号を伝える必要がある。すなわち、電力線１１６と信号リード線１１７の他に回転方向指令信号を伝える回転方向指令線が必要だった。
【００３７】
一方、結露や雨水等の浸入の保護のためにリード線引き出し部分のブッシングの密閉性を高める必要があり、モールド成型時の樹脂漏れ防止のために、リード線引き出し部分のブッシングの密閉性を高めなければならないという課題を有しており、単にリード線の数を増やすことや、束ねて配置することは困難であった。
【００３８】
仮に、リード線の数を増やすことができたとしても、結露や雨水等の浸入を防ぐための防水処理やモールド成型時の樹脂漏れを防止することが難しく、またリード線を格納するスペースが必要となりブッシングが大きくなり、ブッシングの実装が困難となるなど、モールド成型された回路内蔵ブラシレスＤＣモータを用いた天井扇風機とする構成は難しかった。
【００３９】
そこで、本発明は、上記従来の課題を解決するものであり、リード線の数を増やすことなく羽根の回転方向を容易に切り替えられる回路内蔵ブラシレスＤＣモータを提供するこ
とを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００４０】
そして、この目的を達成するために、本発明に係る回路内蔵ブラシレスＤＣモータは、永久磁石を施した回転子と、三相巻線を施した固定子と、直流電源から入力された直流電圧を、コンデンサを介して正側に接続された複数個の上段スイッチング素子及び負側に接続された複数個の下段スイッチング素子に引き込み、前記上段スイッチング素子と前記下段スイッチング素子のスイッチングを行うことで前記三相巻線に駆動電圧を与えるインバータ回路と、前記インバータ回路の動作を制御する制御回路と、前記固定子と前記インバータ回路と前記制御回路とを覆うモールド外郭と、電力線と前記回転子の回転数を制御する速度指令線とを備え、前記制御回路は、前記回転子の回転数に基づいてあらかじめ定められた振幅電圧で周波数発生信号を生成する周波数発生信号手段と、前記速度指令信号の振幅電圧をあらかじめ定められた第１のしきい値電圧と第２のしきい値電圧により各々比較を行い振幅電圧の判定を行う振幅電圧検出手段と、前記振幅電圧検出手段で検出された前記振幅電圧の結果が第１のしきい値以上で第２のしきい値未満の場合、回転方向を正回転と決定し、第１のしきい値以上でかつ第２のしきい値以上の場合、回転方向を逆回転とする回転方向決定手段とし、速度指令信号の振幅電圧を切替えることにより、前記回転子の回転方向指令と回転数指令を同時に伝えることとしたものであり、これにより所期の目的を達成するものである。
【００４１】
また、本発明は、前記周波数発生手段は、前記回転子が正回転で回転している時、第１の振幅電圧で周波数発生信号を生成し、前記回転子が逆回転で回転している時、第２の振幅電圧で周波数発生信号を生成し、周波数発生信号の振幅電圧を切替えることにより、前記回転子の回転方向と回転数を同時に伝えるようにしたものであり、これにより所期の目的を達成するものである。
【００４２】
また、本発明は、前記周波数発生手段は、前記回転子が停止している時は、第１の振幅電圧で周波数発生信号を生成し、前記回転子の回転方向と回転数を同時に伝えるようにしたものであり、これにより所期の目的を達成するものである。
【００４３】
また、本発明は、回路内蔵ブラシレスＤＣモータを搭載した天井扇風機であり、これにより所期の目的を達成するものである。
【発明の効果】
【００４４】
本発明によれば、速度指令信号の振幅電圧をあらかじめ定められた第１のしきい値電圧と第２のしきい値電圧により各々比較を行い振幅電圧の判定を行う振幅電圧検出手段と、前記振幅電圧検出手段で検出された前記振幅電圧の結果が第１のしきい値以上で第２のしきい値未満の場合、回転方向を正回転と決定し、第１のしきい値以上でかつ第２のしきい値以上の場合、回転方向を逆回転とする回転方向決定手段とし、速度指令信号の振幅電圧を切替えることにより、リード線の数を増やすことなく、前記回転子の回転方向指令と回転数指令を同時に伝えることができるという効果を得ることができる。
【００４５】
本発明によれば、回転子が正回転で回転している時、第１の振幅電圧で周波数発生信号を生成し、前記回転子が逆回転で回転している時、第２の振幅電圧で周波数発生信号を生成し、周波数発生信号の振幅電圧を切替えることにより、リード線の数を増やすことなく、回転子の回転方向と回転数を同時に伝えることができるという効果を得ることができる。
【００４６】
本発明によれば、回転子が停止している時は、第１の振幅電圧で周波数発生信号を生成することにより、リード線の数を増やすことなく、回転子の回転方向と回転数を同時に伝
えることができるという効果を得ることができる。
【００４７】
本発明によれば、回路内蔵ブラシレスＤＣモータを搭載した天井扇風機とすることにより、リード線の数を増やすことなく、羽根の回転方向を容易に切り替えられる小型で制御性のよい回路内蔵ブラシレスＤＣモータを搭載した天井扇風機ができるという効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明に係る回路内蔵ブラシレスＤＣモータおよびそれを搭載した天井扇風機の回路内蔵ブラシレスＤＣモータの断面図
【図２】同ブロック図
【図３】同速度指令信号を示す図（（ａ）正回転の速度指令信号を示す図（ｂ）逆回転の速度信号を示す図）
【図４】同振幅電圧検出手段が検出した正回転の速度指令信号を示す出力する様子を表した図
【図５】同振幅電圧検出手段が検出した逆回転の速度指令信号を示す出力する様子を表した図
【図６】同回転方向を決定するフローチャート
【図７】同周波数発生信号を示す図（（ａ）正回転時の周波数発生信号を示す図（ｂ）逆回転時の周波数発生信号を示す図）
【図８】同停止時の周波数発生信号を示す図
【図９】同回路内蔵ブラシレスＤＣモータを搭載した天井扇風機を示す図
【図１０】従来の回路内蔵ブラシレスＤＣモータおよびそれを搭載した天井扇風機の回路内蔵ブラシレスＤＣモータを搭載した天井扇風機を示す図
【図１１】同回路内蔵ブラシレスＤＣモータの断面図
【図１２】同ブロック図
【図１３】同速度指令信号を示す図（（ａ）デューティが大きい時の速度指令信号を示す図（ｂ）デューティが小さい時の速度指令信号を示す図）
【図１４】同周波数発生信号を示す図（（ａ）正回転時の周波数発生信号を示す図（ｂ）逆回転時の周波数発生信号を示す図）
【発明を実施するための形態】
【００４９】
本発明に係る回路内蔵ブラシレスＤＣモータは、永久磁石を施した回転子と、三相巻線を施した固定子と、直流電源から入力された直流電圧を、コンデンサを介して正側に接続された複数個の上段スイッチング素子及び負側に接続された複数個の下段スイッチング素子に引き込み、前記上段スイッチング素子と前記下段スイッチング素子のスイッチングを行うことで前記三相巻線に駆動電圧を与えるインバータ回路と、前記インバータ回路の動作を制御する制御回路と、前記固定子と前記インバータ回路と前記制御回路とを覆うモールド外郭と、電力線と前記回転子の回転数を制御する速度指令線とを備え、前記制御回路は、前記回転子の回転数に基づいてあらかじめ定められた振幅電圧で周波数発生信号を生成する周波数発生信号手段と、前記速度指令信号の振幅電圧をあらかじめ定められた第１のしきい値電圧と第２のしきい値電圧により各々比較を行い振幅電圧の判定を行う振幅電圧検出手段と、前記振幅電圧検出手段で検出された前記振幅電圧の結果が第１のしきい値以上で第２のしきい値未満の場合、回転方向を正回転と決定し、第１のしきい値以上でかつ第２のしきい値以上の場合、回転方向を逆回転とする回転方向決定手段とし、速度指令信号の振幅電圧を切替えるという構成を有する。これにより、リード線の数を増やすことなく、前記回転子の回転方向指令と回転数指令を同時に伝えることができるという効果を奏する。
【００５０】
また、前記周波数発生手段は、前記回転子が正回転で回転している時、第１の振幅電圧
で周波数発生信号を生成し、前記回転子が逆回転で回転している時、第２の振幅電圧で周波数発生信号を生成し、周波数発生信号の振幅電圧を切替えることにより、前記回転子の回転方向と回転数を同時に伝えるという構成を有する。これにより、リード線の数を増やすことなく、回転子の回転方向と回転数を同時に伝えることができるという効果を奏する。
【００５１】
また、前記周波数発生手段は、前記回転子が停止している時は、第１の振幅電圧で周波数発生信号を生成し、前記回転子の回転方向と回転数を同時に伝えるという構成を有する。これにより、リード線の数を増やすことなく、回転子の回転方向と回転数を同時に伝えることができるという効果を奏する。
【００５２】
また、回路内蔵ブラシレスＤＣモータを搭載した天井扇風機としたものであり、リード線の数を増やすことなく、羽根の回転方向を容易に切り替えられる小型で制御性のよい回路内蔵ブラシレスＤＣモータを搭載した天井扇風機ができるという効果を奏する。
【００５３】
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。なお、以下の実施の形態は本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
【００５４】
また、全図面を通して、同一部位については同一の符号を付して、二度目以降の説明を省略している。さらに各図面において、本発明に直接には関係しない各部の詳細については説明を省略している。
【００５５】
（実施の形態１）
最初に、図１を参照しながら回路内蔵ブラシレスＤＣモータ１の構成を説明する。なお、図１は、本実施の形態１に係る回路内蔵ブラシレスＤＣモータ１の断面図である。
【００５６】
図１に示すように、モータ１０６は、回転子１０７と固定子１０８を有して構成されている。
【００５７】
回転子１０７は、フェライト系磁石粉末と樹脂を混ぜて成型され表面にＮ極とＳ極が交互に施された永久磁石にシャフト１０９が圧入されている。シャフト１０９は、ボールベアリング１１０が圧入され、ブラケット１１１でボールベアリング１１０を支持している。
【００５８】
シャフト１０９は、金属たとえばステンレスで造られ先端部に羽根が取り付けられる構造となっている。ボールベアリング１１０は、外輪と内輪からなり、外輪と内輪の間に玉と玉を保持する保持器から構成され潤滑油で充たされ、回転子１０７の回転時の磨耗や摩擦を軽減する。
【００５９】
ブラケット１１１は、金属で造られ固定子１０８と密着し、羽根の荷重を支える。
【００６０】
固定子１０８は、電磁鋼板を積層した鉄心に三相の巻線１１２を巻装している。
【００６１】
回路内蔵ブラシレスＤＣモータ１は、モータ１０６とプリント基板２とを絶縁を兼ねた樹脂、例えば、不飽和ポリエステルを主成分とする熱硬化性樹脂１１４で隙間無く覆われて一体化されモールドされている。
【００６２】
ブッシング１１５は樹脂で造られ、電力線１１６と信号リード線３がブッシング１１５を通して回路内蔵ブラシレスＤＣモータ１のプリント基板２に接続されている。
【００６３】
電力線１１６は、モータ１０６を駆動するための動力電源が供給されている。
【００６４】
信号リード線３は、速度指令信号と周波数発生信号からなる。速度指令信号は、モータ１０６に取り付けられた羽根が回転することにより発生する風量を制御し、目標とする風量を得るための速度指令で、周波数発生信号は、羽根が回転している回転数の信号を伝達している。
【００６５】
コンデンサ１１８とインバータ回路１１９と制御回路４がプリント基板２に実装されている。
【００６６】
コンデンサ１１８とインバータ回路１１９と制御回路４は後述する。
【００６７】
以下、図２を参照しながら説明する。図２は、回路内蔵ブラシレスＤＣモータのブロック図である。
【００６８】
外部制御回路５に接続された電力線１１６から直流の電圧がコンデンサ１１８を介してインバータ回路１１９に供給される。
【００６９】
インバータ回路１１９は、三相ブリッジの構成を有しており、三相ブリッジを構成する６個のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４，Ｑ５，Ｑ６からなる。スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３はそれぞれＵ相、Ｖ相、Ｗ相の上段スイッチング素子である。同様にスイッチング素子Ｑ４，Ｑ５，Ｑ６はそれぞれＵ相、Ｖ相、Ｗ相の下段スイッチング素子である。モータ１０６の巻線１１２はＬＵ、ＬＶ、ＬＷの三相の巻線の構成であり、それぞれＵ相、Ｖ相、Ｗ相に接続されている。
【００７０】
制御回路４は、デューティ検出手段６とドライブ手段７と回転数検出手段８と磁気センサー９と周波数発生手段１０と振幅電圧検出手段１１と回転方向決定手段１２とで構成されている。
【００７１】
デューティ検出手段６は、外部制御回路５から速度指令信号として出力されたＰＷＭ信号からＰＷＭ周期のオン・オフ期間を判定し、オン・オフの比率、すなわちデューティを算出する。
【００７２】
以下、図３を参照しながら説明する。図３は外部制御回路５から速度指令信号として出力されたＰＷＭ信号を示す。
【００７３】
例えば、図３（ａ）は外部制御回路５から正回転の速度指令信号として出力されたＰＷＭ信号で、パルス信号の周期を一定にして、パルス幅を可変させて速度指令信号としている。例えば、パルス周期Ｔは１ｍｓとし、振幅電圧５Ｖの時にオン、０Ｖの時にオフとする。オン期間をＴｏｎ、オフ期間をＴｏｆｆとすると、オンとオフの比率、すなわちデューティＤＵＴＹは、式１で求められる。
【００７４】
オン期間Ｔｏｎとオフ期間Ｔｏｆｆが等しい場合のデューティＤＵＴＹは０．５となる。
【００７５】
図３（ｂ）は外部制御回路５から逆回転の速度指令信号として出力されたＰＷＭ信号で、パルス信号の周期を一定にして、パルス幅を可変させて速度指令信号としている。例えば、パルス周期Ｔは１ｍｓとし、振幅電圧１２Ｖの時にオン、０Ｖの時にオフとする。オン期間をＴｏｎ、オフ期間をＴｏｆｆとすると、オンとオフの比率、すなわちデューティ
ＤＵＴＹは、同様に式１で求められる。
【００７６】
ドライブ手段７は、デューティ検出手段６で検出されたデューティＤＵＴＹに基づいてＰＷＭ制御を行い、ＰＷＭ制御のオンの時間幅、すなわち、デューティを可変させて、各スイッチング素子をオンとオフの繰り返し行う。周期的にデューティを可変させることによりオンのパルス幅に比例した任意の電圧（正弦波の交流電圧）がブラシレスＤＣモータ１０３に印加される。
【００７７】
固定子１０８の巻線１１２の巻線ＬＵ、ＬＶ、ＬＷに正弦波の交流電圧が供給され、モータ１０６が回転する。
【００７８】
回転数検出手段８は、固定子１０８に対する回転子１０７の相対的位置を３個の磁気センサー９の出力を利用して検出し、回転子１０７に施された永久磁石のＮ極とＳ極の磁極の切替りからモータ１０６の回転数と回転方向を検出する。
【００７９】
例えば、モータ１０６の回転子１０７が１回転する時の磁気センサー９の出力が１回転あたり４パルスである時、単位時間当たりのパルス数を取得すればモータ１０６の回転数が求められる。例えば、１秒間に１００パルスであった場合のモータ１０６の回転数は４００回転となる。
【００８０】
周波数発生手段１０は、回転数検出手段８で得られた回転数に基づいて、外部制御回路５に回転数パルスを出力する。この回転数パルスは、回転数に比例するものである。
【００８１】
外部制御回路５は、この回転数パルスに基づいて、現在のモータ１０６の回転状態を検知し、あらかじめ定められた回転速度になるように速度指令信号を制御回路４に出力して、速度フィードバック制御を行っている。
【００８２】
振幅電圧検出手段１１は、速度信号として出力されたＰＷＭ信号の振幅電圧をあらかじめ定められた第１のしきい値電圧と第２のしきい値電圧により各々比較を行う。振幅電圧が第１のしきい値以上の場合、速度信号と同じオン・オフの周期で正回転指令信号が出力される。また、振幅電圧が第２のしきい値以上の場合、速度信号と同じオン・オフの周期で逆回転指令信号が出力される。
【００８３】
以下、図４および図５を参照しながら説明する。
【００８４】
図４は、振幅電圧検出手段で出力された正回転の速度指令信号を出力する様子を表した図、図５は、振幅電圧検出手段で出力された逆回転の速度指令信号を出力する様子を表した図を示す。
【００８５】
速度指令信号は、振幅電圧が５Ｖのオン・オフのＰＷＭ信号である。第１のしきい値電圧は、振幅電圧５Ｖ未満の電圧が設定されている。振幅電圧が５Ｖの速度指令信号が入力された場合、速度指令信号がオン時は、第１のしきい値電圧以上の振幅電圧となり、正回転指令信号をオンさせる。速度指令信号がオフ時は、第１のしきい値電圧未満となり、正回転指令信号をオフさせる。正回転指令信号がオン時は、振幅電圧５Ｖの波形を生成する。オフ時は、振幅電圧０Ｖの波形を生成する。第２のしきい値電圧は、振幅電圧５Ｖ以上で振幅電圧１２Ｖ未満の電圧が設定されている。振幅電圧が５Ｖの速度指令信号が入力された場合、速度指令信号がオン時は、第２のしきい値未満の振幅電圧となり、逆回転指令信号はオフさせる。速度指令信号がオフ時は、第２のしきい値電圧未満となり、逆回転指令信号をオフさせる。逆回転指令信号がオン時は、振幅電圧１２Ｖの波形を生成し、オフ時は、振幅電圧０Ｖの波形を生成するが、振幅電圧が５Ｖの速度指令信号が入力された場
合は、オフが継続され、振幅電圧が０Ｖの信号が生成される。
【００８６】
回転方向決定手段１２は、振幅電圧検出手段１１で生成された正回転速度指令信号と逆回転速度指令信号からモータ１０６を回転させる回転方向を決定する。
【００８７】
以下、図６の回転方向を決定するフローチャートを参照しながら動作について説明する。
【００８８】
正回転指令信号と逆回転指令信号において、それぞれの指令信号がオン・オフのＰＷＭ波形であるか否かを判断する。ステップ１〜２において、正回転指令信号の立上りエッジがあり、逆回転指令信号の立上りエッジがない場合、すなわち、ステップ３の場合、モータ１０６の回転方向は、正回転とする。
【００８９】
正回転指令信号の立上りエッジがあり、逆回転指令信号の立上りエッジがある場合、すなわち、ステップ４の場合、モータ１０６の回転方向は、逆回転とする。
【００９０】
正回転指令信号の立上りエッジがない場合、すなわち、ステップ５の場合、モータ１０６の回転方向は、正回転とする。
【００９１】
ドライブ手段７は、回転方向決定手段１２で決定された回転方向に回転するようにモータ１０６の巻線１１２の巻線ＬＵ、ＬＶ、ＬＷに正弦波の交流電圧を供給する。
【００９２】
周波数発生手段１０は、回転数検出手段８で得られた回転数に基づいて、外部制御回路５に回転数パルスを出力する。この回転数パルスは、回転数に比例するものである。
【００９３】
外部制御回路５は、この回転数パルスに基づいて、現在のモータ１０６の回転状態を検知し、あらかじめ定められた回転速度になるように速度指令信号を制御回路４に出力して、速度フィードバック制御を行っている。
【００９４】
また、周波数発生手段１０は、モータ１０６が正回転方向に回転している時、第１の振幅電圧で周波数発生信号を生成し、逆回転方向で回転している時、第２の振幅電圧で周波数発生信号を生成し、周波数発生信号の振幅電圧を切替えることにより、モータ１０６の回転方向と回転数を同時に伝える構成としている。
【００９５】
以下、図７を参照しながら説明する。図７は周波数発生手段１０で出力された周波数発生信号を示す。図７（ａ）は正回転時の周波数発生信号、図７（ｂ）は逆回転時の周波数発生信号を示す。
【００９６】
周波数発生手段１０は、回転数検出手段８から出力されるモータ１０６の回転数と回転方向に基づいて周波数発生信号を生成する。
【００９７】
例えば、モータ１０６が正回転方向に１回転で回転している場合、モータ１０６が１回転すると、第１の振幅電圧５Ｖで４パルスの信号を出力する。回転数が速くなると、１回転あたりのパルスが増加し、回転数が遅くなると、１回転あたりのパルス数が減少する。
【００９８】
モータ１０６が逆回転方向に１回転で回転している場合、例えば、モータ１０６が１回転すると、第１の振幅電圧１２Ｖで４パルスの信号を出力する。回転数が速くなると、１回転あたりのパルスが増加し、回転数が遅くなると、１回転あたりのパルス数が減少する。
【００９９】
上記構成にすると、周波数発生信号の振幅電圧を切替えることにより、回転方向を切り替えるための回転方向指令信号を伝えるリード線の数を増やすことなく、ブラシレスＤＣモータの回転方向と回転数を同時に伝えることができる。
【０１００】
また、周波数発生手段１０は、モータ１０６が停止している時は、第１の振幅電圧で周波数発生信号を生成するという構成としている。
【０１０１】
以下、図８を参照しながら説明する。図８は周波数発生手段１０で出力された停止時の周波数発生信号を示す。
【０１０２】
周波数発生手段１０は、回転数検出手段８から出力されるモータ１０６の回転数と回転方向に基づいて周波数発生信号を生成する。
【０１０３】
例えば、モータ１０６が停止している場合、第１の振幅電圧５Ｖで０パルスの信号を出力する。
【０１０４】
上記構成にすると、リード線の数を増やすことなく、回転子の回転方向と回転数を同時に伝えることができる。
【０１０５】
また、回路内蔵ブラシレスＤＣモータを搭載した天井扇風機としたものである。
【０１０６】
以下、図９を参照しながら説明する。図９は回路内蔵ブラシレスＤＣモータを搭載した天井扇風機を示す。
【０１０７】
天井扇風機１３の下部に照明器１０２が設けられ、天井扇風機１３に回路内蔵ブラシレスＤＣモータ１と外部制御回路５を内蔵し、回路内蔵ブラシレスＤＣモータ１に取り付けられた羽根１０５を回転させている。
【０１０８】
上記構成にすると、リード線の数を増やすことなく、羽根の回転方向を容易に切り替えられる小型で制御性のよい回路内蔵ブラシレスＤＣモータを搭載した天井扇風機ができる。
【産業上の利用可能性】
【０１０９】
本発明に係る回路内蔵ブラシレスＤＣモータのおよびそれを搭載した天井扇風機は、回路リード線の数を増やすことなく、羽根の回転方向を容易に切り替えられる小型で制御性のよい回路内蔵ブラシレスＤＣモータを搭載した天井扇風機等として有用である。
【符号の説明】
【０１１０】
１    回路内蔵ブラシレスＤＣモータ
２    プリント基板
３    信号リード線
４    制御回路
５    外部制御回路
６    デューティ検出手段
７    ドライブ手段
８    回転数検出手段
９    磁気センサー
１０  周波数発生手段
１１  振幅電圧検出手段
１２  回転方向決定手段
１３  天井扇風機
【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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