(57)【要約】【課題】スイッチング素子への負担を軽減すると共に、消費電力を低減したモータ及びそれを備えるポンプを提供する。【解決手段】この課題を解決するために、ロータ２及びロータ２を駆動するステータ３と、外部から電力が供給されステータ３への通電を行うスイッチング素子４と、外部からの指令信号１０でスイッチング素子４を制御する制御信号１１を出力する制御部５と、を備えると共に、制御部５に外部から供給される電源電圧及び制御部５のレギュレータ電圧１４がスイッチング素子４に供給される電力の電圧より低いモータ１及びそのモータ１を駆動源とするポンプ２０であって、制御部５のレギュレータ電圧１４と電源電圧の少なくとも一方を検出する電圧検出部６と、電圧検出部６の電圧検出時に制御信号１１の伝達を許可する信号伝達許可手段７と、を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロータ及び前記ロータを駆動するステータと、外部から電力が供給され前記ステータへの通電を行うスイッチング素子と、外部から入力される指令信号により前記スイッチング素子の通電制御を行う制御信号を出力する制御部と、を備え、前記制御部に外部から供給される電源電圧及び前記制御部から出力されるレギュレータ電圧が前記スイッチング素子に供給される電力の電圧より低いモータであって、前記電源電圧と前記レギュレータ電圧のうち少なくとも一方を検出する電圧検出部と、前記電圧検出部で電圧を検出した際に前記制御信号の前記スイッチング素子への伝達を許可する信号伝達許可手段と、を有するものであることを特徴とするモータ。
【請求項２】
前記制御部に前記信号伝達許可手段を内蔵したものであることを特徴とする請求項１に記載のモータ。
【請求項３】
前記指令信号と、前記制御信号と、電圧検出時に前記電圧検出部から前記信号伝達手段に出力する許可信号のうち少なくともいずれか一つを遅延して伝達する信号遅延部を有するものであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のモータ。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載のモータを羽根車の駆動源として備えるものであることを特徴とするポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータ及びそのモータを備えたポンプに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のモータは外部電源から供給される電力によりスイッチング素子及びステータが駆動するものであり、スイッチング素子は制御部から出力される制御信号で通電制御されている。そして、スイッチング素子に供給される電力の電圧を検出する電圧検出部と、電圧検出時に制御信号のスイッチング素子への伝達を許可する信号伝達許可手段と、を備えたものがある（例えば、特許文献１等参照）。
【０００３】
このものでは、スイッチング素子への電力供給の有無を電圧検出部及び信号伝達許可手段で判断しており、スイッチング素子に電力が供給された状態でのみ制御信号がスイッチング素子に入力されるものとなっている。そのため、制御信号入力中のスイッチング素子に電力が供給されて突入電流が増大することを抑制し、スイッチング素子の負担を低減している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−２５４５５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来のモータでは電圧検出部は外部電源とスイッチング素子の間に配置されており、電圧検出部の消費電力が数百ｍＷ程度の大きいものになっているという問題がある。そして、ステータを駆動していない待機状態でもスイッチング素子に印加される電力の電圧を検出しているため、待機状態の消費電力も大きいという問題がある。
【０００６】
そこで、この事情に鑑み、突入電流によるスイッチング素子の負担を軽減すると共に、従来のものより消費電力を低減したモータ及びそのモータを備えるポンプを提供することを課題とした。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この課題を解決するために、第１の発明は、ロータ及び前記ロータを駆動するステータと、外部から電力が供給され前記ステータへの通電を行うスイッチング素子と、外部から入力される指令信号により前記スイッチング素子の通電制御を行う制御信号を出力する制御部と、を備え、前記制御部に外部から供給される電源電圧及び前記制御部から出力されるレギュレータ電圧が前記スイッチング素子に供給される電力の電圧より低いモータであって、前記電源電圧と前記レギュレータ電圧のうち少なくとも一方を検出する電圧検出部と、前記電圧検出部で電圧を検出した際に前記制御信号の前記スイッチング素子への伝達を許可する信号伝達許可手段と、を有するものであることを特徴としている。
【０００８】
また、第２の発明は、前記制御部に前記信号伝達許可手段を内蔵したものであることを特徴としている。
【０００９】
また、第３の発明は、前記指令信号と、前記制御信号と、電圧検出時に前記電圧検出部から前記信号伝達手段に出力する許可信号のうち少なくともいずれか一つを遅延して伝達する信号遅延部を有するものであることを特徴としている。
【００１０】
また、第４の発明は、第１〜３の発明のいずれかのモータを羽根車の駆動源として備えるポンプであることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１１】
このような構成としたことで、制御信号入力時にスイッチング素子に大きな突入電流が発生することを抑制でき、スイッチング素子の負担を軽減することができる。そして、電圧検出部が制御部のレギュレータ電圧と制御部用の電源電圧のいずれかを検出するため、従来のものより電圧検出部の消費電力を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施形態の一例のモータの制御信号伝達を説明する回路図である。
【図２】同上の他例の制御信号伝達を説明する回路図である。
【図３】同上の変形例の制御信号伝達を説明する回路図である。
【図４】図２に信号遅延部を追加した例の制御信号伝達を説明する回路図である。
【図５】（ａ）図４に示す例と（ｂ）従来例の突入電流の比較図である。
【図６】信号遅延部を追加した更に他例の制御信号伝達を説明する回路図である。
【図７】図１乃至図６に例示のモータを駆動源とするポンプの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、実施形態の一例を図面に基づいて説明する。
【００１４】
モータ１は、例えば、図１に示すように、磁石等からなるロータ２と、ロータ２を駆動する電磁石等からなるステータ３と、ステータ３へスイッチング動作を行いながら給電するスイッチング素子４と、モータ１を制御する制御部５と、を有している。なお、図１では三相のブラシレスモータを例示しているが、単相や二相半波等のブラシレスモータであってもよい。
【００１５】
このモータ１は商用電源等の外部電源３０からコンバータ３１等を介して電力が供給されており、スイッチング素子４は制御部５からの制御信号１１が入力されるまでステータ３に給電を行わないものとなっている。そして、制御信号１１が入力されるとスイッチング素子４は外部電源３０からの電力をスイッチングさせながらステータ３に供給してロータ２を回転駆動させるものである。
【００１６】
なお、符号８はモータ１駆動時にロータ２の位置を検出し検出した位置情報を位置信号として制御部５に出力するホール素子等の位置検出部であり、制御部５は入力された位置信号によりロータ２の回転駆動の有無や回転速度を判断している。もちろん、モータ１はステータ３の巻線電流や巻き線電圧からロータ２の位置を検出するセンサーレスとしたものであってもよい。
【００１７】
また、外部電源３０からコンバータ３１等を介して供給される電力は、スイッチング素子４に供給される第１の電力と、外部の降圧部（特に図示しない）等を介して第１の電力より低い電圧で制御部５に入力される第２の電力と、からなっている。そして、モータ１が外部電源３０に電気的に接続されると、第１の電力の電圧がスイッチング素子４に印加されるものである。この印加された状態のスイッチング素子４に制御部５からの制御信号１１が入力されると、スイッチング素子４を介してステータ３に第１の電力が供給されてロータ２の回転駆動が行わるものである。
【００１８】
つまり、第１の電力はスイッチング素子４及びステータ３を介してロータ２を駆動させる駆動用の主電力であり、第２の電力はモータ１駆動時に制御部５等の電子部品や電子回路に印加されるモータ１制御用の副電力である。そして、この第２の電力が印加される電子部品や電子回路とは、例えば、図１に示すものでは、制御部５の他に、電圧検出部６や信号伝達許可手段７や位置検出部８等である。
【００１９】
なお、第１の電力の電圧は、例えば、約ＤＣ１４１Ｖ（直流１４１Ｖ）や約ＤＣ２８２Ｖであり、第２の電力の電圧は、例えば、約ＤＣ１５Ｖであり、後述の第２の電力が供給された際の制御部５のレギュレータ電圧１４は約ＤＣ５Ｖとなっている。もちろん、これら電圧値は単なる例示にすぎず、第１の電力の電圧が第２の電力の電圧及び制御部５のレギュレータ電圧１４より大きい値であればよく、モータ１のサイズや用途等に応じて適宜設定されるものである。
【００２０】
また、制御部５はスイッチング動作を行わせる制御信号１１をスイッチング素子４に出力して通電制御を行うものであり、例えば、モータ制御用ＩＣや制御回路等である。そして、制御部５は外部から出力された指令信号１０が入力されると制御信号１１を出力するものであり、この指令信号１０の入力と略同時に第２の電力が制御部５に供給されるものである。
【００２１】
更に、制御部５は位置検出部８からの位置信号や外部からの停止信号等が入力されるまで制御信号１１の出力を継続するものである。そして、制御部５への第２の電力の供給は指令信号１０の出力と略同時に開始されて、少なくともモータ１駆動が停止されるまで継続して給電されるものである。
【００２２】
なお、モータ１への給電は、同じ商用電源からの電力をコンバータ３１で第１の電力と第２の電力に分けて供給される例示の構成に限らず、第１の電力の供給後あるいは略同時に第２の電力が供給されるものであればよい。例えば、外部電源３０に二次電池等の直流電源を用いてコンバータ３１を不用とするものや、第２の電力がコンバータ３１を介さずに交流のまま供給されるものや、第１の電力と第２の電力が夫々異なる外部電源３０から供給されるもの等がある。そして、指令信号１０を出力する指令信号出力手段は、例えば、制御演算回路や情報処理機器等の外部の制御手段や、モータ１の回転駆動のオンオフや回転速度の設定等を操作する操作釦や操作摘み等の外部の操作手段等である。
【００２３】
ところで、以下の説明において、第２の電力の電源電圧を制御電圧１３と称して第１の電力の電圧と区別すると共に、第１の電力の電圧がスイッチング素子４に印加されただけで制御電圧１３がモータ１に印加されていない状態を待機状態と定める。もちろん、待機状態はスイッチング素子４がステータ３に給電していない状態であればよく、スイッチング素子４と制御部５に夫々電力が印加され後述の制御信号１３が制御部５から出力されていない状態であってもよい。
【００２４】
また、制御部５とスイッチング素子４の間にはトランジスタやＡＮＤ回路等の信号伝達許可手段７が配置されており、制御部５から出力された制御信号１１は信号伝達許可手段７を介してスイッチング素子４に伝達されている。この信号伝達許可手段７は電圧検出部６から許可信号１２が入力されると制御信号１１の伝達を許可するものであり、許可信号１２が入力されるまで制御部５からの制御信号１１をスイッチング素子４に伝達させないものである。
【００２５】
そして、許可信号１２を出力する電圧検出部６は、例えば、第２の電力が入力されるコンパレータ等であり、制御電圧１３を検出して許可信号１２を信号伝達許可手段７に出力するものである。詳しくは、入力される電圧の変動を監視し、その電圧が一定値を越えると、電圧を検出したと判断して許可信号１２を出力するものである。もちろん、一定値を０に設定する等で第２の電力の入力の有無による電圧の変動で判断するものであってもよい。
【００２６】
このように、電圧検出部６から許可信号１２が出力されるまで信号伝達許可手段７が制御信号１１の伝達を許可しないため、第２の電力が供給されない際にはスイッチング素子４に制御信号１１が入力されないものとなっている。この第２の電力は第１の電力を供給するコンバータ３１から分岐して制御部５に供給されるものであるため、モータ１に第１の電力が供給されていない状態では第２の電力も供給されず電圧検出部６から許可信号１２が出力されないものである。
【００２７】
つまり、電圧検出部６は第２の電力を検出することでスイッチング素子４への第１の電力の供給を検出するものであり、少なくともモータ１駆動中か待機状態でなければ許可信号１２が出力されないものである。そのため、第１の電力の電圧が印加されていない状態のスイッチング素子４に制御信号１１が入力されることを防止でき、突入電流１５によるスイッチング素子４の負担を軽減している。
【００２８】
そして、電圧検出部６が制御電圧１３検出時に許可信号１２を出力するため、電圧検出部６に第１の電力の電圧が印加されずに制御電圧１３が印加されるものとなり、電圧検出部６の消費電力を従来のものより低減することができる。ことに、待機状態では第２の電力が供給されないため、待機状態では電圧検出部６の消費電力を略０にすることができる。
【００２９】
また、他例として、図２に示すように、第２の電力によって制御部５が出力するレギュレータ電圧１４を電圧検出部６が検出して信号伝達許可手段７に許可信号１２を出力するものもある。なお、先に説明した例で説明した構成と同じ構成の説明は省略する。
【００３０】
このものでは、電圧検出部６が制御部５のレギュレータ電圧１４を検出して許可信号１２を出力するため、第２の電力が制御部５に供給されていない状態では許可信号１２を出力しないものとなっている。つまり、第１の電力の電圧がスイッチング素子４に印加された状態あるいはステータ３に給電中でなければ第２の電力が供給されないため、電圧検出部６はモータ１駆動中か待機状態でなければ許可信号１２を出力しないものとなっている。
【００３１】
そのため、スイッチング素子４に第１の電力と制御信号１１の入力が重畳することがなく、突入電流１５によるスイッチング素子４の負担を軽減している。そして、電圧検出部６が第２の電力の供給される制御部５のレギュレータ電圧１４を検出するため、第１の電力の電圧を検出していた従来のものより消費電力を低減することができる。
【００３２】
また、変形例として、図３に示すように、制御部５が信号伝達許可手段７を内蔵したものがあり、例えば、制御部５をモータ制御ＩＣとし、そのＩＣに内蔵されているストップ／スタート機能を信号伝達許可手段７として用いるものである。なお、先に説明した各例で説明した構成と同じ構成は説明を省略する。
【００３３】
このものでは、消費電力の低減及びスイッチング素子４の負担の軽減に加えて、制御部５が信号伝達許可手段７を兼ねるものとなるため、信号伝達許可手段７の設置スペースを削減でき、モータ１を小型で安価なものにすることができる。
【００３４】
また、他例として、図４に示すように、許可信号１２の伝達を遅延する信号遅延部９を設けたものがある。なお、図２に示した例に信号遅延部９を追加したものであるため、図２に示した例の構成と同じ構成の説明は省略する。
【００３５】
信号遅延部９は、例えば、コンデンサと抵抗を用いるＣＲ回路等の電圧検出部６と信号伝達許可手段７の間に配置されており、電圧検出部６の出力する許可信号１２は信号遅延部９を介して信号伝達許可手段７に入力されるものとなっている。この信号遅延部９は許可信号１２の信号伝達許可手段７への入力を一定時間Ｓ遅らせるものであり、電圧検出部６からの許可信号１２の出力から一定時間Ｓ経過後に制御信号１１をスイッチング素子４へ入力させるものとなっている。
【００３６】
そのため、例えば、図５（ａ）に示すように、第１の電力及び第２の電力の供給と指令信号１０の入力を略同時に行う電源同時投入を行っても、スイッチング素子４には第１の電力の印加より一定時間Ｓ以上遅れて制御信号１１が入力されるものである。
【００３７】
詳しくは、両電力の供給と指令信号１０の入力を略同時に行っても、信号遅延部９が許可信号１２の伝達を遅延させるため、図５（ｂ）に示すような第１の電力の供給と制御信号１１の入力の重畳による突入電流１５の増大を防止することができる。そして、スイッチング素子４に第１の電力の供給と制御信号１１の入力が重畳しないため、電源同時投入を行っても制御信号１１入力時の突入電流１５を低減でき、スイッチング素子４の負担を軽減することができる。
【００３８】
つまり、信号遅延部９を設けたことで、待機状態やモータ１駆動中に加えて、両電力同時供給時にもスイッチング素子４の負担を軽減でき、モータ１の利便性を向上することができる。
【００３９】
また、信号遅延部９を設ける他例として、図６に示すように、外部の指令信号出力手段と制御部５の間に信号伝達許可手段７を配置すると共に、電圧検出部６と信号伝達許可手段７の間に信号遅延部９を配置したものがある。なお、先に説明した例で説明した構成と同じ構成の説明は省略する。
【００４０】
詳しくは、電圧検出部６の出力した許可信号１２が信号遅延部９により一定時間Ｓ伝達を遅延されて信号伝達許可手段７に入力されると共に、信号伝達許可手段７が許可するまで指令信号１０が制御部５へ伝達されないものである。
【００４１】
そのため、制御部５には第２の電力の供給後一定時間Ｓ遅れて指令信号１０が入力されるものとなり、制御信号１１は外部からの指令信号１０出力後一定時間Ｓ経過してから制御部５から出力される。つまり、図４の例の図５（ａ）に示すように、両電力を略同時に供給してもスイッチング素子４には第１の電力供給より一定時間Ｓ遅れて制御信号１１が入力されるため、スイッチング素子４の負担を軽減することができる。
【００４２】
なお、信号遅延部９を信号伝達許可手段７とスイッチング素子４の間に配置して、信号伝達許可手段７で許可された制御信号１１のスイッチング素子４への伝達を一定時間Ｓ留めて伝達を遅らせるものであってもよい。
【００４３】
また、図７に示すように、消費電力を低減しスイッチング素子４の負担を低減した前述のモータ１はポンプ２０の羽根車２１の駆動源として用いることが好ましい。
【００４４】
このポンプ２０は、例えば、ハイブリット車両やコンピュータ等の冷却液や、シャワーや蛇口等の水周りの湯水や、浴槽に設けた微細気泡発生装置の微細気泡混合水等の流体を流動させる流動手段である。
【００４５】
詳しくは、羽根車２１を備えるポンプ室２２と、羽根車２１の駆動源でありポンプ室２２にロータ２が位置するモータ１と、ポンプ２０を制御する回路基板２３と、ロータ２とステータ３の間に配置され回路基板２３やステータ３等をポンプ室２２から区画する分離板２４と、を有している。
【００４６】
そして、ポンプ室２２は、流体を室内に吸入する吸入口２５と、室内の流体を外部に吐出する吐出口２６と、を有する共に、室内に、羽根車２１と、ロータ２と、ロータ２及び羽根車２１の回転中心となる回転軸２８と、を有している。この羽根車２１はロータ２と一体で形成されており、ロータ２の回転駆動により回転軸２８の軸回りに回転して、流体を吸入口２５から室内に吸入すると共に室内の流体を吐出口２６から吐出するよう流動させるものである。
【００４７】
また、分離板２４に区画された回路基板２３やステータ３等はモールド樹脂２７に覆われており、この分離板２４とモールド樹脂２７により回路基板２３やステータ３等に流体が接触することを防止している。そして、回路基板２３はモータ１の回転を制御することで羽根車２１による流体の吸排を制御するものであり、ステータ３に電気的に接続されると共に、外部電源３０等からポンプ２０駆動用及び制御用の電力が給電されている。
【００４８】
この回路基板２３は、例えば、図１や図２や図３に示すような制御部５と電圧検出部６と信号伝達許可手段７とスイッチング素子４と位置検出部８が実装されたものや、図４や図６に示すような信号遅延部９を更に追加して実装したものである。
【００４９】
このように、回路基板２３が信号伝達許可手段７を有するため、スイッチング素子４の突入電流１５を低減でき、スイッチング素子４の負担を軽減することができる。更に、電圧検出部６が制御電圧１３や制御部５のレギュレータ電圧１４を検出するため、第１の電力の電圧を検出するものより消費電力を低減することができる。
【００５０】
なお、回路基板２３は、第１の電力から第２の電力を分岐させるコンバータ３１や制御電圧１３を下げる降圧部等が配置されたものであってもよく、ましてや指令信号出力手段を兼ねたものであってもよい。
【符号の説明】
【００５１】
１  モータ
２  ロータ
３  ステータ
４  スイッチング素子
５  制御部
６  電圧検出部
７  信号伝達許可手段
９  信号遅延部
１０  指令信号
１１  制御信号
１２  許可信号
２０  ポンプ
２１  羽根車
【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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