(57)【要約】  モータ（ＤＣモータなど）及びモータ駆動方法とシステムを開示している。選択事項として、モータは電子式整流子モータである。モータは、１以上の電磁石及び該電磁石を制御する制御装置を備える。前記制御装置は、動作希望速度を出すのに必要なトルクを決定するために、特定の設備において前記モータの動作を校正するように構成されるが、前記校正機能は、前記モータを希望速度まで進入させる過程と、前記希望速度にてモータが動作するのに必要な電流を測定する過程と、前記測定された電流を用いて第１の速度タップに相当する値を設定する過程と、を含む。制御装置は、少なくとも、前記校正機能を完了した後に前記設定値を用いて実質的に一定のトルクモード（定トルクモード）において前記モータを駆動するように構成される。前記モータは、ＨＶＡＣＲシステムなどの喚風システムに用いるように構成してもよい。【選択図】図３
2013518554.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１以上の電磁石及びこの電磁石を制御する制御装置を備える電子式整流子モータにおいて、
前記制御装置は、特定の設備において前記モータの動作を校正する機能を行うように構成されるが、前記校正機能は、
前記電子式整流子モータを第１の希望速度まで進入させる過程と、
前記電子式整流子モータが前記第１の希望速度に達したか否かを判断するために前記電子式整流子モータをモニターリングする過程と、
第１の希望速度にて前記電子式整流子モータが動作するのに必要な電流であって、特定の設備内において前記電子式整流子モータを第１の希望速度に維持するのに必要なトルクに見合う前記電流を測定する過程と、
前記測定電流を用いて第１の速度タップに相当する値を設定する過程と、
を含み、
前記制御装置は、少なくとも、前記校正機能を完了した後に前記設定値を用いて実質的に一定のトルクモード（定トルクモード）において前記電子式整流子モータを駆動するように構成される電子式整流子モータ。
【請求項２】
前記第１の希望速度にて前記電子式整流子モータが動作するのに必要な電流を測定するときに、前記電子式整流子モータは定速度モードにおいて駆動され、
前記制御装置は、次いで、前記設定値を用いて前記電子式整流子モータを定トルクモードにおいて駆動するように構成される請求項１に記載の電子式整流子モータ。
【請求項３】
前記校正機能中に前記電子式整流子モータの速度タップのうち前記第１の速度タップにのみ電力が印加され、
前記制御装置は、第２の速度タップに対する値を前記第１の速度タップに関わる適用定格トルクの百分率として設定するように追加的に構成される請求項１に記載の電子式整流子モータ。
【請求項４】
前記電子式整流子モータは定格最大馬力を有し、
前記制御装置は、この定格最大馬力よりも小さな馬力において前記測定電流の少なくとも一部を用いて前記電子式整流子モータを駆動するように構成される請求項１に記載の電子式整流子モータ。
【請求項５】
前記電子式整流子モータは定格最大トルクを有し、
前記制御装置は、この定格最大トルクよりも小さなトルクにおいて前記測定電流の少なくとも一部を用いて前記電子式整流子モータを駆動するように構成される請求項１に記載の電子式整流子モータ。
【請求項６】
前記制御装置は、温度調節機から受信した指令の少なくとも一部に応答して、前記校正機能を開始するように構成される請求項１に記載の電子式整流子モータ。
【請求項７】
前記制御装置は、前記第１の速度タップに電力を印加することにより、前記校正機能を開始するように構成される請求項１に記載の電子式整流子モータ。
【請求項８】
前記電子式整流子モータは、風量を発生させる喚風システムに設けられるように構成される請求項１に記載の電子式整流子モータ。
【請求項９】
前記電子式整流子モータは、永久分相型キャパシター（ＰＳＣ）モータを差込式にて取り替えるように構成される請求項１に記載の電子式整流子モータ。
【請求項１０】
第１の速度タップを有する第１のモータを設ける過程と、
第１の速度タップに電源を印加する過程と、
前記第１のモータが第１の指令速度まで進入するように駆動し、校正手続きを開始させる過程であって、
この校正手続きは、第１の時間期間中に前記第１の指令速度を実質的に一定に維持するのに十分なモータトルクを発生させる過程と、前記第１のモータが前記第１の指令速度において実質的に一定に維持するのに必要なトルクに見合う値を決定する過程と、前記第１のモータが前記第１の指令速度において実質的に一定に維持するのに必要なトルクに見合う値を保存する過程と、を含む、と、
前記保存された値によって前記第１のモータを定トルクモードにおいて駆動する過程と、
をさらに含むモータトルクのサイジング方法。
【請求項１１】
速度を実質的に一定に維持するのに必要なトルクに見合う前記値は、
前記第１のモータを前記指令速度において実質的に一定に維持するときに前記第１のモータのコイルを駆動するための電流に相当することを特徴とする請求項１０に記載のモータトルクのサイジング方法。
【請求項１２】
前記値を前記第１のモータの前記第１の速度タップに対する値に設定する過程と、
少なくとも前記第１の速度タップに対する値に基づいて、前記第１のモータの第２の速度タップに対する値を設定する過程をさらに含むが、前記第２の速度タップに対する値は、前記第１のモータを第２の速度において実質的に一定に維持するのに必要な電流に見合うことを特徴とする請求項１１に記載のモータトルクのサイジング方法。
【請求項１３】
前記校正手続きは、温度調節機の設定値に応答して開始されることを特徴とする請求項１０に記載のモータトルクのサイジング方法。
【請求項１４】
前記第１のモータを設ける過程前に第２のモータを除去する過程をさらに含み、
前記第１のモータは前記第２のモータを取り替えるためのものであり、前記第１のモータは電子式整流子モータ（ＥＣＭ）であり、前記第２のモータは永久分相キャパシター（ＰＳＣ）モータであり、
前記第１のモータを設ける過程は、第２のモータの端子に予め接続されているすべての配線を第１のモータに連結する過程をさらに含むことを特徴とする請求項１０に記載のモータトルクのサイジング方法。
【請求項１５】
前記第１のモータの少なくとも二つの速度タップに同時に電圧を印加することにより前記値をリセットする過程をさらに含むことを特徴とする請求項１０に記載のモータトルクのサイジング方法。
【請求項１６】
前記第１の速度タップは第１のモータの最高速度タップであり、前記第１のモータは多数の速度タップを含むことを特徴とする請求項１０に記載のモータトルクのサイジング方法。
【請求項１７】
前記第１のモータは喚風システムに設けられることを特徴とする請求項１０に記載のモータトルクのサイジング方法。
【請求項１８】
前記校正機能中に、ユーザーは、前記校正機能と関連していかなる手作業も行わないことを特徴とする請求項１０に記載のモータトルクのサイジング方法。
【請求項１９】
モータ動作を制御するように構成された制御機が、
コンピューティング装置と、
前記コンピューティング装置によって実行時に、任意の設備に対してモータを校正する機能と、少なくともこの校正が完了した後に前記モータを駆動する機能とを行うように構成されたプログラム命令語を保存する非一時的メモリーと、
を備えるが、
前記モータ校正機能は、少なくとも部分的に前記モータを駆動してモータが第１の希望速度において動作するようにする過程と、前記モータを第１の希望速度にて駆動するのに必要なトルクに相当する値を決定する過程と、前記モータを第１の希望速度にて駆動するのに必要なトルクに相当する値を、前記モータの第１の速度タップに関連付けて保存する過程と、を含み、
前記モータ駆動機能は、前記保存した値を用いて実質的に一定のトルクモード（定トルクモード）において前記モータを駆動するモータ動作を制御する制御機。
【請求項２０】
前記機能に加えて、
前記モータを第１の希望速度にて駆動するのに必要なトルクに相当する電流を測定する過程がさらに含まれ、少なくともこの測定電流の一部に基づいて前記トルクに相当する値が決定されることを特徴とする請求項１９に記載のモータ動作を制御する制御機。
【請求項２１】
モータを第１の希望速度にて駆動するのに必要なトルクに相当する電流を測定するときに、前記モータは定速度モードにおいて駆動され、
前記制御機は、次いで、前記保存された値を用いて前記電子式整流子モータを定トルクモードにおいて駆動するように構成されることを特徴とする請求項２０に記載のモータ動作を制御する制御機。
【請求項２２】
前記制御機は、前記第１の速度タップに関わる適用定格トルクを縮小することにより第２の速度タップに対する値を設定するようにさらに構成されることを特徴とする請求項１９に記載のモータ動作を制御する制御機。
【請求項２３】
前記モータは定格最大馬力を有し、
前記制御機は、この定格最大馬力よりも小さな範囲の定格最大馬力において前記保存値の少なくとも一部を用いて前記モータを駆動するように構成されることを特徴とするモータ動作を制御する請求項１９に記載の制御機。
【請求項２４】
前記モータは定格最大トルクを有し、
前記制御機は、この定格最大トルクよりも小さなトルクにおいて前記保存値の少なくとも一部を用いて前記モータを駆動するように構成されることを特徴とする請求項１９に記載のモータ動作を制御する制御機。
【請求項２５】
前記制御機は、温度調節機から受信した指令の少なくとも一部に応答して、前記校正機能を開始するように構成され、前記モータは校正機能を開始するための別途の物理的制御手段を有していないことを特徴とする請求項１９に記載のモータ動作を制御する制御機。
【請求項２６】
前記制御機は、前記第１の速度タップに電力を印加することにより前記校正機能を開始するように構成されることを特徴とする請求項１９に記載のモータ動作を制御する制御機。
【請求項２７】
前記制御機は、前記モータに統合されていることを特徴とする請求項１９に記載のモータ動作を制御する制御機。
【請求項２８】
前記モータは、電子式整流子モータであることを特徴とする請求項１９に記載のモータ動作を制御する制御機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はモータ制御に係り、特に、モータを電子的に制御する方法及びシステムに関する。
この出願は、３５Ｕ．Ｓ．Ｃ．１１９（ｅ）規定に基づく、米国仮出願６１／２９８、１３１（出願日：２０１０年１月２５日）に対する優先権主張出願であり、この仮出願内容全体をこの出願明細書に取り込む。
【背景技術】
【０００２】
ＨＶＡＣＲ（Ｈｅａｔｉｎｇ、Ｖｅｎｔｉｌａｔｉｎｇ、Ａｉｒ  Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ、ａｎｄ  Ｒｅｆｒｉｇｅｒａｔｉｏｎ）（暖房、喚風、空調、冷蔵）システムの製造者は、一般に、様々な大きさの空間、建物、設備、容量及び風量などを収容するために、様々な容量のエアコン、ヒートポンプ、溶鉱炉などのプラットフォーム、またはその他のＨＶＡＣＲプラットフォームを設計して製造する。例えば、製造者は、装備の大きさを様々にして生産することができる。空調（エアコンディショニング）装備には定格がある（例えば、１トン（ｔ）、２ｔ、３ｔ、４ｔ、５ｔなど）。高温において運用される溶鉱炉またはヒートポンプの場合、装備は熱出力値を示すＢＴＵ単位で定格を定めることができる（例えば、６０、０００ＢＴＵ、８０、０００ＢＴＵ、１００、０００ＢＴＵなど）。大きさの異なる装備には、一般に、異なる容量の送風モータが必要である。このモータは、馬力によって定格が決められる（例えば、１／４ＨＰ、１／３ＨＰ、１／２ＨＰ、３／４ＨＰ、１ＨＰ、１．５ＨＰ、２ＨＰなど）。しかしながら、各製造者ごとに異なる送風機を用いることはできる。なお、同じ装備の定格出力と所定の馬力定格において、一部の製造者の送風機はモータの定格馬力容量の１００％を使用または出力することができ、一部は定格容量の９０％を、一部はさらには８０％の定格容量を用いることができる。このため、製造者が設定した馬力定格が交替用のモータに必要な実際の馬力を表示するものであると信頼することはできない。
【０００３】
また、ＨＶＡＣＲ製造者は、装備の定格を定めるために用いられる定圧において所望のＲＰＭ（１分当たりの回転数）を出すために求められる馬力を有するモータを選択することにより、比定圧、すなわち、定格定圧及び特定のＲＰＭ別に製品設計をしている。一般に、モータは、前記「定格」定圧における動作に最適化されている。しかしながら、ＨＶＡＣＲ装備を家庭用または商業用の建物などに設けるときの定圧は定格定圧と異なる場合が多い。例えば、実際の定圧は、製造者が製品の定格を定めるために装備をテストするときの定格定圧よりも遥かに高いことも、低いこともある。静的荷重が変わることにより、通常のモータは、その最適設計値とは異なるＲＰＭにて動作するであろう。この典型的な意味は、製造者は、様々な定圧をいずれも収容するために、たとえこれらの定圧が比較的に狭い範囲に亘っているとしても、異なる馬力定格を有する多数のモータを用いる必要があり、かつ、任意の大きさの一つのモータでは最適な状態で駆動することができないということである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
以上述べたように、販売者及び製造者は、需要の発生時に製品の供給を確実にするために異なる馬力定格を有する様々なモータの在庫を確保しておく必要がある。また、業者は、既存のモータを取り替えるために必要なモータの実際の馬力がどのくらいであるかが分からないため、一般に、ＨＶＡＣＲ装備の供給業者は、たとえ負荷が大きく変わらない場合であっても、様々な負荷を収容するために様々なモータの在庫を作業現場に提供する必要がある。さらに、所要のモータを備えていない場合には、業者が作業現場から離れて適切なモータを購買しなければならないが、これは時間の無駄使いにつながる。既存に設けられているモータを取り替える場合に、たとえ同じ大きさのモータに取り替えるとしても、一部の深刻に制限的な高い定圧環境においては、特に、新たに取り替えたモータを用いるときにも不適合になる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
特定の例示の実施形態において、特定の応用（例えば、特定のＨＶＡＣＲ送風機設備など）における馬力及び／又はトルクを自動的に調節するモータが提供される。このため、特定の実施形態において、馬力の範囲をカバーするために用いている多種のモータの代わりに一種のモータを用いることができる。
【０００６】
本発明の例示の実施形態には、１以上の電磁石及び該電磁石を制御する制御装置を備えるモータ（例えば、電子式整流子モータ（ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃａｌｌｙ  ｃｏｍｍｕｔａｔｅｄ  ｍｏｔｏｒ；ＥＣＭ））が含まれる。前記制御装置は、特定の設備において前記モータの動作を校正する機能を行うように構成され、この校正機能は、前記モータを第１の希望速度まで進入させる過程と、前記モータが前記第１の希望速度に達したか否かを判断するために前記モータをモニターリングする過程と、第１の希望速度にて前記モータが動作するのに必要な電流を（この電流は、特定の設備内において前記モータを第１の希望速度に維持するのに必要なトルクに見合う）測定する過程と、前記測定電流を用いて第１の速度タップに相当する値を設定する過程と、を含む。前記制御装置は、少なくとも、前記校正手続きを完了した後に前記設定値を用いて実質的に一定のトルクモードにおいて前記モータを駆動するように構成される。
【０００７】
上記において、選択事項として、前記第１の希望速度にて前記モータが動作するのに必要な電流を測定するときに、前記モータは定速度モードにて駆動されてもよく、前記制御装置は、次いで、前記設定値を用いて前記電子式整流子モータを定トルクモードにおいて駆動するように構成される。選択事項として、前記校正機能中に前記モータの速度タップのうち前記第１の速度タップにのみ電力が印加され、また、選択事項として、前記制御装置は、第２の速度タップに対する値を前記第１の速度タップに関連付けられた適用定格トルク（ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  ｒａｔｅｄ  ｔｏｒｑｕｅ）の百分率として設定するようにさらに構成される。選択事項として、前記モータは定格最大馬力を有し、特定の実施形態において、前記制御装置は、この定格最大馬力よりも小さな馬力において前記測定電流の少なくとも一部を用いて前記モータを駆動するように構成される。選択事項として、前記モータは定格最大トルクを有し、前記制御装置は、この定格最大トルクよりも小さなトルクにおいて前記測定電流の少なくとも一部を用いて前記モータを駆動するように構成される。選択事項として、前記制御装置は、温度調節機から受信した指令の少なくとも一部に応答して、前記校正機能を開始するように構成され、前記モータは校正を司る別途の物理的な制御装置を有していない。選択事項として、前記制御装置は、前記第１の速度タップに電力を印加することにより、前記校正機能を開始するように構成される。選択事項として、前記モータは風量を発生させる喚風システムに設けられるように構成される。選択事項として、前記モータは永久分相型キャパシター（ＰＳＣ：ｐｅｒｍａｎｅｎｔ−ｓｐｌｉｔ  ｃａｐａｃｉｔｏｒ）モータを差込方式（ｄｒｏｐ−ｉｎ）により取り替えるように構成される。
【０００８】
本発明の例示の実施形態は、モータトルクのサイジング方法を提供する。この方法は、第１の速度タップを有する第１のモータを設ける過程と、第１の速度タップに電源を印加する過程と、前記第１のモータが第１の指令速度まで進入するように駆動し、校正手続きを開始させる過程（ここで、前記校正手続きは、第１の時間期間中に前記第１の指令速度を実質的に一定に維持するのに十分なモータトルクを発生させる過程と、前記第１のモータが前記第１の指令速度において実質的に一定に維持するのに必要なトルクに見合う値を決定する過程と、前記第１のモータが前記第１の指令速度において実質的に一定に維持するのに必要なトルクに見合う値を保存する過程と、を含む）と、前記保存された値によって前記第１のモータを定トルクモードにおいて駆動する過程と、を含む。
【０００９】
また、この方法において、速度を実質的に一定に維持するのに必要なトルクに見合う前記値は、前記第１のモータを前記指令速度において実質的に一定に維持するときに前記第１のモータのコイルを駆動するための電流に相当する。選択事項として、この方法は、前記値を前記第１のモータの前記第１の速度タップに対する値に設定する過程と、少なくとも前記第１の速度タップに対する値に基づいて、前記第１のモータの第２の速度タップに対する値を設定する過程と、をさらに含む。ただし、前記第２の速度タップに対する値は、前記第１のモータを第２の速度において実質的に一定に維持するのに必要な電流に見合う。選択事項として、前記校正手続きは、温度調節機の設定値に応答して開始される。選択事項として、前記第１のモータを設ける過程前に、第２のモータを除去する過程がさらに含まれるが、前記第１のモータは前記第２のモータを取り替えるためのものであり、前記第１のモータは電子式整流子モータであり、前記第２のモータは永久分相キャパシターモータであり、前記第１のモータを設ける過程には、第２のモータの端子に予め接続されているすべての配線を第１のモータに連結する過程がさらに含まれる。選択事項として、この方法には、前記第１のモータの少なくとも二つの速度タップに同時に電圧を印加することにより前記値をリセットする過程がさらに含まれる。選択事項として、前記第１の速度タップは第１のモータの最高速度タップであり、前記第１のモータは多数の速度タップを含む。選択事項として、前記第１のモータは喚風システムに設けられる。選択事項として、前記校正機能中に、ユーザーは、前記校正機能と関連していかなる手作業も行わない。
【００１０】
本発明の例示の実施形態には、モータ動作を制御するように構成された制御機が含まれる。この制御機は、コンピューティング装置と、コンピューティング装置によって実行時に、任意の設備に対してモータを校正する機能と、少なくともこの校正が完了した後に前記モータを駆動する機能とを行うように構成されたプログラム命令語を保存する非一時的メモリーと、を備えるが、前記モータ校正機能は、少なくとも部分的に前記モータを駆動してモータが第１の希望速度において動作するようにする過程と、前記モータを第１の希望速度にて駆動するのに必要なトルクに相当する値を決定する過程と、前記モータを第１の希望速度にて駆動するのに必要なトルクに相当する値を、前記モータの第１の速度タップに関連付けて保存する過程と、を含み、前記モータ駆動機能は、前記保存した値を用いて実質的に一定のトルクモード（定トルクモード）において前記モータを駆動する。
【００１１】
選択事項として、前記制御機機能には、前記モータを第１の希望速度にて駆動するのに必要なトルクに相当する電流を測定する過程がさらに含まれ、少なくともこの測定電流の一部に基づいて前記トルクに相当する値が決定される。選択事項として、前記モータを第１の希望速度にて駆動するのに必要なトルクに相当する電流を測定するときに、前記モータは定速度モードにおいて駆動され、前記制御機は、次いで、前記保存された値を用いて前記電子式整流子モータを定トルクモードにおいて駆動するように構成される。選択事項として、前記制御機は前記第１の速度タップに関わる適用定格トルクを縮小することにより第２の速度タップに対する値を設定するようにさらに構成される。選択事項として、前記モータは定格最大馬力を有し、前記制御機はこの定格最大馬力よりも小さな範囲の定格最大馬力において前記保存値の少なくとも一部を用いて前記モータを駆動するように構成される。選択事項として、前記モータは定格最大トルクを有し、前記制御機はこの定格最大トルクよりも小さなトルクにおいて前記保存値の少なくとも一部を用いて前記モータを駆動するように構成される。選択事項として、前記制御機は温度調節機から受信した指令の少なくとも一部に応答して、前記校正機能を開始するように構成され、前記モータは校正機能を開始するための別途の物理的な制御手段を有していない。選択事項として、前記制御機は、前記第１の速度タップに電力を印加することにより、前記校正機能を開始するように構成される。選択事項として、前記制御機は前記モータに統合されている。選択事項として、前記モータは電子式整流子モータである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る、自動馬力サイジング校正手続き（ａｕｔｏｍａｔｉｃ  ｈｏｒｅｓｅｐｏｗｅｒ  ｓｉｚｉｎｇ  ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ  ｐｒｏｃｅｓｓ）及び速度限定トルク制御（ｓｐｅｅｄ−ｄｅｆｉｎｅｄ  ｔｏｒｑｕｅ  ｃｏｎｔｒｏｌ）によってモータの馬力を自動的にサイジングすることができる。このため、一つのモータ構成を多数の馬力が適用される分野に用いることが可能になり、省エネ、部品点数の削減及び／又は在庫コストの節減などの効果が得られ、従来のＥＣＭに比べて設置者の設置作業が単純になる。なお、このような自動サイジング型モータを用いることにより、速度限定トルク制御技術を採用した一つのモータにより多数のＰＳＣモータを様々な馬力別に取り替えることができるので、業者や販売者が持ち込むべきモータ及びモータ構成品の点数を減らすことができる。例えば、業者／設置者は単に速度タップに電源を連結し、ＰＳＣモータの場合と同様または類似の方式により、既存のＰＳＣ誘導電動機をＥＣＭモータに差込方式により取り替えることができ、次いで、本発明の速度限定トルク制御モータに対して自動的に校正手続きを行うことができ、この校正手続きが行われる間に設置者はいなかる措置も取る必要がない。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
以下、添付図面に基づき、本発明の実施形態について詳述する。以下の図面及び関連説明は、本発明の実施形態を例示的に説明するために提供されるものであり、本発明の範囲を制限するものではない。
【図１Ａ】図１Ａは、実施形態のブロック図を例示する。
【図１Ｂ】図１Ｂは、実施形態の回路図を例示する。
【図２】図２は、モータの取替え過程を例示する。
【図３】図３は、校正手続きを例示する。
【図４】図４は、配線図を例示する。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以上述べたように、ＨＶＡＣＲ製造者は、通常、異なる大きさの空間、建物、設備、容量、及び異なる風量を収容するために特定のプラットフォームを様々な大きさ別に製造する。しかしながら、各製造者は、やや異なる送風機を用いることができる。また、与えられた馬力定格に対して、一部の製造者は、定格容量の１００％を使用したり提供することができ、一部は定格容量の９０％を、一部は８０％を使用したり提供することができる。なお、適用状況に応じて、モータ性能が影響を受ける可能性があるため、実際に適用された状態のモータはその最適効率にて動作しないこともある。このため、製造者が設定した馬力定格が、取り替え用モータに求められる実際の馬力を表示するものであると信頼することができない。
【００１５】
このため、オリジナルモータの馬力定格が正確ではないことがあるため、かつ、オリジナルモータの馬力定格の設定時から負荷が変わることがあるため、ＨＶＡＣＲ装備供給業者は、普通、既存のモータを取り替えるために実際に必要なモータの馬力がどのくらいであるかを知っていない。このため、この業者は、一般に、既存のモータの取り替え及び／又は様々な荷重の収容のために作業現場に様々なモータの多くの在庫を保有する必要がある。また、設置者も作業現場に着く前にはオリジナルモータの定格を知っていない。このため、設置者が作業現場に着いてはじめてオリジナルモータのラベルを実際に見て馬力定格を確認しなければならず、次いで、これと同じ馬力定格の取り替え用モータを購買するために現場の外に出なければならない。
【００１６】
加えて、通常、製造者は、それぞれ異なる用途を収容するために、さらにはＨＶＡＣＲ応用における比較的に狭い範囲の様々な定圧さえ収容するために様々な馬力定格のモータを生産する。しかも、通常、販売者及び製造者は、需要が発生したときに供給可能に、異なる馬力定格の様々なモータ在庫を確保していなければならない。
【００１７】
このような問題及び／又はその他の問題は、モータ、モータ制御機、モータ制御方法（モータを制御して様々な量の馬力及び／又はトルクを出力する）によって解決される。以下、これらに関する実施形態を述べる。例えば（限定するものではなく、例示するものである）、特定の実施形態において、暖房、喚風、及び空気調和（ＨＶＡＣ）システム（例えば、送風機またはファンを駆動するシステム）、ポンピングシステム、その他、モータの容量を負荷に合わせて調節可能な用途に用いられるモータの馬力を調節することができる。このため、特定の実施形態において、一種類のモータをもって、種々の馬力範囲をカバーするために用いられた多種のモータを代替することができる。
【００１８】
例示の実施形態において、ＨＶＡＣＲシステムまたはポンピングシステムなどのシステムにモータを設けるときに自動的にこのモータの希望馬力定格を設定するために校正（ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ）手続きが行われる。特定の実施形態においては、ＥＣＭ（ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃａｌｌｙ  ｃｏｍｍｕｔａｔｅｄ  ｍｏｔｏｒ）などの直流（ＤＣ）モータ（例えば、永久磁石回転子とインバーターを備えるプログラム可能なブラシレスＤＣモータ）、または電子駆動機（ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  ｄｒｉｖｅ）及び／又は永久磁石を有する多相モータ（例えば、２相または３相ＡＣモータ）などの交流（ＡＣ）モータ（設けられる応用に応じて自体的に「サイジング（ｓｉｚｉｎｇ）」をする）が含まれる。例えば、特定の実施形態においては、特定のＨＶＡＣＲに用いられるモータの速度を希望速度値にするために必要なモータ馬力及び／又はトルクを設定するために、速度限定トルク制御（ＳＤＴＣ：ｓｐｅｅｄ−ｄｅｆｉｎｅｄ  ｔｏｒｑｕｅ  ｃｏｎｔｒｏｌ）校正手続き（いわば、自動サイジング（ａｕｔｏ−ｓｉｚｉｎｇ）と呼ぶ）を用いている。ＳＤＴＣ校正手続きの例示の実施形態については、後述する。
【００１９】
例示の実施形態において、特定のＨＶＡＣＲ設備のモータに対する定格速度を維持するのに必要なトルクに基づいてＥＣＭモータに対して自動的にサイジングを行う。例えば、特定の実施形態において、モータ自体的にモータ校正用タップに指定されている速度にてサイジングを行うことができる。速度限定トルク制御校正手続きの特定の実施形態においては、モータのトルクをシステムの定格または希望速度を維持するのに必要な値に自動的に縮小する。多くの応用において、校正手続きの特定の実施形態によって業者は既存のモータ（例えば、ＰＳＣモータ（ｐｅｒｍａｎｅｎｔ−ｓｐｌｉｔ  ｃａｐａｃｉｔｏｒ  ｍｏｔｏｒ、永久分相型キャパシターモータ））を速度限定トルク制御モータ（例えば、ＥＣＭ（ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃａｌｌｙ  ｃｏｍｍｕｔａｔｅｄ  ｍｏｔｏｒ、電子式整流子モータ））に簡単に取り替えることができ、同じ性能または定格、及び／又は向上した性能または定格を得ることができ、ＥＣＭの使用時にはＥＣＭの動作特性を改善することができる。
【００２０】
例えば、一実施形態において、１／２ＨＰ定格の速度限定トルク制御ＥＣＭを１／４ＨＰシステムに適用する場合に、このモータを自動的に１／４ＨＰシステムにサイジングすることが可能になり、このモータは１／４ＨＰに定格が設定されたＥＣＭと同じ量の電気量を消費することになる。
【００２１】
他の例を挙げると（制限するものではなく、例示するものである）、ここで、説明したモータの実施形態においては、様々な馬力定格（例えば、１／４ＨＰ、１／３ＨＰ、１／２ＨＰ、３／４ＨＰ、１ＨＰ、１．５ＨＰ、２ＨＰ、２．５ＨＰ、３ＨＰ、３．５ＨＰ、４ＨＰ、４．５ＨＰ、５ＨＰなど）または風量定格（例えば、１トン、２トン、３トンなど）を有する多数の様々な種類のモータを取り替えることができる。
【００２２】
図１Ａは、本発明の例示の実施形態による、ブラシレスモータを制御するためのモータ制御機システムのブロック図である。他の実施形態には、様々な構成要素、様々な属性と値を有する構成要素、及び／又は様々な構成要素の配置が含まれ得る。
【００２３】
特定の実施形態においては、モータ制御機システムが喚風システムにおける風速を調節するためにモータ動作を制御する。例えば、喚風ダクト内における定圧が変わっても、風速はほとんど一定にモータを制御するように制御機を構成することができる。制御機の特定の実施形態においては、定圧変化を監視する定圧センサー、または監視された定圧を入力するフィードバック制御を必要としないが、さらに他の特定の実施形態においては、定圧センサーやフィードバック制御を活用することもできる。制御機の特定の実施形態においては、風速の変化を監視する風速センサー、または監視された風速を入力するフィードバック制御を必要としないが、さらに他の特定の実施形態においては、風速センサーやフィードバック制御を活用することもできる。一部の実施形態において、制御機はモータ内に組み込まれるが、他の実施形態においては、制御機とモータが物理的に分離される（すなわち、制御機がモータハウジング内に設けられない）。
【００２４】
例示の実施形態において、制御機または関連センサーはモータの回転速度（例えば、ＲＰＭ）または逆起電力（ｂａｃｋ−ＥＭＦ（ｅｌｅｃｔｒｏｍｏｔｉｖｅ  ｆｏｒｃｅ）、これより回転速度を導き出したり計算することができる）をモニターリングし、モニターリングした速度を用いて風速を調節する。例示の実施形態において、制御機及び／又は関連センサーは、モータに供給される電流をモニターリングし、このモニターリングした電流を用いて風速を調節する（例えば、速度及び／又はトルクを制御することにより）。また、選択事項として、制御機は、回転速度入力及び電流入力を処理して、電源がターンオンされた時間の長さを判断して風速をほとんど一定に調節する。選択事項として、制御機は、もちろん外部情報（定圧及び風速）を活用することもできるが、このような外部情報よりはモータ動作による内部情報（回転速度及び電流）を用いて風速を調節する。
【００２５】
図示の実施形態には、ＤＣ電界をスイッチングする電子回路と、モータのトルクと速度を制御する（例えば、ファン側から眺めた圧力が変わってもＨＶＡＣＲシステム内の風量を維持する）電子回路が含まれる。モータには（例えば、風量を調節するための）多数のタップが含まれ得るが、特定のタップにそれぞれ異なる風量（定格風量である）が関連付けられる。ＥＣＭの構成時には、最初には比較的に低い速度にて回転していて、ＥＣＭに連結された自動温度調節機（ｔｈｅｒｍｏｓｔａｔ）がさらなる冷房または風量が必要であると表示するときに相対的に高速にて回転するように構成することができる。これにより、従来のＰＳＣモータに比べて、ＥＣＭを所定の期間中にはかなり少ない電力にて動作させることができて、モータの効率よい駆動が可能になる。喚風ダクト内において空気を吹き付けて、風速を有する風量を引き起こすファンをＥＣＭに組み付けることができるが、ダクト内の定圧が大きく変わるとしても、このモータが定トルク（ｃｏｎｓｔａｎｔ  ｔｏｒｑｕｅ）モードにおいて動作するときには定速度（ｃｏｎｓｔａｎｔ  ｓｐｅｅｄ）モードにおいて動作するときよりも風量の変化量が一層小さいことがある。
【００２６】
図示の実施形態において、モータ制御機には電子制御回路７０が含まれている。電子制御回路７０には電源スイッチ回路４、ゲート回路、すなわち、ゲート駆動機５、及び論理回路６が含まれている。電源スイッチ回路４の出力端は線路１２を介してモータ２に連結されて、ファン１を駆動するための単相、２相、または３相のスイッチング電力をモータコイルに印加する。モータ２は電子式整流子モータ（ＥＣＭ：ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ  ｃｏｍｍｕｔａｔｅｄ  ｍｏｔｏｒ）またはブラシレスモータ（ＢＬＭ：ｂｒｕｓｈｌｅｓｓ  ｍｏｔｏｒ）であってもよいが、これに制限されない。ゲート回路５は電源スイッチ回路４を動作させ、論理回路６はモータ制御のための制御信号を制御する。
【００２７】
図示の例示の実施形態において、モータ制御機は、モータコイルに流れる負荷電流２２を検出する電流検出回路８、及びモータ回転子の位置検出信号パルスを処理する回転子位置検出処理回路３を備える。電流検出回路８は、線路２３を介してマイクロプロセッサー７の入力に連結される。回転子位置検出処理回路３は、線路１６、１５を介してそれぞれマイクロプロセッサー７及び論理回路６の入力端に連結される。
【００２８】
図示の例示の実施形態において、モータ制御機はまた、様々な風速に見合う目標ＲＰＭを設定するのに用いる最大速度設定部１０を有する入力装置４６をさらに備える。また、入力装置４６にはほとんど一定の様々な風速値を設定する一定定格風量設定部１１が含まれている。最大速度設定部１０と一定定格風量設定部１１はそれぞれ線路１８、１９を介して多重プログラムインタフェース回路９に連結されている。多重プログラムインタフェース回路９の出力端は線路１７を介してマイクロプロセッサー７の入力端に連結される。
図示の実施形態のモータ制御機にはまた、インタフェース回路４７、パルス幅変調（ＰＷＭ）部４８、及び直流可変電圧部４９が含まれている。インタフェース回路４７は、パルス信号供給部４８を介して外部システムや制御装置から提供され得る速度設定用ＰＷＭ信号（例えば、８０Ｈｚ）を、そして端子（一つの端子または多数の端子）を介して直流可変電圧部４９から供給された可変ＤＣ電圧（例えば、０〜１０Ｖ、または他の電圧範囲の電圧）を処理するように構成される。インタフェース回路４７は、線路５０を介してマイクロプロセッサー７の入力端に連結される。
【００２９】
選択事項として、マイクロプロセッサー７は、センサー回路から受け取ったデータに基づいて事実上の定風速（一定の風速）モードにてＤＣモータを駆動するためにこのモータを制御するためのデータを処理し、速度制御のためのＰＷＭ信号（例えば、２０ｋＨｚ）を伝送するように構成されている。出力信号は、線路２１を介して電子制御回路７０の論理回路６に伝送される。
【００３０】
選択事項として、制御機は自体テスト機能を行い、校正機能を行うための命令語セットを有している。喚風システムのテスト機能を行うときに、モータ駆動電源スイッチ４０２がオンになると、マイクロプロセッサー７の自体テスト動作命令によってマイクロプロセッサー７が自動的に変調される（例えば、０〜１００％）ＰＷＭ信号を出力すると、モータが作動して停止状態のファンが所定の速度（例えば、予め設定された最大速度）にて回転することになる。このとき、マイクロプロセッサー７は、負荷電流２２と速度信号１６から電流データ、速度データ、及び最高電流値（様々なファン負荷及び環境に応じて可変である）を得、電流−速度関係を算出してメモリに保存及び／又は作業者に表示することができる。以下、校正機能の実施形態について説明する。
【００３１】
図１Ｂは、図１Ａのモータ制御機システムを例示的に実現した詳細回路図である。図示の例示の実施形態においては、様々なファンまたは送風機１をＨＶＡＣＲシステムのモータ２に連結することができる。モータ２には、単相、２相、または３相以上のＥＣＭまたはＢＬＭが含まれ得る。選択事項として、電源スイッチ回路４は、フルブリッジＦＥＴ素子４ＡＨ、４ＡＬ、４ÅＨ、４ÅＬから構成されており、モータ２コイルの上部巻線に連結されている。
【００３２】
電源スイッチ回路４のＦＥＴ素子を駆動するゲート回路５の各ゲート駆動回路部２４及び２５は、ＩＲＳ２１０６などのゲート駆動専用回路を備えていてもよい。ゲート回路５は、電源スイッチ回路４と論理回路６に連結されているが、論理回路６の論理回路部３０、３１は速度信号とＰＷＭ信号を処理するように構成される。
【００３３】
電源スイッチ回路４は、抵抗２６（この実施形態においては、例えば、０．５〜０．１Ω）、抵抗２７、及びモータ制御回路接地に連結されたキャパシター２８を備える電流検出回路８に連結される。電流が流れると、前記抵抗２６の両端に形成された電圧が積分され、この電圧信号が増幅器２９に入力される。この電圧は線路２３を介してマイクロプロセッサー７に伝送される。モータ２の回転子位置検出処理回路３からの（例えば、センサー、または電気子コイルの逆起電力を用いた）モータ速度情報（例えば、ＲＰＭ）信号は、線路１６を介してマイクロプロセッサー７の入力端に伝送される。
【００３４】
プログラム入力装置４６の出力端は、インタフェースプロセッサー３６（例えば、ＲＳ−４８５プロセッサー）などのインタフェースの伝送線路３９に連結されている。例示の実施形態によれば、この出力信号は最大速度設定部１０と一定定格風量設定部１１を制御してモニターリングするのに用いられて、ほとんど一定の風量制御のための多層プログラミング（ｍｕｌｔｉ−ｌｅｖｅｌ  ｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇ）を可能にする。ＲＳ４８６プロセッサー３６の伝送出力Ｒはフォトカプラー３４を介してマイクロプロセッサー７のＲＸＤデータ入力に連結される。マイクロプロセッサー７のデータ出力４３はフォトカプラー３３、ＲＳ４８５プロセッサー３６、線路４０を介してプログラム入力装置４６の受信入力端に連結されている。マイクロプロセッサー７のデータ通信制御ＣＴＲＬ信号４５はフォトカプラー３５を介してＲＳ４８５プロセッサー３６のコントロール端子に連結される。こうして、プログラムデータを過度な干渉なしにマイクロプロセッサー７に入力することができ、接地４１、４２を外部プログラム入力装置４６と電気的に絶縁することができる。
【００３５】
インタフェース回路ＳＣＩ４７の内部には速度信号変換マイクロプロセッサー５６が含まれている。速度信号変換マイクロプロセッサー５６は、略０〜１０Ｖの可変ＤＣ電圧及びＰＷＭ信号（外部システム制御機の制御信号に応答して制御したり設定する）を発生するための直流可変電圧装置４８及びパルス幅変調器４９の１端子をインタフェースする役割を果たす。
【００３６】
例示の実施形態において、モータの動作はほとんど一定の速度モード（定速度モード）においてほとんど一定のトルクモード（定トルクモード）に切り替わる。ほとんどの送風機の使用時の定速度モードにおけるモータ駆動に比べて特定のＨＶＡＣＲ応用時の定トルクモードにおけるモータの駆動はいくつかのメリットを有する。定トルクモードにおいてモータを駆動することにより、送風機において典型的に起こる外部圧力の変化にも拘わらず、ほとんど一定のモータトルクを維持することになる。その理由は、定トルクモードにおいては、モータ速度が負荷に応じて調節されることにより、定速度モードにおいて動作するモータまたはＰＳＣ誘導モータから得られるものよりもさらに一定の風量を維持するためである。例えば、開閉調節弁またはフィルターの目詰まりにより送風機の内部定圧が変わるとき、モータ速度が自動的に調節されてトルクをほとんど一定に維持することにより風量を所望のレベルに維持することができる。このため、ＥＣＭを定トルクモードにて駆動することにより、ＰＳＣ誘導モータに比べてシステム性能が向上する。しかしながら、ここで説明した特定の実施形態とは異なり、従来のＥＣＭは、特定の設備において所望の風量に必要なトルクの大きさを自動的に調節する性能がない。
【００３７】
後述するが、選択事項として、最初の表をメモリに保存する。この最初の表には事前に指定したＲＰＭ速度値が含まれるが、特定の速度値をそれぞれのモータタップに対応付ける。各タップ及びこれに相当するモータ速度間の関係を保存している表を下記表１のように例示する。
【００３８】
【表１】
2013518554.tif 000003
【００３９】
校正手続きを例示すると、特定のタップを選択し、モータを定トルクモードにおいて駆動する。このとき、トルクは希望速度に達するまで変動した後に維持され得る。例えば、１以上のホール効果センサー（Ｈａｌｌ  ｅｆｆｅｃｔ  ｓｅｎｓｏｒ）を用いてモータの速度を検出することができる。これと併せてまたはこの代わりに、モータ速度を測定するための他の技法として逆起電力を用いることができる。これは、モータの回転によって生成された電圧を用いてモータの回転速度を算定することである。他の例を挙げると、モータコイル上の低いＤＣ電圧をトルクに変換するセンサーを用いることができる。
【００４０】
タップの選択時に、例えば、最も高いタップを選択するか、または、タップと速度との組み合わせに基づいて、所望のＲＰＭに近いタップを選択することができる。例えば、もし、表においてタップ１が略１０７５ＲＰＭ、タップ２が９７５ＲＰＭ、タップ３が９００ＲＰＭを示し、所望のＲＰＭが９７５ＲＰＭであれば、校正手続きのためにタップ２を選択することができる。
【００４１】
モータを一定の時間中に（例えば、２秒、２分など）希望速度（例えば、表１において、校正しようとするタップに指定された速度）にて駆動した後、この速度を出すために必要な電流／トルクを測定する。第二番目の表が自動的に生成されてメモリに保存されるが（例えば、モータ制御機システムによって）、この二番目の表はそれぞれのモータタップにトルク（例えば、与えられたトルクに相当する電流値など）を関連付ける。例えば、二番目の表において（下記の表２を参照）、校正を行うときに選択したタップに測定トルクを関連付けることができる。他のタップには、前記選択タップに対する測定トルクの百分率を他のタップに割り当てることができる。例えば、選択されたタップに対する測定トルクの８０％をその次に低いタップに割り当てることができ、選択されたタップに対する測定トルクの１２０％をその次に高いタップに割り当てることができる（ここで、前記百分率は、表１から得られるように、各タップと選択された各タップとの速度差の百分率に相当する）。これと併せてまたはこの代わりに、各タップまたはタップ下位群において校正を行うことができ、相当する測定トルクまたは電流を各タップに関連付けて第二番目の表に入力することができる。
【００４２】
このため、トルク及びこれによるモータ馬力（トルク×速度＝馬力）は、モータが用いられる送風機の大きさに合わせられる。このような特徴は、特に、ＨＶＡＣＲシステムにおいて既存のモータ（ＰＳＣモータまたはくまどりモータ）を取り替えることに関連する応用（この応用においては、どのくらいのトルクが必要であるかを設置者が知っていない）において特に有利である。特に、特定の実施形態によれば、設置者の教育があまり必要ではなく、手作業が入らない他、事実上自動的に正確なモータトルク／馬力の調節が可能になる。
【００４３】
さらに他の例示の実施形態において、メモリに各タップ別に目標速度を保存し（例えば、最高速度タップ、最低速度タップ、及び／又はその他の速度タップ）、モータが最高速度（または、所望の通りに最低速度または中間速度）にて回転するように指令し、実際のモータ速度を決定し（例えば、ホールセンサーや逆起電力などによるＲＰＭ測定により）、目標速度と実際のモータ速度とを比較することにより、校正を行うことができる。実際のモータ速度が目標速度の規定された許容範囲（例えば、１％、２％、３％、またはその他の規定された許容誤差範囲）内にあれば、各トルク（または各駆動電流）を各相当するタップを示す識別子別に保存する。実際のモータ速度が目標速度とは異なる場合（例えば、実際の速度が目標速度よりも高いと判断された場合）に、制御機は指令速度を低め（例えば、１０％、５％、２％、またはその他の百分率／量）、実際のモータ速度を再び確認する。この過程を実際の速度が目標速度の規定された公差内に収まるまで繰り返し行うことができる。なお、この過程は、モータタップの手順に無関係に多数のタップまたはすべてのタップに対して繰り返し行うことができる。
【００４４】
以下、図２を参照してモータ取替え過程の一例を説明する。ステップ２０２において、設置者は、ＨＶＡＣＲシステムから既存のモータを除去する。ステップ２０４において、設置者は、既存のモータの代わりに取り替え用モータを設ける。ステップ２０６において、設置者は、当該応用に適した馬力／トルクにモータを設定するために、前記設けた取り替え用モータに対して校正手続きを行う。ステップ２０８において、モータを定トルクモードにおいて前記設定した馬力／トルクにて正常駆動する。
【００４５】
図示の実施形態において、通常の６極ＰＳＣモータを、１０２０〜１０７５ＲＰＭの定格速度と１／５〜１ＨＰの定格馬力を有する自動サイジング型ＥＣＭ（ａｕｔｏ−ｓｉｚｉｎｇ  ＥＣＭ）に取り替える。このモータは、前方曲線型遠心送風ホイール（ｆｏｒｗａｒｄ  ｃｕｒｖｅｄ  ｃｅｎｔｒｉｆｕｇａｌ  ｂｌｏｗｅｒ  ｗｈｅｅｌ）、後方傾斜型遠心送風ホイール（ｂａｃｋｗａｒｄ  ｉｎｃｌｉｎｅｄ  ｃｅｎｔｒｉｆｕｇａｌ  ｂｌｏｗｅｒ  ｗｈｅｅｌ）、プロペラーファンなどに使用可能である。このような例示の実施形態において、前記自動サイジング型ＥＣＭは、図示の例によれば、典型的なＨＶＡＣＲ負荷に対して略６００〜１０７５ＲＰＭにて前方曲線型遠心送風ホイールを動作することができる。もちろん、他の実施形態において、様々な定格速度と馬力範囲（例えば、１／５〜１／２ＨＰ、１／２〜１ＨＰ、１〜２ＨＰなど）を提供することができ、ＨＶＡＣＲ用途以外の応用及び非取替え用モータ応用などを含む様々な応用に適用することができる。
【００４６】
以下、速度限定トルク制御校正手続きの一例を図３と結び付けて詳述する。図示の実施形態の校正手続きにおいては、モータのトルクを、調整された定格トルク（ＡＲＴ、Ａｄｊｕｓｔｅｄ  Ｒａｔｅｄ  Ｔｏｒｑｕｅ）−すなわち、特定の速度タップに指定された定格速度を維持するのに必要なトルク−に縮小する。選択事項として、この校正手続きは、トルク値を前記調整された定格トルク（ＡＲＴ）の百分率に基づいて他のタップに割り当てる。
【００４７】
図示の実施形態の目的において（限定的ではなく、例示的なものである）、この例における校正手続きは、５つのタップを有するモータ（ここでは、タップ５が最高速度タップであり、このタップ５を選択すれば、タップ１〜４のうち最も高い速度にてモータが回転する）を前提としている。このような実施形態において、タップ５の場合には最大風量、タップ４は中上風量、タップ３は中間風量、タップ２は中下風量、タップ１は最小風量を提供する。関連分野において通常の技術を有する者（当業者）は、タップが５つよりも多いか、あるいは、５つよりも少ないモータを用いてもよいことが理解できるであろう。当業者はまた、校正手続きにおいて最高速度タップを用いることなく、他の速度タップを用いてもよいことが理解できるであろう。
【００４８】
ステップ３００において、選択事項として、既存のモータを除去する。例えば、既存のモータはＰＳＣモータであってもよい。
【００４９】
ステップ３０２においては、速度限定トルク制御モータを（例えば、１以上のドア／パネルを有する送風機キャビネットを備える送風機システムの一部として）設ける。例えば、速度限定トルク制御モータを、特定の範囲の風量（例えば、１０２０〜１０７５ＲＰＭ）及び／又は馬力（例えば、１／５〜１／２ＨＰ）を収容するための容量に合うように選定することができる。
【００５０】
ステップ３０４において、モータを当該電源、接地、その他の線路に電気的に連結する。図４は、モータの例示的な実施形態の例示的な配線図を示している。図示の実施形態において、中性点である線路Ｌ２は端子Ｎ（中性点）に連結され、接地は端子Ｇ（グラウンド）に連結され、ＡＣ線路（以前には、取り替えられたＰＳＣモータの最高速度設定値に電力を供給するために用いたことがある）はＥＣＭの最高速度タップ（この例においてはタップ５）に連結される。例えば、ＡＣ線路を設備仕様に応じて１１５ＶＡＣまたは２２０ＶＡＣに連結してもよい（これは、２４ＶＡＣを要することとは対照的であるため、普通は２４ＶＡＣを使用しないＰＳＣモータをより簡単に取り替えることができる。しかしながら、他の実施形態においてはタップに電力を供給するために２４ＶＡＣを用いてもよい）。例えば、１１５ＶＡＣにて用いるように構成されたＰＳＣモータをＥＣＭに取り替える場合には、このＥＣＭも同様に１１５ＶＡＣを用いるように構成してもよい。２２０ＶＡＣにて用いるように構成されたＰＳＣモータをＥＣＭに取り替える場合には、このＥＣＭも同様に２２０ＶＡＣを用いるように構成してもよい。例示の実施形態において、１１５ＶＡＣにてモータを駆動しようとする場合、Ｄ端子をジャンパー線により連結して用いる。
【００５１】
例示のモータは時計回り方向または反時計回り方向に回転可能な両方向回転モータである。この例において、基本的な回転方向は反時計回り方向であるが、ジャンパー線を両端子Ｒ間に連結すれば、モータが時計回り方向に回転する。温度調節機もまた連結される。
【００５２】
選択事項として、ステップ３０６において、既存のＰＳＣモータにある速度タップ（例えば、低速タップ１〜４）にさらにＡＣ線路が連結されているならば、これらの線路を下記のタップ設定例示表（表２）を用いてＥＣＭの残りの４つのタップのうち１以上に連結してＰＳＣモータに相当する初期推定値を得ることができる。選択事項として、特定の実施形態において、ＰＳＣモータに用いられる配線の他にさらに必要な配線はない。選択事項として、多数のタップが同時に活性化されると、最も番号が高い活性タップ（活性タップのうち最高ＲＰＭ定格に相当するタップ）がこれよりも低い番号のタップ（活性タップのうち上記のタップよりも低いＲＰＭ定格に相当するタップ）よりも優先権がある。
【００５３】
選択事項として、ステップ３０８において、送風機のドア及び／又は接近パネルを閉じる前にモータの動作を検証するために、モータを校正作業の開始前に初期期間中に（例えば、３０秒以下、または２分、またはその他の時間中に）運転することができる。選択事項として、モータを前記初期期間の満了前に（例えば、満了前５秒）電源を切って校正作業が始まらないようにして送風機ドアとパネルを閉じるようにしてもよい。
【００５４】
ステップ３１０において、校正のために、送風機の運転前に送風機ドアとパネルを元の位置に戻して閉じる。できる限り校正前にモータが発生した風量が通るフィルターを新たに取り替えたり掃除し、モータが空気を吹き出すように調節弁を開いておく。選択事項として、システム圧縮機（コンプレッサー）がある場合には、この圧縮機が非正常的な風量条件下において動作することを防ぐために圧縮機を切ってもよい。
【００５５】
ステップ３１２において、モータが正常に連結され、送風機キャビネットが取り付けられると、モータに電源を入れて送風作用をさせる命令を下す（例えば、設置者が温度調節機を設定して最大のシステム風量を指令することにより）。（これは、すなわち、最大冷却ステップ動作になり得、この冷房ステップ動作に続いて、制御機が校正を行うタップに電力を印加するであろう。）このため、校正手続きはモータを喚風用に駆動する条件と同じまたは非常に類似する条件下において行われ得る。このため、校正手続きの結果には、ファンの大きさ、デザイン、重さなどの実際の喚風システム及び喚風システムのダクト構成の状態が反映されるであろう。
【００５６】
選択事項として、校正手続きは、温度調節機の設定値の他に、ユーザーが特定の校正制御機を活性化させなくても始まる。空気調和機能（エアコンディショニング）を含むＨＶＡＣＲシステムの場合に、このような設定値は最大冷房風量を指令するために設定することができる（例えば、温度調節機がＹ／Ｙ２信号（高い冷房を要することを意味する）を活性化させることにより）。空気調和／冷房がない暖房システムの場合に、温度調節機は最大暖房設定値を設定することができる（これにより、温度調節機は、例えば、Ｗ／Ｗ２信号を活性化させる）。
【００５７】
ステップ３１４において、校正手続きを完了するための所定の校正時間中（例えば、２秒、３０秒、６０秒、１２０秒など）にステップ３１２の設定状態において送風機／モータを駆動する。選択事項として、問題が発生したり初期の校正設定値が間違っていると判断されれば、校正手続き時にモータ電源を最初に入れた後、所定の時間（例えば、３０秒）以内にモータ電源を切ることにより校正手続きを早期に終了することができる。
【００５８】
以上の説明と同様に、ＨＶＡＣＲ製造者は、モータの非定圧（定格定圧）及びＲＰＭ別に製品を設計することが一般的である。高い静的設備（ｈｉｇｈ  ｓｔａｔｉｃ  ｉｎｓｔａｌｌａｔｉｏｎｓ）において装備が安全に動作できるように製造者は定圧範囲別に製品をテストする。ただし、モータが家庭用または商業用の建物に設けられるときには、定圧が定格定圧よりも高い場合がしばしばある。高い静的設備においては、負荷が増加するため、ＰＳＣまたはくまどりモータ（ＡＣモータ）の性能または速度出力が変わることになる。これにより、モータは、その最適設計点とは異なるＲＰＭにおいて作動可能である。ＳＤＴＣを用いることにより、モータは、自分のＲＰＭを、選択された速度タップが指し示すＲＰＭ（これは、取り替えられたモータの定格ＲＰＭに相当する場合がある）にほとんど一致させることになる。これにより、製造者が最初に意図した風量を発生させてＨＶＡＣＲ装備の性能を修復することが可能になる。モータの速度をタップの定格速度に維持するためにモータのトルク出力を自動的に増加することにより、モータは前記作用を完遂することになる。
【００５９】
例示の実施形態において、モータは最初に定速度モード（ＣＳ：ｃｏｎｓｔａｎｔｓｐｅｅｄ  ｍｏｄｅまたはＲＳ：ｒｅｇｕｌａｔｅｄ  ｓｐｅｅｄ
ｍｏｄｅ）にて動作を始める。定速度モードは、速度が指令レベルに調節されることを意味する。上述したように、モータは所望のＲＰＭまたは定格ＲＰＭ値に相当する数個の「速度タップ」または「トルクタップ」を有する。このＲＰＭ値は予め定めておいてもよく、ユーザーがプログラムしてもよく、現場における制御装置（例えば、ダイアル、スイッチ、ボタン、タッチスクリーンユーザーインタフェース、制御盤などを用いて）を介して調整してもよい。
【００６０】
ユーザーは、速度タップのうち選択した一つに指令を下してモータを活性化させる。例えば、選択されたタップを介してモータに電源を供給して指令を下すことができる。あるいは、選択されたタップを介してモータに電源を供給し、デジタルポートや低電圧タップまたはその他のタップ、または他のインタフェースを介して指令を下すことができる。モータは指令に応じて、速度を指令速度に増加させる。ＲＳモード（定速度モード）においてモータは指令速度を一定に維持するのに十分なトルクを自動的に発生する。予め定めておいた初期の時間が経過した後に、モータは校正手続きに入るが、この校正手続きにおいてはモータ速度をほとんど一定に維持するのに必要な電流値を算出する（例えば、図１Ａに示す電流検出回路８に流れるコイル負荷電流を測定することにより）。
【００６１】
次いで、モータは自動的に定トルクモード（ＣＴ：ｃｏｎｓｔａｎｔ  ｔｏｒｑｕｅｍｏｄｅ）に切り替わり、校正手続きにおいては測定電流値を、選択されたタップに対する値（例えば、所望のＲＰＭに相当するトルクを得るために必要な電流値）に設定する。選択事項として、高い速度タップを用いることにより最大電流を知ることができる。選択事項として、残りのタップに対する値は適用定格トルク（ＡＲＴ：ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  ｒａｔｅｄ  ｔｏｒｑｕｅ）の百分率として自動設定される。このＡＲＴは校正手続きにより設定された最大トルク値である。別に論議したように、残りのタップは独立して校正することもできるが、特定の実施形態においては、校正を行うための努力、時間、教育を短縮するために設置者は単一のタップを校正することもできる。
【００６２】
具体的に、特定の実施形態においては、一つのタップのみを校正することにより、設置者は、機器／モータの設置後に機器／モータに電源を入れてモータが校正手続きを行うまで待てばよい。
【００６３】
校正時間が経過して、校正手続きが完了すると、モータは正常に作動する準備状態になる。この例において、校正手続きが完了すると、タップ５は送風機を動作させて１０７５ＲＰＭを出すためのトルク（例えば、調整された定格トルク（ＡＲＴ））を示し、これよりも低いタップ（この例においては、タップ１〜４）はタップ５の調整された定格トルク（ＡＲＴ）に基づいて下記表２に基づいて縮小される。選択事項として、制御機によって校正フラグが設定され、メモリに保存される。この校正フラグは校正が完了したことを示すフラグである。次回に、校正されたタップに電力を印加せよとの指令を温度調節機が与えると、前記フラグが制御機によってメモリから読み出され、制御機は当該タップに対する校正手続きを再び行わない。
【００６４】
ステップ３１６において、選択事項として、風量を測定する（例えば、ピトー管または風速計を用いて、あるいは、ＨＶＡＣＲ熱交換風への空気の温度と熱交換風からの空気の温度との割合を用いて、あるいは、その他の風量測定装置や技法などを用いて）。システム性能の測定結果、風量が許容レベル内に収まらなければ（例えば、規定された風量（例えば、製造者が指定した許容範囲）と測定風量とを比較して決定する）、適切な校正に失敗したプロセスを後述するようにして処理することができる。選択事項として、設置者は、リセット制御を活性化させることができ、校正フラグがあればこれを解放することができ、校正手続きを再び繰り返し行う。例えば、選択的な実施形態において、リセット制御は正常のモータ配線に加えて、さらに物理的なインタフェースは全く用いない。例えば、表２と表３のリセット（以前の校正手続きにおいて保存された値を交替するためである）は、タップ３と４を連結し（例えば、ジャンパー線を用いて）、同時にタップ３と４に所定時間中に（例えば、モータを運転し始めてから７秒後）電力を供給（例えば、ジャンパー線を介して電力を供給）することにより行うことができる。他の実施形態においては、専用リセット制御、デジタルデータインタフェース（例えば、直列、並列、または無線インタフェース）を介して受信した指令、またはリセットを行うための他の技法やインタフェースを用いることができる。モータが停止するならば、以前の値がリセットされたことである。
【００６５】
システム性能の測定結果、風量が規定レベルよりも高ければ（例えば、風量測定及び／又はその他のシステム性能変数（例えば、熱交換風への空気の温度と熱交換風からの空気の温度との割合）を用いて決定する）、所望の風量を得るためにタップ設定をその下位タップに調整する。例示の実施形態において、タップは下記表２に示す間隔に設定するが、これとは異なる間隔に設定することも可能である。多重速度システムにおいては、風量測定値及び／又は他の変数によって、１以上のタップを調整する必要があり得る。
【００６６】
【表２】
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【００６７】
以下、モータの適切な校正の失敗時に行うプロセスについて説明する。この例において、モータ校正に失敗したということは、所定の送風機に用いられたモータが指定された速度範囲（例えば、１０７５ＲＰＭ（±５０ＲＰＭ））内の希望速度に達するのに必要なトルクを出力することができなかったことを意味する。これは、概して、取り替えられるべきモータがこれを交替するために設けられるＥＣＭよりも多くのトルク発生能力を有していることを示す。このような状況が発生すると、希望速度を出すためにより大きな馬力のＥＣＭを用いることができる。
【００６８】
この例示の実施形態において、モータが定格速度（例えば、１０７５ＲＰＭ（±５０ＲＰＭ））に達することができない場合、このモータは１群の基本トルク設定値を設定する（この設定値は、最高速度タップに対しては定格トルクを用いることができ、他のタップに対しては縮小することができる）。この基本トルク設定値（メモリに保存されている）の例を表３に示す。
【００６９】
【表３】
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【００７０】
ある状況において、モータの適切な校正失敗の原因は、風量の問題であり得る（例えば、ＨＶＡＣＲダクト内の妨害物またはフィルターの目詰まりにより発生することがある）。このような状況において、許容可能な風量及びシステム性能を検証するために風量計を用いて風量測定を行うことができる。風量問題は（例えば、ＨＶＡＣＲダクト内の妨害物を除去したり目の詰まったフィルターを取り替えることにより）解決することができ、上述したプロセスを用いてモータを再校正することができる。
【００７１】
このため、自動馬力サイジング校正手続き（ａｕｔｏｍａｔｉｃ  ｈｏｒｅｓｅｐｏｗｅｒ  ｓｉｚｉｎｇ  ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ  ｐｒｏｃｅｓｓ）／速度限定トルク制御（ｓｐｅｅｄ−ｄｅｆｉｎｅｄ  ｔｏｒｑｕｅ  ｃｏｎｔｒｏｌ）によってモータの馬力を自動的にサイジングすることができる。このプロセスによって、同じまたはより低い馬力のモータを必要とする溶鉱炉や空圧装置などに特定の馬力のモータを設けることが可能になり、このような用途に必要な負荷にモータ自体の大きさを合わせることができる。これにより、一つのモータ構成を多数の馬力が適用される分野に用いることが可能になり、その結果、省エネ、部品点数の削減、及び／又は在庫コストの節減などの効果が得られ、従来のＥＣＭに比べて設置者の設置作業が単純になる。また、このような自動サイジング型モータを用いることにより、速度限定トルク制御技術を採用した一つのモータで多数のＰＳＣモータを様々な馬力別に取り替えることができるので、業者や販売者が持ち込むべきモータ及びモータ構成品の個数を削減することができる。このような自動サイジング型モータを用いることにより、特定のＨＶＡＣＲ設備の要求条件を充足する適切なモータを業者が利用する可能性が大幅に増加し、これにより、業者が作業現場から離れて容量に合うモータを探すために出かける可能性が減る。
【００７２】
例えば、特定の実施形態において、業者／設置者は、単に速度タップに電源を連結し、ＰＳＣモータの場合と同じまたは類似の方式によりモータに電源を入れればよい。すなわち、ＰＳＣ誘導電動機をＥＣＭモータに取り替えるとき、差込方式により取り替えることができる。次いで、速度限定トルク制御モータに自動的に校正手続きを行うことができ、この校正手続きが行われる間にも設置者はいかなる措置を取る必要がない。
【００７３】
これに対し、従来のＥＣＭにおいては、多数の応用のために１ＨＰの大きさを用いることができるため、ユーザーが様々な動作レベル値を選定するためにマニュアルにて多くの配線操作をすることを余儀なくされていた。その他の従来のＥＣＭは、固定された出力タップを有し、取り替えの対象となるモータに見合う固定された馬力を有するモータを必要としていた。
【００７４】
開示された本システム及び方法は、ハードウェア、ソフトウェア、フォームウェア、またはこれらの組み合わせにより実現することができる。ソフトウェアは、メモリ（例えば、半導体メモリ（ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュ、ＲＡＭなど）、光学メモリ（ＣＤ、ＤＶＤ、ブルーレイディスクなど）、磁気メモリ（ハードディスクドライブなど）などのタイプの、一時的ではないメモリ）に保存された、コンピューターが読み取り可能な命令語を含んでいてもよい。これらの命令語は、汎用コンピューター、特殊目的のプロセッサー、またはこれらの組み合わせにおいて所定のアルゴリズムを実現するように構成される。例えば、１以上の電子計算装置（プロセッサーなど）を用いて、上述したプロセスを行うためのコンピュータにて読み出し可能なメモリに保存されたプログラム命令語を実行することができる。ハードウェアは、状態マシン、１以上の汎用コンピュータ、及び／又は１以上の特殊目的のプロセッサーを備えていてもよい。
【００７５】
特定の構成要素を例にとって特定の実施形態について説明することができるが、ここに追加したり、これよりも少ないか、あるいは、これとは異なる構成要素も用いることができる。また、ここで論議したプロセスにおいて、異なるステップを様々な手順にて行うことができ、すべてのステップをいずれも行わなくてもよく、より少ないか、あるいは、より多い異なるステップを用いてもよい。
【００７６】
条件的な表現（特に、「することができる（ｃａｎ）」、「することができた（ｃｏｕｌｄ）」、「してもよい（ｍｉｇｈｔ）」、または「して差し支えない（ｍａｙ）」）は、概して、特に断わりのない限り、または、文脈上異なる意味として理解されない限り、特定の機能、要素、及び／又はステップが特定の実施形態には含まれるが、他の実施形態には含まれないということを伝達するための意図で用いられている。このため、このような条件的表現は、１以上の実施形態が前記機能、要素、及び／又はステップを何としても必要とするということを示唆しようとする意図で用いられたわけではなく、１以上の実施形態が、ユーザーの入力や触発を持っていようがいまいが、これらの機能、要素、及び／又はステップが任意の特定の実施形態に含まれるか（または、特定の実施形態において行われるか）どうかを決定するロジックを必ず含むということを示唆しようとする意図で用いられたわけではない。
【００７７】
この明細書において説明したフローチャート及び／又は付属図面に示す説明、構成要素、またはブロックは、特定のロジック関数やプロセスステップを実現する１以上の実行可能な命令語を含むモジュール、セグメント、または一部のコートを暫定的に表現したものであると理解することが好ましい。実現例は、この明細書において説明した実施形態の範囲に含まれるが、機能上の関連性によって除外され得る構成要素や機能を当業者は理解できるであろう。
【００７８】
本発明を特定の好適な実施形態を中心に説明したが、当業者にこの明細書において開示し切れなかった機能やメリットをいずれも提供することはできないが、それでも当業者にとって明白な他の実施形態もまた本発明の範囲内に含まれる。
【符号の説明】
【００７９】
１…送風機
１２、１４、１５、１６、１７、１８、１９、２０、２１、２２、２３、５０…線路
４６…入力装置
７０…電子制御回路
４０２…モータ駆動電源スイッチ
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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