(57)【要約】本発明のモータ駆動装置は、回転速度を示す回転速度信号を発生する速度信号発生器と、パワースイッチ部に作用して巻線印加電圧を発生するようにパワースイッチ部を制御するＰＷＭ信号発生器と、予めブラシレスモータの回転速度と負荷の変化を示す特性曲線情報を設定した進み位相情報発生器を備える。進み位相情報発生器は、負荷特性曲線に相応した進み位相情報を発生し、ブラシレスモータの巻線への印加電圧を誘起電圧位相に対し進み位相として、進み位相を負荷特性曲線に相応して可変制御する。
2014103205.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータの複数相の巻線に電力供給するパワースイッチ部と、前記パワースイッチ部をＯＮ／ＯＦＦ制御する制御部とを含むモータ駆動装置であって、
前記制御部は、
回転速度を示す回転速度信号を発生する速度信号発生器と、
前記パワースイッチ部に作用して巻線印加電圧を発生するように前記パワースイッチ部を制御するＰＷＭ信号発生器と、
前記モータの負荷特性に基づいて、所定速度に対する前記巻線印加電圧の進み位相量を予め設定した進み位相情報発生器とを含み、
前記進み位相情報発生器の進み位相信号に応じて、複数相の前記巻線に電圧を印加することを特徴とするモータ駆動装置。
【請求項２】
前記巻線の誘起電圧と巻線電流位相とが一致するように、前記進み位相量を設定したことを特徴とする請求項１に記載のモータ駆動装置。
【請求項３】
モータの負荷特性曲線を折れ線で近似して、前記進み位相量を設定したことを特徴とする請求項１又は２に記載のモータ駆動装置。
【請求項４】
２回折れの折れ線で近似したことを特徴とする請求項３に記載のモータ駆動装置。
【請求項５】
前記進み位相情報発生器に外部入力端子を設け、その外部からの入力信号に応じて、前記進み位相量に一定比率を乗じることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のモータ駆動装置。
【請求項６】
外部からの入力信号がない場合には、前記進み位相量に一定比率を乗じ、外部から入力信号がある場合には、その入力信号に応じて、一定比率を乗じることを特徴とする請求項５に記載のモータ駆動装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載のモータ駆動装置を備えたことを特徴とするブラシレスモータ。
【請求項８】
請求項７に記載のブラシレスモータを備えたことを特徴とする空気調和機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータ駆動装置に関し、特にブラシレスモータの巻線への印加電圧の進み位相制御機能を有するモータ駆動装置及びそれを備えたブラシレスモータ、並びに空気調和機に関する。
【背景技術】
【０００２】
ブラシレスモータに効率良くトルクを発生させるには、駆動巻線の誘起電圧位相と、巻線電流位相とを良く一致させることが必要である。ところが、駆動巻線の誘起電圧位相と、巻線への印加電圧位相とを一致させると、電機子反作用により巻線電流は、誘起電圧位相から遅れ位相となって、トルクが低下してしまうという課題があった。【０００３】
その課題解決のためには、巻線への印加電圧を誘起電圧位相より進み位相にする必要があり、従来、種々の方法が提案されている。その例としては、巻線電流の位相を検出もしくは推定して、巻線の電流位相と誘起電圧位相とが一致するように、巻線への印加電圧位相の進み位相量を制御する方法が知られている（例えば特許文献１参照）。【０００４】
しかしながら、巻線電流位相を検出して、巻線への印加電流位相を誘起電圧位相に一致させる方法は、効率よくトルクを発生させるのに理想的であるが、巻線電流を検出する電流センサが必要であった。又、電流センサの代わりに、電源電流をシャント抵抗で検出して巻線電流位相を推定する方法では、ブラシレスモータの負荷、インダクタンスや電源電圧によっては、巻線電流位相の推定誤差が大きくなったり、推定ができないなどの課題あった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−４８９５１号公報
【発明の概要】
【０００６】
本発明のモータ駆動装置は、送風ファン負荷など、モータの速度と負荷トルクの変化を示す負荷特性曲線が予め判明もしくは予測しうるような用途で、上記従来の課題を解決するものである。この課題を解決するため、本モータ駆動装置は、巻線への印加電圧位相の進み位相量を、あらかじめ負荷特性曲線から求め、その進み位相量で電圧を印加する。本モータ駆動装置は、このように動作することで、巻線への印加電流位相と誘起電圧位相を一致させることができ、効率よくトルクを発生させることが可能となる。
【０００７】
本発明は、モータの複数相の巻線に電力供給するパワースイッチ部と、パワースイッチ部をＯＮ／ＯＦＦ制御する制御部とを含むモータ駆動装置である。制御部は、回転速度を示す回転速度信号を発生する速度信号発生器と、パワースイッチ部に作用して巻線印加電圧を発生するようにパワースイッチ部を制御するＰＷＭ信号発生器と、モータの負荷特性に基づいて、所定速度に対する巻線印加電圧の進み位相量を予め設定した進み位相情報発生器とを含む。そして、進み位相情報発生器の進み位相信号に応じて、複数相の巻線に電圧を印加するように構成している。さらに、その進み位相量は巻線の誘起電圧と巻線電流位相とが一致するように設定されている。
【０００８】
このような構成により、誘起電圧位相と巻線電流位相がよく一致し、効率よくトルクを発生させることができる。
【０００９】
また、負荷特性は、曲線を複数の直線で近似して進み位相量を設定する構成である。このように構成することで、進み位相情報発生器を半導体素子で具現化する場合に、位相情報発生器を簡素化することができる。特に、２本の直線で近似することで、構成要素である進み位相情報発生器を半導体素子で具現化する場合に、位相情報発生器を最小に簡素化することができる。
【００１０】
また、進み位相情報発生器の進み位相量に、外部からの設定信号により一定比率を乗じることで、様々な送風ファン駆動において、最適な、進角増大比率を設定することができる。
【００１１】
また、進み位相情報発生器の進み位相量に、予め多用する送風ファン用途に応じた一定比率を乗じる構成としておき、外部からの設定信号がある場合には、その外部設定信号が意味する比率を優先することで、外部からの設定信号を不要とすることができる。
【００１２】
このように、本発明のブラシレスモータの駆動装置によれば、巻線への印加電圧位相の進み位相量を、あらかじめ負荷特性曲線から求め、その進み位相量で電圧を印加することで、巻線への印加電流位相と誘起電圧位相を一致させることができ、効率よくトルクを発生させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、本発明の実施の形態１におけるモータ駆動装置を備えたブラシレスモータの構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、同ブラシレスモータのモータ駆動装置の位相説明図である。
【図３Ａ】図３Ａは、同ブラシレスモータのモータ駆動装置の動作説明図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、同ブラシレスモータのモータ駆動装置の動作説明図である。
【図３Ｃ】図３Ｃは、同ブラシレスモータのモータ駆動装置の動作説明図である。
【図４】図４は、同ブラシレスモータのモータ駆動装置の他の動作説明図である。
【図５】図５は、同ブラシレスモータのモータ駆動装置の他の動作説明図である。
【図６】図６は、本発明の実施の形態２におけるモータ駆動装置を備えたブラシレスモータの構成を示すブロック図である。
【図７】図７は、同ブラシレスモータのモータ駆動装置の動作説明図である。
【図８】図８は、本発明の実施の形態３におけるモータ駆動装置を備えたブラシレスモータの構成を示すブロック図である。
【図９】図９は、同ブラシレスモータのモータ駆動装置の動作説明図である。
【図１０】図１０は、本発明の実施の形態４におけるモータ駆動装置を備えたブラシレスモータの構成を示すブロック図である。
【図１１】図１１は、同ブラシレスモータのモータ駆動装置の動作説明図である。
【図１２】図１２は、本発明のモータ駆動装置を内蔵したブラシレスモータの構成図である。
【図１３】図１３は、本発明のモータ駆動装置を備えるブラシレスモータを用いた空気調和機の構成図である。
【図１４】図１４は、同空気調和機の屋内機の構成図である。
【図１５】図１５は、同屋内機の電装基板の接続図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１におけるモータ駆動装置９１を備えたブラシレスモータ１０１の構成を示すブロック図である。図１において、ブラシレスモータ１０１は、モータ駆動装置９１と、巻線１ａ、１ｂ、１ｃを巻回したステータやロータを備えたモータ６０とで構成される。また、モータ駆動装置９１は、パワースイッチ部２、ＰＷＭ信号発生器３、シャント抵抗４、速度信号発生器５、進み位相情報発生器６を含む構成である。また、ＰＷＭ信号発生器３、速度信号発生器５、および進み位相情報発生器６によって、パワースイッチ部２をＯＮ／ＯＦＦ制御する制御部が構成される。
【００１５】
さらに、モータ駆動装置９１は、入出力端子としてＭＵ、ＭＶ、ＭＷ、ＶＤＣ、Ｖｃｃ、ＧＮＤ端子を備える。そして、ＭＵ、ＭＶ、ＭＷ端子には、それぞれ第一の巻線１ａ、第二の巻線１ｂ、第三の巻線１ｃが接続される。また、ＶＤＣ端子には、直流電源８の正側出力が、Ｖｃｃ端子には、制御電源１１の正側出力が接続され、ＧＮＤ端子には、直流電源８、制御電源１１の負側出力が接続される。
【００１６】
このような構成において、パワースイッチ部２は、スイッチ素子Ｑ１〜Ｑ６を備え、モータ６０の複数相の巻線１ａ、１ｂ、１ｃに電力を供給する。ＰＷＭ信号発生器３は、パワースイッチ部２に作用して、スイッチ素子Ｑ１〜Ｑ６をＯＮ／ＯＦＦ制御する。すなわち、外部からのモータ印加電圧指令信号が、ＶＳＰ端子を介して、ＰＷＭ信号発生器３に入力される。すると、ＰＷＭ信号発生器３の制御によって、パワースイッチ部２は、巻線印加電圧を発生し、第一の巻線１ａ、第二の巻線１ｂ、第三の巻線１ｃに、発生した電圧を印加することで、電力を供給してトルクを発生させる。
【００１７】
さらに、速度信号発生器５は、図示しない磁気センサや光学センサから得たブラシレスモータ１０１の回転状態を意味する信号から、ブラシレスモータ１０１の回転速度を示す回転速度信号を発生し、進み位相情報発生器６へ供給する。ここで、回転速度信号は、モータ６０のロータが実回転している速度を示す信号である。
【００１８】
また、進み位相情報発生器６には、ブラシレスモータ１０１の負荷特性に基づいて、所定速度に対する巻線印加電圧の進み位相量が進角値として予め設定されている。この進み位相情報発生器６に、速度信号発生器５から回転速度信号が供給される。すると、進み位相情報発生器６は、受け取った回転速度信号に対する進角値を求め、求めた進角値をＰＷＭ信号発生器３に出力する。
【００１９】
すなわち、進み位相情報発生器６は、回転速度信号が示す速度に応じて、回転速度毎に予め設定した進角値を抽出し、抽出した進角値をＰＷＭ信号発生器３へ供給する。そして、ＰＷＭ信号発生器３は、進角値に応じた進み位相の印加電圧を巻線に印加するようにパワースイッチ部２に作用して、第一の巻線１ａ、第二の巻線１ｂ、第三の巻線１ｃへ入力する電圧位相を進めている。本実施の形態では、このような構成により、回転速度信号が示す速度に応じた位相の印加電圧でそれぞれの巻線を通電駆動している。
【００２０】
図２は、第一の巻線１ａ、第二の巻線１ｂ、第三の巻線１ｃに発生する誘起電圧Ｅｕ、Ｅｖ、Ｅｗと、印加電圧Ｖｕ−ｎ、Ｖｖ−ｎ、Ｖｗ−ｎと、巻線電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗの位相関係を示した図である。図２において、上段は第一の巻線１ａ、中段は第二の巻線１ｂ、下段は第三の巻線１ｃを示している。なお、巻線に印加される電圧は、パルス幅変調であるＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）変調されており、巻線の中性点Ｎ基準で平均化している。
【００２１】
図２の上段に示すように、誘起電圧Ｅｕに対し、進角値Δθだけ位相を進めた印加電圧Ｖｕ−ｎが第一の巻線１ａに入力される。その結果、誘起電圧Ｅｕと位相が一致した巻線電流Ｉｕが発生している。図２では、中段での第二の巻線１ｂ、下段での第三の巻線１ｃも同様に、進角値Δθだけ位相を進めた印加電圧を印加する例を示している。
【００２２】
このように、本実施の形態では、巻線１ａ、１ｂ、１ｃの誘起電圧Ｅｕ、Ｅｖ、Ｅｗの位相と、巻線電流位相Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗの位相とが一致するように、進み位相量である進角値Δθを設定している。
【００２３】
図３Ａは、回転速度Ｎと進角値Δθ、図３Ｂは、回転速度ＮとトルクＴ、図３Ｃは、回転速度Ｎと効率ηの関係を示した図である。図３Ａは、負荷特性の一例で、回転速度Ｎと進角値Δθの関係を示したものであり、進角値Δθは、Ｎのａ乗に比例して増大する。
【００２４】
上記特性を次式で示す。
【００２５】
Δθ＝Ａ×Ｎａ＋Ｂ×Ｎａ−1＋Ｃ×Ｎａ−２＋・・＋Ｋ （ｄｅｇ）
ここで、Ａ、Ｂ、Ｃ、ａ、Ｋは定数であり、実際に適用する回転数範囲と送風ファンに好適な値に予め設定される。この回転速度Ｎに対するΔθのデータが、あらかじめ進み位相情報発生器６に設定されている。
【００２６】
上記に示す進角特性は、図３Ｂに示すような、回転速度Ｎのａ乗にトルクが増大するような負荷、例えばａが１＜ａ＜３である負荷特性曲線の負荷特性を有するような送風ファンには好適である。図３Ｃの実線η１は、進角値を可変制御した一例を示し、点線η２は、進角値の可変制御を行わない一例を示したものである。ブラシレスモータの効率特性は、図３Ｃの実線η１に示す様に、回転速度の広範囲で高効率を維持可能ならしめる。
【００２７】
次に、図４を用い、モータ駆動装置１０１の進み位相情報発生器６に関する動作を説明する。図４において、破線は、負荷特性曲線の一例として２次曲線を示したものである。本実施の形態では、破線の負荷特性曲線を、０から最高回転速度Ｎｍａｘ．までをｎ回分割し、さらに、０−（１）、（１）−（２）、（２）−（３）、（３）−（４）、・・・・、（ｎ−１）−（ｎ）の各分割点間を直線で結んで、破線の負荷特性曲線に対して実線で示すように、整数回の折れ線で近似して、進角値Δθを設定している。
【００２８】
分割数が多いほど整数回の折れ線は、破線の負荷特性曲線に、より一致するが、進み位相情報発生器６の構造が複雑で高価になるので、ブラシレスモータ１０１の効率が著しく低下しない最小分割数に設定される。
【００２９】
図５は、図４における分割数を３回として、破線の負荷特性曲線に対し３本の直線で、実線で示すような２回折れの折れ線で近似したもので、進み位相情報発生器６の構成は、図４の場合と比べて、安価で簡単な構成で具現化可能としている。
【００３０】
なお図５では、等間隔で分割したが、分割比を変えても差し支えない。
【００３１】
（実施の形態２）
図６は、本発明の実施の形態２におけるモータ駆動装置９２を備えたブラシレスモータ１０２の構成を示すブロック図である。図６に示すように、本実施の形態では、モータ駆動装置９２において、誘起電圧位相信号発生器７を新たに設けている。この誘起電圧位相信号発生器７には、モータ６０の回転子の近傍に設けた磁気センサ１２ａ、１２ｂ、１２ｃからの回転子磁極位置信号ＨＵ、ＨＶ、ＨＷが入力される。そして、誘起電圧位相信号発生器７は、回転子磁極位置信号ＨＵ、ＨＶ、ＨＷに基づいて誘起電圧位相信号ｅｕ、ｅｖ、ｅｗを発生し、ＰＷＭ信号発生器３へ供給するとともに、速度信号発生器５へ、回転子磁極位置信号ＨＵ、ＨＶ、ＨＷを伝達する。
【００３２】
本実施の形態においては、速度信号発生器５は、回転子磁極位置信号ＨＵ、ＨＶ、ＨＷを用いて、モータ６０の回転子の実回転速度を示す回転速度信号を生成し、進み位相情報発生器６へ供給している。進み位相情報発生器６は、回転速度信号が示す速度に応じて、回転速度毎に予め設定した進角値を抽出し、抽出した進角値をＰＷＭ信号発生器３へ供給する。
【００３３】
ＰＷＭ信号発生器３は、誘起電圧位相信号ｅｕ、ｅｖ、ｅｗの位相を基準として、進み位相情報発生器６からの進角値に従って、第一の巻線１ａ、第二の巻線１ｂ、第三の巻線１ｃへ供給する印加電圧の電圧位相を進めるようにパワースイッチ部２に作用する。本実施の形態では、このような構成により、回転子磁極位置信号ＨＵ、ＨＶ、ＨＷを利用して回転速度信号を生成し、その回転速度信号が示す速度に応じた位相の印加電圧で、それぞれの巻線を通電駆動している。
【００３４】
図７は、実施の形態２における各信号の位相関係を示した図である。図７の（Ａ）には、磁気センサ１２ａ、１２ｂ、１２ｃからの回転子磁極位置信号ＨＵ、ＨＶ、ＨＷを示す。図７の（Ｂ）には、誘起電圧位相信号発生器７が生成する誘起電圧位相信号ｅｕ、ｅｖ、ｅｗを示す。図７の（ａ）には、第一の巻線１ａに発生する誘起電圧Ｅｕ、印加電圧Ｖｕ−ｎ、巻線電流Ｉｕを示す。図７の（ｂ）には、第二の巻線１ｂに発生するＥｖ、印加電圧Ｖｖ−ｎ、巻線電流Ｉｖを示す。図７の（ｃ）には、第三の巻線１ｃに発生する誘起電圧Ｅｗ、印加電圧Ｖｗ−ｎ、巻線電流Ｉｗの位相関係を示す。
【００３５】
誘起電圧位相信号発生器７において、磁気センサ１２ａ、１２ｂ、１２ｃからの回転子磁極位置信号ＨＵ、ＨＶ、ＨＷに基づき、図７の（Ｂ）に示すような誘起電圧位相信号ｅｕ、ｅｖ、ｅｗが生成される。巻線１ａ、１ｂ、１ｃには、誘起電圧位相信号ｅｕ、ｅｖ、ｅｗの位相を基準として、進角値Δθだけ位相を進めた印加電圧Ｖｕ−ｎ、Ｖｖ−ｎ、Ｖｗ−ｎが入力される。その結果、誘起電圧Ｅｕと巻線電流Ｉｕ、誘起電圧Ｅｖと巻線電流Ｉｖ、誘起電圧Ｅｗと巻線電流Ｉｗの各々において、互いの位相が一致している。なお、図７では、誘起電圧位相信号がハイレベルの期間の中心を基準位相とした一例を示している。また、進角値Δθは、回転速度Ｎの２乗に比例して増大するが、動作は実施の形態１と同じであるので以降の説明は省く。
【００３６】
また、本実施の形態では、磁気センサを用いてブラシレスモータの回転子磁極位置信号を得たが、実施の形態１のように、磁気センサを用いず巻線の誘起電圧や電流値、電流方向からブラシレスモータの回転子磁極位置信号を得る方法でもよい。
【００３７】
（実施の形態３）
図８は、本発明の実施の形態３におけるモータ駆動装置９３を備えたブラシレスモータ１０３の構成を示すブロック図である。図８において、進み位相情報発生器６に外部入力端子であるＡＤＤ端子を設け、この端子にレギュレータ１３の出力電圧Ｖｒｅｇを第一の抵抗１４、第二の抵抗１５で分圧した電圧値を入力するよう構成したものである。進み位相情報発生器６は、ＡＤＤ端子の電圧値に従って、進角値Δθに一定の比率を乗じるようにして、進角値Δθを変更可能とした。
【００３８】
図９は、ＡＤＤ端子の入力電圧値に従って進角値Δθの比率が変更され、Δθカーブ（１）、（２）、（３）、（４）、（５）、（６）という具合に選択可能であることを示している。Δθカーブは、図９では連続量であるが、上述したように折れ線近似してもよい。
【００３９】
（実施の形態４）
図１０は、本発明の実施の形態４におけるモータ駆動装置９４を備えたブラシレスモータ１０４の構成を示すブロック図である。図１０において、外部入力端子であるＡＤＤ端子のモータ駆動装置９４側に、抵抗値が数十ｋオームから数百ｋオームの高抵抗値の第三の抵抗１６を設けて、レギュレータ出力電圧Ｖｒｅｇにプルアップするとともに、初期化手段１７を設けた。初期化手段１７は、制御電源１１の立ち上げ時、レギュレータ１３の出力電圧が所定の値に達した場合に、進み位相情報発生器６へ、ＡＤＤ端子の端子電圧値に相応する進角値Δθカーブを選択するよう作用する。
【００４０】
図１１は、ＡＤＤ端子の端子入力電圧に従って選択可能な（１）、（２）、（３）、（４）、（５）、（６）のΔθカーブを示している。ＡＤＤ端子の外部に第一の抵抗１４、第二の抵抗１５を設けない場合には、ＡＤＤ端子内部の第三の抵抗１６によりＡＤＤ端子電圧はレギュレータ１３の出力電圧Ｖｒｅｇになる。進み位相情報発生器６は、ＡＤＤ端子電圧がＶｒｅｇの場合、図１１の実線のカーブ（３）が選択される。この選択は、制御電源１１の立ち上げ時、レギュレータ１３の出力電圧が所定の値に達した場合で、以降は、制御電源１１の遮断まで選択値が保持されて、ＡＤＤ端子のノイズの影響は受けない。
【００４１】
ＡＤＤ端子の外部に第一の抵抗１４、第二の抵抗１５を設けず、ＡＤＤ端子内部の第三の抵抗１６により選択される進角値Δθカーブは、使用頻度の多いカーブを予め設定する。
【００４２】
なお、ＡＤＤ端子の外部へ第一の抵抗１４、第二の抵抗１５を設ける場合、第一の抵抗１４、第二の抵抗１５の抵抗値を、数百から数ｋオームにすれば、ＡＤＤ端子の内部の第三の抵抗１６による電圧値より、外部の第一の抵抗１４、第二の抵抗１５による電圧が優先される。
【００４３】
（実施の形態５）
上記実施の形態１〜４のいずれかのモータ駆動装置９０を搭載したブラシレスモータ１００および空気調和機について、図１２〜１５を用いて説明する。ここで、モータ駆動装置９０は、上述したモータ駆動装置９１、９２、９３、９４のいずれかであり、ブラシレスモータ１００は、ブラシレスモータ１０１、１０２、１０３、１０４のいずれかである。
【００４４】
図１２はモータ駆動装置９０を内蔵したブラシレスモータ１００の構成図である。図１２において、インシュレータ５０を介して巻線１が施された固定子４８は、樹脂でモールドされてモールド組立５２を成している。外周に永久磁石４６を施したヨーク４５とシャフト４２が結合されて回転子組立４７をなしている。シャフト４２は第一、第二の玉軸受け４３、４４で保持されている。モールド組立５２に、回転子組立４７をセットし、さらにモータ駆動装置９０を実装したプリント配線板４０を載せて、ブラケット５３で蓋をした構成である。なおプリント配線板４０からリード線５４が外部に導出されている。
【００４５】
図１３は、空気調和機の全体図である。図１３において、地面３１上にある家屋２２の屋内２４に屋内機２５を設け、屋外２３には、屋外機２６を地面３１上に設け、屋内機２５と屋外機２６は、互いに配管３０で連結されている。屋内機２５には、受光部２８、表示部２９があり、リモコン２７からの信号は、受光部２８にて受信し、表示部２９の表示が可変する。
【００４６】
図１４は、屋内機２５の構成を示している。図１４において、熱交換器３２の下方にクロスフローファン３３と、クロスフローファン３３とシャフトが結合されてモータ駆動装置９０を内部に有するブラシレスモータ１００とがあり、電装ＢＯＸ３４と電気的に接続されている。ＡＣコンセント３６からＡＣプラグ３５を介して、電装ＢＯＸ３４に電力供給を行う。リモコン２７を操作して、運転指令信号が発信され、運転信号が、受光部２８を介して、電装ＢＯＸ３４に伝達され、電装ＢＯＸ３４から表示部２９に作用して表示を可変し、ブラシレスモータ１００を運転する。
【００４７】
図１５は、電装ＢＯＸ３４とブラシレスモータ１００の接続を示している。図１５において、ＡＣコンセント３６からＡＣプラグ３５を介して電装ＢＯＸ３４に入力された商用交流電圧は、電装ＢＯＸ３４で直流に変換されて、直流電源８、制御電源１１の出力となり、それぞれＶｄｃ端子、Ｖｃｃ端子、Ｇｎｄ端子を経て、ブラシレスモータ１００へ供給される。
【００４８】
リモコン２７からの信号が、受光部２８を介して演算器３７へ伝達され、演算器３７は、表示部２９の表示を、受信した信号に相応した表示を行うよう作用するとともに、ＶＳＰ端子にモータ運転信号（ＶＳＰ信号）を発生する。ＶＳＰ信号に相応してブラシレスモータ１００は運転を行う。
【００４９】
ＦＧ端子には、ブラシレスモータ１００の運転により、回転速度を意味する信号（ＦＧ信号）を、ブラシレスモータ１００が発生する。ＦＧ信号は、演算器３７へ入力され、ＶＳＰ信号を、ＦＧ信号に相応して可変し、ブラシレスモータ１００の回転速度を制御する。
【００５０】
ブラシレスモータ１００の回転速度が増すと進角値Δθが、負荷特性曲線状に増大して、巻線への印加電圧位相が誘起電圧位相より進められて、巻線電流位相は、誘起電圧位相と良く一致するので、ブラシレスモータ１００は、効率よくトルクを発生させることができる。
【００５１】
図１４の構造図に示すように、屋内機２５の主要消費電力源は送風ファン用のブラシレスモータであるので、ブラシレスモータの効率を向上することで、空気調和機の消費電力軽減に大きく寄与することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明のモータ駆動装置は、モータの高効率化に最適であり、機器の省エネルギー化にも有用であるため、モータを搭載する各種電気機器に利用が可能である。
【符号の説明】
【００５３】
２    パワースイッチ部
３    ＰＷＭ信号発生器
５    速度信号発生器
６    進み位相情報発生器
７    誘起電圧位相信号発生器
８    直流電源
１１    制御電源
１４    第一の抵抗
１５    第二の抵抗
１６    第三の抵抗
【図１】
2014103205.tif 000003
【図２】
2014103205.tif 000004
【図３Ａ】
2014103205.tif 000005
【図３Ｂ】
2014103205.tif 000006
【図３Ｃ】
2014103205.tif 000007
【図４】
2014103205.tif 000008
【図５】
2014103205.tif 000009
【図６】
2014103205.tif 000010
【図７】
2014103205.tif 000011
【図８】
2014103205.tif 000012
【図９】
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【図１０】
2014103205.tif 000014
【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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【手続補正書】
【提出日】平成27年3月27日(2015.3.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータ駆動装置に関し、特にブラシレスモータの巻線への印加電圧の進み位相制御機能を有するモータ駆動装置及びそれを備えたブラシレスモータ、並びに空気調和機に関する。
【背景技術】
【０００２】
ブラシレスモータに効率良くトルクを発生させるには、駆動巻線の誘起電圧位相と、巻線電流位相とを良く一致させることが必要である。ところが、駆動巻線の誘起電圧位相と、巻線への印加電圧位相とを一致させると、電機子反作用により巻線電流は、誘起電圧位相から遅れ位相となって、トルクが低下してしまうという課題があった。
【０００３】
その課題解決のためには、巻線への印加電圧を誘起電圧位相より進み位相にする必要があり、従来、種々の方法が提案されている。その例としては、巻線電流の位相を検出もしくは推定して、巻線の電流位相と誘起電圧位相とが一致するように、巻線への印加電圧位相の進み位相量を制御する方法が知られている（例えば特許文献１参照）。
【０００４】
しかしながら、巻線電流位相を検出して、巻線への印加電流位相を誘起電圧位相に一致させる方法は、効率よくトルクを発生させるのに理想的であるが、巻線電流を検出する電流センサが必要であった。又、電流センサの代わりに、電源電流をシャント抵抗で検出して巻線電流位相を推定する方法では、ブラシレスモータの負荷、インダクタンスや電源電圧によっては、巻線電流位相の推定誤差が大きくなったり、推定ができないなどの課題あった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−４８９５１号公報
【発明の概要】
【０００６】
本発明のモータ駆動装置は、送風ファン負荷など、モータの速度と負荷トルクの変化を示す負荷特性曲線が予め判明もしくは予測しうるような用途で、上記従来の課題を解決するものである。この課題を解決するため、本モータ駆動装置は、巻線への印加電圧位相の進み位相量を、あらかじめ負荷特性曲線から求め、その進み位相量で電圧を印加する。本モータ駆動装置は、このように動作することで、巻線への印加電流位相と誘起電圧位相を一致させることができ、効率よくトルクを発生させることが可能となる。
【０００７】
本発明は、モータの複数相の巻線に電力供給するパワースイッチ部と、パワースイッチ部をＯＮ／ＯＦＦ制御する制御部とを含むモータ駆動装置である。制御部は、回転速度を示す回転速度信号を発生する速度信号発生器と、パワースイッチ部に作用して巻線印加電圧を発生するようにパワースイッチ部を制御するＰＷＭ信号発生器と、モータの負荷特性に基づいて、所定速度に対する巻線印加電圧の進み位相量を予め設定した進み位相情報発生器とを含む。そして、進み位相情報発生器の進み位相信号に応じて、複数相の巻線に電圧を印加するように構成している。さらに、その進み位相量は巻線の誘起電圧と巻線電流位相とが一致するように設定されている。
【０００８】
このような構成により、誘起電圧位相と巻線電流位相がよく一致し、効率よくトルクを発生させることができる。
【０００９】
また、負荷特性は、曲線を複数の直線で近似して進み位相量を設定する構成である。このように構成することで、進み位相情報発生器を半導体素子で具現化する場合に、位相情報発生器を簡素化することができる。特に、２本の直線で近似することで、構成要素である進み位相情報発生器を半導体素子で具現化する場合に、位相情報発生器を最小に簡素化することができる。
【００１０】
また、進み位相情報発生器の進み位相量に、外部からの設定信号により一定比率を乗じることで、様々な送風ファン駆動において、最適な、進角増大比率を設定することができる。
【００１１】
また、進み位相情報発生器の進み位相量に、予め多用する送風ファン用途に応じた一定比率を乗じる構成としておき、外部からの設定信号がある場合には、その外部設定信号が意味する比率を優先することで、外部からの設定信号を不要とすることができる。
【００１２】
このように、本発明のブラシレスモータの駆動装置によれば、巻線への印加電圧位相の進み位相量を、あらかじめ負荷特性曲線から求め、その進み位相量で電圧を印加することで、巻線への印加電流位相と誘起電圧位相を一致させることができ、効率よくトルクを発生させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、本発明の実施の形態１におけるモータ駆動装置を備えたブラシレスモータの構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、同ブラシレスモータのモータ駆動装置の位相説明図である。
【図３Ａ】図３Ａは、同ブラシレスモータのモータ駆動装置の動作説明図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、同ブラシレスモータのモータ駆動装置の動作説明図である。
【図３Ｃ】図３Ｃは、同ブラシレスモータのモータ駆動装置の動作説明図である。
【図４】図４は、同ブラシレスモータのモータ駆動装置の他の動作説明図である。
【図５】図５は、同ブラシレスモータのモータ駆動装置の他の動作説明図である。
【図６】図６は、本発明の実施の形態２におけるモータ駆動装置を備えたブラシレスモータの構成を示すブロック図である。
【図７】図７は、同ブラシレスモータのモータ駆動装置の動作説明図である。
【図８】図８は、本発明の実施の形態３におけるモータ駆動装置を備えたブラシレスモータの構成を示すブロック図である。
【図９】図９は、同ブラシレスモータのモータ駆動装置の動作説明図である。
【図１０】図１０は、本発明の実施の形態４におけるモータ駆動装置を備えたブラシレスモータの構成を示すブロック図である。
【図１１】図１１は、同ブラシレスモータのモータ駆動装置の動作説明図である。
【図１２】図１２は、本発明のモータ駆動装置を内蔵したブラシレスモータの構成図である。
【図１３】図１３は、本発明のモータ駆動装置を備えるブラシレスモータを用いた空気調和機の構成図である。
【図１４】図１４は、同空気調和機の屋内機の構成図である。
【図１５】図１５は、同屋内機の電装基板の接続図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１におけるモータ駆動装置９１を備えたブラシレスモータ１０１の構成を示すブロック図である。図１において、ブラシレスモータ１０１は、モータ駆動装置９１と、巻線１ａ、１ｂ、１ｃを巻回したステータやロータを備えたモータ６０とで構成される。また、モータ駆動装置９１は、パワースイッチ部２、ＰＷＭ信号発生器３、シャント抵抗４、速度信号発生器５、進み位相情報発生器６を含む構成である。また、ＰＷＭ信号発生器３、速度信号発生器５、および進み位相情報発生器６によって、パワースイッチ部２をＯＮ／ＯＦＦ制御する制御部が構成される。
【００１５】
さらに、モータ駆動装置９１は、入出力端子としてＭＵ、ＭＶ、ＭＷ、ＶＤＣ、Ｖｃｃ、ＧＮＤ端子を備える。そして、ＭＵ、ＭＶ、ＭＷ端子には、それぞれ第一の巻線１ａ、第二の巻線１ｂ、第三の巻線１ｃが接続される。また、ＶＤＣ端子には、直流電源８の正側出力が、Ｖｃｃ端子には、制御電源１１の正側出力が接続され、ＧＮＤ端子には、直流電源８、制御電源１１の負側出力が接続される。
【００１６】
このような構成において、パワースイッチ部２は、スイッチ素子Ｑ１〜Ｑ６を備え、モータ６０の複数相の巻線１ａ、１ｂ、１ｃに電力を供給する。ＰＷＭ信号発生器３は、パワースイッチ部２に作用して、スイッチ素子Ｑ１〜Ｑ６をＯＮ／ＯＦＦ制御する。すなわち、外部からのモータ印加電圧指令信号が、ＶＳＰ端子を介して、ＰＷＭ信号発生器３に入力される。すると、ＰＷＭ信号発生器３の制御によって、パワースイッチ部２は、巻線印加電圧を発生し、第一の巻線１ａ、第二の巻線１ｂ、第三の巻線１ｃに、発生した電圧を印加することで、電力を供給してトルクを発生させる。
【００１７】
さらに、速度信号発生器５は、図示しない磁気センサや光学センサから得たブラシレスモータ１０１の回転状態を意味する信号から、ブラシレスモータ１０１の回転速度を示す回転速度信号を発生し、進み位相情報発生器６へ供給する。ここで、回転速度信号は、モータ６０のロータが実回転している速度を示す信号である。
【００１８】
また、進み位相情報発生器６には、ブラシレスモータ１０１の負荷特性に基づいて、所定速度に対する巻線印加電圧の進み位相量が進角値として予め設定されている。この進み位相情報発生器６に、速度信号発生器５から回転速度信号が供給される。すると、進み位相情報発生器６は、受け取った回転速度信号に対する進角値を求め、求めた進角値をＰＷＭ信号発生器３に出力する。
【００１９】
すなわち、進み位相情報発生器６は、回転速度信号が示す速度に応じて、回転速度毎に予め設定した進角値を抽出し、抽出した進角値をＰＷＭ信号発生器３へ供給する。そして、ＰＷＭ信号発生器３は、進角値に応じた進み位相の印加電圧を巻線に印加するようにパワースイッチ部２に作用して、第一の巻線１ａ、第二の巻線１ｂ、第三の巻線１ｃへ入力する電圧位相を進めている。本実施の形態では、このような構成により、回転速度信号が示す速度に応じた位相の印加電圧でそれぞれの巻線を通電駆動している。
【００２０】
図２は、第一の巻線１ａ、第二の巻線１ｂ、第三の巻線１ｃに発生する誘起電圧Ｅｕ、Ｅｖ、Ｅｗと、印加電圧Ｖｕ−ｎ、Ｖｖ−ｎ、Ｖｗ−ｎと、巻線電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗの位相関係を示した図である。図２において、上段は第一の巻線１ａ、中段は第二の巻線１ｂ、下段は第三の巻線１ｃを示している。なお、巻線に印加される電圧は、パルス幅変調であるＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）変調されており、巻線の中性点Ｎ基準で平均化している。
【００２１】
図２の上段に示すように、誘起電圧Ｅｕに対し、進角値Δθだけ位相を進めた印加電圧Ｖｕ−ｎが第一の巻線１ａに入力される。その結果、誘起電圧Ｅｕと位相が一致した巻線電流Ｉｕが発生している。図２では、中段での第二の巻線１ｂ、下段での第三の巻線１ｃも同様に、進角値Δθだけ位相を進めた印加電圧を印加する例を示している。
【００２２】
このように、本実施の形態では、巻線１ａ、１ｂ、１ｃの誘起電圧Ｅｕ、Ｅｖ、Ｅｗの位相と、巻線電流位相Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗの位相とが一致するように、進み位相量である進角値Δθを設定している。
【００２３】
図３Ａは、回転速度Ｎと進角値Δθ、図３Ｂは、回転速度ＮとトルクＴ、図３Ｃは、回転速度Ｎと効率ηの関係を示した図である。図３Ａは、負荷特性の一例で、回転速度Ｎと進角値Δθの関係を示したものであり、進角値Δθは、Ｎのａ乗に比例して増大する。
【００２４】
上記特性を次式で示す。
【００２５】
Δθ＝Ａ×Ｎａ＋Ｂ×Ｎａ−1＋Ｃ×Ｎａ−２＋・・＋Ｋ （ｄｅｇ）
ここで、Ａ、Ｂ、Ｃ、ａ、Ｋは定数であり、実際に適用する回転数範囲と送風ファンに好適な値に予め設定される。この回転速度Ｎに対するΔθのデータが、あらかじめ進み位相情報発生器６に設定されている。
【００２６】
上記に示す進角特性は、図３Ｂに示すような、回転速度Ｎのａ乗にトルクが増大するような負荷、例えばａが１＜ａ＜３である負荷特性曲線の負荷特性を有するような送風ファンには好適である。図３Ｃの実線η１は、進角値を可変制御した一例を示し、点線η２は、進角値の可変制御を行わない一例を示したものである。ブラシレスモータの効率特性は、図３Ｃの実線η１に示す様に、回転速度の広範囲で高効率を維持可能ならしめる。
【００２７】
次に、図４を用い、モータ駆動装置１０１の進み位相情報発生器６に関する動作を説明する。図４において、破線は、負荷特性曲線の一例として２次曲線を示したものである。本実施の形態では、破線の負荷特性曲線を、０から最高回転速度Ｎｍａｘ．までをｎ回分割し、さらに、０−（１）、（１）−（２）、（２）−（３）、（３）−（４）、・・・・、（ｎ−１）−（ｎ）の各分割点間を直線で結んで、破線の負荷特性曲線に対して実線で示すように、整数回の折れ線で近似して、進角値Δθを設定している。
【００２８】
分割数が多いほど整数回の折れ線は、破線の負荷特性曲線に、より一致するが、進み位相情報発生器６の構造が複雑で高価になるので、ブラシレスモータ１０１の効率が著しく低下しない最小分割数に設定される。
【００２９】
図５は、図４における分割数を３回として、破線の負荷特性曲線に対し３本の直線で、実線で示すような２回折れの折れ線で近似したもので、進み位相情報発生器６の構成は、図４の場合と比べて、安価で簡単な構成で具現化可能としている。
【００３０】
なお図５では、等間隔で分割したが、分割比を変えても差し支えない。
【００３１】
（実施の形態２）
図６は、本発明の実施の形態２におけるモータ駆動装置９２を備えたブラシレスモータ１０２の構成を示すブロック図である。図６に示すように、本実施の形態では、モータ駆動装置９２において、誘起電圧位相信号発生器７を新たに設けている。この誘起電圧位相信号発生器７には、モータ６０の回転子の近傍に設けた磁気センサ１２ａ、１２ｂ、１２ｃからの回転子磁極位置信号ＨＵ、ＨＶ、ＨＷが入力される。そして、誘起電圧位相信号発生器７は、回転子磁極位置信号ＨＵ、ＨＶ、ＨＷに基づいて誘起電圧位相信号ｅｕ、ｅｖ、ｅｗを発生し、ＰＷＭ信号発生器３へ供給するとともに、速度信号発生器５へ、回転子磁極位置信号ＨＵ、ＨＶ、ＨＷを伝達する。
【００３２】
本実施の形態においては、速度信号発生器５は、回転子磁極位置信号ＨＵ、ＨＶ、ＨＷを用いて、モータ６０の回転子の実回転速度を示す回転速度信号を生成し、進み位相情報発生器６へ供給している。進み位相情報発生器６は、回転速度信号が示す速度に応じて、回転速度毎に予め設定した進角値を抽出し、抽出した進角値をＰＷＭ信号発生器３へ供給する。
【００３３】
ＰＷＭ信号発生器３は、誘起電圧位相信号ｅｕ、ｅｖ、ｅｗの位相を基準として、進み位相情報発生器６からの進角値に従って、第一の巻線１ａ、第二の巻線１ｂ、第三の巻線１ｃへ供給する印加電圧の電圧位相を進めるようにパワースイッチ部２に作用する。本実施の形態では、このような構成により、回転子磁極位置信号ＨＵ、ＨＶ、ＨＷを利用して回転速度信号を生成し、その回転速度信号が示す速度に応じた位相の印加電圧で、それぞれの巻線を通電駆動している。
【００３４】
図７は、実施の形態２における各信号の位相関係を示した図である。図７の（Ａ）には、磁気センサ１２ａ、１２ｂ、１２ｃからの回転子磁極位置信号ＨＵ、ＨＶ、ＨＷを示す。図７の（Ｂ）には、誘起電圧位相信号発生器７が生成する誘起電圧位相信号ｅｕ、ｅｖ、ｅｗを示す。図７の（ａ）には、第一の巻線１ａに発生する誘起電圧Ｅｕ、印加電圧Ｖｕ−ｎ、巻線電流Ｉｕを示す。図７の（ｂ）には、第二の巻線１ｂに発生するＥｖ、印加電圧Ｖｖ−ｎ、巻線電流Ｉｖを示す。図７の（ｃ）には、第三の巻線１ｃに発生する誘起電圧Ｅｗ、印加電圧Ｖｗ−ｎ、巻線電流Ｉｗの位相関係を示す。
【００３５】
誘起電圧位相信号発生器７において、磁気センサ１２ａ、１２ｂ、１２ｃからの回転子磁極位置信号ＨＵ、ＨＶ、ＨＷに基づき、図７の（Ｂ）に示すような誘起電圧位相信号ｅｕ、ｅｖ、ｅｗが生成される。巻線１ａ、１ｂ、１ｃには、誘起電圧位相信号ｅｕ、ｅｖ、ｅｗの位相を基準として、進角値Δθだけ位相を進めた印加電圧Ｖｕ−ｎ、Ｖｖ−ｎ、Ｖｗ−ｎが入力される。その結果、誘起電圧Ｅｕと巻線電流Ｉｕ、誘起電圧Ｅｖと巻線電流Ｉｖ、誘起電圧Ｅｗと巻線電流Ｉｗの各々において、互いの位相が一致している。なお、図７では、誘起電圧位相信号がハイレベルの期間の中心を基準位相とした一例を示している。また、進角値Δθは、回転速度Ｎの２乗に比例して増大するが、動作は実施の形態１と同じであるので以降の説明は省く。
【００３６】
また、本実施の形態では、磁気センサを用いてブラシレスモータの回転子磁極位置信号を得たが、実施の形態１のように、磁気センサを用いず巻線の誘起電圧や電流値、電流方向からブラシレスモータの回転子磁極位置信号を得る方法でもよい。
【００３７】
（実施の形態３）
図８は、本発明の実施の形態３におけるモータ駆動装置９３を備えたブラシレスモータ１０３の構成を示すブロック図である。図８において、進み位相情報発生器６に外部入力端子であるＡＤＤ端子を設け、この端子にレギュレータ１３の出力電圧Ｖｒｅｇを第一の抵抗１４、第二の抵抗１５で分圧した電圧値を入力するよう構成したものである。進み位相情報発生器６は、ＡＤＤ端子の電圧値に従って、進角値Δθに一定の比率を乗じるようにして、進角値Δθを変更可能とした。
【００３８】
図９は、ＡＤＤ端子の入力電圧値に従って進角値Δθの比率が変更され、Δθカーブ（１）、（２）、（３）、（４）、（５）、（６）という具合に選択可能であることを示している。Δθカーブは、図９では連続量であるが、上述したように折れ線近似してもよい。
【００３９】
（実施の形態４）
図１０は、本発明の実施の形態４におけるモータ駆動装置９４を備えたブラシレスモータ１０４の構成を示すブロック図である。図１０において、外部入力端子であるＡＤＤ端子のモータ駆動装置９４側に、抵抗値が数十ｋオームから数百ｋオームの高抵抗値の第三の抵抗１６を設けて、レギュレータ出力電圧Ｖｒｅｇにプルアップするとともに、初期化手段１７を設けた。初期化手段１７は、制御電源１１の立ち上げ時、レギュレータ１３の出力電圧が所定の値に達した場合に、進み位相情報発生器６へ、ＡＤＤ端子の端子電圧値に相応する進角値Δθカーブを選択するよう作用する。
【００４０】
図１１は、ＡＤＤ端子の端子入力電圧に従って選択可能な（１）、（２）、（３）、（４）、（５）、（６）のΔθカーブを示している。ＡＤＤ端子の外部に第一の抵抗１４、第二の抵抗１５を設けない場合には、ＡＤＤ端子内部の第三の抵抗１６によりＡＤＤ端子電圧はレギュレータ１３の出力電圧Ｖｒｅｇになる。進み位相情報発生器６は、ＡＤＤ端子電圧がＶｒｅｇの場合、図１１の実線のカーブ（３）が選択される。この選択は、制御電源１１の立ち上げ時、レギュレータ１３の出力電圧が所定の値に達した場合で、以降は、制御電源１１の遮断まで選択値が保持されて、ＡＤＤ端子のノイズの影響は受けない。
【００４１】
ＡＤＤ端子の外部に第一の抵抗１４、第二の抵抗１５を設けず、ＡＤＤ端子内部の第三の抵抗１６により選択される進角値Δθカーブは、使用頻度の多いカーブを予め設定する。
【００４２】
なお、ＡＤＤ端子の外部へ第一の抵抗１４、第二の抵抗１５を設ける場合、第一の抵抗１４、第二の抵抗１５の抵抗値を、数百から数ｋオームにすれば、ＡＤＤ端子の内部の第三の抵抗１６による電圧値より、外部の第一の抵抗１４、第二の抵抗１５による電圧が優先される。
【００４３】
（実施の形態５）
上記実施の形態１〜４のいずれかのモータ駆動装置９０を搭載したブラシレスモータ１００および空気調和機について、図１２〜１５を用いて説明する。ここで、モータ駆動装置９０は、上述したモータ駆動装置９１、９２、９３、９４のいずれかであり、ブラシレスモータ１００は、ブラシレスモータ１０１、１０２、１０３、１０４のいずれかである。
【００４４】
図１２はモータ駆動装置９０を内蔵したブラシレスモータ１００の構成図である。図１２において、インシュレータ５０を介して巻線１が施された固定子４８は、樹脂でモールドされてモールド組立５２を成している。外周に永久磁石４６を施したヨーク４５とシャフト４２が結合されて回転子組立４７をなしている。シャフト４２は第一、第二の玉軸受け４３、４４で保持されている。モールド組立５２に、回転子組立４７をセットし、さらにモータ駆動装置９０を実装したプリント配線板４０を載せて、ブラケット５３で蓋をした構成である。なおプリント配線板４０からリード線５４が外部に導出されている。
【００４５】
図１３は、空気調和機の全体図である。図１３において、地面３１上にある家屋２２の屋内２４に屋内機２５を設け、屋外２３には、屋外機２６を地面３１上に設け、屋内機２５と屋外機２６は、互いに配管３０で連結されている。屋内機２５には、受光部２８、表示部２９があり、リモコン２７からの信号は、受光部２８にて受信し、表示部２９の表示が可変する。
【００４６】
図１４は、屋内機２５の構成を示している。図１４において、熱交換器３２の下方にクロスフローファン３３と、クロスフローファン３３とシャフトが結合されてモータ駆動装置９０を内部に有するブラシレスモータ１００とがあり、電装ＢＯＸ３４と電気的に接続されている。ＡＣコンセント３６からＡＣプラグ３５を介して、電装ＢＯＸ３４に電力供給を行う。リモコン２７を操作して、運転指令信号が発信され、運転信号が、受光部２８を介して、電装ＢＯＸ３４に伝達され、電装ＢＯＸ３４から表示部２９に作用して表示を可変し、ブラシレスモータ１００を運転する。
【００４７】
図１５は、電装ＢＯＸ３４とブラシレスモータ１００の接続を示している。図１５において、ＡＣコンセント３６からＡＣプラグ３５を介して電装ＢＯＸ３４に入力された商用交流電圧は、電装ＢＯＸ３４で直流に変換されて、直流電源８、制御電源１１の出力となり、それぞれＶｄｃ端子、Ｖｃｃ端子、Ｇｎｄ端子を経て、ブラシレスモータ１００へ供給される。
【００４８】
リモコン２７からの信号が、受光部２８を介して演算器３７へ伝達され、演算器３７は、表示部２９の表示を、受信した信号に相応した表示を行うよう作用するとともに、ＶＳＰ端子にモータ運転信号（ＶＳＰ信号）を発生する。ＶＳＰ信号に相応してブラシレスモータ１００は運転を行う。
【００４９】
ＦＧ端子には、ブラシレスモータ１００の運転により、回転速度を意味する信号（ＦＧ信号）を、ブラシレスモータ１００が発生する。ＦＧ信号は、演算器３７へ入力され、ＶＳＰ信号を、ＦＧ信号に相応して可変し、ブラシレスモータ１００の回転速度を制御する。
【００５０】
ブラシレスモータ１００の回転速度が増すと進角値Δθが、負荷特性曲線状に増大して、巻線への印加電圧位相が誘起電圧位相より進められて、巻線電流位相は、誘起電圧位相と良く一致するので、ブラシレスモータ１００は、効率よくトルクを発生させることができる。
【００５１】
図１４の構造図に示すように、屋内機２５の主要消費電力源は送風ファン用のブラシレスモータであるので、ブラシレスモータの効率を向上することで、空気調和機の消費電力軽減に大きく寄与することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明のモータ駆動装置は、モータの高効率化に最適であり、機器の省エネルギー化にも有用であるため、モータを搭載する各種電気機器に利用が可能である。
【符号の説明】
【００５３】
２    パワースイッチ部
３    ＰＷＭ信号発生器
５    速度信号発生器
６    進み位相情報発生器
７    誘起電圧位相信号発生器
８    直流電源
１１    制御電源
１４    第一の抵抗
１５    第二の抵抗
１６    第三の抵抗
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータの複数相の巻線に電力供給するパワースイッチ部と、前記パワースイッチ部をＯＮ／ＯＦＦ制御する制御部とを含むモータ駆動装置であって、
前記制御部は、
回転速度を示す回転速度信号を発生する速度信号発生器と、
前記パワースイッチ部に作用して巻線印加電圧を発生するように前記パワースイッチ部を制御するＰＷＭ信号発生器と、
前記モータの負荷特性に基づいて、所定速度に対する前記巻線印加電圧の進み位相量を予め設定した進み位相情報発生器とを含み、
前記進み位相情報発生器の進み位相信号に応じて、複数相の前記巻線に電圧を印加することを特徴とするモータ駆動装置。
【請求項２】
前記巻線の誘起電圧と巻線電流位相とが一致するように、前記進み位相量を設定したことを特徴とする請求項１に記載のモータ駆動装置。
【請求項３】
モータの負荷特性曲線を折れ線で近似して、前記進み位相量を設定したことを特徴とする請求項１又は２に記載のモータ駆動装置。
【請求項４】
２回折れの折れ線で近似したことを特徴とする請求項３に記載のモータ駆動装置。
【請求項５】
前記進み位相情報発生器に外部入力端子を設け、その外部からの入力信号に応じて、前記進み位相量に一定比率を乗じることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のモータ駆動装置。
【請求項６】
外部からの入力信号がない場合には、前記進み位相量に一定比率を乗じ、外部から入力信号がある場合には、その入力信号に応じて、一定比率を乗じることを特徴とする請求項５に記載のモータ駆動装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載のモータ駆動装置を備えたことを特徴とするブラシレスモータ。
【請求項８】
請求項７に記載のブラシレスモータを備えたことを特徴とする空気調和機。
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2014103205.tif 000020
【図２】
2014103205.tif 000021
【図３Ａ】
2014103205.tif 000022
【図３Ｂ】
2014103205.tif 000023
【図３Ｃ】
2014103205.tif 000024
【図４】
2014103205.tif 000025
【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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【国際調査報告】
2014103205.tif 000037
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