(57)【要約】【課題】シロッコファンを搭載した換気送風装置に使用されるブラシレスＤＣモータ駆動装置において、圧力損失などの静圧変動に対して風量の出過ぎを抑えて、低騒音で効率良く所望の風量を得ることができ、特性を容易に変更できる、低コストなブラシレスＤＣモータ駆動装置とそれを搭載した換気送風装置を提供することを目的としている。【解決手段】ブラシレスＤＣモータ２は、駆動コイル７に流れる電流をピークホールド回路１１でアナログ値に変換し、電圧指示手段１２に入力し、予め定められた増幅率とオフセット値を加算して駆動制御手段９のＰＷＭ通電信号のＯＮデューティ値またはＯＦＦデューティ値を制御する指示信号を生成するため、圧力損失などの静圧変動に対して風量の出過ぎを抑えて、低騒音で効率良く所望の風量を得られる。【選択図】図２
2008306838.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ブラシレスＤＣモータ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、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、交流電源を直流電源に整流平滑する電圧変換手段と、前記磁極位置検出手段の信号を基に前記電圧変換手段にて生成した電圧を前記インバータ回路を介して前記ブラシレスＤＣモータに所定の方向と順序で順次ＰＷＭ通電する駆動制御手段と、前記インバータ回路を介してブラシレスＤＣモータに流れる電流値を電流値比例電圧信号に変換する電流検出回路と、前記電流検出回路より出力される電圧信号のピーク値をホールドするピークホールド回路と、前記ピークホールド回路によってピークホールドされた値に応じて前記駆動制御手段のＰＷＭ通電信号のＯＮデューティ値またはＯＦＦデューティ値を制御する指示信号を出力する電圧指示手段を備え、前記電圧指示手段は、前記ピークホールド回路の信号に予め定められた増幅率で変換し、前記駆動制御手段のＰＷＭ通電信号のＯＮデューティ値またはＯＦＦデューティ値を制御する指示信号を生成することを特徴とするブラシレスＤＣモータ駆動装置。
【請求項２】
前記電圧指示手段は、前記ピークホールド回路の信号に予め定められた増幅率とオフセットで変換し、前記駆動制御手段のＰＷＭ通電信号のＯＮデューティ値またはＯＦＦデューティ値を制御する指示信号を生成することを特徴とする請求項１記載のブラシレスＤＣモータ駆動装置。
【請求項３】
前記電圧指示手段は、増幅率とオフセットを可変する調整手段を備えたことを特徴とする請求項２記載のブラシレスＤＣモータ駆動装置。
【請求項４】
前記調整手段は、可変抵抗などの抵抗体であることを特徴とする請求項３記載のブラシレスＤＣモータ駆動装置。
【請求項５】
前記電圧指示手段は、前記ピークホールド回路の信号が予め定められた閲値を超えた場合、前記駆動制御手段のＰＷＭ通電信号のＯＮデューティ値またはＯＦＦデューティ値を制御する指示信号を制限することを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載のブラシレスＤＣモータ駆動装置。
【請求項６】
前記電圧指示手段は、前記ピークホールド回路の信号が予め定められた閲値を超えた場合、前記駆動制御手段のＰＷＭ通電信号のＯＮデューティ値またはＯＦＦデューティ値を制御する指示信号をゼロとし、前記ブラシレスＤＣモータを停止させることを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載のブラシレスＤＣモータ駆動装置。
【請求項７】
前記電圧指示手段は、前記ピークホールド回路の信号が予め定められた閲値を超えた場合、前記駆動制御手段のＰＷＭ通電信号のＯＮデューティ値またはＯＦＦデューティ値を制御する指示信号をゼロとし、前記ブラシレスＤＣモータを停止させるとともに、異常信号を出力することを特徴とする請求項６記載のブラシレスＤＣモータ駆動装置。
【請求項８】
前記駆動制御手段のＰＷＭ通電信号は、前記ブラシレスＤＣモータに流れる電流が略正弦波状となる様に出力することを特徴とする請求項１〜７の何れかに記載のブラシレスＤＣモータ駆動装置。
【請求項９】
前記ブラシレスＤＣモータ駆動装置の少なくとも前記磁極位置検出手段と前記インバータ回路とを前記ブラシレスＤＣモータに内蔵していることを特徴とする請求項１〜８の何れかに記載のブラシレスＤＣモータ駆動装置。
【請求項１０】
前記ブラシレスＤＣモータ駆動装置を絶縁を兼ねたモールド樹脂で前記ブラシレスＤＣモータと一体化して内蔵したことを特徴とする請求項９記載のブラシレスＤＣモータ駆動装置。
【請求項１１】
請求項１〜１０の何れかに記載のブラシレスＤＣモータ駆動装置とブラシレスＤＣモータとファンとケーシングを備え、前記ケーシング内に前記ファンを備え、前記ブラシレスＤＣモータ駆動装置により前記モータを駆動し、前記モータ駆動により前記ファンを作動させて換気あるいは送風を行う換気送風装置。
【請求項１２】
ファンとして、遠心型ファンであることを特徴とする請求項１１記載の換気送風装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主に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、空気調和機などのファン駆動用のブラシレスＤＣモータ駆動装置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。また、ブラシレスＤＣモータを搭載することから、換気装置等の風量を可変制御するものも増えてきている。
【０００３】
従来、この種のブラシレスＤＣモータ駆動装置は、特許文献１に開示された構成のものが知られている。
【０００４】
以下、そのブラシレスＤＣモータ駆動装置について図８を参照しながら説明する。
【０００５】
図に示すように、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１０２、１０３と、制御部１０４と整流部１０１の間には平滑コンデンサ１０５を配し、モータ駆動コイル１０２、１０３に一方向にのみ電流を流すスイッチング素子１０６、１０７と、このスイッチング素子１０６、１０７を含め、モータ駆動コイル１０２、１０３への通電を制御する制御部１０４とを備え、整流部１０１で整流し、平滑コンデンサ１０５にて平滑された高圧ＤＣ電源をモータ駆動コイル１０２、１０３に直接供給し、整流平滑後の高圧ＤＣ電源を降圧して制御部１０４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。
【特許文献１】特開２０００−４１３９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このような従来の電動機を搭載した換気送風装置によれば、シロッコファンなど遠心型の換気送風機器に搭載した場合、機器の風量は圧力損失により変化し圧力損失が小さくなると風量が出過ぎて消費電力、騒音の増加や使用者への冷風感（コールドドラフト）を与えるといった課題があり、圧力損失などの静圧変動に対して風量の出過ぎを抑えて、低騒音で効率良く所望の風量を得ることが要求されている。また、搭載する機器に応じた電動機の出力特性を得るために、電動機の巻線仕様や回転子のマグネットの特性を変更したり、制御部の部品を変更したり、または別の制御回路や設定手段を設け、その制御回路または設定手段より出力される指示信号に応じて電動機の特性を変更する方法が一般的であるが、変更が容易でないことから機種数が増え標準化できないために低コスト化できないといった課題があり、これらを改善することが要求されている。
【０００７】
本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、圧力損失などの静圧変動に対して風量の出過ぎを抑えて、低騒音で効率良く所望の風量を得ることができ、特性を容易に変更できる、低コストなブラシレスＤＣモータ駆動装置とそれを搭載した換気送風装置を提供することを目的としている。
【０００８】
また、換気送風装置は、使用者が容易に触れることのできない箇所（例えば天井）に設置される場合が大半を占めており、異物の混入や経年変化による異常時に電動機が故障してロックして発熱したり、使用者が認識し難く汚染空気を換気できないまま放置され健康を害するといった課題があった。
【０００９】
本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、設置後に電動機が故障またはロックしても安全性を確保でき、使用者に異常を通知できるブラシレスＤＣモータ駆動装置とそれを搭載した換気送風装置を提供することを目的としている。
【００１０】
また、換気送風装置を設置する天井などはスペースが年々縮小化しており、機器の小型化、省スペース化が要求されている。更にはサニタリーゾーンに設置される場合も多く、塵埃や湿度に対する安全性も要求されている。
【００１１】
本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、外郭および構成要素を絶縁を兼ねたモールド樹脂で一体化して放熱性を高め、小型、低コストで安全性を高めたブラシレスＤＣモータ駆動装置とそれを搭載した換気送風装置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】
【００１２】
本発明のブラシレスＤＣモータ駆動装置は上記目的を達成するために、ブラシレスＤＣモータ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、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、交流電源を直流電源に整流平滑する電圧変換手段と、前記磁極位置検出手段の信号を基に前記電圧変換手段にて生成した電圧を前記インバータ回路を介して前記ブラシレスＤＣモータに所定の方向と順序で順次ＰＷＭ通電する駆動制御手段と、前記インバータ回路を介してブラシレスＤＣモータに流れる電流値を電流値比例電圧信号に変換する電流検出回路と、前記電流検出回路より出力される電圧信号のピーク値をホールドするピークホールド回路と、前記ピークホールド回路によってピークホールドされた値に応じて前記駆動制御手段のＰＷＭ通電信号のＯＮデューティ値またはＯＦＦデューティ値を制御する指示信号を出力する電圧指示手段を備え、前記電圧指示手段は、前記ピークホールド回路の信号に予め定められた増幅率で変換し、前記駆動制御手段のＰＷＭ通電信号のＯＮデューティ値またはＯＦＦデューティ値を制御する指示信号を生成することを特徴とするブラシレスＤＣモータ駆動装置としたものである。
【００１３】
この手段により、ブラシレスＤＣモータの出力、即ち電流値に応じてＰＷＭ通電信号のＯＮデューティ値またはＯＦＦデューティ値を制御するため、圧力損失などの静圧変動に対して風量の出過ぎを抑えて、低騒音で効率良く所望の風量を得られる。
【００１４】
また、他の手段は、電圧指示手段は、前記ピークホールド回路の信号に予め定められた増幅率とオフセットで変換し、前記駆動制御手段のＰＷＭ通電信号のＯＮデューティ値またはＯＦＦデューティ値を制御する指示信号を生成することを特徴とする請求項１記載のブラシレスＤＣモータ駆動装置としたものである。
【００１５】
この手段により、ブラシレスＤＣモータの出力、即ち電流値に応じてＰＷＭ通電信号のＯＮデューティ値またはＯＦＦデューティ値を制御するため、圧力損失などの静圧変動に対して風量の出過ぎを抑えて、低騒音で効率良く所望の風量を得られる。
【００１６】
また、他の手段は、電圧指示手段は、増幅率とオフセットを可変する調整手段を備えたことを特徴とする請求項２記載のブラシレスＤＣモータ駆動装置としたものである。
【００１７】
この手段により、ブラシレスＤＣモータの出力、即ち電流値に応じてＰＷＭ通電信号のＯＮデューティ値またはＯＦＦデューティ値を制御するとともに任意に調整できるため、特性を容易に変更でき、低コストで、圧力損失などの静圧変動に対して風量の出過ぎを抑えて、低騒音で効率良く所望の風量を得ることができる。
【００１８】
また、他の手段は、調整手段は、可変抵抗などの抵抗体であることを特徴とする請求項３記載のブラシレスＤＣモータ駆動装置としたものである。
【００１９】
この手段により、ブラシレスＤＣモータの出力、即ち電流値に応じてＰＷＭ通電信号のＯＮデューティ値またはＯＦＦデューティ値を制御するとともに抵抗により任意に調整できるため、特性を容易に変更でき、低コストで、圧力損失などの静圧変動に対して風量の出過ぎを抑えて、低騒音で効率良く所望の風量を得ることができる。
【００２０】
また、他の手段は、電圧指示手段は、前記ピークホールド回路の信号が予め定められた閲値を超えた場合、前記駆動制御手段のＰＷＭ通電信号のＯＮデューティ値またはＯＦＦデューティ値を制御する指示信号を制限することを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載のブラシレスＤＣモータ駆動装置としたものである。
【００２１】
この手段により、ブラシレスＤＣモータの出力、即ち電流値が予め定められた閲値を超えた場合、ＰＷＭ通電信号のＯＮデューティを制限してＤＣモータの出力を制限するため、設置後に電動機が故障しても安全性を確保することができる。
【００２２】
また、他の手段は、電圧指示手段は、前記ピークホールド回路の信号が予め定められた閲値を超えた場合、前記駆動制御手段のＰＷＭ通電信号のＯＮデューティ値またはＯＦＦデューティ値を制御する指示信号をゼロとし、前記ブラシレスＤＣモータを停止させることを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載のブラシレスＤＣモータ駆動装置としたものである。
【００２３】
この手段により、ブラシレスＤＣモータの出力、即ち電流値が予め定められた閲値を超えた場合、ＰＷＭ通電信号のＯＮデューティをゼロにしてＤＣモータを停止させ異常信号を出力するため、設置後に電動機が故障またはロックしても安全性を確保できる。
【００２４】
また、他の手段は、電圧指示手段は、前記ピークホールド回路の信号が予め定められた閲値を超えた場合、前記駆動制御手段のＰＷＭ通電信号のＯＮデューティ値またはＯＦＦデューティ値を制御する指示信号をゼロとし、前記ブラシレスＤＣモータを停止させるとともに、異常信号を出力することを特徴とする請求項６記載のブラシレスＤＣモータ駆動装置としたものである。
【００２５】
この手段により、ブラシレスＤＣモータの出力、即ち電流値が予め定められた閲値を超えた場合、ＰＷＭ通電信号のＯＮデューティをゼロにしてＤＣモータを停止させ異常信号を出力するため、設置後に電動機が故障またはロックしても安全性を確保でき、使用者に異常を通知できる。
【００２６】
また、他の手段は、駆動制御手段のＰＷＭ通電信号は、前記ブラシレスＤＣモータに流れる電流が略正弦波状となる様に出力することを特徴とする請求項１〜７の何れかに記載のブラシレスＤＣモータ駆動装置としたものである。
【００２７】
この手段により、特性を容易に変更でき、低コストで、圧力損失などの静圧変動に対して風量の出過ぎを抑えて、低騒音で効率良く所望の風量を得ることができ、設置後に電動機が故障またはロックしても安全性を確保でき、使用者に異常を通知できる。
【００２８】
また、他の手段は、ブラシレスＤＣモータ駆動装置の少なくとも前記磁極位置検出手段と前記インバータ回路とを前記ブラシレスＤＣモータに内蔵していることを特徴とする請求項１〜８の何れかに記載のブラシレスＤＣモータ駆動装置としたものである。
【００２９】
この手段により、外郭および構成要素を一体化するため、小型、低コスト化することができる。
【００３０】
また、他の手段は、ブラシレスＤＣモータ駆動装置を絶縁を兼ねたモールド樹脂で前記ブラシレスＤＣモータと一体化して内蔵したことを特徴とする請求項９記載のブラシレスＤＣモータ駆動装置としたものである。
【００３１】
この手段により、外郭および構成要素を絶縁を兼ねたモールド樹脂で一体化するため、インバータ回路などのパワー部品の放熱性を高め、小型、低コストで安全性を高めることができる。
【００３２】
また、他の手段は、ブラシレスＤＣモータ駆動装置とブラシレスＤＣモータとファンとケーシングを備えた換気送風装置としたものである。
【００３３】
この手段により、特性を容易に変更でき、低コストで、圧力損失などの静圧変動に対して風量の出過ぎを抑えて、低騒音で効率良く所望の風量を得ることができ、設置後に電動機が故障またはロックしても安全性を確保でき、使用者に異常を通知でき、小型、低コストで安全性を高めたブラシレスＤＣモータ駆動装置を搭載した換気送風装置を得ることができる。
【００３４】
また、他の手段は、換気送風装置送風ファンは、遠心型ファンを備えた換気送風装置としたものである。
【００３５】
この手段により、特性を容易に変更でき、低コストで、圧力損失などの静圧変動に対して風量の出過ぎを抑えて、低騒音で効率良く所望の風量を得ることができ、設置後に電動機が故障またはロックしても安全性を確保でき、使用者に異常を通知でき、小型、低コストで安全性を高めたブラシレスＤＣモータ駆動装置を搭載した換気送風装置を得ることができる。
【発明の効果】
【００３６】
本発明によれば、圧力損失などの静圧変動に対して風量の出過ぎを抑えて、低騒音で効率良く所望の風量を得ることができ、特性を容易に変更できる、低コストなブラシレスＤＣモータ駆動装置とそれを搭載した換気送風装置を提供できる。
【００３７】
また、設置後に電動機が故障またはロックしても安全性を確保でき、使用者に異常を通知可能なブラシレスＤＣモータ駆動装置とそれを搭載した換気送風装置を提供できる。
【００３８】
また、放熱性を高め、小型、低コストで安全性を高めたブラシレスＤＣモータ駆動装置とそれを搭載した換気送風装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３９】
本発明の請求項１記載の発明は、ブラシレスＤＣモータ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、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、交流電源を直流電源に整流平滑する電圧変換手段と、前記磁極位置検出手段の信号を基に前記電圧変換手段にて生成した電圧を前記インバータ回路を介して前記ブラシレスＤＣモータに所定の方向と順序で順次ＰＷＭ通電する駆動制御手段と、前記インバータ回路を介してブラシレスＤＣモータに流れる電流値を電流値比例電圧信号に変換する電流検出回路と、前記電流検出回路より出力される電圧信号のピーク値をホールドするピークホールド回路と、前記ピークホールド回路によってピークホールドされた値に応じて前記駆動制御手段のＰＷＭ通電信号のＯＮデューティ値またはＯＦＦデューティ値を制御する指示信号を出力する電圧指示手段を備え、前記電圧指示手段は、前記ピークホールド回路の信号に予め定められた増幅率で変換し、前記駆動制御手段のＰＷＭ通電信号のＯＮデューティ値またはＯＦＦデューティ値を制御する指示信号を生成することを特徴とするブラシレスＤＣモータ駆動装置としたものであり、ブラシレスＤＣモータの出力、即ち電流値に応じてＰＷＭ通電信号のＯＮデューティ値またはＯＦＦデューティ値を制御するため、圧力損失などの静圧変動に対して風量の出過ぎを抑えて、低騒音で効率良く所望の風量を得られるという作用を有する。
【００４０】
また、前記電圧指示手段は、前記ピークホールド回路の信号に予め定められた増幅率とオフセットで変換し、前記駆動制御手段のＰＷＭ通電信号のＯＮデューティ値またはＯＦＦデューティ値を制御する指示信号を生成することを特徴とする請求項１記載のブラシレスＤＣモータ駆動装置としたものであり、ブラシレスＤＣモータの出力、即ち電流値に応じてＰＷＭ通電信号のＯＮデューティ値またはＯＦＦデューティ値を制御するため、圧力損失などの静圧変動に対して風量の出過ぎを抑えて、低騒音で効率良く所望の風量を得られるという作用を有する。
【００４１】
また、前記電圧指示手段は、増幅率とオフセットを可変する調整手段を備えたことを特徴とする請求項２記載のブラシレスＤＣモータ駆動装置としたものであり、ブラシレスＤＣモータの出力、即ち電流値に応じてＰＷＭ通電信号のＯＮデューティ値またはＯＦＦデューティ値を制御するとともに任意に調整できるため、特性を容易に変更でき、低コストで、圧力損失などの静圧変動に対して風量の出過ぎを抑えて、低騒音で効率良く所望の風量を得ることができるという作用を有する。
【００４２】
また、前記調整手段は、可変抵抗などの抵抗体であることを特徴とする請求項３記載のブラシレスＤＣモータ駆動装置としたものであり、ブラシレスＤＣモータの出力、即ち電流値に応じてＰＷＭ通電信号のＯＮデューティ値またはＯＦＦデューティ値を制御するとともに任意に調整できるため、特性を容易に変更でき、低コストで、圧力損失などの静圧変動に対して風量の出過ぎを抑えて、低騒音で効率良く所望の風量を得ることができるという作用を有する。
【００４３】
また、電圧指示手段は、前記ピークホールド回路の信号が予め定められた閲値を超えた場合、前記駆動制御手段のＰＷＭ通電信号のＯＮデューティ値またはＯＦＦデューティ値を制御する指示信号を制限することを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載のブラシレスＤＣモータ駆動装置としたものであり、ブラシレスＤＣモータの出力、即ち電流値が予め定められた閲値を超えた場合、ＰＷＭ通電信号のＯＮデューティを制限してＤＣモータの出力を制限するため、設置後に電動機が故障しても安全性を確保することができるという作用を有する。
【００４４】
また、前記電圧指示手段は、前記ピークホールド回路の信号が予め定められた閲値を超えた場合、前記駆動制御手段のＰＷＭ通電信号のＯＮデューティ値またはＯＦＦデューティ値を制御する指示信号をゼロとし、前記ブラシレスＤＣモータを停止させることを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載のブラシレスＤＣモータ駆動装置としたものであり、ブラシレスＤＣモータの出力、即ち電流値が予め定められた閲値を超えた場合、ＰＷＭ通電信号のＯＮデューティをゼロにしてＤＣモータを停止させ異常信号を出力するため、設置後に電動機が故障またはロックしても安全性を確保することができるという作用を有する。
【００４５】
また、前記電圧指示手段は、前記ピークホールド回路の信号が予め定められた閲値を超えた場合、前記駆動制御手段のＰＷＭ通電信号のＯＮデューティ値またはＯＦＦデューティ値を制御する指示信号をゼロとし、前記ブラシレスＤＣモータを停止させるとともに、異常信号を出力することを特徴とする請求項６記載のブラシレスＤＣモータ駆動装置としたものであり、設置後に電動機が故障またはロックしても安全性を確保することができるという作用を有する。
【００４６】
また、前記駆動制御手段のＰＷＭ通電信号は、前記ブラシレスＤＣモータに流れる電流が略正弦波状となる様に出力することを特徴とする請求項１〜７の何れかに記載のブラシレスＤＣモータ駆動装置としたものであり、ブラシレスＤＣモータに流れる電流が略正弦波状となる様に出力することにより、静音駆動することができることとなる。
【００４７】
また、前記ブラシレスＤＣモータ駆動装置の少なくとも前記磁極位置検出手段と前記インバータ回路とを前記ブラシレスＤＣモータに内蔵していることを特徴とする請求項１〜８の何れかに記載のブラシレスＤＣモータ駆動装置としたものであり、外郭および構成要素を絶縁を兼ねたモールド樹脂で一体化するため、インバータ回路などのパワー部品の放熱性を高め、小型、低コストで安全性を高めることができるという作用を有する。
【００４８】
また、前記ブラシレスＤＣモータ駆動装置を絶縁を兼ねたモールド樹脂で前記ブラシレスＤＣモータと一体化して内蔵したことを特徴とする請求項９記載のブラシレスＤＣモータ駆動装置としたものであり、絶縁を兼ねたモールド樹脂で前記ブラシレスＤＣモータと一体化して内蔵したことにより、絶縁と放熱を兼ね、小型化ができることとなる。
【００４９】
また、請求項１〜１０の何れかに記載のブラシレスＤＣモータ駆動装置とブラシレスＤＣモータとファンとケーシングを備え、前記ケーシング内に前記ファンを備え、前記ブラシレスＤＣモータ駆動装置により前記モータを駆動し、前記モータ駆動により前記ファンを作動させて換気あるいは送風を行う換気送風装置としたものであり、効率的に換気、あるいは送風を行うことができるものである。
【００５０】
また、ファンとして、遠心型ファンであることを特徴とする請求項１１記載の換気送風装置としたものであり、効率的に換気、あるいは送風を行うことができるものである。
【００５１】
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。
【００５２】
（実施の形態１）
図１は、本発明のブラシレスＤＣモータを用いた換気送風機の構造外観図である。
【００５３】
図１（ａ）は、換気送風装置の構造外観図の側面図、図１（ｂ）は、換気送風装置の構造外観図の下面図、図１（ｃ）は、換気送風装置の構造外観図の正面図である。
【００５４】
ケーシング１にブラシレスＤＣモータ２を取り付け、ブラシレスＤＣモータ２の回転軸に送風ファン３を取り付けた構造であり、この換気送風装置を天井に取り付け、ブラシレスＤＣモータ２に駆動装置を接続し、遠心型の送風ファン３を回転させて室内空気を吸気または排気して室内の換気を行う。
【００５５】
図２は、本発明のブラシレスＤＣモータ駆動装置の電気回路の一例を示す図である。ブラシレスＤＣモータ２の磁石回転子４は、Ｎ極とＳ極の１ペアを複数配置した回転子であり、各極の磁束密度は正弦波状に着磁されている。磁極位置検出手段５は、磁石回転子４のＮ極からＳ極またはＳ極からＮ極への変化を電気的なＨまたはＬの信号に変換するホールＩＣである。インバータ回路６を構成するパワースイッチング素子は、トランジスタ、ＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）やＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  Ｇａｔｅ  Ｂｉｐｏｌａｒ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）等でブリッジ接続され、ブラシレスＤＣモータ２の固定子の駆動コイル７に接続されている。
【００５６】
電圧変換手段８は、交流電源を全波または半波整流するダイオードブリッジと整流された脈流状の電圧を平滑するコンデンサで構成されると共に駆動制御手段９の電源電圧を生成するコンバータで構成されている。駆動制御手段９は、汎用のモノリシックＩＣ、マイクロコンピュータ、ＰＬＤ（プログラマブルロジックデバイス）やＤＳＰ（ディジタルシグナルプロセッサ）で、磁極位置検出手段５の出力信号に応じて二相間の駆動コイル７に正弦波状の平均電圧となるＰＷＭ通電信号を生成、出力する二相変調方式を採用している。
【００５７】
略正弦波状の平均電圧となるＰＷＭ通電信号を生成、出力することにより、ブラシレスＤＣモータに流れる電流が略正弦波状になることとなる。電流検出回路１０は、低抵抗でインバータ回路６を介して駆動コイル７に流れる電流を電圧に変換する。
【００５８】
ピークホールド回路１１は、コンデンサやオペアンプなどで構成される周知の回路であり、電流検出回路１０のＰＷＭパルス電圧のピークレベルを保持してパルス電圧をアナログ値に変換する。図３は、電圧指示手段１２の一例で、オペアンプなどで構成される周知の回路、同相増幅回路１３と加算回路１４の組合せで構成され、ピークホールド回路１１のアナログ電圧を増幅して加算（オフセット）して変換し、駆動制御手段９に出力される。ここで、増幅率と加算する電圧（オフセット）を決定する調整手段は、可変抵抗１５，１６で構成されている。制限回路１７は、ピークホールド回路１１より出力される信号が予め定められた値以上で制限するツェナーダイオードなどの素子で、異常検出回路１８は、コンパレータやトランジスタなどのスイッチ素子などで構成され、ピークホールド回路１１より出力される信号が予め定められた値、即ち閲値を超えた場合、電圧指示手段１２の出力をゼロにすると共に、異常信号を出力する。
【００５９】
上記構成において、磁極位置検出手段５の信号に基づいてインバータ回路６を介して所定の順序で駆動コイル７に流れる様に駆動制御手段９が制御してブラシレスＤＣモータ２を運転する。例えば、１２０度通電であれば、３つのホールＩＣをＨｕ，Ｈｖ，Ｈｗ，駆動コイル７の各相をＵ，Ｖ，Ｗとして、（Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗ）＝（Ｈ，Ｈ，Ｌ）の時、（Ｕ，Ｖ，Ｗ）＝（ＯＦＦ，Ｌ，Ｈ），（Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗ）＝（Ｌ，Ｈ，Ｌ）の時、（Ｕ，Ｖ，Ｗ）＝（Ｈ，Ｌ，ＯＦＦ），（Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗ）＝（Ｌ，Ｈ，Ｈ）の時、（Ｕ，Ｖ，Ｗ）＝（Ｈ，ＯＦＦ，Ｌ）の様に所定の方向と順所でインバータ回路６のパワースイッチング素子をＯＮ／ＯＦＦする。ここで例えば駆動コイル７のＨ信号はＰＷＭ通電である。駆動コイル７に流れる電流はインバータ回路６を介して電流検出回路１０に入力され電流値に応じた電圧に変換されピークホールド回路１１に入力される。
【００６０】
ピークホールド回路１１は、ＰＷＭパルス電圧のピークレベル、例えば０．５Ｖ程度を保持してアナログ値に変換し、電圧指示手段１２に入力される。電圧指示手段１２に入力された信号は、同相増幅回路１３で予め定められた増幅率、例えば４倍に変換され、加算回路１４で予め定められたオフセット値、例えば１Ｖを加算して駆動制御手段９のＰＷＭ通電信号のＯＮデューティ値またはＯＦＦデューティ値を制御する指示信号を生成する。例えば、３Ｖの指示信号となり、５Ｖで１００％デューティであれば、６０％のＯＮデューティとなる。
【００６１】
ここで、図４は、電流検出回路１０、ピークホールド回路１１と電圧指示手段１２の関係、図５は、電圧指示手段１２の信号と駆動制御手段９のＰＷＭ通電信号の関係を示したものである。二相変調方式の場合、ＰＷＭ通電信号のＯＮデューティ値またはＯＦＦデューティ値は、変調波の変調率で決定されるため、電圧指示手段１２の信号と変調率との関係を示す。ここで、例えば、変調波が最大となる電圧指示手段１２の出力を５Ｖとすれば、５Ｖの時、変調率１００％となる。
【００６２】
以上の様に構成したブラシレスＤＣモータ駆動装置は、ブラシレスＤＣモータ２の出力、即ち電流値に応じてＰＷＭ通電信号のＯＮデューティ値またはＯＦＦデューティ値を制御するため、圧力損失などの静圧変動に対して風量の出過ぎを抑えて、低騒音で効率良く所望の風量を得ることができる。
【００６３】
また、図６は、ブラシレスＤＣモータ２の構造図である。調整手段の可変抵抗１５，１６は露出しているため、増幅率とオフセット値を変更することができ、例えば、可変抵抗１５の抵抗値を増加させれば増幅率が増加し、可変抵抗１６の抵抗比率を変えればオスセット値を変更することができるため、ブラシレスＤＣモータ２の特性を容易に変更することができる。
【００６４】
また、磁極位置検出手段５とインバータ回路６とをブラシレスＤＣモータ２と絶縁を兼ねたモールド樹脂１９で一体化して内蔵するため、パワー部品の放熱性を高めることができ、小型、低コストで安全性を高めることができる。モールド樹脂１９としては、不飽和ポリエステルなどの熱可塑性樹脂などがある。
【００６５】
また、図７は、電流検出回路１０、ピークホールド回路１１と電圧指示手段１２（制限回路１７、異常検出回路１８）の信号の関係を示したものである。
【００６６】
以上の様に構成したブラシレスＤＣモータ駆動装置は、ブラシレスＤＣモータ２の出力、即ち電流値に応じて生成されるＰＷＭ通電信号のＯＮデューティ値またはＯＦＦデューティ値を予め定められた閲値１、例えば０．５Ｖで制限し、閲値２、例えば０．８Ｖで電圧指示手段１２の出力をゼロとし、ＰＷＭ通電信号を停止させ異常信号を出力するため、設置後に電動機が故障またはロックしても安全性を確保することができる。
【００６７】
尚、本実施の形態では、電圧指示手段を回路で構成したが、マイクロコンピュータとして駆動制御手段に含めても良く、その作用効果に差異を生じない。
【００６８】
また、調整手段を可変抵抗で説明したが、レーザートリミング可能な印刷抵抗で構成しても良く、その作用効果に差異を生じない。
【００６９】
また、異常検出回路は、信号を出力する構成としたが、ＬＥＤやブザーとしても良く、その作用効果に差異を生じない。
【産業上の利用可能性】
【００７０】
本発明のブラシレスＤＣモータ駆動装置は、特性を容易に変更でき、低騒音で効率良く所望の風量を得ることのできる、小型、低コストで安全性を高いブラシレスＤＣモータを搭載した換気送風装置を提供できるので、冷蔵庫や除湿機、エアコンなどの他の家庭電気機器にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明の実施の形態１のブラシレスＤＣモータを用いた換気送風機の構造外観図（（ａ）同、換気送風装置の構造外観図の側面図、（ｂ）同、換気送風装置の構造外観図の下面図、（ｃ）同、換気送風装置の構造外観図の正面図）
【図２】同、ブラシレスＤＣモータ駆動装置の電気回路の一例を示す図
【図３】同、ブラシレスＤＣモータ駆動装置の電圧指示手段の一例を示す図
【図４】同、ブラシレスＤＣモータ駆動装置の電流検出回路、ピークホールド回路と電圧指示手段の関係を説明するための図
【図５】同、ブラシレスＤＣモータ駆動装置の電圧指示手段の信号と駆動制御手段のＰＷＭ通電信号の関係を説明するための図
【図６】同、ブラシレスＤＣモータの構造図
【図７】同、電流検出回路、ピークホールド回路と電圧指示手段の信号の関係を説明するための図
【図８】従来のブラシレスＤＣモーター駆動装置の電気回路を示す図
【符号の説明】
【００７２】
１    ケーシング
２    ブラシレスＤＣモータ
３    送風ファン
４    磁石回転子
５    磁極位置検出手段
６    インバータ回路
７    駆動コイル
８    電圧変換手段
９    駆動制御手段
１０  電流検出回路
１１  ピークホールド回路
１２  電圧指示手段
１３  同相増幅回路
１４  加算回路
１５  可変抵抗
１６  可変抵抗
１７  制限回路
１８  異常検出回路
１９  モールド樹脂
【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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