(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の固定子巻線に接続され予め定められた方向と順序で順次巻線電流を通電するための複数のスイッチング素子と、前記複数のスイッチング素子により通電した巻線電流を合成して電流波形を検出する電流検出抵抗と、予め定められた基準電流値を設定する基準電流設定手段と、前記基準電流設定手段より出力される基準電流値と前記電流検出抵抗より出力される巻線電流の大きさを比較して比較信号を出力する電流比較手段と、複数の固定子巻線に加える駆動電圧を設定する駆動電圧設定手段と、前記駆動電圧設定手段から出力される設定電圧をＰＷＭの信号に変換するＰＷＭ変換手段と、前記電流比較手段の比較信号において巻線電流が基準電流値より大きい場合、出力しているＰＷＭの信号の幅を細くして駆動電圧を下げて巻線電流を小さくし、巻線電流が基準電流値より小さい場合、出力しているＰＷＭの幅がＰＷＭ変換手段より出力されるＰＷＭの幅より細い場合は出力するＰＷＭの幅を太くして駆動電圧を上げて巻線電流を大きくし、ＰＷＭ変換手段より出力されるＰＷＭの幅と同じか太い場合は出力するＰＷＭの幅をＰＷＭ設定手段のＰＷＭの幅に保ち駆動電圧を変更しないＰＷＭ制限手段とを備えたＤＣモータの電流検出制御装置。
【請求項２】
請求項１記載のＤＣモータの電流検出制御装置を搭載する電気機器。
【請求項３】
請求項２の電気機器は換気扇、送風機、空気調和機の何れかであることを特徴とする電気機器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、換気扇や送風機等に搭載されるＤＣモータの駆動電圧をＰＷＭで調整し、１２０度矩形波通電や１２０度以上のオーバーラップした矩形波通電で使用される、巻線電流を検出しその大きさが過大にならない様に制限して駆動する電流検出制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、地球温暖化を抑制するためにＡＣモータに代わって効率の高いＤＣモータが採用されており、快適性や制御性を増すために振動や騒音を低減し制御の安定性を向上させて駆動するＤＣモータの電流検出制御装置が要求されている。
【０００３】
従来、この種のＤＣモータの電流検出制御装置は、図４に示すものが知られている。
【０００４】
以下図４、図５および図６を参照しながら説明する。図４に示す様にＤＣモータ２０の固定子１には３相巻線が施され、この３相巻線に予め定められた方向と順序で順次巻線電流を通電するための複数のスイッチング素子２のＱ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４、Ｑ５、Ｑ６と複数の還流ダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４、Ｄ５、Ｄ６が接続されている。また、複数のスイッチング素子２は直流電源１５に接続され、駆動電圧の供給を受ける。３相巻線に流れる巻線電流は複数のスイッチング素子２により合成されて電流検出抵抗３のＲ１に流れ、図５に示す様な巻線電流の波形を検出する。基準電流設定手段４は抵抗分割によって予め設定された基準電流値を設定し、信号比較手段５はコンパレータによって基準電流値とＲ１により検出された巻線電流の波形を比較して巻線電流の方が大きい時”Ｌ”、小さい時”Ｈ”の比較信号を出力する様に構成する。
【０００５】
駆動電圧設定手段１８は抵抗分圧によってＤＣモータ２０の固定子１の３相巻線に加わる駆動電圧の大きさを設定する。ＰＷＭ変換手段１２は駆動電圧設定手段１８によって設定される駆動電圧をＰＷＭの信号に変換する。ＰＷＭ変換手段１２はマイコン１６に内蔵され、ＰＷＭ制限手段１７に出力する。ＰＷＭ制限手段１７はＤ−フリップフロップ回路で、信号比較手段５によって出力される比較信号をリセットに入力しＰＷＭの信号をクロックに入力させＤ入力を”Ｈ”とすると、巻線電流が基準電流値より大きい場合”Ｌ”の信号を出力してＰＷＭの信号の幅を細くし、巻線電流が小さい場合”Ｈ”の信号を出力してＰＷＭの信号の幅を変更しない。更にＰＷＭの信号の１周期が終わるとクロックに入力されるＰＷＭの信号により”Ｈ”を出力し、図５に示す様なＰＷＭ制限波形を出力する。
【０００６】
次に、ＤＣモータ２０の回転子８には磁石が施され、回転子８の位置を検出する位置検出手段９はホールＩＣのＨ１、Ｈ２、Ｈ３が使用され、相切換信号発生手段１０は位置検出手段９より発生する回転子の位置検出信号にもとづいて複数の固定子巻線に予め定められた方向と順序で順次巻線電流を通電するための相切換信号を発生させる。相切換信号発生手段１０はマイコン１６に内蔵され、ＰＷＭ相切換合成手段１３に出力する。ＰＷＭ相切換合成手段１３は論理回路の集合でＰＷＭ制限手段１７によって制限されたＰＷＭの信号とＰＷＭ変換手段１２のＰＷＭの信号と相切換信号発生手段１０より発生する相切換信号を合成する。プリドライバ１４はブートストラップ回路等で、ＰＷＭ相切換合成手段１３より出力する信号を実際に複数のスイッチング素子２が動作する信号に変換する。
【０００７】
上記構成において、ＰＷＭ制限手段１７は電流検出抵抗３のＲ１により検出された巻線電流が基準電流値より大きくなると、ＰＷＭの信号を”Ｌ”にしてＰＷＭの幅を細くして巻線電流を小さくし、巻線電流が小さくなるとＰＷＭの信号の幅を変更しないので、図５に示す様に巻線電流が基準電流値を超えない様に制限していた。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
この様な従来の電流検出制御装置では、巻線電流が基準電流値より大きくなった時のみＰＷＭの幅を細くして巻線電流を制限するため、電流波形が平らになって歪み、この巻線電流の歪みによって回転トルクに脈動を発生させるため、ＤＣモータから振動が発生することがあり、電流波形が歪まずに巻線電流の過電流を制限し、振動を低減することが要求されている。
【０００９】
また、このＤＣモータの電流検出制御装置を搭載した電気機器はＤＣモータから発生する振動により共振し、大きな騒音を発生することがあり、ＤＣモータからの振動を低減し、共振による大きな騒音を低減することが要求されている。
【００１０】
また、このＤＣモータの電流検出制御装置を搭載した換気扇、送風機等は、図６に示す様に巻線電流を一定にし、従ってトルクを一定にし、静圧が変わっても風量の変化を少なくする風量制御が要望されることがあり、上記従来のＤＣモータの電流検出制御装置を使用して巻線電流を制限し続けた場合、ほぼ同様な効果が得られるが、振動、騒音が発生し、更にこの様な状態で運転を続けると回転が不安定になることがあり、電流波形が歪まずに巻線電流を制限し続けて一定に制御した場合、振動、騒音を低減し、更に回転が安定し、制御の安定性を向上することが要求されている。
【００１１】
本発明はこの様な従来の課題を解決するものであり、ＤＣモータからの振動の発生を低減し、また、電気機器との共振による騒音の発生を低減し、更に巻線電流を制限し続けて大きさを一定に制御した場合でも回転が安定し、制御の安定性を向上させて駆動することのできるＤＣモータの電流検出制御装置を提供することを目的としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明を解決するための本発明のＤＣモータの電流検出制御装置は巻線電流の電流波形が歪まずに波形を保ったまま電流制限を行うものである。
【００１３】
本発明によれば上記手段により、ＤＣモータからの振動の発生を低減し、また、電気機器との共振による騒音の発生を低減し、更に巻線電流を制限し続けて大きさを一定に制御した場合でも回転が安定し、制御の安定性を向上させて駆動するＤＣモータの電流検出制御装置が得られる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載した発明は、複数の固定子巻線に接続され予め定められた方向と順序で順次巻線電流を通電するための複数のスイッチング素子と、前記複数のスイッチング素子により通電した巻線電流を合成して電流波形を検出する電流検出抵抗と、予め定められた基準電流値を設定する基準電流設定手段と、前記基準電流設定手段より出力される基準電流値と前記電流検出抵抗より出力される巻線電流の大きさを比較して比較信号を出力する電流比較手段と、複数の固定子巻線に加える駆動電圧を設定する駆動電圧設定手段と、前記駆動電圧設定手段から出力される設定電圧をＰＷＭの信号に変換するＰＷＭ変換手段と、前記電流比較手段の比較信号において巻線電流が基準電流値より大きい場合、出力しているＰＷＭの信号の幅を細くして駆動電圧を下げて巻線電流を小さくし、巻線電流が基準電流値より小さい場合、出力しているＰＷＭの幅がＰＷＭ変換手段より出力されるＰＷＭの幅より細い場合は出力するＰＷＭの幅を太くして駆動電圧を上げて巻線電流を大きくし、ＰＷＭ変換手段より出力されるＰＷＭの幅と同じか太い場合は出力するＰＷＭの幅をＰＷＭ設定手段のＰＷＭの幅に保ち駆動電圧を変更しないＰＷＭ制限手段とを備えたものであり、ＰＷＭ制限手段は駆動電圧を調整してＰＷＭの幅を変更するため、電流波形全体が電流制限を受けるため、電流波形が歪まずに巻線電流の過電流を制限し、振動を低減して駆動する作用がある。
【００１５】
本発明の請求項２に記載の発明は請求項１記載のＤＣモータの電流検出制御装置を搭載する電気機器であり、電流波形が歪まずに巻線電流の過電流を制限し、ＤＣモータによる振動の発生を低減し、電気機器との共振による騒音の発生を低減して駆動する作用がある。
【００１６】
本発明の請求項３に記載の発明は請求項２の電気機器は換気扇、送風機、空気調和機の何れかであることを特徴とする電気機器であり、電流波形が歪まずに巻線電流を制限し続けて一定に制御し、振動や共振による騒音を低減し、更に回転が安定し、制御の安定性を向上させて駆動する作用がある。
【００１７】
【実施例】
以下、本発明の実施例について図１、図２および図３を参照しながら説明する。
【００１８】
図１に示す様に電流比較手段１９は、信号比較手段５と、信号保持手段６と比較タイミング手段７からなり、信号比較手段５はコンパレータによって基準電流値とＲ１により検出された巻線電流の波形を比較して巻線電流の方が大きい時”Ｈ”、小さい時”Ｌ”の比較信号を出力する様に構成する。信号保持手段６はＤ−フリップフロップ回路で、信号比較手段５によって出力される比較信号をクロックに入力し、Ｄ入力は”Ｈ”とする。また比較タイミング手段７は巻線電流の１周期において、比較したい任意のタイミングと期間だけ”Ｈ”とし、それ以外は”Ｌ”とし、毎周期同じタイミングと期間で出力される。期間はＰＷＭの信号の大小が確実に検出できるＰＷＭの信号の１周期以上とする。比較タイミング手段７はマイコンに内蔵され、Ｄ−フリップフロップのリセットに出力する。
【００１９】
上記構成において、ＰＷＭ制限手段１１は信号保持手段６の出力より巻線電流が基準電流値より大きい場合、出力するＰＷＭの信号の幅を細くして駆動電圧を下げて巻線電流を小さくし、巻線電流が基準電流値より小さい場合、出力しているＰＷＭの幅がＰＷＭ変換手段より出力されるＰＷＭの幅より細い場合は出力するＰＷＭの信号の幅を太くして駆動電圧を上げて巻線電流を大きくし、ＰＷＭ変換手段より出力されるＰＷＭの幅と同じか太い場合は出力するＰＷＭの幅を一定に保ち複数の固定子巻線に加える駆動電圧を一定にする作用を行うので、図２の様になる。ＰＷＭ制限手段１１はマイコン１６に内蔵されＰＷＭ相切換合成手段１３に出力される。
【００２０】
図３はＤＣモータ２０を搭載した電気機器２１の例で、電気機器２１は換気扇としている。その他は従来例と同じである。
【００２１】
【発明の効果】
以上の様に本発明によれば、ＤＣモータの電流制限を行った場合、ＤＣモータから発生する振動を低減し、電気機器との共振による大きな騒音を低減し、換気扇、送風機、空気調和機において巻線電流を制限し続けて大きさを一定に制御して風量制御をした場合、回転が安定し、制御の安定性を向上させて駆動できるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１のＤＣモータの電流検出制御装置の回路構成図
【図２】同ＤＣモータの電流検出制御装置の回路波形の図
【図３】同ＤＣモータを搭載した電気機器の例の図
【図４】従来のＤＣモータの電流検出制御装置の回路構成図
【図５】同ＤＣモータの電流検出制御装置の回路波形の図
【図６】同巻線電流を一定に制御した場合の風量特性の図
【符号の説明】
２    複数のスイッチング素子
３    電流検出抵抗
４    基準電流設定手段
１１  ＰＷＭ制限手段
１２  ＰＷＭ変換手段
１８  駆動電圧設定手段
１９  電流比較手段
２０  ＤＣモータ
２１  電気機器
【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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