JP2008079490A - ファンシステム及びその保護装置 - Google Patents

Abstract

【課題】モーター異常或いは回転停止時にモーターを保護し、ダメージを避けることができ、信頼度と使用寿命を上げることができるファンシステム及びその保護装置を提供すること。
【解決手段】本発明に基づくファンシステムの保護装置は第一入力シグナルを受け取り、前記保護装置は少なくとも一つの第一スイッチ素子及び少なくとも一つの制御ユニットを含む。前記第一スイッチ素子は前記第一入力シグナルを受け取る。前記制御ユニットは前記第一スイッチ素子と電気接続され、前記第一入力シグナルを受け取り且つ前記第一入力シグナルに基づき、前記第一スイッチ素子の導通或いは不導通を制御する。前記第一スイッチ素子が導通する時、前記制御ユニットは前記第一入力シグナルの出力を停止し、前記第一スイッチ素子が導通しない時、前記制御ユニットは前記第一入力シグナルを出力する。
【選択図】図３

Description

本発明はファンシステム及びその保護装置に関し、特にモーターを保護し、ダメージを避けることができるファンシステム及びその保護装置に関する。

図１と図２とを参照すると、従来のファンシステム１は駆動装置１１、スイッチ装置１２及びモーター１３を含む。なお、図２は前記ファンシステム１の等価回路図である。
前記駆動装置１１は第一入力シグナルＳ１及び第二入力シグナルＳ２を生じ、且つ前記第一入力シグナルＳ１はパルスシグナルであり、インバータ１１１のスイッチ素子１１１１によって作動し、前記パルスシグナルを反転パルスシグナル、つまり前記第二入力シグナルＳ２に転換し、よって前記第二入力シグナルＳ２と前記第一入力シグナルＳ１は互いに反転する。また、上述の前記駆動装置１１はホールＩＣ（Ｈall ＥffectＩＣ）であり、且つ、前記第一入力シグナルＳ１或いは／及び前記第二入力シグナルＳ２はホールシグナルとなることができる。前記スイッチ装置１２は二つのスイッチ素子１２１、１２２を有し、前記第一入力シグナルＳ１及び前記第二入力シグナルＳ２をそれぞれ受け取る。前記モーター１３は第一コイル１３１、第二コイル１３２及び回転子構造（図には示されていない）を有し、且つ、ここでは直流ブラシレスモーターを例とする。前記駆動装置１１は前記スイッチ装置１２と電気接続し、前記スイッチ装置１２の前記スイッチ素子１２１、１２２はそれぞれ前記モーター１３の前記第一コイル１３１及び前記第二コイル１３２と電気接続される。図２を参照すると、前記ファンシステム１の作動は次の如くである。前記駆動装置１１は前記第一入力シグナルＳ１及び前記第二入力シグナルＳ２によって前記スイッチ素子１２１、１２２の導通を制御し、順番に前記第一コイル１３１或いは前記第二コイル１３２を駆動し、前記回転子構造に電磁誘導を生じさせ、前記モーター１３を回転させる。

前記ファンシステム１が外力の影響或いは内部部材の緩みを受けることにより前記回転子構造がロックされ回転を停止した時、前記第一入力シグナルＳ１或いは前記第二入力シグナルＳ２は高電位シグナルに変わる。

前記ファンシステム１は前記モーター１３が回転を停止したことを判断できないため、前記モーター１３は前記第一入力シグナルＳ１及び前記第二入力シグナルＳ２を持続的に受け取る。しかし、前記モーター１３は受け取った電気エネルギーを前記回転子構造によって運動エネルギーにして放出できず、反対に熱エネルギーとしてしまい、前記モーター１３の温度を上昇させる。これにより、前記モーター１３は過熱が原因でダメージ或いは焼け壊れるかもしれない。そのため、前記モーター１３の信頼度と使用寿命が低下する。

よって、いかにしてモーター異常或いは回転停止時にモーターを保護し、ダメージを避けることができるファンシステム及びその保護装置を提供するかがいま重要なテーマの１つとなる。

本発明の目的はモーター異常或いは回転停止時にモーターを保護し、ダメージを避けることができ、信頼度と使用寿命を高めることができるファンシステム及びその保護装置を提供することにある。

上述の目的を達するために、本発明に基づくファンシステムの保護装置は第一入力シグナルを受け取り、前記保護装置は一つの少なくとも第一スイッチ素子及び少なくとも一つの制御ユニットを含む。前記第一スイッチ素子は前記第一入力シグナルを受け取り、前記制御ユニットは前記第一スイッチ素子と電気接続され、前記第一入力シグナルを受け取り且つ前記第一入力シグナルに基づいて、前記第一スイッチ素子の導通或いは不導通を制御する。前記第一スイッチ素子が導通する時、前記制御ユニットは前記第一入力シグナルの出力を停止し、前記第一スイッチ素子が導通しない時、前記制御ユニットは前記第一入力シグナルを出力する。

上述の目的を達するために、本発明に基づくファンシステムは駆動装置、保護装置及びモーターを含む。前記駆動装置は第一入力シグナルを生じ、前記保護装置は前記駆動装置と電気接続し、且つ少なくとも一つの第一スイッチ素子及び少なくとも一つの制御ユニットを有し、前記第一スイッチ素子は前記第一入力シグナルを受け取り、前記制御ユニットは前記第一スイッチ素子と電気接続され、前記第一入力シグナルを受け取り且つ前記第一入力シグナルに基づいて、前記第一スイッチ素子の導通或いは不導通を制御し、前記モーターはコイル組を有し、且つそれぞれ前記保護装置と電気接続される。前記第一スイッチ素子が導通する時、前記制御ユニットは前記第一入力シグナルの出力を停止し、前記第一スイッチ素子が導通しない時、前記制御ユニットは前記第一入力シグナルを出力し、これにより前記モーターの回転を制御する。

本発明に基づくファンシステム及びその保護装置は、少なくとも一つの制御ユニットによって第一入力シグナルに基づいて、少なくとも一つの第一スイッチ素子の導通或いは不導通を制御し、且つ、前記第一スイッチ素子が導通する時、前記制御ユニットは前記第一入力シグナルの出力を停止することで、モーターを保護し、前記第一スイッチ素子が導通しない時、前記制御ユニットは前記第一入力シグナルを出力することで、モーターの回転を制御する。従来技術と比べて、本発明が提供する保護装置は、モーター異常或いは回転停止時に、前記第一スイッチ素子の導通を制御することにより、前記第一入力シグナルを接地し、前記モーターへの出力を停止するため、前記モーターが過熱でダメージを受ける或いは焼け壊れるのを避けることができ、また前記ファンシステムの信頼度と使用寿命を下げることもない。

本発明の上記に述べた目的、特長、長所等をさらに分り易く、図面をもって下記の通り説明を行う。

図３を参照すると、本発明の好ましい実施形態のファンシステム２は駆動装置２１、保護装置２２及びモーター２３を含む。

前記駆動装置２１は第一入力シグナルＳ３及び第二入力シグナルＳ４を生じ、且つ、前記第一入力シグナルＳ３は実施上においてホールシグナルとすることができ、且つ、前記ホールシグナルはホールＩＣ（図には示されていない）によって生じさせることができる。前記第二入力シグナルＳ４は前記第一入力シグナルＳ３の反転シグナルである。

前記モーター２３はコイル組２３１及び回転子構造（図には示されていない）を有し、前記回転子構造は前記コイル組２３１の電磁誘導によって回転し、前記モーター２３を回転させる。

前記保護装置２２は前記駆動装置２１及び前記モーター２３と電気接続され、且つ、実施上において、選択的に前記駆動装置２１の中にも設置できる。前記保護装置２２は少なくとも一つの第一スイッチ素子及び少なくとも一つの制御ユニットを有し、ここでは前記保護装置２２は二つの制御ユニット２２１、２２２及び二つの第一スイッチ素子２２３、２２４を例とし、且つ、前記第一スイッチ素子２２３、２２４はそれぞれに作動電圧ＶＴＨを有する（図６Ｃと図６Ｄとを参照）。前記第一スイッチ素子２２３、２２４はそれぞれ前記制御ユニット２２１、２２２と電気接続され、且つ前記第一入力シグナルＳ３及び前記第二入力シグナルＳ４をそれぞれ受け取り、前記第一入力シグナルＳ３及び前記第二入力シグナルＳ４に基づいて、前記第一スイッチ素子２２３、２２４の導通或いは不導通をそれぞれに制御する。本実施形態の前記第一スイッチ素子２２３、２２４には制限がなく、実施上においてＭＯＳトランジスタ或いはＢＪＴトランジスタである。

さらに、図３を参照すると、前記ファンシステム２はさらに少なくとも一つの第二スイッチ素子組２４を含み、それは前記コイル組２３１と前記保護装置２２との間に設置され、前記モーター２３がフルブリッジ回路の配置である時、前記コイル組２３１は少なくとも１つのコイルを含み、且つ前記第二スイッチ素子組２４には少なくとも四つの第二スイッチ素子が対応し設置される。また、前記モーター２３がハーフブリッジ回路の配置である時、前記コイル組２３１は少なくとも二つのコイルを含み、且つ前記第二スイッチ素子組２４には少なくとも二つの第二スイッチ素子が対応し設置される。各第二スイッチ素子を交互にオン／オフにすることによって、前記コイルに交互に電流が流れるようにし、前記モーター２３を回転させる。

図４と図５とを参照すると、図５は図４の等価回路図であり、ここで前記モーター２３はハーフブリッジ回路の配置として実施するものを例とする。よって、前記コイル組は第一コイル２３１１及び第二コイル２３１２を含み、前記第二スイッチ素子組はこれに対応し、二つの第二スイッチ素子２４１、２４２を含む。

図４及び図５でわかるように、前記駆動装置２１はインバータ２１１のスイッチ素子２１１１によって作動し、前記第一入力シグナルＳ３を前記第二入力シグナルＳ４に反転する。

さらに、図５を参照すると、前記制御ユニット２２１、２２２は第一レジスタＲ１、コンデンサＣ及び第二レジスタＲ２を含む。以下は前記制御ユニット２２１を例に説明を加える。前記第一レジスタＲ１の一端はそれぞれに前記第一スイッチ素子２２３の第一端及び前記第一コイル２３１１と電気接続され、且つ、前記第一入力シグナルＳ３を受け取る。前記コンデンサＣの一端はそれぞれ前記第一レジスタＲ１のもう一端及び前記第一スイッチ素子２２３の第二端と電気接続され、前記コンデンサＣのもう一端は前記第一スイッチ素子２２３の第三端と電気接続し且つ接地される。前記第二レジスタＲ２の一端は前記コンデンサＣの該端（コンデンサＣの一端）と電気接続され、前記第二レジスタＲ２のもう一端は接地される。本実施形態の前記第一レジスタＲ１及び前記第二レジスタＲ２は前記第一入力シグナルＳ３を分圧し、前記コンデンサＣは充放電のために用いられ、且つ、飽和電圧ＶＲＣ（図６Ｃと図６Ｄとを参照）を有する。前記飽和電圧ＶＲＣは前記作動電圧ＶＴＨより大きい。前記制御ユニット２２２の構成及び機能は前記制御ユニット２２１と同じであり、その接続方式の前記制御ユニット２２１と異なる所は、前記制御ユニット２２２は前記第二入力シグナルＳ４を受け取り、且つ、前記第二コイル２３１２と電気接続される。

ここで前記ファンシステム２の動作を説明する。前記駆動装置２１は前記第一入力シグナルＳ３を生じ、且つ、前記インバータ２１１は、前記第一入力シグナルＳ３が反転され前記第二入力シグナルＳ４を生じ、この時、前記第一入力シグナルＳ３及び前記第二入力シグナルＳ４はすべて持続して入力された前記パルスシグナルである（図６Ａを参照）。前記保護装置２２の前記制御ユニット２２１、２２２及び前記第一スイッチ素子２２３、２２４はそれぞれ前記第一入力シグナルＳ３及び前記第二入力シグナルＳ４を受け取る。且つ前記コンデンサＣに対し持続的に充電或いは放電（図６Ｃを参照）を行い、前記コンデンサＣが飽和電圧ＶＲＣに達しておらず、且つ前記第一スイッチ素子２２３、２２４の前記作動電圧ＶＴＨより小さいため、前記制御ユニット２２１、２２２はそれぞれ前記第一スイッチ素子２２３、２２４を制御し不導通とし、前記第一入力シグナルＳ３及び前記第二入力シグナルＳ４はそれぞれに前記第二スイッチ素子２４１、２４２に送られる。これにより前記第二スイッチ素子２４１、２４２はそれぞれ前記第一入力シグナルＳ３及び前記第二入力シグナルＳ４に基づいて導通或いは不導通となり、前記モーター２３の前記第一コイル２３１１或いは前記第二コイル２３１２が誘導を生じるのを制御し、前記回転子構造を回転させる。前記ファンシステム２が外力の影響或いは内部部材の緩みを受けることにより前記回転子構造がロックされ回転を停止した時、前記駆動装置２１は前記第一入力シグナルＳ３或いは前記第二入力シグナルＳ４を高電位シグナルＨとし（図６Ｂを参照）、且つ前記保護装置２２に送り、この時、前記第一入力シグナルＳ３或いは前記第二入力シグナルＳ４は前記コンデンサＣを飽和状態まで充電することによって、前記コンデンサＣは開回路となり、この時、前記第一レジスタＲ１及び前記第二レジスタＲ２の分圧後の出力は前記作動電圧ＶＴＨ（図６Ｄの如く）より大きい。故に、前記制御ユニット２２１、２２２はそれぞれ前記第一スイッチ素子２２３、２２４を導通且つ接地させ、そして、同時に前記高電位シグナルＨを接地し、且つ、前記制御ユニット２２１、２２２は前記第一入力シグナルＳ３或いは前記第二入力シグナルＳ４の出力を停止する。前記回転子構造の異常或いはロック状況が解除された後、前記第一入力シグナルＳ３或いは前記第二入力シグナルＳ４は前記パルスシグナルに回復し、前記飽和電圧ＶＲＣは前記第一レジスタＲ１及び第二レジスタＲ２によって放電され、よって前記モーター２３は正常の回転を回復する。

前記ファンシステム２は、前記保護装置２２の前記制御ユニット２２１、２２２及び前記第一スイッチ素子２２３、２２４によって、前記第一入力シグナルＳ３及び前記第二入力シグナルＳ４をそれぞれ受け取り、さらに、前記制御ユニット２２１、２２２を利用し前記第一スイッチ素子２２３、２２４の導通或いは不導通を制御することにより、前記第一入力シグナルＳ３或いは前記第二入力シグナルＳ４の出力或いは出力の停止を制御する。

ここで補充しなければならないのは、本発明の前記モーター２３は図４及び図５のハーフブリッジ回路の配置として実施するものに限らず、フルブリッジ回路の配置として実施することもでき、その相異は単にコイル数量及び第二スイッチ素子の数量上での差異であり、モーターに対する保護技術はすべて同じであるため、ここで新たに図面を増加したり、説明はしない。

上述により、本発明のファンシステム及びその保護装置は少なくとも一つの制御ユニットによって第一入力シグナルに基づいて少なくとも一つの第一スイッチ素子の導通或いは不導通を制御し、且つ、前記第一スイッチ素子が導通する時、前記制御ユニットは前記第一入力シグナルの出力を停止することで、モーターを保護し、また、前記第一スイッチ素子が導通しない時、前記制御ユニットは前記第一入力シグナルを出力することで、モーターの回転を制御する。従来技術と比べて、本発明が提供する保護装置は、前記モーター異常或いは回転の停止時に、前記第一スイッチ素子の導通を制御し、前記第一入力シグナルを接地し前記モーターへの出力を停止することで、前記モーターが過熱でダメージを受ける或いは焼け壊れるのを避け、また前記ファンシステムの信頼度と使用寿命を下げることもない。

以上、好適な実施形態を挙げて本発明を説明したが、本発明はこれら実施形態に限定はされないと解されるべきであり、つまり本発明は、（当業者であれば自明であるような）各種変更および均等なアレンジをカバーするものである。上に掲げた実施例は、本発明の原理を説明するための最良の態様を提示すべく選択し記載したものである。即ち、添付の特許請求の範囲は、かかる各種変更および均等なアレンジが全て包含されるように、最も広い意味に解釈されるべきである。

従来のファンシステムの概略図である。 図１の等価回路図である。 本発明の好ましい実施形態のファンシステム及びその保護装置の概略図である。 本発明の好ましい実施形態の前記モーターがハーフブリッジ回路の配置として実施された時の概略図である。 図４の等価回路図である。 本発明の好ましい実施形態の第一入力シグナルが正常の時の波形図である。 本発明の好ましい実施形態の第一入力シグナルが異常の時の波形図である。 本発明の好ましい実施形態のコンデンサが正常の時の充放電状況の概略図である。 本発明の好ましい実施形態のコンデンサが異常の時の充放電状況の概略図である。

符号の説明

１、２ ファンシステム １１、２１ 駆動装置
１１１ インバータ １１１１ スイッチ素子
１２ スイッチ装置 １２１、１２２ スイッチ素子
１３、２３ モーター １３１、２３１１ 第一コイル
１３２、２３１２ 第二コイル ２１１ インバータ
２１１１ スイッチ素子 ２２ 保護装置
２２１、２２２ 制御ユニット ２２３、２２４ 第一スイッチ素子
２３１ コイル組 ２４ 第二スイッチ素子組
２４１、２４２ 第二スイッチ素子 Ｓ１ 第一入力シグナル
Ｓ２ 第二入力シグナル Ｓ３ 第一入力シグナル
Ｓ４ 第二入力シグナル Ｒ１ 第一レジスタ
Ｒ２ 第二レジスタ Ｃ コンデンサ
Ｈ 高電位シグナル ＶＲＣ 飽和電圧
ＶＴＨ 作動電圧

Claims (16)

1. 第一入力シグナルを生じる駆動装置と、
   前記駆動装置と電気接続し、少なくとも一つの第一スイッチ素子及び少なくとも一つの制御ユニットを有し、前記第一スイッチ素子は前記第一入力シグナルを受け取り、前記制御ユニットは前記第一スイッチ素子と電気接続し、前記第一入力シグナルを受け取り且つ前記第一入力シグナルに基づいて、前記第一スイッチ素子の導通或いは不導通を制御する、保護装置と、
   前記保護装置と電気接続されるモーターと、を含み、
   前記第一スイッチ素子が導通する時、前記制御ユニットは前記第一入力シグナルの出力を停止し、前記第一スイッチ素子が導通しない時、前記制御ユニットは前記第一入力シグナルを出力し、前記モーターの回転を制御するファンシステム。
2. 前記モーターはコイル組を含む請求項１に記載のファンシステム。
3. 前記第一入力シグナルはホールシグナルである請求項１に記載のファンシステム。
4. さらに、前記第一入力シグナルが反転された第二入力シグナルを受け取る請求項１に記載のファンシステム。
5. 前記第二入力シグナルの反転はインバータによって達成される請求項４に記載のファンシステム。
6. 前記インバータは少なくとも一つのスイッチ素子を含む請求項５に記載のファンシステム。
7. 前記インバータは前記駆動装置の中に設置される請求項５に記載のファンシステム。
8. 前記第一入力シグナルは高電位シグナル或いは低電位シグナルであり、且つ、前記第一入力シグナルが持続的に前記高電位シグナルとなっている時、前記第一スイッチ素子は導通となる請求項１に記載のファンシステム。
9. 前記第一スイッチ素子はＭＯＳトランジスタ或いはＢＪＴトランジスタである請求項１に記載のファンシステム。
10. 前記制御ユニットは、
    前記第一スイッチ素子の第一端及び前記モーターとそれぞれに一端が電気接続し、且つ、前記第一入力シグナルを受け取る第一レジスタと、
    前記第一レジスタのもう一端及び前記第一スイッチ素子の第二端のそれぞれと一端が電気接続し、もう一端が前記第一スイッチ素子の第三端と電気接続し且つ、接地するコンデンサと、
    一端が前記コンデンサの一端と電気接続し、もう一端が接地される第二レジスタと、を含む請求項１に記載のファンシステム。
11. 前記保護装置は選択的に前記駆動装置に設置できる請求項１に記載のファンシステム。
12. 前記モーターはハーフブリッジ回路の配置或いはフルブリッジ回路の配置である請求項２に記載のファンシステム。
13. さらに、前記コイル組と前記保護装置の間に設置される少なくとも一つの第二スイッチ素子を含む請求項１２に記載のファンシステム。
14. 前記モーターがハーフブリッジ回路の配置である時、前記コイル組は少なくとも二つのコイルを含み、且つ、前記ファンシステムには少なくとも二つの第二スイッチ素子が対応し設置される請求項１３に記載のファンシステム。
15. 前記モーターがフルブリッジ回路の配置である時、前記コイル組は少なくとも１つのコイルを含み、且つ、前記ファンシステムには少なくとも四つの第二スイッチ素子が対応し設置される請求項１３に記載のファンシステム。
16. 第一シグナルを受け取るファンシステムの保護装置であって、
    前記第一入力シグナルを受け取る少なくとも一つの第一スイッチ素子と、
    前記第一スイッチ素子と電気接続され、前記第一入力シグナルを受け取り、且つ前記第一入力シグナルに基づき、前記第一スイッチ素子の導通或いは不導通を制御する少なくとも一つの制御ユニットと、を含み、
    前記第一スイッチ素子が導通する時、前記制御ユニットは前記第一入力シグナルの出力を停止し、前記第一スイッチ素子が導通しない時、前記制御ユニットは前記第一入力シグナルを出力する保護装置。