JP2011157910A - 送風装置およびそれを搭載した電気機器 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】磁石回転子3の磁極部3aをポリアミド6樹脂にて形成することで、同一分子長においてアミド基が多いために、アミド基と水素結合する水分子が、さらに湿度が高い領域では周囲の水分子を引きつけ、水分子−水分子の水素結合を形成して膨潤するため、磁石回転子3の磁極部3aの外径は大きくなり、エアーギャップ18は小さくなることとなり、駆動コイル2に誘起される誘起電圧は高くなり、駆動コイル2に供給する電流が同一であれば、誘起電圧が高くなった分、軸トルクは高くなるので、常湿時に対して高湿時には換気風量が増加する風量−静圧特性が得られる。
【選択図】図1
Description
図1〜図6に示すように、10はブラシレスDCモータ11を搭載した遠心型送風機10aを内蔵した送風装置で、外部電源に接続されている。1は送風装置10を内蔵した換気装置である。送風装置10によって吸い込まれた、煙草の煙や調理等で発生し、汚れた室内空気は換気装置1の吐出口、ダクト23を介して建物の壁を貫通して屋外に排出される。ブラシレスDCモータ11の磁石回転子3の磁極部3aはポリアミド6樹脂を主バインダとし、エラストマを補助バインダとするプラスチックマグネットを射出成形時に極配向させて形成しており、磁石回転子3と駆動コイル2を巻装した固定子19との間にエアーギャップ18を形成している。ブラシレスDCモータ11の外被は炭酸カルシウムや水酸化アルミニウムやワラストナイトなどの充填材とガラス繊維を含有する不飽和ポリエステル等の樹脂でモールドされている。このモールド樹脂は、ホール素子4と、磁束密度分布波形合成手段12と、インバータ回路6と、駆動ロジック制御手段5と、電流波形制御手段7を内蔵している。ホール素子4は、磁石回転子3の磁極位置と磁束密度分布を検知する磁極位置検出手段となる。磁束密度分布波形合成手段12は、このホール素子4の出力波形を合成する。インバータ回路6は、上段側スイッチング素子Q1、Q3、Q5と下段側スイッチング素子Q2、Q4、Q6をブリッジ接続したものである。駆動ロジック制御手段5は、磁束密度分布波形合成手段12の出力に基づいて駆動コイル2に所定の方向と順序で順次全波通電となるようスイッチング素子Q1〜Q6のON/OFFを制御する。電流波形制御手段7は、駆動コイル2の各相電流波形が磁束密度分布波形合成手段12によって高調波成分を除去した波形に略相似形の略正弦波になるように、スイッチング素子Q1〜Q6が飽和に近い非飽和状態になるようにフィードバックしながら出力バイアス電流を調整する。ここで、磁石回転子3の磁極部3aは極異方性磁石となっているため、駆動コイル2に誘起される誘起電圧は略正弦波状の波形となり、ホール素子4の検出波形も略正弦波状の波形となり、磁束密度分布波形合成手段12は駆動コイル2のu相に供給する電流波形の高調波成分を除去するために、ホール素子4のu相波形からv相波形を減算し、同様に駆動コイル2のv相にはホール素子4のv相波形からw相波形を減算し、駆動コイルのw相にはホール素子4のw相波形からu相波形を減算する。そして、電流波形制御手段7は駆動コイル2の各相電流波形が磁束密度分布波形合成手段12によって高調波成分を除去した波形に略相似形になるように、スイッチング素子Q1〜Q6が飽和に近い非飽和状態になるようにフィードバックしながら出力バイアス電流を調整するので、インバータ回路6に供給される電流には非通電区間がなく、電流波形には急峻な変化が無くなるとともにリプルの発生が抑制されることとなる。そして、ブラシレスDCモータ11の外部には、昇降圧型のチョッパ回路にて構成された直流電圧変換手段8と、インバータ回路6に供給される電流を検知する電流検出手段15と、直流電圧変換手段8にて生成した直流電圧の所定電圧時にインバータ回路6に供給される基準電流値を設定する基準電流値指示手段16と、相関関係指示手段13と、電流検出手段15にて検出するインバータ回路6に供給される平均電流値が電流値指示手段9にて指示された電流値と同等になるように、直流電圧値変更手段14を制御することにより、直流電圧変換手段8から出力される電圧を可変しながらフィードバック制御する供給電流値制御手段17と、送風装置10の複数の運転風量を指示する風量指示手段20と、基準電流値指示変更手段21と、相関関係変更手段22とを配し、相関関係指示手段13は直流電圧変換手段8の出力電圧−電流特性が図3に示すような特性になるように、出力電圧の変化をフィードバックして、直流電圧変換手段8の出力する電圧値の大きさに応じて、インバータ回路6に供給する電流を基準電流値に対して線形変化(比例)させて電流値指示手段9に指示する。この時、インバータ回路6の耐圧とキックバック電圧を考慮した上でインバータ回路6に印加する直流電圧に上限を設け、電流を制御することなく電圧一定で運転する区間を設けている。相関関係指示手段13は接続する抵抗R1の抵抗値の大きさにより、基準電流値指示手段16にて指示された基準電流値に対して変化させる変化量を決定し、基準電流値指示手段16は接続する抵抗R2の抵抗値の大きさによって、直流電圧変換手段8にて生成した直流電圧の所定電圧時にインバータ回路6に供給される基準電流値を決定する。風量指示手段20はトルク特性変更手段24を制御することによって、基準電流値指示変更手段21により、基準電流値指示手段16に接続する抵抗R2の抵抗値を変更するとともに、相関関係変更手段22により、相関関係指示手段13に接続する抵抗R1の抵抗値を変更する構成である。
図7に示すように、25は商用交流電源を接続する交流電源接続手段で、強出力接続端子25a、弱出力接続端子25b、共通接続端子25cより成り、実施の形態1と同一部分には同一番号を付して詳細な説明は省略する。26は外部スイッチで、強出力接続端子25aまたは弱出力接続端子25bのどちらかに接続する構成で、入力された商用交流電源は整流手段27および平滑手段28にて整流平滑されて、インバータ回路6に印加される。29は風量指示手段であって、外部スイッチ26が強出力接続端子25aまたは弱出力接続端子25bのどちらに接続されているのかを検知し、トルク特性変更手段24が風量指示手段29の出力信号を受けて、基準電流値指示変更手段21と、相関関係変更手段22へ信号を送る。その他の送風装置10を構成するブラシレスDCモータ11、インバータ回路6、駆動ロジック制御手段5、電流検出手段15、基準電流値指示手段16、相関関係指示手段13などの構成は実施の形態1と同じである。
2 駆動コイル
3 磁石回転子
3a 磁極部
4 ホール素子
5 駆動ロジック制御手段
6 インバータ回路
7 電流波形制御手段
8 直流電圧変換手段
9 電流値指示手段
10 送風装置
10a 遠心型送風機
11 ブラシレスDCモータ
12 磁束密度分布波形合成手段
13 相関関係指示手段
14 直流電圧値変更手段
15 電流検出手段
16 基準電流値指示手段
17 供給電流値制御手段
18 エアーギャップ
19 固定子
20 風量指示手段
21 基準電流値指示変更手段
22 相関関係変更手段
23 ダクト
24 トルク特性変更手段
25 交流電源接続手段
25a 強出力接続端子
25b 弱出力接続端子
25c 共通接続端子
26 外部スイッチ
27 整流手段
28 平滑手段
29 風量指示手段
Q1 上段側スイッチング素子
Q2 下段側スイッチング素子
Q3 上段側スイッチング素子
Q4 下段側スイッチング素子
Q5 上段側スイッチング素子
Q6 下段側スイッチング素子
Claims (6)
- 駆動コイルを巻装した固定子にエアーギャップを介して回転自在に配置された磁石回転子にて構成され、この磁石回転子の磁石を水素結合により膨潤するプラスチックマグネットにて形成するブラシレスDCモータを搭載した遠心型送風機と、上段と下段からなり、それぞれ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、このインバータ回路に直流電圧を印加するチョッパ回路にて形成された直流電圧変換手段と、この直流電圧変換手段にて生成した直流電圧を、前記インバータ回路を介して前記ブラシレスDCモータの駆動コイルに所定の方向と順序で順次全波通電するための駆動ロジック制御手段と、前記インバータ回路に供給する平均電流を前記直流電圧変換手段の出力を可変して略一定に制御する供給電流値制御手段と、この供給電流値制御手段によって略一定に制御する平均電流値を指示する電流値指示手段と、前記直流電圧変換手段にて生成した直流電圧の所定電圧時に、前記電流値指示手段が指示する基準電流値を指示する基準電流値指示手段と、前記電流値指示手段には前記直流電圧変換手段にて生成した直流電圧の電圧値に応じて、前記電流値指示手段によって指示する平均電流値との相関関係を指示する相関関係指示手段を配し、この相関関係指示手段は前記基準電流値指示手段にて指示された基準電流値に対して線形あるいは非線形的に変化させて前記電流値指示手段によって指示する平均電流値を決定し、前記磁石回転子の前記磁石は基準湿度よりも高湿になることで、吸湿によって膨潤することにより、前記エアーギャップが小さくなることを特徴とする送風装置。
- 複数の運転風量を指示する風量指示手段と、この風量指示手段によって指示された各風量で一定運転するために、基準電流値指示変更手段を制御するトルク特性変更手段を設けたことを特徴とする請求項1記載の送風装置。
- 前記トルク特性変更手段は、前記風量指示手段の指示によって相関関係変更手段を制御することを特徴とする請求項2記載の送風装置。
- 交流電源を接続する交流電源接続手段を複数設け、この交流電源接続手段への接続箇所に応じて、前記風量指示手段によって指示する風量を変更することを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の送風装置。
- 請求項1〜4のいずれかに記載の送風装置を搭載した電気機器。
- 請求項5記載の電気機器は換気装置、除湿機、加湿機、空気調和機、給湯機、ファンフィルタユニットのいずれかであることを特徴とする電気機器。
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