JP2015002608A - ファンモータの制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ファンモータの負荷が増加したときでも風量特性の悪化と損失電力の増加を抑制する。【解決手段】ファンモータＭの回転位置を検出するセンサ部Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３と、ファンモータＭのステータコイルＬｕ、Ｌｖ、Ｌｗのそれぞれと整流回路１１０とを選択的に接続するスイッチング部１３０と、ファンモータＭに流れる電流を検出する電流センサ１４８と、電流センサ１４８が検出する電流が閾値を超えたときには、センサ部Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３が検出する回転位置を用いて、ステータコイルＬｕ、Ｌｖ、Ｌｗと整流回路１１０との通電タイミングを、前記閾値を超えていないときよりも早めるスイッチング制御部１５０とを有する。【選択図】図１

Description

本発明は、ファンモータの負荷が増加したときでも風量特性の悪化と損失電力の増加が抑制できる、ファンモータの制御装置に関する。

従来、ファンモータには、広範囲の速度制御が可能なブラシレスモータを用いる。ブラシレスモータは、下記特許文献１に開示されているように、複数のホール素子を備え、ホール素子が出力する信号を用いてロータの回転位置を検出する。

ブラシレスモータにおけるステータコイルの通電タイミングはロータの回転位置に応じて決めてある。ここで、通電タイミングとは、ステータコイルを電源に接続するタイミングである。

特開２００６−１８０６０８号公報

しかしながら、従来のファンモータの制御装置では、ステータコイルの通電タイミングは一定である。このため、図１０に示すように、ファンモータが高負荷（実線）に移行するにしたがってファンモータの回転速度（点線）が低下し、風量が減少して、ファンの静圧が高くなる。つまり、ファンモータが高負荷に移行するにしたがって風量特性が悪化する。

具体的には、図１０の点線で示したように、ファンモータの負荷が最も軽いフリーエアー状態ではファンモータの回転速度が最も高く、低負荷状態、高負荷状態に移行するにしたがってファンモータの回転速度が低下し、ファンモータの負荷が最も重い最高負荷状態では、最も低くなる。このため、図１０の実線で示したように、ファンモータの負荷が大きくなるとともに風量が低下し、ファンモータの負荷が大きくなるとともにファンの静圧が上昇する。なお、最高負荷状態とは、ファンを筐体に取り付けたときに、空気の取り入れ口を完全に閉じた、全閉状態におけるファンモータの負荷状態である。

また、図１１に示したように、ステータコイルに流れる電流の波形は、ファンモータが高負荷に移行するにしたがって大きく乱れるようになり、ステータコイルの切り替え時に針状の波形が現れるようになって、電流の変動幅が大きくなる。このため、ファンモータが高負荷に移行するにしたがって回路の損失電力が増大する。

具体的には、図１１に４つのグラフで示したように、フリーエアー状態ではステータコイルの切り替え時（電流が急激に落ち込む瞬間）の電流変動はあまり大きくない。しかし、低負荷状態から高負荷状態、さらに最高負荷状態に移行するにしたがって、針状の急激に立ち上がる電流波形が出現して、電流の変動幅が大きくなる。図１１を見ると、針状の急激に立ち上がる電流波形の高さは、低負荷状態、高負荷状態、最高負荷状態の順に大きくなっていることがわかる。

以上のように、従来のファンモータの制御装置では、ファンモータの回転速度はファンの負荷が大きくなるにしたがって低下し、風量特性は悪化する。また、電流の変動幅が大きくなるために回路の損失電力が増加する。

本発明は、上記のような従来の技術の不具合を解消するために成されたものであり、ファンモータの負荷が増加したときでも風量特性の悪化と損失電力の増加を抑制できる、ファンモータの制御装置の提供を目的とする。

上記目的を達成するための本発明に係るファンモータの制御装置は、回転位置検出センサ、スイッチング部、電流センサ及びスイッチング制御部を有する。

回転位置検出センサは、ファンモータの回転位置を検出する。スイッチング部は、ファンモータのコイルのそれぞれと電源とを選択的に接続する。電流センサは、ファンモータに流れる電流を検出する。スイッチング制御部は、電流センサが検出する電流が閾値を超えたときには、回転位置検出センサが検出する回転位置を用いて、コイルと電源との通電タイミングを、前記閾値を超えていないときよりも早める。

上記のように構成された本発明によれば、電流センサが検出した電流が閾値を超えると、コイルと電源との通電タイミングを、閾値を超えていないときよりも早めるので、ファンモータの負荷が増加したときでも風量特性の悪化と損失電力の増加を抑制できる。

本実施形態に係るファンモータの制御装置の構成図である。 図１に示したスイッチング制御部の構成を示すブロック図である。 本実施形態に係るファンモータの制御装置の動作フローチャートである。 図１及び図２に示したセンサ部が出力する信号の説明に供する図である。 コイルと電源との通電タイミングの説明に供する図である。 本実施形態に係るファンモータの制御装置の動作説明に供する図である。 本実施形態に係るファンモータの制御装置の動作説明に供する図である。 従来のファンモータの制御装置の特性と本実施形態に係るファンモータの制御装置の特性の測定結果である。 本実施形態に係るファンモータの制御装置において閾値を変更した場合の特性の相違を示すグラフである。 従来のファンモータの制御装置の特性を示すグラフである。 従来のファンモータの制御装置の特性を示すグラフである。

以下に、本発明に係るファンモータの制御装置の実施形態について説明する。

〔ファンモータの制御装置の構成〕
図１は、本実施形態に係るファンモータの制御装置の構成図である。

ファンモータの制御装置１００は、平滑コンデンサＣを備えた整流回路１１０とファンモータＭに接続されたインバータ回路１３０とを有する。

整流回路１１０は、図に示す通り、ブリッジ接続した６個のダイオードＤ１−Ｄ６を有し、６個のダイオードＤ１−Ｄ６は交流電源（三相）１２０から流れる電流を全波整流する。６個のダイオードＤ１−Ｄ６によって全波整流された電流は、平滑コンデンサＣによって平滑化され、全波整流後の直流電流のリップルが低減される。整流回路１１０はファンモータＭの電源となる。

整流回路１１０には、スイッチング部となるインバータ回路１３０が並列に接続してある。整流回路１１０とインバータ回路１３０との間には電流センサ１４８が接続してある。電流センサ１４８は、ファンモータＭに流れる電流（特にピーク電流値）を検出する。インバータ回路１３０は、ファンモータＭのステータコイル（後述する）のそれぞれと整流回路１１０とを選択的に接続する。インバータ回路１３０は、整流回路１１０が整流した直流電流をスイッチングする３つのアーム回路１４０Ａ、１４０Ｂ、１４０Ｃを有する。

アーム回路１４０Ａは、一対のトランジスタＴＲ１とＴＲ４とを直列に接続し、一対のトランジスタＴＲ１とＴＲ４同士の接続ライン１４２ＡにファンモータＭのステータコイルＬｕを接続する。アーム回路１４０Ｂは、一対のトランジスタＴＲ２とＴＲ５とを直列に接続し、一対のトランジスタＴＲ２とＴＲ５同士の接続ライン１４２ＢにファンモータＭのステータコイルＬｗを接続する。アーム回路１４０Ｃは、一対のトランジスタＴＲ３とＴＲ６とを直列に接続し、一対のトランジスタＴＲ３とＴＲ６同士の接続ライン１４２ＣにファンモータＭのステータコイルＬｖを接続する。ステータコイルＬｕ、Ｌｖ、Ｌｗは、図示するようにスター接続してある。

３つのアーム回路１４０Ａ、１４０Ｂ、１４０Ｃは整流回路１１０の平滑コンデンサＣに並列に接続される。６つのトランジスタＴＲ１、ＴＲ４、ＴＲ２、ＴＲ５、ＴＲ３、ＴＲ６のコレクタ−エミッタ間には、ダイオードＤが逆接続される。６つのトランジスタＴＲ１、ＴＲ４、ＴＲ２、ＴＲ５、ＴＲ３、ＴＲ６のゲートには、これらのトランジスタをスイッチングさせる駆動回路１４５が個別に接続される。駆動回路１４５には後述するスイッチング制御部１５０が接続される。駆動回路１４５はスイッチング制御部１５０が出力するスイッチングパルスを受けて、トランジスタをＯＮさせる。

本実施形態で例示するファンモータＭはブラシレスモータである。ファンモータＭのステータＭＳは、スター接続された３つのステータコイルＬｕ、Ｌｖ、Ｌｗを有する。ファンモータＭのロータＭＲは、Ｎ極とＳ極を２分割して着磁された円筒形の磁石を有し、ステータコイルＬｕ、Ｌｖ、Ｌｗによって形成される磁界を用いて回転する。

ロータＭＲの周囲には、ロータＭＲの回転方向に沿って３つのセンサ部Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３が配置される。３つのセンサ部Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３は、１２０°の位相差を持って配置される。センサ部Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３は、たとえば図１及び図４に示すように、ロータＭＲのＮ極と対峙しているときにはＨｉの信号を出力し、そのＳ極と対峙しているときにはＬｏの信号を出力する。Ｎ極とＳ極の境目ではＨｉの信号とＬｏの信号が切り替わる。センサ部Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３は、ロータＭＲの回転速度に応じたパルス幅の信号を出力する。センサ部Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３は、ロータＭＲの回転位置を検出する回転位置検出センサとして機能する。

なお、センサ部Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３は本実施形態ではホール素子を用いている。しかし、ロータＭＲの回転位置を検出できるセンサであれば、ホール素子以外のセンサの使用も可能である。ステータコイルＬｕ、Ｌｖ、Ｌｗをセンサ部の代わりとして回転位置検出センサとしても良い。

ファンモータの制御装置１００は、センサ部Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３が接続されたスイッチング制御部１５０を備える。スイッチング制御部１５０は、電流センサ１４８が検出するピーク電流値が閾値を超えたときには、センサ部Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３が検出する回転位置を用いて、ステータコイルＬｕ、Ｌｖ、Ｌｗと整流回路１１０との通電タイミングを、前記閾値を超えていないときよりも早める。

スイッチング制御部１５０はそれぞれの駆動回路１４５に向けてスイッチングパルスを出力する。スイッチング制御部１５０は、スイッチングパルスの出力タイミングを、ファンモータＭの負荷が重くなるにしたがって早める。負荷が重くなっているか否かは、電流センサ１４８が検出するピーク電流値が、設定してある閾値を超えたか否かで判断する。

図２は、図１に示したスイッチング制御部１５０の構成を示すブロック図である。スイッチング制御部１５０は、閾値記憶部１５４とスイッチングパルス出力部１５８とを有する。

閾値記憶部１５４は、異なる大きさの複数の閾値を記憶する。閾値は、電流センサ１４８が検出するピーク電流値と比較される。なお、閾値は、異なる大きさの閾値を段階的に設定しても良いし、連続的に無段階に設定しても良い。

また、閾値記憶部１５４は、閾値に対応した通電タイミングも記憶する。閾値記憶部１５４が複数の閾値を記憶しているときには、通電タイミングは、閾値の値が大きくなるほど早くしてある。なお、通電タイミングとは、センサ部Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３がロータＭＲの回転位置を検出した後、後述するスイッチングパルス出力部１５８がスイッチングパルスを出力するまでの時間である。換言すれば、通電タイミングとは、ステータコイルＬｕ、Ｌｖ、Ｌｗを整流回路１１０に接続するタイミングである。

スイッチングパルス出力部１５８は、３つのセンサ部Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３と電流センサ１４８を接続する。３つのセンサ部Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３のそれぞれは、図４に示すように、ロータＭＲ（図１参照）の回転位置によって、電気角で１２０°位相のずれたＨｉ、Ｌｏの信号を出力する。したがって、スイッチングパルス出力部１５８は、３つのセンサ部Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３がそれぞれ出力するＨｉ、Ｌｏの信号を用いて、ロータＭＲの回転位置が認識できる。電流センサ１４８は、ファンモータＭの３つのステータコイルＬｕ、Ｌｖ、Ｌｗに流れる電流のピーク電流値を検出する。

スイッチングパルス出力部１５８は、電流センサ１４８が検出するピーク電流値と閾値記憶部１５４に記憶されている閾値とを常に比較する。また、スイッチングパルス出力部１５８は、センサ部Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３が出力する信号を入力し、ロータＭＲの位置を認識して、各駆動回路１４５（図１参照）にスイッチングパルスを出力する。

スイッチングパルス出力部１５８は、電流センサ１４８が検出するピーク電流値が閾値を超えていないときには、センサ部Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３が出力する信号が入力されてから一定の時間を遅延させて、各駆動回路１４５にスイッチングパルスを出力する。一方、スイッチングパルス出力部１５８は、電流センサ１４８が検出するピーク電流値が閾値を超えたときには、一定の時間を早めて、各駆動回路１４５にスイッチングパルスを出力する。したがって、図５に示すように、電流センサ１４８が検出するピーク電流値が閾値を超えたときには閾値を超えていないときと比較して、スイッチングパルスが早めに出力される。

〔ファンモータの制御装置の動作〕
次に、図１に示したファンモータの制御装置１００の動作について説明する。図３は、ファンモータの制御装置１００の動作フローチャートである。

スイッチングパルス出力部１５８は、電流センサ１４８が検出したピーク電流値を入力する（ステップＳ１００）。電流検出センサ１４８は、整流回路１１０からインバータ回路１３０を介してファンモータＭの３つのステータコイルＬｕ、Ｌｖ、Ｌｗに流れるピーク電流値を検出する。なお、ピーク電流は、ステータコイルＬｕ、Ｌｖ、Ｌｗに流す電流の経路を切り替える相変化時に生じる。

スイッチングパルス出力部１５８は、電流センサ１４８が検出したピーク電流値と閾値記憶部１５４に記憶されている閾値とを比較する（ステップＳ１０１）。

スイッチングパルス出力部１５８は、電流センサ１４８が検出したピーク電流値が閾値よりも小さければ（ステップＳ１０１：ＮＯ）、図５に示すように、センサ部Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３が出力する信号を基準とする通常時のタイミングでスイッチングパルスを出力する（ステップＳ１０２）。

一方、スイッチングパルス出力部１５８は、電流センサ１４８が検出したピーク電流値が閾値以上であれば（ステップＳ１０１：ＹＥＳ）、図５に示すように、センサ部Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３が出力する信号を基準とする通常時のタイミングよりも早いタイミングでスイッチングパルスを出力する（ステップＳ１０３）。

さらに具体的に説明すると、スイッチングパルス出力部１５８は、６つの通電パターンを備えている。たとえば、通電パターン１では、図１に示した、トランジスタＴＲ１とＴＲ５が駆動回路１４５によってスイッチングされ、整流回路１１０からトランジスタＴＲ１、ステータコイルＬｕ、ステータコイルＬｗ、トランジスタＴＲ５、整流回路１１０に至る閉回路を電流が流れる。通電パターン２では、トランジスタＴＲ１とＴＲ６が駆動回路１４５によってスイッチングされ、整流回路１１０からトランジスタＴＲ１、ステータコイルＬｕ、ステータコイルＬｖ、トランジスタＴＲ６、整流回路１１０に至る閉回路を電流が流れる。通電パターン３では、トランジスタＴＲ２とＴＲ６が駆動回路１４５によってスイッチングされ、整流回路１１０からトランジスタＴＲ２、ステータコイルＬｗ、ステータコイルＬｖ、トランジスタＴＲ６、整流回路１１０に至る閉回路を電流が流れる。通電パターン４−６についても通電パターン１−３と同様の考え方で形成される閉回路に電流が流れる。

スイッチングパルス出力部１５８は、センサ部Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３が出力する信号を入力し、３つの信号のＨＩ、ＬＯＷの組み合わせでロータＭＲの回転位置を認識し、どの通電パターンでステータコイルＬｕ、Ｌｖ、Ｌｗに通電させるかを選択する。スイッチングパルス出力部１５８が通電パターン１を選択しているときに、電流センサ１４８によって検出されるピーク電流値が閾値よりも小さければ、図５に示すように、通常のタイミングで、駆動回路１４５にスイッチングパルスを出力し、トランジスタＴＲ１とトランジスタＴＲ５をＯＮする。一方、スイッチングパルス出力部１５８が通電パターン１を選択しているときに、電流センサ１４８によって検出されるピーク電流値が閾値以上であれば、図５に示すように、通常のタイミングよりも早いタイミングで、駆動回路１４５にスイッチングパルスを出力し、トランジスタＴＲ１とトランジスタＴＲ５をＯＮする。

電流センサ１４８によって検出されるピーク電流値が閾値以上となるときには、ファンモータＭの負荷が大きくなっている。このため、通常のタイミングよりも早いタイミングで、駆動回路１４５にスイッチングパルスを出力することによって、ファンモータＭの回転数の低下を抑制している。これによって、ファンモータの負荷が増加したときの風量特性の悪化が抑制できる。

閾値記憶部１５４が複数の閾値を記憶しているときには、閾値の値が大きくなるほど、通電タイミングが早まる時間が設定されている。この場合、電流センサ１４８によって検出されるピーク電流値が大きくなるほど、スイッチングパルス出力部１５８から出力されるスイッチングパルスの出力タイミングが段階的に早くなる。このため、ファンモータの負荷が増加するにしたがってファンモータＭの回転数の低下が段階的に抑制される。

閾値記憶部１５４が無段階の連続する閾値を記憶しているときには、通電タイミングを早める時間も無段階に記憶してある。この場合、電流センサ１４８によって検出されるピーク電流値が大きくなるほど、スイッチングパルス出力部１５８から出力されるスイッチングパルスの出力タイミングが連続的に早くなる。このため、ファンモータの負荷が増加するにしたがってファンモータＭの回転数の低下が連続的に抑制される。

図６は、本実施形態に係るファンモータの制御装置１００の動作説明に供する図である。図示左側に位置する波形は、フリーエアー状態においてファンモータＭに流れる電流の波形であり、図示右側に位置する波形は、最高負荷状態（全閉状態）においてファンモータＭに流れる電流の波形である。

ファンモータＭにほとんど負荷がかかっていないフリーエアー状態では、ステータコイルＬｕ、Ｌｖ、Ｌｗの切り替え時に現れる針状の波形のピーク値が閾値よりも低い。このため、図５に示した通常のタイミングでスイッチングパルスが出力され、通電パターンが切り替えられる。

ファンモータＭに最高負荷がかかっている最高負荷状態（空気の取り入れ口を完全に閉じた全閉状態）では、ステータコイルＬｕ、Ｌｖ、Ｌｗの切り替え時に現れる針状の波形のピーク値が、図に示すように、閾値よりも高くなる。このため、図５に示した通常よりも早いタイミングでスイッチングパルスが出力され、通電パターンが切り替えられる。この結果、図６の右下側に位置する波形のように、ファンモータＭに流れる電流の平均値が上がるものの、針状の波形のピーク値が低くなる。

電流波形は、ファンモータＭの回転速度とファンモータの起電力に関係し、ファンにかかる負荷の大きさによって変化する。図６に示すように、電流波形の大きな変化は、ステータコイルＬｕ、Ｌｖ、Ｌｗの切り替え時に現れる。このため、本実施形態に係るファンモータの制御装置１００では、電流センサ１４８を設け、ファンモータＭに流れる電流のピーク電流値が閾値を超えることをトリガーとして、ファンモータＭのスイッチングタイミングを早める。これによって、ファンモータＭの負荷増加による回転速度の低下を抑えることができるようになる。

図７は、本実施形態に係るファンモータの制御装置１００の動作説明に供する図である。図示左側に位置する波形は、フリーエアー状態においてファンモータＭに流れる電流の波形（下側）と整流回路１１０とグランドとの間の電圧波形（上側）であり、図示右側に位置する波形は、最高負荷状態（全閉状態）においてファンモータＭに流れる電流の波形（下側）と整流回路１１０とグランドとの間の電圧波形（上側）である。

これらの図に示すように、フリーエアー状態においても整流回路１１０とグランドとの間の電圧に一定周期で発生するピーク電圧が現れ、そのピーク電圧の大きさは、最高負荷状態で最も大きくなる。このようなピーク電圧が生じる理由は、前述のように、ステータコイルＬｕ、Ｌｖ、Ｌｗの切り替え時に電流波形のピークが生じるが、電流波形の大きな変化は、ステータコイルＬｕ、Ｌｖ、Ｌｗに大きな逆起電力を発生させることになるからである。

逆起電力によって発生したエネルギーは、回生電流を生じさせ、整流回路１１０とグランドとの間の電圧を上昇させる。この電圧を抑制するために、一般的には、整流回路１１０とグランドとの間にコンデンサやツェナーダイオードを接続する。ファンモータＭの容量が大きくなると、電圧保護に用いるコンデンサやツェナーダイオードが大型化し、数量も多くなるなど、実装上のスペースの確保が困難になり、コストアップに繋がるという問題を抱える。

本実施形態に係るファンモータの制御装置１００を用いると、図７の右下側に示す電流の波形（下側）と整流回路１１０とグランドとの間の電圧波形（上側）のように、ステータコイルＬｕ、Ｌｖ、Ｌｗの切り替え時に現れるピーク電流を抑えることができるため、発生する回生電流が最小限に抑えられ、その結果、整流回路１１０とグランドとの間の電圧はほとんど上昇しなくなる。このため、電圧保護に用いるコンデンサやツェナーダイオードに小型のものを用いることができ、数量も少なくて済むようになるなど、実装上のスペースの確保とコストアップの問題が解消される。

以上のように、本実施形態に係るファンモータの制御装置１００では、整流回路１１０とグランドとの間の電圧変動を最小限に抑えることができるため、回路の損失電力の増加を抑制できる。

〔ファンモータの制御装置によって得られる効果〕
本実施形態に係るファンモータの制御装置１００のような制御を行わない、従来のファンモータの制御装置では、ファンの風量特性は、ファンの羽根の形状、ファンモータのトルク特性に応じて大きく変動する。このため、ファンが高負荷状態に移行するほど、ファンモータの回転速度が低下し、風量特性が低下してしまう。ファンモータの回転速度と風量特性とが低下するのは、ファンモータの負荷がファンの羽根の負荷変動に依存するためである。このために、ファンモータが高負荷状態になるほど、回転速度が下がり、電流が増加する傾向となる。

本実施形態に係るファンモータの制御装置１００では、ファンモータの回転速度と電流の変化に着目し、電流センサを設け、ファンモータにある一定以上の大きさの電流が流れたことをトリガーとして、ファンモータのスイッチングのタイミングを早めている。負荷変動に応じてファンモータのスイッチングのタイミングを適切に変えると、ファンモータの回転速度をある程度の範囲内で自由に変化させることができる。

図８は、従来のファンモータの制御装置の特性と本実施形態に係るファンモータの制御装置の特性の測定結果である。

図８に示すように、従来（改善前）の風量−回転速度特性では、ファンモータの負荷が大きくなるにしたがって、ファンモータの回転速度が低下する。また、従来（改善前）の風量−静圧特性では、ファンモータの負荷が大きくなるにしたがって、風量が少なくなって、静圧が上昇する。

一方、図８に示すように、本願の（改善後）の風量−回転速度特性では、ファンモータの負荷が大きくなっても、従来のように回転速度が低下することはなく、むしろ上昇する。また、本願（改善後）の風量−静圧特性では、ファンモータの負荷が大きくなるにしたがって、風量が低下するものの、従来よりも増して、静圧が上昇する。

以上のように、本実施形態に係るファンモータの制御装置１００によれば、ファンモータの負荷が増加したときでも風量特性の悪化を抑制することができる。

図９は、本実施形態に係るファンモータの制御装置において閾値を変更した場合の特性の相違を示すグラフである。

閾値を設けることのない従来（改善前）の場合、図示するように、風量−回転速度特性及び風量−静圧特性は、図８に示した従来（改善前）と同一の特性となる。つまり、ファンモータの負荷が大きくなるにしたがって、ファンモータの回転速度が低下し、ファンモータの負荷が大きくなるにしたがって、風量が少なくなって、静圧が上昇する。

本願において、閾値を１個だけ設定（風量０．５ｍ^３／ｍｉｎ付近に設定）した場合には、ファンモータの負荷が増加し、風量が０．５ｍ^３／ｍｉｎ程度まで低下したときに、ファンモータのスイッチングのタイミングが早められる。このため、図９に示すように、風量が０．５ｍ^３／ｍｉｎ付近まで低下したときから、さらに風量が低下するにしたがって静圧が上昇する。また、風量が０．５ｍ^３／ｍｉｎ付近まで低下したときからファンモータの回転速度が上昇する。

また、本願において、閾値を上記に加えてさらに１個設定（風量１．８ｍ^３／ｍｉｎ付近に設定）して、閾値を２個とした場合には、ファンモータの負荷が増加し、風量が１．８ｍ^３／ｍｉｎ程度まで低下したときに、まず、第１段階としてファンモータのスイッチングのタイミングが早められる。さらに風量が０．５ｍ^３／ｍｉｎ程度まで低下したときに、第２段階としてファンモータのスイッチングのタイミングがさらに早められる。このため、図９に示すように、風量が１．８ｍ^３／ｍｉｎ付近まで低下したときから、風量が低下するにしたがって静圧が上昇する。さらに風量が０．５ｍ^３／ｍｉｎ付近まで低下すると、風量が低下するにしたがってさらに静圧が上昇する。また、風量が１．８ｍ^３／ｍｉｎ付近まで低下したときにファンモータの回転速度が上昇し、さらに風量が０．５ｍ^３／ｍｉｎ程度まで低下したときに再びファンモータの回転速度が上昇する。

さらに、本願において、閾値を無段階に設定した場合には、ファンモータの負荷が増加するにしたがって、徐々にファンモータのスイッチングタイミングが早められる。このため、図９に示すように、風量の低下とともに静圧が最も大きな上昇率で上昇し、風量の低下とともにファンモータの回転速度が上昇する。

このような特性となるのは、ファンモータに流れる電流が常時監視され、その電流の大きさに応じてファンモータのスイッチングタイミングが変更されるためである。ファンモータの負荷とファンモータのスイッチングタイミングとの関係を最適化すれば、ファンの羽根の負荷による回転速度の低下をなくすことも可能になる。

閾値を１個設ける場合、閾値を２個設ける場合、いずれの場合も、ファンモータの特性を考慮して、最適の値を設けることが好ましい。また、閾値を無段階に設定する場合も、ファンモータの特性を考慮して、ファンモータの負荷とファンモータのスイッチングタイミングとの関係を最適化することが好ましい。図９では、風量の低下とともに、常にファンモータの回転速度が上昇させるようにしているが、設定する閾値とファンモータのスイッチングタイミングとの関係を調整することによって、その上昇の程度を調整したり、ファンモータの回転速度が一定のままとなるようにしたりできる。

以上のように、本実施形態に係るファンモータの制御装置１００によれば、電流センサが検出した電流が閾値を超えると、コイルと電源との通電タイミングを、閾値を超えていないときよりも早めるので、ファンモータの負荷が増加したときでも風量特性の悪化と損失電力の増加を抑制できる。

また、本実施形態に係るファンモータの制御装置１００によれば、設定する閾値とファンモータのスイッチングタイミングとの関係を調整することによって、風量−静圧特性及び風量−回転速度特性を任意の特性に調整することができる。

なお、上記実施形態では、三相のモータを例示して説明したが、本発明の思想は、単相モータ、２相モータ、５相モータ等の様々な相数のモータに対しても適用することができる。また、上記実施形態では、ロータの極数が２極の場合を例示したが、３極以上の極数のモータについても本発明の思想を適用することができる。さらに、スロット数も様々な数のモータに対して適用することができる。

１００ ファンモータの制御装置、
１１０ 整流回路、
１２０ 交流電源（三相）、
１３０ インバータ回路、
１４０Ａ、１４０Ｂ、１４０Ｃ アーム回路、
１４２Ａ、１４２Ｂ、１４２Ｃ 接続ライン、
１４５ 駆動回路、
１４８ 電流センサ、
１５０ スイッチング制御部、
１５４ 閾値記憶部、
１５８ スイッチングパルス出力部、
Ｍ ファンモータ、
Ｃ 平滑コンデンサ、
ＴＲ１−ＴＲ６ トランジスタ、
Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３ センサ部。

Claims (8)

1. ファンモータの回転位置を検出する回転位置検出センサと、
   前記ファンモータのコイルのそれぞれと電源とを選択的に接続するスイッチング部と、
   前記ファンモータに流れる電流を検出する電流センサと、
   前記電流センサが検出する電流が閾値を超えたときには、前記回転位置検出センサが検出する回転位置を用いて、前記コイルと前記電源との通電タイミングを、前記閾値を超えていないときよりも早めるスイッチング制御部と、
   を有することを特徴とするファンモータの制御装置。
2. 前記スイッチング制御部は、
   前記閾値を記憶する閾値記憶部を有し、
   前記閾値記憶部には異なる大きさの複数の閾値が記憶されていることを特徴とする請求項１に記載のファンモータの制御装置。
3. 前記スイッチング制御部は、
   前記閾値を記憶する閾値記憶部を有し、
   前記閾値記憶部には無段階の連続する閾値が記憶されていることを特徴とする請求項１に記載のファンモータの制御装置。
4. 前記閾値記憶部は、
   前記閾値に対する通電タイミングが記憶されていることを特徴とする請求項２または３に記載のファンモータの制御装置。
5. 前記通電タイミングは、前記閾値が大きいほど早くしてあることを特徴とする請求項４に記載のファンモータの制御装置。
6. 前記通電タイミングは、前記回転位置検出センサが回転位置を検出した後、前記スイッチング部が前記コイルのそれぞれと電源とを接続するまでの時間であることを特徴とする請求項４または５に記載のファンモータの制御装置。
7. 前記電流センサは、前記電源と前記スイッチング部との間に設けることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載のファンモータの制御装置。
8. 前記電流センサは、前記ファンモータに流れる電流を検出することを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載のファンモータの制御装置。