JP3458523B2 - モータ装置・モータの駆動装置及びその制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、スイッチをオンオフ
してモータに通電、非通電を繰り返し、その通電率に対
応した回転数で単相や多相のモータを駆動するモータ装
置やモータの駆動装置及びその制御方法、ファン装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図５９は例えば特開昭６２−２３９８９
５号公報に示された従来の電動機の駆動装置を説明する
回路図であり、図において、１は商用電源のＡＣ１００
Ｖ電源、２はファンモータ、３は電源トランスである。
４はダイオードブリッジ、５は電解コンデンサ、６は３
端子レギュレータであり、ダイオードブリッジ４、電解
コンデンサ５、及び３端子レギュレータ６によって定電
圧電源回路が構成されている。

【０００３】７，８はダイオード、９，１０，１２は抵
抗器、１１はトランジスタであり、ダイオード７，８、
抵抗器９，１０，１２及びトランジスタ１１によってゼ
ロクロス検出回路が構成されている。即ち、ＡＣ１００
Ｖ電源１がゼロクロス付近になると、電源トランス３の
２次側巻線の両端の電位差もほとんどゼロになるため、
この２次側巻線の両端子のいずれの電位も、ダイオード
ブリッジ４の出力側のＧＮＤレベル（電解コンデンサ５
のマイナス端子側）より低くなる。なお、前記ＧＮＤレ
ベルは、電源トランス３の２次側巻線の両端のうちのよ
り低い側の電位に対して、ダイオードブリッジ４の中の
ダイオードの順方向電圧分だけで常に高くなっている。
したがって、ダイオード７及び８のいずれも逆バイアス
となり、トランジスタ１１にベース電源を流すことがで
きない。故に、トランジスタ１１はオフとなり、プルア
ップ抵抗１２によって、そのトランジスタ１１のコレク
タ電位はマイクロコンピュータ１３の電源電圧に等しく
なり、‘Ｈ（ハイレベル）’となる。ＡＣ１００Ｖ電源
１がゼロクロス付近でないとき、電源トランス３の２次
側巻線のいずれかの端子の電位が高くなり、ダイオード
７または８、抵抗器９を介してベース電流が流れ、トラ
ンジスタ１１はオンして、そのコレクタ電位はオン（Ｇ
ＮＤレベル）となり、‘Ｌ（ローレベル）’となる。こ
のようにして、トランジスタ１１のコレクタ電位によっ
て、ＡＣ１００Ｖ電源１がゼロクロス付近であるか否か
を検出できる。

【０００４】また、１３はファンモータ２通電率制御回
路の電子制御回路を構成するマイクロコンピュータであ
る。Ｐ１はその電源端子で、前述した定電圧電源回路の
出力（Ｖｃｃ）が与えられている。Ｐ２はその接地端子
で、ＧＮＤ（０Ｖ）に接続されている。Ｐ３はその入力
端子で、前述したゼロクロス検出回路の出力端子、即
ち、トランジスタ１１のコレクタが接続されている。Ｐ
４はその出力端子であり、抵抗器１８を介して、抵抗器
１９、トランジスタ２０のベースに接続されている。２
２ａはフォトトライアックカプラの発光側で、フォトト
ライアックカプラの受光側２２ｂと光結合するもので、
一体でフォトトライアックカプラを構成する。Ｐ５は前
記マイクロコンピュータ１３で構成する電子制御回路の
通電率を指令する外部入力端子であり、この実施例で
は、他のマイクロコンピュータで制御される。

【０００５】ここで、マイクロコンピュータ１３の出力
端子Ｐ４が‘Ｈ’になると、トランジスタ２０がオンす
るので、抵抗器２１を介して、フォトトライアックカプ
ラの発光側２２ａにトリガ電流が流れ、フォトトライア
ックカプラの受光側２２ｂがオンする。これによって、
抵抗器２３，２４によるトライアック２７のゲートトリ
ガ回路が閉じられ、前記ゲートトリガ回路と共にスイッ
チング回路を構成するトライアック２７がターンオンし
て、ファンモータ２に通電される。マイクロコンピュー
タ１３の出力端子Ｐ４が‘Ｌ’の場合は、トランジスタ
２０がオフなので、フォトトライアックカプラの発光側
２２ａにトリガ電流は流れず、フォトトライアックカプ
ラの受光側２２ｂがオフして、ゲートトリガ回路を開く
ので、トライアック２７はターンオフとなる。したがっ
て、ファンモータ２には通電されない。また、２５は抵
抗器、２６はコンデンサであり、トライアック２７がス
ナバ回路を構成している。

【０００６】次にファンモータの具体的な制御手段につ
いて説明する。刊行物（「電気工学ハンドブック１９８
８年版」、１６編、７２４〜７２５頁）に記載されてい
るように、位相制御はコンデンサモータの可変速制御手
段として幅広く使用されている。この位相制御を従来例
１として図６０にその通電波形などの波形図を示す。図
６０において、２８はＡＣ１００Ｖ電源１の電源波形、
２９はマイクロコンピュータ１３の入力端子Ｐ３におけ
るゼロクロス信号の入力波形、３０はマイクロコンピュ
ータ１３の出力端子Ｐ４における出力波形、３１はファ
ンモータ２に通電される電流波形（通電波形）である。
ゼロクロスからトライアック２７をオンするまでの時間
をβとすれば、このβを調節することによってモータ供
給電力を制御でき、回転数をも制御できることになる。
例えば、βが零のとき、全通電となり、βが電源周期の
半分に等しければ、全く通電しないことになる。図６０
はβが電源周期の４分の１のときであり、供給電力がお
およそ半分に調整されている。

【０００７】また、図６１は特開昭６２−２３９８９５
号公報に示された従来例２を説明する波形図、図６２は
ファンモータ２に通電するメモリマップのパターンを示
す説明図である。マイクロコンピュータ１３は、制御条
件、例えば、時間とか暖房機の熱交換器の温度等によっ
て決まるファンモータ２の回転数を得るための最も適切
な通電率を実現するために、図６２に示したようなメモ
リマップのパターンに従ってファンモータ２に通電す
る。このメモリマップのパターンはは、通電率としてひ
とまとめにされるＡＣ１００Ｖ電源１のサイクル数を、
２４サイクルとしており、またオン／オフの切り換えと
しては、２４サイクルを４分割した６サイクル単位とな
っている。例えば、通電率８３．３［％］の場合で考え
てみると、 ５サイクル・オン、 １サイクル・オフ、 ５サイクル・オン、 １サイクル・オフ、 ５サイクル・オン、 １サイクル・オフ、 ５サイクル・オン、 １サイクル・オフ というメモリマップのパターンでファンモータ２に通電
する。このとき、２４サイクル中の通電サイクル数は５
＋５＋５＋５＝２０なので、通電率は、２０／２４＝
０．８３３となる。また、通電率２０．８［％］が必要
であれば、 ２サイクル・オン、 ４サイクル・オフ、 １サイクル・オン、 ５サイクル・オフ、 １サイクル・オン、 ５サイクル・オフ、 １サイクル・オン、 ５サイクル・オフ というメモリマップのパターンで、ファンモータ２に通
電する。このとき、２４サイクル中の通電サイクルは２
＋１＋１＋１＝５なので、通電率は５／２４＝０．２０
８となる。また、図６２に示したように、通電、非通電
のサイクル数の最小単位は１サイクルである。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】従来のモータ装置やモ
ータの駆動装置は以上のように構成されており、モータ
駆動時に騒音が発生するという問題があった。騒音の発
生原因として種々検討した結果、次のようなものが挙げ
られることが明かとなった。即ち、従来例１において
は、２ｆの周波数でスイッチングすることにより、コン
デンサモータの２ｆトルク脈動及び２ｆの整数倍のトル
ク脈動を生じ、２ｆ及び２ｆの整数倍の磁気音を生じ
る。さらに、電源電圧のゼロクロスからずれたタイミン
グで常にターンオンするため、ターンオンの瞬間に電流
が急激に流れ、大きな加振力を生じて磁気音が大きくな
る。また、従来例２においては、図６２に示したよう
に、特に高通電率範囲ではオンサイクルが５以上も用い
るため、この５以上のオンサイクル期間でコンデンサモ
ータの２ｆトルク脈動を生じ、２ｆの磁気音を生じる。
さらに、６サイクルをオンオフの基本サイクル数とした
ため、例えばｆ＝６０Ｈｚにおいて１０Ｈｚの周波数で
オンオフが繰り返される。１０Ｈｚのオンオフでは、オ
ンオフを聴感で聞き分けられる場合があり、断続音とし
て耳ざわりな騒音となる。さらに、単相や多相のモータ
の機械的共振や単相モータの通電のオンオフ時にモータ
の主巻線と補助巻線が同時に通電及び非通電制御される
場合に、マグネットセンタずれなどによりファンモータ
軸が軸方向に大きく加振されて、「コトコト」という異
音が生じる等、異常振動が起こる。

【０００９】また、従来のモータの回転数制御方法はモ
ータ駆動時に騒音及び振動が発生するという問題があっ
た。騒音及び振動の発生原因としては、所定のメモリマ
ップパターンに従ってオンオフを繰り返しているため、
オンオフを「コツコツ」というような聴感で聞き分けら
れる場合があり、オンオフの繰り返しによるベース周波
数が騒音及び振動の原因となる。

【００１０】また、モータに駆動されるファンが高速回
転において断続的な風切り音が聞こえてきて耳ざわりで
あった。

【００１１】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、モータ駆動時の騒音を低減した
り、耳ざわりな音を解消することを目的とする。

【００１２】また、この発明は、上記のような問題点を
解決するためになされたもので、モータ駆動時の振動や
異常現象を低減することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明に係
るモータの駆動装置は、交流電源のゼロクロス電圧を検
出するゼロクロス電圧検出回路、及びモータに供給する
交流電源の通電と非通電を切り替えオンオフ制御するス
イッチング回路を備え、上記モータに供給する交流電源
の通電時間と非通電時間の比を変化させることにより上
記モータの速度を制御するモータの駆動装置において、
通電開始のタイミングを上記交流電源電圧のゼロクロス
のタイミングと一致させると共に、通電終了のタイミン
グを上記スイッチング回路により、通電電流のゼロクロ
スに一致させ、かつ上記通電時間と非通電時間の比が等
しい複数種類のパターンを組み合わせて用いるものであ
る。

【００１４】

【００１５】

【００１６】請求項２記載の発明に係る電動機の駆動装
置は、請求項１記載のものにおいて、モータは主巻線と
コンデンサを介して通電される補助巻線とを有するコン
デンサ型単相モータであり、上記主巻線に供給する交流
電源の通電時間と非通電時間の比を変化させるものであ
る。

【００１７】請求項３記載の発明に係るモータ装置は、
モータと、このモータに通電電流を供給する交流電源
と、この交流電源からの通電をオンオフしてモータへの
通電と非通電を行うスイッチング回路と、このスイッチ
ング回路のオンオフを制御して通電サイクルと非通電サ
イクルの比を変化させる駆動装置と、を備え、この駆動
装置は、上記通電サイクルまたは非通電サイクルを上記
交流電源のサイクルの周期の半分の整数倍の所定値に固
定し、上記非通電サイクルまたは通電サイクルを上記交
流電源のサイクルの周期の半分の整数倍単位で変化させ
てモータの速度を制御するさい、少なくとも２種類以上
の所定値により上記通電サイクルと非通電サイクルの比
が等しい複数種類のパターンを設定し、順次各パターン
を選択して用いるものである。

【００１８】

【００１９】

【００２０】

【００２１】請求項４記載の発明に係るモータの駆動装
置の制御方法は、交流電源からモータに通電電流を供給
し、この交流電源からの通電をスイッチング回路にてオ
ンオフして上記モータへ通電と非通電を行うときに、こ
の通電のサイクルと非通電のサイクルの比を変化させて
上記モータの速度を制御するモータの駆動装置の制御方
法において、同一の通電率に対し、上記通電サイクルと
非通電サイクルの比が等しい通電パターンを複数設ける
ステップと、上記複数のパターン中から所定のパターン
を選択し、この選択されたパターンを設定して上記モー
タの速度を制御するステップと、を備えたものである。

【００２２】請求項５記載の発明に係るモータの駆動装
置の制御方法は、所定のパターンとして、モータの運転
中の騒音の静かなパターン、または振動の小さなパター
ンを選択するステップと、を備えたものである。

【００２３】

【００２４】

【００２５】

【００２６】

【００２７】請求項６記載の発明に係るモータの駆動装
置の制御方法は、交流電源からモータに通電電流を供給
し、この交流電源からの通電をスイッチング回路にてオ
ンオフして上記モータへ通電と非通電を行うときに、こ
の通電のサイクルと非通電のサイクルの比を変化させて
上記モータの速度を制御するモータの駆動装置の制御方
法において、上記通電サイクルまたは非通電サイクルの
少なくとも一方を電源周期の半分の整数倍単位でランダ
ムに複数回変化させるさい、このランダムに得た数値と
この数値に所定値を加算または減算させて得た数値の組
み合わせにより所望の通電率を得て、上記モータの速度
を制御する。

【００２８】請求項７記載の発明に係るモータの駆動装
置の制御方法は、交流電源のゼロクロス電圧を検出する
ゼロクロス電圧検出回路、及びモータに供給する交流電
源の通電と非通電を切り替えオンオフ制御するスイッチ
ング回路を備え、上記モータに供給する交流電源の通電
時間と非通電時間の比を変化させることにより上記モー
タの速度を制御するモータの駆動装置の制御方法におい
て、通電開始のタイミングを上記交流電源電圧のゼロク
ロスのタイミングと一致させると共に、通電終了のタイ
ミングを上記スイッチング回路により、通電電流のゼロ
クロスに一致させ、かつ所望の通電率を得るための上記
通電時間または非通電時間の少なくとも一方を、電源周
期の半分の整数倍単位でランダムに変化させるさい、こ
のランダムに得た数値とこの数値に所定値を加算または
減算させて得た数値の組み合わせにより得る。

【００２９】

【００３０】

【００３１】

【００３２】請求項８記載の発明に係るモータの駆動装
置の制御方法は、交流電源のゼロクロス電圧を検出する
ゼロクロス電圧検出回路、及びモータに供給する交流電
源の通電と非通電を切り替えオンオフ制御するスイッチ
ング回路を備え、上記モータに供給する交流電源の通電
時間と非通電時間の比を変化させることにより上記モー
タの速度を制御するモータの駆動装置の制御方法におい
て、通電開始のタイミングを上記交流電源電圧のゼロク
ロスのタイミングと一致させると共に、通電終了のタイ
ミングを上記スイッチング回路により、通電電流のゼロ
クロスに一致させ、かつ所望の通電率を得るための上記
通電時間または非通電時間の少なくとも一方を、電源周
期の半分の整数倍単位で所定の範囲の数値から選択さ
れ、かつ、この選択された数値に一定の変化が加えられ
てランダムに変化させて得るものである。

【００３３】請求項９記載の発明に係るモータの駆動装
置の制御方法は、通電サイクル及び非通電サイクル、ま
たは、通電時間及び非通電時間、にそれぞれ整数を乗じ
て乱数の出現パターンを増加させる。

【００３４】請求項１０記載の発明に係るモータの駆動
装置の制御方法は、通電サイクル及び非通電サイクル、
または、通電時間及び非通電時間、それぞれをランダム
に制御する。

【００３５】

【００３６】

【００３７】

【作用】請求項１の発明において、通電開始のタイミン
グを交流電源電圧のゼロクロスのタイミングと一致させ
ると共に、通電終了のタイミングをサイリスタにより、
通電電流のゼロクロスに一致させ、かつ通電時間と非通
電時間の比が等しい複数種類のパターンを組み合わせて
用いるので、オンオフの基本周波数を分散させることが
でき１０Ｈｚ付近の周波数でオンオフが繰り返されるこ
とによる断続音が軽減される。また、オンオフの基本周
波数を分散させることでトルク脈動における特定周波数
の卓越を分散でき、磁気音を軽減できる。

【００３８】

【００３９】

【００４０】請求項２記載の発明においては、モータの
主巻線と補助巻線のうちの主巻線に供給する交流電源の
通電時間と非通電時間の比を変化させるので、通電のオ
ンオフ時にモータ軸が軸方向に大きく加振されて、「コ
トコト」という異音が生じるのを軽減できる。

【００４１】請求項３記載の発明においては、通電サイ
クルまたは非通電サイクルを交流電源のサイクルの周期
の半分の整数倍の所定値に固定し、非通電サイクルまた
は通電サイクルを交流電源のサイクルの周期の半分の整
数倍単位で変化させてモータの速度を制御するさい、少
なくとも２種類以上の所定値により通電サイクルと非通
電サイクルの比が等しい複数種類のパターンを設定し、
順次各パターンを選択して用い、モータの２ｆトルク脈
動を低減できるとともにオンオフの基本周波数を分散で
きる。

【００４２】

【００４３】

【００４４】

【００４５】請求項４記載の発明においては、同一の通
電率に対し、通電サイクルと非通電サイクルの比が等し
い通電パターンを複数設け、複数のパターン中から所定
のパターンを選択し、この選択されたパターンを設定す
るので、モータと駆動装置の組み合わせが自由に行え
る。

【００４６】請求項５記載の発明において、所定のパタ
ーンとして、モータの運転中の騒音の静かなパターン、
または振動の小さなパターンを選択でき、最も条件の良
い運転が可能となる。

【００４７】

【００４８】

【００４９】

【００５０】

【００５１】請求項６記載の発明において、通電サイク
ルまたは非通電サイクルの少なくとも一方を電源周期の
半分の整数倍単位でランダムに複数回変化させるさい、
このランダムに得た数値とこの数値に所定値を加算また
は減算させて得た数値の組み合わせにより所望の通電率
を得て、上記モータの速度を制御するのでオンオフ周波
数を分散でき、簡単に所望の通電率を得ることができ
る。

【００５２】請求項７記載の発明において、通電開始の
タイミングを上記交流電源電圧のゼロクロスのタイミン
グと一致させると共に、通電終了のタイミングを上記ス
イッチング回路により、通電電流のゼロクロスに一致さ
せ、かつ所望の通電率を得るための上記通電時間または
非通電時間の少なくとも一方を、電源周期の半分の整数
倍単位でランダムに変化させるさい、このランダムに得
た数値とこの数値に所定値を加算または減算させて得た
数値の組み合わせによりパターンを変えてベース周波数
を分散させる。

【００５３】

【００５４】

【００５５】

【００５６】請求項８記載の発明において、通電開始の
タイミングを上記交流電源電圧のゼロクロスのタイミン
グと一致させると共に、通電終了のタイミングを上記ス
イッチング回路により、通電電流のゼロクロスに一致さ
せ、かつ所望の通電率を得るための上記通電時間または
非通電時間の少なくとも一方を、電源周期の半分の整数
倍単位で所定の範囲の数値から選択され、かつ、この選
択された数値に一定の変化が加えられてランダムに変化
させてパターンを変えてベース周波数を分散させる。

【００５７】請求項９記載の発明において、通電サイク
ル及び非通電サイクル、または、通電時間及び非通電時
間、にそれぞれ整数を乗じて乱数の出現パターンを増加
させ、単調とさせない。

【００５８】請求項１０記載の発明において、通電サイ
クル及び非通電サイクル、または、通電時間及び非通電
時間、それぞれをランダムに制御して、所望の通電率を
得る。

【００５９】

【００６０】

【００６１】

【実施例】

実施例１．以下、この発明の一実施例について説明す
る。図１はこの発明の一実施例によるファンモータの制
御回路構成図である。図において、２は従来例と同様に
ファンモータであるが、このファンモータの構成要素を
詳細に示している。４０はロータ、４２は主巻線、４４
は補助巻線、４６はコンデンサである。他は図５９に示
したものと同様である。

【００６２】ＡＣ１００Ｖ電源１からファンモータ２の
主巻線４２と補助巻線４４へ電力が供給される。補助巻
線４４にはコンデンサ４６を介して通電するので、補助
巻線４４を流れる電流は、主巻線４２を流れる電流より
も位相が進み、ロータ４０のまわりに回転磁界が得られ
る。ロータ４０は鉄心をアルミダイキャストで固めたか
ご形ロータであり、前記の回転磁界との相互作用で誘導
電流が流れ、回転磁界よりも少し小さい回転速度で回転
する。このとき、トライアック２７がターンオン、ター
ンオフすることで主巻線４２への通電を制御できる。す
なわち、この実施例は、トライアック２７がファンモー
タ２に及ぼす作用において、主巻線４２への通電をオン
オフ制御するものであり、図５９に示した従来の主巻線
と補助巻線を区別なく同時に通電制御するものとは異な
っている。なお、主巻線４２への印加電圧がゼロクロス
であるか否かの検出、及びトライアック２７のターンオ
ン、ターンオフによる主巻線４２への通電、非通電の詳
細な動作は従来例の場合と同様であるので説明を省略す
る。なお、この実施例ではスイッチング回路に用いられ
るサイリスタの一種としてトライアック２７を用いた場
合について示したが、これに限らず例えばサイリスタ、
サイリスタとダイオードやソリッドステートリレー等、
例えば交流スイッチのオン機能可制御スイッチといわれ
るものであってもよい。

【００６３】サイリスタのオンオフ制御による電流成形
波形を１または２サイクルの正弦波状とする制御を低周
波パルセイションと呼ぶことにする。なお、巻線電流の
時定数により、電流成形波形は正弦波から若干歪むこと
がある。図２は、上記の低周波パルセイションによる本
発明を前記回路で実現した一実施例の制御による出力波
形図、図３は電子制御回路内のメモリマップの内容の説
明図である。図２において、５０は主巻線４２の電流波
形、５１は補助巻線４４の電流波形、２９はマイクロコ
ンピュータ１３の入力端子Ｐ３におけるゼロクロス信号
の入力波形で従来と同一である。３０はマイクロコンピ
ュータ１３の出力端子Ｐ４における出力波形である。マ
イクロコンピュータ１３は、前述したゼロクロス信号に
よって、サイクル数をカウントし、またゼロクロス信号
に同期したタイミングで出力端子Ｐ４‘Ｌ’→‘Ｈ’に
切り換え、それから所定時間後に出力端子Ｐ４を‘Ｈ’
→‘Ｌ’に切り換えるという出力方法をとっている。即
ち、主巻線４２にあるサイクルだけ通電しようとすると
き、まず、ゼロクロス信号に同期させて、出力端子Ｐ４
を‘Ｌ’→‘Ｈ’に切り換える。そして、その時から、
例えば、６ｍｓｅｃ後に、出力端子Ｐ４を‘Ｈ’→
‘Ｌ’に切り換える。このとき、６ｍｓｅｃの時間は、
マイクロコンピュータ１３に内蔵のタイマーによって得
られるものである。前記ゼロクロス信号は、８．３ｍｓ
ｅｃ周期（電源６０Ｈｚ時）或いは１０ｍｓｅｃ周期
（電源５０Ｈｚ時）で生ずるので、出力端子Ｐ４が
‘Ｈ’→‘Ｌ’になった後、２．３ｍｓｅｃ或いは４ｍ
ｓｅｃ経過すると、再びゼロクロス信号がマイクロコン
ピュータ１３に入力され、それに同期して、再び、出力
端子Ｐ４は‘Ｌ’→‘Ｈ’に切り換えられ、その６ｍｓ
ｅｃ後、‘Ｈ’→‘Ｌ’に切り換えられる。このような
パルス出力を、必要な通電サイクル数の倍（ゼロクロス
信号は半サイクル毎に入力されるから）だけ続けて出力
する。この必要な通電サイクル数とは、電流のオンサイ
クル数であって、もしサイリスタが主巻線に電流を供給
するなら主巻線電流を、もし、サイリスタが主巻線と補
助巻線の共通端子に、即ちモータへ供給するのであれば
モータ供給電流を含める。即ち、所望の回転数を得る目
的に対し、そのためのオンオフパターンが設定され、こ
れをそのサイクル数としている。この出力端子Ｐ４の
‘Ｈ’の信号によって、前述したようにトライアック２
７のゲートがトリガされる。このゲートトリガ信号は前
述したように６ｍｓｅｃでオフするが、ゼロクロス信号
毎に再トリガされるので、出力端子Ｐ４の出力パルスが
‘Ｈ’の間は、トライアック２７は導通状態になり、主
巻線４２に通電される。また、主巻線４２への非通電
は、ゼロクロス信号が入力されても、出力端子Ｐ４を
‘Ｌ’のままにしておけばよい。そのサイクル数はゼロ
クロス信号によってカウントされる。

【００６４】マイクロコンピュータ１３は、制御条件例
えば空調機の熱交換器の温度等によって決まるファンモ
ータ２の回転数を得るため、例えば図３（ａ）に示した
ようなメモリマップのパターンに従って、主巻線４２に
通電する。このメモリマップパターンは、オンのサイク
ル数を固定したまま、オフのサイクル数の調節で所望の
回転数を得るものである。もしここで、駆動パターンの
通電周期（オン）を４や５とした場合、オンオフの基本
周波数が下がる。例えば、４オン２オフでは、オンオフ
基本周波数が１０Ｈｚとなり、聴感でオンオフが断続音
として聞き分けられ易くなる。一方、２０Ｈｚくらいで
は連続音に聞こえることになる。このように、オンオフ
基本周波数を高くする低周波パルセイションの採用によ
り、断続風切り音を低減でき、連続音になり、風音にま
ぎれて気にならなくなる。即ち、基本周波数２０Ｈｚ付
近が最適で、これより高ければ可聴域に入り、低ければ
断続音が出ることになる。

【００６５】なお、補助巻線４４には常に通電してお
り、通電率αの計算式は次のようになる。 α＝１／２（Ｎｏｎ／（Ｎｏｎ＋Ｎｏｆｆ）＋１）×１
００ （％） ここで、Ｎｏｎはオンのサイクル数、Ｎｏｆｆはオフの
サイクル数である。

【００６６】本実施例においては上述のように主巻線４
２のみがオンオフするように構成したため、マグネット
センタずれに起因する軸方向加振力は、主巻線４２と補
助巻線４４を同時にオンオフするのに比べておよそ半分
となり、コトコト音を低減できる。

【００６７】図３（ａ）に示した回転数は実測結果であ
り、パッケージエアコンの天井埋込みカセットで試験し
た結果である。エアコンで所要のハイ、ミドル、ロー、
微風の風速制御ができていることが分かる。また、オン
オフの基本周波数が、通電率７５％以上では１５Ｈｚ以
上となっており、従来例２における１０Ｈｚの断続音が
軽減される。即ち断続の周波数が高くなることによって
聴感上連続に聞こえ、音質が改善される。なお、図３
（ａ）の例ではオンを２に固定したが、図３（ｂ）のよ
うにオンを１に固定すれば同じ通電率に対してオンオフ
基本周波数が２倍となり、全ての領域で２０Ｈｚ以上が
確保でき、断続音をさらに低減できる。

【００６８】なお上述の説明は商用周波数電源を前提に
オンを１または２で説明してきたが、これ以外のもので
も断続音を低減する等騒音や振動を抑えることができれ
ばよいことは当然である。通電サイクルまたは非通電サ
イクルを交流電源のサイクルの周期の半分の整数倍の所
定値に固定し、非通電サイクルまたは通電サイクルを交
流電源のサイクルの周期の半分の整数倍単位で変化させ
てモータの速度を制御することが重要である。さらに、
通電サイクルまたは非通電サイクルを交流電源のサイク
ルの周期の半分の整数倍の所定値に固定し、非通電サイ
クルまたは通電サイクルを交流電源のサイクルの周期の
半分の整数倍単位で変化させてモータの速度を制御する
さい、モータへの通電率が７５％以上という高通電率範
囲でスイッチング回路のオンオフの基本サイクルが１５
Ｈｚ以上となるように上記所定値を選択するとよい。

【００６９】（実施例１−１）上記図３（ａ）に示した
駆動パターン、すなわち、２サイクルオン、４サイクル
オフでパッケージエアコンの天井埋込みカセット（機種
Ａ）を駆動したときの、主巻線電流及び騒音レベルの実
測結果を図４及び図５に示す。回転数は４２８ｒ／ｍｉ
ｎであった。図４は主巻線電流の時間波形であり、６０
Ｈｚ電源で２サイクルオン、４サイクルオフのパターン
である。図５はこの主巻線電流波形で駆動したときの騒
音のパワスペクトルであり、騒音ピーク値は１２０Ｈｚ
の１８．７ｄＢ（Ａ）である。なお、全周波数帯域の合
計の騒音レベルであるオーバーオール値は３４．６９ｄ
Ｂ（Ａ）であった。

【００７０】次に、この２サイクルオン、４サイクルオ
フの駆動パターンと同じ通電率となる１サイクルオン、
２サイクルオフの駆動パターンで上記のカセット（機種
Ａ）を駆動した。このときの主巻線電流の時間波形と騒
音レベルのパワスペクトルを図６及び図７に示す。な
お、回転数は４２６ｒ／ｍｉｎであった。通電率が等し
いため、ほぼ同等のトルクが発生し、ほぼ同じ回転数に
なったと考えられる。図７に示した騒音ピーク値は１２
０Ｈｚの２１．２ｄＢ（Ａ）である。なお、この例のオ
ーバーオール値は３４．９６ｄＢ（Ａ）であった。本実
験結果においては機械構造との共振により１オン２オフ
よりも２オン４オフの方が磁気音が小さくなった。

【００７１】（実施例１−２）次に別の機械構造を有す
るパッケージエアコンの天井埋込みカセット（機種Ｂ）
を２サイクルオン、４サイクルオフ及び１サイクルオ
ン、２サイクルオフの駆動パターンで駆動したときの騒
音レベルのパワスペクトルを図８及び図９に示す。すな
わち、図８は機種Ｂを図４の主巻線電流波形で駆動した
ときの騒音のパワスペクトルであり、騒音ピーク値は８
０Ｈｚの１８．０ｄＢ（Ａ）である。図９は機種Ｂを図
６の主巻線電流波形で駆動したときの騒音のパワスペク
トルであり、騒音ピーク値は１６４Ｈｚの１１．０ｄＢ
（Ａ）である。図８は３６０ｒｐｍ、図９は３７５ｒｐ
ｍであった。本実験結果においては機械構造との共振に
より２オン４オフよりも１オン２オフの方が磁気音が小
さくなった。なお、機種Ａと機種Ｂでは機械構造すなわ
ちモータを支持するベースプレートの形状やファンの大
きさ、材質等が異なり、例えば、機種Ａのファンは金属
であるが、機種Ｂのファンはプラスチックである。

【００７２】（比較例）従来例１で示した位相制御によ
り、上記のカセット（機種Ａ）を４２８ｒ／ｍｉｎで駆
動したときの騒音のパワスペクトルを図１０に示す。騒
音のピーク値は、１２０Ｈｚの３０．６ｄＢ（Ａ）であ
る。図５に比べて１１．９ｄＢ（Ａ）増加している。な
お、オーバーオール値は３６．１４ｄＢ（Ａ）であっ
た。

【００７３】図１１〜１６は比較例に係り従来の主巻線
の位相制御でファンモータを駆動したときのシミュレー
ション結果を示す波形図である。６０はモータに供給し
たモータ電流波形、６１はモータの主巻線に印加した電
圧波形、６２は主巻線電流波形、６３は補助巻線電流波
形、６４はロータ速度波形、６５はモータトルク波形で
ある。この従来の位相制御は、従来例の図３９の回路構
成において、トライアック２７のターンオン、ターンオ
フにより本来正弦波であるＡＣ１００Ｖ電源を図１１の
モータ電流波形６０のように成形して駆動する。このと
き主巻線印加電圧波形６１は、例えば時刻０．０５５ｓ
ｅｃにおいて０Ｖから２８０Ｖへ急峻に立ち上がり、こ
のときモータトルク波形６５も急峻な立ち上がりを示
す。すなわちトライアック２７のターンオンによりトル
クが急激に変化して加振力を生じ、この加振力が構造体
に伝達して騒音を発生する。

【００７４】これに対し、本発明の低周波パルセイショ
ンにより図１１〜１６と同じファンモータを駆動したと
きのシミュレーション結果を図１７〜２２に示す。図１
７の低周波パルセイションのパターンはオンサイクルが
２、オフサイクルが４（以下２オン４オフと呼ぶ）であ
る。ロータ速度は位相制御（図１１〜１６）の場合も低
周波パルセイション（図１７〜２２）の場合も共に定常
状態において３４ｒａｄ／ｓｅｃとなっている。本発明
の低周波パルセイションでは電源電圧の０Ｖでトライア
ック２７をターンオンする。従来の位相制御ではトライ
アック２７のターンオンにより例えば図１１、図１６の
時刻０．０５５ｓｅｃにおいてモータ電流波形６０なら
びにモータトルク波形６５は減少から増加に急峻に転
じ、大きな加振力を生じていた。ところが、本発明の低
周波パルセイションでは、例えば図１７の時刻０．１ｓ
ｅｃにおいて、トライアック２７がターンオンしている
にもかかわらず、モータ電流波形は、増加のままわずか
に傾きが増えるだけであり図２２のモータトルク波形７
５も増加のままで、傾きが数倍に増すが、図１６の時刻
０．０５５ｓｅｃの変化に比べればなめらかになってい
る。以上に述べたトライアック２７のターンオン時のト
ルク変動のなめらかさが、本発明の低周波パルセイショ
ンによる静音化効果の第一のメカニズムである。なお、
トライアック２７をターンオフしたときのトルク波形に
関しては、図１６の０．０５５ｓｅｃの突起状のトルク
変動と図２２の０．１３ｓｅｃの突起状のトルク変動を
比較すればわかるように、同程度の加振力と考えられ
る。

【００７５】また、トライアック２７のターンオン・タ
ーンオフの単位時間当りの回数を比べると、図１１〜１
６に示した従来の位相制御では、電源周波数の２倍の周
波数でターンオン・ターンオフするので、ターンオンと
ターンオフともに１２０Ｈｚであり、図１７〜２２に示
した本発明の低周波パルセイションでは、ターンオンと
ターンオフともに１０Ｈｚである。電源周波数より高い
周波数の騒音への寄与が大きい帯域における加振力は、
トライアック２７のターンオン・ターンオフによるトル
ク脈動の影響が大きく、従来の位相制御に比べて本発明
の低周波パルセイションは単位時間あたりのこのトライ
アック２７のターンオン・ターンオフの回数が少なく
（上記の実施例では１／１２）、静音化の効果がある。

【００７６】図１６に示したモータトルク波形６５及び
図２２に示したモータトルク波形７５のパワスペクトル
計算値を各々図２３及び図２４に示す。縦軸はパワスペ
クトルの常用対数を１０倍したものに騒音のＡ補正をか
けたものである。なお、Ａ補正とは人間の聴感を周波数
重み付けするフィルタであることが一般に知られてい
る。騒音計が、単なるマイクロホンの出力の増幅器と異
なる点は、規格化された聴感補正特性を与える回路が組
み込まれていることである。マイクロホンからメーター
までの総合周波数特性を聴感特性に近似させるための、
抵抗及びコンデンサの組み合わせで構成される電気回路
で、日本ではＡ，Ｃの２特性が規定されているが（Ｂは
ＪＩＳでは特に備えなくてもよい）、航空機騒音評価の
ためのＤ特性を新たに加えたもの、広域平坦の特性を加
えたものなどもある。計量法では、騒音レベルはＡ特性
で定義されており、国際的にもＡ特性で測定するように
統一されている。

【００７７】ここでは電源周波数をｆ＝６０Ｈｚとして
いる。位相制御を用いて駆動させた場合（図２３）には
２ｆすなわち１２０Ｈｚの整数倍にあたる周波数（１２
０Ｈｚ、２４０Ｈｚ、３６０Ｈｚ、・・・）のスペクト
ル値が突出している。その値は例えば、１２０Ｈｚでは
−６２ｄＢ、２４０Ｈｚでは−６０．４ｄＢ、３６０Ｈ
ｚでは−６４．６ｄＢ、また、１ＫＨｚ近傍では−７
５．８ｄＢとなっている。一方、今回の発明による低周
波パルセイションを用いて駆動させた場合（図２４）に
は１０Ｈｚの倍数にあたる周波数の時にスペクトル値が
見られる。これは、この場合では２オン４オフなので１
サイクルは６波長分となり電源周波数が６０Ｈｚである
ことを考慮すると、１０Ｈｚの倍数の周波数においてス
ペクトル値が見られることが分かる。その値は例えば、
１２０Ｈｚでは−７５．４ｄＢ、２４０Ｈｚでは−８
４．７ｄＢ、３６０Ｈｚでは−８８．９ｄＢ、また１Ｋ
Ｈｚ近傍では−１０４．０ｄＢとなっている。両者の値
を比較すると、その違いがよく分かる。低周波パルセイ
ションの方が位相制御よりも、１２０Ｈｚにおいて１
３．４ｄＢ、２４０Ｈｚにおいて２４．３ｄＢ、３６０
Ｈｚにおいて２４．３ｄＢ、また１ＫＨｚ近傍において
２８．２ｄＢだけ小さな値を示している。

【００７８】前述の実機を用いた実験では、低周波パル
セイションによる測定値と位相制御による測定値との間
には、１２０Ｈｚで１１．９ｄＢもの差が見られた（図
５、図１０参照）。このシミュレーションにおける両者
の差が１２０Ｈｚで１３．４ｄＢであることを考える
と、実験結果とシミュレーションとが良く対応している
のが分かる。また図２４より、トルク脈動の影響が最も
大きいのは１３０Ｈｚであるが、機械系との共振により
図５のように実機による騒音レベルでは１２０Ｈｚの成
分が最も大きくなっている。以上の結果から分かるよう
に、低周波パルセイションは、従来例１の位相制御より
２ｆに比例した成分の振動、騒音を抑えることができ
る。その中でも特に、高周波域におけるスペクトル値を
大きく低下させることができるので、人間の可聴域を考
慮して評価するときには特に有効である。

【００７９】駆動パターンが１オン２オフ及び４オン８
オフのときの主巻線電流波形とモータトルク波形のシミ
ュレーション結果をそれぞれ図２５，２６及び図２７，
２８に示す。通電率はどちらも同じなので得られる速度
もほぼ同じ値をとっている。これらのトルク波形のパワ
ースペクトルのシミュレーション結果を図２９及び図３
０に示す。図２９は、１オン２オフであり、基本周波数
は電源周波数６０Ｈｚの１／３で２０Ｈｚとなる。２０
Ｈｚの整数倍、すなわち、４０Ｈｚ、６０Ｈｚ、８０Ｈ
ｚ、・・・でスペクトルのピークが生じている。Ａ補正
を加えた後の最大ピークは１４０Ｈｚの−６８．７ｄＢ
となり、２ｆの１２０Ｈｚの−７７．９ｄＢより９．２
ｄＢ大きくなっている。図３０は、４オン８オフであ
り、基本周波数は電源周波数６０Ｈｚの１／１２で５Ｈ
ｚとなる。５Ｈｚの整数倍、すなわち、５Ｈｚ、１０Ｈ
ｚ、１５Ｈｚ、２０Ｈｚ、・・・でスペクトルのピーク
が生じている。Ａ補正を加えた後の最大ピークは１２５
Ｈｚの−６９．９ｄＢとなり、２ｆの１２０Ｈｚの−７
１．４ｄＢより１．５ｄＢ大きい。図２４，２９，３０
より、トルクのスペクトルが最も高いものから順に３番
目までの周波数を読み取ると表１のようになる。また、
表１には、１２０Ｈｚのスペクトル値も示している。

【００８０】

【表１】

【００８１】表１より駆動パターンによってトルク脈動
の大きな周波数が変化することがわかる。最大ピーク
は、いずれの駆動パターンにおいても２ｆの１２０Ｈｚ
に駆動パターンの基本周波数を加えた周波数となってい
る。２番目に大きいピークは、１オン２オフでは２ｆに
基本周波数の２０Ｈｚの２倍を加えた１６０Ｈｚ、２オ
ン４オフでは２ｆから基本周波数の１０Ｈｚを引いた１
１０Ｈｚ、４オン８オフでは２ｆから基本周波数の５Ｈ
ｚを引いた１１５Ｈｚとなっている。また、２ｆの１２
０Ｈｚにおいて、各駆動パターンを比較すると、１オン
２オフ、２オン４オフ、４オン８オフの順にトルク脈動
が小さく、１オン２オフは４オン８オフより６．５ｄＢ
小さいことがわかる。

【００８２】以上に述べたように駆動パターンによっ
て、トルク脈動の周波数特性が微妙に異なるので、ファ
ンモータが取り付けられる機械構造の振動特性に応じ
て、駆動パターンを使い分ければ磁気音を低減すること
ができる。すなわち、図３１に示すようにファンモータ
のトルク脈動が機械構造を加振して磁気音を発生させる
ため、トルク脈動の卓越周波数ｆと、機械構造の固有振
動数ｆｎが一致すると機械構造の振動が大きくなる。し
たがって、機械構造に応じて駆動パターンを適切に選定
することにより、機械共振を避けて、磁気音を軽減でき
る。実際には、低周波パルセイションのトルク波形は、
図２６、図２２のようになる。１オン２オフが図２６、
４オン８オフが図２２であるが、トルク波形の微妙な形
状により、トルクのスペクトルの卓越周波数が変化して
いる。

【００８３】（実施例１−３）本実施例と従来例２のパ
ターンを主巻線電流制御に使用した場合を比較する。従
来例２は主巻線と補助巻線を同時にオンオフするもので
あるが、通電パターンを比較するために、このような条
件でシミュレーションを実施した。シミュレーションに
用いたモータ諸元などは図２３、図２４、図２９、図３
０の場合と同じである。通電パターンを変えて、トルク
の時間波形をシミュレーションで求め、トルク変動のス
ペクトルを求めた結果を図３２〜３５に示す。図３２は
２オン１オフ、図３３は４オン２オフ、図３４は２オン
２オフ、図３５は３オン３オフで駆動した。また、これ
らのスペクトルのピーク値を読み取った結果を表２に記
す。なお、図３２〜３５及び表２において、スペクトル
のｄＢ値はいずれもＡ補正をかけたものである。

【００８４】

【表２】

【００８５】図３２、図３４は、本実施例の低周波パル
セイションの通電パターンであり、図３３、図３５は従
来例２の通電パターンである。通電率が６７パーセント
で同じである図３２と図３４、ならびに通電率５０パー
セントで同じである図３３と図３５を比較すると、本実
施例の方が、１２０Ｈｚのトルク脈動レベルが１．２ｄ
Ｂ（Ａ）小さいことがわかる。オンサイクル数が小さい
ことにより、コンデンサモータの２ｆトルク脈動の発生
が抑制できていることがわかる。

【００８６】以上、トルクの周波数特性に関し、本実施
例と従来例２を比較して本実施例の効果を述べたが、次
に、モータのステータ側の回転角やロータの軸方向変位
に対しても以下のような効果がある。一般に、加振周波
数が高くなると加振力を受ける部材の質量の効果によっ
て、加振力による振動振幅が小さくなる。したがって、
同じ加振力においても、加振周波数を高くすれば、振動
の振幅を小さくできる。振動の振幅が小さくなると機械
部材のがた、あそび、すきまでの衝突振動を回避でき、
コトコト音のような異常音を軽減できる。本実施例で
は、オンのサイクルを２に固定しており、通電率５０％
では、２オン２オフとなる。オンオフによる加振力の基
本周波数は（６０Ｈｚ／４）＝１５Ｈｚとなる。ところ
が、従来例２では、オンオフのサイクルを６としてお
り、通電率５０％のパターンは、３オン３オフとなり、
オンオフによる加振力の基本周波数は（６０Ｈｚ／６）
＝１０Ｈｚとなる。したがって、本実施例によれば、加
振力の基本周波数を高くでき、振動振幅を小さくしてが
たでの衝突を回避でき、コトコト音などの異音を低減で
きる。より具体的には、以下のようになる。空調機の室
内機用のファンモータの荷重は防振ゴムによって防振支
持されており、モータのステータを支持するモータフレ
ームはねじり方向に弾性支持されることが多い。モータ
発生トルクの反力としてモータフレームはねじり方向に
加振されるが、このとき、防振支持系の固有振動数より
も加振周波数が高い領域では、加振周波数の二乗におよ
そ反比例して振幅が小さくなる。したがって、上述の例
では、（１０Ｈｚ／１５Ｈｚ）×（１０Ｈｚ／１５Ｈ
ｚ）＝１／２．２５より、振動振幅を２．２５分の１に
低減できる。これに対しモータの荷重を支持する支持系
の固有振動数を１００Ｈｚ以下とするとこの効果が顕著
である。

【００８７】また、モータのロータとステータの軸方向
の寸法関係は、製造上の精度によって、若干ずれてい
る。これがいわゆるマグネットセンタずれであり、この
マグネットセンタのずれによって、モータはトルクと同
時に軸方向の加振力を生じる。また、ロータやステータ
に溝を斜めにするスキューが施されているときには、マ
グネットセンタに関係なく軸方向の加振力が作用する。
ロータは軸方向に対して、さらばねなどで保持されてい
るが、軸受の寿命との関係で保持系のばね定数が低い場
合がある。このとき、モータの加振力周波数が保持系の
固有振動数よりも高くなり、上述と同様に、加振力周波
数を高くすることで、軸方向の振動を軽減できる。とく
に、モータの軸系は、軸受など機構部品から構成される
ので、振動が大きくなると、機構部の隙間で衝突振動が
発生し、異常音となり易い。したがって、本実施例のよ
うに、加振周波数を高くできれば、異音を防ぐことがで
きる。また、ファンの軸力が直接モータの軸に軸方向の
力として加わる構成においてもこの効果が得られる。

【００８８】実施例２．この発明の他の実施例について
説明する。振動、騒音を抑えるために、オンサイクル数
を２に固定しておき、オフサイクル数を変えることによ
り、通電率を変化させることにする。そのときに有効な
サイクルの与え方を示す。図３６はオンサイクルを２に
固定したときの、様々なパターンによる通電率の値であ
る。パターン１〜パターン４までを大きなサイクルと
し、その中のオフサイクルを調整することによって、通
電率を細かく変化させることができる。図３６ではその
一例を挙げたにすぎないが、同様の手法により様々な通
電率を得ることができる。

【００８９】実施例３．この発明のさらに他の実施例に
ついて説明する。低周波パルセイションの駆動パターン
において、トルク脈動のスペクトルのピーク値がより小
さくなる駆動パターンの実施例を述べる。実施例１と同
じモータについて、図３７に示すように、通電率が等し
い複数種類のパターン、１オン２オフ、２オン４オフ、
４オン８オフの繰り返しにより駆動させたときに得られ
るトルクのスペクトルのシミュレーション結果を示した
ものが図３８である。図３８より、トルク脈動が最も大
きくなる周波数成分は、１４０Ｈｚであり、その脈動レ
ベルは−７１．６ｄＢである。この脈動レベル−７１．
６ｄＢは、図２４、図２９、図３０、及び表１における
トルク脈動の最大ピーク値とを比較するとわかるよう
に、実施例１の１オン１オフの−６８．７ｄＢよりも
２．９ｄＢ小さく、実施例１の４オン８オフの−６９．
９ｄＢよりも１．７ｄＢ小さい。表１を見ると、１オン
２オフの場合、２オン４オフの場合、４オン８オフの場
合のスペクトルピークの周波数は、互いに少しずつ異な
っている。そこで、それらを続けて駆動させることによ
り、スペクトルピークの周波数を分散させ、それにより
スペクトル値が抑えられる。このように、通電率が同じ
でも、何種類かのパターンを組み合わせることにより、
トルクレベルを抑え、振動、騒音を低下させることがで
きる。

【００９０】以上までの説明では、通電サイクルや非通
電サイクル（または時間）を電源周期に対し、１倍、２
倍といった数値で説明してきたが、これは電源サイクル
の周期の半分、すなわち１．５等でも良いことは当然で
ある。この例として１．５オン３オフのトルク波形シミ
ュレーション結果を図４０に示す。先に説明した図２
６、図２８の中間的な波形となっており、通電サイクル
が、電源周期の半分の整数倍でも良いことがわかる。図
４１は、通電率αを一定のままで、オンサイクル数を変
えたときの回転数の変化である。１．５オン、２．５オ
ン、３．５オンも使用できることがわかる。

【００９１】さらに上述の説明はコンデンサ付単相モー
タの例で説明したが、多相モータは相数を増加しただけ
であり、同様な構成で同様な効果を奏することは当然で
ある。但し、単相モータの他の構成については、若干説
明を追加しておく。

【００９２】上記各実施例では主巻線のみをオンオフし
た場合について示したが、主巻線、補助巻線共にオンオ
フした場合にも相当の効果が得られる。

【００９３】実施例４．図３９は純単相誘導電動機での
実施例を示す。図３９は、分相始動単相誘導電動機の回
路構成で、補助巻線４４は、起動スイッチ４７を介して
ＡＣ電源１に接続されている。起動時には、補助巻線４
４にも通電されて起動トルクが生じるが、起動後、回転
数が増すと遠心力により起動スイッチ４７は開状態とな
り、主巻線のみの純単相誘導電動機として動作する。こ
の状態で、トライアック２７を制御することで、コンデ
ンサモータと同様の速度調整が行える。

【００９４】また、空調機の室外機においてコンプレッ
サ運転時もパルセイションの異音が聞こえる問題に対し
その異音を取り除く一つの方法として以下がある。モー
タの付加巻線Ｌｏタップ（Ｔ形結線）を一つ出す。この
タップは調速のためではなく、いろいろなユニット共通
でそれらのユニットの最低回転数に設定する。あるい
は、開発段階で回転数が決まらないときは、マージンを
見込んで低く設定した最低回転数でタップ出しする。具
体的な回路構成を図４２に示す。付加巻線でＬｏタップ
（Ｔ形結線）を出し、このＬｏタップにソリッドステー
トリレー６２を接続する。このソリッドステートリレー
６２でＨｉノッチとＬｏノッチ６１の切り換えを行う。
従来は速度０から全導通の制御を行うのに対し、このＬ
ｏノッチ６１利用のパルセイションはＬｏノッチとＨｉ
ノッチ（全導通）の間の調速を行うため、トルク脈動が
小さくできる。約１／２〜１／３すなわち６ｄＢ〜１０
ｄＢの低騒音化効果が期待できる。なお、付加巻線は図
４３の構成のように外部抵抗４９付でも良い。このよう
に低周波パルセイションにて異音を除去することができ
る。

【００９５】実施例５．図４４は、この発明の他の実施
例によるファンモータの制御回路構成図である。

【００９６】主巻線４２への印加電圧がゼロクロスであ
るか否かの検出、及びトライアック２７のターンオン、
ターンオフによる主巻線４２への通電、非通電の詳細な
動作は今までの説明の通りである。

【００９７】図４５は、本発明を前記回路で実現した実
施例の制御によるファンモータ通電波形図である。図４
５において、２８は電源電圧波形、２９はマイクロコン
ピュータ１３の出力端子Ｐ３におけるゼロクロス信号の
入力波形で従来と同一である。３０はマイクロコンピュ
ータ１３の出力端子Ｐ４における出力波形、３１はファ
ンモータの通電波形である。本発明のこの例では、オン
のサイクル数及びオフのサイクル数は電源の半周期を１
単位としている。マイクロコンピュータ１３は、前述し
たゼロクロス信号によって、サイクル数をカウントし、
またゼロクロス信号に同期したタイミングで出力端子Ｐ
４を‘Ｌ’→‘Ｈ’に切り換え、それから所定時間後に
出力端子Ｐ４を‘Ｈ’→‘Ｌ’に切り換えるという出力
方法をとっている。すなわち、主巻線４２にあるサイク
ルだけ通電しようとするとき、まず、ゼロクロス信号に
同期させて、出力端子Ｐ４を‘Ｌ’→‘Ｈ’に切り換え
る。そして、その時から、例えば、６ｍｓｅｃ後に、出
力端子Ｐ４を‘Ｈ’→‘Ｌ’に切り換える。このとき、
６ｍｓｅｃの時間は、マイクロコンピュータ１３に内蔵
のタイマによって得られるものである。前記ゼロクロス
信号は、８．３ｍｓｅｃ周期（電源６０Ｈｚ時）あるい
は１０ｍｓｅｃ周期（電源５０Ｈｚ時）で生ずるので、
出力端子Ｐ４が‘Ｈ’→‘Ｌ’になった後、２．３ｍｓ
ｅｃあるいは４ｍｓｅｃ経過すると、再びゼロクロス信
号がマイクロコンピュータ１３に入力され、それに同期
して、再び出力端子Ｐ４は‘Ｌ’→‘Ｈ’に切り換えら
れ、その６ｍｓｅｃ後、‘Ｈ’→‘Ｌ’に切り換えられ
る。このようなパルス出力を必要な通電サイクルだけ続
けて出力する。この出力端子Ｐ４の‘Ｈ’信号によっ
て、前述したようなトライアック２７のゲートがトリガ
される。このゲートトリガ信号は前述したように６ｍｓ
ｅｃでオフするが、ゼロクロス信号毎に再トリガされる
ので、出力端子Ｐ４の出力パルスが‘Ｈ’の間は、トラ
イアック２７は導通状態になり、主巻線４２に通電され
る。また、主巻線４２への非通電は、ゼロクロス信号が
入力されても、出力端子Ｐ４を‘Ｌ’のままにしておけ
ばよい。そのサイクル数はゼロクロス信号によってカウ
ントされる。

【００９８】マイクロコンピュータ１３は、制御条件、
例えば空調機の熱交換器の温度等によって決まるファン
モータ２の回転数を得るため、通電時間または非通電時
間をランダムに変化させ、所望の回転数を得るものであ
り、メモリマップのパターンに従ってオンオフタイミン
グを決定していた方法とは異なっている。ランダムデー
タはメモリ内にテーブルとして記憶しておき、それを順
次読み取っていく手段を設ける。なお、補助巻線４４に
は常に通電しており、通電率αの計算式は従来例と同様
で次のようになる。 α＝１／２（Ｎｏｎ／（Ｎｏｎ＋Ｎｏｆｆ）＋１）×１００ （％） ここで、Ｎｏｎはオンサイクル数、Ｎｏｆｆはオフサイ
クル数である。

【００９９】図４６は、ランダムに変化するオンサイク
ル数の算出手段を説明するフローチャート、図４７はラ
ンダムに変化するオフサイクル数の算出手段を説明する
フローチャートである。また、図４８は、下記に示す例
の場合におけるファンモータ通電波形である。

【０１００】図４６において、オフサイクル数を固定し
た場合、まず、所望の通電率を得るための基準オンサイ
クル数を入力する。通電２回に１度のタイミングで０か
らＸまでの乱数を発生させ、これをランダムデータと
し、このランダムデータを０から基準オンサイクル数ま
での数値に換算する。通電１回目では、基準オンサイク
ル数と０から基準オンサイクル数までの数値に換算した
ランダムデータとを加算することにより、ランダムに変
化するオンサイクル数を算出する。通電２回目では、基
準オンサイクル数と０から基準オンサイクル数までの数
値に換算したランダムデータとを減算することにより、
ランダムに変化するオンサイクル数を算出する。従っ
て、通電２回分のオンサイクル数の平均が所望の通電率
を得るサイクル数となる。通電２回に１度のタイミング
で発生したランダムデータを０から基準オンサイクル数
までの数値に換算するのは、通電２回目で基準オンサイ
クル数とランダムデータとを減算するため、基準オンサ
イクル数＜ランダムデータの場合、マイナス値を取るこ
とになり、所望の通電率を得ることができなくなる。従
って、ランダムデータは、０から基準オンサイクル数ま
での数値に換算している。

【０１０１】例えば、オフのサイクル数を３に固定した
場合、所望の通電率を得るためのオンサイクル数が６で
あるとする。ここで、０から１０までの乱数を発生さ
せ、そのランダムデータが３であるとする。このランダ
ムデータを０から基準オンサイクル数（６）までの数値
に換算すると、 ０から６までのランダムデータ＝３×６／１０＝１．８ となり、余りを切り捨てると１となる。従って、通電１
回目のランダムに変化するオンサイクル数は、基準オン
サイクル数と０から基準オンサイクル数（６）までのラ
ンダムデータとを加算して、 ６＋１＝７ となる。通電２回目のランダムに変化するオンサイクル
数は、基準オンサイクル数と０から基準オンサイクル数
（６）までのランダムデータとを減算して、 ６−１＝５ となる。これを繰り返すことにより、常にランダムに変
化するオンサイクル数から所望の通電率を実現する。ま
た、図４７において、オンサイクルを固定した場合は、
上記と同様にランダムに変化するオフサイクル数を算出
し、これを繰り返すことにより、常にランダムに変化す
るオフサイクル数から所望の通電率を実現する。

【０１０２】実施例６．図４９は、非通電時間を固定し
た場合の実施例を説明するフローチャート、図５０は、
通電時間を固定した場合の実施例を説明するフローチャ
ートである。また、図５１は、下記に示す例の場合にお
けるファンモータ通電波形である。

【０１０３】図４９または図５０において、通電または
非通電２回に１度のタイミングで発生したランダムデー
タに係数を掛け合わせることによって、乱数の効果を可
変する。ランダムに変化するオンサイクル数あるいはオ
フサイクル数は、基準オンサイクル数あるいは基準オフ
サイクル数とランダムデータとを加算、減算することに
より算出している。従って、ランダムデータが基準オン
サイクル数あるいは基準オフサイクル数よりも大きくな
ると、減算時にマイナス値をとり所望の通電率を得るこ
とができない。そこで、ランダムデータに係数を掛け合
わせる場合、減算時にマイナス値をとらないように、０
から１までの係数を掛け合わせる。係数はスイッチ等で
切り換えるようにしておく。

【０１０４】例えば、オフサイクル数を４に固定した場
合、所望の通電率を得るためのオンサイクル数が５であ
るとする。ここで、０から１０までの乱数を発生させ、
そのランダムデータが８であるとする。このランダムデ
ータを０から基準オンサイクル数（５）までの数値に換
算すると、 ０から５までのランダムデータ＝８×５／１０＝４．０ となる。前の実施例と同様な手法では、 通電１回目のランダムに変化するオンサイクル数＝５＋
４＝９ 通電２回目のランダムに変化するオンサイクル数＝５−
４＝１ となるが、これに対し、上記換算したランダムデータ
（４）に例えば０．５を掛け合わせると、 ４×０．５＝２．０ となる。従って、通電１回目のランダムに変化するオン
サイクル数は、該ランダムデータ（２）と基準オンサイ
クル数とを加算して、 ５＋２＝７ となる。通電２回目のランダムに変化するオンサイクル
数は、該ランダムデータと基準オンサイクル数とを減算
して、 ５−２＝３ となり、乱数の効果を可変することができる。ここで挙
げた係数０．５は一例であり、０〜１の数値であればよ
いし、複数スイッチ等で切り換えられるようにしておく
と便利である。

【０１０５】実施例７．通電率が高い場合には、乱数の
出現パターンが少なくなる。例えば、オンサイクル数を
４に固定し、所望の通電率を得るためのオフサイクル数
が１である場合、ランダムに変化するオフサイクル数を
算出するためのランダムデータは０あるいは１のみとな
り乱数のパターンが限られてしまう。この場合、オン、
オフサイクルのパターンが非単調となり、騒音、振動の
発生原因となる可能性がある。そこで、オンサイクル数
及びオフサイクル数にそれぞれ整数、例えば３を掛け合
わせ、オンのサイクル数を１２、オフのサイクル数を３
とし、ランダムに変化するオフサイクル数を算出するた
めのランダムデータの出現パターンを０から３とするこ
とにより、オン、オフのパターンが非単調となるのを防
ぐ。このように制御すると、ランダムに変化するオフサ
イクル数を算出するためのランダムデータの出現パター
ンを増やすことはできるが、オンサイクル数も増やすこ
とになり、２ｆトルク脈動が顕在化し、２ｆの磁気音を
生じる。従って、掛け合わせる整数は２ｆトルク脈動が
顕在化しない程度とする。また、掛け合わせる数値を途
中で変えることも可能である。

【０１０６】ここで、ランダムオンサイクル数を１つの
式で表すと、ランダムオンサイクル数＝（Ａ×基準オン
サイクル数）±ｋ×Ｈであり、このＨは、換算したラン
ダムデータで、Ｈ＝ランダムデータ×（Ａ×基準オンサ
イクル数）／Ｘである。但し、１回目のランダムオンサ
イクル数は＋、２回目のランダムオンサイクル数は−を
とる。ここで、Ａが実施例７の整数３にあたり、ｋは係
数で実施例６の０．５に当たる。Ｘは例えばランダムデ
ータが０〜１０までの数値であるとすると、Ｘ＝１０と
なる。この式において、Ａ＝１、ｋ＝１の場合が実施例
５，８，９に記載されている。この式からも分かるよう
に、実施例６の係数ｋと実施例７の整数は異なる。Ａは
基準オンサイクル数そのものに掛け合わせる数値であ
り、ｋは換算したランダムデータに掛け合わせる数値
で、ランダムオフサイクル数においても同様である。ま
た、乱数の効果を可変する目的であるが、ランダムオン
サイクル数、あるいはランダムオフサイクル数の変動が
大きくなりすぎるのを防ぐために、係数ｋを用いて可変
とする。すなわち、上記の式において、Ａ×基準オンサ
イクル数＝換算したランダムデータの場合、ｋ＝１とす
ると１回目のランダムサイクル数は、２×（Ａ×基準オ
ンサイクル数）となり、２回目のランダムオンサイクル
数は０となる。基準オンサイクル数が小さい場合は、大
きな差ではないが、基準オンサイクル数が大きくなる
と、この差は大きくなってしまい、騒音につながる可能
性がある。このような場合、ｋを可変することによっ
て、１回目と２回目のランダムオンサイクル数の差を小
さくする。但し、実際にモータを運転させた場合、１回
目と２回目のランダムオンサイクル数の差が騒音に影響
を与えるかどうかは分からないので、そのためｋを可変
することにより調節する。また、Ａについても同様でＡ
を可変することにより騒音に対してどのような影響を与
えるか分からないため試験等によってＡを調節する。

【０１０７】実施例８．図５２，５３は、通電時間及び
非通電時間をランダムに変化させた場合の実施例を説明
するフローチャート、図５４は、下記に示す例の場合に
おけるファンモータ通電波形である。

【０１０８】図５２，５３において、オンのサイクル数
またはオフのサイクル数を固定せず、オンのサイクル
数、及びオフのサイクル数をそれぞれランダムに変化さ
せる。すなわち、通電、非通電それぞれ２回に１度のタ
イミングで乱数を発生させ、通電時に発生したランダム
データから、通電１回目、及び通電２回目のランダムに
変化するオンサイクル数を算出する。また、非通電時に
発生したランダムデータから、非通電１回目、及び非通
電２回目のランダムに変化するオフサイクル数を算出す
る。

【０１０９】例えば、所望の通電率を得るための基準オ
ンサイクル数が６、基準オフサイクル数が３であるとす
る。まず、通電時に０から１０までの乱数を発生させ、
そのランダムデータが７であるとする。このランダムデ
ータを０から基準オンサイクル数（６）までの数値に換
算すると、 ０から６までのランダムデータ＝７×６／１０＝４．２ となり、余りを切り捨てると４となる。従って、通電１
回目のランダムに変化するオンサイクル数は、基準オン
サイクル数と０から基準オンサイクル数（６）までのラ
ンダムデータとを加算して、 ６＋４＝１０ となる。通電２回目のランダムに変化するオンサイクル
数は、基準オンサイクル数と０から基準オンサイクル数
（６）までのランダムデータとを減算して、 ６−４＝２ となる。これを繰り返すことにより、常にランダムに変
化するオンサイクル数が得られる。次に、非通電時に０
から１０までの乱数発生させ、そのランダムデータが４
であるとする。このランダムデータを０からオフサイク
ル数（３）までの数値に換算すると、 ０から３までのランダムデータ＝４×３／１０＝１．２ となり、余りを切り捨てると１となる。従って、非通電
１回目のランダムに変化するオフサイクル数は、基準オ
フサイクル数と０から基準オフサイクル数（３）までの
ランダムデータを加算して、 ３＋１＝４ となる。通電２回目のランダムに変化するオフサイクル
数は、基準オフサイクル数と０から３までのランダムデ
ータとを減算して、 ３−１＝２ となる。これを繰り返すことにより、常にランダムに変
化するオフサイクル数が得られる。このようにして、上
記ランダムに変化するオンサイクル数とランダムに変化
するオフサイクル数から所望の通電率を実現する。

【０１１０】実施例９．図５５は、ランダムに変化する
オンサイクル数と基準オンサイクル数を組み合わせた制
御を説明するフローチャート、図５６は、ランダムに変
化するオフサイクル数と基準オフサイクル数を組み合わ
せた制御を説明するフローチャートである。また、図５
７は、下記に示す場合におけるファンモータの通電波形
である。

【０１１１】図５５において、オフのサイクル数を固定
した場合、所望の通電率を得るための基準オンサイクル
数を入力する。通電４回に１度のタイミングで０からＸ
までの乱数を発生させ、これをランダムデータとし、こ
のランダムデータを０から基準オンサイクル数までの数
値に換算する。通電１回目は、基準オンサイクル数と０
から基準オンサイクル数までの数値に換算したランダム
データとを加算することにより、ランダムに変化するオ
ンサイクル数を算出する。通電２回目は、基準オンサイ
クル数とする。通電３回目は、基準オンサイクル数と０
から基準オンサイクル数までの数値に換算したランダム
データとを減算することによりランダムに変化するオン
サイクル数を算出する。通電４回目は、基準オンサイク
ル数とする。すなわち、実施例５における制御手段と、
基準サイクル数を組み合わせることにより所望の通電率
を実現する。図５６においても同様で、オンのサイクル
を固定し、所望の通電率を得るための基準オフサイクル
を入力する。ランダムに変化するオフサイクル数を算出
し、これと基準オフサイクル数を組み合わせることによ
り所望の通電率を実現する。

【０１１２】例えば、オフのサイクルを３に固定した場
合、所望の通電率を得るためのオンサイクル数が４であ
るとする。ここで、０から１０までの乱数を発生させ、
そのランダムデータが６であるとする。このランダムデ
ータを０から基準オンサイクル数（４）までの数値に換
算すると、 ０から４までのランダムデータ＝６×４／１０＝２．４ となり、余りを切り捨てると２となる。従って、通電１
回目のランダムに変化するオンサイクル数は、基準オン
サイクル数と０から基準オンサイクル数（４）までのラ
ンダムデータとを加算して、 ４＋２＝６ となる。通電２回目は、基準オンサイクル数（４）とす
る。通電３回目は、基準オンサイクル数と０から基準オ
ンサイクル数（４）までのランダムデータとを減算し
て、 ４−２＝２ となる。通電４回目は、基準オンサイクル（４）とす
る。これを繰り返すことにより、ランダムに変化するオ
ンサイクル数から所望の通電率を実現する。

【０１１３】実施例１０．図５８は、タップ出しによる
モータ回転数制御回路構成図である。図５８に示すよう
に、モータの補助巻線より引き出したタップを切り換え
ることによりモータの回転数を制御することができる。
通電率の低い場合には振動が増大するため、図５８に示
すようにタップ切り換えによりモータの回転数を制御す
る。この構造と実施例５〜９の制御方法を組み合わせれ
ば非定常のサイクルにより所望の通電率が得られ騒音、
振動の影響を低減できる。

【０１１４】以上の実施例の説明では、サイリスタのス
イッチングの例で説明しており、通電開始及び終了のタ
イミングをゼロクロスのタイミングとして説明している
が、必ずしもこれに限定されるものではない。通電のサ
イクルと非通電のサイクルの比を変えて通電率を選択
し、モータの速度を変える構成であればよいことは以上
の説明からも明らかである。また、上述の説明では２回
に一度のタイミングで乱数を発生させ、２回の平均が所
望の通電率としたり、あるいは４回で平均化することが
記載されているが、この回数はいくらでもよく、パター
ンを一定とせず、平均して所望の通電率が得られればよ
いことは明らかである。あるいは類似の通電率が得られ
る複数のパターンを設け、これらのパターンをランダム
に選択してもよい。

【０１１５】すなわち、上述の発明は交流電源のゼロク
ロス電圧を検出するゼロクロス電圧検出回路、及びモー
タに供給する交流電源の通電と非通電の切り換えをサイ
リスタまたはトライアックまたはソリッドステートリレ
ー等によってオンオフ制御するスイッチング回路を備
え、モータに供給する交流電源の通電時間と非通電時間
の比を変化させることにより、モータの速度を制御する
モータの駆動装置であり、この駆動装置は、通電開始の
タイミングを交流電源電圧のゼロクロスのタイミングと
一致させると共に、通電終了のタイミングをサイリスタ
またはトライアックまたはソリッドステートリレー等に
より、通電電流のゼロクロスに一致させて、通電時間ま
たは非通電時間を電源周期の半分の整数倍単位でランダ
ムに変化させ、パターンをずらせるのでベース周波数が
分散され、騒音・振動が低減できる。

【０１１６】さらに、通電時間または非通電時間をラン
ダムに、かつトータルの通電率が所望の通電率となるよ
うに制御する手段として、通電または非通電２回に１度
のタイミング等で乱数を発生させランダムデータとし、
該ランダムデータをゼロから所望の通電率に相当する通
電時間または非通電時間までの数値に換算し、所望の通
電率と換算したランダムデータとを加算することによ
り、ランダムに変化する通電時間または非通電時間を決
定し、次回通電または非通電のタイミングでは、所望の
通電率に相当する通電時間または非通電時間と換算した
ランダムデータとを減算することによりランダムに変化
する通電時間あるいは非通電時間が得られる。

【０１１７】さらに、ゼロから所望の通電率に相当する
通電時間または非通電時間までの数値に換算したランダ
ムデータに係数を掛け合わせることにより、乱数の効果
を可変にでき、騒音・振動への影響への把握が簡単にで
きる。

【０１１８】さらに、通電率が高い場合には、通電時間
及び非通電時間にそれぞれ整数を掛け合わせ、乱数の出
現パターンを増やすことにより、通電、非通電のパター
ンを非単調としてベース周波数を分散できる。

【０１１９】

【発明の効果】以上のように、請求項１記載の発明によ
れば、交流電源のゼロクロス電圧を検出するゼロクロス
電圧検出回路、及びモータに供給する交流電源の通電と
非通電を切り替えオンオフ制御するスイッチング回路を
備え、上記モータニ供給する交流電源の通電時間と非通
電時間の比を変化させることにより上記モータの速度を
制御するモータの駆動装置において、通電開始のタイミ
ングを上記交流電源電圧のゼロクロスのタイミングと一
致させると共に、通電終了のタイミングを上記スイッチ
ング回路により、通電電流のゼロクロスに一致させ、か
つ上記通電時間と非通電時間の比が等しい複数種類のパ
ターンを組み合わせて用いるので、オンオフが繰り返さ
れることによる断続音が軽減される。また、オンオフの
基本周波数を分散させることでトルク脈動における特定
周波数の卓越を分散でき、磁気音を軽減できる。

【０１２０】

【０１２１】

【０１２２】また、請求項２記載の発明によれば、モー
タは主巻線とコンデンサを介して通電される補助巻線と
を有するコンデンサ型単相モータであり、上記主巻線に
供給する交流電源の通電時間と非通電時間の比を変化さ
せるので、通電のオンオフ時にモータ軸が軸方向に大き
く加振されて、「コトコト」という異音が生じるのを軽
減できる。

【０１２３】また、請求項３記載の発明によれば、オン
オフの周波数を分散するとともに、モータの２ｆトルク
脈動を低減でき、モータの振動・騒音を減らすことがで
きる。

【０１２４】

【０１２５】

【０１２６】

【０１２７】また、請求項４記載の発明によれば、装置
を安価に製作できる。

【０１２８】また、請求項５記載の発明によれば、環境
に対し最もよい装置が得られる。

【０１２９】

【０１３０】

【０１３１】

【０１３２】

【０１３３】また、請求項６記載の発明によれば、簡単
な構造でパターン化した運転におけるベース周波数を分
散でき、騒音及び振動を低減できる。

【０１３４】また、請求項７記載の発明によれば、簡単
な構造でオンオフ基本周波数を分散し、振動及び騒音を
低減できる。

【０１３５】

【０１３６】

【０１３７】

【０１３８】また、請求項８記載の発明によれば、簡単
な方法でオンオフ基本周波数の一層の分散化が可能で、
振動及び騒音を低減できる。

【０１３９】また、請求項９記載の発明によれば、通電
率が高い場合でも、ベース周波数の分散化が可能であ
る。

【０１４０】また、請求項１０記載の発明によれば、通
電、非通電をそれぞれランダムに変化させ一層の分散化
ができる。

【０１４１】

【０１４２】

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の１実施例によるモータの駆動装置を
説明する回路図である。

【図２】 本発明の１実施例によるモータの駆動装置を
説明する波形図である。

【図３】 本発明の１実施例によるモータの駆動装置に
係り電子制御回路内のメモリマップの内容の説明図であ
る。

【図４】 本発明の１実施例によるモータの駆動装置に
係り２オン４オフでモータを駆動したときの主巻線電流
の実測波形図である。

【図５】 本発明の１実施例によるモータの駆動装置に
係り２オン４オフでモータＡを駆動したときの騒音のパ
ワスペクトルの実測結果を示す図である。

【図６】 本発明の１実施例によるモータの駆動装置に
係り１オン２オフでモータを駆動したときの主巻線電流
の実測波形図である。

【図７】 本発明の１実施例によるモータの駆動装置に
係り１オン２オフでモータＡを駆動したときの騒音のパ
ワスペクトルの実測結果を示す図である。

【図８】 本発明の１実施例によるモータの駆動装置に
係り２オン４オフでモータＢを駆動したときの騒音のパ
ワスペクトルの実測結果を示す図である。

【図９】 本発明の１実施例によるモータの駆動装置に
係り１オン２オフでモータＢを駆動したときの騒音のパ
ワスペクトルの実測結果を示す図である。

【図１０】 比較例に係り従来の位相制御でモータＡを
駆動したときの騒音のパワスペクトルの実測結果を示す
図である。

【図１１】 比較例に係り従来の主巻線の位相制御でモ
ータを駆動したときのモータ電流波形のシミュレーショ
ン結果を示す図である。

【図１２】 比較例に係り従来の主巻線の位相制御でモ
ータを駆動したときのモータ電圧波形のシミュレーショ
ン結果を示す図である。

【図１３】 比較例に係り従来の主巻線の位相制御でモ
ータを駆動したときの主巻線電流波形のシミュレーショ
ン結果を示す図である。

【図１４】 比較例に係り従来の主巻線の位相制御でモ
ータを駆動したときの補助巻線電流波形のシミュレーシ
ョン結果を示す図である。

【図１５】 比較例に係り従来の主巻線の位相制御でモ
ータを駆動したときのロータ速度波形のシミュレーショ
ン結果を示す図である。

【図１６】 比較例に係り従来の主巻線の位相制御でモ
ータを駆動したときのモータトルク波形のシミュレーシ
ョン結果を示す図である。

【図１７】 本発明の１実施例の２オン４オフでモータ
を駆動したときのモータ電流波形のシミュレーション結
果を示す図である。

【図１８】 本発明の１実施例の２オン４オフでモータ
を駆動したときのモータ電圧波形のシミュレーション結
果を示す図である。

【図１９】 本発明の１実施例の２オン４オフでモータ
を駆動したときの主巻線電流波形のシミュレーション結
果を示す図である。

【図２０】 本発明の１実施例の２オン４オフでモータ
を駆動したときの補助巻線電流波形のシミュレーション
結果を示す図である。

【図２１】 本発明の１実施例の２オン４オフでモータ
を駆動したときのロータ速度波形のシミュレーション結
果を示す図である。

【図２２】 本発明の１実施例の２オン４オフでモータ
を駆動したときのモータトルク波形のシミュレーション
結果を示す図である。

【図２３】 図１６のモータトルク波形のパワスペクト
ルの計算結果を示す図である。

【図２４】 図２２のモータトルク波形のパワスペクト
ルの計算結果を示す図である。

【図２５】 本発明の１オン２オフでモータを駆動した
ときの主巻線電流波形のシミュレーション結果を示す図
である。

【図２６】 本発明の１オン２オフでモータを駆動した
ときのモータトルク波形のシミュレーション結果を示す
図である。

【図２７】 本発明の４オン８オフでモータを駆動した
ときの主巻線電流波形のシミュレーション結果を示す図
である。

【図２８】 本発明の４オン８オフでモータを駆動した
ときのモータトルク波形のシミュレーション結果を示す
図である。

【図２９】 図２６のモータトルク波形のパワスペクト
ルのシミュレーション結果を示す図である。

【図３０】 図２８のモータトルク波形のパワスペクト
ルのシミュレーション結果を示す図である。

【図３１】 本発明の加振力から騒音に至るメカニズム
を説明する説明図である。

【図３２】 本発明の２オン１オフで駆動したときのモ
ータトルク波形のパワスペクトルのシミュレーション結
果を示す図である。

【図３３】 ４オン２オフで駆動したときのモータトル
ク波形のパワスペクトルのシミュレーション結果を示す
図である。

【図３４】 ２オン２オフで駆動したときのモータトル
ク波形のパワスペクトルのシミュレーション結果を示す
図である。

【図３５】 ３オン３オフで駆動したときのモータトル
ク波形のパワスペクトルのシミュレーション結果を示す
図である。

【図３６】 本発明の他の実施例によるモータの駆動装
置に係り電子制御回路内のメモリマップの内容の説明図
である。

【図３７】 本発明の他の実施例によるモータの駆動装
置に係り通電率が等しい複数種類のパターンを組み合わ
せてモータを駆動したときの主巻線電流波形のシミュレ
ーション結果を示す図である。

【図３８】 図３７の駆動パターンによる騒音のパワス
ペクトルのシミュレーション結果を示す図である。

【図３９】 この発明の他の実施例の構成図である。

【図４０】 １．５オン３オフのトルク波形を示す図で
ある。

【図４１】 オンサイクル数と回転数の関係を示す図で
ある。

【図４２】 付加巻線パイセイションの回路構成を示す
図である。

【図４３】 この発明の他の実施例の構成図である。

【図４４】 この発明の他の実施例による制御回路構成
図である。

【図４５】 この発明の他の実施例によるファンモータ
通電波形である。

【図４６】 この発明の他の実施例によるランダム通電
時間制御手段のフローチャートである。

【図４７】 この発明の他の実施例によるランダム非通
電時間制御手段のフローチャートである。

【図４８】 この発明の他の実施例によるランダム通電
時間制御のファンモータ通電波形である。

【図４９】 この発明の他の実施例によるランダム通電
時間制御手段のフローチャートである。

【図５０】 この発明の他の実施例によるランダム非通
電時間制御手段のフローチャートである。

【図５１】 この発明の他の実施例によるランダム通電
時間制御のファンモータ通電波形である。

【図５２】 この発明の他の実施例によるランダム通電
のフローチャートである。

【図５３】 この発明の他の実施例によるランダム非通
電のフローチャートである。

【図５４】 この発明の他の実施例によるランダム通
電、非通電制御のファンモータ通電波形である。

【図５５】 この発明の他の実施例によるランダム通電
制御手段のフローチャートである。

【図５６】 この発明の他の実施例によるランダム非通
電制御手段のフローチャートである。

【図５７】 この発明の他の実施例によるランダム通電
制御のファンモータ通電波形である。

【図５８】 この発明の他の実施例によるタップ出し回
転数制御回路構成図である。

【図５９】 従来のモータの駆動装置を説明する回路図
である。

【図６０】 従来例１によるモータの駆動装置を説明す
る波形図である。

【図６１】 従来例２によるモータの駆動装置を説明す
る波形図である。

【図６２】 従来例２によるモータの駆動装置に係り電
子制御回路内のメモリマップの内容の説明図である。

【符号の説明】

１ 交流電源、２ ファンモータ、３ 電源トランス、
４ ダイオードブリッジ、５ 電解コンデンサ、６ ３
端子レギュレータ、４〜６ 低電圧電源回路、７，８
ダイオード、９，１０，１２，１８，１９，２１，２３
〜２５ 抵抗器、１１，２０ トランジスタ、７〜１２
ゼロクロス検出回路、１３ マイクロコンピュータ、
２２ａ，ｂ フォトトライアックカプラ、２６，４６
コンデンサ、２７ トライアック、４０ ロータ、４２
主巻線、４４ 補助巻線。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石川 憲和 静岡市小鹿三丁目18番１号 三菱電機株 式会社 静岡製作所内 (72)発明者 林田 達尚 静岡市小鹿三丁目18番１号 三菱電機株 式会社 静岡製作所内 (72)発明者 長谷川 優 静岡市小鹿三丁目18番１号 三菱電機株 式会社 静岡製作所内 (72)発明者 川岸 賢至 静岡市小鹿三丁目18番１号 三菱電機株 式会社 静岡製作所内 (72)発明者 満嶋 和行 静岡市小鹿三丁目18番１号 三菱電機株 式会社 静岡製作所内 (72)発明者 石田 晴彦 静岡市小鹿三丁目18番１号 三菱電機株 式会社 静岡製作所内 (72)発明者 戸塚 英和 静岡市小鹿三丁目18番１号 三菱電機株 式会社 静岡製作所内 (56)参考文献 特開 昭59−188391（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−193992（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−69709（ＪＰ，Ａ) 特開 昭50−67415（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−153566（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−108989（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−142337（ＪＰ，Ａ) 実開 昭62−161599（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭58−156399（ＪＰ，Ｕ) 実開 平１−123458（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H02P 5/28 - 5/44 H02P 7/36 - 7/66

Claims (10)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 交流電源のゼロクロス電圧を検出するゼ
   ロクロス電圧検出回路、及びモータに供給する交流電源
   の通電と非通電を切り替えオンオフ制御するスイッチン
   グ回路を備え、上記モータに供給する交流電源の通電時
   間と非通電時間の比を変化させることにより上記モータ
   の速度を制御するモータの駆動装置において、通電開始
   のタイミングを上記交流電源電圧のゼロクロスのタイミ
   ングと一致させると共に、通電終了のタイミングを上記
   スイッチング回路により、通電電流のゼロクロスに一致
   させ、かつ上記通電時間と非通電時間の比が等しい複数
   種類のパターンを組み合わせて用いることを特徴とする
   モータの駆動装置。
2. 【請求項２】 モータは主巻線とコンデンサを介して通
   電される補助巻線とを有するコンデンサ型単相モータで
   あり、上記主巻線に供給する交流電源の通電時間と非通
   電時間の比を変化させることを特徴とする請求項１記載
   のモータの駆動装置。
3. 【請求項３】 モータと、このモータに通電電流を供給
   する交流電源と、この交流電源からの通電をオンオフし
   てモータへの通電と非通電を行うスイッチング回路と、
   このスイッチング回路のオンオフを制御して通電サイク
   ルと非通電サイクルの比を変化させる駆動装置と、を備
   え、この駆動装置は、上記通電サイクルまたは非通電サ
   イクルを上記交流電源のサイクルの周期の半分の整数倍
   の所定値に固定し、上記非通電サイクルまたは通電サイ
   クルを上記交流電源のサイクルの周期の半分の整数倍単
   位で変化させてモータの速度を制御するさい、少なくと
   も２種類以上の所定値により上記通電サイクルと非通電
   サイクルの比が等しい複数種類のパターンを設定し、順
   次各パターンを選択して用いることを特徴とするモータ
   装置。
4. 【請求項４】 交流電源からモータに通電電流を供給
   し、この交流電源からの通電をスイッチング回路にてオ
   ンオフして上記モータへ通電と非通電を行うときに、こ
   の通電のサイクルと非通電のサイクルの比を変化させて
   上記モータの速度を制御するモータの駆動装置の制御方
   法において、同一の通電率に対し、上記通電サイクルと
   非通電サイクルの比が等しい通電パターンを複数設ける
   ステップと、上記複数のパターン中から所定のパターン
   を選択し、この選択されたパターンを設定して上記モー
   タの速度を制御するステップと、を備えたことを特徴と
   するモータの駆動装置の制御方法。
5. 【請求項５】 所定のパターンとして、モータの運転中
   の騒音の静かなパターン、または振動の小さなパターン
   を選択するステップと、を備えたことを特徴とする請求
   項４記載のモータの駆動装置の制御方法。
6. 【請求項６】 交流電源からモータに通電電流を供給
   し、この交流電源からの通電をスイッチング回路にてオ
   ンオフして上記モータへ通電と非通電を行うときに、こ
   の通電のサイクルと非通電のサイクルの比を変化させて
   上記モータの速度を制御するモータの駆動装置の制御方
   法において、上記通電サイクルまたは非通電サイクルの
   少なくとも一方を電源周期の半分の整数倍単位でランダ
   ムに複数回変化させるさい、このランダムに得た数値と
   この数値に所定値を加算または減算させて得た数値の組
   み合わせにより所望の通電率を得て、上記モータの速度
   を制御することを特徴とするモータの駆動装置の制御方
   法。
7. 【請求項７】 交流電源のゼロクロス電圧を検出するゼ
   ロクロス電圧検出回路、及びモータに供給する交流電源
   の通電と非通電を切り替えオンオフ制御するスイッチン
   グ回路を備え、上記モータに供給する交流電源の通電時
   間と非通電時間の比を変化させることにより上記モータ
   の速度を制御するモータの駆動装置の制御方法におい
   て、通電開始のタイミングを上記交流電源電圧のゼロク
   ロスのタイミングと一致させると共に、通電終了のタイ
   ミングを上記スイッチング回路により、通電電流のゼロ
   クロスに一致させ、かつ所望の通電率を得るための上記
   通電時間または非通電時間の少なくとも一方を、電源周
   期の半分の整数倍単位でランダムに変化させるさい、こ
   のランダムに得た数値とこの数値に所定値を加算または
   減算させて得た数値の組み合わせにより得ることを特徴
   とするモータの駆動装置の制御方法。
8. 【請求項８】 交流電源のゼロクロス電圧を検出するゼ
   ロクロス電圧検出回路、及びモータに供給する交流電源
   の通電と非通電を切り替えオンオフ制御するスイッチン
   グ回路を備え、上記モータに供給する交流電源の通電時
   間と非通電時間の比を変化させることにより上記モータ
   の速度を制御するモータの駆動装置の制御方法におい
   て、通電開始のタイミングを上記交流電源電圧のゼロク
   ロスのタイミングと一致させると共に、通電終了のタイ
   ミングを上記スイッチング回路により、通電電流のゼロ
   クロスに一致させ、かつ所望の通電率を得るための上記
   通電時間または非通電時間の少なくとも一方を、電源周
   期の半分の整数倍単位で所定の範囲の数値から選択さ
   れ、かつ、この選択された数値に一定の変化が加えられ
   てランダムに変化させて得ることを特徴とするモータの
   駆動装置の制御方法。
9. 【請求項９】 通電サイクル及び非通電サイクル、また
   は、通電時間及び非通電時間、それぞれに整数を乗じて
   乱数の出現パターンを増加させたことを特徴とする請求
   項６ないし８記載のモータの駆動装置の制御方法。
10. 【請求項１０】 通電サイクル及び非通電サイクル、ま
    たは、通電時間及び非通電時間、それぞれをランダムに
    制御することを特徴とする請求項６ないし８記載のモー
    タの駆動装置の制御方法。