JP3815812B2 - Fan motor drive unit - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ファンモータの駆動装置について、特に回転数を可変制御するファンの駆動装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
図7に示す回路構成図は、例えば温度変化に応じてファンモータの回転数を制御するファンモータの駆動装置である。図において、ファンのロータRは二相の駆動コイルL1、L2により駆動される。ホール素子等による回転検知器1はロータRに近接して設けられ、このロータRの回転位置に応じて回転検知器1から検知信号が出力される。検知信号は駆動回路2に入力され、これにより駆動コイルL1、L2が交互に励磁される。一方、熱検知回路12により、ファンモータの周囲温度が検知され、この温度に応じた(検知出力)電圧が可変電圧回路11へ送り込まれる。可変電圧回路11は、熱検知回路12による電圧に応じて、駆動コイルL1、L2への印加電圧を変化させる。そしてこの印加電圧により、ファンモータの回転数が変化される。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
上記構成によるファンモータの駆動回路では、駆動コイルL1、L2へ印加される電圧が低下した場合、これに伴って駆動コイルL1、L2へ通電される励磁電流も減少する。このため、例えばファンモータが所定の温度条件により一度停止し、その条件が外れたためにファンモータが再起動しようとして再び電源がオンされても、印加電圧は低い状態のまま維持されているために起動トルクが不足し、この結果、ファンモータが再起動しない場合や、所定の回転に達するのに時間がかかるといった不具合があった。
【0004】
本発明は、従来技術に存した上記のような問題点に対して行われたものであって、その課題とするところは、ファンモータの回転数が可変制御される際、ファンモータの再起動が確実に実行されると共に、円滑な回転駆動が得られる信頼性の高いファンモータの駆動装置を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記課題を達成するために、本発明のファンモータの駆動装置は、ロータを回転駆動するために、前記ロータの回転位置に応じて、駆動コイルを順次励磁する駆動手段と、前記駆動コイルの逆起電圧を検知して信号を出力するキックバック電圧検知手段と、前記キックバック電圧検知手段から出力された検知信号に基づいて、充放電により所定の周期で信号を出力する充放電信号出力手段と、前記充放電信号出力手段により出力された出力信号とロータ回転数を可変させるための回転制御信号とを比較してオンーオフ信号を出力する比較手段と、前記オンーオフ信号により、前記駆動コイルへの励磁電流を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする。
【0006】
そして本発明のファンモータ駆動装置によれば、前記充放電信号出力手段から出力される信号は、電気角180度の周期が望ましい。また前記制御手段は、前記駆動コイルと正電圧電源との間に介在して設けられ、さらに、この制御手段は、前記駆動コイルへの通電を側路するバイパス回路と、前記オンーオフ信号により前記駆動コイルへの通電を断続するスイッチング回路とを備えている。
【0007】
本発明のファンモータの駆動装置によれば、ロータの回転により駆動コイルに発生する逆起電圧を利用し、キックバック電圧検知手段により検知信号が出力され、この検知信号は次段の充放電信号出力手段により、例えば電気角180度周期の所定信号として出力される。そして、温度検知手段などからの、ロータ回転数を可変させるための回転制御信号と、前記充放電出力手段からの出力信号とが、比較手段により比較され、これによりオンーオフ信号が出力される。そして駆動コイルの励磁電流は、このオンーオフ信号に基づいて、制御手段により制御され、これによりファンモータのロータ回転数が可変される。
【0008】
ロータ回転数を可変するために、駆動コイルへの励磁は、従来のような、駆動コイルに印加される電圧変化によるものではなく、駆動コイルへ励磁電流を流す時間、すなわち電気角180度における通電比率を変化させたものである。これは前記オンーオフ信号により制御手段が制御されて通電比率が変化される。これにより、起動トルクの落ち込みによる再起動時の起動不良が改善され、また起動特性もよくなり所定回転数に達する時間も短縮される。
【0009】
【発明の実施の形態】
本発明に従うファンモータの駆動装置について、添付の図面を参照しながら説明する。図1の回路構成図は、本発明の第一の実施にかかるファンの駆動装置であり、図2に図1における具体的回路図を示している。また図5には図1及び図2の各部における信号波形の状態を表わしたタイミングチャートを示している。これらの図において、ロータRに近接して設けられた回転検知回路1(例えばホール素子HE)は、その出力端子が駆動回路2(例えば駆動用集積回路IC1の入力側)に接続されている。そして駆動回路IC1の出力側は、ロータRを回転駆動するための駆動コイルL1、L2の各一端部に接続されている。
【0010】
駆動コイルL1、L2の各他端部には、これら駆動コイルL1、L2に対して制御手段をなす、バイパス回路4(例えば抵抗R2)とスイッチング回路3(例えばスイッチング素子としてのトランジスタQ1)とが接続され、そしてこれらは電源電圧(正電圧電源)Vccへ接続されている。従ってこれら駆動コイルL1、L2には、駆動回路IC1により、図1及び図2から明らかなように、二相のユニポーラ通電が実行され、ロータRの回転に応じたホール素子HEの出力に伴い、駆動コイルL1、L2には電流IA、IBが交互に通電される。一方、駆動コイルL1、L2の前記各一端部には、キックバック電圧検出回路5(例えばダイオードD1、D2及びZD1の組み合わせによる)が設けられ、この出力部が次段の充放電回路6(例えば抵抗6、トランジスタQ2、抵抗R5及びコンデンサC1の組み合わせによる)へ接続される。そして充放電回路6の出力は比較回路7(例えばコンパレータIC2)へ接続される。
【0011】
ところで本実施例では、ファンモータの回転数を可変させるため、ファンの周辺の温度変化により、回転数を可変させるものであり、ファン近傍に設けられた熱検知回路8(例えばサーミスタTH及び抵抗R4)を備えている。そしてこの温度変化による熱検知回路8の出力は、比較回路7に入力される。その後、比較回路7において、充放電回路6からの出力と熱検知回路8からの(回転制御信号となす)出力とが比較され、これに基づいた出力がスイッチング回路3へ接続される。
【0012】
上記構成において、スイッチング回路3は、駆動コイルL1、L2に通電する励磁電流をオンーオフする。またキックバック電圧検出回路5は、ロータRの回転に伴い駆動コイルL1、L2に発生した逆起(キックバック)電圧を利用して信号を検出する回路である。すなわち逆起電圧により、図1、図2に示す各コイルの一端A、Bには、図5のA、Bに示す電気角180度の電圧が交互に現われる。これらの信号は各ダイオードD1、D2により整流され、ダイオードD1、D2に共通に接続されたツェナーダイオードZD1により、ツェナーダイオードZD1の出力端Cには、図5のCに示す信号が出力される。
【0013】
キックバック電圧検出回路5の検出出力(図5のC)に基づいて、充放電回路6では、トランジスタQ2のスイッチング動作により導通が断続され、これに伴い抵抗R5とコンデンサC1との間には、コンデンサC1に対する充放電が繰り返される。すなわち図5のDに示すように、電気角180度の(波形)前縁で放電され、(波形)後縁で最大電圧となる充電波形が得られ、この信号は次段の比較回路7へ送られる。
【0014】
比較回路7では、コンパレータIC2のマイナス入力端子に、充放電回路6からの出力信号が入力され、一方のプラス入力端子には、回転制御信号である熱検知回路8(サーミスタTH)からの電圧変化が入力される。コンパレータIC2においては、充電波形がサーミスタTHからの電圧よりも低い場合には、コンパレータIC2出力がハイレベルとなり、逆に充電波形がサーミスタTHからの電圧よりも高い場合には、コンパレータIC2出力がロウレベルとなる。これに伴い、コンパレータIC2の出力端子には、ハイ・ロウレベルの信号がオンーオフ信号として図5のFに示す信号が出力される。なお、サーミスタTHで構成される熱検知回路8は、周囲温度が上昇すると、図5のDにおける部位Eに示すように、電圧が低下する。
【0015】
比較回路7のオンーオフ信号は、抵抗3を介して、制御手段をなすスイッチング回路3のトランジスタQ1に接続される。すなわち比較回路7のオンーオフ信号に対応して、トランジスタQ1には、オンーオフ信号がハイレベルの時にオフ、ロウレベルの時にオンすることになり、従って駆動コイルL1、L2に通電される励磁電流は、図5のIのように現われる。図5のIに示すように励磁電流は電気角180度の中で電流の小さい部分(休止時間)と電流の大きな部分で構成される。そして図6に示すように、ファンモータの回転数が低速の場合には、駆動コイルL1、L2に通電される励磁電流は図6(a)の波形状態となり、逆に回転数が高速の場合には、図6(b)の波形状態となる。
【0016】
駆動コイルL1,L2への励磁電流の通電は、電気角180度に設けられることにより、この範囲内においては、通電比率を可変範囲をもっとも大きくとることができ、制御性の向上をはかっている。また励磁電流を制御するスイッチング回路3が、駆動コイルL1、L2と電源電圧Vccとの間に介在して設けられているため、励磁電流の制御が容易であり、回路構成も簡単となる。そしてスイッチング回路3にはバイパス回路4が付されている為、さらに下記の如く向上を図っている。
【0017】
次にバイパス回路4では、(スイッチング回路3の)トランジスタQ1がオフの時に、抵抗R2を通して小さな電流(バイパス電流)が駆動コイルL1、L2へ供給される。このバイパス電流を流すことにより、例えばスイッチング回路3のトランジスタQ1が電気角180度の全部分でオフ状態であっても、駆動コイルL1、L2に対してキックバック電圧を発生させることができ、従って充放電回路6の充放電を容易に実行させ、もって充電波形を電気角180度の周期で確実に発生させることが可能となるものである。
【0018】
仮に上記バイパス電流を流さないとすると、例えばファンモータの回転が、負荷の変動によって急に速くなった場合、電気角180度の周期は急に短くなる。このため休止時間中、すなわち(スイッチング回路3の)トランジスタQ1がオフからオンにならないうちに電気角180度の周期が終了する。キックバック電圧は駆動コイルL1、L2のいずれか片(側)相に通電される励磁電流がオンからオフへ切り換わることにより発生するので、駆動コイルL1、L2に励磁電流が流されないうちに電気角180度の周期が終了するとキックバック電圧は発生しない。このため、充放電回路6の充電波形の放電が行なわれなくなり、充放電回路6から出力される充電波形が乱れることになる。本発明の構成によれば、このバイパス回路4により、ファンモータの回転速度の変動に対しても、安定に動作を実現できる。
【0019】
なお、バイパス回路4は、図例のように抵抗R2がトランジスタQ1に対して並列に接続される他、これに代えて図4に示すように、ツェナーダイオードZD2を用いることができる。また或いはこれらに代えて、図示しないが、抵抗とツェナーダイオードとを直列接続したものをトランジスタQ1へ並列に接続する構成でも構わない。
【0020】
次に示す図3の回路構成図は、本発明の第二の実施にかかるファンモータの駆動装置であり、図4は図3の具体的回路図である。前述の第一の実施例では、ファンモータの回転数を可変させるため、回転制御信号を熱検知回路8(のサーミスタTH)から得ていたが、本第二の実施例では、ファンモータの外部から回転制御信号が入力されるように構成されたものである。従って、その他の構成は、上記ツェナーダイオードZD2の変更を除き、第一の実施例と実質上同じ構成をなす。
【0021】
ファンモータを回転制御するための回転制御信号は、上記サーミスタTHなどの熱検知回路8によるものの他、光やガスなどに検知する検知手段により出力された信号を利用し、これによりファンモータを回転制御する構成等にも適用できる。また、本発明の駆動装置では、二相の駆動コイルを有するファンについて示したが、三相以上の多相駆動コイルを備えたファンモータについても適用することができる。
【0022】
【発明の効果】
本発明にかかるファンモータの駆動装置は、上記構成を有しており、例えばファンモータが所定の温度条件に伴って一度停止し、その条件が外れたために再起動しようとして電源がオンされても、起動トルクが不足し、この結果、ファンモータが再起動しない場合や、所定の回転に達するのに時間がかかるといった不具合が解消され、信頼性の高いファンモータの駆動装置が得られる。そして励磁電流を制御するために、充放電信号出力からの信号が電気角180度の周期をなすことにより、励磁電流の通電比率の可変範囲を最も広くとれ、制御性の向上がはかれる。またスイッチング回路3にバイパス回路4が設けられたことにより、安定した制御動作が実現され、より信頼性が高められる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第一の実施例に係るファンモータの駆動装置の回路構成図である。
【図2】図1の具体的回路図である。
【図3】本発明の第二の実施例に係るファンモータの駆動装置の回路構成図である。
【図4】図3の具体的回路図である。
【図5】本発明のファンモータの駆動装置に係る動作時における信号波形のタイミングチャートである。
【図6】本発明のファンモータの駆動装置に係る動作時における信号波形のタイミングチャートである。
【図7】従来のファンモータの駆動装置の回路構成図である。
【符号の説明】
1 回転検知回路
2 駆動回路
3 スイッチチング回路
4 バイパス回路
5 キックバック電圧検出回路
6 充放電回路
7 比較回路
8 熱検知回路
D1,D2,D3 ダイオード
HE ホール素子
IC1 駆動用集積回路
IC2 コンパレータ
L1,L2 駆動コイル
Q1,Q2 トランジスタ
R ロータ
R1,R2,R3 抵抗[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a fan motor drive device, and more particularly to a fan drive device that variably controls the rotational speed.
[0002]
[Prior art]
The circuit configuration diagram shown in FIG. 7 is a fan motor driving device that controls the rotational speed of the fan motor in accordance with, for example, a temperature change. In the figure, the rotor R of the fan is driven by two-phase drive coils L1, L2. The
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
In the fan motor drive circuit configured as described above, when the voltage applied to the drive coils L1 and L2 decreases, the excitation current supplied to the drive coils L1 and L2 also decreases accordingly. For this reason, for example, even if the fan motor stops once due to a predetermined temperature condition and the power is turned on again when the fan motor tries to restart because the condition is removed, the applied voltage remains low. There is a problem that the starting torque is insufficient, and as a result, the fan motor does not restart or it takes time to reach a predetermined rotation.
[0004]
The present invention has been made to solve the above-mentioned problems existing in the prior art, and the problem is that when the rotational speed of the fan motor is variably controlled, the fan motor is restarted. It is an object of the present invention to provide a highly reliable fan motor drive device that can be reliably executed and can be driven smoothly.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a fan motor drive device according to the present invention comprises a drive means for sequentially exciting the drive coil in accordance with the rotational position of the rotor and a reverse of the drive coil in order to rotationally drive the rotor. Kickback voltage detection means for detecting an electromotive voltage and outputting a signal; and charge / discharge signal output means for outputting a signal at a predetermined cycle by charge / discharge based on the detection signal output from the kickback voltage detection means; A comparison means for comparing the output signal output from the charge / discharge signal output means with a rotation control signal for changing the rotor rotational speed to output an on / off signal; and excitation to the drive coil by the on / off signal. And a control means for controlling the current.
[0006]
According to the fan motor driving device of the present invention, it is desirable that the signal output from the charge / discharge signal output means has a cycle of an electrical angle of 180 degrees. The control means is provided between the drive coil and a positive voltage power source. The control means further includes a bypass circuit that bypasses the drive coil and the on / off signal. And a switching circuit for intermittently energizing the coil.
[0007]
According to the fan motor drive device of the present invention, the detection signal is output by the kickback voltage detection means using the back electromotive voltage generated in the drive coil by the rotation of the rotor, and this detection signal is the charge / discharge signal of the next stage. For example, the output unit outputs the signal as a predetermined signal having an electrical angle of 180 degrees. Then, the rotation control signal for changing the rotor rotational speed from the temperature detection means and the output signal from the charge / discharge output means are compared by the comparison means, and an on-off signal is thereby output. The excitation current of the drive coil is controlled by the control means based on this on / off signal, and thereby the rotor rotational speed of the fan motor is varied.
[0008]
In order to vary the rotor speed, the excitation to the drive coil is not due to a change in the voltage applied to the drive coil as in the prior art, but the time during which the excitation current flows to the drive coil, that is, the energization at an electrical angle of 180 degrees. The ratio is changed. This is because the energization ratio is changed by the control means being controlled by the on-off signal. Thereby, the starting failure at the time of restarting due to the drop of the starting torque is improved, the starting characteristics are improved, and the time for reaching the predetermined rotational speed is shortened.
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
A fan motor drive device according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. 1 is a fan drive apparatus according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 2 shows a specific circuit diagram of FIG. FIG. 5 is a timing chart showing the state of signal waveforms in each part of FIGS. In these drawings, the rotation detection circuit 1 (for example, the Hall element HE) provided in the vicinity of the rotor R has its output terminal connected to the drive circuit 2 (for example, the input side of the drive integrated circuit IC1). The output side of the drive circuit IC1 is connected to one end of each of the drive coils L1 and L2 for driving the rotor R to rotate.
[0010]
At the other end of each of the drive coils L1 and L2, there are a bypass circuit 4 (for example, a resistor R2) and a switching circuit 3 (for example, a transistor Q1 as a switching element) that control the drive coils L1 and L2. And they are connected to a power supply voltage (positive voltage power supply) Vcc. Accordingly, as is apparent from FIGS. 1 and 2, the drive coils L1 and L2 are subjected to two-phase unipolar energization by the drive circuit IC1, and with the output of the Hall element HE corresponding to the rotation of the rotor R, Currents IA and IB are alternately supplied to the drive coils L1 and L2. On the other hand, a kickback voltage detection circuit 5 (for example, by a combination of diodes D1, D2 and ZD1) is provided at each one end of the drive coils L1, L2, and this output unit is a charge / discharge circuit 6 (for example, the next stage). Connected to
[0011]
By the way, in this embodiment, in order to vary the rotation speed of the fan motor, the rotation speed is varied according to the temperature change around the fan, and the heat detection circuit 8 (for example, the thermistor TH and resistor R4) provided in the vicinity of the fan. ). The output of the
[0012]
In the above configuration, the
[0013]
Based on the detection output of the kickback voltage detection circuit 5 (C in FIG. 5), the charge /
[0014]
In the
[0015]
The ON / OFF signal of the
[0016]
The energization of the excitation current to the drive coils L1 and L2 is provided at an electrical angle of 180 degrees, so that the energization ratio can be maximized within this range, and controllability is improved. . Since the
[0017]
Next, in the
[0018]
Assuming that the bypass current does not flow, for example, when the rotation of the fan motor suddenly increases due to load fluctuation, the cycle of the electrical angle of 180 degrees is suddenly shortened. For this reason, during the rest period, that is, before the transistor Q1 (of the switching circuit 3) is turned from OFF to ON, the cycle of the electrical angle of 180 degrees is completed. Since the kickback voltage is generated when the excitation current energized in one (side) phase of the drive coils L1 and L2 is switched from on to off, the kickback voltage is generated before the excitation current flows through the drive coils L1 and L2. When the period of 180 degrees is finished, no kickback voltage is generated. For this reason, the charging waveform of the charging / discharging
[0019]
In the
[0020]
The circuit configuration diagram of FIG. 3 shown below is a fan motor driving apparatus according to the second embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a specific circuit diagram of FIG. In the first embodiment described above, the rotation control signal is obtained from the heat detection circuit 8 (thermistor TH) in order to vary the rotation speed of the fan motor. However, in the second embodiment, the outside of the fan motor is obtained. Is configured to receive a rotation control signal. Accordingly, other configurations are substantially the same as those of the first embodiment except for the change of the Zener diode ZD2.
[0021]
The rotation control signal for controlling the rotation of the fan motor uses the signal output from the detection means for detecting light, gas, etc., in addition to the
[0022]
【The invention's effect】
The fan motor drive device according to the present invention has the above-described configuration. For example, even if the fan motor stops once with a predetermined temperature condition and the condition is removed, the power is turned on to restart. As a result, the starting torque is insufficient, and as a result, problems such as a case where the fan motor does not restart or a long time to reach a predetermined rotation are eliminated, and a highly reliable fan motor driving device is obtained. In order to control the excitation current, the signal from the charge / discharge signal output has a cycle of an electrical angle of 180 degrees, so that the variable range of the energization ratio of the excitation current can be maximized and the controllability can be improved. Further, since the
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit configuration diagram of a fan motor driving apparatus according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a specific circuit diagram of FIG. 1;
FIG. 3 is a circuit configuration diagram of a fan motor driving apparatus according to a second embodiment of the present invention.
4 is a specific circuit diagram of FIG. 3. FIG.
FIG. 5 is a timing chart of signal waveforms during operation according to the fan motor drive device of the present invention;
FIG. 6 is a timing chart of signal waveforms during operation according to the fan motor drive device of the present invention;
FIG. 7 is a circuit configuration diagram of a conventional fan motor driving device.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記ロータの回転位置に応じて、駆動コイルを順次励磁する駆動手段と、
前記駆動コイルの逆起電圧を検知して信号を出力するキックバック電圧検知手段と、
前記キックバック電圧検知手段から出力された検知信号に基づいて、充放電により所定の周期で信号を出力する充放電信号出力手段と、
前記充放電信号出力手段により出力された出力信号と、ロータ回転数を可変させるための回転制御信号と、を比較してオンーオフ信号を出力する比較手段と、
前記オンーオフ信号により、前記駆動コイルへの励磁電流を制御する制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、前記駆動コイルと正電圧電源との間に介在して設けられ、
前記制御手段は、前記駆動コイルへの通電を側路するバイパス回路と、前記オンーオフ信号により前記駆動コイルへの通電を断続するスイッチング回路とからなる、
ファンモータの駆動装置。To rotate the rotor,
Drive means for sequentially exciting the drive coils in accordance with the rotational position of the rotor;
Kickback voltage detection means for detecting a back electromotive voltage of the drive coil and outputting a signal;
Based on the detection signal output from the kickback voltage detection means, charge / discharge signal output means for outputting a signal at a predetermined cycle by charge / discharge;
Comparing means for comparing the output signal output by the charge / discharge signal output means with the rotation control signal for varying the rotor rotational speed and outputting an on-off signal;
Control means for controlling the excitation current to the drive coil by the on-off signal;
Equipped with a,
The control means is provided between the drive coil and a positive voltage power source,
The control means includes a bypass circuit that bypasses energization of the drive coil and a switching circuit that intermittently energizes the drive coil by the on-off signal.
Drive device for fan motor.
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