JP5158101B2 - 電動送風機 - Google Patents
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Description
図1は、実施の形態1に係る電動機駆動用電力変換装置の回路図である。図1において、2は商用交流電源である。4は商用交流電源2に接続されたノイズフィルタであり、電力変換装置が発生し商用交流電源2に伝播するノイズを低減する。5はノイズフィルタ4に接続された整流回路である。6a、6bは電源電圧検出用分圧抵抗であり、整流回路5の出力側の直流母線間に直列に接続されている。7は高周波インダクタであり、整流回路5の正電圧側に接続されている。
使用者が手元操作手段22を適宜に操作すると、マイクロコンピュータ24は、BLDCM18の運転制御を開始する。マイクロコンピュータ24は、手元操作手段22からの運転指令信号を受けると、Hz信号回路25からの信号によって商用交流電源2の周波数を確認した後、手元操作手段22で設定された吸い込み力となるよう制御を開始する。
上記実施の形態では、ファーストリカバリダイオード12を用いているが、炭化珪素(SiC)や窒化ガリウム(GaN)等のワイドバンドギャップ半導体を用いたダイオードを用いることも可能である。
これまで、昇圧回路に一般的な一石式DCチョッパ回路を用い説明してきたが、ゼロ電流スイッチを行うインターリーブ型の昇圧コンバータを用いることも可能である。
これまで電力変換回路の制御にマイコンを用いて説明してきたが、高速ロジックICやアナログICを用いることも可能である。
上記実施の形態ではモータとしてBLDCMを用いたが、BLDCMに替えて誘導電動機を用いることも可能である。
本実施の形態では、ロータ停止位置により起動初期のモータトルクがばらついた場合であっても、モータが有効に起動する電圧条件の調整を行う。
判別するステップであり、運転スイッチが投入されれば、マイクロコンピュータ24は、インバータを起動することによりBLDCM18を起動する(S6)。さらに、マイクロコンピュータ24は、出力電圧の昇圧電圧が整定したのち、手元操作手段22からの運転指令信号を受けると(S7)、手元操作手段22で設定された吸い込み力となるように、インバータを制御することによりBLDCM18を定常回転させる(S8)。
実施の形態6では、デットタイム誤差の影響が小さくなるよう、コンバータにより直流電圧を一定にすることで、起動時の信頼性を向上する方法について述べたが、デットタイム自体を小さくできるように、主回路素子をシリコンIGBT(スイッチング時間μsecオーダー)から、高速のMOSFET(スイッチング時間100nsecオーダー)やワイドギャップ半導体(スイッチング時間10〜100nsecオーダー)を用いることで、デットタイムの影響を小さくすることもできる。例えば、シリコンIGBTのデッドタイムは4μsecであるのに対し、高速MOSFETやワイドバンドギャップ半導体のデッドタイムは0.8μsec以下であり、デッドタイム誤差を1%以下とする事ができる。これによっても、信頼性向上が可能となる効果がある。
これまでは、掃除機に適用した場合について述べてきたが、設置場所が狭いトイレや洗面所の壁や洗面台の上に固定され、手を乾燥する手乾燥装置においても、システムのサイズを小型化できるためBLDCMを高速化してモータ・圧縮機・回路トータルサイズを小型化できる。
4 ノイズフィルタ
5 整流回路
6a、6b 電源電圧検出用分圧抵抗
7 高周波インダクタ
8 昇圧コンバータ用IGBT
9 フライホイールダイオード
10 電流検出抵抗
11 IGBT8用ゲートドライバ
12 ファーストリカバリダイオード
13 平滑コンデンサ
14a、14b 昇圧コンバータ出力電圧検出用分圧抵抗
15 インバータ部電流検出抵抗
16a〜16f インバータ用IGBT
17a〜17f フライホイールダイオード
18 BLDCM
20 インバータ部IGBTゲートドライバ
22 手元操作手段
23 クロック生成回路
24 マイクロコンピュータ
25 Hz信号回路
30 集塵室
31 電動機
32 送風機
33 電力変換装置回路基板
34 コンセント
35 後輪
36 前輪
37 塵埃吸引用ホース
38 集塵フィルタ
39 本体ケース
601 手乾燥装置
602 手挿入室
603 内壁面
604 前面
606 後上面
607 後下面
608 底面
609 排水口
610 排水管
611 排水タンク
612、614 赤外線発光部
613 赤外線受光部
615、616 ノズル
618 給気ダクト
619 高圧空気供給装置
620 吸気口
621 フィルタ
630 背面
640 BLDCM
641 送風ファン
Claims (10)
- 送風ファンを有し前記送風ファンを駆動するブラシレスモータを内蔵している電動送風機であって、
交流電源から供給される交流電圧を昇圧して直流電圧に変換する昇圧コンバータ部と前記直流電圧を交流電圧に変換して前記交流電圧を前記ブラシレスモータに供給するインバータ部とを有する電源部と、
前記昇圧コンバータ部と前記インバータ部を制御することで前記ブラシレスモータの運転を制御する制御部と、
を備え、
前記ブラシレスモータの回転数が所定値以上となり、かつ前記送風ファンの径及び前記ブラシレスモータの径がほぼ等しくなるよう形成し、
前記制御部から前記インバータへの運転開始指令を受ける前に前記昇圧コンバータ部を起動し、事前に前記昇圧コンバータ部に所定の出力電圧を保持することで、前記制御部からの運転開始指令を受けるとすぐに前記インバータ部を起動することが出来ることを特徴とする電動送風機。 - 前記所定値は50000rpmである請求項1記載の電動送風機。
- 前記電源部はノイズフィルタを含み、
前記昇圧コンバータ部は、入力側の正電圧側に接続されたインダクタと、直流母線間に接続された昇圧コンバータ部スイッチング素子とを含み、
前記ノイズフィルタと前記インダクタのサイズが最適化されるように前記ブラシレスモータの回転数と前記昇圧コンバータ部スイッチング素子のスイッチング周波数を設定した請求項1又は2記載の電動送風機。 - 前記昇圧コンバータ部スイッチング素子のスイッチング周波数が16kHz以上70kHz以下である請求項3記載の電動送風機。
- 前記昇圧コンバータ部は、
前記昇圧コンバータ部スイッチング素子に並列に直流母線間に接続された平滑コンデンサと、
前記昇圧コンバータ部スイッチング素子と前記平滑コンデンサとの間の正電圧側に接続されたファーストリカバリダイオードとを含む請求項3又は4記載の電動送風機。 - 前記ファーストリカバリダイオードは、ワイドバンドギャップ半導体によって形成される請求項5記載の電動送風機。
- 前記ワイドバンドギャップ半導体は、SiC、GaN系材料又はダイヤモンドである請求項6記載の電動送風機。
- 請求項1乃至7のいずれかに記載の電動送風機において、前記昇圧コンバータ回路素子をMOSFET又はワイドバンドギャップ半導体により構成し、デッドタイムを短縮した電動送風機。
- 請求項1乃至8のいずれかに記載の電動送風機を用いた電気掃除機。
- 請求項1乃至8のいずれかに記載の電動送風機を用いた手乾燥装置。
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