JP6109062B2 - ファンモータの駆動制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、ファンモータの駆動制御装置に関する。

部屋内の空気を換気するための換気送風装置は、部屋の天井や壁面などに設置されることが多い。
図８は、換気送風装置１０２の設置例を示す断面図である。
図８に示す部屋１００は、部屋の内部１０５および天井裏１０６を外部（屋外）から仕切る外壁１０１と、部屋１００の上部に設けられた天井１０７とを備えている。天井裏１０６は、天井１０７によって部屋の内部１０５と仕切られている。
空気孔１０４は、天井裏１０６に接する外壁１０１に形成されている。

配管パイプ１０３は、天井裏１０６内に設置される。配管パイプ１０３の一端は、換気送風装置１０２（換気装置または送風装置の一例）に接続され、配管パイプ１０３の他端は、空気孔１０４に接続されている。配管パイプ１０３は、中空であり、内部に空気Ｆが流れるようになっている。
換気送風装置１０２は、天井１０７の上側かつ天井裏１０６に設置される。換気送風装置１０２は、部屋の内部１０５の空気を吸引して、吸引した空気を、配管パイプ１０３と空気孔１０４とを介して、屋外に排出するものである。図８では、矢印で空気Ｆの流れを示している。

従来、図８に示す換気送風装置１０２を駆動するためのファンモータとして、ＡＣ（Alternating Current）モータやブラシレスモータが、特別な風量制御を行わずに使用されることが多かったが、風量制御されたブラシレスモータが用いられる場合もある。
ブラシレスモータを用いて換気送風装置１０２のファンを駆動して風量制御を行う場合、配管パイプ１０３の長さが異なる場合や、さらに配管パイプ１０３の直径が異なる場合にも、風量を略一定に制御することができるという利点がある。

換気送風装置１０２に風量一定制御を行わせる場合、事前に基準となるモータを用いて、それぞれの風量および静圧におけるモータ回転速度・電流値・電圧値などの基準となる特性値を予め測定する。基準となる特性値は、換気送風装置１０２の駆動装置が内蔵する記憶装置に格納する。そして、換気送風装置１０２の駆動装置は、基準となる特性値とモータから実際に測定した特性値とに基づいて、風量一定制御を行う。この駆動装置は、ファンモータの回転速度を検出し、この回転速度が風量指示手段によって指示された風量で運転するための回転速度と同じになるように、ファンモータに印加する駆動電圧を調整する。

このような換気送風装置１０２がファンモータへの駆動電圧を一定にして換気ファンを回転させで排気しているときに、例えば、フィルタの目詰まりや配管パイプ内への異物混入により、排気の圧力損失が増大した場合を考える。排気の圧力損失の増大により静圧が上昇し、換気ファンの排気風量は小さくなる。換気ファンの排気風量が小さくなると、この換気ファンを駆動するファンモータの仕事量が減少して負荷が軽減し、換気送風装置１０２は、ファンモータの回転速度を上昇させる。よって、排気の圧力損失が著しく増大した場合、換気送風装置１０２がファンモータの回転速度を著しく上昇させるので、ファンモータは、最大許容回転速度を超えて回転する虞がある。

このような問題に対して、特許文献１の段落０００９には、「排気ダクトと、換気ファンを駆動するＤＣモータと、前記ＤＣモータにＤＣ電圧を印加するモータ駆動部と、前記ＤＣモータの回転数を検出する回転数検出部と、前記モータ駆動部と前記回転数検出部を制御する制御部と、前記制御部のプログラムであり前記ＤＣモータの運転風量を指示する風量指示手段と、前記風量指示手段によって指示された風量で運転するための前記ＤＣモータへの印加電圧における回転数を演算するモータ回転数演算手段と、前記回転数検出手段によって検出された運転回転数を前記モータ回転数演算手段により求められたモータ回転数と同回転数になるよう前記ＤＣモータの印加電圧を制御する印加電圧制御手段と、前記風量指示手段によって指示された風量における予め決められた許容最大回転数を記憶する記憶手段とを備えた浴室換気装置において、前記制御部は、前記風量指示手段によって指示された風量で運転するための回転数になるように制御する風量一定モードと、前記回転数検出手段の出力が所定の回転数になるように制御する回転数一定モードを有する」と記載されている。

特開２００４−２３２９１８号公報

特許文献１に記載の発明では、モータを所定の回転速度で駆動するように制御する回路が必要となる。その結果、回路構成が複雑になり、かつ、高価な構成となる。
そこで、本発明は、安価で簡易な構成でありながら、ファンモータを風量一定に制御するとともに、圧力損失が増大してもファンモータや自装置の許容範囲で制御可能なファンモータの駆動制御装置を提供することを課題とする。

前記した課題を解決するため、第１の発明のファンモータの駆動制御装置は、電源からの電力供給を受け、モータを駆動するモータ駆動部と、モータ回転速度に基づき、前記モータ駆動部の動作を制御する制御部と、を備える。前記制御部は、風量一定モードで制御する風量一定制御部と、電圧一定モードで制御する電圧一定制御部とを備える。
風量一定制御部は、前記モータ回転速度が第１の所定回転速度以上かつ前記第１の所定回転速度よりも大きい第２の所定回転速度未満の状態は、前記モータの巻線に供給する駆動電圧を可変して、自身が搭載される換気装置または送風装置に応じて予め定められた風量に対応した所定の回転速度となるように前記モータ駆動部を制御する。電圧一定制御部は、前記モータの起動時から前記モータ回転速度が前記第１の所定回転速度に達する直前までの期間は前記モータの巻線に駆動電圧として第１の定電圧を印加するように前記モータ駆動部を制御し、前記モータ回転速度が前記第２の所定回転速度以上の期間は前記モータの巻線に駆動電圧として第２の定電圧を印加するように前記モータ駆動部を制御する。
その他の手段については、発明を実施するための形態のなかで説明する。

本発明によれば、安価で簡易な構成でありながら、ファンモータを風量一定に制御するとともに、圧力損失が増大してもファンモータや自装置の許容範囲で制御可能なファンモータの駆動制御装置を提供することが可能となる。

本実施形態におけるファンモータの駆動制御装置を示す概略の構成図である。 本実施形態における制御回路部の具体的な構成例を示す回路ブロック図である。 駆動制御装置のモード遷移図である。 駆動制御装置の制御動作の説明図である。 本実施形態のＱ−Ｈ特性（風量に対する静圧の特性）の具体例を示す説明図である。 風量一定モードでのモータ内部の温度検出による制御動作の説明図である。 駆動制御装置の制御動作の変形例の説明図である。 換気送風装置の設置例を示す断面図である。

以降、本発明を実施するための形態を、各図を参照して詳細に説明する。
図１は、本実施形態における換気装置用ＤＣファンモータ２０の駆動制御装置１の回路構成を示すブロック図である。
ＤＣファンモータ２０は、３相のブラシレスモータであり、各相の巻線Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗとロータ（不図示）とを備えている。これら巻線Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗの一端は、Ｙ結線されている。巻線Ｌｕの他端はＵ相に、巻線Ｌｖの他端はＶ相に、巻線Ｌｗの他端はＷ相に、それぞれ接続されている。ＤＣファンモータ２０は、インバータ回路２からＵ相、Ｖ相、Ｗ相に駆動電圧が入力されることにより、回転駆動する。以下、ＤＣファンモータ２０を、単にモータ２０と記載する。
モータ２０の駆動制御装置１は、例えば、図７に示す換気送風装置１０２に搭載されている。
駆動制御装置１は、モータ２０を駆動するインバータ回路２およびプリドライブ回路３（モータ駆動部の一例）と、これらを制御する制御回路部４（制御部の一例）と、回転位置検出器５（回転位置検出部の一例）と、温度センサ６（温度検出部の一例）と、抵抗Ｒ１とを備える。
駆動制御装置１は、直流電源Ｖｄに接続され、Ｕ相配線、Ｖ相配線、Ｗ相配線の３相によってモータ２０に接続される。駆動制御装置１は、モータ２０に駆動電圧を出力し、モータ２０の回転を制御する。

インバータ回路２（モータ駆動部の一部）は、直流電源Ｖｄに接続されて電力の供給を受け、プリドライブ回路３（モータ駆動部の一部）とモータ２０が備える各相の巻線Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗとに接続される。インバータ回路２は、プリドライブ回路３の駆動信号により、モータ２０の各相の巻線Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗに通電する。
インバータ回路２は、例えば、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６として６個のＦＥＴ（Field Effect Transistor）を有している。インバータ回路２は、Ｕ相のスイッチングレッグと、Ｖ相のスイッチングレッグと、Ｗ相のスイッチングレッグとで構成されている。インバータ回路２は、直流電源Ｖｄに接続され、更に抵抗Ｒ１に接続されている。
Ｕ相のスイッチングレッグは、上アーム側のスイッチング素子Ｑ１と、下アーム側のスイッチング素子Ｑ２とを備えている。スイッチング素子Ｑ１のドレイン端子は、直流電源Ｖｄの正極に接続されている。スイッチング素子Ｑ１のソース端子は、Ｕ相の交流信号が出力されると共に、スイッチング素子Ｑ２のドレイン端子に接続されている。スイッチング素子Ｑ２のソース端子は、抵抗Ｒ１を介してグランド（直流電源Ｖｄの負極）に接続されている。スイッチング素子Ｑ１のゲート端子、およびスイッチング素子Ｑ２のゲート端子は、それぞれプリドライブ回路３に接続される。

Ｖ相のスイッチングレッグは、上アーム側のスイッチング素子Ｑ３と、下アーム側のスイッチング素子Ｑ４とを備えている。スイッチング素子Ｑ３のドレイン端子は、直流電源Ｖｄの正極に接続されている。スイッチング素子Ｑ３のソース端子は、Ｖ相の交流信号が出力されると共に、スイッチング素子Ｑ４のドレイン端子に接続されている。スイッチング素子Ｑ４のソース端子は、抵抗Ｒ１を介してグランド（直流電源Ｖｄの負極）に接続されている。スイッチング素子Ｑ３のゲート端子、およびスイッチング素子Ｑ４のゲート端子は、それぞれプリドライブ回路３に接続される。

Ｗ相のスイッチングレッグは、上アーム側のスイッチング素子Ｑ５と、下アーム側のスイッチング素子Ｑ６とを備えている。スイッチング素子Ｑ５のドレイン端子は、直流電源Ｖｄの正極に接続されている。スイッチング素子Ｑ５のソース端子は、Ｗ相の交流信号が出力されると共に、スイッチング素子Ｑ６のドレイン端子に接続されている。スイッチング素子Ｑ６のソース端子は、抵抗Ｒ１を介してグランド（直流電源Ｖｄの負極）に接続されている。スイッチング素子Ｑ５のゲート端子、およびスイッチング素子Ｑ６のゲート端子は、それぞれプリドライブ回路３に接続される。

すなわち、インバータ回路２は、モータ２０の各巻線Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗの各相と直流電源Ｖｄの一方の端子（正極端子）間に接続された上アーム側スイッチング素子Ｑ１，Ｑ３，Ｑ５、および、各巻線Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗの各相と直流電源Ｖｄの他方の端子（負極端子）間に抵抗Ｒ１を介して接続された下アーム側スイッチング素子Ｑ２，Ｑ４，Ｑ６とを有している。
インバータ回路２は、直流電源Ｖｄから電力の供給を受け、プリドライブ回路３から駆動信号が入力されると、３相交流をモータ２０のＵ相配線、Ｖ相配線、Ｗ相配線に流す。

プリドライブ回路３（モータ駆動部の一部）は、接続されるインバータ回路２との組合せでモータ駆動部を構成し、制御回路部４に接続される。プリドライブ回路３は、例えば、６個のゲートドライブ回路を備え、インバータ回路２を駆動するための駆動信号を生成する。モータ駆動部は、直流電源Ｖｄから電力の供給を受けて、モータ２０を駆動する。
制御回路部４（制御部の一例）は、回転位置検出器５と温度センサ６とが接続され、更にプリドライブ回路３が接続される。制御回路部４は、回転位置検出器５の信号に基づき、モータ駆動部を構成するプリドライブ回路３を制御する。制御回路部４は更に、温度センサ６の温度検出信号に基づき、モータ２０の回転速度に対する駆動電圧の変化特性を調整する。

回転位置検出器５（回転位置検出部の一例）は、モータ２０のロータの回転位置を検出するため、各相に配置された３個のホールセンサ（不図示）を含んで構成される。これら各相のホールセンサは、それぞれ制御回路部４に接続される。回転位置検出器５は、複数のホールセンサのそれぞれの検出信号に同期したパルス信号を生成して、制御回路部４に出力する。

温度センサ６（温度検出部の一例）は、例えばサーミスタなどの感温素子で構成され、駆動制御装置１の回路ブロックが実装される基板上に配置されて、制御回路部４に接続される。温度センサ６は、モータ２０の内部温度を検出し、温度検出信号Ｓ２（温度検出情報）を制御回路部４に出力する。
温度センサ６の配置位置は、モータ２０の各相の巻線Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗや、インバータ回路２のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６などの発熱部品の温度上昇の影響を受けない位置であって、ロータマグネットの温度上昇を間接的に監視できる適切な位置であればよい。温度センサ６の配置位置は、モータ２０の内部温度を検出できる位置であればよく、それ以外に特に制約はない。

プリドライブ回路３とインバータ回路２とで構成されるモータ駆動部は、直流電源Ｖｄからの電力供給を受け、制御回路部４から入力される駆動制御信号Ｓｃに基づいて、モータ２０の回転速度が換気送風装置１０２（図７参照）に応じて予め定められる風量に対応した所定の回転速度となるように、モータ２０を駆動する。
直流電源Ｖｄは、電源電圧Ｖｃｃを供給する定電圧源である。直流電源Ｖｄは、例えば、不図示の外部電源から供給された直流電力を定電圧に安定化して、モータ２０の駆動制御装置１に直流電力を供給するものである。直流電源Ｖｄは、インバータ回路２に接続されていると共に、図示しない配線によって、駆動制御装置１の各部に接続される。

制御回路部４は、モータ２０の起動立ち上げ後（後記する第１の所定回転速度Ｎａ以上）、所定の回転速度に制御する駆動制御信号Ｓｃをモータ駆動部のプリドライブ回路３に出力する。具体的には、目標とする風量を実現するため、回転位置検出器５からの回転位置信号Ｓ１より求めたモータ２０の回転速度（実回転速度）に応じた所定の電圧信号（＝風量一定制御信号Ｓ４）を駆動制御信号Ｓｃとしてモータ駆動部に出力し、モータ２０の動作を制御する。
制御回路部４は、風量一定制御部４１と、電圧一定制御部４２とを備え、風量一定モードまたは電圧一定モードで動作する。風量一定制御部４１がモータ駆動部を制御する動作モードが、風量一定モードである。電圧一定制御部４２がモータ駆動部を制御する動作モードが、電圧一定モードである。

図２は、本実施形態における制御回路部４の具体的な構成例を示す回路ブロック図である。
図２に示すように、制御回路部４は、回転速度演算部４３と、風量一定制御部４１と、電圧一定制御部４２と、運転モード制御部４４とを備えている。
回転速度演算部４３は、回転位置検出器５からのモータ２０の回転位置を示す回転位置信号Ｓ１に基づいてモータ２０の回転速度を演算する。回転速度演算部４３は、演算した回転速度を示すモータ回転速度情報Ｓ３を、風量一定制御部４１と、電圧一定制御部４２と、運転モード制御部４４とに出力する。
風量一定制御部４１は、モータ回転速度情報Ｓ３に基づき、風量一定モードを行うための風量一定制御信号Ｓ４を生成する。風量一定制御部４１は、第１記憶部４５と、第２記憶部４６とを含んで構成される。
第１記憶部４５は、モータ回転速度情報Ｓ３に応じて予め設定された駆動電圧情報を記憶する。風量一定制御部４１は、第１記憶部４５に記憶された駆動電圧情報をもとに、モータ２０の回転速度に対応する駆動電圧を選択して風量一定制御信号Ｓ４を生成する。
第２記憶部４６は、予め設定された温度検出信号Ｓ２に応じた駆動電圧の補正値情報を記憶する。風量一定制御部４１は、第２記憶部４６に記憶された補正値情報をもとに、モータ２０の回転速度に対応する駆動電圧を選択して風量一定制御信号Ｓ４を生成する。
第１記憶部４５と第２記憶部４６とは、それぞれ必要に応じて、書き換え可能である。

電圧一定制御部４２は、モータ回転速度情報Ｓ３に基づき、電圧一定モードを行うための電圧一定制御信号Ｓ５を生成する。
運転モード制御部４４は、モータ回転速度情報Ｓ３に基づき、風量一定制御信号Ｓ４と電圧一定制御信号Ｓ５のどちらか一方を駆動制御信号Ｓｃとして出力する。運転モード制御部４４は、駆動制御信号Ｓｃをモータ駆動部（プリドライブ回路３）に出力して制御する。

（風量一定モード）
モータ回転速度情報Ｓ３で示されるモータ２０の回転速度が第１の所定回転速度Ｎａ以上第２の所定回転速度Ｎｂ未満の期間は、風量一定モードであり、制御回路部４のうち風量一定制御部４１がモータ駆動部を制御する。この第２の所定回転速度Ｎｂは、第１の所定回転速度Ｎａよりも大きい。風量一定制御部４１は、自身が搭載される換気装置または送風装置に応じて予め定められた風量に対応した所定の回転速度となるようにモータ２０の巻線Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗに供給する駆動電圧を可変して、モータ駆動部を制御する。運転モード制御部４４は、風量一定モードの期間において、風量一定制御信号Ｓ４を駆動制御信号Ｓｃとしてモータ駆動部に出力する。風量一定制御部４１は、例えば、インバータ回路２の各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６をＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御することにより、巻線Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗに供給する駆動電圧を可変する。

第１の所定回転速度Ｎａは、静圧がゼロであるときの最大風量に対応する回転速度以下の任意の値である。第２の所定回転速度Ｎｂは、モータ２０およびモータ駆動部の両方の特性によって決定される最大許容電圧に対応する回転速度以下の任意の値である。言い換えれば、第２の所定回転速度Ｎｂは、モータ２０およびモータ駆動部のそれぞれが駆動電圧で温度上昇しても、モータ２０および駆動制御装置１が損傷しない回転速度である。この期間は、所定時間の平均回転速度に対応する駆動電圧で制御することにより、安定した風量一定制御が可能となる。
更に、第２の所定回転速度Ｎｂをモータ２０およびモータ駆動部の両方の特性によって決定される最大許容電圧に対応する回転速度とすることにより、モータ２０の単体の最大許容電圧に対応する回転速度とするよりも、より安全性が高い制御が可能となる。すなわち、駆動制御装置１は、圧力損失が増大しても、モータ２０やモータ駆動部の許容範囲でモータ２０を制御可能である。

（電圧一定モード）
モータ２０の回転速度が第１の所定回転速度Ｎａ未満の期間、すなわちモータ２０の起動時から回転速度が第１の所定回転速度Ｎａに達する直前までの期間は、電圧一定モードであり、制御回路部４のうち電圧一定制御部４２がモータ駆動部を制御する。このとき電圧一定制御部４２は、モータ２０の巻線Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗに駆動電圧として第１の定電圧Ｖ１を印加するようにモータ駆動部を制御する。これにより、モータ２０の回転速度は上昇する。電圧一定制御部４２は、例えば、インバータ回路２の各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６をＰＷＭ制御することにより、巻線Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗに駆動電圧を印加する。
更に、モータ２０の回転速度が第２の所定回転速度Ｎｂ以上の期間も、電圧一定モードであり、制御回路部４のうち電圧一定制御部４２がモータ駆動部を制御する。このとき電圧一定制御部４２は、モータ２０の巻線Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗに駆動電圧として第２の定電圧Ｖ２を印加するようにモータ駆動部を制御する。これにより、モータ２０の回転速度は、上昇が抑制される。
運転モード制御部４４は、モータ２０の回転速度が第１の所定回転速度Ｎａ未満の期間において、電圧一定制御信号Ｓ５を駆動制御信号Ｓｃとしてモータ駆動部に出力する。運転モード制御部４４は更に、モータ２０の回転速度が第２の所定回転速度Ｎｂ以上の期間においても、電圧一定制御信号Ｓ５を駆動制御信号Ｓｃとしてモータ駆動部に出力する。

具体的にいうと、制御回路部４は、モータ２０の起動時から回転速度（実回転速度）が第１の所定回転速度Ｎａに達する直前までの期間において、駆動電圧を第１の定電圧Ｖ１とする駆動制御信号Ｓｃ（＝電圧一定制御信号Ｓ５）をモータ駆動部に出力する。制御回路部４は更に、モータ２０の回転速度が第２の所定回転速度Ｎｂ以上の期間において、駆動電圧を第２の定電圧Ｖ２とする駆動制御信号Ｓｃ（＝電圧一定制御信号Ｓ５）をモータ駆動部に出力する。

それに加えて制御回路部４は、モータ２０の回転速度が第２の所定回転速度Ｎｂ以上の期間である電圧一定モードが、所定の時間以上継続したとき、モータ２０への駆動電圧の供給を止めるようにモータ駆動部の動作を制御する。これにより、制御回路部４は、モータ２０の駆動を停止して、モータ２０や駆動制御装置１の損傷を未然に防止できる。なお、所定の時間は、個々のモータまたは駆動制御装置の損傷に対する耐性などに応じて、適切な値を設定できる。

図３は、駆動制御装置１のモード遷移図である。
図３に示すように、駆動制御装置１が起動すると、モータ２０の駆動を開始して、モードＭ１０に遷移する。
モードＭ１０において、駆動制御装置１は、第１の定電圧Ｖ１でモータ２０を駆動制御する。（電圧一定モード）このようにすることで、駆動制御装置１は、徐々に駆動電圧を上げていくよりも短時間でモータ２０の回転速度を上昇させることができ、速やかに風量一定モード領域に移行することが可能となる。なお、短時間で回転速度を上げて回転速度がオーバーシュートしても、後記する図５における風量一定モードの特性ラインに移行するだけなので問題は生じない。駆動制御装置１は、モータ２０の回転速度が第１の所定回転速度Ｎａ以上ならば、モードＭ１１に遷移する。
モードＭ１１において、駆動制御装置１は、風量一定でモータ２０を駆動制御する。駆動制御装置１は、モータ２０の回転速度が第１の所定回転速度Ｎａ未満ならば、モードＭ１０に遷移する。駆動制御装置１は、モータ２０の回転速度が第２の所定回転速度Ｎｂ以上ならば、モードＭ１２に遷移する。
モードＭ１２において、駆動制御装置１は、第２の定電圧Ｖ２でモータ２０を駆動制御する。モータ２０の回転速度が第１の所定回転速度Ｎａ未満ならば、モードＭ１１に遷移する。駆動制御装置１は、このモードＭ１２が所定の時間ｔ０以上継続したならば、モードＭ１３に遷移する。
モードＭ１３において、駆動制御装置１は、モータ２０を停止させる。
制御回路部４は、モードＭ１２，Ｍ１３の遷移によって、モータ２０の回転速度が第２の所定回転速度Ｎｂ以上の期間、かつ、第２の定電圧Ｖ２を印加する時間が所定の時間ｔ０を超えたときは、モータ２０の駆動を停止するようにモータ駆動部を制御する。これにより、制御回路部４は、モータ２０および駆動制御装置１の損傷を未然に防止できる。

図４は、駆動制御装置１の制御動作の説明図である。
図４（ａ）は本実施形態における回転速度と駆動電圧との関係を示す図である。図４（ａ）の縦軸は、駆動電圧を示している。図４（ａ）の横軸は、モータ２０の回転速度を示している。
モータ２０は、回転速度がゼロの起動時から、回転速度が第１の所定回転速度Ｎａに達するまでの期間、駆動電圧を第１の定電圧Ｖ１とする電圧一定モードで制御される。
モータ２０は、回転速度が第１の所定回転速度Ｎａ以上第２の所定回転速度Ｎｂ未満の期間、風量が一定となる風量一定モードで制御される。この期間は、換気送風装置１０２（図７参照）が通常動作する期間であり、外部要因による静圧の変動に対して、風量を一定にするようにモータ２０の回転速度（実回転速度）を制御する。制御回路部４は、風量を一定にするモータ２０の回転速度となるように駆動電圧を調整する。
モータ２０は、第２の所定回転速度Ｎｂ以上となったとき、駆動電圧を第２の定電圧Ｖ２とする電圧一定モードで制御される。

図４（ｂ）は、本実施形態における回転速度の時間的推移例を示す図である。図４（ｂａ）の縦軸は、モータ２０の回転速度を示している。図４（ｂ）の横軸は、時間を示している。
起動時から時刻ｔ１の前までの電圧一定モードでは、モータ２０の回転速度はすみやかに上昇する。このとき、モータ２０の巻線Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗには、第１の定電圧Ｖ１が印加される。

時刻ｔ１においてモータ２０の回転速度は、第１の所定回転速度Ｎａに達する。
時刻ｔ２においてモータ２０の回転速度は、第２の所定回転速度Ｎｂに達する。
第１の所定回転速度Ｎａ以上第２の所定回転速度Ｎｂ未満の風量一定モードでは、回転速度は緩やかに上昇する。この期間の途中に静圧が存在するため、モータ２０の回転速度は、そこで通常は安定する。図４（ｂ）では、説明上、静圧が風量一定制御の限界以上に存在することを前提としている。
時刻ｔ２以降、モータ２０の回転速度は第２の所定回転速度Ｎｂを超え、制御回路部４は電圧一定モードで動作し、回転速度の上昇は抑制される。

（Ｑ−Ｈ特性の説明）
図５は、本実施形態における換気送風装置１０２のＱ−Ｈ特性の具体例を示す説明図である。図５の縦軸は、静圧を示している。図５の横軸は、風量を示している。
グラフの原点は、モータ２０の駆動開始時である。換気送風装置１０２は、モータ２０を第１の定電圧Ｖ１で駆動制御して、風量が次第に増大する。このとき静圧はゼロのままである。このとき駆動制御装置１は、電圧一定モードでモータ２０を制御している。
換気送風装置１０２は、風量Ｑ１０で静圧がゼロのとき、モータ２０の回転速度が第１の所定回転速度Ｎａとなる。このとき駆動制御装置１は、風量一定モードに遷移する。
本実施形態において、第１の所定回転速度Ｎａは、静圧がゼロであるときの最大風圧に対応する回転速度であるが、この回転速度以下の任意の値であってもよい。
以降、換気送風装置１０２は、風量Ｑ１０を維持し、静圧は次第に増大する。駆動制御装置１は、風量一定モードを維持する。
換気送風装置１０２は、風量Ｑ１０で静圧Ｐｘのとき、モータ２０の回転速度が第２の所定回転速度Ｎｂとなる。このとき駆動制御装置１は、電圧一定モードに遷移する。
本実施形態において、第２の所定回転速度Ｎｂは、モータ２０およびモータ駆動部の両方の特性によって決定される最大許容電圧に対応する回転速度であるが、この回転速度以下の任意の値であってもよい。
換気送風装置１０２に搭載された駆動制御装置１は、風量がゼロから風量Ｑ１０までは電圧一定モードであり、風量Ｑ１０一定で静圧がゼロから静圧Ｐｘまでは風量一定モードであり、静圧Ｐｘ以上は電圧一定モードである。このとき静圧は、圧力損失の増大と共に静圧Ｐｙに近づく。

換気送風装置１０２は、駆動制御装置１の通常運転時において風量一定モードで制御される。
換気送風装置１０２は、静圧Ｐｘ以上になった異常時において、駆動制御装置１が電圧一定モードに遷移し、駆動電圧を第２の定電圧Ｖ２に固定する。よって駆動制御装置１は、モータ２０の回転速度の上昇を抑制するように制御可能である。これにより、駆動制御装置１は、モータ２０や駆動制御装置１の損傷を抑止できる。
駆動制御装置１は更に、電圧一定モードが所定の時間（例えば、数十秒）継続したときは、モータ２０の駆動を停止する。これによっても、駆動制御装置１は、モータ２０や駆動制御装置１の損傷を抑止できる。また駆動制御装置１は、モータ２０の駆動停止により、ユーザに対して圧力損失の増大を知らせることができる。

以下、温度補正の動作を説明する。
図６は、風量一定モードでのモータ２０の内部の温度検出による制御動作の説明図である。図６の縦軸は、駆動電圧を示している。図６の横軸は、回転速度を示している。
図６に示すように、曲線Ｌ０は、温度センサ６で検出した検出温度が基準温度のときの駆動制御装置１の制御を示している。曲線Ｌ１は、検出温度が基準温度よりも低いときの駆動制御装置１の制御を示している。曲線Ｌ２は、検出温度が基準温度よりも高いときの駆動制御装置１の制御を示している。ここで基準温度とは、例えば２０℃であるが、これに限定されない。

本実施形態では、駆動制御装置１は、温度センサ６で検出した検出温度に応じて、風量一定制御モードの期間における制御曲線を変えている。すなわち、駆動制御装置１は、モータ２０の回転速度に対する駆動電圧の変化特性を調整する。
この動作について、検出温度の下降と上昇とを例にとって、以下に説明する。
気温変化などによりロータマグネットの温度が下降すると、温度センサ６の検出温度の下降として検知できる。
ロータマグネットは、温度下降により磁束が増大する。ロータマグネットの磁束増大によりモータ２０のトルクが増大する。この状況下で、駆動制御装置１は、原トルクを発生させて原状態を維持するため、磁束の増大分だけモータ２０の駆動電圧を下げ、曲線Ｌ０から曲線Ｌ１で示した制御に遷移する。第２記憶部４６には、温度検出信号Ｓ２に応じた駆動電圧の補正値情報が記憶されている。第２記憶部４６の補正値情報により、駆動制御装置１は、曲線Ｌ１で示した制御を行うことができる。

反対に、気温変化やモータ２０の駆動に伴う自己発熱によりロータマグネットの温度が上昇すると、温度センサ６の検出温度の上昇として検知できる。
ロータマグネットは、温度上昇により磁束が低下する。ロータマグネットの磁束低下によりモータ２０のトルクが低下する。この状況下で、駆動制御装置１は、原トルクを発生させて原状態を維持するため、磁束の低下分だけモータ２０の駆動電圧を上げ、曲線Ｌ０から曲線Ｌ２で示した制御に遷移する。駆動制御装置１は、第２記憶部４６の補正値情報により、曲線Ｌ２で示した制御を行うことができる。

モータ２０の回転速度が第２の所定回転速度Ｎｂに達したとき、駆動電圧を一定（第２の定電圧Ｖ２）に固定することで、回転速度が急激に上昇することを抑制できる。その結果、安価で簡易な構成でありながら、圧力損失の変化に応じてファンモータ２０の回転速度を変化させ、指示された風量一定モードで運転するように制御するとともに、圧力損失が過剰に増大しても、許容できる所定の回転速度で駆動制御できる。

駆動制御装置１は、温度センサ６で検出した検出温度に応じて風量一定モードにおける制御曲線を変える。すなわち、駆動制御装置１は、検出温度に応じてモータ回転速度に対する駆動電圧の変化特性を調整して、高精度に風量一定制御を行うことができる。
温度センサ６の位置は、発熱部品の温度変化の影響を受けず、かつ、モータマグネットの温度上昇を的確に監視できるモータ内部温度を検出できる位置としている。これにより、温度によるモータトルクの変動を精度よく抑制することができ、安定したモータトルクを得ることができる。

なお、温度センサ６の検出温度が基準温度よりも高い場合、駆動制御装置１は、風量一定モードにおいて曲線Ｌ２で示した制御を行っているとき、駆動電圧が第２の定電圧Ｖ２を超えたならば、電圧一定モードに遷移してもよく、また駆動電圧が第２の定電圧Ｖ２以下になるように制限してもよい。これにより、駆動制御装置１は、モータ２０や自身の損傷を未然に抑止できる。

図７は、駆動制御装置の制御動作の変形例の説明図である。図７の縦軸は、駆動電圧を示している。図７の横軸は、モータ２０の回転速度を示している。
モータ２０は、回転速度がゼロの起動時から、回転速度が第１の所定回転速度Ｎａに達する直前までの期間において、駆動電圧を定電圧Ｖ１１，Ｖ１２，Ｖ１３とする各電圧一定モードで制御される。このように、モータ２０に複数の定電圧を多段階で印加しても、第１の所定回転速度Ｎａで回転するように制御できる。なお、モータ２０に印加する定電圧は、３段階に限られない。
モータ２０は、回転速度が第１の所定回転速度Ｎａ以上第２の所定回転速度Ｎｂ未満の期間、図４（ａ）と同様に、風量が一定となる風量一定モードで制御される。
モータ２０は、第２の所定回転速度Ｎｂ以上となったとき、図４（ａ）と同様に、駆動電圧を第２の定電圧Ｖ２とする電圧一定モードで制御される。

（変形例）
本発明は、上記実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、変更実施が可能であり、例えば、次の（ａ）〜（ｊ）のようなものがある。
（ａ） 上記実施形態で駆動制御装置１は、３相のブラシレスモータを駆動しているが、相数は特に限定されず、モータ２０の種類は、ブラシレスモータに限定されない。

（ｂ） モータ２０の駆動制御装置１の電源構成は、本実施形態に限定されない。直流電源から直流電圧を供給される構成ではなく、交流電源（商用電源）から交流電圧を入力し、内部で交流−直流変換した直流電圧を、内部回路の電源電圧とする構成にしてもよい。
（ｃ） インバータ回路２の構成は、図１の構成に限定されない。

（ｄ） 制御回路部４の内部構成は、図２の構成に限定されない。例えば、運転モード制御部４４を回転速度演算部４３の後段に設けて、モータ回転速度情報Ｓ３に応じて、風量一定制御部４１に風量一定制御信号Ｓ４をモータ駆動部に出力するように指示する構成としてもよい。また、電圧一定制御部４２に電圧一定制御信号Ｓ５をモータ駆動部に出力するように指示する構成としてもよい。
（ｅ） 第１記憶部４５や第２記憶部４６は、必ずしも風量一定制御部４１の内部に配置されなくてもよく、制御回路部４に含まれる構成であればよい。

（ｆ） 第１記憶部４５や第２記憶部４６のそれぞれに記憶される記憶情報の記憶形態は本実施形態に限定されない。第１記憶部４５や第２記憶部４６は、予め複数の記憶情報を記憶しており、それらを選択可能としてもよい。
（ｇ） 駆動制御装置１は、少なくともその一部を集積回路（ＩＣ：Integrated Circuit）としてもよい。
（ｈ） 駆動制御装置１の各構成要素は、少なくともその一部がハードウェアによる処理ではなく、ソフトウェアによる処理で実現されてもよい。

（ｉ） モータ２０の回転位置を検出する手段は、本実施形態に限定されない。ホールセンサではない他の回転位置検出部、例えばエンコーダやＦＧパターンなどであってもよく、また、センサレス方式（逆起電力による検出方式）であってもよい。
（ｊ） 上記実施形態では、制御回路部４は、回転位置検出部から回転速度を演算している。しかし、これに限られず、制御回路部４は、回転速度センサによって直接に回転速度信号を得てもよい。

１ 駆動制御装置
２ インバータ回路 （モータ駆動部の一部）
３ プリドライブ回路 （モータ駆動部の一部）
４ 制御回路部 （制御部の一例）
５ 回転位置検出器 （回転位置検出部の一例）
６ 温度センサ （温度検出部の一例）
２０ モータ
４１ 風量一定制御部
４２ 電圧一定制御部
４３ 回転速度演算部
４４ 運転モード制御部
４５ 第１記憶部
４６ 第２記憶部
１００ 部屋
１０１ 外壁
１０２ 換気送風装置
１０３ 配管パイプ
１０４ 空気孔
１０５ 部屋の内部
１０６ 天井裏
１０７ 天井
Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗ 巻線
Ｎａ 第１の所定回転速度
Ｎｂ 第２の所定回転速度
Ｐｘ，Ｐｙ 静圧
Ｑ１０ 風量
Ｓ１ 回転位置信号
Ｓ２ 温度検出信号
Ｓ３ モータ回転速度情報
Ｓ４ 風量一定制御信号
Ｓ５ 電圧一定制御信号
Ｓｃ 駆動制御信号
Ｖ１ 第１の定電圧
Ｖ１１，Ｖ１２，Ｖ１３ 定電圧
Ｖ２ 第２の定電圧

Claims (9)

1. 電源からの電力供給を受け、モータを駆動するモータ駆動部と、
   モータ回転速度に基づき、前記モータ駆動部の動作を制御する制御部と、
   を備え、
   前記制御部は、
   前記モータ回転速度が第１の所定回転速度以上かつ前記第１の所定回転速度よりも大きい第２の所定回転速度未満の状態は、前記モータの巻線に供給する駆動電圧を可変して、自身が搭載される換気装置または送風装置に応じて予め定められた風量に対応した所定の回転速度となるように前記モータ駆動部を制御する風量一定制御部と、
   前記モータの起動時から前記モータ回転速度が前記第１の所定回転速度に達する直前までの期間は前記モータの巻線に所定の駆動電圧を印加するように前記モータ駆動部を制御し、前記モータ回転速度が前記第２の所定回転速度以上の期間は前記モータの巻線に駆動電圧として第２の定電圧を印加するように前記モータ駆動部を制御する電圧一定制御部と、
   を備えることを特徴とするファンモータの駆動制御装置。
2. 前記第１の所定回転速度は、静圧がゼロであるときの最大風量に対応する回転速度以下であり、
   前記第２の所定回転速度は、前記モータおよび前記モータ駆動部の両方の特性によって決定される最大許容電圧に対応する回転速度以下である、
   ことを特徴とする請求項１に記載のファンモータの駆動制御装置。
3. 前記制御部は、
   前記第２の所定回転速度以上の期間、かつ前記第２の定電圧を印加する時間が所定の時間を超えたときは、前記モータの駆動を停止するように前記モータ駆動部の動作を制御する、
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のファンモータの駆動制御装置。
4. 前記制御部は、
   前記モータの回転位置を示す信号に基づいて前記モータ回転速度を演算して前記モータ回転速度の情報を出力する回転速度演算部と、
   前記モータ回転速度をもとに、前記モータ駆動部に、前記風量一定制御部の風量一定制御信号または前記電圧一定制御部の電圧一定制御信号のどちらか一方が駆動制御信号として出力されるように制御する運転モード制御部、
   を備えることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のファンモータの駆動制御装置。
5. 前記制御部は、
   前記モータ回転速度に応じた駆動電圧情報を記憶する第１記憶部を備え、
   前記風量一定制御部は、前記第１記憶部に記憶された前記駆動電圧情報をもとに、前記モータ回転速度に対応する駆動電圧を選択して前記風量一定制御信号を生成する、
   ことを特徴とする請求項４に記載のファンモータの駆動制御装置。
6. 前記モータの内部温度を検出する温度検出部をさらに備え、
   前記制御部は、
   前記温度検出部からの温度検出信号をもとに、前記モータ回転速度に対する駆動電圧の変化特性を調整する、
   ことを特徴とする請求項４または請求項５に記載のファンモータの駆動制御装置。
7. 前記制御部は、
   前記温度検出信号に応じた駆動電圧の補正値情報を記憶する第２記憶部を備え、
   前記風量一定制御部は、前記第２記憶部に記憶された前記補正値情報をもとに、前記モータ回転速度に対応する駆動電圧を選択して前記風量一定制御信号を生成する、
   ことを特徴とする請求項６に記載のファンモータの駆動制御装置。
8. 前記電圧一定制御部は、
   前記モータの起動時から前記モータ回転速度が前記第１の所定回転速度に達する直前までの期間は前記モータの巻線に所定の駆動電圧として第１の定電圧を印加するように前記モータ駆動部を制御する、
   ことを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載のファンモータの駆動制御装置。
9. 前記電圧一定制御部は、
   前記モータの起動時から前記モータ回転速度が前記第１の所定回転速度に達する直前までの期間は前記モータの巻線に所定の駆動電圧として複数の定電圧を他段階で印加するように前記モータ駆動部を制御する、
   ことを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載のファンモータの駆動制御装置。

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