JP7281680B2 - モータ装置、コントローラ、モータシステム、ファンユニット、及び通信方法 - Google Patents

Description

本開示は、一般にモータ装置、コントローラ、モータシステム、ファンユニット、及び通信方法に関する。より詳細には、本開示は、通信機能を有するモータ装置、コントローラ、モータシステム、ファンユニット、及び通信方法に関する。

特許文献１には、モータの回転方向、速度等の設定に関してプログラミング可能なモータが記載されている。特許文献１に記載のモータは、コントローラから印加された交流電圧の周波数を感知するセンサを有している。このモータは、印加された交流電圧の周波数が、通常時の交流電圧の周波数の範囲外であればプログラミングモードに切り替わる。そして、このモータは、印加された交流電圧の周波数の変化をプログラミングデータとして検出する。

特許文献１に記載のモータ（モータ装置）では、制御プロセッサ（処理部）に動作するために十分な電力が供給されていない場合、コントローラから印加された交流電圧の周波数をセンサにて検知できない可能性がある、という問題があった。このため、特許文献１に記載のモータ装置では、プログラミングモードに切り替わることができず、プログラミングデータ（通信信号）の受信に失敗する可能性がある、という問題があった。

米国特許出願公開第２０１３／０２３４６３０号明細書

本開示は、コントローラから送信される通信信号を受信しやすいモータ装置、コントローラ、モータシステム、ファンユニット、及び通信方法を提供することを目的とする。

本開示の一態様に係るモータ装置は、モータと、入力部と、処理部と、蓄電部と、を備える。前記入力部は、第１期間にてコントローラから供給される電力を受け付け、前記第１期間の後の第２期間にて少なくとも前記コントローラから送信される通信信号を受信する。前記処理部は、前記入力部が受信した前記通信信号に基づいて前記モータ用のデータを更新する。前記蓄電部は、前記入力部に入力された前記電力により前記処理部の駆動用の電気エネルギを蓄積する。

本開示の一態様に係るコントローラは、上記のモータ装置に電気的に接続され、前記モータ装置に前記電力の供給及び前記通信信号の送信を行う。

本開示の一態様に係るモータシステムは、上記のモータ装置と、コントローラと、を備える。前記コントローラは、前記モータ装置に電気的に接続され、前記モータ装置に前記電力の供給及び前記通信信号の送信を行う。

本開示の一態様に係るファンユニットは、上記のモータ装置の前記モータに取り付けられる羽根を有し、前記モータの発生する力を受けて前記羽根を回転させる。

本開示の一態様に係る通信方法は、コントローラと、モータを有するモータ装置との間の通信方法である。この通信方法では、第１期間にて前記コントローラから供給される電力を受け付け、受け付けた前記電力により前記モータ装置の有する処理部の駆動用の電気エネルギを蓄電部に蓄積する。また、この通信方法では、前記第１期間の後の第２期間にて少なくとも前記コントローラから送信される通信信号を受信し、受信した前記通信信号に基づいて、前記処理部の有する前記モータ用のデータを更新する。

図１は、本開示の一実施形態に係るモータ装置及びコントローラを備えたモータシステムの概要を示す回路図である。 図２は、電源が接続された同上のモータ装置の概要を示す回路図である。 図３は、同上のモータ装置を備えるファンユニットの使用例の概要を示す図である。 図４Ａ～図４Ｃは、それぞれ同上のコントローラの出力する電圧の波形図、同上のモータ装置の蓄電部に印加される電圧の波形図、及び同上のモータ装置の処理部に入力される電圧の波形図である。

（１）構成
以下、本開示の一実施形態に係るモータ装置１、コントローラ１０、及びモータシステム１００の構成について説明する。モータシステム１００は、図１に示すように、モータ装置１と、コントローラ１０と、を備えている。モータ装置１は、モータ４と、モータ４を駆動するための回路等と、を有している。コントローラ１０は、モータ装置１に電気的に接続可能に構成されており、モータ装置１に電力の供給及び通信信号Ｓ１の送信を行う。通信信号Ｓ１は、モータ装置１の設定等を変更するためのデータ又はコマンド（言い換えれば、モータ４用のデータ）を含み得る。

本実施形態では、モータ装置１に電源ＡＣ１（図２参照）が接続される場合と、モータ装置１にコントローラ１０が接続される場合との２つの場合が生じ得る。そして、モータシステム１００は、モータ装置１にコントローラ１０が接続される場合に構成される。電源ＡＣ１は、交流電源であり、例えば商用電源である。

モータ装置１は、図１及び図２に示すように、一対の入力端子１Ａ，１Ｂと、整流回路２と、インバータ回路３と、モータ４と、処理部５と、駆動部６と、受信回路７と、電源回路８と、コンデンサＣ１と、を備えている。一対の入力端子１Ａ，１Ｂには、一対の電線９１，９２を介してコントローラ１０又は電源ＡＣ１が電気的に接続される。なお、一対の入力端子１Ａ，１Ｂの「端子」は、電線を接続するための部品（端子）でなくてもよく、例えば、電子部品のリード、又は回路基板に含まれる導体の一部であってもよい。

本実施形態では、整流回路２、受信回路７、電源回路８、及びコンデンサＣ１は、いずれも入力部２０の一部を構成している。入力部２０は、モータ装置１にコントローラ１０が接続されている場合、第１期間Ｔ１（後述する）にてコントローラ１０から供給される電力を受け付ける。そして、入力部２０は、第１期間Ｔ１の後の第２期間Ｔ２（後述する）にてコントローラ１０から送信される通信信号Ｓ１を受信する。

ここで、本実施形態では、モータ装置１は、一対の電線９１，９２を介してコントローラ１０に電気的に接続されている。したがって、入力部２０は、コントローラ１０に電気的に接続される一対の電線９１，９２を介して電力を受け付けている。また、入力部２０は、一対の電線９１，９２を介して通信信号Ｓ１を受信している。つまり、コントローラ１０からモータ装置１への電力の供給経路と、コントローラ１０からモータ装置１への通信経路とは、同じである。

整流回路２は、一対の入力端子１Ａ，１Ｂに印加される電圧（以下、「入力電圧」ともいう）を整流する回路である。本実施形態では、整流回路２は、ダイオードブリッジで構成されている。したがって、本実施形態では、整流回路２は、入力電圧を全波整流する。このため、入力電圧が交流電圧の場合、整流回路２は、交流電圧を全波整流することで脈流電圧を出力する。一方、入力電圧が直流電圧の場合、整流回路２は、入力電圧を全波整流することなく出力する（つまり、直流電圧を出力する）。

整流回路２の一対の出力端、及びインバータ回路３の一対の入力端には、コンデンサＣ１が電気的に接続されている。コンデンサＣ１は、平滑コンデンサであって、整流回路２の出力電圧（脈流電圧）を平滑する。したがって、インバータ回路３の一対の入力端には、コンデンサＣ１の両端電圧（直流電圧）が印加される。

インバータ回路３は、いわゆる三相インバータであって、６つのスイッチング素子を有している。本実施形態では、６つのスイッチング素子は、いずれも絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ（Insulated Gate Bipolar Transistor：IGBT）である。６つのスイッチング素子のコレクタ－エミッタ間には、それぞれ転流用の６つのダイオードが電気的に接続されている。６つのスイッチング素子は、駆動部６により駆動される。駆動部６は、処理部５に制御されることにより、６つのスイッチング素子の各々のゲートに駆動信号を出力する。６つのスイッチング素子は、駆動部６から与えられる駆動信号により、オン／オフを切り替える。

インバータ回路３は、駆動部６を介して処理部５により制御される。本実施形態では、インバータ回路３は、処理部５が通常モード（後述する）で動作する場合、入力される直流電圧を交流電圧に変換し、変換した交流電圧をモータ４の巻線４１，４２，４３に印加することにより、巻線４１，４２，４３に交流電流を供給する。

モータ４は、同期電動機であって、いわゆるブラシレスＤＣモータ（brushless direct current motor）である。モータ４は、Ｙ結線（スター結線）により接続された３つの巻線４１，４２，４３（第１巻線４１、第２巻線４２、第３巻線４３）を有している。モータ４は、互いに位相が異なる複数の相（Ｕ相、Ｖ相、及びＷ相）にそれぞれ電流（相電流）が供給されて駆動するように構成されている。本実施形態では、第１巻線４１には、Ｕ相の相電流が流れる。第２巻線４２には、Ｖ相の相電流が流れる。第３巻線４３には、Ｗ相の相電流が流れる。

処理部５は、例えば、プロセッサ及びメモリを有するコンピュータ（マイクロコンピュータを含む）で構成されている。つまり、処理部５は、プロセッサ及びメモリを有するコンピュータシステムで実現されている。そして、プロセッサが適宜のプログラムを実行することにより、コンピュータシステムが処理部５として機能する。プログラムは、メモリに予め記録されていてもよいし、インターネット等の電気通信回線を通じて、又はメモリカード等の非一時的な記録媒体に記録されて提供されてもよい。処理部５の動作用電源は、電源回路８にて電源ＡＣ１又はコントローラ１０から供給される電力を所定の電力に変換することで、生成される。

処理部５は、動作モードとして、モータ４を駆動する通常モードと、コントローラ１０との間で通信を行う通信モードと、を有している。通常モードは、モータ装置１に電源ＡＣ１が接続されている場合の動作モードである。通信モードは、モータ装置１にコントローラ１０が接続されている場合の動作モードである。

動作モードが通常モードである場合、処理部５は、メモリに記憶されている動作用データを読み出し、読み出した動作用データを用いて駆動部６を制御することにより、インバータ回路３の６つのスイッチング素子を制御する。これにより、処理部５は、動作用データに従ってモータ４を制御する。動作用データは、例えばモータ４の回転の向き、回転速度、又は加速度などのモータ４の動作に関連する種々のパラメータを含み得る。

動作モードが通信モードである場合、処理部５は、コントローラ１０から送信される通信信号Ｓ１を受信し、受信した通信信号Ｓ１に含まれるデータ又はコマンドに応じて、メモリに記憶されている動作用データを更新する。言い換えれば、処理部５は、入力部２０が受信した通信信号Ｓ１に基づいて、モータ４の動作用データを更新する。つまり、本実施形態では、モータ装置１は、コントローラ１０を用いることでモータ４の動作用データを書き換えることが可能である。モータ装置１による通信信号Ｓ１の受信方法については、後述する「（２）動作」にて詳細に説明する。

また、通信モードでは、処理部５は、インバータ回路３を制御してモータ４の巻線４１，４２，４３に電流を流すことにより、モータ４に電気的に接続されたコントローラ１０へ電流信号Ｓ２を送信することも可能である。本実施形態では、処理部５は、コントローラ１０から送信される通信信号Ｓ１に対する返信として、電流信号Ｓ２を送信する。つまり、本実施形態では、処理部５は、コントローラ１０から通信信号Ｓ１が送信されるのを待って、電流信号Ｓ２を送信する。

受信回路７は、降圧回路であって、一対の入力端子１Ａ，１Ｂに入力される通信信号Ｓ１を受信して処理部５へ出力する。本実施形態では、通信信号Ｓ１は、後述するように電圧信号である。したがって、受信回路７は、入力部２０に入力される通信信号Ｓ１としての電圧信号を受信して処理部５へ出力する。受信回路７は、ダイオードＤ１と、４つの抵抗Ｒ１～Ｒ４と、スイッチング素子Ｑ０と、を有している。ダイオードＤ１のアノードは、一対の入力端子１Ａ，１Ｂのうちの高電位側の入力端子１Ａに電気的に接続されている。ダイオードＤ１のカソードと基準電位（ここでは、グランド）との間には、３つの抵抗Ｒ１～Ｒ３が直列に電気的に接続されている。３つの抵抗Ｒ１～Ｒ３は、一対の入力端子１Ａ，１Ｂ間に印加される電圧を分圧する分圧回路を構成する。スイッチング素子Ｑ０は、例えばＮＰＮ型のバイポーラトランジスタである。スイッチング素子Ｑ０のエミッタは、基準電位に電気的に接続されている。スイッチング素子Ｑ０のベースは、抵抗Ｒ２，Ｒ３の接続点に電気的に接続されている。スイッチング素子Ｑ０のコレクタは、プルアップ抵抗である抵抗Ｒ４を介して第２電源端子Ｐ２（後述する）に電気的に接続されている。また、スイッチング素子Ｑ０のコレクタは、処理部５の信号用の入力端子に電気的に接続されている。

スイッチング素子Ｑ０は、一対の入力端子１Ａ，１Ｂ間に印加される電圧の大きさが所定値を上回るとオンに切り替わり、所定値以下になるとオフに切り替わる。つまり、スイッチング素子Ｑ０は、電圧信号（通信信号Ｓ１）に応じてオン／オフを切り替える。そして、スイッチング素子Ｑ０がオンの場合、処理部５には基準電位に相当する電圧が入力され、スイッチング素子Ｑ０がオフの場合、処理部５には第２電源端子Ｐ２の端子電圧に相当する電圧が入力される。

つまり、一対の入力端子１Ａ，１Ｂ間に直流電圧が印加されている間、処理部５には、零電圧（基準電位）が印加され続ける。また、一対の入力端子１Ａ，１Ｂ間に電圧信号（通信信号Ｓ１）が入力されている場合、処理部５には、通信信号Ｓ１が入力される。つまり、この場合、処理部５には、スイッチング素子Ｑ０のオン／オフに応じて、ハイレベル（第２電源端子Ｐ２の端子電圧）とローレベル（基準電位）との２値をとり得る２値信号（ディジタル信号）が、通信信号Ｓ１として入力される。

電源回路８は、コンデンサＣ１の両端電圧を所定の電圧に変換して、第１電源端子Ｐ１及び第２電源端子Ｐ２に供給する。第１電源端子Ｐ１は、駆動部６に電気的に接続されて、駆動部６に駆動用の電気エネルギを供給するための端子である。第２電源端子Ｐ２は、処理部５に電気的に接続されて、処理部５に駆動用の電気エネルギを供給するための端子である。電源回路８は、２つのＤＣ／ＤＣコンバータ８１，８２と、２つのコンデンサＣ２，Ｃ３と、を有している。

ＤＣ／ＤＣコンバータ８１は、コンデンサＣ１の両端電圧を第１直流電圧に降圧して出力する。第１直流電圧は、例えば十数〔Ｖ〕である。コンデンサＣ２は、ＤＣ／ＤＣコンバータ８１の出力端に電気的に接続され、かつ、第１電源端子Ｐ１と基準電位との間に電気的に接続されている。コンデンサＣ２は、第１直流電圧が印加されることで電気エネルギを蓄積し、蓄積した電気エネルギを第１電源端子Ｐ１に供給する。つまり、コンデンサＣ２は、駆動部６の駆動用の電気エネルギを蓄積する。

ＤＣ／ＤＣコンバータ８２は、第１直流電圧を第２直流電圧に降圧して出力する。第２直流電圧は、例えば数〔Ｖ〕である。コンデンサＣ３は、ＤＣ／ＤＣコンバータ８２の出力端に電気的に接続され、かつ、第２電源端子Ｐ２と基準電位との間に電気的に接続されている。コンデンサＣ３は、第２直流電圧が印加されることで電気エネルギを蓄積し、蓄積した電気エネルギを第２電源端子Ｐ２に供給する。つまり、コンデンサＣ３は、処理部５の駆動用の電気エネルギを蓄積する。言い換えれば、コンデンサＣ３は、入力部２０に入力された電力により処理部５の駆動用の電気エネルギを蓄積する蓄電部２１に相当する。したがって、電源回路８は、入力部２０に入力される電圧を所定の電圧に変換して蓄電部２１に供給している。

コントローラ１０は、図１に示すように、直流電源１０１と、処理部１０３と、第１駆動部１０４と、第２駆動部１０５と、反転素子１０６と、検出部１０７と、限流抵抗Ｒ５と、検出抵抗Ｒ６と、２つのスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２と、を備えている。２つのスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２は、いずれも絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ（Insulated Gate Bipolar Transistor：IGBT）である。

第１駆動部１０４及び第２駆動部１０５は、それぞれスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２を駆動するためのドライバであり、例えばＨＶＩＣ（High Voltage IC）にて構成される。反転素子１０６は、処理部１０３から第２駆動部１０５に与える第２駆動信号を反転し、第１駆動信号として第１駆動部１０４に出力する。つまり、スイッチング素子Ｑ１がオンであればスイッチング素子Ｑ２がオフになり、スイッチング素子Ｑ１がオフであればスイッチング素子Ｑ２がオンになる。限流抵抗Ｒ５は、コントローラ１０の起動時に発生し得る突入電流を抑制する。

コントローラ１０は、例えばユーザが携行可能な可搬型の端末である。本開示でいう「ユーザ」は、コントローラ１０を使用する者である。ユーザは、例えばモータ装置１の購入者、又はモータ装置１を提供する業者などを含み得る。

直流電源１０１は、コントローラ１０に接続される交流電源（ここでは、電源ＡＣ１）の出力する交流電圧を直流電圧に変換し、変換した直流電圧を出力する。直流電源１０１は、整流回路１０２と、コンデンサＣ４と、を有している。整流回路１０２は、交流電源（ここでは、電源ＡＣ１）からの交流電圧を整流する回路であり、ダイオードブリッジで構成されている。したがって、本実施形態では、整流回路１０２は、入力される交流電圧を全波整流する。コンデンサＣ４は、整流回路１０２の一対の出力端に電気的に接続されている。コンデンサＣ４は、平滑コンデンサであって、整流回路１０２の出力電圧（脈流電圧）を平滑する。したがって、直流電源１０１は、コンデンサＣ４の両端電圧（直流電圧）を出力する。

処理部１０３は、例えば、プロセッサ及びメモリを有するコンピュータ（マイクロコンピュータを含む）で構成されている。つまり、処理部１０３は、プロセッサ及びメモリを有するコンピュータシステムで実現されている。そして、プロセッサが適宜のプログラムを実行することにより、コンピュータシステムが処理部１０３として機能する。プログラムは、メモリに予め記録されていてもよいし、インターネット等の電気通信回線を通じて、又はメモリカード等の非一時的な記録媒体に記録されて提供されてもよい。処理部１０３の動作用電源は、例えばコントローラ１０の備える電源回路にて電源ＡＣ１から供給される電力を所定の電力に変換することで、生成される。

処理部１０３は、コントローラ１０からモータ装置１へ出力する電圧の大きさを所定のパターンで変化させることにより電圧信号を発生させ、発生させた電圧信号を通信信号Ｓ１としてモータ装置１へ送信する機能を有している。本実施形態では、処理部１０３は、第１駆動部１０４及び第２駆動部１０５を制御し、２つのスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のオン／オフを切り替えることで、コントローラ１０が出力する電圧の大きさを変化させている。具体的には、処理部１０３は、スイッチング素子Ｑ１をオン、スイッチング素子Ｑ２をオフに切り替えることにより、コントローラ１０から直流電源１０１の出力電圧を出力させる。また、処理部１０３は、スイッチング素子Ｑ１をオフ、スイッチング素子Ｑ２をオンに切り替えることにより、一対の電線９１，９２間を短絡させ、コントローラ１０から出力する電圧を零にする。

つまり、本実施形態では、コントローラ１０の発生する通信信号Ｓ１は、ハイレベルとローレベルの２値をとり得る電圧信号である。ここでいう「ハイレベル」は、直流電源１０１の出力電圧の大きさに相当する。また、ここでいう「ローレベル」は、零に相当する。

本実施形態では、処理部１０３は、送信するデータ及びコマンドに応じて、コントローラ１０が出力する電圧を変化させることで、複数ビットのデータを含む通信信号Ｓ１を１ビットずつモータ装置１へ送信する。つまり、本実施形態では、処理部５とコントローラ１０との通信方式は、調歩同期方式のシリアル通信である。

検出部１０７は、検出抵抗Ｒ６の両端電圧を検出することにより、検出抵抗Ｒ６を流れる電流を検出する。本実施形態では、検出抵抗Ｒ６は、コントローラ１０がモータ装置１に接続されている場合、直流電源１０１の低電位側の一端と、モータ装置１の低電位側の入力端子１Ｂとの間に電気的に接続される。そして、通信モードにおいてモータ装置１が電流信号Ｓ２を発生している場合、モータ装置１からコントローラ１０へと流れる電流が、検出抵抗Ｒ６に流れる。つまり、検出部１０７は、電流信号Ｓ２の発生によりモータ装置１からコントローラ１０へと流れる電流を検出する。検出部１０７は、検出結果を処理部１０３へ出力する。このため、処理部１０３は、通信モードにおいて、検出部１０７にてモータ装置１からコントローラ１０へと流れる電流が検出されることをもって、モータ装置１からの電流信号Ｓ２を受信する。

本実施形態のモータ装置１は、例えば図３に示すようなファンユニット２００に内蔵される。図３では、モータ装置１の図示を省略している。ファンユニット２００は、モータ装置１と、羽根２０１と、電源ケーブル２０２と、を備えている。羽根２０１は、モータ装置１のモータ４の回転軸に取り付けられており、モータ４が駆動することにより回転する。言い換えれば、ファンユニット２００は、モータ装置１の発生する力を受けて羽根２０１を回転させる。つまり、モータ装置１がファンユニット２００に用いられる場合、モータ装置１の負荷は、羽根２０１である。

ファンユニット２００は、例えば業務用の冷却ファンとして用いられる。図３に示す例では、ファンユニット２００は、上下２段の陳列スペースＡ１，Ａ２を有する冷蔵ショーケース３００に設けられている。具体的には、２台のファンユニット２００が、上段の陳列スペースＡ１の側壁と、下段の陳列スペースＡ２の側壁とに、それぞれ取り付けられている。

各ファンユニット２００は、電源ケーブル２０２をコンセントに接続することにより、電源ＡＣ１に電気的に接続される。そして、各ファンユニット２００のモータ装置１は、電源ＡＣ１に接続された状態では、通常モードで動作する。つまり、各ファンユニット２００は、電源ＡＣ１に接続された状態では、モータ装置１の処理部５が有する動作用データに従って羽根２０１を回転させる。これにより、２台のファンユニット２００は、それぞれ陳列スペースＡ１，Ａ２を冷却する。

また、各ファンユニット２００は、電源ケーブル２０２をコントローラ１０に接続することにより、コントローラ１０に電気的に接続される。そして、各ファンユニット２００のモータ装置１は、コントローラ１０に接続された状態では、通信モードで動作する。つまり、各ファンユニット２００は、コントローラ１０に接続された状態では、コントローラ１０から送信される通信信号Ｓ１に含まれるデータ又はコマンドに応じて、モータ装置１の処理部５が有する動作用データを更新する。

ここで、２台のファンユニット２００は、コントローラ１０を用いることで、互いに異なる動作用データに更新することが可能である。例えば、上段の陳列スペースＡ１を「５℃」で冷却し、下段の陳列スペースＡ２を「０℃」で冷却するように、各ファンユニット２００の動作用データをコントローラ１０で更新することが可能である。つまり、複数のファンユニット２００が存在する場合、コントローラ１０を用いれば、個別に動作用データを更新することが可能である。もちろん、コントローラ１０を用いれば、全てのファンユニット２００の動作用データを単一の動作用データに更新することも可能である。

（２）動作
以下、コントローラ１０が通信信号Ｓ１を送信する方法、及びモータ装置１が通信信号Ｓ１を受信する方法について、図４Ａ～図４Ｃを用いて説明する。図４Ａは、コントローラ１０の出力電圧の波形を表している。図４Ｂは、蓄電部２１（ここでは、コンデンサＣ３）の両端電圧の波形を表している。図４Ｃは、モータ装置１の処理部５に入力される通信信号Ｓ１の波形を表している。

まず、コントローラ１０が通信信号Ｓ１を送信する方法について説明する。コントローラ１０は、電源が投入された状態でモータ装置１に接続されると、モータ装置１への通信信号Ｓ１の送信処理を開始する。ここで、コントローラ１０は、ユーザによる所定の操作を受け付けることをトリガとして、送信処理を開始してもよい。図４Ａ～図４Ｃに示す例では、コントローラ１０による送信処理の開始時点は、時刻ｔ０である。

送信処理において、コントローラ１０の処理部１０３は、最初の一定期間（時刻ｔ０から時刻ｔ１までの間）、スイッチング素子Ｑ１をオン、スイッチング素子Ｑ２をオフに切り替えることにより、モータ装置１へ直流電源１０１の出力電圧を供給する。この一定期間は、入力部２０へ電力を供給する供給期間Ｔ１０である。次に、処理部１０３は、一定期間（時刻ｔ１から時刻ｔ２までの間）、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のオン／オフを適宜切り替え、コントローラ１０の出力電圧の大きさを変化させることで、電圧信号（通信信号Ｓ１）を発生させる。この一定期間は、入力部２０へ通信信号Ｓ１を送信する送信期間Ｔ１１に相当する。

本実施形態では、コントローラ１０は、送信処理において、供給期間Ｔ１０と送信期間Ｔ１１とを交互に繰り返す。図４Ａ～図４Ｃに示す例では、時刻ｔ０から時刻ｔ１までが１回目の供給期間Ｔ１０、時刻ｔ１から時刻ｔ２までが１回目の送信期間Ｔ１１である。また、時刻ｔ２から時刻ｔ３までの間が２回目の供給期間Ｔ１０、時刻ｔ３から時刻ｔ４までの間が２回目の送信期間Ｔ１１である。本実施形態では、供給期間Ｔ１０の長さは一定であり、例えば数百〔ｍｓ〕である。また、本実施形態では、送信期間Ｔ１１の長さは一定であり、例えば数十〔ｍｓ〕である。つまり、本実施形態では、供給期間Ｔ１０及び送信期間Ｔ１１は、それぞれ固定の長さを有している。なお、本実施形態では、２回目以降の供給期間Ｔ１０の長さは、１回目の供給期間Ｔ１０の長さよりも短くなっている。送信処理は、通信信号Ｓ１の送信が完了するまで継続する。

次に、モータ装置１が通信信号Ｓ１を受信する方法について説明する。モータ装置１では、１回目の供給期間Ｔ１０に相当する期間、一対の入力端子１Ａ，１Ｂ間に直流電圧が印加される。つまり、モータ装置１における第１期間Ｔ１は、コントローラ１０における１回目の供給期間Ｔ１０に相当する。また、モータ装置１では、２回目以降の供給期間Ｔ１０に相当する期間、一対の入力端子１Ａ，１Ｂ間に直流電圧が印加される。２回目以降の供給期間Ｔ１０は、モータ装置１における第３期間Ｔ３に相当する。第３期間Ｔ３は、コントローラ１０からの通信信号Ｓ１に対する返信として、モータ装置１が電流信号Ｓ２を発生する期間になり得る。

第１期間Ｔ１及び第３期間Ｔ３では、入力部２０に直流電圧が印加されることにより、電源回路８のコンデンサＣ３（蓄電部２１）に電気エネルギが蓄積される。このため、コンデンサＣ３の両端電圧は、コンデンサＣ３が満充電状態となるまで、時間経過に伴って上昇する。つまり、モータ装置１では、コントローラ１０が送信処理を開始してから第１期間Ｔ１が経過するまでの間、コントローラ１０から電力が供給されることにより、蓄電部２１に電気エネルギが蓄積される。また、モータ装置１では、コントローラ１０の送信期間Ｔ１１が経過するごとに、コントローラ１０から電力が供給されることにより、蓄電部２１に電気エネルギが蓄積される。このため、コントローラ１０の送信処理が終了するまでの間、蓄電部２１は、処理部５の駆動用の電気エネルギが十分に蓄積された状態を維持する。

ここで、本実施形態では、モータ装置１の処理部５は、受信回路７の出力電圧を監視することにより、動作モードを通常モード及び通信モードのいずれか一方に切り替える。具体的には、モータ装置１に電源ＡＣ１が接続されている場合、一対の入力端子間１Ａ，１Ｂ間には、周波数が５０〔Ｈｚ〕又は６０〔Ｈｚ〕の交流電圧が印加される。このため、受信回路７の出力電圧は、周波数が５０〔Ｈｚ〕又は６０〔Ｈｚ〕のパルス電圧となる。一方、モータ装置１にコントローラ１０が接続されている場合、少なくとも一定期間（第１期間Ｔ１）においては、一対の入力端子１Ａ，１Ｂ間に直流電圧が印加され続ける。このため、受信回路７の出力電圧は零電圧となる。

したがって、処理部５は、受信回路７の出力電圧がパルス電圧であれば、動作モードを通常モードに切り替える。また、処理部５は、受信回路７の出力電圧が、一定期間（第１期間Ｔ１）零電圧であれば、動作モードを通信モードに切り替える。このように、本実施形態では、処理部５は、入力部２０に入力される電圧（ここでは、受信回路７の出力電圧）の波形に応じて、コントローラ１０が接続されているか否かを判別する。なお、処理部５にてコントローラ１０が接続されているか否かを正確に判別するために、第１期間Ｔ１の長さは、電源ＡＣ１の１周期よりも長いことが好ましい。

ここでは、第１期間Ｔ１にて一対の入力端子１Ａ，１Ｂ間に直流電圧が印加され続けているので、処理部５は、動作モードを通信モードに切り替える。その後、モータ装置１では、１回目の送信期間Ｔ１１に相当する期間、２回目の送信期間Ｔ１１に相当する期間の各々において、一対の入力端子１Ａ，１Ｂ間に電圧信号（通信信号Ｓ１）が入力される。つまり、モータ装置１における第２期間Ｔ２は、コントローラ１０における送信期間Ｔ１１に相当する。

第２期間Ｔ２では、一対の入力端子１Ａ，１Ｂ間に入力される電圧信号は、受信回路７により２値信号に変換される。そして、処理部５は、受信回路７から２値信号を受信することにより、通信信号Ｓ１を受信する。第２期間Ｔ２では、処理部５が動作することにより、蓄電部２１に蓄積された電気エネルギが消費され得る。しかしながら、既に述べたように、第２期間Ｔ２の後の第３期間Ｔ３にて蓄電部２１に電気エネルギが蓄積されるので、蓄電部２１は、処理部５の駆動用の電気エネルギが十分に蓄積された状態を維持する。

また、処理部５は、第２期間Ｔ２の後の第３期間Ｔ３において、駆動部６を制御してモータ４の巻線４１，４２，４３に電流を流すことにより、電流信号Ｓ２を発生させる。これにより、処理部５は、第３期間Ｔ３にて、通信信号Ｓ１に対する返信として、電流信号Ｓ２をコントローラ１０へ送信する。コントローラ１０の処理部１０３は、検出抵抗Ｒ６及び検出部１０７により電流信号Ｓ２を受信する。

上述のように、本実施形態のモータ装置１では、コントローラ１０が通信信号Ｓ１を送信する前に、コントローラ１０から供給される電力を受けることにより、処理部５の駆動用の電気エネルギを蓄電部２１に蓄積することができる。このため、本実施形態では、コントローラ１０が通信信号Ｓ１を送信する際に、蓄電部２１に蓄積された電気エネルギにより処理部５が正常に動作しやすく、コントローラ１０から送信される通信信号Ｓ１を受信しやすい、という利点がある。

また、本実施形態では、必要に応じてコントローラ１０を用いてモータ装置１の動作用データ（言い換えれば、モータ４用のデータ）を変更することができるので、１機種のモータ装置１で様々な仕様に対応することが可能になる、という利点がある。

（３）変形例
上述の実施形態は、本開示の様々な実施形態の一つに過ぎない。上述の実施形態は、本開示の目的を達成できれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。また、モータ装置１と同様の機能は、通信方法、コンピュータプログラム、又はプログラムを記録した非一時的な記録媒体等で具現化されてもよい。

一態様に係る通信方法は、コントローラ１０と、モータ４を有するモータ装置１との間の通信方法である。この通信方法では、第１期間Ｔ１にてコントローラ１０から供給される電力を受け付け、受け付けた電力によりモータ装置１の有する処理部５の駆動用の電気エネルギを蓄電部２１に蓄積する。また、この通信方法では、第１期間Ｔ１の後の第２期間Ｔ２にて少なくともコントローラ１０から送信される通信信号Ｓ１を受信し、受信した通信信号Ｓ１に基づいて、処理部５の有するモータ４用のデータを更新する。

以下、上述の実施形態の変形例を列挙する。以下の種々の変形例は、適宜組み合わせて適用可能である。

本開示におけるモータ装置１は、例えば処理部５等に、コンピュータシステムを含んでいる。コンピュータシステムは、ハードウェアとしてのプロセッサ及びメモリを主構成とする。コンピュータシステムのメモリに記録されたプログラムをプロセッサが実行することによって、本開示におけるモータ装置１としての機能が実現される。プログラムは、コンピュータシステムのメモリに予め記録されていてもよいが、電気通信回線を通じて提供されてもよいし、コンピュータシステムで読み取り可能なメモリカード、光学ディスク、ハードディスクドライブ等の記録媒体に記録されて提供されてもよい。コンピュータシステムのプロセッサは、半導体集積回路（ＩＣ）又は大規模集積回路（ＬＳＩ）を含む１又は複数の電子回路で構成される。複数の電子回路は、１つのチップに集約されていてもよいし、複数のチップに分散して設けられていてもよい。複数のチップは、１つの装置に集約されていてもよいし、複数の装置に分散して設けられていてもよい。

上述の実施形態では、蓄電部２１は、電源回路８のコンデンサＣ３であるが、これに限定する趣旨ではない。つまり、蓄電部２１は、処理部５の動作用の電気エネルギを供給する経路上にあるコンデンサであればよく、例えばコンデンサＣ１，Ｃ２も蓄電部２１と言える。その他、蓄電部２１は、コンデンサに限らず、二次電池であってもよい。

上述の実施形態では、処理部５に入力される通信信号Ｓ１は、受信回路７でのスイッチング素子Ｑ０のオン／オフに応じたハイレベルとローレベルとの２値をとり得る２値信号（ディジタル信号）であるが、これに限定する趣旨ではない。例えば、処理部５に入力される通信信号Ｓ１は、アナログ信号であってもよい。この場合、処理部５は、例えば処理部５内に設けたＡ／Ｄ変換器により、入力されたアナログ電圧をディジタル値に変換し、変換した値を解析することでデータとする。

上述の実施形態では、通信信号Ｓ１は、モータ装置１の設定等を変更するためのデータ又はコマンドを含み得るが、これに限定する趣旨ではない。例えば、通信信号Ｓ１は、処理部５の実行するプログラムのヴァージョンアップ用のデータが含まれていてもよい。つまり、モータ４用のデータは、モータ４の動作用データ及びモータ４の制御に用いられるプログラムのヴァージョンアップ用のデータの少なくとも一方を含んでいる。

上述の実施形態において、１台のコントローラ１０に対して複数のモータ装置１を接続し、複数のモータ装置１に対して通信信号Ｓ１を送信する場合、通信信号Ｓ１には、各モータ装置１を識別するためのアドレスが含まれているのが好ましい。アドレスとしては、例えばモータ装置１に固有のシリアル番号（製造番号）が用いられてもよい。この態様では、モータ装置１は、通信信号Ｓ１に含まれるアドレスと、自己のアドレスとが一致するか否かを判定し、アドレスが一致する場合に通信信号Ｓ１を受信する。

上述の実施形態では、モータ装置１とコントローラ１０とは一対の電線９１，９２、つまり２線で接続されているが、これに限定する趣旨ではない。例えば、モータ装置１とコントローラ１０とは、接地線を含めて３線で接続されていてもよい。その他、モータ装置１とコントローラ１０とは、１以上の信号線を含めた３線以上の電線で接続されていてもよい。

上述の実施形態では、供給期間Ｔ１０及び送信期間Ｔ１１は、それぞれ固定の長さを有しているが、これに限定する趣旨ではない。例えば、供給期間Ｔ１０及び送信期間Ｔ１１の少なくとも一方の長さは、可変長であってもよい。例えば、処理部５は、コンデンサＣ３の両端電圧を監視し、コンデンサＣ３の両端電圧が所定電圧を上回ると、その旨を知らせる電流信号Ｓ２を割込み信号としてコントローラ１０へ送信する。コントローラ１０は、割込み信号を受信すると、供給期間Ｔ１０の途中であっても通信信号Ｓ１の送信を開始する、つまり送信期間Ｔ１１に切り替える。この態様では、供給期間Ｔ１０は、コンデンサＣ３の両端電圧に応じて可変となる。

また、例えば、コントローラ１０は、通信信号Ｓ１のデータ量が大きければ送信期間Ｔ１１を長くし、通信信号Ｓ１のデータ量が小さければ送信期間Ｔ１１を短くしてもよい。この場合、送信期間Ｔ１１は、蓄電部２１に蓄積される電気エネルギが、放電により処理部５の駆動に必要な電気エネルギを下回らないように設定する。言い換えれば、送信期間Ｔ１１は、蓄電部２１の出力電圧が処理部５の駆動に必要な電圧を下回らない期間である。

上述の実施形態において、コントローラ１０は、例えば１回の送信期間Ｔ１１では通信信号Ｓ１を送信しきれない程に通信信号Ｓ１のデータ量が大きい場合、複数の送信期間Ｔ１１に分割して通信信号Ｓ１を送信してもよい。

上述の実施形態では、処理部５は、第３期間Ｔ３にて通信信号Ｓ１に対する返信として電流信号Ｓ２をコントローラ１０へ送信しているが、電流信号Ｓ２を送信するか否かは任意である。

上述の実施形態では、モータ装置１は、ファンユニット２００の羽根２０１を回転させるために用いられているが、モータ装置１の用途を限定する趣旨ではない。つまり、モータ装置１は、処理部５の有する動作用データに従ってモータ４を駆動することで、モータ４に取り付けられる負荷を駆動する構成であればよく、負荷の種類は問わない。

上述の実施形態では、コントローラ１０は、モータ装置１との間に接続された一対の電線９１，９２を介して、調歩同期方式のシリアル通信によりモータ装置１へ通信信号Ｓ１を送信しているが、これに限定する趣旨ではない。例えば、コントローラ１０は、上記一対の電線９１，９２を用いずに、別の通信経路（有線又は無線を問わず）を用いてモータ装置１へ通信信号Ｓ１を送信する構成であってもよい。

上述の実施形態において、特許文献１に記載のモータ装置のように、コントローラ１０とモータ装置１との間の通信方式として周波数変調を採用してもよい。ただし、この態様では、モータ装置１の処理部５では、通信信号Ｓ１の周波数を計測するための時間を要するため、通信速度を向上しにくくなる可能性がある。また、この態様では、モータ装置１の処理部５が計測した周波数を“０”又は“１”の２値の受信データに変換する必要があるため、受信処理が複雑で手間がかかりやすい。更に、この態様では、コントローラ１０にて出力電圧の周波数を可変とする構成が必要となるため、設計が複雑になりやすい。

上述の実施形態では、モータ装置１の備えるモータ４はブラシレスＤＣモータであるが、これに限定する趣旨ではない。例えば、モータ４は、三相誘導モータ、又は単相誘導モータなどのモータであってもよい。また、インバータ回路３及び駆動部６は、モータ４の種類に応じて、適宜他の駆動回路に変更されてもよい。この場合でも、処理部５は、この駆動回路を制御し、モータ４の有する巻線に電流を流すことにより、電流信号Ｓ２を発生させることが可能である。

（まとめ）
以上述べたように、第１の態様に係るモータ装置（１）は、モータ（４）と、入力部（２０）と、処理部（５）と、蓄電部（２１）と、を備える。入力部（２０）は、第１期間（Ｔ１）にてコントローラ（１０）から供給される電力を受け付け、第１期間（Ｔ１）の後の第２期間（Ｔ２）にて少なくともコントローラ（１０）から送信される通信信号（Ｓ１）を受信する。処理部（５）は、入力部（２０）が受信した通信信号（Ｓ１）に基づいてモータ（４）用のデータを更新する。蓄電部（２１）は、入力部（２０）に入力された電力により処理部（５）の駆動用の電気エネルギを蓄積する。

この態様によれば、コントローラ（１０）から送信される通信信号（Ｓ１）を受信しやすい、という利点がある。

第２の態様に係るモータ装置（１）では、第１の態様において、入力部（２０）は、コントローラ（１０）に電気的に接続される一対の電線（９１，９２）を介して電力を受け付けている。入力部（２０）は、一対の電線（９１，９２）を介して通信信号（Ｓ１）を受信する。

この態様によれば、コントローラ（１０）からモータ装置（１）への通信経路を別途確保しなくて済む、という利点がある。

第３の態様に係るモータ装置（１）では、第１又は第２の態様において、処理部（５）は、入力部（２０）に入力される電圧の波形に応じて、コントローラ（１０）が接続されているか否かを判別する。

この態様によれば、モータ装置（１）に電源（ＡＣ１）が接続されている場合に、電源（ＡＣ１）から供給される電力を誤って通信信号（Ｓ１）として受信してしまうのを防ぎやすい、という利点がある。

第４の態様に係るモータ装置（１）では、第１～第３のいずれかの態様において、コントローラ（１０）は、入力部（２０）へ電力を供給する供給期間（Ｔ１０）と、入力部（２０）へ通信信号（Ｓ１）を送信する送信期間（Ｔ１１）とを交互に繰り返す。

この態様によれば、１回の送信期間（Ｔ１１）では送信しきれない程にデータ量の大きい通信信号（Ｓ１）であっても、複数回に分割してモータ装置（１）にて受信することができる、という利点がある。

第５の態様に係るモータ装置（１）では、第４の態様において、送信期間（Ｔ１１）は、蓄電部（２１）の出力電圧が処理部（５）の駆動に必要な電圧を下回らない期間である。

この態様によれば、コンデンサ（Ｃ１）の容量に応じて、供給期間（Ｔ１０）及び送信期間（Ｔ１１）を固定の長さにすることで、モータ装置（１）とコントローラ（１０）との通信が複雑になりにくい、という利点がある。

第６の態様に係るモータ装置（１）では、第１～第５のいずれかの態様において、処理部（５）とコントローラ（１０）との通信方式は、調歩同期方式のシリアル通信である。

この態様によれば、パラレル通信と比較して、簡易な設計によりモータ装置（１）とコントローラ（１０）との通信を実現できる、という利点がある。

第７の態様に係るモータ装置（１）では、第１～第６のいずれかの態様において、入力部（２０）は、電源回路（８）と、受信回路（７）と、を有する。電源回路（８）は、入力部（２０）に入力される電圧を所定の電圧に変換して蓄電部（２１）に供給する。受信回路（７）は、入力部に入力される電圧信号を受信し、受信した電圧信号を通信信号（Ｓ１）として処理部（５）へ出力する。

この態様によれば、電圧という単一の物理量を用いて、モータ装置（１）に対する電力の供給及び通信信号（Ｓ１）の送信の両方を実現できる、という利点がある。

第８の態様に係るコントローラ（１０）では、第１～第７のいずれかの態様において、モータ（４）用のデータは、モータ（４）の動作用データ及びモータ（４）の制御に用いられるプログラムのヴァージョンアップ用のデータの少なくとも一方を含む。

この態様によれば、１機種のモータ装置（１）で様々な仕様に対応することが可能になる、という利点がある。

第９の態様に係るコントローラ（１０）は、第１～第８のいずれかの態様のモータ装置（１）に電気的に接続され、モータ装置（１）に電力の供給及び通信信号（Ｓ１）の送信を行う。

この態様によれば、コントローラ（１０）から送信される通信信号（Ｓ１）を受信しやすい、という利点がある。

第１０の態様に係るモータシステム（１００）は、第１～第８のいずれかの態様のモータ装置（１）と、コントローラ（１０）と、を備える。コントローラ（１０）は、モータ装置（１）に電気的に接続され、モータ装置（１）に電力の供給及び通信信号（Ｓ１）の送信を行う。

この態様によれば、コントローラ（１０）から送信される通信信号（Ｓ１）を受信しやすい、という利点がある。

第１１の態様に係るファンユニット（２００）は、第１～第８のいずれかの態様のモータ装置（１）のモータ（４）に取り付けられる羽根（２０１）を有し、モータ（４）の発生する力を受けて羽根（２０１）を回転させる。

この態様によれば、コントローラ（１０）から送信される通信信号（Ｓ１）を受信しやすい、という利点がある。

第１２の態様に係る通信方法は、コントローラ（１０）と、モータ（４）を有するモータ装置（１）との間の通信方法である。この通信方法では、第１期間（Ｔ１）にてコントローラ（１０）から供給される電力を受け付け、受け付けた電力によりモータ装置（１）の有する処理部（５）の駆動用の電気エネルギを蓄電部（２１）に蓄積する。また、この通信方法では、第１期間（Ｔ１）の後の第２期間（Ｔ２）にて少なくともコントローラ（１０）から送信される通信信号（Ｓ１）を受信し、受信した通信信号（Ｓ１）に基づいて、処理部（５）の有するモータ（４）用のデータを更新する。

この態様によれば、コントローラ（１０）から送信される通信信号（Ｓ１）を受信しやすい、という利点がある。

第２～第８の態様に係る構成は、モータ装置（１）に必須の構成ではなく、適宜省略可能である。

１ モータ装置
２０ 入力部
２１ 蓄電部
４ モータ
５ 処理部
７ 受信回路
８ 電源回路
９１，９２ 一対の電線
１０ コントローラ
１００ モータシステム
２００ ファンユニット
２０１ 羽根
Ｓ１ 通信信号
Ｔ１ 第１期間
Ｔ２ 第２期間
Ｔ１０ 供給期間
Ｔ１１ 送信期間

Claims (12)

1. モータと、
   第１期間にてコントローラから供給される電力を受け付け、前記第１期間の後の第２期間にて少なくとも前記コントローラから送信される通信信号を受信する入力部と、
   前記入力部が受信した前記通信信号に基づいて前記モータ用のデータを更新する処理部と、
   前記入力部に入力された前記電力により前記処理部の駆動用の電気エネルギを蓄積する蓄電部と、を備える、
   モータ装置。
2. 前記入力部は、前記コントローラに電気的に接続される一対の電線を介して前記電力を受け付けており、
   前記入力部は、前記一対の電線を介して前記通信信号を受信する、
   請求項１記載のモータ装置。
3. 前記処理部は、前記入力部に入力される電圧の波形に応じて、前記コントローラが接続されているか否かを判別する、
   請求項１又は２に記載のモータ装置。
4. 前記コントローラは、前記入力部へ前記電力を供給する供給期間と、前記入力部へ前記通信信号を送信する送信期間とを交互に繰り返す、
   請求項１～３のいずれか１項に記載のモータ装置。
5. 前記送信期間は、前記蓄電部の出力電圧が前記処理部の駆動に必要な電圧を下回らない期間である、
   請求項４記載のモータ装置。
6. 前記処理部と前記コントローラとの通信方式は、調歩同期方式のシリアル通信である、
   請求項１～５のいずれか１項に記載のモータ装置。
7. 前記入力部は、
   前記入力部に入力される電圧を所定の電圧に変換して前記蓄電部に供給する電源回路と、
   前記入力部に入力される前記通信信号としての電圧信号を受信して前記処理部へ出力する受信回路と、を有する、
   請求項１～６のいずれか１項に記載のモータ装置。
8. 前記モータ用のデータは、前記モータの動作用データ及び前記モータの制御に用いられるプログラムのヴァージョンアップ用のデータの少なくとも一方を含む、
   請求項１～７のいずれか１項に記載のモータ装置。
9. 請求項１～８のいずれか１項に記載のモータ装置に電気的に接続され、前記モータ装置に前記電力の供給及び前記通信信号の送信を行う、
   コントローラ。
10. 請求項１～８のいずれか１項に記載のモータ装置と、
    前記モータ装置に電気的に接続され、前記モータ装置に前記電力の供給及び前記通信信号の送信を行うコントローラと、を備える、
    モータシステム。
11. 請求項１～８のいずれか１項に記載のモータ装置の前記モータに取り付けられる羽根を有し、前記モータの発生する力を受けて前記羽根を回転させる、
    ファンユニット。
12. コントローラと、モータを有するモータ装置との間の通信方法であって、
    第１期間にて前記コントローラから供給される電力を受け付け、受け付けた前記電力により前記モータ装置の有する処理部の駆動用の電気エネルギを蓄電部に蓄積し、
    前記第１期間の後の第２期間にて少なくとも前記コントローラから送信される通信信号を受信し、受信した前記通信信号に基づいて、前記処理部の有する前記モータ用のデータを更新する、
    通信方法。
    

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