JPH04112694A - ブラシレスモータを用いたブロワユニットの騒音発生防止装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、例えば自動車用空調装置等のブロワユニッ
ト、特にブラシレスモータを用いたブロワユニットの共
振に伴う騒音の発生を防止する装置に関する。

（従来の技術） ブラシレスモータの振動数がブロワユニット自体の固有
振動数に一致すると、共振を起こして騒音を高める不具
合がある。このため、このような不具合に対しては、例
えば実開昭５８−１５３５８２号公報に示されるように
、モータのヨークを制振材で構成し、共振してもモータ
の振動を抑える等の手段を講じること等が考えられる。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上述の従来技術においては、完全に振動
を抑えきれないために、モータの振動の高調波とユニッ
トの固有振動数とが一致することによる振動音も完全に
除去することができない欠点があった。

そこで、この発明においては、上記欠点を解消し、ブロ
ワユニットの共振による振動音を確実に防止することが
できるブラシレスモータを用いたブロワユニットの騒音
発生防止装置を提供することを課題としている。

（課題を解決するための手段） しかして、この発明の要旨とするとろは、駆動用コイル
が設けられている固定子、前記駆動用コイルに対向して
配されたマグネットを有するロータ及びこのロータの位
置を検出する位置検出器１１を備えたブラシレスモータ
４をユニットケース２に収納したファン３に取り付けて
構成されているブロワユニット１と、前記ブラシレスモ
ータの回転数を設定する回転数設定手段１００と、少な
くともこの回転数設定手段１００で設定された設定回転
数に基づいて駆動パルスの変調を行なう駆動パルス変調
手段２００と、前記位置検出ｎ１１の出力に基づき、前
記駆動パルス変調手段２００で変調された駆動パルスに
応じて前記駆動用コイルの励磁タイミングを制御するス
イッチング手段３００と、前記回転数設定手段１００に
より設定される回転数が前記ブロワユニット１の固有振
動数に対応する回転数であるか否かを判定する判定手段
４００と、この判定手段４００により設定回転数が前記
ブロワユニット１の固有振動数に対応する回転数である
と判定された場合に、前記駆動パルス変調手段２００で
変調する駆動パルスを該設定回転数と異なる回転数に基
づいて補正する駆動パルス補正手段５００とを具備する
ことにある。

（作用） したがって、回転数設定手段で設定される設定回転数が
ブロワユニットの固有振動数に対応する回転数である場
合には、本来であれば、駆動パルス変調手段で前記設定
回転数に基づいて駆動パルスが決定されるが、本発明に
よれば、この駆動パルスが駆動パルス補正手段によって
補正されるので、ブロワユニットの固有振動数に対応す
る回転数ではモータが回らないことになり、モータの振
動の高調波とブロワユニットの固有振動数とが一致する
虞れをなくすことができ、そのため、上記課題を達成す
ることができるものである。

（実施例） 以下、この発明の実施例を図面により説明する。

第２図において、自動車用空調装置のブロワユニット１
が示され、ブロワユニット１は、ユニットケース２に収
納された例えばシロッコ型のファン３とブラシレスモー
タ４とを有して構成されている。

ブラシレスモータ４は、ハウジング５内の上方にロータ
６が、下方に固定子７を形成するプリント基板７ａがそ
れぞれ配されて構成されており、ハウジング５から突出
した回転軸８の先端部に前記ファン３が取り付けられて
いる。

また、このブラシレスモータ４は、第３図にも示すよう
に、３相の駆動用コイル９　（Ｕ、Ｖ、Ｗ）を固定子７
に持ち、この固定子７の駆動用コイル９　（Ｕ、Ｖ、Ｗ
）に対向してロータ６に配されたマグネット１０と、ロ
ータ６の磁極位置を検出するホール素子（Ｈｌ、Ｈ２，
８３）から成る位置検出器１１とを有し、ホール素子（
Ｈｌ、Ｈ２゜）１３）にて検出されたロータ６の位置に
応じて電界効果トランジスタ（ＦＥＴＩ〜ＦＥＴ６）等
で形成されたスイッチング回路１２を作動させ、ロータ
６のマグネット１０に回転磁界を発生させて該ロータ６
を回転駆動させるようになっている。

マイクロコンピュータＩ３は、図示しない中央処理装置
（ＣＰＬＩ）、読出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダム
アクセスメモリ（ＲＡＭ）　、入出力ボート（Ｉｌｏ）
等を持つそれ自体周知のもので、前記位置検出器１１か
らの出力信号がＡ／Ｄ変換器１４を介して入力され、こ
こで処理されて電界効果トランジスタ（ＦＥＴ１〜ＦＥ
Ｔ６）を動作させる動作信号をスイッチング回路１２に
出力する。

この動作信号により、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ１
〜Ｆ　ＥＴ　６　”）の０Ｎ１０ＦＦタイミングが制御
され、選択された固定子７の駆動用コイル９（Ｕ。

Ｖ　Ｗ）が導通されるようになっている。

また、マイクロコンピュータ１３には、ロータ６の回転
数を設定する回転数設定器１５からの出力信号がＡ／Ｄ
変換器１６を介して入力され、マイクロコンピュータ１
３は、この信号に基づいて例えば駆動パルスのデユーテ
ィ−比を演算し、モータの回転速度を決定するようにな
っている。

第４図において、上記マイクロコンピュータ１３による
モータの速度制御の具体例がフローチャートとして示さ
れ、マイクロコンピュータ１３は、モータが駆動しはじ
めるとスタートステップ５０からこのプログラムの実行
を開始し、ステップ５２において、前記回転数設定器１
５で設定された設定回転数Ｒｓｅｔに相当する信号を入
力する。

そして、次のステップ５４において、設定回転数Ｒｓｅ
ｔが１５００ｒｐｍより小さいか否かを判定し、Ｒｓｅ
ｔ＜１５００ｒｐｍであると判定された場合には、前記
位置検出器１１で検出されたロータ６の位置に関するデ
ータ信号（Ｈｕ、　　Ｈｖ。

Ｈｗ）を入力しくステップ５６）、前ステップ５２で入
力された設定回転数Ｒｓｅｔに基づいて例えば（１）式
によってデユーティ−比Ｄｓｅｔを設定しくステップ５
８）、 Ｄｓｅｔ　＝に＋−Ｒｓｅｔ　　　　　　　　　＋・＋
　（１）式（ここでに＋　は演算定数を示す。） しかる後に、このデユーティ−比及び前記位置検出器１
１からのデータ信号に基づいて決定されるタイミングで
スイッチング回路工２へ動作信号を出力する（ステップ
６０）。

これに対して、ステップ５４において、設定回転数Ｒｓ
ｅｔが１５０Ｏｒｐｍ以上であると判定された場合には
、ステップ６２へ進み、Ｒｓｅ　ｔが所定範囲内の値に
設定されているか否かを判定する。

実験データから、モータの第１２高周波は２２５０ｒｐ
ｍで４５０Ｈｚ前後であり、この周波数はブロワユニッ
ト１の固有振動数とおよそ一致することがわかっている
。このブロワｌの固有振動数はユニットの種類によって
多少異なるものの、一般には４５０±１５Ｈｚの範囲内
にあることが確認されていることから、この実施例にお
いては、Ｒｓｅｔが２１７５〜２３２５　ｒｐｍの範囲
内にない場合には、共振することによる騒音発生の虞れ
がないため、回転数設定器１５で設定された設定回転数
Ｒｓｅｔをそのまま用い、ステップ５６以降の処理を行
なう。

これに対して、ステップ６２において、Ｒｓｅｔが２１
７５〜２３２５ｒｐｍの範囲内にある場合には、共振点
が一致する虞れがあるため、回転数設定器１５で設定さ
れた設定回転数（Ｒｓｅｔ　）にかかわらず、Ｒｓｅｔ
を２１７５ｒｐｍに固定し、ステップ５６以降の処理を
行なう。

このため、回転数設定器１５で設定された設定回転数を
増加させていくと、第５図に示すように、ブロワユニッ
トの固有振動数に対応する回転数をよけるように実際の
モータの回転数（実回転数）が増加してゆき、モータの
振動周波数とブロワユニットの固有振動数とが一致しな
いようになっている。

尚、この実施例においては、自動車用空調装置のブロワ
ユニットを例にとり、デユーティ−比を２１７５〜２３
２５の範囲内で一定にする補正を行なうようにしたが、
たとえこの範囲内に固有振動数がないユニットであって
も、マイクロコンピュータのプログラムを変更するだけ
で（ステップ６２．６４の数値を変更するだけで）容易
に対応することができるメリットも有している。

第６図において、この発明におけるモータの速度制御の
変形例がフローチャートとして示され、この実施例にお
いては、ステップ７０で回転数設定器１５により設定さ
れた設定回転数Ｒｓｅｔを入力し、ステップ７２，７４
．７６において、所定時間の間隔をおいて位置検出器１
１で検出されたロータの位置に関するデータ信号を入力
する。ここで、ロータの位置に関するデータ信号を入力
しているのは、ロータの回転速度を算出するためである
。このため、回転速度を得るためには、位置検出器１５
を構成する３つのホール素子Ｈ１，ｌ（２゜Ｈ３のうち
いずれが１つのホール素子からの信号を入力すれば足り
る。

そして、ステップ７２．７６で入力されたデータ信号Ｈ
ｕ、、Ｈｕ２に基づいて例えば（２）式からロータの回
転速度Ｒｎｏ製を演算する（ステップ７８）。

Ｒｎｏｉｍ＝Ｋｚ　・ｌ　Ｈｕｌ−Ｈｕｚ　ｌ　　　　
　”・（２）式ここで、Ｋ２は演算定数を表わす。

以後のステップ８０．Ｂ２，８４．８８においては、前
実施例のステップ６２．　６４　５６　６０と同様の処
理が行なわれ、ステップ８ｏにおいては、前記実施例と
は異なり、デユーティ−比の設定を例えば（３）式に基
づきロータの現在の回転速度Ｒｎｏｓｖを考慮して行な
うようになっている。

Ｄｓｅｔ＝　Ｒｓｅｔ＋　Ｋ３・（Ｒｓｅｔ　−Ｒｎｏ
ｗ）　−（３）式ここで、Ｋ３は演算定数を表わす。

このような処理においては、前記実施例と同様の作用効
果が得られるのに加え、ＤｓｅｔにＲｎｏｗを加味して
いることから、実回転数がＲｓｅｔとずれるような場合
の補償が行なわれる。

尚、これら２つの実施例においては、ブロワユニット１
の固有振動数を避けるために、第５図に示すように、ブ
ロワユニットの固有振動数に対応する回転数の近傍で、
この回転数よりも小さい値に実回転数が固定されるよう
になっているが、第７図に示すように、固有振動数に対
応する回転数よりも大きい値（例えば、２３２５ｒｐｍ
）で実回転数を固定するようにしてもよい。

また、回転数設定器１５で設定された設定回転数に対し
て実回転数を第８図に示すように段階的に可変させるよ
うにしておき、ブロワユニットの共振点を第５図と同様
にうま（避けるようにしてもよい。

この実施例において、モータの回転速度を決定する方式
として、駆動パルスのデユーティ比によって制御するデ
ユーティ比制御方式を用いたが、駆動パルスのパルス幅
によって回転速度を制御するパルス幅制御方式及び駆動
パルスの周波数によって回転速度を制御する周波数制御
方式によっても、同様に実施することができる。

（発明の効果） 以上述べたように、この発明によれば、モータの回転数
がブロワユニットの固有振動数に対応する回転数になら
ないように駆動パルスを補正し、モータ振動の高調波と
ブロワユニットの固有振動数とを一致させないようにし
たので、ブロワユニットの共振による騒音の発生を確実
に防止することができるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明を示す機能プロ・ンク図、第２図は本
発明におけるブロワユニット示す断面図、第３図は本発
明における騒音発生防止装置の実施例を示す概略構成図
、第４図は同上において用いられるマイクロコンピュー
タによるブラシレスモータの回転制御例を示すフローチ
ャート、第５図はブラシレスモータの実回転数の特性を
示す線図、第６図はマイクロコンピュータによるブラシ
レスモータの他の回転制御例を示すフローチャート、第
７図及び第８図はブラシレスモータの実回転数の他の特
性を示す線図である。 １・・・ブロワユニット、２・・・ユニントケース、４
・・・ブラシレスモータ、６・・・　ロータ、７８．。 固定子、９・・・駆動コイル、１０・・・マグネット、
１１・・・位置検出器、１００・・・回転数設定手段、
２００・・・デユーティ比設定手段、３００・・・スイ
ッチング手段、４００・・・判定手段、５００・・・デ
ユーティ比補正手段。 特許　出　願人　　株式会社ゼクセル 第３図 第６図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　駆動用コイルが設けられている固定子、前記駆動用コ
   イルに対向して配されたマグネットを有するロータ及び
   このロータの位置を検出する位置検出器を備えたブラシ
   レスモータをユニットケースに収納したファンに取り付
   けて構成されているブロワユニットと、 前記ブラシレスモータの回転数を設定する回転数設定手
   段と、 少なくともこの回転数設定手段で設定された設定回転数
   に基づいて駆動パルスの変調を行なう駆動パルス変調手
   段と、 前記位置検出器の出力に基づき、前記駆動パルス変調手
   段で変調された駆動パルスに応じて前記駆動用コイルの
   励磁タイミングを制御するスイッチング手段と、 前記回転数設定手段により設定される回転数が前記ブロ
   ワユニットの固有振動数に対応する回転数であるか否か
   を判定する判定手段と、 この判定手段により設定回転数が前記ブロワユニットの
   固有振動数に対応する回転数であると判定された場合に
   、前記駆動パルス変調手段で変調する駆動パルスを該設
   定回転数と異なる回転数に基づいて補正する駆動パルス
   補正手段と、 を具備することを特徴とするブラシレスモータを用いた
   ブロワユニットの騒音発生防止装置。