JPH04222482A - モ―タを制御する装置と方法 - Google Patents

モ―タを制御する装置と方法

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JPH04222482A
JPH04222482A JP3067689A JP6768991A JPH04222482A JP H04222482 A JPH04222482 A JP H04222482A JP 3067689 A JP3067689 A JP 3067689A JP 6768991 A JP6768991 A JP 6768991A JP H04222482 A JPH04222482 A JP H04222482A
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    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
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    • G05D16/00Control of fluid pressure
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  • Control Of Electric Motors In General (AREA)

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】
【0001】
【発明の分野】この発明は全般的に空間の温度を条件づ
ける装置、特に、空気調和作用を行なうと共に、その中
の流れ制限部の変動に関係なく、少なくとも装置の一部
分を通る調和空気の予め選ばれた圧力を保つ装置、この
空気調和装置を動作させる方法、及び回路に関する。
【0002】
【発明の背景】従来、空気の温度を条件づける装置を含
めて、装置の内部空間に空気を流そうとして種々の異な
る方式が利用されてきた。この空気の圧力は、この装置
に関連する流れ制限部と関係を有する。装置に空気を通
す為のファン又は送風機を駆動する電気モ―タの速度及
びトルクの両方が、装置内の流れ制限部の影響を受ける
。装置を通る空気の圧力が、モ―タの速度及びトルクに
も影響する。区域制御形の加熱又は空気調和装置の出力
高圧室の圧力が一定であることは、ダンパを調節した時
、区域の間の相互作用がなくなる点で望ましい。従来の
1つの方式は、特定の装置、又はその装置を用いたシス
テムの特定の内部空間に対する所望の空気圧力を近似す
る様に、モ―タの速度及びトルクを種々の流れ制限部と
釣合わせると云う割合手間も時間もかゝるものであった
。然し、これは、ダンパの誤動作とか或いは通気口が塞
がったと云う様なシステム内の変動が原因で起るシステ
ム内の流れ制限部の予想されない変動には対処すること
が出来なかった。別の方式は、高圧室の圧力を変換器を
用いて測定し、フィ―ドバック・ル―プを用いて送風機
の速度を調節して所望の圧力を維持することにより、出
力高圧室に一定の圧力を達成している。然し、この圧力
変換器は典型的には制御装置の材料コストのかなりの割
合を占めるものである。
【0003】従来使われていたファン又は送風機がファ
ン形又は羽根形である場合、この様なファンに作用する
流れ制限部の増加が、ファン並びにそれを駆動する電気
モ―タの速度を高め、それと同時に圧力が上昇する。逆
に、ファンに作用する流れ制限部が減少すると、ファン
及び電気モ―タの速度と圧力も下がる。この為、ファン
及び電気モ―タの速度、従って圧力が、装置内の流れ制
限部の変動に対して逆の形で変化した。
【0004】米国特許第4,806,833号に云う様
に、かご形送風機に作用する静圧が減少すると、かご形
送風機及びそれを駆動する電気モ―タの速度が下がる。 逆に、かご形送風機に作用する静圧が増加すると、かご
形送風機及びそれを駆動する電気モ―タの速度が上昇す
る。従って、かご形送風機及びそれを駆動するモ―タの
速度が静圧の変動につれて直接的に変化する。この為、
米国特許第4,806,833号には、その中に静圧を
持つ内部空間に調和空気を通す可変速送風機を含む空気
調和装置を動作させる方法が開示されている。この米国
特許の装置では、送風機の速度は、内部空間内の現存の
静圧で予め選ばれた流量を供給する様に設定され、送風
機の速度は、静圧の変動にのみ応答して、そして静圧の
変動に追従する様にだけ変える。送風機の速度の変化を
感知し、送風機の速度を感知された速度の変化に追従す
る様に変えて、送風機に変えた静圧が作用する状態で、
内部空間に予め選ばれた流量を設定する。
【0005】この方式は従来に較べると改良であるが、
これは、静圧の変化に対して一定の空気の流れを達成す
るのに必要な特性の大まかな近似に過ぎない。一般的に
、従来の装置は、単一勾配速度補償方式を用いることに
より、空気流及び静圧の限られた範囲にわたってはかな
りよく作用した。1989年7月26日に出願された係
属中の米国特許出願通し番号第385,664号では、
速度補償トルク・アルゴリズムによって制御されるマイ
クロプロセッサを使うことにより、空気処理装置で一定
の流量を供給するずっと正確な方式を実現出来ることが
記載されている。この速度補償トルクにより、送風機用
モ―タは、ダクト内の静圧の変動に無関係に、装置に空
気流を維持することが出来る。然し、変化する流れ制限
部に応答して一定の圧力を必要とし、且つ変化する流量
とは無関係な装置には、一定の流量が成立しない。
【0006】
【発明の要約】この発明の幾つかの目的を述べれば、空
気調和作用を行なうと共に、その中での流れ制限部に関
係なく、装置の少なくとも一部分を通る調和空気の予め
選ばれた空気圧力を維持する改良された装置、この装置
を動作させる改良された方法、及び取分け従来の上に述
べた欠点又は望ましくない特徴を解決する様な改良され
た回路を提供すること、予め選ばれた圧力が正確に制御
される様な改良された装置と方法を提供すること、流れ
制限部の大幅の変動に容易に対処する様な改良された装
置と方法を提供すること、送風機手段を駆動する回転電
気機械のトルクが、モ―タ速度の変化と共に変えられて
、圧力変換器を必要とせずに、送風機手段に対する流れ
制限部とは無関係に、一定の空気圧力を維持する改良さ
れた装置と方法を提供すること、回転電気機械の付勢を
調節自在に調整して、送風機手段に作用する流れ制限部
の変動に無関係に、予め選ばれた圧力を維持する様な改
良された装置と方法を提供すること、並びに設計が簡単
で、組立てが容易で経済的に製造出来る様なマイクロプ
ロセッサ及びその他の部品を利用した改良された装置、
方法及び回路を提供することが挙げられる。この発明の
上記並びにその他の目的及び有利な特徴は、一部分は明
らかであろうし、又は一部分は以下の説明から明らかに
なろう。
【0007】一般的に云うと、この発明の1形式では、
モ―タ電流を通す複数個の巻線段を持つ不動集成体を持
つと共に、空気処理装置の様な流体処理装置内にある送
風機の様な流体ポンプと駆動関係にある回転自在の集成
体を持つモ―タを制御する装置が提供される。装置は、
流れ制限部のある範囲の変動の様な流体処理装置の種々
の動作状態にわたって流体ポンプを制御し、装置の圧力
の様な予め選ばれたパラメ―タを比較的一定に保つ。こ
の装置は、パラメ―タの予め選ばれた一定の値を表わす
予め選ばれたパラメ―タ信号を受取る様になっている。 モ―タ・トルクを表わすモ―タ・トルク信号を発生する
手段を設ける。モ―タの速度を表わす速度信号を発生す
る手段を設ける。マイクロプロセッサが予め選ばれたパ
ラメ―タ信号及び速度信号の両方に応答して、予め選ば
れたパラメ―タ信号、速度信号及び前の所望のトルク信
号の関数である所望のトルク信号を発生する。所望のト
ルク信号をモ―タ・トルク信号と比較して、その比較を
表わす比較信号を供給する手段を設ける。この比較信号
に応じた時刻に1つ又は更に多くの巻線段にモ―タ電圧
を印加すると共に、巻線段を予め選ばれた順序で転流し
て、回転自在の集成体を回転させる手段を設ける。この
為、モ―タ・トルクに応じてモ―タ速度を変えて、パラ
メ―タの値を略一定に且つ流体処理装置の動作状態の変
動に略無関係に維持することにより、流体ポンプが駆動
される。
【0008】この発明の別の形式では、空気調和作用を
行なうと共に流れ制限部の変動に対して内部空間を通る
調和空気の予め選ばれた圧力を維持する装置を提供する
。モ―タが、モ―タ電流を通す複数個の巻線段を持つ不
動集成体を持つと共に、内部空間内にある送風機と駆動
関係にある回転自在の集成体を有する。モ―タのトルク
を検出する手段を設ける。モ―タの速度を検出する手段
を設ける。予め選ばれた圧力及び速度の両方に応答する
マイクロプロセッサが、予め選ばれた圧力、モ―タ速度
及び前の所望のモ―タ・トルクの関数である所望のトル
クを決定する。所望のトルクをモ―タ・トルクと比較す
る手段を設ける。この比較に応じた時刻に1つ又は更に
多くの巻線段にモ―タ電圧を印加して、巻線段を予め選
ばれた順序で転流して回転自在の集成体を回転させる手
段を設ける。この為、モ―タ速度に従ってモ―タ・トル
クを変えて、流れ制限部の変動に略無関係に、内部空間
に略一定の圧力を維持することにより、送風機が駆動さ
れる。
【0009】この発明の別の形式では、モ―タ電流を通
す複数個の巻線段を持つ不動集成体を有すると共に、空
気処理装置内の送風機と駆動関係にある回転自在の集成
体を有するモ―タの様な回転電気機械を制御する方法を
提供する。この方法が、流れ制限部のある範囲の変動に
わたって送風機の速度を制御して、装置内の空気圧力を
比較的一定の予め選ばれたレベルに維持する。この方法
は、モ―タのトルクを感知し、モ―タの速度を感知し、
予め選ばれた空気圧力レベル及び感知されたモ―タ速度
に応答するマイクロプロセッサを使うことによって、予
め選ばれた空気圧力、感知されたモ―タ速度及び前の所
望のトルクの関数である所望のトルクを決定し、所望の
トルクを感知されたモ―タ・トルクと比較し、この比較
に応じた時刻に1つ又は更に多くの巻線段にモ―タ電圧
を印加し、巻線段を予め選ばれた順序で転流して回転自
在の集成体を回転させる工程を含む。これによって、モ
―タ・トルクに応じてモ―タ速度を変えて、流れ制限部
の変動に略無関係に、装置内に略一定の圧力を維持する
ことにより、送風機が駆動される。
【0010】
【好ましい実施例の詳しい説明】次に図面について説明
する。図1では、参照数字10が全体的にモ―タ・トル
クに従ってモ―タ速度を変えることにより(即ち、トル
ク補償速度)、モ―タ12の様な回転電気機械を制御す
るこの発明の装置を示す。モ―タ12が、モ―タ電流を
通す複数個の巻線段を持つ不動集成体14を含むと共に
、空気処理装置内の送風機と駆動関係にある回転自在の
集成体16をも含む。図示の様に、回転自在の集成体1
6が駆動軸18によって、空気処理装置22の様な内部
空間の中にあるかご形送風機20に接続される。装置1
0は、空気処理装置内の流れ制限部のある範囲の変動に
わたって、送風機20の速度を制御して、装置22内に
比較的一定の予め選ばれた圧力を維持する。送風機20
をかご形送風機として示してあるが、回転自在の集成体
16は任意の形式の羽根、ファン、送風機又は空気処理
装置22内で空気を移動するその他の装置と駆動関係を
持っていてもよい。
【0011】一般的に、装置10は、予め選ばれた空気
圧力を表わす予め選ばれた圧力信号(P)を発生する装
置と関連している。例えば、装置10は、センサ及びオ
ペレ―タの入力に応答して、空気処理装置の動作を制御
するサ―モスタット又はマイクロプロセッサと関係を持
っていてよい。何れにせよ、装置10が、予め選ばれた
空気圧力レベルを表わす予め選ばれた空気圧力信号を受
取る様になっている。この信号は予め選ばれた空気圧力
のレベルに正比例する直流電圧又はデュ―ティ・サイク
ルを持つことが好ましい。一般的に、この信号は可変で
あってよく、或いは幾つかの予め設定されたレベルの内
の1つを持つことが出来る。例えば、マイクロプロセッ
サによって制御される高級な空気処理装置では、予め選
ばれた圧力信号は例えば0乃至5ボルトの範囲にわたっ
て変化して、水柱0.2乃至1.5吋の予め選ばれた空
気圧力を表わすことが出来る。この代りに、多くの空気
処理装置は低速、高速及び取消し加熱速度に対応する2
つ又は3つの動作レベルを持っている。低速は水柱0.
2吋に対応し、高速は水柱0.8吋に対応し、取消し加
熱速度は水柱1.5吋に対応する。その時、予め選ばれ
た空気圧力信号は、空気圧力のこの様に異なる3つの予
め選ばれたレベルに対応する3つの電圧レベルの内の1
つという形になる。
【0012】予め選ばれた空気圧力信号が、モ―タ12
の速度を表わす速度又はrpm信号と共に、マイクロプ
ロセッサ10に供給される。一般的に、装置10は、集
積回路26の様に、モ―タの速度を表わす速度信号を発
生する手段を含む。参照数字26は、電子転流形モ―タ
と組合せて転流回路として使われる一般的に万能ICで
ある集積回路(IC)を指す。このICが米国特許第4
,500,821号に記載されており、こゝで引用して
おく。IC  26が、1つ又は更に多くの巻線段にモ
―タ電圧を印加すると共に、巻線段を予め選ばれた順序
で転流して回転自在の集成体を回転させる手段を構成す
る。一般的に云うと、IC  26が入力Ireg を
持ち、これは所望のトルク又は空気圧力を表わすと共に
、巻線段にモ―タ電圧を印加すべき期間を定める信号を
受取る。一般的にIC  26が複数個の電力スイッチ
ング装置28を制御し、これらの装置が電源30から供
給された電圧を巻線段に印加する。IC  26が電力
スイッチ28を制御して、予め選ばれた順序でモ―タ1
2の巻線段を転流し、モ―タ12の回転自在の集成体を
回転させる。
【0013】好ましい1実施例では、IC  26は巻
線段の感知された逆起電力に従って電力スイッチ28を
制御する。逆起電力を感知することにより、IC  2
6が、モ―タ速度を表わすタコメ―タ信号又はrpm信
号を発生する。この信号がマイクロプロセッサ10に供
給される。マイクロプロセッサ10はIC  26から
供給されたrpm信号と空気処理装置の制御部から発生
された予め選ばれた空気圧力レベル信号(P)の両方に
応答する。これらの信号に応答して、マイクロプロセッ
サ24が、予め選ばれた圧力レベル信号(P)、rpm
信号及び前の所望の電流信号(T)の関数である所望の
電流信号を発生する。具体的に云うと、マイクロプロセ
ッサ24が、参照記号24Aで示す様に、目標速度(S
T )を計算し、参照24Bで示す様に、それをモ―タ
速度と比較する。この比較結果に応じて、参照記号24
Cで示す前の所望のトルク信号(T)が、参照記号24
Dで示す様に、それを増減することによって調節される
。事実上、所望の電流信号は所望のトルク信号に対応す
る。これはモ―タのトルクはモ―タ電流に正比例するか
らである。好ましい1実施例では、所望の電流信号は、
予め選ばれた圧力レベル信号及び速度信号の両方の関数
であるデュ―ティ・サイクルを持つ一連のパルス幅変調
(PWM)パルスの形をしている。
【0014】所望の電流(トルク)信号が比較回路32
により、感知されたモ―タ電流(トルク)を表わすモ―
タ電流(トルク)信号と比較される。モ―タ電流信号は
、周知のモ―タ電流センサ34によって発生される。 例えば、モ―タ電流センサ34は、モ―タ巻線に印加さ
れる電圧の電源主給電線に接続された分路抵抗であって
よい。この代りに、モ―タ電流センサは、1988年8
月24日に出願された、発明者ウイリアム・ア―チャで
発明の名称「モ―タ電流感知に応答する電子転流形モ―
タ制御装置及び導体で一方の極性の直流電流を感知する
方法と装置」と云う係属中の米国特許出願通し番号第2
35,995号に記載されている様なセンサであってよ
い。この代りに、モ―タ電流センサは、モ―タ・トルク
に正比例するモ―タの任意のパラメ―タを感知してもよ
い。
【0015】モ―タ電流信号が、所望の電流信号未満の
モ―タ電流を表わす場合、比較回路32がIC  26
のIreg 入力に、モ―タ電圧を引続いてモ―タ巻線
に印加すべきことを示す比較信号を発生する。モ―タ電
流信号が、モ―タ電流が所望の電流信号に等しいことを
示す時、又はモ―タ電流信号が、モ―タ電流が所望の電
流信号に等しいか又はそれより大きいことを示す時には
何時でも、比較回路32が、IC  26のIreg 
入力に対し、もはやモ―タ電圧を巻線段に印加すべきで
はないことを示す比較信号を発生して供給する。好まし
い1実施例では、比較信号が高であれば、IC  26
がモ―タ電圧を巻線段に印加し、比較信号が低であれば
、IC  26はモ―タ電圧を巻線段に印加しない。
【0016】この発明の好ましい1実施例では、マイク
ロプロセッサ24が一定空気圧力アルゴリズムを実施し
て、トルク補償速度の考えに従ってモ―タ12を制御す
る。こう云う形式の制御は、空気処理装置22内の流れ
制限部に対する、送風機によって発生される空気圧力の
独立性を著しく高める。前に述べた様に、送風機20の
形式に応じて、空気処理装置22内の流れ制限部の変化
によって、送風機20の速度が変化する。トルク補償速
度の考えは、流れ制限部の変動に無関係に、装置22内
に比較的一定の空気圧力を維持する様に、モ―タが送風
機を回転することが出来る様にする。従来、米国特許第
4,806,833号に記載されている様なトルク対速
度特性は全て互いに平行な直線である。これらの平行な
線の勾配は、この米国特許の図4に示される様に、全て
の空気流量レベルに対して同じであった。これと対照的
に、マイクロプロセッサ24は、ことごとくの空気圧力
レベルに対する速度対トルク特性が異なる勾配を持つ様
なアルゴリズムを実施する。この発明のこう云う一面が
図2に示されている。低速の場合は後で説明するが、そ
の場合を除くと、一定空気圧力に対する速度トルク特性
は、共通の収斂点を通り、保とうとする空気圧力レベル
に反比例する勾配(速度/トルク)を持つ一群の直線で
ある。即ち、圧力及び速度が増加するにつれて勾配が下
がる。比例定数は送風機のホイ―ルの寸法と羽根の数に
関係する。図2に示す曲線では、送風機20がかご形と
仮定している。前に述べた様に、速度トルク特性は、使
われる送風機の形式、並びにこの送風機をその中に配置
する装置の形式に応じて変り得る。
【0017】一般的に、マイクロプロセッサ24によっ
て発生される所望の電流信号は、あるデュ―ティ・サイ
クルを持つパルス幅変調された一連のパルスで構成され
、そのデュ―ティ・サイクルがアルゴリズムによって決
定される。このアルゴリズムで、デュ―ティ・サイクル
は、予め選ばれた空気圧力レベル信号、rpm信号及び
前の所望のトルク信号の関数である。特に、マイクロプ
ロセッサ24は下記のアルゴリズムに従って作用する。
【0018】 ST =k1 (k2 −P)(T−T1 )+S1 
こゝでTは前の一連のパルスのデュ―ティ・サイクルで
あって、空気圧力の予め選ばれたレベルを保つのに必要
な所望のトルク(電流)に正比例し、Pは予め選ばれた
圧力に等しく、ST は目標モ―タ速度に等しく、k1
 ,k2 ,S1 及びT1 は、空気処理装置22内
にある送風機20の特性を表わす比例定数である。
【0019】トルクは最低トルク・レベルTmin よ
り高く保たれる。トルクは予め設定された最大値Tma
x をも持つが、これは装置に関係し、これを越えては
ならない。図2に示す様に、速度対トルク・デ―タとし
て描かれた等しい圧力状態が、参照記号で表わした4本
の線220によって囲まれた空気内に一群の曲線を定め
る。この一群の曲線は直線に近く、その勾配は圧力が上
昇すると共に下がる。この発明の一定圧力アルゴリズム
では、これら線は全て図2のグラフの右上にある共通の
収斂点(T1 ,S1 )を通る。従って、最高速度S
max がS1 に等しく、x軸と略平行で収斂点を通
る線によって定められる。この為 Smax =k1 (k2 −Pmax )(T−T1
 )+S1 Smax =S1 であるから k2 =Pmax  云い換えれば、最高圧力では ST =S1 =Smax  マイクロプロセッサ24をアルゴリズムに従って動作し
ていると説明したが、当業者であれば、マイクロプロセ
ッサが、装置の種々の速度とトルクとの特性を定める表
に従って動作してもよいことが容易に理解されよう。
【0020】更に当業者であれば、単一勾配のアルゴリ
ズムであるこゝに述べたアルゴリズムも、一定圧力に於
ける理想的な速度対トルク特性の近似に過ぎず、更に厳
密な近似を求める為に、更に細かい、複雑な又は高次の
アルゴリズム又は表を用いてもよいことは容易に明らか
であろう。この表は次の様に作成する。各々の予め選ば
れた空気圧力に対応し、モ―タ速度の各々の増分に対す
る値を計算し、マイクロプロセッサがアクセス出来る様
に、メモリの中に記憶する。表の規模及び増分に応じて
、この表は、予め選ばれた各々の空気圧力に対する理想
的な速度対トルク特性の非線形の又はより厳密な近似に
なり得る。
【0021】こゝで述べたアルゴリズムは空気圧力及び
流れ制限部の小さい範囲に制限されないことが判った。 更に、このアルゴリズムは万能的であり、異なる送風機
のホイ―ル及び空気処理装置を考慮に入れて比例定数を
変更すれば、この発明の装置はあらゆる形式の送風機装
置に使うことが出来る。例えば、この装置は、炉、ヒ―
ト・ポンプ、中央空気調和装置、及びその範囲が変化す
る容量を持ち、且つ製造業者の異なるこの他の空気処理
装置に使われる送風機に用いて成功を収めることが出来
る。
【0022】マイクロプロセッサに速度信号が供給され
なかった場合、モ―タの運転を禁止する手段として作用
することにより、このマイクロプロセッサは回転自在の
集成体がロックした場合の保護作用も行なうことが出来
る。一般的に、予め定められた期間、例えば所望の電流
(トルク)信号が発生されてから12秒以内に、rpm
信号がマイクロプロセッサに供給されなければ、マイク
ロプロセッサはモ―タの損傷を防ぐ為に、運転停止にす
ることが出来る。マイクロプロセッサがソフト・スタ―
ト、即ち所望のトルク信号がゆっくりと増加する様にす
る好ましい1実施例では、12秒後にrpm信号が検出
されなければ、マイクロプロセッサがリセットされる。 8リセット・サイクル後に、マイクロプロセッサがモ―
タの運転を停止する。
【0023】次に図2のグラフについて説明すると、こ
ゝには典型的な空気調和装置の送風機に対する速度とト
ルクの間の関係を示す一連の実線が示されている。モ―
タ12が、この発明の好ましい実施例に従って構成され
た装置22内のかご形送風機20を駆動する様に接続さ
れている。0.2から1.6まで1/10の増分で描か
れたこのグラフの各々の実線が、定圧線を表わす。これ
らの線は、速度とトルクの間の殆んど直線的な関係と、
任意の所定の圧力で、流れ制限部が減少した時の速度と
トルクの変化を示している。低いトルクの時、各々の実
線は実質的に一定の最低トルクTst(電流)を定める
垂直線の形である。最大トルクの定め方は、装置並びに
安全係数に関係する。
【0024】動作について説明すると、マイクロプロセ
ッサ24が図3に示す工程を実行する。最初、工程50
2で、マイクロプロセッサは、所望の電流信号を発生す
る為に使われた前のトルク値(T)を再生する。工程5
04で、装置の制御装置によってマイクロプロセッサ2
4に伝えられる予め選ばれた圧力レベルの値Pを再生す
る。工程506が、マイクロプロセッサのメモリに記憶
されている装置の定数を再生する。次に工程508で、
マイクロプロセッサは、装置の制御装置によって定めら
れた予め選ばれた圧力と、工程502で再生した装置の
前のトルクとに基づいて、目標速度ST を計算する。 その後、集積回路26からマイクロプロセッサ24に供
給されたrpm信号に基づいて、工程510で実際の速
度が再生される。工程512で、マイクロプロセッサ2
4が目標速度を実際の速度と比較する。目標速度が実際
の速度より低い場合、マイクロプロセッサは工程514
を実行して、比較回路32に供給されるPWM信号(所
望の電流信号)のデュ―ティ・サイクルを減少すること
により、トルクTを比例的に減少する。目標速度が実際
の速度より高い場合、マイクロプロセッサは工程516
を実行して、PWM信号のデュ―ティ・サイクルを増加
することにより、トルクTを比例的に増加する。目標速
度が実際の速度に等しい場合、又はPWMのデュ―ティ
・サイクルに変化があった後、閉ル―プが工程502に
戻って、再び動作の計算を行なう。随意選択により、目
標速度の計算のやり直し(工程508)を行なうのが、
目標速度と実際の速度との比較(工程512)より頻度
が少ない場合、開始と工程502の間にカウント工程5
18を使うことが出来る。例えば、好ましい1実施例で
は、トルクを5回調節した後、目標速度が計算し直され
る。カウントが5に等しい時、カウントをリセットし、
プログラムが工程502に進み、目標速度を計算し直す
。  その結果、ソフトウエアの閉ル―プ速度制御部分
は、新しい目標速度を達成する為にトルクTを上げたり
下げたりする。動作点が、装置の制御装置によって定め
られた定圧線に収斂するまで、目標速度とデュ―ティ・
サイクルを交互に調節する。ダンパの調節等により、流
れ制限部が変化した場合、速度及びトルクは圧力線上の
異なる点に再び収斂する。
【0025】直線200は、第1の特定の送風機の制限
部に対する速度−トルク点を表わす。曲線202は、第
1の特定の送風機の制限部よりも大きな第2の特定の送
風機の制限部に対する速度−トルク点を表わす。例えば
、装置が、約850rpm の速度及び約28オンス−
呎のトルクを持つ点Aで、水柱0.7吋の圧力の所で第
1の制限線200上で動作している場合を考える。送風
機の制限部が突然に増加して第2の制限線202に来る
と、速度が直ちに約950rpm に上昇し、矢印20
4で示す様に、動作点は点Aから点Bに移る。その後、
マイクロプロセッサ24は、目標速度(850)が実際
の速度(950)より小さいと判定し、工程514を実
行して、PWMの所望の電流信号のデュ―ティ・サイク
ルを下げて、矢印206で示す様に、トルク及び速度を
点Cに下げることにより、モ―タ巻線に印加される電圧
を減少する。その結果、マイクロプロセッサ24はモ―
タを制御して、その速度−トルク動作点を水柱0.6吋
の圧力を表わす線上の動作点Cへと再び収斂させる。同
様に、送風機の制限部が突然減少して第1の制限線20
0に来ると、速度が直ちに約700rpm に下がり、
矢印208で示す様に、動作点は点Cから点Dに移る。 その後、マイクロプロセッサは目標速度(800)が点
Dの実際の速度(700)より高いと判定し、工程51
6を実行して、PWMの所望の電流信号のデュ―ティ・
サイクルを増加することによって、モ―タ巻線に印加さ
れる電圧を増加し、矢印210で示す様に、トルク及び
速度を点Aに増加する。もう一度マイクロプロセッサ2
4がモ―タを制御して、その速度−トルク動作点を水柱
0.6吋の圧力を表わす線上の点に再び収斂させる。
【0026】好ましい1実施例では、マイクロプロセッ
サは最初にソフト・スタ―ト(出願人の有する米国特許
第4,763,347号を参照されたい。この米国特許
をこゝで引用する)を使い、圧力アルゴリズムには入ら
ない。rpm信号が200rpm を示す時、アルゴリ
ズムをタ―ンオンし、PWMの所望の電流信号のデュ―
ティ・サイクルによって示す様に、トルクの設定値がど
うであっても、それから目標速度を計算する。任意の出
発トルクに対し、有効な速度目標を計算することが出来
る。 ソフト・スタ―トの終りに、トルクは普通は18%であ
るが、モ―タを始動した時に、回転自在の集成体が惰走
していた場合、それより小さいことがある。
【0027】   一般的に       ST =k1 (k2 −P)(T−T1
 )+S1                   (
1)こゝでY軸の交点は       S1 −T1 k1 (k2 −P)  
                         
     (2)2点(T1 ,S1 )及び(T2 
,S2 )の間の勾配は      勾配=k1 (k
2 −P)=(S2 −S1 )/(T2 −T1 )
    (3)Y軸の交点は       S1 −k1 (k2 +P)T1   
                         
     (4)下記の表Iは、特定の空気処理装置に
対する予定のデ―タの1例である。
【0028】
【表1】 式(3)に0.40及び1.20の圧力のデ―タを代入
すると k1 (k2 −0.40)=9.05k1 (k2 
−1.20)=3.58k1 ,k2 について解くと k1 =6.84及びk2 =1.72式(4)に基本
値を代入すると 526=S1 −6.84(1.72−0.40)T1
 956=S1 −6.84(1.72−1.20)T
1 T1 ,S1 について解くと T1 =78.6及びS1 =1,237こう云う値を
式(1)に代入すると       ST ′=6.84(1.72−P′)(
T′−78.6)+1,237           
                         
                         
   (5)こゝでS′,P′及びT′は夫々速度、圧
力及びトルクの実際の単位である。式(5)を8ビット
・マイクロプロセッサの内部で使われる単位に換算する
と、次の様になる。速度ST ′の範囲が0乃至1,2
75で、これが0乃至255の内部の範囲に対応すると
すると、内部速度変数Sは、S=S′/5である。
【0029】同様に、トルクT′の範囲が0から42ま
でゞ、これが0から255までの内部の範囲に対応する
とすると、内部トルク変数Tは、T=6.07T′であ
る。
【0030】同様に、圧力P′の範囲が0から1.5ま
でゞ、これが0から255までの内部の範囲に対応する
とすると、内部圧力定数Pは、P=170P′である。
【0031】マイクロコントロ―ラの内部の記号で表わ
すと、式(5)は次の様になる。
【0032】                       (29
2−P)  (T−477)      5S=6.8
4      170          6.07 
   +247これを簡単にすると       S=247−(292−P)(477−T
)/754          (6)8ビット数式で
は、圧力Pは最小値22.6の圧力要求係数である。式
(6)の倍率を改めると、      S=247−(
P255−P* )(477−T)/657こゝでP*
 =0.873P、及びP* =148P′である。
【0033】図4には、この発明の好ましい1実施例の
比較回路32が示されている。PWM信号としての予め
選ばれた空気圧力信号が、バッファとして作用する比較
器60の非反転入力11に供給される。比較器60は、
周知のコレクタ開放比較器であり、非反転入力に印加さ
れる直流電圧が反転入力に印加される直流電圧より大き
い時、接地出力を発生する。抵抗R103及びR104
で形成された分圧器によって発生される基準電圧が、比
較器60の反転入力10に印加される。比較器60の出
力13は実質的に入力11に追従する。抵抗R102及
びR56で分圧された直流電圧がキャパシタC22に印
加される。出力13は、入力11に印加されたPWM信
号が高い時には、何時でもキャパシタC22が充電する
ことを実質的に許し、この為、キャパシタC22の電荷
がPWM信号のデュ―ティ・サイクルを表わす。云い換
えれば、キャパシタC22は、入力11に印加されるP
WM信号のデュ―ティ・サイクルを表わす電圧を発生す
る平均装置とし作用する。これは、PWM信号のデュ―
ティ・サイクルがキャパシタC22の充電量を決定する
からである。キャパシタC22の最高電圧レベルが抵抗
R57によって調節される。端子S1−が分路抵抗の負
側を表わす。端子S1−の抵抗R62で調節した電圧が
、モ―タ電流を比較する為のバイアス基準点となる。 この電圧が、抵抗R57の後の所に加えられる調節済み
の電圧と加算され、比較器62の非反転入力に印加され
る。抵抗R94を介して5ボルトのバイアス信号を印加
することにより、この電圧が更に調節される。
【0034】比較器62の反転入力6には、モ―タ電流
を表わす信号が供給される。特に、端子S1+が、モ―
タ電流を測定する分路抵抗の正側に接続され、抵抗R5
8を介して印加された5ボルトのバイアス信号によって
調節されて、比較器62の反転入力6に印加される。キ
ャパシタC23,C24,C25はノイズ・フィルタ作
用を行なう。
【0035】この結果、比較器62は、PWM信号のデ
ュ―ティ・サイクル、即ち、所望の電流を表わす基準の
調節済み信号を非反転入力7に受取り、反転入力6はモ
―タ電流信号、即ちモ―タ電流を表わす信号を受取る。 比較器62がこれらの信号を比較し、差を表わす比較信
号を出力9に発生する。入力7の信号が入力6の信号よ
り高く、モ―タ電流が所望の値より小さいことを示す時
、出力9が高になって、抵抗R60及び抵抗R61を介
してIC  26の入力Iregに電圧VDDを印加す
る。 これは、モ―タ電圧を巻線段に印加する様にIC  2
6に支持する。入力6に印加された信号が入力7に印加
された信号より大きく、モ―タ電流が所望の電流より大
きいことを示す時、出力9が低になり、接地されて、モ
―タ巻線に電圧を印加すべきではないことをIC  2
6に支持する。キャパシタC27が一層のノイズ・フィ
ルタ作用を行なう。
【0036】抵抗R56及びR57が、キャパシタC2
2を充電し得る最高電圧を決定する。この最高電圧が実
質的に図2に示した装置のトルク限界Tmax を限定
する。云い換えれば、抵抗R56及びR57の値を選ぶ
ことにより、100%のデュ―ティ・サイクルの時にキ
ャパシタC22が充電される直流電圧が選ばれる。この
最高電圧は最大トルクに対応する。抵抗R62及びR9
4はある程度この最高トルク限界を調節する。
【0037】定数k1 ,k2 及びS1 の値はマイ
クロプロセッサにプログラムすることが出来るし、或い
は1989年7月26日に出願された係属中の米国特許
出願通し番号第385,664号に記載されている様に
、マイクロプロセッサに対し選択的に指示することが出
来る。
【0038】以上の説明から、この発明の幾つかの目的
が達成されると共に、その他の有利な結果が達成された
ことが理解されよう。
【0039】この発明の範囲を逸脱せずに、上に述べた
構成に種々の変更を加えることが出来る。以上説明した
こと並びに図面に示したことは、この発明を例示するも
のであって、それを制約するものと解してはならない。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の装置を含む好ましい実施例の空気処
理装置のブロック図。
【図2】この発明の装置によって制御されて、種々の空
気圧力要求レベルで運転される電動機の速度を縦軸、ト
ルクを横軸にとって両者の関係を示すグラフ。
【図3】この発明に従ってモ―タ・トルク及び速度を制
御する為にマイクロプロセッサが実行する工程を示すフ
ロ―チャ―ト。
【図4】図1の比較回路の回路図。
【符号の説明】 10  マイクロプロセッサ 12  モータ 14  不動集成体 16  回転自在の集成体 20  かご形送風機 26  逆起電力IC 32  比較回路 34  モータ電流センサ

Claims (22)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  モ―タ電流を通す複数個の巻線段を持
    つ不動集成体を有すると共に、空気処理装置内の送風機
    と駆動関係にある回転自在の集成体を持つモ―タを制御
    する為、前記装置内の空気圧力を予め選ばれた比較的一
    定のレベルに保つ為に、ある範囲の流れ制限部の変動に
    わたって送風機の速度を制御し、予め選ばれた圧力レベ
    ルを表わす予め選ばれた圧力信号を受取る装置に於て、
    前記モ―タのトルクを表わすモ―タ・トルク信号を発生
    する手段と、前記モ―タの速度を表わす速度信号を発生
    する手段と、前記予め選ばれた圧力信号及び前記速度信
    号の両方に応答して、前記予め選ばれた圧力信号、速度
    信号及び前の所望のトルク信号の関数である所望のトル
    ク信号を発生するマイクロプロセッサと、所望のトルク
    信号をモ―タ・トルク信号と比較して、該比較を表わす
    比較信号を供給する手段と、前記比較信号に応じた時刻
    に1つ又は更に多くの巻線段にモ―タ電圧を印加すると
    共に、該巻線段を予め選ばれた順序で転流して回転自在
    の集成体を回転させる手段とを有し、この為、モ―タ・
    トルクに従ってモ―タ速度を変えて、前記装置内に略一
    定の圧力を、流れ制限部の変動に略無関係に維持するこ
    とによって、前記送風機が駆動される装置。
  2. 【請求項2】  前記マイクロプロセッサによって発生
    される所望のトルク信号が、前記予め選ばれた圧力信号
    、速度信号及び前の所望のトルクの関数であるデュ―テ
    ィ・サイクルを持つパルス幅変調(PWM)された一連
    のパルスで構成される請求項1記載の装置。
  3. 【請求項3】  前記マイクロプロセッサによって発生
    される一連のPWMパルスが、前記予め選ばれた圧力信
    号及び前の所望のトルクの関数であるアルゴリズムによ
    って定められた目標速度に対する前記速度信号の比較の
    関数である請求項2記載の装置。
  4. 【請求項4】  Tを前の一連のパルスのデュ―ティ・
    サイクル、Pを予め選ばれた空気圧力レベル、ST を
    目標モ―タ速度、k1 ,k2 及びS1 を空気処理
    装置内の送風機の特性を表わす定数として、前記マイク
    ロプロセッサが次のアルゴリズム ST =k1 (k2 −P)(T−T1 )+S1 
    に従って作用する請求項3記載の装置。
  5. 【請求項5】  T1 が予め設定されたトルクに等し
    く、S1 が予め設定された速度の値に等しく、(T1
     ,S1 )が前記アルゴリズムによって限定された全
    ての曲線上の1点を限定する請求項4記載の装置。
  6. 【請求項6】  所望のトルク信号が、前記予め選ばれ
    た空気圧力レベル及びモ―タの速度の関数である目標速
    度の比較の関数である請求項1記載の装置。
  7. 【請求項7】  前記マイクロプロセッサが、モ―タの
    速度と比較した目標速度の変動に応答して、所望のトル
    クを比例的に増加する請求項6記載の装置。
  8. 【請求項8】  目標速度が、前記予め選ばれた圧力レ
    ベル及び前の所望のトルク信号の両方の関数として目標
    速度を限定するアルゴリズムによって指定される請求項
    6記載の装置。
  9. 【請求項9】  前記アルゴリズムの少なくとも一部分
    が、共通の収斂点を通ると共に、前記予め選ばれた空気
    圧力に反比例する勾配を持つ様な、トルク対速度の1次
    関数を定める請求項6記載の装置。
  10. 【請求項10】  Tをモ―タの前の所望のトルク、P
    を前記予め選ばれた空気圧力レベル、ST を目標モ―
    タ速度、k1 ,k2 及びS1 を空気処理装置内の
    送風機の特性を表わす定数として、前記マイクロプロセ
    ッサが、次のアルゴリズム ST =k1 (k2 −P)(T−T1 )+S1 
    によって定められた目標速度ST に対するモ―タ速度
    の比較に応答して、所望のトルク信号を調節する請求項
    1記載の装置。
  11. 【請求項11】  T1 が予め設定されたトルクに等
    しく、S1 が予め設定された速度の値に等しく、(T
    1 ,S1 )が前記アルゴリズムによって限定された
    全ての曲線上の1点を限定する請求項3記載の装置。
  12. 【請求項12】  前記マイクロプロセッサによって発
    生される所望のトルク信号が、前記トルク信号に対する
    種々の値を特定する表によって定められ、各々の値は前
    記速度信号と、前記予め選ばれた圧力信号及び前の所望
    のトルクの関数であるアルゴリズムによっ限定された目
    標速度との間の差に対応している請求項1記載の装置。
  13. 【請求項13】  Tを前の一連のパルスのデュ―ティ
    ・サイクル、Pを前記予め選ばれた空気圧力レベル、S
    T を目標モ―タ速度、k1 ,k2 及びS1 を空
    気処理装置内の送風機の特性を表わす定数として、前記
    マイクロプロセッサが次のアルゴリズム ST =k1 (k2 −P)(T−T1 )+S1 
    に従って作用する請求項12記載の装置。
  14. 【請求項14】  前記マイクロプロセッサが、モ―タ
    速度の変動に比例して、モ―タのトルクを変える手段を
    有する請求項1記載の装置。
  15. 【請求項15】  空気調和作用を行なうと共に、内部
    空間に於ける流れ制限部の変動に対して該内部空間を通
    る調和空気の予め選ばれた圧力を維持する装置に於て、
    モ―タ電流を通す複数個の巻線段を持つ不動集成体を持
    つ共に、内部空間内の送風機と駆動関係にある回転自在
    の集成体を持つモ―タと、該モ―タのトルクを検出する
    手段と、該モ―タの速度を検出する手段と、予め選ばれ
    た圧力及び速度の両方に応答して、前記予め選ばれた圧
    力、モ―タ速度及び前の所望のモ―タ・トルクの関数で
    ある所望のトルクを決定するマイクロプロセッサと、所
    望のトルクをモ―タ・トルクと比較する手段と、該比較
    に応じた時刻に1つ又は更に多くの巻線段にモ―タ電圧
    を印加すると共に、巻線段を予め選ばれた順序で転流し
    て回転自在の集成体を回転させる手段とを有し、この為
    、モ―タ速度に応じてモ―タ・トルクを変えて、流れ制
    限部の変動に略無関係に、内部空間内に略一定の圧力を
    保つことによって、送風機が駆動される装置。
  16. 【請求項16】  前記マイクロプロセッサが、モ―タ
    の速度に比較した目標速度の変動に応答して、所望のト
    ルクを比例的に増加する請求項15記載の装置。
  17. 【請求項17】  モ―タ電流を通す複数個の巻線段を
    持つ不動の集成体を持つと共に、空気処理装置内の送風
    機と駆動関係にある回転自在の集成体を持つモ―タの様
    な回転電気機械を制御する為に、ある範囲の流れ制御部
    の変動にわたって送風機の速度を制御して、前記装置内
    の空気圧力を比較的一定の予め選ばれたレベルに維持す
    る方法に於て、モ―タのトルクを感知し、モ―タの速度
    を感知し、前記予め選ばれた空気圧力レベル及び感知さ
    れたモ―タ速度に応答するマイクロプロセッサを使うこ
    とによって、前記予め選ばれた空気圧力、感知されたモ
    ―タ速度及び前の所望のトルクの関数である所望のトル
    クを決定し、該所望のトルクを感知されたモ―タ・トル
    クと比較し、該比較に応じた時刻に1つ又は更に多くの
    巻線段にモ―タ電圧を印加し、該巻線段を予め選ばれた
    順序で転流して回転自在の集成体を回転させることによ
    り、モ―タ・トルクに従ってモ―タ速度を変えて、流れ
    制限部の変動に略無関係に、装置内に略一定の圧力保つ
    ことによって、送風機が駆動される様にする方法。
  18. 【請求項18】  転流する工程が、前記予め選ばれた
    圧力レベル及び前の所望のトルクの関数であるアルゴリ
    ズムによって限定された目標モ―タ速度に対するモ―タ
    速度の比較で、変動に比例してモ―タのトルクを変える
    ことを含む請求項17記載の方法
  19. 【請求項19】  変える工程が、Tをモ―タの所望の
    トルク、Pを予め選ばれた空気圧力レベル、ST を目
    標モ―タ速度、k1 ,k2及びS1 を空気処理装置
    内の送風機の特性を表わす定数として、次のアルゴリズ
    ムST =k1 (k2 −P)(T−T1 )+S1
     に従って行なわれる請求項18記載の方法。
  20. 【請求項20】  モ―タ電流を通す複数個の巻線段を
    持つ不動の集成体を持つと共に、流体処理装置内の流体
    ポンプと駆動関係にある回転自在の集成体を持つモ―タ
    を制御する為、前記流体処理装置の種々の動作状態にわ
    たって流体ポンプを制御して、前記装置の予め選ばれた
    パラメ―タを比較的一定に維持し、且つ該パラメ―タの
    予め選ばれた一定の値を表わす予め選ばれたパラメ―タ
    信号を受取る装置に於て、モ―タのトルクを表わすモ―
    タ・トルク信号を発生する手段と、モ―タの速度を表わ
    す速度信号を発生する手段と、前記予め選ばれたパラメ
    ―タ信号及び前記速度信号の両方に応答して、前記予め
    選ばれたパラメ―タ信号、前記速度信号及び前の所望の
    トルク信号の関数である所望のトルク信号を発生するマ
    イクロプロセッサと、所望のトルク信号をモ―タ・トル
    クと比較して、その比較を表わす比較信号を供給する手
    段と、前記比較信号に応じた時刻に1つ又は更に多くの
    巻線段にモ―タ電圧を印加すると共に、巻線段を予め選
    ばれた順序で転流して回転自在の集成体を回転させる手
    段とを有し、この為、モ―タ・トルクに応じてモ―タ速
    度を変えて、パラメ―タの値を略一定に且つ流体処理装
    置の動作状態の変動に略無関係に維持することによって
    、流体ポンプが駆動される様にする装置。
  21. 【請求項21】  内部空間の動作状態の変動に対して
    、該内部空間を通る調和流体の予め選ばれたパラメ―タ
    を略一定に維持する装置に於て、モ―タ電流を通す複数
    個の巻線段を持つ不動集成体を持つと共に、内部空間内
    の流体ポンプと駆動関係にある回転自在の集成体を持つ
    モ―タと、該モ―タのトルクを検出する手段と、該モ―
    タの速度を表わす速度信号を発生する手段と、前記パラ
    メ―タの予め選ばれた一定の値及び速度の両方に応答し
    て、前記予め選ばれたパラメ―タの一定の値、モ―タ速
    度及び前の所望のモ―タ・トルクの関数である所望のト
    ルクを決定するマイクロプロセッサと、所望のトルクを
    モ―タ・トルクと比較する手段と、該比較に応じた時刻
    に1つ又は更に多くの巻線段にモ―タ電圧を印加すると
    共に、巻線段を予め選ばれた順序で転流して回転自在の
    集成体を回転させる手段とを有し、モ―タ・トルクに従
    ってモ―タ速度を変えて、前記パラメ―タの値を略一定
    に且つ前記内部空間の動作状態の変動に略無関係に維持
    することによって、流体ポンプが駆動される様にする装
    置。
  22. 【請求項22】  モ―タ電流を通す複数個の巻線段を
    持つ不動集成体を持つと共に、流体処理装置内の流体ポ
    ンプと駆動関係にある回転自在の集成体を持つモ―タを
    制御する為、流体処理装置の動作状態の変動にわたって
    流体ポンプを制御して、該装置の予め選ばれたパラメ―
    タを比較的一定に維持する方法に於て、モ―タのトルク
    を感知し、モ―タの速度を感知し、前記パラメ―タの予
    め選ばれた値及び感知されたモ―タ速度に応答するマイ
    クロプロセッサを使うことによって、前記予め選ばれた
    パラメ―タの一定の値、感知されたモ―タ速度及び前の
    所望のモ―タ・トルクの関数である所望のトルクを決定
    し、所望のトルクを感知されたモ―タ・トルクと比較し
    、該比較に応じた時刻に1つ又は更に多くの巻線段にモ
    ―タ電圧を印加し、巻線段を予め選ばれた順序で転流し
    て回転自在の集成体を回転させ、こうしてモ―タ・トル
    クに応じてモ―タ速度を変えて、前記パラメ―タの値を
    略一定に且つ流体処理装置の動作状態の変動に略無関係
    に維持することによって、流体ポンプが駆動される様に
    する工程を含む方法。
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