JPH10174487A - ファンモータ制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ファンモータの回転数が、交流電源周波数に
よらず、５０Ｈｚ地区、６０Ｈｚ地区でも、設定された
回転数付近で一定、かつ安定して回転する。 【解決手段】 ファンモータ２の回転数信号の発生部３
と、基準回転数信号ｂを発生する基準信号発生部４と、
回転数信号ａと基準信号ｂとの差信号ｃを発生する第１
比較部６と、ファンモータ２の交流電源７に接続された
スイッチング素子８と、交流電源周波数に同期したのこ
ぎり波信号ｄの発生部９と、のこぎり波信号ｄと前記第
１の比較部６から発生された差信号ｃとを比較して、差
信号ｃよりものこぎり波信号ｄが大きいとき、スイッチ
ング素子８を通電させる第２の比較部１０とからなり、
基準回転数がすくなくとも、ファンモータ２単独で、複
数種類の交流電源周波数のうち、最も低い周波数におけ
る回転数を超えないように、設定、制御する装置１であ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、各種の機器または
装置の冷却などを目的として送風を行うファンモータの
うち、交流電源を使用する交流ファンモータの制御装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】ファンモータは、機器または装置の冷却
を代表例として、送風用に広く使用されている。このフ
ァンモータ２０の基本構成は、図５に示すように、複数
の羽根２１を有する羽根部材２２が結合されたロータ
と、該ロータを回転自在に支持し、かつ該ロータに同心
的に配設されたステータとで形成されたモータ部２３
と、前記羽根部材２２の羽根２１を含み、前記モータ部
２３を内部に装着する枠部２４とからなっている。

【０００３】モータの種類としては、交流電源を用いる
同期電動機や誘導電動機あるいは直流電源で動作する直
流電動機があるが、一般に使われているのは、前記誘導
電動機が多い。誘導電動機は、電源周波数に概ね比例し
た回転数で回転する特長があり、例えば、本発明者らが
設計する誘導電動機を使用したファンモータでは、電源
周波数５０Ｈｚでの回転数は、１分間に約２８００回
転、同じく６０Ｈｚでは、１分間に約３２００回転とな
り、必然的にその回転数に依存するファンモータの特
性、すなわち風量や騒音も電源周波数により、異なった
値を有している。

【０００４】他方、ファンモータの制御装置としては、
ファンモータの回転数に比例した信号を発生する信号発
生部と、基準回転数に相当する基準信号を発生する基準
信号発生部と、前記信号発生部から発生された信号と前
記基準信号発生部から発生された基準信号とを比較し
て、その差信号を発生する第１の比較部と、該第１の比
較部から発生された差信号により、前記ファンモータの
交流電源に直列に接続されたスイッチング素子を通電ま
たは非通電させて、該ファンモータの回転数を制御する
ものがある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前記誘導電
動機を用いたファンモータは、前述のような特長を有し
ているため、わが国のように電源周波数が５０Ｈｚと６
０Ｈｚの２種類あると、図５に示される従来のファンモ
ータでは、６０Ｈｚの地区では回転数が大きく、したが
って、５０Ｈｚの地区で使った場合に比べて、騒音が大
きくなるという問題がある。また、６０Ｈｚの地区で最
適になるようにファンモータを利用した機器を設計する
と、５０Ｈｚの地区では、回転数が低く、風量が不足す
るという問題がある。

【０００６】前記問題が発生するのは、誘導電動機や同
期電動機の回転数が交流電源の周波数に依存するためで
あり、直流電源で動作する直流ファンモータや、疑似的
に交流を発生するインバータを用いた場合には、前記の
ような問題はない。しかし、直流電源もインバータも高
価な装置であり、ファンモータだけのためには使えない
のが実状である。

【０００７】そこで、本発明者らは、電源の特性は変え
ずに該ファンモータの回転数を一定にする方向で検討を
始めた。目的は異なるが、同じように電源周波数の違い
に対して対策を検討したのが、特開昭60-20793号であ
る。この特開昭60-20793号は、交流１サイクル中の通電
時間を変えて該モータの回転数を変える、いわゆる位相
制御方式において、安定して回転できる最低回転数の設
定を電源周波数によらずに行う方法であるが、仮に、回
転数を固定した値にして、前述の問題解決の手段として
用いたとしても、スイッチによる切り換えが必要であっ
たり、自動で切り換えるには、電源周波数を認識する回
路が必要であるなど、実用的ではなかった。

【０００８】また、特開昭59-158543 号に示す方法を応
用すると、ファンモータの回転異常検出機能を利用し
て、ファンモータへの電源の接続、遮断を繰り返すこと
で、電源周波数によらず、異常検出回転数の付近で回転
させることが可能である。

【０００９】しかしながら、前述の方法では、接続、遮
断の周期が長くなり、その実施例のタイムチャートにも
見られるように、回転数が周期的に変動し、騒音が周期
的に変動する、うなり音を発生し、この現象は周囲の者
に耳障りな印象を与え、好ましくないという問題があっ
た。

【００１０】本発明はかかる点に鑑みなされたもので、
その目的は前記問題点を解消し、ファンモータが、交流
電源周波数によらず、設定された回転数付近で一定、か
つ安定して回転するファンモータ制御装置を提供するこ
とにある。

【００１１】本発明の他の目的は、ファンモータの回転
数が、電源周波数の５０Ｈｚ地区、６０Ｈｚ地区にかか
わらず、同じ回転数となり、これにより、該ファンモー
タの風量、騒音などの特性が同じになるファンモータ制
御装置を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
の本発明の構成は、ファンモータの回転数に比例した信
号を発生する信号発生部と、基準回転数に相当する基準
信号を発生する基準信号発生部と、前記信号発生部から
発生された信号と前記基準信号発生部から発生された基
準信号とを比較して、その差信号を発生する第１の比較
部と、前記ファンモータの交流電源に接続されたスイッ
チング素子とからなり、前記第１の比較部から発生され
た差信号により、前記スイッチング素子を通電させて、
該ファンモータの回転数を制御する装置において、次の
とおりである。

【００１３】（１） 前記交流電源としては、その周波
数が複数種類の交流電源に適用され、使用される交流電
源の周波数に同期したのこぎり波信号を発生するのこぎ
り波信号発生部と、前記第１の比較部と前記スイッチン
グ素子との間に、該のこぎり波信号発生部から発生され
たのこぎり波信号と前記第１の比較部から発生された差
信号とを比較して、該差信号よりも前記のこぎり波信号
が大きいとき、前記スイッチング素子を通電させる第２
の比較部とからなり、前記基準回転数がすくなくとも、
前記ファンモータ単独で、前記複数種類の交流電源周波
数のうち、最も低い周波数の交流電源における回転数を
超えないように設定し、制御することを特徴とする。

【００１４】（２） 前記（１）において、前記のこぎ
り波信号発生部が前記スイチング素子に並列に接続さ
れ、かつ前記複数種類の交流電源の周波数が５０Ｈｚ及
び６０Ｈｚの２種類であることを特徴とする。

【００１５】（３） 前記（１）及び（２）において、
前記のこぎり波信号発生部が、前記交流電源の電圧の正
負が反転する時点を検出するフォトカプラと、該フォト
カプラが検出した時点で作動されるトランジスタと、該
トランジスタにより電荷が充放電されるコンデンサとか
らなることを特徴とする。

【００１６】本発明は以上のように構成されているの
で、ファンモータの回転数が大きくなると、信号発生部
からの信号は、回転数に比例して大きくなり、スイッチ
ング素子への非通電時間が長く（通電時間が短く）な
り、該回転数が徐々に低下する。また、該ファンモータ
の回転数が小さくなると、前述とは逆になり、スイッチ
ング素子への非通電時間が短く（通電時間が長く）な
り、該回転数は徐々に上昇する。このように、該ファン
モータは、設定された基準回転数の付近で安定して回転
することになる。

【００１７】これらの動作は、電源周波数によらずに行
われるため、電源周波数が５０Ｈｚ地区、６０Ｈｚ地区
ともに、同じ回転数で、一定かつ安定した回転となり、
ひいては、該ファンモータの風量、騒音などの特性を同
じにすることができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の好
適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。図１は、本
発明のファンモータ制御装置の一実施の形態を示す構成
系統図である。

【００１９】図１において、ファンモータ制御装置１に
おける軸流ファンモータ２は、外周に複数の送風用の羽
根２ａを有する羽根部材２ｂが結合されたロータと、該
ロータの回転軸を軸受を介して、回転自在に支持し、か
つ該ロータに同心的に配設された、ステータ巻線を有す
るステータとでモータ部２ｃを形成するとともに、該モ
ータ部２ｃと、前記羽根部材２ｂの羽根２ａを含み、前
記モータ部２ｃを内部に装着する枠部２ｄとからなって
いる。

【００２０】前記ファンモータ制御装置１は、該ファン
モータ２の回転軸に結合され、該ファンモータ２の回転
数に比例した交流電圧信号を発生する回転検出器３と、
基準回転数に相当する基準電圧信号ｂを発生する基準電
圧発生回路４と、前記回転検出器３から発生された交流
電圧信号を、整流平滑回路５で変換した回転検出直流電
圧信号ａと前記基準電圧発生回路４から発生された基準
電圧信号ｂとを比較して、その差信号ｃを発生する第１
の比較回路６と、前記ファンモータ２の交流電源７に直
列に接続されたスイッチング素子８と、該スイチング素
子８に並列に接続され、かつ該交流電源７の周波数に同
期したのこぎり波信号ｄを発生するのこぎり波信号発生
回路９と、該のこぎり波信号発生回路９から発生された
のこぎり波信号ｄと前記第１の比較回路６から発生され
た差信号ｃとを比較する第２の比較回路１０とからな
る。

【００２１】前記のこぎり波信号発生回路９は、交流電
源７の周波数に同期して、その電源電圧の半サイクルご
とに、のこぎり波信号ｄを発生する。この回路９は、例
えば、前記交流電源７の電圧の正負が反転する時点を検
出するフォトカプラと、該フォトカプラが検出した時点
で作動されるトランジスタと、該トランジスタにより電
荷が充放電されるコンデンサとからなり、電源電圧の正
負が反転する時点で、前記コンデンサの電荷の充放電を
繰り返すことにより、のこぎり波信号ｄを発生させる。

【００２２】前記第２の比較回路１０は、前記のこぎり
波信号発生回路９から発生されたのこぎり波信号ｄと前
記第１の比較回路６から発生された差信号ｃとを比較
し、該差信号ｃよりも前記のこぎり波信号ｄが大きいと
き、パルス状信号ｅを発生して前記スイッチング素子８
を通電させ、交流電源７より前記ファンモータ２に電流
（電圧波形ｆの斜線部分）を供給する。この第２の比較
回路１０については、演算増幅器を利用して回路を構成
できる。

【００２３】前記スイッチング素子８については、トラ
イアックが双方向に電流の供給を制御できて、回路が簡
素化できるが、サイリスタやトランジスタを用いること
もできる。前記交流電源７は、その周波数が複数種類、
例えば５０Ｈｚ，６０Ｈｚの２種類、または２種類以上
のそれぞれの交流電源が適用される。また、前記５０Ｈ
ｚ，６０Ｈｚ以外の周波数を有する交流電源でもよい。

【００２４】次いで、前記ファンモータ制御装置１の動
作を説明する。図２の各部の信号波形ａ，ｂ，‥‥‥ｆ
のそれぞれは、図１のａ点、ｂ点、‥‥‥ｆ点のそれぞ
れにおける信号を示す。

【００２５】以上の構成で、今何らかの原因で、前記フ
ァンモータ２の回転数が大きいときは、図２の各部の信
号波形の左端に示されるように、信号ａは、回転数に比
例して大きく、基準回転数に相当する基準電圧信号ｂと
の差信号ｃも大きくなっており、該信号ｃと交流電源７
の周波数に同期したのこぎり波信号ｄとの交点は、のこ
ぎり波の右側に移動している。その結果、第２の比較回
路１０から発生されるパルス状信号ｅのパルス幅は狭く
なり、スイッチング素子８を導通する時間は短くなり、
ファンモータ２への供給電流は図２のｆに示すように低
下し、回転数を減少させる。該回転数の減少に従って、
各部の信号波形は、図２で右方に推移して、ファンモー
タ２への供給電流は図２のｆに示すように徐々に増加さ
せながら、その回転数を基準回転数に一致させる。

【００２６】一方、前記ファンモータ２の回転数が小さ
くなると、図３の各部の信号波形の左端に示されるよう
に、信号ａは、回転数に比例して小さくなり、基準回転
数に相当する基準電圧信号ｂとの差信号ｃも小さくなっ
て、該信号ｃと前記のこぎり波信号ｄとの交点は、のこ
ぎり波の左側に移動する。その結果、第２の比較回路１
０から発生されるパルス状信号ｅのパルス幅は広くなっ
て、スイッチング素子８を導通する時間は長くなり、フ
ァンモータ２への供給電流は図３のｆに示すように増加
し、回転数を増加させる。該回転数の増加に従って、各
部の信号波形は、図３で右方に推移して、ファンモータ
２への供給電流はｆに示すように徐々に減少させなが
ら、その回転数を基準回転数に一致させている。

【００２７】以上の動作を繰り返すことにより、前記フ
ァンモータ２は、電源周波数によらずに設定された基準
回転数で、一定にかつ安定して回転することができる。

【００２８】図４は、前記ファンモータ制御装置１にお
いて、該ファンモータ２単体の５０Ｈｚにおける回転数
は、約２８５０回転／分であるから、基準回転数を２８
００回転／分に設定したときの該ファンモータ２の風量
対静圧特性を示す。

【００２９】前記ファンモータ制御装置１によらない場
合の該ファンモータ２単体の風量対静圧特性は、図６に
示すように、電源周波数５０Ｈｚのときの回転数２８５
０回転／分に対して、６０Ｈｚのときでは３３００回転
／分と、電源周波数によって回転数が異なるため、該電
源周波数により風量に大きな差が生ずる。また、騒音に
ついても、電源周波数５０Ｈｚのときでは、５６ｄＢ
（Ａ）に対して、６０Ｈｚのときでは、６０ｄＢ（Ａ）
と、通常、人間が知覚し得る以上の差が生じている。

【００３０】本実施の形態においては、該ファンモータ
２は、電源周波数５０Ｈｚのときの回転数２８００回転
／分に対して、６０Ｈｚのときの回転数では２８５０回
転／分とほぼ同じ値となる。したがって、風量対静圧特
性についても、図４に示すように、電源周波数によら
ず、ほぼ同じ特性になる。また、騒音についても、該フ
ァンモータ２は、電源周波数５０Ｈｚのときの騒音が、
５６ｄＢ（Ａ）に対して、６０Ｈｚのときの騒音が、５
７ｄＢ（Ａ）と、人間が知覚し得る以上の騒音差は見ら
れず、電源周波数５０Ｈｚ地区でも、６０Ｈｚ地区でも
同じ特性が得られることが分かる。

【００３１】なお、本発明の技術は前記実施の形態にお
ける技術に限定されるものではなく、同様な機能を果た
す他の態様の手段によってもよく、また本発明の技術は
前記構成の範囲内において種々の変更、付加が可能であ
る。

【００３２】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように本発明の
ファンモータ制御装置によれば、請求項１ないし請求項
３については、前記交流電源としては、その周波数が複
数種類の交流電源に適用され、使用される交流電源の周
波数に同期したのこぎり波信号を発生するのこぎり波信
号発生部と、前記第１の比較部と前記スイッチング素子
との間に、該のこぎり波信号発生部から発生されたのこ
ぎり波信号と前記第１の比較部から発生された差信号と
を比較して、該差信号よりも前記のこぎり波信号が大き
いとき、前記スイッチング素子を通電させる第２の比較
部とからなり、前記基準回転数がすくなくとも、前記フ
ァンモータ単独で、前記複数種類の交流電源周波数のう
ち、最も低い周波数の交流電源における回転数を超えな
いように設定し、制御するので、ファンモータが、交流
電源周波数によらず、設定された回転数付近で一定、か
つ安定して回転させることができる。

【００３３】また、本発明のファンモータ制御装置によ
れば、請求項２については、前記のこぎり波信号発生部
が前記スイチング素子に並列に接続され、かつ前記複数
種類の交流電源の周波数が５０Ｈｚ及び６０Ｈｚの２種
類であるので、ファンモータの回転数が、電源周波数の
５０Ｈｚ地区、６０Ｈｚ地区にかかわらず、同じ回転数
となり、これにより、該ファンモータの風量、騒音など
の特性を同じにすることができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のファンモータ制御装置の一実施の形態
を示す構成系統図である。

【図２】本実施の形態における軸流ファンモータの回転
数増加時の図１の各点の動作を示す波形図である。

【図３】本実施の形態における軸流ファンモータの回転
数減少時の図１の各点の動作を示す波形図である。

【図４】本実施の形態における軸流ファンモータ単体の
風量対静圧特性を示す図である。

【図５】従来の軸流ファンモータを示す斜視図である。

【図６】従来の軸流ファンモータ単体の風量対静圧特性
を示す図である。

【符号の説明】

１ ファンモータ制御装置 ２ 軸流ファンモータ ３ 回転検出器 ４ 基準電圧発生回路 ５ 整流平滑回路 ６ 第１の比較回路 ７ 交流電源 ８ スイッチング素子 ９ のこぎり波信号発生回路 １０ 第２の比較回路 ａ 回転検出直流電圧信号（整流平滑回路からの信号） ｂ 基準電圧信号（基準電圧発生回路からの信号） ｃ 信号ａと信号ｂとの差信号（第１の比較回路からの
信号） ｄ のこぎり波信号（のこぎり波信号発生回路からの信
号） ｅ パルス状信号（第２の比較回路からの信号） ｆ スイッチング素子を通った後の電源電圧（波形）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ファンモータの回転数に比例した信号を
   発生する信号発生部と、基準回転数に相当する基準信号
   を発生する基準信号発生部と、前記信号発生部から発生
   された信号と前記基準信号発生部から発生された基準信
   号とを比較して、その差信号を発生する第１の比較部
   と、前記ファンモータの交流電源に接続されたスイッチ
   ング素子とからなり、前記第１の比較部から発生された
   差信号により、前記スイッチング素子を通電させて、該
   ファンモータの回転数を制御する装置において、 前記交流電源としては、その周波数が複数種類の交流電
   源に適用され、使用される交流電源の周波数に同期した
   のこぎり波信号を発生するのこぎり波信号発生部と、前
   記第１の比較部と前記スイッチング素子との間に、該の
   こぎり波信号発生部から発生されたのこぎり波信号と前
   記第１の比較部から発生された差信号とを比較して、該
   差信号よりも前記のこぎり波信号が大きいとき、前記ス
   イッチング素子を通電させる第２の比較部とからなり、
   前記基準回転数がすくなくとも、前記ファンモータ単独
   で、前記複数種類の交流電源周波数のうち、最も低い周
   波数の交流電源における回転数を超えないように設定
   し、制御することを特徴とするファンモータ制御装置。
2. 【請求項２】 前記のこぎり波信号発生部が前記スイチ
   ング素子に並列に接続され、かつ前記複数種類の交流電
   源の周波数が５０Ｈｚ及び６０Ｈｚの２種類であること
   を特徴とする請求項１に記載のファンモータ制御装置。
3. 【請求項３】 前記のこぎり波信号発生部が、前記交流
   電源の電圧の正負が反転する時点を検出するフォトカプ
   ラと、該フォトカプラが検出した時点で作動されるトラ
   ンジスタと、該トランジスタにより電荷が充放電される
   コンデンサとからな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制御装置。