JPWO2011099262A1 - ブラシレスモータ駆動装置およびブラシレスモータ並びに空気調整機 - Google Patents

ブラシレスモータ駆動装置およびブラシレスモータ並びに空気調整機 Download PDF

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Abstract

制御電源の正側出力を、制御電源遮断部を介して、ブラシレスモータの駆動装置の制御部へ入力するよう設ける。運転指令信号ＶＳＰを運転・停止判別部に入力し、運転・停止判別部の出力を制御電源遮断部へ入力する。運転指令信号ＶＳＰが停止を意味する場合には、運転・停止判別部は、制御電源遮断部に作用して制御電源遮断部から制御部への電力供給を遮断する。

Description

本発明は、空気調整機の送風ファン用途に供される、待機電力低減機能を有するブラシレスモータ駆動装置およびブラシレスモータ、並びにこれらを備えた空気調整機に関する。
従来、空気調整機の送風ファン用途に供されるブラシレスモータ駆動装置としては、ブラシレスモータの巻線への電力源である直流電源と、駆動装置の構成要素の各部品への電力源である制御電源と、ブラシレスモータへの運転指令とを、外部から供給されて機能するブラシレスモータの駆動装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
従来例として特許文献１では、モータ駆動装置の直流電源入力端子ＶＤＣ、制御電源入力端子ＶＣＣに外部からＤＣ１４０Ｖ、ＤＣ１５Ｖがそれぞれ入力されている。また、運転指令電圧が入力されるＶＳＰ端子を有し、この運転指令電圧は、アナログ電圧である。この運転指令電圧の電圧値が所定の値未満の場合に、モータのそれぞれの巻線への電力供給をゼロにする。この場合は、運転停止状態を意味する。逆に、この運転指令電圧の電圧値が所定の値以上の場合には、電圧値に比例してそれぞれの巻線への電力供給量を増していく。この場合は、運転開始状態を意味する。また、この従来例のブラシレスモータを送風ファン用途に供した空気調整機では、外部からこの駆動装置へ供給される直流電源ＤＣ１４０Ｖおよび制御電源ＤＣ１５Ｖは、空気調整機の各制御器に設けられ、商用電源から発生する。
ここで、外部からのＶＤＣ、ＶＣＣ端子への電力供給へ着目すると、ＶＳＰ端子への運転指令電圧が運転停止状態を意味する値の場合、ＶＤＣ端子への電力供給は、必然的にゼロになる。一方、ＶＣＣ端子へ供給される電力は、駆動装置の構成要素の各部品へ供されているので、運転指令電圧が運転開始状態を意味する値の場合とほとんど変化しない。
解決しようとする課題は、運転指令電圧が運転停止状態を意味する場合での、待機電力の削減である。
先の従来例の説明の通り、制御電源端子ＶＣＣへの電力供給は、運転指令が停止状態であっても、ほとんど変わらないため、空気調整機の制御器において、電力損失が発生する。この電力損失を一般に待機電力と呼んでおり、昨今の機器の省エネルギー化への要請の中で、待機電力の削減が急務であるという課題がある。
特開２００２−２２３５８１号公報
本発明のブラシレスモータ駆動装置は、外部からの運転指令に基づき巻線へ電力供給量を可変して、直流電源から複数相の巻線へ電力供給するパワースイッチ部と、制御電源から電力を得る制御部とを備えたブラシレスモータの駆動装置であり、運転・停止判別部と制御電源遮断部とを備える。運転・停止判別部は、運転指令入力端子に設けている。制御電源遮断部は、制御電源の正側出力端子と制御部の制御電源入力端子の間に設けている。そして、運転・停止判別部は、運転指令が運転停止状態であると判断した場合に、制御電源遮断部に作用して、制御電源から制御部への電力供給を遮断する構成である。
この構成により、運転・停止判別部により、外部からの運転指令が停止状態を意味していることを判別して、制御電源遮断部に作用して、制御電源の電力供給を遮断する。これにより、運転停止時の待機電力を低減することができる。
図１は本発明の実施の形態１におけるブラシレスモータ駆動装置およびブラシレスモータの構成図である。 図２Ａは本発明の実施の形態１におけるブラシレスモータ駆動装置の運転指令信号ＶＳＰの時間変化を示す図である。 図２Ｂは本発明の実施の形態１におけるブラシレスモータ駆動装置の制御電源遮断部の出力であるＶＣＣｏｕｔの時間変化を示す図である。 図２Ｃは本発明の実施の形態１におけるブラシレスモータ駆動装置の通電電流によりシャント抵抗に発生するパルス状の波形の時間変化を示した図である。 図３は本発明の実施の形態１におけるブラシレスモータ駆動装置を具現化したプリント配線板の構成図である。 図４は本発明の実施の形態１におけるブラシレスモータの構成図である。 図５は本発明の実施の形態２におけるブラシレスモータ駆動装置およびブラシレスモータの構成図である。 図６Ａは本発明の実施の形態２におけるブラシレスモータ駆動装置の運転指令信号ＶＳＰの時間変化を示す図である。 図６Ｂは本発明の実施の形態２におけるブラシレスモータ駆動装置のＮＰＮトランジスタＱ８の状態の時間変化を示す図である。 図６Ｃは本発明の実施の形態２におけるブラシレスモータ駆動装置のＰＮＰトランジスタＱ７のベースからコレクタへの電流ｉＱ７Ｂの時間変化を示す図である。 図６Ｄは本発明の実施の形態２におけるブラシレスモータ駆動装置のＰＮＰトランジスタＱ７のコレクタ電圧ＶＣＣｏｕｔの時間変化を示す図である。 図６Ｅは本発明の実施の形態２におけるブラシレスモータ駆動装置のシャント抵抗に発生するパルス信号の時間変化を示す図である。 図７は本発明の実施の形態２におけるブラシレスモータ駆動装置を具現化したプリント配線板の構成図である。 図８は本発明の実施の形態２におけるブラシレスモータの構成図である。 図９は本発明の実施の形態３におけるブラシレスモータ駆動装置およびブラシレスモータの構成図である。 図１０Ａは本発明の実施の形態３におけるブラシレスモータ駆動装置の運転指令信号ＶＳＰの時間変化を示す図である。 図１０Ｂは本発明の実施の形態３におけるブラシレスモータ駆動装置のＮＰＮトランジスタＱ８の状態の時間変化を示す図である。 図１０Ｃは本発明の実施の形態３におけるブラシレスモータ駆動装置のＰＮＰトランジスタＱ７のベースからコレクタへの電流ｉＱ７Ｂの時間変化を示す図である。 図１０Ｄは本発明の実施の形態３におけるブラシレスモータ駆動装置のＰＮＰトランジスタＱ７のコレクタ電圧ＶＣＣｏｕｔの時間変化を示す図である。 図１０Ｅは本発明の実施の形態３におけるブラシレスモータ駆動装置のシャント抵抗に発生するパルス信号の時間変化を示す図である。 図１１は本発明の実施の形態３におけるブラシレスモータ駆動装置を具現化したプリント配線板の構成図である。 図１２は本発明の実施の形態３におけるブラシレスモータの構成図である。 図１３は本発明の実施の形態４におけるブラシレスモータ駆動装置およびブラシレスモータの構成図である。 図１４は本発明の実施の形態５におけるブラシレスモータ駆動装置およびブラシレスモータを用いた空気調整機の構成図である。 図１５は本発明の実施の形態５における屋内空気調整機の構成図である。 図１６は本発明の実施の形態５における屋内空気調整機の電装基板との接続図である。
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細について説明する。
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１におけるブラシレスモータ駆動装置９およびそれを備えたブラシレスモータ１の構成を示す図である。
図１において、ブラシレスモータ駆動装置９は、パワースイッチ部２、制御部３、シャント抵抗４を備えている。さらに、入力端子として、端子ＶＤＣ、ＶＣＣ、ＶＳＰ、ＦＧおよびグランドであるＧＮＤを有している。パワースイッチ部２は、直流電源５から複数相の巻線に電力供給する。本実施の形態では、複数相の巻線として第一の巻線１ａ、第二の巻線１ｂおよび第三の巻線１ｃの３つの相の巻線を備えている。以下、このように３相の巻線を駆動する３相駆動のブラシレスモータの一例を挙げて説明する。パワースイッチ部２は、巻線に通電するための複数のパワースイッチ素子Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４、Ｑ５、Ｑ６を有している。これらのパワースイッチ素子が相毎にＯＮ／ＯＦＦ制御されることで、各相の巻線に電力が供給される。すなわち、パワースイッチ部２は、外部からの運転指令である運転指令信号ＶＳＰに基づきＯＮ／ＯＦＦ比率を変更して巻線へ電力供給量を可変する。
パワースイッチ部２には、直流電源５の正側出力が、入力端子ＶＤＣを介してパワースイッチ部２の正側入力端子に接続される。パワースイッチ部２の負側入力端子は、シャント抵抗４を介して、直流電源５の負側出力端子に接続される。パワースイッチ部２の出力端子ＭＵ、ＭＶ、ＭＷには、第一の巻線１ａ、第二の巻線１ｂ、第三の巻線１ｃが接続される。制御電源６の正側出力は、ＶＣＣ端子、制御電源遮断部１１を介して、制御部３へ電力供給される。入力端子ＶＳＰ（運転指令入力端子）には、運転指令信号源７からの運転指令信号ＶＳＰが入力される。運転指令信号ＶＳＰは、その信号レベルがＶＳＰＬ未満の場合は、運転停止状態を意味し、ＶＳＰＬ以上の場合に運転開始を意味し、ＶＳＰＨで通電電流が最大になる。
図２Ａ〜２Ｃは、本実施の形態の動作を示す図である。図２Ａは運転指令信号ＶＳＰの時間変化を示す図、図２Ｂは制御電源遮断部１１の出力であるＶＣＣｏｕｔの時間変化を示す図、図２Ｃは、通電電流によりシャント抵抗４に発生するパルス状の波形の時間変化を示した図である。図１に示すように、時刻ｔ＝０では、運転指令信号ＶＳＰは、ＶＳＰ＝０（＜ＶＳＰＬ）であり、巻線１ａ、１ｂ、１ｃへの通電ゼロすなわち停止状態を意味している。
次に、時刻ｔ＝ｔ０の時、運転指令信号ＶＳＰは、電圧値を増加し始めて、時刻ｔ＝ｔ１で、ＶＳＰ＞＝ＶＳＰＬとなる。ＶＳＰ＞＝ＶＳＰＬ、すなわち運転開始を意味していることを運転・停止判別部１０が判別して、制御電源遮断部１１に作用する。これにより、図２Ｂに示すように運転・停止判別部１０は、制御電源遮断部１１の出力であるＶＣＣｏｕｔを０からＶＣＣ１へ切り替えて、制御電源６から制御部３へ電力を供給する。電力供給を受けた制御部３は、パワースイッチ部２へ作用して巻線１ａ、１ｂ、１ｃへ電力供給を開始する。時刻ｔ＝ｔ１からｔ２にかけて、運転指令信号ＶＳＰはその値を増していく。運転指令信号ＶＳＰの増大により、制御部３は、パワースイッチ部２の各パワースイッチ素子Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４、Ｑ５、Ｑ６のオン期間を長くして電流を増大させる。また、図２Ｃに示すように、運転指令信号ＶＳＰの増大によりシャント抵抗４に発生するパルス信号の波高値（ＶＲ１０１）が増大し、ｔ＝ｔ２以降でＶＳＰ＝ＶＳＰＨの最大値になった以降は、パルス信号の波高値は一定の最大値になる。
次に、時刻ｔ＝ｔ３の時、運転指令信号ＶＳＰは、電圧値を減じ始め、パワースイッチ部２の各パワースイッチ素子Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４、Ｑ５、Ｑ６のオン期間を短くして電流を減少させる。そして時刻ｔ＝ｔ４以降、ＶＳＰ＜ＶＳＰＬとなって、通電電流をゼロにする。これと同時に、運転・停止判別部１０は、運転指令信号ＶＳＰが停止状態にあると判断して、制御電源遮断部１１に作用して、制御電源遮断部１１の出力であるＶＣＣｏｕｔをＶＣＣ１から０へ切り替えて、制御電源６から制御部３への電力供給を遮断する。
図３は、ブラシレスモータ内部にブラシレスモータ駆動装置９を備える際に、中心に穴の開いたリング形状のプリント配線板１２上に制御部３とパワースイッチ部２、運転・停止判別部１０、制御電源遮断部１１を配した実施例である。
図３において、プリント配線板１２上には、制御部３、パワースイッチ部２、運転・停止判別部１０、および制御電源遮断部１１を配している。プリント配線板１２は、入出力端子であるＭＵ、ＭＶ、ＭＷ、ＶＤＣ、ＶＣＣ、ＧＮＤ、ＶＳＰ、およびＦＧ端子を備える。各ＭＵ、ＭＶ、ＭＷ、ＶＤＣ、ＧＮＤ、ＦＧ端子は、制御部３およびパワースイッチ部２と互いに図示しない銅箔パターンによって接続されている。ＶＳＰ端子は運転・停止判別部１０と制御部３と接続され、ＶＣＣ端子は、制御電源遮断部１１を介して制御部３と接続される。
図４は、ブラシレスモータ駆動装置９の制御部３、パワースイッチ部２、運転・停止判別部１０、および制御電源遮断部１１を配したプリント配線板１２を内部に設けたブラシレスモータ１の断面図である。
図４において、回転子組立４７は、永久磁石４６を施したヨーク４５とその中心に設けたシャフト４２とを含み、シャフト４２が第一の玉軸受け４３および第二の玉軸受け４４に回転自在に支承されている。回転子組立４７の外周側に配置される固定子４８は、インシュレータ５０を介して巻線４９が施されている。固定子４８からは、Ｕ、Ｖ、Ｗ相とする各相の巻線毎に設けられ、それぞれの巻線に電気的に接続された巻線端子５１が延伸している。また、固定子４８、インシュレータ５０、巻線４９および巻線端子５１は、樹脂成形にて一体化されてモールド組立５２を形成する。巻線端子５１は、一部がモールド組立５２から露出して、プリント配線板１２との接続に供される。プリント配線板１２には、パワースイッチ部２、制御部３、運転・停止判別部１０、制御電源遮断部１１が実装されている。Ｕ、Ｖ、Ｗ各相の巻線毎に設けた巻線端子５１は、ＭＵ、ＭＶ、ＭＷの各出力端子と電気的に接続される。リード線５４の一方は、プリント配線板１２のＶＤＣ、ＧＮＤ、ＶＣＣ、ＶＳＰ、ＦＧの各端子と各々接続され、他方にはコネクタ５６が設けられる。リード線５４は、ブッシュ５５を介してブラシレスモータ内部から外部へ引き出される。回転子組立４７、プリント配線板１２は、モールド組立５２に収められてブラケット５３で蓋をした構造となっている。
以上説明したように、ブラシレスモータ駆動装置９は、外部からの運転指令信号ＶＳＰに基づき巻線への電力供給量を可変して、直流電源から複数相の巻線へ電力供給するパワースイッチ部２と、制御電源６から電力を得る制御部３とを備える。さらに、ブラシレスモータ駆動装置９は、運転・停止判別部１０と制御電源遮断部１１とを備える。そして、運転・停止判別部１０を運転指令信号を入力するＶＳＰ端子に設け、制御電源遮断部１１を制御電源６の正側出力端子と制御部３の制御電源入力端子の間に設けている。運転・停止判別部１０は、運転指令信号ＶＳＰが運転停止状態であると判断した場合に、制御電源遮断部１１に作用して、制御電源６から制御部３への電力供給を遮断する。
このように、本実施の形態のブラシレスモータ駆動装置９は、運転・停止判別部１０、制御電源遮断部１１を追加するだけで、運転指令信号ＶＳＰの停止状態を判断して、制御電源の遮断を行って、待機電力を低減することができる。
（実施の形態２）
図５は、本発明の実施の形態２におけるブラシレスモータ駆動装置９およびブラシレスモータ１の構成図である。実施の形態２について、図５を用いて説明する。図５において、運転・停止判別部１０は、ＮＰＮトランジスタＱ８、抵抗Ｒ２（第二の抵抗）、Ｒ３（第三の抵抗）を構成要素として含む。ＮＰＮトランジスタＱ８のベースには、抵抗Ｒ２を介して運転指令信号ＶＳＰが入力される。ＮＰＮトランジスタＱ８のエミッタはグランドＧＮＤに接続され、ＮＰＮトランジスタＱ８のコレクタは、抵抗Ｒ１（第一の抵抗）の一方に接続される。抵抗Ｒ３は、ＮＰＮトランジスタＱ８のベースとエミッタ間に設けられる。抵抗Ｒ２、Ｒ３の値は、運転指令信号ＶＳＰ＞ＶＳＰＬで、ＮＰＮトランジスタＱ８がＯＮするように定める。制御電源遮断部１１は、ＰＮＰトランジスタＱ７、ダイオードＤ１、抵抗Ｒ１、Ｒ４を構成要素として含む。ＰＮＰトランジスタＱ７のエミッタは、ＶＣＣ端子を介して制御電源６の正側出力端子と、ダイオードＤ１のカソードに接続される。ＰＮＰトランジスタＱ７のコレクタは、制御部３の制御電源入力端子とダイオードＤ１のアノードに接続され、ＰＮＰトランジスタＱ７のベースは、抵抗Ｒ１の他方に接続した構造となっている。
図６Ａ〜６Ｅは、本実施の形態の動作説明図である。図６Ａは運転指令信号ＶＳＰの時間変化、図６ＢはＮＰＮトランジスタＱ８の状態の時間変化、図６ＣはＰＮＰトランジスタＱ７のベースからコレクタへの電流ｉＱ７Ｂの時間変化、図６ＤはＰＮＰトランジスタＱ７のコレクタ電圧ＶＣＣｏｕｔの時間変化、図６Ｅはシャント抵抗４に発生するパルス信号の時間変化をそれぞれ示す図である。
図６Ａ〜６Ｅに示すように、時刻ｔ＝０からｔ１までは、運転指令信号ＶＳＰは停止状態を意味するＶＳＰ＜ＶＳＰＬであり、運転・停止判別部１０のＮＰＮトランジスタＱ８はオフである。ＮＰＮトランジスタＱ８のコレクタ−エミッタ間は非導通状態であり、制御電源遮断部１１のＰＮＰトランジスタＱ７のベースからコレクタへの電流ｉＱ７Ｂは０になる。このため、ＰＮＰトランジスタＱ７はＯＦＦとなり、ＰＮＰトランジスタＱ７のコレクタ電圧ＶＣＣｏｕｔはゼロ電圧となり、制御部３への制御電源電力供給は遮断されている。
時刻ｔ＝ｔ１以降は、運転指令信号ＶＳＰは運転状態を意味するＶＳＰ＞ＶＳＰＬであり、ＮＰＮトランジスタＱ８はオン、ＰＮＰトランジスタＱ７のベース電流ｉＱ７Ｂが発生してＱ７もＯＮし、ＶＣＣｏｕｔも制御電源６の正側出力電圧ＶＣＣ１となる。そして、制御部３への制御電源電力供給が行われ、制御部３は、パワースイッチ部２へ作用して、巻線１ａ、１ｂ、１ｃへ通電を開始する。運転指令信号ＶＳＰの値の増大による通電電流の変化については実施の形態１と同じであるので動作の説明は省く。
次に時刻ｔ＝ｔ４以降は、運転指令信号ＶＳＰは停止状態を意味するＶＳＰ＜ＶＳＰＬになり、ＮＰＮトランジスタＱ８、ＰＮＰトランジスタＱ７がオフし、制御部３への制御電源電力供給は再び遮断される。
図７は、本発明の実施の形態２におけるブラシレスモータ駆動装置を具現化したプリント配線板の構成図である。ブラシレスモータ１内部にブラシレスモータ駆動装置９を備える際に、中心に穴の開いたリング形状のプリント配線板１２上に制御部３とパワースイッチ部２、運転・停止判別部１０のＮＰＮトランジスタＱ８、制御電源遮断部１１のＰＮＰトランジスタＱ７を配した実施例である。
図８は、図７のブラシレスモータ駆動装置９の制御部３、パワースイッチ部２、運転・停止判別部１０のＮＰＮトランジスタＱ８、および制御電源遮断部１１のＰＮＰトランジスタＱ７を配したプリント配線板１２を内部に設けたブラシレスモータ１の断面図である。
なお、ＰＮＰトランジスタＱ７、ＮＰＮトランジスタＱ８を、バイポーラトランジスタではなく、ＭＯＳＦＥＴを使用して構成してもよい。
（実施の形態３）
図９は、本発明の実施の形態３におけるブラシレスモータ駆動装置９およびブラシレスモータ１の構成図である。実施の形態３について、図９を用いて説明する。図９において、インピーダンス変換部１３は、ＮＰＮトランジスタＱ９、抵抗Ｒ５、Ｒ６（第四の抵抗）を構成要素としている。ＮＰＮトランジスタＱ９のベースは、抵抗Ｒ６を介して運転指令信号ＶＳＰと接続される。ＮＰＮトランジスタＱ９のコレクタは、抵抗Ｒ５を介してＶＣＣ端子と接続される。ＮＰＮトランジスタＱ９のエミッタは、運転・停止判別部１０のＮＰＮトランジスタＱ８のベースに抵抗Ｒ２を介して接続される。その他の構成は、実施の形態２と同じであるので説明は省くが、抵抗Ｒ２、Ｒ３の値は、運転指令信号ＶＳＰ＞（ＶＳＰＬ−ＶＦ）で、ＮＰＮトランジスタＱ８がＯＮするように定める。
電圧値ＶＦは、ＮＰＮトランジスタＱ９の導通時のベース−エミッタ間電圧値で、通常０．７Ｖである。
図１０Ａ〜１０Ｅは、本実施の形態の動作説明図である。図１０Ａ〜１０Ｅはそれぞれ図６Ａ〜６Ｅに対応する図である。図１０Ａ〜１０Ｅにおいて、時刻ｔ＝０からｔ１までは、運転指令信号ＶＳＰは停止状態を意味するＶＳＰ＜ＶＳＰＬである。そして、運転指令信号ＶＳＰはインピーダンス変換部１３のＮＰＮトランジスタＱ９のベースへ入力される。ＮＰＮトランジスタＱ９のエミッタには、一点鎖線で示されているように、−ＶＦ分電圧が低下して運転・停止判別部１０へ入力される。運転・停止判別部１０のＮＰＮトランジスタＱ８はオフ状態である。ＮＰＮトランジスタＱ８のコレクタ−エミッタ間は非導通状態であり、制御電源遮断部１１のＰＮＰトランジスタＱ７のベースからコレクタへの電流ｉＱ７Ｂは０になる。これにより、ＰＮＰトランジスタＱ７はＯＦＦ、ＰＮＰトランジスタＱ７のコレクタ電圧ＶＣＣｏｕｔはゼロ電圧となり、制御部３への制御電源電力供給は遮断されている。
時刻ｔ＝ｔ１以降は、運転指令信号ＶＳＰは運転状態を意味するＶＳＰ＞ＶＳＰＬである。ＮＰＮトランジスタＱ９を介して、ＶＳＰ＞ＶＳＰＬ−ＶＦなる電圧が運転・停止判別部１０に入力される。これにより、ＮＰＮトランジスタＱ８はオン、ＰＮＰトランジスタＱ７のベース電流ｉＱ７Ｂが発生してＰＮＰトランジスタＱ７もＯＮする。そして、ＶＣＣｏｕｔも制御電源６の正側出力電圧ＶＣＣ１となり、制御部３への制御電源電力供給が行われる。さらに、制御部３は、パワースイッチ部へ作用して、巻線１ａ、１ｂ、１ｃへ通電を開始する。運転指令信号ＶＳＰの値の増大による通電電流の変化については実施の形態１と同じであるので動作の説明は省く。
次に時刻ｔ＝ｔ４以降は、運転指令信号ＶＳＰは停止状態を意味するＶＳＰ＜ＶＳＰＬになる。ＮＰＮトランジスタＱ９を介してＶＳＰ＜ＶＳＰＬ−ＶＦなる電圧が運転・停止判別部１０に入力される。これにより、ＮＰＮトランジスタＱ８、ＰＮＰトランジスタＱ７がオフし、制御部３への制御電源電力供給は再び遮断される。
運転指令信号ＶＳＰからＮＰＮトランジスタＱ９のベースへの電流をｉＱ９Ｂとすると、ＮＰＮトランジスタＱ９のｈｆｅで増幅されてエミッタ電流ｉＱ９ｅ＝ｈｆｅ×ｉＱ９Ｂが運転・停止判別部１０に供給される。
したがって、運転・停止判別部１０のＱ８が導通するのに必要な電流の１／ｈｆｅが、運転指令信号ＶＳＰから使われるだけであり、運転指令信号ＶＳＰの電圧値の低下を防ぐことができる。
図１１は、ブラシレスモータ１内部にブラシレスモータ駆動装置９を備える際に、中心に穴の開いたリング形状のプリント配線板１２上に制御部３、パワースイッチ部２、運転・停止判別部１０のＮＰＮトランジスタＱ８、制御電源遮断部１１のＰＮＰトランジスタＱ７、およびインピーダンス変換部１３のＮＰＮトランジスタＱ９を配した実施例である。
図１２は、図１１のブラシレスモータ駆動装置９の制御部３、パワースイッチ部２、運転・停止判別部１０のＮＰＮトランジスタＱ８、制御電源遮断部１１のＰＮＰトランジスタＱ７、およびインピーダンス変換部１３のＮＰＮトランジスタＱ９を配したプリント配線板１２を内部に設けたブラシレスモータ１の断面図である。
（実施の形態４）
実施の形態４について図１３を用いて説明する。図１３において、運転・停止判別部１０の構成要素は、比較器１５、基準電圧発生器１６であり、比較器１５の負側入力端子には運転指令信号ＶＳＰが、正側入力端子には、基準電圧発生器１６の正側出力が接続される。比較器１５の出力端子は、制御電源遮断部１１のＰＮＰトランジスタＱ７のベースにＲ１を介して接続される。
基準電圧発生器１６の正側出力ＶＲＥＦを、ＶＲＥＦ＝ＶＳＰＬとすれば、実施の形態２と同じく、ＶＳＰ＞＝ＶＳＰＬでは、制御電源６から制御部３へ電力供給し、逆に、ＶＳＰ＜ＶＳＰＬでは、制御電源６から制御部３への電力供給を遮断する。
比較器を用いることにより、トランジスタを用いる場合と比べて、温度に影響を受けない運転指令信号の運転・停止の判別を行うことが可能になる。
なお、比較器にヒステリシスを設けてもよい。
（実施の形態５）
実施の形態５は、実施の形態１〜４に記載のブラシレスモータ駆動装置およびブラシレスモータを搭載した空気調節機である。図１４〜１６を用い、以下説明する。
図１４において、地面３１上にある家屋２２の屋内２４に屋内空気調整機２５を設け、屋外２３には、屋外空気調整機２６を地面３１上に設けている。屋内空気調整機２５と屋外空気調整機２６とは、互いに配管３０で連結されている。屋内空気調整機２５には、受光部２８、表示部２９があり、リモコン２７からの信号は、受光部２８にて受信し、表示部２９の表示が可変する。
図１５は、屋内空気調整機２５の構成を示している。図１５において、屋内空気調整機２５は、熱交換器３２を有し、その下方にクロスフローファン３３と、クロスフローファン３３とシャフトが結合されたブラシレスモータ駆動装置を内部に有するブラシレスモータ１があり、電装ＢＯＸ３４と電気的に接続されている。ＡＣコンセント３６から、ＡＣプラグ３５を介して、電装ＢＯＸ３４に電力供給を行う。リモコン２７を操作して、運転信号が発信され、運転信号が、受光部２８を介して、電装ＢＯＸ３４に伝達され、電装ＢＯＸ３４から表示部２９に作用して表示を可変し、ブラシレスモータ１を運転する。
図１６は、電装ＢＯＸ３４とブラシレスモータ１の接続を示している。図１６において、ＡＣコンセント３６からＡＣプラグ３５を介して電装ＢＯＸ３４に入力された商用交流電圧は、電装ＢＯＸ３４で直流に変換されて、直流電源５、制御電源６の出力となる。そして、直流電源５および制御電源６の出力はそれぞれＶＤＣ端子、ＶＣＣ端子、ＧＮＤ端子を経て、ブラシレスモータ１へ供給される。リモコン２７からの信号が、受光部２８を介して演算器３７へ伝達される。演算器３７は、表示部２９の表示を、受信した信号に相応した表示を行うよう作用するとともに、ＶＳＰ端子に運転指令信号ＶＳＰを発生する。運転指令信号ＶＳＰに相応してブラシレスモータ１は運転を行う。ＦＧ端子には、ブラシレスモータ１の運転により、回転速度を意味する信号（ＦＧ信号）を、ブラシレスモータ１が発生する。ＦＧ信号は、演算器３７へ入力され、運転指令信号ＶＳＰを、ＦＧ信号に相応して可変し、ブラシレスモータ１の回転速度を制御する。
ブラシレスモータ１を運転する際、リモコン２７の運転開始操作により、ブラシレスモータ１への運転指令信号ＶＳＰを、ＶＳＰ＞＝ＶＳＰＬなる値にする。操作により、ブラシレスモータ１の図示しない内部で、運転・停止判別部１０が、制御電源遮断部１１へ作用して、制御電源６より制御部３へ電力供給する。これにより、制御部３の作用によりブラシレスモータ１にトルクが発生、運転が開始される。次に、リモコン２７の停止指令操作により、ブラシレスモータ１への運転指令信号ＶＳＰを、ＶＳＰ＜ＶＳＰＬなる値にする。操作により、ブラシレスモータ１の図示しない内部で、運転・停止判別部１０が、制御電源遮断部１１へ作用して、制御電源６より制御部３へ電力供給を遮断する。したがって、制御電源６からブラシレスモータ１への電力供給はゼロであり、運転停止中の待機電力の低減が可能になる。
このように、本発明のブラシレスモータの駆動装置およびブラシレスモータは、運転停止中の制御電源の待機電力を削減することが可能になる。
本発明のブラシレスモータ駆動装置およびブラシレスモータは、空気調整機の省電力化に最適であり、その他、ブラシレスモータを含む各種機器の省エネ化を必要とする用途などにも有用である。
１ ブラシレスモータ
１ａ 第一の巻線
１ｂ 第二の巻線
１ｃ 第三の巻線
２ パワースイッチ部
３ 制御部
４ シャント抵抗
５ 直流電源
６ 制御電源
７ 運転指令信号源
９ ブラシレスモータ駆動装置
１０ 運転・停止判別部
１１ 制御電源遮断部
１２ プリント配線板
１３ インピーダンス変換部
１５ 比較器
１６ 基準電圧発生器
２２ 家屋
２３ 屋外
２４ 屋内
２５ 屋内空気調整機
２６ 屋外空気調整機
２７ リモコン
２８ 受光部
２９ 表示部
３０ 配管
３１ 地面
３２ 熱交換器
３３ クロスフローファン
３４ 電装ＢＯＸ
３５ ＡＣプラグ
３６ ＡＣコンセント
３７ 演算器
３８ 電装基板
４２ シャフト
４３ 第一の玉軸受け
４４ 第二の玉軸受け
４５ ヨーク
４６ 永久磁石
４７ 回転子組立
４８ 固定子
４９ 巻線
５０ インシュレータ
５１ 巻線端子
５２ モールド組立
５３ ブラケット
５４ リード線
５５ ブッシュ
５６ コネクタ
【０００２】
、駆動装置の構成要素の各部品へ供されているので、運転指令電圧が運転開始状態を意味する値の場合とほとんど変化しない。
［０００５］
解決しようとする課題は、運転指令電圧が運転停止状態を意味する場合での、待機電力の削減である。
［０００６］
先の従来例の説明の通り、制御電源端子ＶＣＣへの電力供給は、運転指令が停止状態であっても、ほとんど変わらないため、空気調整機の制御器において、電力損失が発生する。この電力損失を一般に待機電力と呼んでおり、昨今の機器の省エネルギー化への要請の中で、待機電力の削減が急務であるという課題がある。
先行技術文献
特許文献
［０００７］
特許文献１：特開２００２−２２３５８１号公報
発明の概要
［０００８］
本発明のブラシレスモータ駆動装置は、外部からの運転指令に基づき巻線へ電力供給量を可変して、直流電源から複数相の巻線へ電力供給するパワースイッチ部と、制御電源から電力を得る制御部とを備えたブラシレスモータの内部に設けられるブラシレスモータ駆動装置であり、運転・停止判別部と制御電源遮断部とを備える。運転・停止判別部は、運転指令入力端子に設けている。制御電源遮断部は、制御電源の正側出力端子と制御部の制御電源入力端子の間に設けている。そして、運転・停止判別部は、運転指令が運転停止状態であると判断した場合に、制御電源遮断部に作用して、制御電源から制御部への電力供給を遮断する構成である。
［０００９］
この構成により、運転・停止判別部により、外部からの運転指令が停止状態を意味していることを判別して、制御電源遮断部に作用して、制御電源の電力供給を遮断する。これにより、運転停止時の待機電力を低減することができる。
図面の簡単な説明
本発明は、空気調整機の送風ファン用途に供される、待機電力低減機能を有するブラシレスモータ駆動装置およびブラシレスモータ、並びにこれらを備えた空気調整機に関する。
従来、空気調整機の送風ファン用途に供されるブラシレスモータ駆動装置としては、ブラシレスモータの巻線への電力源である直流電源と、駆動装置の構成要素の各部品への電力源である制御電源と、ブラシレスモータへの運転指令とを、外部から供給されて機能するブラシレスモータの駆動装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
従来例として特許文献１では、モータ駆動装置の直流電源入力端子ＶＤＣ、制御電源入力端子ＶＣＣに外部からＤＣ１４０Ｖ、ＤＣ１５Ｖがそれぞれ入力されている。また、運転指令電圧が入力されるＶＳＰ端子を有し、この運転指令電圧は、アナログ電圧である。この運転指令電圧の電圧値が所定の値未満の場合に、モータのそれぞれの巻線への電力供給をゼロにする。この場合は、運転停止状態を意味する。逆に、この運転指令電圧の電圧値が所定の値以上の場合には、電圧値に比例してそれぞれの巻線への電力供給量を増していく。この場合は、運転開始状態を意味する。また、この従来例のブラシレスモータを送風ファン用途に供した空気調整機では、外部からこの駆動装置へ供給される直流電源ＤＣ１４０Ｖおよび制御電源ＤＣ１５Ｖは、空気調整機の各制御器に設けられ、商用電源から発生する。
ここで、外部からのＶＤＣ、ＶＣＣ端子への電力供給へ着目すると、ＶＳＰ端子への運転指令電圧が運転停止状態を意味する値の場合、ＶＤＣ端子への電力供給は、必然的にゼロになる。一方、ＶＣＣ端子へ供給される電力は、駆動装置の構成要素の各部品へ供されているので、運転指令電圧が運転開始状態を意味する値の場合とほとんど変化しない。
解決しようとする課題は、運転指令電圧が運転停止状態を意味する場合での、待機電力の削減である。
先の従来例の説明の通り、制御電源端子ＶＣＣへの電力供給は、運転指令が停止状態であっても、ほとんど変わらないため、空気調整機の制御器において、電力損失が発生する。この電力損失を一般に待機電力と呼んでおり、昨今の機器の省エネルギー化への要請の中で、待機電力の削減が急務であるという課題がある。
特開２００２−２２３５８１号公報
本発明のブラシレスモータ駆動装置は、外部からの運転指令に基づき巻線へ電力供給量を可変して、直流電源から複数相の巻線へ電力供給するパワースイッチ部と、制御電源から電力を得る制御部とを備えたブラシレスモータの内部に設けられるブラシレスモータ駆動装置であり、運転・停止判別部と制御電源遮断部とを備える。運転・停止判別部は、運転指令入力端子に設けている。制御電源遮断部は、制御電源の正側出力端子と制御部の制御電源入力端子の間に設けている。そして、運転・停止判別部は、運転指令が運転停止状態であると判断した場合に、制御電源遮断部に作用して、制御電源から制御部への電力供給を遮断する構成である。
この構成により、運転・停止判別部により、外部からの運転指令が停止状態を意味していることを判別して、制御電源遮断部に作用して、制御電源の電力供給を遮断する。これにより、運転停止時の待機電力を低減することができる。
本発明の実施の形態１におけるブラシレスモータ駆動装置およびブラシレスモータの構成図 本発明の実施の形態１におけるブラシレスモータ駆動装置の運転指令信号ＶＳＰの時間変化を示す図 本発明の実施の形態１におけるブラシレスモータ駆動装置の制御電源遮断部の出力であるＶＣＣｏｕｔの時間変化を示す図 本発明の実施の形態１におけるブラシレスモータ駆動装置の通電電流によりシャント抵抗に発生するパルス状の波形の時間変化を示した図 本発明の実施の形態１におけるブラシレスモータ駆動装置を具現化したプリント配線板の構成図 本発明の実施の形態１におけるブラシレスモータの構成図 本発明の実施の形態２におけるブラシレスモータ駆動装置およびブラシレスモータの構成図 本発明の実施の形態２におけるブラシレスモータ駆動装置の運転指令信号ＶＳＰの時間変化を示す図 本発明の実施の形態２におけるブラシレスモータ駆動装置のＮＰＮトランジスタＱ８の状態の時間変化を示す図 本発明の実施の形態２におけるブラシレスモータ駆動装置のＰＮＰトランジスタＱ７のベースからコレクタへの電流ｉＱ７Ｂの時間変化を示す図 本発明の実施の形態２におけるブラシレスモータ駆動装置のＰＮＰトランジスタＱ７のコレクタ電圧ＶＣＣｏｕｔの時間変化を示す図 本発明の実施の形態２におけるブラシレスモータ駆動装置のシャント抵抗に発生するパルス信号の時間変化を示す図 本発明の実施の形態２におけるブラシレスモータ駆動装置を具現化したプリント配線板の構成図 本発明の実施の形態２におけるブラシレスモータの構成図 本発明の実施の形態３におけるブラシレスモータ駆動装置およびブラシレスモータの構成図 本発明の実施の形態３におけるブラシレスモータ駆動装置の運転指令信号ＶＳＰの時間変化を示す図 本発明の実施の形態３におけるブラシレスモータ駆動装置のＮＰＮトランジスタＱ８の状態の時間変化を示す図 本発明の実施の形態３におけるブラシレスモータ駆動装置のＰＮＰトランジスタＱ７のベースからコレクタへの電流ｉＱ７Ｂの時間変化を示す図 本発明の実施の形態３におけるブラシレスモータ駆動装置のＰＮＰトランジスタＱ７のコレクタ電圧ＶＣＣｏｕｔの時間変化を示す図 本発明の実施の形態３におけるブラシレスモータ駆動装置のシャント抵抗に発生するパルス信号の時間変化を示す図 本発明の実施の形態３におけるブラシレスモータ駆動装置を具現化したプリント配線板の構成図 本発明の実施の形態３におけるブラシレスモータの構成図 本発明の実施の形態４におけるブラシレスモータ駆動装置およびブラシレスモータの構成図 本発明の実施の形態５におけるブラシレスモータ駆動装置およびブラシレスモータを用いた空気調整機の構成図 本発明の実施の形態５における屋内空気調整機の構成図 本発明の実施の形態５における屋内空気調整機の電装基板との接続図
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細について説明する。
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１におけるブラシレスモータ駆動装置９およびそれを備えたブラシレスモータ１の構成を示す図である。
図１において、ブラシレスモータ駆動装置９は、パワースイッチ部２、制御部３、シャント抵抗４を備えている。さらに、入力端子として、端子ＶＤＣ、ＶＣＣ、ＶＳＰ、ＦＧおよびグランドであるＧＮＤを有している。パワースイッチ部２は、直流電源５から複数相の巻線に電力供給する。本実施の形態では、複数相の巻線として第一の巻線１ａ、第二の巻線１ｂおよび第三の巻線１ｃの３つの相の巻線を備えている。以下、このように３相の巻線を駆動する３相駆動のブラシレスモータの一例を挙げて説明する。パワースイッチ部２は、巻線に通電するための複数のパワースイッチ素子Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４、Ｑ５、Ｑ６を有している。これらのパワースイッチ素子が相毎にＯＮ／ＯＦＦ制御されることで、各相の巻線に電力が供給される。すなわち、パワースイッチ部２は、外部からの運転指令である運転指令信号ＶＳＰに基づきＯＮ／ＯＦＦ比率を変更して巻線へ電力供給量を可変する。
パワースイッチ部２には、直流電源５の正側出力が、入力端子ＶＤＣを介してパワースイッチ部２の正側入力端子に接続される。パワースイッチ部２の負側入力端子は、シャント抵抗４を介して、直流電源５の負側出力端子に接続される。パワースイッチ部２の出力端子ＭＵ、ＭＶ、ＭＷには、第一の巻線１ａ、第二の巻線１ｂ、第三の巻線１ｃが接続される。制御電源６の正側出力は、ＶＣＣ端子、制御電源遮断部１１を介して、制御部３へ電力供給される。入力端子ＶＳＰ（運転指令入力端子）には、運転指令信号源７からの運転指令信号ＶＳＰが入力される。運転指令信号ＶＳＰは、その信号レベルがＶＳＰＬ未満の場合は、運転停止状態を意味し、ＶＳＰＬ以上の場合に運転開始を意味し、ＶＳＰＨで通電電流が最大になる。
図２Ａ〜２Ｃは、本実施の形態の動作を示す図である。図２Ａは運転指令信号ＶＳＰの時間変化を示す図、図２Ｂは制御電源遮断部１１の出力であるＶＣＣｏｕｔの時間変化を示す図、図２Ｃは、通電電流によりシャント抵抗４に発生するパルス状の波形の時間変化を示した図である。図１に示すように、時刻ｔ＝０では、運転指令信号ＶＳＰは、ＶＳＰ＝０（＜ＶＳＰＬ）であり、巻線１ａ、１ｂ、１ｃへの通電ゼロすなわち停止状態を意味している。
次に、時刻ｔ＝ｔ０の時、運転指令信号ＶＳＰは、電圧値を増加し始めて、時刻ｔ＝ｔ１で、ＶＳＰ＞＝ＶＳＰＬとなる。ＶＳＰ＞＝ＶＳＰＬ、すなわち運転開始を意味していることを運転・停止判別部１０が判別して、制御電源遮断部１１に作用する。これにより、図２Ｂに示すように運転・停止判別部１０は、制御電源遮断部１１の出力であるＶＣＣｏｕｔを０からＶＣＣ１へ切り替えて、制御電源６から制御部３へ電力を供給する。電力供給を受けた制御部３は、パワースイッチ部２へ作用して巻線１ａ、１ｂ、１ｃへ電力供給を開始する。時刻ｔ＝ｔ１からｔ２にかけて、運転指令信号ＶＳＰはその値を増していく。運転指令信号ＶＳＰの増大により、制御部３は、パワースイッチ部２の各パワースイッチ素子Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４、Ｑ５、Ｑ６のオン期間を長くして電流を増大させる。また、図２Ｃに示すように、運転指令信号ＶＳＰの増大によりシャント抵抗４に発生するパルス信号の波高値（ＶＲ１０１）が増大し、ｔ＝ｔ２以降でＶＳＰ＝ＶＳＰＨの最大値になった以降は、パルス信号の波高値は一定の最大値になる。
次に、時刻ｔ＝ｔ３の時、運転指令信号ＶＳＰは、電圧値を減じ始め、パワースイッチ部２の各パワースイッチ素子Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４、Ｑ５、Ｑ６のオン期間を短くして電流を減少させる。そして時刻ｔ＝ｔ４以降、ＶＳＰ＜ＶＳＰＬとなって、通電電流をゼロにする。これと同時に、運転・停止判別部１０は、運転指令信号ＶＳＰが停止状態にあると判断して、制御電源遮断部１１に作用して、制御電源遮断部１１の出力であるＶＣＣｏｕｔをＶＣＣ１から０へ切り替えて、制御電源６から制御部３への電力供給を遮断する。
図３は、ブラシレスモータ内部にブラシレスモータ駆動装置９を備える際に、中心に穴の開いたリング形状のプリント配線板１２上に制御部３とパワースイッチ部２、運転・停止判別部１０、制御電源遮断部１１を配した実施例である。
図３において、プリント配線板１２上には、制御部３、パワースイッチ部２、運転・停止判別部１０、および制御電源遮断部１１を配している。プリント配線板１２は、入出力端子であるＭＵ、ＭＶ、ＭＷ、ＶＤＣ、ＶＣＣ、ＧＮＤ、ＶＳＰ、およびＦＧ端子を備える。各ＭＵ、ＭＶ、ＭＷ、ＶＤＣ、ＧＮＤ、ＦＧ端子は、制御部３およびパワースイッチ部２と互いに図示しない銅箔パターンによって接続されている。ＶＳＰ端子は運転・停止判別部１０と制御部３と接続され、ＶＣＣ端子は、制御電源遮断部１１を介して制御部３と接続される。
図４は、ブラシレスモータ駆動装置９の制御部３、パワースイッチ部２、運転・停止判別部１０、および制御電源遮断部１１を配したプリント配線板１２を内部に設けたブラシレスモータ１の断面図である。
図４において、回転子組立４７は、永久磁石４６を施したヨーク４５とその中心に設けたシャフト４２とを含み、シャフト４２が第一の玉軸受け４３および第二の玉軸受け４４に回転自在に支承されている。回転子組立４７の外周側に配置される固定子４８は、インシュレータ５０を介して巻線４９が施されている。固定子４８からは、Ｕ、Ｖ、Ｗ相とする各相の巻線毎に設けられ、それぞれの巻線に電気的に接続された巻線端子５１が延伸している。また、固定子４８、インシュレータ５０、巻線４９および巻線端子５１は、樹脂成形にて一体化されてモールド組立５２を形成する。巻線端子５１は、一部がモールド組立５２から露出して、プリント配線板１２との接続に供される。プリント配線板１２には、パワースイッチ部２、制御部３、運転・停止判別部１０、制御電源遮断部１１が実装されている。Ｕ、Ｖ、Ｗ各相の巻線毎に設けた巻線端子５１は、ＭＵ、ＭＶ、ＭＷの各出力端子と電気的に接続される。リード線５４の一方は、プリント配線板１２のＶＤＣ、ＧＮＤ、ＶＣＣ、ＶＳＰ、ＦＧの各端子と各々接続され、他方にはコネクタ５６が設けられる。リード線５４は、ブッシュ５５を介してブラシレスモータ内部から外部へ引き出される。回転子組立４７、プリント配線板１２は、モールド組立５２に収められてブラケット５３で蓋をした構造となっている。
以上説明したように、ブラシレスモータ駆動装置９は、外部からの運転指令信号ＶＳＰに基づき巻線への電力供給量を可変して、直流電源から複数相の巻線へ電力供給するパワースイッチ部２と、制御電源６から電力を得る制御部３とを備える。さらに、ブラシレスモータ駆動装置９は、運転・停止判別部１０と制御電源遮断部１１とを備える。そして、運転・停止判別部１０を運転指令信号を入力するＶＳＰ端子に設け、制御電源遮断部１１を制御電源６の正側出力端子と制御部３の制御電源入力端子の間に設けている。運転・停止判別部１０は、運転指令信号ＶＳＰが運転停止状態であると判断した場合に、制御電源遮断部１１に作用して、制御電源６から制御部３への電力供給を遮断する。
このように、本実施の形態のブラシレスモータ駆動装置９は、運転・停止判別部１０、制御電源遮断部１１を追加するだけで、運転指令信号ＶＳＰの停止状態を判断して、制御電源の遮断を行って、待機電力を低減することができる。
（実施の形態２）
図５は、本発明の実施の形態２におけるブラシレスモータ駆動装置９およびブラシレスモータ１の構成図である。実施の形態２について、図５を用いて説明する。図５において、運転・停止判別部１０は、ＮＰＮトランジスタＱ８、抵抗Ｒ２（第二の抵抗）、Ｒ３（第三の抵抗）を構成要素として含む。ＮＰＮトランジスタＱ８のベースには、抵抗Ｒ２を介して運転指令信号ＶＳＰが入力される。ＮＰＮトランジスタＱ８のエミッタはグランドＧＮＤに接続され、ＮＰＮトランジスタＱ８のコレクタは、抵抗Ｒ１（第一の抵抗）の一方に接続される。抵抗Ｒ３は、ＮＰＮトランジスタＱ８のベースとエミッタ間に設けられる。抵抗Ｒ２、Ｒ３の値は、運転指令信号ＶＳＰ＞ＶＳＰＬで、ＮＰＮトランジスタＱ８がＯＮするように定める。制御電源遮断部１１は、ＰＮＰトランジスタＱ７、ダイオードＤ１、抵抗Ｒ１、Ｒ４を構成要素として含む。ＰＮＰトランジスタＱ７のエミッタは、ＶＣＣ端子を介して制御電源６の正側出力端子と、ダイオードＤ１のカソードに接続される。ＰＮＰトランジスタＱ７のコレクタは、制御部３の制御電源入力端子とダイオードＤ１のアノードに接続され、ＰＮＰトランジスタＱ７のベースは、抵抗Ｒ１の他方に接続した構造となっている。
図６Ａ〜６Ｅは、本実施の形態の動作説明図である。図６Ａは運転指令信号ＶＳＰの時間変化、図６ＢはＮＰＮトランジスタＱ８の状態の時間変化、図６ＣはＰＮＰトランジスタＱ７のベースからコレクタへの電流ｉＱ７Ｂの時間変化、図６ＤはＰＮＰトランジスタＱ７のコレクタ電圧ＶＣＣｏｕｔの時間変化、図６Ｅはシャント抵抗４に発生するパルス信号の時間変化をそれぞれ示す図である。
図６Ａ〜６Ｅに示すように、時刻ｔ＝０からｔ１までは、運転指令信号ＶＳＰは停止状態を意味するＶＳＰ＜ＶＳＰＬであり、運転・停止判別部１０のＮＰＮトランジスタＱ８はオフである。ＮＰＮトランジスタＱ８のコレクタ−エミッタ間は非導通状態であり、制御電源遮断部１１のＰＮＰトランジスタＱ７のベースからコレクタへの電流ｉＱ７Ｂは０になる。このため、ＰＮＰトランジスタＱ７はＯＦＦとなり、ＰＮＰトランジスタＱ７のコレクタ電圧ＶＣＣｏｕｔはゼロ電圧となり、制御部３への制御電源電力供給は遮断されている。
時刻ｔ＝ｔ１以降は、運転指令信号ＶＳＰは運転状態を意味するＶＳＰ＞ＶＳＰＬであり、ＮＰＮトランジスタＱ８はオン、ＰＮＰトランジスタＱ７のベース電流ｉＱ７Ｂが発生してＱ７もＯＮし、ＶＣＣｏｕｔも制御電源６の正側出力電圧ＶＣＣ１となる。そして、制御部３への制御電源電力供給が行われ、制御部３は、パワースイッチ部２へ作用して、巻線１ａ、１ｂ、１ｃへ通電を開始する。運転指令信号ＶＳＰの値の増大による通電電流の変化については実施の形態１と同じであるので動作の説明は省く。
次に時刻ｔ＝ｔ４以降は、運転指令信号ＶＳＰは停止状態を意味するＶＳＰ＜ＶＳＰＬになり、ＮＰＮトランジスタＱ８、ＰＮＰトランジスタＱ７がオフし、制御部３への制御電源電力供給は再び遮断される。
図７は、本発明の実施の形態２におけるブラシレスモータ駆動装置を具現化したプリント配線板の構成図である。ブラシレスモータ１内部にブラシレスモータ駆動装置９を備える際に、中心に穴の開いたリング形状のプリント配線板１２上に制御部３とパワースイッチ部２、運転・停止判別部１０のＮＰＮトランジスタＱ８、制御電源遮断部１１のＰＮＰトランジスタＱ７を配した実施例である。
図８は、図７のブラシレスモータ駆動装置９の制御部３、パワースイッチ部２、運転・停止判別部１０のＮＰＮトランジスタＱ８、および制御電源遮断部１１のＰＮＰトランジスタＱ７を配したプリント配線板１２を内部に設けたブラシレスモータ１の断面図である。
なお、ＰＮＰトランジスタＱ７、ＮＰＮトランジスタＱ８を、バイポーラトランジスタではなく、ＭＯＳＦＥＴを使用して構成してもよい。
（実施の形態３）
図９は、本発明の実施の形態３におけるブラシレスモータ駆動装置９およびブラシレスモータ１の構成図である。実施の形態３について、図９を用いて説明する。図９において、インピーダンス変換部１３は、ＮＰＮトランジスタＱ９、抵抗Ｒ５、Ｒ６（第四の抵抗）を構成要素としている。ＮＰＮトランジスタＱ９のベースは、抵抗Ｒ６を介して運転指令信号ＶＳＰと接続される。ＮＰＮトランジスタＱ９のコレクタは、抵抗Ｒ５を介してＶＣＣ端子と接続される。ＮＰＮトランジスタＱ９のエミッタは、運転・停止判別部１０のＮＰＮトランジスタＱ８のベースに抵抗Ｒ２を介して接続される。その他の構成は、実施の形態２と同じであるので説明は省くが、抵抗Ｒ２、Ｒ３の値は、運転指令信号ＶＳＰ＞（ＶＳＰＬ−ＶＦ）で、ＮＰＮトランジスタＱ８がＯＮするように定める。
電圧値ＶＦは、ＮＰＮトランジスタＱ９の導通時のベース−エミッタ間電圧値で、通常０．７Ｖである。
図１０Ａ〜１０Ｅは、本実施の形態の動作説明図である。図１０Ａ〜１０Ｅはそれぞれ図６Ａ〜６Ｅに対応する図である。図１０Ａ〜１０Ｅにおいて、時刻ｔ＝０からｔ１までは、運転指令信号ＶＳＰは停止状態を意味するＶＳＰ＜ＶＳＰＬである。そして、運転指令信号ＶＳＰはインピーダンス変換部１３のＮＰＮトランジスタＱ９のベースへ入力される。ＮＰＮトランジスタＱ９のエミッタには、一点鎖線で示されているように、−ＶＦ分電圧が低下して運転・停止判別部１０へ入力される。運転・停止判別部１０のＮＰＮトランジスタＱ８はオフ状態である。ＮＰＮトランジスタＱ８のコレクタ−エミッタ間は非導通状態であり、制御電源遮断部１１のＰＮＰトランジスタＱ７のベースからコレクタへの電流ｉＱ７Ｂは０になる。これにより、ＰＮＰトランジスタＱ７はＯＦＦ、ＰＮＰトランジスタＱ７のコレクタ電圧ＶＣＣｏｕｔはゼロ電圧となり、制御部３への制御電源電力供給は遮断されている。
時刻ｔ＝ｔ１以降は、運転指令信号ＶＳＰは運転状態を意味するＶＳＰ＞ＶＳＰＬである。ＮＰＮトランジスタＱ９を介して、ＶＳＰ＞ＶＳＰＬ−ＶＦなる電圧が運転・停止判別部１０に入力される。これにより、ＮＰＮトランジスタＱ８はオン、ＰＮＰトランジスタＱ７のベース電流ｉＱ７Ｂが発生してＰＮＰトランジスタＱ７もＯＮする。そして、ＶＣＣｏｕｔも制御電源６の正側出力電圧ＶＣＣ１となり、制御部３への制御電源電力供給が行われる。さらに、制御部３は、パワースイッチ部へ作用して、巻線１ａ、１ｂ、１ｃへ通電を開始する。運転指令信号ＶＳＰの値の増大による通電電流の変化については実施の形態１と同じであるので動作の説明は省く。
次に時刻ｔ＝ｔ４以降は、運転指令信号ＶＳＰは停止状態を意味するＶＳＰ＜ＶＳＰＬになる。ＮＰＮトランジスタＱ９を介してＶＳＰ＜ＶＳＰＬ−ＶＦなる電圧が運転・停止判別部１０に入力される。これにより、ＮＰＮトランジスタＱ８、ＰＮＰトランジスタＱ７がオフし、制御部３への制御電源電力供給は再び遮断される。
運転指令信号ＶＳＰからＮＰＮトランジスタＱ９のベースへの電流をｉＱ９Ｂとすると、ＮＰＮトランジスタＱ９のｈｆｅで増幅されてエミッタ電流ｉＱ９ｅ＝ｈｆｅ×ｉＱ９Ｂが運転・停止判別部１０に供給される。
したがって、運転・停止判別部１０のＱ８が導通するのに必要な電流の１／ｈｆｅが、運転指令信号ＶＳＰから使われるだけであり、運転指令信号ＶＳＰの電圧値の低下を防ぐことができる。
図１１は、ブラシレスモータ１内部にブラシレスモータ駆動装置９を備える際に、中心に穴の開いたリング形状のプリント配線板１２上に制御部３、パワースイッチ部２、運転・停止判別部１０のＮＰＮトランジスタＱ８、制御電源遮断部１１のＰＮＰトランジスタＱ７、およびインピーダンス変換部１３のＮＰＮトランジスタＱ９を配した実施例である。
図１２は、図１１のブラシレスモータ駆動装置９の制御部３、パワースイッチ部２、運転・停止判別部１０のＮＰＮトランジスタＱ８、制御電源遮断部１１のＰＮＰトランジスタＱ７、およびインピーダンス変換部１３のＮＰＮトランジスタＱ９を配したプリント配線板１２を内部に設けたブラシレスモータ１の断面図である。
（実施の形態４）
実施の形態４について図１３を用いて説明する。図１３において、運転・停止判別部１０の構成要素は、比較器１５、基準電圧発生器１６であり、比較器１５の負側入力端子には運転指令信号ＶＳＰが、正側入力端子には、基準電圧発生器１６の正側出力が接続される。比較器１５の出力端子は、制御電源遮断部１１のＰＮＰトランジスタＱ７のベースにＲ１を介して接続される。
基準電圧発生器１６の正側出力ＶＲＥＦを、ＶＲＥＦ＝ＶＳＰＬとすれば、実施の形態２と同じく、ＶＳＰ＞＝ＶＳＰＬでは、制御電源６から制御部３へ電力供給し、逆に、ＶＳＰ＜ＶＳＰＬでは、制御電源６から制御部３への電力供給を遮断する。
比較器を用いることにより、トランジスタを用いる場合と比べて、温度に影響を受けない運転指令信号の運転・停止の判別を行うことが可能になる。
なお、比較器にヒステリシスを設けてもよい。
（実施の形態５）
実施の形態５は、実施の形態１〜４に記載のブラシレスモータ駆動装置およびブラシレスモータを搭載した空気調節機である。図１４〜１６を用い、以下説明する。
図１４において、地面３１上にある家屋２２の屋内２４に屋内空気調整機２５を設け、屋外２３には、屋外空気調整機２６を地面３１上に設けている。屋内空気調整機２５と屋外空気調整機２６とは、互いに配管３０で連結されている。屋内空気調整機２５には、受光部２８、表示部２９があり、リモコン２７からの信号は、受光部２８にて受信し、表示部２９の表示が可変する。
図１５は、屋内空気調整機２５の構成を示している。図１５において、屋内空気調整機２５は、熱交換器３２を有し、その下方にクロスフローファン３３と、クロスフローファン３３とシャフトが結合されたブラシレスモータ駆動装置を内部に有するブラシレスモータ１があり、電装ＢＯＸ３４と電気的に接続されている。ＡＣコンセント３６から、ＡＣプラグ３５を介して、電装ＢＯＸ３４に電力供給を行う。リモコン２７を操作して、運転信号が発信され、運転信号が、受光部２８を介して、電装ＢＯＸ３４に伝達され、電装ＢＯＸ３４から表示部２９に作用して表示を可変し、ブラシレスモータ１を運転する。
図１６は、電装ＢＯＸ３４とブラシレスモータ１の接続を示している。図１６において、ＡＣコンセント３６からＡＣプラグ３５を介して電装ＢＯＸ３４に入力された商用交流電圧は、電装ＢＯＸ３４で直流に変換されて、直流電源５、制御電源６の出力となる。そして、直流電源５および制御電源６の出力はそれぞれＶＤＣ端子、ＶＣＣ端子、ＧＮＤ端子を経て、ブラシレスモータ１へ供給される。リモコン２７からの信号が、受光部２８を介して演算器３７へ伝達される。演算器３７は、表示部２９の表示を、受信した信号に相応した表示を行うよう作用するとともに、ＶＳＰ端子に運転指令信号ＶＳＰを発生する。運転指令信号ＶＳＰに相応してブラシレスモータ１は運転を行う。ＦＧ端子には、ブラシレスモータ１の運転により、回転速度を意味する信号（ＦＧ信号）を、ブラシレスモータ１が発生する。ＦＧ信号は、演算器３７へ入力され、運転指令信号ＶＳＰを、ＦＧ信号に相応して可変し、ブラシレスモータ１の回転速度を制御する。
ブラシレスモータ１を運転する際、リモコン２７の運転開始操作により、ブラシレスモータ１への運転指令信号ＶＳＰを、ＶＳＰ＞＝ＶＳＰＬなる値にする。操作により、ブラシレスモータ１の図示しない内部で、運転・停止判別部１０が、制御電源遮断部１１へ作用して、制御電源６より制御部３へ電力供給する。これにより、制御部３の作用によりブラシレスモータ１にトルクが発生、運転が開始される。次に、リモコン２７の停止指令操作により、ブラシレスモータ１への運転指令信号ＶＳＰを、ＶＳＰ＜ＶＳＰＬなる値にする。操作により、ブラシレスモータ１の図示しない内部で、運転・停止判別部１０が、制御電源遮断部１１へ作用して、制御電源６より制御部３へ電力供給を遮断する。したがって、制御電源６からブラシレスモータ１への電力供給はゼロであり、運転停止中の待機電力の低減が可能になる。
このように、本発明のブラシレスモータの駆動装置およびブラシレスモータは、運転停止中の制御電源の待機電力を削減することが可能になる。
本発明のブラシレスモータ駆動装置およびブラシレスモータは、空気調整機の省電力化に最適であり、その他、ブラシレスモータを含む各種機器の省エネ化を必要とする用途などにも有用である。
１ ブラシレスモータ
１ａ 第一の巻線
１ｂ 第二の巻線
１ｃ 第三の巻線
２ パワースイッチ部
３ 制御部
４ シャント抵抗
５ 直流電源
６ 制御電源
７ 運転指令信号源
９ ブラシレスモータ駆動装置
１０ 運転・停止判別部
１１ 制御電源遮断部
１２ プリント配線板
１３ インピーダンス変換部
１５ 比較器
１６ 基準電圧発生器
２２ 家屋
２３ 屋外
２４ 屋内
２５ 屋内空気調整機
２６ 屋外空気調整機
２７ リモコン
２８ 受光部
２９ 表示部
３０ 配管
３１ 地面
３２ 熱交換器
３３ クロスフローファン
３４ 電装ＢＯＸ
３５ ＡＣプラグ
３６ ＡＣコンセント
３７ 演算器
３８ 電装基板
４２ シャフト
４３ 第一の玉軸受け
４４ 第二の玉軸受け
４５ ヨーク
４６ 永久磁石
４７ 回転子組立
４８ 固定子
４９ 巻線
５０ インシュレータ
５１ 巻線端子
５２ モールド組立
５３ ブラケット
５４ リード線
５５ ブッシュ
５６ コネクタ

Claims (6)

  1. 外部からの運転指令に基づき巻線へ電力供給量を可変して、直流電源から複数相の前記巻線へ電力供給するパワースイッチ部と、制御電源から電力を得る制御部とを備えたブラシレスモータの駆動装置であって、
    運転・停止判別部と制御電源遮断部とを備え、
    前記運転・停止判別部は、運転指令入力端子に設け、
    前記制御電源遮断部は、前記制御電源の正側出力端子と前記制御部の制御電源入力端子の間に設けて、
    前記運転・停止判別部は、前記運転指令が運転停止状態であると判断した場合に、前記制御電源遮断部に作用して、前記制御電源から前記制御部への電力供給を遮断することを特徴とするブラシレスモータ駆動装置。
  2. 前記制御電源遮断部は、ＰＮＰトランジスタと第一の抵抗を含み、
    前記運転・停止判別部は、ＮＰＮトランジスタと第二の抵抗と第三の抵抗を含み、
    前記ＰＮＰトランジスタのエミッタは、前記制御電源の正側出力端子と接続し、コレクタは、前記制御部の制御電源入力端子に接続し、ベースは、前記第一の抵抗の一方に接続し、前記第一の抵抗の他方は、前記ＮＰＮトランジスタのコレクタに接続し、
    前記ＮＰＮトランジスタのベースは、前記第二の抵抗を介して運転指令入力端子に接続するとともに、前記第三の抵抗を介してエミッタに接続し、前記エミッタはグランドに接続したことを特徴とする請求項１に記載のブラシレスモータ駆動装置。
  3. インピーダンス変換部をさらに備え、
    前記インピーダンス変換部は、第二のＮＰＮトランジスタと第四の抵抗とを含み、
    前記第二のＮＰＮトランジスタのコレクタは、前記制御電源の正側出力に接続し、ベースは、前記第四の抵抗を介して前記運転指令入力端子に接続し、エミッタは、前記運転・停止判別部に含まれる前記ＮＰＮトランジスタのベースに、前記第二の抵抗を介して接続したことを特徴とする請求項１又は２に記載のブラシレスモータ駆動装置。
  4. 前記運転・停止判別部は、比較器と基準電圧発生器とを含み、
    前記比較器の第一の入力端子は、前記運転指令入力端子に接続し、第二の入力端子は、前記基準電圧発生器の正側出力端子と接続し、
    前記比較器の出力は、前記制御電源遮断部の前記ＰＮＰトランジスタのベースに前記第一の抵抗を介して接続し、
    前記基準電圧発生器の負側出力端子はグランドに接続したことを特徴とする請求項１又は２に記載のブラシレスモータ駆動装置。
  5. 請求項１に記載のブラシレスモータ駆動装置を備えたことを特徴とするブラシレスモータ。
  6. 請求項５に記載のブラシレスモータを送風ファン駆動用に供した空気調整機であって、
    運転中は、運転状態を意味する前記運転指令を前記ブラシレスモータへ入力して、前記ブラシレスモータの内部のブラシレスモータ駆動装置に前記制御電源から電力供給し、運転停止時には、停止状態を意味する前記運転指令を前記ブラシレスモータへ入力して、前記ブラシレスモータの内部の前記ブラシレスモータ駆動装置への前記制御電源から電力供給を遮断するよう構成したことを特徴とする空気調整機。
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