KR20080025196A

KR20080025196A - 송풍 장치 및 그것을 탑재한 전기 기기

Info

Publication number: KR20080025196A
Application number: KR1020087002683A
Authority: KR
Inventors: 마사유키 다카다
Original assignee: 마쯔시다덴기산교 가부시키가이샤
Priority date: 2005-10-04
Filing date: 2006-09-29
Publication date: 2008-03-19
Also published as: WO2007040179A1; JP2007100574A; WO2007040180A1; KR100911070B1; CN101233326A; KR100911071B1; CN101233325B; US8118565B2; US7812564B2; KR20080026638A; CN101233326B; JP4444195B2; US20090129017A1; CN101233325A; US20090104034A1

Abstract

공급 전류 제어 회로는, 전류 검출 회로가 검출하는 인버터 회로의 평균 전류가 지시된 전류값으로 일정하게 되도록, 저압 직류 전원의 전압을 제어한다. 이에 의해 풍량의 변화량이 적은 특성을 얻는다.

Description

송풍 장치 및 그것을 탑재한 전기 기기{BLOWER AND ELECTRIC DEVICE WITH SUCH BLOWER MOUNTED THEREON}

본 발명은, 환기 장치, 공기 조화기 등에 탑재하는 송풍 장치 및 그 송풍 장치를 탑재하는 전기 기기에 관한 것이다.

일본국 특허공개 2002－165477호 공보와, 일본국 특허 공개 평 10－89674호 공보에 개시된 종래 송풍 장치를, 도 6으로부터 도 9를 참조하면서 설명한다.

도 6은 종래의 브러시리스 DC모터(104)(이하, 모터(104)라고 함)의 회로를 나타낸다. 교류 전압(101)을 정류한 직류 전압을, 인버터(105)를 통해 모터(104)에 인가한다. 상기 회로는 또한 전류 검출기(106), 회전자 위치 센서(107), 제어 장치(110)를 가진다. 제어 장치(110)는, 도시한 바와 같이, 회전수 검출부(111), 전류 검출부(112), 풍량 연산부(113), 속도 제어부(114)를 가진다.

도 7은 속도 제어부(114)의 회로를 나타낸다. 풍량 연산부(113)는 목표 풍량을 달성하기 위한 모터(104)의 목표 회전수를 산출한다. 속도 제어부(114)는, 목표 회전수를 달성하기 위한 출력 전압을 가지는 PWM 신호를 생성한다. 인버터(105)는 모터(104)를 PWM 구동한다.

모터(104)를 전압을 일정하게 구동했을 경우, 도 8에 나타낸 바와 같이, 적 은 회전수 변화로, 풍량이 크게 변화한다. 따라서, 외풍압(外風壓) 등의 영향으로 압력 손실이 조금 변화하면 풍량은 크게 변화한다. 본 발명은, 압력 손실이 변화하더라도 풍량의 일정 제어를 실현하는 송풍 장치를 제공한다.

본 발명의 송풍 장치는, 송풍기와 송풍기의 풍량 지시 회로와, 송풍기를 구동하는 브러시리스 DC모터와, 브러시리스 DC모터의 인버터 회로와, 브러시리스 DC모터를 위한 구동 논리 제어 회로와, 브러시리스 DC모터의 회전수 검출 회로와, 인버터 회로에 저압 직류 전압을 공급하는 저압 직류 전원과, 인버터 회로의 평균 전류를 제어하는 공급 전류 제어 회로와, 평균 전류를 지시하는 전류 지시 회로를 가지고, 전류 지시 회로에 의해, 브러시리스 DC모터의 회전수를 제어하여 송풍기의 풍량을 일정하게 제어한다.

도 1은, 본 발명의 실시 형태의 환기 장치의 구성을 나타낸 도면이다.

도 2는, 도 1에 나타낸 환기 장치에 탑재한 모터의 특성을 나타낸 도면이다.

도 3은, 도 1에 나타낸 환기 장치에 탑재한 모터의 특성을 나타낸 도면이다.

도 4는, 도 1에 나타낸 환기 장치의 특성의 일례를 나타낸 도면이다.

도 5는, 도 1에 나타낸 환기 장치의 외관도이다.

도 6은, 종래의 송풍 장치를 나타낸 회로 블럭도이다.

도 7은, 도 6에 나타낸 송풍기의 회로 구성을 나타낸 도면이다.

도 8은, 도 6에 나타낸 송풍기에 탑재한 모터의 특성을 나타낸 도면이다.

도 9는, 도 6에 나타낸 송풍기의 특성의 일례를 나타낸 도면이다.

[부호의 설명]

2 : 구동 코일

3 : 자석 회전자

4 : 홀 소자

5 : 구동 논리 제어 회로

6 : 인버터 회로

8 : 저압 직류 전원

9 : 정류 회로

11 : 브러시리스 DC모터

14 : 저압 직류 전압 변경 회로

15 : 풍량 지시 회로

19 : 전류 지시 회로

21 : 전류 검출 회로

22 : 공급 전류 제어 회로

29 : 토크 특성 제어 회로

30 ; 송풍기

31 : 송풍 장치를 탑재한 환기 장치(전기 기기)

32 : 풍량 제어 회로

이하, 본 발명의 실시 형태를 도면을 참조하면서 설명한다.

도 1로부터 도 4에 나타낸 바와 같이, 송풍 장치를 탑재한 환기 장치(31)(전기 기기)는, 브러시리스 DC모터(11)(이하, 모터(11)로 함)를 탑재한 송풍기(30)를 내장하여, 실내 공기를, 덕트(23)를 통해 옥외로 배출한다. 모터(11)는, 구동 코일(2), 자석 회전자(3), 자극 위치 검출을 위한 홀 소자(4), 홀 소자(4)의 출력 파형을 합성하는 자속 파형 합성 회로(12), 인버터 회로(6), 논리 회로(5), 전류 파형 제어 회로(7)와, 상용 교류 전원을 45V이하의 직류 전압으로 변환하는 저압 직류 전원(8), 인버터 회로(6)의 전류를 검지하는 전류 검출 회로(21), 인버터 회로(6)의 평균 전류가 지시되는 값이 되도록, 저압 직류 전원(8)의 출력 전압을 가변하는 공급 전류 제어 회로(22)를 내장한다.

전류 검출 회로(21)는 기준 전압에 션트 레귤레이터를 사용해, 전류 설정 저항을 펑션 트리밍(function trimming)하여 검출 정밀도를 높인다. 상기 회로는 일부의 부품을 제외하고, 하이브리드 IC로 구성된다. 모터(11)에서는, 펄스 신호 회로에서 생성된 펄스 신호와, 저압 직류 전원(8)의 출력 전압이 외부로 출력된다.

모터(11)에는 상용 교류 전원을 정류 평활한 고압 직류 전압과, 공급 전류 제어 회로(22)가 제어하는 평균 전류를 지시하는 전류 지시 전압이 입력된다. 모터(11)의 외부에는, 상용 교류 전원을 정류하는 정류 회로(9)와, 평활 콘덴서(18)와, 공급 전류 제어 회로(22)로 제어하는 평균 전류값을 지시하는 전류 지시 회로(19)와, 송풍기(30)의 풍량을 지시하는 풍량 지시 회로(15)가 배치된다.

전원을 투입하면, 인버터 회로(6)에 소정 전류가 공급되고, 자석 회전자(3) 가 회전한다. 자석 회전자(3)의 자극은 극이방성(極異方性) 자석(3a)으로 구성되므로, 구동 코일(2)의 유기 전압과 홀 소자(4)의 검출 파형은, 모두 대략 정현파장의 파형이다. 자속 파형 합성 회로(12)는, U상 전류의 고조파 성분을 제거하기 위하여, 홀 소자(4)의 U상 파형으로부터 V상 파형을 감산(減算)하여, V상 전류의 고조파 성분을 제거하기 위하여 홀 소자(4)의 V상 파형으로부터 W상 파형을 감산해, W상 전류의 고조파 성분을 제거하기 위하여 홀 소자(4)의 W상 파형으로부터 U상 파형을 감산한다.

전류 파형 제어 회로(7)는, 각 상 전류 파형이, 자속 분포 합성 회로(12)가 만드는 고조파 성분을 제거한 파형에 대략 상사형이 되도록, 인버터 회로(6)의 스위칭 소자 Q1로부터 Q6을 포화에 가까운 비포화 상태로 사용한다. 그래서, 인버터 회로(6)의 전류에는 급격한 변화가 없고, 리플의 발생도 억제된다. 공급 전류 제어 회로(22)는, 인버터 회로(6)의 평균 전류가 전류 지시 회로(19)의 지시와 동일하게 되도록 항상 저압 직류 전압 변경 회로(14)를 제어한다.

풍량 제어 회로(32)는, 저압 직류 전원(8)의 출력 전압-전류 특성이 도 2에 나타낸 특성이 되도록, 전류값 지시 회로(19)를 제어한다.

토크 특성 제어 회로(29)는, 풍량 지시 회로(15)가 지시하는 복수의 풍량에 대응하는 모터(11)의 회전수-토크 특성을 실현하도록 전류값 지시 회로(19)를 제어한다.

상기와 같이, 풍량 제어 회로(32)는, 송풍기(30)의 회전수가 높아짐에 따라, 인버터 회로(6)의 전류가 높아지도록 제어하므로, 도 3에 나타낸 바와 같이, 모터 의 회전수-토크 특성은 회전수가 상승함에 따라 토크가 커지는 특성이 된다. 이 특성에 따라, 외풍압이나 덕트 길이 등의 압력 손실이 변화해도 풍량을 일정하게 제어할 수 있다.

또한, 본 실시 형태에서는 저압 직류 전원(8)의 출력 전압을 가변하여 인버터 회로(6)의 전류를 일정하게 제어하지만, 직류 전압을 고정하여, 모터 전류를 PWM 제어하고, PWM의 듀티를 가변하는 구성으로 해도 되고, 풍량의 일정 제어를 실현할 수 있는 작용 효과에 차이가 생기지 않는다.

구체적으로는, 저압 직류 전원(8)의 저압 직류 전압을 PWM 제어하는 PWM 제어 회로(도시하지 않음)와, PWM 제어 회로에 듀티를 지시하는 듀티 지시 회로(도시하지 않음)를 구비한다. 그리고, 인버터 회로(6)에는 저압 직류 전원(8)으로부터 일정(고정)의 저압 직류 전압을 인가한다. 풍량 지시 회로(15)에 의해 지시되는 풍량을 얻기 위하여, 저압 직류 전원(8)의 전압값 대신에 듀티 지시 회로의 지시에 따라, 전류 지시 회로(19)가 지시하는 평균 전류의 값을 변화시키도록 풍량 제어 회로(32)를 구성해도 된다.

또한, 본 실시 형태에서는 인버터 회로(6)의 스위칭 소자 Q1로부터 Q6을 포화에 가까운 비포화 상태로 사용했지만, Q1, Q3, Q5 또는 Q2, Q4, Q6을 PWM 제어(쵸핑)하여 각 상 전류 파형을 제어하는 구성으로 해도 되고, 풍량 일정 제어를 실현할 수 있는 작용 효과에 차이가 생기지 않는다.

또한, 논리 회로(5)가, 모터(11)의 코일의 도통각을 150도 이상 180도 이하로 하면 모터 전류에 급격한 변화가 생기지 않는다.

본 발명의 송풍 장치는, 압력 손실의 영향을 받는 일없이, 풍량이 일정한 특성을 얻을 수 있으므로, 환기 장치, 공기 조화기 등에 대한 탑재에 적합하다.

Claims

송풍기와,

상기 송풍기의 풍량 지시 회로와,

상기 송풍기를 구동하는 브러시리스 DC모터와,

상기 브러시리스 DC모터의 인버터 회로와,

상기 브러시리스 DC모터를 구동 제어하는 구동 논리 제어 회로와,

상기 인버터 회로에 저압 직류 전압을 인가하는 저압 직류 전원과,

상기 인버터 회로에 공급하는 평균전류를 일정하게 제어하는 공급전류제어 회로와,

상기 평균 전류를 지시하는 전류 지시 회로와,

상기 풍량 지시 회로로, 지시되는 풍량을 얻기 위하여, 상기 저압 직류 전원의 전압값에 따라, 상기 전류 지시 회로가 지시하는 상기 평균 전류 값을 변화시키는 풍량 제어 회로를 구비한 송풍 장치.
청구항 1에 있어서,

상기 저압 직류 전원의 상기 저압 직류 전압을 PWM 제어하는 PWM 제어 회로와,

상기 PWM 제어 회로에 듀티를 지시하는 듀티 지시 회로를 더 가지고,

상기 인버터 회로에는 상기 저압 직류 전원으로부터 일정한 상기 저압 직류 전압을 인가하고,

상기 풍량 지시 회로에 의해, 지시되는 풍량을 얻기 위하여, 상기 저압 직류 전원의 전압값 대신에 상기 듀티 지시 회로의 지시에 따라, 상기 전류 지시 회로가 지시하는 상기 평균 전류 값을 변화시키는 풍량 제어 회로를 구비한 송풍 장치.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,

지시되는 풍량을 얻기 위하여, 상기 전류 지시 회로를 제어하는 토크 특성 제어 회로를 더 가지는 송풍 장치.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,

상기 브러시리스 DC모터는 극이방성 자석의 자석 회전자를 갖고, 상기 구동 논리 제어 회로는 상기 브러시리스 DC모터에 인가하는 전압의 도통각을 150도 이상 180도 이하로 한 송풍 장치.
청구항 1 또는 청구항 2에 기재된 송풍 장치를 탑재한 전기 기기.