JP2013031360A - Ｄｃブラシレスモータ - Google Patents

Abstract

【課題】商用交流電源などのＡＣ電源の直接入力が可能で、その商用電源の周波数に応じた速度で駆動が可能なＡＣ入力のＤＣブラシレスモータを提供する。
【解決手段】本発明のＡＣ入力のＤＣブラシレスモータは、駆動巻線と可動子とを少なくとも有するモータ部と、駆動巻線に駆動電力を供給するパワー素子と、駆動電力を制御するパワー制御部と、速度制御信号を発生する速度制御部と、商用交流電源が入力される端子部とを備え、パワー制御部は速度制御信号によりパワー素子の通電量を制御し、速度制御部は端子部に入力される商用交流電源の周波数に基づいて速度制御信号をパワー制御部に出力し、モータ部とパワー素子とパワー制御部と速度制御部とを少なくとも内蔵して、端子部への商用交流電源の接続によって商用電源周波数に応じた速度で駆動される。
【選択図】図１

Description

本発明は、空調機器などの家電機器に主に使用され、商用交流電源を直接入力して駆動されるＡＣ入力のＤＣブラシレスモータに関する。

商用交流電源で直接駆動できるモータとしては、特許文献１のようにインダクションモータがよく知られており、空調機器のファン用途などの回転機構に使用されてきた。

しかしインダクションモータは、２次導体への励磁が原理的に必要なため効率面での課題があり、近年の機器の効率化と省電力化要求の高まりから、ＤＣブラシレスモータへの置き換えが進みつつある。そして、この傾向は世界的な環境意識の高まりと共にますます強まっている。

ＤＣブラシレスモータをインダクションモータに置き換えて使用するには、駆動用のＤＣ電源や、インダクションモータと等価な回転速度精度性能を実現するための速度制御機能などを備える必要がある。

特に、速度制御機能を有するＤＣブラシレスモータを実現するために、その速度周期基準信号として特許文献２のように水晶発振器を用いる方法が一般的に知られている。また、特許文献３のように商用交流電源の周波数を基準に速度制御される直流モータ（ＤＣブラシ付モータ）の例が開示されている。これらの開示されている技術は、モータを駆動するためのＤＣ電源をモータの外部に用意する必要があること、また、特に特許文献３の技術では、商用交流電源の周波数が変化すれば直流モータの回転数が変化するという課題がある。

ＤＣブラシレスモータの速度制御の例を、具体的に図１３、図１４を用いて説明する。

図１３は、従来のＤＣブラシレスモータの構成例で、駆動巻線を有する固定子３と可動子２とを備えたモータ部４と、固定子３に駆動電力を供給する複数のパワー素子５ａ〜５ｆからなるパワー部６と、パワー部６の駆動電力を制御するパワー制御部７と、可動子２の位置に応じた信号を発生する位置信号発生部８と、可動子２の回転速度を制御する速度制御信号を発生する速度制御部９と、ＤＣ電源部１７が入力される端子部１０から構成されている。

パワー制御部７は、位置信号発生部８が発生する可動子位置信号と、速度制御部９から出力される速度制御信号とが入力され、可動子位置信号により複数のパワー素子５ａ〜５ｆをオンオフ制御して可動子２を駆動するとともに、速度制御信号により複数のパワー素子５ａ〜５ｆの通電量を制御することで可動子２の回転速度の加速減速を行う。

速度制御部９は、水晶発振器出力部１６の分周信号である速度基準信号と、位置信号発生部８から出力される可動子位置信号をもとに回転数検出部１４から出力される実回転数信号とを比較部１３によって比較し、比較した結果に応じて制御アンプ部１５より速度制御信号をパワー制御部７に出力する。

図１４は、上記した従来例のＤＣブラシレスモータの速度制御部の動作を示したものである。

水晶発振器出力部１６から分周して出力された速度基準信号と、位置信号発生部８からの出力される可動子位置信号をもとに回転数検出部１４から出力される実回転数信号とを、比較部１３で比較する。比較部１３の出力は制御アンプ部１５を介して加速減速指令としてパワー制御部７に伝えられる。パワー制御部７は、制御アンプ部１５の加速減速指令によってパワー部６の複数のパワー素子５ａ〜５ｆの通電量を制御する。これにより、固定子３に印加される電圧あるいは電流が制御され、可動子２を所望の回転速度で動かすことができる。

図１４のＢ区間では、水晶発振器出力部１６出力の速度基準信号の周期ｔ０より回転数検出部１４出力の実回転数信号の周期ｔ２が長いため、比較部１３は回転速度が遅いと判断して“Ｈ”レベル信号を出力し、制御アンプ部１５から加速の速度制御信号をパワー制御部７に出力する。これにより、パワー制御部７はパワー部６の通電量を増やし回転数を上げるように動作する。Ｃ区間では、実回転数信号の周期ｔ３が短いため、比較部１３は回転速度が速いと判断して“Ｌ”レベル信号を出力し、制御アンプ部１５から減速の速度制御信号をパワー制御部７に出力する。これにより、パワー制御部７はパワー部６の通電量を減少させ回転数を下げるように動作する。このようにして速度周期基準信号と実回転数周期が概ね一致するように速度制御が行われる。概ね一致とは、速度基準信号と実回転数信号の差分がゼロに収束するように加速、減速の指令が繰り返され制御されるが、微小な差分が残り完全なゼロにはならず微小な加速減速を指令を繰り返して所望の回転速度になるように安定することを意味する。なおＡ区間は、速度基準信号の周期ｔ０と実回転数信号の周期ｔ１とが完全に一致している状態を示しているが、加速減速指令が無い状態を維持するＡ区間の状態は実際には起きない。

特開昭５２−２８１５２号公報 特開平１−１６４２８７号公報 特開昭５９−５２２２８号公報

しかしながら上記従来の方法は、ＤＣ電源入力を前提としているため、商用交流電源などのＡＣ電源入力に対応できる構成にはなっておらず、また速度制御の基準信号として水晶発振器を使用しているため、家電機器に使用されるＡＣインダクションモータからの置き換えとしてのＤＣブラシレスモータを実現するには高価となる。また、商用交流電源の周波数は地域によって５０／６０Ｈｚの違いがあるため、モータの回転速度変動が機器の動作や効率などの性能に影響を与えるという課題がある。

本発明は上記従来の課題を解決するものであり、商用交流電源などのＡＣ電源の直接入力が可能で、その商用電源の周波数に応じた速度で駆動が可能なＡＣ入力ＤＣブラシレスモータを提供するものである。言い換えれば、商用交流電源に直接接続でき、その周波数に応じた回転数で駆動されるインダクションモータの利便性を継承した高効率で安価なＡＣ入力ＤＣブラシレスモータを提供するものである。

また、商用交流電源の周波数に地域差に依らず回転数が変わらないモータを実現し、如何なる地域でも安定した回転数で機器の効率性能などを損なわない駆動が可能なＡＣ入力ＤＣブラシレスモータを提供するものである。

本発明のＡＣ入力のＤＣブラシレスモータは、単相または複数相の駆動巻線と可動子とを少なくとも有するモータ部と、前記駆動巻線に駆動電力を供給する複数のパワー素子と、前記複数のパワー素子の前記駆動電力を制御するパワー制御部と、前記可動子の位置に応じた可動子位置信号を発生する位置信号発生部と、前記可動子の速度制御信号を発生する速度制御部と、商用交流電源が入力される端子部とを備え、前記パワー制御部は、前記可動子位置信号と前記速度制御信号とが入力され、前記可動子位置信号によりオンオフ制御を行うパワー素子を前記複数のパワー素子から選択して前記可動子を駆動すると共に、前記速度制御信号により前記複数のパワー素子の通電量を制御するものであり、前記速度制御部は、前記端子部に入力される商用交流電源の周波数に基づいて前記可動子の速度を制御する前記速度制御信号を前記パワー制御部に出力するものであり、前記モータ部と、前記複数のパワー素子と、前記パワー制御部と、前記位置信号発生部と、前記速度制御部とを少なくとも内蔵し、前記端子部への商用交流電源の接続によって商用電源の周波数に応じた速度で駆動されるものである。

これにより、商用交流電源に直接接続でき、その周波数に応じた回転数で駆動されるインダクションモータの利便性を継承した高効率で安価なＡＣ入力ＤＣブラシレスモータが実現できる。

また、商用交流電源の周波数が５０Ｈｚの場合と６０Ｈｚの場合との可動子の速度が、同じ所望の速度となるように切替えが可能な速度切替部を備えるものである。

これにより、商用電源の周波数が異なる地域でも安定した回転数で駆動でき、機器の効率性能などを損なわないＡＣ入力のＤＣブラシレスモータが実現できる。

また、単相または複数相の駆動巻線と可動子とを少なくとも有するブラシレスモータ部と、前記駆動巻線に駆動電力を供給する複数のパワー素子と、前記複数のパワー素子の前記駆動電力を制御するパワー制御部と、前記可動子の位置に応じた可動子位置信号を発生する位置信号発生部と、前記可動子の速度制御信号を発生する速度制御部と、商用交流電源が入力される端子部とを備え、前記パワー制御部は、前記可動子位置信号と前記速度制御信号とが入力され、前記可動子位置信号によりオンオフ制御を行うパワー素子を前記複数のパワー素子から選択して前記可動子を駆動すると共に、前記速度制御信号により前記複数のパワー素子の通電量を制御するものであり、前記速度制御部は、前記端子部に入力される商用交流電源の周波数変動を低減あるいは無視する安定化部を有し、前記安定化部により変動が低減あるいは無視された周波数情報信号に基づいて前記可動子の速度を制御する前記速度制御信号を前記パワー制御部に出力するものであり、前記ブラシレスモータ部と、前記複数のパワー素子と、前記パワー制御部と、前記位置信号発生部と、前記速度制御部とを少なくとも内蔵し、前記端子部への商用交流電源の接続によって商用電源の周波数に応じた速度で駆動され、かつ前記安定化部によって商用交流電源の周波数変動に速度が影響されない構成としたものである。

これにより、電源事情の悪化などで商用電源の電圧変動や周波数変動があった場合においても、回転数変動を抑制しモータが搭載される機器の動作や性能に影響を与えないＡＣ入力ＤＣブラシレスモータが実現できる。

本発明のＡＣ入力のＤＣブラシレスモータは、商用交流電源と直接接続ができ、その電源周波数に応じた回転数で駆動されるというインダクションモータの利便性とＤＣブラシレスモータの高効率性能を安価に実現することができる。また、商用電源の周波数が異なる地域でも安定した回転数で駆動でき、機器の効率性能などを損なわないＡＣ入力のＤＣブラシレスモータが実現できるという効果も奏する。更に、電源事情の悪化などで商用電源の電圧変動や周波数変動があった場合においても、回転数変動を抑制しモータが搭載される機器の動作や性能に影響を与えないという効果も奏する。そして、これまでインダクションモータが主に使用されてきた家電機器などの用途で、より高効率なＤＣブラシレスモータへの置き換えを促進し、これらモータが搭載される機器の省エネ性能の向上に貢献できる。

本発明の実施の形態１の構成を示した図 本発明の実施の形態１の動作を説明した図 本発明の実施の形態２の構成を示した図 本発明の実施の形態２の動作を説明した図 本発明の実施の形態３の構成を示した図 本発明の実施の形態３の動作を説明した図 本発明の実施の形態４の構成を示した図 本発明の実施の形態４の動作を説明した図 本発明の実施の形態５の構成を示した図 本発明の実施の形態５の動作を説明した図 本発明のホール素子を使用した位置信号発生部の例の図 本発明のシャント抵抗を使用した位置信号発生部の例の図 従来のＤＣブラシレスモータの構成例を示した図 従来のＤＣブラシレスモータの構成例における動作を説明した図

以下、本発明の実施の形態１について図面を参照しながら説明する。但し、本発明は以下の実施の形態に限定されない。

図１は、本発明の実施の形態１におけるＡＣ入力のＤＣブラシレスモータの構成を示した図であり、図２はその動作について示した図である。

図１の実施形態１のＡＣ入力のＤＣブラシレスモータは、駆動巻線を有する固定子３と可動子２を有するモータ部４と、固定子３に駆動電力を供給する複数のＭＯＳＦＥＴなどのパワー素子５ａ〜５ｆからなるパワー部６と、パワー素子５ａ，パワー素子５ｂ，パワー素子５ｃ，パワー素子５ｄ，パワー素子５ｅ，パワー素子５ｆによる駆動電力を制御するパワー制御部７と、可動子２の位置に応じた可動子位置信号を発生する位置信号発生部８と、可動子２の速度制御信号を発生する速度制御部９と、商用交流電源１が入力される端子部１０と、商用交流電源１を直流電圧に変換するＡＣ／ＤＣ変換部１１とを備える。

パワー制御部７は、可動子位置信号と速度制御信号とが入力され、可動子位置信号により、複数のパワー素子５ａ〜５ｆの中からオンオフ制御を行うパワー素子を選択して通電し、可動子２を駆動すると共に、速度制御信号によりそのパワー素子の通電量を制御するものである。

速度制御部９は、端子部１０に入力される商用交流電源１の周波数に基づいて可動子２の速度を制御する速度制御信号をパワー制御部７に出力する。

ここで、モータ部４と、複数のパワー素子５ａ〜５ｆからなるパワー部６と、パワー制御部７と、位置信号発生部８と、速度制御部９、端子部１０、ＡＣ／ＤＣ変換部１１とは一体化され、端子部１０への商用交流電源１の接続によって商用電源の周波数に応じた速度で駆動されるＡＣ入力のＤＣブラシレスモータを構成している。なお、ＡＣ／ＤＣ変換部については平滑用コンデンサを有していても、有していなくとも構わない。

図２は、上記したＡＣ入力のＤＣブラシレスモータの動作について、特に速度制御部９の動作を示したものである。

周波数検出部１２は、商用交流電源１の電源周波数を取り込み、その周波数を速度基準信号として出力する。また回転数検出部１４は、位置信号発生部８から出力される可動子２の位置に応じた可動子位置信号を処理し、その周期を実回転数信号として出力する。これら速度基準信号と実回転数信号とは比較部１３で比較される。比較部１３の出力は、制御アンプ部１５により増幅および制御安定化のための位相補償などの処理が行われ、加速指令または減速指令としてパワー制御部７に伝えられる。パワー制御部７は、制御アンプ部１５からの出力によってパワー部６の複数のパワー素子５ａ〜５ｆの通電量を制御し、固定子３の印加電圧あるいは電流を制御して可動子２を駆動する。

図２のＢ区間では、周波数検出部１２から出力される速度基準信号の周期ｔ０と回転数検出部１４から出力される実回転数信号の周期ｔ２とを比較した結果、実回転数信号の周期ｔ２のほうが長いため、比較部１３はモータの回転速度が遅いと判断し“Ｈ”レベルの信号を出力する。その結果、制御アンプ部１５は加速指令を出力する。Ｃ区間では、実回転数信号の周期ｔ３が短く、比較部１３はモータの回転速度が速いと判断し“Ｌ”レベルの信号を出力する。その結果、制御アンプ部１５から減速指令を出力する。このようにして、商用交流電源１の周波数に応じた速度基準信号の周期と可動子位置信号をもとに回転数検出部より出力される実回転数信号の周期とが概ね一致するように可動子の速度は制御される。概ね一致とは、速度基準信号と実回転数信号の差分がゼロに収束するように加速、減速の指令が繰り返され制御されるが、微小な差分が残り完全なゼロにはならず微小な加速減速を指令を繰り返して所望の回転速度になるように安定することを意味する。なおＡ区間は、速度基準信号の周期と実回転数信号の周期とが完全に一致している状態を示しているが、加速減速指令が無い状態を維持するＡ区間の状態は実際には起きない。

次に本発明の実施の形態２について図３、図４を参照しながら説明する。

図３は、本発明の実施の形態２におけるＡＣ入力のＤＣブラシレスモータの構成を示した図であり、図４はその動作について示した図である。

図３の実施形態２のＡＣ入力のＤＣブラシレスモータは、図１の実施形態１に示したものに対し、速度制御部９を成す比較部１３を判別部２２とした点が異なり、その他は同じ構成である。

図３の実施形態２の速度制御部９は、商用交流電源１の周波数に応じた周期または周波数を有する速度基準信号と、位置信号発生部８から出力される可動子位置信号をもとに回転数検出部１４より出力される実回転数信号の周期または周波数との周期差または周波数差が、所望の範囲外であるか所望の範囲内であるかを判別する判別部２２を有している。

判別部２２が範囲外と判別した場合は所望の範囲内に向かう方向に速度制御信号を増減させ、固定子３に印加するパワー部６の複数のパワー素子５ａ〜５ｆの通電量を制御し可動子２を加速あるいは減速させる。

判別部２２が所望の範囲内と判別した場合は速度制御信号の増減を停止させ、固定子３に印加するパワー部６の複数のパワー素子５ａ〜５ｆへの通電量を固定することで可動子２の速度を維持させる。

これにより、商用交流電源１の周波数に応じた速度基準信号と回転数検出部より出力される実回転数信号との周期差または周波数差が所望の範囲内に収まるように可動子２の速度は制御される。

図４は、実施形態２の動作について説明した図である。

周波数検出部１２は、商用交流電源１の電源周波数を取り込み、その周波数を速度基準信号として出力する。また回転数検出部１４は、位置信号発生部８から出力される可動子２の位置に応じた可動子位置信号を処理し、その周期を実回転数信号として出力する。これら速度基準信号の周期と実回転数信号の周期との差が、所望の範囲内かどうかを判別部２２で判別する。

例えば、図４のＢ区間では速度基準信号の周期ｔ０と実回転数信号の周期ｔ２との周期差ｔ２−ｔ０が所望の範囲の上限値αを超え、モータの回転速度が遅いと判断され、判別部２２は“遅い”を意味する“Ｈ”レベルの判別信号を出力している。これに伴い制御アンプ部１５は、速度制御信号として加速指令をパワー制御部７に伝え、パワー部６の複数のパワー素子５ａ〜５ｆの通電量を増加させ、固定子３に印加する電圧または電流を増加して可動子２を加速する。

また、図４のＣ区間では速度基準信号の周期ｔ０と実回転数信号の周期ｔ３との周期差ｔ３−ｔ０が所望の範囲の下限値−αを下回り、モータの回転速度が速いと判断され、判別部２２は“速い”を意味する“Ｌ”レベルの判別信号を出力している。これに伴い制御アンプ部１５は、速度制御信号として減速指令をパワー制御部７に伝え、パワー部６の通電量を減少させ、固定子３に印加する電圧または電流を減少して可動子２を減速する。

このようにして、商用交流電源１の周波数に応じた速度基準信号の周期と、回転数検出部より出力される実回転数信号の周期との周期差あるいは周波数差が、所望の範囲内に収まるように可動子２の速度が制御される。

Ａ区間では、速度基準信号の周期ｔ０と実回転数信号の周期ｔ１との周期差ｔ１−ｔ０が所望の範囲内（−αからαの間）に入っており、判別部２２からの判別信号は範囲内であることを意味する信号が出力され、制御アンプ部１５は速度制御信号の増減を停止して直前の速度制御信号の状態を維持した指令をパワー制御部７に伝え、パワー部６の通電量を固定し、可動子２の回転速度を維持している様子を示している。

なお実施形態２では、判別部２２を用い、モータの回転数が所望の範囲内であるときは制御アンプ部１５の出力を維持固定するように動作させるため、制御アンプ部１５は制御安定化のための位相補償などの処理が不要となり、実施形態１に比べて構成をより簡素化できる効果がある。実施形態１とは、速度基準信号と実回転数信号の差分が所望の範囲に治まれば、微小な加速減速の指令を行わず状態を維持することができる点が異なる。指令状態を維持するＡ区間は実際に存在する。

次に本発明の実施の形態３について図５、図６を用いて説明する。

図５は、本発明の実施の形態３におけるＡＣ入力のＤＣブラシレスモータの構成を示した図であり、図６はその動作について示した図である。

図５の実施形態３のＡＣ入力のＤＣブラシレスモータは、図１の実施形態１に示したものに対し、分周逓倍速度切替部２３を備えた点が異なる。以外は同じ構成である。分周逓倍速度切替部２３は、商用交流電源１の周波数を任意の周期または周波数に分周あるいは逓倍するものであり、この構成により、任意の周期または周波数を有する速度基準信号をつくり、モータを任意の回転速度で駆動することができる。

図６はその動作の様子を示している。

次に本発明の実施の形態４について図７、図８を用いて説明する。

図７は、本発明の実施の形態４におけるＡＣ入力のＤＣブラシレスモータの構成を示した図であり、図８はその動作について示した図である。

図７の実施形態４のＡＣ入力のＤＣブラシレスモータは、図１の実施形態１に示したものに対し、切替スイッチ２５を有する５０／６０Ｈｚ速度切替部２４を備えた点が異なる。以外は同じ構成である。

例えばモータを使用する地域の商用交流電源の周波数が５０Ｈｚである場合、切替スイッチ２５を５０Ｈｚ側に設定する。また６０Ｈｚの地域で使用する場合、６０Ｈｚ側に切替スイッチ２５を設定する。ここで、５０Ｈｚの地域に比べて６０Ｈｚの地域では商用交流電源の周期が０．８３倍となるため、５０Ｈｚの地域のモータ回転速度と６０Ｈｚの地域のモータ回転速度を同じ速度とするためには、６０Ｈｚの地域では商用交流電源１の１．２倍周期の速度基準信号を生成することで、５０Ｈｚの地域と同じ回転速度で駆動することができる。

実施形態４のブラシレスモータは、上記したように、切替スイッチ２５を６０Ｈｚ側に設定した場合、５０Ｈｚ側に設定した場合に比べて商用電源周波数の周期の１．２倍周期の速度基準信号を生成するように動作するものである。また、切替スイッチ２５を５０Ｈｚ側に設定した場合は、商用電源周波数の周期の速度基準信号を生成するように動作するものである。これにより、比較部１３に入力される速度基準信号の周期は、商用電源の周期が５０Ｈｚの地域でも６０Ｈｚの地域でも同じ周期となり、同じ回転速度でモータを駆動することが可能になる。これにより、商用電源の周波数が異なる地域でも安定した回転数で駆動でき、機器の効率性能などを損なわないＡＣ入力のＤＣブラシレスモータが実現できる。

図８はその動作の様子を示している。

なお、実施形態４では、５０Ｈｚ地域で使用することを主として、通常は５０Ｈｚ側に切替スイッチを設定し、６０Ｈｚ地域で使用する特殊な場合は、切替スイッチ２５を６０Ｈｚ側に設定し、商用交流電源の１．２倍周期の速度基準信号を生成し、切替スイッチ２５を５０Ｈｚ側に設定した場合は、商用交流電源の周期の速度基準信号を生成するようにしたが、逆に、６０Ｈｚ地域で使用することを主として、通常は６０Ｈｚ側に切替スイッチを設定し、５０Ｈｚ地域で使用する特殊な場合は、切替スイッチ２５を５０Ｈｚ側に設定し、商用交流電源の１／１．２倍周期の速度基準信号を生成し、切替スイッチ２５を６０Ｈｚ側に設定した場合は、商用交流電源の周期の速度基準信号を生成するようにしても良い。

次に本発明の実施の形態５について図９、図１０を用いて説明する。

図９は、本発明の実施の形態５におけるＡＣ入力のＤＣブラシレスモータの構成を示した図であり、図１０はその動作について示した図である。
図９の実施形態５のＡＣ入力ＤＣブラシレスモータは、図７に示したものに対して、商用交流電源周波数の切替スイッチ２５を廃した自動５０／６０Ｈｚ速度切替部２６を備えた点が異なる。

自動５０／６０Ｈｚ速度切替部２６は、商用交流電源の地域による５０Ｈｚと６０Ｈｚの周波数差を自動判別する動作を備えたものである。５０／６０Ｈｚの自動判別については、図１０に示すように、例えば０．１ｍｓのパルス列を数えて１８０パルス以上数えた場合は５０Ｈｚとして自動認識し、１８０パルス以下しか数えられなかった場合は６０Ｈｚとして自動認識することで実現できる。０．１ｍｓのパルス列の発生は安価な例えば、ＣＲ発振器で生成し、パルスの計測は８ビットカウンタなどを使用することで実現可能である。

これにより実施の形態５では、図７で示した実施形態４の効果に加え更に利便性の高い、商用電源周波数の地域差に依らない安定した回転数で駆動できるＡＣ入力のＤＣブラシレスモータが実現できる。

なお、図１１、図１２は、可動子２の位置に応じた信号を発生する位置信号発生部８の具体例であり、図１１はホール素子を使用した例、図１２はシャント抵抗２０を利用した例で、位置センサレス駆動などで用いられ、ＯＰアンプ２１を具備するものである。また、図１１に示すように、ホール素子１８、コンパレータ１９を具備する。

以上のように本発明のＡＣ入力のＤＣブラシレスモータは、商用交流電源と直接接続ができ、その電源周波数に応じた回転数で駆動されるというインダクションモータの利便性とＤＣブラシレスモータの高効率性能を安価に実現することができる。また、商用電源の周波数が異なる地域でも安定した回転数で駆動でき、機器の効率性能などを損なわないＡＣ入力ＤＣブラシレスモータが実現できるという効果も奏する。

なお、上記にてＤＣブラシレスモータと記載したが、別の呼称によれば直流ブラシレスモータと記載されることもある。同じく、ＡＣ入力と記載したが、別の呼称によれば交流入力と記載されることもある。

本発明のＡＣ入力ＤＣブラシレスモータは、これまでインダクションモータが主に使用されてきた空調機器などの家電機器に利用可能で、これらの機器において、より高効率なＤＣブラシレスモータへの置き換えを促進し、これらモータが搭載される機器の省エネ性能の向上に貢献できる。

１ 商用交流電源
２ 可動子
３ 固定子
４ モータ部
５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ、５ｅ、５ｆ パワー素子
６ パワー部
７ パワー制御部
８ 位置信号発生部
９ 速度制御部
１０ 端子部
１１ ＡＣ／ＤＣ変換部
１２ 周波数検出部
１３ 比較部
１４ 回転数検出部
１５ 制御アンプ部
１６ 水晶発振器出力部
１７ ＤＣ電源部
１８ ホール素子
１９ コンパレータ
２０ シャント抵抗
２１ ＯＰアンプ
２２ 判別部
２３ 分周逓倍速度切替部
２４ ５０／６０Ｈｚ速度切替部
２５ 切替スイッチ
２６ 自動５０／６０Ｈｚ速度切替部

Claims (6)

1. 単相または複数相の駆動巻線と可動子とを少なくとも有するモータ部と、前記駆動巻線に駆動電力を供給する複数のパワー素子と、前記複数のパワー素子の前記駆動電力を制御するパワー制御部と、前記可動子の位置に応じた可動子位置信号を発生する位置信号発生部と、前記可動子の速度制御信号を発生する速度制御部と、商用交流電源が入力される端子部とを備え、
   前記パワー制御部は、前記可動子位置信号と前記速度制御信号とが入力され、前記可動子位置信号によりオンオフ制御を行うパワー素子を前記複数のパワー素子から選択して前記可動子を駆動すると共に、前記速度制御信号により前記複数のパワー素子の通電量を制御するものであり、
   前記速度制御部は、前記端子部に入力される商用交流電源の周波数に基づいて前記可動子の速度を制御する前記速度制御信号を前記パワー制御部に出力するものであり、
   前記モータ部と、前記複数のパワー素子と、前記パワー制御部と、前記位置信号発生部と、前記速度制御部とを少なくとも内蔵し、前記端子部への商用交流電源の接続によって商用電源の周波数に応じた速度で駆動されるＡＣ入力のＤＣブラシレスモータ。
2. 速度制御部は、商用交流電源と可動子位置信号とによる周波数差または位相差を検出する検出部を有し、前記検出部の出力により速度制御信号を増減させ、商用交流電源による周波数と前記可動子位置信号による周波数とが概ね一致するように可動子の速度を制御する請求項１記載のＤＣブラシレスモータ。
3. 速度制御部は、商用交流電源と可動子位置信号とによる周波数差が所望の範囲外であるか所望の範囲内であるかを判別する判別部を有し、前記判別部が範囲外と判別した場合は所望の範囲内に向かう方向に速度制御信号を増減させて可動子を加速あるいは減速させ、前記判別部が所望の範囲内と判別した場合は前記速度制御信号の増減を停止させて前記可動子の速度を維持させることにより、前記商用交流電源と可動子位置信号とによる周波数差が所望の範囲内に収まるように前記可動子の速度を制御する請求項１記載のＤＣブラシレスモータ。
4. 速度制御部は、可動子の速度を可動子位置信号の周波数により検出し、商用交流電源の周波数または前記可動子位置信号の周波数を分周あるいは逓倍し、可動子を任意の所望の速度に切替える速度切替部を備える請求項１記載のＤＣブラシレスモータ。
5. 商用交流電源の周波数が５０Ｈｚの場合と６０Ｈｚの場合との可動子の速度が、同じ所望の速度となるように切替えが可能な速度切替部を備える請求項４記載のＤＣブラシレスモータ。
6. 速度制御部は、商用交流電源の周波数が５０Ｈｚであるか６０Ｈｚであるかを自動検出する自動検出部を備え、前記商用交流電源の周波数が５０Ｈｚであるか６０Ｈｚであるかに関わらず、同じ所望の速度となるように速度切替部を切替える請求項５記載のＤＣブラシレスモータ。

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