JP2006296028A - 交流電源に直結する回路内蔵型のブラシレスｄｃモータおよびそれを搭載した換気送風装置 - Google Patents

Abstract

【課題】特別な設定手段に接続することなく、容易に特性変更ができ、省スペース化、低コスト化できる交流電源に直結する回路内蔵型のブラシレスＤＣモータを提供することを目的としている。
【解決手段】整流手段７と磁極位置検知手段４とインバータ回路６と駆動ロジック制御手段５と整流平滑後の電圧を減圧して直流電圧を得る電圧変換手段８を備えた電源に直結する回路内蔵型のブラシレスＤＣモータ１の外郭に配した出力設定手段９により電圧変換手段８の出力を変更することができるため、ＤＣモータ１以外に設定手段を設けて接続する必要がなく、容易にＤＣモータ１の特性を変更することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、主にパイプファンや天井埋め込み型等の排気用および給気用の換気装置や、送風機、加湿機、除湿機、冷凍機器、空気調和機、給湯機などのファン駆動用のブラシレスＤＣモータに関するものである。

近年、換気装置等の電気機器に搭載するファン駆動用の電動機においては、低価格化、高効率化、静音化が強く求められており、誘導電動機では大幅な高効率化は困難であることから、永久磁石を使用したブラシレスＤＣモータが増えてきている。一方では、交流電源に接続するだけで簡単に回転するというような、使い勝手の良い電動機も求められている。

従来、この種の電動機は、特許文献１〜３に開示された構成のものが知られている。

以下、その電動機について図８〜図１０を参照しながら説明する。

図に示すように、電動機は整流部１０１、制御部１０２、モータ駆動コイル１０３、１０４、磁石回転子１０５、永久磁石１０５ａ、単一のプリント基板１０６、スイッチング素子１０７、１０８、平滑コンデンサ１０９を備えており、単一のプリント基板１０６に商用のＡＣ電源を整流する整流部１０１と、ＤＣモータの２相の駆動コイル１０３、１０４と、永久磁石１０５ａを配した磁石回転子１０５と、モータ駆動コイル１０３、１０４と整流部１０１の間には平滑コンデンサ１０９を配し、モータ駆動コイル１０３、１０４に一方向にのみ電流を流すスイッチング素子１０７、１０８と、このスイッチング素子１０７、１０８を含め、モータ駆動コイル１０３、１０４への通電を制御する制御部１０２とを備え、整流部１０１で整流し、平滑コンデンサ１０９にて平滑された高圧ＤＣ電源をモータ駆動コイル１０３、１０４に直接に供給し、整流平滑後の高圧ＤＣ電源を減圧して制御部１０２に供給するようにした２相半波駆動方式の構成としている。

また、この種の電動機は、特許文献４に開示された構成のものが知られている。

以下、その電動機について図１１を参照しながら説明する。

図に示すように、ＡＣ電源を整流する整流部１０１と、この整流部１０１で整流して得たＤＣを低電圧化するＤＣ−ＤＣコンバータ１１０と、ＤＣモータの２相の駆動コイル１０３、１０４と、永久磁石１０５ａを配した磁石回転子１０５と、ＤＣ−ＤＣコンバータ１１０と整流部１０１の間には平滑コンデンサ１０９と、ＤＣ−ＤＣコンバータ１１０とモータ駆動コイル１０３、１０４の間には平滑コンデンサ１１１とモータ駆動コイル１０３、１０４に一方向にのみ電流を流すスイッチング素子１０７、１０８とを配し、ＤＣ−ＤＣコンバータ１１０にて整流部１０１で生じたＤＣ電源の電圧実行値を低くし、磁極検知素子からの信号でスイッチング素子１０７、１０８を制御し、モータ駆動コイル１０３、１０４に順次低電圧ＤＣ電流が流されるようにした２相半波駆動方式の構成としている。
特開２０００−４１３７０号公報 特開２０００−４１３９５号公報 特開２００２−１０６０９号公報 特開２００３−２８４３０７号公報

このような従来の電動機によれば、交流電源を直接入力してＤＣモータの駆動を完結する構成であるため、電動機の特性調整のためには、電動機の巻線仕様の変更や内蔵回路の定数を調整して対応する必要があり、使用範囲を満足させるための調整工数が多くなるうえ、内蔵回路が共用できず低コスト化ができないといった課題があり、仕様調整に要する工数削減および内蔵回路の共用化、低コスト化が要求されている。

また、搭載する機器に応じた電動機の出力特性を得るために、電動機とは別の制御回路や設定手段を設け、その制御回路または設定手段より出力される指示信号に応じて電動機の特性を変更する方法が一般的であるが、回路スペースが別途必要になるうえ、接続線が必要になるなど機器を小型化、低コスト化できない、交流電源に直結している利点を発揮できないといった課題があり、電動機とは別に回路や設定手段を設けて接続することなく電動機の特性を容易に変更でき、省スペース化、低コスト化することが要求されている。

本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、別途、回路を設けることなく、巻線の変更や内蔵回路の定数を調整不要で、使用範囲を満足し、容易に特性変更ができ、電動機および内蔵回路を共用化、省スペース化、低コスト化できる交流電源に直結する回路内蔵型のブラシレスＤＣモータを提供することを目的としている。

また、シロッコファンなど遠心型の換気送風装置では、電動機を電圧一定や回転数一定で運転した場合、圧力損失などの静圧変動に対して安定した風量を得られないといった課題があり、圧力損失などの静圧変動に対して安定した風量を得ることができる略トルク一定、即ち電流一定で運転可能な電動機が要求されている。

また、プロペラファンなど軸流型の換気送風装置では、電動機を電圧一定や電流一定で運転した場合、圧力損失などの静圧変動に対して安定した風量を得られないといった課題があり、圧力損失などの静圧変動に対して安定した風量を得ることができる回転数一定で運転可能な電動機が要求されている。

本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、巻線の変更や内蔵回路の定数を調整することなく、使用範囲を満足し、容易に特性変更ができ、電動機および内蔵回路を共用化、低コスト化でき、圧力損失などの静圧変動に対して安定した風量を得ることができる交流電源に直結する回路内蔵型のブラシレスＤＣモータを提供することを目的としている。

また、換気送風装置を設置した場合、電動機の特性変更ができないことから、現場での機器の変更が困難であることから、機器を変更する必要があるといった課題があり、設置後に容易に特性変更できる電動機が要求されている。

また、換気送風装置は、使用者が容易に触れることのできない箇所（例えば天井）に設置される場合が大半を占めており、使用者が容易に換気送風装置の換気送風能力を変更できないといった課題があり、設置後に容易に特性を変更できる電動機が要求されている。

本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、巻線の変更や内蔵回路の定数を調整することなく、使用範囲を満足し、現場に設置した後でも工事業者および使用者が容易に特性変更ができ、電動機および内蔵回路を共用化、低コスト化できる交流電源に直結する回路内蔵型のブラシレスＤＣモータを提供することを目的としている。

また、換気送風装置を設置した後に、電動機の特性や換気送風能力を変更した場合、変更を受け付けたことが判別し難い箇所に設置されている場合が大半を占めており、変更した際に変更を受け付けたことを判別できる電動機が要求されている。

本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、巻線の変更や内蔵回路の定数を調整することなく、使用範囲を満足し、現場に設置した後でも工事業者および使用者が容易に特性変更ができ、変更した際に変更を受け付けたことが判別でき、電動機および内蔵回路を共用化、低コスト化できる交流電源に直結する回路内蔵型のブラシレスＤＣモータを提供することを目的としている。

本発明の交流電源に直結する回路内蔵型のブラシレスＤＣモータは上記目的を達成するために、固定子鉄心に絶縁体を介して駆動コイルを巻装した固定子と、この固定子に対向して回転自在に配置した永久磁石を備えた磁石回転子と、前記磁石回転子の磁極位置を検知する磁極位置検出手段と、複数のスイッチング素子でブリッジ接続されたインバータ回路と、前記交流電源を整流する整流手段によって得た高圧電圧を減圧して前記インバータ回路に印加する電圧変換手段と、前記磁極位置検出手段の信号を基に、前記電圧変換手段にて生成した電圧を前記インバータ回路を介して前記駆動コイルに所定の方向と順序で順次全波通電するための駆動ロジック制御手段と、前記電圧変換手段の出力電圧を決定する出力設定手段とを備え、前記出力設定手段を、前記ブラシレスＤＣモータの外郭部分に配したことを特徴とする交流電源に直結する回路内蔵型のブラシレスＤＣモータとしたものである。

これにより、電動機とは別に回路や設定手段を設けて接続することなく電動機の特性を容易に変更でき、電動機および内蔵回路を共用化でき、省スペース化、低コスト化できる交流電源に直結する回路内蔵型のブラシレスＤＣモータが得られる。

また他の手段は、磁極検知手段とインバータ回路と整流手段と電圧変換手段と駆動ロジック制御手段と出力設定手段とを同一プリント基板上に構成し、固定子とプリント基板とを、絶縁を兼ねたモールド樹脂で一体化し、出力設定手段を、ブラシレスＤＣモータのモールド樹脂外郭部分に配したことを特徴とする交流電源に直結する回路内蔵型のブラシレスＤＣモータとしたものである。

これにより、電動機とは別に回路や設定手段を設けて接続することなく電動機の特性を容易に変更でき、電動機および内蔵回路を共用化、省スペース化、低コスト化でき、モールド樹脂によって絶縁性および放熱効果を高めた交流電源に直結する回路内蔵型のブラシレスＤＣモータが得られる。

また他の手段は、出力設定手段に電圧指示手段を備え、電圧変換手段は、電圧指示手段より出力される信号に応じた電圧に可変する電圧可変手段を備えたことを特徴とする交流電源に直結する回路内蔵型のブラシレスＤＣモータとしたものである。

これにより、巻線の変更や内蔵回路の定数を調整することなく、使用範囲を満足し、容易に特性変更ができ、電動機および内蔵回路を共用化、省スペース化、低コスト化できる交流電源に直結する回路内蔵型のブラシレスＤＣモータが得られる。

また他の手段は、出力設定手段に電流指示手段を備え、電圧変換手段は、電流指示手段より出力される信号に応じた平均電流値となる電圧に可変する電圧可変手段を備えると共に駆動コイルに流れる電流に応じた電圧信号に変換する電流検知手段を備えたことを特徴とする交流電源に直結する回路内蔵型のブラシレスＤＣモータとしたものである。

これにより、巻線の変更や内蔵回路の定数を調整することなく、使用範囲を満足し、容易に特性変更ができ、電動機および内蔵回路を共用化、省スペース化、低コスト化でき、シロッコファンなどの遠心型ファンに用いた場合、圧力損失などの静圧変動に対して安定した風量を得ることができる交流電源に直結する回路内蔵型のブラシレスＤＣモータが得られる。

また他の手段は、出力設定手段に回転数指示手段を備え、駆動ロジック制御手段は、磁極位置検知手段の信号を基に前記ＤＣモータの回転数に応じた電圧に変換する回転数変換手段を備え、電圧変換手段は、回転数指示手段より出力される信号に応じた回転数となる電圧に可変する電圧可変手段を備えたことを特徴とする交流電源に直結する回路内蔵型のブラシレスＤＣモータとしたものである。

これにより、巻線の変更や内蔵回路の定数を調整することなく、使用範囲を満足し、容易に特性変更ができ、電動機および内蔵回路を共用化、省スペース化、低コスト化でき、プロペラファンなどの軸流型ファンに用いた場合、圧力損失などの静圧変動に対して安定した風量を得ることができる交流電源に直結する回路内蔵型のブラシレスＤＣモータが得られる。

また他の手段は、電圧指示手段を赤外線受光部に置き換え、赤外線受光部より出力されるパルス信号を変換するパルス信号変換手段を備えたことを特徴とする交流電源に直結する回路内蔵型のブラシレスＤＣモータとしたものである。

これにより、巻線の変更や内蔵回路の定数を調整することなく、使用範囲を満足し、現場に設置した後でも工事業者および使用者が容易に特性変更ができ、電動機および内蔵回路を共用化、省スペース化、低コスト化できる交流電源に直結する回路内蔵型のブラシレスＤＣモータが得られる。

また他の手段は、電流指示手段を赤外線受光部に置き換え、赤外線受光部より出力されるパルス信号を変換するパルス信号変換手段を備えたことを特徴とする交流電源に直結する回路内蔵型のブラシレスＤＣモータとしたものである。

これにより、巻線の変更や内蔵回路の定数を調整することなく、使用範囲を満足し、現場に設置した後でも工事業者および使用者が容易に特性変更ができ、電動機および内蔵回路を共用化、省スペース化、低コスト化でき、シロッコファンなどの遠心型ファンに用いた場合、圧力損失などの静圧変動に対して安定した風量を得ることができる交流電源に直結する回路内蔵型のブラシレスＤＣモータが得られる。

また他の手段は、回転数指示手段を赤外線受光部に置き換え、赤外線受光部より出力されるパルス信号を変換するパルス信号変換手段を備えたことを特徴とする交流電源に直結する回路内蔵型のブラシレスＤＣモータとしたものである。

これにより、巻線の変更や内蔵回路の定数を調整することなく、使用範囲を満足し、現場に設置した後でも工事業者および使用者が容易に特性変更ができ、電動機および内蔵回路を共用化、省スペース化、低コスト化でき、プロペラファンなどの軸流型ファンに用いた場合、圧力損失などの静圧変動に対して安定した風量を得ることができる交流電源に直結する回路内蔵型のブラシレスＤＣモータが得られる。

また他の手段は、出力設定手段に赤外線受光部を備えると共に赤外線受光部が信号を受信したことを表示する表示手段を備えたことを特徴とする交流電源に直結する回路内蔵型のブラシレスＤＣモータとしたものである。

これにより、巻線の変更や内蔵回路の定数を調整することなく、使用範囲を満足し、現場に設置した後でも工事業者および使用者が容易に特性変更ができ、変更した際に変更を受け付けたことが判別でき、電動機および内蔵回路を共用化、低コスト化でき、静圧変動に対して安定した風量を得ることができる交流電源に直結する回路内蔵型のブラシレスＤＣモータが得られる。

また他の手段は、交流電源に直結する回路内蔵型のブラシレスＤＣモータを搭載した換気送風装置としたものである。

これにより、巻線の変更や内蔵回路の定数を調整することなく、使用範囲を満足し、容易に特性変更ができ、電動機および内蔵回路を共用化、低コスト化でき、圧力損失などの静圧変動に対して安定した風量を得ることができる交流電源に直結する回路内蔵型のブラシレスＤＣモータを搭載した換気送風装置が得られる。

本発明によれば、電動機とは別に回路や設定手段を設けて接続することなく電動機の特性を容易に変更でき、電動機および内蔵回路を共用化でき、省スペース化、低コスト化できる交流電源に直結する回路内蔵型のブラシレスＤＣモータを提供できる。

また、電動機とは別に回路や設定手段を設けて接続することなく電動機の特性を容易に変更でき、電動機および内蔵回路を共用化、省スペース化、低コスト化でき、モールド樹脂によって絶縁性および放熱効果を高めた交流電源に直結する回路内蔵型のブラシレスＤＣモータを提供できる。

また、巻線の変更や内蔵回路の定数を調整することなく、使用範囲を満足し、容易に特性変更ができ、電動機および内蔵回路を共用化、省スペース化、低コスト化できる交流電源に直結する回路内蔵型のブラシレスＤＣモータを提供できる。

また、巻線の変更や内蔵回路の定数を調整することなく、使用範囲を満足し、容易に特性変更ができ、電動機および内蔵回路を共用化、低コスト化でき、シロッコファンなどの遠心型ファンに用いた場合、圧力損失などの静圧変動に対して安定した風量を得ることができる交流電源に直結する回路内蔵型のブラシレスＤＣモータを提供できる。

また、巻線の変更や内蔵回路の定数を調整することなく、使用範囲を満足し、容易に特性変更ができ、電動機および内蔵回路を共用化、低コスト化でき、プロペラファンなどの軸流型ファンに用いた場合、圧力損失などの静圧変動に対して安定した風量を得ることができる交流電源に直結する回路内蔵型のブラシレスＤＣモータを提供できる。

また、巻線の変更や内蔵回路の定数を調整することなく、使用範囲を満足し、現場に設置した後でも工事業者および使用者が容易に特性変更ができ、電動機および内蔵回路を共用化、低コスト化できる交流電源に直結する回路内蔵型のブラシレスＤＣモータを提供できる。

また、巻線の変更や内蔵回路の定数を調整することなく、使用範囲を満足し、現場に設置した後でも工事業者および使用者が容易に特性変更ができ、電動機および内蔵回路を共用化、省スペース化、低コスト化でき、シロッコファンなどの遠心型ファンに用いた場合、圧力損失などの静圧変動に対して安定した風量を得ることができる交流電源に直結する回路内蔵型のブラシレスＤＣモータを提供できる。

また、巻線の変更や内蔵回路の定数を調整することなく、使用範囲を満足し、現場に設置した後でも工事業者および使用者が容易に特性変更ができ、電動機および内蔵回路を共用化、省スペース化、低コスト化でき、プロペラファンなどの軸流型ファンに用いた場合、圧力損失などの静圧変動に対して安定した風量を得ることができる交流電源に直結する回路内蔵型のブラシレスＤＣモータを提供できる。

また、巻線の変更や内蔵回路の定数を調整することなく、使用範囲を満足し、現場に設置した後でも工事業者および使用者が容易に特性変更ができ、変更した際に変更を受け付けたことが判別でき、電動機および内蔵回路を共用化、低コスト化でき、静圧変動に対して安定した風量を得ることができる交流電源に直結する回路内蔵型のブラシレスＤＣモータを提供できる。

また、巻線の変更や内蔵回路の定数を調整することなく、使用範囲を満足し、容易に特性変更ができ、電動機および内蔵回路を共用化、低コスト化でき、圧力損失などの静圧変動に対して安定した風量を得ることができる交流電源に直結する回路内蔵型のブラシレスＤＣモータを搭載した換気送風装置を提供できる。

本発明の請求項１記載の発明は、交流電源に直結する回路内蔵型のブラシレスＤＣモータであって、固定子鉄心に絶縁体を介して駆動コイルを巻装した固定子と、この固定子に対向して回転自在に配置した永久磁石を備えた磁石回転子と、前記磁石回転子の磁極位置を検知する磁極位置検出手段と、複数のスイッチング素子でブリッジ接続されたインバータ回路と、前記交流電源を整流する整流手段によって得た高圧電圧を減圧して前記インバータ回路に印加する電圧変換手段と、前記磁極位置検出手段の信号を基に、前記電圧変換手段にて生成した電圧を、前記インバータ回路を介して前記駆動コイルに所定の方向と順序で順次全波通電するための駆動ロジック制御手段と、前記電圧変換手段の出力電圧を決定する出力設定手段とを備え、前記出力設定手段を、前記ブラシレスＤＣモータの外郭部分に配したことを特徴とする交流電源に直結する回路内蔵型のブラシレスＤＣモータとしたものであり、電動機とは別に回路や設定手段を設けて接続することなく電動機の特性を容易に変更でき、電動機および内蔵回路を共用化でき、省スペース化、低コスト化できるという作用を有する。

また、前記磁極検知手段と前記インバータ回路と前記整流手段と前記電圧変換手段と前記駆動ロジック制御手段と前記出力設定手段とを同一プリント基板上に構成し、前記固定子と前記プリント基板を、絶縁を兼ねたモールド樹脂で一体化し、前記出力設定手段を、前記ブラシレスＤＣモータのモールド樹脂外郭部分に配したことを特徴とする請求項１記載の交流電源に直結する回路内蔵型のブラシレスＤＣモータとしたものであり、電動機とは別に回路や設定手段を設けて接続することなく電動機の特性を容易に変更でき、電動機および内蔵回路を共用化、省スペース化、低コスト化でき、モールド樹脂によって絶縁性および放熱効果を高めるという作用を有する。

また、前記出力設定手段は、電圧指示手段を備え、前記電圧変換手段は、前記電圧指示手段より出力される信号に応じた電圧に可変する電圧可変手段を備えたことを特徴とする請求項１または２記載の交流電源に直結する回路内蔵型のブラシレスＤＣモータとしたものであり、巻線の変更や内蔵回路の定数を調整することなく、使用範囲を満足し、容易に特性変更ができ、電動機および内蔵回路を共用化、省スペース化、低コスト化できるという作用を有する。

また、前記出力設定手段は、電流指示手段を備え、前記電圧変換手段は、前記電流指示手段より出力される信号に応じた平均電流値となる電圧に可変する電圧可変手段を備えると共に前記駆動コイルに流れる電流に応じた電圧信号に変換する電流検知手段を備えたことを特徴とする請求項１または２記載の交流電源に直結する回路内蔵型のブラシレスＤＣモータとしたものであり、巻線の変更や内蔵回路の定数を調整することなく、使用範囲を満足し、容易に特性変更ができ、電動機および内蔵回路を共用化、低コスト化でき、シロッコファンなどの遠心型ファンに用いた場合、圧力損失などの静圧変動に対して安定した風量を得ることができるという作用を有する。

また、前記出力設定手段は、回転数指示手段を備え、前記駆動ロジック制御手段は、前記磁極位置検知手段の信号を基に前記ＤＣモータの回転数に応じた電圧に変換する回転数変換手段を備え、前記電圧変換手段は、前記回転数指示手段より出力される信号に応じた回転数となる電圧に可変する電圧可変手段を備えたことを特徴とする請求項１または２記載の交流電源に直結する回路内蔵型のブラシレスＤＣモータとしたものであり、巻線の変更や内蔵回路の定数を調整することなく、使用範囲を満足し、容易に特性変更ができ、電動機および内蔵回路を共用化、低コスト化でき、プロペラファンなどの軸流型ファンに用いた場合、圧力損失などの静圧変動に対して安定した風量を得ることができるという作用を有する。

また、前記電圧指示手段を赤外線受光部に置き換え、前記赤外線受光部より出力されるパルス信号を変換するパルス信号変換手段を備えたことを特徴とする交流電源に直結する回路内蔵型のブラシレスＤＣモータとしたものであり、巻線の変更や内蔵回路の定数を調整することなく、使用範囲を満足し、現場に設置した後でも工事業者および使用者が容易に特性変更ができ、電動機および内蔵回路を共用化、低コスト化できるという作用を有する。

また、前記電流指示手段を赤外線受光部に置き換え、前記赤外線受光部より出力されるパルス信号を変換するパルス信号変換手段を備えたことを特徴とする交流電源に直結する回路内蔵型のブラシレスＤＣモータとしたものであり、巻線の変更や内蔵回路の定数を調整することなく、使用範囲を満足し、現場に設置した後でも工事業者および使用者が容易に特性変更ができ、電動機および内蔵回路を共用化、省スペース化、低コスト化でき、シロッコファンなどの遠心型ファンに用いた場合、圧力損失などの静圧変動に対して安定した風量を得ることができるという作用を有する。

また、前記回転数指示手段を赤外線受光部に置き換え、前記赤外線受光部より出力されるパルス信号を変換するパルス信号変換手段を備えたことを特徴とする交流電源に直結する回路内蔵型のブラシレスＤＣモータとしたものであり、巻線の変更や内蔵回路の定数を調整することなく、使用範囲を満足し、現場に設置した後でも工事業者および使用者が容易に特性変更ができ、電動機および内蔵回路を共用化、省スペース化、低コスト化でき、プロペラファンなどの軸流型ファンに用いた場合、圧力損失などの静圧変動に対して安定した風量を得ることができるという作用を有する。

また、前記出力設定手段は、赤外線受光部を備えると共に前記赤外線受光部が信号を受信したことを表示する表示手段を備えたことを特徴とする請求項６、７または８記載の交流電源に直結する回路内蔵型のブラシレスＤＣモータとしたものであり、巻線の変更や内蔵回路の定数を調整することなく、使用範囲を満足し、現場に設置した後でも工事業者および使用者が容易に特性変更ができ、変更した際に変更を受け付けたことが判別でき、電動機および内蔵回路を共用化、低コスト化でき、静圧変動に対して安定した風量を得ることができるという作用を有する。

また、請求項１〜９のいずれかに記載の交流電源に直結する回路内蔵型のブラシレスＤＣモータを搭載した換気送風装置としたものであり、巻線の変更や内蔵回路の定数を調整することなく、使用範囲を満足し、容易に特性変更ができ、電動機および内蔵回路を共用化、低コスト化でき、圧力損失などの静圧変動に対して安定した風量を得ることができるという作用を有する。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。

（実施の形態１）
図１〜図４に示すように、交流電源に直結する回路内蔵型のブラシレスＤＣモータ１は、駆動コイル２、磁石回転子３、磁極位置検知手段４、駆動ロジック制御手段５、インバータ回路６、整流手段７、電圧変換手段８、出力設定手段９、固定子１０、固定子鉄心１０ａ、インシュレータ１１、ブラケット１２、軸受け１３、熱硬化性樹脂１４、交流電源接続端子１５、プリント基板１７、チョッパ回路１７、三角波発生回路１８、電圧可変手段１９、電圧指示手段２０を備えている。複数のスロットを有する固定子鉄心１０ａに絶縁材にて形成されたインシュレータ１１を介して駆動コイル２を巻装した固定子１０で、固定子１０は絶縁を兼ねた熱硬化性樹脂１４にてモールド成形されて外郭を形成している。ブラケット１２はで軸受け１３を保持している。磁石回転子３はＮ極、Ｓ極を１ペアとして複数配置されたで回転子である。磁極位置検知手段４は磁石回転子３のＮ極からＳ極、Ｓ極からＮ極の変化をＨ、Ｌの電気信号に変換する例えばホールＩＣである。Ｑ１からＱ６は、複数のスイッチング素子、例えばトランジスタであり、ブリッジ接続してインバータ回路６を形成して固定子１０の駆動コイル２に接続されている。駆動ロジック制御手段５は、磁極位置検知手段４より出力される信号の組み合わせに応じて駆動コイル２に所定の方向と順序で順次全波通電となるようにスイッチング素子Ｑ１からＱ６のＯＮ／ＯＦＦを制御する例えば汎用ＩＣである。整流手段７は入力された交流電源を全波整流するダイオードブリッジと平滑コンデンサである。電圧変換手段８は、全波整流された後に平滑された高圧電圧を減圧して直流電圧を生成するチョッパ回路１７と、予め定められた周期の三角波を発生する三角波発生回路１８で構成されており、電圧変換手段８に備えられた電圧可変手段１９は三角波発生回路１８から出力される信号との大小を比較する例えばコンパレータである。出力設定手段９はＤＣモータ１の外郭に配して、電圧指示手段２０としての２段階の切り替えスイッチで、電圧変換手段８が所望の電圧を出力するように予め定められた定電圧Ｖ１，Ｖ２と電圧可変手段１９との接続スイッチになっている。磁極位置検知手段４、駆動ロジック制御手段５、インバータ回路６、整流手段７、電圧変換手段８、出力設定手段９、交流電源接続端子１５は同一プリント基板１６上に構成、電気的に配線、接続され、固定子１０に固定し、絶縁を兼ねた熱硬化性樹脂１４にてモールド成形して外郭を形成している。

上記構成において、ＤＣモータ１の外郭に配した切り替えスイッチを操作すると、予め定められた定電圧Ｖ１またはＶ２が電圧可変手段１９に入力される。電圧可変手段１９は定電圧Ｖ１またはＶ２と三角波発生回路１８から出力される三角波を比較して定電圧に応じたオン時間（またはオフ時間）のＰＷＭ波形を生成し、チョッパ回路１７に出力する。チョッパ回路１７は整流手段７より出力される高圧電圧をＰＷＭ波形でチョッピングして減圧し、定電圧Ｖ１またはＶ２に応じた所望の直流電圧を出力することによりＤＣモータ１の特性を変化させる。

以上の様に構成した換気扇２１は、ＤＣモータ１とファン、例えばシロッコファン２２を搭載したもので、ＤＣモータ１以外の回路や設定手段を接続することなく特性を容易に変更することができると共にＤＣモータ１および内蔵回路を共用化、省スペース化、低コスト化することができる。

また、絶縁を兼ねた熱硬化性樹脂１４はプリント基板１６上に構成された電子部品および固定子１０に密着しているために放熱効果を高めることができ、電圧変換手段８のチョッパ回路１７を構成するスイッチング素子（例えば、ＦＥＴ）、コイル、ダイオードやインバータ回路６を構成するスイッチング素子Ｑ１からＱ６等の発熱部品の温度上昇を抑えることから部品の小型化、低コスト化ができる。

なお、本実施の形態１においては、ＤＣモータ１の外郭に配した電圧指示手段２０としての切り替えスイッチを２段としたが、複数段のスイッチ、例えば複数ビットのディップスイッチやロータリースイッチとしてもよく、更には無段階切り替えとしたければ可変抵抗（ヴォリューム抵抗）としてもよく、その作用効果に差異を生じない。

（実施の形態２）
図５において、実施の形態１と同一の部分については、同一番号を付し、詳細な説明は省略する。

図５に示すように、電流指示手段２３は、２段階の切り替えスイッチで、出力変換手段８が所望の平均電流値となるように予め定められた定電圧Ｖ３，Ｖ４と電圧可変手段１９との接続スイッチである。電流検知手段２４は電圧変換手段８に備えられており、インバータ回路６を介して駆動コイル２に流れる電流の平均値に応じた略一定電圧を出力する例えば抵抗とコンデンサで構成されたフィルタである。

上記構成において、ＤＣモータ１の外郭に配した切り替えスイッチを操作すると、予め定められた定電圧Ｖ３またはＶ４が電圧可変手段１９に入力される。インバータ回路６を介して駆動コイル２に流れる電流は電流検知手段２４に入力され、平均電流値に応じた略一定の電圧を出力する。電圧可変手段１９は定電圧Ｖ３またはＶ４と電流検知手段２４より出力される略一定の電圧とを比較して三角波発生回路１８から出力される三角波との比較信号を増減させる。そして、比較信号に応じたオン時間（またはオフ時間）のＰＷＭ波形を生成し、チョッパ回路１７に出力する。チョッパ回路１７は整流手段７より出力される高圧電圧をＰＷＭ波形でチョッピングして減圧し、定電圧Ｖ３またはＶ４に応じた所望の平均電流値となる直流電圧を出力することによりＤＣモータ１の特性を変化させる。

以上の様に構成した換気扇２１は、ＤＣモータ１以外の回路や設定手段を接続することなく特性を容易に変更することができると共にＤＣモータ１および内蔵回路を共用化、省スペース化、低コスト化することができる。また、シロッコファン２２等の遠心型ファンを搭載した換気送風機では静圧変動に対して安定した風量を得ることができる。

なお、本実施の形態２においては、ＤＣモータ１の外郭に配した電流指示手段２３としての切り替えスイッチを２段としたが、複数段のスイッチ、例えば複数ビットのディップスイッチやロータリースイッチとしてもよく、更には無段階切り替えとしたければ可変抵抗（ヴォリューム抵抗）としてもよく、その作用効果に差異を生じない。

（実施の形態３）
図６において、実施の形態１と同一の部分については、同一番号を付し、詳細な説明は省略する。

図６に示すように、回転数指示手段２５は、２段階の切り替えスイッチで、ＤＣモータ１が所望の回転数となるように予め定められた定電圧Ｖ５，Ｖ６と電圧可変手段１９との接続スイッチである。駆動ロジック制御手段５に備えられた回転数変換手段２６は、磁極位置検知手段４の信号に基づいて回転数に応じた電圧を出力する例えば汎用ＩＣである。

上記構成において、ＤＣモータ１の外郭に配した切り替えスイッチを操作すると、予め定められた定電圧Ｖ５またはＶ６が電圧可変手段１９に入力される。回転数変換手段２６は磁極位置検知手段４より出力される信号を基にＤＣモータ１の回転数に応じた電圧を出力する。電圧可変手段１９は定電圧Ｖ５またはＶ６と回転数変換手段２６より出力される電圧とを比較して三角波発生回路１８から出力される三角波との比較信号を増減させる。そして、比較信号に応じたオン時間（またはオフ時間）のＰＷＭ波形を生成し、チョッパ回路１７に出力する。チョッパ回路１７は整流手段７より出力される高圧電圧をＰＷＭ波形でチョッピングして減圧し、定電圧Ｖ５またはＶ６に応じた所望の回転数となる直流電圧を出力することによりＤＣモータ１の特性を変化させる。

以上の様に構成した換気扇２１は、ＤＣモータ１以外の回路や設定手段を接続することなく特性を容易に変更することができると共にＤＣモータ１および内蔵回路を共用化、省スペース化、低コスト化することができる。また、プロペラファン等の軸流型ファン（図示せず）を搭載した換気送風機では静圧変動に対して安定した風量を得ることができる。

なお、本実施の形態３においては、ＤＣモータ１の外郭に配した回転数指示手段２５としての切り替えスイッチを２段としたが、複数段のスイッチ、例えば複数ビットのディップスイッチやロータリースイッチとしてもよく、更には無段階切り替えとしたければ可変抵抗（ヴォリューム抵抗）としてもよく、その作用効果に差異を生じない。

（実施の形態４）
図７において、実施の形態１から３と同一の部分については、同一番号を付し、詳細な説明は省略する。

図７に示すように、パルス信号変換手段２７は、赤外線受光部２８より出力されるパルス信号を電圧に変換し、電圧変換手段８に出力する。赤外線受光部２８は、赤外線信号をパルス信号に変換し出力する。パルス信号変換手段２７と駆動ロジック制御手段５はマイクロコンピュータ２９に内蔵されている。表示手段３０は、赤外線信号を受信したことを表示する例えばＬＥＤである。

上記構成において、ＤＣモータ１の外郭、例えばルーバー３１側に配した（図示せず）赤外線受光部２８が信号を受信すると、赤外線信号はパルス電圧に変換されマイクロコンピュータ２９のパルス信号変換手段２７に入力される。パルス信号変換手段２７は赤外線信号に応じた電圧を電圧変換手段８に出力すると共に受信したことを表示するために表示手段３０であるＬＥＤを点灯または点滅させる。

以上の様に構成した換気扇２１は、ＤＣモータ１以外の回路や設定手段を接続することなく、設置後でも施工業者やユーザーが特性を容易に変更することができると共にＤＣモータ１および内蔵回路を共用化、省スペース化、低コスト化することができる。また、設定変更が確実に行われたことを確認することができる。さらに、静圧変動に対して安定した風量を得ることができる。

本発明にかかる交流電源に直結する回路内蔵型のブラシレスＤＣモータは、工場出荷時や施工時や施工後でも容易に特性を変更でき、静圧変動に対して安定した風量が得られることから遠心型送風機や軸流型送風機を搭載する電気機器に広く有用である。

本発明の実施の形態１における交流電源に直結する回路内蔵型のブラシレスＤＣモータのブロック図 同ブラシレスＤＣモータの断面図 同ブラシレスＤＣモータの電圧指示手段のブロック図 同ブラシレスＤＣモータを搭載した換気装置を示す三面図 本発明の実施の形態２における交流電源に直結する回路内蔵型のブラシレスＤＣモータの電流指示手段のブロック図 本発明の実施の形態３における交流電源に直結する回路内蔵型のブラシレスＤＣモータの回転数指示手段のブロック図 本発明の実施の形態４における交流電源に直結する回路内蔵型のブラシレスＤＣモータのブロック図 従来のＤＣモータを示す回路図 同ＤＣモータを示す断面図 同ＤＣモータを示す斜視図 従来の他のＤＣモータを示す回路図

符号の説明

１ 交流電源に直結する回路内蔵型のブラシレスＤＣモータ
２ 駆動コイル
３ 磁石回転子
３ａ 磁石
４ 磁極位置検知手段
５ 駆動ロジック制御手段
６ インバータ回路
７ 整流手段
８ 電圧変換手段
９ 出力設定手段
１０ 固定子
１０ａ 固定子鉄心
１１ インシュレータ
１２ ブラケット
１３ 軸受け
１４ 熱硬化性樹脂
１５ 交流電源接続端子
１６ プリント基板
１７ チョッパ回路
１８ 三角波発生回路
１９ 電圧可変手段
２０ 電圧指示手段
２１ 換気扇
２２ シロッコファン
２３ 電流指示手段
２４ 電流検知手段
２５ 回転数指示手段
２６ 回転数変換手段
２７ パルス信号変換手段
２８ 赤外線受光部
２９ マイクロコンピュータ
３０ 表示手段
３１ ルーバー
Ｑ１ スイッチング素子
Ｑ２ スイッチング素子
Ｑ３ スイッチング素子
Ｑ４ スイッチング素子
Ｑ５ スイッチング素子
Ｑ６ スイッチング素子
Ｖ１ 定電圧
Ｖ２ 定電圧
Ｖ３ 定電圧
Ｖ４ 定電圧
Ｖ５ 定電圧
Ｖ６ 定電圧

Claims (10)

1. 交流電源に直結する回路内蔵型のブラシレスＤＣモータであって、固定子鉄心に絶縁体を介して駆動コイルを巻装した固定子と、この固定子に対向して回転自在に配置した永久磁石を備えた磁石回転子と、前記磁石回転子の磁極位置を検知する磁極位置検出手段と、複数のスイッチング素子でブリッジ接続されたインバータ回路と、前記交流電源を整流する整流手段によって得た高圧電圧を減圧して前記インバータ回路に印加する電圧変換手段と、前記磁極位置検出手段の信号を基に、前記電圧変換手段にて生成した電圧を、前記インバータ回路を介して前記駆動コイルに所定の方向と順序で順次全波通電するための駆動ロジック制御手段と、前記電圧変換手段の出力電圧を決定する出力設定手段とを備え、前記出力設定手段を、前記ブラシレスＤＣモータの外郭部分に配したことを特徴とする交流電源に直結する回路内蔵型のブラシレスＤＣモータ。
2. 前記磁極検知手段と前記インバータ回路と前記整流手段と前記電圧変換手段と前記駆動ロジック制御手段と前記出力設定手段とを同一プリント基板上に構成し、前記固定子と前記プリント基板を、絶縁を兼ねたモールド樹脂で一体化し、前記出力設定手段を、前記ブラシレスＤＣモータのモールド樹脂外郭部分に配したことを特徴とする請求項１記載の交流電源に直結する回路内蔵型のブラシレスＤＣモータ。
3. 前記出力設定手段は、電圧指示手段を備え、前記電圧変換手段は、前記電圧指示手段より出力される信号に応じた電圧に可変する電圧可変手段を備えたことを特徴とする請求項１または２記載の交流電源に直結する回路内蔵型のブラシレスＤＣモータ。
4. 前記出力設定手段は、電流指示手段を備え、前記電圧変換手段は、前記電流指示手段より出力される信号に応じた平均電流値となる電圧に可変する電圧可変手段を備えると共に前記駆動コイルに流れる電流に応じた電圧信号に変換する電流検知手段を備えたことを特徴とする請求項１または２記載の交流電源に直結する回路内蔵型のブラシレスＤＣモータ。
5. 前記出力設定手段は、回転数指示手段を備え、前記駆動ロジック制御手段は、前記磁極位置検知手段の信号を基に前記ＤＣモータの回転数に応じた電圧に変換する回転数変換手段を備え、前記電圧変換手段は、前記回転数指示手段より出力される信号に応じた回転数となる電圧に可変する電圧可変手段を備えたことを特徴とする請求項１または２記載の交流電源に直結する回路内蔵型のブラシレスＤＣモータ。
6. 前記電圧指示手段を赤外線受光部に置き換え、前記赤外線受光部より出力されるパルス信号を変換するパルス信号変換手段を備えたことを特徴とする請求項３記載の交流電源に直結する回路内蔵型のブラシレスＤＣモータ。
7. 前記電流指示手段を赤外線受光部に置き換え、前記赤外線受光部より出力されるパルス信号を変換するパルス信号変換手段を備えたことを特徴とする請求項４記載の交流電源に直結する回路内蔵型のブラシレスＤＣモータ。
8. 前記回転数指示手段を赤外線受光部に置き換え、前記赤外線受光部より出力されるパルス信号を変換するパルス信号変換手段を備えたことを特徴とする請求項５記載の交流電源に直結する回路内蔵型のブラシレスＤＣモータ。
9. 前記出力設定手段は、赤外線受光部を備えると共に前記赤外線受光部が信号を受信したことを表示する表示手段を備えたことを特徴とする請求項６、７または８記載の交流電源に直結する回路内蔵型のブラシレスＤＣモータ。
10. 請求項１〜９のいずれかに記載の交流電源に直結する回路内蔵型のブラシレスＤＣモータを搭載した換気送風装置。

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