特許 7556696 モータ駆動制御装置及び送風機器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-09-17

(45)【発行日】2024-09-26

(54)【発明の名称】モータ駆動制御装置及び送風機器

(51)【国際特許分類】

   H02P 6/18 20160101AFI20240918BHJP

【ＦＩ】

H02P6/18

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2020052522

(22)【出願日】2020-03-24

(65)【公開番号】P2021153353

(43)【公開日】2021-09-30

【審査請求日】2022-03-01

【審判番号】

【審判請求日】2023-07-11

(73)【特許権者】

【識別番号】000006013

【氏名又は名称】三菱電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100118762

【弁理士】

【氏名又は名称】高村 順

(72)【発明者】

【氏名】堀田 和彦

(72)【発明者】

【氏名】黒澤 亮太

【合議体】

【審判長】須田 勝巳

【審判官】山崎 慎一

【審判官】吉田 美彦

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１５－６４１７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１０－１３２８６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－２６０４４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－２７８５７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－１７２１２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－２３３３０１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

H02P6/18

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

モータを位置センサレス制御方式で駆動するモータ駆動制御装置であって、
印加された直流電圧を任意電圧及び任意周波数の３相交流電圧に変換するインバータ回路と、
前記インバータ回路の３つの相のレグのうちの２つの相のみに挿入され、各々の抵抗値が１Ω以下である２つのシャント抵抗と、
２つの前記シャント抵抗に流れる電流に基づいて前記モータの各相に流れるモータ電流を検出する電流検出回路と、
前記電流検出回路の回路構成を変更する制御を行う制御部と、
を備え、
前記電流検出回路は、
プラス入力端子、マイナス入力端子及び出力端子を備え、前記モータ電流の検出値を増幅する増幅器と、
一端が前記出力端子に接続され、前記増幅器の増幅ゲインを決める２以上の抵抗を備えた抵抗群と、
共通端子及び少なくとも１つの接点を備え、前記共通端子が前記マイナス入力端子に接続され、前記接点が前記抵抗群の他端側において前記抵抗群に備えられる１つの抵抗に接続され、前記抵抗群に備えられる抵抗の前記接点との接続を変更することで前記増幅器の増幅ゲインを決める抵抗値を切り替えるアナログスイッチと、
一端が電源電圧に接続され、他端が前記マイナス入力端子に接続される第１の抵抗と、
一端がグラウンドに接続され、他端が前記第１の抵抗の他端と、前記マイナス入力端子と、前記アナログスイッチの共通端子とに接続される第２の抵抗と、
一端が電源電圧に接続され、他端が前記プラス入力端子に接続される第３の抵抗と、
一端が前記第３の抵抗の他端と、前記プラス入力端子とに接続され、他端が前記インバータ回路のスイッチング素子と前記シャント抵抗との接続点に接続される第４の抵抗と、
を備え、
前記第１、第２、第３及び第４の抵抗の抵抗値は全て等しく、
前記抵抗値の切り替えは、前記モータ電流の大小に基づいて行われる
ことを特徴とするモータ駆動制御装置。

【請求項2】

前記抵抗値の切り替えは、前記アナログスイッチの接点の切り替えで行われる
ことを特徴とする請求項１に記載のモータ駆動制御装置。

【請求項3】

前記抵抗値の切り替えは、前記アナログスイッチのオンオフで行われる
ことを特徴とする請求項１に記載のモータ駆動制御装置。

【請求項4】

前記増幅ゲインは、前記モータ電流の大小に従って自動的に切り替わる
ことを特徴とする請求項２又は３に記載のモータ駆動制御装置。

【請求項5】

請求項１から４の何れか１項に記載のモータ駆動制御装置を備えた送風機器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、電流検出回路を備えたモータ駆動制御装置、及びモータ駆動制御装置を備えた送風機器に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、換気扇、送風機といった送風機器においては、広範囲の可変速制御、電力消費量の節約、又は低騒音駆動のために、回転子に永久磁石を有する永久磁石式同期モータを使用した機器が増えている。永久磁石式同期モータは、インバータ回路を備えるモータ駆動回路によって駆動される。具体的に、モータ駆動回路は、インバータ回路をパルス幅変調（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ：ＰＷＭ）制御し、ＰＷＭ制御によって得られる電圧を永久磁石式同期モータに印加することで、永久磁石式同期モータを駆動する。

【0003】

永久磁石式同期モータを駆動する場合、回転子である永久磁石の磁極位置を検出する必要がある。一方、最近では、永久磁石の磁極位置を直接検出せずに、モータ電流などの情報から、永久磁石の磁極位置を推定して制御を行う位置センサレス制御方式が主流になってきている。

【0004】

下記特許文献１には、永久磁石式同期モータを位置センサレス制御方式で駆動するモータ駆動制御装置が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特許第４７４４５０５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

位置センサレス制御方式において、モータの運転制御を正確、且つきめ細かく行うには、モータ電流を検出する際の分解能を可能な限り高めることが必要になる。モータ電流はアナログ量であるのに対し、モータ駆動制御装置に搭載されるプロセッサであるマイクロコンピュータ（以下、「マイコン」と略す）は、各種の処理をデジタル値で行う。このため、モータ電流を検出してマイコンに取り込む際には、アナログ量がデジタル値に変換される。アナログ量をデジタル値に変換するには、マイコンに具備されるアナログデジタル（Ａｎａｌｏｇ ｔｏ Ｄｉｇｉｔａｌ：ＡＤ）変換機能が用いられる。

【0007】

アナログ量をデジタル値に変換する際の量子化の分解能は、マイコンによって決まっており、１デジットあたりの電流値がそのマイコンの分解能で決まることになる。このため、モータの運転範囲における制御精度を上げるには、モータの運転範囲に応じてモータ電流の検出範囲の設定が必要になる。つまり、同じモータ駆動制御装置のハードウェアでもモータ電流の検出範囲をモータ駆動制御装置に合わせて設定しないと、きめ細かい運転制御ができないという課題が生じる。逆に、モータ電流の検出範囲をモータ駆動制御装置に合わせて設定できない場合には、電流の検出範囲ごとに異なる仕様の電流検出回路を準備する必要性が生じ、生産性を損なうという課題が生じることになる。このため、同一の電流検出回路で制御可能なモータの運転範囲を拡大することが望まれている。

【0008】

本開示は、上記に鑑みてなされたものであって、同一の電流検出回路で制御可能なモータの運転範囲を拡大することができるモータ駆動制御装置を得ることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

上述した課題を解決し、目的を達成するため、本開示は、モータを位置センサレス制御方式で駆動するモータ駆動制御装置である。モータ駆動制御装置は、モータの各相に流れるモータ電流を検出する電流検出回路と、電流検出回路の回路構成を変更する制御を行う制御部と、を備える。電流検出回路は、モータ電流の検出値を増幅する増幅器と、増幅器の増幅ゲインを決める抵抗の抵抗値を切り替えるアナログスイッチと、を備える。

【発明の効果】

【0010】

本開示に係るモータ駆動制御装置によれば、同一の電流検出回路で制御可能なモータの運転範囲を拡大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】

【0011】

【図1】実施の形態１に係るモータ駆動制御装置の構成を示す図

【図2】図１に示す制御部の機能を実現するハードウェア構成の一例を示すブロック図

【図3】実施の形態１における電流検出回路の構成例を示す図

【図4】実施の形態１における電流検出回路によって電流検出範囲が拡大される様子を示す図

【図5】実施の形態２における電流検出回路の構成例を示す図

【図6】実施の形態３における動作フローを示すフローチャート

【図7】実施の形態４に係る送風機器の一例である換気扇の説明に供する斜視図

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下に添付図面を参照し、本開示の実施の形態に係るモータ駆動制御装置及び送風機器について詳細に説明する。なお、以下では、電気的な接続と物理的な接続とを特に区別せずに、単に「接続」と称して説明する。

【0013】

実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係るモータ駆動制御装置１００の構成を示す図である。実施の形態１に係るモータ駆動制御装置１００は、図１に示すように、整流回路２と、平滑コンデンサ４と、インバータ回路５と、制御部９と、電流検出回路１２とを備える。制御部９は、センサレスモータ制御部１０と、電流演算部１１とを備える。詳細な内容は後述するが、制御部９は、電流検出回路１２の回路構成を変更する制御を行う。電流検出回路１２は、モータ電流の検出を行う回路である。

【0014】

モータ駆動制御装置１００の入力端には交流電源１が接続され、出力端にはモータ７が接続される。モータ駆動制御装置１００は、交流電源１から供給される電力により、モータ７を位置センサレス制御方式で駆動する装置である。モータ７の一例は永久磁石式同期モータであるが、これに限定されない。位置センサレス制御方式で駆動可能なモータであれば、どのようなモータであってもよい。

【0015】

交流電源１の例は、商用電源である。日本の一般家庭では、周波数が５０Ｈｚ又は６０Ｈｚ、電圧が１００Ｖの単相交流が使用される。一方、海外の場合、又はモータ駆動制御装置１００が業務用である場合、電圧が２００Ｖ以上の単相交流が使用されることがある。

【0016】

整流回路２の例は、図示の全波整流回路である。整流回路２は、ブリッジ接続される４つのダイオード３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ（以下、適宜「３ａ～３ｄ」と表記）を備える。整流回路２は、交流電源１から出力される交流電圧を直流電圧に変換する。整流回路２とインバータ回路５は、高電位側の直流母線１５と、低電位側の直流母線１６によって接続される。平滑コンデンサ４は、直流母線１５と直流母線１６との間に接続され、整流回路２が出力する直流電圧を平滑する。

【0017】

インバータ回路５には、整流回路２で整流され、平滑コンデンサ４で平滑された直流電圧が印加される。インバータ回路５は、制御部９の制御によりＰＷＭ動作を行い、印加された直流電圧を任意電圧及び任意周波数の３相交流電圧に変換する。

【0018】

インバータ回路５は、ブリッジ接続される６つのスイッチング素子６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ，６ｅ，６ｆ（以下、適宜「６ａ～６ｆ」と表記）を備える。スイッチング素子６ａ～６ｆの一例は、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：ＩＧＢＴ）であり、スイッチング素子６ａ～６ｆの他の例は、金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ（Ｍｅｔａｌ－Ｏｘｉｄｅ－Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ－Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：ＭＯＳＦＥＴ）である。

【0019】

スイッチング素子６ａ～６ｆのそれぞれは、逆並列に接続されるダイオードを備えている。逆並列とは、ダイオードに流れる電流の向きが、スイッチング素子が導通したときに流れる電流の向きとは逆方向になるように接続されることを意味する。ダイオードに流れる電流は、還流電流と呼ばれることがある。なお、ＭＯＳＦＥＴの場合、素子の内部に寄生ダイオードが存在する。このため、ＭＯＳＦＥＴを用いた場合、寄生ダイオードを使用することで、逆並列に接続されるダイオードを省略することが可能である。

【0020】

スイッチング素子６ａ，６ｂは直列に接続されてＵ相レグを構成する。同様に、スイッチング素子６ｃ，６ｄは直列に接続されてＶ相レグを構成し、スイッチング素子６ｅ，６ｆは直列に接続されてＷ相レグを構成する。Ｕ相レグ、Ｖ相レグ及びＷ相レグは、互いに並列に接続される。各相レグにおいて、高電位側に位置するスイッチング素子６ａ，６ｃ，６ｅは「上アームのスイッチング素子」、もしくは単に「上アーム」と呼ばれることがある。また、低電位側に位置するスイッチング素子６ｂ，６ｄ，６ｆは「下アームのスイッチング素子」、もしくは単に「下アーム」と呼ばれることがある。

【0021】

スイッチング素子６ｂのエミッタと、各相レグの低電位側が共通的に接続される端子との間には、シャント抵抗８ａが接続され、スイッチング素子６ｄと、当該低電位側の端子との間には、シャント抵抗８ｂが接続されている。図１の例では、Ｗ相レグには、シャント抵抗が接続されていないが、Ｗ相レグにもシャント抵抗が接続されていてもよい。なお、三相の３つのレグにシャント抵抗が設けられる方式は「３シャント方式」と呼ばれ、２つのレグにシャント抵抗が設けられる方式は「２シャント方式」と呼ばれることがある。２シャント方式の場合、シャント抵抗が設けられていない相の電流は、シャント抵抗が設けられている相の２つの電流から、演算によって求めることが可能である。

【0022】

モータ７は、回転子７ａと、Ｕ相巻線７Ｕと、Ｖ相巻線７Ｖと、Ｗ相巻線７Ｗとを備える。各相巻線の一端同士は互いに接続され、各相巻線の他端は、対応する相のレグにおける上下アームのスイッチング素子同士の接続点に接続される。

【0023】

スイッチング素子６ｂを介して流れるモータ電流はシャント抵抗８ａに流れ、シャント抵抗８ａによって電圧に変換される。また、スイッチング素子６ｄを介して流れるモータ電流はシャント抵抗８ｂに流れ、シャント抵抗８ｂによって電圧に変換される。シャント抵抗８ａ，８ｂに生じた各電圧は、電流検出回路１２に入力される。電流検出回路１２は、入力された電圧を増幅する。また、電流検出回路１２は、増幅された電圧が制御部９の入力範囲に適した電圧値となるようにレベルシフト処理を施す。

【0024】

電流演算部１１は、電流検出回路１２から出力されるモータ電流の情報に基づいて、電流Ｉｄ，Ｉｑを演算する。電流Ｉｄはｄｑ座標系におけるｄ軸電流値であり、電流Ｉｑはｄｑ座標系におけるｑ軸電流値である。ｄｑ座標系は、制御部９の内部の処理で用いられる座標系である。

【0025】

センサレスモータ制御部１０は、電流演算部１１において演算された電流Ｉｄ，Ｉｑに基づいて、スイッチング素子６ａ～６ｆのスイッチング時間を決定することで、インバータ回路５をＰＷＭ制御する。これにより、モータ７の各相巻線に流れる電流が制御され、モータ７はＰＷＭ駆動される。

【0026】

図２は、図１に示す制御部９の機能を実現するハードウェア構成の一例を示すブロック図である。上述した制御部９の機能、及び下述する制御部９の機能を実現する場合には、図２に示すように、演算を行うプロセッサ３００、プロセッサ３００によって読みとられるプログラムが保存されるメモリ３０２、及び信号の入出力を行うインタフェース３０４を含む構成とすることができる。

【0027】

プロセッサ３００は、演算手段の例示である。プロセッサ３００は、演算装置、マイクロプロセッサ、マイコン、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）などと称されるものであってもよい。メモリ３０２には、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ（Ｅｒａｓａｂｌｅ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ＲＯＭ）、ＥＥＰＲＯＭ（登録商標）（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ ＥＰＲＯＭ）といった不揮発性又は揮発性の半導体メモリを例示することができる。

【0028】

具体的に、メモリ３０２には、制御部９におけるモータ制御の機能を実行するプログラムが格納されている。プロセッサ３００は、インタフェース３０４を介して必要な情報を授受し、メモリ３０２に格納されたプログラムをプロセッサ３００が実行し、メモリ３０２に格納されたテーブルをプロセッサ３００が参照することにより、下述するモータ制御を実行することができる。プロセッサ３００による演算結果は、メモリ３０２に記憶することができる。

【0029】

次に、実施の形態１における要部の構成及び動作について説明する。図３は、実施の形態１における電流検出回路１２の構成例を示す図である。図３には、Ｕ相の下アームのスイッチング素子６ｂを介してシャント抵抗８ａに流れるモータ電流Ｉｍを検出するための回路構成の例が示されている。

【0030】

電流検出回路１２は、増幅器２０と、アナログスイッチ２３と、抵抗２１，２２，２４，２５，２６，２７を備えている。各抵抗において、符号と共に示す括弧内の英数文字は、各抵抗の抵抗値を表している。電流検出回路１２の出力は、制御部９に具備されるマイコン１４に入力される。マイコン１４は、入力端子である入力ポート１４ａと、出力端子である出力ポート１４ｂとを備える。

【0031】

図３において、モータ電流Ｉｍの検出は、シャント抵抗８ａを用いて行う。ここで、シャント抵抗８ａの抵抗値Ｒｓを大きくすると、シャント抵抗８ａの発熱による損失が大きくなる。このため、シャント抵抗８ａの抵抗値Ｒｓとしては、１Ω以下の小さい抵抗値のものを用いる。一方、抵抗値が小さいと、シャント抵抗８ａの電圧も小さくなる。このため、図３に示すような、増幅器２０で増幅した電圧をマイコン１４に入力する構成を採用する。マイコン１４及び増幅器２０には、電源電圧ＶＣＣが印加される。

【0032】

増幅器２０は、非反転端子であるプラス入力端子２０ａと、反転端子であるマイナス入力端子２０ｂと、出力端子２０ｃとを備える。アナログスイッチ２３は、双投式のスイッチであり、共通端子２３ａと、第１接点２３ｂと、第２接点２３ｃとを備える。アナログスイッチ２３は、入力されるスイッチ制御信号に基づいて接点の切り替えを行う。

【0033】

抵抗２４の一端は、電源電圧ＶＣＣに接続される。抵抗２４の他端は、抵抗２５の一端と、増幅器２０のマイナス入力端子２０ｂと、アナログスイッチ２３の共通端子２３ａとに接続される。抵抗２５の他端は、グラウンド（ＧＮＤ）に接続される。

【0034】

抵抗２６の一端は、電源電圧ＶＣＣに接続される。抵抗２６の他端は、抵抗２７の一端と、増幅器２０のプラス入力端子２０ａとに接続される。抵抗２７の他端は、スイッチング素子６ｂとシャント抵抗８ａとの接続点に接続される。

【0035】

抵抗２１の一端は、増幅器２０の出力端子２０ｃと、抵抗２２の一端とに接続される。抵抗２１の他端は、アナログスイッチ２３の第１接点２３ｂに接続される。抵抗２２の他端は、アナログスイッチ２３の第２接点２３ｃに接続される。増幅器２０の出力端子２０ｃは、マイコン１４の入力ポート１４ａに接続される。

【0036】

次に、電流検出回路１２の動作について説明する。増幅器２０のマイナス入力端子２０ｂには、抵抗２４と抵抗２５によって分圧された電源電圧ＶＣＣの分圧電圧が印加される。また、モータ電流Ｉｍが流れないとき、シャント抵抗８ａの抵抗値は小さいので、増幅器２０のプラス入力端子２０ａには、抵抗２６と抵抗２７によって分圧された電源電圧ＶＣＣの分圧電圧が印加される。一方、モータ電流Ｉｍが流れた場合、増幅器２０のプラス入力端子２０ａには、モータ電流Ｉｍが流れないときの分圧電圧に、シャント抵抗８ａの電圧が重畳された電圧が印加される。この電圧は、増幅器２０で増幅される。増幅器２０の出力電圧をＶｏで表すと、次式で表される。

【0037】

Ｖｏ＝[(Ｒｆ１／Ｒ０)＋(１／２)]×Ｒｓ×Ｉｍ＋(１／２)×ＶＣＣ…（１）

【0038】

上記（１）式において、Ｒ０は抵抗２４，２５の抵抗値である。また、上記（１）式は、アナログスイッチ２３が第１接点２３ｂに接続されている場合の出力電圧を表している。アナログスイッチ２３が第２接点２３ｃに接続されている場合、Ｒｆ１がＲｆ２に置き替わる。Ｒｆ１，Ｒｆ２との間には、Ｒｆ１＞Ｒｆ２の関係がある。アナログスイッチ２３における接点の切り替えは、マイコン１４の出力ポート１４ｂから出力されるスイッチ制御信号によって行われる。

【0039】

前述したように、出力電圧Ｖｏは、マイコン１４の入力ポート１４ａに入力される。マイコン１４の内部では、アナログ量をデジタル値に変換するＡＤ変換処理が行われる。このため、電流検出回路１２においては、増幅器２０の出力電圧Ｖｏが、ＡＤ変換が可能な０～ＶＣＣ［Ｖ］の範囲内に収まるように抑えられている必要がある。このため、実施の形態１では、増幅器２０の増幅ゲインの調整を行う。具体的に、図３では、増幅器２０の増幅ゲインを決める抵抗を抵抗２１から抵抗２２に切り替える。この切り替えは、アナログスイッチ２３の接点を第１接点２３ｂから第２接点２３ｃに切り替えることで実現できる。

【0040】

図４は、実施の形態１における電流検出回路１２によって電流検出範囲が拡大される様子を示す図である。図４の横軸はモータ電流Ｉｍを表し、縦軸は増幅器２０の出力電圧Ｖｏを表している。図４では、抵抗値がＲｆ１の場合、出力電圧Ｖｏが入力範囲の最大値であるＶＣＣとなるときのモータ電流値がＩｍ１であることが示されている。また、抵抗値がＲｆ２の場合、出力電圧Ｖｏが入力範囲の最大値であるＶＣＣとなるときのモータ電流値がＩｍ２（＞Ｉｍ１）であることが示されている。

【0041】

モータ電流Ｉｍの最大値が小さい小容量のモータから、モータ電流Ｉｍの最大値が大きい大容量のモータまでを同一の電流検出回路で対応する場合、大容量のモータに合わせて電流検出範囲を拡げておく必要がある。この場合、小容量のモータの小さい電流範囲のデータの分解能が足らずに１デジット当たりの電流値が大きくなってしまい、きめ細かい運転制御ができないという課題が生じる。このため、従来では、モータの使用電流範囲に合わせて、異なる仕様の電流検出回路を準備するという対応が行われていた。

【0042】

これに対し、実施の形態１の電流検出回路１２は、増幅器２０の増幅ゲインを決める抵抗値がアナログスイッチ２３で切り替えられる構成となっている。このため、例えば小容量のモータの制御を行うときは、抵抗２１が接続されるようにアナログスイッチ２３の接点を制御し、大容量のモータの制御を行うときは、抵抗２２が接続されるようにアナログスイッチ２３の接点を制御する。これにより、小容量から大容量のモータまでの電流検出を同一の電流検出回路で対応することが可能となる。また、同一の電流検出回路で制御可能なモータの運転範囲を拡大することが可能となる。

【0043】

抵抗値の切り替えを行うアナログスイッチ２３は、図３のように、増幅器２０のマイナス入力端子２０ｂの側に接続されることが好ましい。増幅器２０のマイナス入力端子２０ｂには、一端が電源電圧ＶＣＣに接続される抵抗値Ｒ０の抵抗２４と、他端がグラウンド（ＧＮＤ）に接続される抵抗値Ｒ０の抵抗２５とによって、電源電圧ＶＣＣを１／２に分圧した（１／２）×ＶＣＣの電圧が印加される。この電圧は、モータ電流Ｉｍに依存しないので、安定している。このため、アナログスイッチ２３の共通端子２３ａに印加される電圧には大きな変動はない。これにより、図３に示す電流検出回路１２は、抵抗値の切り替え制御を行っても、アナログスイッチ２３に対して安定した電位を印加することができる。

【0044】

なお、アナログスイッチ２３の接点の切り替えについては、接続する機種によって選択すればよい。マイコン１４を動作させるプログラムを保持する記憶装置が、書き込み及び消去が可能な記憶装置であれば、アナログスイッチ２３の接点の切り替え制御を行う信号の出力を当該プログラムに記載しておけばよい。

【0045】

以上説明したように、実施の形態１に係るモータ駆動制御装置によれば、モータ電流を検出する電流検出回路は、モータ電流の検出値を増幅する増幅器と、アナログスイッチとを備える。制御部は、アナログスイッチの接点の切り替えによって、増幅器の増幅ゲインを決める抵抗の抵抗値を切り替える制御を行う。これにより、小容量から大容量のモータまでの電流検出を同一の電流検出回路で対応することができるので、同一の電流検出回路で制御可能なモータの運転範囲を拡大することが可能となる。

【0046】

実施の形態２．
図５は、実施の形態２における電流検出回路１２Ａの構成例を示す図である。電流検出回路１２Ａは、図３に示す実施の形態１における電流検出回路１２の構成において、アナログスイッチ２３がアナログスイッチ２３Ａに置き替えられ、抵抗２２が抵抗２２Ａに置き替えられている。アナログスイッチ２３Ａは、単投式のスイッチであり、共通端子２３Ａａと、接点２３Ａｂとを備える。アナログスイッチ２３Ａは、入力されるスイッチ制御信号に基づいて回路のオンオフの切り換えを行う。

【0047】

アナログスイッチ２３Ａの共通端子２３Ａａは、増幅器２０のマイナス入力端子２０ｂと、抵抗２１の他端と、抵抗２５の一端とに接続される。抵抗２２Ａの一端は、抵抗２１の一端と、増幅器２０の出力端子２０ｃとに接続される。抵抗２２Ａの他端は、アナログスイッチ２３Ａの接点２３Ａｂに接続される。その他の構成は、図３に示す電流検出回路１２の構成と同一又は同等であり、同一又は同等の構成部には同一の符号を付している。以下、重複する内容に関する説明は、適宜省略する。

【0048】

実施の形態２における電流検出回路１２Ａは、実施の形態１と同様に、モータの容量に応じて増幅器２０の増幅ゲインの調整を行う仕組みになっている。実施の形態２では、抵抗２１は接続したままにしておき、アナログスイッチ２３Ａで抵抗２２Ａの接続の有無を切り替える仕組みである。なお、実施の形態２の回路動作を、実施の形態１と同等とする場合、抵抗２２Ａの抵抗値Ｒｆ３は、次式を満たす値とすればよい。

【0049】

Ｒｆ３＝(Ｒｆ１×Ｒｆ２）／(Ｒｆ１－Ｒｆ２)…（２）

【0050】

なお、上記（２）式は、Ｒｆ３＝Ｒｆ２／[１－（Ｒｆ２／Ｒｆ１)]と変形できるので、Ｒｆ２，Ｒｆ３の間には、Ｒｆ３＞Ｒｆ２の関係がある。

【0051】

実施の形態２におけるアナログスイッチ２３Ａは、２者択一のスイッチではなく、短絡及び開放機能のみの簡単な形式のスイッチを使用することができる。これにより、実施の形態１に比べて、部品単価を抑えることができる。

【0052】

以上説明したように、実施の形態２に係るモータ駆動制御装置によれば、モータ電流を検出する電流検出回路は、モータ電流の検出値を増幅する増幅器と、アナログスイッチとを備える。制御部は、アナログスイッチのオンオフの切り替えによって、増幅器の増幅ゲインを決める抵抗の抵抗値を切り替える制御を行う。これにより、小容量から大容量のモータまでの電流検出を同一の電流検出回路で対応することができるので、同一の電流検出回路で制御可能なモータの運転範囲を拡大することが可能となる。

【0053】

実施の形態３．
図６は、実施の形態３における動作フローを示すフローチャートである。実施の形態３は、増幅器２０の増幅ゲインの切り替えを、モータ電流Ｉｍを用いて実施する形態である。図６に示すフローチャートは、図３に示す実施の形態１の電流検出回路１２及び図５に示す実施の形態２の電流検出回路１２Ａのうちの何れを用いても実施可能である。図６は、図３に示す電流検出回路１２を用いる場合を例示している。

【0054】

モータ電流Ｉｍが、判定値Ｉｍ０より小さい場合（ステップＳ１０１，Ｙｅｓ）、抵抗２１の接続が選択される（ステップＳ１０２）。一方、モータ電流Ｉｍが、判定値Ｉｍ０以上である場合（ステップＳ１０１，Ｎｏ）、抵抗２２の接続が選択される（ステップＳ１０３）。ステップＳ１０２，Ｓ１０３の処理を終えるとステップＳ１０１に戻り、図６の処理を繰り返す。以上のように、図６の動作フローは、モータ７の運転中は常時起動されて実行される。

【0055】

なお、図６に示す動作フローのステップＳ１０１では、モータ電流Ｉｍが判定値Ｉｍ０に等しい場合を「Ｎｏ」と判定しているが、「Ｙｅｓ」と判定してもよい。即ち、モータ電流Ｉｍが判定値Ｉｍ０に等しい場合を、「Ｙｅｓ」又は「Ｎｏ」の何れで判定してもよい。

【0056】

実施の形態３に係るモータ駆動制御装置によれば、増幅器の増幅ゲインを決める抵抗値の切り替えはモータ電流の大小に基づいて行われ、増幅器の増幅ゲインはモータ電流の大小に従って自動的に切り替わる。このため、アナログスイッチのオン又はオフを最初に決めておく必要はなく、プログラムにもアナログスイッチの状態の初期値を記述しておく必要がない。これにより、プログラムも機種に合わせて選択する必要がなくなるので、プログラムの共通化及び標準化が可能となる。

【0057】

実施の形態４．
図７は、実施の形態４に係る送風機器の一例である換気扇１５０の説明に供する斜視図である。実施の形態１から３のうちの何れかに記載のモータ駆動制御装置を換気扇１５０に搭載すれば、換気扇１５０を駆動する制御回路及び制御ソフトウェアの標準化が図れる。これにより、同一仕様の制御回路及び制御ソフトウェアを使用して多機種の製品に適用できるので、製品のコストダウンを図ることが可能となる。

【0058】

以上の実施の形態に示した構成は、一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、実施の形態同士を組み合わせることも可能であるし、要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。

【符号の説明】

【0059】

１ 交流電源、２ 整流回路、３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ ダイオード、４ 平滑コンデンサ、５ インバータ回路、６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ，６ｅ，６ｆ スイッチング素子、７ モータ、７ａ 回転子、７Ｕ Ｕ相巻線、７Ｖ Ｖ相巻線、７Ｗ Ｗ相巻線、８ａ，８ｂ シャント抵抗、９ 制御部、１０ センサレスモータ制御部、１１ 電流演算部、１２，１２Ａ 電流検出回路、１４ マイコン、１４ａ 入力ポート、１４ｂ 出力ポート、１５，１６ 直流母線、２０ 増幅器、２０ａ プラス入力端子、２０ｂ マイナス入力端子、２０ｃ 出力端子、２１，２２，２２Ａ，２４，２５，２６，２７ 抵抗、２３，２３Ａ アナログスイッチ、２３ａ，２３Ａａ 共通端子、２３ｂ 第１接点、２３ｃ 第２接点、２３Ａｂ 接点、１００ モータ駆動制御装置、１５０ 換気扇、３００ プロセッサ、３０２ メモリ、３０４ インタフェース。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】