特許 7576649 モータ駆動制御装置、ファン、およびモータ駆動制御方法

(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】2024-10-23

(45)【発行日】2024-10-31

(54)【発明の名称】モータ駆動制御装置、ファン、およびモータ駆動制御方法

(51)【国際特許分類】

   H02P 6/17 20160101AFI20241024BHJP

   F04D 27/00 20060101ALI20241024BHJP

【ＦＩ】

H02P6/17

F04D27/00 101M

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2023060447

(22)【出願日】2023-04-03

(62)【分割の表示】P 2019038258の分割

【原出願日】2019-03-04

(65)【公開番号】P2023080158

(43)【公開日】2023-06-08

【審査請求日】2023-04-20

(73)【特許権者】

【識別番号】000114215

【氏名又は名称】ミネベアミツミ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100114890

【弁理士】

【氏名又は名称】アインゼル・フェリックス＝ラインハルト

(74)【代理人】

【識別番号】100116403

【弁理士】

【氏名又は名称】前川 純一

(74)【代理人】

【識別番号】100162880

【弁理士】

【氏名又は名称】上島 類

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 貴大

(72)【発明者】

【氏名】青木 政人

【審査官】若林 治男

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１６－０１０２１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２００９／０１３６３６０（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１０－２０７０７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１０－３０００７０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｐ ６／１７

Ｆ０４Ｄ ２７／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ファンのモータの目標回転速度を指示する速度指令信号に基づいて、前記モータの回転速度を制御するための駆動制御信号を生成する制御回路部と、
前記駆動制御信号に基づいて、前記モータを駆動するモータ駆動部と、を備え、
前記制御回路部は、
前記目標回転速度が回転速度閾値より低い場合に、前記モータの回転速度が前記目標回転速度に一致するように前記駆動制御信号を生成する速度フィードバック制御を行い、前記目標回転速度が前記回転速度閾値より高い場合に、前記モータの回転速度が前記回転速度閾値を超えないように前記駆動制御信号を生成する最大風量制御と前記速度フィードバック制御とを、前記モータに流れる電流の実電流値と電流閾値との比較結果に基づいて切り替え、
前記電流閾値は、前記ファンがフリーエア状態において前記回転速度閾値に対応する前記回転速度で動作しているときの前記モータに流れる電流の電流値にオフセット量を加算した値であって、
前記電流閾値は、前記ファンがフリーエア状態において前記回転速度閾値に対応する前記回転速度で動作しているときの前記モータに流れる電流の電流値より大きい
ことを特徴とするモータ駆動制御装置。

【請求項2】

請求項１に記載のモータ駆動制御装置において、
前記制御回路部は、前記目標回転速度が前記回転速度閾値より高い状態において、前記実電流値が前記電流閾値より大きい場合には、前記速度フィードバック制御を行い、前記実電流値が前記電流閾値より小さい場合には、前記最大風量制御を行う
ことを特徴とするモータ駆動制御装置。

【請求項3】

請求項１に記載のモータ駆動制御装置において、
前記制御回路部は、前記最大風量制御において、前記モータが前記回転速度閾値に対応する回転速度で回転するように前記駆動制御信号を生成する
ことを特徴とするモータ駆動制御装置。

【請求項4】

請求項１乃至３の何れか一項に記載のモータ駆動制御装置において、
前記制御回路部は、
前記モータの回転位置を示す位置検出信号に基づいて、前記モータの実回転速度を算出する回転速度算出部と、
前記回転速度算出部によって算出された前記実回転速度が前記速度指令信号で指示された前記目標回転速度に一致するように第１制御信号を生成する速度制御部と、
前記実電流値を取得する電流値取得部と、
前記目標回転速度が前記回転速度閾値より大きく、且つ前記電流値取得部によって取得した前記実電流値が前記電流閾値より大きい場合に、前記モータの回転速度が前記回転速度閾値を超えないように第２制御信号を生成する最大風量制御部と、
前記第１制御信号または前記第２制御信号に基づいて、前記駆動制御信号を生成する駆動制御信号生成部と、を有する
ことを特徴とするモータ駆動制御装置。

【請求項5】

モータと、
前記モータの回転力によって回転可能に構成されたインペラと、
前記モータの駆動を制御するモータ駆動制御装置と、を備えたファンであって、
前記モータ駆動制御装置は、
前記モータの目標回転速度を指示する速度指令信号に基づいて、前記モータの回転速度を制御するための駆動制御信号を生成する制御回路部と、
前記駆動制御信号に基づいて、前記モータを駆動するモータ駆動部と、を有し、
前記制御回路部は、
前記目標回転速度が回転速度閾値より低い場合に、前記モータの回転速度が前記目標回転速度に一致するように前記駆動制御信号を生成する速度フィードバック制御を行い、前記目標回転速度が前記回転速度閾値より高い場合に、前記モータの回転速度が前記回転速度閾値を超えないように前記駆動制御信号を生成する最大風量制御と前記速度フィードバック制御とを、前記モータに流れる電流の実電流値と電流閾値との比較結果に基づいて切り替え、
前記電流閾値は、前記ファンがフリーエア状態において前記回転速度閾値に対応する前記回転速度で動作しているときの前記モータに流れる電流の電流値にオフセット量を加算した値であって、
前記電流閾値は、前記ファンがフリーエア状態において前記回転速度閾値に対応する前記回転速度で動作しているときの前記モータに流れる電流の電流値より大きい
ことを特徴とするファン。

【請求項6】

ファンのモータの目標回転速度を指示する速度指令信号に基づいて、前記モータの駆動を制御するための駆動制御信号を生成し、前記駆動制御信号に基づいて前記モータを駆動するモータ駆動制御方法であって、
前記目標回転速度が回転速度閾値より低い場合に、前記モータの回転速度が前記目標回転速度に一致するように前記駆動制御信号を生成する速度フィードバック制御を行う第１ステップと、
前記目標回転速度が前記回転速度閾値より高い場合に、前記モータの回転速度が前記回転速度閾値を超えないように前記駆動制御信号を生成する最大風量制御と、前記速度フィードバック制御とを、前記モータに流れる電流の実電流値と電流閾値との比較結果に基づいて切り替える第２ステップと、を含み、
前記電流閾値は、前記ファンがフリーエア状態において前記回転速度閾値に対応する前記回転速度で動作しているときの前記モータに流れる電流の電流値にオフセット量を加算した値であって、
前記電流閾値は、前記ファンがフリーエア状態において前記回転速度閾値に対応する前記回転速度で動作しているときの前記モータに流れる電流の電流値より大きい
ことを特徴とするモータ駆動制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、モータ駆動制御装置、ファン、およびモータ駆動制御方法に関し、例えば、モータによって回転するファンの風量を制御するモータ駆動制御装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、家電機器やＯＡ機器等において、その内部に設けられた部品等を冷却するための装置として、ファン（ファンモータ）が広く知られている。

【0003】

一般に、ファンの性能は、風量－静圧特性（以下、「Ｐ－Ｑカーブ」とも称する。）によって表される。Ｐ－Ｑカーブは、ファンの吸込口と吐出口との間の圧力による損失（静圧）と風量との関係を表したものである。Ｐ－Ｑカーブにおいて、静圧が最大（通風抵抗が最大）の場合にファンの風量がゼロになり、静圧がゼロ（通風抵抗がゼロ）の場合にファンの風量は最大となる（例えば、特許文献１参照）。
なお、静圧がゼロ、すなわちファンの風量が最大の状態を、「フリーエア状態」とも称する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２００９－１７４４１４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

一般に、ファンは、所定の動作範囲（例えば、静圧が中域の領域）において、要求される風量が得られるように設計される。すなわち、ファンは、要求された動作範囲において所定の風量が得られるＰ－Ｑカーブを実現するように設計されている。その一方で、ファンは、要求された動作範囲以外の領域、例えば静圧が所定値以下の領域では、風量よりも静音性が重要視される。

【0006】

従来のファンは、上位装置から指示された回転速度になるようにモータの回転数を制御しており、圧力損失（静圧）によって風量は変化する。そのため、従来のファンでは、フリーエア状態のように静圧が低い領域において、要求された動作範囲における風量以上の風量が発生し、騒音が大きくなるという課題がある。

【0007】

本発明は、上述した課題に鑑みてなされたものであり、ファンにおいて、必要な風量を確保しつつ、静音性を高めることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の代表的な実施の形態に係るモータ駆動制御装置は、モータの目標回転速度を指示する速度指令信号に基づいて、前記モータの回転速度を制御するための駆動制御信号を生成する制御回路部と、前記駆動制御信号に基づいて、前記モータを駆動するモータ駆動部と、を備え、前記制御回路部は、前記目標回転速度が回転速度閾値より低い場合に、前記モータの回転速度が前記目標回転速度に一致するように前記駆動制御信号を生成する速度フィードバック制御を行い、前記目標回転速度が前記回転速度閾値より高い場合に、前記モータの回転速度が前記回転速度閾値を超えないように前記駆動制御信号を生成する最大風量制御と前記速度フィードバック制御とを、前記モータに流れる電流の実電流値と電流閾値との比較結果に基づいて切り替えることを特徴とする。

【発明の効果】

【0009】

本発明に係るモータ駆動制御装置によれば、必要な風量を確保しつつ、静音性を高めたファンを実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明の実施の形態に係るファンの構成を示すブロック図である。

【図2】本実施の形態に係るモータ駆動制御装置によるファンの風量制御を説明するための図である。

【図3】本実施の形態に係るモータ駆動制御装置による風量制御方法の概要を示す図である。

【図4】本実施の形態に係るモータ駆動制御装置の構成を示すブロック図である。

【図5】電流閾値の決定方法を説明するための図である。

【図6】本実施の形態に係るモータ駆動制御装置による風量制御に係る処理の流れを示すフロー図である。

【図7】本実施の形態に係るファンにおけるモータの目標回転速度と実回転速度との関係を示す図である。

【図8】本実施の形態に係るファンにおけるモータのモータ電流と回転速度との関係を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

１．実施の形態の概要
先ず、本願において開示される発明の代表的な実施の形態について概要を説明する。なお、以下の説明では、一例として、発明の構成要素に対応する図面上の参照符号を、括弧を付して記載している。

【0012】

〔１〕本発明の代表的な実施の形態に係るモータ駆動制御装置（１）は、モータ（２０）の目標回転速度（Ｒｔｇ）を指示する速度指令信号（Ｓｃ）に基づいて、前記モータの回転速度を制御するための駆動制御信号（Ｓｄ）を生成する制御回路部（４）と、前記駆動制御信号に基づいて、前記モータを駆動するモータ駆動部（２）とを備え、前記制御回路部は、前記目標回転速度が回転速度閾値（Ｒｔｈ）より低い場合に、前記モータの回転速度が前記目標回転速度に一致するように前記駆動制御信号を生成する速度フィードバック制御を行い、前記目標回転速度が前記回転速度閾値より高い場合に、前記モータの回転速度が前記回転速度閾値を超えないように前記駆動制御信号を生成する最大風量制御と前記速度フィードバック制御とを、前記モータに流れる電流の実電流値と電流閾値（Ｉｔｈ）との比較結果に基づいて切り替えることを特徴とする。

【0013】

〔２〕上記モータ駆動制御装置において、前記制御回路部は、前記目標回転速度が前記回転速度閾値より高い状態において、前記実電流値が前記電流閾値より大きい場合には、前記速度フィードバック制御を行い、前記実電流値が前記電流閾値より小さい場合には、前記最大風量制御を行ってもよい。

【0014】

〔３〕上記モータ駆動制御装置において、前記制御回路部は、前記最大風量制御において、前記モータが前記回転速度閾値に対応する一定の回転速度で回転するように前記駆動制御信号を生成してもよい。

【0015】

〔４〕上記モータ駆動制御装置において、前記制御回路部は、前記モータの回転位置を示す位置検出信号に基づいて前記モータの実回転速度を算出する回転速度算出部（４２）と、前記回転速度算出部によって算出された前記実回転速度が前記速度指令信号で指示された前記目標回転速度に一致するように第１制御信号（Ｓｐ１）を生成する速度制御部（４３）と、前記実電流値（Ｉｒ）を取得する電流値取得部（４６）と、前記目標回転速度が前記回転速度閾値より大きく、且つ前記電流値取得部によって取得された前記実電流値が前記電流閾値より大きい場合に、前記モータの回転速度が前記回転速度閾値を超えないように第２制御信号（Ｓｐ２）を生成する最大風量制御部（４４）と、前記第１制御信号または前記第２制御信号に基づいて前記駆動制御信号を生成する駆動制御信号生成部（４５）と、を有していてもよい。

【0016】

〔５〕本発明の代表的な実施の形態に係るファン（１００）は、モータ（２０）と、前記モータの回転力によって回転可能に構成されたインペラ（２１）と、前記モータの駆動を制御するモータ駆動制御装置（１）と、を備え、前記モータ駆動制御装置は、モータ（２０）の目標回転速度（Ｒｔｇ）を指示する速度指令信号（Ｓｃ）に基づいて、前記モータの回転速度を制御するための駆動制御信号（Ｓｄ）を生成する制御回路部（４）と、前記駆動制御信号に基づいて、前記モータを駆動するモータ駆動部（２）とを有し、前記制御回路部は、前記目標回転速度が回転速度閾値（Ｒｔｈ）より低い場合に、前記モータの回転速度が前記目標回転速度に一致するように前記駆動制御信号を生成する速度フィードバック制御を行い、前記目標回転速度が前記回転速度閾値より高い場合に、前記モータの回転速度が前記回転速度閾値を超えないように前記駆動制御信号を生成する最大風量制御と前記速度フィードバック制御とを、前記モータに流れる電流の実電流値と電流閾値（Ｉｔｈ）との比較結果に基づいて切り替えることを特徴とする。

【0017】

〔６〕本発明の代表的な実施の形態に係るモータ駆動制御方法は、モータ（２０）の目標回転速度（Ｒｔｇ）を指示する速度指令信号（Ｓｃ）に基づいて、前記モータの駆動を制御するための駆動制御信号（Ｓｄ）を生成し、前記駆動制御信号に基づいて前記モータを駆動するモータ駆動制御方法であって、前記目標回転速度が回転速度閾値より低い場合に、前記モータの回転速度が前記目標回転速度に一致するように前記駆動制御信号を生成する速度フィードバック制御を行う第１ステップ（Ｓ３）と、前記目標回転速度が前記回転速度閾値より高い場合に、電流閾値（Ｉｔｈ）と前記モータに流れる電流の実電流値との比較結果に基づいて、前記モータの回転速度が前記回転速度閾値を超えないように前記駆動制御信号を生成する最大風量制御と、前記速度フィードバック制御とを切り替える第２ステップ（Ｓ３，Ｓ５～Ｓ９）と、を含むことを特徴とする。

【0018】

２．実施の形態の具体例
以下、本発明の実施の形態の具体例について図を参照して説明する。なお、以下の説明において、各実施の形態において共通する構成要素には同一の参照符号を付し、繰り返しの説明を省略する。

【0019】

図１は、本発明の実施の形態に係るファンの構成を示すブロック図である。

【0020】

本実施の形態に係るファン１００は、インペラ（羽根車）を回転させることによって風を発生させる装置である。ファン１００は、機器の内部で発生する熱を外部へ排出し、その機器の内部を冷却する冷却装置の一つとして利用可能である。ファン１００は、例えば、軸流ファンである。

【0021】

図１に示すように、ファン１００は、モータ２０と、モータ２０の駆動を制御するモータ駆動制御装置１と、モータ２０の回転力によって回転可能に構成されたインペラ２１とを備えている。

【0022】

本実施の形態において、モータ２０は、例えば、コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗを有する３相のブラシレスモータである。モータ駆動制御装置１は、モータ２０の回転を制御するための装置である。モータ駆動制御装置１は、モータ２０を構成する３相のコイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗに周期的に駆動電流を流すことで、モータ２０を回転させる。

【0023】

具体的に、モータ駆動制御装置１は、モータ駆動部２と、制御回路部４と、電流検出部６とを有している。なお、図１に示されているモータ駆動制御装置１の構成要素は、全体の一部であり、モータ駆動制御装置１は、図１に示されたものに加えて、他の構成要素を有していてもよい。

【0024】

本実施の形態において、モータ駆動制御装置１の少なくとも一部が、一つの半導体装置（ＩＣ：Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）としてパッケージ化されている。例えば、制御回路部４やモータ駆動部２等の回路が、それぞれ別個の半導体装置として実現されている。

【0025】

なお、モータ駆動制御装置１は、その全部がパッケージ化された半導体装置であってもよいし、モータ駆動制御装置１の全部又は一部と他の装置とが一緒にパッケージ化されて、１つの半導体装置を構成していてもよい。

【0026】

モータ駆動部２は、制御回路部４から出力された駆動制御信号Ｓｄに基づいて、モータ２０に駆動信号を出力し、モータ２０を駆動させる。モータ駆動部２は、モータ２０の複数相のコイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗを選択的に通電する。

【0027】

具体的には、モータ駆動部２は、インバータ回路２ａ及びプリドライブ回路２ｂを有する。プリドライブ回路２ｂは、制御回路部４から出力された駆動制御信号Ｓｄに基づいて、インバータ回路２ａを駆動するための出力信号を生成し、インバータ回路２ａに出力する。インバータ回路２ａは、プリドライブ回路２ｂから出力された信号に基づいて、モータ２０が備えるコイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗを通電させる。

【0028】

具体的には、インバータ回路２ａは、例えば、電源電圧（直流電源）Ｖｃｃの両端に設けられた２つのスイッチング素子の直列回路の対が、コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗの各相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）に対してそれぞれ配置されて構成されている。２つのスイッチング素子の各対において、スイッチング素子同士の接続点に、モータ２０の各相の端子が接続されている（不図示）。プリドライブ回路２ｂは、出力信号として、例えば、インバータ回路２ａの各スイッチング素子に対応する６種類の信号Ｖｕｕ，Ｖｕｌ，Ｖｖｕ，Ｖｖｌ，Ｖｗｕ，Ｖｗｌを出力する。これらの信号Ｖｕｕ，Ｖｕｌ，Ｖｖｕ，Ｖｖｌ，Ｖｗｕ，Ｖｗｌが出力されることで、それぞれの信号Ｖｕｕ，Ｖｕｌ，Ｖｖｕ，Ｖｖｌ，Ｖｗｕ，Ｖｗｌに対応するスイッチング素子がオン、オフ動作を行う。これにより、モータ２０に駆動信号が出力されて、モータ２０の各相のコイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗに電流が流れる（不図示）。

【0029】

電流検出部６は、モータ２０に流れる電流、すなわちモータ２０のコイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗに流れる電流（以下、「モータ電流」とも称する。）を検出するための機能部である。電流検出部６は、モータ２０のモータ電流に応じた電圧Ｖｓを出力する。なお、電流検出部６の構成については後述する。

【0030】

制御回路部４は、例えば、マイクロコンピュータ、デジタル回路、およびアナログ回路等によって構成されている。制御回路部４には、モータ２０の駆動を指示する各種の信号が入力される。制御回路部４は、これらの信号に基づいてモータ２０の駆動制御を行う。例えば、モータ２０の駆動を指示する信号として、速度指令信号Ｓｃが上位装置等の制御回路部４の外部に設けられた装置から制御回路部４に入力される。

【0031】

速度指令信号Ｓｃは、モータ２０の回転速度に関する信号である。例えば、速度指令信号Ｓｃは、モータ２０の目標回転速度Ｒｔｇに対応するデューティ比のＰＷＭ（パルス幅変調）信号である。なお、速度指令信号Ｓｃとして、クロック信号が入力されてもよい。

【0032】

また、制御回路部４には、位置検出素子５から位置検出信号Ｓｈが入力される。位置検出素子５は、例えば、モータ２０に配置されたホール素子であり、位置検出信号Ｓｈはホール素子５から出力されるホール信号である。位置検出信号Ｓｈは、モータ２０の回転位置を示す信号、すなわち、モータ２０のロータ（不図示）の回転に対応する信号である。以下、位置検出素子５を「ホール素子５」とも称する。

【0033】

制御回路部４は、位置検出信号Ｓｈからモータ２０のロータの実回転速度に関する情報を得て、モータ２０の駆動を制御する。

【0034】

なお、図１では、ファン１００に一つのホール素子５が配置される場合を例示しているが、ファン１００に配置されるホール素子５の個数は特に制限されない。例えば、三つのホール素子５が互いに略等間隔で、モータ２０の回転子の周囲に配置されていてもよい。

【0035】

また、制御回路部４には、このような位置検出信号Ｓｈに加えて、又は位置検出信号Ｓｈに代えて、モータ２０の回転状態に関する他の情報が入力されるように構成されていてもよい。例えば、モータ２０の回転子の回転に対応するＦＧ信号として、回転子の側にある基板に設けたコイルパターンを用いて生成される信号（パターンＦＧ）が入力されるようにしてもよい。また、モータ２０の各相（Ｕ、Ｖ、Ｗ相）に誘起する逆起電圧を検出する回転位置検出回路の検出結果に基づいてモータ２０の回転状態が検知されるように構成されていてもよい。エンコーダやレゾルバなどを設け、それによりモータ２０の回転速度等の情報が検出されるようにしてもよい。

【0036】

制御回路部４は、上述した速度指令信号Ｓｃ、位置検出信号Ｓｈおよび電圧Ｖｓ等に基づいて、モータ２０の回転速度を制御するための駆動制御信号Ｓｄを生成する。

【0037】

駆動制御信号Ｓｄは、例えば、ＰＷＭ（パルス幅変調）信号である。制御回路部４は、モータ駆動部２にＰＷＭ（パルス幅変調）信号である駆動制御信号Ｓｄを供給することにより、モータ駆動部２により通電される複数相のコイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗの通電相を所定の順序で切り替えながら、モータ２０の回転速度を調整してファン１００の風量を制御する。

【0038】

本実施の形態に係るモータ駆動制御装置１は、ファン１００の静圧が所定値以下の領域において、ファン１００の風量が制限されるように、モータ２０の回転速度を制御する。

【0039】

図２は、本実施の形態に係るモータ駆動制御装置１によるファン１００の風量制御を説明するための図である。

【0040】

図２において、横軸は風量Ｑを表し、縦軸は静圧Ｐを表している。図２には、速度指令信号Ｓｃによって指示される目標回転速度Ｒｔｇを変化させたときの、ファンの目標回転速度Ｒｔｇ毎のＰ－Ｑカーブがそれぞれ示されている。

【0041】

図２において、参照符号２０１＿ｍｉｎは、目標回転速度Ｒｔｇを最小値Ｒｍｉｎに設定したときのファンのＰ－Ｑカーブを表し、参照符号２０１＿ｍａｘは、目標回転速度Ｒｔｇを最大値Ｒｍａｘに設定したときのファンのＰ－Ｑカーブを表し、参照符号２０１＿ｘは、目標回転速度Ｒｔｇを最大値Ｒｍａｘと最小値Ｒｍｉｎとの間の値Ｒｘに設定したときのＰ－Ｑカーブを表している。

【0042】

上述したように、ファンは、要求される動作範囲において所望の風量が得られるように設計される。例えば、図２において、ファンに対して要求される動作範囲が参照符号２００で示される範囲であったとする。この場合、図２に示すＰ－Ｑカーブを有するファンは、要求された動作範囲２００が目標回転速度Ｒｔｇを最大値Ｒｍａｘに設定したときのＰ－Ｑカーブ２０１＿ｍａｘより下の領域（静圧が低い領域）に存在しているので、要求された仕様を満足していると言える。

【0043】

一方で、上述したように、ファンは、要求された動作範囲以外の領域、すなわち静圧が所定値以下の領域では、風量よりも静音性が重要視される。例えば、図２において、静圧がＰｂ以下の領域では、風量よりも静音性が重要となる。

【0044】

しかしながら、従来のファンは、速度指令信号Ｓｃで指示された目標回転速度になるようにモータの回転数を制御しており、圧力損失（静圧）によって風量は変化する。そのため、フリーエア状態のような静圧が低い領域においても必要以上に風量が大きくなり、騒音が大きくなる傾向がある。

【0045】

例えば、図２に示すように、従来のファンがＰ－Ｑカーブ２０１＿ｍａｘで動作するように設計されている場合を考える。この場合、従来のファンは、フリーエア状態において目標回転速度が“Ｒｔｇ＿ｍａｘ”に設定されたとき、動作範囲２００で要求される風量ｑｒ１からｑｒ２の範囲を大きく超える風量ｑｍａｘを発生させる。しかしながら、上述したように、動作範囲２００以外の領域では、要求される風量ｑｒ１からｑｒ２の範囲を大きく超える風量は不要である。

【0046】

そこで、本実施の形態に係るモータ駆動制御装置１は、静圧が所定値より低い領域において、速度指令信号Ｓｃによって指示された目標回転速度Ｒｔｇに関わらずファン１００の風量が制限されるように、モータ２０の回転速度を制御する。

【0047】

具体的には、図２に示すように、モータ駆動制御装置１は、静圧が所定値Ｐｂより低い範囲では、モータ２０の実回転速度Ｒｒが回転速度閾値Ｒｔｈ（Ｒｍｉｎ＜Ｒｔｈ＜Ｒｍａｘ）を超えないように制限する。例えば、回転速度閾値Ｒｔｈ＝Ｒｘとした場合、モータ駆動制御装置１は、目標回転速度Ｒｔｇが回転速度閾値Ｒｔｈより高く、且つ静圧が所定値Ｐｂより低い範囲では、モータ２０が一定の回転速度Ｒｘ（Ｒｔｈ）で回転するようにモータ２０を制御する。これにより、ファン１００は、Ｐ－Ｑカーブ２０１＿ｍａｘではなく、Ｐ－Ｑカーブ２０１＿ｔｈを描くように動作し、目標回転速度Ｒｔｇが回転速度閾値Ｒｔｈより高く、且つ静圧が所定値より低い領域では、速度指令信号Ｓｃによって指示された目標回転速度Ｒｔｇに関わらずファン１００の風量が制限される。

【0048】

図３は、本実施の形態に係るモータ駆動制御装置１による風量制御方法の概要を示す図である。
図３において、横軸はファンに加わる外部圧力（圧力抵抗，静圧）を表し、縦軸はモータ電流を表している。図３に示される特性（グラフ）３００は、ファンの目標回転速度を所定値（例えば最大値Ｒｍａｘ）に設定したときの、モータ電流と外部圧力との関係を表している。

【0049】

図３に示すように、ファンを一定の回転速度で回転させているときに、外部圧量が増加すると、モータ電流も増加する。すなわち、ファンにおいて、モータ電流と外部圧力とは略比例関係にある。したがって、モータ電流を監視することにより、ファンに加わっている外部圧力を推定することが可能となる。

【0050】

そこで、本実施の形態に係るファン１００は、外部圧力（静圧）が所定値より低い状況での風量を制限するために、予め、外部圧力が高い状態と低い状態とを判定するための基準値として電流閾値Ｉｔｈを設定しておき、その電流閾値Ｉｔｈとモータ２０のモータ電流とを比較することにより、外部圧力が高い状態か否かを推定して、モータの制御方法を切り替える。

【0051】

具体的には、図３に示すように、モータ駆動制御装置１は、速度指令信号Ｓｃによって指定された目標回転速度Ｒｔｇが回転速度閾値Ｒｔｈより低い場合に、モータ２０の回転速度が目標回転速度Ｒｔｇに一致するように駆動制御信号Ｓｄを生成する速度フィードバック制御を行い、目標回転速度Ｒｔｇが回転速度閾値Ｒｔｈより高い場合に、モータ２０の回転速度が回転速度閾値Ｒｔｈを超えないように駆動制御信号Ｓｄを生成する最大風量制御と速度フィードバック制御とを、モータ電流の実電流値Ｉｒと電流閾値Ｉｔｈとの比較結果に基づいて切り替える。

【0052】

以下、ファン１００の最大風量を制限するための機能を実現するためのモータ駆動制御装置１の構成について、詳細に説明する。

【0053】

図４は、本実施の形態に係るモータ駆動制御装置１の構成を示すブロック図である。
図４には、モータ駆動制御装置１を構成する機能ブロックのうち、上述したファン１００の最大風量を制限するための機能に関連する機能ブロックが図示されている。

【0054】

モータ駆動制御装置１における制御回路部４は、速度指令信号Ｓｃによって指定されたモータ２０の目標回転速度Ｒｔｇが回転速度閾値Ｒｔｈより低い場合（例えば、Ｒｔｇ＜Ｒｔｈの場合）には、モータ２０の回転速度（実回転速度Ｒｒ）が目標回転速度Ｒｔｇに一致するように駆動制御信号Ｓｄを生成する速度フィードバック制御を行う。

【0055】

一方、目標回転速度Ｒｔｇが回転速度閾値Ｒｔｈより高い場合（例えば、Ｒｔｇ≧Ｒｔｈの場合）には、制御回路部４は、モータ２０の回転速度が回転速度閾値Ｒｔｈを超えないように駆動制御信号Ｓｄを生成する最大風量制御と速度フィードバック制御とを、モータ２０のモータ電流（実電流値Ｉｒ）と電流閾値Ｉｔｈの比較結果に基づいて切り替える。

【0056】

具体的に、制御回路部４は、速度フィードバック制御および最大風量制御を実現するための機能ブロックとして、目標回転速度取得部４１、回転速度算出部４２、速度制御部４３、最大風量制御部４４、駆動制御信号生成部４５、電流値取得部４６、記憶部４７、比較部（ＲＣＭＰ）４８、比較部（ＩＣＭＰ）４９を有している。

【0057】

目標回転速度取得部４１は、例えばモータ駆動制御装置１の外部に存在する上位装置から出力された速度指令信号Ｓｃからモータ２０の目標回転速度Ｒｔｇの情報を取得し、速度制御部４３および最大風量制御部４４に与える。

【0058】

例えば、速度指令信号Ｓｃが、デューティ比によって目標回転速度Ｒｔｇを表すＰＷＭ信号である場合、目標回転速度取得部４１は、入力された速度指令信号ＳｃとしてのＰＷＭ信号のデューティ比を解析し、そのデューティ比に対応する回転速度を算出して、目標回転速度Ｒｔｇとして出力する。例えば、目標回転速度取得部４１は、ＰＷＭ信号のデューティ比と目標回転速度との対応関係を表すテーブルを有している。目標回転速度取得部４１は、入力された速度指令信号Ｓｃのデューティ比に対応する目標回転速度を上記テーブルから読み出すことにより、速度指令信号Ｓｃから目標回転速度Ｒｔｇの情報を取得する。

【0059】

目標回転速度取得部４１は、例えば、マイクロコントローラの外部インターフェース回路等とＣＰＵのプログラム処理とによって実現されている。

【0060】

回転速度算出部４２は、位置検出素子５から出力された位置検出信号Ｓｈに基づいて、モータ２０の回転速度（単位時間当たりの回転数）を算出する。回転速度算出部４２は、位置検出信号Ｓｈを用いてモータ２０のロータの実際の回転速度を算出し、実回転速度Ｒｒとして速度制御部４３に与える。

【0061】

回転速度算出部４２は、例えば、目標回転速度取得部４１と同様に、マイクロコントローラの外部インターフェース回路等とＣＰＵのプログラム処理とによって実現されている。

【0062】

速度制御部４３は、目標回転速度取得部４１から出力された目標回転速度Ｒｔｇと、回転速度算出部４２によって算出されたモータ２０の実回転速度Ｒｒとに基づいて、駆動制御信号ＳｄとしてのＰＷＭ信号のデューティ比を指定するＰＷＭ指令信号（第１制御信号の一例）Ｓｐ１を生成する。

【0063】

具体的に、速度制御部４３は、実回転速度Ｒｒが目標回転速度Ｒｔｇに一致するようにＰＷＭ指令信号Ｓｐ１を生成する。例えば、速度制御部４３は、実回転速度Ｒｒと目標回転速度Ｒｔｇとの差分を算出し、当該差分がゼロになるように駆動制御信号ＳｄとしてのＰＷＭ信号のデューティ比を算出する。そして、速度制御部４３は、算出したデューティ比の情報をＰＷＭ指令信号Ｓｐ１として出力する。

【0064】

電流値取得部４６は、モータ２０に流れる電流の実電流値を算出する機能部である。電流値取得部４６は、例えば、アナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換回路を含む。例えば、電流値取得部４６は、ΔΣ変調型のアナログ／デジタル変換回路であって、専用ロジック回路によって構成されている。電流値取得部４６は、電流検出部６から入力されたアナログ信号を、ΔΣ変調方式によりデジタル信号に変換する。

【0065】

ここで、電流検出部６は、上述したように、制御対象としてのモータ２０に流れる電流（モータ電流）に応じた電圧Ｖｓを出力する回路である。例えば図３に示すように、電流検出部６は、モータ駆動部２を介してモータ２０のコイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗとグラウンド電位との間に直列に接続された抵抗Ｒｓを含み、抵抗Ｒｓの両端に発生した電圧Ｖｓを、モータ２０のモータ電流の検出値として出力する。

【0066】

電流値取得部４６は、電流検出部６から出力されたアナログ信号である電圧Ｖｓをデジタル信号に変換し、モータ２０のモータ電流の実電流値Ｉｒとして出力する。

【0067】

比較部（ＲＣＭＰ）４８は、目標回転速度Ｒｔｇと回転速度閾値Ｒｔｈとを比較し、比較結果を出力する。

【0068】

回転速度閾値Ｒｔｈは、ファン１００の制御モード（速度フィードバック制御と最大風量制御）の切り替えの基準となる、一つのパラメータである。換言すれば、回転速度閾値Ｒｔｈは、ファン１００の最大風量を規定する回転速度である。例えば、図２に示すＰ－Ｑカーブ２０１＿ｔｈに沿ってファン１００を制御したい場合、Ｐ－Ｑカーブ２０１＿ｔｈにおいて最大風量が得られるＡ点でのモータ２０の回転速度Ｒｘを回転速度閾値Ｒｔｈ（＜Ｒｍａｘ）として設定すればよい。回転速度閾値Ｒｔｈの情報４７１は、記憶部４７に記憶されている。

【0069】

比較部４８は、記憶部４７から読み出した回転速度閾値Ｒｔｈと、目標回転速度取得部４１から出力された目標回転速度Ｒｔｇとを比較する。目標回転速度取得部４１から出力された目標回転速度Ｒｔｇが回転速度閾値Ｒｔｈより大きい場合、比較部４８は、例えばハイ（Ｈｉｇｈ）レベルの判定信号Ｓｃｐ１を出力する。一方、目標回転速度取得部４１から出力された目標回転速度Ｒｔｇが回転速度閾値Ｒｔｈより小さい場合、比較部４８は、例えばロー（Ｌｏｗ）レベルの判定信号Ｓｃｐ１を出力する。

【0070】

比較部（ＲＣＭＰ）４８は、モータ電流の実電流値Ｉｒと電流閾値Ｉｔｈとを比較し、比較結果を出力する。

【0071】

電流閾値Ｉｔｈは、ファン１００の制御モード（速度フィードバック制御と最大風量制御）の切り替えの基準となる、もう一つのパラメータである。

【0072】

図５は、電流閾値Ｉｔｈの決定方法を説明するための図である。
図５において、横軸はファンのモータの回転速度を表し、縦軸はファンのモータ電流を表している。参照符号５００は、ファン１００のフリーエア状態で速度フィードバック制御を行ったときのモータの回転速度とモータ電流との関係を表す特性である。

【0073】

電流閾値Ｉｔｈは、ファンが所定の回転速度で回転しているときのモータ電流に基づいて決定される。例えば、図５に示すように、ファン１００がフリーエア状態において回転速度閾値Ｒｔｈに対応する回転速度で動作しているときのモータ電流の電流値Ｉｔｈ０にオフセット量Ｉｏｆを加算した値を、電流閾値Ｉｔｈとして設定すればよい。

【0074】

ここで、オフセット量Ｉｏｆは、ファン１００のインペラ２１の大きさ（重量および形状）やコイル（巻線）の巻数、コイル導線の径等に応じて適宜設定すればよい。

【0075】

電流閾値Ｉｔｈの情報４７２は、記憶部４７に記憶されている。

【0076】

比較部（ＩＣＭＰ）４９は、記憶部４７から読み出した電流閾値Ｉｔｈと、電流値取得部４６から出力されたモータ電流の実電流値Ｉｒとを比較する。実電流値Ｉｒが電流閾値Ｉｔｈより大きい場合（例えば、Ｉｒ≧Ｉｔｈの場合）、比較部４９は、例えばハイ（Ｈｉｇｈ）レベルの判定信号Ｓｃｐ２を出力する。一方、実電流値Ｉｒが電流閾値Ｉｔｈより小さい場合（例えば、Ｉｒ＜Ｉｔｈの場合）、比較部４９は、例えばロー（Ｌｏｗ）レベルの判定信号Ｓｃｐ２を出力する。

【0077】

記憶部４７は、速度フィードバック制御および最大風量制御のための各種パラメータや演算結果等を記憶するための機能部である。例えば、記憶部４７には、上述した回転速度閾値Ｒｔｈの情報４７１や電流閾値Ｉｔｈの情報４７２等が記憶されている。記憶部４７は、例えばＲＡＭやＲＯＭ等の記憶装置やレジスタ等によって実現されている。

【0078】

最大風量制御部４４は、比較部４８の判定信号Ｓｃｐ１、比較部４９の判定信号Ｓｃｐ２、および回転速度閾値Ｒｔｈに基づいて、駆動制御信号ＳｄとしてのＰＷＭ信号のデューティ比を指定するＰＷＭ指令信号Ｓｐ２（第２制御信号の一例）を生成する。

【0079】

具体的に、最大風量制御部４４は、比較部４８によって目標回転速度Ｒｔｇが所定値より高いと判定され、且つ比較部４９によって実電流値Ｉｒが電流閾値Ｉｔｈより高いと判定された場合（Ｒｔｇ＞Ｒｔｈ且つＩｒ＞Ｉｔｈ）に、モータ２０が目標回転速度Ｒｔｇより低い一定の回転速度で回転するようにＰＷＭ指令信号Ｓｐ２を生成する。

【0080】

一方、比較部４８によって目標回転速度Ｒｔｇが回転速度閾値Ｒｔｈより低いと判定された場合または比較部４９によって実電流値Ｉｒが電流閾値Ｉｔｈより低いと判定された場合には（Ｒｔｇ＜ＲｔｈまたはＩｒ＜Ｉｔｈ）、最大風量制御部４４は、ＰＷＭ指令信号Ｓｐ２を生成しない。

【0081】

上述したように、最大風量制御部４４は、Ｒｔｇ＞Ｒｔｈ且つＩｒ＞Ｉｔｈの場合に、モータ２０が目標回転速度Ｒｔｇより低い一定の回転速度で回転するようにＰＷＭ指令信号Ｓｐ２を生成する。具体的には、最大風量制御部４４は、モータ２０が回転速度閾値Ｒｔｈに対応する一定の回転速度で回転するようにＰＷＭ指令信号Ｓｐ２を生成する。

【0082】

例えば、最大風量制御部４４は、実回転速度Ｒｒと回転速度閾値Ｒｔｈとの差分を算出し、当該差分がゼロになるように駆動制御信号ＳｄとしてのＰＷＭ信号のデューティ比を算出する。そして、最大風量制御部４４は、算出したデューティ比の情報をＰＷＭ指令信号Ｓｐ２として出力する。

【0083】

駆動制御信号生成部４５は、モータ２０の駆動を制御するための駆動制御信号Ｓｄを生成する機能部である。駆動制御信号生成部４５は、速度制御部４３から出力されたＰＷＭ指令信号Ｓｐ１と最大風量制御部４４から出力されたＰＷＭ指令信号Ｓｐ２とに基づいて、駆動制御信号Ｓｄを生成する。

【0084】

具体的に、駆動制御信号生成部４５は、最大風量制御部４４からＰＷＭ指令信号Ｓｐ２が出力されていない場合に、速度制御部４３から出力されたＰＷＭ指令信号Ｓｐ１で指定されたデューティ比のＰＷＭ信号を生成して駆動制御信号Ｓｄとして出力し、最大風量制御部４４からＰＷＭ指令信号Ｓｐ２が出力されている場合に、ＰＷＭ指令信号Ｓｐ１ではなく、最大風量制御部４４から出力されたＰＷＭ指令信号Ｓｐ２で指定されたデューティ比のＰＷＭ信号を生成して駆動制御信号Ｓｄとして出力する。

【0085】

上述した速度制御部４３、最大風量制御部４４、駆動制御信号生成部４５、および比較部４８、４９は、例えば、マイクロコントローラ（ＣＰＵ）のプログラム処理によって実現されている。なお、比較部４８，４９は、専用ロジック回路等によって実現されていてもよい。

【0086】

次に、ファン１００の風量制御の流れについて説明する。
図６は、本実施の形態に係るモータ駆動制御装置１による風量制御に係る処理の流れを示すフロー図である。

【0087】

先ず、上位装置から制御回路部４に対して速度指令信号Ｓｃが入力されると、制御回路部４の目標回転速度取得部４１が、速度指令信号Ｓｃから目標回転速度Ｒｔｇの情報を取得する（ステップＳ１）。

【0088】

次に、制御回路部４の比較部４８が、ステップＳ１で取得した目標回転速度Ｒｔｇが回転速度閾値Ｒｔｈよりも大きいか否かを判定する（ステップＳ２）。

【0089】

目標回転速度Ｒｔｇが回転速度閾値Ｒｔｈより小さい場合（ステップＳ２：Ｎｏ）には、制御回路部４は、速度フィードバック制御を行う（ステップＳ３）。すなわち、上述したように、駆動制御信号生成部４５が、速度制御部４３によって生成されたＰＷＭ指令信号Ｓｐ１に基づいて、駆動制御信号Ｓｄを生成することにより、モータ２０の実回転速度Ｒｒが目標回転速度Ｒｔｇに一致するようにモータ２０が動作する。なお、このとき、最大風量制御部４４は、ＰＷＭ指令信号Ｓｐ２を生成しない。

【0090】

一方、ステップＳ２において、目標回転速度Ｒｔｇが回転速度閾値Ｒｔｈより大きい場合（ステップＳ２：Ｙｅｓ）には、制御回路部４は、モータ２０の実電流値Ｉｒを取得する（ステップＳ４）。具体的には、上述したように、比較部４９が、電流値取得部４６によって算出されたモータ電流の実電流値Ｉｒの情報を取得する。

【0091】

次に、比較部４９が、ステップＳ４で取得したモータ２０の実電流値Ｉｒが電流閾値Ｉｔｈよりも大きいか否かを判定する（ステップＳ５）。

【0092】

実電流値Ｉｒが電流閾値Ｉｔｈより大きい場合（ステップＳ５：Ｙｅｓ）、制御回路部４は、速度フィードバック制御を行う（ステップＳ３）。すなわち、上述したように、駆動制御信号生成部４５が、速度制御部４３によって生成されたＰＷＭ指令信号Ｓｐ１に基づいて、駆動制御信号Ｓｄを生成する。これにより、モータ２０は、その回転速度が目標回転速度Ｒｔｇに一致するように動作する。

【0093】

一方、実電流値Ｉｒが電流閾値Ｉｔｈより小さい場合（ステップＳ５：Ｎｏ）、制御回路部４は、最大風量制御を開始する（ステップＳ６）。

【0094】

最大風量制御において、先ず、最大風量制御部４４が、記憶部４７から回転速度閾値Ｒｔｈの情報４７１を読み出す（ステップＳ７）。

【0095】

次に、最大風量制御部４４が、モータ２０の実回転速度Ｒｒが回転速度閾値Ｒｔｈに一致するようにＰＷＭ指令信号Ｓｐ２を生成する（ステップＳ８）。

【0096】

次に、制御回路部４が、ＰＷＭ指令信号Ｓｐ２に基づいて駆動制御信号Ｓｄを生成する（ステップＳ９）。具体的には、駆動制御信号生成部４５が、ステップＳ９において最大風量制御部４４から出力されたＰＷＭ指令信号Ｓｐ２で指定されたデューティ比のＰＷＭ信号を生成し、駆動制御信号Ｓｄとして出力する。

【0097】

ステップＳ３，Ｓ９の後、制御回路部４が、モータ２０の停止の指示の有無を判定する（ステップＳ１０）。ステップＳ１０において、モータ２０の停止の指示が無い場合（ステップＳ１０：Ｎｏ）、上述した処理（Ｓ１～Ｓ１０）を繰り返し実行する。一方、ステップＳ１０において、モータ２０の停止の指示を受け取った場合（ステップＳ１０：Ｙｅｓ）、制御回路部４は風量制御の処理を終了する。

【0098】

図７は、本実施の形態に係るファン１００におけるモータ２０の目標回転速度と実回転速度との関係を示す図である。

【0099】

図７において、横軸はモータ２０の目標回転速度Ｒｔｇを表し、縦軸はモータ２０の実回転速度Ｒｒを表している。図７には、目標回転速度Ｒｔｇと実回転速度Ｒｒとの関係に着目した、モータ駆動制御装置１による制御モードの切替原理が示されている。

【0100】

図７に示すように、速度指令信号Ｓｃによって指定される目標回転速度Ｒｔｇが回転速度閾値Ｒｔｈより小さい範囲では、制御回路部４が、速度制御フィードバック制御を行う。これにより、ファン１００は、モータ２０の実回転速度Ｒｒが目標回転速度Ｒｔｇに一致するように動作する。

【0101】

一方、目標回転速度Ｒｔｇが回転速度閾値Ｒｔｈより大きい範囲では、制御回路部４が、モータ２０の実電流値Ｉｒと電流閾値Ｉｔｈとの比較結果に応じて、速度フィードバック制御と最大風量制御とを切り替える。

【0102】

すなわち、目標回転速度Ｒｔｇが回転速度閾値Ｒｔｈより大きく、且つモータ２０の実電流値Ｉｒが電流閾値Ｉｔｈより大きい範囲では、ファン１００に対する外部圧力（圧力抵抗）が大きい状態であると推定することができる。そこで、制御回路部４は、必要な風量を確保するために、速度フィードバック制御を行う。これにより、参照符号７００に示すように、ファン１００は、モータ２０の実回転速度Ｒｒが目標回転速度Ｒｔｇに一致するように動作して、必要な風量を確保する。

【0103】

一方、目標回転速度Ｒｔｇが回転速度閾値Ｒｔｈより大きく、且つモータ２０の実電流値Ｉｒが電流閾値Ｉｔｈより小さい範囲では、ファン１００に対する外部圧力が小さく十分な風量が確保できている状態であると推定することができる。そこで、制御回路部４は、風量静音性を優先して、最大風量制御を行う。すなわち、参照符号７０１に示すように、ファン１００（モータ２０）は、指示された目標回転速度Ｒｔｇより低い一定の回転速度（回転速度閾値Ｒｔｈ）で回転して、風量を抑える。

【0104】

図８は、本実施の形態に係るファン１００におけるモータ２０のモータ電流と回転速度との関係を示す図である。

【0105】

図８において、横軸はモータ２０の回転速度を表し、縦軸はモータ２０のモータ電流を表している。図８には、モータの回転速度（実回転速度Ｒｒ）とモータ電流との関係に着目した、モータ駆動制御装置１による制御モードの切り替えの流れが示されている。

【0106】

図８に示すように、本実施の形態に係るファン１００は、目標回転速度Ｒｔｇが回転速度閾値Ｒｔｈより低い範囲では、通常の速度フィードバック制御を行う。これにより、参照符号８００に示すように、ファン１００は、モータ２０の回転速度が目標回転速度Ｒｔｇに一致するように動作する。

【0107】

その後、速度指令信号Ｓｃによって指定された目標回転速度Ｒｔｇが回転速度閾値Ｒｔｈを超えた場合、ファン１００は、最大風量制御を行う。これにより、参照符号８０１に示すように、ファン１００は、モータ電流が電流閾値Ｉｔｈを超えるまで、目標回転速度Ｒｔｇによらず回転速度が一定（回転速度閾値Ｒｔｈ）となるように動作する。

【0108】

その後、ファン１００の外部圧力が上昇してモータ電流の実電流値Ｉｒが電流閾値Ｉｔｈを超えた場合、ファン１００は、速度フィードバック制御を行う。これにより、参照符号８０２に示すように、ファン１００は、モータ２０の回転速度が目標回転速度Ｒｔｇに一致するように動作する。

【0109】

そして、速度指令信号Ｓｃによって回転速度閾値Ｒｔｈより低い目標回転速度Ｒｔｇが指定された場合、参照符号８０３に示すように、ファン１００は、再び、通常の速度フィードバック制御に戻る。

【0110】

このように、本実施の形態に係るファン１００は、目標回転速度Ｒｔｇが回転速度閾値Ｒｔｈより高い状態において、モータ電流が電流閾値Ｉｔｈより低い場合には、目標回転速度Ｒｔｇによらず、モータ２０の回転速度が一定になるように動作し、モータ電流が電流閾値Ｉｔｈより高い場合には、モータ２０の回転速度が目標回転速度Ｒｔｇに一致するように動作する。これにより、ファン１００は、静圧が低い領域（例えば、図２のＰ－Ｑカーブにおける静圧がＰｂより低い範囲）における最大風量を制限することができる。

【0111】

以上、本実施の形態に係るモータ駆動制御装置１は、速度指令信号Ｓｃによって指示された目標回転速度Ｒｔｇが回転速度閾値Ｒｔｈより低い場合に、モータ２０の回転速度（実回転速度Ｒｒ）が目標回転速度Ｒｔｇに一致するように駆動制御信号Ｓｄを生成する速度フィードバック制御を行い、目標回転速度Ｒｔｇが回転速度閾値Ｒｔｈより高い場合に、モータ２０の回転速度が回転速度閾値Ｒｔｈを超えないように駆動制御信号Ｓｄを生成する最大風量制御と速度フィードバック制御とを、モータ２０のモータ電流と電流閾値Ｉｔｈとの比較結果に基づいて切り替える。なお、本発明における最大風量制御は、目標回転速度Ｒｔｇが閾値Ｒｔｈより高い場合において、モータ２０の回転速度と圧力損失との関係性に応じて、最大風量が所望の値になるように制御するものであり、必ずしも、風量を一定に維持するように制御するものではない。したがって、本発明の最大風量制御は、従来のいわゆる風量一定制御とは制御方法およびその効果が異なるものである。

【0112】

これによれば、上述したように、目標回転速度Ｒｔｇが回転速度閾値Ｒｔｈより低い範囲では、ファン１００の風量が指示された目標回転速度Ｒｔｇに比例して増加するようにモータ２０が駆動される一方で、目標回転速度Ｒｔｇが回転速度閾値Ｒｔｈより高い範囲では、ファン１００の風量が静圧に応じて変化するようにモータ２０が駆動される。

【0113】

上述したように、ファンにおいてモータ電流と外部圧力とは略比例関係にある。そこで、本実施の形態に係るファン１００は、外部圧力が高い状態と低い状態とを判定するための基準値として電流閾値Ｉｔｈを設定し、その電流閾値Ｉｔｈとモータ２０のモータ電流とを比較することにより、外部圧力が高い状態か否かを推定して、モータの制御方法を切り替える。

【0114】

具体的には、ファン１００は、目標回転速度Ｒｔｇが回転速度閾値Ｒｔｈより高い状態において、モータ２０に流れる電流が電流閾値Ｉｔｈより大きい場合には、速度フィードバック制御を行い、モータ２０に流れる電流が電流閾値Ｉｔｈより小さい場合には、最大風量制御を行う。

【0115】

これにより、ファン１００の外部圧力が電流閾値Ｉｔｈに対応する所定の圧力（静圧）より低い場合には、ファン１００は、最大風量制御により、モータ２０の回転速度を目標回転速度Ｒｔｇより低く抑えて、風量を抑えるように動作する。一方、ファン１００の外部圧力が電流閾値Ｉｔｈに対応する所定の圧力（静圧）より高い場合には、ファン１００は、速度フィードバック制御により、モータ２０の回転速度が目標回転速度Ｒｔｇと一致するように制御して、必要な風量が得られるように動作する。

【0116】

このように、本実施の形態に係るモータ駆動制御装置１を適用したファン１００によれば、静圧が所定値より高い領域では、要求される動作範囲において十分な風量を確保することができ、静圧が所定値より低い領域では、指定された目標回転速度Ｒｔｇによらず風量を抑えて、ファン１００の騒音の発生と消費電力の増大を抑えることができる。

【0117】

また、本実施の形態に係るモータ駆動制御装置１は、最大風量制御において、モータ２０が回転速度閾値Ｒｔｈに対応する一定の回転速度で回転するように駆動制御信号Ｓｄを生成する。
これによれば、最大風量制御時にモータ２０を一定の回転速度で安定して回転させることができるので、最大風量制御時のファン１００の動作の安定性と静音性を更に向上させることが可能となる。

【0118】

≪実施の形態の拡張≫
以上、本発明者らによってなされた発明を実施の形態に基づいて具体的に説明したが、本発明はそれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは言うまでもない。

【0119】

例えば、上記実施の形態では、速度指令信号ＳｃがＰＷＭ信号であって、そのＰＷＭ信号のデューティ比によって目標回転速度を指定する場合を例示したが、これに限られない。例えば、速度指令信号Ｓｃはアナログ信号であって、そのアナログ信号の電圧レベルによって目標回転速度を指定してもよい。

【0120】

また、上記実施の形態において、モータ２０が三相のブラシレスモータである場合を例示したが、モータ２０の種類や相数等はこれに限定されない。例えば、単相のブラシレスモータであってもよい。

【0121】

また、上述のフローチャートは、動作を説明するための一例を示すものであって、これに限定されない。すなわち、フローチャートの各図に示したステップは具体例であって、このフローに限定されるものではない。例えば、一部の処理の順番が変更されてもよいし、各処理間に他の処理が挿入されてもよいし、一部の処理が並列に行われてもよい。

【符号の説明】

【0122】

１…モータ駆動制御装置、２…モータ駆動部、２ａ…インバータ回路、２ｂ…プリドライブ回路、４…制御回路部、５…位置検出素子（ホール素子）、６…電流検出部、２０…モータ、２１…インペラ、４１…目標回転速度取得部、４２…回転速度算出部、４３…速度制御部、４４…最大風量制御部、４５…駆動制御信号生成部、４６…電流値取得部、４７…記憶部、４８…比較部（ＲＣＭＰ）、４９…比較部（ＩＣＭＰ）、１００…ファン、Ｉｏｆ…オフセット量、Ｉｒ…実電流値、Ｉｔｈ…電流閾値、Ｉｔｈ０…電流値、Ｒｒ…実回転速度、Ｒｓ…抵抗、Ｒｔｇ…目標回転速度、Ｒｔｈ…回転速度閾値、Ｓｃ…速度指令信号、Ｓｃｐ１，Ｓｃｐ２…判定信号、Ｓｄ…駆動制御信号、Ｓｈ…位置検出信号、Ｓｐ１…ＰＷＭ指令信号（第１制御信号の一例）、Ｓｐ２…ＰＷＭ指令信号（第２制御信号の一例）。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】