JP2004104950A - ファンモータの制御装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】高価なタップ切替え式のファンモータを使用せず、またより少ない構成部品により直並列接続の切替え及び回転数の変化を得る。
【解決手段】ファンモータ1、2´の接続関係を直列接続と並列接続との間でリレー22により切替える。MOSトランジスタ23は、ファンモータ2´と直列接続されると共に、リレー22によりファンモータ1,2´の直列接続が確立されている場合にはOFFとされ、並列接続が確立されている場合にはONとされファンモータ2´へ電流を供給する。また、制御回路24がMOSトランジスタ23のゲート電圧を調整し、ドレイン電流を制御することにより、ファンモータ2´の回転数を可変とする。
【選択図】 図1
【解決手段】ファンモータ1、2´の接続関係を直列接続と並列接続との間でリレー22により切替える。MOSトランジスタ23は、ファンモータ2´と直列接続されると共に、リレー22によりファンモータ1,2´の直列接続が確立されている場合にはOFFとされ、並列接続が確立されている場合にはONとされファンモータ2´へ電流を供給する。また、制御回路24がMOSトランジスタ23のゲート電圧を調整し、ドレイン電流を制御することにより、ファンモータ2´の回転数を可変とする。
【選択図】 図1
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ラジエータ、エアコン、電子機器の空冷部、コンピュータのCPUのヒートシンク等に利用されるファンモータの制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より、ファンモータの回転数の制御方法としては、抵抗制御、電圧制御、直並列制御等の方法が知られている。抵抗制御は、電機子回路に直列に抵抗を接続し、この接続される抵抗の抵抗値を、可変抵抗を使ったり又は切替え抵抗を使用したりして、これにより電機子電流を調整して回転数の制御を行う。この方式は、低速運転時には大きな抵抗値の抵抗を接続する必要があり、この抵抗を流れる電流による電力損失が大きいという問題がある。
【0003】
一方、電圧制御は、例えば電機子回路に電流のON―OFF制御機能を持つ半導体回路(トランジスタ回路、サイリスタ回路等)を接続し、デューティ比を調整することにより、供給される電圧の大きさを変化させ、これにより回転数の制御を行うものである。抵抗制御に比べ半導体回路での電力損失は少ないため効率が高いという特徴があるが、半導体回路がコスト高を招くという不都合がある。
【0004】
直並列制御は、複数台のファンモータを直列接続と並列接続との間で切替えた場合に、並列接続の場合は直列接続の場合に比べて印加電圧が大きくなることを利用して回転数の制御を行うものである(例えば非特許文献1参照)。図2は2つのファンモータ1,2の回転数を直並列制御により制御する例を示すものである。
【0005】
図2において、ファンモータ1は、端子A1、B1を備えており、端子A1にはリレー12及びヒューズh1を介して電源電圧Vが供給される。リレー12は、モータ1への電源電圧Vの供給を切替えるためのものである。一方、ファンモータ2は、タップ切替え式のファンモータであり、リレー13によりタップがB2−D2とA2−C2との間で切り替わるようにされている。リレー13がONの場合には、低速側のタップB2,D2が接続され、一方、リレー13がOFFの場合には、高速側のタップA2−C2が接続される。
【0006】
ファンモータ1の端子B1と、ファンモータ2の端子A2とは、リレー11を介して接続される。リレー11は、ヒューズh2を介して電源電圧Vが供給される端子A11(ON)と端子B1に接続される端子B11(OFF)との間をスイッチングするように構成されている。一方、モータ1の端子B1には、このリレー11と連動するリレー14が接続されている。すなわち、リレー11がA11(ON)側に切り替わる場合は、リレー14はこれに連動してONとされ、リレー11がB11(OFF)側に切り替わる場合は、リレー14はこれに連動してOFFとされる。端子B1は、このリレー14がONとされた場合に接地されるようにされている。
【0007】
この構成による動作を、図2(b)に示す。リレー11〜14がすべてOFFとされている場合には、いずれのファンモータ1,2にも電圧は印加されず、両ファンモータ1,2は停止したままである。
リレー12のみがONとされる場合には、ファンモータ1,2は直列接続の関係となるので、両ファンモータ1,2に印加される電圧は、両ファンモータ1,2が同じ定格であれば半分のV/2ずつとなり、両ファンモータ1,2の回転は低速となる。
【0008】
リレー11,12,14がONとされ、リレー13のみがOFFとされる場合には、両ファンモータ1,2は並列接続の関係となるので、両ファンモータ1,2にはそれぞれ電源電圧Vが印加される。ただし、リレー13がOFFとされるので、ファンモータ1のみが高速で回転し、ファンモータ2はファンモータ1よりやや遅い中程度の速度(中速)で回転する。
リレー11〜14がすべてONとされる場合には、両ファンモータ1,2とも高速で回転する。このように、リレー11〜14の切替えにより、ファンモータの回転状態を4段階に変化することができる。
【0009】
【非特許文献1】
MAZDA ATENZA 電気配線図 第32頁(2002年4月発行、発行元:マツダ株式会社商品サービスプログラム部)
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この図2に示す従来の制御回路では、4段階のファンモータ回転数の変化を得るために、高価なタップ切替え式のファンモータを利用しなければならず、また、リレーが4個必要となるという問題があった。
【0011】
この発明は、このような問題点に鑑みてなされたもので、高価なタップ切替え式のファンモータを使用せず、またより少ない構成部品により直並列接続の切替え及び回転数の変化を得ることができるファンモータの制御装置を提供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】
上記目的達成のため、本発明に係るファンモータの制御装置は、第1のファンモータと、第2のファンモータと、この第1及び第2のファンモータとの間に配置されこの第1及び第2のファンモータの接続関係を直列接続と並列接続との間で切替える第1のリレースイッチと、前記第1のファンモータと並列に且つ前記第2のファンモータと直列接続されると共に、前記リレースイッチにより前記第1及び第2のファンモータの直列接続が確立されている場合には電流を遮断し、前記第1のリレースイッチにより前記第1及び第2のファンモータの並列接続が確立されるようにされている場合には前記第2のファンモータへ電流を供給する半導体回路と、前記半導体回路を制御する制御部とを備えたことを特徴とする。
【0013】
この発明によれば、第1のリレースイッチ単独でこの第1及び第2のファンモータの接続関係を直列接続と並列接続との間で切り換えることができる。また、両モータが直列接続されている場合には、半導体回路が電流を遮断する一方、両ファンモータが並列接続されている場合には、前記第2のファンモータへの供給電流が制御部により変化する。これにより、簡単な構成により、連続的な回転数の制御が可能となる。また、低速回転時には、半導体回路の電流が遮断されて、無用な電力損失が抑えられている。この発明において、前記第1及び第2のファンファンモータと電源との間に接続された第2のリレースイッチを備えるようにすることができる。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態に係るファンモータの制御装置を図1に基づいて説明する。
図1に示すように、本実施の形態のファンモータ制御装置は、ファンモータ1と2´を制御するものであるが、ファンモータ1、2´とも、タップ切替え式ではない通常のモータである点が図2のものとは異なっている。
また、ファンモータ1の一方の端子A1には、図2の従来例と同様、リレー21(第2のリレースイッチ)及びヒューズh1´を介して電源電圧Vが供給される。一方、端子B1は、リレー22(第1のリレースイッチ)を介してファンモータ2´の端子A2´と接続される。ファンモータ2´のもう1つの端子B2´は接地される。
【0015】
リレー22は、ファンモータ1の端子B1を、端子A22(OFF)と端子B22(ON)に選択的に接続するようにされている。端子A22は、ファンモータ2´の端子A2´側に接続されており、端子B22は接地端子に接続されている。これにより、ファンモータ1と2´の接続状態を、直列接続と並列接続との間で切替える。すなわち、端子B1が端子A22側に接続される場合が直列接続となり、端子B22側に接続される場合が並列接続となる。
【0016】
また、ファンモータ1の端子A1とファンモータ2´の端子A2´との間には、MOSトランジスタ23がモータ1と並列に且つモータ2´と直列に接続されている。MOSトランジスタ23のドレインD側が端子A1に、ソースS側が端子A2´に接続されている。MOSトランジスタ23は、ドレイン電流を制御するためのゲート電極Gを備えていて、このゲート電極Gに印加されるゲート電圧は、制御回路24により制御される。制御回路24は、外部の事象変化、例えば、リレー22の切替状態や、ファンモータ1、2´により冷却される対象(自動車等)の温度を検知する温度センサ(図示せず)に応じて、ゲート電圧を制御するように構成される。すなわち、リレー22が端子A22側に接続されている場合には、制御回路24はゲート電圧をゼロとし、これによりMOSトランジスタはOFFとされる。これにより、モータ1と2´の直列接続が担保される。
【0017】
また、リレー22が端子B22側に接続されている場合には、制御回路24はゲート電圧を閾値電圧以上ピンチオフ電圧との間で調整してMOSトランジスタ23をONとし、これによりドレイン電流の大きさを制御する。これにより、モータ1と2´の並列接続が担保されている状態において、モータ2´へ供給する電機子電流の大きさを調整し、モータ2´の回転数を制御する。
【0018】
次に、この図1に示すファンモータの制御装置の作用を図1(b)に基づいて説明する。リレー21、22、MOSトランジスタ23が共にOFFとされている場合には、ファンモータ1、2´は停止する。
リレー21がONとされ、リレー22、MOSトランジスタ23がOFFとされている場合には、ファンモータ1、2´は直列接続されるので、各ファンモータ1、2´には電源電圧Vの半分V/2ずつが印加される。このため、両ファンモータ1、2´は共に低速で回転する。このように直列接続時にはMOSトランジスタ23がOFFすることにより、直列接続が確保されるとともに、MOSトランジスタ23での電力損失を略ゼロにすることができ、トータルの電力損失を少なくすることができる。
【0019】
リレー21、22、MOSトランジスタ23が共にONとされている場合には、ファンモータ1、2´が並列接続される。ファンモータ1には、電源電圧Vが印加されるので、ファンモータ1は高速で回転する。ファンモータ2にも、電源電圧Vが印加されるが、供給される電機子電流の大きさが、MOSトランジスタ23により調整される。例えば、前述の温度センサ(図示せず)により冷却対象の温度が高いことが検知された場合には、制御回路24は、ゲート電圧を大きくしてより多くの電機子電流を流してファンモータ2´を高速回転させる。温度センサの示す温度が低い場合には、ゲート電圧を下げて、これによりファンモータ2´の回転数を抑えるように制御することもできる。このように、ファンモータ2´の回転数は、制御回路24により可変とされている。
【0020】
このように、モータ1,2´が直列接続されるときには、モータ1、2´共に低速回転させると共に、モータ1,2´が並列接続されるときには、モータ1が高速回転され、かつ、MOSトランジスタ23によりモータ2´の方の回転数が可変とされる。これにより、連続的な回転数の制御が可能となる。この実施の形態では、リレー21、22及びMOSトランジスタ23という少ない構成部品により、直並列接続の切替え及び連続的な回転数の制御という効果が得られている。
【0021】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、MOSトランジスタ23の代わりに、バイポーラトランジスタやサイリスタ等を用いてもよい。また、図1では、制御回路24において、温度センサに基づきMOSトランジスタ23のドレイン電流を制御しているが、これに代えて又はこれに加えて、回転数切り替えスイッチの入力や、タイマの入力などに基づいてドレイン電流を制御するようにしてもよい。
【0022】
【発明の効果】
以上述べたように、この発明によれば、高価なタップ切替え式のファンモータを使用せず、またより少ない構成部品により直並列接続の切替え及び回転数の変化を得ることができるファンモータの制御装置が提供されるという効果を奏する。また、低速回転時において各素子における電力損失が最小限に抑えられるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施の形態に係るファンモータの制御装置の構成を示す図である。
【図2】従来のファンモータの制御装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
1,2,2´…ファンモータ、 11,12,13,14、21,22…リレー、 h1、h1´、h2…ヒューズ、 23…MOSトランジスタ、 24…制御回路
【発明の属する技術分野】
この発明は、ラジエータ、エアコン、電子機器の空冷部、コンピュータのCPUのヒートシンク等に利用されるファンモータの制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より、ファンモータの回転数の制御方法としては、抵抗制御、電圧制御、直並列制御等の方法が知られている。抵抗制御は、電機子回路に直列に抵抗を接続し、この接続される抵抗の抵抗値を、可変抵抗を使ったり又は切替え抵抗を使用したりして、これにより電機子電流を調整して回転数の制御を行う。この方式は、低速運転時には大きな抵抗値の抵抗を接続する必要があり、この抵抗を流れる電流による電力損失が大きいという問題がある。
【0003】
一方、電圧制御は、例えば電機子回路に電流のON―OFF制御機能を持つ半導体回路(トランジスタ回路、サイリスタ回路等)を接続し、デューティ比を調整することにより、供給される電圧の大きさを変化させ、これにより回転数の制御を行うものである。抵抗制御に比べ半導体回路での電力損失は少ないため効率が高いという特徴があるが、半導体回路がコスト高を招くという不都合がある。
【0004】
直並列制御は、複数台のファンモータを直列接続と並列接続との間で切替えた場合に、並列接続の場合は直列接続の場合に比べて印加電圧が大きくなることを利用して回転数の制御を行うものである(例えば非特許文献1参照)。図2は2つのファンモータ1,2の回転数を直並列制御により制御する例を示すものである。
【0005】
図2において、ファンモータ1は、端子A1、B1を備えており、端子A1にはリレー12及びヒューズh1を介して電源電圧Vが供給される。リレー12は、モータ1への電源電圧Vの供給を切替えるためのものである。一方、ファンモータ2は、タップ切替え式のファンモータであり、リレー13によりタップがB2−D2とA2−C2との間で切り替わるようにされている。リレー13がONの場合には、低速側のタップB2,D2が接続され、一方、リレー13がOFFの場合には、高速側のタップA2−C2が接続される。
【0006】
ファンモータ1の端子B1と、ファンモータ2の端子A2とは、リレー11を介して接続される。リレー11は、ヒューズh2を介して電源電圧Vが供給される端子A11(ON)と端子B1に接続される端子B11(OFF)との間をスイッチングするように構成されている。一方、モータ1の端子B1には、このリレー11と連動するリレー14が接続されている。すなわち、リレー11がA11(ON)側に切り替わる場合は、リレー14はこれに連動してONとされ、リレー11がB11(OFF)側に切り替わる場合は、リレー14はこれに連動してOFFとされる。端子B1は、このリレー14がONとされた場合に接地されるようにされている。
【0007】
この構成による動作を、図2(b)に示す。リレー11〜14がすべてOFFとされている場合には、いずれのファンモータ1,2にも電圧は印加されず、両ファンモータ1,2は停止したままである。
リレー12のみがONとされる場合には、ファンモータ1,2は直列接続の関係となるので、両ファンモータ1,2に印加される電圧は、両ファンモータ1,2が同じ定格であれば半分のV/2ずつとなり、両ファンモータ1,2の回転は低速となる。
【0008】
リレー11,12,14がONとされ、リレー13のみがOFFとされる場合には、両ファンモータ1,2は並列接続の関係となるので、両ファンモータ1,2にはそれぞれ電源電圧Vが印加される。ただし、リレー13がOFFとされるので、ファンモータ1のみが高速で回転し、ファンモータ2はファンモータ1よりやや遅い中程度の速度(中速)で回転する。
リレー11〜14がすべてONとされる場合には、両ファンモータ1,2とも高速で回転する。このように、リレー11〜14の切替えにより、ファンモータの回転状態を4段階に変化することができる。
【0009】
【非特許文献1】
MAZDA ATENZA 電気配線図 第32頁(2002年4月発行、発行元:マツダ株式会社商品サービスプログラム部)
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この図2に示す従来の制御回路では、4段階のファンモータ回転数の変化を得るために、高価なタップ切替え式のファンモータを利用しなければならず、また、リレーが4個必要となるという問題があった。
【0011】
この発明は、このような問題点に鑑みてなされたもので、高価なタップ切替え式のファンモータを使用せず、またより少ない構成部品により直並列接続の切替え及び回転数の変化を得ることができるファンモータの制御装置を提供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】
上記目的達成のため、本発明に係るファンモータの制御装置は、第1のファンモータと、第2のファンモータと、この第1及び第2のファンモータとの間に配置されこの第1及び第2のファンモータの接続関係を直列接続と並列接続との間で切替える第1のリレースイッチと、前記第1のファンモータと並列に且つ前記第2のファンモータと直列接続されると共に、前記リレースイッチにより前記第1及び第2のファンモータの直列接続が確立されている場合には電流を遮断し、前記第1のリレースイッチにより前記第1及び第2のファンモータの並列接続が確立されるようにされている場合には前記第2のファンモータへ電流を供給する半導体回路と、前記半導体回路を制御する制御部とを備えたことを特徴とする。
【0013】
この発明によれば、第1のリレースイッチ単独でこの第1及び第2のファンモータの接続関係を直列接続と並列接続との間で切り換えることができる。また、両モータが直列接続されている場合には、半導体回路が電流を遮断する一方、両ファンモータが並列接続されている場合には、前記第2のファンモータへの供給電流が制御部により変化する。これにより、簡単な構成により、連続的な回転数の制御が可能となる。また、低速回転時には、半導体回路の電流が遮断されて、無用な電力損失が抑えられている。この発明において、前記第1及び第2のファンファンモータと電源との間に接続された第2のリレースイッチを備えるようにすることができる。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態に係るファンモータの制御装置を図1に基づいて説明する。
図1に示すように、本実施の形態のファンモータ制御装置は、ファンモータ1と2´を制御するものであるが、ファンモータ1、2´とも、タップ切替え式ではない通常のモータである点が図2のものとは異なっている。
また、ファンモータ1の一方の端子A1には、図2の従来例と同様、リレー21(第2のリレースイッチ)及びヒューズh1´を介して電源電圧Vが供給される。一方、端子B1は、リレー22(第1のリレースイッチ)を介してファンモータ2´の端子A2´と接続される。ファンモータ2´のもう1つの端子B2´は接地される。
【0015】
リレー22は、ファンモータ1の端子B1を、端子A22(OFF)と端子B22(ON)に選択的に接続するようにされている。端子A22は、ファンモータ2´の端子A2´側に接続されており、端子B22は接地端子に接続されている。これにより、ファンモータ1と2´の接続状態を、直列接続と並列接続との間で切替える。すなわち、端子B1が端子A22側に接続される場合が直列接続となり、端子B22側に接続される場合が並列接続となる。
【0016】
また、ファンモータ1の端子A1とファンモータ2´の端子A2´との間には、MOSトランジスタ23がモータ1と並列に且つモータ2´と直列に接続されている。MOSトランジスタ23のドレインD側が端子A1に、ソースS側が端子A2´に接続されている。MOSトランジスタ23は、ドレイン電流を制御するためのゲート電極Gを備えていて、このゲート電極Gに印加されるゲート電圧は、制御回路24により制御される。制御回路24は、外部の事象変化、例えば、リレー22の切替状態や、ファンモータ1、2´により冷却される対象(自動車等)の温度を検知する温度センサ(図示せず)に応じて、ゲート電圧を制御するように構成される。すなわち、リレー22が端子A22側に接続されている場合には、制御回路24はゲート電圧をゼロとし、これによりMOSトランジスタはOFFとされる。これにより、モータ1と2´の直列接続が担保される。
【0017】
また、リレー22が端子B22側に接続されている場合には、制御回路24はゲート電圧を閾値電圧以上ピンチオフ電圧との間で調整してMOSトランジスタ23をONとし、これによりドレイン電流の大きさを制御する。これにより、モータ1と2´の並列接続が担保されている状態において、モータ2´へ供給する電機子電流の大きさを調整し、モータ2´の回転数を制御する。
【0018】
次に、この図1に示すファンモータの制御装置の作用を図1(b)に基づいて説明する。リレー21、22、MOSトランジスタ23が共にOFFとされている場合には、ファンモータ1、2´は停止する。
リレー21がONとされ、リレー22、MOSトランジスタ23がOFFとされている場合には、ファンモータ1、2´は直列接続されるので、各ファンモータ1、2´には電源電圧Vの半分V/2ずつが印加される。このため、両ファンモータ1、2´は共に低速で回転する。このように直列接続時にはMOSトランジスタ23がOFFすることにより、直列接続が確保されるとともに、MOSトランジスタ23での電力損失を略ゼロにすることができ、トータルの電力損失を少なくすることができる。
【0019】
リレー21、22、MOSトランジスタ23が共にONとされている場合には、ファンモータ1、2´が並列接続される。ファンモータ1には、電源電圧Vが印加されるので、ファンモータ1は高速で回転する。ファンモータ2にも、電源電圧Vが印加されるが、供給される電機子電流の大きさが、MOSトランジスタ23により調整される。例えば、前述の温度センサ(図示せず)により冷却対象の温度が高いことが検知された場合には、制御回路24は、ゲート電圧を大きくしてより多くの電機子電流を流してファンモータ2´を高速回転させる。温度センサの示す温度が低い場合には、ゲート電圧を下げて、これによりファンモータ2´の回転数を抑えるように制御することもできる。このように、ファンモータ2´の回転数は、制御回路24により可変とされている。
【0020】
このように、モータ1,2´が直列接続されるときには、モータ1、2´共に低速回転させると共に、モータ1,2´が並列接続されるときには、モータ1が高速回転され、かつ、MOSトランジスタ23によりモータ2´の方の回転数が可変とされる。これにより、連続的な回転数の制御が可能となる。この実施の形態では、リレー21、22及びMOSトランジスタ23という少ない構成部品により、直並列接続の切替え及び連続的な回転数の制御という効果が得られている。
【0021】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、MOSトランジスタ23の代わりに、バイポーラトランジスタやサイリスタ等を用いてもよい。また、図1では、制御回路24において、温度センサに基づきMOSトランジスタ23のドレイン電流を制御しているが、これに代えて又はこれに加えて、回転数切り替えスイッチの入力や、タイマの入力などに基づいてドレイン電流を制御するようにしてもよい。
【0022】
【発明の効果】
以上述べたように、この発明によれば、高価なタップ切替え式のファンモータを使用せず、またより少ない構成部品により直並列接続の切替え及び回転数の変化を得ることができるファンモータの制御装置が提供されるという効果を奏する。また、低速回転時において各素子における電力損失が最小限に抑えられるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施の形態に係るファンモータの制御装置の構成を示す図である。
【図2】従来のファンモータの制御装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
1,2,2´…ファンモータ、 11,12,13,14、21,22…リレー、 h1、h1´、h2…ヒューズ、 23…MOSトランジスタ、 24…制御回路
Claims (2)
- 第1のファンモータと、
第2のファンモータと、
この第1及び第2のファンモータとの間に配置されこの第1及び第2のファンモータの接続関係を直列接続と並列接続との間で切替える第1のリレースイッチと、
前記第1のファンモータと並列に且つ前記第2のファンモータと直列に接続されると共に、前記第1のリレースイッチにより前記第1及び第2のファンモータの直列接続が確立されている場合には電流を遮断し、前記第1のリレースイッチにより前記第1及び第2のファンモータの並列接続が確立されるようにされている場合には前記第2のファンモータへ電流を供給する半導体回路と、
前記半導体回路を制御する制御部と
を備えたことを特徴とするファンモータの制御装置。 - 前記第1及び第2のファンモータと電源との間に接続された第2のリレースイッチを備えた請求項1に記載のファンモータの制御装置。
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002266030A JP2004104950A (ja) | 2002-09-11 | 2002-09-11 | ファンモータの制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2002266030A JP2004104950A (ja) | 2002-09-11 | 2002-09-11 | ファンモータの制御装置 |
Publications (1)
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JP (1) | JP2004104950A (ja) |
Cited By (6)
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- 2002-09-11 JP JP2002266030A patent/JP2004104950A/ja active Pending
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