JP2004104950A - ファンモータの制御装置 - Google Patents

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

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

Claims (2)

1. 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。
2. 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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