JP2689166B2 - モータ制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はモータ制御方法に関し、特にファンのモータ
制御方法に関する。

〔従来の技術と発明が解決しようとする課題〕

一般に、筺体内に電子部品が実装された電子機器等に
おいては、該電子部品を冷却する必要があるので、冷却
用のファンが付設されている。

しかして、電子機器の駆動の初期では、各電子部品の
発熱量は大きくなく該電子部品をあまり冷却する必要が
ないので、ファンを駆動させなくともよいが、電子機器
の駆動が長時間にわたると、各電子部品はしだいに高温
となり、冷却が必要となる。

従って、電子機器の駆動とともにファンを駆動させる
と消費電流が大となり、また、電子機器の駆動後におい
てファンを高速回転させれば、騒音が問題となる。

そこで、本発明では、省電力化を図ることができ、し
かも、騒音が発生しにくいモータ制御方法を提供するこ
とを目的とする。

本発明の他の目的は、ファンの回転制御を温度に従っ
て制御する場合とそうでない場合とを簡単に切り換える
ことができるモータ制御方法を提供することである。

〔課題を解決するための手段〕

上述の目的を達成するために、本発明のモータ制御方
法は、ファンのハウジングに設けられたコネクタが開放
状態の時には、上記ハウジング内に設けられたモータ巻
線励磁回路により上記ファンのインペラが定格回転で運
転され、上記コネクタに温度センサを備えた温度制御ユ
ニット体が接続された時には、上記温度センサの検出温
度に従って上記インペラの回転が可変されることを特徴
とするものである。

この場合、上記ユニット体による制御を、上記温度セ
ンサによる検出温度が所定高温度以上の状態では、上記
モータ巻線励磁回路に連続した直流電流を供給して、上
記インペラを高速一定回転させ、上記検出温度が所定低
温度以下の状態では、上記モータ巻線励磁回路に一定デ
ューティのパルス信号を入力して上記インペラを低速一
定回転させ、上記検出温度が上記所定低温度以上でかつ
上記所定高温度以下の状態では、上記検出温度が上記所
定低温度から上記所定高温度まで上昇するに従って上記
モータ巻線励磁回路への供給電流が上記一定デューティ
から連続状になるようPWM制御して、上記ファンのイン
ペラの回転を温度に従って可変されるようにすることが
望ましい。

〔作用〕

上述した本発明のモータ制御方法にあっては、ハウジ
ングのコネクタに温度制御ユニット体が接続された状態
では、周囲温度がユニット体の温度センサにより検出さ
れてこの検出温度に従い、ユニット体よりハウジング内
のモータ巻線励磁回路に回転数を制御するための信号が
送られ、例えば周囲温度が低いときにはインペラが低速
回転するよう制御され、周囲温度が高いときにはインペ
ラが高速回転するよう制御される。

ハウジングのコネクタからユニット体が取り外された
状態では、ファンのインペラはモータ巻線励磁回路の本
来の制御により定格回転で回転される。

また、ユニット体による制御において、周囲温度に上
下限を設定しておけば、周囲温度が所定低温度以下の時
には、ファンのインペラを低速一定回転し、周囲温度が
所定低温度以上に上昇すると、インペラを低速一定回転
から温度上昇に従って徐々に高速回転し、さらに、周囲
温度が所定高温度以上に上昇すると、インペラを高速一
定回転するように制御できる。

周囲温度が所定低温度以下の低温においても、低速で
ファンは回転しており、停止状態からファンをいきなり
回転し始める場合に比べて騒音は小さいものと感じる。
また、周囲温度が所定低温度以上で所定高温度以下の時
は、周囲温度に応じた回転数でファンが回転することに
なり、ファンの回転が高速になっても騒音が気にならな
い上、無駄のない最適な冷却が実現する。さらに、周囲
温度が所定高温度以上になると、ファンが高速一定回転
状態になり、これを上限とするので、ファンにはいわゆ
る暴走がなくなる。

〔実施例〕

以下、実施例を示す図面に基づいて本発明を詳説す
る。

第１図は本発明に係るモータ制御方法に使用される電
気回路の一実施例を示し、この回路は、第２図のブロッ
ク図で示す様に、サーミスタ等の温度センサ１と、電圧
比較器２と、マルチバルブレータ３と、を備え、第７図
に示す様なファン４に実装されている。

ここで、ファン４とは、第７図に示す様に、モータ部
５と、インペラ６と、ハウジング７と、からなり、モー
タ巻線励磁回路８が実装されている。

しかして、温度センサ１は、正特性のサーミスタが使
用され、温度が上昇するに従ってその抵抗値が上昇する
ものであり、部位９での電圧Vaの温度特性は第３図に示
す様なグラフとなる。

また、電圧比較器２は、演算増幅器10を備え、基準電
圧Vrefと比較し、部位11での信号Ｂを、第４図に示す様
に、所定温度以下であればLowレベル12とし、所定温度
以上であればHighレベル13とする。即ち、第３図に示す
様に、基準電圧Vref（破線）と電圧Va（実線）とが一致
した点14で、部位11での信号がLowレベル12からHighレ
ベル13に切り替わる。なお、この実施例では、切替点14
は40℃としている。

次に、マルチバイブレータ３は演算増幅器15を備え、
第５図Ｉに示す様に、部位11での電圧VbがLowレベルで
あれば、部位16での電圧は第５図IIに示す様な波形信号
を出力し、第６図Ｉに示す様に、部位11での電圧VbがHi
ghレベルであれば、部位16での電圧は第６図IIに示す様
な波形信号を出力する。

従って、温度センサ１による検出温度が所定温度以下
の状態では、PWM信号がモータ巻線励磁回路８に入力さ
れ、ファン４のインペラ６が低速一定回転し、また、検
出温度が所定温度以上の状態では、連続した直流電流が
モータ巻線励磁回路８に印加され、インペラ６が高速一
定回転する。

次に、第８図は他の実施例の回路図を示し、この場
合、温度センサ１と、リミッタ回路17と、マルチバイブ
レータ18と、積分回路19と、電圧比較器20と、を備えて
いる。そして、温度センサ１はこの場合においても正特
性のサーミスタであり、リミッタ回路17は演算増幅器2
1,22を備え、マルチバイブレータ18は演算増幅器23を備
え、電圧比較器20は演算増幅器24を備えている。即ち、
この回路は、第９図に示す様に、温度センサ１と、リミ
ッタ17と三角波発生器33と、電圧比較器20と、を備えて
いることになる。

従って、部位25での電圧Vdの温度特性は第10図に示す
様なグラフとなり、温度上昇に従って電圧Vdは上昇す
る。また、部位26での電圧Veの温度特性は第11図に示す
様なグラフとなる。つまり、リミッタ回路17により所定
低温度（実施例では、10℃）以下では一定電圧値（実施
例では5V）に保持される。

しかして、部位27での電圧Vfは第12図Ｉに示す様な三
角波となり、この三角波信号が電圧比較器20に入力さ
れ、部位28の電圧Vgは第12図IIに示す様な波形となる。
なお、第12図IIにおいて、HighレベルのときON状態とな
り、LowレベルのときOFF状態となる。

従って、温度センサ１による検出温度が所定低温度
（実施例では、10℃）以下の状態では、モータ巻線励磁
回路８に一定のPWM信号が入力され、ファン４のインペ
ラ６が低速一定回転し、該所定低温度以上に上昇してゆ
けば、励磁回路８はPWM駆動して、温度上昇に伴って順
次高速となる。

なお、この回路では、第11図に示す様に、電圧Veの電
圧値は、所定高温度（実施例では、50℃）に達した場合
でも一定電圧値に保持されないが、第12図の三角波の電
圧を越えたサーミスタ電圧が入力して全区間ONの励磁が
行なわれているので、結果的には上限が設定されること
になり、この所定高温度以上の状態では、励磁回路８に
連続した直流電流が印加され、インペラ６は高速一定回
転する。

即ち、第13図に示す様に、所定低温度（10℃）以下で
は回転数が1000〔rpm〕となり、所定高温度（50℃）以
上では、回転数が2000〔rpm〕となり、10℃〜50℃まで
の間においては、回転数が1000〔rpm〕から2000〔rpm〕
まで上昇する。

しかして、第14図に示す様に、モータ巻線励磁回路８
以外の回路を内蔵したユニット体29を形成し、このユニ
ット体29をファン４に着脱自在に取付けるようにするも
好ましい。

即ち、ファン４のハウジング７に、コネクタ30を設
け、該コネクタ30に、ユニット体29からのケーブル32に
設けられたコネクタ31を着脱自在に連結し、連結された
状態では、インペラ６の回転数は温度センサ１の温度上
昇に伴って上昇するときに、その回転数に上限と下限を
有するものとし、また、コネクタ31を外せば、温度変化
によって回転数が増減せず、通常の定格回転となる。

次に、第15図は温度センサ１として、負特性のサーミ
スタを使用した場合を示し、この温度センサ１は、第16
図に示す様に、温度上昇に伴って抵抗値R_Tが小となる。

しかして、この場合、このセンサ１と、並列に温度下
限基準用のツェナーダイオード34が接続されている。従
って、部位35での電圧Voは第17図に示す様な波形とな
り、第１図に示す実施例と同様回転数の下限が決定され
る。なお、電圧V_Zは、ツェナー電圧を示し、電圧Vcc′
は部位36での電圧を示している。

なお、本発明は上述の実施例に限定されず、本発明の
要旨を逸脱しない範囲で設計変更自由であり、例えば、
第１図に示す回路図の実施例において、Lowレベル12
と、Highレベル13の切替点を40℃以外とするも自由であ
り、また、第８図に示す回路図の実施例において、所定
低温度と所定高温度の変更も自由であり、所定低温度と
所定高温度における回転数の変更も自由である。さら
に、第８図において、上限リミッタ回路を設けるように
するも好ましい。

〔発明の効果〕

本発明に係るモータ制御方法は上述の如く構成されて
いるので、次に記載する効果を奏する。

請求項１に記載のモータ制御方法によれば、ファンの
ハウジングに設けられたコネクタに対し、温度制御ユニ
ットを着脱することにより、定格運転状態と温度制御状
態とに切り換えることができるため、ファンの回転数制
御を使い分けすることができ、使用場所や用途に応じた
最適なファン動作つまり冷却を行うことができる。

請求項２記載のモータ制御方法によれば、周囲温度が
所定低温度以下の低温においては、低速でファンが回転
するため、停止状態からファンをいきなり回転し始める
場合に比べて騒音が小さく感じられる。その上、回転数
の下限（低速回転状態の回転数）を設けていることにな
るので、ファンがブラシレスモータタイプであれば、そ
の起動を確実なものとすることができる。つまり、モー
タ巻線励磁回路に供給するパルス信号のデューティ比が
小さくなる（ON時間を短くする）と、このモータが起動
するために必要な起動電流が供給できなくなるので、パ
ルス信号のデューティ比に下限を設けて起動を確実に行
わせている。

また、周囲温度が所定低温度以上で所定高温度以下の
時においては、この周囲温度に応じた回転数でファンが
回転することになるため、ファンの回転が高速に移行し
ても騒音が気にならないばかりでなく、周囲温度に応じ
た無駄のない最適な冷却が実現するものである。

さらに、周囲温度が所定高温度以上になると、ファン
が高速一定回転状態になり、これがファンの回転数の上
限となるので、ファンにはいわゆる暴走がなくなること
になる。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明に係るモータ制御方法に使用される一実
施例を示す回路図、第２図はブロック図、第３図は電圧
Vaの温度特性を示すグラフ図、第４図は電圧Vbの温度特
性を示すグラフ図、第５図は電圧波形を示し、第５図Ｉ
は電圧Vbの波形図、第５図IIは電圧Vcの波形図、第６図
は電圧波形を示し、第６図Ｉは電圧Vbの波形図、第６図
IIは電圧Vcの示す波形図、第７図はファンの簡略斜視
図、第８図はモータ制御方法に使用される他の実施例を
示す回路図、第９図はブロック図、第10図は電圧Vdの温
度特性を示すグラフ図、第11図は電圧Veの温度特性を示
すグラフ図、第12図は電圧波形を示し、第12図Ｉは電圧
Vfの波形図、第12図IIは電圧Vgの波形図、第13図は回転
数の温度特性を示すグラフ図、第14図はファンの簡略斜
視図、第15図は電気回路の変形例を示す要部回路図、第
16図は温度センサの抵抗値の温度特性を示すグラフ図、
第17図は電圧Voの温度特性を示すグラフ図である。 １…温度センサ、４…ファン、６…インペラ、８…モー
タ巻線励磁回路。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ファン４のハウジング７に設けられたコネ
   クタ30が解放状態の時には、上記ハウジング７内に設け
   られたモータ巻線励磁回路により上記ファン４のインペ
   ラ６が定格回転で運転され、上記コネクタ30に温度セン
   サ１を備えた温度制御ユニット体29が接続された時に
   は、上記温度センサ１の検出温度に従って上記インペラ
   ６の回転が可変されることを特徴とするモータ制御方
   法。
2. 【請求項２】上記ユニット体29による制御は、上記温度
   センサ１による検出温度が所定高温度以上の状態では、
   上記モータ巻線励磁回路８に連続した直流電流を供給し
   て、上記インペラ６を高速一定回転させ、上記検出温度
   が所定低温度以下の状態では、上記モータ巻線励磁回路
   ８に一定デューティのパルス信号を入力して上記インペ
   ラ６を低速一定回転させ、上記検出温度が上記所定低温
   度以上でかつ上記所定高温度以下の状態では、上記検出
   温度が上記所定低温度から上記所定高温度まで上昇する
   に従って上記モータ巻線励磁回路８への供給電流が上記
   一定デューティから連続状になるようPWM制御して、上
   記ファン４のインペラ６の回転を温度に従って可変され
   ることを特徴とする請求項１記載のモータ制御方法。