JP3835258B2 - モーターファン制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電動モーターによりファンを駆動する制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両前部に設置されるラジエーターとコンデンサーに送風し、エンジン冷却水とエアコン（空調装置）冷媒を冷却するためのモーターファンの回転速度を制御する装置が知られている。この種の制御装置では、エンジン冷却水温、エアコンの運転／停止、エアコン冷媒圧力、車速などに基づいてモーターファンの回転速度を制御している。
【０００３】
図６は、４極の直流モーター２台にそれぞれファンを取り付けてラジエーターとコンデンサーを冷却する、従来の極数切り換え方式のモーターファン制御装置の回路図である。この極数切り換え方式のモーターファン制御装置では、２個のリレー３，４によって２台の４極直流モーター１，２の極数を４極と２極に切り換え、低速と高速の２段階に回転速度を制御している。４極直流モーター１，２はそれぞれ、２個の＋極ブラシに接続される電機子巻線端子（以下、単に端子と呼ぶ）Ｐ１，Ｐ２と、２個の−極ブラシに接続される電機子巻線端子（以下、単に端子と呼ぶ）Ｎ１，Ｎ２を備えている。
【０００４】
また、図６において、コントローラー１１はリレー３，４をオン（コイル励磁）またはオフ（コイル非励磁）してモーター１，２の駆動極数を切り換える。バッテリー電源（Ｂ）１２は、ヒューズ１３，１４およびリレー３，４を介してモーター１，２へ電力を供給する。イグニッション電源（ＩＧ）１５は、ヒューズ１６を介してリレー３，４のコイルへ電力を供給する。なお、イグニッション電源１５はイグニッションスイッチ（不図示）がONまたはSTART位置に設定されている間、有効になる電源である。
【０００５】
低速運転時には直流モーター１，２がともに２極で駆動される。すなわち、コントローラー１１によりリレー３のみがオンされ、２台のモーター１，２の端子Ｐ１のみにバッテリー電源１２が印加され、モーター１，２の端子Ｐ１から端子Ｎ１へ電流が流れる。一方、高速運転時には直流モーター１，２がともに４極で駆動される。すなわち、コントローラー１１によりリレー３と４がともにオンされ、２台のモーター１，２の端子Ｐ１とＰ２へそれぞれ同時にバッテリー電源１２が印加され、モーター１，２の端子Ｐ１から端子Ｎ１へ、端子Ｐ２からＮ２へと電流が流れる。
【０００６】
図７は、４極の直流モーター２台にそれぞれファンを取り付けてラジエーターとコンデンサーを冷却する、従来の直並列切り換え方式のモーターファン制御装置の回路図である。この直並列切り換え方式のモーターファン制御装置では、３個のリレー５〜７によって２台の４極直流モーター１，２の接続を直列と並列に切り換え、低速と高速の２段階に回転速度を制御している。なお、図７において、図６と同様な機器に対しては同一の符号を付して説明を省略する。また、この直並列切り換え方式では、４極直流モーター１，２の＋側端子Ｐ１とＰ２が接続され、−側端子Ｎ１とＮ２が接続される。
【０００７】
低速運転時には直流モーター１と２が４極で直列に接続される。すなわち、コントローラー１１によりリレー５のみがオンされ、バッテリー電源１２がモーター１の端子Ｐ１，Ｐ２へ印加され、モーター１の端子Ｐ１，Ｐ２から端子Ｎ１，Ｎ２へ電流が流れ、さらにリレー６を介してモーター２の端子Ｐ１，Ｐ２から端子Ｎ１，Ｎ２へ電流が流れる。一方、高速運転時には直流モーター１と２が４極で並列に接続される。すなわち、コントローラー１１によりリレー５〜７がすべてオンされ、バッテリー電源１２がモーター１の端子Ｐ１，Ｐ２とモーター２の端子Ｐ１，Ｐ２へ同時に印加され、モーター１の端子Ｐ１，Ｐ２から端子Ｎ１，Ｎ２へ電流が流れるとともに、モーター２の端子Ｐ１，Ｐ２から端子Ｎ１，Ｎ２へ電流が流れる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上述した前者の極数切り換え方式の回転速度制御では、リレーの個数が少なくて済むために回路コストが安価になるが、低速運転時はモーターを２極で駆動するためモーター効率が悪く、電気負荷が大きくなってブラシの寿命が短くなるという問題がある。
【０００９】
一方、上述した後者の直並列切り換え方式の回転速度制御では、低速、高速とも４極でモーターを駆動するからモーター寿命は長くなるが、低速運転時の回転速度が低いため高速運転の頻度が多くなり、ファン騒音が大きくなるという問題がある。
【００１０】
また、いずれの方式のモーターファン制御装置でも、低速運転と高速運転の２段階にしか回転速度を制御できないため高速運転の頻度が多く、電力消費量と騒音が大きいという問題がある。
【００１１】
本発明の目的は、モーターファンの電力消費量と騒音の低減と長寿命化を図ることにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
（１） 第１の実施の形態の制御回路を示す図１に対応づけて請求項１の発明を説明すると、請求項１の発明は、単一の電源１２から２台の４極直流モーター１，２へ電力を供給し、２台のファンを２台のモーター１，２でそれぞれ駆動するモーターファン制御装置に適用される。
そして、３個のリレーにより、２台のモーター１，２の内、一方のモーター１の２個の＋側電機子巻線端子Ｐ１，Ｐ２を互いに電気的に接続するとともに、他方のモーター２の２個の−側電機子巻線端子Ｎ１，Ｎ２を互いに電気的に接続し、２台のモーター１，２の駆動極数を切り換えるとともに、２台のモーター１，２を直列または並列に接続することによって、２台のモーター１，２の回転速度を３段階に制御する。
（２） 請求項２のモーターファン制御装置は、２台のモーターの回転速度を低速、中速、高速の３段階に制御し、低速運転時は２台のモーターを４極で直列に接続し、中速運転時は２台のモーターを３極で並列に接続し、高速運転時には２台のモーターを４極で並列に接続するようにしたものである。
（３） 第２の実施の形態の制御回路を示す図８に対応づけて請求項３の発明を説明すると、請求項３のモーターファン制御装置は、２台のモーター２４，２５の回転速度を低速、中速、高速の３段階に制御し、低速運転時は２台のモーター２４，２５を３極で直列に接続し、中速運転時は２台のモーター２４，２５を３極で並列に接続し、高速運転時には２台のモーター２４，２５を４極で並列に接続するようにしたものである。
（４） 請求項４のモーターファン制御装置のファンは、車両のラジエーターおよび／またはコンデンサーを冷却するファンである。
【００１３】
上述した課題を解決するための手段の項では、説明を分かりやすくするために一実施の形態の図を用いたが、これにより本発明が一実施の形態に限定されるものではない。
【００１４】
【発明の効果】
本発明によれば、単一の電源から２台の４極直流モーターへ電力を供給し、２台のファンを２台のモーターでそれぞれ駆動する際に、２台のモーターの内の一方のモーターの２個の＋側電機子巻線端子を互いに電気的に接続するとともに、他方のモーターの２個の−側電機子巻線端子を互いに電気的に接続し、２台のモーターの駆動極数を切り換えるとともに、２台のモーターを直列または並列に接続することによって、２台のモーターの回転速度を３段階に制御するようにしたので、少ないリレー個数で制御回路を構成することができ、装置コストを抑制することができる。さらに、２台のモーターの回転速度を、３極で並例に駆動する中速運転の他に、４極で直列に駆動する低速運転と、４極で並列に駆動する高速運転の３段階に制御するようにしたので、２極運転がなくなって総合的にモーターの運転効率が向上し、電力消費量を低減できる上にブラシ寿命を長くすることができる。さらに、高速運転の頻度が少なくなって総合的にファン騒音を低減することができる。
また、本発明によれば、２台のモーターを、低速運転時は３極で直列に接続し、中速運転時には３極で並列に接続し、高速運転時には４極で並列に接続するようにしたので、２極運転がなくなって総合的にモーターの運転効率が向上し、電力消費量を低減できる上にブラシ寿命を長くすることができる。さらに、高速運転の頻度が少なくなって総合的にファン騒音を低減することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
《発明の第１の実施の形態》
図１は、４極の直流モーター２台にそれぞれファンを取り付けてラジエーターとコンデンサーを冷却する、第１の実施の形態の回路図である。なお、図６および図７と同様な機器に対しては同一の符号を付して説明する。このモーターファン制御装置では、３個のリレー８〜１０によって２台の４極直流モーター１，２を４極と２極に極数を切り換え、さらに直列と並列に接続を切り換えて低速、中速、高速の３段階に回転速度を制御する。
【００１６】
ここで、カップリングを介してエンジンにより直接、駆動されるファンでラジエーターのエンジン冷却水とコンデンサーのエアコン冷媒を冷却する方式の車両があるが、本願発明は、モーターにより駆動されるファンでラジエーターとコンデンサーを冷却する方式の車両を適用対象とするものであり、この明細書では、モーターにより駆動されるファンという意味でモーターファンと呼び、エンジンにより駆動されるファンと区別する。
【００１７】
４極直流モーター１，２はそれぞれ、２個の＋極ブラシに接続される電機子巻線端子（以下、単に端子と呼ぶ）Ｐ１、Ｐ２と、２個の−極ブラシに接続される電機子巻線端子（以下、単に端子と呼ぶ）Ｎ１とＮ２を備えており、一方のモーター１の＋極側端子Ｐ１とＰ２を接続し、他方のモーター２の−極側端子Ｎ１とＮ２を接続する。
【００１８】
リレー８，１０は２ａ接点付きリレーであり、リレー９は１ｃ接点付きリレーである。コントローラー１１はリレー８〜１０をオン、オフしてモーター１，２の駆動極数と接続を切り換える。バッテリー電源（Ｂ）１２は、ヒューズ１３，１４およびリレー８〜１０を介してモーター１，２へ電力を供給する。イグニッション電源（ＩＧ）１５は、ヒューズ１６を介してリレー８〜１０のコイルへ電力を供給する。なお、イグニッション電源１５は車両のイグニッションスイッチ（不図示）がONまたはSTART位置に設定されている間、有効になる電源である。
【００１９】
低速運転時にはモーター１と２を４極で直列に接続する。すなわち、コントローラー１１によりリレー９と１０をオンし、これらのリレー９，１０によってバッテリー電源１２をモーター２の端子Ｐ１，Ｐ２へ接続し、またモーター２の端子Ｎ１，Ｎ２をモーター１の端子Ｐ１，Ｐ２へ接続し、さらにモーター１の端子Ｎ１，Ｎ２を車体からバッテリー電源１２の負極へ接続する。つまり、モーター１と２を４極でかつ直列に接続し、図２に示すように、バッテリー電源１２からモーター２を通ってモーター１へ電流を流す。
【００２０】
中速運転時にはモーター１と２を３極で並列に接続する。すなわち、コントローラー１１によりリレー８のみをオンし、このリレー８によってバッテリー電源１２をモーター１の端子Ｐ１，Ｐ２へ接続し、モーター２の端子Ｎ１，Ｎ２をバッテリー電源１２の負極へ接続する。図３に示すように、モーター１の端子Ｎ１はバッテリー電源１２の負極に接続されているから、端子Ｐ１，Ｐ２から端子Ｎ１へ電流が流れ、モーター１は３極で駆動される。一方、モーター２の端子Ｐ２はバッテリー電源１２へ接続されているから、端子Ｐ２から端子Ｎ１，Ｎ２へ電流が流れ、モーター２は３極で駆動される。
【００２１】
高速運転時にはモーター１と２を４極で並列に接続する。すなわち、コントローラー１１によりリレー８と１０をオンし、これらのリレー８と１０によってバッテリー電源１２をモーター１と２の端子Ｐ１，Ｐ２へ接続するとともに、モーター１の端子Ｎ２とモーター２の端子Ｎ１，Ｎ２をバッテリー電源１２の負極へ接続する。つまり、両モーター１，２の端子Ｐ１，Ｐ２をバッテリー電源１２へ接続するとともに、両モーター１，２の端子Ｎ１，Ｎ２をバッテリー電源１２の負極へ接続する。これにより、図４に示すようにモーター１と２ではともに端子Ｐ１，Ｐ２から端子Ｎ１，Ｎ２へ電流が流れ、モーター１，２はともに４極で並列に駆動される。
【００２２】
このように、単一のバッテリー電源１２から２台の４極直流モーター１，２へ電力を供給し、２台のファンを２台のモーター１，２でそれぞれ駆動するモーターファン制御装置において、２台のモーター１，２の内の一方のモーター１の２個の＋側電機子巻線端子Ｐ１，Ｐ２を互いに接続するとともに、他方のモーター２の２個の−側電機子巻線端子Ｎ１，Ｎ２を互いに接続し、２台のモーター１，２の駆動極数を切り換えるとともに、２台のモーター１，２を直列または並列に接続することによって、２台のモーター１，２の回転速度を３段階に制御するようにした。さらに具体的には、低速運転時は２台のモーター１，２を４極で直列に接続し、中速運転時は２台のモーター１，２を３極で並列に接続し、高速運転時には２台のモーター１，２を４極で並列に接続する。これにより、少ないリレー個数で制御回路を構成することができ、装置コストを抑制することができる。さらに、２台のモーター１，２の回転速度を、３極で並例に駆動する中速運転の他に、４極で直列に駆動する低速運転と、４極で並列に駆動する高速運転の３段階に制御するので、２極運転がなくなって総合的にモーターの運転効率が向上し、電力消費量を低減できる上にブラシ寿命を長くすることができる。また、高速運転の頻度が少なくなって総合的にファン騒音を低減することができる。
【００２３】
なお、上述した一実施の形態の回路では、２台の４極直流モーター１，２の内、一方のモーター１の＋極側端子Ｐ１とＰ２を接続し、他方のモーター２の−極側端子Ｎ１とＮ２を接続して制御回路を構成したが、図５に示すように、２台のモーター１，２の−極側端子Ｎ１とＮ２を接続しても、駆動極数と直並列接続の切り換えによりモーターファンの回転速度を３段階に制御することができる。
【００２４】
図５において、図１に示す機器と同様な機器に対しては同一の符号を付して相違点を中心に説明する。この場合は、コントローラー１１により４個のリレー１７〜２０を切り換えてモーター１，２の駆動極数と直並列接続を切り換える。すなわち、リレー１７と１８をオンしてモーター１と２を４極で直列に接続し、低速運転を行う。また、リレー１７，１９，２０をオンしてモーター１と２を３極で並列に接続し、中速運転を行う。さらに、すべてのリレー１７〜２０をオンしてモーター１と２を４極で並列に接続し、高速運転を行う。
【００２５】
この図５に示すモーターファン制御回路を図１に示す一実施の形態の制御回路と比較すると、図１に示す一実施の形態の制御回路は３個のリレー８〜１０で構成できるのに対し、図５に示す制御回路は４個のリレー１７〜２０で構成しなければならないから、モーターファン制御装置のコストが増加して好ましくない。
【００２６】
また、図示を省略するが、２台の４極直流モーターの＋極側端子Ｐ１とＰ２を接続し、駆動極数と直並列接続の切り換えによりモーターファンの回転速度を３段階に制御する場合にも、同様に４個のリレーが必要となる。
【００２７】
さらに、２台の４極直流モーターの＋極側端子Ｐ１，Ｐ２と−極側端子Ｎ１，Ｎ２を接続せずに、すべての端子の接続をリレーで切り換えて駆動極数と直並列接続を行うこともできるが、その場合は少なくとも４個以上のリレーを必要とするため、装置のコストを低減することはできない。
【００２８】
なお、上述した一実施の形態ではラジエーターとコンデンサーを冷却するためのモーターファンを例に上げて説明したが、本発明は、ラジエーターのみ、あるいはコンデンサーのみを冷却するためのモーターファンに適用できるのはもちろん、冷却対象は特に限定されない。また、本発明はエンジンで駆動される車両に限定されず、例えば電気自動車やハイブリッド車両などにも適用できる。
【００２９】
《発明の第２の実施の形態》
上述した第１の実施の形態では、単一の電源から２台の４極直流モーターへ電力を供給し、２台のファンを駆動するモーターファン制御装置において、２台のモーターの内、一方のモーターの２個の＋側端子を互いに電気的に接続するとともに、他方のモーターの２個の−側端子を互いに電気的に接続し、低速運転時には２台のモーターを４極で直列に接続し、中速運転時には２台のモーターを３極で並列に接続し、高速運転時には２台のモーターを４極で並列に接続する例を示した。この第２の実施の形態では、低速運転時には２台のモーターを３極で直列に接続し、中速運転時には２台のモーターを３極で並列に接続し、高速運転時には２台のモーターを４極で並列に接続する例を示す。
【００３０】
図８は、４極の直流モーター２台にそれぞれファンを取り付けてラジエーターとコンデンサーを冷却する、第２の実施の形態の回路図である。このモーターファン制御装置では、３個のリレー２１〜２３によって２台の４極直流モーター２４，２５を４極と３極に駆動極数を切り換え、さらに直流と並列に接続を切り換えて低速、中速、高速の３段階に回転速度を制御する。
【００３１】
４極直流モーター２４，２５はそれぞれ、２個の＋極ブラシに接続される電機子巻線端子（以下、単に端子と呼ぶ）Ｐ１，Ｐ２と、２個の−極ブラシに接続される端子Ｎ１，Ｎ２を備えており、一方のモーター２５の＋極側端子Ｐ１とＰ２を接続し、他方のモーター２４の−極側端子Ｎ１とＮ２を接続する。
【００３２】
リレー２１，２３は２ａ接点付きリレーであり、リレー２２は１ａ接点付きリレーである。コントローラー２６はリレー２１〜２３をオン、オフして２台のモーター２４，２５の駆動極数と接続を切り換える。バッテリー電源（Ｂ）２７は、ヒューズ２８，２９およびリレー２１〜２３の接点を介して２台のモーター２４，２５へ電力を供給する。イグニッション電源（ＩＧ）３０は、ヒューズ３１を介してリレー２１〜２３のコイルへ電力を供給する。なお、イグニッション電源３０は車両のイグニッションスイッチ（不図示）がＯＮまたはSTART位置に設定さている間、有効になる電源である。
【００３３】
図９は低速運転時のモーター電流の流れを示す。低速運転時にはモーター２４と２５を３極で直列に接続する。すなわち、コントローラー２６によりリレー２２のみをオンし、このリレー２２の接点を介してモーター２５の端子Ｎ１をモーター２４の端子Ｐ１へ接続する。一方、モーター２５の端子Ｐ１，Ｐ２は常時、バッテリー電源２７へ接続されており、またモーター２４の端子Ｎ１，Ｎ２は常時、車体を介してバッテリー電源２７の負極（不図示）へ接続されている。したがって、モーター２４と２５は３極で直列に接続され、図９に太い線で示すようにバッテリー電源２７からモーター２５を通ってモーター２４へ電流が流れる。
【００３４】
図１０は中速運転時のモーター電流の流れを示す。中速運転時にはモーター２４と２５を３極で並列に接続する。すなわち、コントローラー２６によりリレー２１のみをオンし、このリレー２１の接点を介してバッテリー電源２７をモーター２４の端子Ｐ１へ接続するとともに、モーター２５の端子Ｎ１を車体を介してバッテリー電源２７の負極へ接続する。一方、モーター２５の端子Ｐ１，Ｐ２は常時、バッテリー電源２７へ接続されており、またモーター２４の端子Ｎ１，Ｎ２は常時、車体を介してバッテリー電源２７の負極へ接続されている。したがって、モーター２４と２５は３極で並列に接続され、図１０に太い線で示すようにバッテリー電源２７からモーター２４と２５へ並列に電流が流れる。
【００３５】
図１１は高速運転時のモーター電流の流れを示す。高速運転時にはモーター２４と２５を４極で並列に接続する。すなわち、コントローラー２６によりリレー２１と２３をオンし、これらのリレー２１，２３の接点を介してバッテリー電源２７をモーター２４の端子Ｐ１，Ｐ２へ接続するとともに、モーター２５の端子Ｎ１，Ｎ２を車体を介してバッテリー電源２７の負極へ接続する。一方、モーター２５の端子Ｐ１，Ｐ２は常時、バッテリー電源２７に接続されており、また、モーター２４の端子Ｎ１，Ｎ２は常時、車体を介してバッテリー電源２７の負極へ接続されている。したがって、モーター２４と２５は４極で並列に接続され、図１１に太い線で示すようにバッテリー電源２７からモーター２４と２５へ並列に電流が流れる。
【００３６】
このように、単一のバッテリー電源２７から２台の４極直流モーター２４，２５へ電力を供給し、２台のファンを２台のモーター２４，２５でそれぞれ駆動するモーターファン制御装置において、２台のモーター２４，２５の内の一方のモーター２５の２個の＋側電機子巻線端子Ｐ１，Ｐ２を互いに接続するとともに、他方のモーター２４の２個の−側電機子巻線端子Ｎ１，Ｎ２を互いに接続し、２台のモーター２４，２５の駆動極数を切り換えるとともに、２台のモーター２４，２５を直列接続と並列接続に切り換えることによって、２台のモーター２４，２５の回転速度を３段階に制御するようにした。さらに具体的には、低速運転時には２台のモーター２４，２５を３極で直列に接続し、中速運転時は２台のモーター２４，２５を３極で並列に接続し、高速運転時には２台のモーター２４，２５を４極で並列に接続する。これにより、少ないリレー個数で制御回路を構成することができ、装置コストを抑制することができる。また、２極運転がなくなって総合的にモーターの運転効率が向上し、電力消費量を低減できる上にブラシ寿命を長くすることができる。さらに、高速運転の頻度が少なくなって総合的にファン騒音を低減することができる。
【００３７】
《発明の第３の実施の形態》
上述した第１および第２の実施の形態では４極直流モーターを用いた例を示したが、この第３の実施では３極直流モーターを用いた例を示す。すなわち、単一の電源から２台の３極直流モーターへ電力を供給し、２台のファンを駆動する。
【００３８】
図１２は、３極の直流モーター２台にそれぞれファンを取り付けてラジエーターとコンデンサーを冷却する、第３の実施の形態の回路図である。このモーターファン制御装置では、３個のリレー３１〜３３によって２台の３極直流モーター３４，３５を３極と２極に駆動極数を切り換え、さらに直流と並列に接続を切り換えて低速、中速、高速の３段階に回転速度を制御する。
【００３９】
２台の３極直流モーター３４，３５の内の一方のモーター３４は、２個の＋極ブラシに接続される電機子巻線端子（以下、単に端子と呼ぶ）Ｐ１，Ｐ２と、１個の−極ブラシに接続される端子Ｎ１を備えている。また、他方のモーター３５は、１個の＋極ブラシに接続される端子Ｐ１と、２個の−極ブラシに接続される端子Ｎ１，Ｎ２を備えている。
【００４０】
リレー３１，３３は２ａ接点付きリレーであり、リレー３２は１ａ接点付きリレーである。コントローラー３６はリレー３１〜３３をオン、オフして２台のモーター３４，３５の駆動極数と接続を切り換える。バッテリー電源（Ｂ）３７は、ヒューズ３８，３９およびリレー３１〜３３の接点を介して２台のモーター３４，３５へ電力を供給する。イグニッション電源（ＩＧ）４０は、ヒューズ４１を介してリレー３１〜３３のコイルへ電力を供給する。なお、イグニッション電源４０は車両のイグニッションスイッチ（不図示）がＯＮまたはSTART位置に設定さている間、有効になる電源である。
【００４１】
図１３は低速運転時のモーター電流の流れを示す。低速運転時にはモーター３４と３５を２極で直列に接続する。すなわち、コントローラー３６によりリレー３２のみをオンし、このリレー３２の接点を介してモーター３５の端子Ｎ２をモーター３４の端子Ｐ１へ接続する。一方、モーター３５の端子Ｐ１は常時、バッテリー電源３７へ接続されており、またモーター３４の端子Ｎ１は常時、車体を介してバッテリー電源３７の負極（不図示）へ接続されている。したがって、モーター３４と３５は２極で直列に接続され、図１３に太い線で示すようにバッテリー電源３７からモーター３５を通ってモーター３４へ電流が流れる。
【００４２】
図１４は中速運転時のモーター電流の流れを示す。中速運転時にはモーター３４と３５を２極で並列に接続する。すなわち、コントローラー３６によりリレー３３のみをオンし、このリレー３３の接点を介してバッテリー電源３７をモーター３４の端子Ｐ１へ接続するとともに、モーター３５の端子Ｎ１を車体を介してバッテリー電源３７の負極へ接続する。一方、モーター３５の端子Ｐ１は常時、バッテリー電源３７へ接続されており、またモーター３４の端子Ｎ１は車体を介してバッテリー電源３７の負極へ接続されている。したがって、モーター３４と３５は２極で並列に接続され、図１４に太い線で示すようにバッテリー電源３７からモーター３４と３５へ並列に電流が流れる。
【００４３】
図１５は高速運転時のモーター電流の流れを示す。高速運転時にはモーター３４と３５を３極で並列に接続する。すなわち、コントローラー３６によりリレー３１と３３をオンし、これらのリレー３１，３３の接点を介してバッテリー電源３７をモーター３４の端子Ｐ１，Ｐ２へ接続するとともに、モーター３５の端子Ｎ１，Ｎ２を車体を介してバッテリー電源３７の負極へ接続する。一方、モーター３５の端子Ｐ１は常時、バッテリー電源３７へ接続されており、またモーター３４の端子Ｎ１は常時、車体を介してバッテリー電源３７の負極へ接続されている。したがって、モーター３４と３５は３極で並列に接続され、図１５に太い線で示すようにバッテリー電源３７からモーター３４と３５へ並列に電流が流れる。
【００４４】
このように、単一のバッテリー電源３７から２台の３極直流モーター３４，３５へ電力を供給し、２台のファンを２台のモーター３４，３５でそれぞれ駆動するモーターファン制御装置において、２台のモーター３４，３５の駆動極数を切り換えるとともに、２台のモーター３４，３５を直列接続と並列接続に切り換えることによって、２台のモーター３４，３５の回転速度を３段階に制御するようにした。さらに具体的には、低速運転時には２台のモーター３４，３５を２極で直列に接続し、中速運転時は２台のモーター３４，３５を２極で並列に接続し、高速運転時には２台のモーター３４，３５を３極で並列に接続する。これにより、少ないリレー個数で制御回路を構成することができ、装置コストを抑制することができる。また、高速運転の頻度が少なくなって総合的にファン騒音を低減することができる。
【００４５】
なお、上述した第２および第３の実施の形態ではラジエーターとコンデンサーを冷却するためのモーターファンを例に上げて説明したが、本発明は、ラジエーターのみ、あるいはコンデンサーのみを冷却するためのモーターファンに適用できるのはもちろん、冷却対象は特に限定されない。また、エンジンで駆動される車両に限定されず、例えば電気自動車やハイブリッド車両などにも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 第１の実施の形態のモーターファン制御回路を示す図である。
【図２】 第１の実施の形態の低速運転時のモーター電流の流れを示す図である。
【図３】 第１の実施の形態の中速運転時のモーター電流の流れを示す図である。
【図４】 第１の実施の形態の高速運転時のモーター電流の流れを示す図である。
【図５】 他のモーターファン制御回路を示す図である。
【図６】 従来の極数切り換え方式のモーターファン制御回路を示す図である。
【図７】 従来の直並列切り換え方式のモーターファン制御回路を示す図である。
【図８】 第２の実施の形態のモーターファン制御回路を示す図である。
【図９】 第２の実施の形態の低速運転時のモーター電流の流れを示す図である。
【図１０】 第２の実施の形態の中速運転時のモーター電流の流れを示す図である。
【図１１】 第２の実施の形態の高速運転時のモーター電流の流れを示す図である。
【図１２】 第３の実施の形態のモーターファン制御回路を示す図である。
【図１３】 第３の実施の形態の低速運転時のモーター電流の流れを示す図である。
【図１４】 第３の実施の形態の中速運転時のモーター電流の流れを示す図である。
【図１５】 第３の実施の形態の高速運転時のモーター電流の流れを示す図である。
【符号の説明】
１，２ ４極直流モーター
８〜１０ リレー
１１ コントローラー
１２ バッテリー電源
１３，１４，１６ ヒューズ
１５ イグニッション電源
２１〜２３ リレー
２４，２５ ４極直流モーター
２６ コントローラー
２７ バッテリー電源
２８，２９，３１ ヒューズ
３０ イグニッション電源
３１〜３３ リレー
３４，３５ ３極直流モーター
３６ コントローラー
３７ バッテリー電源
３８，３９，４１ ヒューズ
４０ イグニッション電源
【発明の属する技術分野】
本発明は電動モーターによりファンを駆動する制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両前部に設置されるラジエーターとコンデンサーに送風し、エンジン冷却水とエアコン（空調装置）冷媒を冷却するためのモーターファンの回転速度を制御する装置が知られている。この種の制御装置では、エンジン冷却水温、エアコンの運転／停止、エアコン冷媒圧力、車速などに基づいてモーターファンの回転速度を制御している。
【０００３】
図６は、４極の直流モーター２台にそれぞれファンを取り付けてラジエーターとコンデンサーを冷却する、従来の極数切り換え方式のモーターファン制御装置の回路図である。この極数切り換え方式のモーターファン制御装置では、２個のリレー３，４によって２台の４極直流モーター１，２の極数を４極と２極に切り換え、低速と高速の２段階に回転速度を制御している。４極直流モーター１，２はそれぞれ、２個の＋極ブラシに接続される電機子巻線端子（以下、単に端子と呼ぶ）Ｐ１，Ｐ２と、２個の−極ブラシに接続される電機子巻線端子（以下、単に端子と呼ぶ）Ｎ１，Ｎ２を備えている。
【０００４】
また、図６において、コントローラー１１はリレー３，４をオン（コイル励磁）またはオフ（コイル非励磁）してモーター１，２の駆動極数を切り換える。バッテリー電源（Ｂ）１２は、ヒューズ１３，１４およびリレー３，４を介してモーター１，２へ電力を供給する。イグニッション電源（ＩＧ）１５は、ヒューズ１６を介してリレー３，４のコイルへ電力を供給する。なお、イグニッション電源１５はイグニッションスイッチ（不図示）がONまたはSTART位置に設定されている間、有効になる電源である。
【０００５】
低速運転時には直流モーター１，２がともに２極で駆動される。すなわち、コントローラー１１によりリレー３のみがオンされ、２台のモーター１，２の端子Ｐ１のみにバッテリー電源１２が印加され、モーター１，２の端子Ｐ１から端子Ｎ１へ電流が流れる。一方、高速運転時には直流モーター１，２がともに４極で駆動される。すなわち、コントローラー１１によりリレー３と４がともにオンされ、２台のモーター１，２の端子Ｐ１とＰ２へそれぞれ同時にバッテリー電源１２が印加され、モーター１，２の端子Ｐ１から端子Ｎ１へ、端子Ｐ２からＮ２へと電流が流れる。
【０００６】
図７は、４極の直流モーター２台にそれぞれファンを取り付けてラジエーターとコンデンサーを冷却する、従来の直並列切り換え方式のモーターファン制御装置の回路図である。この直並列切り換え方式のモーターファン制御装置では、３個のリレー５〜７によって２台の４極直流モーター１，２の接続を直列と並列に切り換え、低速と高速の２段階に回転速度を制御している。なお、図７において、図６と同様な機器に対しては同一の符号を付して説明を省略する。また、この直並列切り換え方式では、４極直流モーター１，２の＋側端子Ｐ１とＰ２が接続され、−側端子Ｎ１とＮ２が接続される。
【０００７】
低速運転時には直流モーター１と２が４極で直列に接続される。すなわち、コントローラー１１によりリレー５のみがオンされ、バッテリー電源１２がモーター１の端子Ｐ１，Ｐ２へ印加され、モーター１の端子Ｐ１，Ｐ２から端子Ｎ１，Ｎ２へ電流が流れ、さらにリレー６を介してモーター２の端子Ｐ１，Ｐ２から端子Ｎ１，Ｎ２へ電流が流れる。一方、高速運転時には直流モーター１と２が４極で並列に接続される。すなわち、コントローラー１１によりリレー５〜７がすべてオンされ、バッテリー電源１２がモーター１の端子Ｐ１，Ｐ２とモーター２の端子Ｐ１，Ｐ２へ同時に印加され、モーター１の端子Ｐ１，Ｐ２から端子Ｎ１，Ｎ２へ電流が流れるとともに、モーター２の端子Ｐ１，Ｐ２から端子Ｎ１，Ｎ２へ電流が流れる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上述した前者の極数切り換え方式の回転速度制御では、リレーの個数が少なくて済むために回路コストが安価になるが、低速運転時はモーターを２極で駆動するためモーター効率が悪く、電気負荷が大きくなってブラシの寿命が短くなるという問題がある。
【０００９】
一方、上述した後者の直並列切り換え方式の回転速度制御では、低速、高速とも４極でモーターを駆動するからモーター寿命は長くなるが、低速運転時の回転速度が低いため高速運転の頻度が多くなり、ファン騒音が大きくなるという問題がある。
【００１０】
また、いずれの方式のモーターファン制御装置でも、低速運転と高速運転の２段階にしか回転速度を制御できないため高速運転の頻度が多く、電力消費量と騒音が大きいという問題がある。
【００１１】
本発明の目的は、モーターファンの電力消費量と騒音の低減と長寿命化を図ることにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
（１） 第１の実施の形態の制御回路を示す図１に対応づけて請求項１の発明を説明すると、請求項１の発明は、単一の電源１２から２台の４極直流モーター１，２へ電力を供給し、２台のファンを２台のモーター１，２でそれぞれ駆動するモーターファン制御装置に適用される。
そして、３個のリレーにより、２台のモーター１，２の内、一方のモーター１の２個の＋側電機子巻線端子Ｐ１，Ｐ２を互いに電気的に接続するとともに、他方のモーター２の２個の−側電機子巻線端子Ｎ１，Ｎ２を互いに電気的に接続し、２台のモーター１，２の駆動極数を切り換えるとともに、２台のモーター１，２を直列または並列に接続することによって、２台のモーター１，２の回転速度を３段階に制御する。
（２） 請求項２のモーターファン制御装置は、２台のモーターの回転速度を低速、中速、高速の３段階に制御し、低速運転時は２台のモーターを４極で直列に接続し、中速運転時は２台のモーターを３極で並列に接続し、高速運転時には２台のモーターを４極で並列に接続するようにしたものである。
（３） 第２の実施の形態の制御回路を示す図８に対応づけて請求項３の発明を説明すると、請求項３のモーターファン制御装置は、２台のモーター２４，２５の回転速度を低速、中速、高速の３段階に制御し、低速運転時は２台のモーター２４，２５を３極で直列に接続し、中速運転時は２台のモーター２４，２５を３極で並列に接続し、高速運転時には２台のモーター２４，２５を４極で並列に接続するようにしたものである。
（４） 請求項４のモーターファン制御装置のファンは、車両のラジエーターおよび／またはコンデンサーを冷却するファンである。
【００１３】
上述した課題を解決するための手段の項では、説明を分かりやすくするために一実施の形態の図を用いたが、これにより本発明が一実施の形態に限定されるものではない。
【００１４】
【発明の効果】
本発明によれば、単一の電源から２台の４極直流モーターへ電力を供給し、２台のファンを２台のモーターでそれぞれ駆動する際に、２台のモーターの内の一方のモーターの２個の＋側電機子巻線端子を互いに電気的に接続するとともに、他方のモーターの２個の−側電機子巻線端子を互いに電気的に接続し、２台のモーターの駆動極数を切り換えるとともに、２台のモーターを直列または並列に接続することによって、２台のモーターの回転速度を３段階に制御するようにしたので、少ないリレー個数で制御回路を構成することができ、装置コストを抑制することができる。さらに、２台のモーターの回転速度を、３極で並例に駆動する中速運転の他に、４極で直列に駆動する低速運転と、４極で並列に駆動する高速運転の３段階に制御するようにしたので、２極運転がなくなって総合的にモーターの運転効率が向上し、電力消費量を低減できる上にブラシ寿命を長くすることができる。さらに、高速運転の頻度が少なくなって総合的にファン騒音を低減することができる。
また、本発明によれば、２台のモーターを、低速運転時は３極で直列に接続し、中速運転時には３極で並列に接続し、高速運転時には４極で並列に接続するようにしたので、２極運転がなくなって総合的にモーターの運転効率が向上し、電力消費量を低減できる上にブラシ寿命を長くすることができる。さらに、高速運転の頻度が少なくなって総合的にファン騒音を低減することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
《発明の第１の実施の形態》
図１は、４極の直流モーター２台にそれぞれファンを取り付けてラジエーターとコンデンサーを冷却する、第１の実施の形態の回路図である。なお、図６および図７と同様な機器に対しては同一の符号を付して説明する。このモーターファン制御装置では、３個のリレー８〜１０によって２台の４極直流モーター１，２を４極と２極に極数を切り換え、さらに直列と並列に接続を切り換えて低速、中速、高速の３段階に回転速度を制御する。
【００１６】
ここで、カップリングを介してエンジンにより直接、駆動されるファンでラジエーターのエンジン冷却水とコンデンサーのエアコン冷媒を冷却する方式の車両があるが、本願発明は、モーターにより駆動されるファンでラジエーターとコンデンサーを冷却する方式の車両を適用対象とするものであり、この明細書では、モーターにより駆動されるファンという意味でモーターファンと呼び、エンジンにより駆動されるファンと区別する。
【００１７】
４極直流モーター１，２はそれぞれ、２個の＋極ブラシに接続される電機子巻線端子（以下、単に端子と呼ぶ）Ｐ１、Ｐ２と、２個の−極ブラシに接続される電機子巻線端子（以下、単に端子と呼ぶ）Ｎ１とＮ２を備えており、一方のモーター１の＋極側端子Ｐ１とＰ２を接続し、他方のモーター２の−極側端子Ｎ１とＮ２を接続する。
【００１８】
リレー８，１０は２ａ接点付きリレーであり、リレー９は１ｃ接点付きリレーである。コントローラー１１はリレー８〜１０をオン、オフしてモーター１，２の駆動極数と接続を切り換える。バッテリー電源（Ｂ）１２は、ヒューズ１３，１４およびリレー８〜１０を介してモーター１，２へ電力を供給する。イグニッション電源（ＩＧ）１５は、ヒューズ１６を介してリレー８〜１０のコイルへ電力を供給する。なお、イグニッション電源１５は車両のイグニッションスイッチ（不図示）がONまたはSTART位置に設定されている間、有効になる電源である。
【００１９】
低速運転時にはモーター１と２を４極で直列に接続する。すなわち、コントローラー１１によりリレー９と１０をオンし、これらのリレー９，１０によってバッテリー電源１２をモーター２の端子Ｐ１，Ｐ２へ接続し、またモーター２の端子Ｎ１，Ｎ２をモーター１の端子Ｐ１，Ｐ２へ接続し、さらにモーター１の端子Ｎ１，Ｎ２を車体からバッテリー電源１２の負極へ接続する。つまり、モーター１と２を４極でかつ直列に接続し、図２に示すように、バッテリー電源１２からモーター２を通ってモーター１へ電流を流す。
【００２０】
中速運転時にはモーター１と２を３極で並列に接続する。すなわち、コントローラー１１によりリレー８のみをオンし、このリレー８によってバッテリー電源１２をモーター１の端子Ｐ１，Ｐ２へ接続し、モーター２の端子Ｎ１，Ｎ２をバッテリー電源１２の負極へ接続する。図３に示すように、モーター１の端子Ｎ１はバッテリー電源１２の負極に接続されているから、端子Ｐ１，Ｐ２から端子Ｎ１へ電流が流れ、モーター１は３極で駆動される。一方、モーター２の端子Ｐ２はバッテリー電源１２へ接続されているから、端子Ｐ２から端子Ｎ１，Ｎ２へ電流が流れ、モーター２は３極で駆動される。
【００２１】
高速運転時にはモーター１と２を４極で並列に接続する。すなわち、コントローラー１１によりリレー８と１０をオンし、これらのリレー８と１０によってバッテリー電源１２をモーター１と２の端子Ｐ１，Ｐ２へ接続するとともに、モーター１の端子Ｎ２とモーター２の端子Ｎ１，Ｎ２をバッテリー電源１２の負極へ接続する。つまり、両モーター１，２の端子Ｐ１，Ｐ２をバッテリー電源１２へ接続するとともに、両モーター１，２の端子Ｎ１，Ｎ２をバッテリー電源１２の負極へ接続する。これにより、図４に示すようにモーター１と２ではともに端子Ｐ１，Ｐ２から端子Ｎ１，Ｎ２へ電流が流れ、モーター１，２はともに４極で並列に駆動される。
【００２２】
このように、単一のバッテリー電源１２から２台の４極直流モーター１，２へ電力を供給し、２台のファンを２台のモーター１，２でそれぞれ駆動するモーターファン制御装置において、２台のモーター１，２の内の一方のモーター１の２個の＋側電機子巻線端子Ｐ１，Ｐ２を互いに接続するとともに、他方のモーター２の２個の−側電機子巻線端子Ｎ１，Ｎ２を互いに接続し、２台のモーター１，２の駆動極数を切り換えるとともに、２台のモーター１，２を直列または並列に接続することによって、２台のモーター１，２の回転速度を３段階に制御するようにした。さらに具体的には、低速運転時は２台のモーター１，２を４極で直列に接続し、中速運転時は２台のモーター１，２を３極で並列に接続し、高速運転時には２台のモーター１，２を４極で並列に接続する。これにより、少ないリレー個数で制御回路を構成することができ、装置コストを抑制することができる。さらに、２台のモーター１，２の回転速度を、３極で並例に駆動する中速運転の他に、４極で直列に駆動する低速運転と、４極で並列に駆動する高速運転の３段階に制御するので、２極運転がなくなって総合的にモーターの運転効率が向上し、電力消費量を低減できる上にブラシ寿命を長くすることができる。また、高速運転の頻度が少なくなって総合的にファン騒音を低減することができる。
【００２３】
なお、上述した一実施の形態の回路では、２台の４極直流モーター１，２の内、一方のモーター１の＋極側端子Ｐ１とＰ２を接続し、他方のモーター２の−極側端子Ｎ１とＮ２を接続して制御回路を構成したが、図５に示すように、２台のモーター１，２の−極側端子Ｎ１とＮ２を接続しても、駆動極数と直並列接続の切り換えによりモーターファンの回転速度を３段階に制御することができる。
【００２４】
図５において、図１に示す機器と同様な機器に対しては同一の符号を付して相違点を中心に説明する。この場合は、コントローラー１１により４個のリレー１７〜２０を切り換えてモーター１，２の駆動極数と直並列接続を切り換える。すなわち、リレー１７と１８をオンしてモーター１と２を４極で直列に接続し、低速運転を行う。また、リレー１７，１９，２０をオンしてモーター１と２を３極で並列に接続し、中速運転を行う。さらに、すべてのリレー１７〜２０をオンしてモーター１と２を４極で並列に接続し、高速運転を行う。
【００２５】
この図５に示すモーターファン制御回路を図１に示す一実施の形態の制御回路と比較すると、図１に示す一実施の形態の制御回路は３個のリレー８〜１０で構成できるのに対し、図５に示す制御回路は４個のリレー１７〜２０で構成しなければならないから、モーターファン制御装置のコストが増加して好ましくない。
【００２６】
また、図示を省略するが、２台の４極直流モーターの＋極側端子Ｐ１とＰ２を接続し、駆動極数と直並列接続の切り換えによりモーターファンの回転速度を３段階に制御する場合にも、同様に４個のリレーが必要となる。
【００２７】
さらに、２台の４極直流モーターの＋極側端子Ｐ１，Ｐ２と−極側端子Ｎ１，Ｎ２を接続せずに、すべての端子の接続をリレーで切り換えて駆動極数と直並列接続を行うこともできるが、その場合は少なくとも４個以上のリレーを必要とするため、装置のコストを低減することはできない。
【００２８】
なお、上述した一実施の形態ではラジエーターとコンデンサーを冷却するためのモーターファンを例に上げて説明したが、本発明は、ラジエーターのみ、あるいはコンデンサーのみを冷却するためのモーターファンに適用できるのはもちろん、冷却対象は特に限定されない。また、本発明はエンジンで駆動される車両に限定されず、例えば電気自動車やハイブリッド車両などにも適用できる。
【００２９】
《発明の第２の実施の形態》
上述した第１の実施の形態では、単一の電源から２台の４極直流モーターへ電力を供給し、２台のファンを駆動するモーターファン制御装置において、２台のモーターの内、一方のモーターの２個の＋側端子を互いに電気的に接続するとともに、他方のモーターの２個の−側端子を互いに電気的に接続し、低速運転時には２台のモーターを４極で直列に接続し、中速運転時には２台のモーターを３極で並列に接続し、高速運転時には２台のモーターを４極で並列に接続する例を示した。この第２の実施の形態では、低速運転時には２台のモーターを３極で直列に接続し、中速運転時には２台のモーターを３極で並列に接続し、高速運転時には２台のモーターを４極で並列に接続する例を示す。
【００３０】
図８は、４極の直流モーター２台にそれぞれファンを取り付けてラジエーターとコンデンサーを冷却する、第２の実施の形態の回路図である。このモーターファン制御装置では、３個のリレー２１〜２３によって２台の４極直流モーター２４，２５を４極と３極に駆動極数を切り換え、さらに直流と並列に接続を切り換えて低速、中速、高速の３段階に回転速度を制御する。
【００３１】
４極直流モーター２４，２５はそれぞれ、２個の＋極ブラシに接続される電機子巻線端子（以下、単に端子と呼ぶ）Ｐ１，Ｐ２と、２個の−極ブラシに接続される端子Ｎ１，Ｎ２を備えており、一方のモーター２５の＋極側端子Ｐ１とＰ２を接続し、他方のモーター２４の−極側端子Ｎ１とＮ２を接続する。
【００３２】
リレー２１，２３は２ａ接点付きリレーであり、リレー２２は１ａ接点付きリレーである。コントローラー２６はリレー２１〜２３をオン、オフして２台のモーター２４，２５の駆動極数と接続を切り換える。バッテリー電源（Ｂ）２７は、ヒューズ２８，２９およびリレー２１〜２３の接点を介して２台のモーター２４，２５へ電力を供給する。イグニッション電源（ＩＧ）３０は、ヒューズ３１を介してリレー２１〜２３のコイルへ電力を供給する。なお、イグニッション電源３０は車両のイグニッションスイッチ（不図示）がＯＮまたはSTART位置に設定さている間、有効になる電源である。
【００３３】
図９は低速運転時のモーター電流の流れを示す。低速運転時にはモーター２４と２５を３極で直列に接続する。すなわち、コントローラー２６によりリレー２２のみをオンし、このリレー２２の接点を介してモーター２５の端子Ｎ１をモーター２４の端子Ｐ１へ接続する。一方、モーター２５の端子Ｐ１，Ｐ２は常時、バッテリー電源２７へ接続されており、またモーター２４の端子Ｎ１，Ｎ２は常時、車体を介してバッテリー電源２７の負極（不図示）へ接続されている。したがって、モーター２４と２５は３極で直列に接続され、図９に太い線で示すようにバッテリー電源２７からモーター２５を通ってモーター２４へ電流が流れる。
【００３４】
図１０は中速運転時のモーター電流の流れを示す。中速運転時にはモーター２４と２５を３極で並列に接続する。すなわち、コントローラー２６によりリレー２１のみをオンし、このリレー２１の接点を介してバッテリー電源２７をモーター２４の端子Ｐ１へ接続するとともに、モーター２５の端子Ｎ１を車体を介してバッテリー電源２７の負極へ接続する。一方、モーター２５の端子Ｐ１，Ｐ２は常時、バッテリー電源２７へ接続されており、またモーター２４の端子Ｎ１，Ｎ２は常時、車体を介してバッテリー電源２７の負極へ接続されている。したがって、モーター２４と２５は３極で並列に接続され、図１０に太い線で示すようにバッテリー電源２７からモーター２４と２５へ並列に電流が流れる。
【００３５】
図１１は高速運転時のモーター電流の流れを示す。高速運転時にはモーター２４と２５を４極で並列に接続する。すなわち、コントローラー２６によりリレー２１と２３をオンし、これらのリレー２１，２３の接点を介してバッテリー電源２７をモーター２４の端子Ｐ１，Ｐ２へ接続するとともに、モーター２５の端子Ｎ１，Ｎ２を車体を介してバッテリー電源２７の負極へ接続する。一方、モーター２５の端子Ｐ１，Ｐ２は常時、バッテリー電源２７に接続されており、また、モーター２４の端子Ｎ１，Ｎ２は常時、車体を介してバッテリー電源２７の負極へ接続されている。したがって、モーター２４と２５は４極で並列に接続され、図１１に太い線で示すようにバッテリー電源２７からモーター２４と２５へ並列に電流が流れる。
【００３６】
このように、単一のバッテリー電源２７から２台の４極直流モーター２４，２５へ電力を供給し、２台のファンを２台のモーター２４，２５でそれぞれ駆動するモーターファン制御装置において、２台のモーター２４，２５の内の一方のモーター２５の２個の＋側電機子巻線端子Ｐ１，Ｐ２を互いに接続するとともに、他方のモーター２４の２個の−側電機子巻線端子Ｎ１，Ｎ２を互いに接続し、２台のモーター２４，２５の駆動極数を切り換えるとともに、２台のモーター２４，２５を直列接続と並列接続に切り換えることによって、２台のモーター２４，２５の回転速度を３段階に制御するようにした。さらに具体的には、低速運転時には２台のモーター２４，２５を３極で直列に接続し、中速運転時は２台のモーター２４，２５を３極で並列に接続し、高速運転時には２台のモーター２４，２５を４極で並列に接続する。これにより、少ないリレー個数で制御回路を構成することができ、装置コストを抑制することができる。また、２極運転がなくなって総合的にモーターの運転効率が向上し、電力消費量を低減できる上にブラシ寿命を長くすることができる。さらに、高速運転の頻度が少なくなって総合的にファン騒音を低減することができる。
【００３７】
《発明の第３の実施の形態》
上述した第１および第２の実施の形態では４極直流モーターを用いた例を示したが、この第３の実施では３極直流モーターを用いた例を示す。すなわち、単一の電源から２台の３極直流モーターへ電力を供給し、２台のファンを駆動する。
【００３８】
図１２は、３極の直流モーター２台にそれぞれファンを取り付けてラジエーターとコンデンサーを冷却する、第３の実施の形態の回路図である。このモーターファン制御装置では、３個のリレー３１〜３３によって２台の３極直流モーター３４，３５を３極と２極に駆動極数を切り換え、さらに直流と並列に接続を切り換えて低速、中速、高速の３段階に回転速度を制御する。
【００３９】
２台の３極直流モーター３４，３５の内の一方のモーター３４は、２個の＋極ブラシに接続される電機子巻線端子（以下、単に端子と呼ぶ）Ｐ１，Ｐ２と、１個の−極ブラシに接続される端子Ｎ１を備えている。また、他方のモーター３５は、１個の＋極ブラシに接続される端子Ｐ１と、２個の−極ブラシに接続される端子Ｎ１，Ｎ２を備えている。
【００４０】
リレー３１，３３は２ａ接点付きリレーであり、リレー３２は１ａ接点付きリレーである。コントローラー３６はリレー３１〜３３をオン、オフして２台のモーター３４，３５の駆動極数と接続を切り換える。バッテリー電源（Ｂ）３７は、ヒューズ３８，３９およびリレー３１〜３３の接点を介して２台のモーター３４，３５へ電力を供給する。イグニッション電源（ＩＧ）４０は、ヒューズ４１を介してリレー３１〜３３のコイルへ電力を供給する。なお、イグニッション電源４０は車両のイグニッションスイッチ（不図示）がＯＮまたはSTART位置に設定さている間、有効になる電源である。
【００４１】
図１３は低速運転時のモーター電流の流れを示す。低速運転時にはモーター３４と３５を２極で直列に接続する。すなわち、コントローラー３６によりリレー３２のみをオンし、このリレー３２の接点を介してモーター３５の端子Ｎ２をモーター３４の端子Ｐ１へ接続する。一方、モーター３５の端子Ｐ１は常時、バッテリー電源３７へ接続されており、またモーター３４の端子Ｎ１は常時、車体を介してバッテリー電源３７の負極（不図示）へ接続されている。したがって、モーター３４と３５は２極で直列に接続され、図１３に太い線で示すようにバッテリー電源３７からモーター３５を通ってモーター３４へ電流が流れる。
【００４２】
図１４は中速運転時のモーター電流の流れを示す。中速運転時にはモーター３４と３５を２極で並列に接続する。すなわち、コントローラー３６によりリレー３３のみをオンし、このリレー３３の接点を介してバッテリー電源３７をモーター３４の端子Ｐ１へ接続するとともに、モーター３５の端子Ｎ１を車体を介してバッテリー電源３７の負極へ接続する。一方、モーター３５の端子Ｐ１は常時、バッテリー電源３７へ接続されており、またモーター３４の端子Ｎ１は車体を介してバッテリー電源３７の負極へ接続されている。したがって、モーター３４と３５は２極で並列に接続され、図１４に太い線で示すようにバッテリー電源３７からモーター３４と３５へ並列に電流が流れる。
【００４３】
図１５は高速運転時のモーター電流の流れを示す。高速運転時にはモーター３４と３５を３極で並列に接続する。すなわち、コントローラー３６によりリレー３１と３３をオンし、これらのリレー３１，３３の接点を介してバッテリー電源３７をモーター３４の端子Ｐ１，Ｐ２へ接続するとともに、モーター３５の端子Ｎ１，Ｎ２を車体を介してバッテリー電源３７の負極へ接続する。一方、モーター３５の端子Ｐ１は常時、バッテリー電源３７へ接続されており、またモーター３４の端子Ｎ１は常時、車体を介してバッテリー電源３７の負極へ接続されている。したがって、モーター３４と３５は３極で並列に接続され、図１５に太い線で示すようにバッテリー電源３７からモーター３４と３５へ並列に電流が流れる。
【００４４】
このように、単一のバッテリー電源３７から２台の３極直流モーター３４，３５へ電力を供給し、２台のファンを２台のモーター３４，３５でそれぞれ駆動するモーターファン制御装置において、２台のモーター３４，３５の駆動極数を切り換えるとともに、２台のモーター３４，３５を直列接続と並列接続に切り換えることによって、２台のモーター３４，３５の回転速度を３段階に制御するようにした。さらに具体的には、低速運転時には２台のモーター３４，３５を２極で直列に接続し、中速運転時は２台のモーター３４，３５を２極で並列に接続し、高速運転時には２台のモーター３４，３５を３極で並列に接続する。これにより、少ないリレー個数で制御回路を構成することができ、装置コストを抑制することができる。また、高速運転の頻度が少なくなって総合的にファン騒音を低減することができる。
【００４５】
なお、上述した第２および第３の実施の形態ではラジエーターとコンデンサーを冷却するためのモーターファンを例に上げて説明したが、本発明は、ラジエーターのみ、あるいはコンデンサーのみを冷却するためのモーターファンに適用できるのはもちろん、冷却対象は特に限定されない。また、エンジンで駆動される車両に限定されず、例えば電気自動車やハイブリッド車両などにも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 第１の実施の形態のモーターファン制御回路を示す図である。
【図２】 第１の実施の形態の低速運転時のモーター電流の流れを示す図である。
【図３】 第１の実施の形態の中速運転時のモーター電流の流れを示す図である。
【図４】 第１の実施の形態の高速運転時のモーター電流の流れを示す図である。
【図５】 他のモーターファン制御回路を示す図である。
【図６】 従来の極数切り換え方式のモーターファン制御回路を示す図である。
【図７】 従来の直並列切り換え方式のモーターファン制御回路を示す図である。
【図８】 第２の実施の形態のモーターファン制御回路を示す図である。
【図９】 第２の実施の形態の低速運転時のモーター電流の流れを示す図である。
【図１０】 第２の実施の形態の中速運転時のモーター電流の流れを示す図である。
【図１１】 第２の実施の形態の高速運転時のモーター電流の流れを示す図である。
【図１２】 第３の実施の形態のモーターファン制御回路を示す図である。
【図１３】 第３の実施の形態の低速運転時のモーター電流の流れを示す図である。
【図１４】 第３の実施の形態の中速運転時のモーター電流の流れを示す図である。
【図１５】 第３の実施の形態の高速運転時のモーター電流の流れを示す図である。
【符号の説明】
１，２ ４極直流モーター
８〜１０ リレー
１１ コントローラー
１２ バッテリー電源
１３，１４，１６ ヒューズ
１５ イグニッション電源
２１〜２３ リレー
２４，２５ ４極直流モーター
２６ コントローラー
２７ バッテリー電源
２８，２９，３１ ヒューズ
３０ イグニッション電源
３１〜３３ リレー
３４，３５ ３極直流モーター
３６ コントローラー
３７ バッテリー電源
３８，３９，４１ ヒューズ
４０ イグニッション電源
Claims (4)
- 単一の電源から２台の４極直流モーターへ電力を供給し、２台のファンを前記２台のモーターでそれぞれ駆動するモーターファン制御装置において、
３個のリレーにより、前記２台のモーターの内、一方のモーターの２個の＋側電機子巻線端子を互いに電気的に接続するとともに、他方のモーターの２個の−側電機子巻線端子を互いに電気的に接続し、前記２台のモーターの駆動極数を切り換えるとともに、前記２台のモーターを直列または並列に接続することによって、前記２台のモーターの回転速度を多段階に制御することを特徴とするモーターファン制御装置。 - 請求項１に記載のモーターファン制御装置において、
前記２台のモーターの回転速度を低速、中速、高速の３段階に制御し、低速運転時は前記２台のモーターを４極で直列に接続し、中速運転時は前記２台のモーターを３極で並列に接続し、高速運転時には前記２台のモーターを４極で並列に接続することを特徴とするモーターファン制御装置。 - 請求項１に記載のモーターファン制御装置において、
前記２台のモーターの回転速度を低速、中速、高速の３段階に制御し、低速運転時は前記２台のモーターを３極で直列に接続し、中速運転時は前記２台のモーターを３極で並列に接続し、高速運転時には前記２台のモーターを４極で並列に接続することを特徴とするモーターファン制御装置。 - 請求項１〜３のいずれかの項に記載のモーターファン制御装置において、
前記ファンは車両のラジエーターおよび／またはコンデンサーを冷却するファンであることを特徴とするモーターファン制御装置。
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