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公開番号2025096066
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-06-26
出願番号2023212553
出願日2023-12-15
発明の名称モータ駆動制御装置およびファンユニット
出願人ミネベアミツミ株式会社
代理人アインゼル・フェリックス=ラインハルト,個人,個人
主分類H02P 6/08 20160101AFI20250619BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】風量センサを設けることなく、ファンの風量を一定に制御する。
【解決手段】モータ駆動制御装置1において、制御回路3は、ファン6の静圧が基準値であるときの電圧指令値と回転速度との関係を表す第1対応関係情報150に基づいて、電圧指令値Vrefに対応する回転速度推定値N0を算出する。制御回路3は、ファン6の静圧が基準値であるときの回転速度と風量との関係を表す第2対応関係情報160に基づいて風量推定値Q0を算出するとともに、実回転速度N1と回転速度推定値N0との比を算出する。制御回路3は、風量推定値Q0と上記比とに基づいて風量推定値Q1を算出し、風量推定値Q1が風量指令値Qrefに一致するように電圧指令値Vrefを生成し、駆動制御信号Sdを生成する。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
ファンのモータの駆動を制御するための駆動制御信号を出力する制御回路と、
前記制御回路から出力された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回路とを備え、
前記制御回路は、
前記ファンの風量が一定になるように、前記モータの駆動電圧の指令値である電圧指令値を算出する風量制御部と、
前記電圧指令値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、
前記モータのロータの回転速度である実回転速度を取得する回転速度取得部と、
前記ファンの静圧が基準値であるときの、前記風量制御部によって算出された前記電圧指令値と前記回転速度との関係を表す第１対応関係情報に基づいて、前記ファンの静圧が前記基準値であるときの、前記風量制御部によって算出された前記電圧指令値に対応する前記回転速度である回転速度推定値を算出する回転速度推定部と、
前記ファンの静圧が前記基準値であるときの前記回転速度と前記風量との関係を表す第２対応関係情報に基づいて、前記ファンの静圧が前記基準値であるときの前記回転速度推定値に対応する風量である第１風量推定値を算出するとともに、前記実回転速度と前記回転速度推定値との比を算出し、前記第１風量推定値と前記比とに基づいて、前記実回転速度に対応する風量である第２風量推定値を算出する風量推定部と、を有し、
前記風量制御部は、前記第２風量推定値が風量の目標値である風量指令値に一致するように前記電圧指令値を算出する
モータ駆動制御装置。
続きを表示（約 1,100 文字）【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、
前記基準値は、ゼロである
モータ駆動制御装置。
【請求項３】
請求項２に記載のモータ駆動制御装置において、
前記風量推定部は、
前記第２対応関係情報を有し、前記第２対応関係情報と前記回転速度推定値とに基づいて前記第１風量推定値を算出する第１風量算出部と、
前記実回転速度に対する前記回転速度推定値の比率である回転速度比率を算出する回転速度比率算出部と、
前記回転速度比率を二乗した値と前記第１風量推定値とを乗算して、前記第２風量推定値を算出する第２風量算出部と、を含む
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と、
前記モータ駆動制御装置によって駆動される前記モータと、
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、を備える
ファンユニット。
【請求項５】
ファンのモータの駆動電圧の指令値である電圧指令値を算出する第１ステップと、
前記電圧指令値に基づいて、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する第２ステップと、
前記モータのロータの回転速度である実回転速度を取得する第３ステップと、
前記ファンの静圧が基準値であるときの前記電圧指令値と前記回転速度との関係を表す第１対応関係情報に基づいて、前記ファンの静圧が前記基準値であるときの、前記第１ステップにおいて算出した前記電圧指令値に対応する前記回転速度である回転速度推定値を算出する第４ステップと、
前記ファンの静圧が前記基準値であるときの前記回転速度と前記風量との関係を表す第２対応関係情報に基づいて、前記ファンの静圧が前記基準値であるときの前記回転速度推定値に対応する風量である第１風量推定値を算出する第５ステップと、
前記第３ステップにおいて取得した前記実回転速度と前記第４ステップにおいて算出した前記回転速度推定値との比を算出する第６ステップと、
前記第５ステップにおいて算出した前記第１風量推定値と前記第６ステップにおいて算出した前記比とに基づいて、前記実回転速度に対応する風量である第２風量推定値を算出する第７ステップと、を含み、
前記第１ステップは、前記第７ステップにおいて算出した前記第２風量推定値が風量の目標値である風量指令値に一致するように前記電圧指令値を算出するステップを含む
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およびファンユニットに関する。
続きを表示（約 2,000 文字）【背景技術】
【０００２】
換気扇等において、ダクト長やダクトの内部および外部の状態に起因する圧力損失（静圧）の変化等によって送風量（風量）が変化することが知られている。そのため、換気扇等のファンのモータを駆動するモータ駆動制御装置には、静圧等が変化した場合であってもファンの風量が一定となるようにモータを制御する機能が求められている。
【０００３】
ファンの風量を一定に制御するための従来技術として、ファン（モータ）のトルクの指令値を算出することにより、トルクと風量との関係に基づいてファンの風量を一定に保つ手法が知られている（下記特許文献１，２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０２２－１０９１２号公報
特許第６０３７３１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、軸流ファンのように風量と静圧との関係を表す特性（Ｐ－Ｑ特性）に、空気の流れが不安定になる領域（旋回失速領域）が存在する場合には、旋回失速により風量とトルクとの関係が一様でなくなるため、上記特許文献に代表される技術では、風量を一定に制御することが困難である。
【０００６】
一方で、風量センサによってファンの風量を測定し、測定した風量が目標となる風量に一致するように風量一定制御を行う事も可能である。しかしながら、この手法では、ファンに風量センサを新たに設ける必要があり、風量センサの取り付け位置の確保や風量センサの取り付けによる施工の煩雑化などにより、製造コストの増大を招く。
【０００７】
本発明は、上述した課題を解消するためのものであり、風量センサを設けることなく、ファンの風量を一定に制御す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、ファンのモータの駆動を制御するための駆動制御信号を出力する制御回路と、前記制御回路から出力された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回路とを備え、前記制御回路は、前記ファンの風量が一定になるように、前記モータの駆動電圧の指令値である電圧指令値を算出する風量制御部と、前記電圧指令値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、前記モータのロータの回転速度である実回転速度を取得する回転速度取得部と、前記ファンの静圧が基準値であるときの前記電圧指令値と前記回転速度との関係を表す第１対応関係情報に基づいて、前記ファンの静圧が前記基準値であるときの、前記風量制御部によって算出された前記電圧指令値に対応する前記回転速度である回転速度推定値を算出する回転速度推定部と、前記ファンの静圧が前記基準値であるときの前記回転速度と風量との関係を表す第２対応関係情報に基づいて、前記ファンの静圧が前記基準値であるときの前記回転速度推定値に対応する風量である第１風量推定値を算出するとともに、前記実回転速度と前記回転速度推定値との比を算出し、前記第１風量推定値と前記比とに基づいて、前記実回転速度に対応する風量である第２風量推定値を算出する風量推定部と、を有し、前記風量制御部は、前記第２風量推定値が風量の目標値である風量指令値に一致するように前記電圧指令値を算出することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の一態様によれば、風量センサを設けることなく、ファンの風量を一定に制御することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
実施の形態に係るモータ駆動制御装置を備えたファンユニットの構成を示す図である。
実施の形態に係る制御回路の機能ブロック構成を示す図である。
ファンにおける電圧指令値と回転速度との関係を示す図である。
ファンにおけるモータの回転速度と風量との関係を示す図である。
電圧指令値が一定である場合における、回転速度と電流との関係を示す図である。
電圧指令値が一定である場合における、回転速度と電流と電圧指令値との関係を模式的に示す図である。
実施の形態に係るモータ駆動制御装置による風量一定制御の処理の流れを示すフローチャートである。
実施の形態に係るモータ駆動制御装置によってファンを駆動したときのシミュレーション結果を示す図である。
実施の形態に係るモータ駆動制御装置によってファンを駆動したときの実測結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

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