JPH0584199U - 直流ファンモータの速度制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】低温時に直流ファンモータの回転数が下がり過
ぎるのを防止する。 【構成】定電流トランジスタ15のエミッタには負特性サ
ーミスタ抵抗18が接続され、定電圧素子21および速度設
定抵抗14よりなる直列回路に正特性の定電流を供給して
モータ速度を決定する基準電圧を発生させる。この基準
電圧を誤差増幅器19に入力して端子ｂの電圧と比較し、
誤差増幅器19の出力により基準電圧の温度特性に応じて
直流ファンモータのモータ回転数を制御する構成として
いる。これにより、低温時は直流ファンモータの回転数
が低く、高温時は直流ファンモータの回転数が高く制御
され、かつ定電圧素子により低温時の最低モータ回転数
が設定される。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、コンピュータ、複写機などのＯＡ機器などに用いられる直流ファン モータの速度制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

最近、直流ファンモータが使用されるコンピュータ、複写機などのＯＡ機器に おいては、静かなオフィスで使用されるために騒音が問題となり、直流ファンモ ータにおいても高温時は回転数を上げて風量を増やし、低温時には回転数を下げ てファンが発生する騒音を下げる温度可変速機能が要望されている。

【０００３】 このような温度可変速の直流ファンモータを実現するため、本考案者は特願平 3-68248 号で提案している。すなわち、この直流ファンモータは負特性サーミス タを使用することによりファンモータの回転数を周囲温度に合わせて可変するも のであった。

【０００４】 図３に上記温度可変速直流ファンモータの駆動制御回路図を示している。図３ において、ロータマグネット１は２ｎ（ｎは整数）個の磁極を有しており、この ロータマグネット１の周りにモータ駆動コイル２，３が設けられている。駆動ト ランジスタ４，５はモータ駆動コイル２，３に電流を供給してモータを駆動させ る。ホール素子６はロータマグネット１の磁束を感知してロータの回転位置を検 出する。このホール素子６が増幅器７を介して接続される電流分配器８は駆動ト ランジスタ４，５のベースに接続され、ホール素子６からの信号を増幅する増幅 器７からの出力信号に応じて駆動トランジスタ４，５への通電を切り替える。以 上の駆動トランジスタ４，５、ホール素子６、増幅器７および電流分配器８によ り直流ファンモータ駆動装置９が構成されている。

【０００５】 また、破線にて囲まれた部分が速度制御装置10であり、モータ駆動コイル２， ３の共通接続点は給電トランジスタ11のコレクタに接続され、そのエミッタは接 地されている。また、給電トランジスタ11と電流鏡像回路を構成するトランジス タ12のコレクタは、第１の抵抗（負荷変動設定抵抗）13を介して電源端子ｆに接 続されるとともに第２の抵抗（速度設定抵抗）14を介して定電流トランジスタ15 のコレクタに接続されている。また、第１の誤差増幅器16の−側入力端子は定電 圧源17を介して接地され、その出力端子は定電流トランジスタ15のベースに接続 され、そのエミッタはエミッタ電位が第１の誤差増幅器16の＋側入力端子に負帰 還されて接続されている。この基準電圧源17は誤差増幅器16で帰還がかかり定電 流トランジスタ15のエミッタ電位は基準電圧と同電位となる。また、この定電流 トランジスタ15のエミッタには負特性サーミスタ抵抗18が接続され、速度設定抵 抗14に正特性の定電流を供給してモータ速度を決定する基準電圧を発生させる。 この電圧は第２の誤差増幅器19の＋入力端子に入力され、給電トランジスタ11の コレクタの電圧は第２の誤差増幅器19の−入力端子に入力され、第２の誤差増幅 器19の出力端は給電トランジスタ11およびトランジスタ12のベースに接続され、 第２の誤差増幅器19の出力により電流鏡像回路を駆動する。

【０００６】 ここで、速度制御装置10には端子ａ，ｂと、接地された端子ｃの他に端子ｄ， ｅを有し、端子ａは負荷変動設定抵抗13を介して電源端子ｆに接続され、端子ｂ は直流ブラシレスモータである直流ファンモータに接続されている。定電流トラ ンジスタ15のコレクタが端子ｄに接続され、エミッタが端子ｅに接続されている 。誤差増幅器16の＋側入力端子が端子ｅに、−側入力端子が基準電圧源17を介し て端子ｃに接続されている。さらに、端子ｅはサーミスタ抵抗18、端子ｃを介し て接地され、端子ｄは抵抗14を介して端子ａに接続され、かつ常に端子ａには端 子ｂに流れる電流に比例した電流が流れるように構成されている。

【０００７】 上記構成により、以下、その動作を説明する。直流ファンモータの駆動装置９ のホール素子６はモータのロータマグネット１の磁束を感知し、これを増幅器７ で増幅して電流分配器８に入力する。この電流分配器８では、ホール素子６の出 力信号に対して通電するコイルを決定し、電流分配器８からの出力で駆動トラン ジスタ４，５の通電を切り替えてモータを回転駆動させる。このとき、Ａ相、Ｂ 相のモータ駆動コイル２，３に発生する誘起電圧をＥa としコイル抵抗をＲm と し、駆動トランジスタ４，５の飽和電圧をＶsat とすると、電源端子ｆと端子ｂ 間に発生する電圧Ｖo は、 Ｖo ＝Ｅa ＋Ｒm ＊Ｉ＋Ｖsat （１） となる。但し、Ｖsat は駆動トランジスタ４，５の飽和電圧であり（通常は０． １〜０．２Ｖ程度）、これは右辺の他の２項に比較して無視できる程小さい値で ある。

【０００８】 次に、破線部の速度制御装置10の動作を説明する。直流ファンモータが負荷変 動などにより回転数が変わると、モータに発生する誘起電圧Ｅａが変化し、した がって、電圧Ｖo も上記（１）式より変化するが、その変化が誤差増幅器19で基 準電圧と比較され、その出力が出力トランジスタ11に伝達され、出力電流Ｉm を 制御する。

【０００９】 さらに、サーミスタ抵抗18の抵抗値をＲｓ1 とすると、Ｒs1は Ｒs1＝ＲｅｘｐＢ（１／Ｔo −１／Ｔ） （２） で表せる。ここで、Ｒは周囲温度25℃の抵抗値、Ｂは温度係数、Ｔo は周囲温度 （絶対温度）、Ｔは25℃（絶対温度298 ｋ）である。

【００１０】 また、抵抗14の抵抗値をＲs2とし、電流値Ｉs ，Ｉm ，Ｉk がそれぞれ矢印方 向に流れるものとする。この電流値Ｉk はカレントミラー接続された電流分配回 路によって常にＩm の１／ｋの電流が流れるように構成されるのでＩk ＝Ｉm ／ ｋとなる。

【００１１】 また、定電流トランジスタ15を流れる電流値Ｉs は誤差増幅器16の電圧負帰還 作用により定電流トランジスタ15のエミッタ電位と基準電圧源17の基準電圧は同 電位となるから、 Ｉs ＝Ｖref ／Ｒs1 （３） で表せる。ここで、電源端子ｆから誤差増幅器19の＋側入力端子までの電圧Ｖin （＋）は、 Ｖin（＋）＝Ｒs2＊Ｉs ＋（Ｉk ＋Ｉs ）＊Ｒt （４） となる。

【００１２】 一方、電源端子ｆから誤差増幅器19の−側入力端子までの電圧Ｖo は、（１） 式において飽和電圧は非常に小さいから、 Ｖo ＝Ｅa ＋Ｒm ＊Ｉm （５） であり、誤差増幅器19の両入力端子は負帰還が施されており等しい電圧となるよ うに動作するから、 Ｖo ＝Ｖin（＋） （６） となり、直流ファンモータの回転数Ｎは、 Ｎ＝Ｖref （Ｒt ／Ｒs1＋Ｒs2／Ｒs1）／Ｋa （７） となり、モータ回転数Ｎは負特性サーミスタ抵抗18の抵抗値Ｒs1に反比例し、抵 抗として負特性サーミスタ抵抗18を使用することによりファンモータの回転数Ｎ を低温時低くして静音動作を行わせ、高温時高くして風量を増加した温度制御さ れた直流ファンモータを実現していた。

【００１３】

【考案が解決しようとする課題】

しかし、上記従来の温度可変速ファンモータの速度制御装置では、違和感をな くすために狭い温度範囲で回転数を急激に変える必要があり、負特性サーミスタ 抵抗18の温度傾斜を大きくしている。この場合、上記仕様では図４で示すように 低温時にモータ回転数が下がり過ぎるため、ファンモータとしての必要風量が不 足したりモータの起動トルクが不足したりする恐れがあった。

【００１４】 本考案は上記従来の問題を解決するもので、低温時にモータ回転数の下がり過 ぎを防止することができる直流ファンモータの速度制御装置を提供することを目 的とするものである。

【００１５】

【課題を解決するための手段】

上記課題を解決するために本考案の直流ファンモータの速度制御装置は、電源 供給端から電源供給される直流ファンモータのコイルにコレクタが接続される第 １のトランジスタと、前記第１のトランジスタとベースが共通接続されて電流鏡 像回路を構成する第２のトランジスタと、前記第２のトランジスタのコレクタと 電源供給端の間に接続された第１の抵抗と、一方の入力端子が前記第１のトラン ジスタのコレクタに接続され、出力端子が前記第１および第２のトランジスタの ベースに接続された誤差増幅器と、ベースに定電圧源が接続され、エミッタと接 地端子間に負特性サーミスタが接続された第３のトランジスタと、前記第１の抵 抗と第３のトランジスタのコレクタ間に介装された定電圧素子および第２の抵抗 よりなる直列回路とを備え、前記直列回路の両端に正の温度特性を有する基準電 圧を発生させるように構成し、前記第３のトランジスタのコレクタと定電圧素子 の接続点を前記誤差増幅器の他方の入力端子に接続することにより、前記基準電 圧の温度特性に応じて前記直流ファンモータのモータ回転数を制御するように構 成したものである。

【００１６】

【作用】

上記構成により、定電圧素子および第２の抵抗よりなる直列回路に正の温度特 性を有する定電流を供給し、この直列回路の両端にモータ速度を決定する基準電 圧を発生させ、この基準電圧の温度特性に応じて直流ファンモータのモータ回転 数を制御するので、低温時は直流ファンモータの回転数が低く、高温時は直流フ ァンモータの回転数が高く制御され、かつ定電圧素子により低温時の最低モータ 回転数が設定されて、低温時のモータ回転数が従来のように異常に低下し過ぎる ようなことはなくなる。

【００１７】

【実施例】

以下、本考案の一実施例について図面を参照しながら説明する。なお、従来例 と同一の作用効果を奏するものには同一の符合を付してその説明を省略する。

【００１８】 図１は本考案の一実施例を示す温度可変速直流ファンモータの駆動制御回路図 である。図１において、電源供給端である電源端子ｆから駆動トランジスタ４， ５を介して電源供給される直流ファンモータのモータ駆動コイル２，３にコレク タが接続される給電トランジスタ11と、この給電トランジスタ11とベースが共通 接続されて電流鏡像回路を構成するトランジスタ12が設けられている。また、ベ ースに定電圧源が接続され、エミッタと接地端子ｇ間に負特性サーミスタ抵抗18 が接続された定電流トランジスタ15のコレクタと負荷変動設定抵抗13の間には定 電圧素子21および速度設定抵抗14よりなる直列回路が設けられており、この直列 回路の両端に正の温度特性を有する基準電圧を発生させる構成としている。さら に、誤差増幅器19は、その−側入力端子が給電トランジスタ11のコレクタに接続 され、＋側入力端子が定電流トランジスタ15のコレクタと定電圧素子21の接続点 に接続され、出力端子が給電トランジスタ11およびトランジスタ12のベースに接 続されており、これにより、直列回路の両端に発生させた基準電圧の温度特性に 応じて直流ファンモータのモータ回転数を制御する構成としている。以上により 直流ファンモータの速度制御装置22が構成されている。

【００１９】 すなわち、定電流トランジスタ15のエミッタには負特性サーミスタ抵抗18が接 続され、定電圧素子21および速度設定抵抗14よりなる直列回路に正特性の定電流 を供給してモータ速度を決定する基準電圧を発生させ、この基準電圧を誤差増幅 器19に入力して端子ｂの電圧と比較し、誤差増幅器19の出力により電流鏡像回路 を駆動する構成である。

【００２０】 上記構成により、以下、その動作を説明する。まず、基準電圧源17は第２の誤 差増幅器16で帰還がかかり、定電流トランジスタ15のエミッタ電位はこの基準電 圧と同電位になる。さらに、この定電流トランジスタ15のエミッタにはサーミス タ抵抗18が接続されるとともに、コレクタは誤差増幅器19の＋側入力端子に接続 されており、サーミスタ抵抗18の抵抗値をＲs1とすると抵抗値Ｒs1は、 Ｒs1＝ＲｅｘｐＢ（１／Ｔo −１／Ｔ） （８） で表せる。ここで、Ｒは周囲温度25℃の抵抗値、Ｂは温度係数、Ｔ0 は周囲温度 （絶対温度）、Ｔは25℃（絶対温度298 ｋ）である。

【００２１】 また、速度設定抵抗14の抵抗値をＲs2とし、電流値Ｉs ，Ｉm ，Ｉk をそれぞ れ矢印方向を流れる電流値とする。ここで、電流値Ｉk はカレントミラー接続さ れた電流分配回路によって常に電流値Ｉm の１／ｋの電流が流れるように構成さ れているので、１k ＝Ｉm ／ｋとなる。

【００２２】 また、定電流トランジスタ15を流れる電流値Ｉs は誤差増幅器16の電圧負帰還 作用により定電流トランジスタ15のエミッタ電位と基準電圧源17の基準電圧Ｖre f とは同電位となるから、 Ｉs ＝Ｖref ／Ｒs1 （９） で表せる。ここで、電源端子ｆから誤差増幅器19の＋側入力端子までの電圧Ｖin （＋）は、定電圧素子21の電圧をＶｚとすると、 Ｖin（＋）＝Ｖz ＋Ｒs2＊Ｉs ＋（Ｉk ＋Ｉs ）＊Ｒt （10） となる。

【００２３】 一方、電源端子ｆから誤差増幅器19の−側入力端子までの電圧Ｖo は、（１） 式において飽和電圧は非常に小さいから、 Ｖo ＝Ｅa ＋Ｒm ＊Ｉm （11） であり、この誤差増幅器19の両入力端子は負帰還が施されており等しい電圧とな るように動作するから、 Ｖo ＝Ｖin（＋） （12） となって、直流ファンモータの誘起電圧Ｅa は、 Ｅa ＝Ｖz ＋Ｖref （Ｒt ／Ｒs1＋Ｒs2／Ｒs1） −（Ｒm −Ｒt ／ｋ ）＊Ｉm （13） で表せる。このことから、今、負荷変動設定抵抗13の抵抗値Ｒt を調節して、 Ｒt ＝Ｋ＊Ｒm （14） に選ぶと、（13）式の右辺第３項がなくなって、 Ｅa ＝Ｖz ＋Ｖref （Ｒt ／Ｒs1＋Ｒs2／Ｒs1） （15） になり、直流ファンモータはその誘起電圧Ｅa が常に定電圧になるように駆動さ れる。言い換えればモータの回転速度をＮ、発電定数をＫa とすると、 Ｅa ＝Ｋa ＊Ｎ （16） であることから直流ファンモータの回転数Ｎは、 Ｎ＝｛Ｖz ＋Ｖref （Ｒt ／Ｒs1＋Ｒs2／Ｒs1）｝／Ｋa （17） となり、この直流ファンモータは負荷トルクには影響されず、一定の回転速度に なる。

【００２４】 ここで、サーミスタ抵抗18の抵抗値Ｒｓ1 は（８）式より負の温度特性を有す るが、（17）式によりモータの回転数Ｎはサーミスタ抵抗18の抵抗値Ｒｓ1 が低 温時高くなり回転数を低下させるように動作しても定電圧素子21の影響により、 図２の実線に示すように一定で、モータ回転数Ｎは、 Ｎ＝ＶZ ／Ｋa （18） となる。

【００２５】 したがって、図２の点線に示すようにモータ回転数Ｎは低下せず、ファンモー タとしての必要風量が不足したりモータが起動トルク不足となる不具合は発生し なくなり、高温時は高くしてファンモータの風量をアップし冷却効果を高めると ともに、常温時は回転数を低くしてファンモータから発生する騒音の低騒音化を 図るが、低温時も異常にモータ回転数が下がり過ぎることを防止することができ る。

【００２６】

【考案の効果】

以上のように本考案によれば、直流ファンモータの速度制御において、定電圧 素子と第２の抵抗の直列回路で基準電圧を構成し、この直列回路に正の温度特性 を有する定電流源を接続した構成として直流ファンモータの駆動電圧を速度制御 装置を用いて制御することにより、直流ファンモータの低騒音化と高温時の大風 量化を図ることができるとともに低温時も異常なモータ回転数の下がり過ぎを防 止することができて性能向上させることができる簡易な構成の温度可変速直流フ ァンモータを提供することができるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例を示す温度可変速直流ファン
モータの駆動制御回路図である。

【図２】図１の温度可変速直流ファンモータのモータ回
転数と周囲温度の関係を示す図である。

【図３】従来の温度可変速直流ファンモータの駆動制御
回路図である。

【図４】図３の温度可変速直流ファンモータのモータ回
転数と周囲温度の関係を示す図である。

【符号の説明】

２，３ モータ駆動コイル 11 給電トランジスタ 12 トランジスタ 13 負荷変動設定抵抗 14 速度設定抵抗 15 定電流トランジスタ 16，19 誤差増幅器 17 基準電圧源 18 サーミスタ抵抗 21 定電圧素子 22 速度制御装置

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】電源供給端から電源供給される直流ファン
   モータのコイルにコレクタが接続される第１のトランジ
   スタと、前記第１のトランジスタとベースが共通接続さ
   れて電流鏡像回路を構成する第２のトランジスタと、前
   記第２のトランジスタのコレクタと電源供給端の間に接
   続された第１の抵抗と、一方の入力端子が前記第１のト
   ランジスタのコレクタに接続され、出力端子が前記第１
   および第２のトランジスタのベースに接続された誤差増
   幅器と、ベースに定電圧源が接続され、エミッタと接地
   端子間に負特性サーミスタが接続された第３のトランジ
   スタと、前記第１の抵抗と第３のトランジスタのコレク
   タ間に介装された定電圧素子および第２の抵抗よりなる
   直列回路とを備え、前記直列回路の両端に正の温度特性
   を有する基準電圧を発生させるように構成し、前記第３
   のトランジスタのコレクタと定電圧素子の接続点を前記
   誤差増幅器の他方の入力端子に接続することにより、前
   記基準電圧の温度特性に応じて前記直流ファンモータの
   モータ回転数を制御するように構成した直流ファンモー
   タの速度制御装置。