JPH08196592A

JPH08196592A - ジェット気泡バスモータ駆動装置

Info

Publication number: JPH08196592A
Application number: JP7010163A
Authority: JP
Inventors: Etsuko Kajita; 恵津子梶田; Tadashi Yoshimura; 吉村　　正; Masanori Koyamoto; 小屋本政則; Kazumasa Rokushima; 一雅六嶋; Masato Suzuki; 眞人鈴木; Junichi Ikeuchi; 淳一池内; Hideo Fujimoto; 英男藤本
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1995-01-25
Filing date: 1995-01-25
Publication date: 1996-08-06
Anticipated expiration: 2017-09-09
Also published as: JP3323351B2

Abstract

(57)【要約】【目的】所要トルクの安定的な確保を図り、初期動作
から所要回転数までの立上がりをはやくし、良好なジェ
ット気泡噴流を形成する。【構成】モータ回転を制御するスイッチング信号につ
いて、モータ回転数により異なる周波数の通電率制御ス
イッチング信号を重ね合わせる。また、回転制御スイッ
チング信号は、ｔ毎に周波数変更する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、ジェット気泡バスモ
ータ駆動装置に関するものである。さらに詳しくは、こ
の発明は、ジェット気泡を発生させるモータ駆動装置の
所要トルクを安定的に確保し、また初期動作から所要回
転数までの立上がりの速い良好なジェット噴流の生成を
可能とする、新しいジェット気泡バス用のモータ駆動装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】快適な生活と健康増進への関心の高まり
とともに浴槽にジェット気泡を発生させるジェット気泡
バスが普及してきている。このジェット気泡バスでは、
たとえば図９に示したように、浴槽（１）には浴湯を循
環させる循環ポンプ（２）が直接取付けられ、浴槽
（１）の背側には気泡混じりの浴湯を噴射する気泡ノズ
ル（３）が設けられ、給水管（４）にて循環ポンプ
（２）と接続されている。また、浴槽（１）のフランジ
面には空気吸込み部（５）が設けられ、この空気吸込み
部（５）と気泡ノズル（３）とを空気配管（６）により
連続し、これにより気泡ノズル（３）に空気が供給でき
るようにしている。

【０００３】そして循環ポンプ（２）にはそのモータ駆
動装置の制御のための制御回路部（７）が付設されてい
る。このような構成のジェット気泡バスでは、制御電源
やＡＣ／ＤＣコンバーター等を有する制御ボックス
（８）を介して、操作スイッチ（９）によって循環ポン
プ（２）の駆動と気泡ノズル（３）からのジェット気泡
噴出のためのモータ駆動装置の駆動、停止が指示される
ようになっている。

【０００４】しかしながら、この従来のジェット気泡バ
スの場合には、循環ポンプ（２）には大容量のブラシレ
スモータ装置が用いられており、モータ装置の内部に取
り付けられたセンサとしてのホール素子によりロータ永
久磁石の位置を検出し、その検出信号によって通電コイ
ルを切替えることにより駆動しているため、モータ装置
には、前記の制御回路部（７）として、センサ信号によ
る位置の検出回路やこれに連結する駆動制御回路、さら
には増幅回路等を付設せざるを得ず、それによる不都合
が避けられなかった。

【０００５】すなわち、従来のジェット気泡バスでは、
図１０に示したように、センサとしてのホール素子、位
置検出回路、駆動制御回路、増幅回路等の制御回路部を
ブラシレスモータ装置として配設していた。このため、
ロータ回転部の駆動による振動や発熱がセンサホール素
子の信頼性を低下させることは避けられず、また防湿に
対する慎重な配慮も書かせないものとなっていた。この
ような信頼性の低下や防湿に対してのジェット気泡バス
の対策は大変に面倒で、特にセンサ等の交換やメンテナ
ンスのための補修は、一般の住宅の設置条件では大がか
りな工事となるため、その作動労力や費用は大きな負担
となっていた。

【０００６】また、従来のジェット気泡バスでは、図９
のように、浴槽設置の極めて限られたスペース、より具
体的にはスランジ面下部の内側にモータ回転部と制御回
路部（７）とを同時に納めることは容易ではなく、ジェ
ットバス設計上の大きな制約条件となっていた。このた
め、従来のジェット気泡バスについては、モータ駆動装
置の信頼性を高め、より小型なポンプの構成で、施工、
メンテナンスが容易で、経済性並びに利便性に優れた新
しいモータ駆動ジェット気泡バスの実現が望まれてい
た。

【０００７】そこでこの発明の発明者らは、このような
問題を解決するために、センサレスブラシレスモータ装
置駆動装置を用い、モータ駆動装置の回転部から分離さ
れて配置された制御回路部により回転部が遠隔駆動制御
され、制御回路部がスイッチングパルス制御装置とスイ
ッチング素子とを有し、スイッチングパルス制御装置は
スイッチングパルスを発生し、このパルスに沿ってスイ
ッチング素子により回転部通電コイルへの通電が行われ
るジェット気泡バスモータ駆動装置を提案している。

【０００８】この場合には、従来のようにセンサホール
素子を全く使用することなく、しかもモータ回転部と制
御回路部とを切り離して分離し、制御回路部による回転
部の遠隔駆動制御を可能としている。そして、従来のよ
うにセンサを使用しないので、モータ回転にともなう振
動や発熱による信頼性の低下、防湿性については何ら心
配する必要がなく、制御回路部を回転部とは分離してい
るので、ポンプの小型化が可能となり、配管の縮小化、
施工性の向上等が図られる。もちろんメンテナンスも容
易で、従来のような補修にともなう大がかりな工事のた
めの労力や費用も軽減されることになる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】だが、上記のセンサレ
スブラシレスモータ駆動装置を用いるジェット気泡バス
においては、実用的にはさらに工夫しなければならない
課題があった。それと言うのも、これまでのジェット気
泡発生用のセンサレスブラシレスモータ駆動装置では、
低回転時にスイッチング波形の開時間が長くなるために
大電流が流れ、ローラ減磁やコイルの発熱という不都合
が生じやすくなるからであった。このような問題は、モ
ータの回転を制御するスイッチングパルス信号に一定周
波数の通電率制御信号を重ね合わせて通電率並びにピー
ク電流を制御していたが、通電率制御のためのスイッチ
ングパルス信号が固定周波数であることから、低回転時
に、ピーク電流を制限以下に抑えるため、パルス全体の
オフ（ＯＦＦ）時間が長くなり、通電率の低下と通電波
形の乱れのために所要トルクが確保しにくいという問題
があった。

【００１０】また、従来のセンサレスブラシレスモータ
駆動装置では、モータ回転の初期動作から所要の回転数
までの時間が長く、パルス的にオン−オフ（ＯＮ−ＯＦ
Ｆ）を繰り返すようなジェット運転とはならなかった。
そこで、この発明では、前記の通り、センサレスブラシ
レスモータ駆動装置の特徴を生かしつつ、これまでの上
記した通りの課題を解決し、所要トルクを安定的い確保
し、必要とされる回転数レベルへの立上り速くすること
のできる、改善された新しいジェット気泡バス用のモー
タ駆動装置を提供することを目的としている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】この発明は、上記の課題
を解決するものとして、ジェット気泡バスにおけるジェ
ット気泡発生用のセンサレスブラシレスモータ駆動装置
であって、１）モータ回転を制御するスイッチングパルス信号に
は、モータ回転数により異なる周波数の通電率制御スイ
ッチングパルス信号が重ね合わされていることを特徴と
するジェット気泡バスモータ駆動装置（請求項１）、並
びに２）モータ回転を制御するスイッチングパルス信号は、
ｔ毎に周波数変更され、スイッチングパルスが徐々に小
さくされていることを特徴とするジェット気泡バスモー
タ駆動装置（請求項２）を各々提供する。

【００１２】

【作用】

上記の通りの発明１）の場合には、全域のモータ回転域
で充分な回転トルクが確保される。この場合、低回転時
には高周波の通電率制御パルスをモータ回転のためのス
イッチングパルス信号に重ね合わせ、高回転時には低周
波のパルス信号を重ね合わせるのがよい。

【００１３】また、発明２）においては、より短時間
で、所要のモータ回転数レベルにまれ立上げることがで
きる。

【００１４】

【実施例】以下、実施例を示し、さらに詳しくこの発明
のモータ駆動装置について説明する。まず、図１は、モ
ータ駆動装置の構成の概要を例示したものであって、モ
ータ回転部の通電コイルを制御するスイッチング素子
と、この素子にスイッチング信号を与えるスイッチング
パルス制御装置が備えられている。

【００１５】実際にこの装置を駆動させるためには、た
とえば一周期内に１／２時間通電されるスイッチングパ
ルス信号をスイッチングパルス制御装置より発生させ、
この信号に沿ってスイッチング素子により通電コイルを
切り替えてロータを回転させる。なお、モータの駆動制
御については、一般的にＰＷＭ制御が、正弦波に近いコ
イル通電波形を実現するために三角波をキャリアとする
ものとして知られている。しかしながら、このＰＷＭ制
御では、スイッチング素子を高速で操作するため低クラ
スのマイクロコンピュータではメモリや処理速度の点で
実現しにくく、高周波のノイズがでやすい等の問題があ
る。また、センサ駆動の従来のブラシレスモータ装置で
はコイル電流波形はパルス的になり、ロータ回転がスム
ーズでなく脱調しやすいという欠点がある。

【００１６】そこで、一周期内に１／２時間通電される
スイッチングパルスを制御装置から発生させ、スイッチ
ング素子により通電コイルを切替えてロータ回転させる
ことで、より滑らかなコイル電流波形が得られ、スムー
ズなロータ回転が可能となる。低クラスマイコンであっ
ても、消費電力の低下、脱調しにくい回転安定性が向上
することになる。

【００１７】また、従来の一般的なブラシレスモータの
センサレス技術では、最初の強制的な信号によって各相
巻線への通電状態を切り換えて初期回転を起こし、回転
子が回転してから３相の固定子巻線のうちの通電休止中
の巻線に現れる発電波形を利用して各相巻線への通電状
態を切り換えようと構成された駆動装置が考えられてい
るが、この駆動装置では初期回転を起こさせる制御ブロ
ックと、回転子が回転してからの逆起電力利用して回転
させる制御ブロックの両方が必要となる。そして、電流
切り換えが急峻に行われ、不用な振動や騒音といった不
都合がある。

【００１８】しかし、図１のスイッチングパルス制御装
置から強制的にパルス信号を送り、スイッチング素子を
動作させてモータを回転させるモータ駆動装置では、上
記のような逆起電力を利用せずに初期回転を起こさせ
る。このため、振動、騒音の少ない駆動制御が可能とな
る。そして、この発明では、スイッチング素子からのパ
ルス信号によりモータを回転させる場合、各コイルへの
通電時間を制御し、大電流が流れるのを防ぐ。

【００１９】以上のようなスイッチングパルス信号によ
るモータ回転の制御に際して、この発明では、前記の通
り、回転数により異なる周波数の通電率制御のためのス
イッチング信号を重ね合わせる。すなわち、たとえば、
図２に示したように、低回転時には高周波の通電率制御
パルスをモータ回転制御スイッチングパルス信号に重ね
る。また、高回転時には、図３に示したように、低周波
の通電率制御パルスをモータ回転スイッチングパルス信
号に重ねる。

【００２０】図４は、低回転時のスイッチング波形とコ
イル電流の実測値を示したものである。このようなパル
ス信号の重ね合わせによって、たとえば図５に例示した
ように、低回転時に通電率を多く確保でき、低い電圧で
の駆動が可能となった、各回転数で適切なトルクを確保
した運転が可能となった。なお、図５中の１００Ｖ駆動
パルスは通電率制御パルスの周波数は変動であること
を、また、８０Ｖ駆動パルスはその周波数が一定である
場合を示している。

【００２１】次に、この発明による必要な回転数までの
立上げの迅速化についてみると、図６は、この発明によ
って、ｔ毎に周波数を変更する場合のスイッチング波形
を示したもので、１／２０Ｎ波形のスイッチング最小単
位であるｔを変化させている。このことは、図７に示し
た従来のλ毎に周波数変更する場合のスイッチング波形
と対比すると、顕著な相違があることがわかる。

【００２２】そして、実際に、回転数の立上げ時間を比
較してみると、図８の通り、３０００ｒｐｍまでに立上
げるのに、この発明では５０ｍｓであるのに対し、従来
の場合には３００ｍｓの時間が必要とされている。な
お、周波数の変更による回転数の立上がりの制御が可能
とされたことからも、周波数の変更が回転数制御に新し
い可能性を与えていることがわかる。たとえば、強から
弱へのゆるやかな回転数の変化を繰り返すウエーブ運転
や、自然の波のようなゆらぎを実現する１／ｆゆらぎ運
転等がモータ回転周波数の組み合わせで可能になる。

【００２３】もちろん、この発明は以上の例に限定され
るものではない。さらに様々な現実的態様が可能とされ
る。

【００２４】

【発明の効果】以上詳しく説明した通り、この発明によ
って、ジェット気泡発生のためのモータ駆動のためのト
ルクを安定的に確保し、また、初期動作から所要回転数
までの立上がりをはやめることができ、ジェット気泡バ
スの運動をさらに良好なものとする。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明のモータ駆動装置の構成概要図であ
る。

【図２】低回転時に通電率制御パルスを重ね合わせた時
のパルス波形図である。

【図３】高回転時に通電率制御パルスを重ね合わせた時
のパルス波形図である。

【図４】低回転時のスイッチング波形とコイル電流の実
測値を示した図である。

【図５】この発明と比較例との回転数と通電率との対比
図である。

【図６】この発明のｔ毎に周波数変更する場合のスイッ
チング波形図である。

【図７】従来のλ毎の変更のスイッチング波形図であ
る。

【図８】回転数の立上げについてのｔ毎の周波数変更時
と、λ毎の周波数変更時との比較を示した図である。

【図９】従来のジェット気泡バスを例示した外観斜視図
である。

【図１０】ホール素子をセンサとした従来のモータ駆動
装置の構成図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者六嶋一雅大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株式会社内 (72)発明者鈴木眞人大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株式会社内 (72)発明者池内淳一大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株式会社内 (72)発明者藤本英男大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ジェット気泡バスにおけるジェット気泡
発生用のセンサレスブラシレスモータ駆動装置であっ
て、モータ回転を制御するスイッチングパルス信号に
は、モータ回転数により異なる周波数の通電率制御スイ
ッチングパルス信号が重ね合わされていることを特徴と
するジェット気泡バスモータ駆動装置。
【請求項２】ジェット気泡バスにおけるジェット気泡
発生用のセンサレスブラシレスモータ駆動装置であっ
て、モータ回転を制御するスイッチングパルス信号は、
ｔ毎に周波数変更され、スイッチングパルスが除々に小
さくされていることを特徴とするジェット気泡バスモー
タ駆動装置。