防霜ファンシステム
【課題】防霜ファンをより有効に活用し、また、電力の利用効率を向上することのできる技術を提供する。
【解決手段】防霜ファンシステムは、複数の防霜ファン２０００と、複数の防霜ファンの動作を管理するための制御管理装置３０００と、を備える。制御管理装置３０００は、防霜ファン２０００を防霜用として使用する防霜モードと、防霜ファン２０００を発電機として使用する発電モードと、を含む複数の動作制御モードを有する。
【解決手段】防霜ファンシステムは、複数の防霜ファン２０００と、複数の防霜ファンの動作を管理するための制御管理装置３０００と、を備える。制御管理装置３０００は、防霜ファン２０００を防霜用として使用する防霜モードと、防霜ファン２０００を発電機として使用する発電モードと、を含む複数の動作制御モードを有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、畑の霜を防ぐための防霜ファンシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
果樹園や茶畑等の畑では、冬季に畑に降りる霜が農作物に対して大きな被害を与える可能性がある。そこで、従来から、防霜ファンをほぼ１０ｍ四方の間隔で畑全体に設置して霜を防ぐ努力がなされていた。
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−３１５４５１号公報
【０００４】
しかし、防霜ファンの利用期間は年間で１〜２週間の稼動期間であり、この稼動期間を除けば全くの利用目的はなく、放置状態であった。また、畑などは風の通り道でもあり稼動していない際は、何時も風による空回転状態として放置されていた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、防霜ファンをより有効に活用し、また、電力の利用効率を向上することのできる技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明による防霜ファンシステムは、
複数の防霜ファンと、
前記複数の防霜ファンの動作を管理するための制御管理装置と、
を備え、
前記制御管理装置は、前記防霜ファンを防霜用として使用する防霜モードと、前記防霜ファンを発電機として使用する発電モードと、を含む複数の動作制御モードを有する。
【０００７】
このシステムによれば、防霜ファンを防霜用として使用しないときに、防霜ファンを発電機として使用できるので、防霜ファンをより有効に活用し、また、電力の利用効率を向上することができる。
【０００８】
上記防霜ファンシステムにおいて、
各防霜ファンは、ブラシレスモータを有しており、
前記ブラシレスモータは、
ｍ相（ｍは３以上の整数）の電磁コイル群を有するコイル列と、
複数の永久磁石を有する磁石列と、
前記ｍ相の電磁コイル群のうちのｎ相（ｎは２以上ｍ未満の整数）の電磁コイル群に対応付けられたｎ個の磁気センサであって、前記磁石列と前記コイル列の相対位置を検出するためのｎ個の磁気センサと、
前記ｎ個の磁気センサのセンサ出力を利用して、前記コイル列への電力の供給を制御する駆動制御回路と、
前記ｎ個の磁気センサのセンサ出力を利用して、前記コイル列からの電力の回生を制御する回生制御回路と、
を備え、
前記駆動制御回路は、
前記ｎ個の磁気センサに対応付けられている前記ｎ相の電磁コイル群のためのｎ組の駆動信号を、前記ｎ個の磁気センサのそれぞれのセンサ出力を用いて生成するとともに、
前記ｎ個の磁気センサに対応付けられていない（ｍ−ｎ）相の電磁コイル群のための（ｍ−ｎ）組の駆動信号を、前記ｎ個の磁気センサのセンサ出力のうちの１つ以上をそれぞれ用いて生成し、
前記回生制御回路は、
前記ｎ個の磁気センサに対応付けられている前記ｎ相の電磁コイル群のためのｎ組の回生制御信号を、前記ｎ個の磁気センサのそれぞれのセンサ出力を用いて生成するとともに、
前記ｎ個の磁気センサに対応付けられていない（ｍ−ｎ）相の電磁コイル群のための（ｍ−ｎ）組の回生制御信号を、前記ｎ個の磁気センサのセンサ出力のうちの１つ以上をそれぞれ用いて生成するようにしてもよい。
【０００９】
この構成によれば、電磁コイル群の相数ｍよりも少ないｎ個の磁気センサを用いてｍ組の駆動信号及び回生制御信号を生成するので、各センサのセンサ出力に誤差やバラツキがある場合にも、各相の駆動信号の位相及び各相の回生制御信号の位相をより整合させることが可能である。この結果、より効率良く防霜と発電とを行うことが可能である。
【００１０】
上記防霜ファンシステムは、さらに、
前記ｎ個の磁気センサに対応付けられていない（ｍ−ｎ）相の電磁コイル群のための（（ｍ−ｎ）個の模擬的なセンサ出力を、前記ｎ個の磁気センサのセンサ出力のうちの１つ以上を変数として用いた演算に基づいて生成する模擬センサ出力生成部を備え、
前記駆動制御回路は、前記ｎ個の磁気センサのセンサ出力と前記（ｍ−ｎ）個の模擬的なセンサ出力とを含むｍ個のセンサ出力に応じて、前記ｍ相の電磁コイル群のためのｍ組の駆動信号を生成し、
前記回生制御回路は、前記ｎ個の磁気センサのセンサ出力と前記（ｍ−ｎ）個の模擬的なセンサ出力とを含むｍ個のセンサ出力に応じて、前記ｍ相の電磁コイル群のためのｍ組の回生制御信号を生成するようにしてもよい。
【００１１】
この構成によれば、磁気センサが設けられていない電磁コイル群に対応した模擬的なセンサ出力が得られるので、これを用いてその電磁コイル群のための駆動信号を容易に生成することが可能である。
【００１２】
前記模擬センサ出力生成部は、
前記ｎ個の磁気センサに対応付けられていない（ｍ−ｎ）相の電磁コイル群のための（ｍ−ｎ）個の模擬的なセンサ出力を、前記ｎ個の磁気センサのセンサ出力のうちの２つ以上を変数として用いた演算に基づいて生成するようにしてもよい。
【００１３】
この構成では、１個のセンサ出力では模擬的なセンサ出力がきまらない場合でも、模擬的なセンサ出力を正しく生成することが可能である。
【００１４】
前記模擬センサ出力生成部は、前記ｎ個の磁気センサのセンサ出力を用いたリアルタイム演算によって前記模擬的なセンサ出力を生成するようにしてもよい。
【００１５】
ｍ相の電磁コイル群に対応するｍ個の磁気センサのセンサ出力の相互の関係が三角関数などの比較的簡単な関数で与えられる場合には、リアルタイム演算を用いて模擬的なセンサ出力を容易に生成することが可能である。
【００１６】
あるいは、前記模擬センサ出力生成部は、前記ｎ個の磁気センサのセンサ出力を入力値とし前記模擬的なセンサ出力を出力値とするルックアップテーブルを用いて前記模擬的なセンサ出力を生成するようにしてもよい。
【００１７】
この構成では、ｍ相の電磁コイル群に対応するｍ個の磁気センサのセンサ出力の相互の関係が簡単な関数で与えられるか否かに拘わらず、模擬的なセンサ出力を容易に生成することが可能である。
【００１８】
また、前記整数ｍは３であり、前記整数ｎは２であるものとしてもよい。
【００１９】
この構成では、３相ブラシレスモータに２個の磁気センサのみを設ければ良いので、従来に比べて磁気センサの個数を２／３に減らすことができる。
【００２０】
さらに、前記磁気センサは、前記磁石列と前記コイル列の相対位置に応じてアナログ的変化を示す出力信号を出力するセンサであるものとしてもよい。
【００２１】
この場合には、このセンサ出力のアナログ的変化を利用して回生制御信号を生成することが可能である。
【００２２】
なお、本発明は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、防霜ファンシステム、ブラシレス発電機、ブラシレスモータ、それらの制御方法（又は駆動方法）、それらを用いたアクチュエータ等の形態で実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
次に、本発明の実施の形態を以下の順序で説明する。
A．防霜システムの構成と動作：
B．モータの構成と動作の概要：
C．駆動制御回路の構成：
D．回生制御回路の構成：
E．他の実施例：
F．変形例：
【００２４】
A．防霜システムの構成と動作：
図１は、本発明の一実施例としての防霜ファンと防霜ファンシステムの構成を示す説明図である。図１（Ａ）に示すように、防霜ファン２０００は、ブラシレスモータ２１００と、ファン羽根２２００と、ブラシレスモータ２１００を支える支柱２３００とで構成されている。図１（Ｂ）に示すように、防霜ファンシステムは、複数の防霜ファン２００００が電力線ＰＬと、通信線ＣＬとで接続されたものである。通信線ＣＬには、複数の防霜ファン２０００の動作を管理するための制御管理装置３０００が接続されている。
【００２５】
制御管理装置３０００は、コンピュータで実現することが可能である。制御管理装置３０００は、各防霜ファン２０００に動作指令値（「設定指令値」とも呼ぶ）を送信することによって、各防霜ファン２０００を送風機として動作させたり、又は、各防霜ファン２０００を発電機として動作させたりすることが可能である。各防霜ファン２０００を送風機として動作させるモードを「送風機設定モード」又は「防霜モード」と呼び、各防霜ファン２０００を発電機として動作させるモードを「発電機設定モード」又は「発電モード」と呼ぶ。防霜ファンシステムの動作モードとしては、この他に、防霜ファン２０００を停止させる停止設定モード（「停止モード」とも呼ぶ）も存在する。なお、停止設定モードでは、防霜ファン２０００は空転状態にある。
【００２６】
図２は、防霜ファンシステムの制御動作を示すフローチャートである。ステップＳ１００では、制御管理装置３０００の操作者が、防霜ファンシステムのモードを設定する。設定されたモードが前回設定したモードから変更されていないときには、ステップＳ１１０からステップＳ１００に戻り、次のモード設定を待つ。一方、モードが変更されている場合には、ステップＳ１２０，Ｓ１３０において、制御管理装置３０００は、設定されたモードが、送風機設定モードと、発電機設定モードと、停止設定モードのいずれであるかが判定される。設定されたモードが稼働モード（送風機設定モード又は発電機設定モード）である場合には、ステップＳ１７０において、制御管理装置３０００から各防霜ファン２０００にそのモードの動作指令値が通信線ＣＬを介して送信され、各防霜ファン２０００内のメモリ又はレジスタに設定される。この結果、各防霜ファン２０００は、設定されたモードでの動作を開始する。なお、送風機設定モードの動作指令値は、送風機の回転数や駆動電圧値を指定する指令値を含むことが好ましい。また、発電機設定モードの動作指令値は、回生量を指定する指令値を含むことが好ましい。このような動作指令値を使用すれば、動作モードの区別のみでなく、動作の程度も指定することが可能である。ステップＳ１７０の実行後は、ステップＳ１００に戻り、次のモード設定の入力を待機する。
【００２７】
一方、設定されたモードが停止設定モードである場合には、ステップＳ１８０において、制御管理装置３０００から各防霜ファン２０００に動作停止の指令値が通信線ＣＬを介して送信される。ステップＳ１８０が終了すると、全体の制御も終了する。
【００２８】
このように、本実施例の防霜ファンシステムでは、防霜ファン２０００を送風用（防霜用）としても使用でき、また、送風の必要が無い場合には防霜ファン２０００を発電機として使用することができる。従って、防霜ファンをより有効に活用することができる。
【００２９】
なお、上記の説明では複数の防霜ファンにすべて同一の動作モードを設定するものとしたが、この代わりに、個々の防霜ファン毎に個別に動作モードを設定するようにしてもよい。この場合には、個々の防霜ファンに識別子（ＩＤ）を予め割り当てて制御管理装置３０００に登録するとともに、この識別子を各防霜ファンの内部（例えば不揮発性メモリ）に予め登録しておくことが好ましい。この構成では、個々の防霜ファン毎に動作モードを指定できるので、より効率的に個々の防霜ファンを利用することが可能である。
【００３０】
B．モータの構成と動作の概要：
図３（Ａ）〜（Ｃ）は、本発明の一実施例の防霜ファンで利用されるブラシレスモータのモータ本体の構成を示す断面図である。このブラシレスモータは、電動機としての機能と、発電機としての機能の両方を有している。
【００３１】
このモータ本体１００は、外形がそれぞれ略円盤状のステータ部１０及びロータ部３０を有している。ステータ部１０（図３（Ｃ））には、回路基板１２０上に３相を構成する３組の電磁コイル１１〜１３と、２つの磁気センサ４０Ａ，４０Ｂとが設けられている。第１の磁気センサ４０Ａは１組目のコイル１１用のセンサであり、第２の磁気センサ４０Ｂは２組目のコイル１２用のセンサである。なお、３組目のコイル１３用の磁気センサは実装されていない。以下では、３組の電磁コイル１１〜１３を「Ａ相コイル１１」、「Ｂ相コイル１２」、「Ｃ相コイル１３」と呼ぶ。また、磁気センサ４０Ａ，４０Ｂを「Ａ相センサ４０Ａ」、「Ｂ相センサ４０Ｂ」と呼ぶ。
【００３２】
ロータ部３０（図３（Ｂ））には、４つの磁石３２が設けられており、ロータ部３０の中心軸が回転軸１１２を構成している。これらの磁石３２の磁化方向は図３（Ｂ）において紙面と垂直な方向であり、これは図３（Ａ）における上下方向に相当する。
【００３３】
図４（Ａ）〜（Ｄ）は、モータの動作時における磁石列とコイル列の位置関係を示す説明図である。図４（Ａ）に示すように、磁石３２は一定の磁極ピッチＰｍで配置されており、隣接する磁石同士が逆方向に磁化されている。また、１つの相のコイル群を構成する２つコイルは、一定のピッチＰｃで配置されており、常に同じ方向に励磁される。隣接する相のコイル同士は、同相コイル間のピッチＰｃの１／３だけ離れている。同相コイル間のピッチＰｃは、磁極ピッチＰｍの２倍に等しい。磁極ピッチＰｍは、電気角でπに相当する。なお、電気角の２πは、駆動信号の位相が２πだけ変化したときに移動する機械的な角度又は距離に対応づけられる。本実施例では、駆動信号の位相が２πだけ変化すると、ロータ部３０が磁極ピッチＰｍの２倍だけ移動する。
【００３４】
図４（Ａ）は、位相が０又は２πにおける状態を示している。また、図４（Ｂ）〜（Ｄ）は、位相がπ／２，π，３π／２の時点の状態をそれぞれ示している。なお、図４（Ａ），（Ｃ）でＡ相コイル１１のハッチングが省略されているのは、これらのタイミングでＡ相コイル１１の駆動信号の極性が反転する（すなわち励磁方向が反転する）からである。
【００３５】
図５は、モータの正転時のセンサ出力と駆動信号の例を示す説明図である。図５（Ａ）は、Ａ相センサ４０Ａのセンサ出力ＳＳＡと、Ｂ相センサ４０Ｂのセンサ出力ＳＳＢとを示している。なお、センサ４０Ａ，４０Ｂとしては、アナログ出力を有するホールＩＣセンサを利用することができる。図５（Ｂ）は、２つのセンサ出力ＳＳＡ，ＳＳＢから合成される模擬的なＣ相センサ出力ＳＳＣ（「Ｃ相センサ模擬信号ＳＳＣ」とも呼ぶ）を示している。Ｃ相センサ模擬信号ＳＳＣの生成方法については後述する。３つのセンサ出力ＳＳＡ，ＳＳＢ，ＳＳＣは、位相が順次２π／３ずつずれたきれいな３相信号を構成していることが理解できる。
【００３６】
図５（Ｃ）は、これらの３相のセンサ出力ＳＳＡ，ＳＳＢ，ＳＳＣを利用したＰＷＭ制御でそれぞれ生成される３相の駆動信号の例を示している。Ａ相の駆動信号ＤＲＶＡ１，ＤＲＶＡ２は、Ａ相センサ出力ＳＳＡと相似形状の実効電圧を有する。なお、Ａ相の第１の駆動信号ＤＲＶＡ１は、センサ出力ＳＳＡが正のときにのみパルスを発生する信号であり、第２の駆動信号ＤＲＶＡ２はセンサ出力ＳＳＡが正のときにのみパルスを発生する信号であるが、図５（Ｃ）ではこれらを合わせて記載している。また、便宜上、第２の駆動信号ＤＲＶＡ２を負側のパルスとして描いている。他の相も同様である。
【００３７】
図６は、モータの逆転時のセンサ出力と駆動信号の例を示す説明図である。図５と同様に、逆転時にも、Ｃ相センサ出力ＳＳＣが他の２相のセンサ出力ＳＳＡ，ＳＳＢから合成され、これらの３つのセンサ出力ＳＳＡ，ＳＳＢ，ＳＳＣを利用して３相の駆動信号が生成される。
【００３８】
コイル１１〜１３から電力を回生する際にも、同様に、Ｃ相センサ出力ＳＳＣが他の２相のセンサ出力ＳＳＡ，ＳＳＢから合成され、これらの３つのセンサ出力ＳＳＡ，ＳＳＢ，ＳＳＣを利用して３相の回生制御信号が生成される。
【００３９】
図７は、本実施例のブラシレスモータのモータ制御回路の構成を示すブロック図である。モータ制御回路１０００は、駆動制御回路２００と、回生制御回路３００と、ＣＰＵ４００とを備えている。ＣＰＵ４００は、制御管理装置３０００から受けた動作指令値に応じて、各制御回路２００，３００内の各種のレジスタに値を設定したり、各制御回路２００，３００内に指令値を指示したりする機能を有している。以下では、駆動制御回路２００と回生制御回路３００のそれぞれの構成と動作について順次説明する。
【００４０】
C．駆動制御回路の構成：
図８（Ａ）は、本実施例のブラシレスモータの駆動制御回路の構成を示すブロック図である。駆動制御回路２００は、Ｃ相センサ信号生成部２３０と、駆動信号生成部２４０と、３相のドライバ回路２５０Ａ〜２５０Ｃと、ＡＤ変換部２６０を備えている。２つのセンサ出力ＳＳＡ，ＳＳＢは、ＡＤ変換部２６０でデジタル多値信号に変換されて、Ｃ相センサ信号生成部２３０に供給される。Ｃ相センサ信号生成部２３０は、図５（Ｂ）に示したＣ相センサ模擬信号ＳＳＣを生成する。Ｃ相センサ信号生成部２３０の内部構成については後述する。駆動信号生成部２４０は、３相のセンサ出力ＳＳＡ，ＳＳＢ，ＳＳＣに基づいて、３相の駆動信号（図５（Ｃ））を生成する。ドライバ回路２５０Ａ〜２５０Ｃは、これらの３相の駆動信号に従ってモータ本体１００内の３相の電磁コイル群１１〜１３を駆動する。
【００４１】
図８（Ｂ）は、磁気センサ４０Ａの内部構成の一例を示している。Ｂ相用の磁気センサ４０Ｂもこれと同じ構成を有している。この磁気センサ４０Ａは、ホール素子４２と、バイアス調整部４４と、ゲイン調整部４６とを有している。ホール素子４２は、磁束密度Ｘを測定する。バイアス調整部４４はホール素子４２の出力Ｘにバイアス値ｂを加算し、ゲイン調整部４６はゲイン値ａを乗ずる。磁気センサ４０Ａの出力ＳＳＡ（＝Ｙ）は、例えば以下の式（１）又は式（２）で与えられる。
【００４２】
Ｙ＝ａ・Ｘ＋ｂ …（１）
Ｙ＝ａ（Ｘ＋ｂ） …（２）
【００４３】
磁気センサ４０Ａのゲイン値ａとバイアス値ｂは、ＣＰＵ４００によって磁気センサ４０Ａ内に設定される。ゲイン値ａとバイアス値ｂを適切な値に設定することによって、センサ出力ＳＳＡを好ましい波形形状に較正することが可能である。Ｂ相センサ４０Ｂについても同様である。
【００４４】
本実施例では、３相のコイル群のうちの２相（Ａ相とＢ相）についてのみ磁気センサを実装し、他の１相（Ｃ相）については磁気センサを省略している。各磁気センサは、ゲインとバイアス（「オフセット」とも呼ぶ）を適切に設定すれば、好ましい波形形状のセンサ出力を得ることができる。しかしながら、適切な波形形状のセンサ出力をそれぞれ得るためには、それぞれのセンサ出力を実測してゲインとバイアスとを適切な値に設定するための作業（キャリブレーション）が必要になる。本実施例では、３相のうちの２相についてのみ磁気センサを実装しているので、１相分での磁気センサに関するキャリブレーションを省略できるという利点がある。また、実装されている２相の磁気センサの出力ＳＳＡ，ＳＳＢを正しくキャリブレーションすれば、３相の駆動信号の相互の位相を容易に整合させることができるという利点もある。さらに、コストの点からも、センサの数は少ないほど好ましい。
【００４５】
図９は、Ｃ相センサ信号生成部２３０の内部構成を示すブロック図である。Ｃ相センサ信号生成部２３０は、５つのラッチ回路２３１〜２３５と、演算回路２３６とを備えている。第１と第２のラッチ回路２３１，２３２は、クロック信号ＣＬＫの立ち上がりエッジに同期してＡ相センサ出力ＳＳＡとＢ相センサ出力ＳＳＢとをそれぞれラッチする。第３と第４のラッチ回路２３３，２３４は、クロック信号ＣＬＫの立ち下がりエッジに同期して、第１と第２のラッチ回路２３１，２３２の出力をそれぞれラッチする。演算回路２３６は、第１と第２のラッチ回路２３１，２３２の出力の両方を用いた演算をリアルタイムに実行することによって、Ｃ相センサ出力ＳＳＣを生成する。第５のラッチ回路２３５は、演算回路２３６から出力されたセンサ出力ＳＳＣを、クロック信号ＣＬＫの立ち下がりエッジに同期してラッチする。この結果、３つのラッチ回路２２３〜２３５からは、同じタイミングで３相のセンサ出力ＳＳＡ，ＳＳＢ，ＳＳＣが出力される。
【００４６】
図９（Ｂ）は、演算回路２３６で実行される演算の内容を示している。この表には、角度θ（位相）に応じた各相のセンサ出力ＳＳＡ，ＳＳＢ，ＳＳＣの値が示されている。本実施例では、各センサ出力のレンジは、０〜ＶＤＤ（ＶＤＤは電源電圧）の間であるものと仮定している。このとき、Ｃ相センサ出力ＳＳＣは、以下の演算式に従って演算することができる。
SSC = - (SSB - (VDD/2)) - (SSA - (VDD/2)) + (VDD/2)
= - SSB - SSA + 3/2・(VDD)
【００４７】
なお、演算回路２３６の代わりに、Ａ相とＢ相のセンサ出力ＳＳＡ，ＳＳＢを入力値とし、Ｃ相センサ出力ＳＳＣを出力値とするルックアップテーブルを利用することも可能である。このルックアップテーブルは、上記の演算結果を予め格納しているものであり、演算に基づいてＣ相センサ出力ＳＳＣを得るものである点では演算回路２３６と同じである。なお、上記の演算を行う回路は、アナログ回路とデジタル回路のいずれでも実現可能である。
【００４８】
図１０（Ａ）は、ドライバ回路の内部構成を示している。各相のドライバ回路２５０Ａ〜２５０Ｃは、それぞれＨ型ブリッジ回路を構成している。例えば、Ａ相のドライバ回路２５０Ａは、駆動信号ＤＲＶＡ１，ＤＲＶＡ２に応じてＡ相コイル１１を駆動する。符号ＩＡ１，ＩＡ２が付された矢印は、駆動信号ＤＲＶＡ１，ＤＲＶＡ２によって流れる電流方向をそれぞれ示している。他の相も同様である。図１０（Ｂ）は、３相のコイル群１１〜１３をスター結線して、トランジスタの数を減らしたドライバ回路２５０の例を示している。
【００４９】
図１１は、駆動信号生成部２４０（図８（Ａ））の内部構成と動作を示す説明図である。なお、ここでは図示の便宜上、Ａ相用の回路要素のみを示しているが、Ｂ相用とＣ相用にも同じ回路要素が設けられている。
【００５０】
駆動信号生成部２４０は、基本クロック生成回路５１０と、１／Ｎ分周器５２０と、ＰＷＭ部５３０と、正逆方向指示値レジスタ５４０と、乗算器５５０と、符号化部５６０と、電圧指令値レジスタ５８０と、励磁区間設定部５９０とを備えている。
【００５１】
基本クロック生成回路５１０は、所定の周波数を有するクロック信号ＰＣＬを発生する回路であり、例えばＰＬＬ回路で構成される。分周器５２０は、このクロック信号ＰＣＬの１／Ｎの周波数を有するクロック信号ＳＤＣを発生する。Ｎの値は所定の一定値に設定される。このＮの値は、予めＣＰＵ４００によって分周器５２０に設定される。ＰＷＭ部５３０は、クロック信号ＰＣＬ，ＳＤＣと、乗算器５５０から供給される乗算値Ｍａと、正逆方向指示値レジスタ５４０から供給される正逆方向指示値ＲＩと、符号化部５６０から供給される正負符号信号Ｐａと、励磁区間設定部５９０から供給される励磁区間信号Ｅａとに応じて、Ａ相駆動信号ＤＲＶＡ１，ＤＲＶＡ２（図５（Ｃ））を生成する。この動作については後述する。
【００５２】
正逆方向指示値レジスタ５４０内には、モータの回転方向を示す値ＲＩがＣＰＵ４００によって設定される。本実施例では、正逆方向指示値ＲＩがＬレベルのときにモータが正転し、Ｈレベルのときに逆転する。ＰＷＭ部５３０に供給される他の信号Ｍａ，Ｐａ，Ｅａは以下のように決定される。
【００５３】
磁気センサ４０Ａの出力ＳＳＡは、符号化部５６０に供給される。符号化部５６０は、センサ出力ＳＳＡのレンジを変換するとともに、センサ出力の中位点の値を０に設定する。この結果、符号化部５６０で生成されるセンサ出力値Ｘａは、正側の所定の範囲（例えば＋１２７〜０）と負側の所定の範囲（例えば０〜−１２８）の値を取る。但し、符号化部５６０から乗算器５５０に供給されるのは、センサ出力値Ｘａの絶対値であり、その正負符号は正負符号信号ＰａとしてＰＷＭ部５３０に供給される。
【００５４】
電圧指令値レジスタ５８０は、ＣＰＵ４００によって設定された電圧指令値Ｙａを格納する。この電圧指令値Ｙａは、後述する励磁区間信号Ｅａとともに、モータの印加電圧を設定する値として機能するものであり、例えば０〜１．０の値を取る。仮に、非励磁区間を設けずに全区間を励磁区間とするように励磁区間信号Ｅａを設定した場合には、Ｙａ＝０は印加電圧をゼロとすることを意味し、Ｙａ＝１．０は印加電圧を最大値とすることを意味する。乗算器５５０は、符号化部５６０から出力されたセンサ出力値Ｘａと、電圧指令値Ｙａとを乗算して整数化し、その乗算値ＭａをＰＷＭ部５３０に供給する。
【００５５】
図１１（Ｂ）〜１１（Ｅ）は、乗算値Ｍａが種々の値を取る場合におけるＰＷＭ部５３０の動作を示している。ここでは、全期間が励磁区間であり非励磁区間が無いものと仮定している。ＰＷＭ部５３０は、クロック信号ＳＤＣの１周期の間に、デューティがＭａ／Ｎであるパルスを１つ発生させる回路である。すなわち、図１１（Ｂ）〜１１（Ｅ）に示すように、乗算値Ｍａが増加するに従って、Ａ相駆動信号ＤＲＶＡ１，ＤＲＶＡ２のパルスのデューティが増加する。なお、第１の駆動信号ＤＲＶＡ１は、センサ出力ＳＳＡが正のときにのみパルスを発生する信号であり、第２の駆動信号ＤＲＶＡ２はセンサ出力ＳＳＡが正のときにのみパルスを発生する信号であるが、図１１（Ｂ）〜１１（Ｅ）ではこれらを合わせて記載している。また、便宜上、第２の駆動信号ＤＲＶＡ２を負側のパルスとして描いている。
【００５６】
図１２（Ａ）〜１２（Ｃ）は、センサ出力の波形とＰＷＭ部５３０で生成される駆動信号の波形の対応関係を示す説明図である。図中、「Ｈｉｚ」は電磁コイルを未励磁状態としたハイインピーダンス状態を意味している。図１１で説明したように、Ａ相駆動信号ＤＲＶＡ１，ＤＲＶＡ２はセンサ出力ＳＳＡのアナログ波形を利用したＰＷＭ制御によって生成される。従って、これらのＡ相駆動信号ＤＲＶＡ１，ＤＲＶＡ２を用いて、各コイルに、センサ出力ＳＳＡの変化と対応するレベル変化を示す実効電圧を供給することが可能である。
【００５７】
ＰＷＭ部５３０は、さらに、励磁区間設定部５９０から供給される励磁区間信号Ｅａで示される励磁区間のみに駆動信号を出力し、励磁区間以外の区間（非励磁区間）では駆動信号を出力しないように構成されている。図１２（Ｃ）は、励磁区間信号Ｅａによって励磁区間ＥＰと非励磁区間ＮＥＰを設定した場合の駆動信号波形を示している。励磁区間ＥＰでは図１２（Ｂ）の駆動信号パルスがそのまま発生し、非励磁区間ＮＥＰでは駆動信号パルスが発生しない。このように、励磁区間ＥＰと非励磁区間ＮＥＰを設定するようにすれば、センサ出力の中位点近傍（これは逆起電力波形の中位点近傍に相当する）においてコイルを電圧を印加しないので、モータの効率をさらに向上させることが可能である。なお、励磁区間ＥＰは、センサ出力波形（これは逆起電力波形にほぼ等しい）のピークを中心とする対称な区間に設定されることが好ましく、非励磁区間ＮＥＰは、センサ出力波形の中位点（中心点）を中心とする対称な区間に設定されることが好ましい。
【００５８】
なお、前述したように、電圧指令値Ｙａを１未満の値に設定すれば、乗算値Ｍａが電圧指令値Ｙａに比例して小さくなる。従って、電圧指令値Ｙａによっても、実効的な印加電圧を調整することが可能である。
【００５９】
上述の説明から理解できるように、本実施例のモータでは、電圧指令値Ｙａと、励磁区間信号Ｅａとの両方を利用して印加電圧を調整することが可能である。望ましい印加電圧と、電圧指令値Ｙａ及び励磁区間信号Ｅａとの関係は、予め駆動制御回路２００（図８（Ａ））内のメモリにテーブルとして格納されていることが望ましい。こうすれば、駆動制御回路２００が、外部から望ましい印加電圧の目標値を受信したときに、ＣＰＵ４００がその目標値に応じて、電圧指令値Ｙａと、励磁区間信号Ｅａとを駆動信号生成部２４０に設定することが可能である。なお、印加電圧の調整には、電圧指令値Ｙａと、励磁区間信号Ｅａの両方を利用する必要はなく、いずれか一方のみを利用するようにしてもよい。
【００６０】
図１３は、ＰＷＭ部５３０（図１１）の内部構成の一例を示すブロック図である。ＰＷＭ部５３０は、カウンタ５３１と、ＥＸＯＲ回路５３３と、駆動波形形成部５３５とを備えている。これらは以下のように動作する。
【００６１】
図１４は、モータ正転時のＰＷＭ部５３０の動作を示すタイミングチャートである。この図には、２つのクロック信号ＰＣＬ，ＳＤＣと、正逆方向指示値ＲＩと、励磁区間信号Ｅａと、乗算値Ｍａと、正負符号信号Ｐａと、カウンタ５３１内のカウント値ＣＭ１と、カウンタ５３１の出力Ｓ１と、ＥＸＯＲ回路５３３の出力Ｓ２と、駆動波形形成部５３５の出力信号ＤＲＶＡ１，ＤＲＶＡ２とが示されている。カウンタ５３１は、クロック信号ＳＤＣの１期間毎に、クロック信号ＰＣＬに同期してカウント値ＣＭ１を０までダウンカウントする動作を繰り返す。カウント値ＣＭ１の初期値は乗算値Ｍａに設定される。なお、図１４では、図示の便宜上、乗算値Ｍａとして負の値も描かれているが、カウンタ５３１で使用されるのはその絶対値｜Ｍａ｜である。カウンタ５３１の出力Ｓ１は、カウント値ＣＭ１が０で無い場合にはＨレベルに設定され、カウント値ＣＭ１が０になるとＬレベルに立ち下がる。
【００６２】
ＥＸＯＲ回路５３３は、正負符号信号Ｐａと正逆方向指示値ＲＩとの排他的論理和を示す信号Ｓ２を出力する。モータが正転する場合には、正逆方向指示値ＲＩがＬレベルである。従って、ＥＸＯＲ回路５３３の出力Ｓ２は、正負符号信号Ｐａと同じ信号となる。駆動波形形成部５３５は、カウンタ５３１の出力Ｓ１と、ＥＸＯＲ回路５３３の出力Ｓ２から、駆動信号ＤＲＶＡ１，ＤＲＶＡ２を生成する。すなわち、カウンタ５３１の出力Ｓ１のうち、ＥＸＯＲ回路５３３の出力Ｓ２がＬレベルの期間の信号を第１の駆動信号ＤＲＶＡ１として出力し、出力Ｓ２がＨレベルの期間の信号を第２の駆動信号ＤＲＶＡ２として出力する。なお、図１４の右端部付近では、励磁区間信号ＥａがＬレベルに立ち下がり、これによって非励磁区間ＮＥＰが設定されている。従って、この非励磁区間ＮＥＰでは、いずれの駆動信号ＤＲＶＡ１，ＤＲＶＡ２も出力されず、ハイインピーダンス状態に維持される。
【００６３】
図１５は、モータ逆転時のＰＷＭ部５３０の動作を示すタイミングチャートである。モータ逆転時には、正逆方向指示値ＲＩがＨレベルに設定される。この結果、２つの駆動信号ＤＲＶＡ１，ＤＲＶＡ２が図１４から入れ替わっており、この結果、モータが逆転することが理解できる。
【００６４】
図１６は、励磁区間設定部５９０の内部構成と動作を示す説明図である。励磁区間設定部５９０は、電子可変抵抗器５９２と、電圧比較器５９４，５９６と、ＯＲ回路５９８とを有している。電子可変抵抗器５９２の抵抗値Ｒｖは、ＣＰＵ４００によって設定される。電子可変抵抗器５９２の両端の電圧Ｖ１，Ｖ２は、電圧比較器５９４，５９６の一方の入力端子に与えられている。電圧比較器５９４，５９６の他方の入力端子には、センサ出力ＳＳＡが供給されている。電圧比較器５９４，５９６の出力信号Ｓｐ，Ｓｎは、ＯＲ回路５９８に入力されている。ＯＲ回路５９８の出力は、励磁区間と非励磁区間とを区別するための励磁区間信号Ｅａである。
【００６５】
図１６（Ｂ）は、励磁区間設定部５９０の動作を示している。電子可変抵抗器５９２の両端電圧Ｖ１，Ｖ２は、抵抗値Ｒｖを調整することによって変更される。具体的には、両端電圧Ｖ１，Ｖ２は、電圧レンジの中央値（＝ＶＤＤ／２）からの差分が等しい値に設定される。センサ出力ＳＳＡが第１の電圧Ｖ１よりも高い場合には第１の電圧比較器５９４の出力ＳｐがＨレベルとなり、一方、センサ出力ＳＳＡが第２の電圧Ｖ２よりも低い場合には第２の電圧比較器５９６の出力ＳｎがＨレベルとなる。励磁区間信号Ｅａは、これらの出力信号Ｓｐ，Ｓｎの論理和を取った信号である。従って、図１６（Ｂ）の下部に示すように、励磁区間信号Ｅａは、励磁区間ＥＰと非励磁区間ＮＥＰとを示す信号として使用することができる。励磁区間ＥＰと非励磁区間ＮＥＰの設定は、ＣＰＵ４００が可変抵抗値Ｒｖを調整することによって行なわれる。
【００６６】
以上のように、第１実施例のブラシレスモータでは、３相のコイル群のうちの２相についてのみ磁気センサを実装し、他の１相については磁気センサを省略しているので、センサのキャリブレーションに関する作業負担を軽減することができ、また、３相の駆動信号の位相を容易に整合させることができる。さらに、低コストで効率の良いモータを提供することができる。
【００６７】
D．回生制御回路の構成：
図１７（Ａ）は、本実施例のブラシレスモータの回生制御回路の構成を示すブロック図である。回生制御回路３００は、Ｃ相センサ信号生成部３３０と、回生制御信号生成部３４０と、３相の整流回路３５０Ａ〜３５０Ｃと、ＡＤ変換部３６０と、電力出力部３８０とを備えている。２つのセンサ出力ＳＳＡ，ＳＳＢは、ＡＤ変換部３６０でデジタル多値信号に変換されて、Ｃ相センサ信号生成部３３０に供給される。Ｃ相センサ信号生成部３３０は、図５（Ｂ）に示したＣ相センサ模擬信号ＳＳＣを生成する。Ｃ相センサ信号生成部３３０の内部構成は、図９（Ａ）で説明したものと同じである。なお、Ｃ相センサ信号生成部を１つだけ設けて、２つの制御回路２００，３００で共用することも可能である。この場合には、ＡＤ変換部２６０，３６０も１つ設ければ良い。
【００６８】
回生制御信号生成部３４０は、３相のセンサ出力ＳＳＡ，ＳＳＢ，ＳＳＣに基づいて、３相の回生制御信号（ＲＥＣＡｐ，ＲＥＣＡｎ），（ＲＥＣＢｐ，ＲＥＣＢｎ），（ＲＥＣＣｐ，ＲＥＣＣｎ）を生成する。整流回路３５０Ａ〜３５０Ｃは、これらの３相の回生制御信号に従ってモータ本体１００内の３相の電磁コイル群１１〜１３から電力を回生する。回生された電力は、電力出力部３８０を介して外部に供給される。
【００６９】
図１８（Ａ）は、整流回路の内部構成を示している。各相の整流回路３５０Ａ〜３５０Ｃは、Ｈ型ブリッジ回路に整流素子（ダイオード）が付加された全波整流回路としてそれぞれ構成されている。例えば、Ａ相の整流回路３５０Ａは、回生制御信号ＲＥＣＡｐ，ＲＥＣＡｎに応じてＡ相コイル１１から電力を回生する。３相のコイル１１〜１３から回生された電力は、回生電力信号ＲＥＣｐ，ＲＥＣｎとして電力出力部３８０から外部に出力される。図１８（Ｂ）は、３相のコイル群１１〜１３をスター結線して、トランジスタとダイオードの数を減らした整流回路３５０の例を示している。
【００７０】
図１９は、回生制御信号生成部３４０の内部構成と動作を示す説明図である。回生制御信号生成部３４０は、電子可変抵抗器３４２と、電圧比較器３４４，３４６とを有している。なお、この回生制御信号生成部３４０は、図１６に示した励磁区間設定部５９０の構成から、ＯＲ回路５９８を省略したものと同じ構成を有している。電子可変抵抗器３４２の抵抗値Ｒｖは、ＣＰＵ４００によって設定される。電子可変抵抗器３４２の両端の電圧Ｖ１，Ｖ２は、電圧比較器３４４，３４６の一方の入力端子に与えられている。電圧比較器３４４，３４６の他方の入力端子には、センサ出力ＳＳＡが供給されている。この結果、電圧比較器３４４，３４６の出力信号ＲＥＣＡｐ，ＲＥＣＡｎは、図１８に示した整流回路３５０Ａのトランジスタの制御端子に供給される。なお、図１９では、Ａ相用の回路のみを示したが、Ｂ相とＣ相についても同一の回路が設けられている。
【００７１】
図１９（Ｂ）は、回生制御信号生成部３４０の動作を示している。電子可変抵抗器３４２の両端電圧Ｖ１，Ｖ２は、抵抗値Ｒｖを調整することによって変更される。具体的には、両端電圧Ｖ１，Ｖ２は、電圧レンジの中央値（＝ＶＤＤ／２）からの差分が等しい値に設定される。センサ出力ＳＳＡが第１の電圧Ｖ１よりも高い場合には第１の電圧比較器３４４の出力ＲＥＣＡｐがＨレベルとなり、一方、センサ出力ＳＳＡが第２の電圧Ｖ２よりも低い場合には第２の電圧比較器３４６の出力ＲＥＣＡｎがＨレベルとなる。これらの回生制御信号ＲＥＣＡｐ，ＲＥＣＡｎがＨレベルとなる区間は、ＣＰＵ４００が可変抵抗値Ｒｖを調整することによって調整される。
【００７２】
なお、回生制御信号ＲＥＣＡｐ，ＲＥＣＡｎがＨレベルとなる区間は、センサ出力波形（これは逆起電力波形にほぼ等しい）のピークを中心とする対称な区間に設定されることが好ましい。このようにすれば、コイルから電力を効率よく回収することが可能である。
【００７３】
図２０は、回生時のセンサ出力と回生電力の例を示す説明図である。図２０（Ａ）は、Ａ相センサ４０Ａのセンサ出力ＳＳＡと、Ｂ相センサ４０Ｂのセンサ出力ＳＳＢとを示しており、図２０（Ｂ）は、２つのセンサ出力ＳＳＡ，ＳＳＢから合成されるＣ相センサ模擬信号ＳＳＣを示している。
【００７４】
図２０（Ａ）には、回生制御信号生成部３４０に設定された両端電圧Ｖ１，Ｖ２（図１９（Ｂ））の値が示されている。図２０（Ｃ）は、これらの両端電圧Ｖ１，Ｖ２の設定に応じて回生される回生電力を示している。これらの３相分の回生電力信号を合成したものが、回生電力信号ＲＥＣｐ，ＲＥＣｎ（図１８）として出力される。
【００７５】
以上のように、本実施例の回生制御回路では、実装されている２相の磁気センサの出力から他の１相の磁気センサの出力を生成し、これらの３相のセンサ出力を用いて回生制御信号を生成しているので、３相の回生制御信号の位相を容易に整合させることができる。この結果、回生を効率良く実行することが可能である。
【００７６】
E．他の実施例：
図２１は、本発明の他の実施例としてのブラシレスモータのモータ本体の構成を示す断面図である。このモータ本体１００ａのステータ部１０及びロータ部３０は、外形がそれぞれ略円筒状に形成されており、ステータ部１０の外周をロータ部３０が周回する。
【００７７】
この例からも理解できるように、本発明のブラシレスモータの機械的形状は、種々の形状を採用することが可能である。また、本発明は、３相４極モータに限らず、任意の相数及び極数のブラシレスモータに適用可能である。
【００７８】
図２２は、本発明の更に他の実施例としての４相ブラシレスモータにおける模擬的センサ出力の演算方法を示している。なお、４相ブラシレスモータの機械的構造は省略する。４相ブラシレスモータでは、Ｃ相センサ出力ＳＳＣとＤ相センサ出力ＳＳＤとが、以下の演算式に従って演算される。
SSC = - (SSA - (VDD/2)) + (VDD/2)
= - SSA + VDD
SSD = - (SSB - (VDD/2)) + (VDD/2)
= - SSB + VDD
【００７９】
なお、通常は、ｍ相（ｍは３以上の整数）の電磁コイル群のためのｍ個の磁気センサ出力の相互関係は、何らかの関数（三角関数など）によって表わされる。従って、ｍ相のうちのｎ個（ｎは２以上ｍ未満の整数）の相のみに磁気センサを実装するようにしても、磁気センサが実装されていない（ｍ−ｎ）相の模擬センサ出力を、ｎ相の磁気センサの出力を変数とした演算によって求めることが可能である。なお、（ｍ−ｎ）相の模擬センサ出力は、ｎ個のセンサ出力のうちの１つ以上を用いてそれぞれ生成することが好ましく、２つ以上を用いて生成することがさらに好ましい。例えば、上記第１実施例のような３相モータの場合には、２相のセンサ出力のうちの一方だけでは残りの相のセンサ出力が一意に決まらず、２つのセンサ出力の両方を用いて初めて残りの相のセンサ出力を決定することが可能である。
【００８０】
このように、本発明は、ｍ相（ｍは３以上の整数）の電磁コイル群のうちのｎ相（ｎは２以上ｍ未満の整数）の電磁コイル群に対応してｎ個の磁気センサを実装し、これらのｎ相の磁気センサの出力からｍ相のコイル群の回生制御信号（又は駆動信号）を生成するものに適用可能である。また、本発明は、実装されていない（ｍ−ｎ）相の電磁コイル群のための（ｍ−ｎ）組の回生制御信号（又は駆動信号）を、実装されているｎ個の磁気センサのセンサ出力のうちの１つ以上をそれぞれ用いて生成するものに適用可能である。
【００８１】
F．変形例：
なお、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
【００８２】
F１．変形例１：
上記実施例ではアナログ磁気センサを利用していたが、アナログ磁気センサの代わりに、多値のアナログ的出力を有するデジタル磁気センサを使用してもよい。アナログ磁気センサも多値出力を有するデジタル磁気センサも、アナログ的変化を示す出力信号を有する点で共通している。なお、本明細書において、「アナログ的変化を示す出力信号」とは、オン／オフの２値出力ではなく、３値以上の多数レベルを有するデジタル出力信号と、アナログ出力信号との両方を包含する広い意味で使用されている。
【００８３】
F２．変形例２：
ＰＷＭ回路としては、図１１に示した回路以外の種々の回路構成を採用することが可能である。例えば、センサ出力と基準三角波とを比較することによってＰＷＭ制御を行う回路を利用してもよい。また、ＰＷＭ制御以外の方法で駆動信号を生成するようにしてもよい。また、ＰＷＭ制御以外の方法で駆動信号を生成する回路を採用してもよい。例えば、センサ出力を増幅してアナログ駆動信号を生成する回路を採用することも可能である。
【００８４】
F３．変形例３：
上記実施例では、磁気センサが実装されていない相に関する模擬センサ出力を生成し、これを用いてその相の回生制御信号（又は駆動信号）を生成していたが、これ以外の方法で磁気センサが実装されていない相の回生制御信号（又は駆動信号）を生成するようにしてもよい。例えば、磁気センサが実装されているｎ相の回生制御信号（又は駆動信号）を生成し、これらのｎ相の回生制御信号（又は駆動信号）を用いて、磁気センサが実装されていない（ｍ−ｎ）相の回生制御信号（又は駆動信号）を生成するようにしてもよい。
【００８５】
F４．変形例４：
本発明のシステムは、駆動と発電（回生）を一つの電動モータで行なえることにより、電動車輌、水力発電機（上流：駆動／下流：発電）としても利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】本発明の一実施例としての防霜ファンと防霜ファンシステムの構成を示す説明図である。
【図２】防霜ファンシステムの制御動作を示すフローチャートである。
【図３】実施例におけるブラシレスモータのモータ本体の構成を示す断面図である。
【図４】モータの動作時における磁石列とコイル列の位置関係を示す説明図である。
【図５】モータの正転時のセンサ出力と駆動信号の例を示す説明図である。
【図６】モータの逆転時のセンサ出力と駆動信号の例を示す説明図である。
【図７】本実施例のブラシレスモータのモータ制御回路の構成を示すブロック図である。
【図８】本実施例のブラシレスモータの駆動制御回路の構成を示すブロック図である。
【図９】Ｃ相センサ信号生成部２３０の内部構成を示すブロック図である。
【図１０】ドライバ回路の内部構成を示す図である。
【図１１】駆動信号生成部の内部構成と動作を示す説明図である。
【図１２】センサ出力波形と駆動信号波形の対応関係を示す説明図である。
【図１３】ＰＷＭ部の内部構成を示すブロック図である。
【図１４】モータ正転時のＰＷＭ部の動作を示すタイミングチャートである。
【図１５】モータ逆転時のＰＷＭ部の動作を示すタイミングチャートである。
【図１６】励磁区間設定部の内部構成と動作を示す説明図である。
【図１７】本実施例のブラシレスモータの回生制御回路の構成を示すブロック図である。
【図１８】整流回路の内部構成を示す図である。
【図１９】回生制御信号生成部３４０の内部構成と動作を示す説明図である。
【図２０】回生時のセンサ出力と回生電力の例を示す説明図である。
【図２１】モータ本体の他の構成を示す断面図である。
【図２２】本発明の他の実施例としての４相ブラシレスモータにおける模擬的センサ出力の演算方法を示す説明図である。
【符号の説明】
【００８７】
１０…ステータ部
１１〜１３…電磁コイル
３０…ロータ部
３２…磁石
４０Ａ，４０Ｂ…磁気センサ
４２…ホール素子
４４…バイアス調整部
４６…ゲイン調整部
１００…モータ本体
１１２…回転軸
１２０…回路基板
２００…駆動制御回路
２２１〜２３５…ラッチ回路
２３０…Ｃ相センサ信号生成部
２３６…演算回路
２４０…駆動信号生成部
２５０…ドライバ回路
２６０…ＡＤ変換部
３３０…Ｃ相センサ信号生成部
３４０…回生制御信号生成部
３４２…電子可変抵抗器
３４４，３４６…電圧比較器
３５０…整流回路
３６０…ＡＤ変換部
３８０…電力出力部
４００…ＣＰＵ
５１０…基本クロック生成回路
５２０…分周器
５３０…ＰＷＭ部
５３１…カウンタ
５３３…ＥＸＯＲ回路
５３５…駆動波形形成部
５４０…正逆方向指示値レジスタ
５５０…乗算器
５６０…符号化部
５８０…指令値レジスタ
５９０…励磁区間設定部
５９２…電子可変抵抗器
５９４，５９６…電圧比較器
５９８…ＯＲ回路
１０００…モータ制御回路
２０００…防霜ファン
２１００…ブラシレスモータ
２２００…ファン羽根
３０００…制御管理装置
【技術分野】
【０００１】
この発明は、畑の霜を防ぐための防霜ファンシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
果樹園や茶畑等の畑では、冬季に畑に降りる霜が農作物に対して大きな被害を与える可能性がある。そこで、従来から、防霜ファンをほぼ１０ｍ四方の間隔で畑全体に設置して霜を防ぐ努力がなされていた。
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−３１５４５１号公報
【０００４】
しかし、防霜ファンの利用期間は年間で１〜２週間の稼動期間であり、この稼動期間を除けば全くの利用目的はなく、放置状態であった。また、畑などは風の通り道でもあり稼動していない際は、何時も風による空回転状態として放置されていた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、防霜ファンをより有効に活用し、また、電力の利用効率を向上することのできる技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明による防霜ファンシステムは、
複数の防霜ファンと、
前記複数の防霜ファンの動作を管理するための制御管理装置と、
を備え、
前記制御管理装置は、前記防霜ファンを防霜用として使用する防霜モードと、前記防霜ファンを発電機として使用する発電モードと、を含む複数の動作制御モードを有する。
【０００７】
このシステムによれば、防霜ファンを防霜用として使用しないときに、防霜ファンを発電機として使用できるので、防霜ファンをより有効に活用し、また、電力の利用効率を向上することができる。
【０００８】
上記防霜ファンシステムにおいて、
各防霜ファンは、ブラシレスモータを有しており、
前記ブラシレスモータは、
ｍ相（ｍは３以上の整数）の電磁コイル群を有するコイル列と、
複数の永久磁石を有する磁石列と、
前記ｍ相の電磁コイル群のうちのｎ相（ｎは２以上ｍ未満の整数）の電磁コイル群に対応付けられたｎ個の磁気センサであって、前記磁石列と前記コイル列の相対位置を検出するためのｎ個の磁気センサと、
前記ｎ個の磁気センサのセンサ出力を利用して、前記コイル列への電力の供給を制御する駆動制御回路と、
前記ｎ個の磁気センサのセンサ出力を利用して、前記コイル列からの電力の回生を制御する回生制御回路と、
を備え、
前記駆動制御回路は、
前記ｎ個の磁気センサに対応付けられている前記ｎ相の電磁コイル群のためのｎ組の駆動信号を、前記ｎ個の磁気センサのそれぞれのセンサ出力を用いて生成するとともに、
前記ｎ個の磁気センサに対応付けられていない（ｍ−ｎ）相の電磁コイル群のための（ｍ−ｎ）組の駆動信号を、前記ｎ個の磁気センサのセンサ出力のうちの１つ以上をそれぞれ用いて生成し、
前記回生制御回路は、
前記ｎ個の磁気センサに対応付けられている前記ｎ相の電磁コイル群のためのｎ組の回生制御信号を、前記ｎ個の磁気センサのそれぞれのセンサ出力を用いて生成するとともに、
前記ｎ個の磁気センサに対応付けられていない（ｍ−ｎ）相の電磁コイル群のための（ｍ−ｎ）組の回生制御信号を、前記ｎ個の磁気センサのセンサ出力のうちの１つ以上をそれぞれ用いて生成するようにしてもよい。
【０００９】
この構成によれば、電磁コイル群の相数ｍよりも少ないｎ個の磁気センサを用いてｍ組の駆動信号及び回生制御信号を生成するので、各センサのセンサ出力に誤差やバラツキがある場合にも、各相の駆動信号の位相及び各相の回生制御信号の位相をより整合させることが可能である。この結果、より効率良く防霜と発電とを行うことが可能である。
【００１０】
上記防霜ファンシステムは、さらに、
前記ｎ個の磁気センサに対応付けられていない（ｍ−ｎ）相の電磁コイル群のための（（ｍ−ｎ）個の模擬的なセンサ出力を、前記ｎ個の磁気センサのセンサ出力のうちの１つ以上を変数として用いた演算に基づいて生成する模擬センサ出力生成部を備え、
前記駆動制御回路は、前記ｎ個の磁気センサのセンサ出力と前記（ｍ−ｎ）個の模擬的なセンサ出力とを含むｍ個のセンサ出力に応じて、前記ｍ相の電磁コイル群のためのｍ組の駆動信号を生成し、
前記回生制御回路は、前記ｎ個の磁気センサのセンサ出力と前記（ｍ−ｎ）個の模擬的なセンサ出力とを含むｍ個のセンサ出力に応じて、前記ｍ相の電磁コイル群のためのｍ組の回生制御信号を生成するようにしてもよい。
【００１１】
この構成によれば、磁気センサが設けられていない電磁コイル群に対応した模擬的なセンサ出力が得られるので、これを用いてその電磁コイル群のための駆動信号を容易に生成することが可能である。
【００１２】
前記模擬センサ出力生成部は、
前記ｎ個の磁気センサに対応付けられていない（ｍ−ｎ）相の電磁コイル群のための（ｍ−ｎ）個の模擬的なセンサ出力を、前記ｎ個の磁気センサのセンサ出力のうちの２つ以上を変数として用いた演算に基づいて生成するようにしてもよい。
【００１３】
この構成では、１個のセンサ出力では模擬的なセンサ出力がきまらない場合でも、模擬的なセンサ出力を正しく生成することが可能である。
【００１４】
前記模擬センサ出力生成部は、前記ｎ個の磁気センサのセンサ出力を用いたリアルタイム演算によって前記模擬的なセンサ出力を生成するようにしてもよい。
【００１５】
ｍ相の電磁コイル群に対応するｍ個の磁気センサのセンサ出力の相互の関係が三角関数などの比較的簡単な関数で与えられる場合には、リアルタイム演算を用いて模擬的なセンサ出力を容易に生成することが可能である。
【００１６】
あるいは、前記模擬センサ出力生成部は、前記ｎ個の磁気センサのセンサ出力を入力値とし前記模擬的なセンサ出力を出力値とするルックアップテーブルを用いて前記模擬的なセンサ出力を生成するようにしてもよい。
【００１７】
この構成では、ｍ相の電磁コイル群に対応するｍ個の磁気センサのセンサ出力の相互の関係が簡単な関数で与えられるか否かに拘わらず、模擬的なセンサ出力を容易に生成することが可能である。
【００１８】
また、前記整数ｍは３であり、前記整数ｎは２であるものとしてもよい。
【００１９】
この構成では、３相ブラシレスモータに２個の磁気センサのみを設ければ良いので、従来に比べて磁気センサの個数を２／３に減らすことができる。
【００２０】
さらに、前記磁気センサは、前記磁石列と前記コイル列の相対位置に応じてアナログ的変化を示す出力信号を出力するセンサであるものとしてもよい。
【００２１】
この場合には、このセンサ出力のアナログ的変化を利用して回生制御信号を生成することが可能である。
【００２２】
なお、本発明は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、防霜ファンシステム、ブラシレス発電機、ブラシレスモータ、それらの制御方法（又は駆動方法）、それらを用いたアクチュエータ等の形態で実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
次に、本発明の実施の形態を以下の順序で説明する。
A．防霜システムの構成と動作：
B．モータの構成と動作の概要：
C．駆動制御回路の構成：
D．回生制御回路の構成：
E．他の実施例：
F．変形例：
【００２４】
A．防霜システムの構成と動作：
図１は、本発明の一実施例としての防霜ファンと防霜ファンシステムの構成を示す説明図である。図１（Ａ）に示すように、防霜ファン２０００は、ブラシレスモータ２１００と、ファン羽根２２００と、ブラシレスモータ２１００を支える支柱２３００とで構成されている。図１（Ｂ）に示すように、防霜ファンシステムは、複数の防霜ファン２００００が電力線ＰＬと、通信線ＣＬとで接続されたものである。通信線ＣＬには、複数の防霜ファン２０００の動作を管理するための制御管理装置３０００が接続されている。
【００２５】
制御管理装置３０００は、コンピュータで実現することが可能である。制御管理装置３０００は、各防霜ファン２０００に動作指令値（「設定指令値」とも呼ぶ）を送信することによって、各防霜ファン２０００を送風機として動作させたり、又は、各防霜ファン２０００を発電機として動作させたりすることが可能である。各防霜ファン２０００を送風機として動作させるモードを「送風機設定モード」又は「防霜モード」と呼び、各防霜ファン２０００を発電機として動作させるモードを「発電機設定モード」又は「発電モード」と呼ぶ。防霜ファンシステムの動作モードとしては、この他に、防霜ファン２０００を停止させる停止設定モード（「停止モード」とも呼ぶ）も存在する。なお、停止設定モードでは、防霜ファン２０００は空転状態にある。
【００２６】
図２は、防霜ファンシステムの制御動作を示すフローチャートである。ステップＳ１００では、制御管理装置３０００の操作者が、防霜ファンシステムのモードを設定する。設定されたモードが前回設定したモードから変更されていないときには、ステップＳ１１０からステップＳ１００に戻り、次のモード設定を待つ。一方、モードが変更されている場合には、ステップＳ１２０，Ｓ１３０において、制御管理装置３０００は、設定されたモードが、送風機設定モードと、発電機設定モードと、停止設定モードのいずれであるかが判定される。設定されたモードが稼働モード（送風機設定モード又は発電機設定モード）である場合には、ステップＳ１７０において、制御管理装置３０００から各防霜ファン２０００にそのモードの動作指令値が通信線ＣＬを介して送信され、各防霜ファン２０００内のメモリ又はレジスタに設定される。この結果、各防霜ファン２０００は、設定されたモードでの動作を開始する。なお、送風機設定モードの動作指令値は、送風機の回転数や駆動電圧値を指定する指令値を含むことが好ましい。また、発電機設定モードの動作指令値は、回生量を指定する指令値を含むことが好ましい。このような動作指令値を使用すれば、動作モードの区別のみでなく、動作の程度も指定することが可能である。ステップＳ１７０の実行後は、ステップＳ１００に戻り、次のモード設定の入力を待機する。
【００２７】
一方、設定されたモードが停止設定モードである場合には、ステップＳ１８０において、制御管理装置３０００から各防霜ファン２０００に動作停止の指令値が通信線ＣＬを介して送信される。ステップＳ１８０が終了すると、全体の制御も終了する。
【００２８】
このように、本実施例の防霜ファンシステムでは、防霜ファン２０００を送風用（防霜用）としても使用でき、また、送風の必要が無い場合には防霜ファン２０００を発電機として使用することができる。従って、防霜ファンをより有効に活用することができる。
【００２９】
なお、上記の説明では複数の防霜ファンにすべて同一の動作モードを設定するものとしたが、この代わりに、個々の防霜ファン毎に個別に動作モードを設定するようにしてもよい。この場合には、個々の防霜ファンに識別子（ＩＤ）を予め割り当てて制御管理装置３０００に登録するとともに、この識別子を各防霜ファンの内部（例えば不揮発性メモリ）に予め登録しておくことが好ましい。この構成では、個々の防霜ファン毎に動作モードを指定できるので、より効率的に個々の防霜ファンを利用することが可能である。
【００３０】
B．モータの構成と動作の概要：
図３（Ａ）〜（Ｃ）は、本発明の一実施例の防霜ファンで利用されるブラシレスモータのモータ本体の構成を示す断面図である。このブラシレスモータは、電動機としての機能と、発電機としての機能の両方を有している。
【００３１】
このモータ本体１００は、外形がそれぞれ略円盤状のステータ部１０及びロータ部３０を有している。ステータ部１０（図３（Ｃ））には、回路基板１２０上に３相を構成する３組の電磁コイル１１〜１３と、２つの磁気センサ４０Ａ，４０Ｂとが設けられている。第１の磁気センサ４０Ａは１組目のコイル１１用のセンサであり、第２の磁気センサ４０Ｂは２組目のコイル１２用のセンサである。なお、３組目のコイル１３用の磁気センサは実装されていない。以下では、３組の電磁コイル１１〜１３を「Ａ相コイル１１」、「Ｂ相コイル１２」、「Ｃ相コイル１３」と呼ぶ。また、磁気センサ４０Ａ，４０Ｂを「Ａ相センサ４０Ａ」、「Ｂ相センサ４０Ｂ」と呼ぶ。
【００３２】
ロータ部３０（図３（Ｂ））には、４つの磁石３２が設けられており、ロータ部３０の中心軸が回転軸１１２を構成している。これらの磁石３２の磁化方向は図３（Ｂ）において紙面と垂直な方向であり、これは図３（Ａ）における上下方向に相当する。
【００３３】
図４（Ａ）〜（Ｄ）は、モータの動作時における磁石列とコイル列の位置関係を示す説明図である。図４（Ａ）に示すように、磁石３２は一定の磁極ピッチＰｍで配置されており、隣接する磁石同士が逆方向に磁化されている。また、１つの相のコイル群を構成する２つコイルは、一定のピッチＰｃで配置されており、常に同じ方向に励磁される。隣接する相のコイル同士は、同相コイル間のピッチＰｃの１／３だけ離れている。同相コイル間のピッチＰｃは、磁極ピッチＰｍの２倍に等しい。磁極ピッチＰｍは、電気角でπに相当する。なお、電気角の２πは、駆動信号の位相が２πだけ変化したときに移動する機械的な角度又は距離に対応づけられる。本実施例では、駆動信号の位相が２πだけ変化すると、ロータ部３０が磁極ピッチＰｍの２倍だけ移動する。
【００３４】
図４（Ａ）は、位相が０又は２πにおける状態を示している。また、図４（Ｂ）〜（Ｄ）は、位相がπ／２，π，３π／２の時点の状態をそれぞれ示している。なお、図４（Ａ），（Ｃ）でＡ相コイル１１のハッチングが省略されているのは、これらのタイミングでＡ相コイル１１の駆動信号の極性が反転する（すなわち励磁方向が反転する）からである。
【００３５】
図５は、モータの正転時のセンサ出力と駆動信号の例を示す説明図である。図５（Ａ）は、Ａ相センサ４０Ａのセンサ出力ＳＳＡと、Ｂ相センサ４０Ｂのセンサ出力ＳＳＢとを示している。なお、センサ４０Ａ，４０Ｂとしては、アナログ出力を有するホールＩＣセンサを利用することができる。図５（Ｂ）は、２つのセンサ出力ＳＳＡ，ＳＳＢから合成される模擬的なＣ相センサ出力ＳＳＣ（「Ｃ相センサ模擬信号ＳＳＣ」とも呼ぶ）を示している。Ｃ相センサ模擬信号ＳＳＣの生成方法については後述する。３つのセンサ出力ＳＳＡ，ＳＳＢ，ＳＳＣは、位相が順次２π／３ずつずれたきれいな３相信号を構成していることが理解できる。
【００３６】
図５（Ｃ）は、これらの３相のセンサ出力ＳＳＡ，ＳＳＢ，ＳＳＣを利用したＰＷＭ制御でそれぞれ生成される３相の駆動信号の例を示している。Ａ相の駆動信号ＤＲＶＡ１，ＤＲＶＡ２は、Ａ相センサ出力ＳＳＡと相似形状の実効電圧を有する。なお、Ａ相の第１の駆動信号ＤＲＶＡ１は、センサ出力ＳＳＡが正のときにのみパルスを発生する信号であり、第２の駆動信号ＤＲＶＡ２はセンサ出力ＳＳＡが正のときにのみパルスを発生する信号であるが、図５（Ｃ）ではこれらを合わせて記載している。また、便宜上、第２の駆動信号ＤＲＶＡ２を負側のパルスとして描いている。他の相も同様である。
【００３７】
図６は、モータの逆転時のセンサ出力と駆動信号の例を示す説明図である。図５と同様に、逆転時にも、Ｃ相センサ出力ＳＳＣが他の２相のセンサ出力ＳＳＡ，ＳＳＢから合成され、これらの３つのセンサ出力ＳＳＡ，ＳＳＢ，ＳＳＣを利用して３相の駆動信号が生成される。
【００３８】
コイル１１〜１３から電力を回生する際にも、同様に、Ｃ相センサ出力ＳＳＣが他の２相のセンサ出力ＳＳＡ，ＳＳＢから合成され、これらの３つのセンサ出力ＳＳＡ，ＳＳＢ，ＳＳＣを利用して３相の回生制御信号が生成される。
【００３９】
図７は、本実施例のブラシレスモータのモータ制御回路の構成を示すブロック図である。モータ制御回路１０００は、駆動制御回路２００と、回生制御回路３００と、ＣＰＵ４００とを備えている。ＣＰＵ４００は、制御管理装置３０００から受けた動作指令値に応じて、各制御回路２００，３００内の各種のレジスタに値を設定したり、各制御回路２００，３００内に指令値を指示したりする機能を有している。以下では、駆動制御回路２００と回生制御回路３００のそれぞれの構成と動作について順次説明する。
【００４０】
C．駆動制御回路の構成：
図８（Ａ）は、本実施例のブラシレスモータの駆動制御回路の構成を示すブロック図である。駆動制御回路２００は、Ｃ相センサ信号生成部２３０と、駆動信号生成部２４０と、３相のドライバ回路２５０Ａ〜２５０Ｃと、ＡＤ変換部２６０を備えている。２つのセンサ出力ＳＳＡ，ＳＳＢは、ＡＤ変換部２６０でデジタル多値信号に変換されて、Ｃ相センサ信号生成部２３０に供給される。Ｃ相センサ信号生成部２３０は、図５（Ｂ）に示したＣ相センサ模擬信号ＳＳＣを生成する。Ｃ相センサ信号生成部２３０の内部構成については後述する。駆動信号生成部２４０は、３相のセンサ出力ＳＳＡ，ＳＳＢ，ＳＳＣに基づいて、３相の駆動信号（図５（Ｃ））を生成する。ドライバ回路２５０Ａ〜２５０Ｃは、これらの３相の駆動信号に従ってモータ本体１００内の３相の電磁コイル群１１〜１３を駆動する。
【００４１】
図８（Ｂ）は、磁気センサ４０Ａの内部構成の一例を示している。Ｂ相用の磁気センサ４０Ｂもこれと同じ構成を有している。この磁気センサ４０Ａは、ホール素子４２と、バイアス調整部４４と、ゲイン調整部４６とを有している。ホール素子４２は、磁束密度Ｘを測定する。バイアス調整部４４はホール素子４２の出力Ｘにバイアス値ｂを加算し、ゲイン調整部４６はゲイン値ａを乗ずる。磁気センサ４０Ａの出力ＳＳＡ（＝Ｙ）は、例えば以下の式（１）又は式（２）で与えられる。
【００４２】
Ｙ＝ａ・Ｘ＋ｂ …（１）
Ｙ＝ａ（Ｘ＋ｂ） …（２）
【００４３】
磁気センサ４０Ａのゲイン値ａとバイアス値ｂは、ＣＰＵ４００によって磁気センサ４０Ａ内に設定される。ゲイン値ａとバイアス値ｂを適切な値に設定することによって、センサ出力ＳＳＡを好ましい波形形状に較正することが可能である。Ｂ相センサ４０Ｂについても同様である。
【００４４】
本実施例では、３相のコイル群のうちの２相（Ａ相とＢ相）についてのみ磁気センサを実装し、他の１相（Ｃ相）については磁気センサを省略している。各磁気センサは、ゲインとバイアス（「オフセット」とも呼ぶ）を適切に設定すれば、好ましい波形形状のセンサ出力を得ることができる。しかしながら、適切な波形形状のセンサ出力をそれぞれ得るためには、それぞれのセンサ出力を実測してゲインとバイアスとを適切な値に設定するための作業（キャリブレーション）が必要になる。本実施例では、３相のうちの２相についてのみ磁気センサを実装しているので、１相分での磁気センサに関するキャリブレーションを省略できるという利点がある。また、実装されている２相の磁気センサの出力ＳＳＡ，ＳＳＢを正しくキャリブレーションすれば、３相の駆動信号の相互の位相を容易に整合させることができるという利点もある。さらに、コストの点からも、センサの数は少ないほど好ましい。
【００４５】
図９は、Ｃ相センサ信号生成部２３０の内部構成を示すブロック図である。Ｃ相センサ信号生成部２３０は、５つのラッチ回路２３１〜２３５と、演算回路２３６とを備えている。第１と第２のラッチ回路２３１，２３２は、クロック信号ＣＬＫの立ち上がりエッジに同期してＡ相センサ出力ＳＳＡとＢ相センサ出力ＳＳＢとをそれぞれラッチする。第３と第４のラッチ回路２３３，２３４は、クロック信号ＣＬＫの立ち下がりエッジに同期して、第１と第２のラッチ回路２３１，２３２の出力をそれぞれラッチする。演算回路２３６は、第１と第２のラッチ回路２３１，２３２の出力の両方を用いた演算をリアルタイムに実行することによって、Ｃ相センサ出力ＳＳＣを生成する。第５のラッチ回路２３５は、演算回路２３６から出力されたセンサ出力ＳＳＣを、クロック信号ＣＬＫの立ち下がりエッジに同期してラッチする。この結果、３つのラッチ回路２２３〜２３５からは、同じタイミングで３相のセンサ出力ＳＳＡ，ＳＳＢ，ＳＳＣが出力される。
【００４６】
図９（Ｂ）は、演算回路２３６で実行される演算の内容を示している。この表には、角度θ（位相）に応じた各相のセンサ出力ＳＳＡ，ＳＳＢ，ＳＳＣの値が示されている。本実施例では、各センサ出力のレンジは、０〜ＶＤＤ（ＶＤＤは電源電圧）の間であるものと仮定している。このとき、Ｃ相センサ出力ＳＳＣは、以下の演算式に従って演算することができる。
SSC = - (SSB - (VDD/2)) - (SSA - (VDD/2)) + (VDD/2)
= - SSB - SSA + 3/2・(VDD)
【００４７】
なお、演算回路２３６の代わりに、Ａ相とＢ相のセンサ出力ＳＳＡ，ＳＳＢを入力値とし、Ｃ相センサ出力ＳＳＣを出力値とするルックアップテーブルを利用することも可能である。このルックアップテーブルは、上記の演算結果を予め格納しているものであり、演算に基づいてＣ相センサ出力ＳＳＣを得るものである点では演算回路２３６と同じである。なお、上記の演算を行う回路は、アナログ回路とデジタル回路のいずれでも実現可能である。
【００４８】
図１０（Ａ）は、ドライバ回路の内部構成を示している。各相のドライバ回路２５０Ａ〜２５０Ｃは、それぞれＨ型ブリッジ回路を構成している。例えば、Ａ相のドライバ回路２５０Ａは、駆動信号ＤＲＶＡ１，ＤＲＶＡ２に応じてＡ相コイル１１を駆動する。符号ＩＡ１，ＩＡ２が付された矢印は、駆動信号ＤＲＶＡ１，ＤＲＶＡ２によって流れる電流方向をそれぞれ示している。他の相も同様である。図１０（Ｂ）は、３相のコイル群１１〜１３をスター結線して、トランジスタの数を減らしたドライバ回路２５０の例を示している。
【００４９】
図１１は、駆動信号生成部２４０（図８（Ａ））の内部構成と動作を示す説明図である。なお、ここでは図示の便宜上、Ａ相用の回路要素のみを示しているが、Ｂ相用とＣ相用にも同じ回路要素が設けられている。
【００５０】
駆動信号生成部２４０は、基本クロック生成回路５１０と、１／Ｎ分周器５２０と、ＰＷＭ部５３０と、正逆方向指示値レジスタ５４０と、乗算器５５０と、符号化部５６０と、電圧指令値レジスタ５８０と、励磁区間設定部５９０とを備えている。
【００５１】
基本クロック生成回路５１０は、所定の周波数を有するクロック信号ＰＣＬを発生する回路であり、例えばＰＬＬ回路で構成される。分周器５２０は、このクロック信号ＰＣＬの１／Ｎの周波数を有するクロック信号ＳＤＣを発生する。Ｎの値は所定の一定値に設定される。このＮの値は、予めＣＰＵ４００によって分周器５２０に設定される。ＰＷＭ部５３０は、クロック信号ＰＣＬ，ＳＤＣと、乗算器５５０から供給される乗算値Ｍａと、正逆方向指示値レジスタ５４０から供給される正逆方向指示値ＲＩと、符号化部５６０から供給される正負符号信号Ｐａと、励磁区間設定部５９０から供給される励磁区間信号Ｅａとに応じて、Ａ相駆動信号ＤＲＶＡ１，ＤＲＶＡ２（図５（Ｃ））を生成する。この動作については後述する。
【００５２】
正逆方向指示値レジスタ５４０内には、モータの回転方向を示す値ＲＩがＣＰＵ４００によって設定される。本実施例では、正逆方向指示値ＲＩがＬレベルのときにモータが正転し、Ｈレベルのときに逆転する。ＰＷＭ部５３０に供給される他の信号Ｍａ，Ｐａ，Ｅａは以下のように決定される。
【００５３】
磁気センサ４０Ａの出力ＳＳＡは、符号化部５６０に供給される。符号化部５６０は、センサ出力ＳＳＡのレンジを変換するとともに、センサ出力の中位点の値を０に設定する。この結果、符号化部５６０で生成されるセンサ出力値Ｘａは、正側の所定の範囲（例えば＋１２７〜０）と負側の所定の範囲（例えば０〜−１２８）の値を取る。但し、符号化部５６０から乗算器５５０に供給されるのは、センサ出力値Ｘａの絶対値であり、その正負符号は正負符号信号ＰａとしてＰＷＭ部５３０に供給される。
【００５４】
電圧指令値レジスタ５８０は、ＣＰＵ４００によって設定された電圧指令値Ｙａを格納する。この電圧指令値Ｙａは、後述する励磁区間信号Ｅａとともに、モータの印加電圧を設定する値として機能するものであり、例えば０〜１．０の値を取る。仮に、非励磁区間を設けずに全区間を励磁区間とするように励磁区間信号Ｅａを設定した場合には、Ｙａ＝０は印加電圧をゼロとすることを意味し、Ｙａ＝１．０は印加電圧を最大値とすることを意味する。乗算器５５０は、符号化部５６０から出力されたセンサ出力値Ｘａと、電圧指令値Ｙａとを乗算して整数化し、その乗算値ＭａをＰＷＭ部５３０に供給する。
【００５５】
図１１（Ｂ）〜１１（Ｅ）は、乗算値Ｍａが種々の値を取る場合におけるＰＷＭ部５３０の動作を示している。ここでは、全期間が励磁区間であり非励磁区間が無いものと仮定している。ＰＷＭ部５３０は、クロック信号ＳＤＣの１周期の間に、デューティがＭａ／Ｎであるパルスを１つ発生させる回路である。すなわち、図１１（Ｂ）〜１１（Ｅ）に示すように、乗算値Ｍａが増加するに従って、Ａ相駆動信号ＤＲＶＡ１，ＤＲＶＡ２のパルスのデューティが増加する。なお、第１の駆動信号ＤＲＶＡ１は、センサ出力ＳＳＡが正のときにのみパルスを発生する信号であり、第２の駆動信号ＤＲＶＡ２はセンサ出力ＳＳＡが正のときにのみパルスを発生する信号であるが、図１１（Ｂ）〜１１（Ｅ）ではこれらを合わせて記載している。また、便宜上、第２の駆動信号ＤＲＶＡ２を負側のパルスとして描いている。
【００５６】
図１２（Ａ）〜１２（Ｃ）は、センサ出力の波形とＰＷＭ部５３０で生成される駆動信号の波形の対応関係を示す説明図である。図中、「Ｈｉｚ」は電磁コイルを未励磁状態としたハイインピーダンス状態を意味している。図１１で説明したように、Ａ相駆動信号ＤＲＶＡ１，ＤＲＶＡ２はセンサ出力ＳＳＡのアナログ波形を利用したＰＷＭ制御によって生成される。従って、これらのＡ相駆動信号ＤＲＶＡ１，ＤＲＶＡ２を用いて、各コイルに、センサ出力ＳＳＡの変化と対応するレベル変化を示す実効電圧を供給することが可能である。
【００５７】
ＰＷＭ部５３０は、さらに、励磁区間設定部５９０から供給される励磁区間信号Ｅａで示される励磁区間のみに駆動信号を出力し、励磁区間以外の区間（非励磁区間）では駆動信号を出力しないように構成されている。図１２（Ｃ）は、励磁区間信号Ｅａによって励磁区間ＥＰと非励磁区間ＮＥＰを設定した場合の駆動信号波形を示している。励磁区間ＥＰでは図１２（Ｂ）の駆動信号パルスがそのまま発生し、非励磁区間ＮＥＰでは駆動信号パルスが発生しない。このように、励磁区間ＥＰと非励磁区間ＮＥＰを設定するようにすれば、センサ出力の中位点近傍（これは逆起電力波形の中位点近傍に相当する）においてコイルを電圧を印加しないので、モータの効率をさらに向上させることが可能である。なお、励磁区間ＥＰは、センサ出力波形（これは逆起電力波形にほぼ等しい）のピークを中心とする対称な区間に設定されることが好ましく、非励磁区間ＮＥＰは、センサ出力波形の中位点（中心点）を中心とする対称な区間に設定されることが好ましい。
【００５８】
なお、前述したように、電圧指令値Ｙａを１未満の値に設定すれば、乗算値Ｍａが電圧指令値Ｙａに比例して小さくなる。従って、電圧指令値Ｙａによっても、実効的な印加電圧を調整することが可能である。
【００５９】
上述の説明から理解できるように、本実施例のモータでは、電圧指令値Ｙａと、励磁区間信号Ｅａとの両方を利用して印加電圧を調整することが可能である。望ましい印加電圧と、電圧指令値Ｙａ及び励磁区間信号Ｅａとの関係は、予め駆動制御回路２００（図８（Ａ））内のメモリにテーブルとして格納されていることが望ましい。こうすれば、駆動制御回路２００が、外部から望ましい印加電圧の目標値を受信したときに、ＣＰＵ４００がその目標値に応じて、電圧指令値Ｙａと、励磁区間信号Ｅａとを駆動信号生成部２４０に設定することが可能である。なお、印加電圧の調整には、電圧指令値Ｙａと、励磁区間信号Ｅａの両方を利用する必要はなく、いずれか一方のみを利用するようにしてもよい。
【００６０】
図１３は、ＰＷＭ部５３０（図１１）の内部構成の一例を示すブロック図である。ＰＷＭ部５３０は、カウンタ５３１と、ＥＸＯＲ回路５３３と、駆動波形形成部５３５とを備えている。これらは以下のように動作する。
【００６１】
図１４は、モータ正転時のＰＷＭ部５３０の動作を示すタイミングチャートである。この図には、２つのクロック信号ＰＣＬ，ＳＤＣと、正逆方向指示値ＲＩと、励磁区間信号Ｅａと、乗算値Ｍａと、正負符号信号Ｐａと、カウンタ５３１内のカウント値ＣＭ１と、カウンタ５３１の出力Ｓ１と、ＥＸＯＲ回路５３３の出力Ｓ２と、駆動波形形成部５３５の出力信号ＤＲＶＡ１，ＤＲＶＡ２とが示されている。カウンタ５３１は、クロック信号ＳＤＣの１期間毎に、クロック信号ＰＣＬに同期してカウント値ＣＭ１を０までダウンカウントする動作を繰り返す。カウント値ＣＭ１の初期値は乗算値Ｍａに設定される。なお、図１４では、図示の便宜上、乗算値Ｍａとして負の値も描かれているが、カウンタ５３１で使用されるのはその絶対値｜Ｍａ｜である。カウンタ５３１の出力Ｓ１は、カウント値ＣＭ１が０で無い場合にはＨレベルに設定され、カウント値ＣＭ１が０になるとＬレベルに立ち下がる。
【００６２】
ＥＸＯＲ回路５３３は、正負符号信号Ｐａと正逆方向指示値ＲＩとの排他的論理和を示す信号Ｓ２を出力する。モータが正転する場合には、正逆方向指示値ＲＩがＬレベルである。従って、ＥＸＯＲ回路５３３の出力Ｓ２は、正負符号信号Ｐａと同じ信号となる。駆動波形形成部５３５は、カウンタ５３１の出力Ｓ１と、ＥＸＯＲ回路５３３の出力Ｓ２から、駆動信号ＤＲＶＡ１，ＤＲＶＡ２を生成する。すなわち、カウンタ５３１の出力Ｓ１のうち、ＥＸＯＲ回路５３３の出力Ｓ２がＬレベルの期間の信号を第１の駆動信号ＤＲＶＡ１として出力し、出力Ｓ２がＨレベルの期間の信号を第２の駆動信号ＤＲＶＡ２として出力する。なお、図１４の右端部付近では、励磁区間信号ＥａがＬレベルに立ち下がり、これによって非励磁区間ＮＥＰが設定されている。従って、この非励磁区間ＮＥＰでは、いずれの駆動信号ＤＲＶＡ１，ＤＲＶＡ２も出力されず、ハイインピーダンス状態に維持される。
【００６３】
図１５は、モータ逆転時のＰＷＭ部５３０の動作を示すタイミングチャートである。モータ逆転時には、正逆方向指示値ＲＩがＨレベルに設定される。この結果、２つの駆動信号ＤＲＶＡ１，ＤＲＶＡ２が図１４から入れ替わっており、この結果、モータが逆転することが理解できる。
【００６４】
図１６は、励磁区間設定部５９０の内部構成と動作を示す説明図である。励磁区間設定部５９０は、電子可変抵抗器５９２と、電圧比較器５９４，５９６と、ＯＲ回路５９８とを有している。電子可変抵抗器５９２の抵抗値Ｒｖは、ＣＰＵ４００によって設定される。電子可変抵抗器５９２の両端の電圧Ｖ１，Ｖ２は、電圧比較器５９４，５９６の一方の入力端子に与えられている。電圧比較器５９４，５９６の他方の入力端子には、センサ出力ＳＳＡが供給されている。電圧比較器５９４，５９６の出力信号Ｓｐ，Ｓｎは、ＯＲ回路５９８に入力されている。ＯＲ回路５９８の出力は、励磁区間と非励磁区間とを区別するための励磁区間信号Ｅａである。
【００６５】
図１６（Ｂ）は、励磁区間設定部５９０の動作を示している。電子可変抵抗器５９２の両端電圧Ｖ１，Ｖ２は、抵抗値Ｒｖを調整することによって変更される。具体的には、両端電圧Ｖ１，Ｖ２は、電圧レンジの中央値（＝ＶＤＤ／２）からの差分が等しい値に設定される。センサ出力ＳＳＡが第１の電圧Ｖ１よりも高い場合には第１の電圧比較器５９４の出力ＳｐがＨレベルとなり、一方、センサ出力ＳＳＡが第２の電圧Ｖ２よりも低い場合には第２の電圧比較器５９６の出力ＳｎがＨレベルとなる。励磁区間信号Ｅａは、これらの出力信号Ｓｐ，Ｓｎの論理和を取った信号である。従って、図１６（Ｂ）の下部に示すように、励磁区間信号Ｅａは、励磁区間ＥＰと非励磁区間ＮＥＰとを示す信号として使用することができる。励磁区間ＥＰと非励磁区間ＮＥＰの設定は、ＣＰＵ４００が可変抵抗値Ｒｖを調整することによって行なわれる。
【００６６】
以上のように、第１実施例のブラシレスモータでは、３相のコイル群のうちの２相についてのみ磁気センサを実装し、他の１相については磁気センサを省略しているので、センサのキャリブレーションに関する作業負担を軽減することができ、また、３相の駆動信号の位相を容易に整合させることができる。さらに、低コストで効率の良いモータを提供することができる。
【００６７】
D．回生制御回路の構成：
図１７（Ａ）は、本実施例のブラシレスモータの回生制御回路の構成を示すブロック図である。回生制御回路３００は、Ｃ相センサ信号生成部３３０と、回生制御信号生成部３４０と、３相の整流回路３５０Ａ〜３５０Ｃと、ＡＤ変換部３６０と、電力出力部３８０とを備えている。２つのセンサ出力ＳＳＡ，ＳＳＢは、ＡＤ変換部３６０でデジタル多値信号に変換されて、Ｃ相センサ信号生成部３３０に供給される。Ｃ相センサ信号生成部３３０は、図５（Ｂ）に示したＣ相センサ模擬信号ＳＳＣを生成する。Ｃ相センサ信号生成部３３０の内部構成は、図９（Ａ）で説明したものと同じである。なお、Ｃ相センサ信号生成部を１つだけ設けて、２つの制御回路２００，３００で共用することも可能である。この場合には、ＡＤ変換部２６０，３６０も１つ設ければ良い。
【００６８】
回生制御信号生成部３４０は、３相のセンサ出力ＳＳＡ，ＳＳＢ，ＳＳＣに基づいて、３相の回生制御信号（ＲＥＣＡｐ，ＲＥＣＡｎ），（ＲＥＣＢｐ，ＲＥＣＢｎ），（ＲＥＣＣｐ，ＲＥＣＣｎ）を生成する。整流回路３５０Ａ〜３５０Ｃは、これらの３相の回生制御信号に従ってモータ本体１００内の３相の電磁コイル群１１〜１３から電力を回生する。回生された電力は、電力出力部３８０を介して外部に供給される。
【００６９】
図１８（Ａ）は、整流回路の内部構成を示している。各相の整流回路３５０Ａ〜３５０Ｃは、Ｈ型ブリッジ回路に整流素子（ダイオード）が付加された全波整流回路としてそれぞれ構成されている。例えば、Ａ相の整流回路３５０Ａは、回生制御信号ＲＥＣＡｐ，ＲＥＣＡｎに応じてＡ相コイル１１から電力を回生する。３相のコイル１１〜１３から回生された電力は、回生電力信号ＲＥＣｐ，ＲＥＣｎとして電力出力部３８０から外部に出力される。図１８（Ｂ）は、３相のコイル群１１〜１３をスター結線して、トランジスタとダイオードの数を減らした整流回路３５０の例を示している。
【００７０】
図１９は、回生制御信号生成部３４０の内部構成と動作を示す説明図である。回生制御信号生成部３４０は、電子可変抵抗器３４２と、電圧比較器３４４，３４６とを有している。なお、この回生制御信号生成部３４０は、図１６に示した励磁区間設定部５９０の構成から、ＯＲ回路５９８を省略したものと同じ構成を有している。電子可変抵抗器３４２の抵抗値Ｒｖは、ＣＰＵ４００によって設定される。電子可変抵抗器３４２の両端の電圧Ｖ１，Ｖ２は、電圧比較器３４４，３４６の一方の入力端子に与えられている。電圧比較器３４４，３４６の他方の入力端子には、センサ出力ＳＳＡが供給されている。この結果、電圧比較器３４４，３４６の出力信号ＲＥＣＡｐ，ＲＥＣＡｎは、図１８に示した整流回路３５０Ａのトランジスタの制御端子に供給される。なお、図１９では、Ａ相用の回路のみを示したが、Ｂ相とＣ相についても同一の回路が設けられている。
【００７１】
図１９（Ｂ）は、回生制御信号生成部３４０の動作を示している。電子可変抵抗器３４２の両端電圧Ｖ１，Ｖ２は、抵抗値Ｒｖを調整することによって変更される。具体的には、両端電圧Ｖ１，Ｖ２は、電圧レンジの中央値（＝ＶＤＤ／２）からの差分が等しい値に設定される。センサ出力ＳＳＡが第１の電圧Ｖ１よりも高い場合には第１の電圧比較器３４４の出力ＲＥＣＡｐがＨレベルとなり、一方、センサ出力ＳＳＡが第２の電圧Ｖ２よりも低い場合には第２の電圧比較器３４６の出力ＲＥＣＡｎがＨレベルとなる。これらの回生制御信号ＲＥＣＡｐ，ＲＥＣＡｎがＨレベルとなる区間は、ＣＰＵ４００が可変抵抗値Ｒｖを調整することによって調整される。
【００７２】
なお、回生制御信号ＲＥＣＡｐ，ＲＥＣＡｎがＨレベルとなる区間は、センサ出力波形（これは逆起電力波形にほぼ等しい）のピークを中心とする対称な区間に設定されることが好ましい。このようにすれば、コイルから電力を効率よく回収することが可能である。
【００７３】
図２０は、回生時のセンサ出力と回生電力の例を示す説明図である。図２０（Ａ）は、Ａ相センサ４０Ａのセンサ出力ＳＳＡと、Ｂ相センサ４０Ｂのセンサ出力ＳＳＢとを示しており、図２０（Ｂ）は、２つのセンサ出力ＳＳＡ，ＳＳＢから合成されるＣ相センサ模擬信号ＳＳＣを示している。
【００７４】
図２０（Ａ）には、回生制御信号生成部３４０に設定された両端電圧Ｖ１，Ｖ２（図１９（Ｂ））の値が示されている。図２０（Ｃ）は、これらの両端電圧Ｖ１，Ｖ２の設定に応じて回生される回生電力を示している。これらの３相分の回生電力信号を合成したものが、回生電力信号ＲＥＣｐ，ＲＥＣｎ（図１８）として出力される。
【００７５】
以上のように、本実施例の回生制御回路では、実装されている２相の磁気センサの出力から他の１相の磁気センサの出力を生成し、これらの３相のセンサ出力を用いて回生制御信号を生成しているので、３相の回生制御信号の位相を容易に整合させることができる。この結果、回生を効率良く実行することが可能である。
【００７６】
E．他の実施例：
図２１は、本発明の他の実施例としてのブラシレスモータのモータ本体の構成を示す断面図である。このモータ本体１００ａのステータ部１０及びロータ部３０は、外形がそれぞれ略円筒状に形成されており、ステータ部１０の外周をロータ部３０が周回する。
【００７７】
この例からも理解できるように、本発明のブラシレスモータの機械的形状は、種々の形状を採用することが可能である。また、本発明は、３相４極モータに限らず、任意の相数及び極数のブラシレスモータに適用可能である。
【００７８】
図２２は、本発明の更に他の実施例としての４相ブラシレスモータにおける模擬的センサ出力の演算方法を示している。なお、４相ブラシレスモータの機械的構造は省略する。４相ブラシレスモータでは、Ｃ相センサ出力ＳＳＣとＤ相センサ出力ＳＳＤとが、以下の演算式に従って演算される。
SSC = - (SSA - (VDD/2)) + (VDD/2)
= - SSA + VDD
SSD = - (SSB - (VDD/2)) + (VDD/2)
= - SSB + VDD
【００７９】
なお、通常は、ｍ相（ｍは３以上の整数）の電磁コイル群のためのｍ個の磁気センサ出力の相互関係は、何らかの関数（三角関数など）によって表わされる。従って、ｍ相のうちのｎ個（ｎは２以上ｍ未満の整数）の相のみに磁気センサを実装するようにしても、磁気センサが実装されていない（ｍ−ｎ）相の模擬センサ出力を、ｎ相の磁気センサの出力を変数とした演算によって求めることが可能である。なお、（ｍ−ｎ）相の模擬センサ出力は、ｎ個のセンサ出力のうちの１つ以上を用いてそれぞれ生成することが好ましく、２つ以上を用いて生成することがさらに好ましい。例えば、上記第１実施例のような３相モータの場合には、２相のセンサ出力のうちの一方だけでは残りの相のセンサ出力が一意に決まらず、２つのセンサ出力の両方を用いて初めて残りの相のセンサ出力を決定することが可能である。
【００８０】
このように、本発明は、ｍ相（ｍは３以上の整数）の電磁コイル群のうちのｎ相（ｎは２以上ｍ未満の整数）の電磁コイル群に対応してｎ個の磁気センサを実装し、これらのｎ相の磁気センサの出力からｍ相のコイル群の回生制御信号（又は駆動信号）を生成するものに適用可能である。また、本発明は、実装されていない（ｍ−ｎ）相の電磁コイル群のための（ｍ−ｎ）組の回生制御信号（又は駆動信号）を、実装されているｎ個の磁気センサのセンサ出力のうちの１つ以上をそれぞれ用いて生成するものに適用可能である。
【００８１】
F．変形例：
なお、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
【００８２】
F１．変形例１：
上記実施例ではアナログ磁気センサを利用していたが、アナログ磁気センサの代わりに、多値のアナログ的出力を有するデジタル磁気センサを使用してもよい。アナログ磁気センサも多値出力を有するデジタル磁気センサも、アナログ的変化を示す出力信号を有する点で共通している。なお、本明細書において、「アナログ的変化を示す出力信号」とは、オン／オフの２値出力ではなく、３値以上の多数レベルを有するデジタル出力信号と、アナログ出力信号との両方を包含する広い意味で使用されている。
【００８３】
F２．変形例２：
ＰＷＭ回路としては、図１１に示した回路以外の種々の回路構成を採用することが可能である。例えば、センサ出力と基準三角波とを比較することによってＰＷＭ制御を行う回路を利用してもよい。また、ＰＷＭ制御以外の方法で駆動信号を生成するようにしてもよい。また、ＰＷＭ制御以外の方法で駆動信号を生成する回路を採用してもよい。例えば、センサ出力を増幅してアナログ駆動信号を生成する回路を採用することも可能である。
【００８４】
F３．変形例３：
上記実施例では、磁気センサが実装されていない相に関する模擬センサ出力を生成し、これを用いてその相の回生制御信号（又は駆動信号）を生成していたが、これ以外の方法で磁気センサが実装されていない相の回生制御信号（又は駆動信号）を生成するようにしてもよい。例えば、磁気センサが実装されているｎ相の回生制御信号（又は駆動信号）を生成し、これらのｎ相の回生制御信号（又は駆動信号）を用いて、磁気センサが実装されていない（ｍ−ｎ）相の回生制御信号（又は駆動信号）を生成するようにしてもよい。
【００８５】
F４．変形例４：
本発明のシステムは、駆動と発電（回生）を一つの電動モータで行なえることにより、電動車輌、水力発電機（上流：駆動／下流：発電）としても利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】本発明の一実施例としての防霜ファンと防霜ファンシステムの構成を示す説明図である。
【図２】防霜ファンシステムの制御動作を示すフローチャートである。
【図３】実施例におけるブラシレスモータのモータ本体の構成を示す断面図である。
【図４】モータの動作時における磁石列とコイル列の位置関係を示す説明図である。
【図５】モータの正転時のセンサ出力と駆動信号の例を示す説明図である。
【図６】モータの逆転時のセンサ出力と駆動信号の例を示す説明図である。
【図７】本実施例のブラシレスモータのモータ制御回路の構成を示すブロック図である。
【図８】本実施例のブラシレスモータの駆動制御回路の構成を示すブロック図である。
【図９】Ｃ相センサ信号生成部２３０の内部構成を示すブロック図である。
【図１０】ドライバ回路の内部構成を示す図である。
【図１１】駆動信号生成部の内部構成と動作を示す説明図である。
【図１２】センサ出力波形と駆動信号波形の対応関係を示す説明図である。
【図１３】ＰＷＭ部の内部構成を示すブロック図である。
【図１４】モータ正転時のＰＷＭ部の動作を示すタイミングチャートである。
【図１５】モータ逆転時のＰＷＭ部の動作を示すタイミングチャートである。
【図１６】励磁区間設定部の内部構成と動作を示す説明図である。
【図１７】本実施例のブラシレスモータの回生制御回路の構成を示すブロック図である。
【図１８】整流回路の内部構成を示す図である。
【図１９】回生制御信号生成部３４０の内部構成と動作を示す説明図である。
【図２０】回生時のセンサ出力と回生電力の例を示す説明図である。
【図２１】モータ本体の他の構成を示す断面図である。
【図２２】本発明の他の実施例としての４相ブラシレスモータにおける模擬的センサ出力の演算方法を示す説明図である。
【符号の説明】
【００８７】
１０…ステータ部
１１〜１３…電磁コイル
３０…ロータ部
３２…磁石
４０Ａ，４０Ｂ…磁気センサ
４２…ホール素子
４４…バイアス調整部
４６…ゲイン調整部
１００…モータ本体
１１２…回転軸
１２０…回路基板
２００…駆動制御回路
２２１〜２３５…ラッチ回路
２３０…Ｃ相センサ信号生成部
２３６…演算回路
２４０…駆動信号生成部
２５０…ドライバ回路
２６０…ＡＤ変換部
３３０…Ｃ相センサ信号生成部
３４０…回生制御信号生成部
３４２…電子可変抵抗器
３４４，３４６…電圧比較器
３５０…整流回路
３６０…ＡＤ変換部
３８０…電力出力部
４００…ＣＰＵ
５１０…基本クロック生成回路
５２０…分周器
５３０…ＰＷＭ部
５３１…カウンタ
５３３…ＥＸＯＲ回路
５３５…駆動波形形成部
５４０…正逆方向指示値レジスタ
５５０…乗算器
５６０…符号化部
５８０…指令値レジスタ
５９０…励磁区間設定部
５９２…電子可変抵抗器
５９４，５９６…電圧比較器
５９８…ＯＲ回路
１０００…モータ制御回路
２０００…防霜ファン
２１００…ブラシレスモータ
２２００…ファン羽根
３０００…制御管理装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
防霜ファンシステムであって、
複数の防霜ファンと、
前記複数の防霜ファンの動作を管理するための制御管理装置と、
を備え、
前記制御管理装置は、前記防霜ファンを防霜用として使用する防霜モードと、前記防霜ファンを発電機として使用する発電モードと、を含む複数のモードを有する、防霜ファンシステム。
【請求項２】
請求項１記載の防霜ファンシステムであって、
各防霜ファンは、ブラシレスモータを有しており、
前記ブラシレスモータは、
ｍ相（ｍは３以上の整数）の電磁コイル群を有するコイル列と、
複数の永久磁石を有する磁石列と、
前記ｍ相の電磁コイル群のうちのｎ相（ｎは２以上ｍ未満の整数）の電磁コイル群に対応付けられたｎ個の磁気センサであって、前記磁石列と前記コイル列の相対位置を検出するためのｎ個の磁気センサと、
前記ｎ個の磁気センサのセンサ出力を利用して、前記コイル列への電力の供給を制御する駆動制御回路と、
前記ｎ個の磁気センサのセンサ出力を利用して、前記コイル列からの電力の回生を制御する回生制御回路と、
を備え、
前記駆動制御回路は、
前記ｎ個の磁気センサに対応付けられている前記ｎ相の電磁コイル群のためのｎ組の駆動信号を、前記ｎ個の磁気センサのそれぞれのセンサ出力を用いて生成するとともに、
前記ｎ個の磁気センサに対応付けられていない（ｍ−ｎ）相の電磁コイル群のための（ｍ−ｎ）組の駆動信号を、前記ｎ個の磁気センサのセンサ出力のうちの１つ以上をそれぞれ用いて生成し、
前記回生制御回路は、
前記ｎ個の磁気センサに対応付けられている前記ｎ相の電磁コイル群のためのｎ組の回生制御信号を、前記ｎ個の磁気センサのそれぞれのセンサ出力を用いて生成するとともに、
前記ｎ個の磁気センサに対応付けられていない（ｍ−ｎ）相の電磁コイル群のための（ｍ−ｎ）組の回生制御信号を、前記ｎ個の磁気センサのセンサ出力のうちの１つ以上をそれぞれ用いて生成する、防霜ファンシステム。
【請求項３】
請求項２記載の防霜ファンシステムであって、さらに、
前記ｎ個の磁気センサに対応付けられていない（ｍ−ｎ）相の電磁コイル群のための（（ｍ−ｎ）個の模擬的なセンサ出力を、前記ｎ個の磁気センサのセンサ出力のうちの１つ以上を変数として用いた演算に基づいて生成する模擬センサ出力生成部を備え、
前記駆動制御回路は、前記ｎ個の磁気センサのセンサ出力と前記（ｍ−ｎ）個の模擬的なセンサ出力とを含むｍ個のセンサ出力に応じて、前記ｍ相の電磁コイル群のためのｍ組の駆動信号を生成し、
前記回生制御回路は、前記ｎ個の磁気センサのセンサ出力と前記（ｍ−ｎ）個の模擬的なセンサ出力とを含むｍ個のセンサ出力に応じて、前記ｍ相の電磁コイル群のためのｍ組の回生制御信号を生成する、防霜ファンシステム。
【請求項４】
請求項３記載の防霜ファンシステムであって、
前記模擬センサ出力生成部は、
前記ｎ個の磁気センサに対応付けられていない（ｍ−ｎ）相の電磁コイル群のための（ｍ−ｎ）個の模擬的なセンサ出力を、前記ｎ個の磁気センサのセンサ出力のうちの２つ以上を変数として用いた演算に基づいて生成する、防霜ファンシステム。
【請求項５】
請求項３又は４記載の防霜ファンシステムであって、
前記模擬センサ出力生成部は、前記ｎ個の磁気センサのセンサ出力を用いたリアルタイム演算によって前記模擬的なセンサ出力を生成する、防霜ファンシステム。
【請求項６】
請求項３又は４記載の防霜ファンシステムであって、
前記模擬センサ出力生成部は、前記ｎ個の磁気センサのセンサ出力を入力値とし前記模擬的なセンサ出力を出力値とするルックアップテーブルを用いて前記模擬的なセンサ出力を生成する、防霜ファンシステム。
【請求項７】
請求項２ないし６のいずれかに記載の防霜ファンシステムであって、
前記整数ｍは３であり、前記整数ｎは２である、防霜ファンシステム。
【請求項８】
請求項２ないし７記載の防霜ファンシステムであって、
前記磁気センサは、前記磁石列と前記コイル列の相対位置に応じてアナログ的変化を示す出力信号を出力するセンサである、防霜ファンシステム。
【請求項１】
防霜ファンシステムであって、
複数の防霜ファンと、
前記複数の防霜ファンの動作を管理するための制御管理装置と、
を備え、
前記制御管理装置は、前記防霜ファンを防霜用として使用する防霜モードと、前記防霜ファンを発電機として使用する発電モードと、を含む複数のモードを有する、防霜ファンシステム。
【請求項２】
請求項１記載の防霜ファンシステムであって、
各防霜ファンは、ブラシレスモータを有しており、
前記ブラシレスモータは、
ｍ相（ｍは３以上の整数）の電磁コイル群を有するコイル列と、
複数の永久磁石を有する磁石列と、
前記ｍ相の電磁コイル群のうちのｎ相（ｎは２以上ｍ未満の整数）の電磁コイル群に対応付けられたｎ個の磁気センサであって、前記磁石列と前記コイル列の相対位置を検出するためのｎ個の磁気センサと、
前記ｎ個の磁気センサのセンサ出力を利用して、前記コイル列への電力の供給を制御する駆動制御回路と、
前記ｎ個の磁気センサのセンサ出力を利用して、前記コイル列からの電力の回生を制御する回生制御回路と、
を備え、
前記駆動制御回路は、
前記ｎ個の磁気センサに対応付けられている前記ｎ相の電磁コイル群のためのｎ組の駆動信号を、前記ｎ個の磁気センサのそれぞれのセンサ出力を用いて生成するとともに、
前記ｎ個の磁気センサに対応付けられていない（ｍ−ｎ）相の電磁コイル群のための（ｍ−ｎ）組の駆動信号を、前記ｎ個の磁気センサのセンサ出力のうちの１つ以上をそれぞれ用いて生成し、
前記回生制御回路は、
前記ｎ個の磁気センサに対応付けられている前記ｎ相の電磁コイル群のためのｎ組の回生制御信号を、前記ｎ個の磁気センサのそれぞれのセンサ出力を用いて生成するとともに、
前記ｎ個の磁気センサに対応付けられていない（ｍ−ｎ）相の電磁コイル群のための（ｍ−ｎ）組の回生制御信号を、前記ｎ個の磁気センサのセンサ出力のうちの１つ以上をそれぞれ用いて生成する、防霜ファンシステム。
【請求項３】
請求項２記載の防霜ファンシステムであって、さらに、
前記ｎ個の磁気センサに対応付けられていない（ｍ−ｎ）相の電磁コイル群のための（（ｍ−ｎ）個の模擬的なセンサ出力を、前記ｎ個の磁気センサのセンサ出力のうちの１つ以上を変数として用いた演算に基づいて生成する模擬センサ出力生成部を備え、
前記駆動制御回路は、前記ｎ個の磁気センサのセンサ出力と前記（ｍ−ｎ）個の模擬的なセンサ出力とを含むｍ個のセンサ出力に応じて、前記ｍ相の電磁コイル群のためのｍ組の駆動信号を生成し、
前記回生制御回路は、前記ｎ個の磁気センサのセンサ出力と前記（ｍ−ｎ）個の模擬的なセンサ出力とを含むｍ個のセンサ出力に応じて、前記ｍ相の電磁コイル群のためのｍ組の回生制御信号を生成する、防霜ファンシステム。
【請求項４】
請求項３記載の防霜ファンシステムであって、
前記模擬センサ出力生成部は、
前記ｎ個の磁気センサに対応付けられていない（ｍ−ｎ）相の電磁コイル群のための（ｍ−ｎ）個の模擬的なセンサ出力を、前記ｎ個の磁気センサのセンサ出力のうちの２つ以上を変数として用いた演算に基づいて生成する、防霜ファンシステム。
【請求項５】
請求項３又は４記載の防霜ファンシステムであって、
前記模擬センサ出力生成部は、前記ｎ個の磁気センサのセンサ出力を用いたリアルタイム演算によって前記模擬的なセンサ出力を生成する、防霜ファンシステム。
【請求項６】
請求項３又は４記載の防霜ファンシステムであって、
前記模擬センサ出力生成部は、前記ｎ個の磁気センサのセンサ出力を入力値とし前記模擬的なセンサ出力を出力値とするルックアップテーブルを用いて前記模擬的なセンサ出力を生成する、防霜ファンシステム。
【請求項７】
請求項２ないし６のいずれかに記載の防霜ファンシステムであって、
前記整数ｍは３であり、前記整数ｎは２である、防霜ファンシステム。
【請求項８】
請求項２ないし７記載の防霜ファンシステムであって、
前記磁気センサは、前記磁石列と前記コイル列の相対位置に応じてアナログ的変化を示す出力信号を出力するセンサである、防霜ファンシステム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【公開番号】特開２００８−６１５２６（Ｐ２００８−６１５２６Ａ）
【公開日】平成２０年３月２１日（２００８．３．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２４０４２９（Ｐ２００６−２４０４２９）
【出願日】平成１８年９月５日（２００６．９．５）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年３月２１日（２００８．３．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年９月５日（２００６．９．５）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]