JP2005304145A

JP2005304145A - モータの駆動装置

Info

Publication number: JP2005304145A
Application number: JP2004114679A
Authority: JP
Inventors: Koichi Nakagawa; 紘一中川
Original assignee: Nidec Shibaura Corp
Current assignee: Nidec Shibaura Corp
Priority date: 2004-04-08
Filing date: 2004-04-08
Publication date: 2005-10-27

Abstract

【課題】モータの駆動装置の安全性を確保しつつ、コストを安くモータの効率を向上させ、実装スペースを確保できるモータの駆動装置を提供する。
【解決手段】バッテリー３０からインバーター回路１４への配線路にヒューズ抵抗器４０が接続され、ヒューズ抵抗器４０に流れる電流が所定値を越えた時に停止信号を制御回路２０に出力する過電流検出回路２６を有し、制御回路２０は、停止信号が入力するとモータ１２の回転を停止させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、過電流保護を図ったモータの駆動装置に関するものである。

従来のブラシレスＤＣモータの駆動装置においては、インバーター制御が広く採用されている。この場合に、インバーター回路には、直流電源が供給されるが、この供給経路の途中に、駆動回路の配線基板の発煙や発火防止のためにヒューズが設けられている。

また、モータの回転中の高負荷による過電流を防止するために、インバーター回路への供給経路の途中に抵抗素子を接続して、この抵抗素子に流れる電流を測定して、この測定した電流値が所定値以上になるとブラシレスＤＣモータの出力を調整する過電流保護装置が設けられている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００３−１９９３８２公報

上記のような従来のモータの駆動装置においては、回路上にヒューズおよび電流検出用の抵抗素子の２つを接続する必要があるため、その作業が煩雑であり部品代が高くなるという問題点がある。

また、ヒューズおよび抵抗素子による直流電源の電圧の降下によって、モータの効率が下がるという問題点がある。

さらに、ヒューズおよび抵抗素子の実装スペースの確保が必要になるという問題点がある。

そこで、本発明は上記問題点に鑑み、モータの駆動装置の安全性を確保しつつ、コストを安くモータの効率を向上させ、実装スペースを確保できるモータの駆動装置を提供する。

請求項１に係る発明は、モータの各相の固定子巻線へ駆動電流を供給するインバーター回路と、前記インバーター回路を制御する制御手段と、前記インバーター回路に直流電源を供給する電源手段と、を有するモータの駆動装置において、前記電源手段からインバーター回路への配線路にヒューズ抵抗器が接続され、前記ヒューズ抵抗器に流れる電流が所定値を越えた時に停止信号を前記制御手段へ出力する過電流検出手段を有し、前記制御手段は、前記停止信号が入力すると前記モータの回転を停止または減速させることを特徴とするモータの駆動装置である。

請求項２に係る発明は、前記モータがブラシレスＤＣモータであることを特徴とする請求項１記載のモータの駆動装置である。

請求項３に係る発明は、前記モータが電動工具の駆動源であることを特徴とする請求項１記載のモータの駆動装置である。

請求項４に係る発明は、前記電源手段がバッテリーであることを特徴とする請求項１記載のモータの駆動装置である。

請求項１に係る発明のモータの駆動装置においては、ヒューズ抵抗器に流れる電流は所定値を越えた時に過電流検出手段が停止信号を出力し、制御信号はこの停止信号が入力するとモータの出力を抑えたり、止めたりするため、インバーター回路を過電流から保護し、モータの安全性を確保できる。インバーター回路へ異常な大電流が流れた場合には、ヒューズ抵抗器のエレメントが溶断し、インバーター回路およびモータの駆動装置全体を保護する。

このヒューズ抵抗器は、従来のヒューズの役割と抵抗素子の役割とを果たしているため、コストを安くすることができ、電圧降下分が少なくなってモータの効率が上昇し、実装スペースも１つの部品の分だけでよい。

以下、本発明の一実施形態のモータの駆動装置１０について図１に基づいて説明する。

この駆動装置１０は、３相のブラシレスＤＣモータ（以下、単にモータという）１２の駆動装置であり、電動工具の駆動源である。

（１）駆動装置１０の構成
駆動装置１０の構成について図１に基づいて説明する。

駆動装置１０は、インバーター回路１４、論理回路１６、ＰＷＭ回路１８、制御回路２０、回転子位置検出回路２２、速度調整回路２４、過電流検出回路２６、ノイズフィルター回路２８、バッテリー３０とより構成されている。そして、これら論理回路１６、ＰＷＭ回路１８、制御回路２０、回転子位置検出回路２２および荷電流検出回路２６は、１つのＩＣチップに集積されている。

インバーター回路１４は、充電池より構成されたバッテリー３０から直流電流が供給されるものであり、ノイズフィルター回路２８によってノイズが除去された所定値の直流電流が供給される。インバーター回路１４は、６個のＭＯＳＦＥＴよりなるスイッチング素子３２と、６個のダイオード３４とから形成され、上下２段に３個づつ接続されたスイッチング素子３２からそれぞれモータ１２の３相の固定子巻線３６へ駆動電流を供給する。

回転子位置検出回路２２は、３個のホールＩＣ３８からの位置検出信号に基づいて、モータ１２の回転子の位置信号を制御回路２０に出力する。３個のホールＩＣ３８は、モータ１２の回転子の近傍に取り付けられ、その回転を検出する。

速度調整回路２４は、電動工具のフレームに取り付けられているトリガースイッチに基づいて、制御回路２２に速度指令信号を出力する。

制御回路２０は、回転子位置検出回路２２からの位置検出信号と速度調整回路２４からの速度指令信号に基づいて、現在のモータ１２の回転数が速度指令信号に対応した回転速度になるようにＰＷＭ回路１８に制御信号を出力する。

ＰＷＭ回路１８では、制御回路２０からの制御信号に基づいてＰＷＭ信号を論理回路１６に出力する。

論理回路１６では、ＰＷＭ回路１８からのＰＷＭ信号に基づいて、インバーター回路１４の６個のスイッチング素子３２をオン／オフするための駆動信号を出力する。

ノイズフィルター回路２８とインバーター回路１４との間にはヒューズ抵抗器４０が接続されている。「ヒューズ抵抗器」とは、規定値未満の電流では抵抗器として機能し、規定値以上の過電流が流れた時には規定時間内に抵抗素子のエレメントが溶断して、電流の流れを阻止し抵抗値が元に復帰しない機能を持った素子のことである。

過電流検出回路２６は、ヒューズ抵抗器４０の両端部の電圧差を測定してヒューズ抵抗器４０に流れる電流値を算出して、この電流値が所定値以上の場合には制御回路２０に停止信号を出力する。この過電流検出回路２６としては、例えばコンパレータによって構成されている。

（２）駆動装置１０の動作状態
上記構成の駆動装置１０においては、電動工具のユーザが電源スイッチをオン状態にして、トリガースイッチを調整してモータ１２を回転させると、その調整した速度に基づいてモータ１２が回転する。

モータ１２が回転し、電動工具の工具部分に負荷が掛かり、インバーター回路１４とヒューズ抵抗器４０に所定値以上の過電流が流れると、過電流検出回路２６がそれを検出して、制御回路２０に停止信号を出力する。制御回路２０は停止信号が出力されるとモータ１２の回転を停止させるか、または、減速させる。

外乱などの理由によってインバーター回路１４およびヒューズ抵抗器４０に大きな電流が瞬間的に流れた場合には、ヒューズ抵抗器４０の抵抗素子のエレメントが溶断して、インバーター回路１４への直流電源の供給が停止され、モータ１２が停止する。したがって、これによって発煙、発火を防止することができる。

本実施形態の場合にはヒューズ抵抗器４０が、従来のヒューズの役割と電流検出抵抗素子の２つの構成を有しているため、部品が１つでコストが高くなることがなく、また、実装スペースを確保することができる。

ノイズフィルター回路２８の出力側にヒューズ抵抗器４０が設けられ、電圧降下によるモータ効率が下がるのを防止することができる。

（変更例）
なお、本発明は上記の実施形態に限定されるものでなく、要旨を逸脱しない範囲で種々に変更して実施することができるものである。

（１）変更例１
モータとしてはブラシレスＤＣモータに限らず、他のモータであってもよい。

（２）変更例２
駆動装置１０としては、電動工具に用いられるものでなくエアコンなどの家電機器に用いられてもよい。

（３）変更例３
本実施形態では回転子の位置を検出するためにホールＩＣ３８を設けたが、これに変えてインバーター回路１４から３相の固定子巻線３６に流れる駆動電流に基づいて回転子の位置を検出する、いわゆるセンサレス駆動装置であってもよい。

（４）変更例４
本実施形態では直流電源としてバッテリー３０を用いたが、これに代えて交流電源を用い、この交流電源を整流平滑回路で平滑して、インバーター回路１４に直流電源を供給する構成であってもよい。この場合に、ヒューズ抵抗器４０は、整流平滑回路の出力側、すなわち、インバーター回路１４と整流平滑回路の間に設ける。

本発明は、電動工具やエアコン等のモータの駆動装置として好適である。

本発明の一実施形態を示すモータの駆動装置のブロック図である。

符号の説明

１０駆動装置
１２モータ
１４インバーター回路
１６論理回路
１８ＰＷＭ回路
２０制御回路
２２回転子位置検出回路
２４速度調整回路
２６過電流検出回路
２８ノイズフィルター回路
３０バッテリー

Claims

モータの各相の固定子巻線へ駆動電流を供給するインバーター回路と、
前記インバーター回路を制御する制御手段と、
前記インバーター回路に直流電源を供給する電源手段と、
を有するモータの駆動装置において、
前記電源手段からインバーター回路への配線路にヒューズ抵抗器が接続され、
前記ヒューズ抵抗器に流れる電流が所定値を越えた時に停止信号を前記制御手段へ出力する過電流検出手段を有し、
前記制御手段は、前記停止信号が入力すると前記モータの回転を停止または減速させる
ことを特徴とするモータの駆動装置。
前記モータがブラシレスＤＣモータである
ことを特徴とする請求項１記載のモータの駆動装置。
前記モータが電動工具の駆動源である
ことを特徴とする請求項１記載のモータの駆動装置。
前記電源手段がバッテリーである
ことを特徴とする請求項１記載のモータの駆動装置。