JP2008193865A

JP2008193865A - モータの駆動装置

Info

Publication number: JP2008193865A
Application number: JP2007028234A
Authority: JP
Inventors: Hiromichi Shimobo; 浩通下防
Original assignee: Nidec Shibaura Corp
Current assignee: Nidec Shibaura Corp
Priority date: 2007-02-07
Filing date: 2007-02-07
Publication date: 2008-08-21

Abstract

【課題】モータのインバータ回路に用いられているＦＥＴ等のスイッチング素子を温度上昇による破壊から確実に防止することができるモータの駆動装置を提供する。
【解決手段】モータ１０に駆動電流を供給するインバータ回路１４のＦＥＴ２４の温度を検出して、この検出温度が第１基準温度Ｔ１以上のときにインバータ回路１４を０ＦＦ状態にする温度ヒューズ２２を設ける。
【選択図】図１

Description

本発明は、ブラシレスＤＣモータ等のモータの駆動装置に関し、特にスイッチング素子の発熱による破壊を防止するモータの駆動装置に関するものである。

空調機、洗濯機、電動工具においてはブラシレスＤＣモータが用いられている。このブラシレスＤＣモータはインバータ回路によってＰＷＭ制御されている。インバータ回路を構成する電子部品には、ＦＥＴ等の発熱の多いパワー素子が用いられているため、従来より、ＦＥＴが所定温度以上になるとサーミスタがその温度を検知し、モータの減速や停止を行う技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００５−８０３４９公報

上記のような特許文献１におけるサーミスタによる保護回路であると、このサーミスタに異常が発生して、温度検出の動作が機能しなくなった場合には、ＦＥＴの温度が許容温度以上に上昇して破壊され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、モータのインバータ回路に用いられているＦＥＴ等のスイッチング素子を温度上昇による破壊から確実に防止することが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、モータと、前記モータに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回路とを有するモータの駆動装置において、前記インバータ回路は、複数のスイッチング素子を有し、前記スイッチング素子の温度を検出して、前記検出温度が第１基準温度Ｔ１以上のときに前記インバータ回路をＯＦＦ状態にする温度ヒューズを設け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、前記スイッチング素子を固定したプリント配線基板の裏面に前記温度ヒューズを設け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、前記温度ヒューズを、前記制御回路の電源の供給配線の途中に設け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、前記温度ヒューズを、前記制御回路へ供給される前記モータの速度指令信号の配線の途中に設け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５に係る発明は、前記温度ヒューズを、前記制御回路のリセット信号の供給配線の途中に設け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６に係る発明は、前記温度ヒューズを、前記インバータ回路から前記制御回路への電流制限信号の供給配線の途中に設け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７に係る発明は、前記スイッチング素子を固定したプリント配線基板の裏面に温度検出素子をさらに設け、前記温度検出素子の検出温度が第２基準温度Ｔ２（但し、Ｔ２＜Ｔ１である）以上になると、前記制御回路は前記インバータ回路をＯＦＦ状態にす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８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。

本発明であると、第１温度以上にスイッチング素子が加熱されると温度ヒューズが動作し、インバータ回路を停止させ、スイッチング素子を加熱から保護することができる。

以下、本発明の一実施形態について、図１及び図２に基づいて説明する。

本実施形態は、ブラシレスＤＣモータ１０の駆動装置１２に関し、例えば、電動工具、空調機、洗濯機等に用いられている。また、このブラシレスＤＣモータ（以下、単にモータという）１０は、モータフレームがモールド樹脂によって形成されたモールドモータである。

（１）モータ１０の駆動装置１２の構成
図１に基づいて、駆動装置１２の構成について説明する。

モータ１０は、三相のブラシレスＤＣモータであり、そのモータ１０の固定子巻線に駆動電流を供給する駆動装置１２は、図２に示すようにインバータ回路１４、制御部１６とより構成されている。インバータ回路１４と、制御部１６を構成するＩＣは、プリント配線基板（以下、単にＰＣ基板という）２６に取り付けられ、モータ１０の固定子と共にモールド樹脂によって一体成形されている。

インバータ回路１４は、６個のＦＥＴ２４−１〜２４−６によりフルブリッジ回路によって構成し、三相の固定子巻線にそれぞれ駆動電流を供給する。このインバータ回路１４には、駆動電源ＶＣＣから直流電流が供給される。

制御部１６は、インバータ回路１４をＰＷＭ制御するものであり、外部から入力する速度指令信号ＶＳＴによってモータ１０をＯＮ／ＯＦＦ及び加減速させる。制御部１６は制御電源ＶＩＮから電源が供給される。制御部１６にはリセット信号が入力し、このリセット信号は、正常な状態では電圧ＶＲが供給され、リセットしたい場合にはこの電圧ＶＲの供給を停止させる。また、サーミスタ１８から温度検知信号が入力すると共に、インバータ回路１４の接地側配線に接続された電流検出線２０から過電流を検出するための電流検出信号が入力する。

制御部１６は、主制御部、速度検出回路、論理回路、ＰＷＭ回路から構成されている。主制御部に外部から速度指令信号ＶＳＴを入力すると、論理回路を介してＰＷＭ回路でその速度指令信号ＶＳＴに応じた回転速度のＰＷＭ信号をインバータ回路１４の各ＦＥＴ２４のゲート端子に出力する。インバータ回路１４では、モータ１０の三相の固定子巻線に三相の駆動電流を出力してモータ１０を回転させる。

不図示の３個のホールＩＣがモータ１０の回転子近傍に設けられ、この３個のホールＩＣから速度検出回路に位置検出信号を出力している。速度検出回路では３個のホールＩＣからの位置検出信号に基づいてモータの回転速度と回転子の位置とを演算し主制御部に出力する。主制御部では、速度検出回路からの現在の回転速度を外部から入力する速度指令信号ＶＳＴと比較し、この回転速度が速度指令信号ＶＳＴに応じた回転速度になるように論理回路をフィードバック制御する。これによって、外部から入力する速度指令信号ＶＳＴに対応してモータ１０が回転する。

また、主制御部は、保護回路から入力する信号、即ち、サーミスタ１８から入力する温度検出信号の電圧値が、予め定めた基準値以上になると、モータ１０の回転を停止させるか、または回転速度を減少させてインバータ回路１４がそれ以上温度上昇しないように保護する。

（２）温度保護の構成
本実施形態では、インバータ回路１４の各ＦＥＴを加熱温度からさらに保護するため、４個の温度ヒューズ２２が設けられている。温度ヒューズ２２の動作温度は、サーミスタ１８の動作温度である第２基準温度Ｔ２より高い第１基準温度Ｔ２となっている。この温度ヒューズ２２は、温度により切断し、恒久的に回路を切断するタイプであってもよく、また、温度が下がると再度導通するタイプでもよい。

温度ヒューズ２２は、ＰＣ基板２６の裏面であって、インバータ回路１４のＦＥＴ２４の裏面に取り付けられている。これによってＦＥＴ２４の温度を確実に検出することができる。なお、上記で説明したサーミスタ１８もＦＥＴ２４の裏面に取り付けられている。

温度ヒューズ２２は、制御部１６に制御電源を供給する供給配線２８の途中、速度指令信号ＶＳＴを供給する供給配線３０の途中、リセット信号を供給する供給配線上３２及び電流検出信号を供給する電流検出線２０の途中にそれぞれ設けられている。

（３）温度ヒューズ２２の動作内容
上記構成のモータ１０において、モータ１０が大きな負荷等によって加熱した場合、通常はサーミスタ１８がＦＥＴ２４の加熱を検知し、その検知温度が第２基準温度Ｔ２以上になると、サーミスタ１８から温度検出信号が制御部１６に出力され、インバータ回路１４がモータ１０を減速または停止させる。

しかしながら、何らかの理由でこのサーミスタ１８が破壊され正常に動作しない場合には、インバータ回路１４の温度が第２基準温度Ｔ２以上になる。そして、さらに温度が上昇し第１基準温度Ｔ１以上になると、温度ヒューズ２２が切断して、インバータ回路１４が停止する。温度ヒューズ２２が切断すると、制御部１６の制御電源ＶＩＮの供給が停止され、リセット信号の電圧ＶＲの供給も停止され、電流検出線２０からの電流検出信号も停止され、速度指令信号ＶＳＴも停止されるため、インバータ回路１４が確実に停止し、その温度上昇を防止することができる。

上記のようにサーミスタ１８が破壊され温度がさらに上昇し第１基準温度に達すると、温度ヒューズ２２が動作し確実にインバータ回路１４をＯＦＦ状態にするため、モータ１０が加熱したり、また、ＦＥＴ２４が破壊されることがない。特に、温度ヒューズ２２が４つの箇所にそれぞれ設けられているため、確実にインバータ回路１４をＯＦＦ状態にすることができる。

（５）変更例
上記実施形態では、インバータ回路１４のスイッチング素子、即ちパワー素子としてＦＥＴ２４を設けたが、これに代えてＩＧＢＴ（ＩｎｓｕｌａｔｅｄＧａｔｅＢｉｐｏｌａｒＴｒａｎｓｉｓｔｏｒ）を用いてもよい。

上記実施形態では、温度ヒューズ２２を４箇所に設けたが、これに限らず１箇所以上設ければインバータ回路１４をＯＦＦ状態にすることができる。

本発明の一実施形態を示す駆動装置のブロック図である。ＰＣ基板にサーミスタと温度ヒューズを取り付けた状態の側面図である。

符号の説明

１０モータ
１２駆動装置
１４インバータ回路
１６制御部
１８サーミスタ
２０電流検出線
２２温度ヒューズ
２４ＦＥＴ
２６ＰＣ基板
２８供給配線線
３０供給配線線
３２供給配線線

Claims

モータと、前記モータに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回路とを有するモータの駆動装置において、
前記インバータ回路は、複数のスイッチング素子を有し、
前記スイッチング素子の温度を検出して、前記検出温度が第１基準温度Ｔ１以上のときに前記インバータ回路をＯＦＦ状態にする温度ヒューズを設ける
ことを特徴とするモータの駆動装置。
前記スイッチング素子を固定したプリント配線基板の裏面に前記温度ヒューズを設ける
ことを特徴とする請求項１記載のモータの駆動装置。
前記温度ヒューズを、前記制御回路の電源の供給配線の途中に設ける
ことを特徴とする請求項１記載のモータの駆動装置。
前記温度ヒューズを、前記制御回路へ供給される前記モータの速度指令信号の配線の途中に設ける
ことを特徴とする請求項１記載のモータの駆動装置。
前記温度ヒューズを、前記制御回路のリセット信号の供給配線の途中に設ける
ことを特徴とする請求項１記載のモータの駆動装置。
前記温度ヒューズを、前記インバータ回路から前記制御回路への電流制限信号の供給配線の途中に設ける
ことを特徴とする請求項１記載のモータの駆動装置。
前記スイッチング素子を固定したプリント配線基板の裏面に温度検出素子をさらに設け、前記温度検出素子の検出温度が第２基準温度Ｔ２（但し、Ｔ２＜Ｔ１である）以上になると、前記制御回路は前記インバータ回路をＯＦＦ状態にする
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。