CN101373912A

CN101373912A - 无刷模制电机

Info

Publication number: CN101373912A
Application number: CNA2008102142302A
Authority: CN
Inventors: 胜本纮至; 下防浩通; 花冈尚彦; 泽田知良
Original assignee: NIPPON ELECTRONICS SHIBAURA CO Ltd
Current assignee: NIPPON ELECTRONICS SHIBAURA CO Ltd
Priority date: 2007-08-21
Filing date: 2008-08-21
Publication date: 2009-02-25
Also published as: JP2009050096A

Abstract

本发明提供一种能够更确实地检测由于转子的锁止等引起的过电流所导致的定子绕组的异常发热的无刷模制电机。三相直流无刷模制电机(M)的各相的定子绕组(3)的槽内分别插入配置了温度保险丝(28)，并将各温度保险丝(28)电气地串联连接。此外，采用以低于温度保险丝(28)的断开温度的温度模制的材质作为模制树脂(6)。

Description

无刷模制电机

技术领域

本发明涉及一种具备定子的电机壳利用模制树脂使定子一体地模制成型而形成的无刷模制电机。

背景技术

以往，在电机中，为了确保防振性和可靠性等，利用模制树脂对定子整体进行模制。并且，在这种模制电机中，为了检知由于转子的锁止等引起的过电流所导致的定子绕组的异常发热，采用以下结构:将一个温度保险丝设置在从电源到定子绕组的电源线上，如果定子绕组温度上升到温度保险丝的动作温度以上，则温度保险丝熔断，切断流向定子绕组的电流(例如，参照专利文献1)。

此外，近年来在直流无刷电机中，也广泛地对定子整体进行模制并设置温度保险丝来切断流向定子绕组的电流。

专利文献1:JP特开平9-46976号公报([0011]段、图1、图2)。

发明内容

以往的模制电机特别是例如在多相的直流无刷模制电机的情况下，即使接近特定的定子绕组来配置一个温度保险丝，由于模制树脂的导热性，由其它定子绕组的温度上升而产生的热量也会传导到温度保险丝，或者构成用于向各定子绕组接通电流的驱动电路的开关元件的发热会聚集于模制树脂，并向温度保险丝传导该开关元件的热量，从而存在不能稳定地检测一个特定的定子绕组的温度上升的问题。

另一方面，也考虑代替温度保险丝或者除了温度保险丝之外，设置使用热敏电阻等温度检知元件的输入限制系统，伴随由温度检知元件检知的温度进行对各定子绕组的电流限制，但这样的使用仅通过温度使电阻值变化而不进行电气切断的模拟元件的输入限制系统，在美国保险商安全实验室(Underwriters Laboratories Inc.)发布的标准(以下将其称为UL标准)中，由于不是像温度保险丝那样完全切断电源，而不被承认。

本发明就是鉴于上述问题而作出的，其目的在于能够更确实地检测出由于转子的锁止引起的过电流所导致的定子绕组的异常发热。

为了实现上述目的，本发明的无刷模制电机的特征在于，具备设置在从电源到所述各定子绕组的电源线的中途、检知不同的相的所述定子绕组的断开温度以上的温度上升来电气地断开所述电源线的多个温度保险丝(方案1)。

此外，本发明的无刷模制电机的特征在于，所述定子绕组为三相用，至少两个所述温度保险丝配置在各相的所述定子绕组间(方案2)。

此外，本发明的无刷模制电机的特征在于，所述定子绕组为三相用，两个所述温度保险丝接近不同的两相的所述定子绕组而配置(方案3)。

此外，本发明的无刷模制电机的特征在于，所述各温度保险丝配置在所述定子铁心的槽内，对所述各温度保险丝的弯曲的引导部分实施热收缩管的包裹等绝缘处理(方案4)。

此外，本发明的无刷模制电机的特征在于，所述各温度保险丝电气地串联连接(方案5)。

此外，本发明的无刷模制电机的特征在于，所述模制树脂以低于所述温度保险丝的断开温度的温度模制(方案6)。

此外，本发明的无刷模制电机的特征在于，还具备伴随由检知电机内部的温度的热敏电阻等温度检知元件所检知的温度，而进行对所述各定子绕组的电流限制的温度检知·电流限制部，进行电流限制时的所述温度检知元件的动作范围被设定得低于所述温度保险丝的断开温度(方案7)。

根据方案1的发明，由于设置了电气地切断电源线的多个温度保险丝，所以在出现由于转子的锁止、过负荷运转导致的定子绕组的温度上升时，利用多个温度保险丝检知不同的相的定子绕组的切断温度以上的温度上升，所以不会像以往那样由于模制树脂的导热性而检知到特定的定子绕组以外的发热或驱动电路的开关元件的发热，从而温度保险丝发生误动作，能够更确实地检知由于转子的锁止、过负荷运转等引起的过电流所导致的定子绕组的异常发热来断开电源线。

而在三相无刷模制电机的情况下，作为将温度保险丝配置在相邻的定子绕组间时通电时的过热形式，有

(a)从温度保险丝的单侧的定子绕组过热的形式、

(b)从温度保险丝的相反侧的定子绕组过热的形式、

(c)从温度保险丝的两侧的定子绕组过热的形式

这三种形式，如方案2的发明所述，如果将至少两个温度保险丝配设在各相的定子绕组间，则任意一个温度保险丝能够检知来自其两侧的定子绕组的发热。

因此，根据方案2的发明，在三相无刷模制电机中，由于各温度保险丝中的任意一个必定检知来自其两侧的定子绕组的发热，所以能够更确实地检知由于转子的锁止、过负荷运转等引起的过电流所导致的定子绕组的异常发热。

此外，根据方案3的发明，在三相无刷模制电机中，由于通电时电流流向不同的两相的定子绕组，所以通过将两个温度保险丝接近不同的两相的定子绕组的例如上表面来配设，能够更确实地检知由于转子的锁止、过负荷运转等引起的过电流所导致的定子绕组的异常发热。

此外，根据方案4的发明，由于各温度保险丝的弯曲的引导部分上包裹有热收缩管，所以在将各温度保险丝插入定子铁心的槽内时，能够尽量抑制焊接热量对温度保险丝的影响，还能利用热收缩管确保电气绝缘性，维持温度保险丝的可靠性。

此外，根据方案5的发明，电气地串联连接各保险丝时，各温度保险丝中的任意一个必定能够检知来自其两侧的定子绕组的发热，所以能够更确实地检知由于转子的锁止、过负荷运转等引起的过电流所导致的定子绕组的异常发热，从而迅速断开电源线。

此外，根据方案6的发明，由于作为模制树脂采用了在低于温度保险丝的断开温度的温度下模制的材质，所以模制时的热量不会使温度保险丝熔断，能够更确实地检知由于转子的锁止、过负荷运转等引起的过电流所导致的定子绕组的异常发热。

此外，根据方案7的发明，由于具备由进行电流限制时的动作范围比温度保险丝的断开温度低的温度检知元件构成的温度检知·电流限制部，所以可以进行基于温度检知·电流限制部和温度保险丝的两级异常发热的检知，能够更确实地检知由于转子的锁止、过负荷运转等引起的过电流所导致的定子绕组的异常发热。而且，即使温度检知·电流限制部发生动作不良等，也能由温度保险丝检知异常发热，从而可以提供具有更优良的故障保险功能的无刷电机。

附图说明

图1是本发明的一个实施方式的三相直流无刷模制电机的纵剖面图。

图2是本发明的一个实施方式的电机控制电路部的块连线图。

图3是本发明的一个实施方式的温度保险丝和定子绕组的配置关系的说明图。

图4是本发明的一个实施方式的包裹有热收缩管的温度保险丝的外观图。

图5是本发明的其它实施方式的温度保险丝和定子绕组的配置关系的说明图。

附图标记说明

1:定子铁心；3(3u、3v、3w):定子绕组；4:定子；6:模制树脂；8:电机壳；28:温度保险丝；29:热收缩管；35:温度检知·电流限制部。

具体实施方式

参照图1至图4说明将本发明应用于三相直流无刷模制电机的情况的一个实施方式。另外，图1是电机的纵剖面图，图2是电机控制电路部的块连线图，图3是温度保险丝和定子绕组的配置关系的说明图，图4是包裹有热收缩管的温度保险丝的外观图。

本实施方式的三相直流无刷模制电机M(以下，也简称为电机M)如图1所示构成。即，在形成于定子铁心1的多个槽上，隔着绝缘体2卷绕三相定子绕组3(以下分别将U、V、W相的定子绕组称为定子绕组3u、3v、3w)来形成定子4，该定子4与后述的设有驱动电路的布线基板5一起通过模制树脂一体成型为筒状。这时，在利用模制树脂6一体成型时，也与第1轴承座7一体成型。

这样，通过利用模制树脂6使定子4、布线基板5、第1轴承座7一体成型从而构成了电机壳8。

进而，如图1所示，在电机壳8的内周插入转子10，该转子10由在中心嵌插了轴11的芯12和外嵌于该芯12的圆筒状的转子磁体13构成，通过在第1轴承座7上保持的第1滚珠轴承14和在第2轴承座15上保持的第2滚珠轴承16，旋转自由地支持转子10。

另外，图1中的20是形成有散热片21的电机盖，22、23是外嵌于电机盖20的端部的缓冲橡皮以及保持环，24是为了连接布线基板5的驱动电路等与图外的外部控制装置而向外部导出并包裹有保护管25的引线，26是安装在引线24前端的连接器。

而在图1所示的三相直流无刷模制电机M中，如图3所示，在各相的定子绕组3用的槽内各插入、配置一个合计3个温度保险丝28，在这些温度保险丝28弯曲的引导部分上，如图4所示包裹有热收缩管29，通过该热收缩管29能够尽量抑制在布线基板5上进行焊接时焊接热量对温度保险丝28的影响，并且能够确保电气绝缘性。

此外，还包含各温度保险丝28在内，如图2所示地连结安装于布线基板5的驱动电路等来构成电机控制电路部。

即，如图2所示，例如对图外的AC200V的商用交流电源进行整流、平滑，形成电机驱动所需的例如DC280V的直流的驱动电源电压Vm，利用图外的稳定电源部，形成例如DC15V的稳定的直流控制电源电压Vcc，将这些驱动电源电压Vm以及控制电源电压Vcc供给至逻辑部31。

逻辑部31作为由外部控制装置形成的电机M的速度指令取入决定PWM控制的占空比的DC输入信号Vsp，并且为了反馈控制电机驱动部33对电机的供电而取入由外部控制装置形成的旋转检测脉冲PG，外部控制装置与公知的无刷电机的速度的反馈控制同样，根据取入的旋转检测脉冲PG的脉冲周期检测电机的旋转速度。

这时，外部控制装置检测检测出的旋转速度与设定的目标速度的误差(偏移)，形成根据检测出的误差变化的、换言之电机M的旋转速度与目标速度相比越慢则越大的DC输入信号Vsp并向逻辑部31输出。

进而，逻辑部31具备控制后述的电机驱动部33的逆变器电路的驱动的PWM电路，该PWM电路基于旋转检测脉冲PG，利用PWM控制对逆变器电路的各开关元件进行高频开关。

并且，电机驱动部33具备由使用了FET、IGBT等电力用开关元件的公知的三相全桥构成的逆变器电路，基于PWM电路的各相的开关控制输出(例如每相两个输出)，逆变器电路的各开关元件利用例如数十KHz的PWM控制进行高频开关来对电机M进行供电驱动。

此外，向外部控制装置输入检测转子10的位置的例如三个霍尔IC的每时每刻的位置信息的信号，通过这些信号的处理，形成例如三相的PWM控制所需的各相一对、共计6个定时门脉冲等，并向逻辑部31的PWM电路输出，并且形成与电机M的转子旋转同步的每电气角30度的旋转检测脉冲PG，即12ppr(ppr是脉冲/1次旋转)的旋转检测脉冲PG，将该旋转检测脉冲PG向逻辑部31输出。

此外，逻辑部31的PWM电路将DC输入信号Vsp作为信号波，通过该信号波与由于自由振荡等形成的高频(上述数十KHz)三角波(或锯齿波)的载波的电平比较，形成占空比(通电期间)与DC输入信号Vsp对应地变化的PWM信号，基于该PWM信号与从外部控制装置输入的上述各定时门脉冲，形成各相的开关控制输出并向逆变器电路供给。另外，图2的GND表示接地。

这样，通过基于DC输入信号Vsp的反馈控制的电机驱动部33的逆变器电路的高频开关，电机M利用三相PWM控制被驱动并以设定的目标速度进行旋转。

各相的定子绕组3用的槽内分别配置的温度保险丝28如图2所示，在驱动电源电压Vm的电源线的中途以串联连接的状态配置，其结果，对于电机M的通电时的

(a)从温度保险丝的单侧的定子绕组过热的形式、

(b)从温度保险丝的相反侧的定子绕组过热的形式、

(c)从温度保险丝的两侧的定子绕组过热的形式这三种形式，三个温度保险丝28中的任意一个能够检知来自其两侧的定子绕组3的发热。

进而，如图2所示，逻辑部31具备由具有进行电流限制时的动作范围比温度保险丝的断开温度要低的正温度特征的温度检知元件构成的温度检知·电流限制部35，如果由于电机M的定子绕组3或逆变器电路的开关元件等的异常发热，温度检知元件的温度上升，则根据与其成比例增加的温度检知元件的电阻值的变化，温度检知·电流限制部35进行对电机M的定子绕组3的电流的限制(也包括电流切断)等。这时，由于选定了进行电流限制时的动作范围比温度保险丝28的断开温度要低的温度检知元件，所以可以检知基于温度检知·电流限制部35和温度保险丝28的两级异常发热。

因此，根据上述的实施方式，在三相直流无刷模制电机M的各相的定子绕组3的槽内分别插入、配置温度保险丝28，所以各温度保险丝28中的任意一个必然能够检知来自其两侧的定子绕组3的发热，能够更确实地检知由于转子10的锁止、过负荷运转等引起的过电流所导致的定子绕组3的异常发热。

此外，由于在各温度保险丝28的弯曲的引导部分上包裹有热收缩管29，所以在将各温度保险丝28插入定子铁心1的槽内的情况下，能够尽量抑制焊接热量对温度保险丝28的影响，并能利用热收缩管29确保电气绝缘性，能够维持温度保险丝28的可靠性。

进而，由于将各温度保险丝28电气性串联连接，所以各温度保险丝28中的任意一个必然能够检知来自其两侧的定子绕组3的发热，其结果，能够更确实地检知由于转子10的锁止、过负荷运转等引起的过电流所导致的定子绕组3的异常发热，从而能够迅速断开电源线。

此外，通过采用以比温度保险丝28的断开温度要低的温度模制的材质作为模制树脂6，能够防止由于模制时的热量使温度保险丝熔断。

进而，由于设置了由进行电流限制时的动作范围比温度保险丝28的断开温度要低的正温度特征的温度检知元件构成的温度检知·电流限制部35，所以能够进行基于温度检知·电流限制部35和温度保险丝28的两级的异常发热的检知，能够提供一种即使温度检知·电流限制部35发生动作不良等，也能由温度保险丝28检知异常发热，从而具有更优良的故障保险功能、可靠性高的电机M。

另外，本发明并不限定于上述的实施方式，只要不脱离其主旨则可以进行上述以外的各种变更。

例如，如图5所示，在三相直流无刷模制电机M中，可以将两个温度保险丝28接近不同的两相的定子绕组3(例如U、V相的定子绕组3u、3v)的上表面等来配置。

如果采用这样的结构，则电机M通电时电流流向不同的两相的定子绕组，所以利用接近不同的两相的定子绕组3来配置的两个温度保险丝28，能够更确实地检知由于转子10的锁止、过负荷运转等引起的过电流所导致的定子绕组的异常发热。

此外，在上述的实施方式中，说明了在逻辑部31中设有温度检知·电流限制部35，可以进行基于温度检知·电流限制部35和温度保险丝28的两级的异常发热的检知的情况，但不一定要设置温度检知·电流限制部35。

此外，在上述的实施方式中，以三相直流无刷模制电机M为例进行了说明，但本发明当然也可以应用于4相以上的多相直流无刷模制电机。

进而，在上述的实施方式中，三相直流无刷模制电机M的各相的定子绕组3的槽内分别配置了温度保险丝28，但只要将各温度保险丝28配置在各相的定子绕组间即可，至少两个温度保险丝28配置于定子绕组间即可。

Claims

1.一种无刷模制电机，通过由具备定子的电机壳利用模制树脂使所述定子一体地模制成型而形成，所述定子在定子铁心上卷绕有多相的定子绕组，所述无刷模制电机的特征在于，

具备多个温度保险丝，该多个温度保险丝设置在从电源到所述各定子绕组的电源线的中途，检知不同的相的所述定子绕组的断开温度以上的温度上升来电气地断开所述电源线。

2.根据权利要求1所述的无刷模制电机，其特征在于，

所述定子绕组为三相用，至少两个所述温度保险丝配置在各相的所述定子绕组间。

3.根据权利要求1所述的无刷模制电机，其特征在于，

所述定子绕组为三相用，两个所述温度保险丝接近不同的两相的所述定子绕组而配置。

4.根据权利要求2或3所述的无刷模制电机，其特征在于，

所述各温度保险丝配置在所述定子铁心的槽内，对所述各温度保险丝的弯曲的引导部分实施热收缩管的包裹等绝缘处理。

5.根据权利要求1至4中任意一项所述的无刷模制电机，其特征在于，

所述各温度保险丝电气地串联连接。

6.根据权利要求1至5中任意一项所述的无刷模制电机，其特征在于，

所述模制树脂以低于所述温度保险丝的断开温度的温度模制。

7.根据权利要求1至6中任意一项所述的无刷模制电机，其特征在于，

还具备温度检知·电流限制部，该温度检知·电流限制部伴随由检知电机内部的温度的热敏电阻等温度检知元件所检知的温度，而进行对所述各定子绕组的电流限制，

进行电流限制时的所述温度检知元件的动作范围被设定得低于所述温度保险丝的断开温度。