CN204721259U - 驱动电路、电动机、泵电动机、空调机、换气扇和热水器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种能够进行稳定的电动机动作、并且能够抑制异常的过电流保护动作以及噪音或异常噪音的产生的驱动电路、电动机、泵电动机、空调机、换气扇和热水器。所述驱动电路包括：位置检测传感器（5），其检测转子的位置；电动机驱动部（7），其含有向定子绕组供给驱动电流的逆变器电路（18）而构成；PWM信号生成部（6），其基于来自位置检测传感器（5）的位置检测信号和从外部输入的输出电压指令，生成用于驱动逆变器电路（18）的PWM信号；F/V转换电路（61），其将位置检测信号的频率转换为与转子的实际转速相当的电压值；以及超前角电路（46），其基于该电压值，进行逆变器电路（18）的输出电压相位的超前角控制。

Description

驱动电路、电动机、泵电动机、空调机、换气扇和热水器

技术领域

本实用新型涉及使用半导体模块在电力转换电路基板上形成的电动机驱动电路、内置其的驱动电路内置电动机及驱动电路内置泵电动机、搭载它们的空调机、换气扇、热泵式热水器、以及内置冷热水循环式空调机。

背景技术

在旋转驱动电动机时，如果电动机的转速增加，则由于电枢反应的影响等，通电定时会产生延迟。因此，例如公开了一种求取与速度指令电压对应的超前角值并使用该超前角值来驱动控制电动机的技术(例如专利文献1)。

专利文献1：日本特开2011-114995号公报

实用新型内容

一般而言，在驱动电路内置电动机中，速度指令电压生成部和电动机驱动电路形成在不同的基板上，并且两个基板之间用引线连接。由于构成电动机驱动电路的电力转换部是需要进行电力开/关的电路，所以会因该开/关动作而在引线中流过高频电流，从而向电动机内部传递在用于生成速度指令电压的速度指令电压生成部的基准电位上叠加了高频噪声的电位，电动机内部的基准电位产生变动，速度指令电压也产生变动，并且基于该速度指令电压生成的超前角指令电压也受到高频噪声的影响而产生变动。因此，在上述现有技术中，存在因电动机的旋转不稳定而成为产生异声或者控制发散的主要 原因的问题。此外，还存在下述问题：在速度指令电压急剧变化的情况下，使用与速度指令电压对应的超前角值所得到的输出电压相位角与具有机械惯性力矩的实际的电动机相位角之差增大，因无功电流增大而成为产生异常的过电流保护动作以及与其相伴的噪音的主要原因。

本实用新型鉴于上述情况而完成，其目的在于提供一种能够进行稳定的电动机动作、并且能够抑制异常的过电流保护动作以及噪音或异声的产生的电动机驱动电路、内置其的驱动电路内置电动机及驱动电路内置泵电动机、搭载它们的空调机、换气扇、热泵式热水器、以及内置冷热水循环式空调机。

为了解决上述问题、实现实用新型目的，本实用新型的第一种形态涉及的电动机驱动电路具备：位置检测传感器，其检测转子的位置；电动机驱动部，其含有向定子绕组供给驱动电流的逆变器电路而构成；PWM信号生成部，其基于来自上述位置检测传感器的位置检测信号和从外部输入的输出电压指令，生成用于驱动上述逆变器电路的PWM信号；F/V转换电路，其将上述位置检测信号的频率转换成与上述转子的实际转速相当的电压值；以及超前角电路，其基于上述电压值，进行上述逆变器电路的输出电压相位的超前角控制。

此外，本实用新型的第二种形态涉及的电动机驱动电路，在上述第一种形态的电动机驱动电路中，还具备：滤波电路，其抑制上述输出电压指令的电压变动。

此外，本实用新型的第三种形态涉及的电动机驱动电路，在上述第一种形态的电动机驱动电路中，使用MOSFET作为构成上述逆变器电路的开关元件。

此外，本实用新型的第四种形态涉及的电动机驱动电路，在上述第三种形态的电动机驱动电路中，上述MOSFET由宽禁带半导体形成。

此外，本实用新型的第五种形态涉及的电动机驱动电路，在上述第四种形态的电动机驱动电路中，上述宽禁带半导体是碳化硅、氮化镓类 材料或金刚石。

此外，本实用新型的第六种形态涉及的驱动电路内置电动机，构成上述第一种形态至第五种形态中任一项所述的电动机驱动电路的各部件中的、表面贴装型部件安装在印刷基板的一面，而且通孔安装型部件安装在上述印刷基板的另一面，使上述印刷基板的安装有上述表面贴装型部件的面朝向定子地配置，并将该印刷基板上的上述电动机驱动电路与上述定子电接合且由模制树脂密封。

此外，本实用新型的第七种形态涉及的驱动电路内置电动机，在上述第六种形态的驱动电路内置电动机中，上述电动机驱动部的主要部件被密封在同一封装体内以构成上述通孔安装型部件，上述PWM信号生成部的主要部件被密封在同一封装体内以构成上述表面贴装型部件。

此外，本实用新型的第八种形态涉及的驱动电路内置电动机，在上述第六种形态的驱动电路内置电动机中，上述印刷基板的外形呈半月形。

此外，本实用新型的第九种形态涉及的空调机，具备搭载有上述第六种形态至第八种形态中任一项所述的驱动电路内置电动机的室内机和室外机中的任一方或双方。

此外，本实用新型的第十种形态涉及的空调机，在上述第九种形态的空调机中，上述室内机具备由上述驱动电路内置电动机驱动的轴流式鼓风风扇。

此外，本实用新型的第十一种形态涉及的空调机，在上述第十种形态的空调机中，使用铁氧体磁体作为驱动上述鼓风风扇的上述驱动电路内置电动机的转子磁体。

此外，本实用新型的第十二种形态涉及的换气扇，搭载有上述第六种形态至第八种形态中任一项所述的驱动电路内置电动机。

此外，本实用新型的第十三种形态涉及的驱动电路内置泵电动机， 搭载有上述第一种形态至第五种形态中任一项所述的电动机驱动电路。

此外，本实用新型的第十四种形态涉及的热泵式热水器，搭载有上述第十三种形态所述的驱动电路内置泵电动机。

此外，本实用新型的第十五种形态涉及的内置冷热水循环式空调机，搭载有上述第十三种形态所述的驱动电路内置泵电动机。

根据本实用新型，提供一种能够进行稳定的电动机动作、并且能够抑制异常的过电流保护动作以及噪音或异声的产生的电动机驱动电路、内置其的驱动电路内置电动机及驱动电路内置泵电动机、搭载它们的空调机、换气扇、热泵式热水器、以及内置冷热水循环式空调机。

附图说明

图1是表示实施方式涉及的电动机驱动电路的一个结构示例的图。

图2(a)、(b)是表示实施方式涉及的驱动电路内置电动机的一个结构示例的图，图2(a)示出了将定子与配置有电动机驱动电路的各部件的印刷基板组合并用作为绝缘体的模制树脂将它们一体化的侧视截面图，图2(b)示出了图2(a)所示的向视透视图。

图3(a)、(b)是表示实施方式涉及的电动机驱动电路的印刷基板上的部件配置的一个示例的图，图3(a)示出了与图2的俯视透视图中看到的面相同的面，图3(b)将图3(a)的背面进行左右反转来表示。

图4是实施方式涉及的用于安装构成电动机驱动电路的各部件的印刷基板的俯视图。

图5是实施方式涉及的空调机的室内机和室外机的示意图。

图6是使用离心式的线型(ラインフロー型)鼓风风扇的室内机的纵截面图。

图7是使用轴流式的螺旋桨型鼓风风扇的室内机的纵截面图。

图8是实施方式涉及的驱动电路内置泵电动机的纵截面图。

符号说明

1 高压直流电源 

2 低压直流电源 

3 电动机驱动电路

4 驱动电路内置电动机

5 位置检测传感器(霍尔IC)

6 PWM信号生成部 

7 电动机驱动部 

8 定子

9 上游侧驱动电路

10 下游侧驱动电路

12～17 开关元件(MOSFET)

18 逆变器电路 

19 外部连接引线 

20 逻辑电路

21 印刷基板

22 连接端子

23 模制树脂

24 轴承套

25 转子贯通用孔 

28 分流电阻

30 印刷基板材 

32 计数电路

34 输出波形生成电路

36 数据选择电路 

38 PWM电路

40 门塞电路

42 死区时间电路 

44 保护复位电路 

46 超前角电路 

48 位置推定电路 

50 空调机

51 室内机

52 室外机

53 鼓风风扇(室内机)

54 鼓风风扇(室外机)

60 滤波电路

61 F/V转换电路

70 驱动电路内置泵电动机

71 叶轮

72 泵壳

73 转子磁体

74 罩

81 室内机

83 鼓风风扇(室内机)

84 安装部件

101 通孔安装型部件(功率IC)

102 表面贴装型部件(专用IC或微处理器)

103 表面贴装型部件(霍尔IC)

104 通孔安装型部件(连接器部件)

具体实施方式

下面，参照附图，来说明本实用新型的实施方式涉及的电动机驱动电路、内置其的驱动电路内置电动机及驱动电路内置泵电动机、搭载它们的空调机、换气扇、热泵式热水器、以及内置冷热水循环式空调机。此外，本实用新型不由下面所示的实施方式限定。

实施方式

图1是表示实施方式涉及的电动机驱动电路的一个结构示例、以及搭载该电动机驱动电路的驱动电路内置电动机的图。如图1所示，实施方式涉及的电动机驱动电路3，作为主要的结构要素包括：位置检测传感器5、PWM信号生成部6、滤波电路60、F/V转换电路61、以及电动机驱动部7。该电动机驱动电路3的输出与定子8的定子绕组连接，构成实施方式涉及的驱动电路内置电动机4。

位置检测传感器5例如由霍尔IC构成，输出与转子(未图示)的磁极位置对应的脉冲状位置检测信号，该霍尔IC是用绝缘体的环氧树脂将霍尔元件密封而成的。

电动机驱动部7包括：将开关元件12～17进行桥式连接而构成的逆变器电路18、逻辑电路20、上游侧驱动电路9、以及下游侧驱动电路10，电动机驱动部7的各结构要素的主要部件例如形成在功率IC的同一封装体内。

此外，逆变器电路18的下游侧的各开关元件15～17的负极侧，经由用于检测电动机电流的分流电阻28接地。

从高压直流电源1对逆变器电路18施加100V～400V的高电压，从低压直流电源2对逻辑电路20、上游侧驱动电路9、以及下游侧驱动电路10施加3V～20V的低电压。

构成逆变器电路18的各开关元件12～17例如由MOSFET构成，从该逆变器电路18的上游侧的各开关元件12～14与下游侧的各开关元件 15～17的各个连接点向三相定子绕组u、v、w供给驱动电流。

逻辑电路20基于从PWM信号生成部6输入的PWM信号，控制上游侧驱动电路9和下游侧驱动电路10，使逆变器电路18的上游侧的各开关元件12～14和下游侧的各开关元件15～17导通(ON)/断开(OFF)，来控制实施方式涉及的驱动电路内置电动机4的转子的旋转。

上游侧驱动电路9例如由HVIC(High Voltage IC，高压集成电路)构成，其安装于构成电动机驱动部7的功率IC内部的金属引线框架并且由树脂密封，上游侧驱动电路9基于从PWM信号生成部6输入的PWM信号，生成与高电位侧连接的各开关元件12～14的门信号。

该上游侧驱动电路9的高耐压部使用PN结分离构造或电介质分离构造。在HVIC的高耐压部采用PN结分离构造的情况下，与采用电介质分离构造的情况相比，能够得到更廉价的HVIC。此外，在HVIC的高耐压部采用电介质分离构造的情况下，与采用PN结分离构造的情况相比，能够得到例如可防止闩锁效应(latch up)的可靠性较高的HVIC。

下游侧驱动电路10例如由用树脂密封在构成电动机驱动部7的功率IC内部的LVIC(Low Voltage IC，低压集成电路)构成，其基于从PWM信号生成部6输入的PWM信号，生成与低电位侧连接的各开关元件15～17的门信号。

这里，上游侧驱动电路9和下游侧驱动电路10进行设计管理以使彼此的信号延迟时间相同，此外，为了使温度特性一致，与构成电动机驱动部7的其他的各结构要素的主要部件一起，密封在功率IC的同一封装体内。此外，在上游侧驱动电路9和下游侧驱动电路10双方都采用电介质分离构造的情况下，也能够形成在同一半导体元件上。

PWM信号生成部6包括：计数电路32、输出波形生成电路34、数据选择电路36、PWM电路38、门塞(gate block)电路40、死区时间(dead time)电路42、保护复位电路44、超前角电路46和位置推定电路48， PWM信号生成部6的各结构要素的主要部件例如形成在专用IC或微处理器的同一封装体内。从低压直流电源2对该PWM信号生成部6施加3V～20V的低电压。

位置推定电路48基于从位置检测传感器5输入的位置检测信号，将作为推定出的转子位置的位置信号输出到计数电路32。

超前角电路46基于从F/V转换电路61输入的电压值，进行逆变器电路18的输出电压相位的超前角控制，将进行相位控制时超前的输出电压相位的相位角信息作为超前角信号而输出。关于该超前角控制将在后文中说明。

计数电路32对从来自位置推定电路48的位置信号的上升沿(或下降沿)开始至下一个下降沿(或上升沿)为止的时间进行计数并输出到输出波形生成电路34。此外，基于来自超前角电路46的超前角信号进行相位控制。

在输出波形生成电路34中，基于经由滤波电路60输入的输出电压指令和由计数电路32计数的时间来生成调制波形。

在数据选择电路36中，基于规定的条件，将调制波形分成60°复位或360°复位后进行复位，并将该调制波形的控制信号输出到PWM电路38。

在PWM电路38中，将输入的调制波形的控制信号与三角波进行比较，生成PWM信号并输出到门塞电路40。该PWM信号经过死区时间电路42，输出到逻辑电路20。

门塞电路40是用于根据来自保护复位电路44的信号将PWM信号截断的电路，当通过分流电阻28检测出的检测电流为规定值以上时，保护复位电路44将其当作过电流，指示门塞电路40进行截断。

死区时间电路42是用于调整PWM信号的输出定时的电路。

滤波电路60将从外部输入的输出电压指令的高频噪声去除，并且对 输出电压指令的急剧的电压变动进行抑制。

F/V转换电路61将从位置检测传感器5输入的位置检测信号的频率转换为与转子的实际转速相当的电压值，输出到超前角电路46。

接下来，说明本实施方式的超前角控制。如果转子的转速增大，则逆变器电路的输出电压相位相对于在定子上感应出的感应电压的相位产生延迟，因此需要进行超前角控制，来修正该逆变器电路的输出电压相位的延迟。

这里，考虑使用与转子的转速指令值相当的输出电压指令来进行超前角控制，不过如上所述，该输出电压指令通常从外部经由引线输入到电动机驱动电路中，基于构成电动机驱动电路的逆变器电路的各开关元件的开关动作，高频电流流过该引线，从而向电动机内部传递在用于生成输出电压指令的电路的基准电位上叠加了高频噪声的电位。因此，电动机内部的基准电位产生变动，输出电压指令的电压值也产生变动，并且在使用该输出电压指令进行了超前角控制的情况下，基于输出电压指令生成的超前角信号也受到高频噪声的影响而产生变动，电动机的旋转不稳定，成为异声的产生或控制发散的主要原因。

此外，在输出电压指令急剧变化的情况下，基于与输出电压指令对应的超前角控制的电压相位角和具有机械惯性力矩的实际的电动机相位角之差增大，因无功电流增大而成为产生异常的过电流保护动作以及与其相伴的噪音的主要原因。

此外，还存在预先根据电动机的最大转速来固定超前角的方法，不过在这种情况下，在低转速范围内，逆变器电路的输出电压相位相对于实际的电动机相位角超前，因此在低转速范围内电动机电流增大，铜损增大。

此外，由于转矩增加，逆变器电路的输出电压相位相对于实际的电动机相位角也会产生延迟。也存在利用转矩与电动机电流的变动对应地 产生变动这一点，使用电动机电流的检测值进行超前角控制的方法，不过例如在电动机电流因急剧的负载变动而增大的情况下，存在控制发散的可能性。

因此，在本实施方式中，作为转子的转速的信息，将通过霍尔IC(即位置检测传感器5)检测出的位置检测信号的频率转换为与转子的实际转速相当的电压值，并基于该电压值进行超前角控制。

这样，通过基于转子的实际转速进行超前角控制，能够抑制因构成电动机驱动电路3的逆变器电路18的各开关元件12～17的开关所产生的高频噪声的影响，并且不取决于由输出电压指令的急剧变化或急剧的负载变动所引起的电压电流变动，而是以与转子的实际转速对应的最佳相位进行电动机驱动控制，因此能够进行稳定的电动机动作，能够抑制异常的过电流保护动作以及噪声或异声的产生。

此外，在本实施方式中，通过滤波电路60去除输出电压指令的高频噪声，并且抑制输出电压指令的急剧的电压变动。由此，在基于输出电压指令的输出电压控制中，也能够抑制上述高频噪声带来的影响，还抑制输出电压的急剧的变动，因此能够减小基于输出电压控制的转速与具有机械惯性力矩的实际的电动机转速之差，能够进行更加稳定的电动机动作。

这里，对在使用MOSFET作为构成逆变器电路18的各开关元件12～17的结构的情况下的效果进行说明。

一般而言，已知MOSFET的导通电阻与电流的平方成比例，如上所述，在本实施方式中，通过超前角控制以最佳相位进行电动机驱动控制，由此特别是与预先根据电动机的最大转速来固定超前角的方法相比，能够在低转速范围内减小电动机电流。因此，在本实施方式涉及的电动机驱动电路3中，在使用MOSFET作为构成逆变器电路18的各开关元件12～17的情况下，能够有效地引起基于MOSFET的额定损耗减小的效果，能够 得到更高效率的电动机驱动电路3。

此外，在本实施方式涉及的电动机驱动电路3中，作为构成逆变器电路18的各开关元件12～17，例如优选应用使用了由碳化硅(SiC)、氮化镓(GaN)类材料、或者金刚石等宽禁带(下面称为“WBG”)半导体形成的MOSFET的结构。

由WBG半导体形成的MOSFET与由Si(硅)类半导体形成的MOSFET相比，其额定损耗较小，但是开关的上升陡度dv/dt较大且噪声产生量较大。如上所述，本实施方式涉及的电动机驱动电路3的超前角控制或输出电压控制，由于对高频噪声的耐性较高，所以在使用由WBG半导体形成的MOSFET作为构成逆变器电路18的各开关元件12～17的情况下，也能够进行稳定的电动机动作。

接着，参照图2(a)、(b)和图3(a)、(b)，说明实施方式涉及的电动机驱动电路3的印刷基板上的部件配置以及驱动电路内置电动机4的结构。

图2(a)、(b)是表示实施方式涉及的驱动电路内置电动机的结构示例的图。图2(a)示出了将定子8与配置有电动机驱动电路3的各部件101、102、103的印刷基板21组合并用作为绝缘体的模制树脂将它们一体化的侧视截面图，图2(b)示出了图2(a)所示的向视透视图。

如图2(a)、(b)所示，构成图1所示的电动机驱动电路3的各部件101、102、103，与用于与生成输出电压指令的外部电路(未图示)、以及高压直流电源1、低压直流电源2等连接的外部连接引线19的连接器部件104一起安装在同一印刷基板21上，该印刷基板21与在定子铁芯上卷绕绕组而构成的定子8相对地配置。电动机驱动电路3的输出焊接在用于与定子8的绕组电接合的连接端子22上。此外，印刷基板21和定子8由模制树脂23密封，以机械的方式接合而形成一体。该模制树脂23在定子8朝向印刷基板21的一侧形成轴承套24，并且在其相反一侧沿着定子8的内周面开设有转 子贯通用孔25。组合了主轴和轴承的转子嵌在该转子贯通用孔25中，形成使轴承套24与轴承嵌合的结构，在印刷基板21的中央部，开设有用于使组合了轴承的主轴贯通的圆形的孔。

图3(a)、(b)是表示实施方式涉及的电动机驱动电路的印刷基板上的部件配置的一个示例的图。图3(a)示出了与图2的俯视透视图中看到的面相同的面，图3(b)将图3(a)的背面进行左右反转来表示。下面，因图3(b)所示的面是与定子8相对的面而将其称为“定子侧”，将图3(a)所示的面称为“定子相反侧”。

在图3(a)、(b)中，通孔安装型部件101例如是将图1中说明的电动机驱动部7的各结构要素的主要部件封装化而得到的功率IC，表面贴装型部件102例如是将图1中说明的PWM信号生成部6的各结构要素的主要部件封装化而得到的专用IC或微处理器，表面贴装型部件103例如是将图1中说明的作为位置检测传感器5的霍尔元件用树脂密封而得到的霍尔IC。此外，在下面的说明中，将外部连接引线19的连接器部件104也作为通孔安装型部件104进行说明。

在本实施方式中，如图3(a)、(b)所示，将包含功率IC等的通孔安装型部件101、104安装在印刷基板21的定子相反侧，将包含专用IC或微处理器、霍尔IC等的表面贴装型部件102、103安装在印刷基板21的定子侧。下面，说明由此带来的效果。

如图2(a)、(b)所示，由于与印刷基板21的定子侧的面相接的模制树脂23位于定子8与印刷基板21之间，所以从定子8散发的热的传播被热电阻较大的印刷基板21阻碍，热分布变得大致均匀，温度梯度较小。

与此相对，由于与印刷基板21的定子相反侧的面相接的模制树脂23位于热电阻较大的印刷基板21与电动机表面之间，所以越靠近印刷基板21，温度越高，越靠近电动机表面，温度越低，相比与印刷基板21的定 子侧的面相接的模制树脂23，温度梯度增大。

也就是说，安装在印刷基板21的定子相反侧的面上的部件，与安装在印刷基板21的定子侧的面上的部件相比，更容易受到由模制树脂23的热收缩引起的应力。

在本实施方式中，如上所述，将因应力而容易发生焊接断裂的表面贴装型部件102、103安装在印刷基板21的定子侧，并且将通孔安装型部件101、104安装在印刷基板21的定子相反侧，由此能够使印刷基板21的焊接工序仅为安装表面贴装型部件102、103的定子侧的面的焊接流程工序，能够降低构成驱动电路内置电动机4的电动机驱动电路3的制造成本。而且，使该印刷基板21的定子侧的面朝向定子8地配置，将印刷基板21上的电动机驱动电路3与定子8电接合并由模制树脂23密封，这样相对于热历史来说焊接寿命延长，从而能够提高驱动电路内置电动机4的可靠性。

此外，在本实施方式中，如图2(a)、(b)和图3(a)、(b)所示，印刷基板21的形状为使圆形欠缺了一部分的半月形。下面，说明由此带来的效果。

图4是实施方式涉及的用于安装构成电动机驱动电路的各部件的印刷基板的俯视图。在本实施方式中，从1片长方形的印刷基板材30裁取6片用于安装电动机驱动电路3(参照图1)的半月形的印刷基板21的材料。参见图4可一目了然，半月形的印刷基板21与圆形的印刷基板相比，更容易取料。此外，如图3所示，将构成电动机驱动部7的各结构要素的主要部件汇集在通孔安装型的功率IC的同一封装体内，并安装在印刷基板21的定子相反侧，由此能够将构成PWM信号生成部6的各结构要素的主要部件汇集在表面贴装型的专用IC或微处理器等的同一封装体内，并效率良好地配置在印刷基板21的定子侧。进而，将构成PWM信号生成部6的各结构要素的主要部件汇集在表面贴装型的专用IC或微处理器等的同一封装体内，由此也 能够实现用于安装电动机驱动电路3的印刷基板21的小型化。

图5是实施方式涉及的空调机的室内机和室外机的示意图。此外，图6是使用离心式的线型鼓风风扇的室内机的纵截面图。此外，图7是使用轴流式的螺旋桨型鼓风风扇的室内机的纵截面图。在图5所示的实施方式涉及的空调机50中，本实施方式涉及的驱动电路内置电动机4优选作为驱动下述鼓风风扇的电动机使用：图6所示的室内机51使用的离心式的线型鼓风风扇53、图7所示的室内机81使用的轴流式的螺旋桨型鼓风风扇83、以及室外机52的鼓风风扇54(参照图5)。这些鼓风风扇53、54、83的旋转叶片的惯性力矩大于转子的惯性力矩，因此多数情况下转子的实际转速的单位时间内的变化小于由输出电压指令控制的转速的变化。因此，通过应用本实施方式涉及的驱动电路内置电动机4，基于转子的实际转速进行超前角控制所带来的效果增大，能够进行稳定的动作。

此外，通常，已知图7所示的轴流式的螺旋桨型鼓风风扇83的送风效率高于图6所示的离心式的线型鼓风风扇53。另一方面，由于在风路中设置鼓风风扇83的安装部件84，所以因该安装部件84妨碍送风而导致效率恶化，成为压力损失增大的主要原因。为了减小该压力损失，作为鼓风风扇83的安装部件84，需要形成细长的异形形状以不阻碍风路。如果使鼓风风扇83的安装部件84形成为这样的细长的异形形状，则电动机的振动增大，产生与其相伴的噪音增大的问题。在本实施方式中，通过基于转子的实际转速进行超前角控制，能够不取决于由输出电压指令的急剧变化或急剧的负载变动所引起的电压电流变动，而是以与转子的实际转速对应的最佳相位进行电动机驱动控制，此外，由于抑制了输出电压指令的急剧的电压变动，所以也能够抑制输出电压的急剧的变动，减小基于输出电压控制的转速与具有机械惯性力矩的实际的电动机转速之差。因此，能够抑制在加减速时产生振动，不会给在室内的使用者带来因噪音或振动产生的不舒服感，能够得到送风效率较高的空调机。

此外，由于通过使用送风效率较高的轴流式鼓风风扇83能够改善设备的效率，所以能够使用不需要背轭(back yoke)的磁极互为反向的铁氧体磁体作为转子磁体。在这种情况下，不需要使用稀土类磁体等的稀土，能够有效地利用资源。

此外，例如将本实施方式涉及的驱动电路内置电动机4应用于换气扇，也能够获得同样的效果。特别地，本实施方式涉及的驱动电路内置电动机4与预先根据电动机的最大转速来固定超前角的方法相比，由于能够在低转速范围内减小电动机电流，所以在低速运转的比例较大的24小时换气型换气扇中，能够进行铜损得到抑制的高效率的运转。

图8是实施方式涉及的驱动电路内置泵电动机的纵截面图。在图8所示的驱动电路内置泵电动机70中具有：叶轮71、泵壳72、以及用于防止流体流入印刷基板21及定子8的罩74，罩74位于转子磁体73与定子8之间。

在这样的驱动电路内置泵电动机70中，在使用了利用电动机电流的检测值进行超前角控制的方法的情况下，例如当异物混入叶轮71与泵壳72之间或者转子磁体73与罩74之间而产生轴锁时，电动机电流增大，超前角控制发散，也就是说逆变器电路18的电压相位角与具有机械惯性力矩的实际的电动机相位角之差增大，其结果是，不再产生转矩。与此相对，在应用本实施方式涉及的电动机驱动电路3作为驱动电路内置泵电动机70的驱动电路的情况下，即使异物混入内部而产生轴锁，也基于转子的实际转速进行超前角控制，因此能够不失去转矩而排出混入的异物。

此外，例如将这样的驱动电路内置泵电动机70应用于热泵式热水器或内置冷热水循环式空调机，当然也能够获得同样的效果。

如上所述，根据实施方式的电动机驱动电路、内置其的驱动电路内置电动机及驱动电路内置泵电动机、搭载它们的空调机、换气扇、热泵式热水器、以及内置冷热水循环式空调机，作为转子的转速的信息，将由霍尔IC检测出的位置检测信号的频率转换为与转子的实际转速相当的电压值， 并基于该电压值进行超前角控制，因此能够抑制因构成逆变器电路的各开关元件的开关而产生的高频噪声所带来的影响，不取决于由输出电压指令的急剧变化或急剧的负载变动所引起的电压电流变动，而是以与转子的实际转速对应的最佳相位进行电动机驱动控制。由此，能够进行稳定的电动机动作，能够抑制异常的过电流保护动作以及噪音或异声的产生。

此外，通过滤波电路去除输出电压指令的高频噪声，并且抑制输出电压指令的急剧的电压变动，由此在基于输出电压指令的输出电压控制中，也能够抑制上述高频噪声带来的影响，还抑制输出电压的急剧的变动，因此能够减小基于输出电压控制的转速与具有机械惯性力矩的实际的电动机转速之差，能够进行更加稳定的电动机动作。

此外，作为构成逆变器电路的各开关元件，通过采用使用了MOSFET的结构，能够有效地引起基于MOSFET的额定损耗减小的效果，从而能够得到更高效率的电动机驱动装置。

此外，由于对高频噪声的耐性较高，所以作为构成逆变器电路的各开关元件，优选应用使用了开关的上升陡度dv/dt较大且噪声产生量较大的由WBG半导体形成的MOSFET的结构，能够进行稳定的电动机动作。

此外，使用在上述实施方式中说明的由WBG半导体构成的开关元件所带来的效果不限于上述的效果。

例如由WBG半导体形成的MOSFET，由于耐电压性高且容许电流密度也高，所以能够实现小型化，通过使用这些小型化的MOSFET来构成功率IC，能够实现功率IC的小型化。

此外，由WBG半导体形成的MOSFET，由于耐热性也高，所以能够简化功率IC的冷却单元，因此能够实现安装有该功率IC的电动机驱动电路、内置其的驱动电路内置电动机、以及驱动电路内置泵电动机的小型化。

此外，将因应力而容易发生焊接断裂的表面贴装型部件安装在印刷基板的定子侧，并且将通孔安装型部件安装在印刷基板的定子相反侧，由此能够使印刷基板的焊接工序仅为安装表面贴装型部件的定子侧的面的焊接流程工序，能够降低构成驱动电路内置电动机的电动机驱动电路的制造成本。而且，使该印刷基板的定子侧的面朝向定子地配置，将印刷基板上的电动机驱动电路与定子电接合并由模制树脂密封，由此相对于热历史来说焊接寿命延长，能够提高驱动电路内置电动机的可靠性。

此外，使构成电动机驱动部的各结构要素的主要部件作为被密封在同一封装体内的通孔安装型的功率IC而构成，使构成PWM信号生成部的各结构要素的主要部件作为被密封在同一封装体内的表面贴装型的专用IC或微处理器而构成，由此能够实现用于安装电动机驱动电路的印刷基板的小型化。

此外，使用于安装电动机驱动电路的印刷基板的外形呈半月形，由此与外形呈圆形相比能够效率较高地从1片印刷基板材上取料。

此外，本实施方式涉及的驱动电路内置电动机，优选作为驱动空调机的室内机的鼓风风扇或室外机的鼓风风扇的电动机使用。由于这些鼓风风扇的旋转叶片的惯性力矩大于转子的惯性力矩，所以多数情况下转子的实际转速的单位时间内的变化小于由输出电压指令控制的转速的变化。因此，通过应用本实施方式涉及的驱动电路内置电动机，基于转子的实际转速进行超前角控制所带来的效果增大，能够进行稳定的动作。

此外，作为空调机的室内机的鼓风风扇，即使在使用与离心式的线型鼓风风扇相比送风效率高、但电动机的安装部件需要采用细长的异形形状而容易产生振动及噪音的轴流式的螺旋桨型鼓风风扇的情况下，也能够抑制在加减速时产生振动，因此不会给室内的使用者带来因噪音或振动产生的不舒服感，能够获得送风效率较高的空调机。

此外，由于通过使用送风效率较高的轴流式风扇能够改善设备的效率， 所以能够使用不需要背轭的磁极互为反向的铁氧体磁体构成转子，由于不需要使用稀土类磁体等的稀土，所以能够有效地利用资源。

此外，例如将本实施方式涉及的驱动电路内置电动机应用于换气扇，也能够获得同样的效果，特别地与预先根据电动机的最大转速来固定超前角的方法相比，由于能够在低转速范围内减小电动机电流，所以在低速运转的比例较大的24小时换气型换气扇中，能够进行铜损得到抑制的高效率的运转。

此外，在应用本实施方式涉及的电动机驱动电路作为驱动电路内置泵电动机的驱动电路的情况下，即使异物混入内部而发生轴锁，也基于转子的实际转速进行超前角控制，因此能够不失去转矩而排出混入的异物。

此外，例如将这样的驱动电路内置泵电动机应用于热泵式热水器或内置冷热水循环式空调机，也能够获得同样的效果。

此外，在上述的实施方式中，对基于转子的实际转速进行超前角控制的示例进行了说明，不过除此以外也能够一并采用使用电动机电流的检测值进行超前角控制的方法。在这种情况下，例如使用通过在图1中说明的分流电阻28检测出的电动机电流来进行超前角控制即可。在这种情况下，通过减小与电动机电流的检测值对应的超前角控制的控制量，例如即使在产生急剧的负载变动的情况下，也能够抑制超前角控制发散。

此外，在上述的实施方式中，说明了通过滤波电路去除输出电压指令的高频噪声，并且抑制输出电压指令的急剧的电压变动，因此作为构成逆变器电路的开关元件，优选应用使用了能够进行高速开关的MOSFET、或者开关的上升陡度dv/dt较大且噪声产生量较大的由WBG半导体形成的MOSFET的结构，不过开关元件的种类不局限于此，例如即使是双极晶体管或IGBT，显然也能够获得同样的效果。

此外，在上述的实施方式中，使用内置有电动机驱动电路的驱动电路内置电动机和驱动电路内置泵电动机进行了说明，不过即使是电动机 驱动电路与电动机或泵电动机在实体上分开的结构，显然也能够获得同样的效果。

此外，以上的实施方式示出的结构是本实用新型的结构的一个示例，显然也能够与其他的公知技术组合，并且在不脱离本实用新型的要旨的范围内也能够省略一部分等进行变更而构成。

Claims (15)

1.一种电动机驱动电路，其特征在于，具备：

位置检测传感器，其检测转子的位置；

电动机驱动部，其含有向定子绕组供给驱动电流的逆变器电路而构成；

PWM信号生成部，其基于来自所述位置检测传感器的位置检测信号和从外部输入的输出电压指令，生成用于驱动所述逆变器电路的PWM信号；

F/V转换电路，其将所述位置检测信号的频率转换成与所述转子的实际转速相当的电压值；以及

超前角电路，其基于所述电压值，进行所述逆变器电路的输出电压相位的超前角控制。

2.根据权利要求1所述的电动机驱动电路，其特征在于，还具备：

滤波电路，其抑制所述输出电压指令的电压变动。

3.根据权利要求1所述的电动机驱动电路，其特征在于：

使用MOSFET作为构成所述逆变器电路的开关元件。

4.根据权利要求3所述的电动机驱动电路，其特征在于：

所述MOSFET由宽禁带半导体形成。

5.根据权利要求4所述的电动机驱动电路，其特征在于：

所述宽禁带半导体是碳化硅、氮化镓类材料或金刚石。

6.一种驱动电路内置电动机，其特征在于：

构成权利要求1～5中任一项所述的电动机驱动电路的各部件中的、表面贴装型部件安装在印刷基板的一面，而且通孔安装型部件安装在所述印刷基板的另一面，

使所述印刷基板的安装有所述表面贴装型部件的面朝向定子地配置，并将该印刷基板上的所述电动机驱动电路与所述定子电接合且由模制树脂密封。

7.根据权利要求6所述的驱动电路内置电动机，其特征在于：

所述电动机驱动部的主要部件被密封在同一封装体内以构成所述通孔安装型部件，所述PWM信号生成部的主要部件被密封在同一封装体内以构成所述表面贴装型部件。

8.根据权利要求6所述的驱动电路内置电动机，其特征在于：

所述印刷基板的外形呈半月形。

9.一种空调机，其特征在于：

具备搭载有权利要求6～8中任一项所述的驱动电路内置电动机的室内机和室外机中的任一方或双方。

10.根据权利要求9所述的空调机，其特征在于：

所述室内机具备由所述驱动电路内置电动机驱动的轴流式鼓风风扇。

11.根据权利要求10所述的空调机，其特征在于：

使用铁氧体磁体作为驱动所述鼓风风扇的所述驱动电路内置电动机的转子磁体。

12.一种换气扇，其特征在于：

搭载有权利要求6～8中任一项所述的驱动电路内置电动机。

13.一种驱动电路内置泵电动机，其特征在于：

搭载有权利要求1～5中任一项所述的电动机驱动电路。

14.一种热泵式热水器，其特征在于：

搭载有权利要求13所述的驱动电路内置泵电动机。

15.一种内置冷热水循环式空调机，其特征在于：

搭载有权利要求13所述的驱动电路内置泵电动机。