JP2005143210A - 電気機器 - Google Patents

Abstract

【課題】静電気及びノイズによる誤動作及び破壊が生じた場合にソフト的な制御によらない保護装置を備えることにより、確実に電気機器を保護すること。
【解決手段】静電気及びノイズに対して誤動作及び破壊の恐れのある電子部品を保護装置に使用しないでＤＣブラシモータが異常時になるときは巻線が過熱されることを考慮して巻線の温度を検知して動作する温度ヒューズ及びサーマルプロテクタ等の機構部品を使用することによりＤＣブラシレスモータを駆動している電源に直列に接続することにより直接遮断し静電気及びノイズによる誤動作及び破壊の影響の無い構成とした。
【選択図】 図１

Description

本発明はＤＣブラシレスモータを使用している電気機器の保護に関するものである。

特開平７−３３７０７２号（特許文献１）に記載されている従来の電気機器の保護装置は、ＤＣブラシレスモータの巻線の発熱による温度検知は冷媒を通して温度センサーにより検知し、ディスクリート回路又はマイコン等の電子部品により電流を遮断している。

この保護装置を構成している部品が電子部品であることと間接的に電流を遮断しているため、異常状態の静電気及びノイズによって部品の誤動作、破壊が生じた場合は保護動作を行うことは出来なかった。

特開平７−３３７０７２号公報

三相のＹ結線を構成するＤＣブラシレスモータにおける保誤動作はマイコンと電子部品の構成によりソフトと制御を組合わせて行っている（ロック保護、過電流保護、電流リミッター等）。

このため、静電気及びノイズによる誤動作及び破壊が生じた場合は電気機器を保護出来ない。

このような問題に対処し、本発明は、ソフトと制御によらずに、巻線の発熱に際しては確実に作動する保護装置を備えた電気機器を提供することを目的とする。

本発明は、Ｙ結線をなす３相の巻線を有するＤＣブラシレスモータと、このＤＣブラシレスモータを駆動するインバータ駆動回路と、このインバータ駆動回路に直流を供給する直流供給電源とが備わる電気機器において、前記巻線の二つの相に感熱応答性の保護装置をそれぞれ設け、前記インバータ駆動回路と前記直流供給電源との間に、直列に接続される二つの保護装置を直列に入れたことを特徴とする。

本発明によれば、保護装置でＤＣブラシレスモータに供給される電気を直接遮断しているので、ＤＣブラシレスモータの発熱を確実に止めることができる。

本発明の実施形態に係わる実施例について以下に説明する。

本発明の実施例の回路構成を図１に示す。

交流の電源１には電源スイッチ２が接続されており、フィルター回路３、整流回路４（直流供給電源）、インバータ駆動回路５、ＤＣブラシレスモータ６の順に接続されている。

ＤＣブラシレスモータ６はＵ相の巻線７、Ｖ相の巻線８、Ｗ相の巻線９がＹ結線になるように接続されている。保護装置１０、保護装置１１が各々Ｕ相、Ｖ相に取付けられ直列に接続されている。保護装置１０、保護装置１１は、温度ヒューズ及びサーマルプロテクタで形成され、温度を感知して電気回路をオフするオフ作動をする感熱応答性の機能を有する。

本実施例の場合には、保護装置はＵ相巻線７、Ｖ相巻線８に取付けているが、保護装置は任意の２相に取付けてもよい。これは、巻線に通電する場合、インバータ駆動回路５により必ず２相ずつの相の巻線、すなわちＵ⇔Ｖ、Ｖ⇔Ｗ、Ｗ⇔Ｕに必ず通電するようになっているので、２相に保護装置１０、保護装置１１を付けることにより必ず２相通電による巻線の異常温度を検知できるようになる。

本実施例では、整流回路４（直流供給電源）とインバータ駆動回路５の間の接続点１２に保護装置１０、保護装置１１を設けている。この電気機器の場合には、インバータ駆動回路５の基板と整流回路４（直流供給電源）は、元々分離され、コネクタで接続する構成になっているので、この接続個所を利用して保護装置１０、保護装置１１を付設する改造追加が簡単にできる。

また整流回路４（直流供給電源）とインバータ駆動回路５の間には電流検知回路１３が接続される。この電流検知回路１３は電子部品により構成されている。マイコン１４は制御電源１５から低圧の直流電源が供給される。

上記のような回路構成によれば、静電気及びノイズによりマイコン１４が暴走してＤＣブラシレスモータに異常電流が流れる。このため、巻線が温度上昇し、保護装置１０または保護装置１１のオフ作動で、インバータ駆動回路５に供給される直流電流の供給が途絶えるので、ブラシレスモータの運転を確実に止めることができるのである。ブラシレスモータの巻線が過熱して燃焼するのを防止できるので、極めて安全性が高いのである。

またブラシレスモータは、Ｕ相の巻線、Ｖ相の巻線、Ｗ相の巻線がＹ結線になるように接続されているので、保護装置を２相の巻線に備えることで、全相（３相）の保護ができ、１相分の保護装置を省略できる良さがある。

図３に本発明のＤＣブラシレスモータ６を構成しているステータ１６の側面部分断面図を示す。

ステータ１６は固定子鉄心１７を有する。固定子鉄心１７は両側から合成樹脂の絶縁体１８及び絶縁体１９により挟持されている。この絶縁体は固定子鉄心１７と一体成形してもよい。巻線２０ａ、２１ａ、２２ａは固定子鉄心１７を絶縁する絶縁体１８と絶縁体１９の上面に巻かれている。巻線２０ａ、２１ａ、２２ａは、前述したＵ相の巻線７、Ｖ相の巻線８、Ｗ相の巻線９に該当する。

図４に本発明のステータ１６の正面図を示す。

Ｕ相電源端子２０、Ｖ相電源端子２１、Ｗ相電源端子２２にＵ相の巻線２０ａ、Ｖ相の巻線２１ａ、Ｗ相の巻線２２ａが巻かれている。

この各相の電源端子は、引き出し用の圧接端子箱２３ａに各相の巻線の端末とともに挿入されることにより、巻線の絶縁皮膜が破られて電気的に接続される。また、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の巻線はＹ結線の構成に接続する。各相の巻線の他端は渡し用の圧接端子箱２３ｂに３連の圧接端子２４で短絡接続することで、巻線の他端の接続が簡単に行われる。

また、保護装置１０はＵ相の巻線２０ａと絶縁体１８を隔てて装着され、一端は引き出し用の圧接端子箱２３ａにリード線ともに挿入され圧接端子２５に接続される。保護装置１１はＶ相の巻線２２ａと絶縁体１８を隔てて装着され、一端は引き出し用の圧接端子箱２３ａにリード線ともに挿入され圧接端子２６に接続される。

なお、圧接端子箱は、絶縁体１８と一体に合成樹脂で形成されている。

保護装置１０と保護装置１１の他端を直列に接続するため、渡し用の圧接端子箱２３ｃに２連の圧接端子２７で短絡接続されている。二つの保護装置は隣り合わせの二相に配置されているので、接続距離が短縮され接続線を余分に補足することなく容易に接続ができる。

圧接端子２５、圧接端子２６は、整流回路４（直流の供給電源）とインバータ駆動回路５との間の接続点１２に接続され、どちらか一方の保護装置が動作するとＤＣブラシレスモータに供給している電源が遮断される。

図５に保護装置１０の部分断面図を示す。

保護装置１０は固定子鉄心１７の合成樹脂の絶縁体１８に設けた凹部（収納部）２８に装着される。凹部２８は、巻線２０ａの外周側に設けられているので、保護装置１０は巻線の外側に配置される。保護装置１０は、凹部（収納部）２８の隔壁部２９を介してＵ相の巻線２０ａと隣接するように置かれる。

隔壁部２９は、巻線から発生する発熱を保護装置１０に効率よく伝導するため、凹部２８を形成する他の壁部よりも薄くしている。こうすることにより、熱伝導を良くし巻線の急激な発熱に対して保護装置の動作の追従性を向上させ、保護装置１０の動作の信頼性を向上させている。

また、保護装置１０は回りが壁部で囲まれているので熱伝導効率も良くなる効果がある。さらに、保護装置１０の接触している狭い範囲の隔壁部２９の部分のみが薄くなっているので巻線を巻く時に巻線の張力により隔壁全体が変形するのを防止している。

図６に保護装置接続部の部分拡大図を示す。

保護装置１０には、２本のリード線３０、リード線３１が付いており、各々圧接端子２５、圧接端子２６に接続されている。リード線３０は単線の構成となっているので、直接根元から曲げると根元に大きな力が加わり損傷する恐れがある。これを防ぐために、絶縁体１８と一体成形されるリード線ガイド３２を設けた。このリード線ガイド３２の部分に沿わせてリード線３０を曲げることにより、リード線３０の根元から最短部で曲げることが出来る。無駄に配線を長くして這い回すことが無いので互いのリード線同士の絶縁距離を確保できる。

図７は保護装置を直接巻線に接触させた状態を示す部分拡大図を示す。

保護装置１０及び保護装置１１と巻線との間にある絶縁体の隔壁を除去して、その間に保護装置を装着している。

このため、保護装置には巻線から発生する熱をより効率よく伝導されるためＤＣブラシレスモータの二相短絡による急激な発熱に対しても時間遅れが少なく動作し保護することができる。また、巻線の両端面は絶縁体１８により挟持されているので平面となっているので、保護装置と接する巻線側は平面となり、保護装置との接触が安定するので巻線の温度に対する保護装置の動作温度のバラツキが少なくなる。また、本発明の実施例では保護装置の端末処理が圧接端子を用いているので作業の自動化が容易である。

図２は他の実施例に係わる回路構成を示す。

この実施例の回路では、保護装置１０、保護装置１１が電源スイッチ２とフィルター回路３の間の接続点１２ａに接続されている。制御電源１５は保護装置の接続点の後に位置しているので、保護装置が動作すると制御電源も遮断される。

接続点１２ａは交流電源側に保護装置１０、保護装置１１を接続しているので、直流電源側に挿入されているものに比較し、同じ電圧、電流容量であれば電圧が必ず零になる。電流が零または小さくなるので保護装置の動作の信頼性が向上する。

また、保護装置に自動復帰形の保護装置を使用することにより、再使用できる確立が高くなる。すなわち、静電気及びノイズによりマイコン１４が暴走してＤＣブラシレスモータに異常電流（二相の短絡電流）が流れて保護装置が動作したときは制御電源も同時に遮断されるので、ノイズによる動作時間が短くなり制御回路に与える損傷が少なくなる。このため、保護装置の自動復帰形により再使用できる。

本発明の実施例に係わるもので、直流電源側に保護装置を接続した時の回路図を示す。 本発明の他の実施例に係わるもので、交流電源側に保護装置を接続した時の回路図を示す。 本発明の実施例に係わるもので、ＤＣブラシレスモータを構成しているステータの側面部分断面図を示す。 本発明の実施例に係わるもので、ＤＣブラシレスモータを構成しているステータの正面図を示す。 本発明の実施例に係わるもので、ＤＣブラシレスモータを構成しているステータの保護装置部分の部分断面図を示す。 本発明の実施例に係わるもので、ＤＣブラシレスモータを構成しているステータの隔壁がある時の保護装置部分の部分拡大図を示す。 本発明の実施例に係わるもので、ＤＣブラシレスモータを構成しているステータの隔壁部が無い時の保護装置部分の部分拡大図を示す。

符号の説明

１…交流電源、２…電源スイッチ、３…フィルター回路、４…整流回路（直流供給電源）、５…インバータ駆動回路、６…ＤＣブラシレスモータ、７…Ｕ相の巻線、８…Ｖ相の巻線、９…Ｗ相の巻線、１０，１１…保護装置、１２，１２ａ…接続点、１３…電流検知回路、１４…マイコン、１５…制御電源、１６…ステータ、１７…固定子鉄心、１８，１９…絶縁体、２０…Ｕ相の電源端子、２１…Ｖ相の電源端子、２２…Ｗ相の電源端子、２３ａ，２３ｂ，２３ｃ…圧接端子箱、２４…３連の圧接端子、２５，２６…圧接端子、２７…２連の圧接端子、２８…凹部、２９…隔壁部、３０，３１…リード線、３２…リード線ガイド。

Claims (6)

1. Ｙ結線をなす３相の巻線を有するＤＣブラシレスモータと、このＤＣブラシレスモータを駆動するインバータ駆動回路と、このインバータ駆動回路に直流を供給する直流供給電源とが備わる電気機器において、
   前記巻線の二つの相に感熱応答性の保護装置をそれぞれ設け、
   前記インバータ駆動回路と前記直流供給電源との間に、直列に接続される二つの保護装置を直列に入れたことを特徴とする電気機器。
2. Ｙ結線をなす３相の巻線を有するＤＣブラシレスモータと、このＤＣブラシレスモータを駆動するインバータ駆動回路と、交流電源の交流を直流に整流して前記インバータ駆動回路に直流を供給する直流供給電源とが備わる電気機器において、
   前記巻線の二つの相に感熱応答性の保護装置をそれぞれ設け、
   前記交流電源と前記直流供給電源との間に、直列に接続される二つの保護装置を直列に入れたことを特徴とする電気機器。
3. 前記ＤＣブラシレスモータの固定子鉄心に巻装され集中巻の前記巻線と、前記固定子鉄心と前記巻線との間に介在される合成樹脂の絶縁体を有し、この絶縁体には前記巻線に隣接するところに前記保護装置が収納される収納部を設け、この収納部を形成する壁部は前記巻線と前記保護装置との間に設けられる隔壁部が他の壁部よりも薄く形成されるか、またはその隔壁部が存在しないことを特徴とする請求項１または請求項２記載の電気機器。
4. 前記保護装置は、隣接する前記巻線にそれぞれ設けたことを特徴とする請求項１または請求項２記載の電気機器。
5. 前記ＤＣブラシレスモータの固定子鉄心に巻装され集中巻の前記巻線と、前記固定子鉄心と前記巻線との間に介在される合成樹脂の絶縁体を有し、この絶縁体と一体成形される渡し用の圧接端子箱を設け、引き出し用の圧接端子箱を設け、
   二つの前記保護装置は一方のリード線が渡し用の圧接端子箱に挿入されて２連の圧接端子で短絡され、他端のリード線が引き出し用の圧接端子箱に挿入されて接続されることを特徴とする請求項１または請求項２記載の電気機器。
6. 前記交流電源と前記直流供給電源との間に直列に入れられる前記保護装置は自動復帰形とし、インバータ駆動回路を制御するマイコンの制御電源も含めて遮断できるようにしたことを特徴とする請求項２記載の電気機器。
   

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