JP6545361B2 - 電動機、空気調和機、制御装置、及び電動機の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、固定子及び回転子を有する電動機に関する。

一般に、電動機の内部の記憶部に格納された制御プログラム及び制御パラメータなどのデータに基づいてモータ制御が実行される電動機が用いられている。特許文献１には、制御パラメータ設定用の通信線及びエンコーダ用コネクタを有する電動機が開示されている。さらに、特許文献１の電動機は、制御プログラムデータを書き換えるための専用の通信線及び通信コネクタを有する。

特開平８-２５６４９２号公報

しかしながら、特許文献１の電動機のように、書き込みデータの種類に応じてデータ書き込み用の信号線及びコネクタを電動機に搭載する場合、データの種類に伴って信号線又はコネクタなどの部品が増加し、部品の増加に伴って部品を配置するためのスペースが必要になるという問題がある。

そこで、本発明の目的は、電動機の外部からデータ書き込みが可能な電動機を、信号線又はコネクタ等の部品を追加することなく低コストで提供することである。

本発明の電動機は、回転子と、巻線を有する固定子と、を備えた電動機であって、駆動電流を前記巻線に供給する駆動部と、記憶部と、第１の装置から入力された第１の信号に従って前記駆動部を制御し、第２の装置から入力された第２の信号に従って前記記憶部への書き込み処理を行う制御部と、前記第１の信号及び前記第２の信号を前記制御部に伝送する信号線とを備え、前記制御部は、前記駆動部に印加される電圧を検出する検出部を有し、前記検出部で検出された電圧が閾値以上の場合、前記制御部に前記第１の信号が入力され、前記検出部で検出された電圧が閾値未満の場合、前記記憶部に前記第２の信号が入力される。

本発明によれば、外部からデータ書き込みが可能な電動機を、信号線又はコネクタ等の部品を追加することなく低コストで提供することができる。

本発明の実施の形態１に係る電動機の内部構造を概略的に示す断面図である。 巻線（３相コイル）及び複数のホールＩＣの構成を概略的に示す図である。 各相における相信号（誘起電圧）とホールＩＣの出力（磁極位置信号）との関係を示す図である。 （ａ）及び（ｂ）は、基板上における電子部品の配置関係の一例を示す図である。 （ａ）及び（ｂ）は、基板上における電子部品の配置関係の他の例を示す図である。 電動機の制御系の構成を概略的に示すブロック図である。 電圧監視部の構成を概略的に示す回路図である。 パワートランジスタＩＣの内部構成を概略的に示す回路図である。 過電流検出部の内部構成を概略的に示す回路図である。 変形例に係る電動機における制御部の構成を示すブロック図である。 比較例に係る電動機の制御系の構成を概略的に示すブロック図である。 電動機の製造工程を示すフローチャートである。 相信号と磁極位置信号との関係の一例を示す図である。 本発明の実施の形態２に係る空気調和機の構成を概略的に示す図である。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態に係る電動機１００の内部構造を概略的に示す断面図である。
電動機１００は、回転子１と、固定子３（モールド固定子）と、駆動部としてのパワートランジスタＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）４と、マイクロコントローラ５と、少なくとも１つのホールＩＣ７と、コネクタ１１が搭載された制御装置としての基板８（基板部）とを有する。電動機１００は、例えば、ブラシレスＤＣ（Ｄｉｒｅｃｔ Ｃｕｒｒｅｎｔ）モータである。本実施の形態では、電動機１００は、インナーロータ型モータであるが、アウターロータ型モータであってもよい。

さらに、電動機１００は、回転子１の回転を外部に伝える回転軸１ｂと、回転軸１ｂを支える軸受６ａ（出力側軸受）及び軸受６ｂ（反出力側軸受）と、固定子３と一体化され軸受６ａ及び６ｂを支えるブラケット１３とを有し、制御装置としての基板８には、信号線（通信線）としてのリード線１０が接続されている。

回転子１は、回転子マグネット１ａと、回転子センサマグネット１ｃとを有する。回転子１は、回転軸１ｂの軸線である軸線Ａ１を回転中心として回転自在である。

回転子マグネット１ａは、永久磁石によって構成されている。回転子マグネット１ａは、後述する固定子鉄心３ａと対向するように回転軸１ｂに固定されている。回転子マグネット１ａは、例えば、フェライト磁石又は希土類磁石によって構成される。

回転軸１ｂは、軸受６ａ及び６ｂによって回転自在に支持されている。

回転子センサマグネット１ｃは、ホールＩＣ７によって磁界が検出されるように回転子マグネット１ａに固定されている。回転子センサマグネット１ｃは、軸線Ａ１を回転中心として、回転子マグネット１ａ及び回転軸１ｂと共に回転する。

固定子３は、複数の電磁鋼板が積層された固定子鉄心３ａと、インシュレータ３ｂと、巻線２とを有する。巻線２と固定子鉄心３ａとを絶縁するため、巻線２と固定子鉄心３ａとの間にインシュレータ３ｂが備えられている。本実施の形態では、固定子鉄心３ａ及びインシュレータ３ｂは一体成型されている。固定子３は、固定子鉄心３ａ及びインシュレータ３ｂによって形成された複数のティース部を有する。各ティース部間には、スロットが形成されている。巻線２は、各ティース部に巻回されている。本実施の形態では、巻線２及び固定子３により、３相コイルが形成される。

軸受６ａは、電動機１００の出力側に固定されている。軸受６ｂは、電動機１００の反出力側に固定されている。

パワートランジスタＩＣ４は、電動機１００の外部の高圧電源に接続されている。その高圧電源から電力Ｅ１がパワートランジスタＩＣ４に供給される。ただし、パワートランジスタＩＣ４に供給される電力は、電動機１００の内部に備えられたバッテリからの電力でもよい。

パワートランジスタＩＣ４は、巻線端子９を介して巻線２に接続されている。パワートランジスタＩＣ４は、回転子１を回転させるための駆動電流を、巻線端子９を介して巻線２に供給する。パワートランジスタＩＣ４は、６個のパワートランジスタを有し、これらのパワートランジスタを、回転子マグネット１ａの磁極位置に応じて適切なタイミングでスイッチングさせることにより、回転子１に回転動力を与える。パワートランジスタのスイッチングは、マイクロコントローラ５から入力された制御信号に従って行われる。

図２は、巻線２（３相コイル）及び複数のホールＩＣ７の構成を概略的に示す図である。
図３は、各相における相信号ＳＧ６（誘起電圧）とホールＩＣ７の出力（磁極位置信号ＳＧ５）との関係を示す図である。

ホールＩＣ７は、回転子１の回転位置（位相）を検出する。具体的には、ホールＩＣ７は、回転子センサマグネット１ｃの回転位置を検出することによって、回転子１の回転位置を検出する。図２に示されるように、本実施の形態では、巻線２が巻かれた固定子３の相数は、Ｕ相（Ｕ）、Ｖ相（Ｖ）、及びＷ相（Ｗ）の３相であり、各相に対応するホールＩＣ７が、磁界を検出する。図３に示されるように、ホールＩＣ７の出力（磁極位置信号ＳＧ５）は、相信号ＳＧ６（誘起電圧）に応じて切り替わる。

基板８は、回転子１の回転を制御する電子回路を有する。本実施の形態では、パワートランジスタＩＣ４、マイクロコントローラ５、複数のホールＩＣ７、及びコネクタ１１が、基板８に固定されている。基板８は、軸線Ａ１に対して直交するように、固定子３と軸受６ａとの間に配置されている。基板８は、固定子３とともにモールド樹脂１２によって覆われており、基板８の位置は、モールド樹脂１２によって固定されている。コネクタ１１はモールド樹脂１２によって覆い隠され、固定子３の外に露出していない。

図４（ａ）及び（ｂ）は、基板８上における電子部品の配置関係の一例を示す図である。
本実施の形態では、図４（ａ）に示されるように、基板８のステータ面８ａ上にマイクロコントローラ５及び複数のホールＩＣ７が固定されている。図４（ｂ）に示されるように、ステータ面８ａの裏面である反ステータ面８ｂ上に、リードタイプのパワートランジスタＩＣ４が固定されている。リードタイプのパワートランジスタＩＣ４は、片面フロー工程において基板８上に取り付けることができる。コネクタ１１は、基板８の端部に固定されている。これらの部品以外の電子部品（例えば、抵抗及びコンデンサなど）は、基板８のステータ面８ａ及び反ステータ面８ｂ上に配置することができる。

図５（ａ）及び（ｂ）は、基板８上における電子部品の配置関係の他の例を示す図である。
基板８上における電子部品の配置関係は、図４（ａ）及び（ｂ）に示される例に限られない。例えば、図５（ａ）に示されるように、基板８のステータ面８ａ上にマイクロコントローラ５、複数のホールＩＣ７、及び表面実装タイプのパワートランジスタＩＣ４を固定してもよい。表面実装タイプのパワートランジスタＩＣ４は、片面リフロー工程において基板８上に取り付けることができる。これらの部品以外の電子部品（例えば、抵抗及びコンデンサなど）は、基板８のステータ面８ａ及び反ステータ面８ｂ上に配置することができる。

基板８に固定されたコネクタ１１には、電動機１００の外部から入力された制御信号ＳＧ１（第１の信号）及び制御信号ＳＧ２（第２の信号）を伝送する多重化を行えるリード線１０が接続されている。

コネクタ１１に接続されたリード線１０の他端は、電動機１００が搭載される第１の装置（例えば、空気調和機の制御基板）又は、制御プログラム（第１の制御情報）若しくは制御パラメータ（第２の制御情報）などの回転子を制御するための制御データ（制御情報）を書き込むための第２の装置としてのコンピュータ端末（例えば、データ送信機などの制御基板）に接続される。リード線１０は、電動機１００が搭載される装置（第１の装置）に接続された場合、電動機１００が搭載された装置から制御信号ＳＧ１（第１の信号）を受信し、制御プログラム又は制御パラメータなどのデータを書き込むためのコンピュータ端末（第２の装置）に接続された場合、コンピュータ端末から制御信号ＳＧ２（第２の信号）を受信する。

リード線１０は、制御信号ＳＧ１を第１のタイミングでマイクロコントローラ５（具体的には、後述する制御部５１）に伝送し、制御信号ＳＧ２を第２のタイミングでマイクロコントローラ５（具体的には、後述する制御部５１）に伝送する。

第１のタイミングと第２のタイミングとは、互いに異なるタイミングである。例えば、第１のタイミングとは、リード線１０と第１の装置とが電気的に接続されている状態において、第１の装置から入力された制御信号ＳＧ１を、リード線１０が伝送するタイミングである。例えば、第２のタイミングとは、リード線１０と第２の装置とが電気的に接続されている状態において、第２の装置から入力された制御信号ＳＧ２を、リード線１０が伝送するタイミングである。

モールド樹脂１２は、基板８及び固定子３の周囲に充填され、基板８と固定子３とを固定する。

ブラケット１３は、電動機１００の反出力側の開口部を塞ぐように、固定子３に取り付けられている。例えば、ブラケット１３は、固定子３の内側に嵌め込むことによって固定子３に固定することができる。軸受６ｂは、ブラケット１３の内側に嵌め込まれている。ブラケット１３は、導電性材料によって形成されている。

電動機１００の制御系の構成及び動作を詳細に説明する。
図６は、電動機１００の制御系の構成を概略的に示すブロック図である。
図６に示すように、電動機１００の制御系は、図示しない高圧電源に接続され高圧電源から電力Ｅ１を供給すると共に、巻線端子９を介して巻線２（固定子３）に接続されるパワートランジスタＩＣ４と、パワートランジスタＩＣ４に接続されると共にリード線１０に接続されるマイクロコントローラ５とで構成されている。パワートランジスタＩＣ４はグラウンド（ＧＮＤ）に繋がれており、パワートランジスタＩＣ４とグラウンドとの間に過電流検出用の抵抗Ｒ３が直列に配置されている。

マイクロコントローラ５は、回転子１を制御する駆動情報（例えば、制御信号ＳＧ１）が入力される制御部５１と、回転子１を制御する制御情報（例えば、制御プログラム及び制御パラメータ等）が記憶される記憶部５２とを有する。

制御部５１は、リード線１０を介して入力される制御信号ＳＧ１もしくは制御信号ＳＧ２のいずれかの出力を選択する選択部としてのマルチプレクサ５１４と、後述する記憶部５２に格納された制御プログラムを読み出すと共に、制御信号ＳＧ１に従って固定子３に流す電流（パワートランジスタＩＣ４から出力される電流）を制御するモータ制御部５１１と、制御信号ＳＧ２に従って制御パラメータなどの情報（制御情報）を記憶部５２に送る通信部５１２と、高圧電源からパワートランジスタＩＣ４に印加される電圧（固定子３に流れる電圧）を検出する検出部としての電圧監視部５１３と、モータ制御部５１１からパワートランジスタＩＣ４に出力される制御信号ＳＧ３によってパワートランジスタＩＣ４に印加される過電流を検出する過電流検出部５１５とを有する。なお、これらはマイクロコントローラ５の内部のハードウェアとして存在しているのではなく、ソフトウェアおよびマイクロコントローラ５の周辺回路と組み合わさって機能を実現してよい。

制御部５１は、リード線１０を介して、制御信号ＳＧ１（第１の信号）を第１のタイミングで受信し、制御信号ＳＧ２（第２の信号）を第２のタイミングで受信する。制御部５１は、電動機１００の外部からリード線１０に入力される種々の信号の内、制御信号ＳＧ１及び制御信号ＳＧ２のいずれか一つを、リード線１０を介して選択的に受信することもできる。制御部５１は、電動機１００の外部から入力された制御信号ＳＧ１に従ってパワートランジスタＩＣ４を制御する。さらに、制御部５１は、電動機１００の外部から入力された制御信号ＳＧ２に従って記憶部５２へパワートランジスタＩＣ４の制御パラメータ等の書き込み処理を行う。

制御信号ＳＧ１は、パワートランジスタＩＣ４を制御する信号（制御信号）である。本実施の形態では、制御信号ＳＧ１は、回転子１の回転速度（回転数）を制御する信号（回転速度制御信号）である。制御信号ＳＧ１は、例えば、電動機１００が搭載された装置（例えば、空気調和機）から出力され、電動機１００に入力される。ただし、制御信号ＳＧ１は、回転数を指令する信号（回転数指令信号）であってもよい。さらに、制御信号ＳＧ１は、ホールＩＣ７によって検出された回転数に基づく回転数フィードバック信号を含んでもよい。

制御信号ＳＧ２は、記憶部５２への書き込み処理の実行を制御部５１に要求する信号（書き込み要求信号）である。制御信号ＳＧ２は、電動機１００の設定（例えば、制御プログラム又は制御パラメータなどの書き込み）を行うユーザ（データ送信機）によって入力される。制御信号ＳＧ２は、書き込み要求信号以外の制御パラメータなどのデータを含んでもよい。さらに、制御信号ＳＧ２は、書き込み要求信号ではなく、回転子１の制御に用いられる制御プログラム（第１の制御情報）及び制御パラメータ（第２の制御情報）などの制御データ（制御情報）そのものでもよい。なお、制御信号ＳＧ２の中にＣＲＣ（Ｃｙｃｌｉｃ Ｒｅｄｕｎｄａｎｃｙ Ｃｏｄｅ）などの符号を加え、該符号を用いて誤書き込みを抑制しても良い。

制御部５１は、高圧電源からパワートランジスタＩＣ４に印加される電圧を検出する。制御部５１は、検出された電圧（例えば、検出された電圧の絶対値）が、予め定められた閾値以上であると判断した場合、リード線１０を介して受信した制御信号ＳＧ１に従ってパワートランジスタＩＣ４を制御する。制御部５１は、検出された電圧（例えば、検出された電圧の絶対値）が、予め定められた閾値よりも小さいと判断した場合、リード線１０を介して受信した制御信号ＳＧ２に従って書き込み処理を行う。なお、予め定められた閾値とは、回転子１が回転している間にパワートランジスタＩＣ４又は固定子３に印加されると推定される電圧値のバラツキ最小より小さい電圧値である。

記憶部５２は、書き換え可能な不揮発性メモリである。例えば、記憶部５２は、フラッシュメモリである。記憶部５２には、例えば、パワートランジスタＩＣ４の制御に用いられる制御プログラム、又はパワートランジスタＩＣ４を制御するための制御パラメータなどの制御データが格納される。

制御部５１の構成及び動作の例についてより具体的に説明する。

第１のタイミングの一例として、電圧監視部５１３で検出された電圧（高圧電源からパワートランジスタＩＣ４に印加される電圧）が予め定められた閾値以上の場合、制御部５１に制御信号ＳＧ１が入力される。具体的には、電圧監視部５１３で検出された電圧が予め定められた閾値以上の場合、電圧監視部５１３は制御信号ＳＧ１の出力を指示する切替信号ＳＧ４をマルチプレクサ５１４に出力し、マルチプレクサ５１４が制御信号ＳＧ１をモータ制御部５１１に送信する。すなわち、マルチプレクサ５１４は、切替信号ＳＧ４に基づいて制御信号ＳＧ１の出力先（モータ制御部５１１）を選択する。

モータ制御部５１１は、パワートランジスタＩＣ４におけるスイッチングを制御する。例えば、モータ制御部５１１は、リード線１０を介して電動機１００の外部から入力された制御信号ＳＧ１に従って制御信号ＳＧ３をパワートランジスタＩＣ４に出力することにより、パワートランジスタＩＣ４を制御する。モータ制御部５１１は、記憶部５２に格納された制御プログラムを読み出し、読み出された制御プログラムに従って各種制御（例えば、回転子１の制御）を行う。さらに、モータ制御部５１１は、記憶部５２に格納された制御パラメータを用いて制御信号ＳＧ３を生成する。すなわち、制御信号ＳＧ３は、パワートランジスタＩＣ４から出力される駆動電流を制御する信号（駆動制御信号）である。

第２のタイミングの一例として、電圧監視部５１３で検出された電圧（高圧電源からパワートランジスタＩＣ４に印加される電圧）が予め定められた閾値未満の場合、制御部５１に制御信号ＳＧ２が入力される。具体的には、電圧監視部５１３で検出された電圧が予め定められた閾値未満の場合、電圧監視部５１３は制御信号ＳＧ２の出力を指示する切替信号ＳＧ４をマルチプレクサ５１４に出力し、マルチプレクサ５１４が制御信号ＳＧ２を通信部５１２に送信する。すなわち、マルチプレクサ５１４は、切替信号ＳＧ４に基づいて制御信号ＳＧ２の出力先（通信部５１２）を選択する。

通信部５１２は、リード線１０を介して電動機１００の外部から入力された制御信号ＳＧ２に従って記憶部５２への書き込み処理を行うことができる。さらに、通信部５１２は、制御信号ＳＧ２に従って、記憶部５２に格納されたデータの読み出し処理を行うことができる。さらに、制御信号ＳＧ２が制御プログラム等の制御データを含む場合、記憶部５２に予め格納された制御プログラム等の制御データは、制御信号ＳＧ２に含まれる制御データへ上書き（書き換え）される。通信部５１２は、制御信号ＳＧ２に従って、記憶部５２に格納されるデータの書き換え処理を行うことができる。制御信号ＳＧ２が制御パラメータ等の制御データを含む場合、通信部５１２は、制御信号ＳＧ２を記憶部５２に送ってもよい。

図７は、電圧監視部５１３の構成を概略的に示す回路図である。
パワートランジスタＩＣ４に電力Ｅ１を流すリード線とグラウンド（ＧＮＤ）との間に、高圧電源と接続される分圧抵抗Ｒ１及び分圧抵抗Ｒ２が直列に配置され、分圧抵抗Ｒ１と分圧抵抗Ｒ２との間からコンパレータ５１３ａに接続される信号線とグラウンドとの間に、ノイズ除去用コンデンサＣ１が配置されている。また、コンパレータ５１３ａとグラウンドとの間には基準電圧発生装置Ｖ１が配置されている。

電圧監視部５１３において、コンパレータ５１３ａ（コンパレータ回路）に印加される電圧がコンパレータ５１３ａの耐電圧（例えば、５Ｖ）を超えないように、高圧電源（電源電圧Ｖ_ｉｎ）の分圧（例えば、７０：１）を行う必要がある。したがって、分圧抵抗Ｒ１とコンパレータ５１３ａとの間の信号線とグラウンド（ＧＮＤ）との間に、ノイズ除去用コンデンサＣ１が配置されている。マイクロコントローラが内蔵されているコンパレータ５１３ａを用いることがコストの観点から望ましい。ただし、コンパレータＩＣを用いることにより、マイクロコントローラが内蔵されていないコンパレータを採用してもよい。基準電圧発生装置Ｖ１による基準電圧は、マイクロコントローラが内蔵されたＤＡ（Ｄｉｇｉｔａｌ ｔｏ Ａｎａｌｏｇ）変換器によって生成されることがコストの観点から望ましい。ただし、ＤＡ変換器ＩＣを用いて、基準電圧発生装置Ｖ１による基準電圧を生成してもよい。さらに、マイクロコントローラが内蔵されたＤＡ変換器の代わりに、低圧電源から分圧された電圧によって基準電圧発生装置Ｖ１による基準電圧を生成してもよい。

電圧監視部５１３は、電動機１００に接続された高圧電源からパワートランジスタＩＣ４に印加される電圧を検出する。電圧監視部５１３は、検出された電圧（例えば、電圧の絶対値）に基づいて、マルチプレクサ５１４に送信する切替信号ＳＧ４を生成する。

例えば、検出された電圧の絶対値が、予め定められた閾値以上である場合、電圧監視部５１３は、マルチプレクサ５１４が制御信号ＳＧ１を選択するような切替信号ＳＧ４を生成し、マルチプレクサ５１４に送信する。検出された電圧が、予め定められた閾値よりも小さい場合、電圧監視部５１３は、マルチプレクサ５１４が制御信号ＳＧ２を選択するような切替信号ＳＧ４を生成し、マルチプレクサ５１４に送信する。すなわち、検出された電圧の絶対値が、予め定められた閾値以上である場合、リード線１０は回転子１の回転制御用のリード線として使用される。一方、検出された電圧の絶対値が、予め定められた閾値よりも小さい場合、リード線１０は記憶部５２への書き込み処理用のリード線として使用される。

電圧監視部５１３は、パワートランジスタＩＣ４に電力Ｅ１が供給されている間、パワートランジスタＩＣ４に印加される電圧を、常時、検出してもよいし、又は周期的に検出してもよい。

電圧監視部５１３が、パワートランジスタＩＣ４に印加される電圧に基づいてマルチプレクサ５１４の出力を制御するので、回転子１が回転している間における記憶部５２への書換えが防止される。したがって、電動機１００の動作中（例えば、回転子１の回転中）において発生したノイズによって記憶部５２への誤書き込みを防止することができる。

図８は、パワートランジスタＩＣ４の内部構成を概略的に示す回路図である。
図９は、過電流検出部５１５の内部構成を概略的に示す回路図である。

図８に示されるように、パワートランジスタＩＣ４の下アームトランジスタ（低電圧側のトランジスタ）のソースとグラウンド（ＧＮＤ）との間に、過電流検出用の抵抗Ｒ３が配置されている。過電流検出部５１５は、抵抗Ｒ３の両端子間の電圧を監視することにより、過電流を検出する。例えば、図９に示されるように、過電流検出部５１５において、コンパレータ５１５ａが、過電流検出信号ＳＧ７と基準電圧Ｖ２とを比較し、過電流が検出される。

過電流検出部５１５は、電動機１００の停止（回転子１の停止）、又は巻線２への駆動電流の供給の停止を決定する電流値である過電流リミット値を算出する。算出された過電流リミット値は、パワートランジスタＩＣ４（スイッチング信号生成部）に入力される。過電流リミット値は、基準電圧Ｖ２の値と抵抗Ｒ３の抵抗値とによって算出される。例えば、基準電圧Ｖ２の値が０．５Ｖであり、抵抗Ｒ３の抵抗値が１Ωである場合、コンパレータ５１５ａのヒステリシス及びオフセットをゼロとすると、過電流リミット値は０．５Ａ（＝０．５／１）である。基準電圧Ｖ２の生成及びコンパレータは、マイクロコントローラ５の外部の回路によって実現されてもよい。

過電流リミット値は、抵抗Ｒ３の抵抗値、基準電圧Ｖ２の値、コンパレータ５１５ａのヒステリシス、又はコンパレータ５１５ａのオフセットのバラつきによって、例えば、±１０％の範囲でバラつくことがある。したがって、理想的な過電流リミット値（設計値）と電動機１００の実際の過電流リミット値との差を補正することにより、電動機１００の制御（回転子１の回転制御）が行われることが望ましい。

例えば、電動機１００の製造後における検査によって過電流リミット値を測定し、測定値と設計値との差（補正データ）を制御信号ＳＧ２によって記憶部５２に格納する。モータ制御部５１１は、記憶部５２に格納された制御パラメータとしての補正データを用いて、電動機１００の実際の過電流リミット値を補正し、電動機１００の制御を行うことができる。例えば、過電流リミット値の設計値が０．５Ａに対して過電流リミット値の測定値が０．４５Ａにずれていた場合、基準電圧Ｖ２が０．５Ｖから０．５５Ｖに補正されることにより、過電流リミット値の測定値が０．５Ａに補正される。

基準電圧Ｖ２、コンパレータ５１５ａのヒステリシス、又はコンパレータ５１５ａのオフセットのバラつき（例えば、±１０％）は、過電流検出用の抵抗Ｒ３の抵抗値バラツキ（例えば、±１％）より大きいため、基準電圧Ｖ２を調整することにより、過電流リミット値バラツキの大半を補正可能である。

変形例．
図１０は、変形例に係る電動機における制御部５１ａの構成を示すブロック図である。制御部５１ａは、実施の形態１に係る電動機１００における制御部５１に対し、マルチプレクサ５１４を使用せずに制御信号ＳＧ１又は制御信号ＳＧ２を選択する構成のみが異なり、制御部５１ａは、実施の形態１に係る電動機１００における制御部５１に適用可能である。

制御部５１ａに接続されたリード線１０はリード線１０ａとリード線１０ｂの２つに分岐され、リード線１０ａはモータ制御部５１１のポートに接続され、リード線１０ｂは通信部５１２のポートに接続されている。モータ制御部５１１及び通信部５１２はそれぞれ電圧監視部５１３と信号線で接続される。

電圧監視部５１３は、高圧電源からパワートランジスタＩＣ４に印加される電圧を検出する。第１のタイミングの一例として、検出された電圧が予め定められた閾値以上の場合、動作停止信号ＳＧ８を通信部５１２に送信する。第２のタイミングの一例として、検出された電圧が予め定められた閾値未満の場合、動作停止信号ＳＧ８をモータ制御部５１１に送信する。なお、予め定められた閾値とは、回転子１が回転している間にパワートランジスタＩＣ４又は固定子３に印加されると推定される電圧値のバラツキ最小より小さい電圧値である。

すなわち、回転子１が回転している間（例えば、第１のタイミング）は、動作停止信号ＳＧ８が通信部５１２に送信され、通信部５１２の動作が停止する。一方、モータ制御部５１１の動作が停止している間（例えば、第２のタイミング）は、動作停止信号ＳＧ８がモータ制御部５１１に送信され、モータ制御部５１１の動作が停止する。

リード線１０は、制御信号ＳＧ１（第１の信号）を第１のタイミングでマイクロコントローラ５（具体的には、制御部５１）に伝送し、制御信号ＳＧ２（第２の信号）を第２のタイミングでマイクロコントローラ５（具体的には、制御部５１ａ）に伝送する。すなわち、制御部５１ａは、リード線１０を介して、制御信号ＳＧ１を第１のタイミングで受信し、制御信号ＳＧ２を第２のタイミングで受信する。

よって、回転子１が回転している間、通信部５１２を動作させ記憶部５２へのデータ書き込み処理を行うことは不可能になるため、回転子１が回転している間に発生するノイズの影響によるデータの誤書き込みを防止することができる。

また、リード線１０ａとモータ制御部５１１の間には、制御信号ＳＧ１のフィルタリングを行うフィルタ５１６ａ（第１のフィルタ）が接続され、リード線１０ｂと通信部５１２の間には制御信号ＳＧ２のフィルタリングを行うフィルタ５１６ｂ（第２のフィルタ）が接続されている。

なお、フィルタ５１６ａの時定数はフィルタ５１６ｂの時定数よりも大きい。この理由は、フィルタ５１６ａの時定数は回転子１が回転している間に発生するノイズを取り除くため、例えば１０μｓと大きく設定されているが、通信部５１２が動作している間は時定数が大きいと通信速度が低下してしまうため、フィルタ５１６ｂの時定数は例えば１６ｎｓと小さく設定されているためである。

さらに、閾値を低圧電源からパワートランジスタＩＣ４に印加される電圧値よりも小さい例えば１３．５Ｖにすることで、電動機１００が搭載された装置（例えば、空気調和機）側の故障などにより低圧電源が高圧電源に回り込んだ場合に生じる記憶部５２への誤書き込みを防止することができる。

なお、図１０においてリード線１０ｂを１本で示しているが、２本であっても良い。リード線１０ｂが２本である場合、例えば、２本のうちの１本には、制御信号ＳＧ１として電動機１００が搭載される装置から送信される回転速度指令信号が通信されるとともに、制御信号ＳＧ２として電動機１００が搭載される装置から送信されるタイミング（クロック）信号が通信され、２本のうちのもう１本には、制御信号ＳＧ１として電動機１００が搭載される装置へ送信される回転速度情報信号が通信されるとともに、制御信号ＳＧ２としてデータ信号が電動機１００が搭載される装置と相互通信される。制御信号ＳＧ２はＩ２Ｃ（Ｉｎｔｅｒ−Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）通信である。

図１１を用いて実施の形態１に係る電動機１００の効果を説明する。
図１１は、比較例に係る電動機１００ａの制御系の構成を概略的に示すブロック図である。

比較例に係る電動機１００ａは、マイクロコントローラ５ａ（具体的には、制御部５１ｂ）が電圧監視部５１３及びマルチプレクサ５１４を有しておらず、かつ、制御信号ＳＧ１を伝送するリード線１０が接続されるコネクタ３０と、リード線１０とは異なるリード線２０を接続するコネクタ４０を有する点で実施の形態１に係る電動機１００と異なり、その他の点は互いに同じである。すなわち、比較例に係る電動機１００ａは、電動機の外に露出するコネクタ３０及び４０を有すると共に、記憶部５２への書き込み処理用のリード線２０を、制御信号ＳＧ１を伝送するリード線１０とは別に有する。

記憶部５２への書き込み処理は常時行われる動作ではない為、通常、リード線２０はコネクタ４０に接続されていない。例えば、比較例に係る電動機１００ａを、空気調和機の室外機におけるファンモータとして使用する場合、熱交換器の霜を除去する際に発生する結露などの付着により、リード線２０が接続されていないコネクタ４０の内部のコネクタピンにさびが生じ、記憶部５２への誤書き込み、電動機１００ａの不具合が生じるおそれがある。

実施の形態１に係る電動機１００では、制御プログラム又は制御パラメータなどのデータを書き込むための信号線として多重化が行えるリード線１０を用いる。したがって、電動機１００の制御（回転子１の回転制御）を行う際の制御信号ＳＧ１を伝送する信号線（リード線１０）を、データの書き込み処理を行う際の制御信号ＳＧ２を伝送するリード線として使用することができるので、電動機１００の制御及びデータの書き込み処理に用いる信号線の共用（駆動情報及び制御情報の共有）が可能な電動機１００を提供することができる。

言い換えると、制御信号ＳＧ１を伝送する信号線とは異なる信号線（データ書き込み用信号線）の配線が不要になるので、リード線が常時接続されていないコネクタが不要になり、比較例に係る電動機１００ａと比較して、コネクタのさびなどによる電動機の不具合を防ぐことができると共に、電動機から引き出される信号線（リード線）の数が少ない電動機１００を提供することができる。すなわち、電動機１００の外部からデータ書き込みが可能な信号線の数を低減することができる。したがって、低コストで電動機１００を提供することができる。

また、リード線が常時接続されたコネクタであっても固定子の外に露出したコネクタの場合、温度変化の影響を受けやすいためコネクタピンへ結露の付着を完全に防ぐことはできない。そこで本実施の形態１に係る電動機１００では固定子の外に露出したコネクタを有していない為、コネクタのさびなどによるさらなる電動機の不具合を防ぐことができる。

さらに、実施の形態１に係る電動機１００によれば、電動機１００の外部から、制御プログラム及び制御パラメータなどの複数の種類のデータを、信号線（リード線１０）を介して、記憶部５２に書き込むことができる。したがって、データの種類に伴う信号線又はコネクタなどの部品の増加を抑えることができる。

実施の形態１に係る電動機１００によれば、過電流リミット値及びホールＩＣの磁極位置信号の位相ズレなどの制御パラメータを記憶部５２に書き込むことができるので、電動機１００の特性を補正可能な電動機１００を提供することができる。結果として、モータ効率、騒音、最大出力などの電動機１００の特性の個体差を低減することができる。

さらに、実施の形態１に係る電動機１００によれば、モータ効率、進角などの制御パラメータを記憶部５２に書き込むことができるので、電動機１００が搭載される装置（例えば、空気調和機）に最適な電動機１００を提供することができる。例えば、モータ効率の良い電動機１００、騒音の少ない電動機１００、又は最大出力が大きい電動機１００を提供することができる。

実施の形態１に係る電動機１００によれば、電圧監視部５１３が、パワートランジスタＩＣ４に印加される電圧に基づいてマルチプレクサ５１４の出力を制御するので、回転子１が回転している間における記憶部５２への書換えが防止される。したがって、電動機１００の動作中（例えば、回転子１の回転中）において発生したノイズによって記憶部５２への誤書き込みを防止することができる。

実施の形態１に係る電動機１００によれば、マルチプレクサ５１４からの出力が切り替わる基準電圧（記憶部５２への書き込み処理が可能な基準電圧）を低圧電源から電動機１００に印加される電圧よりも小さくすることにより、記憶部５２への誤書き込みを防止することができる。

実施の形態１に係る電動機１００によれば、マルチプレクサ５１４において、通信部５１２に接続されるフィルタ５１６ｂの時定数は、モータ制御部５１１に接続されるフィルタ５１６ａの時定数よりも小さいので、回転子１が回転する間におけるノイズ耐量を高めることができる。さらに、記憶部５２への書き込み処理の通信速度（処理速度）を高めることができる。

電動機１００の製造方法を以下に説明する。
図１２は、電動機１００の製造工程を示すフローチャートである。

ステップＳ１では、複数の電磁鋼板を積層し、固定子鉄心３ａを作製する。

ステップＳ２では、固定子鉄心３ａとインシュレータ３ｂとを一体成型する。

ステップＳ３では、一体成型した固定子鉄心３ａとインシュレータ３ｂに巻線２を巻き付けることにより固定子３を作製する。具体的には、固定子鉄心３ａ及びインシュレータ３ｂによって形成された複数のティース部に巻線２を巻き付ける。

ステップＳ４では、パワートランジスタＩＣ４、マイクロコントローラ５（記憶部５２を含む）、複数のホールＩＣ７、リード線１０、及びコネクタ１１などの電子部品を、制御装置（制御基板）としての基板８に固定する。さらに、これらの電子部品が固定された基板８を、固定子３に取り付ける。

ステップＳ５では、基板８及び固定子３の周囲にモールド樹脂１２を充填し、基板８と固定子３とを固定する。

ステップＳ６では、永久磁石によって回転子マグネット１ａを作製する。

ステップＳ７では、回転子マグネット１ａと、回転子センサマグネット１ｃとを樹脂によって一体成型し、回転子１を作製する。

ステップＳ８では、軸受６ａ及び６ｂを回転軸１ｂに圧入する。

ステップＳ１からステップＳ８までの順序は、図１２に示される順序に限られない。例えば、ステップＳ１からステップＳ５までの固定子３の組み立てステップと、ステップＳ６からステップＳ８までの回転子１の組み立てステップとは、互いに並行して行うことができる。ステップＳ６からステップＳ８までの回転子１の組み立てステップは、ステップＳ１からステップＳ５までの固定子３の組み立てステップよりも先に行われてもよい。

ステップＳ９では、ステップＳ１からステップＳ５までにおいて作製された固定子３（巻線２が巻かれた固定子３）の内側に、ステップＳ６からステップＳ８までにおいて作製された回転子１を回転可能に挿入する。さらに、回転子１が挿入された固定子３の内側に、ブラケット１３を嵌め込むことによって電動機１００の反出力側の開口部が塞がれ、電動機１００が組み立てられる。

ステップＳ１０では、電動機１００の検査を行う。検査では、例えば、過電流リミット値及びホールＩＣの磁極位置信号の位相ズレなどの測定を行う。

ステップＳ１１では、制御プログラム又は制御パラメータなどの制御データを書き込むためのコンピュータ端末（データ送信機）を用いて、コネクタ１１を介してリード線１０に制御信号ＳＧ２を入力することにより、パワートランジスタＩＣ４を制御するための制御データを記憶部５２に書き込む。例えば、ステップＳ１０で測定された過電流リミット値又は位相ズレなどの制御パラメータを、電動機１００内の記憶部５２に書き込む。さらに、電動機１００が搭載される装置（例えば、空気調和機）に応じて、制御プログラム、又はモータ効率若しくは進角（磁極位置信号と、磁極位置を示す誘起電圧との位相差）などの制御パラメータを書き換えてもよい。

基板８へのホールＩＣ７の取り付け精度などによって、ホールＩＣ７からの出力（磁極位置信号の位相）が、理想的な位相ずれ（設計値）からさらにずれることがある。ステップＳ１１では、設計値との位相差（ずれ量）を測定し、測定値を記憶部５２に書き込む。

設計値との位相差（ずれ量）の補正の具体例を以下に説明する。
図１３は、磁極位置（回転位置）を示す相信号ＳＧ６（誘起電圧）と磁極位置信号ＳＧ５（ホールＩＣ７の出力）との関係の一例を示す図である。

図１３に示される例では、磁極位置信号ＳＧ５と相信号ＳＧ６との間の理想的な位相ずれ（設計値）がθ１＝３０°であり、電動機１００における磁極位置信号ＳＧ５と相信号ＳＧ６との間の位相ずれの測定値はθ２＝３５°である。したがって、設計値との位相差（ずれ量）θ３（＝θ１−θ２）を補正する制御データとしての補正値θ４＝＋５°を、記憶部５２に書き込む。

記憶部５２に書き込まれた補正値θ４を用いて電動機１００の制御（回転子１の回転制御）を行うことにより、位相ずれを補正することができる。具体的には、理想的な進角がθ５＝２０°である場合、記憶部５２に書き込まれた補正値θ４を用いて、進角が２５°（＝θ５＋θ４）となるように電動機１００の制御（回転子１の回転制御）を行うことにより、磁極位置信号ＳＧ５の位相ずれを補正することができる。

以上に説明した製造工程により、電動機１００を製造することができる。

実施の形態１に係る電動機１００の製造方法によれば、制御プログラム又は制御パラメータなどのデータを書き込むための信号線としてリード線１０を用いる。したがって、電動機１００の制御（回転子１の回転制御）を行う際の制御信号ＳＧ１を伝送する信号線（リード線１０）を、データの書き込み処理に使用することができるので、制御信号ＳＧ１を伝送する信号線とは異なる信号線（データ書き込み用信号線）の配線が不要になる。したがって、例えば、比較例に係る電動機１００ａと比較して、電動機１００から引き出される信号線（リード線）の数が少ない電動機１００を製造することができる。言い換えると、電動機１００の制御及びデータの書き込み処理に用いる信号線の共用（駆動情報及び制御情報の共有）が可能な電動機１００を製造することができる。したがって、低コストで電動機１００を製造することができる。

実施の形態１に係る電動機１００の製造方法によれば、過電流リミット値及びホールＩＣの磁極位置信号の位相ズレなどの制御パラメータを記憶部５２に書き込むことができるので、電動機１００の特性を補正可能な電動機１００を製造することができる。例えば、電動機１００の組み立て後に、ホールＩＣ７からの出力（磁極位置信号）の理想的な位相ずれ（設計値）との位相差（ずれ量）を測定し、測定値を記憶部５２に書き込むことができるので、磁極位置信号の位相ずれを補正可能な電動機１００の製造方法を提供することができる。

実施の形態１に係る電動機１００の製造方法によれば、電動機１００の組み立て後に、モータ効率、進角などの制御パラメータを記憶部５２に書き込むことができるので、電動機１００が搭載される装置（例えば、空気調和機）に最適な電動機１００を製造することができる。例えば、モータ効率の良い電動機１００、騒音の少ない電動機１００、又は最大出力が大きい電動機１００を製造することができる。

例えば、書き込み処理用の信号線を有していない電動機において、ステップＳ１１よりも前のステップ（例えば、電子部品を基板８に取り付けた段階）で制御データを書き込む方法は、電動機を組み立てた後に制御データを書き換えることができない。したがって、書き込み処理用の信号線を有していない電動機は、その電動機が搭載される装置に対して必ずしも最適な特性を有するとは限らない。その装置に対して最適な電動機を搭載するためには、多様な制御パラメータが書き込まれた多くの電動機を用意する必要がある。結果として、在庫管理、及び生産設備などのコストが増加する。これに対して実施の形態１に係る電動機１００の製造方法は、電動機を組み立てた後にデータを記憶部５２に書き込むことができるので、電動機１００が搭載される装置に最適な電動機１００を製造することができる。

実施の形態２．
本発明の実施の形態２に係る空気調和機２００について説明する。
図１４は、本発明の実施の形態２に係る空気調和機２００の構成を概略的に示す図である。

実施の形態２に係る空気調和機２００は、室内機２１１と、冷媒配管２１２と、冷媒配管２１２によって室内機２１１と接続された室外機２１３とを備える。

室内機２１１は、電動機２１１ａと、送風機２１１ｂ（室内機用送風機）とを有する。室外機２１３は、電動機２１３ａと、送風機（室外機用送風機）としてのファン２１３ｂと、熱交換器２１３ｃとを有する。

実施の形態２に係る空気調和機２００において、室内機２１１及び室外機２１３の少なくとも一つは、実施の形態１で説明した電動機１００（変形例を含む）を有する。具体的には、送風機の駆動源として、電動機２１１ａ及び２１３ａの少なくとも一方に、実施の形態１で説明した電動機１００（変形例を含む）が適用される。

空気調和機２００は、例えば、室内機２１１から冷たい空気を送風する冷房運転、又は温かい空気を送風する暖房運転等の運転を行うことができる。室内機２１１において、電動機２１１ａは、送風機２１１ｂを駆動するための駆動源である。送風機２１１ｂは、調整された空気を送風することができる。室外機２１３において、電動機２１３ａは、ファン２１３ｂを駆動するための駆動源である。

実施の形態２に係る空気調和機２００によれば、電動機２１１ａ及び２１３ａの少なくとも一方に、実施の形態１で説明した電動機１００（変形例を含む）が適用されるので、実施の形態１で説明した効果と同様の効果を有する。

さらに、実施の形態２に係る空気調和機によれば、モータ効率、進角などの制御パラメータを電動機の記憶部に書き込むことができるので、空気調和機２００において電動機の最適な制御を行うことができる。したがって、運転効率の良い空気調和機２００、騒音の少ない空気調和機２００、又は最大出力が大きい空気調和機２００を提供することができる。

実施の形態１で説明した電動機１００（変形例を含む）は、空気調和機２００以外に、換気扇、家電機器、又は工作機など、駆動源を有する機器に搭載できる。

以上に説明した各実施の形態における特徴及び変形例における特徴は、互いに適宜組み合わせることができる。なお、第１の信号を第１の情報に読み替えてもよく、第２の信号を第２の情報に読み替えてもよい。

１ 回転子、 ２ 巻線、 ３ 固定子、 ４ パワートランジスタＩＣ、 ５ マイクロコントローラ、 ６ａ，６ｂ 軸受、 ７ ホールＩＣ、 ８ 基板、 ９ 巻線端子、 １０，１０ａ，１０ｂ リード線、 １１ コネクタ、 １２ モールド樹脂、 １３ ブラケット、 ２０，４０ コネクタ、 ５１，５１ａ 制御部、 ５２ 記憶部、 １００，２１１ａ，２１３ａ 電動機、 ２００ 空気調和機、 ２１１ 室内機、 ２１２ 冷媒配管、 ２１３ 室外機、 ５１１ モータ制御部、 ５１２ 通信部、 ５１３ 電圧監視部、 ５１４ マルチプレクサ、 ５１５ 過電流検出部、 ５１６ａ，５１６ｂ フィルタ。

Claims (14)

1. 回転子と、巻線を有する固定子と、を備えた電動機であって、
   駆動電流を前記巻線に供給する駆動部と、
   記憶部と、
   第１の装置から入力された第１の信号に従って前記駆動部を制御し、第２の装置から入力された第２の信号に従って前記記憶部への書き込み処理を行う制御部と、
   前記第１の信号及び前記第２の信号を前記制御部に伝送する信号線と
   を備え、
   前記制御部は、前記駆動部に印加される電圧を検出する検出部を有し、
   前記検出部で検出された電圧が閾値以上の場合、前記制御部に前記第１の信号が入力され、
   前記検出部で検出された電圧が閾値未満の場合、前記記憶部に前記第２の信号が入力される
   電動機。
2. 前記第１の信号は、前記回転子の回転速度を制御する情報である請求項１の電動機。
3. 前記第２の信号は、前記回転子の制御に用いられる制御情報である請求項１又は２に記載の電動機。
4. 前記閾値は、前記回転子が回転している間に前記固定子に印加されると推定される電圧値のバラツキ最小より小さい値である
   請求項１から３のいずれか１項に記載の電動機。
5. 前記制御部は、前記信号線に入力された前記第１の信号及び前記第２の信号の出力先を選択する選択部を有する請求項１から４のいずれか１項に記載の電動機。
6. 前記制御部は、
   前記第１の信号に従って前記駆動部を制御するモータ制御部と、
   前記第２の信号を前記記憶部へ送る通信部と、
   前記信号線と前記モータ制御部との間に接続された第１のフィルタと、
   前記信号線と前記通信部との間に接続された第２のフィルタと
   を有する請求項１から５のいずれか１項に記載の電動機。
7. 前記第１のフィルタの時定数は、前記第２のフィルタの時定数よりも大きい請求項６に記載の電動機。
8. 前記駆動部、前記記憶部、及び前記制御部を覆うモールド樹脂をさらに有する請求項１から７のいずれか１項に記載の電動機。
9. 前記制御部が搭載された基板と、
   前記基板に搭載され、前記信号線が接続されるコネクタと
   をさらに有し、
   前記固定子及び前記基板は、前記モールド樹脂によって覆われており、
   前記コネクタは、前記モールド樹脂によって覆い隠されている
   請求項８に記載の電動機。
10. 室内機と前記室内機に接続された室外機とを備え、
    前記室内機及び前記室外機の少なくとも一つは、請求項１から９のいずれか１項に記載の電動機を有する
    空気調和機。
11. 電動機の固定子に電流を供給する駆動部から出力される前記電流を制御する制御装置であって、
    記憶部と、
    第１の装置から入力された第１の信号に従って前記駆動部を制御し、第２の装置から入力された第２の信号に従って前記記憶部への書き込み処理を行う制御部と、
    前記第１の信号及び前記第２の信号を前記制御部に伝送する信号線と
    を備え、
    前記制御部は、前記駆動部に印加される電圧を検出する検出部を有し、
    前記検出部で検出された電圧が閾値以上の場合、前記制御部に前記第１の信号が入力され、
    前記検出部で検出された電圧が閾値未満の場合、前記記憶部に前記第２の信号が入力される
    制御装置。
12. 固定子と、前記固定子に回転可能に設けられた回転子と、前記固定子に電流を供給する駆動部と、前記回転子を制御する制御部及び記憶部を搭載する基板部と、前記制御部に送信される第１の信号と前記記憶部に送信される第２の信号が流れる信号線とを備えた電動機の製造方法であって、
    前記固定子を作製するステップと、
    前記回転子を作製するステップと、
    前記信号線を前記基板部に固定するステップと、
    前記基板部を前記固定子に取り付けるステップと、
    前記固定子の内側に前記回転子を挿入するステップと、
    前記信号線に前記第２の信号を入力することにより、前記駆動部を制御するための制御データを前記記憶部に書き込むステップと
    を備える電動機の製造方法。
13. 前記固定子への電流の供給の停止を決定する電流値である過電流リミット値の測定を行うステップをさらに備える請求項１２に記載の電動機の製造方法。
14. 前記回転子の回転位置を検出するホールＩＣから出力される磁極位置信号の位相ズレの測定を行うステップをさらに備える請求項１２に記載の電動機の製造方法。

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