JP6830178B2 - 回路内蔵ブラシレスｄｃモータおよびそれを用いた熱交換型冷却機 - Google Patents

Description

本発明は、例えば、携帯基地局等の機器冷却に使用される熱交換型冷却機に使用される高効率なブラシレスＤＣモータに関し、詳しくは固定子とモータを駆動するインバータ回路含めた制御回路とを覆うモールド外郭とした回路内蔵ブラシレスＤＣモータとこれを搭載した熱交換型冷却機等におけるブラシレスＤＣモータの停止時に発生する回生電圧を抑制する制御に関するものである。

従来、高回転で回転しているブラシレスＤＣモータを停止させた場合、慣性によりしばらく羽根の回転が継続する。この時、ブラシレスＤＣモータは発電機となり、ブラシレスＤＣモータの端子間に電圧（回生電圧）が発生する。このため、回生電圧の大きさによっては、インバータ回路のスイッチング素子の耐圧を超える電圧が印加されることがある。これにより、場合によっては、スイッチング素子が耐圧破壊を起こし、スイッチング素子の故障する恐れが生じる。

そこで、図７に、保護装置を設けたブラシレスＤＣモータを空気調和機に搭載した構成図を示す。図７に示すように、直流電源１０１、ブラシレスＤＣモータ１０２のＬＵ、ＬＶ、ＬＷで構成された巻線１０３を流れる電流を制御するスイッチング素子群１０４（Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４，Ｑ５，Ｑ６）を備える。ブラシレスＤＣモータ１０２の回転子１０５は、永久磁石で構成されている。位相検知手段１０６は回転子１０５の磁極位置を検出し、駆動手段１０７は位相検知手段１０６の出力信号に基づいて回転子１０５を一定方向に回転させるために必要な信号を生成し、その信号によりスイッチング素子群１０４を駆動する。線間電圧検知手段１０８は巻線１０３間の電圧を検出し、判断手段１０９は線間電圧検知手段１０８により検出された線間電圧値が一定値を越えたかどうかを判別する。開閉手段１１０はスイッチング素子群１０４と巻線１０４との間に挿入される。

このような構成において、回生電圧によるスイッチング素子群１０４の保護について以下説明する。

図８（ａ）（ｂ）は、直流電源電圧低下検出時のスイッチング素子のオン・オフ信号状態を示す。図８（ａ）に示すように、台風や洪水、落雷や雪害などの自然災害等による電源供給が一時的に途切れた時、瞬時停電が発生し、直流電源１０１の直流電圧が瞬時に低下する。直流電源１０１の直流電圧がしきい値を下回った時、直流電源電圧低下を検出し、図８（ｂ）に示すように、スイッチング素子群１０４をすべてオフにしてブラシレスＤＣモータ１０２を停止させる。なお、ブラシレスＤＣモータを停止させた際でも、しばらく回転子１０５の回転が継続するため回生電圧が発生する。

回生電圧の発生による電流経路を、図９（ａ）（ｂ）を用いて説明する。

図９（ａ）は図８（ｂ）に示す直流電源電圧低下検出前のスイッチング素子群１０４のオン、オフ状態を示し、図９（ｂ）は図８（ｂ）に示す直流電源電圧低下検出後のスイッチング素子群のオン、オフ状態を示している。

直流電源電圧低下検出前は、図９（ａ）に示すようにスイッチング素子Ｑ１，Ｑ３，Ｑ５がオン、Ｑ２，Ｑ４，Ｑ６がオフしている。この時の電流経路は、直流電源１０１からスイッチング素子Ｑ１を通り、巻線１０３のＬＵからＬＶを経てＱ５を通る電流経路と、直流電源１０１からスイッチング素子Ｑ３を通り、モータ巻線ＬＷからＬＶを経て、Ｑ５を通る経路がある。

この状態において、瞬時停電が発生し直流電源電圧低下を検出した場合、図９（ｂ）に示すように６個のスイッチング素子をすべてオフしてブラシレスＤＣモータ１０２を停止させると、巻線１０３に蓄えられた回生エネルギーにより、ブラシレスＤＣモータ１０２とスイッチング素子群１０４とが接続されているところのモータ端子Ａ、Ｂ、Ｃの電圧が上昇する。グランド電位よりモータ端子Ａ、Ｃの電圧が高くなり、スイッチング素子Ｑ４、Ｑ６に並列に接続された還流ダイオードがオンする。また、直流電源１０１の電圧よりモータ端子Ｂの電圧が高くなり、スイッチング素子Ｑ２に並列に接続された還流ダイオードがオンする。これにより、スイッチング素子Ｑ４に並列に接続された還流ダイオードを通り、巻線１０３のＬＵからＬＶを経てスイッチング素子Ｑ２に並列に接続された還流ダイオードを通り直流電源１０１に戻る経路と、スイッチング素子Ｑ６に並列に接続された還流ダイオードを通り、巻線１０３のＬＷからＬＶを経てスイッチング素子Ｑ２に並列に接続された還流ダイオードを通り直流電源１０１に戻る経路で電流が流れる。この時、ブラシレスＤＣモータ１０２が高回転（例えば３，５００回転／１分間）で回転し、ブラシレスＤＣモータ１０２を急峻に停止させると回生エネルギーが大きくなり、モータ端子Ａ、Ｂ、Ｃの電圧が現状より高くなる。ブラシレスＤＣモータ１０２に取り付けられている羽根の慣性により、しばらくの間、回転が継続し回生電圧が発生し、この回生電圧の大きさによっては、スイッチング素子群１０４の耐圧を超える電圧が印加されることがある。スイッチング素子群１０４を保護するためにブラシレスＤＣモータ１０２の巻線１０３間の電圧値を監視し、巻線１０３間の電圧値がある一定値を越える場合、開閉手段１１０をオフ、すなわち、リレーなどの開閉器を用いて、ブラシレスＤＣモータ１０２とスイッチング素子群１０４であるインバータ回路とを切り離して、回生電圧によるスイッチング素子群１０４の耐圧破壊を防止する（例えば、特許文献１参照）。

特開昭６３−２０６１８９号公報

しかし、このような従来の構成では、リレーなどの開閉器を追加することによる部品点数や回路基板の面積増加や、或いは開閉器の耐圧を考慮した設計によるコストアップが必要になるという課題を有していた。

また、直流電源電圧が急峻に低下した場合、制御電圧も同時に低下してしまい、インバータ回路が即座に制御できない状態となるため、すべてのスイッチング素子群を強制的にオフ状態にしなければいけなくなり、その瞬間に回生電圧が発生する回生現象が発生する。すなわち、直流電源電圧が急峻に低下した場合は、速やかに回生電圧が発生しないような対策を行わなければいけないという課題を有していた。

静電容量の大きい電解コンデンサ等を用いて回生電圧を抑制することは可能である。しかしながら固定子とモータを駆動するインバータ回路を含めた制御回路とをモールド外郭で覆われた回路内蔵ブラシレスＤＣモータとするためには、インバータ回路に実装するコンデンサの容量を大きくできないという課題を有していた。例えば、静電容量の大きい電
解コンデンザを用いた場合、モールド成形時の圧力、熱等により破壊されてしまう。

そこで、本発明は、上記従来の課題を解決するものであり、ブラシレスＤＣモータが高回転で回っている際に直流電圧が急峻に低下した場合でも、コンデンサ等の部品点数を増加させることなく回生電圧によるスイッチング素子群の耐圧破壊を防止することができる回路内蔵ブラシレスＤＣモータを提供することを目的とする。

そして、この目的を達成するために本発明に係る回路内蔵ブラシレスＤＣモータは、
永久磁石を施した回転子と、
三相巻線を施した固定子と、
直流電源から入力された直流電圧を、コンデンサを介して正側に接続された複数個の上段スイッチング素子及び負側に接続された複数個の下段スイッチング素子に引き込み、前記上段スイッチング素子と前記下段スイッチング素子のスイッチングを行うことで前記三相巻線に駆動電圧を与えるインバータ回路と、
前記インバータ回路の動作を制御する制御回路と、
前記固定子と前記インバータ回路と前記制御回路と前記コンデンサを熱硬化性樹脂で覆ったモールド外郭と、
を備え、
前記制御回路は、
前記直流電源の電圧があらかじめ定められたしきい値よりも低下したことを検知する電源電圧監視手段と、
前記電源電圧監視手段が電圧低下を検知した場合に、あらかじめ決められた回数だけ前記上段スイッチング素子と前記下段スイッチング素子のオン時間を略同一にしてスイッチングを行い、続いて前記上段スイッチング素子及び前記下段スイッチング素子をすべてオフ状態にする停止手段と、
を備え、前記コンデンサは前記モールド外郭と接触した回路内蔵ブラシレスＤＣモータとする。

これにより所期の目的を達成するものである。

本発明によれば、ブラシレスＤＣモータが高回転で回っている際に直流電圧が急峻に低下した場合でも、回生電圧の発生を抑制することができ、インバータを構成するスイッチング素子群などの耐圧破壊を防ぐことができ、また、コンデンサ等の部品点数を増加させることなく回生電圧によるスイッチング素子群の耐圧破壊を防止することができる回路内蔵ブラシレスＤＣモータを提供できる。

本発明に係る回路内蔵ブラシレスＤＣモータの断面図 本発明に係る回路内蔵ブラシレスＤＣモータのブロック図 本発明に係る回路内蔵ブラシレスＤＣモータの直流電源電圧低下検出後のスイッチング素子のオン・オフ状態を示す図（ａ）直流電源電圧低下時の電圧状態を示す図（ｂ）直流電源電圧低下時のスイッチング素子のオン・オフ動作を示す図 本発明に係る回路内蔵ブラシレスＤＣモータの直流電源電圧低下検出後のインバータ回路の動作状態を示す図（ａ）上段スイッチング素子がオン状態の時を示す図（ｂ）下段スイッチング素子がオン状態の時を示す図 本発明に係る回路内蔵ブラシレスＤＣモータの直流電源電圧低下検出後のスイッチング素子の動作のフローチャート 本発明に係る回路内蔵ブラシレスＤＣモータを搭載した熱交換型冷却機を示す図 従来のブラシレスＤＣモータの保護装置のブロック図 従来のブラシレスＤＣモータの保護装置の直流電源電圧低下検出前後のスイッチング素子のオン・オフ状態を示す図（ａ）直流電源電圧低下時の電圧状態を示す図（ｂ）直流電源電圧低下時のスイッチング素子のオン・オフ動作を示す図 従来のブラシレスＤＣモータの保護装置の直流電源電圧低下検出前後のインバータ回路の動作状態を示す図（ａ）直流電源電圧低下検出前の電流経路を示す図（ｂ）直流電源電圧低下検出後の電流経路を示す図

本発明に係る回路内蔵ブラシレスＤＣモータは、永久磁石を施した回転子と、三相巻線を施した固定子と、直流電源から入力された直流電圧を、コンデンサを介して正側に接続された複数個の上段スイッチング素子および負側に接続された複数個の下段スイッチング素子に引き込み、前記上段スイッチング素子と前記下段スイッチング素子のスイッチングを行うことで前記三相巻線に駆動電圧を与えるインバータ回路と、前記インバータ回路の動作を制御する制御回路と、前記固定子と前記インバータ回路と前記制御と前記コンデンサを熱硬化性樹脂で覆ったモールド外郭と、を備え、前記制御回路は、前記直流電源の電圧があらかじめ定められたしきい値よりも低下したことを検知する電源電圧監視手段と、前記電源電圧監視手段が電圧低下を検知した場合に、あらかじめ決められた回数だけ前記上段スイッチング素子と前記下段スイッチング素子のオン時間を略同一にしてスイッチングを行い、続いて前記上段スイッチング素子及び下段スイッチング素子をすべてオフ状態にする停止手段と、を備え、前記コンデンサは前記モールド外郭と接触した回路内蔵ブラシレスＤＣモータとした。

これにより、ブラシレスＤＣモータが高回転で回っている際に、電圧が急峻に低下した場合でも、インバータを構成するスイッチング素子などの耐圧破壊を防ぐことができる。

また、前記回転子の目標回転数を出力する回転数指示手段と、前記回転子の位置を検出する位置検出手段と、を備え、前記制御回路は、前記位置検出手段が検出した回転子の位置から得られた回転数と、前記目標回転数とを比較して前記回転子と前記目標回転数との回転数差がなくなるように前記三相巻線に加わる電圧を制御する回転数一定制御手段を備えた構成である。

これにより、所定の送風風量を常に確保することができる。

また、回路内蔵ブラシレスＤＣモータを搭載した熱交換型冷却機としたものである。

これにより、部品点数を増加させることなく回生電圧によるスイッチング素子の耐圧破壊を防止することができるため、低コスト化、小型化、低騒音化や高信頼性の熱交換型冷却機が実現できる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施の形態は本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
また、全図面を通して、同一部位については同一の符号を付して、二度目以降の説明を省略している。さらに各図面において、本発明に直接には関係しない各部の詳細については説明を省略している。

（実施の形態１）
最初に、図１を参照しながら回路内蔵ブラシレスＤＣモータの構成を説明する。なお、
図１は、本実施の形態に係る回路内蔵ブラシレスＤＣモータの断面図である。

図１に示すように、ブラシレスＤＣモータ１は、回転子２と固定子３を有して構成されている。

回転子２は、フェライト系磁石粉末と樹脂を混ぜて成型され表面にＮ極とＳ極が交互に施された永久磁石にシャフト４が圧入されている。シャフト４は、ボールベアリング５が圧入され、ブラケット６でボールベアリング５を支持している。

シャフト４は、金属たとえばステンレスで造られ先端部に羽根が取り付けられる構造となっている。ボールベアリング５は、外輪と内輪からなり、外輪と内輪の間に玉と玉を保持する保持器から構成され潤滑油で充たされ、回転子２の回転時の磨耗や摩擦を軽減する。

ブラケット６は、金属で造られ固定子３と密着し、羽根の荷重を支える。

固定子３は、電磁鋼板を積層した鉄心に三相の巻線７を巻装している。

回路内蔵ブラシレスＤＣモータ８は、ブラシレスＤＣモータ１とプリント基板９とを絶縁を兼ねた樹脂、例えば、不飽和ポリエステルを主成分とする熱硬化性樹脂１０で隙間無く覆われて一体化されモールドされている。
プリント基板９は、電力線１１と信号リード線１２が接続され、コンデンサ１３とインバータ回路１４と制御回路１５が基板上に実装されている。
電力線１１は、直流電源と接続され、ブラシレスＤＣモータを駆動するための動力電源が供給されている。
信号リード線１２は、外部制御装置１６に接続され、ブラシレスＤＣモータ１に取り付けられた羽根が回転することにより発生する風量を制御するため、目標風量を得るための速度指令信号を出力している。

コンデンサ１３とインバータ回路１４と制御回路１５と外部制御装置１６は後述する。以下、図２を参照しながら説明する。図２は回路内蔵ブラシレスＤＣモータのブロック図である。

直流電源１７は、直流の電圧を供給し、コンデンサ１３を介してインバータ回路１４に印加される。

コンデンサ１３は、直流の電圧を平滑化している。
インバータ回路１４は、三相ブリッジの構成を有しており、三相ブリッジを構成する６個のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４，Ｑ５，Ｑ６からなる。スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３はそれぞれＵ相、Ｖ相、Ｗ相の上段スイッチング素子である。同様にスイッチング素子Ｑ４，Ｑ５，Ｑ６はそれぞれＵ相、Ｖ相、Ｗ相の下段スイッチング素子である。ブラシレスＤＣモータ１の巻線７はＬＵ、ＬＶ、ＬＷの三相の巻線の構成であり、それぞれＵ相、Ｖ相、Ｗ相に接続されている。

制御回路１８は、位置検出手段１９と回転数指示手段２０と回転数一定制御手段２１とドライブ手段２２と電源電圧監視手段２３と停止手段２４を有して構成されている。

電源電圧監視手段２３は、直流電源１７の電圧変化を監視し、あらかじめ設定された直流電圧のしきい値を下回った場合、電圧低下信号を出力する。

停止手段２４は、電源電圧監視手段２３が出力する電圧低下信号を受けて、ＰＷＭ信号に基づいてスイッチング素子のオン時間を略同一にしてスイッチングを行い、続いて上段スイッチング素子および下段スイッチング素子をすべてオフ状態にする。
以下、図３，図４、図５を参照しながら、直流電源電圧低下時における説明する。図３は、回路内蔵ブラシレスＤＣモータの直流電源電圧低下検出後のスイッチング素子のオン・オフ状態を示す図（ａ）直流電源電圧低下時の電圧状態を示す図（ｂ）直流電源電圧低下時のスイッチング素子のオン・オフ動作を示す図、図４は、回路内蔵ブラシレスＤＣモータの直流電源電圧低下検出後のインバータ回路の動作状態を示す図（ａ）上段スイッチング素子がオン状態の時を示す図（ｂ）下段スイッチング素子がオン状態の時を示す図、図５は、回路内蔵ブラシレスＤＣモータの直流電源電圧低下検出後のスイッチング素子の動作のフローチャートである。

制御回路１５は、瞬時停電等により直流電源１７から直流の電圧が供給されなくなった時において、回生電圧の発生を抑制するようにインバータ回路１４を制御している。

図３（ａ）に示すように、瞬時停電が発生し、直流電源１７の電圧が低下する。電源電圧監視手段２３が直流電源１７の電圧低下を検出し、上段のスイッチング素子（Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３）および下段のスイッチング素子（Ｑ４，Ｑ５，Ｑ６）のオン時間を略同一にしてスイッチングを行い、あらかじめ決められた回数に到達した後、上段のスイッチング素子（Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３）および下段のスイッチング素子（Ｑ４，Ｑ５，Ｑ６）をすべてオフ状態にしてブラシレスＤＣモータ１を停止させる。

図３（ｂ）に示すように直流電源電圧低下検出前のスイッチング素子のオン・オフ状態における電流経路は、例えば図４（ａ）に示すように流れているとする。

この時、直流電源１７の電圧低下を検出した場合、上段のスイッチング素子（Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３）および下段のスイッチング素子（Ｑ４，Ｑ５，Ｑ６）のオン時間を略同一にしてスイッチングを行う。図４（ａ）は上段スイッチング素子（Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３）をオンとした時の電流経路であり、スイッチング素子Ｑ１を通り、巻線７のＬＵ、ＬＶを経て、スイッチング素子Ｑ２を流れる経路と、スイッチング素子Ｑ３を通り、巻線７のＬＷ、ＬＶを経て、スイッチング素子Ｑ２を流れる経路ができる。また、図４（ｂ）は下段スイッチング素子（Ｑ４，Ｑ５，Ｑ６）をオンとした時の電流経路であり、スイッチング素子Ｑ４を通り、巻線７のＬＵ、ＬＶを経て、スイッチング素子Ｑ５を流れる経路と、スイッチング素子Ｑ６を通り、巻線７のＬＷ、ＬＶを経て、スイッチング素子Ｑ５を流れる経路ができる。このように直流電源１７を流れる経路がなく、ブラシレスＤＣモータ１の巻線７とインバータ回路１４を循環する回路が形成されることで、巻線７に蓄えられた回生エネルギーが消費される。

図５に示すフローチャートに基づいて、図３（ｂ）に示すようなインバータ回路１４の制御を行い回生電圧の発生を抑制するフローを説明する。
直流電源１７の電圧がしきい値電圧よりも下回った時（ステップ１）、上段のスイッチング素子（Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３）および下段のスイッチング素子（Ｑ４，Ｑ５，Ｑ６）のオン時間を略同一にしてスイッチングを行い、あらかじめ決められた回数に到達するまで繰り返し行い（ステップ２）、決められた回数に到達した場合（ステップ３）、上段スイッチング素子（Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３）および下段スイッチング素子（Ｑ４，Ｑ５，Ｑ６）をすべてオフ状態にする（ステップ４）。

これによって、ブラシレスＤＣモータ１の巻線７とインバータ回路１４を循環する回路が形成され、ブラシレスＤＣモータ１の巻線７に蓄えられた回生エネルギーが消費され、回生電圧の発生を抑制し、スイッチング素子の耐圧破壊を防止させることができる。

なお、ブラシレスＤＣモータ１を停止させるときの同一オン時間は、発生する回生エネルギーの低減効果が大きい４０〜６０％のデューティ比で調整することが望ましい。

（実施の形態２）
本実施の形態２では、ブラシレスＤＣモータ１の回転数と目標回転数との回転数差がなくなるようにブラシレスＤＣモータ１の三相の巻線７に加わる電圧を制御する回転数一定制御とを備えている。

以下、図２を参照しながら説明する。

位置検出手段１９は、固定子３に対する回転子２の相対的位置を３個の磁気センサー２５の出力を利用して検出し、回転子２に施された永久磁石のＮ極とＳ極の磁極の切替り位置とブラシレスＤＣモータ１の回転数を検出する。
例えば、ブラシレスＤＣモータ１の回転子２が１回転する時の磁気センサー２５の出力が１回転あたり４パルスである時、単位時間当たりのパルス数を取得すればブラシレスＤＣモータ１の回転数が求められる。例えば、１秒間に２００パルスであった場合のブラシレスＤＣモータ１の回転数は５００回転となる。

回転数指示手段２０は、外部制御装置１６より出力された速度指令信号を受けとり、目標回転数を算出する。

例えば、外部制御装置１６は０〜５Ｖの速度指令信号を出力する。回転数指示手段２０は速度指令信号が０Ｖの時は０回転、すなわち、停止とする。同様に速度指令信号が５Ｖの時は、あらかじめ決められた最大回転数とする。例えば、速度指令信号が５Ｖの時は、１０００回転に設定されている時、０〜５Ｖが０〜１０００回転で制御できるので、２．６Ｖの時の目標回転数は５２０回転となる。

回転数一定制御手段２１は、目標回転数とブラシレスＤＣモータ１の回転数を比較し、ブラシレスＤＣモータ１の回転数が目標回転数よりも小さい場合は、風量不足とみなし、ブラシレスＤＣモータ１に印加する電圧を増加させる。ブラシレスＤＣモータ１の回転数が目標回転数よりも高い場合は、風量過多とみなし、ブラシレスＤＣモータ１に印加する電圧を減少させる。ブラシレスＤＣモータ１の回転数と目標回転数が一致している場合は、
適正風量とみなし、ブラシレスＤＣモータ１に印加する電圧の増加減は行ない。

例えば、目標回転数が５２０回転、ブラシレスＤＣモータ１の回転数が５００回転である時、目標回転数とブラシレスＤＣモータ１の回転数を比較し、目標回転数に対して２０回転低いので、風量不足となる。また、目標回転数が５００回転、ブラシレスＤＣモータ１の回転数が５２０回転である時、目標回転数とブラシレスＤＣモータ１の回転数を比較し、目標回転数に対して２０回転高いので、風量過多となる。目標回転数が５２０回転、ブラシレスＤＣモータ１の回転数が５２０回転である時、適正風量とみなす。このようにして風量が適正かあるいは過多であるか不足しているかを判断し、ブラシレスＤＣモータ１に印加する電圧を増加減させる。ブラシレスＤＣモータ１に印加する電圧を増加する時は、ドライブ手段２２が出力するＰＷＭ信号のオン時間を大きくし、ブラシレスＤＣモータ１に印加する電圧を減少させる時は、ドライブ手段２２が出力するＰＷＭ信号のオフ時間を小さくする。これによりブラシレスＤＣモータ１の回転数と目標回転数が略一致するようにドライブ手段２２にブラシレスＤＣモータ１に印加する電圧に基づいたＰＷＭ信号を出力する。
ドライブ手段２２は、ＰＷＭ駆動方式によって、ブラシレスＤＣモータ１に印加される電
圧を増加減少させる。つまりＰＷＭ信号をスイッチング素子をオン・オフさせる信号に変換して、インバータ回路１４に出力し、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４，Ｑ５，Ｑ６を順次導通させ、ブラシレスＤＣモータ１を回転させる。

このような構成にすれば、ブラシレスＤＣモータ１の回転数と目標回転数との回転数差がなくなるようにブラシレスＤＣモータ１の回転数を制御できるため、これによって、所定の送風風量を常に確保することができる回路内蔵ブラシレスＤＣモータ８とさせることができる。

（実施の形態３）
本実施の形態では、回路内蔵ブラシレスＤＣモータ８を室内側ブラシレスＤＣモータ２６および室外側ブラシレスＤＣモータ２７に搭載した熱交換型冷却機２８としている。

このような構成の熱交換型冷却機２８は、携帯基地局等の冷却に使用され、携帯基地局本体側から、熱交換型冷却機２８に直流の低圧電源が供給され、回路内蔵ブラシレスＤＣモータ８を搭載した送風機等を駆動している。

以下、その熱交換型冷却機２８の動作について、図６を参照しながら説明する。

図６に示すように、発熱体収納箱２９内の熱せられた空気（以下、これを内気と称する）は熱交換型冷却機２８の内気吸込口３０より、室内側ブラシレスＤＣモータ２６を搭載した室内側送風機３１によって吸込まれ、熱交換素子３２を通過したのち、室内吐出口３３より発熱体収納箱２９内に戻る循環風路を循環している。一方、室外側ブラシレスＤＣモータ２７を搭載した室外側送風機３４によって、外気吸込口３５より吸込まれた外気は、熱交換素子３２を通過したのち、外気吹出口３６より、外気に再度排出されている。内気風路と外気風路は仕切板３７によって両風路が独立するよう略気密状態に仕切られ、また内気風路と外気風路の交点には外気と内気の顕熱を交換する熱交換素子３２が配置されている。上記構成により、熱交換型冷却機２８は、低温外気を取り入れ、発熱体収納箱２９内部の暖かい空気との間で熱交換素子３２にて熱交換をおこない、暖かくなった外気は排気し、冷たくなった空気を箱内に給気する。

また、室内側ブラシレスＤＣモータ２６及び室外側ブラシレスＤＣモータ２７を駆動する外部制御装置１６は、基地局を設置する場所の低温外気や粉塵の影響を受けないように、熱交換型冷却機２８の内気風路内に設置され、室内側ブラシレスＤＣモータ２６と室外側ブラシレスＤＣモータ２７とは、電力線１１と信号リード線１２とで接続されている。外部制御装置１６には、発熱体収納箱２９内等に設置された低圧の直流電源１７より、駆動電力が供給されている。

これによって、部品点数を増加させることなく回生電圧の発生によるスイッチング素子の耐圧破壊を防止することができるため、低コスト化、小型化、高信頼性の熱交換型冷却機とすることができる。

本発明にかかるブラシレスＤＣモータは、三相巻線を巻装した固定子と永久磁石を備えた回転子とインバータ回路とインバータ回路の動作を制御する制御回路とを熱硬化性樹脂で覆われた回路内蔵ブラシレスＤＣモータであり、ブラシレスＤＣモータが高回転で回っている際に直流電圧が急峻に低下した場合でも、回生電圧の発生を抑制することができ、インバータを構成するスイッチング素子などの耐圧破壊を防止し、部品点数の増加なく、低コスト、小型化、高信頼性の回路内蔵ブラシレスＤＣモータおよびそのモータを用いた熱交換型冷却機として有用である。

１ ブラシレスＤＣモータ
２ 回転子
３ 固定子
４ シャフト
５ ボールベアリング
６ ブラケット
７ 巻線
８ 回路内蔵ブラシレスＤＣモータ
９ プリント基板
１０ 熱硬化性樹脂
１１ 電力線
１２ 信号リード線
１３ コンデンサ
１４ インバータ回路
１５ 制御回路
１６ 外部制御装置
１７ 直流電源
１８ 制御回路
１９ 位置検出手段
２０ 回転数指示手段
２１ 回転数一定制御手段
２２ ドライブ手段
２３ 電源電圧監視手段
２４ 停止手段
２５ 磁気センサー
２６ 室内側ブラシレスＤＣモータ
２７ 室外側ブラシレスＤＣモータ
２８ 熱交換型冷却機
２９ 発熱体収納箱
３０ 内気吸込口
３１ 室内側送風機
３２ 熱交換素子
３３ 室内吐出口
３４ 室外側送風機
３５ 外気吸込口
３６ 外気吹出口
３７ 仕切板

Claims (3)

1. 永久磁石を施した回転子と、
   三相巻線を施した固定子と、
   直流電源から入力された直流電圧を、コンデンサを介して正側に接続された複数個の上段スイッチング素子及び負側に接続された複数個の下段スイッチング素子に引き込み、前記上段スイッチング素子と前記下段スイッチング素子のスイッチングを行うことで前記三相巻線に駆動電圧を与えるインバータ回路と、
   前記インバータ回路の動作を制御する制御回路と、
   前記固定子と前記インバータ回路と前記制御回路と前記コンデンサを熱硬化性樹脂で覆ったモールド外郭と、
   を備え、
   前記制御回路は、
   前記直流電源の電圧があらかじめ定められたしきい値よりも低下したことを検知する電源電圧監視手段と、
   前記電源電圧監視手段が電圧低下を検知した場合に、あらかじめ決められた回数だけ前記上段スイッチング素子と前記下段スイッチング素子のオン時間を略同一にしてスイッチングを行い、続いて前記上段スイッチング素子及び前記下段スイッチング素子をすべてオフ状態にする停止手段と、
   を備え、前記コンデンサは前記モールド外郭と接触した回路内蔵ブラシレスＤＣモータ。
2. 前記回転子の目標回転数を出力する回転数指示手段と、
   前記回転子の位置を検出する位置検出手段と、を備え、
   前記制御回路は、
   前記位置検出手段が検出した回転子の位置から得られた回転数と、前記目標回転数とを比較して前記回転子と前記目標回転数との回転数差がなくなるように前記三相巻線に加わる電圧を制御する回転数一定制御手段を備えた請求項１記載の回路内蔵ブラシレスＤＣモータ。
3. 請求項１または２に記載の回路内蔵ブラシレスＤＣモータを搭載した熱交換型冷却機。
   

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