JPH02114893A - モータ駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は過電流保護を図ったモータ駆動装置に関する。

（従来の技術） 例えば、ブラシレスモータの駆動装置は、］２■或いは
２４Ｖの直流電源と各相のモータコイルとの間にパワー
トランジスタ等の半導体ドライバー素子を設け、そのド
ライバー素子のスイッチングを制御することによりモー
タの運転を行イつせる構成が一般的である。従来、過電
流保護に関しては、主回路電流か所定値を越えたことを
検出してドライバー素子のスイッチングを停止トさせる
ようにしていた。また、温度上昇に関しては特に対策は
施されていなかった。

（発明か解決しようとする課題） しかしながら、上記構成では、万一、半導体ドライバー
素子が破壊されて制御不能になると、モータコイルの焼
損に至るという重大な欠点かあった。また、主回路の過
電流遮断機能を半導体ドライバー素子に負わせているた
め、その安全動作領域が広く人形・高価な素子を必要と
していた。

さらには、特に温度保護対策を施していないため、モー
タコイルの温度上昇に関し安全を確保すべく巻線の線径
を太くする傾向にあり、使用銅量が増大してモータ全体
の重量増大、大形化、コストアップ等の問題を生じてい
た。

そこで、本発明の目的は、モータコイルの焼損を確実に
防止できると共に、半導体ドライバー素子として安価な
素子を使用でき、しかもモータの小形軽量化やコストダ
ウンも併せて可能にできるモータ駆動装置を提供するに
ある。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明のモータ駆動装置は、主回路のうち直流電源と半
導体ドライバー素子との間にヒユーズ抵抗器を直列に設
けると共に、半導体ドライバ素工及びモータコイルをバ
イパスし」」つ直流電源に対し前記ヒユーズ抵抗器を含
んだ短絡回路が構成されるようにスイッチング素子を主
回路の両母線間に設け、主回路における過電流を検出し
たときには前記スイッチング素子をオンさせてヒュズ抵
抗器に短絡電流を流すことによりこれを溶断させて半導
体ドライバー素子の動作点をその安全動作領域内に抑制
するようにしたところに特徴を有する。

また、直流電源を交流電源を整流することにより得るよ
、うにしたときには、主回路の両母線間に平滑コンデン
サを設け、この平滑コンデンサかヒユーズ抵抗器と共に
平滑用の時定数回路を構成するようにてきる。

（作用） 主回路における過電流が検出されて主回路母線間のスイ
ッチング素子がオンされると、主回路に設けたヒユーズ
抵抗器には、その過電流に加えて短絡電流が重畳され、
発熱量が急増する。このためヒユーズ抵抗器は溶断し、
主回路電流が遮断されるから、半導体ドライバー素子の
動作点は安全動作領域内に抑えられ、素子の破壊やモー
タコイルの焼損は勿論、素子の劣化も長期間にわたり防
止される。

また、直流電源を交流電源を整流することにより得るよ
うにしたときには、ヒユーズ抵抗器を平滑用の時定数回
路の抵抗要素としても利用でき、これにて部品点数の削
減も併せて図ることができる。

（実施例） 以下本発明の第１実施例について第１図及び第２図を参
照して説明する。

１は駆動回路、２は直流１２Ｖ或いは２４Ｖの直流電源
である。３は例えばＹ結線した３相のモータコイル４を
備えたブラシレスモータで、各相のモータコイル４は駆
動回路１の出力端子Ｑ、〜Ｑ３に接続されている。この
駆動回路］は、図示はしないが、半導体ドライバー素子
として複数のパワートランジスタを備えると共に、それ
らのパワートランジスタのスイッチングを制御するため
にマイクロコンピュータ−を有する制御回路を備える。

その制御回路は、ブラシレスモータ３の回転子の回転位
置を検出する位置検出素子からの信号に基き、各相のモ
ータコイル４に順次通電する周知の構成である。また、
この駆動回路］内の主回路中には電流検出抵抗か設けら
れ、後述するように、この電流検出抵抗により電位差と
して検出された主回路電流（コレクタ電流）がパワート
ランジスタの安全動作領域から外れるような値になった
ときには、駆動回路１の出力端子Ｑ４からハイレベル信
号が出力される。ここで、パワートランジスタの安全動
作領域を示しておくと、第２図の通りであり、周知のよ
うに、直流動作かパルス動作かにより、或いはコレクタ
・エミッタ間電圧により、許容される最大コレクタ電流
が相違するものである。

５はヒユーズ抵抗器で、これは直流電源２の正側端子と
駆動回路］の正側電源端子Ｐ、との間に設けられ、これ
にて主回路のうち直流電源２と半導体ドライバー素子と
の間にヒユーズ抵抗器５か直列に介在する形態とされて
いる。なお、直流電源２の負側端子は駆動回路１の負側
電源端子Ｐに直接に接続されている。

６は主回路の両母線間に設けたスイッチング素子たるサ
イリスクであり、これのアノードは電流制限抵抗７を介
して駆動回路１の旧例電源端子Ｐ１に接続され、カソー
ドは負側電源端子Ｐ　に接続されている。これにて、サ
イリスタ６が駆動回路］のパワートランジスタ及びモー
タコイル４をバイパスし、口つ直流電源２に対し前記ヒ
ユーズ抵抗器５及び電流制限抵抗７を含んだ短絡回路８
が構成された形態とされている。この→ノ゛イリスタロ
のゲートは駆動回路１の出カポ−Ｉ・Ｑ４゜Ｑ、に接続
され、駆動回路１からのトリガー信号に基づきターンオ
ンするようになっている。

９はブラシレスモータ３に設けた温度検出素子たるサー
ミスタで、これは負温度特性を有し、駆動回路１の出力
端子Ｑｂと負側電源端子Ｐ−との間に抵抗１０と共に直
列接続され、その抵抗１０との接続点か駆動回路１の入
力端子Ｐ、に接続されている。上記出力端子Ｑ１．には
、駆動回路］に内蔵した定′屯圧回路からの定電圧が出
力されている。そして駆動回路］は、ブラシレスモータ
３の温度が所定値以上に上昇して入力端子Ｐ１に与えら
れる電圧が所定値以下になると、出力端子Ｑ。

にハイレベル信号を出力するように構成されている。

次に、本実施例の作用につき説明する。

ブラシレスモータ３の運転中、主回路電流が正常な範囲
内にあり１１つブラシレスモータ３の温度が正常である
ときには、駆動回路１の出力端子Ｑ４．Ｑ５はローレベ
ルにある。したかって、サイリスタ６は順阻止状態にあ
り、ヒユーズ抵抗器５にはモータコイル４に流れる主回
路電流のみが流れてその発熱はほとんどない。ここで、
例えば負荷異常によって主回路電流が増大し、これが所
定値を越えると、駆動回路］内の電流検出抵抗における
電圧降下か増大するため、これに基づぎ駆動回路１の出
力端子Ｑ４からトリガー信号か出力される。すると、サ
イリスタ６がターンオンし、短絡回路８が短絡状態にな
るため、ヒユーズ抵抗器５には、モータコイル４に流れ
る主回路電流に加え、電流制限抵抗７にて制限された短
絡電流が強制的に重畳されることになる。この結果、ヒ
ユーズ抵抗器５における発熱量が急増してその温度が急
上昇するため、これが直ちに溶断して主回路が遮断され
る。この場合、サイリスタ６により強制的に重畳される
短絡電流は、パワートランジスタの動作点即ちその電流
値、電圧値及び電力損失かその安全動作領域内に納まる
時間内で、ヒユーズ抵抗器５か自己発熱により溶断する
ような値とする。これにより、パワートランジスタ及び
モータコイル４が過電流から保設され、また安全動作領
域が広い高価な素子を使用せずとも済む。また、万一、
パワートランジスタが破損して主回路に過電流が流れる
状態になっても、同様にヒユーズ抵抗器５の抵抗値が急
増して自己遮断状態になるため、モータコイル３の焼損
に至ることは確実に防止される。

また、ブラシレスモータ３が異常に温度上昇したときに
は、駆動回路］の入力端子Ｐ１の電圧か所定値以下にな
ったところで、出力端子Ｑ５からトリガー信号が出力さ
れるため、やはりサイリスタ６かターンオンし、上述し
たのと同様にヒユーズ抵抗器５に短絡電流が流されるた
め、これが溶断して主回路が遮断状態になり、温度」１
昇が抑制される。このような温度保護機能かあるため、
モータコ・ｒル′３について異常な温度」１昇を避ける
べく線径を大くする等の余分な余裕を確保する必要がな
くなり、モータコイル′３を有効利用してブラシレスモ
ータ４全体の小形軽量化及びコスｉ・ダウンが可能にな
る。

尚、本発明は上記各実施例に限定されるものではなく、
例えば第３図に示す第２実施例のように、直流電源を交
流電源１］とこれを整流する整流回路１２とから構成し
た場合には、駆動回路］の電源端子Ｐ＋、Ｐ−間に平滑
コンデンサコ３を設け、ヒユーズ抵抗器５と平滑コンデ
ンサ］３とによりて構成される平滑用の時定数回路１４
により直流の平滑化を図ることもできる。このように構
成すれば、ヒユーズ抵抗器５を時定数回路１４の一部と
して有効に利用することができるから、部品点数の削減
も可能になる。また、このような構成としても平滑コン
デンサ１３の充電電荷の放電によってサイリスタ６に流
れる電流のｄ　ｉ　／　ｄ　ｔは抵抗７にて抑制するこ
とかできるから、問題は生じない。

その他、本発明は」二記し且つ図面に示ず各実施例に限
定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲内で種々
変更して実施することができるものである。

［発明の効果］ 以上述べたように、本発明によれば、ヒユーズ抵抗器を
主回路に直列に設け、主回路の過電流検出時やモータの
温度上昇時等に前記ヒユーズ抵抗器に短絡電流を強制的
に流して溶断させるようにしたから、半導体ドライバー
素子が常に安全動作領域内で動作するようになってこれ
に安価なも］１ のを使用できると共に、モータコイルの焼損を確実に防
止でき、しかもモータの小形軽量化及びコストダウンも
可能になるという優れた効果を奏するものである。

また、直流電源を交流電源と整流回路とから構成したと
きには、単に主回路の両母線間に平滑コンデンサを設け
るだけでヒユーズ抵抗器を利用して平滑用の時定数回路
を構成することかできるから、部品点数の削減もＩ■能
になるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明の第１実施例を示し、第１図
はブロック図、第２図はパワートランジスタの安全動作
領域を示すグラフ、第３図は本発明の第２実施例を示す
第１図相当図である。 図面中、ｌは駆動回路、２は直流電源、３はブラシレス
モーフ（モータ）、４はモータコイル、５はヒユーズ抵
抗器、６はサイリスタ（スイッチング素子）、８は短絡
回路、９はザーミスタ、１］は交流電源、１２は整流回
路、１３は平滑コンデンサ、１４は時定数回路である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、直流電源とモータコイルとの間の主回路に半導体ド
   ライバー素子を設け、この半導体ドライバー素子を制御
   することによりモータの運転を行うようにしたものにお
   いて、前記主回路のうち前記直流電源と前記半導体ドラ
   イバー素子との間にヒューズ抵抗器を直列に設けると共
   に、前記半導体ドライバー素子及び前記モータコイルを
   バイパスし且つ前記直流電源に対し前記ヒューズ抵抗器
   を含んだ短絡回路が構成されるようにスイッチング索子
   を前記主回路の両母線間に設け、前記主回路における過
   電流を検出したときには前記スイッチング素子をオンさ
   せて前記ヒューズ抵抗器に短絡電流を流すことにより溶
   断させて前記半導体ドライバー素子の動作点をその安全
   動作領域内に抑制するようにしたことを特徴とするモー
   タ駆動装置。 ２、直流電源は交流電源を整流することにより得られ、
   主回路の両母線間にはヒューズ抵抗器と共に平滑用の時
   定数回路を構成する平滑コンデンサが設けられているこ
   とを特徴とする請求項１記載のモータ駆動装置。