JPH11341884A - インバータ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡単な構成でスイッチング素子とモータ巻線
とを過熱保護することができ、且つ使用者がモータ出力
が制限されていることを認知可能なインバータ装置を提
供する。 【解決手段】 スイッチング素子８〜１３の近傍に配設
した温度検出器２０からの検出温度に対応する電圧Ｖti
と、ステータ巻線２５ｖに取り付けた温度検出器２７か
らの検出温度に対応する電圧Ｖtmを増幅回路３５に入力
し、何れか検出温度の高い方の電圧を反転増幅する。比
較回路３４では、この増幅した電圧と電流検出器７から
出力される検出電流に対応する電圧Ｖi とを比較し、こ
の比較信号Ｓa に従ってスイッチング素子８〜１０の転
流信号をマスクする。これにより、検出温度が高い程モ
ータ電流の制限値が小さく設定される。モータ電流が制
限されているときは、発光ダイオード４７が点灯する。
また、検出温度が所定値を越えるとファンモータ２１ａ
〜２３ａ、２８ａを駆動する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、スイッチング素子
及びモータ巻線の過熱保護機能を有するインバータ装置
に関する。

【０００２】

【発明が解決しようとする課題】例えば、電気自動車の
モータを駆動するインバータ装置においては、インバー
タ装置に用いられるスイッチング素子の温度異常を検出
してこれらを熱による損傷から保護する装置として、特
開平７−１９４０９４号公報に開示されたものがある。
この装置は、マイクロコンピュータを主体とした制御回
路を有して構成され、スイッチング素子の近傍の温度が
所定値より高いとき、また、その温度の変化率（上昇
率）が所定値より大きいときに、スイッチング素子が異
常温度状態にあると判断し、モータへのトルク指令値を
制限するように動作する。

【０００３】ところが、上記構成では、スイッチング素
子の温度変化率に基づいてモータへのトルク指令値を得
るためには、モータの回転数、アクセル開度（インバー
タ装置に対するトルク指令）、スイッチング素子の近傍
の温度等のデータを格納する格納領域が必要で、且つこ
れらのデータと予め準備されたテーブルデータ等に基づ
いた複雑な演算が必要となり、その処理にはマイクロコ
ンピュータの使用が不可欠である。そのため、インバー
タ装置が複雑化するとともに、マイクロコンピュータを
使用していないインバータ装置、又はマイクロコンピュ
ータを使用していても処理時間やデータ／プログラム格
納領域の余裕がないインバータ装置に上記保護装置を採
用する場合にはマイクロコンピュータを追加する必要が
あり、インバータ装置が一層複雑になる。

【０００４】さらに、上記保護装置においてはスイッチ
ング素子のみが過熱から保護されているが、スイッチン
グ素子の温度上昇とモータ巻線の温度上昇とは相関を有
し、寿命や安全性の面からはモータ巻線の過熱に対して
も同様に保護することが望ましい。特に、モータとして
永久磁石を有したブラシレスモータを用いる場合には、
モータが高温になると永久磁石が減磁する虞があり、ス
イッチング素子の過熱保護のみでは不十分である。

【０００５】加えて、上記インバータ装置を電気自動車
に適用した上記保護装置の場合、過熱保護が機能してト
ルクが制限されると加速能力が悪化するので、運転者が
これを知らずに運転をした場合、例えば右折時などに思
い通りの加速が得られない不具合が生ずる。

【０００６】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、その目的は、簡単な構成でスイッチング素子やモー
タ巻線の過熱保護を行うことができ、また、過熱保護に
よりモータの出力が制限されていることを使用者が認知
することが可能なインバータ装置を提供することにあ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明のインバータ装置は、モータの巻線に順次通
電するためのスイッチング素子からなるインバータ回路
と、前記スイッチング素子の温度に応じた温度信号を出
力する温度検出手段と、前記モータに流れる電流に応じ
た電流信号を出力する電流検出手段と、前記スイッチン
グ素子を転流させるための転流信号を出力するととも
に、前記温度検出手段から出力される温度信号と前記電
流検出手段から出力される電流信号に基づいて前記スイ
ッチング素子の通電を制限する制御手段とを具備して構
成する（請求項１）。

【０００８】斯様に構成すれば、スイッチング素子の温
度に対応した温度信号と、スイッチング素子を通してモ
ータに流れる電流に対応した電流信号とに基づいて、ス
イッチング素子の通電を制限するので、スイッチング素
子の温度に応じてモータ即ちスイッチング素子に流れる
電流の制限値が設定される。従って、スイッチング素子
の温度が高いときにはモータ電流を小さく抑え、スイッ
チング素子の温度が低いときにはモータ電流の許容値を
大きくするといったスイッチング素子の温度と電流との
間の協調関係を実現でき、インバータを停止させること
なくスイッチング素子の熱による損傷を確実に防止する
ことができる。

【０００９】この場合、スイッチング素子を冷却する冷
却手段を有し、前記制御手段は、前記スイッチング素子
の温度が所定の温度よりも高くなったときに前記冷却手
段を機能させるように構成すると良い（請求項２）。斯
様に構成すれば、スイッチング素子の温度が所定値を越
えた場合に、スイッチング素子を冷却することができる
ので、スイッチング素子の過熱を防ぐことができる。

【００１０】また、スイッチング素子の温度に替えてモ
ータの巻線の温度に応じた温度信号を出力する温度検出
手段と、前記モータに流れる電流に応じた電流信号を出
力する電流検出手段とを設け、前記制御手段において、
前記温度検出手段から出力される温度信号と前記電流検
出手段から出力される電流信号に基づいて前記スイッチ
ング素子の通電を制限するように構成しても良い（請求
項３）。

【００１１】斯様に構成すれば、モータ巻線の温度に対
応した温度信号と、モータに流れる電流に対応した電流
信号とに基づいて、スイッチング素子の通電を制限する
ので、モータ巻線の温度に応じてモータに流れる電流の
制限値が設定される。従って、モータ巻線の温度が高い
ときにはモータ電流を小さく抑え、モータ巻線の温度が
低いときにはモータ電流の許容値を大きくするといった
モータの巻線温度と電流との間の協調関係を実現でき、
インバータを停止させることなくモータ巻線の過熱を確
実に防止することができる。

【００１２】この場合、モータの巻線を冷却する冷却手
段を有し、前記制御手段は、前記モータの巻線温度が所
定の温度よりも高くなったときに前記冷却手段を機能さ
せるように構成すると良い（請求項４）。斯様に構成す
れば、モータ巻線の温度が所定値を越えた場合に、モー
タ巻線を冷却することができるので、モータ巻線の過熱
を防ぐことができる。

【００１３】さらに、スイッチング素子が通電を制限さ
れた時点で報知を行う報知手段を備えることが好ましい
（請求項５）。斯様に構成すれば、使用者が、モータの
出力が制限されていることを認知することが可能とな
り、電気自動車への適用等において加速能力の低下を事
前に知ることができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明を電気自動車のモー
タを駆動するインバータ装置に適用した一実施例につき
図１乃至図９に基づいて説明する。図１は、インバータ
装置１の電気的構成を示している。この図において、電
圧Ｅを有するバッテリー２の正端子と負端子は、夫々正
側直流電源線３と負側直流電源線４に接続されており、
これら直流電源線３、４の間には平滑用コンデンサ５と
インバータ回路６とが接続されている。また、平滑用コ
ンデンサ５の負端子からインバータ回路６の負端子に至
る負側直流電源線４には、電流検出手段として例えばホ
ール素子を用いた電流検出器７が挿設されており、この
電流検出器７からは検出電流Ｓi に応じた電圧Ｖi が出
力されるようになっている（図８参照）。

【００１５】インバータ回路６は、例えばトランジスタ
等のスイッチング素子８〜１３及びこれらに夫々並列に
接続された還流ダイオード１４〜１９が三相ブリッジ接
続されて構成されている。これらスイッチング素子８〜
１３及び還流ダイオード１４〜１９の近傍には、後述す
るように温度検出手段としての温度検出器２０が配設さ
れており、この温度検出器２０からは検出温度Ｓtiに応
じた電圧Ｖtiが出力される（図７参照）。さらに、スイ
ッチング素子８〜１３及び還流ダイオード１４〜１９を
冷却するための冷却手段としての冷却ファン２１〜２３
が設けられており（図３参照）、これら冷却ファン２１
〜２３は、夫々ファンモータ２１ａ〜２３ａが通電され
ることにより駆動されるようになっている。

【００１６】インバータ回路６の出力端子２４ｕ、２４
ｖ、２４ｗには、夫々ブラシレスモータ２５のＵ相、Ｖ
相、Ｗ相のスター結線されたステータ巻線２５ｕ、２５
ｖ、２５ｗが接続されている。このブラシレスモータ２
５（以下、単にモータ２５と称す）には、永久磁石を有
するロータの回転位置を検出するために、例えばホール
ＩＣなどの位置検出素子からなる位置検出器２６ｕ、２
６ｖ、２６ｗが、電気角１２０［ｄｅｇ］毎に等間隔に
配設されている。また、ステータ巻線２５ｕ、２５ｖ、
２５ｗの温度を検出するために、温度検出手段としての
温度検出器２７がステータ巻線２５ｖに取着されてい
る。この温度検出器２７からは、検出温度Ｓtmに応じた
電圧Ｖtmが出力される（図７参照）。また、後述するよ
うに、ステータ巻線２５ｕ、２５ｖ、２５ｗを冷却する
ための冷却手段としての冷却ファン２８が設けられてお
り、この冷却ファン２８は、ファンモータ２８ａが通電
されることにより駆動されるようになっている。

【００１７】次に、制御手段としての制御回路２９につ
いて説明する。ＰＷＭ回路３０は、キャリア周波数を有
するパルス列信号（キャリア信号Ｓc ）を生成するとと
もに、外部から与えられる電圧指令値Ｖ* に略比例させ
てそのキャリア信号Ｓc のデューティ比を増加させ、電
圧指令値Ｖ* に等しい電圧がモータ２５のステータ巻線
２５ｕ、２５ｖ、２５ｗに印加されるようにキャリア信
号Ｓc のパルス幅を制御する。また、ＰＷＭ回路３０
は、電流検出器７から出力電圧Ｖi を入力し、この検出
電流値を予め設定されている許容最大電流値（電圧に変
換されている）と比較し、この許容最大電流値を越える
過大な電流が流れた時には、電圧指令Ｖ*と関係なくキ
ャリア信号Ｓc のパルス幅を狭める過電流保護機能を有
する。

【００１８】論理回路３１は、位置検出器２６ｕ、２６
ｖ、２６ｗから夫々出力される位置信号Ｈｕ、Ｈｖ、Ｈ
ｗを入力し、それらに基づいて論理演算により通電信号
ＴUP、ＴVP、ＴWP、ＴUN、ＴVN、ＴWNを生成する。この
うち、インバータ回路６の上アームを構成しているスイ
ッチング素子８、９、１０に対する通電信号ＴUP、ＴV
P、ＴWPはＡＮＤ回路３２へと出力され、下アームを構
成しているスイッチング素子１１、１２、１３に対する
通電信号（転流信号）ＴUN、ＴVN、ＴWNは直接ゲート駆
動回路３３へと出力される。

【００１９】ＡＮＤ回路３２は、３つの３入力ＡＮＤゲ
ート３２ｕ、３２ｖ、３２ｗから構成されている。各Ａ
ＮＤゲート３２ｕ、３２ｖ、３２ｗには、ＰＷＭ回路３
０から出力されるキャリア信号Ｓc と後述する比較回路
３４から出力される比較信号Ｓa とが共通に入力される
とともに、夫々、論理回路３１から出力される転流信号
ＴUP、ＴVP、ＴWPが入力される。これにより、各ＡＮＤ
ゲート３２ｕ、３２ｖ、３２ｗからは、ＰＷＭ変調され
た通電信号、即ち転流信号ＴUP' 、ＴVP' 、ＴWP' がゲ
ート駆動回路３３に対して出力される。

【００２０】ゲート駆動回路３３は、転流信号ＴUP' 、
ＴVP' 、ＴWP' 、ＴUN、ＴVN、ＴWNを絶縁するとともに
電流増幅を行い、スイッチング素子８、９、１０、１
１、１２、１３の各ベースを駆動するための転流信号Ｓ
UP、ＳVP、ＳWP、ＳUN、ＳVN、ＳWNを出力するようにな
っている。なお、制御回路２９のうちのＰＷＭ回路３
０、論理回路３１、及びＡＮＤ回路３２は、実際にはマ
イクロコンピュータを主体として構成されている。

【００２１】増幅回路３５及び比較回路３４について
は、これらの回路図を示す図２を参照して説明する。増
幅回路３５において、温度検出器２０から出力電圧Ｖti
が入力される端子Ｔ１、及び温度検出器２７から出力電
圧Ｖtmが入力される端子Ｔ２には、夫々ダイオード３
６、３７のアノードが接続され、これらダイオード３
６、３７のカソードは共通に接続され抵抗３８を介して
オペアンプ３９の反転入力端子に接続されている。オペ
アンプ３９の反転入力端子とグランド端子との間には、
抵抗４０を介してオフセット電圧を与えるための直流電
源４１が図示極性で挿入されており、オペアンプ３９の
反転入力端子と出力端子との間には抵抗４２が接続され
ている。また、オペアンプ３９の非反転入力端子はグラ
ンド端子に接続されている。

【００２２】一方、比較回路３４は、コンパレータ４３
から構成されており、その非反転入力端子はオペアンプ
３９の出力端子に接続され、反転入力端子は電流検出器
７から出力電圧Ｖi が入力される入力端子Ｔ３に接続さ
れている。コンパレータ４３での比較結果は、出力端子
Ｔ４から比較信号Ｓa として出力されるようになってい
る。なお、図示していないが、コンパレータ４３に正帰
還を施すことによりヒステリシスを持たせるように構成
しても良い。

【００２３】さて、再びインバータ装置１の電気的構成
を示す図１において、比較回路４４は、内部に有する図
示しないコンパレータによって、増幅回路３５から出力
される電圧Ｖt と予め内部に設定された所定電圧値Ｖ1
とを比較して、その比較信号Ｓb を駆動回路４５に対し
て出力するようになっている。また、駆動回路４５は、
比較回路４４からの比較信号Ｓb を入力し、その比較信
号Ｓb に応じて、ファンモータ２１ａ〜２３ａ、及び２
８ａを回転駆動するようになっている。駆動回路４６
は、比較回路３４からの比較信号Ｓa を入力し、その比
較信号Ｓa に応じて、報知手段としての発光ダイオード
４７を点灯駆動するようになっている。

【００２４】次に、スイッチング素子８〜１３及び還流
ダイオード１４〜１９の放熱フィンへの実装について、
図３を参照して説明する。放熱フィン４８の基板４８ａ
の一方の面には、基板４８ａに対し垂直に列をなす複数
のフィン４８ｂが一定間隔で基板４８ａと一体に形成さ
れており、基板４８ａの他方の面には、インバータ回路
６の１相の上下アームを構成するスイッチング素子と還
流ダイオードとが１つのパッケージに封入されたトラン
ジスタモジュール４９〜５１が取り付けられている。そ
のトランジスタモジュール４９はＵ相のスイッチング素
子８、１１と還流ダイオード１４、１７が、トランジス
タモジュール５０はＶ相のスイッチング素子９、１２と
還流ダイオード１５、１８が、トランジスタモジュール
５１はＷ相のスイッチング素子１０、１３と還流ダイオ
ード１６、１９が夫々モジュール化されている。また、
冷却風の流路となる放熱フィン４８の一端面には、これ
らトランジスタモジュール４９〜５１を強制空冷するた
めの冷却ファン２１〜２３が取り付けられており、トラ
ンジスタモジュール４９とトランジスタモジュール５０
との間の基板４８ａ上面には温度検出器２０が取り付け
られている。

【００２５】次に、モータ２５の横断面図を示す図４を
参照して、モータ２５の構成について説明する。フレー
ム５２は両端が開口した筒状をなすものであり、フレー
ム５２の両端部にはエンドブラケット５３、５４が装着
され、これらエンドブラケット５３、５４には夫々軸受
５５が装着されている。エンドブラケット５４には、同
一円周上に複数の通風孔５４ａが形成されている。

【００２６】フレーム５２内にはロータ５６が収納され
ている。このロータ５６は、ロータヨークの外周面に永
久磁石を取着してなるロータコア５６ａに、回転軸５６
ｂを取着して構成され、回転軸５６ｂの両端部が軸受５
５に各々支承されている。そして、回転軸の左端部がエ
ンドブラケット５３から突出しており、負荷に対する出
力軸とされている。また、このロータコア５６ａの外周
面に対向して、図示しない位置検出器２６ｕ、２６ｖ、
２６ｗが配設されている。

【００２７】フレーム５２の内周面にはステータ５７が
装着されている。このステータ５７は、ステータ鉄心５
７ａにステータ巻線２５ｕ、２５ｖ、２５ｗを巻装して
構成されており、ロータコア５６ａの外周面にギャップ
を介して対向している。ステータ巻線２５ｖには前述の
ように図示しない温度検出器２７が取着されている。ま
た、ステータ鉄心５７ａの外周面には軸方向に延びる複
数の凹状溝が設けられており、これによりステータ鉄心
５７ａとフレーム５２の内周面との間に複数の通風路５
８が形成されている。

【００２８】なお、フレーム５２のうち、エンドブラケ
ット５３とそれに対向するステータ鉄心５７ａの端面と
の略中央位置には、同一円周に沿って複数の通風孔５２
ａが設けられている。

【００２９】エンドブラケット５４の外面中央部には、
ファンモータ２８ａとファン２８ｂとからなる冷却ファ
ン２８が取着されており、フレーム５２の一端部にはこ
の冷却ファン２８を覆うように略カップ形状のファンカ
バー５９が装着されている。このファンカバー５９の閉
塞底面には同心円周に沿って複数の通風孔５９ａが設け
られている。そして、ファンモータ２８ａが通電されて
ファン２８ｂが回転すると、図中矢印で示すように、通
風孔５９ａから通風孔５４ａ、通風路５８、通風孔５２
ａを通して、フレーム５２内に冷却風が送風され、ステ
ータ巻線２５ｕ、２５ｖ、２５ｗが冷却される。

【００３０】次に、本実施例の作用について図５乃至図
９も参照して説明する。なお、以下において角度は全て
電気角で表す。まず、位置信号と通電信号とのタイミン
グを示す図５において、位置検出器２６ｕ、２６ｖ、２
６ｗから夫々出力される位置信号Ｈｕ、Ｈｖ、Ｈｗは、
１８０［ｄｅｇ］のハイレベル期間及びロウレベル期間
を有し、互いに１２０［ｄｅｇ］の位相差を有して出力
される。論理回路３１は、これら位置信号Ｈｕ、Ｈｖ、
Ｈｗを入力することによりモータ２５のロータ位置を検
出し、このロータ位置に対して最も効率良くトルクを発
生させることができる通電信号ＴUP、ＴVP、ＴWP、ＴU
N、ＴVN、ＴWNを生成する。これら通電信号ＴUP、ＴV
P、ＴWP、ＴUN、ＴVN、ＴWNは全て１２０［ｄｅｇ］の
通電幅を有し、同一相の上アーム素子と下アーム素子と
の通電信号（例えばＴUPとＴUN）は互いに１８０［ｄｅ
ｇ］の位相差を有し、通電信号ＴUP、ＴVP、ＴWP相互
間、及び通電信号ＴUN、ＴVN、ＴWN相互間は夫々１２０
［ｄｅｇ］の位相差を有している。

【００３１】通電信号ＴUN、ＴVN、ＴWNは直接ゲート駆
動回路３３へと出力され、これらと同一のタイミングを
有する転流信号ＳUN、ＳVN、ＳWNとなる。一方、通電信
号ＴUP、ＴVP、ＴWPは、ＡＮＤ回路３２においてＰＷＭ
変調がかけられ、図６に示すように、通電期間中のみキ
ャリア信号Ｓc を有する転流信号ＳUP、ＳVP、ＳWPとな
る。

【００３２】これら転流信号ＳUP〜ＳWNに従ってスイッ
チング素子８〜１３を転流することにより、モータ２５
の各相端子に三相の交流電圧が印加され、もってモータ
２５のロータ５６が回転駆動される。このときのモータ
２５の端子電圧Ｖu 、Ｖv 、Ｖw は夫々図６に示すよう
になる。

【００３３】次に、モータ２５のステータ巻線２５ｕ、
２５ｖ、２５ｗ、及びスイッチング素子８〜１３の過熱
保護機能について説明する。温度検出器２０、２７の検
出温度Ｓti、Ｓtmと出力電圧Ｖti、Ｖtmは、共に図７に
示すような比例関係を有する。また、電流検出器７の検
出電流Ｓi と出力電圧Ｖi は、図８に示すような比例関
係を有する。なお、温度検出器２０の検出温度Ｓtiは、
スイッチング素子８〜１３の近傍の温度（図３参照）で
あるが、この検出温度Ｓtiに適当な温度を加算補正する
ことによりスイッチング素子８〜１３の内部温度を推定
することができる。

【００３４】図２に示す増幅回路３５は、入力端子Ｔ
１、Ｔ２に入力される電圧Ｖti、Ｖtmのうち高い方の電
圧を選択して反転増幅を行い、さらに直流電源４１によ
り正のオフセット電圧が加算された電圧Ｖt を出力す
る。その結果、温度検出器２０、２７の検出温度Ｓti、
Ｓtmのうち何れか高い方の検出温度Ｔと上記電圧Ｖt と
は、図９に示すように負の傾きをもつ比例関係を有す
る。

【００３５】さて、電圧Ｖi と上記電圧Ｖt とが比較回
路３４に入力されると、電圧Ｖi が電圧Ｖt よりも低い
ときには比較回路３４からハイレベルの比較信号Ｓa が
出力され、逆に電圧Ｖi が電圧Ｖt よりも高いときには
比較回路３４からロウレベルの比較信号Ｓa が出力され
る。そして、比較回路３４の出力がハイレベルのときに
は、ＡＮＤ回路３２を構成する各ＡＮＤゲート３２ｕ、
３２ｖ、３２ｗの各ゲートが開いた状態となるので、論
理回路３１から出力される通電信号ＴUP、ＴVP、ＴWP
は、電圧指令Ｖ* に応じたＰＷＭ変調がかけられて転流
信号ＳUP、ＳVP、ＳWPとしてスイッチング素子８、９、
１０に与えられる。このときには、上述したＰＷＭ回路
３０における過電流保護機能が働いた場合を除きモータ
に流れる電流が制限を受けることはなく、報知手段とし
ての発光ダイオード４７は消灯している。

【００３６】一方、比較回路３４の比較信号Ｓa がロウ
レベルのときには、ＡＮＤゲート３２ｕ、３２ｖ、３２
ｗの各ゲートが閉じた状態となるので、転流信号ＳUP、
ＳVP、ＳWPはロウレベルとなり、スイッチング素子８、
９、１０はオフする。このとき、モータに流れていた電
流は、モータ２５のステータ巻線２５ｕ、２５ｖ、２５
ｗが有するインダクタンスの作用により、ある傾きをも
って減少する。同時に報知手段としての発光ダイオード
４７が点灯する。

【００３７】つまり、検出温度Ｔが高い程、コンパレー
タ４３の非反転入力端子の入力である増幅回路３５の出
力電圧Ｖt が低くなる（図９参照）ので、コンパレータ
４３の出力レベルが反転するための反転入力端子のしき
い値が低くなり、モータ２５に流せる電流値も小さくな
る（図８参照）。そして、過熱によりモータ電流が制限
されている場合には、スイッチング素子８〜１３の通電
が制限状態（比較信号Ｓa がロウレベル）と非制限状態
（比較信号Ｓa がハイレベル）とを繰り返すことによ
り、モータ電流は検出温度Ｔによって決まる略一定の電
流値を保持する。この場合、発光ダイオード４７は比較
信号Ｓa のレベルに従って点灯と消灯を繰り返した状態
となり、使用者には点灯した状態として視認される。

【００３８】また、比較回路４４は、増幅回路３５の出
力電圧Ｖt と所定電圧Ｖ1 （図９に示す温度Ｔ1 に相
当）とを比較し、出力電圧Ｖt が所定電圧Ｖ1 よりも低
いとき、即ち検出温度Ｔが温度Ｔ1 よりも高いときに、
駆動回路４５を介して冷却ファン２１ａ〜２３ａ、２８
ａを通電駆動する。これにより、放熱フィン４８に取り
付けられたトランジスタモジュール４９〜５１（スイッ
チング素子８〜１３、還流ダイオード１４〜１９）、又
はモータ２５のステータ巻線２５ｕ、２５ｖ、２５ｗの
温度が所定値Ｔ1 を越えたときにこれらを冷却すること
ができ、過熱による損傷をより確実に防止することがで
きる。

【００３９】以上のように本実施例によれば、放熱フィ
ン４８に取り付けられたトランジスタモジュール４９〜
５１（スイッチング素子８〜１３、還流ダイオード１４
〜１９）の温度と、モータ２５のステータ巻線２５ｕ、
２５ｖ、２５ｗの温度とを夫々温度検出器２０、２７に
より検出するとともに、モータ２５に流れる電流を電流
検出器７により検出し、検出温度Ｓti、Ｓtmのうち高い
方の温度に対応した電圧Ｖt （図９参照）と検出電流Ｓ
i に対応した電圧Ｖi （図８参照）とを比較回路３４で
比較する。そして、その比較信号Ｓa のレベルによって
スイッチング素子８〜１０に対する転流信号をマスクす
ることにより通電を制限するように構成されているの
で、検出温度Ｔが高い程モータ２５の電流値がより小さ
い値に制限される。

【００４０】従って、スイッチング素子８〜１３の温度
又はモータ２５の巻線温度と、これらに流れる電流との
間に協調がとられ、インバータ装置１を停止させること
なくスイッチング素子８〜１３及びモータ２５の熱によ
る損傷を防止することができる。また、モータ電流を制
限する増幅回路３５や比較回路３４は、図１及び図２に
示すように、オペアンプやコンパレータを組み合わせた
簡単な構成で、且つモータ制御とは独立した構成である
ので、マイクロコンピュータを用いることなく容易に低
コストで実現することができる。そして、マイクロコン
ピュータを使用しないことから、プログラム開発が不要
となるので、開発期間を短縮することができる。

【００４１】さらに、比較回路３４から出力される比較
信号Ｓa のレベルにより、スイッチング素子８〜１０の
通電が制限されたときには発光ダイオード４７が点灯状
態となるので、使用者は容易にモータ２５のトルク低下
を認識することができる。

【００４２】なお、本発明は上記し且つ図面に示す実施
例に限定されるものではなく、以下のような拡張または
変更が可能である。モータ２５はブラシレスモータに限
らず、誘導機や同期機など他種モータについても広く適
用できる。また、電気自動車以外の用途に用いられるモ
ータであっても良い。電流検出器７の挿入位置は正側直
流電源線３であっても良く、またモータ２５の相電流を
検出するような構成にしても良い。

【００４３】温度検出器２０、２７は、放熱フィン４８
及びモータ２５に各１つずつ配置したが、複数個配置し
ても良い。また、温度検出器２０の取り付け位置は、図
３に示した位置に限らず、放熱フィン４８の任意の位置
又はトランジスタモジュール４９〜５１の表面であって
も良い。同様に、温度検出器２７の取り付け位置は、ス
テータ巻線２５ｖに限らず、ステータ巻線２５ｕ、２５
ｗ、又はモータ２５のフレーム５２の内周面若しくは外
周面であっても良い。

【００４４】また、トランジスタモジュール４９〜５１
（スイッチング素子８〜１３、還流ダイオード１４〜１
９）の温度とステータ巻線２５ｕ、２５ｖ、２５ｗの温
度の何れか高い方の温度を選択してモータ電流を制限す
るように構成したが、夫々の温度に対して別々の回路を
構成して独立にモータ電流を制限するように構成しても
良い。この場合には、夫々の比較回路から出力される比
較信号のＡＮＤ信号を生成して各ＡＮＤゲート３２ｕ、
３２ｖ、３２ｗに入力すれば良い。この場合、報知手段
としての発光ダイオードを２個設け、夫々、上記別々の
回路から出力される比較信号により点灯させるようにし
ても良い。さらに、報知手段は、発光ダイオード４７に
限らず、ブザー等使用者に報知することのできる他の報
知回路であっても良い。

【００４５】なお、マイクロコンピュータのプログラム
開発期間に余裕がある場合には、モータ電流を制限する
ための増幅回路３５、比較回路３４等をマイクロコンピ
ュータを用いて構成しても良い。この場合であっても、
増幅回路３５、比較回路３４等の構成は従来の構成に比
べ単純になるので、プログラムの開発にそれほど期間を
要しない。

【００４６】

【発明の効果】本発明は以上説明した通り、スイッチン
グ素子又はモータ巻線の温度に応じた温度信号とモータ
に流れる電流値に応じた電流信号に基づいて、スイッチ
ング素子の通電を制限することにより、これら検出温度
が高い程モータ電流を小さく抑えることができるので、
インバータ装置を停止させることなくスイッチング素子
又はモータを過熱による損傷から保護することができ
る。制御手段におけるこの過熱保護機能は、簡単に構成
することができるので、採用にあたりコストの増加が少
ない。

【００４７】さらに、スイッチング素子又はモータ巻線
を冷却する冷却手段を有し、制御手段は、スイッチング
素子又はモータ巻線の温度が所定の温度よりも高くなっ
たときにこの冷却手段を機能させるように構成したの
で、より確実にスイッチング素子又はモータ巻線を過熱
から保護することができる。

【００４８】加えて、スイッチング素子が通電を制限さ
れた時点で報知を行う報知手段を備えているので、使用
者が、モータの出力（トルク）が制限されていることを
認知することが可能となり、電気自動車への適用等にお
いてトルク低下を事前に知ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示すインバータ装置の電気
的構成図

【図２】増幅回路と比較回路の電気回路図

【図３】トランジスタモジュール（スイッチング素子、
還流ダイオード）の実装状態を示す斜視図

【図４】モータの横断面図

【図５】位置信号Ｈｕ、Ｈｖ、Ｈｗと通電信号ＴUP、Ｔ
VP、ＴWP、ＴUN、ＴVN、ＴWNのタイミングチャート

【図６】位置信号Ｈｕ、Ｈｖ、Ｈｗと転流信号ＳUP、Ｓ
VP、ＳWP、ＳUN、ＳVN、ＳWNのタイミング、及び端子電
圧波形を示す図

【図７】温度検出器の入出力特性図

【図８】電流検出器の入出力特性図

【図９】増幅回路の入出力特性図

【符号の説明】

１はインバータ装置、６はインバータ回路、７は電流検
出器（電流検出手段）、８〜１３はスイッチング素子、
２０、２７は温度検出器（温度検出手段）、２１、２
２、２３、２８は冷却ファン（冷却手段）、２５はブラ
シレスモータ、２５ｕ、２５ｖ、２５ｗはステータ巻
線、２９は制御回路（制御手段）、３４、４４は比較回
路、３５は増幅回路、４７は発光ダイオード（報知手
段）、４９〜５１はトランジスタモジュール（スイッチ
ング素子、還流ダイオード）である。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 モータの巻線に順次通電するためのスイ
   ッチング素子からなるインバータ回路と、 前記スイッチング素子の温度に応じた温度信号を出力す
   る温度検出手段と、 前記モータに流れる電流に応じた電流信号を出力する電
   流検出手段と、 前記スイッチング素子を転流させるための転流信号を出
   力するとともに、前記温度検出手段から出力される温度
   信号と前記電流検出手段から出力される電流信号に基づ
   いて前記スイッチング素子の通電を制限する制御手段と
   を具備したことを特徴とするインバータ装置。
2. 【請求項２】 前記スイッチング素子を冷却する冷却手
   段を有し、 前記制御手段は、前記スイッチング素子の温度が所定の
   温度よりも高くなったときに前記冷却手段を機能させる
   ことを特徴とする請求項１記載のインバータ装置。
3. 【請求項３】 モータの巻線に順次通電するためのスイ
   ッチング素子からなるインバータ回路と、 前記モータの巻線の温度に応じた温度信号を出力する温
   度検出手段と、 前記モータに流れる電流に応じた電流信号を出力する電
   流検出手段と、 前記スイッチング素子を転流させるための転流信号を出
   力するとともに、前記温度検出手段から出力される温度
   信号と前記電流検出手段から出力される電流信号に基づ
   いて前記スイッチング素子の通電を制限する制御手段と
   を具備したことを特徴とするインバータ装置。
4. 【請求項４】 前記モータの巻線を冷却する冷却手段を
   有し、 前記制御手段は、前記モータの巻線温度が所定の温度よ
   りも高くなったときに前記冷却手段を機能させることを
   特徴とする請求項３記載のインバータ装置。
5. 【請求項５】 スイッチング素子が通電を制限された時
   点で報知を行う報知手段を備えたことを特徴とする請求
   項１乃至４のいずれかに記載のインバータ装置。