JPH1141971A

JPH1141971A - モータ駆動装置及びこのモータ駆動装置を用いた空気調和機

Info

Publication number: JPH1141971A
Application number: JP9197210A
Authority: JP
Inventors: Teruji Mochizuki; 月照司望
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1997-07-23
Filing date: 1997-07-23
Publication date: 1999-02-12

Abstract

(57)【要約】【課題】互いに異なる直流電圧によって動作する二つ
の回路が連携してモータを駆動するに当たり、いずれか
一方の回路に対する電圧の供給状態が正常で、いずれか
他方の回路に対する電圧の供給状態が異常になったとし
ても、回路の破壊等を未然に防止することのできるモー
タ駆動装置及び空気調和機を提供する。【解決手段】第１の直流電圧を入力する第１の回路
と、第１の直流電圧とは異なった経路を介して供給され
る第２の直流電圧を入力する第２の回路とを含み、第１
及び第２の回路によってモータを駆動するに当たり、第
１の直流電圧及び第２の直流電圧のいずれか一方の供給
状態が正常で、いずれか他方の供給状態が異常であると
き、供給状態が正常の一方の直流電圧の供給経路から供
給状態が異常の他方の回路に対して動作が可能な範囲の
電圧を供給する電圧保証回路を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、第１の直流電圧を
入力する第１の回路と、第１の直流電圧とは異なった経
路を介して供給される第２の直流電圧を入力する第２の
回路とを含み、第１の回路及び第２の回路によってモー
タを駆動するモータ駆動装置及びこのモータ駆動装置を
用いた空気調和機に関する。

【０００２】

【従来の技術】空気調和機の室内ファンモータとして、
例えば、ブラシレスモータが用いられる。図５はこのブ
ラシレスモータの従来の駆動装置の概略構成を示すブロ
ック図である。図中、４１〜４４はコネクタである。こ
のうち、コネクタ４１は図示省略の直流電源の駆動電圧
Ｖ_Mをインバータ主回路５０に供給する経路に設けら
れ、コネクタ４２はもう一つの直流電源の制御用電圧Ｖ
_CCをインバータ制御回路６０に供給する経路に設けられ
る。また、コネクタ４４は各直流電源の接地端ＧＮＤを
インバータ主回路５０及びインバータ制御回路６０に接
続する経路に設けられる。さらに、コネクタ４３は図示
省略の空気調和機制御部の回転数指令出力端をインバー
タ制御回路６０に接続する経路に設けられる。なお、イ
ンバータ主回路５０及びインバータ制御回路６０はそれ
ぞれモータドライブＩＣ及びコントロールＩＣとして知
られたものが用いられる。

【０００３】上記構成により、空気調和機制御部からイ
ンバータ制御回路６０に対して室内ファンモータ７０の
回転数指令が与えられると、インバータ制御回路６０は
回転数指令に応じたデューティ比のＰＷＭ信号を生成
し、インバータ主回路５０を構成するスイッチ素子群を
オン、オフ制御することにより、室内ファンモータ７０
の回転数を制御している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来のモータ
駆動装置は、駆動電圧Ｖ_M及び制御用電圧Ｖ_CCの両方が
供給され、かつ、所定の範囲に維持されることを前提と
して構成されていた。特に、インバータ制御回路６０は
複数の階調に変化する回転数指令が与えられたとき、制
御用電圧Ｖ_CCとの差に応じてＰＷＭ信号のデューティ比
を変更するため、例えば、コネクタ４２の接触不良等に
より制御用電圧Ｖ_CCの低下や遮断により誤動作しやす
く、誤動作によってインバータ主回路５０を構成するス
イッチング素子を破壊する虞れがあった。

【０００５】本発明は上記の課題を解決するためになさ
れたもので、互いに異なる直流電圧によって動作する二
つの回路が連携してモータを駆動するに当たり、いずれ
か一方の回路に対する電圧の供給状態が正常で、いずれ
か他方の回路に対する電圧の供給状態が異常になったと
しても、回路の破壊等を未然に防止することのできるモ
ータ駆動装置及びこのモータ駆動装置を用いた空気調和
機を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】第１の発明は、第１の直
流電圧を入力する第１の回路と、第１の直流電圧とは異
なった経路を介して供給される第２の直流電圧を入力す
る第２の回路とを含み、第１の回路及び第２の回路によ
ってモータを駆動するものであって、第１の直流電圧及
び第２の直流電圧のいずれか一方の供給状態が正常で、
いずれか他方の供給状態が異常であるとき、供給状態が
正常の一方の直流電圧の供給経路から供給状態が異常の
他方の回路に対して動作が可能な範囲の電圧を供給する
電圧保証回路を備えたものである。

【０００７】第２の発明は、第１の回路が、スイッチン
グ素子群をオン、オフしてモータに供給するインバータ
主回路からなり、第２の回路がスイッチ素子群をオン、
オフ制御するインバータ制御回路からなるものである。

【０００８】第３の発明は、インバータ主回路に供給さ
れる第１の直流電圧がインバータ制御回路に供給される
第２の直流電圧より高く、第１の直流電圧の供給状態が
正常で、第２の直流電圧の供給状態が異常であるとき、
第１の直流電圧の供給経路からインバータ制御回路の動
作が可能な範囲の電圧を供給するものである。

【０００９】第４の発明は、電圧保証回路が、第１の直
流電圧を分圧し、得られた電圧をインバータ制御回路に
供給する抵抗直列回路からなることを特徴とするもので
ある。

【００１０】第５の発明は、抵抗直列回路を介してイン
バータ制御回路に供給される電圧が、供給状態が正常で
ある第２の直流電圧より若干低くしたものである。

【００１１】第６の発明は、電圧保証回路が、抵抗直列
回路で分圧して得られた電圧を、ダイオードを介して、
前記インバータ制御回路に供給するものである。

【００１２】第７の発明の空気調和機は、モータが室内
ファンを駆動する室内ファンモータであり、この室内フ
ァンモータを上記第１ないし第６の発明のいずれかに記
載のモータ駆動装置を用いて駆動するものである。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明を好適な実施形態に
基づいて詳細に説明する。図１は本発明のモータ駆動装
置に係る第１の実施形態の構成を示すブロック図であ
り、図中、従来装置を示す図５と同一の要素には同一の
符号を付してその説明を省略する。ここでは、抵抗器Ｒ
₁及びＲ₂が新たに付加され、これ以外の構成は図５と
全く同一である。この実施形態は、駆動電圧Ｖ_M（第１
の直流電圧）と制御用電圧Ｖ_CC（第２の直流電圧）との
間にＶ_M＞Ｖ_CCの関係があることを前提として、コネク
タ４１の負荷側とコネクタ４２の負荷側との間に抵抗器
Ｒ₁が接続され、コネクタ４２の負荷側とコネクタ４４
の負荷側との間に抵抗器Ｒ₂が接続されている。

【００１４】これらの抵抗器Ｒ₁及びＲ₂は駆動電圧Ｖ
_Mを分圧し、得られた電圧をインバータ制御回路６０に
加える構成になっている。つまり、コネクタ４１の接触
不良等により、図示省略の直流電源から正規の制御用電
圧Ｖ_CCがインバータ制御回路（第２の回路）６０に供給
されなかった場合でも、駆動電圧Ｖ_Mを利用してインバ
ータ制御回路６０の動作を可能するものである。この場
合、駆動電圧Ｖ_Mを分圧して制御用電圧Ｖ_CCと同一又は
これより高い電圧をコネクタ４２の負荷側に印加した場
合、インバータ制御回路６０に過電圧が印加されたり、
コネクタ４２を介して外部の電源回路に悪影響を及ぼし
たりする虞れがある。そこで、駆動電圧Ｖ_Mの分圧が、
制御用電圧Ｖ_CCよりも若干低くなるように抵抗器Ｒ₁及
びＲ₂の値を決定する。

【００１５】以下、抵抗器Ｒ₁及びＲ₂（以下、Ｒ₁，
Ｒ₂を抵抗値としても使用する）の値の決定方法につい
て説明する。いま、制御用電圧Ｖ_CCの入力端から見たイ
ンバータ制御回路６０の入力抵抗をＲ_Zとすると、この
入力抵抗Ｒ_Zと抵抗器Ｒ₂の合成抵抗Ｒ_Iは次式によっ
て求められる。

【００１６】

【数１】一方、インバータ制御回路６０は制御用電圧Ｖ_CCよりも
０．５Ｖだけ低い電圧で動作が可能であるとすれば、次
式の関係が成立する。

【００１７】

【数２】上記（１），（２）式の関係が成立するように抵抗器Ｒ
₁及びＲ₂を選定することによって、制御用電圧Ｖ_CCが
正常に供給されている場合には支障をきたさず、コネク
タ４２の接触不良や断線が発生した場合には、周辺の回
路に悪影響を及ぼさずにインバータ制御回路６０の誤動
作を防止することができる。

【００１８】ここで、インバータ制御回路６０は制御用
電圧Ｖ_CCと、電圧で与えられる回転数指令との差に応じ
たデューティ比のＰＷＭ信号を生成するものとすれば、
制御用電圧Ｖ_CCが正常時の電圧より０．５Ｖ低下すれ
ば、相対的に０．５Ｖ分だけ高い回転数指令が与えられ
たと同等になり、結果として室内ファンモータ７０の回
転数は増大するが、この室内ファンモータ７０が停止す
るという事態を未然に防止することができ、インバータ
主回路５０（第１の回路）を構成するスイッチング素子
群を確実に保護することができる。

【００１９】図２は本発明のモータ駆動装置に係る第２
の実施形態の部分構成を示す回路図である。この実施形
態は、抵抗器Ｒ₁及びＲ₂の相互接合点を、ダイオード
Ｄ₁₀を介して制御用電圧Ｖ_CCの供給経路に接続したもの
で、ダイオードＤ₁₀のアノードが抵抗器Ｒ₁及びＲ₂の
相互接合点に、カソードが制御用電圧Ｖ_CCの供給経路に
それぞれ接続されている。ここで、ダイオードＤ₁₀の順
方向の電圧降下分が０．５Ｖであれば、次式を満たすよ
うに抵抗器Ｒ₁及びＲ₂を選定する。

【００２０】

【数３】かくして、図２に示した第２の実施形態によっても、制
御用電圧Ｖ_CCが正常に供給されなかったときに、室内フ
ァンモータ７０が停止する事態を未然に防止することが
でき、インバータ主回路５０を構成するスイッチング素
子群を確実に保護することができる。

【００２１】図３は図１に示したモータ駆動回路を適用
した空気調和機の制御部の構成を部分的にブロックで示
した回路図である。同図において、コンバータ回路１０
は、ダイオードＤ₁〜Ｄ₆を三相ブリッジ接続し、交流
入力端Ｒ，Ｓ，Ｔを三相交流電源に接続するダイオード
ブリッジ回路と、このダイオードブリッジ回路の直流出
力端に接続された平滑用コンデンサＣ₁とで構成されて
いる。このコンバータ回路１０から出力される直流電圧
は、スイッチングトランジスタＱ_sを介して、高周波ト
ランス２０の一次巻線Ｐに印加されている。

【００２２】スイッチングトランジスタＱ_sのベースに
は、例えば２０〜３０ｋＨｚのパルス信号が与えられ
る。これによつて、高周波トランス２０の一次巻線Ｐに
高周波通電が行われ、二次巻線Ｓ₁〜Ｓ₆に高周波電圧
が誘起される。これらの二次巻線のうち、二次巻線Ｓ₁
〜Ｓ₅にはそれぞれダイオードＤ₁₁〜Ｄ₁₅と平滑用のコ
ンデンサＣ₁₁〜Ｃ₁₅とが接続され、二次巻線Ｓ₁〜Ｓ₅
に誘起された高周波電圧は整流、平滑されて直流電圧Ｖ
₁〜Ｖ₄及びＶ_cとされる。このうち、直流電圧Ｖ₁〜
Ｖ₃は圧縮機駆動電動機にＰＷＭ電圧を供給する図示省
略のインバータ主回路のエミッタが独立した三つのパワ
ートランジスタのベースドライブ電源として与えられ、
電圧Ｖ₄はエミッタが共通の三つのパワートランジスタ
のベースドライブ電源として与えられる。もう一つの直
流電圧Ｖ_Cは制御電源として利用される。

【００２３】なお、高周波トランス２０の一次巻線Ｐに
高周波通電し、二次巻線Ｓ₁〜Ｓ₅に誘起された高周波
電圧を整流、平滑し、得られた直流電圧Ｖ₁〜Ｖ₄及び
Ｖ_Cをインバータ主回路を構成するパワートランジスタ
の制御に利用する点は実公平４−２４７９２号公報に詳
しく記載されているので、これ以上の詳しい説明を省略
する。

【００２４】本実施形態は高周波トランス２０としても
う一つの二次巻線Ｓ₆を有するものを用いている。この
二次巻線Ｓ₆は中間タップを有し、その一端（図面の上
側端）は共通の出力端子として接地され、その一端と他
端（図面の下側端）との間にダイオードＤ₂₁及び平滑コ
ンデンサＣ₂₁が接続され、平滑コンデンサＣ₂₁から直流
の駆動電圧Ｖ_Mを出力し、二次巻線Ｓ₆の一端と中間タ
ップとの間にダイオードＤ₂₂及び平滑コンデンサＣ₂₂が
接続され、平滑コンデンサＣ₂₂の両端から直流の制御用
電圧Ｖ_CCを出力する構成になっている。これらの駆動電
圧Ｖ_M及び制御用電圧Ｖ_CCは図１に示したコネクタ４１
及び４２を介してそれぞれインバータ主回路５０及びイ
ンバータ制御回路６０に供給される。

【００２５】一方、空気調和機制御部３０には、室温を
検出する温度センサ３１と、室温を設定する温度設定部
３２とが接続されている。そこで空気調和機制御部３０
は温度センサ３１の検出温度と、温度設定部３２の設定
温度に対する温度センサ３１の検出温度の差とに基づい
て予め定めた複数の階調の回転数指令を出力する。この
回転数指令はコネクタ４３を介してインバータ制御回路
６０に加えられる。なお、駆動電圧Ｖ_Mとしては１２Ｖ
が、制御用電圧Ｖ_CCとしては５Ｖが用いられる。

【００２６】しかして、圧縮機駆動電動機にＰＷＭ電圧
を供給するパワートランジスタのべース駆動電圧を生成
するための高周波トランス２０を用いて、駆動電圧Ｖ_M
及び制御用電圧Ｖ_CCを発生させ、これによって室内ファ
ンモータ７０を駆動制御することができる。このとき、
コネクタ４１，４２及び４４の各負荷側に抵抗器Ｒ₁，
Ｒ₂が接続されているため、制御用電圧Ｖ_CCが正常に供
給されなかったときに、室内ファンモータ７０が停止す
るというような事態を未然に防止することができ、イン
バータ主回路５０を構成するスイッチング素子群を確実
に保護することができる。

【００２７】図４はインバータ主回路５０及びインバー
タ制御回路６０の詳細な構成を、部分的に結線図で示し
たブロツク図である。このうち、インバータ主回路５０
は６個のトランジスタＱ₁〜Ｑ₆がグレーツ接続される
と共に、各トランジスタＱ₁〜Ｑ₆にダイオードＤ₃₁〜
Ｄ₃₆が逆並列接続されている。インバータ制御回路６０
は起動指令手段５１、固定相励磁信号発生手段５２、位
置検出手段５３、切換指令手段５４、切換手段５５、駆
動信号発生手段５６、デューティ比指令手段５７及びパ
ルス幅変調手段５８によって構成されている。

【００２８】ここで、室内ファンモータ７０はブラシレ
スモータでなり、図示省略の磁石回転子を有している。
この磁石回転子が回転すると電機子巻線に電圧が誘起さ
れ、位置検出手段５３がこの電圧を検出して回転子位置
検出信号を出力して切換手段５５に加える。

【００２９】しかし、電機子巻線に電圧が誘起されるの
は回転子が回転している場合だけで、停止している場合
には回転子の位置情報は得られない。そこで、起動指令
手段５１が起動指令を出力したとき、固定相励磁信号発
生手段５２が回転子位置検出信号に代わる強制転流信号
を出力して切換手段５５に加える。切換指令手段５４は
起動指令に応じて、位置検出手段５３の出力信号を遮断
し、その代わりに固定相励磁信号発生手段５２の出力信
号を駆動信号発生手段５６に加える。駆動信号発生手段
５６は強制転流信号を基準にした６個の駆動信号を出力
する。これらの駆動信号がパルス幅変調手段５８に加え
られる。

【００３０】一方、デューティ比指令手段５７は、起動
開始時に外部から与えられる回転数指令とは別個に、徐
々に大きくなるデューティ比指令信号を発生してパルス
幅変調手段５８に加える。パルス幅変調手段５８は駆動
信号発生手段５６から与えられた駆動信号をデューティ
比指令手段５７のデューティ比指令信号に従って変調し
て、インバータ主回路５０を構成するトランジスタＱ₁
〜Ｑ₆のベースに供給する。これによって、起動時には
位置検出手段５３の回転子位置検出信号に依存しない強
制転流運転が実行される。

【００３１】次に、上記強制転流運転によって磁石回転
子が回転すると位置検出手段５３から回転子位置検出信
号が出力される。この回転子位置検出信号の出力に応じ
て切換指令手段５４は、固定相励磁信号発生手段５２の
出力信号を遮断して、その代わりに回転子位置検出信号
を駆動信号発生手段５６に加える。これによって強制転
流運転モードから回転子位置検出運転モードに切換えら
れる。

【００３２】回転位置検出運転モードでの運転中、デュ
ーティ比指令手段５７は回転数指令に応じたデューティ
比指令信号を出力する。パルス幅変調手段５８は駆動信
号発生手段５６から与えられた駆動信号をデューティ比
指令手段５７のデューティ比指令信号に従って変調し
て、インバータ主回路５０を構成するトランジスタＱ₁
〜Ｑ₆のベースに供給する。これによって、回転数指令
に応じた室内ファンモータ７０の速度制御が行われる。
なお、インバータ制御回路６０については、特開平３−
２３５６９４号公報等に開示されて公知であるので、そ
の詳細な説明を省略する。

【００３３】かくして、図１に示したモータ駆動装置を
空気調和機の室内ファンの駆動系統に適用することによ
って、制御用電圧Ｖ_CCが正常に供給されなかったとき
に、室内ファンモータ７０が停止するというような事態
を未然に防止することができ、インバータ主回路５０を
構成するスイッチング素子群を確実に保護することがで
きる。

【００３４】なお、図１又は図２に示したモータ駆動装
置は、空気調和機のみに適用を限定されるものではな
く、インバータ主回路をインバータ制御装置によって制
御する殆どの装置に適用することができる。

【００３５】

【発明の効果】以上の説明によって明らかなように、本
発明のモータ駆動装置によれば、第１の直流電圧を入力
する第１の回路と、第１の直流電圧とは異なった経路を
介して供給される第２の直流電圧を入力する第２の回路
とによってモータを駆動するに当たり、直流電圧の供給
状態が正常の一方の直流電圧の供給経路から供給状態が
異常の他方の回路に対して動作が可能な範囲の電圧を供
給する電圧保証回路を備えているので、いずれか一方の
回路に対する電圧の供給状態が正常で、いずれか他方の
回路に対する電圧の供給状態が異常になったとしても、
回路の破壊等を未然に防止することができる。

【００３６】また、本発明の空気調和機によれば、上述
したモータ駆動装置を用いて室内ファンを駆動するの
で、制御用電圧が正常に供給されなかったときに、室内
ファンモータが停止するというような事態を未然に防止
することができ、インバータ主回路を構成するスイッチ
ング素子群を確実に保護することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るモータ駆動装置の第１の実施形態
の構成を示すブロック図。

【図２】本発明に係るモータ駆動装置の第２の実施形態
の部分構成を示す回路図。

【図３】図１に示した第１の実施形態を適用した空気調
和機の制御部の構成を、部分的にブロックで示した回路
図。

【図４】図１に示したモータ駆動装置の第１の実施形態
の主要素の詳細な構成を、部分的に結線図で示したブロ
ック図。

【図５】従来のモータ駆動装置の構成を示すブロック
図。

【符号の説明】

１０コンバータ回路２０高周波トランス３０空気調和機制御部４１〜４４コネクタ５０インバータ主回路６０インバータ制御回路７０室内ファンモータＲ₁，Ｒ₂ 抵抗器Ｄ₁₀ ダイオード

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第１の直流電圧を入力する第１の回路と、
前記第１の直流電圧とは異なった経路を介して供給され
る第２の直流電圧を入力する第２の回路とを含み、前記
第１の回路及び第２の回路によってモータを駆動するモ
ータ駆動装置において、前記第１の直流電圧及び第２の直流電圧のいずれか一方
の供給状態が正常で、いずれか他方の供給状態が異常で
あるとき、供給状態が正常の一方の直流電圧の供給経路
から供給状態が異常の他方の回路に対して動作が可能な
範囲の電圧を供給する電圧保証回路を備えたことを特徴
とするモータ駆動装置。
【請求項２】前記第１の回路は、スイッチング素子群を
オン、オフしてモータに供給するインバータ主回路でな
り、前記第２の回路は前記スイッチ素子群をオン、オフ
制御するインバータ制御回路でなることを特徴とする請
求項１に記載のモータ駆動装置。
【請求項３】前記インバータ主回路に供給される第１の
直流電圧は前記インバータ制御回路に供給される第２の
直流電圧より高く、前記第１の直流電圧の供給状態が正
常で、前記第２の直流電圧の供給状態が異常であると
き、前記第１の直流電圧の供給経路から前記インバータ
制御回路の動作が可能な範囲の電圧を供給することを特
徴とする請求項２に記載のモータの駆動装置。
【請求項４】前記電圧保証回路は、第１の直流電圧を分
圧し、得られた電圧を前記インバータ制御回路に供給す
る抵抗直列回路でなることを特徴とする請求項３に記載
のモータ駆動装置。
【請求項５】前記抵抗直列回路を介して前記インバータ
制御回路に供給される電圧は、供給状態が正常である前
記第２の直流電圧より若干低くしたことを特徴とする請
求項３又は４に記載のモータ駆動装置。
【請求項６】前記電圧保証回路は、前記抵抗直列回路で
分圧して得られた電圧を、ダイオードを介して、前記イ
ンバータ制御回路に供給するものであることを特徴とす
る請求項４に記載のモータ駆動装置。
【請求項７】前記モータが室内ファンを駆動する室内フ
ァンモータでなり、この室内ファンモータを請求項１な
いし６のいずれかに記載のモータ駆動装置を用いて駆動
することを特徴とする空気調和機。