JPWO2006025233A1 - 電動機駆動装置およびそれを用いた空気調和機 - Google Patents

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Abstract

電動機駆動装置において、インバータ（６）に流れる電流を検出し、第１の電流保護部（８）に予め設定された基準電圧値Ｖｒｅｆ１を超えた時にはドライバ（７）の出力を遮断すると同時に第１の異常情報を出力し、これにより駆動信号生成部（５）が駆動信号を即時遮断してインバータ（６）の破壊を防止する。また、基準電圧値Ｖｒｅｆ１より小さい値に設定された第２の電流保護部（９）の基準電圧値Ｖｒｅｆ２を超えた場合、第２の異常情報を出力し、これにより駆動信号生成部（５）が駆動信号を即時遮断するが、その後第２の異常情報が入力されなくなると駆動信号を再び出力することで、ブラシレスモータ（３）を頻繁に停止させることなくインバータ（６）の破壊を防止する。

Description

本発明は、主に空気調和機等に搭載されるブラシレスＤＣモータ等の電動機を任意の回転数で駆動する電動機駆動装置に関する。
近年、空気調和機におけるファンモータなどの電動機を駆動する装置においては、地球環境保護の観点から消費電力を低減する必要性が大きくなっている。その中で、省電力の技術の一つとして、ブラシレスＤＣモータのような効率の高い電動機を任意の周波数で駆動するインバータなどが広く一般に使用されている。さらに、駆動装置としては、小型化のため、インバータと駆動信号伝達用のドライバと過電流保護装置が一体となったＩＣが使用されている。
図５にこの種のＩＣを用いた電動機を駆動するための従来のシステム構成を示す。図５において、従来の電動機駆動装置は、ＩＣ５２、固定抵抗器５４、駆動信号生成部５５、インバータ５６、ドライバ５７、第１の電流保護部５８を備える。ブラシレスモータ５３は、ＩＣ５２により制御される。ＩＣ５２は、インバータ５６とドライバ５７と第１の電流保護部５８で構成される。インバータ５６は一対のスイッチング素子が電流の上流側と下流側の関係に直列接続された直列回路を３つ有する。そして、これら直列回路に、直流電源５１から出力されるＤＣ電圧が固定抵抗器５４を介して印加される。
駆動信号生成部５５は、中性点を中心にＹ結線された３つの相巻線を備えたブラシレスモータ５３の目標速度を実現するためのＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ、パルス幅変調）信号を生成する。そして、このＰＷＭ信号をドライバ５７で増幅し、インバータ５６を制御する。
また、インバータ５６に過電流が流れ、インバータ５６が破壊されることを防止するため、直流電源５１のマイナス側とインバータ５６の間に接続された固定抵抗器５４の両端の電圧が第１の電流保護部５８により検出される。両端の電圧値が第１の電流保護部５８に予め設定された基準電圧値Ｖｒｅｆ１を超えた場合、第１の電流保護部５８はドライバ５７の出力を遮断する。同時に、異常情報を出力する。また、駆動信号生成部５５は異常情報が入力された場合は駆動信号を即時遮断する。そして、異常情報が入力されなくなっても駆動信号を遮断し続けている。
以上のような回路構成にて、ブラシレスモータ５３の駆動制御を行っている。この技術内容は、例えば、特開平９−２９４３９２号公報に開示されている。
しかしながら、このような従来の駆動において、１回しか流れない過電流を想定して過電流保護の動作する電流値を設定すると、インバータ５６に流れる電流が過電流保護の動作する電流値以下であっても、連続あるいは繰り返し流れ続けた場合に、インバータ５６が過熱し破壊することがある。このため、熱的に十分余裕のあるインバータを使用するあるいは、インバータに大きな放熱器を取り付ける必要があり、装置の大型化やコストアップを招くという課題があった。
また逆に、連続あるいは繰り返し流れ続ける電流で熱破壊しない値に過電流保護の動作する電流値を設定すると、電動機の始動時や加速中など一時的に発生する熱破壊の恐れのない１回あるいは数回の過電流でも駆動信号生成部の出力の遮断を保持してしまい、電動機が停止してしまうという課題があった。
本発明は上記の課題を解決するもので、電動機を頻繁に停止させることなく確実にインバータを保護できる小型で安価な電動機駆動装置を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために本発明に係る電動機駆動装置は、３相電動機を駆動するインバータと、駆動信号を増幅しインバータに伝達するドライバと、インバータの母線に接続された外付け抵抗によりインバータに流れる電流を検出し、予め設定された第１の基準値を超えていた場合にドライバの出力を遮断すると同時に第１の異常情報を出力する第１の電流保護部と、インバータに流れる電流が第１の基準値より小さく設定された第２の基準値を超えていた場合に第２の異常情報を出力する第２の電流保護部と、駆動信号を生成する駆動信号生成部とから構成され、駆動信号生成部は第１の異常情報が入力された場合は駆動信号を即時遮断し、第１の異常情報が入力されなくなっても駆動信号を遮断し続け、第２の異常情報が入力された場合は駆動信号を即時遮断し、第２の異常情報が入力されなくなると駆動信号を再び出力する。
また、本発明に係る電動機駆動装置は、３相電動機を駆動するインバータと、駆動信号を増幅しインバータに伝達するドライバと、インバータの母線に接続された外付け抵抗によりインバータに流れる電流を検出し、予め設定された第１の基準値を超えていた場合にドライバの出力を遮断すると同時に第１の異常情報を出力する第１の電流保護部と、インバータに流れる電流が第１の基準値より大きく設定された第２の基準値を超えていた場合に第２の異常情報を出力する第２の電流保護部と、駆動信号を生成する駆動信号生成部とから構成され、駆動信号生成部は第１の異常情報が入力された場合は駆動信号を即時遮断し、第１の異常情報が入力されなくなると駆動信号を再び出力し、第２の異常情報が入力された場合は駆動信号を即時遮断し、第２の異常情報が入力されなくなっても駆動信号を遮断し続ける。
本発明の電動機駆動装置によれば、電動機を頻繁に停止させることなく確実にインバータを保護できる小型で安価な電動機駆動装置を実現することが可能となる。
図１は本発明の電動機駆動装置の実施の形態１及び実施の形態２の構成を示すブロック図である。 図２は本発明の電動機駆動装置に係る第１の実施の形態におけるインバータの保護を表す図である。 図３は本発明の電動機駆動装置に係る第２の実施の形態におけるインバータの保護を表す図である。 図４は本発明に係る電動機駆動装置を備えた空気調和機のブロック図である。 図５は従来の電動機駆動装置の構成を表すブロック図である。
符号の説明
１ 直流電源
２ ＩＣ
３ ブラシレスモータ
４ 固定抵抗器
５ 駆動信号生成部
６ インバータ
７ ドライバ
８ 第１の電流保護部
９ 第２の電流保護部
（実施の形態１）
以下本発明の実施の形態１について図面を参照して説明する。図１は本実施の形態１の構成を示すブロック図である。本発明の実施の形態１に係る電動機駆動装置は、ＩＣ２、固定抵抗器４、駆動信号生成部５、インバータ６、ドライバ７、第１の電流保護部８、第２の電流保護部９を備える。ブラシレスモータ３は、ＩＣ２により制御される。ＩＣ２は、インバータ６とドライバ７と第１の電流保護部８で構成される。インバータ６は一対のスイッチング素子が電流の上流側と下流側の関係に直列接続された直列回路を３つ有する。そして、これら直列回路に、直流電源１から出力されるＤＣ電圧が固定抵抗器４を介して印加される。
駆動信号生成部５は、中性点を中心にＹ結線された３つの相巻線を備えたブラシレスモータ３の目標速度を実現するためのＰＷＭ信号を生成する。そして、ドライバ７で増幅し、インバータ６を制御する。
次にインバータの保護について図２を用いて説明する。インバータ６に流れる電流値が直流電源１のマイナス側とインバータ６の間に接続された固定抵抗器４の両端の電圧値に変換されて検出される。この電圧値が第１の電流保護部８に予め設定された基準電圧値Ｖｒｅｆ１を超えた場合、第１の電流保護部８はドライバ７の出力を遮断し、同時に第１の異常情報を出力する。駆動信号生成部５は第１の異常情報が入力された場合は駆動信号を即時遮断する。その後第１の異常情報が入力されなくなっても駆動信号を遮断し続けて、インバータ６の破壊を防止している。
さらに、固定抵抗器４の両端の電圧値が、基準電圧値Ｖｒｅｆ１より小さい値に設定された第２の電流保護部９の基準電圧値Ｖｒｅｆ２を超えた場合、第２の電流保護部９は第２の異常情報を出力する。駆動信号生成部５は第２の異常情報が入力された場合は駆動信号を即時遮断する。その後第２の異常情報が入力されなくなると駆動信号を再び出力する。
このような動作により、ブラシレスモータを頻繁に停止させることなくインバータ６の破壊を防止している。
（実施の形態２）
次に本発明に係る実施の形態２におけるインバータの保護について、図１および図３を用いて説明する。図１に示される電動機駆動装置は、実施の形態１と同様なので説明を省略する。インバータ６に流れる電流値が直流電源１のマイナス側とインバータ６の間に接続された固定抵抗器４の両端の電圧値に変換されて検出される。この電圧値が第１の電流保護部８に予め設定された基準電圧値Ｖｒｅｆ１を超えた場合、第１の電流保護部８はドライバ７の出力を遮断し、同時に第１の異常情報を出力する。駆動信号生成部５は第１の異常情報が入力された場合は駆動信号を即時遮断する。その後第１の異常情報が入力されなくなると駆動信号を再び出力することにより、ブラシレスモータを頻繁に停止させることなくインバータ６の破壊を防止している。
さらに、固定抵抗器４の両端の電圧値が、基準電圧値Ｖｒｅｆ１より大きい値に設定された第２の電流保護部９の基準電圧値Ｖｒｅｆ２を超えた場合、第２の電流保護部９は第２の異常情報を出力する。駆動信号生成部５は第２の異常情報が入力された場合は駆動信号を即時遮断する。その後第２の異常情報が入力されなくなっても駆動信号を遮断し続けて、インバータ６の破壊を防止している。
以上のような構成により、電動機を頻繁に停止させることなく確実にインバータを保護できる小型で安価な電動機駆動装置を実現している。
（実施の形態３）
図４は、本発明に係る電動機駆動装置を備えた空気調和機のブロック図である。図４において、空気調和機４１は、直流電源４４、電動機駆動装置４２、ブラシレスモータ４３、ファン４５を備える。直流電源４４は、電動機駆動装置４２に電力を供給する。電動機駆動装置４２は、ブラシレスモータ４３を介してファン４５の送風量を制御する。
本発明に係る電動機駆動装置４２の過電流を保護する制御により、周囲温度の変化等で空気調和機４１内のファン４５の負荷が大きくなってもファンが頻繁に停止することなく安定した動作を維持することができる。
本発明に係る電動機駆動装置は、熱的に十分余裕のあるインバータを使用するあるいは、インバータに大きな放熱器を取り付ける必要がないので小型で安価なシステムを構成できる。また、電動機を頻繁に停止させることなく確実にインバータを保護できるもので、ブラシレスＤＣモータなどの電動機を任意の回転数で駆動する電動機駆動装置等に有用である。
本発明は、主に空気調和機等に搭載されるブラシレスＤＣモータ等の電動機を任意の回転数で駆動する電動機駆動装置に関する。
近年、空気調和機におけるファンモータなどの電動機を駆動する装置においては、地球環境保護の観点から消費電力を低減する必要性が大きくなっている。その中で、省電力の技術の一つとして、ブラシレスＤＣモータのような効率の高い電動機を任意の周波数で駆動するインバータなどが広く一般に使用されている。さらに、駆動装置としては、小型化のため、インバータと駆動信号伝達用のドライバと過電流保護装置が一体となったＩＣが使用されている。
図５にこの種のＩＣを用いた電動機を駆動するための従来のシステム構成を示す。図５において、従来の電動機駆動装置は、ＩＣ５２、固定抵抗器５４、駆動信号生成部５５、インバータ５６、ドライバ５７、第１の電流保護部５８を備える。ブラシレスモータ５３は、ＩＣ５２により制御される。ＩＣ５２は、インバータ５６とドライバ５７と第１の電流保護部５８で構成される。インバータ５６は一対のスイッチング素子が電流の上流側と下流側の関係に直列接続された直列回路を３つ有する。そして、これら直列回路に、直流電源５１から出力されるＤＣ電圧が固定抵抗器５４を介して印加される。
駆動信号生成部５５は、中性点を中心にＹ結線された３つの相巻線を備えたブラシレスモータ５３の目標速度を実現するためのＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ、パルス幅変調）信号を生成する。そして、このＰＷＭ信号をドライバ５７で増幅し、インバータ５６を制御する。
また、インバータ５６に過電流が流れ、インバータ５６が破壊されることを防止するため、直流電源５１のマイナス側とインバータ５６の間に接続された固定抵抗器５４の両端の電圧が第１の電流保護部５８により検出される。両端の電圧値が第１の電流保護部５８に予め設定された基準電圧値Ｖｒｅｆ１を超えた場合、第１の電流保護部５８はドライバ５７の出力を遮断する。同時に、異常情報を出力する。また、駆動信号生成部５５は異常情報が入力された場合は駆動信号を即時遮断する。そして、異常情報が入力されなくなっても駆動信号を遮断し続けている。
以上のような回路構成にて、ブラシレスモータ５３の駆動制御を行っている。この技術内容は、例えば、特開平９-２９４３９２号公報に開示されている。
しかしながら、このような従来の駆動において、１回しか流れない過電流を想定して過電流保護の動作する電流値を設定すると、インバータ５６に流れる電流が過電流保護の動作する電流値以下であっても、連続あるいは繰り返し流れ続けた場合に、インバータ５６が過熱し破壊することがある。このため、熱的に十分余裕のあるインバータを使用するあるいは、インバータに大きな放熱器を取り付ける必要があり、装置の大型化やコストアップを招くという課題があった。
また逆に、連続あるいは繰り返し流れ続ける電流で熱破壊しない値に過電流保護の動作する電流値を設定すると、電動機の始動時や加速中など一時的に発生する熱破壊の恐れのない１回あるいは数回の過電流でも駆動信号生成部の出力の遮断を保持してしまい、電動機が停止してしまうという課題があった。
本発明は上記の課題を解決するもので、電動機を頻繁に停止させることなく確実にインバータを保護できる小型で安価な電動機駆動装置を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために本発明に係る電動機駆動装置は、３相電動機を駆動するインバータと、駆動信号を増幅しインバータに伝達するドライバと、インバータの母線に接続された外付け抵抗によりインバータに流れる電流を検出し、予め設定された第１の基準値を超えていた場合にドライバの出力を遮断すると同時に第１の異常情報を出力する第１の電流保護部と、インバータに流れる電流が第１の基準値より小さく設定された第２の基準値を超えていた場合に第２の異常情報を出力する第２の電流保護部と、駆動信号を生成する駆動信号生成部とから構成され、駆動信号生成部は第１の異常情報が入力された場合は駆動信号を即時遮断し、第１の異常情報が入力されなくなっても駆動信号を遮断し続け、第２の異常情報が入力された場合は駆動信号を即時遮断し、第２の異常情報が入力されなくなると駆動信号を再び出力する。
また、本発明に係る電動機駆動装置は、３相電動機を駆動するインバータと、駆動信号を増幅しインバータに伝達するドライバと、インバータの母線に接続された外付け抵抗によりインバータに流れる電流を検出し、予め設定された第１の基準値を超えていた場合にドライバの出力を遮断すると同時に第１の異常情報を出力する第１の電流保護部と、インバータに流れる電流が第１の基準値より大きく設定された第２の基準値を超えていた場合に第２の異常情報を出力する第２の電流保護部と、駆動信号を生成する駆動信号生成部とから構成され、駆動信号生成部は第１の異常情報が入力された場合は駆動信号を即時遮断し、第１の異常情報が入力されなくなると駆動信号を再び出力し、第２の異常情報が入力された場合は駆動信号を即時遮断し、第２の異常情報が入力されなくなっても駆動信号を遮断し続ける。
本発明の電動機駆動装置によれば、電動機を頻繁に停止させることなく確実にインバータを保護できる小型で安価な電動機駆動装置を実現することが可能となる。
（実施の形態１）
以下本発明の実施の形態１について図面を参照して説明する。図１は本実施の形態１の構成を示すブロック図である。本発明の実施の形態１に係る電動機駆動装置は、ＩＣ２、固定抵抗器４、駆動信号生成部５、インバータ６、ドライバ７、第１の電流保護部８、第２の電流保護部９を備える。ブラシレスモータ３は、ＩＣ２により制御される。ＩＣ２は、インバータ６とドライバ７と第１の電流保護部８で構成される。インバータ６は一対のスイッチング素子が電流の上流側と下流側の関係に直列接続された直列回路を３つ有する。そして、これら直列回路に、直流電源１から出力されるＤＣ電圧が固定抵抗器４を介して印加される。
駆動信号生成部５は、中性点を中心にＹ結線された３つの相巻線を備えたブラシレスモータ３の目標速度を実現するためのＰＷＭ信号を生成する。そして、ドライバ７で増幅し、インバータ６を制御する。
次にインバータの保護について図２を用いて説明する。インバータ６に流れる電流値が直流電源１のマイナス側とインバータ６の間に接続された固定抵抗器４の両端の電圧値に変換されて検出される。この電圧値が第１の電流保護部８に予め設定された基準電圧値Ｖｒｅｆ１を超えた場合、第１の電流保護部８はドライバ７の出力を遮断し、同時に第１の異常情報を出力する。駆動信号生成部５は第１の異常情報が入力された場合は駆動信号を即時遮断する。その後第１の異常情報が入力されなくなっても駆動信号を遮断し続けて、インバータ６の破壊を防止している。
さらに、固定抵抗器４の両端の電圧値が、基準電圧値Ｖｒｅｆ１より小さい値に設定された第２の電流保護部９の基準電圧値Ｖｒｅｆ２を超えた場合、第２の電流保護部９は第２の異常情報を出力する。駆動信号生成部５は第２の異常情報が入力された場合は駆動信号を即時遮断する。その後第２の異常情報が入力されなくなると駆動信号を再び出力する。
このような動作により、ブラシレスモータを頻繁に停止させることなくインバータ６の破壊を防止している。
（実施の形態２）
次に本発明に係る実施の形態２におけるインバータの保護について、図1および図３を用いて説明する。図1に示される電動機駆動装置は、実施の形態１と同様なので説明を省略する。インバータ６に流れる電流値が直流電源１のマイナス側とインバータ６の間に接続された固定抵抗器４の両端の電圧値に変換されて検出される。この電圧値が第１の電流保護部８に予め設定された基準電圧値Ｖｒｅｆ１を超えた場合、第１の電流保護部８はドライバ７の出力を遮断し、同時に第１の異常情報を出力する。駆動信号生成部５は第１の異常情報が入力された場合は駆動信号を即時遮断する。その後第１の異常情報が入力されなくなると駆動信号を再び出力することにより、ブラシレスモータを頻繁に停止させることなくインバータ６の破壊を防止している。
さらに、固定抵抗器４の両端の電圧値が、基準電圧値Ｖｒｅｆ１より大きい値に設定された第２の電流保護部９の基準電圧値Ｖｒｅｆ２を超えた場合、第２の電流保護部９は第２の異常情報を出力する。駆動信号生成部５は第２の異常情報が入力された場合は駆動信号を即時遮断する。その後第２の異常情報が入力されなくなっても駆動信号を遮断し続けて、インバータ６の破壊を防止している。
以上のような構成により、電動機を頻繁に停止させることなく確実にインバータを保護できる小型で安価な電動機駆動装置を実現している。
（実施の形態３）
図４は、本発明に係る電動機駆動装置を備えた空気調和機のブロック図である。図４において、空気調和機４１は、直流電源４４、電動機駆動装置４２、ブラシレスモータ４３、ファン４５を備える。直流電源４４は、電動機駆動装置４２に電力を供給する。電動機駆動装置４２は、ブラシレスモータ４３を介してファン４５の送風量を制御する。
本発明に係る電動機駆動装置４２の過電流を保護する制御により、周囲温度の変化等で空気調和機４１内のファン４５の負荷が大きくなってもファンが頻繁に停止することなく安定した動作を維持することができる。
本発明に係る電動機駆動装置は、熱的に十分余裕のあるインバータを使用するあるいは、インバータに大きな放熱器を取り付ける必要がないので小型で安価なシステムを構成できる。また、電動機を頻繁に停止させることなく確実にインバータを保護できるもので、ブラシレスＤＣモータなどの電動機を任意の回転数で駆動する電動機駆動装置等に有用である。
本発明の電動機駆動装置の実施の形態１及び実施の形態２の構成を示すブロック図 本発明の電動機駆動装置に係る第１の実施の形態におけるインバータの保護を表す図 本発明の電動機駆動装置に係る第２の実施の形態におけるインバータの保護を表す図 本発明に係る電動機駆動装置を備えた空気調和機のブロック図 従来の電動機駆動装置の構成を表すブロック図
符号の説明
１ 直流電源
２ ＩＣ
３ ブラシレスモータ
４ 固定抵抗器
５ 駆動信号生成部
６ インバータ
７ ドライバ
８ 第１の電流保護部
９ 第２の電流保護部

Claims (3)

  1. ３相電動機を駆動するインバータと、
    駆動信号を増幅し前記インバータに伝達するドライバと、
    前記インバータの母線に接続された外付け抵抗により前記インバータに流れる電流を検出し、予め設定された第１の基準値を超えていた場合に前記ドライバの出力を遮断すると同時に第１の異常情報を出力する第１の電流保護部と、
    前記インバータに流れる電流が前記第１の基準値より小さく設定された第２の基準値を超えていた場合に第２の異常情報を出力する第２の電流保護部と、
    駆動信号を生成する駆動信号生成部とから構成され、
    前記駆動信号生成部は第１の異常情報が入力された場合は駆動信号を即時遮断し、第１の異常情報が入力されなくなっても駆動信号を遮断し続け、第２の異常情報が入力された場合は駆動信号を即時遮断し、第２の異常情報が入力されなくなると駆動信号を再び出力することを特徴とする
    電動機駆動装置。
  2. ３相電動機を駆動するインバータと、
    駆動信号を増幅し前記インバータに伝達するドライバと、
    前記インバータの母線に接続された外付け抵抗により前記インバータに流れる電流を検出し、予め設定された第１の基準値を超えていた場合に前記ドライバの出力を遮断すると同時に第１の異常情報を出力する第１の電流保護部と、
    前記インバータに流れる電流が前記第１の基準値より大きく設定された第２の基準値を超えていた場合に第２の異常情報を出力する第２の電流保護部と、
    駆動信号を生成する駆動信号生成部とから構成され、
    前記駆動信号生成部は第１の異常情報が入力された場合は駆動信号を即時遮断し、第１の異常情報が入力されなくなると駆動信号を再び出力し、第２の異常情報が入力された場合は駆動信号を即時遮断し、第２の異常情報が入力されなくなっても駆動信号を遮断し続けることを特徴とする
    電動機駆動装置。
  3. 請求項１または２記載の電動機駆動装置を用いたことを特徴とする
    空気調和機。
JP2006531933A 2004-09-02 2005-08-24 電動機駆動装置およびそれを用いた空気調和機 Withdrawn JPWO2006025233A1 (ja)

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