(57)【要約】【課題】  モータ内部の異常温度や電源の異常電圧等を検出した場合におけるモータの制御を誤動作せずに実行可能とし、且つ車両内部の省スペース化を図ることができる車両用ブラシレスモータを提供する。【解決手段】  車両に搭載される車両用モータ３０において、異常電圧検出手段６８と、異常電流検出手段６９と、異常温度検出手段７０と、異常電圧検出手段６８、異常電流検出手段６９または異常温度検出手段７０が、各異常値を検出した場合には、励磁コイル４１に供給する電流を制限するかまたはオフするように制御する制御手段６２とを具備する。【選択図】        図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
励磁コイルを有し、車両に搭載される車両用モータにおいて、
励磁コイルへ電流を供給するための電源電圧が異常値であることを検出する異常電圧検出手段と、
励磁コイルへ供給される電流値が異常値であることを検出する異常電流検出手段と、
モータ内部の温度が異常値であることを検出する異常温度検出手段と、
前記異常電圧検出手段、前記異常電流検出手段または前記異常温度検出手段が、前記各異常値を検出した場合には、励磁コイルに供給する電流を制限するかまたはオフするように制御する制御手段を具備することを特徴とする車両用モータ。
【請求項２】
回転軸と共に回転するように回転軸に固定され、複数個のマグネットを有するロータと、
ステータコアと該ステータコアの周囲に巻回される複数個の励磁コイルとを有するステータと、
前記各励磁コイルに供給する電流の通電タイミングを制御してロータを回転駆動させる制御手段とを具備し、車両に搭載される車両用モータにおいて、
励磁コイルへ電流を供給するための電源電圧が異常値であることを検出する異常電圧検出手段と、
励磁コイルへ供給される電流値が異常値であることを検出する異常電流検出手段と、
モータ内部の温度が異常値であることを検出する異常温度検出手段と、
前記異常電圧検出手段、前記異常電流検出手段または前記異常温度検出手段が、前記各異常値を検出した場合には、前記制御手段が各励磁コイルに供給する電流を制限するかまたはオフするようにプログラムされた保護プログラムが記憶された記憶手段とを具備することを特徴とする車両用モータ。
【請求項３】
前記記憶手段は、半導体記憶装置であり、
前記制御手段は、前記保護プログラムを読み出して実行可能な中央処理装置であり、
該中央処理装置と、前記半導体記憶装置とは同一のプリント基板上に実装され、
該プリント基板は、外部に露出しないように収納されて設けられていることを特徴とする請求項２記載の車両用モータ。
【請求項４】
一方側の面に前記ステータが固定されるハウジングが設けられ、
該ハウジングの他方側の面には、他の機器に取り付け可能に形成されたケースが設けられ、
前記プリント基板は、ハウジングとケースとの間に収納されて設けられていることを特徴とする請求項３記載の車両用モータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両内に設置される車両用モータに関する。
【背景技術】
【０００２】
車両の空調用として搭載される従来のモータである、ブラシレスモータについて説明する（特許文献１参照）。
従来からの車両用のブラシレスモータにおいては、ロータの磁極を検出する磁極位置検出素子や、この磁極位置検出素子が検出したロータの磁極位置に基づいて励磁コイルに電流を供給するための制御回路は、モータ内部に設置された基板上に設けられていることが一般的である。
【０００３】
なお、車両用のブラシレスモータには、ハウジング内壁にモータ内部の温度上昇を検知する温度センサが設けられているものも存在する（特許文献２参照）。
かかるブラシレスモータによれば、温度センサが所定の温度にまで上昇したことを検知すると、温度センサから検出信号が出力される。
検出信号は、モータ外部に設けられているコントローラに入力される。コントローラは、モータの回転数を制御することができるように回路形成されており、温度センサから入力された検出信号に基づいて回転数を制御し、温度上昇の防止を図っている。
【０００４】
さらに、上述した車両用のブラシレスモータ以外にも、励磁コイルに供給するための電源電圧が過電圧であったり、低電圧であることを検出する検出回路を設け、電源の異常電圧を検出した場合にはモータの回転数を調整することができるものも従来から知られている。
このような車両用のブラシレスモータにおいても、電源の異常電圧を検出した場合の制御はモータ外部から行なっている。
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−４５６６号公報（００７０，図１等）
【特許文献２】特開平８−４７２８３号公報（００１３，図３等）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
モータにおいては、モータ内部の異常温度や、電源の異常電圧等を検出した場合、そのまま放置すると制御回路の破損等の事態も生じうるため、励磁コイルへ供給する電流を制限したりオフにしたりすることにより対処することが好ましい。かかる場合、従来においては異常温度や異常電圧の検出信号をモータ外部へ出力し、この検出信号に基づいて外部の制御回路等がモータに出力する制御信号により異常温度や異常電圧に対処していた。
一方で、車両内部の中でも特にボンネット内はエンジンが駆動していたり、他の機器が作動したりしているので電気的なノイズが多い環境でもある。このような環境下に車両用のモータを設置し、検出信号をモータ外部へ出力したりモータ外部からの制御信号により制御動作を行なう場合には、検出信号や制御信号が直接ノイズにさらされるので誤動作のおそれもあるという課題があった。
【０００７】
また、モータ外部に、異常温度や異常電圧に対する制御回路を設けることにより、制御回路を取り付けるためのスペースも必要となるので、車両内部の省スペース化を図ることができないといった課題もあった。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、モータ内部の異常温度や電源の異常電圧等を検出した場合におけるモータの制御を誤動作せずに実行可能とし、且つ車両内部の省スペース化を図ることができる車両用モータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明にかかる車両用モータによれば、励磁コイルを有し、車両に搭載される車両用モータにおいて、励磁コイルへ電流を供給するための電源電圧が異常値であることを検出する異常電圧検出手段と、励磁コイルへ供給される電流値が異常値であることを検出する異常電流検出手段と、モータ内部の温度が異常値であることを検出する異常温度検出手段と、前記異常電圧検出手段、前記異常電流検出手段または前記異常温度検出手段が、前記各異常値を検出した場合には、励磁コイルに供給する電流を制限するかまたはオフするように制御する制御手段を具備することを特徴としている。
この構成によれば、モータ外部へ異常温度や異常電圧等の検出信号を出力せず、またモータ外部からの制御信号によって異常温度や異常電圧に対処しないので、検出信号や制御信号がノイズの影響を受けにくく、誤動作の少ない車両用モータとすることができる。また、モータ外部に異常温度や異常電圧に対応する制御回路の取り付けスペースの必要が無くなるので車両内部の省スペース化を図ることができる。
なお、ここでいう制御手段とは、プログラムによって動作するものであれば、プログラムを記憶した記憶手段を含めた広い範囲のものを指す。
【００１０】
本発明にかかる車両用モータによれば、回転軸と共に回転するように回転軸に固定され、複数個のマグネットを有するロータと、ステータコアと該ステータコアの周囲に巻回される複数個の励磁コイルとを有するステータと、前記各励磁コイルに供給する電流の通電タイミングを制御してロータを回転駆動させる制御手段とを具備し、車両に搭載される車両用ブラシレスモータにおいて、励磁コイルへ電流を供給するための電源電圧が異常値であることを検出する異常電圧検出手段と、励磁コイルへ供給される電流値が異常値であることを検出する異常電流検出手段と、モータ内部の温度が異常値であることを検出する異常温度検出手段と、前記異常電圧検出手段、前記異常電流検出手段または前記異常温度検出手段が、前記各異常値を検出した場合には、前記制御手段が各励磁コイルに供給する電流を制限するかまたはオフするようにプログラムされた保護プログラムが記憶された記憶手段とを具備することを特徴としている。
この構成を採用することによって、モータ外部へ異常温度や異常電圧等の検出信号を出力せず、またモータ外部からの制御信号によって異常温度や異常電圧に対処しないので、検出信号や制御信号がノイズの影響を受けにくく、誤動作の少ない車両用ブラシレスモータとすることができる。また、モータ外部に異常温度や異常電圧に対応する制御回路の取り付けスペースの必要が無くなるので車両内部の省スペース化を図ることができる。
なお、本請求項２の制御手段は、記憶手段内に記憶された保護プログラムに基づいて動作する点で、請求項１の制御手段とは異なる概念の構成である。
【００１１】
また、前記記憶手段は、半導体記憶装置であり、前記制御手段は、前記制御プログラムを読み出して実行可能な中央処理装置であり、該中央処理装置と、前記半導体記憶装置とは同一のプリント基板上に実装され、該プリント基板は、外部に露出しないように収納されて設けられていることを特徴としてもよい。
この構成によれば、１枚のプリント基板でモータの通常時の駆動制御と、異常温度や異常電圧に対処するための制御とを実行でき、しかも外部に露出しないのでノイズの影響をを受けにくく、誤動作の発生頻度を低下させることができる。
【００１２】
さらに、一方側の面に前記ステータが固定されるハウジングが設けられ、該ハウジングの他方側の面には、他の機器に取り付け可能に形成されたケースが設けられ、前記プリント基板は、ハウジングとケースとの間に収納されて設けられていることを特徴としてもよい。
これによれば、プリント基板がモータの外部に露出しないような構成とすることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の車両用モータによれば、ノイズによる誤動作の発生頻度を低くすることができ、また省スペース化も実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下に説明する車両用モータは、具体的にはブラシレスモータであって、電源の過電圧、低電圧もしくは過電流の検出、またはモータ内部の過熱を検出した場合に対処するためのプログラムをＲＯＭ等の記憶手段内に記憶し、この記憶手段を内蔵したものである。
【実施例】
【００１５】
以下、車両用モータの一例を、図面に基づいて説明していく。
本実施例における車両用モータは、アウターロータ型のブラシレスモータであり、車両用の空調装置に用いられる送風用のモータである。したがって、図１では回転軸３２の先端部に羽根車３３が取り付けられた構造を図示している。
【００１６】
まず、車両用のブラシレスモータ３０（以下、単にモータという）の全体構成について説明する。
モータ３０は、回転軸３２と、回転軸３２に取り付けられて回転軸と共に回転するロータ３４と、ロータ３４を回転駆動させるステータ３６とを具備する。
回転軸３２は、ステータ３６とハウジング４２の中心部を貫通して軸受４５，５８によって回転自在に保持されている。また、回転軸３２の下端部には位置検出用のマグネット４８が固着されている。
【００１７】
ロータ３４は、磁性材料で形成されて有底の椀状に形成されたヨーク３７と、該ヨークの内壁面の所定の位置に複数個配置されたマグネット３８とから構成されている。
ヨーク３７の中心部には、回転軸３２を固定する固定部３９が形成されている。回転軸３２は固定部３９に圧入されて固定されている。
【００１８】
ステータ３６は、ロータ３４の内部に設けられており、ロータ３４を回転駆動させるための回転磁界を発生させる。
ステータ３６は、電磁鋼板が積層されて形成されたステータコア４０と、ステータコア４０の周囲に巻回された励磁コイル４１とを有している。ステータコア４０の上下両面は非磁性材料からなる保持部材４４によって保持されており、この保持部材４４に励磁コイル４１が巻回されている。
ステータ３６は、中心部にハウジング４２と嵌合するための嵌合穴５４が形成されている。ハウジング４２には、上方に向けて突出して嵌合突部５６が設けられている。ステータ３６は、嵌合穴５４内にハウジング４２の嵌合突部５６が圧入されてハウジング４２に固定される。
【００１９】
ハウジング４２はヨーク３７の開口側を覆う大きさに形成されていると共に、回転軸３２を回転自在に保持する軸受４５によって回転軸３２を保持し、且つステータ３６を固定している。
ハウジング４２の下方には、モータの回転制御を行なう制御回路５９が形成されたプリント基板である制御基板４６が図示しないねじ等により固定されている。
制御回路５９の具体的構成については後述する。
【００２０】
ハウジング４２の下方はケース５０で覆われている。
ケース５０は、車両内部にボルト等によって固定するための取付部５２が形成されている。ケース５０の上面はハウジング４２を収納保持可能な収納凹部５１が形成されている。
したがって、制御基板４６はハウジング４２とケース５０との間に挟み込まれ、外部には露出しないように設けられる。
【００２１】
次に、図３に基づいてモータの回路構成について説明する。
制御回路５９は、マグネット４８によって回転軸３２の位置を検出するための複数個の磁気センサ６０（ホール素子や磁気抵抗等）、検出された回転軸３２の位置に基づいて所定のタイミングで所定の大きさの電流を励磁コイル４１に供給するように指示する中央処理装置（以下、単にＣＰＵと称する）６２、ＣＰＵ６２の指示に基づいて励磁コイル４１にモータ駆動用の電流を供給するスイッチ回路６３を備えている。スイッチ回路６３は、ＦＥＴ等のパワー型トランジスタ６５がブリッジ接続されて構成されている。
【００２２】
ＣＰＵ６２には、記憶手段であるＲＯＭ６４が接続されている。ＲＯＭ６４には、後述するような動作を実行させるための制御プログラムＡが記憶されている。ＣＰＵ６２は、制御プログラムＡを読み出し、読み出した制御プログラムＡに基づいてモータ駆動動作を実行すべく、スイッチ回路６３を制御する。
なお、本実施例中では、ＲＯＭ６４内に記憶されている制御プログラムとしては、通常時の制御プログラムに加え、異常時に対応するための保護プログラムが一体となったプログラムを制御プログラムＡとしている。しかし、ＲＯＭ６４内に記憶されているプログラムとしては、通常時の制御を実行するための制御プログラムと、異常時に対応するための制御を実行するための保護プログラムとで、それぞれ別個のプログラムであってもよい。
【００２３】
制御回路５９には、電源６７が接続される。本実施例の電源６７は車両内部に搭載された１２Ｖまたは２４Ｖのバッテリーである。
制御回路５９には、電源６７から入力される電源電圧が異常電圧（過電圧または低電圧）となった場合に、これを検出する手段として異常電圧検出回路６８が設けられている。異常電圧検出回路６８は、図４に示すように、入力された電源電圧値と予め設定された基準電圧値とを比較するコンパレータ７１によって構成されている。コンパレータ７１が出力する検出信号ｃはＣＰＵ６２に入力される。
なお、このような異常電圧検出回路６８としては、実際には過電圧検出用と、低電圧検出用の２つの回路によって構成されており、電源電圧が過電圧になっていることおよび低電圧になっていることをそれぞれ検出する。
【００２４】
また、制御回路５９には、励磁コイル４１に流れる電流値が異常電流（過電流）となった場合に、これを検出する手段として異常電流検出回路６９が設けられている。異常電流検出回路６９は、励磁コイルに流れる電流を電圧に変換する抵抗と、この電圧と予め設定された基準電圧値とを比較するコンパレータとから構成されている（図示せず）。コンパレータが出力する検出信号ｄはＣＰＵ６２に入力される。
【００２５】
さらに制御回路５９には、モータ内部の温度が異常温度になった場合（具体的には過熱状態になった場合）に、これを検出する手段として過熱検出回路７０が設けられている。過熱検出回路７０は、制御回路５９が形成されている制御基板６０上に実装されたサーミスタ（図示せず）が温度変化を抵抗値の変化として検出する。過熱検出回路７０が出力する検出信号ｆはＣＰＵ６２に入力される。
【００２６】
続いて、ＣＰＵの動作について説明する。
まず、ＣＰＵ６２における通常のモータ回転時の動作について説明する。
ＣＰＵ６２は、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御により回転速度の制御を行なっている。ＰＷＭ制御自体は、公知の制御方法である。
【００２７】
ＣＰＵ６２には、車内エアコンの本体等のモータ外部からモータの回転速度を指示する速度指令電圧ａが入力される。ＣＰＵ６２内のＰＷＭ生成手段７２では、入力された速度指令電圧ａに基づいて所定幅のパルス電圧を生成する。
一方、ＣＰＵ６２からモータ外部へは、現在のモータの回転速度信号ｅを出力している。
【００２８】
磁気センサ６０からは、磁気位置信号ｂがＣＰＵ６２内に入力される。ＣＰＵ６２内の相切換手段７４では、入力された磁気位置信号ｂから実際の回転速度を算出し、この値から速度指令電圧ａで指示された指示速度との差を求め、これに基づいてスイッチ回路６３内のパワー型トランジスタ６５のオン−オフ時間の比を求める。
相切換手段７４が算出したオン−オフ時間の比は、ＣＰＵ６２内のゲートドライブ回路６６に入力される。ゲートドライブ回路６６は、算出されたオン−オフ時間の比通りにスイッチ回路６３内のパワー型トランジスタ６５をオン−オフ制御する。これにより、モータ３０は、外部から指示された速度で一定回転を行なうように制御される。
【００２９】
なお、上述したような、ＰＷＭ生成手段７２、相切換手段７４は、ＣＰＵ６２がＲＯＭ６４内に予め記憶されている制御プログラムＡを読み込んでＣＰＵ６２が実行することで実現される。
【００３０】
次に、電源電圧が過電圧状態、電源電圧が低電圧状態、励磁コイルへの供給電流が過電流状態、またはモータ内部は過熱状態である、それぞれの異常を検出したときの動作について説明する。
ＣＰＵ６２の保護手段７６は、異常電圧検出回路６８からの検出信号ｃによって、電源６７が過電圧または低電圧になっていると判断した場合には、ゲートドライブ回路６６を介してスイッチ回路６３の出力をＯＦＦにする。
【００３１】
また、ＣＰＵ６２の保護手段７６は、異常電流検出回路６９からの検出信号ｄによって、励磁コイル４１に供給されている電流が過電流であると判断した場合には、ゲートドライブ回路６６を介してスイッチ回路６３の出力をＯＦＦにする。
【００３２】
ＣＰＵ６２の保護手段７６は、過熱検出回路７０からの検出信号ｆによって、モータ内の温度が過熱状態であると判断した場合には、ゲートドライブ回路６６を介してスイッチ回路６３の出力をＯＦＦにする。
【００３３】
なお、ＣＰＵ６２は、上述した各異常状態を検出したときに実行するモータ保護のための制御以外にも、モータの拘束を検出し、モータが拘束されていることを検出した場合には、モータの破損等を防止すべく、対処するような機能を有している。
この機能について説明する。
ＣＰＵ６２には、磁気センサ６０から検出されたロータの磁極位置信号ｂが入力される。ＣＰＵ６２の拘束検出手段７７は、励磁コイル４１に駆動電流を供給しているにもかかわらず、磁極位置信号ｂが所定時間変化していないことを検出した場合、ロータ３４または回転軸３２が何らかに拘束されて回転できない状態であると判断する。
かかる場合には、ＣＰＵ６２の拘束検出手段７７は、ゲートドライブ回路６６を介してスイッチ回路６３から出力される電流をＯＦＦにする。
【００３４】
なお、上述したような、電源電圧が過電圧時、電源電圧が低電圧時、励磁コイルへの供給電流が過電流時、およびモータ内部の過熱状態時それぞれを検出したときに、スイッチ回路６３の出力をＯＦＦにしてモータを停止させる保護手段７６、および拘束を検出する拘束検出手段７７は、ＣＰＵ６２がＲＯＭ６４内に予め記憶されている制御プログラムＡを読み込んでＣＰＵ６２が実行することで実現される。
【００３５】
上述した実施例では、ＣＰＵ６２は、各異常状態（モータの拘束を含む）を検出したとき、スイッチ回路６３から励磁コイル４１へ供給する電流をオフにすることによって制御回路の破損や、モータ自体の破損の防止を図るようにしていた。しかし、各異常状態を検出したとき、電流をオフにすることには限られず、単に回転数を下げるような制御をしてもよい。
【００３６】
また、本実施例のモータは３相であるため、スイッチ回路６３中のパワー型トランジスタ６５を各相ごとに２個で計６個用い、磁気センサ６０も3個用いるように図示した。しかし、本発明の車両用モータとしては、３相に限定されるものではない。
さらに、上記実施例では、車両用モータの例としてブラシレスモータについて説明したが、ブラシレスモータに限定するものではない。
【００３７】
以上本発明につき好適な実施例を挙げて種々説明したが、本発明はこの実施例に限定されるものではなく、発明の精神を逸脱しない範囲内で多くの改変を施し得るのはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明にかかる車両用モータの全体構成を示す断面図である。
【図２】車両用モータの平面図である。
【図３】車両用モータの制御回路を示すブロック図である。
【図４】異常電圧検出回路の回路図である。
【符号の説明】
【００３９】
３０   車両用モータ
３２   回転軸
３３   羽根車
３４   ロータ
３６   ステータ
３７   ヨーク
３８   マグネット
３９   固定部
４０   ステータコア
４１   励磁コイル
４２   ハウジング
４４   保持部材
４５   軸受
４６   制御基板
４８   マグネット
５０   ケース
５１   収納凹部
５２   取付部
５４   嵌合穴
５６   嵌合突部
５９   制御回路
６０   磁気センサ
６２   中央処理装置（ＣＰＵ）
６３   スイッチ回路
６５   パワー型トランジスタ
６６   ゲートドライブ回路
６７   電源
６８   異常電圧検出回路
６９   異常電流検出回路
７０   過熱検出回路
７１   コンパレータ
７２   生成手段
７４   相切換手段
７６   保護手段
７７   拘束検出手段
Ａ     制御プログラム
ａ     速度指令電圧
ｂ     磁気位置信号
ｃ，ｄ ，ｆ  検出信号
ｅ     速度信号
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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