(57)【要約】【課題】インバータ装置の故障ないしは電源の停電などの異常状態においても、回路を遮断し確実に装置の保護をする。  【解決手段】界磁として複数の永久磁石を回転子コアの内部に配置してなる回転子と、回転子と空隙を介して対向するように配置した固定子とを有し、回転子と固定子とが相対的に回転可能となるように支持されており、固定子は固定子コアと、固定子コアの回転子との対向面に設けた溝に敷設した多相の電機子コイルとからなり、モータ駆動インバータの出力電力を供給することにより駆動される埋込磁石同期モータにおいて、正常動作中は電機子コイルがＹ結線となり、異常が発生するとＹ結線を解除する回路開閉手段を備え、電機子コイルの各相コイルの一端を回路開閉手段に接続し、電機子コイルの各相コイルの他端がモータ駆動インバータに接続される。【選択図】    図１
2005184951.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
界磁として複数の永久磁石を回転子コアの内部に配置してなる回転子と、前記回転子と空隙を介して対向するように配置した固定子とを有し、前記回転子と前記固定子とが相対的に回転可能となるように支持されており、前記固定子は固定子コアと、前記固定子コアの前記回転子との対向面に設けた溝に敷設した多相の電機子コイルとからなり、モータ駆動インバータの出力電力を供給することにより駆動される埋込磁石同期モータにおいて、
正常動作中は電機子コイルがＹ結線となり、異常が発生すると前記Ｙ結線を解除する回路開閉手段を備え、前記電機子コイルの各相コイルの一端を前記回路開閉手段に接続し、前記電機子コイルの各相コイルの他端がモータ駆動インバータに接続されたことを特徴とする埋込磁石同期モータ。
【請求項２】
前記回路開閉手段が電磁接触器である請求項１に記載の埋込磁石同期モータ。
【請求項３】
前記回路開閉手段が、双方向半導体スイッチング素子で構成される請求項１に記載の埋込磁石同期モータ。
【請求項４】
前記双方向半導体スイッチング素子が、トライアックで構成される請求項３に記載の埋込磁石同期モータ。
【請求項５】
前記回路開閉手段をモータの本体に付設したことを特徴とする請求項１乃至４に記載の埋込磁石同期モータ。
【請求項６】
前記インバータの起動時に自己診断を行ない、自己の回路が正常状態である場合には閉指令を出力して前記回路開閉手段を閉とし電機子コイルをＹ結線とし、起動時に異常状態であった場合は閉指令を出力せずに前記回路開閉手段を開状態とし前記Ｙ結線を解除し、動作中に自己の回路が異常状態に陥った場合には閉信号を停止して前記回路開閉手段を開とし前記Ｙ結線を解除することを特徴とする埋込磁石同期モータの駆動方法。
【請求項７】
前記電機子コイルの他端間に線電圧を検出する電圧検出手段を設け、前記他端間の電圧が規定値以下の場合に、前記電圧検出手段が閉指令を出力して前記回路開閉手段を閉とし電機子コイルをＹ結線とし、前記規定値より大の場合には閉指令を出力せずに前記回路開閉手段を開状態とし前記Ｙ結線を解除することを特徴とする請求項６に記載の埋込磁石同期モータの駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、産業・家庭用電気機器の駆動システム、例えば工作機主軸モータ、エアコンや油圧機器のコンプレッサモータ、電気自動車・ハイブリッド電気自動車の車輪駆動用モータなど、特に高効率かつ広範囲な定出力範囲とともに安全性・信頼性を要求される用途に好適とされるモータとその駆動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、産業・家庭用電気機器の駆動システム、例えば工作機主軸モータ、エアコンや油圧機器のコンプレッサモータ、電気自動車・ハイブリッド電気自動車の車輪駆動用モータなどの用途には、ネオジム磁石に代表される高性能永久磁石を用いた埋込磁石同期モータが用いられている。この埋込磁石同期モータは、一般に電機子コイルの各相コイルの一端を中性点としてモータ内部でスター結線し、他端に電圧形多相ＰＷＭインバータの出力端に接続し、回転子の位置に応じた交流電力を供給することで駆動される。
このモータの特徴は、界磁の極上に通電した電流(所謂ｑ軸電流)による磁石トルクに加えて、界磁の極間に通電した弱め界磁方向の電流(所謂−ｄ軸電流)によるリラクタンストルクが作用することにより、高効率且つ、広い低出力範囲が得られることである。
【０００３】
一方で、駆動用のインバータが正常に動作していれば、高速回転域でも弱め界磁の効果によりモータの電機子線間電圧はインバータの許容電圧以下に抑えられているが、インバータが故障した場合、あるいは電源側やモータの回転子角度検出器の不具合によりインバータが正常動作をしていない場合には、モータの過大な逆起電圧がインバータに逆印加されることになり、あるいはモータに過大な電流が流れることになり、インバータ内直流電源部のコンデンサの破壊や半導体素子の絶縁破壊、インバータやモータの過大な発熱や焼損といった事故を引き起こす可能性がある。
この問題に対し、多相駆動電源（リニアパワーアンプ）が故障した際にモータの焼損を防止するために、リニアパワーアンプとモータの電機子コイル間の接続を切断する機構を具備したものがある（例えば、特許文献１参照）。
あるいは、モータの逆起電圧からインバータを保護するために、電機子コイルの中性点接続部に機械式の開閉機構を具備したものがある（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
図８は、特許文献１に記載の従来例を説明するためのブロック図である。図８において、６１は制御用コンピュータ、６２はＤ／Ａ変換機、６３はリニアパワーアンプ、６４は継電器、６５はモータ、６６は低インピーダンス素子、６７は電流検出器である。モータ６５の３相電機子コイルはスター結線とし、端子は４本（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相、中性点Ｎ）出しとし、中性点Ｎは電流検出器６７を介してグランドに接続されている。低インピーダンス素子６６は、モータ６５のコイルインピーダンスよりも十分小さい値に設定される。
【０００５】
この図において、制御コンピュータ６１やリニアパワーアンプ６３などが正常に動作しているとき、継電器６４の端子はリニアパワーアンプ６３の出力端子とモータ６５を接続している。リニアパワーアンプ６３の出力である３相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）電流はバランスしているので、中性点Ｎには電流はほとんど流れない。しかし、リニアパワーアンプ６３が破損した場合、３相電流にアンバランスが生じ、中性点Ｎに不平衡電流が流れる。電流検出器６７で検出された不平衡電流は、制御用コンピュータ６１において予め設定されていた値との比較で異常か正常かが判断され、異常の場合は継電器６４へ信号を送って、リニアパワーアンプ６３の出力端子に低インピーダンス素子６６を接続する。すると、リニアパワーアンプ６３の出力電流の大半が低インピーダンス素子６６に流れることになり、モータ６５には電流はほとんど流れなくなる。
このように、本従来例はリニアパワーアンプ６３が故障した場合には継電器６４で出力をモータ６５から遮断し、焼損などの事故からモータ６５を保護するのである。
【０００６】
図９は、特許文献２に記載の従来例を説明するための図であり、特許文献１記載の従来例の継電器に相当するブレーカの構造図である。図９において、７はブレーカ、７１は回転自在の中性点接合部、７１ａは中性点接合部７１の円周方向に等間隔で配置され放射状に延びる３つの端子部、７２はモータ（図示せず）の電機子コイルである３相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）コイルの中性点側端につながる固定端子、７３は中性点接合部７１を回転させるリンク機構、７４はリンク機構７３につながるソレノイド形駆動機構である。
【０００７】
駆動機構７４は、通常時は動作しておらず、ブレーカ７は同図のように端子部７１ａと固定端子７２が接触するようになっている。すなわち、モータの各相コイルの中性点側端は、このブレーカ７によりスター結線される。インバータ（図示せず）とモータ電機子との間に配置された電圧検出部（図示せず）が、モータの回生動作時に、モータに発生する
逆起電圧によりインバータに印加される電圧を検出する。この検出信号は制御部において予め設定されていた値との比較で正常か過大かが判断され、過大の場合は駆動機構に７４駆動信号が送られ、リンク機構７３を介して中性点接合部７１が回転し、端子部７１ａと固定端子７２が離れる。
このように、本従来例はインバータに掛かるモータ逆起電圧が過大となった場合にブレーカ７で出力を遮断し、インバータなど電装部品を保護するのである。
【特許文献１】特開平８−１２６１９３号公報
【特許文献２】特開２００２−１５９１３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記従来の技術では、以下のような問題があった。
特許文献１に記載の従来例では、多相駆動電源（リニアパワーアンプ）とモータの電機子コイル間との間、すなわち電圧が印加され、通電されている部位を開閉操作するため、特に過大な逆起電圧が発生する回生時において、開放が困難であるという問題があった。また、不平衡電流を検出する方式のため、過大な電圧・電流の印加であっても３相が平衡している場合は異常を検出できないという問題があった。
特許文献２に記載の従来例は、モータの電機子コイルの中性点という、基本的にゼロ電位の部位を操作するため開放は容易だが、回路接点とリンク機構・駆動機構が必要のため回路開閉手段全体が複雑になるという問題があった。
また、両従来例共に、モータ駆動時は閉（ノーマルクローズ）の開閉機構としているため、電圧検出部や遮断指令部、インバータ全体が故障、或いは停電した時は回路を遮断（開放）できないというような問題も抱えていた。
【０００９】
そこで、この発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、上記のようにインバータ装置の故障ないしは電源の停電などの異常状態においても、回路を遮断し確実に装置の保護をすることを目的とする。産業・家庭用電気機器の駆動システム、例えば工作機主軸モータ、エアコンや油圧機器のコンプレッサモータ、電気自動車・ハイブリッド電気自動車の車輪駆動用モータなど、特に高効率と広範囲な定出力範囲を要求される用途に好適かつ安全な埋込磁石同期モータおよびその駆動方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記問題を解決するため、本発明は、界磁として複数の永久磁石を回転子コアの内部に配置してなる回転子と、前記回転子と空隙を介して対向するように配置した固定子とを有し、前記回転子と前記固定子とが相対的に回転可能となるように支持されており、前記固定子は固定子コアと、前記固定子コアの前記回転子との対向面に設けた溝に敷設した多相の電機子コイルとからなり、モータ駆動インバータの出力電力を供給することにより駆動される埋込磁石同期モータにおいて、
正常動作中は電機子コイルがＹ結線となり、異常が発生すると前記Ｙ結線を解除する回路開閉手段を備え、前記電機子コイルの各相コイルの一端を前記回路開閉手段に接続し、前記電機子コイルの各相コイルの他端がモータ駆動インバータに接続されたことを特徴とするものである。      
このようになっているため、回路開閉手段により、モータの逆起電圧がインバータに印加される状態を防止あるいは任意で制御することができる。
【００１１】
また、請求項１に記載の発明における回路開閉手段を電磁接触器とするものである。
このようになっているため、回路開閉手段がコンパクトかつ低コストで実現すると共に、熱に対して安定な機構とすることができる。
【００１２】
また、請求項１に記載の発明における回路開閉手段を、例えばトライアックのような双方向半導体スイッチング素子で構成するものである。
このようになっているため、回路開閉手段を長寿命かつ高信頼性なものとなる。
【００１３】
また、前記双方向半導体スイッチング素子をトライアックで構成したものである。
また、回路開閉手段をモータの本体に付設するものである。
このようになっているため、モータの電機子コイルから回路開閉手段に繋がる電線が短くなり、銅損の上昇を抑制することができる。
【００１４】
また、前記インバータの起動時に自己診断を行ない、自己の回路が正常状態である場合には閉指令を出力して前記回路開閉手段を閉とし電機子コイルをＹ結線とし、起動時に異常状態であった場合は閉指令を出力せずに前記回路開閉手段を開状態とし前記Ｙ結線を解除し、動作中に自己の回路が異常状態に陥った場合には閉信号を停止して前記回路開閉手段を開とし前記Ｙ結線を解除するものである。    
このようになっているため、インバータが異常な場合にはインバータとモータとが遮断されるので、インバータの不正な電力がモータに供給されることを防止することができる。同時にモータの過大な逆起電圧がインバータに印加されることを防止し、インバータ内部のコンデンサの破壊や半導体素子の絶縁破壊、過大な発熱や焼損といった事故を防止することができる。
【００１５】
また、前記電機子コイルの他端間に線電圧を検出する電圧検出手段を設け、前記他端間の電圧が規定値以下の場合に、前記電圧検出手段が閉指令を出力して前記回路開閉手段を閉とし電機子コイルをＹ結線とし、前記規定値より大の場合には閉指令を出力せずに前記回路開閉手段を開状態とし前記Ｙ結線を解除するものである。
このようになっているため、モータの回転子角度検出器に不具合が生じても、モータの過大な逆起電圧がインバータに逆印加されることを防止し、インバータ内部のコンデンサの破壊や半導体素子の絶縁破壊、過大な発熱や焼損といった事故を防止することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、界磁として複数の永久磁石を回転子コアの内部に配置してなる回転子と、前記回転子と空隙を介して対向するように配置した固定子とを有し、前記回転子と前記固定子とが相対的に回転可能となるように支持されており、前記固定子は固定子コアと、前記固定子コアの前記回転子との対向面に設けた溝に敷設した多相の電機子コイルとからなり、モータ駆動インバータの出力電力を供給することにより駆動される埋込磁石同期モータにおいて、正常動作中は電機子コイルがＹ結線となり、異常が発生すると前記Ｙ結線を解除する回路開閉手段を備え、前記電機子コイルの各相コイルの一端を前記回路開閉手段に接続し、前記電機子コイルの各相コイルの他端がモータ駆動インバータに接続したので、モータの逆起電圧がインバータに印加される状態を防止あるいは任意で制御することができるという効果がある。
具体的には、モータ動作中に異常を検出して回路を開とする場合でも、基本的にゼロ電位の部位（中性点）を操作するため開放が容易かつ簡単な機構で済む。すなわち、回路開閉手段に定格の小さな素子を使うことができ、機構の小形化や低コスト化をはかることができる。また、開放後もリード端子に現れる電圧は、中性点が結線されたままの状態に比べて約1/√3と低い。更に、常時開の機構なので、停電やインバータ、検出器の異常状態が発生しても、閉信号が出力されない限り回路は開放のままであり、安全であるといった効果もある。
また、回路開閉手段を電磁接触器とすることにより、回路開閉手段がコンパクトかつ低コストで実現すると共に、熱に対して安定な機構とすることができるという効果がある。
また、回路開閉手段を、例えばトライアックのような双方向半導体スイッチング素子で構成することにより、回路開閉手段を長寿命かつ高信頼性なものになるという効果がある。
また、回路開閉手段をモータの本体に付設することにより、モータの電機子コイルから回路開閉手段に繋がる電線が短くなり、銅損の上昇を抑制することができるという効果がある。
また、前記インバータの起動時に自己診断を行ない、自己の回路が正常状態である場合には閉指令を出力して前記回路開閉手段を閉とし電機子コイルをＹ結線とし、起動時に異常状態であった場合は閉指令を出力せずに前記回路開閉手段を開状態とし前記Ｙ結線を解除し、動作中に自己の回路が異常状態に陥った場合には閉信号を停止して前記回路開閉手段を開とし前記Ｙ結線を解除することにより、インバータが異常な場合にも、インバータの不正な電力がモータに供給されることを防止することができる。同時にモータの過大な逆起電圧がインバータに印加されることを防止し、インバータ内部のコンデンサの破壊や半導体素子の絶縁破壊、過大な発熱や焼損といった事故を防止することができるという効果がある。
また、前記電機子コイルの他端間に線間電圧を検出する電圧検出手段を設け、前記他端間の電圧が規定値以下の場合に、前記電圧検出手段が閉指令を出力して前記回路開閉手段を閉とし電機子コイルをＹ結線とし、前記規定値より大の場合には閉指令を出力せずに前記回路開閉手段を開状態とし前記Ｙ結線を解除することにより、モータの回転子角度検出器に不具合が生じても、モータの過大な逆起電圧がインバータに印加されることを防止し、請求項５の発明と同様、インバータ内部のコンデンサの破壊や半導体素子の絶縁破壊、あるいは過大な発熱や焼損といった事故を防止することができるという効果がある。
【００１７】
以上述べたように、本発明によれば、インバータや電源、回転子の角度検出器に不具合が生じても事故を引き起こす可能性が低く、産業・家庭用電気機器の駆動システム、例えば工作機主軸モータ、エアコンや油圧機器のコンプレッサモータ、電気自動車・ハイブリッド電気自動車の車輪駆動用モータなど、特に高効率と広範囲な定出力範囲を要求される用途に好適かつ安全・信頼性の高い埋込磁石同期モータおよびその駆動方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の具体的実施例を、図を用いて説明する。
【実施例１】
【００１９】
図１は本発明の第１実施例を示す埋込磁石同期モータの駆動系全体のブロック図である。図において、１は交流電源、２は電圧形３相ＰＷＭインバータ、３は埋込磁石同期モータ、４は回路開閉手段である。インバータ２は、交流電源１から得られる３相交流を直流に変換するための整流器２１、この直流の電圧脈動を抑えるためのコンデンサ２２、ＰＷＭ信号に基いて直流を交流へと変換するスイッチング部２３、インバータ２の状態や種々の入力信号の監視、スイッチング部２３への信号出力などを担う制御部２４を具備する。モータ３は、Ｕ相コイル３１ａ、Ｖ相コイル３１ｂ、Ｗ相コイル３１ｃからなる電機子コイル３１、埋込磁石形回転子（図示せず）の位置・角度情報を検出するエンコーダ等の角度センサ３２を具備し、各相コイル（３１ａ、３１ｂ、３１ｃ）の一端は回路開閉手段４に、他端はインバータ２内のスイッチング部２３の出力部分に接続されている。回路開閉手段４は、通常時は開（ノーマルオープン）となる３つの接点と、この３点の短絡部分からなる。回路開閉手段を接続状態（閉状態）とすると、埋込磁石同期モータ３の電機子コイルがＹ結線となり、回路開閉手段４を遮断状態（開状態）とすると電機子コイルを開放状態とし、Ｙ結線を解除する。回路開閉手段４は、フェールセーフ機能を備えるように正常動作中は励磁コイルを通電継続することにより、回路開閉手段４をバネ部材の力に逆らって接続状態（閉状態）を維持する。一方、異常が発生すると、励磁コイルへの電流が遮断されるため、上記バネ部材の力により、回路開閉手段４は遮断状態（開状態）となる。
【００２０】
そしてその動作を図２に示すように、回路開閉手段４は、通常時すなわちインバータ２の制御部２４から接点閉指令２５が与えられていない場合は、図２（ａ）のように各相コイル（３１ａ、３１ｂ、３１ｃ）の一端（−Ｕ、−Ｖ、−Ｗ）につながる３つの接点が開いており、電機子コイル３１には電流が流れない。インバータ２の制御部２４から接点閉指令２５を受け付けた場合のみ、図２（ｂ）のように３つの接点が閉じ、各相コイル（３１ａ、３１ｂ、３１ｃ）の一端（−Ｕ、−Ｖ、−Ｗ）が中性点としてスター結線される仕組みとなっている。
【００２１】
以上の構成から、接点閉指令２５により、インバータ２とモータ３との接続を制御することができる。通常時はインバータ２とモータ３とが遮断されており、接点閉指令２５が与えられた場合にのみ接続となる。したがって、停電や故障など、インバータ２が正常に動作していない場合、角度センサ３２に不具合がある場合には接点閉指令２５が与えられないようにすることによって、インバータ２とモータ３とが遮断されるので、インバータ２の不正な電力がモータ３に供給されることを防止することができる。
【００２２】
一方、モータ３が回転している場合は常時、逆起電圧がインバータ２の出力端に印加されることになるが、回路開閉手段４が開の場合は電機子コイル３１の中性点が開放されているため、印加される電圧は中性点が短絡されている場合の１／√３に低減される。このため、逆起電圧によるインバータ２内の電装部品、例えばコンデンサ２２やスイッチング部２３の過電圧破壊を防止することができる。あるいは、インバータ２およびモータ３が動作中に回路開閉手段４を開とする場合も、基本的にゼロ電位の部位（中性点）を操作するため開放が容易かつ簡単な機構で済む。すなわち、回路開閉手段４に定格の小さな開閉素子を使うことができ、機構の小形化や低コスト化をはかることができる。
図３は第２および第３の実施例を示しており、回路開閉手段４の具体例を表す図である。
【実施例２】
【００２３】
図３（ａ）は、回路開閉手段４の主素子として、通常時は開（ノーマルオープン）である３つの接点４２と接点駆動用のコイル４３を持つ電磁接触器４１を用いたものであり、接点４２の一方を電機子コイルの一端（−Ｕ、−Ｖ、−Ｗ）につなぎ、他方を短絡する。また、コイル４３には、接点開指令２５と信号グランド（ＧＮＤ）を接続し、接点開指令２５によってコイル４３に電流が流れて接点４２が閉じる、すなわち各相コイル（３１ａ、３１ｂ、３１ｃ）の一端（−Ｕ、−Ｖ、−Ｗ）が中性点としてスター結線される仕組みとなっている。接点開指令２５が与えられなくなると、一般のリレーと同様にバネや磁力などの作用で接点４２が開く。回路開閉手段４に電磁接触機４１を用いることにより、回路開閉手段４がコンパクトかつ低コストで実現すると共に、熱に対して安定な機構とすることができる。
【実施例３】
【００２４】
図３（ｂ）は、回路開閉手段４の主素子として、３つのトライアック（双方向半導体スイッチング素子）を用いたものであり、各トライアック４４のアノード／カソードの一方を電機子コイルの一端（−Ｕ、−Ｖ、−Ｗ）につなぎ、他方を３つとも短絡する。また、各ゲート４４ｇには接点開指令２５を並列に接続して、接点開指令２５の入力でゲートＯＮとなり、各トライアックが導通する、すなわち各相コイル（３１ａ、３１ｂ、３１ｃ）の一端（−Ｕ、−Ｖ、−Ｗ）が中性点としてスター結線される仕組みとなっている。接点開指令２５が与えられなくなると、一般のサイリスタと同様に各電圧のゼロ点で非導通となる。回路開閉手段４にトライアック４４を用いることにより、回路開閉手段４がコンパクトかつ低コストで実現すると共に、長寿命かつ高信頼性なものとすることができる。
【実施例４】
【００２５】
図４は本発明の第４実施例を示す埋込磁石同期モータの外観図である。図において、３は埋込磁石同期モータ、３２は埋込磁石形回転子（図示せず）の角度情報を検出する角度センサ、３３は回転子につながるシャフトである。また、３４は端子箱であり、この中に、電機子コイル（図示せず）とインバータ（図示せず）とをつなぐための３つの端子３５と、回路開閉手段４、この回路開閉手段４に接点閉信号２５を接続される端子とを具備する。
すなわち、回路開閉手段４をモータ３の本体に付設したものである。
以上の構成から、モータ３の電機子コイルから回路開閉手段４につながる電線を短くすることができるため、その分の銅損を低減することができるとともに、回路開閉手段４の設置スペースが不要となり、全体がコンパクトに構成できるようになる。
【実施例５】
【００２６】
図５は、本発明の第５実施例を示すフロー図であり、埋込磁石同期モータの駆動方法、具体的にはインバータ内の制御部にて行なわれる、接点閉指令の出力可否を判断する処理の流れを表している。この図に示すように、本処理では、最初にインバータ本体のハード故障の有無が確認・判定され、次にインバータの動作が正常か否かが確認・判定される。両判定が正常であれば、制御部から接点閉指令を出力し、先述の回路開閉手段４が閉となり、モータの電機子コイルの中性点側がスター結線されて本処理が終わる。
【００２７】
以後は、モータ駆動の通常動作へと移行する。もしも両判定の何れかでも異常の場合は接点閉指令が出力されず、回路開閉手段が開となり、あるいは既に開状態であれば開のままとなり、インバータがエラーを表示することによって本処理が終了し、以後はインバータ停止処理へと移る。この処理は、インバータの電源投入後から電源遮断に至る期間において、制御部にて適宜実行される。このように、インバータの起動時および起動中に自己診断を行ない、インバータが正常状態である場合のみ、回路開閉手段を閉として中性点をスター結線するのである。
この駆動方法により、インバータが異常な場合にも、インバータの不正な電力がモータに供給されることを防止することができる。同時に、モータの過大な逆起電圧がインバータに印加されることを防止し、インバータ内部のコンデンサの破壊や半導体素子の絶縁破壊、過大な発熱や焼損といった事故を防止することができる。
【実施例６】
【００２８】
図６は、本発明の第６実施例を示す埋込磁石同期モータの駆動系全体のブロック図であり、埋込磁石同期モータの駆動方法、具体的には、接点閉指令の出力可否を判断する情報としてモータの線間電圧を用いる場合を示している。図において、１は交流電源、２は電圧形３相ＰＷＭインバータ、３は埋込磁石同期モータ、４は回路開閉手段である。５は電圧検出手段である。インバータ２は、交流電源１から得られる３相交流を直流に変換するための整流器２１、この直流の電圧脈動を抑えるためのコンデンサ２２、ＰＷＭ信号に基いて直流を交流へと変換するスイッチング部２３、インバータ２の状態や種々の入力信号の監視、スイッチング部２３への信号出力などを担う制御部２４を具備する。モータ３は、Ｕ相コイル３１ａ、Ｖ相コイル３１ｂ、Ｗ相コイル３１ｃからなる電機子コイル、埋込磁石形回転子（図示せず）の角度情報を検出する角度センサ３２を具備し、各相コイル（３１ａ、３１ｂ、３１ｃ）の一端は回路開閉手段４に、他端はインバータ２内のスイッチング部２３の出力部分に接続されている。回路開閉手段４は、通常時は開（ノーマルオープン）となる３つの接点と、この３点の短絡部分からなる。電圧検出手段５はモータ３の各相コイル（３１ａ、３１ｂ、３１ｃ）の、インバータ２につながる部位の線間電圧を監視し、その状態を制御部２４に送っている。
【００２９】
次に、この電圧検出手段５の働きを、図を用いて説明する。
図７は、本発明の埋込磁石同期モータ３の回転速度と線間電圧との関係を示す図である。
この図に示すように、埋込磁石同期モータ３の線間電圧は回転速度にほぼ比例して増加して行き、規定の線間電圧となる基底回転速度までその傾向を続ける。この規定値は、インバータ２の発生可能電圧に依存し、インバータ２内の電装部品、主としてコンデンサ２２の許容値に相当する許容最大値よりも低い値に設定されている。モータ２が基底回転速度以上で駆動される場合は、界磁の極間に通電する所謂弱め界磁制御により、線間電圧が規定値付近でほぼ一定となるように駆動される。この間、制御部２４から接点閉信号２５が回路開閉手段４に出力されており、モータ３の中性点がスター結線されて正常な駆動状態となっている。
【００３０】
一方、例えば基底回転速度以上の回転中に角度センサ３２が故障した場合には、弱め界磁制御が正常に行なわれないために線間電圧は図７の二点鎖線のように規定値を超えて増大する。このような異常状態では、電圧検出手段５からの信号を受けた制御部２４が線間電圧の過大を感知し、直ちに接点閉信号を停止して回路開閉手段４を開き、すなわちモータ３の中性点を解放する。
【００３１】
以上の構成から、線間電圧を基にした接点閉指令２５により、インバータ２とモータ３との接続を制御することができる。具体的には、モータの回転子角度検出器に不具合が生じても、モータの過大な逆起電圧がインバータに逆印加されることを防止し、インバータ内部のコンデンサの破壊や半導体素子の絶縁破壊、過大な発熱や焼損といった事故を防止することができる。
【００３２】
なお、以上第１から第６の実施形態は３相の例を示したが、インバータおよびモータの相数はこれに限定したものではない。また、回路開閉手段として電磁接触機および双方向半導体スイッチング素子を用いた場合としたが、回路開閉手段としては種々のものが使用可能である。更に、回転形モータの例を示しているが、直動形（リニア形）モータに対しても本発明は適用可能である。加えて、界磁として複数の永久磁石を回転子コアの内部に配置した埋込磁石同期モータの場合を示したが、その他のモータ、例えば表面磁石同期モータ、誘導モータなどにこの回路開閉手段および駆動方法を適用した場合も、同様の効果が得られることは言うまでも無く、それらを本発明から除外したものではない。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の第１実施例を示す埋込磁石同期モータの駆動系全体のブロック図。
【図２】本発明の第１実施例における埋込磁石同期モータの動作説明図。
【図３】本発明の第２第３実施例を示す埋込磁石同期モータの具体的構造図。
【図４】本発明の第４実施例を示す埋込磁石同期モータの外観図。
【図５】本発明の第５実施例を示す埋込磁石同期モータの駆動方法のフロー図。
【図６】本発明の第６実施例を示す埋込磁石同期モータの駆動系全体のブロック図。
【図７】本発明の第６実施例における埋込磁石同期モータの動作説明図。
【図８】従来の保護方法を示すブロック図。
【図９】従来の保護装置を示す構造図。
【符号の説明】
【００３４】
１  交流電源
２  インバータ
３  モータ
４  回路開閉手段
５  電圧検出手段
７  ブレーカ
２１  整流器
２２  コンデンサ
２３  スイッチング部
２４  制御部
２５  接点閉指令
３１  電機子コイル
３１ａ  Ｕ相コイル
３１ｂ  Ｖ相コイル
３１ｃ  Ｗ相コイル
３２  角度センサ
３３  シャフト
３４  端子箱
３５  端子
６１  制御用コンピュータ
６２  Ｄ/Ａ変換器
６３  リニアパワーアンプ
６４  継電器
６５  モータ
６６  低インピーダンス素子
６７  電流検出器
７１  中性点接合部
７１ａ  端子部
７２  固定端子
７３  リンク機構
７４  駆動機構
【図１】
2005184951.tif 000003
【図２】
2005184951.tif 000004
【図３】
2005184951.tif 000005
【図４】
2005184951.tif 000006
【図５】
2005184951.tif 000007
【図６】
2005184951.tif 000008
【図７】
2005184951.tif 000009
【図８】
2005184951.tif 000010
【図９】
2005184951.tif 000011