(57)【要約】【課題】  従来ＤＣブラシレスモータでは、熱などによる故障を防止する為に、２箇所の巻線に保護手段を備え、発熱を検知すると電流を遮断するものがあった。しかし、従来の方法では、温度検知手段が二つ必要であった。また、保護手段が巻線の温度を検知していたため、検知する温度にバラツキがある問題があった。【解決手段】  本発明は、上記の課題を解決する為に、インテリジェントパワーモジュールを設置した制御基板の裏に保護手段を一つ備えることで、部品点数を減らし、精度良く温度を検知することで、ＤＣブラシレスモータの故障などを防止するものである。【選択図】  図１
2012080653.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
３相の巻線を有する固定子と、
永久磁石を有する回転子と、
前記巻線に電流を供給するインバータと、
前記インバータが配置され、固定子の軸方向の一端面と対向するように配置される制御基板と、
を備えたＤＣブラシレスモータであって、
前記インバータの近傍に前記インバータの異常発熱を検知し、前記インバータに供給される電流を遮断するサーマルプロテクタを配置したことを特徴とするＤＣブラシレスモータ。
【請求項２】
請求項１に記載のＤＣブラシレスモータであって、
前記インバータで発生する熱を逃がす伝熱部材を備え、
前記サーマルプロテクタを、前記伝熱部材と接触するように配置することを特徴とするＤＣブラシレスモータ。
【請求項３】
請求項１に記載のＤＣブラシレスモータであって、
前記サーマルプロテクタを、前記制御基板を挟んで前記インバータと反対の位置であり、かつ、前記巻線のコイルエンドと対向するように配置することを特徴とするＤＣブラシレスモータ。
【請求項４】
３相の巻線と、前記巻線に電流を供給するインバータと、前記インバータが配置されている制御基板と、を有するＤＣブラシレスモータと、
交流電源から供給される交流電流を直流電流に変換し、少なくとも前記インバータに直流電流を供給する直流供給電源と、
を備えた電気機器において、
前記インバータの異常発熱を検知し、前記巻線に流れる電流を遮断するサーマルプロテクタを備え、
前記サーマルプロテクタが異常温度を検知した場合、
前記サーマルプロテクタは、前記交流電源から前記直流供給電源に供給される交流電流を遮断することを特徴とする電気機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インテリジェントパワーモジュール（以下、ＩＰＭと記載）を使用するＤＣブラシレスモータおよび、それを用いた電気機器であって、ＩＰＭで発生する熱を検知することで、ＤＣブラシレスモータおよび周辺の電気機器の故障を回避するものである。
【背景技術】
【０００２】
電気機器として例えば、圧縮機と凝縮器と蒸発器が同じ筐体内に納められた一体型空気調和機には、ACモータが使われている。このACモータには、直接AC電源で駆動できることや、部品点数が少ない為コストが低いことといった利点がある。しかし、消費電力が大きいという問題があり、エネルギー効率が高いＤＣモータへ切り替える需要が生じている。
【０００３】
このACモータには、モータ巻線に、巻線の異常発熱を検知してモータに供給される電流を遮断するサーマルプロテクタが配置されているものがある。従って、このようなACモータをDCモータに切り替える際には、DCモータにもサーマルプロテクタを配置する必要が生じる。このように、DCモータにサーマルプロテクタを設けたモータを搭載した電気機器が従来から知られている（特許文献１）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５―１４３２１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上記特許文献１では、ＤＣブラシレスモータ６がロックされるなどの異常状態の場合では、通電されない巻線がある。その為、通電されている巻線の温度を検知するために保護装置（１０、１１）を２箇所に取り付ける必要があり、部品点数が多くなるという問題があった。また、巻線（Ｕ相７、Ｖ相８）の巻き方によって、保護装置（１０、１１）が検知する巻線の温度にバラツキがある問題もあった。
【０００６】
本発明は、１つのサーマルプロテクタで異常発熱を検知し、電源電流を遮断するＤＣモータと、それを用いた電気機器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成する為に、本発明のＤＣブラシレスモータは、３相の巻線を有する固定子と、永久磁石を有する回転子と、前記巻線に電流を供給するインバータと、前記インバータが配置され、固定子の軸方向の一端面と対向するように配置される制御基板と、を備えたＤＣブラシレスモータであって、前記インバータの近傍に前記インバータの異常発熱を検知し、前記インバータに供給される電流を遮断するサーマルプロテクタを配置したものである。
【０００８】
また、本発明のブラシレスモータを用いた電気機器は、３相の巻線と、前記巻線に電流を供給するインバータと、前記インバータが配置されている制御基板と、を有するＤＣブラシレスモータと、交流電源から供給される交流電流を直流電流に変換し、少なくとも前記インバータに直流電流を供給する直流供給電源と、を備えた電気機器において、前記インバータの異常発熱を検知し、前記巻線に流れる電流を遮断するサーマルプロテクタを備え、前記サーマルプロテクタが異常温度を検知した場合、前記サーマルプロテクタは、前記交流電源から前記直流供給電源に供給される交流電流を遮断するものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、１つのサーマルプロテクタでＤＣブラシレスモータの異常発熱を検知し、電源電流を遮断することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の電動機と構成部品との電気回路図である。
【図２】本発明の電動機の制御基板図である。
【図３】本発明の電動機の断面図である。
【図４】本発明の電動機の断面図である。
【図５】本発明の別実施例である電動機の断面図である。
【図６】本発明の電動機の上面図である。
【図７】本発明のサーマルプロテクタの固定図である。
【図８】従来の電動機と構成部品との電気回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。図１は、ＤＣモータが搭載された一体型空気調和機などの電気機器の回路構成を示す。交流電源１には、直流供給電源（ＡＣ／ＤＣコンバータ）１９、インバータ（ＩＰＭ）１５、ＤＣブラシレスモータ６の順に接続されている。また、例えば圧縮機などの構成部品２７は直流供給電源（ＡＣ／ＤＣコンバータ）１９と並列に交流電源１と接続されている。制御電源２８は直流供給電源（ＡＣ／ＤＣコンバータ）１９の出力直流電圧をマイコン１４の電源電圧に変換する回路である。図２は、ＤＣブラシレスモータを制御する制御基板の両面を示した図である。図２に示すように、制御基板１８上の片面には、インバータ（ＩＰＭ）１５があり、反対の面には、サーマルプロテクタ１２と、ホールＩＣ２１とが搭載されている。図３と図４と図５は、本発明のＤＣブラシレスモータ６の断面図である。また、図６は、本発明のＤＣブラシレスモータ６の上面図である。本発明のＤＣブラシレスモータ６は、回転子１７と、固定子１６と、制御基板１８と、保護手段であるサーマルプロテクタ１２と、インバータであるＩＰＭ１５を備えたブラケットモータである。なお、本実施例では制御基板１８をＤＣブラシレスモータ６内に設置しているが、制御基板１８をＤＣブラシレスモータ６の外に出して、別々の部材として扱っても良い。
【００１２】
図４に示すように、固定子１６は、鋼板を積層した固定子鉄心１６１にインシュレータ１６３を介して巻線１６２を巻回して構成される。この巻線１６２は、Ｕ相の巻線７、Ｖ相の巻線８、Ｗ相の巻線９の３相から構成され、この３相の巻線は図１に示すように結線（いわゆるＹ結線）されている。なお、本実施例では、３相の巻線をY結線しているが、本発明はこれに限定したものではなく、３相の巻線をいわゆるデルタ結線としても良い。
【００１３】
図４に示すように、回転子１７は、固定子１６の内径側に配置される。この回転子１７は鋼板を積層した円筒状の回転子鉄心１７１の内径側にシャフト２０を挿入し、外径側に永久磁石１７２をはりつけて構成される。この永久磁石１７２が、固定子１６内の巻線（７、８、９）で発生した回転磁界から力を受けて、回転子１７が回転する。
【００１４】
図２に示すように、この制御基板１８には、ＩＰＭ１５とサーマルプロテクタ１２とマイコン１４とホールＩＣ２１が搭載されている。また、図３のように、制御基板１８は、固定子の軸方向の一端面と対向するように配置されている。
【００１５】
ＩＰＭ１５は、電力を制御するインバータであり、このインバータはパワーMOSFETや絶縁ゲートバイポーラトランジスタ(IGBT)などのデバイスにより構成されたパワーモジュールである。なお、自己保護機能を組み込んだものでも良い。ＩＰＭ１５は巻線に供給される電力を制御する際に発熱する為、熱を逃がす為の伝熱部材２４を取り付ける。本実施例では、ヒートシンク２４を取り付けた場合を説明するが、これに限定せずヒートスプレッダを取り付けても良い。ＩＰＭ１５は、Ｕ相の巻線７、Ｖ相の巻線８、Ｗ相の巻線９、各々の巻線にリード線を介して電気的に接続される。また、ＡＣ／ＤＣコンバータ１９で整流された直流電流はケーブル２６を介して供給されている。ＩＰＭ１５は、マイコン１４からの指令に応じて、Ｕ相の巻線７、Ｖ相の巻線８、Ｗ相の巻線９、各々の巻線に電流を流している。
【００１６】
保護手段であるサーマルプロテクタ１２は、検知した温度が予め設定された温度以上になった場合、サーマルプロテクタ１２内に設けられた接点が開放されることで通電経路に流れる電流を遮断するものである。
【００１７】
マイコン１４は、制御基板１８上にあるＩＰＭ１５を制御している。ホールＩＣ２１が、回転子１７内にある永久磁石１７２の磁束を捉えて、回転子１７の位置を検出する。ホールＩＣが検出した回転子１７の位置を基に、マイコン１４がＩＰＭ１５を制御する。
【００１８】
ＡＣ／ＤＣコンバータ１９は、交流電源１から供給される交流電流を直流電流に変換する為の整流回路である。変換した直流電流はＩＰＭ１５を介して３相の巻線（７、８、９）に供給される。また、ＡＣ／ＤＣコンバータ１９は、リード線を介してサーマルプロテクタ１２とＩＰＭ１５に電気的に接続されている。
【００１９】
本実施例は、図１に示すように、サーマルプロテクタ１２は、交流電源１とＡＣ／ＤＣコンバータ１９にケーブル２５で電気的に接続されている。
【００２０】
図２に示すように、サーマルプロテクタ１２は制御基板１８上に配置され、ＩＰＭ１５に対して制御基板１８を挟んで反対の位置であり、巻線のコイルエンドと対向するように配置される。コイルエンドは、インシュレータ１６３よりも高さが低いので、サーマルプロテクタ１２をコイルエンドと対向する位置に配置することで、スペースを有効利用できる。配置する際は、図７に示すように、サーマルプロテクタ１２は、制御基板１８上に接着剤２３で固定される。接着剤２３だけでは、横方向からの負荷に弱い。そこで、横方向からの負荷に対して補強する為に、サーマルプロテクタ１２をシリコーン２２でコーティングしている。
【００２１】
サーマルプロテクタ１２を上記の位置に配置にすることで、ＩＰＭ１５で発生した熱をサーマルプロテクタ１２は制御基板１８を介して検知することができる。サーマルプロテクタ１２の検知温度が設定値を超えた場合、サーマルプロテクタ１２は内部の接点が開放される。これにより、交流電源１からＡＣ／ＤＣコンバータ１９に供給される交流電流（電源電流）を遮断する。よって、ＡＣ／ＤＣコンバータ１９から直流電流の供給が絶たれるため、ＤＣブラシレスモータ６が止まる。また同様に、ＡＣ／ＤＣコンバータ１９と並列に接続され、サーマルプロテクタと電気的に接続されていた構成部品２７も止まる。以上より、本発明はＤＣブラシレスモータ６及び電気機器の構成部品２７の故障を防ぐことが出来る。
【００２２】
なお、本実施例では、サーマルプロテクタ１２はＩＰＭ１５に対して制御基板１８を挟んで反対の位置に配置しているが、本発明はこの位置に限定したものではなく、サーマルプロテクタ１２がＩＰＭ１５で発生する熱を直接的に検知できる位置、あるいは間接的に検知できる位置であれば良い。例えば、図５に示すように、ＩＰＭ１５に取り付けられているヒートシンク２４にサーマルプロテクタ１２を設置しても良い。
【００２３】
また、本実施例では、サーマルプロテクタ１２の検知温度が設定値を超えた場合、サーマルプロテクタ１２は内部の接点が開放される。本実施例では、ＩＰＭ１５の安全規格に基づいて設定値を決めているが、本発明はこれに限定したものではなく、検知する電子部品の安全規格に応じて、設定値を変更しても良い。
【符号の説明】
【００２４】
１  交流電源
２  電源スイッチ
３  フィルタ回路
４  整流回路
５  インバータ
６  ＤＣブラシレスモータ
７  Ｕ相の巻線
８  Ｖ相の巻線
９  Ｗ想の巻線
１０、１１  保護装置
１２  サーマルプロテクタ
１３  電流検知回路
１４  マイコン
１５  ＩＰＭ
１６  固定子
１６１  固定子鉄心
１６２  巻線
１６３  インシュレータ
１７  回転子
１７１  回転子鉄心
１７２  永久磁石（マグネット）
１８  制御基板
１９  ＡＣ／ＤＣコンバータ
２０  シャフト
２１  ホールＩＣ
２２  シリコーン
２３  接着剤
２４  ヒートシンク
２５  ケーブル（サーマルプロテクタ）
２６  ケーブル
２７  構成部品
２８  制御電源
【図１】
2012080653.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2012080653.tif 000009
【図８】
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