(57)【要約】【課題】ブラシレスＤＣモータの温度異常保護に対する温度プロテクタ動作に対して、機器全体の電源遮断による全機能停止による他機能の動作不能、マイコン制御による暴走時の不安全動作の回避を、交流電源、直流電源で同じ構成で行おうとした場合、回路構成が大きくなるという課題を有していた。【解決手段】ブラシレスＤＣモータ１０２の巻線の外周に設置する温度プロテクタ１０４が、インバータモジュール１０３の電源のみを直接遮断させる構成とすることにより、安全機能の停止、マイコン１０５による他機能制御が、交流電源、直流電源で、かつ同じ回路構成によってでき、回路構成の汎用性を高めることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
各回路に電源を供給する電源回路と、ロータに永久磁石を設けたブラシレスＤＣモータと、前記ブラシレスＤＣモータを駆動するインバータモジュールと、前記ブラシレスＤＣモータの巻線の外周に設置する温度プロテクタと、インバータモジュールを制御するマイコンを備え、前記温度プロテクタを、インバータモジュールへ電源を供給する箇所に接続したインバータ制御装置。
【請求項２】
前記インバータモジュールの電圧を検出する電圧検出手段を備え、前記マイコンが電圧検出手段の値により温度プロテクタが動作したかどうかを検出するようにした請求項１に記載のインバータ制御装置。
【請求項３】
前記電圧検出手段によりマイコンが入力した情報を外部出力するようにした請求項２に記載のインバータ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ブラシレスＤＣモータを駆動する機器に搭載するインバータ制御装置における温度保護制御に関するものであり、さらにそのインバータ制御装置を用いた電動圧縮機および家庭用電気機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の保護制御は、ブラシレスＤＣモータの巻線温度の異常に対して、マイコンを使用しない機器においては、温度ヒューズを使用した回路遮断装置により冷蔵庫の電源を遮断する構成が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図３は、特許文献１に記載されたマイコンを使用しない機器で、冷蔵庫の電気回路図を示している。
【０００４】
図３において、電気回路は、除霜用タイマ装置３０１、タイマ電動機３０２、切替え接点３０３、及び端子３０ａ、３０ｂ、密閉容器内に圧縮装置と共に形成された圧縮機用電動機３０４、外部に自動復帰形の過負荷保護装置３０５、圧縮機用電動機３０４と並列に送風機用電動機３０６、除霜回路遮断用バイメタルサーモスタット３０７、除霜用ヒータ３０８、冷蔵庫庫内の温度を感知して圧縮機用電動機３０４の運転を制御するサーモスタット３０９、送風機用電動機３０６のコイルに密着して取付けられ、かつ電気回路上最も電源に近い位置に設置された温度ヒューズよりなる回路遮断装置３１０を有している。
【０００５】
かかる構成は、異常過電圧が印加された時、発熱量が通常電圧印加時より増加するため、コイル温度が上昇し、さらに通電し続けることによりコイルの絶縁劣化、レアショートとなる事を防ぐため、温度ヒューズの溶断により回路遮断装置３１０が動作し、冷蔵庫を構成する全ての機器の電源を遮断する構成となっている。
【０００６】
また、ブラシレスＤＣモータの巻線温度の異常に対して、マイコンを使用する機器においては、例えば、温度プロテクタ（温度ヒューズ同等）を使用した回路遮断装置により、ブラシレスＤＣモータに接続されるノイズをカットするフィルタ回路と交流を直流に変換する整流回路との間を遮断することにより、ブラシレスＤＣモータへの通電を遮断する構成が知られている（例えば、特許文献２参照）。
【０００７】
図４は、特許文献２に記載されたマイコンを使用する機器で、洗濯機の温度過昇防止のためのＤＣブラシレスモータの基本駆動回路ブロック図である。
【０００８】
図４において、回路構成は、ＡＣ１００Ｖに接続する電源４０１、駆動回路に電源電流を供給する電源スイッチ４０２、電源ラインノイズや空中電波ノイズをカットするフィルタ回路４０３、交流から直流に変換する整流回路４０４、ＩＧＢＴ素子回路を有しており、直流電流をＤＣブラシレスモータ４０５の各巻線に供給する波形電流に変換するインバータ駆動回路４０６、インバータ駆動回路４０６を制御し、ＤＣブラシレスモータ４０５の運転制御を行なうマイコン４０７、フィルタ回路４０３を介して整流回路を有し、マイコン４０７に電源を供給して動作させる駆動回路４０８、ＤＣブラシレスモータ４０５の固定子鉄心の外周に温度プロテクタ４０９を有している。
【０００９】
そして、温度プロテクタ４０９の接続をフィルタ回路４０３と整流回路４０４との間に接続し、ブラシレスＤＣモータの巻線温度の異常に対しての電流遮断はマイコン４０７を介さずにＤＣブラシレスモータ４０５に接続される電流経路を遮断している。
【００１０】
また、マイコンを使用する機器において、マイコンを介して保護制御を行なうものとして、例えば、インバータ素子の過電流値をサーミスタによる温度検出により行ない、サーミスタから取得した温度検出値が異常値であるかどうかがマイコンに入力され、温度検出値が異常値であった場合は、マイコンを介してインバータ素子の電源を遮断するものもある（例えば、特許文献３参照）。
【００１１】
図５は、特許文献３に記載されたマイコンを使用してインバータ素子の破壊を保護する空気調和機の回路ブロック図である。
【００１２】
図５において、回路は、単相交流電源５０１、整流ダイオードや電解キャパシタ等で構成される交流電源を直流に変換する整流平滑回路５０２、トランジスタ等のスイッチング素子による構成で、整流平滑回路５０２からの直流をオン／オフして所要周波数の交流に変換するインバータ回路５０３、内蔵する電動機により駆動して冷媒を加圧し循環させる圧縮機５０４、インバータ回路５０３の駆動を信号により制御するマイコンを含む制御回路５０５、発光ダイオード、トランジスタ等で構成され制御回路５０５に信号を出力するフォトカプラ５０６、インバータ回路５０３の入力電流を検出するシャント抵抗５０７、インバータ回路５０３のパワー・トランジスタモジュールの放熱板の温度を検出するサーミスタ５０８、サーミスタ５０８に直流に接続されサーミスタ５０８と分圧し、フォトカプラ５０６の電圧閾値を決定する分圧用抵抗５０９を有した構成である。
【００１３】
そして、シャント抵抗５０７に流れるインバータ入力電流が規定の値を越えると、フォトカプラ５０６の出力側トランジスタがオンし、制御回路５０５に信号が入力され、インバータ回路５０３への給電が遮断することで圧縮機５０４が停止し、インバータ回路５０３のパワー・トランジスタモジュールが破壊から保護される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開平４−０４５３８７号公報
【特許文献２】特開２００５−３１２５７０号公報
【特許文献３】特許第３３１４８５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながら、上記従来の保護制御の構成では、異常保護による回路の遮断箇所が機器全体の電源を遮断する場合、機器が完全に停止状態となり、停止させる必要のない機能までも強制的に停止してしまう。その結果、他の機能を動作させることができず、外部に対して機器の異常原因、情報を伝達できないという課題を有していた。
【００１６】
また、異常保護による回路の遮断箇所が、負荷に接続するフィルタ回路と整流回路との間での交流電源を遮断する場合、直流電源に同回路を用いようとすれば、交流電源を遮断する部品とは別部品で構成する必要があり、回路構成も大きくなるという課題を有していた。
【００１７】
さらに、異常保護による回路の遮断箇所が、マイコンを介して行われる場合、万が一電源ノイズや静電気などによりマイコンが暴走した時、保護対象の負荷が異常であっても機能停止させることができず、不安全動作を行なうという課題を有していた。
【００１８】
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、保護対象をブラシレスＤＣモータの巻線温度としたもので、保護対象が異常となった時、対象機能のみを停止させ、対象とならな
い他機能は、動作を継続可能な構成とすることにより、対象とならない他機能は動作させる、或いは、外部に対して機器の異常原因、情報の伝達により、より使い勝手の良いインバータ制御装置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】
【００１９】
上記従来の課題を解決するために、本発明のインバータ制御装置は、各回路に電源を供給する電源回路と、ブラシレスＤＣモータを駆動するインバータモジュールと、コイルの絶縁劣化、レアショートとなる事を防止するためにブラシレスＤＣモータの巻線の外周に設置する温度プロテクタと、インバータモジュールを制御するマイコンとを備え、温度プロテクタを電源回路がインバータモジュールへ電源を供給する箇所に接続したものである。
【００２０】
かかることにより、ブラシレスＤＣモータの巻線温度異常時に、インバータモジュールを制御するマイコンを含む制御部を介さずにインバータモジュールの電源を遮断することができる。その結果、インバータモジュールの動作を強制的に停止させ、ブラシレスＤＣモータへの通電を遮断することにより、ブラシレスＤＣモータの動作を停止させて保護を行うことができる。
【００２１】
また、本発明のインバータ制御装置は、インバータモジュールの電源電圧を検出する電圧検出手段により回路遮断装置が動作したかどうかを判断して、ブラシレスＤＣモータの巻線温度の異常を検出するものである。
【００２２】
また、本発明のインバータ制御装置は、ブラシレスＤＣモータの巻線温度の異常を外部信号として出力するものである。
【００２３】
また、本発明のインバータ制御装置は、ブラシレスＤＣモータが異常停止したときでも、異常動作に関わらない機能は継続して動作を行なうものである。
【００２４】
これによって、マイコンの電源が遮断されないことから、ブラシレスＤＣモータの巻線温度の異常に対して、ブラシレスＤＣモータに起因するインバータモジュールのみを停止させることができる。その結果、ブラシレスＤＣモータの制御機能に関与しない他の機能を継続して動作させることができ、異常表示や、連動する機器への異常情報の通信などの、外部に対して機器の異常原因、情報の伝達を行なうことができる。
【００２５】
さらに、マイコンを介さずにインバータモジュールの電源を遮断することにより、万が一電源ノイズや静電気などによりマイコンが暴走していた時でも、安全に機能を停止させることができる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明のインバータ制御装置は、ブラシレスＤＣモータの巻線温度の異常に対して使用するインバータモジュールのみを停止させることができるため、ブラシレスＤＣモータの制御に関わらない他機能を継続して動作させることができ、異常表示や連動する機器への異常情報の通信などの外部に対しての機器の異常原因、情報の伝達を行なうことができるだけでなく、インバータ制御装置の電源が交流電源であっても、直流電源であっても、温度プロテクタは、同部品、同回路で形成することができるので、交流電源、直流電源に対して汎用性をもたせることができ、従来と同等の安全性で、開発効率のよいインバータ制御装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の実施の形態１におけるインバータ制御装置のブロック図
【図２】同実施の形態１におけるインバータ制御装置の動作内容を示すフローチャート
【図３】従来例を示す制御装置の回路構成図
【図４】異なる従来例を示す制御装置の回路構成図
【図５】さらに異なる従来例を示す制御装置の回路構成図
【発明を実施するための形態】
【００２８】
第１の発明は、各回路に電源を供給する電源回路と、ロータに永久磁石を設けたブラシレスＤＣモータと、前記ブラシレスＤＣモータを駆動するインバータモジュールと、前記ブラシレスＤＣモータの巻線の外周に設置する温度プロテクタと、インバータモジュールを制御するマイコンを備え、前記温度プロテクタを、インバータモジュールへ電源を供給する箇所に接続したものである。
【００２９】
かかる構成により、前記ブラシレスＤＣモータの温度異常時に、前記温度プロテクタが遮断されたとき、前記マイコンを介さずにインバータモジュールの電源を遮断することができる。
【００３０】
その結果、前記ブラシレスＤＣモータの動作が強制的に停止となり、電源ノイズや静電気などによって前記マイコンが暴走していた時でも、安全にブラシレスＤＣモータの関わる機能を停止させることができる。また、前記マイコンは動作可能であるため、ブラシレスＤＣモータに関わらない機能を遮断させることなく、継続して制御を行なうことができる。
【００３１】
第２の発明は、第１の発明において、前記インバータモジュールの電圧を検出する電圧検出手段を備え、前記マイコンが電圧検出手段の値により温度プロテクタが動作したかどうかを検出するようにしたものである。
【００３２】
かかることにより、前記マイコンが前記温度プロテクタの動作を認識することにより、前記ブラシレスＤＣモータの巻線保護時に異常に応じた制御を行なえるため、より安全な制御を行なうことができる。
【００３３】
第３の発明は、第２の発明において、前記電圧検出手段によりマイコンが入力した情報を外部出力するようにしたものである。
【００３４】
かかることにより、外部出力信号を表示手段へ出力すれば、その表示手段によってブラシレスＤＣモータの巻線異常を知らせることができる。また、複合したシステムなどの場合では、前記外部出力信号を他機器に情報として伝えることができ、その結果、視覚で異常を察知でき、より安全で最適なシステム制御を行なうことができる。
【００３５】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００３６】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１におけるインバータ制御装置のブロック図である。図２は、同実施の形態１におけるインバータ制御装置のブラシレスＤＣモータの巻線温度異常に対応した動作内容を示すフローチャートである。
【００３７】
図１において、インバータ制御装置は、電源より電圧を入力する電源回路１０１と、ロータに永久磁石を設けたブラシレスＤＣモータ１０２と、ブラシレスＤＣモータ１０２を駆動するインバータモジュール１０３と、ブラシレスＤＣモータ１０２の巻線の外周に設
置する温度プロテクタ１０４と、インバータモジュール１０３を制御するマイコン１０５と、インバータモジュール１０３の電源電圧を検出する電圧検出手段１０６と、マイコン１０５の制御状態、及びブラシレスＤＣモータ１０２の巻線温度異常などを表示する表示手段１０７を具備している。
【００３８】
また、温度プロテクタ１０４は、電源回路１０１がインバータモジュール１０３へ電源を供給する箇所に接続している。
【００３９】
なお、図１は、交流電源を入力とする場合のものであり、電源回路１０１は、フィルタ回路１０８、整流回路１０９により構成される。直流電源を入力する場合は、電源回路１０１が、フィルタ回路１０８のみで構成される。
【００４０】
以上のように構成されたインバータ制御装置について、以下その動作を説明する。
【００４１】
インバータ制御装置の電源印加時、交流電源であれば、電源回路１０１内のフィルタ回路１０８を通り、ノイズが除去された後に整流回路１０９を通る。そして、インバータモジュール１０３、及びマイコン１０５に供給される。
【００４２】
また、電源が直流電源であれば、電源回路１０１内のフィルタ回路１０８を通り、ノイズが除去された直流電圧が、電源回路１０１よりインバータモジュール１０３、及びマイコン１０５に供給される。
【００４３】
ここで、インバータモジュール１０３が電源回路１０１より供給される２種類の電圧について説明する。
【００４４】
一つ目は、インバータモジュール１０３を駆動するための電源電圧であり、電源回路１０１から温度プロテクタ１０４を通り、インバータモジュール１０３へ入力される。
【００４５】
二つ目は、ブラシレスＤＣモータ１０２を駆動するための駆動電圧であり、電源回路１０１から直接インバータモジュール１０３へ入力される。
【００４６】
次に、インバータモジュール１０３、マイコン１０５の動作について説明する。
【００４７】
インバータモジュール１０３は、ブラシレスＤＣモータ１０２を駆動するための駆動電圧を、ブラシレスＤＣモータ１０２に印加する、しないを制御するものである。ブラシレスＤＣモータ１０２を駆動させる時は、マイコン１０５からインバータモジュール１０３へ制御信号を出力する。その制御信号を受けてインバータモジュール１０３は、ブラシレスＤＣモータ１０２に対して、電源回路１０１から印加された電圧を印加する。
【００４８】
なお、本実施の形態１におけるブラシレスＤＣモータ１０２は、３相モータであり、ブラシレスＤＣモータ１０２の駆動制御に関しては、周知の如く、３線ある各相をそれぞれＵ、Ｖ、Ｗとすると、Ｕ、Ｖ、Ｗの２線を互い合わせに通電していくことにより動作するものである。
【００４９】
ここで、本実施の形態１で記載しているインバータモジュール１０３は、トランジスタとＦＥＴ、もしくはＩＧＢＴにて構成される複合型モジュールである。
【００５０】
マイコン１０５の動作は、インバータモジュール１０３に制御信号を出力し、ブラシレスＤＣモータ１０２を制御するだけでなく、電圧検出手段１０６により、インバータモジュール１０３の電源電圧値を入力し、電圧が規定の電圧でなければ、表示手段１０７へ異
常状態を出力する。
【００５１】
ここで、本実施の形態１ではインバータモジュール１０３の電源電圧値の異常の出力先として、表示手段１０７を例に挙げているが、別機器と接続して通信している場合、外部信号として、異常出力する方法もある。
【００５２】
また、表示手段１０７への出力などの外部信号の出力は、異常出力に限定するものではない。
【００５３】
次に、インバータ制御装置のブラシレスＤＣモータ１０２の巻線温度異常に対応した動作について、図２を用いて説明する。
【００５４】
図２において、ブラシレスＤＣモータ１０２の巻線温度異常が発生したかどうか（Ｓｔｅｐ２０１）により、インバータ制御装置の動作が異なる。
【００５５】
ブラシレスＤＣモータ１０２の巻線温度が正常であれば、Ｓｔｅｐ２０６までの動作は発生せず、Ｓｔｅｐ２０７の動作を行なう。
【００５６】
ブラシレスＤＣモータ１０２の巻線温度に異常が発生した時、ブラシレスＤＣモータ１０２の巻線の外周に設置している温度プロテクタ１０４が過昇により断線する（Ｓｔｅｐ２０２）。
【００５７】
温度プロテクタ１０４が断線すると、電源回路１０１とインバータモジュール１０３の接続が物理的に遮断されるので、インバータモジュール１０３への電源供給が遮断される。その結果、マイコン１０５が、インバータモジュール１０３にブラシレスＤＣモータ１０２の制御信号を出力していようとも、動作が強制的に停止する（Ｓｔｅｐ２０３、Ｓｔｅｐ２０４）。
【００５８】
インバータモジュール１０３が停止することにより、ブラシレスＤＣモータ１０２に印加されていた電圧が遮断され、ブラシレスＤＣモータ１０２は停止する（Ｓｔｅｐ２０５、Ｓｔｅｐ２０６）。
【００５９】
ここで、Ｓｔｅｐ２０１のブラシレスＤＣモータ１０２の巻線温度異常が発生からＳｔｅｐ２０６のブラシレスＤＣモータ１０２の巻線温度異常による停止までは、マイコン１０５には関与せず、物理的に行なわれるものである。
【００６０】
マイコン１０５は、定期的に電圧検出手段１０６によりインバータモジュール１０３の電源電圧を取得する（Ｓｔｅｐ２０７）。
【００６１】
マイコン１０５は、Ｓｔｅｐ２０８において、インバータモジュール１０３の電源電圧が正常かどうかを判断し、正常であれば何もせず、異常であれば、ブラシレスＤＣモータ１０２の巻線温度異常が発生したことにより、温度プロテクタ１０４が断線したとして、Ｓｔｅｐ２０９へ移行する。
【００６２】
Ｓｔｅｐ２０９では、ブラシレスＤＣモータ１０２の巻線温度異常が発生を温度プロテクタ１０４が断線したことを表示手段１０７に出力する。
【００６３】
以上のように、本実施の形態１においては、ブラシレスＤＣモータ１０２の巻線温度の異常に対して、マイコン１０５を介さずにブラシレスＤＣモータ１０２に起因するインバータモジュール１０３のみを停止させることができるため、万が一、電源ノイズや静電気
などに起因し、マイコン１０５が暴走していた時でも、安全に機能を停止させることができる。また、同時にマイコン１０５により、ブラシレスＤＣモータ１０２の制御機能に関与しない他の機能を継続して動作させることで、異常表示や、連動する機器への異常情報の通信などの、外部に対して機器の異常原因、情報の伝達を行なうことができる。
【００６４】
さらに、ブラシレスＤＣモータ１０２の巻線の外周に設置する温度プロテクタ１０４の接続箇所を、電源回路１０１がインバータモジュール１０３へ電源を供給する箇所としているため、電源回路１０１に印加する電圧が直流電源であった場合は、インバータモジュール１０３とマイコン１０５の電源供給が同じ電源回路１０１で構成できる。また、電源回路１０１に印加する電圧が交流電源であった場合でも、電源回路１０１内の整流回路１０９を介してインバータモジュール１０３とマイコン１０５を同じ電源とし、インバータモジュール１０３の電源のみを遮断できる。そのため、ブラシレスＤＣモータ１０２の巻線温度が異常時にありながらマイコン１０５を動作させたい場合でも、一つの整流回路１０９、つまり、直流電源であっても温度プロテクタ１０４を含む電源回路１０１以外の構成部品を同部品とすることができ、直流・交流共通使用の部品を拡げられるので、開発効率を上げることができる。
【００６５】
また、温度プロテクタ１０４の接続箇所が、電源回路１０１を介してインバータモジュール１０３へ供給される電源電圧とは異なった直流電圧であるため、高電圧・大電流箇所ではなく、直流電源、交流電源に直接通電される箇所に接続される場合に比べて、よりコンパクトな部品で構成することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
以上のように、本発明にかかるインバータ制御装置は、装置の電源の種類に関わらず、ブラシレスＤＣモータの巻線温度の異常時に、マイコンを介さずにブラシレスＤＣモータの関わる機能を停止させることができる。したがって、同ブラシレスＤＣモータの使用が考えられるエアコン、冷蔵庫等の家庭用電気機器や、電気自動車等の用途にも適用できる。また電源電圧変動の多い地域にも有用である。
【符号の説明】
【００６７】
１０１  電源回路
１０２  ブラシレスＤＣモータ
１０３  インバータモジュール
１０４  温度プロテクタ
１０５  マイコン
１０６  電圧検出手段
１０７  表示手段
１０８  フィルタ回路
１０９  整流回路
【図１】
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【図２】
2012228009.tif 000004
【図３】
2012228009.tif 000005
【図４】
2012228009.tif 000006
【図５】
2012228009.tif 000007