(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
直列に接続された一対のスイッチング素子を直流電源の陽極と陰極間に複数対並列に接続して構成され、前記各対のスイッチング素子間の接続点を出力として直流を交流に変換するインバータにおいて、
前記陰極側に接続された前記各対のスイッチング素子に流れる電流をそれぞれ電圧に変換する複数の抵抗と、
前記各抵抗の電圧をそれぞれ増幅して検出出力を発生する複数の増幅回路と、
前記各増幅回路の検出出力をそれぞれ入力し、該検出出力の絶対値が所定の値を超えた場合に異常出力を発生する複数のウインド・コンパレータと、
何れかの前記ウインド・コンパレータが前記異常出力を発生した場合に、全ての前記スイッチング素子の駆動を停止する保護手段とを備えたことを特徴とするインバータ保護装置。
【請求項２】
直流電源の陽極と陰極間に接続された複数のスイッチング素子から構成されたインバータにおいて、
前記複数のスイッチング素子に流れる電流をそれぞれ電圧に変換する複数の抵抗と、
前記各抵抗の電圧をそれぞれ増幅して検出出力を発生する複数の増幅回路と、
前記各増幅回路の検出出力をそれぞれ入力し、該検出出力の絶対値が所定の値を超えた場合に異常出力を発生する複数のウインド・コンパレータと、
何れかの前記ウインド・コンパレータからの異常出力が一定期間継続して発生した場合に、全ての前記スイッチング素子の駆動を停止する保護手段とを備えたことを特徴とするインバータ保護装置。
【請求項３】
前記保護手段は、前記スイッチング素子の駆動を停止した場合に、所定の解除指示があるまで停止状態を維持することを特徴とする請求項１又は請求項２のインバータ保護装置。
【請求項４】
前記各増幅回路の検出出力は、前記インバータにより駆動される電動機の状態を検出する情報であることを特徴とする請求項１、請求項２又は請求項３のインバータ保護装置。
【請求項５】
前記電動機は、回転子に永久磁石を有する同期電動機であることを特徴とする請求項４のインバータ保護装置。
【請求項６】
前記電動機は、回転子に永久磁石を有する誘導同期電動機であることを特徴とする請求項４のインバータ保護装置。
【請求項７】
前記電動機は、誘導電動機であることを特徴とする請求項４のインバータ保護装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、直流電源の陽極と陰極間に接続された複数のスイッチング素子から構成されたインバータの保護装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より例えば、エアーコンデショナー、或いは、電気冷蔵庫などの冷凍サイクルを構成する密閉型電動圧縮機を駆動する電動機としては、回転子に永久磁石を有して直流駆動される同期電動機や交流駆動される誘導電動機が採用されている。また、近年では回転子に永久磁石と籠型構造の２次導体とを有する誘導同期電動機も採用されるようになってきているが、これら電動機はインバータによって駆動される。
【０００３】
次に、従来の係る電動機の駆動回路を図１０を参照して説明する。この図において、Ｖｃｃ１はインバータ主回路電源、１０１は複数の高周波出力スイッチング素子Ｔｒ１、Ｔｒ２、Ｔｒ３、Ｔｒ４、Ｔｒ５、Ｔｒ６によって３相ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）出力を発生するインバータ、１０２は図示しない電動圧縮機に搭載された電動機、１０３はドライブ回路、１０４はマイコン、ＡＭＰはオペアンプ、１０５及び１０６は電動機１０２に流れる電流を検出するためのカレントトランスである。マイコン１０４は電動機１０２が連続的に回転するように駆動信号を発生し、ドライブ回路１０３を通じてインバータ１０１を駆動する。インバータ１０１は、電源Ｖｃｃ１に並列に接続された各対のスイッチング素子Ｔｒ１とＴｒ４、Ｔｒ２とＴｒ５、Ｔｒ３とＴｒ６のそれぞれの直列接続点を出力として三相のＰＷＭ正弦波近似波形を発生させ、電動機１０２を連続的に所定の回転数で回転させる。
【０００４】
そして、スイッチング素子Ｔｒ１とＴｒ４間から出力される電流とスイッチング素子Ｔｒ２とＴｒ５間から出力される二相分の電流はカレントトランス１０５、１０６で検出され、各検出出力は、それぞれオペアンプＡＭＰ、ＡＭＰにて増幅された後、マイコン１０４に入力される。マイコン１０４はカレントトランス１０５、１０６の検出出力に基づいて電動機１０２の回転子位置を推定し、ドライブ回路１０３を制御してインバータ１０１を駆動し、三相ＰＷＭ正弦波近似波形を発生させて電動機１０２を回転制御する。
【０００５】
また、マイコン１０４はカレントトランス１０５、１０６の検出出力が予め設定された値より高い場合、即ち、インバータ１０１から電動機１０２に過電流が流れた場合、ドライブ回路１０３を制御してインバータ１０１を停止させ（電動機１０２も停止）、インバータ１０１及び電動機１０２の過電流に対する保護を行なっていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
このように従来ではカレントトランス１０５、１０６によってインバータ１０１の出力電流を検出して電動機１０２の回転子位置の推定と過電流保護を行っていたが、このカレントトランスは高価である。そのため、図１０のように一般的にはカレントトランスを二相分だけ挿入し、残りの一相（例えばＴ相）についてはマイコン１０４でＩT＝−（ＩR＋ＩS）の式を演算し、電流値を算出しなければならなかった。
【０００７】
本発明は、係る従来の課題を解決するために成されたものであり、インバータの過電流保護を確実且つ安価に実施できる保護装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明の保護装置は、直列に接続された一対のスイッチング素子を直流電源の陽極と陰極間に複数対並列に接続して構成され、前記各対のスイッチング素子間の接続点を出力として直流を交流に変換するインバータに適用されるものであって、前記陰極側に接続された前記各対のスイッチング素子に流れる電流をそれぞれ電圧に変換する複数の抵抗と、各抵抗の電圧をそれぞれ増幅して検出出力を発生する複数の増幅回路と、各増幅回路の前記検出出力をそれぞれ入力し、前記検出出力の絶対値が所定の値を超えた場合に異常出力を発生する複数のウインド・コンパレータと、何れかの前記ウインド・コンパレータが前記異常出力を発生した場合に、全ての前記スイッチング素子の駆動を停止する保護手段とを備えたものである。
【０００９】
また、請求項２のインバータ保護装置は、直流電源の陽極と陰極間に接続された複数のスイッチング素子から構成されたインバータに適用されるものであって、前記複数のスイッチング素子に流れる電流をそれぞれ電圧に変換する複数の抵抗と、各抵抗の電圧をそれぞれ増幅して検出出力を発生する複数の増幅回路と、各増幅回路の前記検出出力をそれぞれ入力し、前記検出出力の絶対値が所定の値を超えた場合に異常出力を発生する複数のウインド・コンパレータと、何れかの前記ウインド・コンパレータからの異常出力が一定期間継続して発生した場合に、全ての前記スイッチング素子の駆動を停止する保護手段とを備えたものである。
【００１０】
また、請求項３のインバータ保護装置は、請求項１又は請求項２に加えて、前記保護手段は、前記スイッチング素子の駆動を停止した場合に、所定の解除指示があるまで停止状態を維持するものである。
【００１１】
また、請求項４のインバータ保護装置は、請求項１、請求項２又は請求項３に加えて、前記各増幅回路の検出出力は、前記インバータにより駆動される電動機の状態を検出する情報である。
【００１２】
更に、請求項５のインバータ保護装置は、請求項４に加えて、前記電動機は、回転子に永久磁石を有する同期電動機である。
【００１３】
更にまた、請求項６のインバータ保護装置は、請求項４に加えて、前記電動機は、回転子に永久磁石を有する誘導同期電動機である。
【００１４】
また、請求項７のインバータ保護装置は、請求項４に加えて、前記電動機は、誘導電動機である。
【００１５】
請求項１の発明によれば、直列に接続された一対のスイッチング素子を直流電源の陽極と陰極間に複数対並列に接続して構成され、前記各対のスイッチング素子間の接続点を出力として直流を交流に変換するインバータにおいて、前記陰極側に接続された前記各対のスイッチング素子に流れる電流をそれぞれ電圧に変換する複数の抵抗と、各抵抗の電圧をそれぞれ増幅して検出出力を発生する複数の増幅回路と、各増幅回路の前記検出出力をそれぞれ入力し、前記検出出力の絶対値が所定の値を超えた場合に異常出力を発生する複数のウインド・コンパレータと、何れかの前記ウインド・コンパレータが前記異常出力を発生した場合に、全ての前記スイッチング素子の駆動を停止する保護手段とを備えているので、例えば、従来のような高価なカレントトランスを使用することなく、スイッチング素子の各対に対して一つの抵抗のみで当該対を構成するスイッチング素子に流れる過電流を監視し、スイッチング素子が破壊してしまう電流以下でスイッチング素子の駆動を停止し、保護することが可能となる。
【００１６】
また、カレントトランスを用いずに各対のスイッチング素子に流れる電流を検出できるために、従来のようにカレントトランスを挿入しない相の電流をマイコンで算出することも不要となるなど総じて生産コストの低減が図れる。
【００１７】
特に、前記各抵抗は、前記陰極側に接続された前記各対のスイッチング素子に流れる電流をそれぞれ電圧に変換するので、陽極側のスイッチング素子に流れる電流を検出する場合に必要となる絶縁アンプなどが不要となる。
【００１８】
また、請求項２の発明によれば、直流電源の陽極と陰極間に接続された複数のスイッチング素子から構成されたインバータにおいて、前記複数のスイッチング素子に流れる電流をそれぞれ電圧に変換する複数の抵抗と、各抵抗の電圧をそれぞれ増幅して検出出力を発生する複数の増幅回路と、各増幅回路の前記検出出力をそれぞれ入力し、前記検出出力の絶対値が所定の値を超えた場合に異常出力を発生する複数のウインド・コンパレータと、何れかの前記ウインド・コンパレータからの異常出力が一定期間継続して発生した場合に、全ての前記スイッチング素子の駆動を停止する保護手段とを備えているので、上述同様に例えば、従来のような高価なカレントトランスを使用することなく、一つの抵抗のみでそれに対応するスイッチング素子に流れる過電流を監視し、スイッチング素子が破壊してしまう電流以下でスイッチング素子の駆動を停止し、保護することが可能となる。また、カレントトランスを用いずに各対のスイッチング素子に流れる電流を検出できるために、従来のようにカレントトランスを挿入しない相の電流をマイコンで算出することも不要となるなど総じて生産コストの低減が図れる。
【００１９】
特に、請求項２の場合、前記保護手段は、前記ウインド・コンパレータからの異常出力が一定期間継続して発生した場合に、前記スイッチング素子の駆動を停止するようにしているので、スイッチング素子のＯＮ／ＯＦＦに帰因する瞬時的なスパイク状の電流では動作せず、継続して発生する異常電流によってインバータが損傷してしまうことを未然に防止することが可能となる。従って、極めて安定したインバータ駆動を実現することができるようになるものである。
【００２０】
請求項３の発明によれば、上記各発明に加えて前記保護手段は、前記スイッチング素子の駆動を停止した場合に、所定の解除指示があるまで停止状態を維持するので、ノイズによる誤動作が発生した場合にもインバータの破壊を未然に防止することが可能となる。
【００２１】
請求項４の発明によれば、上記各発明に加えて前記各増幅回路の検出出力は、前記インバータにより駆動される電動機の状態を検出する情報としたので、検出情報を電動機の回転子位置の推定などに兼用することが可能となる。これにより、インバータ保護をより安価に達成することが可能となるものである。
【００２２】
更に、請求項５の発明によれば、請求項４に加えて前記電動機は、回転子に永久磁石を有する同期電動機であるので、回転子に設けた永久磁石が減磁してしまう電流以下で、インバータの駆動を停止することが可能となる。これにより、例えば、同期電動機が高温で運転中に、何らかの原因で異常電流が流れて、回転子に設けた希土類永久磁石が滅磁してしまう不都合を未然に防止することができるようになるものである。
【００２３】
また、請求項６の発明によれば、請求項４に加えて前記電動機は回転子に永久磁石を有する誘導同期電動機であるので、同様に回転子に設けた永久磁石が減磁してしまう電流以下で、インバータの駆動を停止することが可能となる。これにより、例えば、同期電動機が高温で運転中に、何らかの原因で異常電流が流れて、回転子に設けた希土類永久磁石が滅磁してしまう不都合を未然に防止することができるようになるものである。
【００２４】
請求項７の発明によれば、請求項４に加えて前記電動機は誘導電動機であるので、誘導電動機に異常電流が流れて、巻線が焼損してしまうのを防止することが可能となるものである。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づき本発明の実施例を詳述する。図１は本発明のインバータ保護装置を適用する実施例としての同期電動機２を備えた密閉型電動圧縮機Ｃの縦断側面図である。この図において、１は密閉容器であり、内部の上側に電動機としての同期電動機（ブラシレスＤＣモータ）２、下側にこの同期電動機２で回転駆動される圧縮要素３が収納されている。密閉容器１は予め２分割されたものに同期電動機２、圧縮要素３を収納した後、高周波溶着などによって密閉されたものである。
【００２６】
同期電動機２は、密閉容器１の内壁に固定された固定子４と、この固定子４の内側に回転軸６を中心にして回転自在に支持された回転子５とから構成されている。そして、固定子４は回転子５に回転磁界を与える固定子巻線７を備えている。
【００２７】
圧縮要素３は中間仕切板８で仕切られた第１のロータリー用シリンダ９及び第２のロータリーシリンダ１０を備えている。各シリンダ９、１０には回転軸６で回転駆動される偏心部１１、１２が取り付けられており、これら偏心部１１、１２は偏心位置がお互いに１８０度位相がずれている。
【００２８】
１３、１４はそれぞれシリンダ９、１０内を回転する第１のローラ、第２のローラであり、それぞれ偏心部１１、１２の回転でシリンダ内を回る。１５、１６はそれぞれ第１の枠体、第２の枠体であり、第１の枠体１５は仕切板８との間にシリンダ９の閉じた圧縮空間を形成させ、第２の枠体１６は同様に仕切板８との間にシリンダ１０の閉じた圧縮空間を形成している。また、第１の枠体１５、第２の枠体１６はそれぞれ回転軸６の下部を回転自在に軸支する軸受部１７、１８を備えている。
【００２９】
１９、２０は吐出マフラーであり、それぞれ第１の枠体１５、第２の枠体１６を覆うように取り付けられている。尚、シリンダ９と吐出マフラー１９は第１の枠体１５に設けられた図示しない吐出孔にて連通されており、シリンダ１０と吐出マフラー２０も第２の枠体１６に設けられた図示しない吐出孔にて連通されている。２１は密閉容器１の外部に設けられたバイパス管であり、吐出マフラー２０の内部に連通している。
【００３０】
２２は密閉容器１の上に設けられた吐出管であり、２３、２４はそれぞれシリンダ９、１０へつながる吸入管である。また、２５は密閉ターミナルであり、密閉容器１の外部から固定子４の固定子巻線７へ電力を供給するものである。尚、密閉ターミナル２５と固定子巻線７とをつなぐリード線は図示せず。
【００３１】
図２は図１に示した回転子５の一部縦断側面図、図３は平面図（回転軸６に圧入する前の状態）である。各図において、２６は回転子鉄心であり、厚さ０．３ｍｍ〜０．７ｍｍの電磁鋼板から図４の如き形状に打ち抜いた回転子用鉄板２７を複数枚積層し、お互いにかしめて一体に積層されている（尚、かしめによらずに溶接にて一体化しても良い）。
【００３２】
この回転子用鉄板２７は、図４に示す如く四極の磁極を構成する突極部２８〜３１が形成されるように電磁鋼板から打ち抜かれており、３２〜３５はそれぞれの突極部２８〜３１間に突極部が形成されるように設けられた切欠部である。このとき、各突極部２８〜３１の頂点間の外径Ｄは４０ｍｍ〜７０ｍｍの範囲とされ、実施例では例えば５０ｍｍである。
【００３３】
４１〜４４は後述する永久磁石４５を圧入するための挿入孔であり、各突極部２８〜３１に対応し、回転子用鉄板２７の外周側において、回転軸６の軸方向に沿って同心円上に穿設されている。そして、各挿入孔４１〜４４と隣接する突極部２８〜３１の側壁間の狭路幅ｄは０．３ｍｍ以上０．５ｍｍ未満とされている。
【００３４】
また、４６は回転子用鉄板２７の中心に形成され、回転軸６が焼バメされる孔である。４７〜５０は後述するかしめ用のリベット５１〜５４が通される大きさと形状の貫通孔であり、各挿入孔４１〜４４の内側に対応して穿設されている。５６〜５９は各回転子用鉄板２７相互をかしめ固定するためのかしめ部であり、各貫通孔４７〜５０とほぼ同心円上で各挿入孔４１〜４４の間に形成されている。更に、６１〜６４は各かしめ部５６〜５９の内側に穿設されたオイル通路を形成するための孔である。
【００３５】
各回転子用鉄板２７は複数枚積層され、前記かしめ部５６〜５９において相互にかしめられて一体化されることにより、図５の側面図に示す如き回転子鉄心２６が形成される。このとき、回転子鉄心２６の外径は前述の回転子用鉄板２７の外径Ｄ（５０ｍｍ）であり、回転軸６方向の積層寸法Ｌは例えば４０ｍｍとされている。ここで、前記外径Ｄと寸法Ｌの比Ｌ／Ｄは１．１より小さくなるように形成し、実施例では０．８となる。即ち、回転軸６方向の寸法Ｌが小さくなるように設定している。
【００３６】
一方、永久磁石４５は、例えばプラセオジウム系、若しくは表面にニッケルメッキ等を施したネオジウム系の希土類又はフェライト材料などの着磁磁界が低くても高磁石特性を実現可能な磁石材料が使用され、その外形は図６に示す如き矩形状とされている。そして、永久磁石４５の厚さｔは例えば２．６５ｍｍとし、その回転軸６方向の寸法ｌは前述の寸法Ｌと同じ４０ｍｍとする。ここで、前記厚さｔと寸法ｌの比ｔ／ｌは０．０８より小さくなるように形成し、実施例では０．０６６となる（尚、各挿入孔４１〜４４は、この永久磁石４５がきっちり圧入される大きさとされている）。係るフェライト磁石又は希土類磁石（常温時の保磁力が１３５０〜２１５０ｋＡ／ｍで保磁力温度係数が−０．７％／℃以下）を使用することで、運転時の減磁が防止される。
【００３７】
また、６６、６７は回転子鉄心２６の上下端に取りつけられる平板状の端面部材であり、アルミや樹脂材料等の非磁性材料により、前記回転子用鉄板２７と略同形状に成形されている。尚、この端面部材６６、６７の外径は前記回転子鉄心２６の外径Ｄと同一若しくは若干小さくしている。また、端面部材６６、６７には前記貫通孔４７〜５０に対応する位置に貫通孔７１〜７４が穿設され、前記孔５９及び６１〜６４に対応する位置に孔７６及び孔７７〜８０が穿設されている。
【００３８】
そして、回転子鉄心２６の挿入孔４１〜４４内に前記永久磁石４５を圧入した後、上下の端面部材６６、６７をセットして挿入孔４１〜４４の上下を塞ぐ。この状態で貫通孔４７〜５０及び７１〜７４は回転子鉄心２６及び端面部材６６、６７を回転軸６方向に沿って貫通している。また、孔６１〜６４及び孔７７〜８０は回転子鉄心２６と端面部材６６、６７を貫通している。その後、前記リベット５１〜５４を各貫通孔４７〜５０及び貫通孔７１〜７４に挿通させ、上下をかしめて一体に構成する。尚、Ａはバランスウエイトであり、上方の端面部材６６と共にリベット５１にて回転子鉄心２６に固定されている。
【００３９】
以上の構成で固定子４の後述するインバータ９０から固定子巻線７に通電されると、永久磁石４５から生ずる磁界との反発・吸引作用により、回転子５は固定子巻線７に印加される電圧と負荷とがバランスする速度（例えば印加電圧を変えることによって５００ｒｐｍ〜１００００ｒｐｍの範囲で可変される）で前述の如く図４中時計回りに回転する。
【００４０】
このような、同期電動機２を搭載した密閉型電動圧縮機Ｃがエアーコンデショナー、或いは、電気冷蔵庫などの冷媒回路に使用される（図７）。そして、エアーコンデショナーでは室内の空気調和が行なわれると共に、冷蔵庫では庫内が冷却される。即ち、冷媒回路内に封入された冷媒は、同期電動機２によって密閉型電動圧縮機Ｃ内の圧縮要素３が駆動されると、吸入管２３から吸引され第１のロータリー用シリンダ９及び第２のロータリー用シリンダ１０にて圧縮されて吐出管２２から配管８１に吐出される。配管８１に吐出された圧縮ガス冷媒は、凝縮器（コンデンサ）８２に流入し、そこで放熱して凝縮され液冷媒となって受液器（レシーバタンク）８３に流入する。
【００４１】
受液器８３に流入し、そこで一旦貯溜され液冷媒は、受液器８３の出口側の配管８３Ａからドライヤ８４、モイスチャインジケータ８６、電磁弁３６を介して温度自動膨張弁３７で絞られた後、蒸発器（エバポレータ）３８に流入し、そこで蒸発気化する。その時に周囲から熱を吸収することにより冷却作用を発揮し殆どが液化した後、冷媒は蒸発器３８の出口側の配管３８Ａからアキュムレータ３９に流入し、そこで、気液分離された後、逆止弁４０を介して圧縮要素３に再び吸い込まれる冷凍サイクルを繰り返す。
【００４２】
前記受液器８３を出た液冷媒は配管８３Ａから分岐してキャピラリチューブ８７、高低圧圧力スイッチ８８、キャピラリチューブ８９を介して蒸発器３８とアキュムレータ３９間の配管３８Ａからアキュムレータ３９に流入する。この高低圧圧力スイッチ８８はキャピラリチューブ８７、４３を介して配管８３Ａと配管３８Ａの圧力を検出し、両配管８３Ａ、３８Ａの圧力が、所定の圧力差以上になって圧縮要素３に吸い込まれる冷媒が不足した場合、受液器８３からの液冷媒を圧縮要素３内に流入し圧縮要素３を保護する。また、温度自動膨張弁３７は蒸発器３８の出口側に設けられた感温筒８５が検出した温度によって開度を自動調整する。
【００４３】
一方、図８には同期電動機２の電気回路図を示している。図８において、Ｖｃｃ１は交流２００Ｖ、５０Ｈｚ／６０Ｈｚなどの商用電源を図示しない整流器によって整流した直流電源で、この直流電源Ｖｃｃ１はインバータ９０を介してＵ相、Ｖ相、Ｗ相からなる３相の同期電動機２の固定子巻線７に接続されている。該インバータ９０は同期電動機２を駆動するための３相正弦波近似波形を得るための還流ダイオードを有した電界効果型トランジスタ（ＦＥＴ）からなる複数（実施例では６個）のスイッチング素子（高周波出力スイッチング素子）Ｔｒ１、Ｔｒ２、Ｔｒ３、Ｔｒ４、Ｔｒ５、Ｔｒ６から構成されており、このインバータ９０はドライブ回路９１とマイコン９２により制御される。
【００４４】
そして、前記スイッチング素子Ｔｒ１とＴｒ４は直列に接続されて対を成し、スイッチング素子Ｔｒ１は直流電源Ｖｃｃ１の陽極側に、スイッチング素子Ｔｒ４は直流電源Ｖｃｃ１の陰極側に接続されている。また、スイッチング素子Ｔｒ２とＴｒ５は直列に接続されて対を成し、スイッチング素子Ｔｒ２は直流電源Ｖｃｃ１の陽極側に、スイッチング素子Ｔｒ５は直流電源Ｖｃｃ１の陰極側に接続されている。更に、スイッチング素子Ｔｒ３とＴｒ６は直列に接続されて対を成し、スイッチング素子Ｔｒ３は直流電源Ｖｃｃ１の陽極側に、スイッチング素子Ｔｒ６は直流電源Ｖｃｃ１の陰極側に接続されている。そして、インバータ９０のスイッチング素子Ｔｒ１とスイッチング素子Ｔｒ４との接続点が出力とされて同期電動機２の固定子巻線７のＵ相に接続され、スイッチング素子Ｔｒ２とスイッチング素子Ｔｒ５との接続点が出力とされて同期電動機２のＶ相に接続される。また、スイッチング素子Ｔｒ３とスイッチング素子Ｔｒ６との接続点が出力とされて同期電動機２のＷ相に接続されている。
【００４５】
この場合、スイッチング素子Ｔｒ２は抵抗ＲＳ１を介して直流電源Ｖｃｃ１に接続され、スイッチング素子Ｔｒ５は抵抗ＲＳ２を介して直流電源Ｖｃｃ１に接続され、スイッチング素子Ｔｒ６は抵抗ＲＳ３を介して直流電源Ｖｃｃ１に接続されている。これら抵抗ＲＳ１、ＲＳ２、ＲＳ３が検出手段を構成する。また、各スイッチング素子Ｔｒ１、Ｔｒ２、Ｔｒ３、Ｔｒ４、Ｔｒ５、Ｔｒ６のゲートはドライブ回路９１に接続され、ドライブ回路９１はマイコン９２に接続されている。
【００４６】
更に、抵抗ＲＳ１の端子電圧、即ち、スイッチング素子Ｔｒ４と抵抗ＲＳ１との接続点の電圧は増幅回路Ａｕの抵抗Ｒａ１を介してオペアンプＡＭＰの（−）入力端子（反転入力端子）に入力され、抵抗ＲＳ２の端子電圧、即ち、スイッチング素子Ｔｒ５と抵抗ＲＳ２との接続点の電圧は増幅回路Ａｖの抵抗Ｒａ１を介してオペアンプＡＭＰの（−）入力端子に入力されている。また、抵抗ＲＳ３の端子電圧、即ち、スイッチング素子Ｔｒ６と抵抗ＲＳ３との接続点の電圧は増幅回路Ａｗの抵抗Ｒａ１を介してオペアンプＡＭＰの（−）入力端子に入力されている。そして、それぞれの増幅回路Ａｕ、Ａｖ、ＡｗのオペアンプＡＭＰの（＋）入力端子（非反転入力端子）には基準電源Ｖｒｅｆ１を抵抗Ｒｂ２とＲａ２とで分圧した基準電圧が入力される。そして、各オペアンプＡＭＰ・・の出力はマイコン９２に接続されている。尚、Ｒｂ１は帰還抵抗である。以上によって同期電動機２の駆動回路が構成されている。
【００４７】
そして、インバータ９０の各スイッチング素子Ｔｒ１〜Ｔｒ６に流れる電流、即ち、同期電動機２の固定子巻線７の各相に流れる電流は各抵抗ＲＳ１〜ＲＳ３によって電圧に変換され、各オペアンプＡＭＰ・・に入力される。各オペアンプＡＭＰ・・はこれを増幅してマイコン９２に出力する。マイコン９２はこれらオペアンプＡＭＰ・・の出力に基づいて同期電動機２の回転子５の位置を推定し、ドライブ回路９１に制御信号を出力する。ドライブ回路９１はマイコン９２の出力に基づいて各スイッチング素子Ｔｒ１、Ｔｒ２、Ｔｒ３、Ｔｒ４、Ｔｒ５、Ｔｒ６のゲートを駆動し、三相ＰＷＭ正弦波近似波形を同期電動機２の固定子巻線７の各相（Ｒ相、Ｓ相、Ｔ相）に出力する。この場合、マイコン９２はインバータ９０を駆動して同期電動機２の固定子巻線７（Ｒ相、Ｓ相、Ｔ相）に順次位相をずらしながら三相ＰＷＭ正弦波近似波形を印加することによって回転円磁界を発生させて回転子５を回転させる。該同期電動機２の回転によって密閉型電動圧縮機Ｃ内の圧縮要素３が駆動され、エアーコンデショナーにおいては室内の空気調和を行なうと共に、電気冷蔵庫においては庫内の冷却が行なわれる。
【００４８】
各増幅回路Ａｕ、Ａｖ、Ａｗは前記抵抗ＲＳ１〜ＲＳ３と共に検出手段を構成する。そして、この検出手段は、インバータ９０の抵抗ＲＳ１、抵抗ＲＳ２、抵抗ＲＳ３の端子電圧を検出し、増幅回路Ａｕ、Ａｖ、Ａｗは検出した各抵抗ＲＳ１、ＲＳ２、ＲＳ３の端子電圧を入力して増幅出力する。そして、マイコン９２は各増幅回路Ａｕ、Ａｖ、Ａｗによって増幅され、出力された検出信号を入力することによって、同期電動機２のＵ相、Ｖ相、Ｗ相に流れる電流を検出すると共に、各増幅回路Ａｕ、Ａｖ、Ａｗより出力された信号を元に回転子５の回転位置を算出する。
【００４９】
インバータ９０は、マイコン９２によって算出された回転子位置からドライブ回路９１を通して各スイッチング素子Ｔｒ１、Ｔｒ２、Ｔｒ３、Ｔｒ４、Ｔｒ５、Ｔｒ６を制御し、駆動波形を出力して所定周波数の三相ＰＷＭ正弦波近似波形を同期電動機２の三相（Ｒ相、Ｓ相、Ｔ相）に順次位相をずらしながら印加し、同期電動機２を所定の回転数で駆動制御する。即ち、マイコン９２は、同期電動機２の三相（Ｒ相、Ｓ相、Ｔ相）に流れる電流を検出して回転子５の位置情報を検出し、所定の回転数で同期電動機２を駆動制御する。
【００５０】
次に本発明に係るインバータ９０の保護動作について説明する。インバータ保護に関しては比較手段としてのウインド・コンパレータＣＰｕ、ＣＰｖ、ＣＰｗと異常保持回路９４とが設けられている。前記各増幅回路Ａｕ、Ａｖ、ＡｗのオペアンプＡＭＰ・・の出力は、それぞれウインド・コンパレータＣＰｕ、ＣＰｖ、ＣＰｗに接続されている。ウインド・コンパレータＣＰｕ〜ＣＰｗは何れも、オープンコレクタ出カタイプのコンパレータＣＰ１及びコンパレータＣＰ２とから構成されている。そして、ウインド・コンパレータＣＰｕ〜ＣＰｗは、コンパレータＣＰ１の（−）入力端子とコンパレータＣＰ２の（＋）入力端子とが接続された入力部と、コンパレータＣＰ１とコンパレータＣＰ２の出力が接続された出力部をそれぞれ有している。
【００５１】
また、各ウインド・コンパレータＣＰｕ〜ＣＰｗのコンパレータＣＰ１の（＋）入力端子は基準電源Ｖｒｅｆ２に接続されると共に、コンパレータＣＰ２の（−）入力端子は基準電源Ｖｒｅｆ３に接続され、ウインド・コンパレータＣＰｕ〜ＣＰｗはこれらの基準電源Ｖｒｅｆ２、基準電源Ｖｒｅｆ３によってしきい値が設定されている。
【００５２】
そして、各ウインド・コンパレータＣＰｕ、ＣＰｖ、ＣＰｗの出力部は相互に接続されて抵抗Ｒ１、Ｒ２とコンデンサＣ１からなる時定数回路９３を介し、異常保持回路９４に接続されている。Ｖｃｃ２はこの異常保持回路９４の時定数回路９３の電源であり、異常保持回路９４の出力はマイコン９２とドライブ回路９１に接続される。尚、このマイコン９２、ドライブ回路９１が本発明における保護手段を構成する。また、時定数回路９３は各スイッチング素子Ｔｒ１〜Ｔｒ６のＯＮ／ＯＦＦ切替時に発生する数μｓｅｃ程度の瞬時的な過電流にて異常保持回路９４が反応してしまうのを防止するものである。
【００５３】
次に動作を説明する。同期電動機２が運転されて抵抗ＲＳ１に電流Ｉｕが流れると、検出手段を構成する抵抗ＲＳ１の両端に電流Ｉｕ×抵抗ＲＳ１の電圧が発生し、増幅回路Ａｕで増幅される。抵抗ＲＳ２、ＲＳ３も同様に増幅回路Ａｖ、Ａｗで増幅される。この場合の増幅回路Ａｕ、Ａｖ、Ａｗの出力ＶAu、ＶAv、ＶAwを以下の式で表わすことができる。
尚、抵抗Ｒａ１＝Ｒａ２＝Ｒａ、抵抗Ｒｂ１＝Ｒｂ２＝Ｒｂとする。
ＶＡｕ＝−（Ｒｂ／Ｒａ）（Ｉｕ×ＲＳ１）＋Ｖｒｅｆ１      （１）
同様に増幅回路Ａｖの出力ＶAvは
ＶＡｖ＝−（Ｒｂ／Ｒａ）（Ｉｖ×ＲＳ２）＋Ｖｒｅｆ１      （２）
また、増幅回路Ａｗの出力ＶAwは
ＶＡｗ＝−（Ｒｂ／Ｒａ）（Ｉｗ×ＲＳ３）＋Ｖｒｅｆ１      （３）
この増幅回路Ａｕ、Ａｖ、Ａｗの出力ＶAu、ＶAv、ＶAwはそれぞれウインド・コンパレータＣＰｕ、ＣＰｖ、ＣＰｗの入力部に入力される。
【００５４】
次に、ウインド・コンパレータＣＰｕを例に動作を説明する。ウインド・コンパレータＣＰｕは前述した如くオープンコレクタ出カタイプのコンパレータＣＰ１とコンパレータＣＰ２により構成されている。コンパレータＣＰ１の（＋）入力端子（非反転入力端子）に印加する電圧をＶｒｅｆ２、ＣＰ２の（−）入力端子（反転入力端子）に印加する電圧をＶｒｅｆ３として、
Ｖｒｅｆ３＜Ｖｒｅｆ１＜Ｖｒｅｆ２                        （４）
（Ｖｒｅｆ１−Ｖｒｅｆ３）＝（Ｖｒｅｆ２−Ｖｒｅｆ１）    （５）
としている。
ここで、ＶAu、Ｖｒｅｆ２、Ｖｒｅｆ３と、ＣＰｕ出力との関係は、
Ｖｒｅｆ３＜ＶAu＜Ｖｒｅｆ２のとき、ＣＰｕ出力はＨｉｇｈ、また、Ｖｒｅｆ３＞ＶAu若しくは、ＶAu＞Ｖｒｅｆ２のとき、ＣＰｕ出力はＬｏｗとなる。
上記（１）式の関係から、
電流Ｉｕの絶対値が一定値（予め設定された設定値）以内の場合、ウインド・コンパレータＣＰｕの出力部はＨｉｇｈになり、電流Ｉｕの絶対値が一定値（予め設定された設定値）を超えた場合、ウインド・コンパレータＣＰｕ出力部はＬｏｗになるということになる。尚、ＣＰｖ、ＣＰｗも同様の動作を行なう。
【００５５】
そして、各ウインド・コンパレータＣＰｕ、ＣＰｖ、ＣＰｗの出力部全てが接続されて時定数回路９３に入力されると共に、時定数回路９３の出力は異常保持回路９４に入力される。入力した抵抗ＲＳ１、ＲＳ２、ＲＳ３を流れる電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗの絶対値が全て設定値以内の場合、異常保持回路９４の入力信号はＨｉｇｈとなり、電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗの何れかの絶対値が数μｓｅｃ以上の期間、設定値を超えた場合、異常保持回路９４の入力信号はＬｏｗとなる。また、異常保持回路９４の入力がＨｉｇｈの場合、ドライブ回路９１を通常動作させる信号を出力する。
【００５６】
インバータ９０はマイコン９２によって算出された回転子５の位置からドライブ回路９１を介して各スイッチング素子Ｔｒ１、Ｔｒ２、Ｔｒ３、Ｔｒ４、Ｔｒ５、Ｔｒ６を駆動して所定の周波数の三相ＰＷＭ正弦波近似波形を同期電動機２の三相（Ｒ相、Ｓ相、Ｔ相）に順次位相をずらしながら印加し、同期電動機２を所定の回転数で駆動する。そして、異常保持回路９４は入力が一度でもＬｏｗになった場合、ドライブ回路９１を停止させる信号をドライブ回路９１に出力し、ドライブ回路９１の停止を保持する。これによって、ドライブ回路９１はマイコン９２の制御信号に関わらず全スイッチング素子Ｔｒ１、Ｔｒ２、Ｔｒ３、Ｔｒ４、Ｔｒ５、Ｔｒ６の駆動、及び、同期電動機２の駆動を停止する。
【００５７】
即ち、異常保持回路９４は、電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗの何れかが、一度でも数μｓｅｃ以上の期間、予め設定された設定値を超えた場合、各スイッチング素子Ｔｒ１、Ｔｒ２、Ｔｒ３、Ｔｒ４、Ｔｒ５、Ｔｒ６の駆動を停止し、停止状態を保持する。この関係を図９に示している。図中「＋Ａ」、「−Ａ」の範囲以内は同期電動機２が高温になって回転子５に設けた希土類永久磁石４５が減磁しない予め設定した所定の電流値で、この範囲内を正常レベル、範囲外を保護レベルとする。また、図９の（Ａ）乃至（Ｆ）は同期電動機２のＵ相電流、ＩMUが何らかの原因で、正常レベルから保護レベル「−Ａ」に達した場合の波形を示している。
【００５８】
図９の（Ａ）は、同期電動機２のＵ相の電流ＩMUで、同期電動機２に流れ込む方向を＋としている。また、（Ｂ）は、抵抗ＲＳ１に流れる電流Ｉｕを示しており、スイッチング素子Ｔｒ４から抵抗ＲＳ１に流れ込む方向を＋としている。また、（Ｃ）は、スイッチング素子Ｔｒ４のＯＮ／ＯＦＦ状況を示している。尚、正方向電流はスイッチング素子Ｔｒ４に流れ、負方向電流はスイッチング素子Ｔｒ４に内蔵されている還流ダイオードに流れる。また、スイッチング素子Ｔｒ４がＯＦＦの期間はスイッチング素子Ｔｒ１がＯＮしており、スイッチング素子Ｔｒ４には電流は流れない。スイッチング素子Ｔｒ４がＯＮ期間は、｜ＩMU｜＝｜Ｉｕ｜である。
【００５９】
（Ｄ）は、増幅回路Ａｕの出力電圧と、基準電源Ｖｒｅｆ１、Ｖｒｅｆ２、Ｖｒｅｆ３との関係を示している。ＩMU＝０Ａの時は、増幅回路Ａｕの出力電圧＝Ｖｒｅｆ１である。また、抵抗ＲＳ１の電流ＩMUが保護レベル「＋Ａ」の時は、増幅回路Ａｕの出力が基準電源Ｖｒｅｆ３となる様に定数を設定している。抵抗ＲＳ１の電流ＩMUが保護レベル「−Ａ」の時は、増幅回路Ａｕの出力が基準電源Ｖｒｅｆ２となる様に定数を設定している。また、（Ｅ）はウインド・コンパレータＣＰｕの出力を示しており、（Ｆ）は異常保持回路９４の出力を示している。
【００６０】
そして、何らかの原因でＩMUの電流が図（Ａ）の「−Ａ」に達すると、増幅回路Ａｕの出力電圧は基準電源Ｖｒｅｆ３（図（Ｄ））まで低下する。増幅回路Ａｕの出力電圧が基準電源Ｖｒｅｆ３まで低下すると、ウインド・コンパレータＣＰｕの出力はＨｉｇｈからＬｏｗに反転し、これが時定数回路９３に入力される。そして、時定数回路９３に入力されたウインド・コンパレータＣＰｕの出力（Ｌｏｗ。異常出力）が予め時定数回路９３により決定された時間の数μｓｅｃ以上継続（図（Ｅ））すると、異常保持回路９４の入力は、Ｌｏｗ（図（Ｆ））となって所定の信号をドライブ回路９１に出力すると共に、マイコン９２に異常信号を出力する。これにより、全てのスイッチング素子Ｔｒ１〜Ｔｒ６の駆動を停止する。
【００６１】
また、図示しないが、ＩMUの電流が「＋Ａ」に達すると、前述同様に増幅回路Ａｕの出力電圧は基準電源Ｖｒｅｆ２まで増加する。増幅回路Ａｕの出力電圧が基準電源Ｖｒｅｆ２まで増加すると、ウインド・コンパレータＣＰｕの出力はＨｉｇｈからＬｏｗに反転して所定の信号を出力しこれが時定数回路９３に入力される。そして、時定数回路９３に入力されたウインド・コンパレータＣＰｕの出力（Ｌｏｗ）が予め時定数回路９３により決定された時間の数μｓｅｃ以上継続すると、異常保持回路９４の入力は、Ｌｏｗ（異常）となり、ドライブ回路９１を停止し、マイコン９２に異常信号を出力する。これにより、全スイッチング素子Ｔｒ１〜Ｔｒ６は停止する。尚、Ｖ相やＷ相の同期電動機２の電流も同様に、過電流保護が働いて各スイッチング素子及び同期電動機２の損傷を未然に防止することができる。
【００６２】
また、抵抗ＲＳ１に流れる電流Ｉｕ、抵抗ＲＳ２に流れる電流Ｉｖ、抵抗ＲＳ３に流れる電流Ｉｗは、永久磁石４５を回転子５に設けた電動機が同期電動機２或いは回転子に籠型の２次導体を備えた誘導同期電動機（図示せず）の場合、永久磁石４５の減磁限界電流以下、或いは、スイッチング素子Ｔｒ１乃至Ｔｒ６の故障電流以下の、何れか小さい値に設定する。これにより、電動機の保護とスイッチング素子Ｔｒ１乃至Ｔｒ６の保護が可能となる。また、電動機が誘導電動機の場合、抵抗ＲＳ１に流れる電流Ｉｕ、抵抗ＲＳ２に流れる電流Ｉｖ、抵抗ＲＳ３に流れる電流Ｉｗをスイッチング素子Ｔｒ１乃至Ｔｒ６の故障電流以下の値に設定して、スイッチング素子Ｔｒ１乃至Ｔｒ６の保護を行なっている。これらによって、電動機に内蔵された永久磁石４５の減磁保護や、スイッチング素子Ｔｒ１乃至Ｔｒ６の損傷を防止することが可能となる。
【００６３】
尚、異常保持回路９４の入力がＬｏｗ（異常）となって保持された状態の継続は、マイコン９２から所定の解除指示信号が入力されるまで保持が継続される。そして、インバータ９０の出力が正常となるとマイコン９２の解除指示信号によって異常保持回路９４の保持は解除される。また、ノイズ吸収のため増幅回路Ａｕ、Ａｖ、Ａｗとウインド・コンパレータＣＰｕ、ＣＰｖ、ＣＰｗの間、増幅回路Ａｕ、Ａｖ、Ａｗとマイコン９２の間にハイカット・フィルタを挿入しても良い。また、増幅回路Ａｕ、Ａｖ、Ａｗ自体に高域減衰特性を持たせても良い。また、異常保持回路９４でＵ相の保護を説明したが、Ｖ相、Ｗ相も同様であるため説明を省略する。
【００６４】
このように、インバータ保護装置は複数のスイッチング素子Ｔｒ１乃至Ｔｒ６に流れる電流を、それぞれ電圧に変換して検出出力を発生する複数の検出手段（抵抗ＲＳ１、ＲＳ２、ＲＳ３）と、これら検出手段の検出出力をそれぞれ入力して、検出出力の絶対値が所定の値を超えた場合に異常出力を発生する複数の比較手段（ウインド・コンパレータＣＰｕ、ＣＰｖ、ＣＰｗ）とを備えている。そして、保護手段(マイコン９２及びドライブ回路９１）は、何れかの比較手段が異常出力を発生した場合に、全てのスイッチング素子Ｔｒ１乃至Ｔｒ６の駆動を停止するので、従来のような高価なカレントトランスを使用することなく各スイッチング素子Ｔｒ１乃至Ｔｒ６に流れる過電流を検出することが可能となり、スイッチング素子Ｔｒ１乃至Ｔｒ６が破壊する電流以下でスイッチング素子Ｔｒ１乃至Ｔｒ６の駆動を停止し保護することができるようになる。これにより、過電流によるインバータ９０の損傷を未然に防止することができるようになる。
【００６５】
また、インバータ９０は、直列に接続された一対のスイッチング素子（Ｔｒ１とＴｒ４、Ｔｒ２とＴｒ５、Ｔｒ３とＴｒ６）を直流電源Ｖｃｃ１の陽極と陰極間に複数対並列に接続し、各対のスイッチング素子（Ｔｒ１とＴｒ４、Ｔｒ２とＴｒ５、Ｔｒ３とＴｒ６）間の接続点を出力として直流を交流に変換すると共に、各検出手段（抵抗ＲＳ１、ＲＳ２、ＲＳ３及び各増幅回路Ａｕ、Ａｖ、Ａｗ）は、陰極側に接続されたスイッチング素子Ｔｒ４、Ｔｒ５、Ｔｒ６に流れる電流をそれぞれ電圧に変換して検出出力を発生するようにしているので、絶縁アンプなどの絶縁手段が不要となる。これにより、正確な電流検出が可能となる。
【００６６】
また、時定数回路９３と異常保持回路９４とドライブ回路９１から構成される保護手段は、ウインド・コンパレータＣＰｕ、ＣＰｖ、ＣＰｗからの異常出力が一定期間継続して発生した場合に、スイッチング素子Ｔｒ１乃至Ｔｒ６の駆動を停止するように構成しているので、継続して発生する異常出力によってインバータ９０が損傷してしまう不都合を未然に防止することが可能となる。これにより、保護手段は短期間の異常出力発生時にスイッチング素子Ｔｒ１乃至Ｔｒ６の駆動を停止することもなくインバータ９０の駆動を行なうことができるようになる。
【００６７】
また、時定数回路９３と異常保持回路９４、マイコン９２とドライブ回路９１から構成される保護手段は、スイッチング素子Ｔｒ１乃至Ｔｒ６の駆動を停止した場合に、所定の解除指示があるまで停止状態を維持するようにしているので、インバータ９０の更なる異常出力を未然に防止することが可能となる。これにより、同期電動機２、或いは、インバータ９０の破損を確実に防止することができるようになる。
【００６８】
また、各検出手段（抵抗ＲＳ１、ＲＳ２、ＲＳ３）の検出出力と、その出力を増幅する各増幅回路（Ａｕ、Ａｖ、Ａｗ）の出力は、インバータ９０により駆動される同期電動機２の状態を検出する情報としているので、この情報を同期電動機２の回転子５の位置検出と同期電動機２に流れる異常電流の検出とに利用することが可能となる。これにより、正確な電流検出を行なうことが可能となると共に、同期電動機２に異常電流が流れた場合、同期電動機２の駆動を正確な異常電流で停止することができるのでスイッチング素子Ｔｒ１乃至Ｔｒ６及び同期電動機２が破損或いは損傷してしまう以前に確実に保護することが可能となる。
【００６９】
尚、実施例では電動機を同期電動機２としてインバータ保護装置を適用したがこれに限らず、インバータ保護装置は、回転子を回転子継鉄部と、この回転子継鉄部の周辺部に位置してダイカスト成型された籠型の２次導体にて構成された誘導同期電動機や、誘導電動機に適用しても本発明は有効である。
【００７０】
【発明の効果】
以上詳述した如く請求項１の発明によれば、直列に接続された一対のスイッチング素子を直流電源の陽極と陰極間に複数対並列に接続して構成され、前記各対のスイッチング素子間の接続点を出力として直流を交流に変換するインバータにおいて、前記陰極側に接続された前記各対のスイッチング素子に流れる電流をそれぞれ電圧に変換する複数の抵抗と、各抵抗の電圧をそれぞれ増幅して検出出力を発生する複数の増幅回路と、各増幅回路の前記検出出力をそれぞれ入力し、前記検出出力の絶対値が所定の値を超えた場合に異常出力を発生する複数のウインド・コンパレータと、何れかの前記ウインド・コンパレータが前記異常出力を発生した場合に、全ての前記スイッチング素子の駆動を停止する保護手段とを備えているので、例えば、従来のような高価なカレントトランスを使用することなく、スイッチング素子の各対に対して一つの抵抗のみで当該対を構成するスイッチング素子に流れる過電流を監視し、スイッチング素子が破壊してしまう電流以下でスイッチング素子の駆動を停止し、保護することが可能となる。
【００７１】
また、カレントトランスを用いずに各対のスイッチング素子に流れる電流を検出できるために、従来のようにカレントトランスを挿入しない相の電流をマイコンで算出することも不要となるなど総じて生産コストの低減が図れる。
【００７２】
特に、前記各抵抗は、前記陰極側に接続された前記各対のスイッチング素子に流れる電流をそれぞれ電圧に変換するので、陽極側のスイッチング素子に流れる電流を検出する場合に必要となる絶縁アンプなどが不要となる。
【００７３】
また、請求項２の発明によれば、直流電源の陽極と陰極間に接続された複数のスイッチング素子から構成されたインバータにおいて、前記複数のスイッチング素子に流れる電流をそれぞれ電圧に変換する複数の抵抗と、各抵抗の電圧をそれぞれ増幅して検出出力を発生する複数の増幅回路と、各増幅回路の前記検出出力をそれぞれ入力し、前記検出出力の絶対値が所定の値を超えた場合に異常出力を発生する複数のウインド・コンパレータと、何れかの前記ウインド・コンパレータからの異常出力が一定期間継続して発生した場合に、全ての前記スイッチング素子の駆動を停止する保護手段とを備えているので、上述同様に例えば、従来のような高価なカレントトランスを使用することなく、一つの抵抗のみでそれに対応するスイッチング素子に流れる過電流を監視し、スイッチング素子が破壊してしまう電流以下でスイッチング素子の駆動を停止し、保護することが可能となる。また、カレントトランスを用いずに各対のスイッチング素子に流れる電流を検出できるために、従来のようにカレントトランスを挿入しない相の電流をマイコンで算出することも不要となるなど総じて生産コストの低減が図れる。
【００７４】
特に、請求項２の場合、前記保護手段は、前記ウインド・コンパレータからの異常出力が一定期間継続して発生した場合に、前記スイッチング素子の駆動を停止するようにしているので、スイッチング素子のＯＮ／ＯＦＦに帰因する瞬時的なスパイク状の電流では動作せず、継続して発生する異常電流によってインバータが損傷してしまうことを未然に防止することが可能となる。従って、極めて安定したインバータ駆動を実現することができるようになるものである。
【００７５】
請求項３の発明によれば、上記各発明に加えて前記保護手段は、前記スイッチング素子の駆動を停止した場合に、所定の解除指示があるまで停止状態を維持するので、ノイズによる誤動作が発生した場合にもインバータの破壊を未然に防止することが可能となる。
【００７６】
請求項４の発明によれば、上記各発明に加えて前記各増幅回路の検出出力は、前記インバータにより駆動される電動機の状態を検出する情報としたので、検出情報を電動機の回転子位置の推定などに兼用することが可能となる。これにより、インバータ保護をより安価に達成することが可能となるものである。
【００７７】
更に、請求項５の発明によれば、請求項４に加えて前記電動機は、回転子に永久磁石を有する同期電動機であるので、回転子に設けた永久磁石が減磁してしまう電流以下で、インバータの駆動を停止することが可能となる。これにより、例えば、同期電動機が高温で運転中に、何らかの原因で異常電流が流れて、回転子に設けた希土類永久磁石が滅磁してしまう不都合を未然に防止することができるようになるものである。
【００７８】
また、請求項６の発明によれば、請求項４に加えて前記電動機は回転子に永久磁石を有する誘導同期電動機であるので、同様に回転子に設けた永久磁石が減磁してしまう電流以下で、インバータの駆動を停止することが可能となる。これにより、例えば、同期電動機が高温で運転中に、何らかの原因で異常電流が流れて、回転子に設けた希土類永久磁石が滅磁してしまう不都合を未然に防止することができるようになるものである。
【００７９】
請求項７の発明によれば、請求項４に加えて前記電動機は誘導電動機であるので、誘導電動機に異常電流が流れて、巻線が焼損してしまうのを防止することが可能となるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明のインバータ保護装置を適用した同期電動機を備えた密閉型電動圧縮機の縦断側面図例である。
【図２】  本発明の回転子の一部縦断側面図である。
【図３】  本発明の回転子の平面図である。
【図４】  本発明の回転子を構成する回転子用鉄板の平面図である。
【図５】  本発明の回転子を構成する回転子鉄心の側面図である。
【図６】  本発明の回転子を構成する永久磁石の斜視図である。
【図７】  図１の密閉型電動圧縮機を用いたエアーコンデショナー、或いは、電気冷蔵庫などの冷媒回路図である。
【図８】  図１の密閉型電動圧縮機の同期電動機の電気回路図である。
【図９】  保護動作を説明するための各部の電圧を示す図である。
【図１０】  従来の同期電動機の電気回路図である。
【符号の説明】
２  同期電動機
９０  インバータ
９１  ドライブ回路
９２  マイコン
９３  時定数回路
９４  異常保持回路
Ｃ  密閉型電動圧縮機
ＡＭＰ  オペアンプ
Ａｕ、Ａｖ、Ａｗ  増幅回路
ＣＰｕ、ＣＰｖ、ＣＰｗ  ウインド・コンパレータ
【図１】
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【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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