電動機的控制電路的製作方法

2023-05-29 16:47:11 1

專利名稱：電動機的控制電路的製作方法
技術領域：
本發明涉及在具有多個開關元件的逆變器電路的高電位側連接了保護用的電阻 器，並在該逆變器電路的低電位側連接了分路電阻(shunt resistance)的電動機的控制電 路，特別涉及電動機保護的技術領域。
背景技術：
以往，將電動機用作各種裝置的驅動源，且還已知為了對該電動機的旋轉驅動進 行控制而具備多個開關元件的控制電路。具體而言，一般結構的電動機具備具有多個相的 繞組的大致圓筒狀的定子；以及具有多個磁鐵，並相對該定子可旋轉地構成的轉子。在這樣 的結構的電動機中，上述控制電路通過開關元件的開關動作對上述定子的多個相的繞組依 次進行通電，而在該定子內形成旋轉磁場，從而對具備上述磁鐵的轉子進行旋轉驅動。
另外，作為上述那樣的控制電路，例如如專利文獻1公開的那樣，已知設置有用於 對該控制電路中流過的電流進行檢測的分路電阻、在由於開關元件等的短路故障而在該控 制電路內發生了異常電流的情況下將從電源側向控制電路供給的電力切斷的電路開閉單 元的結構。詳細而言，在上述專利文獻1中，針對多個開關元件被橋接而成的逆變器電路， 在高電位(直流電源的正極)側，連接了在該逆變器電路中流過規定以上的異常電流的情 況下切斷電力供給的電路開閉單元，另一方面在上述逆變器電路的低電位(直流電源的負 極)側，連接了上述分路電阻。上述電路開閉單元構成為在上述逆變器電路內流過異常電 流而上述分路電阻斷線的情況下，切斷向上述逆變器電路的電力供給。 另一方面，作為上述控制電路的另一結構，已知例如如圖3所示的結構，代替上述 電路開閉單元，而使用在上述逆變器電路lll內發生了異常電流的情況下熔斷的電阻器 115。具體而言，在具備多個開關元件112的逆變器電路111的高電位側(直流電源103的 正極側)，連接了在該逆變器電路lll內發生了規定以上的異常電流的情況下熔斷的電阻 器115，並且在該逆變器電路111的低電位側(直流電源103的負極側)，連接了上述分路 電阻114。 專利文獻1 :日本特開2008-190749號公報 但是，如上述專利文獻1的結構那樣，在由於逆變器電路內發生的異常電流而分 路電阻斷線之後，利用電路開閉單元切斷向該逆變器電路的電力供給的結構的情況下，需 要對上述分路電阻的斷線進行檢測，並且需要根據該檢測結果來使電路開閉單元動作。由 此，控制電路整體的結構變得複雜，並且需要用開關來構成上述電路開閉單元，而無法應用 於如上述圖3所示的以往例那樣，使用廉價的保險絲等電阻器來切斷電力供給的情況。
另一方面，上述圖3所示的以往例子雖然與上述專利文獻1的結構相比更廉價且 更簡單，但在逆變器電路內發生的異常電流也流過分路電阻(參照圖中的箭頭)，所以該分 路電阻由於異常電流而被燒損(斷線)時，本來是低電阻的分路電阻有可能成為高電阻。由 此，在逆變器電路內異常電流的原因未被消除，但由於上述分路電阻而從逆變器電路的高 電位側向低電位側的電流流動被阻礙，與該逆變器電路的高電位側(直流電源的正極側)連接的電阻器中不會流過使該電阻器熔斷那樣的電流，而該電阻器未被熔斷的狀態繼續。 即，在由於上述逆變器電路內發生的異常電流而上述分路電阻被燒損時，上述電阻器不會 熔斷，而繼續施加使上述逆變器電路內發生異常電流那樣的電壓，有可能對該逆變器電路 的結構部件、電動機等造成損傷。

發明內容
本發明是鑑於上述情況而完成的，其目的在於提供如下結構在具有多個開關元 件的逆變器電路的高電位側連接了電阻器，並且在該逆變器電路的低電位側連接了分路電 阻的電動機的控制電路中，即使使用廉價的電阻器，在逆變器電路內發生了異常電流時也 可以可靠地使該電阻器熔斷。 為了達成上述目的，在本發明的電動機的控制電路中，相對與逆變器電路的低電 位側連接的分路電阻，並聯地設置在該逆變器電路中流過規定以上的異常電流的情況下繞 過該分路電阻的旁路電路，從而不會使該分路電阻燒損而成為高電阻。 具體而言，第一發明提供一種電動機的控制電路，具備逆變器電路，將直流電壓 變換成交流電壓，並且具有被執行開關控制的多個開關元件，以在規定的定時對繞組進行 通電；電阻器，與該逆變器電路的高電位側連接，在該逆變器電路內發生了規定以上的異常 電流的情況下熔斷；以及分路電阻，與該逆變器電路的低電位側連接。 而且，具備旁路電路，該旁路電路在上述逆變器電路內發生了該異常電流的情況 下，對上述分路電阻進行旁路，以抑制上述異常電流流過上述分路電阻。 通過以上結構，在具有多個開關元件的逆變器電路內，由於該開關元件的短路故
障等而發生了規定以上的異常電流的情況下，由於電流流過對與該逆變器電路的低電位側
連接的分路電阻進行旁路的旁路電路，所以可以防止該分路電阻由於上述異常電流而被燒
損。這樣，可以防止由於在上述逆變器電路內發生的異常電流而上述分路電阻被燒損，從而
可以防止該分路電阻成為高電阻，由此，可以防止由於該分路電阻而從上述逆變器電路的
高電位側向低電位側的異常電流流動被阻礙。因此，可以通過在上述逆變器電路中發生的
異常電流，使該逆變器電路的高電位側中設置的電阻器熔斷，可以可靠地從電源側切斷該
逆變器電路，防止對該逆變器電路的結構部件、電動機等施加異常的電壓。 因此，通過上述結構，即使是在逆變器電路的高電位側連接了廉價的電阻器的結
構，在該逆變器電路內發生了異常電流時，也可以通過該異常電流可靠地使上述電阻器熔
斷，可以可靠地保護該逆變器電路內的結構部件、電動機。 此處，上述規定以上的異常電流是指，與在上述逆變器電路內正常動作時流過的 電流值不同，在該逆變器電路內發生短路等而流過電流的情況下，有可能對該逆變器電路 內的結構部件造成損傷、性能劣化等影響的電流值。 在上述結構中，優選為上述旁路電路具備陰極側與上述分路電阻的逆變器電路側 連接的齊納二極體，上述齊納二極體構成為在向陰極側施加了與上述異常電流對應的電壓 的情況下流過逆向電流(第二發明)。 這樣，通過以向分路電阻的逆變器電路側連接陰極側，並在對該陰極側施加了與 上述異常電流對應的電壓的情況下流過逆向電流的方式設置齊納二極體，可以通過簡單且 廉價的結構，構成僅在上述逆變器電路內發生了規定以上的異常電流的情況下對上述分路電阻進行旁路而使電流流過的旁路電路。 另外，上述旁路電路也可以構成為具備陰極側與上述分路電阻的逆變器電路側連 接的齊納二極體，上述齊納二極體在向陰極側施加了與上述異常電流對應的電壓的情況 下，在內部產生短路破壞而從陰極側向陽極側流過電流(第三發明)。 由此，即使不像上述第二發明的結構那樣齊納二極體構成為在逆變器電路內發生 了規定以上的異常電流的情況下流過逆向電流，只要是上述齊納二極體由於該異常電流發 生短路破壞而使電流流過旁路電路側的結構，則也可以構成為與上述第二發明同樣地從異 常電流保護分路電阻那樣的旁路電路。 以上，根據本發明的電動機的控制電路，相對與具有多個開關元件的逆變器電路 的低電位側連接的分路電阻，並聯地設置在該逆變器電路內流過規定以上的異常電流時對 該分路電阻進行旁路的旁路電路，所以在逆變器電路中發生了規定以上的異常電流時，可 以可靠地使與該逆變器電路的高電位側連接的電阻器熔斷，而可靠地保護該逆變器電路內 的結構部件、電動機。 另外，根據第二發明，上述旁路電路具備構成為在被施加與上述異常電流對應的 電壓的情況下流過逆向電流的齊納二極體，所以可以通過簡單且低成本的結構，相對上述 分路電阻使異常電流可靠地旁路。另外，即使如第三發明那樣構成為通過異常電流使齊納 二極體發生短路破壞，也可以構成上述旁路電路，而可以從異常電流保護上述分路電阻。


圖1是示出本發明的實施方式的電動機的控制電路的概略結構的圖。
圖2是示出在逆變器電路內發生了異常電流的情況下該異常電流流過控制電路
內的樣子的圖。
圖3是示出以往的電動機的控制電路的概略結構的圖。標號說明1電動機2繞組3直流電源io控制電路ll逆變器電路12開關元件13a、13b、13c開關支路14分路電阻15電阻器16旁路電路17齊納二極體21控制部22旋轉位置檢測電路103直流電源lll逆變器電路
112開關元件 114分路電阻 115電阻器 N中性點
具體實施例方式
以下，根據附圖對本發明的實施方式進行詳細說明。另夕卜，以下的實施方式是本質上優選的例示，而並不限制本發明、其應用物、或其用途的範圍。 圖1以及圖2示出本發明的實施方式的電動機的控制電路。本實施方式的電動機1是通過利用控制電路10在規定的定時對定子的繞組2、2、...供給電力，而相對該定子對未圖示的轉子進行旋轉驅動的所謂無刷DC電動機。另外，本實施方式的電動機1是在其外殼內部內置了上述控制電路10的所謂驅動電路內置電動機。上述電動機1的結構與一般的電動機相同，所以省略詳細的說明。 雖然未特別圖示，但上述繞組2、2、...巻繞在定子的鐵心上，使得大致環狀地位於軸線的周圍，且各繞組被相互連接以構成U相、V相以及W相這三相的繞組。而且，如上述圖l以及圖2所示，構成上述U相、V相以及W相的繞組2、2、...在其一端側相互連接而構成中性點N，另一方面，另一端側與上述控制電路10連接。 上述控制電路10構成為根據該轉子的旋轉位置對定子的各繞組2在規定的定時進行通電，以在定子內使轉子以規定的轉速旋轉。具體而言，上述控制電路10具備進行針對上述三相(U相、V相、W相)的繞組2、2、2的通電的0N/0FF(導通/斷開)的多個開關元件12、12、...(在圖的例子中為六個開關元件)被三相橋接的逆變器電路ll;以及用於根據由旋轉位置檢測電路22檢測的轉子的旋轉位置，控制上述各開關元件12的驅動的控制部21。 在上述逆變器電路11中，相互並聯地連接將兩個開關元件12、12串聯連接而成的三個開關支路13a、13b、13c，在各開關支路13a、13b、13c中，開關元件12、12間的中點與定子的各相的繞組2、2、2連接。另外，在本實施方式中，在上述逆變器電路ll中，上述各開關元件12是增強型的MOSFET，相對該各開關元件12逆並聯地設置有保護用二極體。
另外，在上述逆變器電路11中，上述開關支路13a、13b、13c的一端側與直流電源3的正極側(高電位側)連接，另一方面該開關支路13a、13b、13c的另一端側與直流電源3的負極側(低電位側)連接。在以下說明中，在上述開關元件12中，將與上述直流電源3的正極側連接且位於繞組2的上遊側的開關元件稱為上遊側開關元件，將與上述直流電源3的負極側連接且位於繞組2的下遊側的開關元件稱為下遊側開關元件。
上述控制部21構成為根據輸入的指令信號以及由上述旋轉位置檢測電路22檢測的轉子的旋轉位置，對上述逆變器電路ll內的各開關元件12進行驅動控制。詳細而言，上述控制部21構成為進行所謂P麗控制，根據依照上述指令信號生成的P麗信號、和上述轉子的旋轉位置信號，決定上述上遊側開關元件以及下遊側開關元件的通電定時，而驅動各開關元件12。 具體而言，上述控制部21在上述逆變器電路11中，對上遊側開關元件進行開關控制，以使每隔120度的電氣角通電的相發生變化，並且對下遊側開關元件也進行開關控制，
6以每隔120度的電氣角，對通過上述上遊側開關元件的開關動作而未通電的相的一個進行 通電。由此，可以在上述電動機1的定子內產生旋轉磁場，而在該定子內使轉子旋轉。另外， 在上述圖1中，用箭頭表示上述控制電路10內的電流流動的一個例子。
另外，上述控制電路10具備分路電阻14，與上述逆變器電路11的直流電源3的 負極側(低電位側)連接；以及電阻器15，與該逆變器電路11的直流電源3的正極側(高 電位側)連接。上述分路電阻14用於對上述逆變器電路11內的電流進行檢測，且為了抑 制在通電時發生的損失而構成為比較低的電阻(例如1Q以下)。上述電阻器15也構成為 低電阻以抑制在通電時發生的損失，並且構成為在上述逆變器電路ll內發生了規定以上 的異常電流的情況下熔融。此處，規定以上的異常電流是指，與在上述逆變器電路ll內正 常動作時流過的電流值不同，在該逆變器電路11內發生短路等而流過電流的情況下，有可 能對該逆變器電路ll內的結構部件造成損傷、性能劣化等影響的電流值。另外，作為上述 電阻器，還包括保險絲等那樣熔斷的部件。 另外，在上述那樣的結構的電動機1中，在由於上述開關元件12的故障等而在逆 變器電路11內成為短路狀態的情況下，在該逆變器電路11內發生比通常的電流值大的規 定以上的異常電流。由此，在圖3所示那樣的以往結構的情況下，有可能在上述分路電阻14 中流過異常電流而該分路電阻14被燒損，在該分路電阻14被燒損時，該分路電阻14中的 電阻變大，而該燒損的分路電阻抑制從上述逆變器電路11的高電位側向低電位側的異常 電流的流動。 在如上所述，通過被燒損而電阻變大的分路電阻14抑制了異常電流時，流過上述 電阻器15的電流值也變小，儘管是在上述逆變器電路11內發生了異常電流的狀態，但也成 為上述電阻器15不熔斷這樣的狀態。由此，對上述逆變器電路11內的結構部件、電動機1 等施加高電壓的狀態持續，而有可能對該結構部件、電動機1等造成損傷。
對此，在本發明中，如上述圖1以及圖2所示，設置對上述分路電阻14進行旁路那 樣的旁路電路16，並在該旁路電路16中，以陰極側與上述分路電阻14的逆變器電路11側 連接的形式設置齊納二極體17。該齊納二極體17構成為當對上述陰極側施加了與在上述 逆變器電路ll內發生的規定以上的異常電流對應的電壓時，流過逆向電流(從陰極側向陽 極側流過的電流)。即，上述齊納二極體17構成為，其齊納電壓被設定成與上述規定以上的 異常電流對應的電壓，在上述分路電阻14中流過規定以上的異常電流，在該分路電阻14的 兩端電壓達到了上述齊納二極體17的齊納電壓的情況下，在該齊納二極體17中流過上述 逆向電流。由此，如在上述圖2中用箭頭所示，在上述逆變器電路11內發生了異常電流時， 在上述齊納二極體17中流過逆向電流，從而繞過上述分路電阻14地流過電流。
因此，通過以上結構，防止由於在上述逆變器電路11內發生的異常電流而上述分 路電阻14燒損，燒損的分路電阻不會成為大電阻而阻礙上述電阻器15中的電流流動，可以 通過異常電流使該電阻器15可靠地熔斷。 另外，在本實施方式中，構成為在上述逆變器電路ll內發生了規定以上的異常電 流的情況下使逆向電流流過上述齊納二極體17，但不限於此，也可以構成為在該逆變器電 路11內發生了規定以上的異常電流的情況下，在上述齊納二極體17內產生短路破壞而逆 向(從陰極側向陽極側)地流過電流。
-實施方式的效果-
由此，根據本實施方式，相對與具有多個開關元件12、12、...的逆變器電路11的 低電位側(直流電源3的負極側)連接的分路電阻14，並聯地設置具有陰極側與該分路電 阻14的逆變器電路11側連接的齊納二極體17的旁路電路16，並且將該齊納二極體17構 成為，在對其陰極側施加了與在上述逆變器電路11內發生的規定以上的異常電流對應的 電壓的情況下使逆向電流流過該齊納二極體17，從而即使在上述逆變器電路11內發生了 規定以上的異常電流，由於該異常電流流過上述齊納二極體17而繞過上述分路電阻14，所 以也可以防止該分路電阻14被燒損。 因此，在上述逆變器電路11內發生規定以上的異常電流時，在與上述逆變器電路 11的高電位側(直流電源3的正極側)連接的電阻器15中，可靠地流過使該電阻器15熔 斷那樣的電流，所以可以可靠地防止上述逆變器電路11內的結構部件、電動機1的損傷。
(其他實施方式) 對於上述實施方式，也可以設為以下那樣的結構。 在上述實施方式中，在分路電阻14的旁路電路16中設置了齊納二極體17，但不限 於此，只要是在逆變器電路11中發生了規定以上的異常電流時繞過上述分路電阻14而使 電流流過上述旁路電路16的結構，則可以是任意的電路結構。 另外，在上述實施方式中，將逆變器電路11連接在直流電源3上，但不限於此，也 可以連接在交流電源、具備轉換器電路以及平滑電容器的電源裝置。
產業上的可利用性 如上所述，本發明特別適用於相對具有多個開關元件的逆變器電路，在其高電位 側，設置有在該逆變器電路中發生了規定以上的異常電流時熔斷的電阻器，並且在低電位 側設置有分路電阻的電動機的控制電路。
權利要求
一種電動機的控制電路，其特徵在於，具備逆變器電路，將直流電壓變換成交流電壓，並且具有被執行開關控制的多個開關元件，以在規定的定時對繞組進行通電；電阻器，與該逆變器電路的高電位側連接，在該逆變器電路內發生了規定以上的異常電流的情況下熔斷；以及分路電阻，與該逆變器電路的低電位側連接，其中，具備旁路電路，該旁路電路在上述逆變器電路內發生了該異常電流的情況下，繞過上述分路電阻，以抑制上述異常電流流過上述分路電阻。
2. 根據權利要求1所述的電動機的控制電路，其特徵在於，上述旁路電路具備陰極側與上述分路電阻的逆變器電路側連接的齊納二極體， 上述齊納二極體在向陰極側施加了與上述異常電流對應的電壓的情況下流過逆向電流。
3. 根據權利要求1所述的電動機的控制電路，其特徵在於， 上述旁路電路具備陰極側與上述分路電阻的逆變器電路側連接的齊納二極體， 上述齊納二極體構成為在向陰極側施加了與上述異常電流對應的電壓的情況下，在內部產生短路破壞而從陰極側向陽極側流過電流。
全文摘要
本發明提供一種結構在具有多個開關元件的逆變器電路的高電位側連接了電阻器，並且在該逆變器電路的低電位側連接了分路電阻的電動機的控制電路中，即使使用廉價的電阻器，在逆變器電路內發生了異常電流時也可以可靠地使該電阻器熔斷。設置有旁路電路(16)，該旁路電路在逆變器電路(11)內發生了規定以上的異常電流的情況下，繞過上述分路電阻(14)，以抑制該異常電流流過與上述逆變器電路(11)的低電位側(直流電源2的負極側)連接的分路電阻(14)。
文檔編號H02H7/10GK101714753SQ200910161500
公開日2010年5月26日 申請日期2009年8月6日 優先權日2008年10月1日
發明者下防浩通, 加藤光, 勝本紘至 申請人:日本電產芝浦株式會社