电动机驱动装置的制造方法

文档序号:11172232
电动机驱动装置的制造方法
本发明涉及一种电动机的驱动装置,特别是,在电动机变为过负荷的状态时防止驱动装置产生过热状态。

背景技术:
以往,关于电动机,经由逆变器部向电动机所包括的驱动绕组提供驱动电流。在对电动机进行驱动时,电动机有时会变为过负荷的状态。当电动机变为过负荷的状态时,逆变器部的温度会过度地上升。作为防止逆变器部的温度过度地上升的手段,存在以下的手段。即,在逆变器部安装检测温度的温敏元件。在电动机变为过负荷的状态时,温敏元件检测出逆变器部的温度的上升。当温敏元件检测出逆变器部的温度的上升时,减少供给到驱动绕组的电力或者停止向驱动绕组供给的电力。作为在电动机变为高温时减少供给到驱动绕组的电力的技术,例如,存在专利文献1所公开的技术。下面,使用附图来示出专利文献1的概要。图11A是以往的电动机驱动装置的结构图。图11B是构成图11A所示的电动机驱动装置的主要部分的放大图。图12A是以往的电动机驱动装置的电阻变化比的特性图。图12B是以往的电动机驱动装置的电流限制值的特性图。图11A所示的结构图中示出了直流电源40、逆变器电路28、电流检测电阻器41、过电流检测电路35等。逆变器电路28包括开关元件Q11~开关元件Q16。在直流电源40所包括的+端子38与直流电源40所包括的-端子39之间串联连接有逆变器电路28和电流检测电阻器41。图11B中示出了过电流检测电路35的内部结构。过电流检测电路35具有电阻器43(R101)和温敏电阻器42,该温敏电阻器42具有正特性。温敏电阻器42所包括的一方的端子与电流检测电阻器41连接。温敏电阻器42所包括的另一方的端子与比较器36的输入端子连接,并且经由电阻器43(R101)被上拉到恒压源44(E)。图12A中示出了与温敏电阻器42的电阻值有关的温度变化比。关于具有正特性的温敏电阻器42,温度变化比以环境温度25℃为基准。图12B中示出了过电流检测电路35的电流限制值的温度变化。当电动机45变为过负荷的状态而持续向驱动绕组46、47、48提供大的电流时,电动机45的温度和电动机驱动装置的温度上升。但是,根据具有正特性的温敏电阻器42的特性,能够由过电流检测电路35限制的电流的限制值与电动机45等的温度的上升相反地急剧降低。因此,提供到驱动绕组46、47、48的电流减少,因此抑制电动机45等的温度上升。专利文献1:日本专利第2920754号

技术实现要素:
本发明当作对象的电动机驱动装置具备逆变器部、电流检测电阻器、过电流检测部以及过电流调整部。逆变器部与电流检测电阻器经由第一连接点而串联连接于直流电源所包括的正极侧输出部与直流电源所包括的负极侧输出部之间。逆变器部包括多个开关元件。经过逆变器部的电流流经电流检测电阻器。从直流电源取出的电力经由逆变器部被供给到电动机。电动机包括多个驱动绕组。在电流检测电阻器中产生的电压达到规定的电压值时,过电流检测部使多个开关元件成为断开状态。温敏器检测逆变器部的温度。过电流调整部基于温敏器所检测出的结果,来调整向过电流检测部传递的、电流检测电阻器中产生的电压。过电流检测部具有包括第一输入端子、第二输入端子以及第一输出端子的比较器。第一输入端子被输入电流检测电阻器中产生的电压。第二输入端子被输入预先设定的规定的基准电压。比较器将电流检测电阻器中产生的电压与基准电压进行比较。第一输出端子输出通过比较器进行比较而得到的结果。过电流调整部具有调节器电源、输入电压发生器、电压电流变换部以及偏置电压发生器。调节器电源包括正极侧端子和负极侧端子。输入电压发生器经由第二连接点而与温敏器串联连接于正极侧端子与负极侧端子之间。电压电流变换部包括电源连接端子、第三输入端子以及第二输出端子。电源连接端子与正极侧端子连接。第三输入端子与第二连接点连接。根据从第三输入端子输入的温敏器所检测出的结果,第二输出端子输出规定的电流。偏置电压发生器包括第一端子和第二端子。第一端子与第一输入端子及第二输出端子连接。第二端子经由第一连接点而与电流检测电阻器连接。输入到第一输入端子的电压是利用偏置电压发生器对电流检测电阻器中产生的电压进行调整后得到的电压。附图说明图1是本发明的实施方式1中的电动机驱动装置的结构图。图2是本发明的实施方式1中的电动机驱动装置的特性图。图3是本发明的实施方式2中的电动机驱动装置的结构图。图4A是本发明的实施方式2中的电动机驱动装置中使用的具有负特性的温敏电阻器20(TH)所具备的代表特性图。图4B是本发明的实施方式2中的电动机驱动装置的特性图。图5是本发明的实施方式3中的电动机驱动装置的结构图。图6A是本发明的实施方式3中的电动机驱动装置的特性图。图6B是与本发明的实施方式3进行比较的比较例中的电动机驱动装置所具备的逆变器部的温度特性图。图7是本发明的实施方式4中的电动机驱动装置的结构图。图8A是本发明的实施方式4中的电动机驱动装置的特性图。图8B是与本发明的实施方式4进行比较的比较例中的电动机驱动装置所具备的逆变器部的温度特性图。图9是本发明的实施方式5中的电动机驱动装置的结构图。图10是本发明的实施方式5中的电动机驱动装置的特性图。图11A是以往的电动机驱动装置的结构图。图11B是构成图11A所示的电动机驱动装置的主要部分的放大图。图12A是以往的电动机驱动装置的电阻变化比的特性图。图12B是以往的电动机驱动装置的电流限制值的特性图。具体实施方式作为本发明的实施方式的电动机驱动装置通过后述的结构,能够变更用于对流过逆变器部的电流进行限制的电流的限制值。也就是说,以往的电动机驱动装置存在以下应该改进的方面。即,使电流的限制值降低的温度很大程度上依赖于具有正特性的温敏电阻器自己所具备的温度特性。也就是说,使用具有正特性的温敏电阻器的人只能够在制造具有正特性的温敏电阻器的人所准备的范围内进行温度设定。制造者所准备的温敏电阻器的温度特性表示为图12A所示的、电阻温度特性代表曲线A、B、C。换言之,使用者难以将使电流的限制值降低的温度变更为任意的温度。而且,有些温敏电阻器的温敏电阻器温度特性相对于图12A所示的电阻温度特性代表曲线A、B、C包含±50%这样大的值的容许误差。在使用像这样包含大的容许误差的温敏电阻器的情况下,难以弄清为了检测希望的温度而对温敏电阻器设定的设计上的温度。可是,本发明的实施方式中的电动机驱动装置能够通过对形成输入电压发生器的电阻器所包括的电阻值进行变更来任意地设定使电流的限制值降低的温度。具体地说,例如,输入电压发生器和偏置电压发生器能够分别由电阻器来实现。温敏器例如能够由如热敏电阻(thermistor)那样的具有负特性的温敏电阻器来实现。电压电流变换部例如能够由晶体管来实现。特别是,本实施方式中的电动机驱动装置通过使用具有负特性的温敏电阻器,温度设定的精度提高。关于具有负特性的温敏电阻器,易于容易地获得具有高精度的部件。另外,本实施方式中的电动机驱动装置如果对形成偏置电压发生器的电阻器所包括的电阻值进行变更,则能够将所检测的电流的限制值设定为期望的值。下面,参照附图来说明本发明的实施方式。此外,下面的实施方式是具体实现本发明的一个例子,并不对本发明的技术范围进行限定。(实施方式1)图1是本发明的实施方式1中的电动机驱动装置的结构图。图2是本发明的实施方式1中的电动机驱动装置的特性图。本发明的实施方式1中的电动机驱动装置1具备逆变器部3、电流检测电阻器4、过电流检测部17以及过电流调整部17a。逆变器部3与电流检测电阻器4经由第一连接点50而串联连接于直流电源2所包括的正极侧输出部2a与直流电源2所包括的负极侧输出部2b之间。逆变器部3包括多个开关元件Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6。经过逆变器部3的电流I0流经电流检测电阻器4。从直流电源2取出的电力经由逆变器部3被供给到电动机60。电动机60包括多个驱动绕组9、10、11。在电流检测电阻器4中产生的电压达到规定的电压值时,过电流检测部17使多个开关元件Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6成为断开状态。温敏器13检测逆变器部3的温度。过电流调整部17a基于温敏器13所检测出的结果,来调整向过电流检测部17传递的、电流检测电阻器4中产生的电压。过电流检测部17具有包括第一输入端子16a、第二输入端子16b以及第一输出端子16c的比较器16。第一输入端子16a被输入电流检测电阻器4中产生的电压。第二输入端子16b被输入预先设定的规定的基准电压。比较器16将电流检测电阻器4中产生的电压与基准电压进行比较。第一输出端子16c输出通过比较器16进行比较而得到的结果。过电流调整部17a具有调节器电源55、输入电压发生器14、电压电流变换部15以及偏置电压发生器12。调节器电源55包括正极侧端子55a和负极侧端子55b。输入电压发生器14经由第二连接点51而与温敏器13串联连接于正极侧端子55a与负极侧端子55b之间。电压电流变换部15包括电源连接端子15a、第三输入端子15b以及第二输出端子15c。电源连接端子15a与正极侧端子55a连接。第三输入端子15b与第二连接点51连接。根据从第三输入端子15b输入的温敏器13所检测出的结果,第二输出端子15c输出规定的电流。偏置电压发生器12包括第一端子12a和第二端子12b。第一端子12a与第一输入端子16a及第二输出端子15c连接。第二端子12b经由第一连接点50而与电流检测电阻器4连接。输入到第一输入端子16a的电压是利用偏置电压发生器12对电流检测电阻器4中产生的电压进行调整后得到的电压。本结构例如能够使用以下的具体要素来具体实现电动机驱动装置1。即,输入电压发生器14和偏置电压发生器12能够分别由电阻器构成。温敏器13能够由如热敏电阻那样具有负特性的温敏电阻器构成。电压电流变换部15能够由晶体管构成。本实施方式1中的电动机驱动装置1只要对输入电压发生器14的电阻值进行变更就能够任意设定使电流限制值降低的温度。另外,关于本实施方式1中的电动机驱动装置1中使用的具有负特性的温敏电阻器,能够容易地获得具有高精度的部件。因此,本实施方式1中的电动机驱动装置1能够以高精度来设定用于进行判定的温度。并且,只要对偏置电压发生器12的电阻值进行变更,就能够对电流限制值任意设定作为目标的值。使用附图来进一步详细说明。如图1所示,电动机驱动装置1具备直流电源2、逆变器部3、电流检测电阻器4、栅极驱动电路6、控制LOGIC(逻辑)电路7、三角波发生器8、包括驱动绕组9、10、11的电动机60、过电流检测部17以及过电流调整部17a。过电流检测部17具有比较器16。过电流调整部17a具有偏置电压发生器12、温敏器13、输入电压发生器14以及电压电流变换部15。接着,说明各结构要素相互连接的状态。逆变器部3与电流检测电阻器4串联连接于直流电源2所包括的正极侧输出部2a与直流电源2所包括的负极侧输出部2b之间。电动机60所包括的驱动绕组9、10、11与逆变器部3的输出端子3a、3b、3c连接。驱动绕组9、10、11形成3相星型接线。基于从三角波发生器8输出的输送周期信号的PWM信号按以下的过程被输入到逆变器部3。即,从三角波发生器8向控制LOGIC电路7输出输送周期信号。控制LOGIC电路7基于所输入的输送周期信号来生成PWM信号。所生成的PWM信号从控制LOGIC电路7经由栅极驱动电路6而传递到逆变器部3。过电流检测部17具有比较器16。比较器16包括第一输入端子16a、第二输入端子16b以及第一输出端子16c。电流检测电阻器4经由偏置电压发生器12而与第一输入端子16a连接。基准电压源18所包括的正极侧端子与第二输入端子16b连接。以Vref表示的电压施加于第二输入端子16b。输入电压发生器14与温敏器13串联连接于调节器电源55所包括的正极侧端子55a与调节器电源55所包括的负极侧端子55b之间。负极侧端子55b也称为大地(ground)。电压电流变换部15包括电源连接端子15a、第三输入端子15b以及第二输出端子15c。电源连接端子15a与调节器电源55所包括的正极侧端子55a连接。第三输入端子15b与第二连接点51连接,该第二连接点51将输入电压发生器14与温敏器13连接。第二输出端子15c与偏置电压发生器12所包括的第一端子12a及比较器16所包括的第一输入端子16a连接。温敏器13配置于逆变器部3的附近、或者直接安装于逆变器部3。逆变器部3的温度以直接或间接的方式良好地传递到温敏器13。对于如以上那样构成的电动机驱动装置1,使用图2所示的特性图来说明电动机驱动装置1的动作、作用。此外,在下面的说明中,本实施方式1中的电动机驱动装置1使用具有负特性的温敏器13。图2的(a)是表示随着时间t的经过而发生变化的温敏器13的电阻值RT以及与温敏器13的电阻值RT的变化相伴的输入电压发生器14的电压值ΔVIN的特性图。在时刻t=0,电动机驱动装置1开始运转。之后,当时间t经过时,对电动机60进行驱动的电流流过逆变器部3,因此逆变器部3的温度上升。因此,检测逆变器部3的温度的温敏器13的温度也上升。此外,温敏器13具有负特性,因此温敏器13的电阻值RT降低。并且,随着时间t的经过,温敏器13的电阻值RT降低。另一方面,输入电压发生器14的电压值ΔVIN上升。结果,在时刻t=t1,输入电压发生器14的电压值ΔVIN达到Vth。图2的(b)是表示偏置电压发生器12中产生的偏置电压ΔVOFFSET的特性图。偏置电压ΔVOFFSET是通过从电压电流变换部15所包括的第二输出端子15c提供电流而在第二输出端子15c上产生的电压。在输入到电压电流变换部15所包括的第三输入端子15b的电压达到规定的门限电压值Vth时,从第二输出端子15c提供电流。进一步详细说明。如图2的(a)所示,在时刻t<t1,输入电压发生器14的电压值ΔVIN比Vth低。因此,如图2的(b)所示,不从第二输出端子15c提供电流,因此偏置电压为ΔVOFFSET=0。如图2的(a)所示,在时刻t=t1,输入电压发生器14的电压值ΔVIN为Vth。因此,如图2的(b)所示,从第二输出端子15c向偏置电压发生器12提供电流,因此产生偏置电压ΔVOFFSET(1)。图2的(c)是表示使用电流检测电阻器4来进行判定的、将电流I0的限制电平换算成电压来表示的电流限制电平VCL的上限值的特性图。电流检测电阻器4中产生的电压是由经由逆变器部3而流经电流检测电阻器4的电流I0引起的。与逆变器部3的ON/OFF相应地,电流I0流动或电流I0停止。电流限制电平VCL是将电流I0的限制电平换算成电压而得到的,表示电流检测电阻器4中产生的电压的上限值。进一步详细说明。如图2的(b)所示,在时刻t<t1,偏置电压是ΔVOFFSET=0。此时,如图2的(c)所示,电流限制电平为VCL(0)=Vref这样的大的值。如图2的(b)所示,在时刻t=t1,从第二输出端子15c向偏置电压发生器12提供电流,因此偏置电压为ΔVOFFSET=ΔVOFFSET(1)。此时,如图2的(c)所示,通过VCL(1)=Vref-ΔVOFFSET(1)来推导出电流限制电平VCL。图2的(d)是表示逆变器部3的温度TC的特性图。向驱动绕组9、10、11提供的电流流过逆变器部3。在本实施方式1中,示出电动机60过负荷的状态。此时,向驱动绕组9、10、11提供的电流I0为电动机驱动装置1所容许的电流限制值的上限值。进一步详细说明。如图2的(c)所示,在时刻t<t1,流过逆变器部3的电流I0的电流限制电平被限制为VCL(0)=Vref。换言之,在电流检测电阻器4中产生的电压达到被限制为VCL(0)=Vref的值之前,电动机驱动装置1能够流通大的电流作为电流I0。此时,如图2的(d)所示,逆变器部3的温度TC随着通电时间的经过而上升。之后,如图2的(c)所示,在时刻t=t1,如上所述,对能够流过逆变器部3的电流进行限制的电流限制电平为VCL(1)=Vref-ΔVOFFSET(1)。也就是说,实际上能够流过电流检测电阻器4的电流I0的上限变小。因此,如图2的(d)所示,流过逆变器部3的电流I0变少,因此逆变器部3的温度上升得到抑制。其结果,逆变器部3的温度在固定的温度TC(1)饱和。根据以上的说明可以明确的是,本发明的实施方式1中的电动机驱动装置1经由逆变器部3对处于过负荷的状态的驱动绕组9、10、11流通电流I0。当电流I0流过逆变器部3时,逆变器部3的温度上升。温敏器13以直接或间接的方式检测出逆变器部3的温度的上升。温敏器13具有负特性,因此当由温敏器13检测的温度上升时,温敏器13的电阻值降低。如果温敏器13的电阻值降低,则输入电压发生器14的电压值ΔVIN上升。输入电压发生器14的电压值ΔVIN持续上升的结果是输入电压发生器14的电压值ΔVIN达到预先决定的门限电压Vth。输入电压发生器14的电压值ΔVIN经由第三输入端子15b而传递到电压电流变换部15。当输入电压发生器14的电压值达到ΔVIN=Vth时,电压电流变换部15对偏置电压发生器12提供电流。结果,在偏置电压发生器12中产生偏置电压为ΔVOFFSET=ΔVOFFSET(1)的电压。当在偏置电压发生器12中偏置电压变为ΔVOFFSET=ΔVOFFSET(1)时,电流限制电平从VCL(0)=Vref变为VCL(1)=Vref-ΔVOFFSET(1)。其结果,以电流检测电阻器4限制的电流值变低。换言之,流过逆变器部3的电流I0变少,因此逆变器部3的温度上升得到抑制。逆变器部3的温度在固定的温度TC(1)饱和。因此,本发明的实施方式1中的电动机驱动装置1能够防止逆变器部3过热而最终损坏。(实施方式2)图3是本发明的实施方式2中的电动机驱动装置的结构图。图4A是本发明的实施方式2中的电动机驱动装置中使用的具有负特性的温敏电阻器20(TH)所具备的代表特性图。图4B是本发明的实施方式2中的电动机驱动装置的特性图。相对于上述的实施方式1中的电动机驱动装置1,本发明的实施方式2中的电动机驱动装置101特别在以...
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