JP2004140976A

JP2004140976A - ブラシレスモータ

Info

Publication number: JP2004140976A
Application number: JP2002305795A
Authority: JP
Inventors: Hideo Arakawa; 荒川　英夫
Original assignee: Nissei Corp
Current assignee: Nissei Corp
Priority date: 2002-10-21
Filing date: 2002-10-21
Publication date: 2004-05-13

Abstract

【課題】過負荷などによるステータ巻線の温度上昇でモータを焼損することを防止するため、ステータ巻線の過熱保護回路を有するブラシレスモータを提供する。
【解決手段】ステータ巻線の近くに配置され、ステータ巻線の温度上昇に感応し接点が開く動作となるような熱感応素子の接点が、ロータマグネットの磁極を検出するための磁極検出センサ（複数）に至る共通電源回路に直列に挿入されている構成としたステータ巻線の過熱保護回路を設けることでブラシレスモータの焼損を防止するようにした。
【選択図】　図１

Description

【００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、温度感応素子と、ステータ巻線の過熱保護回路とを内蔵してなるブラシレスモータに関するものである。
【００２】
【従来の技術】
一般に３相ブラシレスモータの場合の電気配線は、図２（ａ）に示すように、ステータ巻線に繋がる３本の主動力線と、ロータ鉄心に固着されたマグネットのＮ極Ｓ極を検知するための磁極検出センサ（複数）の信号出力線３本及び前記磁極検出センサ用の電源とグランド線の２本の、合計５本の信号線が必要である。
【００３】
また図３（ａ）に示すように、ステータ巻線を過熱から保護するために、温度を検知するための前記温度感応素子を内蔵するブラシレスモータは、上記５本の信号線に加え、温度感応素子の信号線２本の合計７本の信号線を出している。
【００４】
更に図３（ｂ）に示すように、温度感応素子の信号線の一方を磁極検出センサ（複数）用電源のグランドと共通とし、もう一方の信号線のみをブラシレスモータから出すこととし、磁極検出センサ（複数）の５本とあわせて６本の信号線を出しているものもある。
【００５】
これらの信号線はブラシレスモータを駆動し、制御するためのブラシレスモータ運転制御用ドライバ（以下ドライバ）に接続される。そのドライバ側では、ステータ巻線がある一定温度以上になったとき温度感応素子の接点が開放することを利用し、前記温度感応素子の信号を監視し、前記温度感応素子の接点が開放した場合にステータ巻線への通電を停止させることのできる制御回路を備えている。
【００６】
【発明が解決しようとする課題】
ステータ巻線の過熱保護のための温度感応素子を内蔵するブラシレスモータは、温度感応素子をもたないブラシレスモータと比較して、２本または１本ブラシレスモータから出る信号線が多くなり、信号ケーブル及び信号ケーブル取り出し口の部品の共用が計れないため、部品管理の面で煩雑となり、結果としてコストが高くなる欠点があった。
【００７】
また、ステータ巻線が過熱して温度感応素子が動作した場合、温度感応素子の信号を検知してブラシレスモータを確実に停止させる制御回路が必要となり、その分ドライバのコストが高くなる欠点があった。
【００８】
このような制御回路は、ドライバに内蔵する場合もあれば、ドライバに対して外付け回路とし、温度感応素子がステータ巻線の過熱を検知したらドライバへの運転指令を止めるように制御回路を組んでいる場合もある。
【００９】
また、モータ組立作業においてモータから信号線を外部に導き出す作業は信号線の本数が多いほど煩雑で難しい作業となっていた。
【０１０】
本発明は、これら欠点を解決するためになされたもので、巻線の過熱保護機能を持ちながら信号線の本数は５本で、且つ、巻線の過熱保護機能を持たないブラシレスモータと同じドライバに接続して動作し、巻線が過熱した場合は確実にモータが停止しステータ巻線を保護することができるブラシレスモータを提供することにある。
【０１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を達成するために、請求項１の発明によるブラシレスモータ１は、ステータ鉄心１２にステータ巻線１３を巻回してなるステータ１１と、ロータ鉄心１７に円周方向に多極着磁されたマグネット１８を装着してなるロータ１５をもつ。そして、マグネット１８の磁極を検出する磁極検出センサ２２（複数）と、熱伝導性の良い弾性体２６を介してステータ巻線１３に接するように配置され、ステータ巻線１３の温度上昇に感応し接点が開く動作となる温度感応素子２３をもつ。
【０１２】
さらに、磁極検出センサ２２（複数）および温度感応素子２３をそれぞれ設置するための基板２１を有する。基板２１に形成されている電気信号を取り出すための回路では、温度感応素子２３の接点が磁極検出センサ２２（複数）の電源入力線の少なくとも一方に直列に挿入されていることを特徴とする。
【０１３】
請求項２の発明は、請求項１において磁極検出センサ２２（複数）がホールＩＣ素子２２’（複数）で、かつ温度感応素子２３がサーマルプロテクタ２３’である場合を特徴とする。
【０１４】
【発明の実施の形態】
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。図１は本発明の実施の形態に係る温度感応素子２３に代えてサーマルプロテクタ２３’を内蔵したブラシレスモータ１の断面図である。ステータ鉄心１２に巻線１３を巻回してなるステータ１１と、ステータ１１の一端に基板２１をもち、前記基板２１上にロータ１５のマグネット１８の磁極を検知する磁極検知センサ２２（複数）に代えてホールＩＣ素子２２’（複数）と温度感応素子２３に代えてサーマルプロテクタ２３’とを組み込んでいる。
【０１５】
図２（ａ）はブラシレスモータ１とドライバとの概要説明図であって、ブラシレスモータ１からの信号の組み合せに基づいてドライバからブラシレスモータ１に電力を供給する構成となっている。図２（ｂ）は本発明によるブラシレスモータに内蔵されている信号系例の概要説明図である。また、図３（ａ）及び（ｂ）はサーマルプロテクタ２３’を内蔵した従来のブラシレスモータに内蔵されている信号系例の概要説明図である。
【０１６】
サーマルプロテクタ２３’は、接触しているブラシレスモータ１のステータ巻線１３の温度がある温度以上になると内蔵する熱応動体が動作し接点が開放される。図２（ｂ）に示すように、サーマルプロテクタ２３’の接点はホールＩＣ素子２２’（複数）の共通電源ラインに直列に挿入されているため、接点が開放されるとホールＩＣ素子２２’（複数）の電源は全て遮断される。ホールＩＣ素子２２’は電源がない場合、必ず出力はオフとなる動作をする。
【０１７】
図５に示すように、三相ブラシレスモータを駆動するドライバは、３つのホールＩＣ素子２２’の信号の出力パターンにより励磁相を切り替える三相分配回路によってブラシレスモータを回転させている。この三相分配回路は、３つのホールＩＣ素子２２’のそれぞれの出力信号Ｈｕ、Ｈｖ、Ｈｗが全てオフの場合励磁相の出力を出さないため、ドライバはステータ巻線への通電を停止する。
【０１８】
これにより、ステータ巻線１３が過熱した場合、サーマルプロテクタ２３’の接点が開放しホールＩＣ素子２２’の電源が遮断され３つのホールＩＣ素子２２’の信号が全て出力ＯＦＦとなる。従ってブラシレスモータ１からの磁極検出信号Ｈｕ、Ｈｖ、Ｈｗも全てオフとなり、ブラシレスモータ１を駆動するドライバはその通電を中止することとなる。
【０１９】
このようにして、ステータ巻線１３が過熱した場合、全てのホールＩＣ素子２２’の電源を遮断することにより、確実にブラシレスモータ１の通電を停止させることができる。また、サーマルプロテクタ２３’がステータ巻線１３の過熱を検知した場合にブラシレスモータを停止させる回路を、ドライバに新たに付加する必要はない。
【０２０】
また、ブラシレスモータに内蔵されている基板２１上の回路内にサーマルプロテクタ２３’の接点を組み込んで使用するため、ブラシレスモータ１の外に取り出す必要はなく、したがってブラシレスモータ１からの信号線はサーマルプロテクタ２３’を内蔵していないブラシレスモータと全く同一となる。
【０２１】
このことは、サーマルプロテクタ２３’を内蔵しているブラシレスモータ１でも、サーマルプロテクタを内蔵していないブラシレスモータのドライバを使用して運転することが可能で、且つその場合でもサーマルプロテクタ２３’を内蔵しているブラシレスモータ１は、ステータ巻線１３が過熱した場合、ブラシレスモータ１の通電を停止するという機能は確実に実現できる。
【０２２】
本発明は、ステータ巻線１３の過熱保護のためのサーマルプロテクタ２３’を内蔵したブラシレスモータ１において、サーマルプロテクタ２３’を内蔵していないブラシレスモータとドライバを含め、できるだけ部品を共通化することによってコストが高くなるのを避けることができた。かつ、ステータ巻線１３が過熱しサーマルプロテクタ２３’が動作した場合、確実にブラシレスモータ１への通電を停止して、その焼損を防ぐことのできるブラシレスモータ１を提供することができた。
【０２３】
また、ステータ巻線１３の過熱保護のためのサーマルプロテクタ２３’の信号線が不要となり、ブラシレスモータから引き出される信号線の数が減った。さらにステータ巻線１３の過熱保護のためのサーマルプロテクタ２３’をもたないブラシレスモータとドライバが共通となり、ブラシレスモータとドライバとを結ぶ配線作業も全く同じで容易になった。
【０２４】
【発明の効果】
本発明の効果として、ステータ巻線１３の過熱保護のためのサーマルプロテクタ２３’を内蔵したブラシレスモータ１において、サーマルプロテクタ２３’を内蔵していないブラシレスモータとドライバを含め、部品の共通化によりコストが高くなるのを避けられ、かつ、ステータ巻線１３が過熱しサーマルプロテクタ２３’が動作した場合、確実にブラシレスモータ１への通電を停止し、その焼損を防ぐことのできるブラシレスモータ１を提供することができた。
【０２５】
また、ステータ巻線１３の過熱保護のためのサーマルプロテクタ２３’を内蔵するブラシレスモータ１と、ステータ巻線の過熱保護のためのサーマルプロテクタ２３’をもたないブラシレスモータとのドライバが共通となり、ブラシレスモータとドライバとを結ぶ配線作業も全く同じで容易になるなどの効果があった。
【０２６】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る磁極検出センサ（ホールＩＣ２２’）及び温度感応素子（サーマルプロテクタ２３’）を内蔵したブラシレスモータ例の断面図である。
【図２】（ａ）はブラシレスモータとドライバとの結線例概要図。
（ｂ）は本発明によるサーマルプロテクタを内蔵するブラシレスモータにおける信号系例概要図。
【図３】（ａ）及び（ｂ）はサーマルプロテクタを内蔵する従来のブラシレスモータにおける信号系７本の場合及び同じく６本の場合の信号系例概要図である。
【図４】本発明によるブラシレスモータに内蔵されている基板例の概要図である。
【図５】ブラシレスモータからの磁極信号と、ブラシレスモータの巻線励磁パターンの関係例概要図である。
【０２７】
【符号の説明】
１　ブラシレスモータ
２　ケース
３　ブラケット
１１　ステータ
１２　ステータ鉄心
１３　ステータ巻線
１５　ロータ
１６　ロータ軸
１７　ロータ鉄心
１８　磁石
２１　基板
２２　磁極検出センサ
２２’　ホールＩＣ
２３　温度感応素子
２３’　サーマルプロテクタ
２４　信号ケーブル
２５　信号線
２６　弾性体
２７　ケーブル取り出し口部品

Claims

ステータ鉄心にステータ巻線を巻回してなるステータと、ロータ鉄心に円周方向に多極着磁されたマグネットを装着してなるロータと、前記マグネットの磁極を検出する磁極検出センサ（複数）と、熱伝導性の良い弾性体を介して前記ステータ巻線に接するように配置され、前記ステータ巻線の温度上昇に感応し接点が開く動作となるような温度感応素子と、前記磁極検出センサ（複数）および前記温度感応素子をそれぞれ設置し電気信号を取り出すための回路を備えた基板とを有するモータにおいて、前記温度感応素子の接点が前記磁極検出センサ（複数）の共通電源入力線の少なくとも一方に直列に挿入されてなるブラシレスモータ。
磁極検出センサがホールＩＣ素子で、かつ温度感応素子がサーマルプロテクタである請求項１に記載のブラシレスモータ。