特許 7517202 モータ制御装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-07-08

(45)【発行日】2024-07-17

(54)【発明の名称】モータ制御装置

(51)【国際特許分類】

   H02M 7/48 20070101AFI20240709BHJP

【ＦＩ】

H02M7/48 M

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2021030310

(22)【出願日】2021-02-26

(65)【公開番号】P2022131384

(43)【公開日】2022-09-07

【審査請求日】2023-06-30

(73)【特許権者】

【識別番号】000006611

【氏名又は名称】株式会社富士通ゼネラル

(74)【代理人】

【識別番号】100103850

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 秀▲てつ▼

(74)【代理人】

【識別番号】100066980

【弁理士】

【氏名又は名称】森 哲也

(72)【発明者】

【氏名】淺野 慎

【審査官】栗栖 正和

(56)【参考文献】

【文献】特開昭６１－０７６０７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１０－１５５２８３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｍ ７／４８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

交流電源が入力端に接続される整流器と、
前記整流器の正極端に正極入力端が、前記整流器の負極端に負極入力端がそれぞれ接続され、前記整流器から出力される直流電圧を駆動電力に変換して圧縮機を回転駆動するモータを制御するインバータ部と、
前記インバータ部の前記正極入力端と前記負極入力端の間に直列に接続された、第１の平滑コンデンサと第２の平滑コンデンサの第１の直列回路と、
前記インバータ部の前記正極入力端と前記負極入力端の間に直列に接続された第１の抵抗と第２の抵抗とを含み、前記第１の抵抗と前記第２の抵抗との接続点が前記第１の平滑コンデンサと前記第２の平滑コンデンサとの接続点に接続される第２の直列回路と、
前記第１の平滑コンデンサの両端に接続され、前記インバータ部に接続され、少なくとも前記モータの駆動制御に必要な制御用電圧を発生し、前記制御用電圧を前記インバータ部に供給する第１の制御電源と、
前記第２の平滑コンデンサの両端に接続され、前記インバータ部とは異なる制御機器に接続され、前記制御機器の駆動制御に必要な制御用電圧を発生する第２の制御電源と
を備えるモータ制御装置。

【請求項2】

前記第１の直列回路の両端及び前記第２の直列回路の両端に接続され、前記インバータ部及び前記第１の制御電源を有するインバータ基板を備える請求項１に記載のモータ制御装置。

【請求項3】

前記第２の制御電源は、前記インバータ基板とは異なる他の基板に設けられる
請求項２に記載のモータ制御装置。

【請求項4】

前記インバータ基板は、複数備えられ、
前記第１の制御電源は、複数の前記インバータ基板それぞれに設けられる
請求項２に記載のモータ制御装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、モータ制御装置に関する。

【背景技術】

【0002】

空気調和機の圧縮機の駆動に用いられるインバータ用平滑回路において、平滑コンデンサを直列に接続する場合がある。このような場合、個体差によって、コンデンサの漏れ電流の値が異なるため、それぞれのコンデンサの両端に印加される電圧がアンバランスとなり、一方のコンデンサの寿命がもう一方のコンデンサに比べて短くなる。この対策として、直列接続したコンデンサと並列に、直列接続された分圧抵抗を接続し、２つのコンデンサの接続点が２つの分圧抵抗の接続点に接続される。この時、分圧抵抗に電流が流れることによる消費電力や発熱が問題となる。
特許文献１では、平滑コンデンサの中点電圧を制御用電圧として使用する電源装置が開示されている。特許文献１によれば、分圧抵抗で消費していた電力の一部が制御用電源に利用されるため、分圧抵抗の消費電力や発熱を抑制できる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１６－６７１４５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、上記特許文献１では、制御用電源の負荷が増大した場合に、各平滑コンデンサの両端に印加される電圧がアンバランスになる可能性があり、これを防ぐためには分圧抵抗の抵抗値を低くする必要があり、かえって分圧抵抗の消費電力や発熱の増大を招くことが問題となる。
本発明は、従来の未解決の問題に着目してなされたものであり、直列に接続された平滑コンデンサの寿命差をなくしつつ、分圧抵抗の消費電力や発熱を低減するモータ制御装置を提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0005】

上記目的を達成するために、本発明の一態様によれば、交流電源が入力端に接続される整流器と、整流器の正極端に正極入力端が、整流器の負極端に負極入力端がそれぞれ接続され、整流器から出力される直流電圧を駆動電力に変換して圧縮機を回転駆動するモータを制御するインバータ部と、インバータ部の正極入力端と負極入力端の間に直列に接続された第１の平滑コンデンサと第２の平滑コンデンサの第１の直列回路と、インバータ部の正極入力端と負極入力端の間に直列に接続された第１の抵抗と第２の抵抗とを含み、第１の抵抗と第２の抵抗との接続点が第１の平滑コンデンサと第２の平滑コンデンサとの接続点に接続される第２の直列回路と、第１の平滑コンデンサの両端に接続され、少なくともモータの駆動制御に必要な制御用電圧を発生する第１の制御電源と、第２の平滑コンデンサの両端に接続される第２の制御電源とを備えるモータ制御装置、が提供される。

【発明の効果】

【0006】

本発明の一態様によれば、直列に接続された平滑コンデンサの寿命差をなくしつつ、分圧抵抗の消費電力や発熱を低減するモータ制御装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】本発明の第１の実施形態に係るモータ制御装置の一例を示す構成図である。

【図2】比較例として以前に考えられたモータ制御装置の構成を示す構成図である。

【図3】本発明の第２の実施形態に係るモータ制御装置の一例を示す構成図である。

【図4】本発明の第３の実施形態に係るモータ制御装置の一例を示す構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

次に、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものである。
また、以下に示す実施の形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の構造、配置等を下記のものに特定するものでない。本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された請求項が規定する技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。

【0009】

＜第１の実施形態＞
（モータ制御装置１の構成）
図１は、本発明の第１の実施形態に係るモータ制御装置１の一例を示す構成図である。モータ制御装置１は、交流電力を発生させる三相交流電源２の出力を、駆動電力に変換して圧縮機７に供給する。
モータ制御装置１は、三相交流電源２が入力端に接続された整流器３と、平滑回路４と、メイン基板５と、整流器３の正極端３ａに正極入力端６ａが、整流器３の負極端３ｂに負極入力端６ｂがそれぞれ接続され、圧縮機７が接続されたインバータ基板６とを備えている。整流器３は、三相交流電源２から出力された交流電圧を整流する。

【0010】

平滑回路４は、整流器３の正極端３ａとインバータ基板６の正極入力端６ａとの間のラインと、整流器３の負極端３ｂとインバータ基板６の負極入力端６ｂとの間のラインとの間に、直列に接続された平滑コンデンサ（第１の平滑コンデンサ）１１と平滑コンデンサ（第２の平滑コンデンサ）１２の第１の直列回路、直列に接続された分圧抵抗（第１の抵抗）１３と分圧抵抗（第２の抵抗）１４の第２の直列回路がそれぞれ並列に接続されている。また、分圧抵抗１３と分圧抵抗１４の接続点が、平滑コンデンサ１１と平滑コンデンサ１２の接続点に接続されている。平滑回路４は、整流器３から出力される直流電圧を平滑化する。

【0011】

メイン基板５は、制御電源１５（第２の制御電源）を備えている。また、メイン基板５には、例えば室外機（図示せず）の内部の制御機器である、膨張弁コイル、電磁弁コイル、ベースヒータ、ベルトヒータ、四方弁コイル等が接続される。これら制御機器は、制御電源１５から供給される制御用電圧により動作する。
インバータ基板６は、制御電源１６（第１の制御電源）と、インバータ部１７とを備えている。インバータ部１７は、制御電源１６から供給される制御用電圧により動作し、平滑回路４からの直流電圧を所定の周波数でスイッチングし、圧縮機７を回転駆動するモータに駆動電力を供給する。

【0012】

制御電源１６は、平滑コンデンサ１１の両端及び分圧抵抗１３の両端に接続され、平滑回路４から供給される直流電圧に基づいて、モータの駆動制御に必要な制御用電圧を生成し、インバータ部１７に対し制御用電圧を供給する。
一方、平滑コンデンサ１２の両端及び分圧抵抗１４の両端には、メイン基板５に設けられた制御電源１５が接続される。制御電源１５は、平滑回路４から供給される直流電圧に基づいて、制御用電圧を生成し、例えば室外機（図示せず）の内部の制御機器に制御用電圧を供給する。

【0013】

＜実施形態の比較例＞
図２は、比較例として以前に考えられたモータ制御装置１－１の構成を示す構成図である。図２において、上記図１と同一部分には、同一符号を付して詳細な説明を省略する。
図２において、モータ制御装置１－１は、整流器３の正極端３ａとインバータ基板１７－１の正極入力端１７－１ａとの間のラインと、整流器３の負極端３ｂとインバータ基板１７－１の負極入力端１７－１ｂとの間のラインとの間に、平滑回路４を接続している。平滑回路４の平滑コンデンサ１２の両端及び分圧抵抗１４の両端には、制御電源２０１が接続される。

【0014】

ところが、モータ制御装置１－１では、制御電源２０１の負荷が増大した場合に、制御電源２１０に流れる電流が増大し、分圧抵抗１３に流れる電流よりも、分圧抵抗１４及び制御電源２０１に流れる電流が大きくなる可能性がある。ここで、平滑コンデンサ１１に並列に接続された分圧抵抗１３と、平滑コンデンサ１２に並列に接続された分圧抵抗１４及び制御電源２０１とに、等しく電流が流れることで、平滑コンデンサ１１の両端に印加される電圧と平滑コンデンサ１２の両端に印加される電圧のバランスが保たれる。したがって、制御電源２０１に流れる電流が増大し、分圧抵抗１３に流れる電流を超えてしまうと、平滑コンデンサ１１の両端に印加される電圧と平滑コンデンサ１２の両端に印加される電圧がアンバランスになる。これを防ぐためには分圧抵抗１３の抵抗値及び分圧抵抗１４の抵抗値を低くすることで、分圧抵抗１３に流れる電流を大きくし、制御電圧２０１に流れる電流が増大しても、分圧抵抗１０３に流れる電流を超えないようにする必要があり、かえって分圧抵抗１３，１４の消費電力や発熱の増大を招くことが問題となる。

【0015】

＜第１の実施形態による解決手段＞
そこで、本第１の実施形態では、平滑コンデンサ１１の両端及び分圧抵抗１３の両端を、インバータ基板６に設けられる制御電源１６に接続し、平滑コンデンサ１２の両端及び分圧抵抗１４の両端を、メイン基板５に設けられる制御電源１５に接続するようにしている。

【0016】

＜第１の実施形態による作用効果＞
以上のように第１の実施形態によれば、平滑コンデンサ１１の両端に制御電源１６を接続し、平滑コンデンサ１２の両端に制御電源１５を接続することで、インバータ部１７と室外機の内部の制御機器の制御用の電源を分離することができる。したがって、制御電源が１つである場合に比べて、制御電源１５及び制御電源１６の負荷は小さくなり、各平滑コンデンサ１１，１２の両端に印加される電圧がアンバランスになることなく、また分圧抵抗１３，１４の抵抗値を低くしないで済む。これにより直列に接続された平滑コンデンサ１１，１２の寿命差をなくしつつ、分圧抵抗１３，１４の消費電力や発熱を低減できる。

【0017】

また、第１の実施形態によれば、分圧抵抗１３，１４で消費していた電力の一部がインバータ基板６に設けられる制御電源１６に利用されるため、分圧抵抗１３，１４の消費電力や発熱を抑制できる。
さらに、第１の実施形態によれば、制御電源１６はインバータ基板６に設けられたインバータ部１７に制御用電圧を供給し、制御電源１５はメイン基板５を通じて室外機の内部の制御機器に制御用電圧を供給する。これにより、基板ごとに制御用の電源を分離することができ、分圧抵抗の消費電力や発熱を抑制できる。

【0018】

＜第２の実施形態＞
本発明の第２の実施形態は、上記第１の実施形態の変形例であり、２台の圧縮機７，８を備える場合の例について説明する。
図３は、本発明の第２の実施形態に係るモータ制御装置１Ａの一例を示す構成図である。図３において、上記図１と同一部分には、同一符号を付して詳細な説明を省略する。
図３において、圧縮機７はインバータ基板６Ａに設けられるインバータ部１７Ａに接続される。一方、圧縮機８は、インバータ基板６Ｂに設けられるインバータ部１７Ｂに接続される。インバータ基板６Ａの正極入力端６Ａａと正極端３ａ、負極入力端６Ａｂと負極端３ｂが、それぞれ接続される。また、インバータ６Ｂの正極入力端６Ｂａと正極端３ａ、負極入力端６Ｂｂと負極端３ｂが、それぞれ接続される。

【0019】

さらに、インバータ基板６Ａには、制御電源１６Ａが設けられる。インバータ基板６Ｂには、制御電源１６Ｂが設けられる。なお、第２の実施形態において、制御電源１６Ａ，１６Ｂは、共に本発明の第１の制御電源である。
制御電源１６Ａは、平滑コンデンサ１１の両端及び分圧抵抗１３の両端に接続され、平滑回路４から供給される直流電圧に基づいて、制御用電圧を生成し、インバータ部１７Ａに対し制御用電圧を供給する。制御電源１６Ｂは、平滑コンデンサ１１の両端及び分圧抵抗１３の両端に接続され、平滑回路４から供給される直流電圧に基づいて、制御用電圧を生成し、インバータ部１７Ｂに対し制御用電圧を供給する。

【0020】

＜第２の実施形態による作用効果＞
以上のように第２の実施形態によれば、２台の圧縮機７，８を駆動する場合に、各圧縮機を駆動するための制御用電圧を供給する制御電源１６Ａ，１６Ｂが、共に平滑コンデンサ１１の両端及び分圧抵抗１３の両端に接続される一方、室外機の内部の制御機器を動作させるための制御用電圧を供給する制御電源１５が、平滑コンデンサ１２の両端及び分圧抵抗１４の両端に接続される。ここで、１台の圧縮機を駆動するための制御電源に比べ、室外機の内部の制御機器を動作させるための制御電源の方が負荷は大きい。したがって、２つの制御電源１６Ａ，１６Ｂと、制御電源１５を分割して接続することで、制御用の電源をバランスよく分散することができる。

【0021】

＜第３の実施形態＞
本発明の第３の実施形態は、上記第２の実施形態の変形例である。
図４は、本発明の第３の実施形態に係るモータ制御装置１Ｂの一例を示す構成図である。図４において、上記図１と同一部分には、同一符号を付して詳細な説明を省略する。
図４において、圧縮機７はインバータ基板６に設けられるインバータ部１７に接続される。一方、圧縮機８は、インバータ基板９に設けられるインバータ部１９に接続される。インバータ基板９の正極入力端９ａと正極端３ａ、負極入力端９ｂと負極端３ｂが、それぞれ接続される。

【0022】

さらに、平滑コンデンサ１２の両端及び分圧抵抗１４の両端には、インバータ基板９に設けられた制御電源１８（第２の制御電源）が接続される。インバータ部１９は、制御電源１８から供給される制御用電圧により動作し、平滑回路４からの直流電圧を所定の周波数でスイッチングし、圧縮機８を回転駆動するモータに駆動電力を供給する。

【0023】

制御電源１８は、平滑コンデンサ１２及び分圧抵抗１４から供給される直流電圧に基づいて、制御用電圧を生成し、インバータ部１９に対し制御用電圧を供給する。
さらに、三相交流電源２には、メイン基板１０に設けられた整流器１０ａが接続される。整流器１０ａには、制御電源１０ｂが接続される。整流器１０ａは、三相交流電源２から出力された交流電圧を整流する。制御電源１０ｂは、インバータ部１７，１９を除く例えば室外機（図示せず）の内部の制御機器に制御用電圧を供給する。

【0024】

＜第３の実施形態による作用効果＞
以上のように第３の実施形態によれば、２台の圧縮機７，８を駆動するときに、平滑コンデンサ１１の両端に、インバータ基板６に備えられる制御電源１６が接続され、平滑コンデンサ１２の両端に、インバータ基板９に備えられる制御電源１８が接続される。ここで、制御電源１６及び制御電源１８は、共に圧縮機を駆動するための制御用電圧を供給する電源であり、負荷は同等となる。したがって、制御電源１６と制御電源１８を分割して接続することで、制御用の電源をバランスよく分散することができる。

【0025】

＜その他の実施形態＞
上記のように、本発明は第１から第３の実施形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面は本発明を限定するものであると理解すべきではない。上記の第１から第３の実施形態が開示する技術内容の趣旨を理解すれば、当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が本発明に含まれ得ることが明らかとなろう。また、第１から第３の実施形態がそれぞれ開示する構成を、矛盾の生じない範囲で適宜組み合わせることができる。例えば、複数の異なる実施形態がそれぞれ開示する構成を組み合わせてもよく、同一の実施形態の複数の異なる変形例がそれぞれ開示する構成を組み合わせてもよい。

【符号の説明】

【0026】

１，１－１，１Ａ，１Ｂ モータ制御装置
２ 三相交流電源
３，１０ａ 整流器
３ａ 正極端
３ｂ 負極端
４ 平滑回路
５，１０ メイン基板
６，６Ａ，６Ｂ，９ インバータ基板
６ａ，６Ａａ，６Ｂａ，９ａ，１７－１ａ 正極入力端
６ｂ，６Ｂａ，６Ｂｂ，９ｂ，１７－１ｂ 負極入力端
７，８ 圧縮機
１０ｂ，１５，１６Ａ，１６Ｂ，１８，２０１ 制御電源
１１，１２ 平滑コンデンサ
１３，１４ 分圧抵抗
１７，１７Ａ，１７Ｂ，１９，１７－１ インバータ部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】