JP2013192416A - モータ駆動装置、流体圧縮システム、及び空気調和機 - Google Patents

Abstract

【課題】信頼性が高いモータ駆動装置、流体圧縮システム、及び空気調和機を提供する。
【解決手段】電流検出器２０から入力される電流値が、インバータ回路１１における短絡を防止するための短絡保護閾値を超える場合に、スイッチング素子の駆動を停止させる素子短絡保護手段１２を備え、インバータ制御手段４０は、電流検出器２０から入力される電流値からモータＭに流入するモータ電流を推定し、当該モータ電流が、スイッチング素子の温度保護及び／又はモータＭの減磁保護に関する他の電流閾値を超える場合にスイッチング素子の駆動を停止させる処理を実行し、素子短絡保護手段１２の処理はマイコンを介在することなく実行され、インバータ制御手段４０の処理はマイコンを介在して実行される。
【選択図】図１

Description

本発明は、モータの駆動装置、流体圧縮システム、及び空気調和機に関する。

空気調和機は、室内機に設置された室内ファンを回転させて室内空気を熱交換器に送り込み、熱交換器を通流する冷媒と熱交換させて前記空気を加熱又は冷却し、室内ファンにより室内に送風することで空調を行う。また、空気調和機の室外機にはヒートポンプサイクルの一部を構成する圧縮機が設置され、この圧縮機によって冷媒を圧縮し、高温・高圧にして吐出している。

また、圧縮機のモータが備える永久磁石として、価格を重視する場合にはフェライト磁石が用いられ、性能を重視する場合にはネオジム磁石などの希土類磁石が用いられる。ちなみに、フェライト磁石は低温の環境で減磁しやすく、希土類磁石は高温で減磁しやすい特性を持っている。ここで、「減磁」とは、磁石の渦電流損による温度上昇や、コイルに流入する電流による逆磁界などによって、磁石全体の磁気モーメントが減少することを意味している。
ところで、空気調和機が使用される環境において、圧縮機内部のモータ周囲の温度は、冬季の暖房運転開始時には外気温度とほぼ等しく非常に低温になり、夏季の冷房運転時には高温の外気中で運転するため非常に高温になる。

したがって、室外機に設置される圧縮機は、必然的に低温環境又は高温環境で駆動することととなり、しかも、高い駆動能力が求められる。室内温度や室外温度などに基づく運転要求に従って高い駆動能力を発揮しようとすると、モータに流れる電流が増加する。そうすると、これに伴ってモータが備える永久磁石（フェライト磁石又は希土類磁石）が減磁してしまう虞がある。
また、減磁以外にもインバータ回路に設置されるスイッチング素子の破壊を防止するために、スイッチング素子に流れる電流を所定の許容電流値以下に抑制する必要がある。

これらの問題に部分的に対処するための従来技術として、次のような技術が知られている。
例えば、特許文献１には、ＤＣ電流検出回路（電流検出器）の出力に基づき相電流演算部（電流再現部）にてモータ相電流を演算し、当該モータ相電流が所定の閾値以上となった場合にブラシレスモータ（モータ）の周波数を下げる電流制限機能を備えた圧縮機用ブラシレスモータ駆動装置について記載されている。
特許文献１に記載の技術では、電圧比較回路によって決定される過電流保護停止閾値を、減磁電流未満である所定の値に変更することによって、永久磁石の減磁を防止している。

また、特許文献２には、制御回路がＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）をオン／オフ制御してモータを駆動させ、電流制限指令信号が電流制限回路から入力された場合にＩＧＢＴをオフ状態にして、モータ電流を遮断する技術について記載されている。なお、前記した電流制限回路は、負荷電流が所定の過電流上限値を超えたときに電流制限指令信号を制御回路に出力する。これによって、モータが備える永久磁石の減磁を防止している。

特開２００９−１９８１３９号公報 特開平０７−３３７０７２号公報

ところで、誤動作などによってインバータ回路に短絡電流が流れた場合、スイッチング素子の破壊を防止するために、瞬時（概ね、数μｓｅｃ以内）にインバータ回路を停止させる必要がある。
しかしながら、特許文献１，２に記載の技術では、インバータ回路への停止指示がマイコンを介して行われるため、マイコンのサイクルタイム（概ね、１０〜数百μｓｅｃ）の遅れが生じる。そのため、サイクルタイムを見越して過電流保護手段の動作閾値を本来の閾値よりも低く設定する必要があった。なお、マイコンのサイクルタイムが短いものを使用すれば当該問題を回避することができるが、サイクルタイムが数μｓｅｃのマイコンは通常の家電製品に使用されるものに比べて高価である。したがって、このようなマイコンを空気調和機に搭載すると、製品の価格競争力が低下してしまう。

そこで、本発明の課題は、信頼性が高いモータ駆動装置、流体圧縮システム、及び空気調和機を提供することにある。

前記課題を解決するために、本発明は、電流検出手段から入力される電流値が、インバータ回路における短絡を防止するための短絡保護閾値を超える場合に、スイッチング素子の駆動を停止させる素子短絡保護手段を備え、制御手段は、前記電流検出手段から入力される電流値からモータに流入するモータ電流を推定し、当該モータ電流が、前記スイッチング素子の温度保護及び／又は前記モータの減磁保護に関する他の電流閾値を超える場合に前記スイッチング素子の駆動を停止させる処理を実行し、前記素子短絡保護手段の処理はマイコンを介在することなく実行され、前記制御手段の処理はマイコンを介在して実行されることを特徴とする。

本発明により、信頼性が高いモータ駆動装置、流体圧縮システム、及び空気調和機を提供することができる。

本発明の第１実施形態に係るモータ駆動装置を含むシステム構成図である。 （ａ）は、過電流判定部の処理の流れを示すフローチャートであり、（ｂ）は、素子短絡保護手段の処理の流れを示すフローチャートである。 インバータ回路に短絡電流が流れた際のモータ電流の時間的変化を模式的に示す説明図である。 本発明の第２実施形態に係るモータ駆動装置を含むシステム構成図である。 低温減磁特性を有する永久磁石を用いたモータにおいて、モータ巻線温度に対する素子絶対定格、モータ減磁電流、モータ減磁保護閾値、及び素子短絡保護閾値の変化を示すグラフである。 高温減磁特性を有する永久磁石を用いたモータにおいて、モータ巻線温度に対する素子絶対定格、モータ減磁電流、モータ減磁保護閾値、及び素子短絡保護閾値の変化を示すグラフである。 本発明の第３実施形態に係るモータ駆動装置を含むシステム構成図である。 インバータ回路が有するスイッチング素子の素子温度に対する素子絶対定格、素子短絡保護閾値、温度破壊電流値、素子温度保護閾値、及び電流制限閾値の変化を示すグラフである。 本発明の第３実施形態に係るモータ駆動装置が備える素子温度保護過電流判定部の処理の流れを示すフローチャートである。 本発明の第４実施形態に係るモータ駆動装置を含むシステム構成図である。

本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。

≪第１実施形態≫
＜システム構成＞
図１は、本発明の第１実施形態に係るモータ駆動装置を含むシステム構成図である。
交流電源２００は、発電所（図示せず）などから送配電される交流電力の電源を示している。
コンバータ回路３００は、交流電源２００から入力される交流電圧を直流電圧に変換する回路であり、ダイオードＤ１，Ｄ３を順方向に直列接続し、その相互接続点をコンバータ入力端とするイオードブリッジを備えている。なお、ダイオードＤ２，Ｄ４についても同様である。また、当該直流電圧に含まれる脈動成分を平滑化するための平滑コンデンサＣが、前記したダイオードブリッジと並列に接続されている。
そして、交流電源２００と、当該交流電源２００に接続されるコンバータ回路３００とによって、「直流電源」を構成している。

モータ駆動装置１００は、コンバータ回路３００から入力される直流電圧を、インバータ制御によって所定の交流電圧に変換してモータＭに出力する。なお、モータ駆動装置１００が行う処理の詳細については後記する。
モータＭは、例えば、永久磁石型同期モータであり、三相巻線を介してインバータ回路１１と接続されている。つまり、モータＭは、三相巻線に流入する交流電流がつくる回転磁界によって、回転子である永久磁石（図示せず）を吸引することにより回転する。なお、モータＭは、例えば、空気調和機（図示せず）のヒートポンプサイクルを構成する圧縮機（図示せず）に用いられる。

＜モータ駆動装置の構成＞
図１に示すように、モータ駆動装置１００は、パワーモジュール１０と、電流検出器２０と、増幅器３０と、インバータ制御手段４０と、を備えている。
パワーモジュール１０は、モータＭに所定の交流電圧を出力するための複数のスイッチング素子（図示せず）を含むインバータ回路１１と、スイッチング素子を保護するための素子短絡保護手段１２と、スイッチング素子を駆動させるためのインバータ駆動回路１３と、が集約的に一体化された構成となっている。
電流検出器（電流検出手段）２０は、コンバータ回路３００とインバータ回路１１との間の母線に直列に接続され、インバータ回路１１に供給される直流電流を検出して増幅器３０及び素子短絡保護手段１２に時々刻々と出力する。

増幅器３０は、例えばトランジスタを有し、電流検出器２０から入力される検出信号を増幅し、インバータ制御手段４０のモータ電流再現部４１に出力する。
インバータ制御手段（制御手段）４０は、増幅器３０から入力される検出信号とモータＭの回転速度指令値ωとに基づいて、モータＭに印加すべき交流電圧を演算し、駆動信号に変換して出力する。
なお、回転速度指令値ωは、リモコン（図示せず）から入力される設定温度情報や、室内機（図示せず）のサーミスタ（図示せず）によって検出される室内温度などに基づいて決定される、モータＭの回転速度指令値である。

（１．パワーモジュール）
パワーモジュール１０は、インバータ回路１１と、素子短絡保護手段１２と、インバータ駆動回路１３と、を備えている。
インバータ回路１１は、複数のスイッチング素子（図示せず）を有し、インバータ駆動回路１３から入力されるＰＷＭ信号に従って、それぞれのスイッチング素子のＯＮ／ＯＦＦを切り替え、所定の三相交流電圧をモータＭに出力する。そして、当該三相交流電圧に応じた三相交流電流がモータＭに流入し、前記した回転磁界を発生させる。
なお、インバータ回路１１が有するスイッチング素子として、例えば、ＩＧＢＴを用いることができる。

素子短絡保護手段１２は、電流検出器２０から入力される電流検出値と、予め設定された素子短絡保護閾値とを比較し、前記した電流検出値が素子短絡保護閾値を超える場合に停止指令信号をインバータ駆動回路１３に出力する。
なお、素子短絡保護手段１２の処理は、マイコンを介在させずに実行される。
インバータ駆動回路１３は、駆動信号発生部４４から入力される駆動信号に従って、インバータ回路１１が有するそれぞれのスイッチング素子（図示せず）にＰＷＭ信号（Pulse Width Modulation：パルス幅変調波信号）を出力する。また、素子短絡保護手段１２から停止指令信号が入力された場合、インバータ駆動回路１３はＰＷＭ信号の出力を停止する。

（２．インバータ制御手段）
インバータ制御手段（制御手段）４０は、モータ電流再現部４１と、速度指令部４２と、過電流判定部４３と、駆動信号発生部４４と、を備えている。なお、インバータ制御手段４０の処理は、マイコン（Microcomputer）により(又は、マイコンを介在させて)実行される。マイコンは、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、各種インタフェースなどの電子回路（図示せず）を含んで構成され、ＲＯＭに記憶されたプログラムを読み出してＲＡＭに展開し、ＣＰＵが各種処理を実行するようになっている。

モータ電流再現部４１は、電流検出器２０で検出し、さらに増幅器３０で増幅された検出信号に基づいて、モータＭに流れる電流（以下、モータ電流と記す）を再現し、過電流判定部４３に出力する。
速度指令部４２は、モータ電流再現部４１から入力されるモータ電流と、外部から入力される回転速度指令値ωとに基づいて、モータＭに印加すべき三相交流指令電圧、及び、ＰＷＭ周波数指令値を算出し、駆動信号発生部４４に出力する。

過電流判定部４３は、モータ電流再現部４１から入力されるモータ電流と、マイコン内に記憶されている過電流閾値（他の閾値）とを比較し、モータ電流が過電流閾値を超えている場合に、駆動信号発生部４４に停止指令信号を出力する。なお、過電流閾値の詳細については後記する。
駆動信号発生部４４は、速度指令部４２から入力される前記指令値に基づいて駆動信号を生成し、インバータ駆動回路１３に出力する。また、過電流判定部４３から前記した停止指令信号が入力された場合、駆動信号発生部４４は、当該指令に従って駆動信号の生成処理を停止する。

以下では、過電流判定部４３が行う判定処理と、素子短絡保護手段１２が行う判定処理と、について順次説明する。
ちなみに、過電流判定部４３は、異常の予兆を検出してから、数ｍｓｅｃ以上経過後に実際の異常が生じるもの（モータＭの脱調など）について判定処理を行う。一方、素子短絡保護手段１２は、数μｓｅｃ経過後に実際の異常がでるもの（インバータ回路１１の短絡など）について判定処理を行う。

＜過電流判定部の処理＞
過電流判定部４３は、前記したように、モータ電流再現部４１から入力されるモータ電流と、マイコン内に記憶されている過電流閾値とを比較し、モータ電流が過電流閾値（他の閾値）を超えている場合に駆動信号発生部４４の処理を停止させる。
過電流判定部４３の処理は、マイコン（図示せず）が実行する。したがって、過電流判定部４３は、複雑な計算式を用いて高精度の判定を行うことができる。なお、本実施形態で行う判定処理に要するマイコンの演算時間は、１０μｓｅｃ〜数百μｓｅｃである。

なお、電流検出器２０によってインバータ回路１１で過電流を検出してから、インバータ制御手段４０によってインバータ回路１１の動作を停止させるまでの時間Δｔ_ｐは、次のようになる。
すなわち、前記時間Δｔ_ｐは、電流検出器２０からの信号がインバータ制御手段４０に入力されるまでの時間Δｔ_ｐ１と、インバータ制御手段４０内で過電流と判定して駆動信号発生部４４を停止させるまでの時間Δｔ_ｐ２と、インバータ制御手段４０の駆動信号停止を受けてインバータ回路１１が実際にオフ状態となるまでの時間Δｔ_ｐ３と、の合計であり、以下に示す（式１）のようになる。

Δｔ_ｐ＝Δｔ_ｐ１＋Δｔ_ｐ２＋Δｔ_ｐ３ ・・・（式１）

ここで、電流検出器２０と、この電流検出器２０からインバータ制御手段４０までの間と、インバータ制御手段４０からインバータ回路１１までの間と、インバータ回路１１とは、マイコンを介在させない、いわゆるハード回路で構成されている。したがって、電流検出器２０からの信号をインバータ制御手段４０に伝えるまでの時間Δｔ_ｐ１、及び、インバータ制御手段４０の駆動信号停止を受けてインバータ回路１１がオフするまでの時間Δｔ_ｐ３は、それぞれ数μｓｅｃとなる。

一方、インバータ制御手段４０は、電流検出器２０からの検出信号が入力されてからインバータ駆動回路１３に停止指令信号を出力するまでの処理をマイコン（図示せず）により実行するため、１０μｓｅｃ〜数百μｓｅｃの時間がかかる。そうすると、前記（式１）で示した時間Δｔ_ｐも１０μｓｅｃ〜数百μｓｅｃとなる。
したがって、マイコンを用いる過電流判定部４３の処理は、例えば前記した脱調のように、異常（の予兆）を検出してからその影響が出るまでに数ｍｓｅｃ以上かかる特性についての判定に適している。

例えば、マイコンを用いた過電流判定部４３による判定処理に適しているものとして、モータＭの脱調保護、モータＭの巻線温度保護、モータＭの減磁保護、スイッチング素子（図示せず）の温度上昇保護、圧縮機（図示せず）の過温度保護、圧縮機の圧力保護などが挙げられる。これらの特性は、電気的時定数や熱容量などにより、異常がでるまでに数ｍｓｅｃ以上の時間がかかるため、マイコンを用いた処理でも充分に対応できる。

なお、このような判定処理において、モータ電流の振幅及び位相、モータ印加電圧の振幅及び位相、インバータ回路１１に入力される直流の電圧値及び電流値などの制御情報を用いることができる。
また、室温サーミスタ（図示せず）、外気温サーミスタ（図示せず）、着霜サーミスタ（図示せず）、吐出温サーミスタ（図示せず）、人検知センサ（図示せず）、サーモパイル（図示せず）などから取得されるセンサ情報を用いてもよい。

本実施形態では、過電流判定部４３による判定処理の一例として、モータＭが脱調する際の予兆（つまり、電流検出器２０から入力される電流の増加）を検出してモータＭを停止させる場合について説明する。
前記したように、同期モータは、交流電流がつくる回転磁界によって回転子（永久磁石）を吸引することにより回転する。しかし、過負荷や急な速度変化などの際に、インバータ駆動回路１３から入力されるＰＷＭ信号とモータＭの回転との同期が失われて脱調する場合がある。

ここで、モータＭにおいて脱調が起こる直前は、印加電圧とモータ誘起電圧のずれが大きくなる。例えば、ベクトル制御によって電圧・電流の位相制御を行っている場合、モータＭの脱調が起こる直前の数百ｍｓｅｃの時間をかけてモータ電流が増加する。

したがって、過電流判定部４３は、予め記憶されている所定の過電流判定閾値（他の閾値）とモータ電流値とを比較し、モータ電流値が過電流判定閾値を超える場合に、駆動信号発生部４４の処理を停止させる。これによって、モータ駆動装置１００は、脱調（の予兆）を検出した場合にただちにモータＭの駆動を停止させることができる。
ちなみに、過電流判定閾値は、予め設定された一定値であってもよいし、過電流判定部４３がモータＭの印加電圧と誘起電圧との位相のずれなどに基づいて最適な過電流判定閾値を算出することとしてもよい。

図２（ａ）は、過電流保護判定部が行う処理の流れを示すフローチャートである。なお、以下の記載において、インバータ駆動回路１３からのＰＷＭ信号に応じてインバータ回路１１のスイッチング素子がＯＮ／ＯＦＦ動作することを、単に「スイッチング素子の駆動」と記すことがあるものとする。また、図２（ａ）に示すフローチャートの開始時において、スイッチング素子が駆動しているものとする。
ステップＳ１０１において過電流判定部４３は、処理開始から所定時間Δｔ_Ａが経過したか否かを判定する。なお、所定時間Δｔ_Ａは、過電流判定部４３の処理を実行するマイコンのサイクルタイムであり、予め設定された値である。
処理開始から所定時間Δｔ_Ａが経過している場合（Ｓ１０１→Ｙｅｓ）、過電流判定部４３の処理はステップＳ１０２に進む。一方、処理開始から所定時間Δｔ_Ａが経過していない場合（Ｓ１０１→Ｎｏ）、過電流判定部４３はステップＳ１０１の処理を繰り返す。

ステップＳ１０２において過電流判定部４３は、モータ電流再現部４１から入力されるモータ電流値Ｉ_Ｍが、所定の過電流閾値Ｉ_Ｅ（他の閾値）より大きいか否かを判定する。
モータ電流値Ｉ_Ｍが、過電流閾値Ｉ_Ｅより大きい場合（Ｓ１０２→Ｙｅｓ）、過電流判定部４３の処理はステップＳ１０３に進む。一方、モータ電流値Ｉ_Ｍが、過電流閾値Ｉ_Ｅ以下である場合（Ｓ１０２→Ｎｏ）、過電流判定部４３の処理はＳＴＡＲＴに戻る。
ステップＳ１０３において過電流判定部４３は、スイッチング素子の駆動を停止させる。その結果、モータＭへの電力供給が止まり、モータＭは停止する。

＜素子短絡保護手段の処理＞
図２（ｂ）は、素子短絡保護手段が行う処理の流れを示すフローチャートである。なお、当該フローチャートの開始時において、インバータ回路１１のスイッチング素子が駆動しているものとする。
ステップＳ２０１において素子短絡保護手段１２は、処理開始から所定時間Δｔ_Ｂが経過したか否かを判定する。なお、所定時間Δｔ_Ｂは、素子短絡保護手段１２のサイクルタイムであり、予め設定された値である。
処理開始から所定時間Δｔ_Ｂが経過している場合（Ｓ２０１→Ｙｅｓ）、素子短絡保護手段１２の処理はステップＳ２０２に進む。一方、処理開始から所定時間Δｔ_Ｂが経過していない場合（Ｓ２０１→Ｎｏ）、素子短絡保護手段１２はステップＳ２０１の処理を繰り返す。

ステップＳ２０２において素子短絡保護手段１２は、電流検出器２０から入力される電流検出値Ｉ_Ｓが、素子短絡保護閾値Ｉ_Ｄより大きいか否かを判定する。
電流検出値Ｉ_Ｓが素子短絡保護閾値Ｉ_Ｄより大きい場合（Ｓ２０２→Ｙｅｓ）、素子短絡保護手段１２の処理はステップＳ２０３に進む。一方、電流検出値Ｉ_Ｓが素子短絡保護閾値Ｉ_Ｄ以下である場合（Ｓ２０２→Ｎｏ）、素子短絡保護手段１２の処理はＳＴＡＲＴに戻る。
ステップＳ２０３において素子短絡保護手段１２は、インバータ駆動回路１３に停止指令信号を出力する。なお、素子短絡保護手段１２から停止指令信号を入力されると、インバータ駆動回路１３のスイッチング素子の駆動が停止し、その結果、モータＭの駆動も停止する。

なお、過電流判定部４３の判定結果に基づくスイッチング素子の駆動停止処理と、素子短絡保護手段１２の判定結果に基づくスイッチング素子の駆動停止処理とは、それぞれ独立して実行される。例えば、過電流判定部４３による停止処理よりも、素子短絡保護手段１２による停止処理が先に実行された場合、モータＭは素子短絡保護手段１２から出力される停止指令信号をトリガとして停止する。

＜効果＞
本実施形態に係るモータ駆動装置１００によれば、異常予兆が検出されてから実際にその影響がでるまでに数ｍｓｅｃ以上の時間がかかる特性（脱調など）についてはマイコンを用いた比較判定処理を行い、必要に応じてスイッチング素子の駆動を停止させる。したがって、モータＭに関する制御情報やセンサ情報を用いてマイコンにより複雑な計算を実行できるため、高精度な判定処理を行うことができる。
つまり、マイコンの演算処理が終了するタイミングよりも脱調が起こるタイミングの方が遅いため、脱調が起こる前にモータＭの駆動を停止させることができる。

また、前記したように、素子短絡保護手段１２が過電流を検知してからインバータ駆動回路１３に停止指令信号を出すまでの時間は、マイコンを介在させないハード回路での所要時間（例えば、３μｓｅｃ）であるため、極めて短い。これによって、電流検出器２０で検出した電流が素子短絡保護閾値Ｉ_Ｄを超える場合は、素子短絡保護手段１２による停止指令が、モータ減磁保護過電流判定部４６による停止指令よりも早く出力される。したがって、短絡電流によるスイッチング素子の破壊を確実に防止することができる。

図３は、スイッチング素子に短絡電流が流れた際のモータ電流の時間的変化を模式的示す説明図である。図３に示す時刻ｔ_０からモータ電流が急激に上昇し、時刻ｔ_１において、素子短絡保護閾値Ｉ_Ｄを超える電流値Ｉ_１が電流検出器２０によって検出された場合について考える。
なお、図３に示す素子絶対定格Ｉ_Ｒとは、モータ電流が一瞬たりとも超えてはならない電流値として予め設定されている値である。

この場合、時刻ｔ_１から時間Δｔ_ｑ（＝数μｓｅｃ）後である時刻ｔ_２に、素子短絡保護手段１２によってスイッチング素子の駆動が停止される。その結果、時刻ｔ_２以後はモータ電流が急激に減少し（図３の実線矢印を参照）、モータ電流が素子絶対定格Ｉ_Ｒに達することを回避できる。なお、当該時間時間Δｔ_ｑは、ＩＧＢＴなどのスイッチング素子が短絡電流に耐えられる時間（短絡耐量）よりも短い。
これに対して、仮にマイコンで素子短絡保護閾値の判定処理を行った場合には、時刻ｔ_１から時間Δｔ_ｐ（＝１０μｓｅｃ〜数百μｓｅｃ）後である時刻ｔ_３にスイッチング素子の駆動が停止されるため、素子絶対定格Ｉ_Ｒを超えるモータ電流Ｉ_３が流れて（図３の破線矢印を参照）、スイッチング素子の破壊に至ってしまう。

本実施形態に係るモータ駆動装置１００によれば、マイコンであるインバータ制御手段４０の外部に素子短絡保護手段１２を設け、マイコンを介在させることなく判定処理を実行する。これによって、インバータ回路１１の短絡時の電流の立ち上がりをすばやく捉え、当該立ち上がりの途中でスイッチング素子の駆動を停止させ、スイッチング素子の破壊を確実に防止できる。

また、電子回路では微弱な電流を取扱うことから、ノイズの影響を受けやすい。本実施形態に係るモータ駆動装置１００では、数μｓｅｃの時間で素早くスイッチング素子の駆動を停止させることができる。したがって、素子短絡保護閾値を、インバータ回路１１において短絡が確実に生じていると判定できる値に設定できる。つまり、素子短絡保護閾値を素子絶対定格近くまで引き上げることができるので、ノイズによる誤動作（モータＭの停止）をなくすことができる。

≪第２実施形態≫
第２実施形態に係るモータ駆動装置１００Ａは、第１実施形態で説明した過電流判定部４３に代えてモータ減磁保護過電流判定部４６を備え、さらに、モータ巻線温度検出器５０と、モータ減磁保護閾値設定部４５とを備える点が異なるが、その他の点は第１実施形態と同様である。したがって、当該異なる部分について説明し、重複部分については説明を省略する。

＜モータ駆動装置の構成＞
図４は、モータ駆動装置を含むシステム構成図である。
モータ巻線温度検出器（巻線温度検出手段）５０は、モータＭのモータ巻線温度を検出し、モータ減磁保護閾値設定部４５に時々刻々と出力する。
モータ減磁保護閾値設定部４５は、モータ巻線温度検出器５０から入力されるモータ巻線温度に応じて、永久磁石の減磁を防止するための減磁保護閾値（他の閾値）を設定する。なお、モータ減磁保護閾値設定部４５が行う処理については後記する。

モータ減磁保護過電流判定部４６は、モータ電流再現部４１から入力されるモータ電流と、モータ減磁保護閾値設定部４５から入力される減磁保護閾値とに基づいて、モータＭに減磁保護閾値を超える過電流が流れているか否かを判定する。そして、モータＭに減磁保護閾値を超える過電流が流れていると判定した場合、モータ減磁保護過電流判定部４６は、駆動信号発生部４４の処理を停止させる。

＜低温減磁特性の場合＞
（１．モータ減磁保護閾値の設定）
以下の記載において、モータＭが有する永久磁石において減磁が起こる際のモータ電流値を、「モータ減磁電流」と記す。
永久磁石は過度の逆磁界に曝されると減磁を起こして磁性が弱くなり、磁石の特性が劣化する。すなわち、モータＭに使用されている永久磁石に過大な電流が流れると、当該電流によって生じる逆磁界で減磁が起きる。したがって、モータＭに、モータ減磁電流以上の過電流が流入しないようにする必要がある。

モータ減磁保護閾値設定部４５は、モータ巻線温度検出器５０から入力される検出温度に基づいて、スイッチング素子の駆動を停止させる際の閾値となる減磁保護閾値（他の閾値）を設定し、モータ減磁保護過電流判定部４６に出力する。
ちなみに、モータ減磁保護閾値設定部４５の処理はマイコンで実行される。

図５は、低温減磁特性を有する永久磁石を用いたモータにおいて、モータ巻線温度に対する素子絶対定格、モータ減磁電流、モータ減磁保護閾値、及び素子短絡保護閾値の変化を示すグラフである。
図５に示すように、低温減磁特性を有する永久磁石（例えば、フェライト磁石）は、その温度が低くなるにしたがってモータ減磁電流の値が小さくなる（つまり、減磁しやすくなる）。

したがって、モータ減磁保護閾値設定部４５は、モータ巻線温度が低温になるにしたがってモータ減磁保護閾値を小さくするように設定する。
また、モータ減磁保護閾値は、任意のモータ巻線温度においてモータ減磁電流の値よりも小さくなるように設定される。ちなみに、図５に示す例では、マイコンソフトの処理を簡略化するために、モータ減磁保護閾値の温度特性を複数の線分で表している。

（２．素子短絡保護閾値の設定）
素子短絡保護手段１２は、インバータ回路１１のスイッチング素子の短絡を防止するための素子短絡保護閾値Ｉ_Ｄを、素子絶対定格Ｉ_Ｒよりも低い所定値に設定する（図５参照）。なお、素子短絡保護閾値Ｉ_Ｄは、モータ巻線の温度によらず一定値として設定されている。
本実施形態においても、第１実施形態と同様に、素子短絡保護手段１２はマイコンを介在することなく処理を実行し、モータ電流が素子短絡保護閾値Ｉ_Ｄを超えるとスイッチング素子の駆動を停止させる。

また、図５に示す例では、モータ巻線温度Ｔ_０以上の領域では、モータ減磁保護閾値Ｉ_Ｍが素子短絡保護閾値Ｉ_Ｄより所定値ΔＩ１（＝Ｉ_Ｄ−Ｉ_０）だけ小さい一定値として設定されている。これは、モータ電流が素子短絡保護閾値Ｉ_Ｄを超えた場合には素子短絡保護手段１２がモータ減磁保護過電流判定部４６よりも先にインバータ回路１１の駆動を停止するためである。
ちなみに、モータ減磁保護閾値が素子短絡保護閾値を超える温度領域（例えば、高温領域）を有し、その他の温度領域（例えば、低温領域）では、モータ減磁保護閾値が素子短絡保護閾値以下となるように設定してもよい。

＜高温減磁特性の場合＞
図６は、高温減磁特性を有する永久磁石を用いたモータにおいて、モータ巻線温度に対する素子絶対定格、モータ減磁電流、モータ減磁保護閾値、及び素子短絡保護閾値の変化を示すグラフである。
図６に示すように、高温減磁特性を有する永久磁石（例えば、ネオジム磁石）は、温度が高くなるにしたがってモータ減磁電流の値が小さくなる（つまり、減磁しやすくなる）。

したがって、モータ減磁保護閾値設定部４５は、モータ巻線温度が高温になるしたがって、減磁保護閾値を小さくするように設定する。
ちなみに、図６に示す例では、モータ減磁保護閾値の温度特性を複数の線分として表し、モータ巻線温度Ｔ_２以下の領域では、モータ減磁保護閾値を素子温度保護閾値Ｉ_ＤよりもΔＩ２（＝Ｉ_２−Ｉ_Ｄ）だけ高い所定値として設定している。そして、モータ巻線温度が温度Ｔ_３より高い領域では、素子短絡保護閾値がモータ減磁保護閾値より大きくなるように設定している。
なお、高温減磁特性を有する永久磁石はネオジム磁石に限らず、その他の希土類磁石であってもよい。

＜モータ駆動装置の動作＞
モータ減磁保護閾値設定部４５は、モータ巻線温度検出器５０から入力されるモータ巻線温度に応じて、図５に示す特性モータ減磁保護閾値を設定し、モータ減磁保護過電流判定部４６に対して、時々刻々と前記閾値の情報を出力する。
そして、モータ減磁保護過電流判定部４６は、モータ電流再現部４１から入力されるモータ電流と、モータ減磁保護閾値設定部４５から入力されるモータ減磁保護閾値とを比較する。

モータ電流がモータ減磁保護閾値を超えている場合、モータ減磁保護過電流判定部４６は、駆動信号発生部４４の処理を停止させる。これによって、スイッチング素子の駆動が停止し、モータＭへの電力の供給が止まってモータＭが停止する。
一方、モータ電流がモータ減磁保護閾値以下である場合、モータ減磁保護過電流判定部４６は、前記の比較処理を所定時間ごとに繰り返す。

＜効果＞
本実施形態に係るモータ駆動装置１００Ａによれば、フェライト磁石などの低温減磁特性、又は、ネオジム磁石などの高温減磁特性を有する永久磁石を備えるモータＭについて、モータ巻線に流れる電流をモータ減磁電流未満にすることができ、永久磁石の減磁を確実に防止することができる。すなわち、時定数が比較的大きい減磁特性については、マイコンの制御によって精度の高い判定処理を行った上で、スイッチング素子の駆動を停止させる。

これによって、図５、図６に示すように、モータ巻線温度に応じてきめ細かくモータ減磁保護閾値を定めることができる。つまり、モータＭの減磁を防止しつつ、モータ巻線温度に応じた最大の電流をモータ巻線に流すことができるため、モータＭの能力を最大限に引き出すことができる。
一方、スイッチング素子が短絡したときのように、短時間で回路を遮断しなければならない場合にはマイコンを介在させない回路（素子短絡保護手段１２）でスイッチング素子の駆動を停止させる。
これによって、モータＭが備える永久磁石の減磁を防止すると共に、インバータ回路１１のスイッチング素子を適切に保護することができる。

また、モータ巻線温度とモータ減磁保護閾値との相関を複数個のパラメータにより決定できる。つまり、駆動するモータＭに応じてこれらの定数を変更するだけで、同一のマイコンソフトを用いて複数種類の永久磁石に対応でき、マイコンソフトの開発を簡略化することができる。モータ減磁保護閾値の温度特性を１以上の曲線（直線を含む）として表し、所定温度Ｔ_０以上の領域においてはモータ減磁保護閾値を一定値Ｉ_Ｍとして設定している（図５参照）。したがって、マイコンの処理負荷を低減することができる。

≪第３実施形態≫
第３実施形態に係るモータ駆動装置１００Ｂは、第１実施形態で説明した過電流判定部４３に代えて素子温度保護過電流判定部４８を備え、さらに、素子温度検出器６０と、素子温度保護閾値設定部４７とを備える点が異なるが、その他については第１実施形態と同様である。したがって、当該異なる部分について説明し、重複する部分については説明を省略する。

＜モータ駆動装置の構成＞
図７は、モータ駆動装置を含むシステム構成図である。
素子温度検出器（素子温度検出手段）６０は、インバータ回路１１が備えるスイッチング素子の温度を検出し、検出した素子温度を素子温度保護閾値設定部に時々刻々と出力する。
素子温度保護閾値設定部４７は、素子温度検出器６０から入力される素子温度に応じて素子温度保護閾値（他の閾値）を設定する。なお、素子温度保護閾値設定部４７が行う処理の詳細については後記する。

素子温度保護過電流判定部４８は、モータ電流再現部４１から入力されるモータ電流と、素子温度保護閾値設定部４７から入力される素子温度保護閾値と、に基づいて、モータＭに素子温度保護閾値を超える過電流が流れているか否かを判定する。そして、モータＭに素子温度保護閾値を超える過電流が流れている場合、素子温度保護過電流判定部４８は、駆動信号発生部４４の処理を停止させる。
ちなみに、素子温度保護閾値設定部４７の処理はマイコンにより実行される。

一方、素子短絡保護手段１２は、第１実施形態と同様の処理を実行する。すなわち、素子短絡保護手段１２は、電流検出器２０で検出した電流が短絡保護閾値を超える場合、速やかにインバータ回路１１を停止するべく、マイコンを介在させない回路でスイッチング素子の駆動を停止させる。これによって、インバータ回路１１で短絡が生じた際には速やかにスイッチング素子の駆動を停止させ、スイッチング素子の破壊を確実に防止できる。

図８は、インバータ回路が有するスイッチング素子の素子温度に対する素子絶対定格、素子短絡保護閾値、温度破壊電流値、素子温度保護閾値、及び電流制限閾値の変化を示すグラフである。
図８に示すように、素子短絡保護閾値が、素子絶対定格よりも低い電流値で設定されている。また、素子温度破壊電流値は、その電流値以上の電流が流れた場合にスイッチング素子の破壊に至る電流値である。素子温度保護閾値は、素子温度破壊電流値よりも所定値だけ小さい電流値として設定されている。また、電流制限閾値は、モータＭを減速させる際の閾値であり、素子温度保護閾値よりも所定値だけ小さい電流値として設定されている。

図８に示すように、素子温度保護閾値以上であり、かつ、素子温度破壊電流値未満である領域を「停止領域」として設定されている。また、電流制限閾値以上であり、かつ、素子温度保護閾値未満である領域を「減速領域」と設定されている。また、電流制限値未満の領域を「定常領域」として設定されている。

図９は、素子温度保護過電流判定部の動作の流れを示すフローチャートである。
ステップＳ３０１において素子温度保護過電流判定部４８は、処理開始から所定時間Δｔ_Ｃが経過したか否かを判定する。なお、所定時間Δｔ_Ｃは、素子温度保護過電流判定部４８の処理を実行するマイコンのサイクルタイムであり、予め設定された値である。
処理開始から所定時間Δｔ_Ｃが経過している場合（Ｓ３０１→Ｙｅｓ）、素子温度保護過電流判定部４８の処理はステップＳ３０２に進む。一方、処理開始から所定時間Δｔ_Ｃが経過していない場合（Ｓ３０１→Ｎｏ）、素子温度保護過電流判定部４８はステップＳ３０１の処理を繰り返す。

ステップＳ３０２において素子温度保護過電流判定部４８は、モータ電流再現部４１から入力されるモータ電流値Ｉ_Ｍが、素子温度保護閾値Ｉ_Ｔより大きいか否かを判定する。モータ電流値Ｉ_Ｍが素子温度保護閾値Ｉ_Ｔより大きい場合（Ｓ３０２→Ｙｅｓ）、素子温度保護過電流判定部４８の処理はステップＳ３０３に進む。一方、モータ電流値Ｉ_Ｍが、素子温度保護閾値Ｉ_Ｔ以下である場合（Ｓ３０２→Ｎｏ）、素子温度保護過電流判定部４８の処理はステップＳ３０４に進む。
ステップＳ３０３において素子温度保護過電流判定部４８は、駆動信号発生部４４の処理を停止させる。すなわち、素子温度保護過電流判定部４８は、スイッチング素子の駆動を停止させる。
ちなみに、モータ電流が素子短絡保護閾値以下であり、かつ、素子温度保護閾値より大きい場合は、ハード回路で構成された素子短絡保護手段１２は作動しない。

ステップＳ３０４において素子温度保護過電流判定部４８は、モータ電流値Ｉ_Ｍが電流制限閾値Ｉ_Ｌより大きいか否かを判定する。モータ電流値Ｉ_Ｍが電流制限閾値Ｉ_Ｌより大きい場合（Ｓ３０４→Ｙｅｓ）、素子温度保護過電流判定部４８の処理はステップＳ３０５に進む。一方、モータ電流値Ｉ_Ｍが、電流制限閾値Ｉ_Ｌ以下である場合（Ｓ３０４→Ｎｏ）、素子温度保護過電流判定部４８の処理は、ＳＴＲＡＴに戻る。
ステップＳ３０５において素子温度保護過電流判定部４８は、モータＭを減速させるために、駆動信号発生部４４に対して所定の指令信号を出力する。

＜効果＞
本実施形態に係るモータ駆動装置１００Ｂによれば、異常（予兆）を検知してから実際に異常がでるまでに数ｍｓｅｃ以上の時間がかかるスイッチング素子の温度特性についてはマイコンを用いた比較判定処理を行い、必要に応じてスイッチング素子の駆動を停止させる。また、前記比較処理を行う際に用いる素子温度保護閾値は、素子温度検出器６０から入力される素子温度に応じて決定するため、高精度に過電流を判定できる。
なお、スイッチング素子は所定の熱容量を有するため、温度上昇によってスイッチングが破壊される前にモータＭの駆動を停止させることができる。

また、素子温度保護閾値設定部４７には、素子温度保護閾値を、図８に示すように素子温度と素子温度保護閾値とを、１以上の曲線（直線を含む）で対応付ける所定の演算式が予め設定されている。したがって、前記演算式の定数を適切な値にすることで、簡単に設定を変更できるので、異種のインバータ回路１１に対してもマイコンのソフトを同一にでき、製品開発の手順を簡素化することができる。

また、モータ電流が回路減速領域（図８参照）内にある場合、素子温度保護過電流判定部４８は、駆動信号発生部４４に所定の指令信号を出力してモータＭを減速させる。これによって、スイッチング素子に流入する電流を減少させ、スイッチング素子の温度を低下させつつモータＭの駆動を維持することができる。

≪第４実施形態≫
第４実施形態に係るモータ駆動装置１００Ｃは、第３実施形態と比較して、モータ巻線温度検出器５０と、モータ減磁保護閾値設定部４５と、モータ減磁保護過電流判定部４６と、が追加されている点が異なるが、その他については第３実施形態と同様である。したがって、当該異なる部分について説明し、第３実施形態と重複する部分については説明を省略する。

図１０は、モータ駆動装置を含むシステム構成図である。
モータ巻線温度検出器（巻線温度検出手段）５０は、モータＭの巻線温度を検出し、モータ減磁温度保護閾値設定部４５に時々刻々と出力する。
モータ減磁温度保護閾値設定部４５は、モータ巻線温度検出器５０から入力されるモータ巻線温度に応じて減磁保護閾値を設定し、モータ減磁保護過電流判定部４６に出力する。
モータ減磁保護過電流判定部４６は、モータ電流と減磁保護閾値とに基づいて、モータ電流が減磁保護閾値を超えている場合に、駆動信号発生部４４の処理を停止させる。
なお、モータ巻線温度検出器５０、モータ減磁保護閾値設定部４５、及びモータ減磁保護過電流判定部４６が実行する処理については、第２実施形態と同様であるから詳細な説明を省略する。

また、インバータ制御手段４０Ｃの処理は、マイコンを介在して実行される。すなわち、スイッチング素子の温度特性や、モータＭが備える永久磁石の温度特性（低温減磁特性又は高温減磁特性）に応じてきめ細かく減磁保護閾値を設定し、必要に応じてインバータ回路１１の駆動を停止させる。
一方、素子短絡保護手段１２の処理は、マイコンを介在させずに実行される。これによって、素子短絡保護手段１２は、モータ電流が素子短絡保護閾値を超えたことを検出してから数μｓｅｃでインバータ回路１１の駆動を停止させる。

＜効果＞
本実施形態に係るモータ駆動装置１００Ｃによれば、マイコンを用いてインバータ制御手段４０Ｃの処理を実行する。したがって、素子温度検出器６０から入力されるスイッチング素子の温度に応じて適切な素子温度保護閾値を設定し、かつ、モータ巻線温度検出器５０から入力されるモータ巻線の温度に応じて適切な減磁保護閾値を設定できる。すなわち、スイッチング素子の温度破壊や、モータＭが備える永久磁石の減磁を防止しつつ、最大限の電流によりモータＭを駆動させることができる。

したがって、本実施形態に係るモータ駆動装置１００Ｃによれば、スイッチング素子の性能とモータＭの性能を十分活用し、かつ、信頼性を向上させることができる。
また、素子短絡保護手段１２による処理を、マイコンを介在させずに行うことによって、過電流を検知してから数μｓｅｃでインバータ回路１１の駆動を停止させることができる。これによって、インバータ回路１１が備えるスイッチング素子が過電流により破壊されることを確実に防止できる。

≪変形例≫
以上、本発明に係るモータ駆動装置について各実施形態により説明したが、本発明の実施態様はこれらの記載に限定されるものではなく、種々の変更などを行うことができる。
例えば、前記した第３実施形態及び第４実施形態では、素子温度検出器６０がスイッチング素子の温度を検出していたが、これに限らない。すなわち、素子温度検出器６０（図７参照）に代えて、パワーモジュール１０（図７参照）の表面温度を検出するパワーモジュール温度検出手段（図示せず）を備え、スイッチング素子の温度を間接的に検出することとしてもよい。

この場合、スイッチング素子の温度と素子温度保護閾値との相関を、インバータ回路１１を含むパワーモジュール１０の表面温度と素子温度保護閾値との相関で代用することとなる。
すなわち、インバータ制御手段４０は、前記したパワーモジュール温度検出手段から入力される温度に対応して素子温度保護閾値を設定し、モータ電流が素子温度保護閾値を超える場合に、スイッチング素子の駆動を停止させる。
これによって、パワーモジュール１０を使用する形態でもスイッチング素子の温度保護を確実に行うことができ、温度検出器（パワーモジュール温度検出手段）の取付構造や信号線の引出構造が簡単になり、製造コストを低減できる。

また、素子温度検出手段（図７参照）に代えて、インバータ回路１１を搭載している基板（図示せず）の表面温度を検出する基板温度検出手段（図示せず）を備え、スイッチング素子の温度を間接的に検出することとしてもよい。
この場合、インバータ制御手段４０は、前記した基板温度検出手段から入力される温度に対応して素子温度保護閾値を設定し、モータ電流が素子温度保護閾値を超える場合に、スイッチング素子の駆動を停止させる。
これによって、基板温度検出手段を使用する形態でも素子の温度保護を確実に行うことができ、温度検出器の取付構造や信号線の引出構造が簡単になり、製造コストを低減できる。

また、素子温度検出器６０（図７参照）に代えて、インバータ回路１１を冷却する放熱フィン（図示せず）の温度を検出する放熱フィン温度検出手段（図示せず）を備え、スイッチング素子の温度を間接的に検出することとしてもよい。
この場合、インバータ制御手段４０は、前記した放熱フィン温度検出手段から入力される温度に対応して素子温度保護閾値を設定し、モータ電流が前記素子温度保護閾値を超える場合に、スイッチング素子の駆動を停止させる。

また、前記各実施形態では、インバータ回路１１が有するスイッチング素子が全てＩＧＢＴである場合について説明したが、これに限らない。
すなわち、インバータ回路１１が有するスイッチング素子の少なくとも１個をＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）とし、素子温度保護閾値との相関を、当該ＭＯＳＦＥＴの温度に基づいて設定することとしてもよい。
ちなみに、ＭＯＳＦＥＴは、電流が増大するとＩＧＢＴに比べて損失（つまり、発生する熱量）が大きい。特に、ＭＯＳＦＥＴの中でもスーパージャンクション構造をもつＭＯＳＦＥＴについては電流値が小さい場合には高効率であるが、電流値が大きくなると損失が大きいために熱暴走にいたりやすい。

したがって、素子温度検出器６０によってＭＯＳＦＥＴ型のスイッチング素子の温度を検出し、素子温度保護閾値設定部４７が、当該温度に対応した素子温度保護閾値を設定する。これによって、スイッチング素子の温度保護（ＭＯＳＦＥＴの熱暴走の防止を含む）を確実に行い、かつ、通常時には効率的な運転を行うことができる。

また、前記した第２実施形態及び第４実施形態では、モータ巻線温度検出器５０がモータＭの巻線温度を検出していたが、これに限らない。すなわち、モータＭによって駆動する圧縮機（図示せず）を備え、モータ巻線温度検出器５０（図４参照）に代えて、当該圧縮機の外郭（図示せず）の温度を検出する外郭温度検出手段（図示せず）によってモータＭの巻線温度を間接的に検出することとしてもよい。

つまり、モータＭの巻線温度と減磁保護閾値との相関を、圧縮機の外郭温度と減磁保護閾値との相関で代用する。
この場合、インバータ制御手段４０は、前記した外郭温度検出手段から入力される温度に対応して減磁保護閾値を設定し、モータ電流が減磁保護閾値を超える場合に、スイッチング素子の駆動を停止させる。

これによって、圧縮機の外郭温度とモータ減磁保護閾値との相関に基づいてモータ減磁保護を行うので、モータＭの減磁保護を適切に行うことができる。また、高圧となる圧縮機の内部に温度検出器を設置する場合と比べて、温度検出器（外郭温度検出手段）の取付構造や信号線の引出構造が簡単になり、製造コストを低減できる。
したがって、モータＭが備える永久磁石の減磁を適切に防止できる流体圧縮システムを提供することができる。

また、前記したモータ巻線温度検出器５０（図４参照）に代えて、モータＭによって駆動する圧縮機（図示せず）の吐出配管（図示せず）の温度を検出する吐出配管温度検出手段（図示せず）によってモータＭの巻線温度を間接的に検出することとしてもよい。
この場合、インバータ制御手段４０は、前記した吐出配管温度検出手段から入力される温度に対応して減磁保護閾値を設定し、モータ電流が前記減磁保護閾値を超える場合に、スイッチング素子の駆動を停止させる。
これによって、モータＭの減磁保護を確実に行うことができると共に、温度検出器（吐出配管温度検出手段）の取付構造や信号線の引出構造が簡単になり、製造コストを低減できる。

また、圧縮機の外郭温度を検出する外郭温度検出手段（図示せず）から入力される圧縮機の外郭温度と、電流検出器２０から入力される電流検出値とに基づいて、モータＭの巻線温度を推定することとしてもよい。
モータＭの巻線温度は、電流が流入することに伴う発熱(モータ損失)によって、圧縮機の外郭温度よりも高い状態にある。したがって、モータＭの巻線温度が圧縮機の外殻温度に対してどの程度高いかを、電流検知器２０から入力される電流検出値をパラメータとして補正する。

この場合、インバータ制御手段４０は、外郭温度検出手段から入力される外郭温度と、電流検出器２０から入力される電流値と、に基づいてモータＭで発生する熱量であるモータ損失を算出し、算出した前記モータ損失に対応してモータＭの巻線温度を推定する。つまり、電流検知器２０から入力される電流検出値をパラメータとしてモータＭの巻線温度を補正する。
さらに、インバータ制御手段４０は、推定したモータ巻線温度に対応して減磁保護閾値を設定し、モータ電流が減磁保護閾値を超える場合に、スイッチング素子の駆動を停止させる。
これによって、モータＭの巻線温度を精度良く再現でき、モータＭの運転可能範囲を拡げると共に、モータＭの減磁保護をさらに確実に行うことができる。

また、圧縮機の吐出配管温度を検出する吐出配管温度検出手段（図示せず）から入力される圧縮機の吐出配管温度と、電流検出器２０から入力される電流検出値とに基づいて、モータＭの巻線温度を推定することとしてもよい。この場合も、前記した場合と同様に、電流検知器２０から入力される電流検出値をパラメータとしてモータＭの巻線温度を補正する。
なお、インバータ制御手段４０の処理は、前記した場合と同様であるから説明を省略する。

また、前記した各実施形態及び変形例において、モータＭは、永久磁石を用いた直流ブラシレスモータを用いてもよい。また、圧縮機（図示せず）は、当該直流ブラシレスモータによって駆動する高圧チャンバの圧縮機とすることができる。
このように、圧縮機用のモータＭとして直流ブラシレスモータを用いることにより、高いエネルギ効率を実現することができる。また、インバータ回路１１のスイッチング素子を適切に保護すると共に、モータＭの減磁を確実に防止することができる流体圧縮システムを提供することができる。

また、圧縮機（図示せず）として、直流ブラシレスモータによって駆動する低圧チャンバの圧縮機を用い、前記したモータ巻線温度検出器５０（図４参照）に代えて、室外機（図示せず）に設置される着霜検出手段（図示せず）と、室内機（図示せず）に設置される室内温度検出手段（図示せず）を用いることとしてもよい。
この場合、暖房運転時においては、室外機に設置される着霜検出手段によってモータＭの巻線温度を間接的に検出する。そして、インバータ制御手段４０は、着霜検出手段から入力される温度に対応して減磁保護閾値を設定し、モータ電流が減磁保護閾値を超える場合にスイッチング素子の駆動を停止させる。

一方、冷房運転時においては、室内機に設置される室内温度検出手段によってモータＭの巻線温度を間接的に検出する。そして、インバータ制御手段４０は、室内温度検出手段から入力される温度に対応して減磁保護閾値を設定し、モータ電流が減磁保護閾値を超える場合に、スイッチング素子の駆動を停止させる。

すなわち、インバータ制御手段４０は、モータＭの巻線温度と熱交換器の着霜温度との熱的な相関関係、又は、モータＭの巻線温度と室内温度との熱的な相関関係を利用して、巻線温度を推定する。
これによって、モータＭの減磁を確実に防止できると共に、温度検出器（着霜検出手段及び室内温度検出手段）の取付構造や信号線の引出構造が簡単になり、製造コストを低減できる。

また、空気調和機（図示せず）が、前記で説明した流体圧縮システムを備えることとしてもよい。この場合において、前記したモータＭを備える圧縮機は、室外機に設置される。
これによって、スイッチング素子の保護及びモータＭの減磁保護を確実に行うことができ、信頼性の高い空気調和機を提供することができる。また、当該空気調和機は、空調負荷の大きい低温又は高温の環境において大きな能力を要求された場合でも、その空調能力を最大限に発揮することができる。

また、前記した各実施形態では、モータＭとして、永久磁石型同期モータを用いる場合について説明したが、これに限定されない。すなわち、巻線型同期モータ、リラクタンスモータなど、他の同期モータにも前記各実施形態を同様に適用できる。

また、前記した各実施形態では、交流電源２００から入力される交流電圧をコンバータ回路３００によって直流電圧に変換し、さらにインバータ回路１１のスイッチング素子を駆動されることによって所定の交流電圧に変換する場合について説明したが、これに限定されない。例えば、蓄電池（直流電源：図示せず）からインバータ回路１１に直流電圧を入力することとしてもよい。
また、アクティブ回路（図示せず）を用いて直流電圧を能動的に制御してもよい。

１００，１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ モータ駆動装置
１０ パワーモジュール
１１ インバータ回路
１２ 素子短絡保護手段
１３ インバータ駆動回路
２０ 電流検出器（電流検出手段）
３０ 増幅器
４０，４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃ インバータ制御手段（制御手段）
４１ モータ電流再現部
４２ 速度指令部
４３ 過電流判定部（制御手段）
４４ 駆動信号発生部（制御手段）
４５ モータ減磁保護閾値設定部（制御手段）
４６ モータ減磁保護過電流判定部（制御手段）
４７ 素子温度保護閾値設定部（制御手段）
４８ 素子温度保護過電流判定部（制御手段）
５０ モータ巻線温度検出器（巻線温度検出手段）
６０ 素子温度検出器（素子温度検出手段）
２００ 交流電源
３００ コンバータ回路
Ｍ モータ

Claims (19)

1. スイッチング素子を有し、直流電源から入力される直流電圧を交流電圧に変換するインバータ回路と、前記インバータ回路に供給される直流電流を検出する電流検出手段と、を備え、前記変換に応じて前記インバータ回路から出力される交流電力によってモータを駆動するモータ駆動装置であって、
   前記スイッチング素子のオン／オフを制御する制御手段と、
   前記電流検出手段から入力される電流値が、前記インバータ回路における短絡を防止するための短絡保護閾値を超える場合に、前記スイッチング素子の駆動を停止させる素子短絡保護手段を備え、
   前記制御手段は、前記電流検出手段から入力される電流値から前記モータに流入するモータ電流を推定し、当該モータ電流が、前記スイッチング素子の温度保護及び／又は前記モータの減磁保護に関する他の電流閾値を超える場合に前記スイッチング素子の駆動を停止させる処理を実行し、
   前記素子短絡保護手段の処理はマイコンを介在することなく実行され、
   前記制御手段の処理はマイコンを介在して実行されること
   を特徴とするモータ駆動装置。
2. 前記モータの巻線温度を直接的又は間接的に検出する巻線温度検出手段を備え、
   前記他の電流閾値は、前記モータが有する磁石の減磁特性に基づいて設定される減磁保護閾値を含み、
   前記減磁保護閾値の温度特性は、前記短絡保護閾値が前記減磁保護閾値よりも大きい温度領域を有し、
   前記制御手段は、前記巻線温度検出手段から入力される巻線温度に対応して前記減磁保護閾値を設定し、前記モータ電流が前記減磁保護閾値を超える場合に、前記スイッチング素子の駆動を停止させること
   を特徴とする請求項１に記載のモータ駆動装置。
3. 前記スイッチング素子の温度を直接的又は間接的に検出する素子温度検出手段を備え、
   前記他の電流閾値は、前記スイッチング素子の素子特性に基づいて設定される素子温度保護閾値を含み、
   前記素子温度保護閾値の温度特性は、前記短絡保護閾値が前記素子温度保護閾値よりも大きい温度領域を有し、
   前記制御手段は、前記素子温度検出手段から入力される前記スイッチング素子の温度に対応して前記素子温度保護閾値を設定し、前記モータ電流が前記素子温度保護閾値を超える場合に、前記スイッチング素子の駆動を停止させること
   を特徴とする請求項１に記載のモータ駆動装置。
4. 前記モータの巻線温度を直接的又は間接的に検出する巻線温度検出手段と、前記スイッチング素子の温度を直接的又は間接的に検出する素子温度検出手段と、を備え、
   前記他の電流閾値は、前記モータが有する磁石の減磁特性に基づいて設定される減磁保護閾値と、前記スイッチング素子の素子特性に基づいて設定される素子温度保護閾値と、を含み、
   前記減磁保護閾値の温度特性は、前記短絡保護閾値が前記減磁保護閾値よりも大きい温度領域を有し、
   前記素子温度保護閾値の温度特性は、前記短絡保護閾値が前記素子温度保護閾値よりも大きい温度領域を有し、
   前記制御手段は、前記巻線温度検出手段から入力される巻線温度に対応して前記減磁保護閾値を設定すると共に、前記素子温度検出手段から入力される前記スイッチング素子の温度に対応して前記素子温度保護閾値を設定し、前記モータ電流が、前記減磁保護閾値及び前記素子温度保護閾値のうち少なくとも一方を超える場合に、前記スイッチング素子の駆動を停止させること
   を特徴とする請求項１に記載のモータ駆動装置。
5. 前記モータが有する磁石は、当該磁石の温度が低温になるにしたがって減磁電流値が小さくなる減磁特性を有し、
   前記制御手段は、前記磁石の減磁特性に基づいて、前記巻線温度検出手段から入力される前記巻線温度が低温になるにしたがって前記減磁保護閾値を小さくするように設定すること
   を特徴とする請求項２又は請求項４に記載のモータ駆動装置。
6. 前記モータが有する前記磁石は、フェライト磁石であること
   を特徴とする請求項５に記載のモータ駆動装置。
7. 前記モータが有する磁石は、当該磁石の温度が高温になるにしたがって減磁電流値が小さくなる減磁特性を有し、
   前記制御手段は、前記磁石の減磁特性に基づいて、前記巻線温度検出手段から入力される前記巻線温度が高温になるにしたがって前記減磁保護閾値を小さくするように設定すること
   を特徴とする請求項２又は請求項４に記載のモータ駆動装置。
8. 前記モータが有する前記磁石は、希土類磁石であること
   を特徴とする請求項７に記載のモータ駆動装置。
9. 前記スイッチング素子の温度を間接的に検出する前記素子温度検出手段は、前記インバータ回路を含むパワーモジュールの表面温度を検出するパワーモジュール温度検出手段であり、
   前記制御手段は、前記パワーモジュール温度検出手段から入力される温度に対応して前記素子温度保護閾値を設定し、前記モータ電流が前記素子温度保護閾値を超える場合に、前記スイッチング素子の駆動を停止させること
   を特徴とする請求項３又は請求項４に記載のモータ駆動装置。
10. 前記スイッチング素子の温度を間接的に検出する前記素子温度検出手段は、前記インバータ回路を搭載している基板の表面温度を検出する基板温度検出手段であり、
    前記制御手段は、前記基板温度検出手段から入力される温度に対応して前記素子温度保護閾値を設定し、前記モータ電流が前記素子温度保護閾値を超える場合に、前記スイッチング素子の駆動を停止させること
    を特徴とする請求項３又は請求項４に記載のモータ駆動装置。
11. 前記スイッチング素子の温度を間接的に検出する前記素子温度検出手段は、前記インバータ回路を冷却する放熱フィンの温度を検出する放熱フィン温度検出手段であり、
    前記制御手段は、前記放熱フィン温度検出手段から入力される温度に対応して前記素子温度保護閾値を設定し、前記モータ電流が前記素子温度保護閾値を超える場合に、前記スイッチング素子の駆動を停止させること
    を特徴とする請求項３又は請求項４に記載のモータ駆動装置。
12. 前記インバータ回路が有する前記スイッチング素子のうち少なくとも１つはＭＯＳＦＥＴであり、
    前記素子温度検出手段は、前記ＭＯＳＦＥＴの温度を検出して前記制御手段に出力し、
    前記制御手段は、前記素子温度検出手段から入力される前記ＭＯＳＦＥＴの温度に対応して前記素子温度保護閾値を設定すること
    を特徴とする請求項３又は請求項４に記載のモータ駆動装置。
13. 請求項２又は請求項４に記載のモータ駆動装置と、
    前記モータによって駆動する圧縮機と、を備え、
    前記モータの巻線温度を間接的に検出する前記巻線温度検出手段は、前記圧縮機の外郭温度を検出する外郭温度検出手段であり、
    前記制御手段は、前記外郭温度検出手段から入力される温度に対応して前記減磁保護閾値を設定し、前記モータ電流が前記減磁保護閾値を超える場合に、前記スイッチング素子の駆動を停止させること
    を特徴とする流体圧縮システム。
14. 請求項２又は請求項４に記載のモータ駆動装置と、
    前記モータによって駆動する圧縮機と、を備え、
    前記モータの巻線温度を間接的に検出する前記巻線温度検出手段は、前記圧縮機の吐出配管温度を検出する吐出配管温度検出手段であり、
    前記制御手段は、前記吐出配管温度検出手段から入力される温度に対応して前記減磁保護閾値を設定し、前記モータ電流が前記減磁保護閾値を超える場合に、前記スイッチング素子の駆動を停止させること
    を特徴とする流体圧縮システム。
15. 請求項２又は請求項４に記載のモータ駆動装置と、
    前記モータによって駆動する圧縮機と、を備え、
    前記モータの巻線温度を間接的に検出する前記巻線温度検出手段は、前記圧縮機の外郭温度を検出する外郭温度検出手段、及び、前記インバータ回路に供給される直流電流を検出する前記電流検出手段であり、
    前記制御手段は、
    前記外郭温度検出手段から入力される温度と、前記電流検出手段から入力される電流値と、に基づいて前記モータで発生する熱量であるモータ損失を算出し、
    算出した前記モータ損失に対応して前記モータの巻線温度を推定し、
    推定した前記巻線温度に対応して前記減磁保護閾値を設定し、
    前記モータ電流が前記減磁保護閾値を超える場合に、前記スイッチング素子の駆動を停止させること
    を特徴とする流体圧縮システム。
16. 請求項２又は請求項４に記載のモータ駆動装置と、
    前記モータによって駆動する圧縮機と、を備え、
    前記モータの巻線温度を間接的に検出する前記巻線温度検出手段は、前記圧縮機の吐出配管温度を検出する吐出配管温度検出手段、及び、前記インバータ回路に供給される直流電流を検出する前記電流検出手段であり、
    前記制御手段は、
    前記吐出配管温度検出手段から入力される温度と、前記電流検出手段から入力される電流値と、に基づいて前記モータで発生する熱量であるモータ損失を算出し、
    算出した前記モータ損失に対応して前記モータの巻線温度を推定し、
    推定した前記巻線温度に対応して前記減磁保護閾値を設定し、
    前記モータ電流が前記減磁保護閾値を超える場合に、前記スイッチング素子の駆動を停止させること
    を特徴とする流体圧縮システム。
17. 前記モータは、永久磁石を用いた直流ブラシレスモータであり、
    前記圧縮機は、前記直流ブラシレスモータによって駆動する高圧チャンバの圧縮機であること
    を特徴とする請求項１３から請求項１６のいずれか一項に記載の流体圧縮システム。
18. 請求項２又は請求項４に記載のモータ駆動装置と、
    前記モータによって駆動する低圧チャンバの圧縮機と、を備え、
    前記モータは、永久磁石を用いた直流ブラシレスモータであり、
    暖房運転時においては、室外機に設置される着霜検出手段によって前記モータの巻線温度を間接的に検出し、
    冷房運転時においては、室内機に設置される室内温度検出手段によって前記モータの巻線温度を間接的に検出し、
    前記制御手段は、
    前記着霜検出手段又は前記室内温度検出手段から入力される温度に対応して前記減磁保護閾値を設定し、前記モータ電流が前記減磁保護閾値を超える場合に、前記スイッチング素子の駆動を停止させること
    を特徴とする流体圧縮システム。
19. 請求項１３から請求項１８のいずれか一項に記載の流体圧縮システムを備えること
    を特徴とする空気調和機。

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