JP3661395B2 - Power generator and electric washing machine using the same - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、家庭用や産業用に使用されるモータやリニアモータなどの動力発生装置と、前記動力発生装置を使用する電気洗濯機に関する。
【0002】
【従来の技術】
以下、従来の動力発生装置について図面を参照しながら説明する。図11は従来の動力発生装置の構成を示す回路図である。図11において、第1の物体1を構成する固定子と、第1の物体1の内側に回転自在に設けた第2の物体2を構成する回転子とを備えている。
【0003】
第1の物体1は、珪素鋼板などを積層した鉄心に3相に巻かれた巻線3a、巻線3b、および巻線3cからなる3相巻線3と、ホールIC4a、ホールIC4b、およびホールIC4cによって構成された位置検知手段4とを備えている。また、第2の物体2には2極の永久磁石5が設けられている。6は3相巻線3に流す電流の入出力を切り替えまたは遮断するインバータ回路であり、巻線3aに対応するインバータ回路6a、巻線3bに対応するインバータ回路6b、および巻線3cに対応するインバータ回路6cとを備えている。インバータ回路6aは、第1のスイッチング素子7aと第2のスイッチング素子8aとの直列回路を備えるとともに、第1のスイッチング素子7aと第2のスイッチング素子8aとを開閉駆動するドライバ9aを備えている。また、第1のスイッチング素子7aと第2のスイッチング素子8aの共通接続点は巻線3aに接続されている。ドライバ9aには第1のスイッチング素子7aを開閉駆動する第1の駆動回路10aと第2のスイッチング素子8aを開閉駆動する第2の駆動回路11aとを備えている。また、12aは第2の駆動回路11aに電源を供給する第2の直流電源、13aは第1の駆動回路10aに電源を供給する第3の直流電源である。
【0004】
なお、図示していないが、インバータ回路6b、およびインバータ回路6cの構成もインバータ回路6aと同じであり、インバータ回路6bには第1のスイッチング素子7bと第2のスイッチング素子8bとの直列回路と、第1の駆動回路10bと第2の駆動回路11bとからなるドライバ9bとを備えるとともに第2の直流電源12bと第3の直流電源13bとが接続され、また、インバータ回路6cには第1のスイッチング素子7cと第2のスイッチング素子8cとの直列回路と、第1の駆動回路10cと第2の駆動回路11cとからなるドライバ9cとを備えるとともに第2の直流電源12cと第3の直流電源13cとが接続されている。
【0005】
また、14はインバータ6を介して3相巻線3に電流を供給するための第1の直流電源である。
【0006】
15は巻線3a〜3cに通電するタイミングを発生する3相分配回路であり、位置検知手段4からの信号を入力し、論理式によって信号a〜信号fを出力する。ここで、信号aはインバータ回路6aの第1のスイッチング素子7aを開閉する信号、信号bは第2のスイッチング素子8aを開閉する信号である。インバータ回路6bに対する信号cと信号d、インバータ回路6cに対する信号eと信号fについても同様である。また、16a、16b、16cはそれぞれAND回路である。AND回路16aは、信号aと信号bとPWM回路17からのPWM信号とを入力し、信号aとPWM信号との論理積を第1の駆動回路10aに出力するとともに信号bをそのまま第2の駆動回路11aに出力する。AND回路16b、およびAND回路16cについても同様である。PWM回路17は、三角波の電圧信号を出力する発振回路18とコンパレータ19とを備えている。
【0007】
上記構成における動作について説明する。位置検知手段4は、第1の物体1に対する第2の物体2の相対的な回転角を検知し、3相分配回路15は、前記回転角に対応して、3個の第1のスイッチング素子7a〜7cと3個の第2のスイッチング素子8a〜8cのうちオンとする対象を決定し、対応する信号a〜fをHIGHとしてAND回路16a〜16cに出力する。AND回路16aは、信号aがHIGHであれば前記PWM信号との論理積を第1の駆動回路10aに出力し、信号bがHIGHであればそのまま第2の駆動回路11aに出力する。AND回路16b、AND回路16cについても同様である。前記PWM信号との論理積を入力した第1の駆動回路10aおよびHIGHの信号bを入力した第2の駆動回路11aは、それぞれHIGHに対して約15Vの出力を第1のスイッチング素子7aと第2のスイッチング素子8aに印加してオンとする。第1の駆動回路10b〜10c、および第2の駆動回路11b〜11cについても同様である。
【0008】
このとき、第3の直流電源13aと第2の直流電源12aは、それぞれ第1の駆動回路10aと第2の駆動回路11aに電力を供給して動作させている。第3の直流電源13b〜13c、第2の直流電源12b〜12cについても同様である。
【0009】
以上の動作により、巻線3a〜3cには位置検知手段4で検知した第2の物体2の回転角に対応する電流が第1の直流電源14から供給され、その結果、第2の物体2にトルクが発生して回転し、動力を取り出すことができる。
【0010】
ここで、PWM回路17は、第1の直流電源14の電圧を等価的に100%以下の任意の値に調整するように作用し、可変抵抗20を操作してバイアス電源21の出力電圧を調整することにより、図におけるg点の電圧が変化し、発振回路18から出力される三角波の電圧とg点の電圧との交点により、コンパレータ19からHIGHとLOWとが切り替わるPWM信号が出力される。g点の電圧を高くするとコンパレータ19から出力されるPWM信号のHIGHの期間の割合が増加し、逆に低くすると減少する。AND回路16aはPWM回路17のPWM信号と信号aとの論理積を出力するので、第1のスイッチング素子7aを信号aがオンとする期間をPWM制御により100%以下の範囲で加減して巻線3aに流れる電流値を制御する。AND回路16bおよびAND回路16cについても同様である。
【0011】
図12は、図11に示した動力発生装置における第1の駆動回路10aおよび第2の駆動回路11aとその周辺の構成を詳細に示す回路図である。なお、他の第1の駆動回路10b〜10c、および第2の駆動回路11b〜11cについても同様である。
【0012】
図12において、第1の直流電源14は、100V60Hzの商用電源22、整流ブリッジ23、チョークコイル24、および平滑コンデンサ25によって構成されている。また、第1の駆動回路10aは、発光ダイオードとフォトトランジスタによって構成されたフォトカップラ26、NPNトランジスタ27およびNPNトランジスタ28、PNPトランジスタ29、抵抗30、および抵抗31により構成され、抵抗32を介してAND回路16aの出力に接続されている。また、第2の駆動回路11aは、NPNトランジスタ33、PNPトランジスタ34、抵抗35、および抵抗36によって構成され、そのままAND回路16aの出力に接続されている。
【0013】
スイッチング電源37は、第2の直流電源12a〜12cと、第3の直流電源13a〜13cとを実現している電源であり、NPNトランジスタ38、駆動回路39、トランス40、スナバ41、ダイオード42、ダイオード43、ダイオード44、ダイオード45、ダイオード46、電解コンデンサ47、電解コンデンサ48、電解コンデンサ49、および電解コンデンサ50によって構成され、スナバ41は抵抗51とコンデンサ52とで構成されている。電解コンデンサ47からの出力は第3の直流電源13aとして作用し、電解コンデンサ50からの出力は第2の直流電源12aとして作用する。また、j、k、l、mの各端子については接続を図示していないが、jとkはインバータ回路6bの第3の直流電源13bとして使用され、lとmはインバータ回路6cの第3の直流電源13cとして使用される。なお、電解コンデンサ50からの出力は第2の直流電源12b〜12cとしても共用される。
【0014】
以上のように、第2の駆動回路11a〜11cのための直流電源、すなわち第2の直流電源12a〜12cについては共通とすることができるが、第1の駆動回路10a〜10cのための第3の直流電源13a〜13cについては、一般によく使用される第1のスイッチング素子7a〜7cがNチャンネルのIGBT(MOSFET)、またはNPNパワートランジスタなどであることにより、共通な直流電源で済ませることができず、結果として3つの第3の直流電源13a〜13cが必要となり、一般的によく使用される3相6石のインバータの構成では、最低4つの直流出力が必要となる。
【0015】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来の動力発生装置では、第1の直流電源14のプラス側に接続されている第1のスイッチング素子7a〜7cを開閉駆動する第1の駆動回路10a〜10cのための第3の直流電源13a〜13cは、それぞれ第2の駆動回路11a〜11cや他の回路部分と電気的に絶縁した構成であり、また、一般的にこの種のインバータには3相6石の構成を用いており、スイッチング電源37などによって独立した最低4つの直流を出力できる電源を用いることになるので、電源が大型かつ重量が大きく、コストも高いものとなっていた。
【0016】
本発明は上記の課題を解決するもので、各インバータ回路における第1の駆動回路および第2の駆動回路を動作させる直流電源の構成を簡単にし、軽量かつ安価で安定に動作する動力発生装置とこれを用いた電気洗濯機を提供することを目的とする。
【0017】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために本発明の動力発生装置は、各インバータ回路における第1のスイッチング素子の導通期間をPWM制御するPWM回路と、前記PWM制御におけるデューティを制限するデューティ制限回路とを備え、前記デューティ制限回路は、デューティを制限する上限値をインバータの動作周波数に対応して変え、前記ブートストラップコンデンサの端子電圧を前記第1の駆動回路が動作可能なように維持するようにしたものである。
【0018】
本発明により、第1の駆動回路を動作させる直流電源をブートストラップコンデンサのみで構成しながら安定に動作させることができ、軽量かつ低コストの動力発生装置を実現することができる。また、高速時には十分なトルクや出力が得られるとともに、低速時においても、ブートストラップコンデンサに必要な端子電圧が得られる範囲で十分なトルクや出力が得られる動力発生装置を実現することができる。
【0019】
【発明の実施の形態】
請求項1に記載の発明は、少なくとも1つの巻線を備えた第1の物体と、前記第1の物体と相対的に可動に設けられた第2の物体と、第1の直流電源と、両端が前記第1の直流電源に接続され、第1のスイッチング素子と第2のスイッチング素子とを直列接続した直列回路、前記第1のスイッチング素子を開閉駆動する第1の駆動回路、前記第2のスイッチング素子を開閉駆動する第2の駆動回路、前記第2の駆動回路を動作させる第2の直流電源、および前記第2のスイッチング素子の導通時に前記第2の直流電源から充電電流が供給されて前記第1の駆動回路を動作させる直流電源となるブートストラップコンデンサを備えたインバータ回路を前記巻線ごとに備えたインバータと、前記各インバータ回路における前記第1のスイッチング素子の導通期間をPWM制御するPWM回路と、前記PWM制御におけるデューティを制限するデューティ制限回路とを備え、前記デューティ制限回路は、デューティを制限する上限値をインバータの動作周波数に対応して変え、前記ブートストラップコンデンサの端子電圧を前記第1の駆動回路が動作可能なように維持するようにしたものである。
【0020】
ブートストラップコンデンサは第1のスイッチング素子を開閉駆動する第1の駆動回路の直流電源として作用するコンデンサであり、電気容量の大きい、たとえば電解コンデンサなどで実現できる。また、第2のスイッチング素子を開閉駆動する第2の駆動回路を動作させる第2の直流電源は、たとえば商用電源を整流平滑する簡単な構成で実現できる。また、前記ブートストラップコンデンサをダイオードと抵抗とを介して前記第2の直流電源に接続することにより、第2のスイッチング素子が導通している期間に充電電流が供給される。なお、前記ダイオードは逆流防止のために設けられ、前記抵抗は過大な充電電流を抑制するために設けられる。また、デューティ制限回路はPWM制御におけるデューティを制限する手段であり、通常手段ではインバータの動作周波数に対応してデューティを増加させる電圧を、ツエナーダイオード などにより制限する。なお、インバータの動作周波数はホールICなどによる位置検知手段の信号を利用して検出するが、回転運動においては回転速度に対応する。
【0021】
これにより、第1の駆動回路を動作させる直流電源をブートストラップコンデンサのみで構成しながら安定に動作させることができ、軽量かつ低コストの動力発生装置を実現することができる。また、高速時には十分なトルクや出力が得られるとともに、低速時においても、ブートストラップコンデンサに必要な端子電圧が得られる範囲で十分なトルクや出力が得られる動力発生装置を実現することができる。
【0022】
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、第2の物体は永久磁石を備え、第1の駆動回路および第2の駆動回路は、前記永久磁石の位置を検知する位置検知手段からの信号に基づいて、それぞれ第1のスイッチング素子と第2のスイッチング素子を開閉駆動するようにしたものである。永久磁石は第2の物体に固定して設けられ、前記永 久磁石が与える界磁と、第1の物体における巻線の電流とにより機械力を発生させるものであり、効率の高い動力発生装置を実現することができる。
【0023】
請求項3に記載の発明は、請求項1または2記載の動力発生装置を備えた電気洗濯機であり、軽量、低コストで、高効率、かつ信頼性の高い電気洗濯機を実現することができる。
【0024】
【実施例】
(実施例1)
以下、本発明の動力発生装置の実施例1について図面を参照しながら説明する。図1は本実施例の構成を示す回路図、図2は本実施例における第1の駆動回路および第2の駆動回路とその周辺の構成を示す回路図である。なお、図11および図12に示した従来例と同じ構成要素には同一番号を付与して詳細な説明を省略する。
【0025】
本実施例が従来例と異なる主な点は、従来例における第3の直流電源13a〜13cに代えて、第1の駆動回路10a〜10cにそれぞれ電源を供給するためのブートストラップコンデンサ53a〜53cを設けることにより電源の構成を簡略化するとともに、デューティ制限回路54を備え、デューティを制限することによりブートストラップコンデンサ53a〜53cの端子電圧を第1の駆動回路10a〜10cの駆動に十分な値に維持するようにしたことにある。
【0026】
図1において、第2の直流電源12aは、第2の駆動回路11aに対して電源を供給し、第1の駆動回路10aについてはブートストラップコンデンサ53aを設け、抵抗55とダイオード56とを直列に介して第2の直流電源12aに接続している。なお、図1においては簡便に示すために3相のうちの1相のインバータ回路6aの構成のみを示しているが、他の2相についても全く同様に構成され、それぞれに第2の直流電源12aが共通に接続されているとする。なお、第2の直流電源12aを共用せず、インバータ回路ごとに個別に設けてもよいが、本実施例においては、1つの第2の直流電源12aで済ませている。ブートストラップコンデンサ53aは第2のスイッチング素子8aが導通状態にある期間に第2の直流電源12aから抵抗55とダイオード56とを介して充電され、第1の駆動回路10aの直流電源として機能する。
【0027】
PWM回路17の出力は、AND回路16a、AND回路16b、およびAND回路16cに入力され、それぞれ第1の駆動回路10a〜10cに対してPWM信号を発振回路18の発振周波数に等しい約15KHzで出力するが、デューティ制限回路54は、抵抗57とツエナーダイオード58 とにより構成され、PWM回路17に入力される電圧値を所定値以下に制限することにより、信号a、信号c、および信号eにより第1のスイッチング素子7a、第1のスイッチング素子7b、および第1のスイッチング素子7cをオンとする期間の比率、すなわちデューティを約30%以下に制限している。
【0028】
速度検知回路59は、位置検知手段4からの信号に基づいて第2の物体2の回転速度を検知し、検知した回転速度に対応したアナログ電圧を出力する。また、誤差増幅器60、基準電圧源61から入力される直流電圧値と速度検知回路59の出力電圧との差を増幅し、デューティ制限回路54を介してPWM回路17に出力している。これにより、本実施例の動力発生装置は、誤差増幅器60の入力電圧差がなくなるようにフィードバック動作が行われ、回転速度がほぼ一定に制御される。
【0029】
図2は、本実施例における第1の駆動回路10aおよび第2の駆動回路11aとその周辺の構成を示す回路図である。なお、従来例と同じ構成要素には同一番号を付与して詳細な説明を省略する。
【0030】
図2において、第1の直流電源14と第2の駆動回路11aの構成は従来例と同じである。また、第1の駆動回路10aの構成もほぼ従来例と同じであるが、AND回路16aからの信号は、従来例におけるフォトカップラ26に代えて、NPNトランジスタ62、抵抗63、および抵抗64による耐圧回路を介して入力している。また、第2の直流電源12aは、トランス65、整流ブリッジ66、定電圧IC67、電解コンデンサ68、および電解コンデンサ69によって簡単に構成され、前述のように、電解コンデンサ69からの出力は第2の駆動回路11bおよび第2の駆動回路11cにも共用される。なお、本実施例においては、第1のスイッチング素子7aと第2のスイッチング素子8aは、逆導通用に設けられたダイオードとIGBTとによって構成されている。インバータ回路6bおよびインバータ回路6cについても同様である。
【0031】
上記構成における動作について説明する。第2の駆動回路11a〜11cは第2の直流電源12aから共通の電源を供給されて動作する。また、ブートストラップコンデンサ53aは第2のスイッチング素子8aがオンである期間にダイオード56と抵抗55とを介して第2の直流電源12aから充電され、第1の駆動回路10aの直流電源として動作する。この場合、ブートストラップコンデンサ53aの端子電圧は第1のスイッチング素子7aを動作させることにより放電して低下し、とくに第1のスイッチング素子7aとして駆動電流が大きいパワートランジスタを用いた場合などでは電圧低下が大きくなる。したがって、電圧低下を抑制するためには第1のスイッチング素子7aがオンとなる期間の比率、すなわちデューティを制限すればよい。本実施例ではデューティ制限回路54により第1のスイッチング素子7aがオンとなる期間の比率を制限してブートストラップコンデンサ53aの電圧低下を抑制し、起動時や回転速度が低い場合であってもブートストラップコンデンサ53aの端子電圧を、第1の駆動回路10aが正常に動作する電圧以上に確保している。ブートストラップコンデンサ53b〜53cについても同様である。
【0032】
以上により、一般によく使用される第1のスイッチング素子7a〜7cがNチャンネルのIGBT(MOSFET)や、第1の駆動回路10a〜10cの消費電流が大きくなるNPNパワートランジスタなどを用いる構成であっても、第1の駆動回路10a〜10cの電源をすべて第2の直流電源12aとブートストラップコンデンサ53a〜53cとで構成することができ、装置の構成の簡略化、および低コスト化を実現することができる。
【0033】
以上のように本実施例によれば、第1の駆動回路10a〜10cにそれぞれブートストラップコンデンサ53a〜53cを直流電源として備え、それぞれ第2の直流電源12aから充電電流を供給し、かつ第1のスイッチング素子7a〜7cの導通期間に係わるデューティを所定値以下に制限することによりブートストラップコンデンサ53a〜53cの端子電圧を確保するようにしたことにより、第1の駆動回路10a〜10cを駆動するための電源を簡素化でき、かつ確実に動作させることができる。
【0034】
なお、本実施例においては、第2の物体2は永久磁石5を備えるものとしているが、その構成について別段の制限はなく、たとえば短絡巻線を備えた構成や、励磁巻線に第1の直流電源を接続した構成、または磁気的な凹凸を有する強磁性体による構成、または磁気的なヒステリシスが大きい磁気材料による構成であってもよい。また、巻線およびインバータ回路の構成についても、3相に限定するものではなく、単相の4石方式や2、4、5、6、7・・・などの相数であってもよいことは言うまでもない。
【0035】
(実施例2)
以下、本発明の動力発生装置の実施例2について図面を参照しながら説明する。図3は本実施例の構成を示す回路図である。なお、実施例1と同じ構成要素には同一番号を付与して詳細な説明を省略する。本実施例が実施例1と異なる点は、デューティ制限回路54がインバータ6の動作周波数が所定値以下に対してのみデューティを制限するようにしたことにある。これは高速域ではトルクや出力をデューティの制限のために低下させないことを目的とする。
【0036】
図3において、デューティ制限回路54は、電圧セレクタ70、基準電圧源71、基準電圧源72、および周波数判定回路73で構成される。本実施例において、基準電圧源71は7Vの電圧を出力し、基準電圧源72は14Vの電圧を出力する電圧源を用いており、周波数判定回路73は、位置検知手段4におけるホールIC4a〜4cの1つから入力される信号の周波数を検出し、24Hzよりも低い場合には、電圧セレクタ70のα端子側に接続し、また、24Hz以上である場合には、電圧セレクタ70のβ端子側に接続するようにしている。なお、発振回路18は、約15KHzの三角波の電圧を出力しているが、本実施例においてはピーク値が9.5Vであるため、PWM回路17の入力電圧が9.5Vを超える条件においては、PWM回路17の出力は、デューティが100%、すなわち恒等的にHIGHとなる。
【0037】
上記構成における動作について説明する。図4は、図3に示したデューティ制限回路54の動作を示す特性図である。図4において、横軸にホールIC4bからの信号の周波数f、縦軸にはPWM回路17の出力信号のデューティ、すなわちHIGHの期間の比率を示す。図4に示したように、f<24Hzの条件ではデューティ制限回路54から7Vの電圧が出力されることによりデューティが80%となり、f≧24Hzの条件ではデューティ制限回路54から14Vの電圧が出力され、デューティは100%、すなわち恒等的にHIGHとなる。
【0038】
以上の動作により、低速回転時においては、デューティが強制的に80%に制限されることにより、ブートストラップコンデンサ53a〜53cに対して充電電流が十分に供給され、第1のスイッチング素子7a〜7cを確実にオンとさせることができる。本実施例においては、巻線3a〜3cに対して第2の物体2を2極とする構成としていることにより、1440rpmよりも低い回転数においてデューティが80%に制限されたPWMによりブートストラップコンデンサ53a〜53cが充電される。また、1440rpm以上の条件ではデューティを制限せず、したがって充分なトルクや加速を確保しながら、モータの基本周波数、すなわちホールIC4bの信号周波数で、ブートストラップコンデンサ53a〜53cが充電される。これにより、いずれの回転速度条件においても十分な直流電圧が第1の駆動回路10a〜10cに供給されることになる。また、高速域ではデューティを制限しないので、十分なトルクや出力を得ることができる。
【0039】
以上のように本実施例によれば、インバータ6の動作周波数が所定値以下の低速域でのみデューティを制限するようにしたことにより、ブートストラップコンデンサ53a〜53cの端子電圧を確保しながら、かつ高速域ではデューティを制限せずに十分なトルクや出力を得ることができる。
【0040】
(実施例3)
以下、本発明の動力発生装置の実施例3について図面を参照しながら説明する。図5は本実施例の構成を示す回路図である。なお、実施例1ないし実施例1と同じ構成要素には同一番号を付与して詳細な説明を省略する。本実施例が実施例2と異なる点は、低速域におけるデューティの制限をインバータの動作周波数に対応して変えることにある。これは低速域においてもデューティを制限しながら、十分なトルクや出力を得ることを目的としている。
【0041】
図6は図5のデューティ制限回路54の動作を示す特性図である。図6において、横軸にホールIC4bからの信号の周波数、縦軸にはPWM回路17からの出力信号のデューティ、すなわちHIGHの期間の比率を示す。
【0042】
本実施例においては、f=0の条件においては、デューティ=67%となり、f=40Hzの条件においてはデューティ=100%となる特性とし、f>40Hzの条件にあってはデューティ=100%となるようにしている。
【0043】
以上の構成により、本実施例においては、いかなる周波数fの条件、すなわち回転速度の条件においても、ブートストラップコンデンサ53a〜53cの端子電圧を所定値以上に確保し、第1の駆動回路10a〜10cの動作を十分に確保しながらデューティを過大に制限することを防止することにより、動力発生装置としての出力、トルクを十分に発揮することができ、信頼性を確保しながらも、高性能の動力発生装置を実現することができる。
【0044】
なお、本実施例においては、周波数fに対するデューティの関係を0<f<40Hzなる条件において直線としているが、とくに直線に限定されるものではなく、曲線を用いてもよく、その場合には、前記曲線を最適にすることにより、ブートストラップコンデンサ53a〜53cの端子電圧を、いかなる回転速度時においても確保しながらデューティの制限を最小限に抑えることが可能となり、動力発生装置としての能力を十分に発揮させることができる。
【0045】
以上のように本実施例によれば、低速域におけるデューティの制限をインバータ6の動作周波数に対応してできるだけ抑え、ブートストラップコンデンサ53a〜53cの端子電圧を確保しながら低速域においても十分なトルクや出力を得ることができる。
【0046】
(実施例4)
以下、本発明の動力発生装置の実施例4について図面を参照しながら説明する。本実施例が実施例3と異なる点は、デューティ制限回路54においてブート電圧検知回路74を備え、ブートストラップコンデンサ53aの端子電圧が所定値以下にならないようにフィードバック制御することにある。なお、他の構成は図5と同じとする。
【0047】
図7は本実施例におけるブート電圧検知回路74の構成を示す回路図である。図7において、ブート電圧検知回路74は、ブートストラップコンデンサ53aの両端間に、ツエナーダイオード75とフォトカップラ76の発光ダイオード側との直列回路を接続し、フォトカップラ76の出力に抵抗77を介して直流電源78の電圧を印加するとともに、抵抗79を介して演算増幅器80に接続し、基準電圧源81の電圧と比較増幅する構成としている。なお、直流電源78の電圧は、本実施例では15Vとしているが、図2に示した第2の直流電源12aの出力から供給することもできる。
【0048】
また、演算増幅器80の出力はPWM回路17に入力しており、ブートストラップコンデンサ53aの端子電圧が、ツエナーダイオード75のツエナー電圧とフォトカップラ76を構成する発光ダイオードの順方向電圧降下(約1.7V)との加算電圧を超えた場合には出力電圧が低下し、基準電圧源81の電圧よりも低くなれば、演算増幅器80の出力電圧は上昇し、PWM回路17のPWM信号のデューティが大となり、結果としてブートストラップコンデンサ53aの端子電圧がほぼ一定値となるようにフィードバック動作が行われる。
【0049】
なお、回転速度が大きい場合には、ブートストラップコンデンサ53aの充電が基本周波数で頻繁に行われるので演算増幅器80の出力電圧はほぼ15Vまで上昇し、デューティは100%となる。ここで、本実施例においては、3相のうちの1つの相のブートストラップコンデンサ53aのみブート電圧検知回路74を設けているが、他の2つの相については同条件の充放電となることにより検知しなくても十分な効果が得ることができる。ただし、必要な場合には他の相にも設けることによりブートストラップコンデンサ53a〜53cの静電容量のばらつきに対して動作補償できることは言うまでもない。
【0050】
以上のように本実施例によれば、ブートストラップコンデンサ53a〜53cの端子電圧が所定値以下にならないようにデューティを制限することにより、第1の駆動回路10a〜10cを確実に動作させることができる。
【0051】
(実施例5)
以下、本発明の動力発生装置の実施例5について図面を参照しながら説明する。本実施例が実施例4と異なる点は、デューティ制限回路54においてブート電圧演算回路(図示せず)を備え、ブートストラップコンデンサ53a〜53cの端子電圧を、第1の駆動回路10a〜10cが動作するのに十分かつ最低限の所定値に維持するようにデューティを制限することにある。他の構成は図5と同じとする。
【0052】
上記構成における動作について説明する。図8は本実施例における各デューティ条件における回転速度とブートストラップコンデンサ53aの端子電圧Vs(ただし、リップルのボトム値)を示す特性図である。図に示したように、動力発生装置の回転速度に対する前記端子電圧Vsの値は、とくに低速領域においてデューティの影響が大きい。
【0053】
前記ブート電圧演算回路は図8の特性に基づいて、現時点の回転速度に対してブートストラップコンデンサ53aの端子電圧Vsを所定値に維持するのに必要なデューティを演算し、PWM回路17に出力してフィードバックする。これにより、ブートストラップコンデンサ53aの端子電圧Vsを所定値に維持するように制御することができる。
【0054】
本実施例では、仮にデューティ=90%、500rpmとなる条件においては、端子電圧Vsの推定値は8Vとなり、デューティ=100%、800rpmとなる条件においても端子電圧Vsの推定値は8Vとなる。また、本実施例では第1の駆動回路10a〜10cが確実に動作する電圧が8Vであるので、上記のフィードバック動作を行わせることにより、端子電圧Vsを8Vに維持して動作させている。
【0055】
なお、上記ブート電圧演算回路は、図8に示した特性を数式で持ち合わせてもよいし、また、メモリにデータテーブルとして保有してもよい。
【0056】
以上のように本実施例によれば、ブートストラップコンデンサ53a〜53cの端子電圧を必要最低限の所定値に維持するようにデューティを制限するようにしたことにより、デューティを最適に制限して、最大限にトルクや出力を得ることができる。
【0057】
(実施例6)
以下、本発明の動力発生装置の実施例6について図面を参照しながら説明する。図9は本実施例の構成を示す回路図である。なお、実施例1ないし実施例5と同じ構成要素には同一番号を付与して詳細な説明を省略する。
【0058】
本実施例の構成は、75kΩの充電抵抗82を第2のスイッチング素子8aの両端に接続して備え、他の構成は実施例1ないし実施例5のいずれかの構成と同じとする。
【0059】
本実施例が実施例1ないし実施例5と異なる点は、充電抵抗82を備え、第2のスイッチング素子8a〜8cが開閉動作する以前においてもブートストラップコンデンサ53a〜53cが充電されるようにしたことにある。これはインバータ6の起動時の動作を保証することに関連する。
【0060】
図9において、動作を停止しているとき、すなわち信号a〜fがすべてLOWとなっている場合などには、第2のスイッチング素子8a〜8cはすべて(本実施例では3相であるので3個存在する)は、オフの状態となっている。このとき、第2の直流電源12aからブートストラップコンデンサ53aを充電するためには、第1のスイッチング素子7aのエミッタ端子から、ブートストラップコンデンサ53aの充電電流を引き抜く必要があるが、本実施例においては、充電抵抗82を備えていることにより、前記充電電流の経路が確保され、ブートストラップコンデンサ53aが充電されるので、装置を起動するときに第1の駆動回路10aが確実に動作し、第1のスイッチング素子7aのターンオンが確実に実行される。
【0061】
なお、本実施例では3相の構成としているために、他の2相についてもブートストラップコンデンサ53b〜53cを備えているが、これについては、巻線3a、巻線3b、巻線3cを通じて供給されることにより、僅か1個の充電抵抗82により3相すべてのブートストラップコンデンサ53a〜53cを充電することができる。なお、2個以上の充電抵抗を接続してもよく、その場合には充電電流が大きくなり、充電時間が短くても充電が十分に行われるとともに、複数のブートストラップコンデンサの充電電流の均等化を図れるなどの効果が期待できる。
【0062】
また、本実施例では、第1の直流電源14の電圧を140V、ブートストラップコンデンサ53a〜53cの静電容量を47μfとし、充電抵抗82の抵抗値を75kΩとしていることにより、充電電流は約0.2mAとなり、3相分のブートストラップコンデンサ53a〜53c(計3個)を約8Vまで充電する時間は約7秒となるので、仮に本実施例の動力発生装置を電気洗濯機に使用する場合、電源投入から起動までの待ち時間として十分短い時間で済む。
【0063】
また、停止中に動力発生装置が負荷側から駆動される場合、第2の物体2に備えた永久磁石5により巻線3a〜3cには速度に比例した誘起電力が発生するが、本実施例では充電抵抗82の抵抗値が75kΩと言う大きい値であるので、前記誘起電力による電流は1.8mA以下と小さく、したがって、巻線3a〜3cの焼損などを起こすこともない。なお、第2の物体2の構成は永久磁石5を使用するものに限定するものではなく、その他の構成であってもよく、その場合にも充電抵抗82を設けると言う簡単な構成によりブートストラップコンデンサ53a〜53cを充電することができ、低コストの動力発生装置を実現することができる。
【0064】
以上のように本実施例によれば、第2のスイッチング素子8a〜8cが開閉動作を開始する以前にもブートストラップコンデンサ53a〜53cが充電されるようにしたことにより、確実に動力発生装置を起動することができる。
【0065】
(実施例7)
以下、本発明の動力発生装置を用いた電気洗濯機の一実施例について図面を参照しながら説明する。
【0066】
図9は本実施例の構成を示す断面図である。図9において、洗濯機外枠83は、4本の吊り棒84により水受け槽85を吊り下げており、洗濯兼脱水槽86を水受け槽85内に回転自在に配設し、洗濯兼脱水槽86の底部に攪拌翼87を回転自在に配設している。実施例1ないし実施例6に説明した第1の物体1および第2の物体2とインバータ6とを備えた動力発生装置88は、Vベルト89と減速機構90とを介して攪拌翼87および洗濯兼脱水槽86を駆動する。なお、91は排水弁、92は給水弁である。制御装置93は、たとえば入力手段から入力された情報により、洗い、濯ぎ、脱水の各行程を制御し、動力発生装置88を制御する。
【0067】
上記構成における動作について説明する。洗濯兼脱水槽86に衣類を入れた状態で、制御装置93からの指令により動力発生装置88を駆動させると、動力発生装置88はVベルト89と減速機構90とを介して攪拌翼87を回転させることにより洗濯を実行する。また、脱水時には洗濯兼脱水槽86が回転する。洗濯と脱水との切り替えは、制御装置93からの指令により排水弁91と連動し、さらに減速機構90の内部に備えた遊星ギアの減速の入り切りとも連動して行われる。
【0068】
【発明の効果】
以上のように本発明の請求項1に記載の発明は、少なくとも1つの巻線を備えた第1の物体と、前記第1の物体と相対的に可動に設けられた第2の物体と、第1の直流電源と、両端が前記第1の直流電源に接続され、第1のスイッチング素子と第2のスイッチング素子とを直列接続した直列回路、前記第1のスイッチング素子を開閉駆動する第1の駆動回路、前記第2のスイッチング素子を開閉駆動する第2の駆動回路、前記第2の駆動回路を動作させる第2の直流電源、および前記第2のスイッチング素子の導通時に前記第2の直流電源から充電電流が供給されて前記第1の駆動回路を動作させる直流電源となるブートストラップコンデンサを備えたインバータ回路を前記巻線ごとに備えたインバータと、前記各インバータ回路における前記第1のスイッチング素子の導通期間をPWM制御するPWM回路と、前記PWM制御におけるデューティを制限するデューティ制限回路とを備え、前記デューティ制限回路は、デューティを制限する上限値をインバータの動作周波数に対応して変え、前記ブートストラップコンデンサの端子電圧を前記第1の駆動回路が動作可能なように維持するようにしたから、第1の駆動回路を動作させる直流電源をブートストラップコンデンサのみで構成しながら安定に動作させることができ、軽量かつ低コストの動力発生装置を実現することができる。また、高速時には十分なトルクや出力が得られるとともに、低速時においても、ブートストラップコンデンサに必要な端子電圧が得られる範囲で十分なトルクや出力が得られる動力発生装置を実現することができる。
【0069】
請求項2に記載の発明は、第2の物体は永久磁石を備え、第1の駆動回路および第2の駆動回路は、前記永久磁石の位置を検知する位置検知手段からの信号に基づいて、それぞれ第1のスイッチング素子と第2のスイッチング素子を開閉駆動するようにしたから、効率の高い動力発生装置を実現することができる。
【0070】
請求項3に記載の発明は、請求項1または2記載の動力発生装置を備えたから、軽量、低コストで、高効率、かつ信頼性の高い電気洗濯機を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の動力発生装置の実施例1の構成を示す回路図
【図2】 同実施例における第1の駆動回路および第2の駆動回路とその周辺の構成を示す回路図
【図3】 本発明の動力発生装置の実施例2の構成を示す回路図
【図4】 同実施例の動作を示す特性図
【図5】 本発明の動力発生装置の実施例3の構成を示す回路図
【図6】 同実施例の動作を示す特性図
【図7】 本発明の動力発生装置の実施例4におけるブート電圧検知回路の構成を示す回路図
【図8】 本発明の動力発生装置の実施例5におけるブート電圧演算回路が演算に用いるデューティとブートストラップコンデンサの端子電圧と回転速度との関係を示す特性図
【図9】 本発明の動力発生装置の実施例6の構成を示す回路図
【図10】 本発明の電気洗濯機の一実施例の構成を示す断面図
【図11】 従来の動力発生装置の構成を示す回路図
【図12】 同従来例における第1の駆動回路および第2の駆動回路とその周辺の構成を示す回路図
【符号の説明】
1 第1の物体
2 第2の物体
3 3相巻線
3a、3b、3c 巻線
4 位置検知手段
4a、4b、4c ホールIC
5 永久磁石
6 インバータ
6a、6b、6c インバータ回路
7a、7b、7c 第1のスイッチング素子
8a、8b、8c 第2のスイッチング素子
9a、9b、9c ドライバ
10a、10b、10c 第1の駆動回路
11a、11b、11c 第2の駆動回路
12a、12b、12c 第2の直流電源
13a、13b、13c 第3の直流電源
14 第1の直流電源
15 3相分配回路
16a、16b、16c AND回路
17 PWM回路
18 発振回路
19 コンパレータ
20 可変抵抗
21 バイアス電源
22 商用電源
23 整流ブリッジ
24 チョークコイル
25 平滑コンデンサ
26 フォトカップラ
27、28、33、38 NPNトランジスタ
29、34 PNPトランジスタ
30、31、32、35、36、51 抵抗
37 スイッチング電源
39 駆動回路
40 トランス
41 スナバ
42、43、44、45、46 ダイオード
47、48、49、50 電解コンデンサ
52 コンデンサ
53a、53b、53c ブートストラップコンデンサ
54 デューティ制限回路
55、57 抵抗
56 ダイオード
58 ツエナーダイオード
59 速度検知回路
60 誤差増幅器
61 基準電圧源
62 NPNトランジスタ
63、64 抵抗
65 トランス
66 整流ブリッジ
67 定電圧IC
68、69 電解コンデンサ
70 電圧セレクタ
71、72 基準電圧源
73 周波数判定回路
74 ブート電圧検知回路
75 ツエナーダイオード
76 フォトカップラ
77、79 抵抗
78 直流電源
80 演算増幅器
81 基準電圧源
82 充電抵抗
83 洗濯機外枠
84 吊り棒
85 水受け槽
86 洗濯兼脱水槽
87 攪拌翼
88 動力発生装置
89 Vベルト
90 減速機構
91 排水弁
92 給水弁
93 制御装置[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a power generation device such as a motor or a linear motor used for home or industry, and an electric washing machine using the power generation device.
[0002]
[Prior art]
Hereinafter, a conventional power generation device will be described with reference to the drawings. FIG. 11 is a circuit diagram showing a configuration of a conventional power generator. In FIG. 11, the stator which comprises the
[0003]
The
[0004]
Although not shown, the configurations of the inverter circuit 6b and the inverter circuit 6c are the same as those of the inverter circuit 6a. The inverter circuit 6b includes a series circuit of a first switching element 7b and a second switching element 8b. And a driver 9b including a first drive circuit 10b and a second drive circuit 11b, and a second DC power supply 12b and a third DC power supply 13b are connected to the inverter circuit 6c. A switching circuit 7c and a second switching element 8c, and a driver 9c including a first driving circuit 10c and a second driving circuit 11c, and a second DC power supply 12c and a third DC A power source 13c is connected.
[0005]
[0006]
[0007]
The operation in the above configuration will be described. The position detection means 4 detects the relative rotation angle of the
[0008]
At this time, the third
[0009]
By the above operation, the current corresponding to the rotation angle of the
[0010]
Here, the
[0011]
FIG. 12 is a circuit diagram showing in detail the configuration of the
[0012]
In FIG. 12, the first
[0013]
The switching
[0014]
As described above, the DC power supply for the second drive circuits 11a to 11c, that is, the second
[0015]
[Problems to be solved by the invention]
In such a conventional power generation device, the
[0016]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention solves the above-described problems, and a power generation device that operates stably at a low cost, at a low cost, by simplifying the configuration of a DC power source that operates the first drive circuit and the second drive circuit in each inverter circuit. An object is to provide an electric washing machine using the same.
[0017]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the power generation device of the present invention provides:A PWM circuit that PWM-controls the conduction period of the first switching element in each inverter circuit; and a duty limiting circuit that limits the duty in the PWM control, the dutyThe limit circuit changes the upper limit value that limits the duty according to the operating frequency of the inverter,The terminal voltage of the bootstrap capacitor is maintained so that the first driving circuit can operate.Is.
[0018]
According to the present invention, a DC power source for operating the first drive circuit can be stably operated while being constituted only by a bootstrap capacitor, and a light-weight and low-cost power generation device can be realized.In addition, it is possible to realize a power generation device that can obtain sufficient torque and output at high speeds, and can obtain sufficient torque and output within a range in which a terminal voltage necessary for the bootstrap capacitor can be obtained even at low speeds.
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Claim 1The invention described in 1 is a first object having at least one winding, a second object that is movably provided relative to the first object, a first DC power source, A series circuit connected to a first DC power source, in which a first switching element and a second switching element are connected in series, a first drive circuit for opening and closing the first switching element, and the second switching element A second drive circuit that opens and closes the second drive circuit, a second DC power source that operates the second drive circuit, and a charging current supplied from the second DC power source when the second switching element is turned on. An inverter provided with a bootstrap capacitor serving as a DC power source for operating one drive circuit for each of the windings; and an induction circuit for the first switching element in each inverter circuit. A PWM circuit that performs PWM control of a period; and a duty limit circuit that limits a duty in the PWM control, wherein the duty limit circuit changes an upper limit value that limits the duty in accordance with an operating frequency of the inverter, and the bootstrap The terminal voltage of the capacitor is maintained so that the first drive circuit can operate.
[0020]
TheThe root strap capacitor is a capacitor that acts as a DC power source for the first drive circuit that opens and closes the first switching element, and can be realized by an electrolytic capacitor having a large electric capacity. Further, the second DC power source that operates the second drive circuit that drives the second switching element to open and close can be realized with a simple configuration that rectifies and smoothes the commercial power source, for example. Further, by connecting the bootstrap capacitor to the second DC power source through a diode and a resistor, a charging current is supplied during a period in which the second switching element is conductive. The diode is provided for preventing backflow, and the resistor is provided for suppressing an excessive charging current. The duty limiting circuit is a means for limiting the duty in PWM control. In the normal means, the voltage for increasing the duty corresponding to the operating frequency of the inverter is limited by a Zener diode or the like. The operating frequency of the inverter is detected by using a signal from a position detection means such as a Hall IC, but corresponds to the rotational speed in the rotational motion.
[0021]
As a result, the DC power source for operating the first drive circuit can be stably operated with only the bootstrap capacitor, and a light-weight and low-cost power generation device can be realized. In addition, it is possible to realize a power generation device that can obtain sufficient torque and output at high speeds, and can obtain sufficient torque and output within a range in which a terminal voltage necessary for the bootstrap capacitor can be obtained even at low speeds.
[0022]
Claim 2In the invention described in
[0023]
Claim 3The invention according to
[0024]
【Example】
Example 1
Hereinafter, a first embodiment of the power generation device of the present invention will be described with reference to the drawings.To do.FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration of the present embodiment, and FIG. 2 is a circuit diagram showing configurations of a first drive circuit and a second drive circuit and their peripherals in the present embodiment. The same constituent elements as those in the conventional example shown in FIGS. 11 and 12 are given the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
[0025]
The main difference between the present embodiment and the conventional example is that the bootstrap capacitors 53a to 53c for supplying power to the
[0026]
In FIG. 1, a second
[0027]
The output of the
[0028]
The
[0029]
FIG. 2 is a circuit diagram showing the configuration of the
[0030]
In FIG. 2, the configuration of the first
[0031]
The operation in the above configuration will be described. The second drive circuits 11a to 11c operate by being supplied with a common power supply from the second
[0032]
As described above, generally used first switching elements 7a to 7c are N-channel IGBTs (MOSFETs), NPN power transistors that increase the current consumption of the
[0033]
As described above, according to the present embodiment, the
[0034]
In the present embodiment, the
[0035]
(Example 2)
Hereinafter, Example 2 of the power generation device of the present invention will be described with reference to the drawings.To do.FIG. 3 is a circuit diagram showing the configuration of this embodiment. In addition, the same number is attached | subjected to the same component as Example 1, and detailed description is abbreviate | omitted. The present embodiment is different from the first embodiment in that the
[0036]
In FIG. 3, the
[0037]
The operation in the above configuration will be described. FIG. 4 is a characteristic diagram showing the operation of the
[0038]
With the above operation, the duty is forcibly limited to 80% during low-speed rotation, so that a sufficient charging current is supplied to the bootstrap capacitors 53a to 53c, and the first switching elements 7a to 7c are supplied. Can be reliably turned on. In this embodiment, the
[0039]
As described above, according to the present embodiment, the duty is limited only in the low speed region where the operating frequency of the inverter 6 is equal to or lower than the predetermined value, so that the terminal voltages of the bootstrap capacitors 53a to 53c are secured, and In the high speed range, sufficient torque and output can be obtained without limiting the duty.
[0040]
(Example 3)
Hereinafter, Example 3 of the power generation device of the present invention will be described with reference to the drawings.To do.FIG. 5 is a circuit diagram showing the configuration of this embodiment. In addition, the same number is attached | subjected to the same component as Example 1 thru | or Example 1, and detailed description is abbreviate | omitted. This embodiment is different from the second embodiment in that the duty limit in the low speed range is changed in accordance with the operating frequency of the inverter. This is intended to obtain sufficient torque and output while limiting the duty even in the low speed range.
[0041]
FIG. 6 is a characteristic diagram showing the operation of the
[0042]
In this embodiment, the duty is 67% under the condition of f = 0, the duty is 100% under the condition of f = 40 Hz, and the duty is 100% under the condition of f> 40 Hz. It is trying to become.
[0043]
With the above configuration, in this embodiment, the terminal voltages of the bootstrap capacitors 53a to 53c are ensured to be equal to or higher than a predetermined value under any frequency f condition, that is, the rotational speed condition, and the
[0044]
In this embodiment, the duty relationship with respect to the frequency f is a straight line under the condition of 0 <f <40 Hz. However, the present invention is not limited to a straight line, and a curve may be used. By optimizing the curve, it becomes possible to minimize the duty limit while ensuring the terminal voltages of the bootstrap capacitors 53a to 53c at any rotational speed, and the capability as a power generation device is sufficient. Can be demonstrated.
[0045]
As described above, according to this embodiment, the duty limit in the low speed range is suppressed as much as possible in accordance with the operating frequency of the inverter 6, and sufficient torque is ensured in the low speed range while ensuring the terminal voltages of the bootstrap capacitors 53a to 53c. And output can be obtained.
[0046]
Example 4
Hereinafter, Example 4 of the power generator of the present invention will be described with reference to the drawings.To do.The difference of the present embodiment from the third embodiment is that the
[0047]
FIG. 7 is a circuit diagram showing the configuration of the boot
[0048]
The output of the
[0049]
When the rotation speed is high, the bootstrap capacitor 53a is frequently charged at the fundamental frequency, so that the output voltage of the
[0050]
As described above, according to this embodiment, the
[0051]
(Example 5)
Hereinafter, Example 5 of the power generation device of the present invention will be described with reference to the drawings.To do.The present embodiment is different from the fourth embodiment in that the
[0052]
The operation in the above configuration will be described. FIG. 8 is a characteristic diagram showing the rotation speed and the terminal voltage Vs of the bootstrap capacitor 53a (however, the ripple bottom value) under each duty condition in this embodiment. As shown in the figure, the value of the terminal voltage Vs with respect to the rotational speed of the power generator is greatly influenced by the duty particularly in the low speed region.
[0053]
The boot voltage calculation circuit calculates a duty necessary to maintain the terminal voltage Vs of the bootstrap capacitor 53a at a predetermined value with respect to the current rotation speed based on the characteristics of FIG. Feedback. Thereby, the terminal voltage Vs of the bootstrap capacitor 53a can be controlled to be maintained at a predetermined value.
[0054]
In this embodiment, if the duty is 90% and 500 rpm, the estimated value of the terminal voltage Vs is 8V. Even if the duty is 100% and 800 rpm, the estimated value of the terminal voltage Vs is 8V. In the present embodiment, the voltage at which the
[0055]
Note that the boot voltage calculation circuit may have the characteristics shown in FIG. 8 in a mathematical formula, or may be stored in a memory as a data table.
[0056]
As described above, according to the present embodiment, by limiting the duty so as to maintain the terminal voltages of the bootstrap capacitors 53a to 53c at a predetermined minimum value, the duty is optimally limited, Torque and output can be obtained to the maximum.
[0057]
(Example 6)
Hereinafter, Example 6 of the power generation device of the present invention will be described with reference to the drawings.To do.FIG. 9 is a circuit diagram showing the configuration of this embodiment. In addition, the same number is attached | subjected to the same component as Example 1 thru | or Example 5, and detailed description is abbreviate | omitted.
[0058]
The configuration of this embodiment includes a 75
[0059]
This embodiment is different from the first to fifth embodiments in that a charging
[0060]
In FIG. 9, when the operation is stopped,IeFor example, when the signals a to f are all LOW, all the second switching elements 8a to 8c (there are three phases in this embodiment) are in an OFF state. . At this time, in order to charge the bootstrap capacitor 53a from the second
[0061]
In the present embodiment, since it has a three-phase configuration, the other two phases are also provided with bootstrap capacitors 53b to 53c, which are supplied through winding 3a, winding 3b, and winding 3c. As a result, all the three bootstrap capacitors 53a to 53c can be charged by only one charging
[0062]
In the present embodiment, the voltage of the first
[0063]
Further, when the power generation device is driven from the load side during the stop, the
[0064]
As described above, according to the present embodiment, the bootstrap capacitors 53a to 53c are charged even before the second switching elements 8a to 8c start the opening / closing operation, thereby reliably Can be activated.
[0065]
(Example 7)
Hereinafter, an embodiment of an electric washing machine using the power generation device of the present invention will be described with reference to the drawings.To do.
[0066]
FIG. 9 is a cross-sectional view showing the configuration of this embodiment. In FIG. 9, a washing machine
[0067]
The operation in the above configuration will be described. When the
[0068]
【The invention's effect】
As described above, the invention described in
[0069]
Claim 2In the described invention, the second object includes a permanent magnet, and each of the first drive circuit and the second drive circuit is based on a signal from a position detection unit that detects the position of the permanent magnet. Since the switching element and the second switching element are driven to open and close, a highly efficient power generation device can be realized.
[0070]
Claim 3Since the described invention includes the power generation device according to
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration of a first embodiment of a power generation apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is a circuit diagram showing a configuration of a first drive circuit and a second drive circuit and their peripherals in the embodiment;
FIG. 3 is a circuit diagram showing a configuration of a power generator according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a characteristic diagram showing the operation of the embodiment.
FIG. 5 is a circuit diagram showing the configuration of a power generator according to
FIG. 6 is a characteristic diagram showing the operation of the embodiment.
FIG. 7 is a circuit diagram showing a configuration of a boot voltage detection circuit in Embodiment 4 of the power generation device of the present invention.
FIG. 8 is a characteristic diagram showing the relationship among the duty used by the boot voltage calculation circuit in the fifth embodiment of the power generation device of the present invention, the terminal voltage of the bootstrap capacitor, and the rotation speed;
FIG. 9 is a circuit diagram showing the configuration of Embodiment 6 of the power generating device of the present invention;
FIG. 10 is a sectional view showing the configuration of an embodiment of the electric washing machine of the present invention.
FIG. 11 is a circuit diagram showing a configuration of a conventional power generation device.
FIG. 12 is a circuit diagram showing a configuration of a first drive circuit and a second drive circuit and their peripherals in the conventional example
[Explanation of symbols]
1 First object
2 Second object
3 Three-phase winding
3a, 3b, 3c winding
4 Position detection means
4a, 4b, 4c Hall IC
5 Permanent magnet
6 Inverter
6a, 6b, 6c Inverter circuit
7a, 7b, 7c first switching element
8a, 8b, 8c Second switching element
9a, 9b, 9c driver
10a, 10b, 10c first drive circuit
11a, 11b, 11c Second drive circuit
12a, 12b, 12c Second DC power supply
13a, 13b, 13c Third DC power supply
14 First DC power supply
15 Three-phase distribution circuit
16a, 16b, 16c AND circuit
17 PWM circuit
18 Oscillator circuit
19 Comparator
20 Variable resistance
21 Bias power supply
22 Commercial power supply
23 Rectifier bridge
24 Choke coil
25 Smoothing capacitor
26 Photocoupler
27, 28, 33, 38 NPN transistor
29, 34 PNP transistors
30, 31, 32, 35, 36, 51 Resistance
37 Switching power supply
39 Drive circuit
40 transformer
41 Snubber
42, 43, 44, 45, 46 Diode
47, 48, 49, 50 Electrolytic capacitors
52 capacitors
53a, 53b, 53c Bootstrap capacitor
54 Duty limit circuit
55, 57 resistance
56 diodes
58 Zener diode
59 Speed detection circuit
60 Error amplifier
61 Reference voltage source
62 NPN transistor
63, 64 resistance
65 transformer
66 Rectifier Bridge
67 Constant voltage IC
68, 69 Electrolytic capacitor
70 voltage selector
71, 72 Reference voltage source
73 Frequency judgment circuit
74 Boot voltage detection circuit
75 Zener diode
76 Photocoupler
77, 79 resistance
78 DC power supply
80 operational amplifier
81 Reference voltage source
82 Charging resistance
83 Outer frame of washing machine
84 Hanging rod
85 water tank
86 Washing and dewatering tank
87 Stirring blade
88 Power generator
89 V belt
90 Reduction mechanism
91 Drain valve
92 Water supply valve
93 Controller
Claims (3)
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