JP2001008481A - モータ駆動装置 - Google Patents
モータ駆動装置Info
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- JP2001008481A JP2001008481A JP11169559A JP16955999A JP2001008481A JP 2001008481 A JP2001008481 A JP 2001008481A JP 11169559 A JP11169559 A JP 11169559A JP 16955999 A JP16955999 A JP 16955999A JP 2001008481 A JP2001008481 A JP 2001008481A
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- output
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- inverter
- drive device
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 モータ駆動システムのコストダウン，省スペ
ースおよび省配線化などを図る。 【解決手段】 インバータの主回路，電流制御機能など
を一体成形した、図示のようなインテリジェント・パワ
ー・モジュールＩＰＭをモータ３に搭載して一体化する
ことにより、冷却ファン等の共通部品の削減やインバー
タとモータ間の配線を省略し得るようにする。
ースおよび省配線化などを図る。 【解決手段】 インバータの主回路，電流制御機能など
を一体成形した、図示のようなインテリジェント・パワ
ー・モジュールＩＰＭをモータ３に搭載して一体化する
ことにより、冷却ファン等の共通部品の削減やインバー
タとモータ間の配線を省略し得るようにする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、インバータとモ
ータとを一体化したモータ駆動装置に関する。
ータとを一体化したモータ駆動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、インバータを介してモータを駆動
する場合、それぞれ個別に製造されたインバータとモー
タを用途に応じて選択し、両者を組み合わせて用いるの
が一般的である。図６にその例を示す。インバータはこ
こでは、整流器１，逆変換器２からなる主回路と、電流
検出回路５を含む電流制御系６，故障検出部７および速
度・位置検出部８等からなる制御回路とから構成され、
モータ３に接続されている。モータ３にはエンコーダ１
０が設けられ、その出力はエンコーダ・インターフェイ
ス部としての速度・位置検出部８に与えられる。また、
インバータおよびモータには冷却ファン９，９Ａがそれ
ぞれ設けられる。
する場合、それぞれ個別に製造されたインバータとモー
タを用途に応じて選択し、両者を組み合わせて用いるの
が一般的である。図６にその例を示す。インバータはこ
こでは、整流器１，逆変換器２からなる主回路と、電流
検出回路５を含む電流制御系６，故障検出部７および速
度・位置検出部８等からなる制御回路とから構成され、
モータ３に接続されている。モータ３にはエンコーダ１
０が設けられ、その出力はエンコーダ・インターフェイ
ス部としての速度・位置検出部８に与えられる。また、
インバータおよびモータには冷却ファン９，９Ａがそれ
ぞれ設けられる。
【０００３】上記電流制御系は、例えば図７のように構
成される。すなわち、各相電流指令値を入力し、各相電
流検出回路５で検出された各相電流値との偏差を演算す
る誤差増幅器６１Ｂと、この偏差を小さくするように所
定の演算を行なう電流調節器ＡＣＲ６２Ｂと、このＡＣ
Ｒ６２Ｂの出力信号とキャリア信号６４Ｂとを比較し
て、パルス幅変調（ＰＷＭ）信号を生成するＰＷＭ変換
回路６３Ｂと、この信号から上下アームの短絡を防止す
るための上下アーム信号を演算するオンディレー回路６
５と、この上下アーム信号をもとに各相アームのスイッ
チング素子をオン／オフする駆動回路６６１，６６２と
により、各相電流を制御する構成となっている。なお、
７Ａは各相電流検出値から過電流を検出する、過電流検
出回路などの故障検出部である。
成される。すなわち、各相電流指令値を入力し、各相電
流検出回路５で検出された各相電流値との偏差を演算す
る誤差増幅器６１Ｂと、この偏差を小さくするように所
定の演算を行なう電流調節器ＡＣＲ６２Ｂと、このＡＣ
Ｒ６２Ｂの出力信号とキャリア信号６４Ｂとを比較し
て、パルス幅変調（ＰＷＭ）信号を生成するＰＷＭ変換
回路６３Ｂと、この信号から上下アームの短絡を防止す
るための上下アーム信号を演算するオンディレー回路６
５と、この上下アーム信号をもとに各相アームのスイッ
チング素子をオン／オフする駆動回路６６１，６６２と
により、各相電流を制御する構成となっている。なお、
７Ａは各相電流検出値から過電流を検出する、過電流検
出回路などの故障検出部である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】以上のような構成で
は、１）コストダウンが難しい、２）ノイズの影響によ
りモータとインバータとの距離を長くできない、３）省
スペース化が難しい、４）省配線化が難しい、などの問
題がある。したがって、この発明の課題は省スペース
化，省配線化を図りコストを低減することにある。
は、１）コストダウンが難しい、２）ノイズの影響によ
りモータとインバータとの距離を長くできない、３）省
スペース化が難しい、４）省配線化が難しい、などの問
題がある。したがって、この発明の課題は省スペース
化，省配線化を図りコストを低減することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】このような課題を解決す
るため、請求項１の発明では、インバータの主回路と電
流制御系をモジュール化し、これをモータとともに一体
化したことを特徴とする。請求項２の発明では、インバ
ータの主回路を構成する整流器および逆変換器と、パル
ス幅（ＰＷＭ）変調式電流制御系としての誤差増幅器，
電流調節器，ＰＷＭ変調回路，オンディレー回路，ドラ
イブ回路および電流検出回路と、故障検出部と、エンコ
ーダ・インターフェイス部とをモジュール化し、直流中
間コンデンサ，電流検出用シャント抵抗を外付けとし、
モータとともに一体化したことを特徴とする。この請求
項２の発明では、前記パルス幅変調式電流制御系に代え
てパルス密度変調式電流制御系で構成することができる
（請求項３の発明）。
るため、請求項１の発明では、インバータの主回路と電
流制御系をモジュール化し、これをモータとともに一体
化したことを特徴とする。請求項２の発明では、インバ
ータの主回路を構成する整流器および逆変換器と、パル
ス幅（ＰＷＭ）変調式電流制御系としての誤差増幅器，
電流調節器，ＰＷＭ変調回路，オンディレー回路，ドラ
イブ回路および電流検出回路と、故障検出部と、エンコ
ーダ・インターフェイス部とをモジュール化し、直流中
間コンデンサ，電流検出用シャント抵抗を外付けとし、
モータとともに一体化したことを特徴とする。この請求
項２の発明では、前記パルス幅変調式電流制御系に代え
てパルス密度変調式電流制御系で構成することができる
（請求項３の発明）。
【０００６】上記請求項３の発明においては、前記パル
ス密度変調式電流制御系として、電流指令値と電流検出
値とを加算する加算器と、この加算結果を量子化するコ
ンパレータと、このコンパレータ出力にもとづきインバ
ータ主回路のスイッチング素子のオン／オフ信号を演算
するオンディレー回路と、このオンディレー回路出力に
もとづきインバータ主回路のスイッチング素子を駆動す
るドライブ回路と、インバータの各相電流を検出する電
流検出回路と、この電流検出回路の出力と前記加算器の
出力との偏差を演算する誤差増幅器と、この誤差増幅器
の出力をクロック信号に同期してサンプル／ホールドす
るサンプル／ホールド回路と、このサンプル／ホールド
回路の出力を前記電流検出値としてフィードバックする
ことができる（請求項４の発明）。
ス密度変調式電流制御系として、電流指令値と電流検出
値とを加算する加算器と、この加算結果を量子化するコ
ンパレータと、このコンパレータ出力にもとづきインバ
ータ主回路のスイッチング素子のオン／オフ信号を演算
するオンディレー回路と、このオンディレー回路出力に
もとづきインバータ主回路のスイッチング素子を駆動す
るドライブ回路と、インバータの各相電流を検出する電
流検出回路と、この電流検出回路の出力と前記加算器の
出力との偏差を演算する誤差増幅器と、この誤差増幅器
の出力をクロック信号に同期してサンプル／ホールドす
るサンプル／ホールド回路と、このサンプル／ホールド
回路の出力を前記電流検出値としてフィードバックする
ことができる（請求項４の発明）。
【０００７】上記請求項４の発明においては、前記電流
指令値をパルス密度変調信号とし、これを絶縁回路で絶
縁し、フィルタ回路でアナログ値に変換して入力するこ
とができる（請求項５の発明）。上記請求項４または５
の発明においては、前記電流検出値をパルス密度変調し
絶縁回路で絶縁して入力することができる（請求項６の
発明）。請求項６の発明においては、前記パルス密度変
調を、電流検出値とサンプル／ホールド回路の出力とを
加算する加算器と、この加算結果を量子化するコンパレ
ータと、このコンパレータの出力と前記加算器の出力と
の偏差を演算する誤差増幅器と、この誤差増幅器の出力
をクロック信号に同期してサンプル／ホールドするサン
プル／ホールド回路とを設け、このサンプル／ホールド
回路の出力を前記加算器にフィードバックして行なうこ
とができる（請求項７の発明）。
指令値をパルス密度変調信号とし、これを絶縁回路で絶
縁し、フィルタ回路でアナログ値に変換して入力するこ
とができる（請求項５の発明）。上記請求項４または５
の発明においては、前記電流検出値をパルス密度変調し
絶縁回路で絶縁して入力することができる（請求項６の
発明）。請求項６の発明においては、前記パルス密度変
調を、電流検出値とサンプル／ホールド回路の出力とを
加算する加算器と、この加算結果を量子化するコンパレ
ータと、このコンパレータの出力と前記加算器の出力と
の偏差を演算する誤差増幅器と、この誤差増幅器の出力
をクロック信号に同期してサンプル／ホールドするサン
プル／ホールド回路とを設け、このサンプル／ホールド
回路の出力を前記加算器にフィードバックして行なうこ
とができる（請求項７の発明）。
【０００８】
【発明の実施の形態】図１はこの発明の第1の実施の形
態を示す構成図である。これは、図示のように、インバ
ータ主回路を構成する整流器１,逆変換器２と、電流検
出回路５を含む電流制御系６と、故障検出部７と、エン
コーダ・インターフェイス部（速度・位置検出部）８と
を一体化してインテリジェント・パワー・モジュール
（ＩＰＭ）構成とし、直流中間コンデンサＣ，電流検出
用シャント抵抗４を外付けとし、モータ３と一体化して
モータ駆動装置とするものである。なお、このような一
体化は、例えば図２のように、モータ端子箱３１の端子
台３２にＩＰＭ３３の出力端子３４を単にねじ等で接続
することにより、簡単に実現できる。また、直流中間コ
ンデンサＣ，電流検出用シャント抵抗４を外付けするの
は、モータの定格によって異なる値のものが必要となる
からであり、さらにコンデンサは寿命部品であるためで
ある。こうすることにより、例えば冷却ファン等の共通
部品が削減でき、インバータとモータ間の配線を実質的
になくすことができる。
態を示す構成図である。これは、図示のように、インバ
ータ主回路を構成する整流器１,逆変換器２と、電流検
出回路５を含む電流制御系６と、故障検出部７と、エン
コーダ・インターフェイス部（速度・位置検出部）８と
を一体化してインテリジェント・パワー・モジュール
（ＩＰＭ）構成とし、直流中間コンデンサＣ，電流検出
用シャント抵抗４を外付けとし、モータ３と一体化して
モータ駆動装置とするものである。なお、このような一
体化は、例えば図２のように、モータ端子箱３１の端子
台３２にＩＰＭ３３の出力端子３４を単にねじ等で接続
することにより、簡単に実現できる。また、直流中間コ
ンデンサＣ，電流検出用シャント抵抗４を外付けするの
は、モータの定格によって異なる値のものが必要となる
からであり、さらにコンデンサは寿命部品であるためで
ある。こうすることにより、例えば冷却ファン等の共通
部品が削減でき、インバータとモータ間の配線を実質的
になくすことができる。
【０００９】図１では、電流制御系を図７の従来例と同
じく、誤差増幅器６１Ｂ，ＡＣＲ６２Ｂ，ＰＷＭ変換回
路６３Ｂ，オンディレー回路６５，駆動回路６６１，６
６２および電流検出回路５等からなるＰＷＭ方式とする
ことができるが、図３のようにパルス密度変調（ＰＮＭ
とも略記する）方式にすることもできる。すなわち、電
流指令値を電流検出値に加算する加算器６１Ａと、この
加算結果を量子化するコンパレータ６２Ａと、電流検出
回路５の出力と加算器６１Ａの出力との偏差を演算する
誤差演算器６３Ａと、誤差演算器６３Ａからの出力を外
部クロック信号に同期してサンプル／ホールドするサン
プル／ホールド回路（Ｓ／Ｈ）６４Ａとから構成し、こ
のＳ／Ｈ６４Ａの出力を電流検出値としてフィードバッ
クする。なお、コンパレータ６２Ａの出力にもとづき、
オンディレー回路６５にて上下アーム信号が生成され、
駆動部６６１，６６２により各相アームのスイッチング
素子がオン／オフ駆動され、各相電流の制御が行なわれ
る構成となっているのは従来と同様である。加算器６１
Ａ，コンパレータ６２Ａ，誤差演算器６３ＡおよびＳ／
Ｈ６４Ａ等はＰＮＭ回路としてモジュール化し得るの
で、回路の簡略化が可能となる。
じく、誤差増幅器６１Ｂ，ＡＣＲ６２Ｂ，ＰＷＭ変換回
路６３Ｂ，オンディレー回路６５，駆動回路６６１，６
６２および電流検出回路５等からなるＰＷＭ方式とする
ことができるが、図３のようにパルス密度変調（ＰＮＭ
とも略記する）方式にすることもできる。すなわち、電
流指令値を電流検出値に加算する加算器６１Ａと、この
加算結果を量子化するコンパレータ６２Ａと、電流検出
回路５の出力と加算器６１Ａの出力との偏差を演算する
誤差演算器６３Ａと、誤差演算器６３Ａからの出力を外
部クロック信号に同期してサンプル／ホールドするサン
プル／ホールド回路（Ｓ／Ｈ）６４Ａとから構成し、こ
のＳ／Ｈ６４Ａの出力を電流検出値としてフィードバッ
クする。なお、コンパレータ６２Ａの出力にもとづき、
オンディレー回路６５にて上下アーム信号が生成され、
駆動部６６１，６６２により各相アームのスイッチング
素子がオン／オフ駆動され、各相電流の制御が行なわれ
る構成となっているのは従来と同様である。加算器６１
Ａ，コンパレータ６２Ａ，誤差演算器６３ＡおよびＳ／
Ｈ６４Ａ等はＰＮＭ回路としてモジュール化し得るの
で、回路の簡略化が可能となる。
【００１０】図４に図３の変形例を示す。これは、電流
指令値をＰＮＭ信号として加算器６１Ａに入力するよう
にした点が特徴で、その他は図３と同様である。すなわ
ち、ＰＮＭ信号をフォトカプラ（またはパルストラン
ス）２０により絶縁し、フィルタ回路２１でアナログ量
に変換して、図３と同様の電流制御系に入力するもので
ある。
指令値をＰＮＭ信号として加算器６１Ａに入力するよう
にした点が特徴で、その他は図３と同様である。すなわ
ち、ＰＮＭ信号をフォトカプラ（またはパルストラン
ス）２０により絶縁し、フィルタ回路２１でアナログ量
に変換して、図３と同様の電流制御系に入力するもので
ある。
【００１０】図４では電流指令値をＰＮＭ信号として入
力するようにしたが、電流検出値をＰＮＭ信号として入
力することもできる。図５はその例を示すもので、加算
器６１１Ａ，コンパレータ６２１Ａ，誤差増幅器６３１
ＡおよびＳ／Ｈ６４１Ａなどより構成され、電流検出値
をＰＮＭ信号に変換する手法は図３の場合と同じであ
り、フォトカプラ（またはパルストランス）２０Ａによ
り絶縁して伝達するのは、図４の場合と同様である。
力するようにしたが、電流検出値をＰＮＭ信号として入
力することもできる。図５はその例を示すもので、加算
器６１１Ａ，コンパレータ６２１Ａ，誤差増幅器６３１
ＡおよびＳ／Ｈ６４１Ａなどより構成され、電流検出値
をＰＮＭ信号に変換する手法は図３の場合と同じであ
り、フォトカプラ（またはパルストランス）２０Ａによ
り絶縁して伝達するのは、図４の場合と同様である。
【００１１】
【発明の効果】インバータとモータとの間の配線が長く
なると、浮遊容量が増大しインバータ出力電圧にスパイ
ク電圧が発生して、モータの絶縁破壊を招くおそれがあ
ったが、この発明によれば配線が不要となるので、上記
のようなおそれをなくすことができる。一般に、インバ
ータもモータも熱を発生する。従来インバータは配電盤
内に収納されているため、熱設計が難しかったが、この
発明のように一体化すれば熱の放散設備の共用化を図る
ことが可能となる。
なると、浮遊容量が増大しインバータ出力電圧にスパイ
ク電圧が発生して、モータの絶縁破壊を招くおそれがあ
ったが、この発明によれば配線が不要となるので、上記
のようなおそれをなくすことができる。一般に、インバ
ータもモータも熱を発生する。従来インバータは配電盤
内に収納されているため、熱設計が難しかったが、この
発明のように一体化すれば熱の放散設備の共用化を図る
ことが可能となる。
【図１】この発明の第１の実施の形態を示す構成図であ
る。
る。
【図２】モータとＩＰＭの一体化例を示す概要図であ
る。
る。
【図３】図１における電流制御系の具体例を示す構成図
である。
である。
【図４】図３の変形例を示す構成図である。
【図５】図３の別の変形例を示す構成図である。
【図６】モータ駆動装置の従来例を示す構成図である。
【図７】図６における電流制御系の例を示すブロック図
である。
である。
１…整流器、２…逆変換器、３…モータ、４…シャント
抵抗、５…電流検出回路、６…電流制御系、６１Ａ，６
１１Ａ…加算器、６２Ａ，６２１Ａ…コンパレータ、６
３Ａ，６３１Ａ，６１Ｂ…誤差増幅器、６２Ｂ…電流調
節器（ＡＳＲ）、６３Ｂ…ＰＷＭ変換回路、６４Ａ，６
４１Ａ…サンプル／ホールド回路（Ｓ／Ｈ）、６５…オ
ンディレー回路、６６１，６６２…駆動回路、７…故障
検出部、７Ａ…過電流検出回路、８…速度・位置検出部
（エンコーダ・インターフェイス部）、９，９Ａ…冷却
ファン、１０…エンコーダ、２０，２０Ａ…フォトカプ
ラ、２１…フィルタ回路、３１…モータ端子箱、３２…
モータ端子台、３３…ＩＰＭ、３４…ＩＰＭ端子。
抵抗、５…電流検出回路、６…電流制御系、６１Ａ，６
１１Ａ…加算器、６２Ａ，６２１Ａ…コンパレータ、６
３Ａ，６３１Ａ，６１Ｂ…誤差増幅器、６２Ｂ…電流調
節器（ＡＳＲ）、６３Ｂ…ＰＷＭ変換回路、６４Ａ，６
４１Ａ…サンプル／ホールド回路（Ｓ／Ｈ）、６５…オ
ンディレー回路、６６１，６６２…駆動回路、７…故障
検出部、７Ａ…過電流検出回路、８…速度・位置検出部
（エンコーダ・インターフェイス部）、９，９Ａ…冷却
ファン、１０…エンコーダ、２０，２０Ａ…フォトカプ
ラ、２１…フィルタ回路、３１…モータ端子箱、３２…
モータ端子台、３３…ＩＰＭ、３４…ＩＰＭ端子。
Claims (7)
- 【請求項１】 インバータの主回路と電流制御系をモジ
ュール化し、これをモータとともに一体化したことを特
徴とするモータ駆動装置。 - 【請求項２】 インバータの主回路を構成する整流器お
よび逆変換器と、パルス幅（ＰＷＭ）変調式電流制御系
としての誤差増幅器，電流調節器，ＰＷＭ変調回路，オ
ンディレー回路，ドライブ回路および電流検出回路と、
故障検出部と、エンコーダ・インターフェイス部とをモ
ジュール化し、直流中間コンデンサ，電流検出用シャン
ト抵抗を外付けとし、モータとともに一体化したことを
特徴とするモータ駆動装置。 - 【請求項３】 前記パルス幅変調式電流制御系に代えて
パルス密度変調式電流制御系で構成することを特徴とす
る請求項２に記載のモータ駆動装置。 - 【請求項４】 前記パルス密度変調式電流制御系とし
て、電流指令値と電流検出値とを加算する加算器と、こ
の加算結果を量子化するコンパレータと、このコンパレ
ータ出力にもとづきインバータ主回路のスイッチング素
子のオン／オフ信号を演算するオンディレー回路と、こ
のオンディレー回路出力にもとづきインバータ主回路の
スイッチング素子を駆動するドライブ回路と、インバー
タの各相電流を検出する電流検出回路と、この電流検出
回路の出力と前記加算器の出力との偏差を演算する誤差
増幅器と、この誤差増幅器の出力をクロック信号に同期
してサンプル／ホールドするサンプル／ホールド回路
と、このサンプル／ホールド回路の出力を前記電流検出
値としてフィードバックすることを特徴とする請求項３
に記載のモータ駆動装置。 - 【請求項５】 前記電流指令値をパルス密度変調信号と
し、これを絶縁回路で絶縁し、フィルタ回路でアナログ
値に変換して入力することを特徴とする請求項４に記載
のモータ駆動装置。 - 【請求項６】 前記電流検出値をパルス密度変調し絶縁
回路で絶縁して入力することを特徴とする請求項４また
は５のいずれかに記載のモータ駆動装置。 - 【請求項７】 前記パルス密度変調を、電流検出値とサ
ンプル／ホールド回路の出力とを加算する加算器と、こ
の加算結果を量子化するコンパレータと、このコンパレ
ータの出力と前記加算器の出力との偏差を演算する誤差
増幅器と、この誤差増幅器の出力をクロック信号に同期
してサンプル／ホールドするサンプル／ホールド回路と
を設け、このサンプル／ホールド回路の出力を前記加算
器にフィードバックして行なうことを特徴とする請求項
６に記載のモータ駆動装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11169559A JP2001008481A (ja) | 1999-06-16 | 1999-06-16 | モータ駆動装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11169559A JP2001008481A (ja) | 1999-06-16 | 1999-06-16 | モータ駆動装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001008481A true JP2001008481A (ja) | 2001-01-12 |
Family
ID=15888719
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11169559A Withdrawn JP2001008481A (ja) | 1999-06-16 | 1999-06-16 | モータ駆動装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001008481A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013176264A (ja) * | 2012-02-27 | 2013-09-05 | Fanuc Ltd | モータ制御装置 |
-
1999
- 1999-06-16 JP JP11169559A patent/JP2001008481A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013176264A (ja) * | 2012-02-27 | 2013-09-05 | Fanuc Ltd | モータ制御装置 |
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