JP2002271976A - 電気回転アクチュエータのためのアクティブスナッバ回路 - Google Patents
電気回転アクチュエータのためのアクティブスナッバ回路Info
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- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P7/00—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors
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- H02P7/04—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for controlling the direction of rotation of DC motors by means of a H-bridge circuit
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- H02P3/00—Arrangements for stopping or slowing electric motors, generators, or dynamo-electric converters
- H02P3/06—Arrangements for stopping or slowing electric motors, generators, or dynamo-electric converters for stopping or slowing an individual dynamo-electric motor or dynamo-electric converter
- H02P3/08—Arrangements for stopping or slowing electric motors, generators, or dynamo-electric converters for stopping or slowing an individual dynamo-electric motor or dynamo-electric converter for stopping or slowing a dc motor
Abstract
(57)【要約】
【課題】 アクティブスナッバ回路を有する新規モータ
ードライバ。 【解決手段】 モータードライバは外部電源と電気モー
タとの間に挿入される。電気モータは第1と第2の状態で
駆動され、それにより電気モータは、トルク方向を切り
換える時に誘導フライバック電流を発生する。モーター
ドライバは、電力をモータへ流すことを可能にする、電
源と電気モータとの間の直列の逆電圧プロテクタと、モ
ータとダイオード（あるいは他の逆電圧プロテクタ）と
の間でモータと並列回路で編成されたコンデンサと、を
備える。アクティブスナッバ回路は、ダイオードと電気
モータとの間でモータと並列回路を構成する。アクティ
ブスナッバ回路は、誘導フライバック電流に起因するバ
ス電圧上昇に反応するセンサを持つスイッチと、電流を
調節するスイッチと直列な抵抗器とを備える。
ードライバ。 【解決手段】 モータードライバは外部電源と電気モー
タとの間に挿入される。電気モータは第1と第2の状態で
駆動され、それにより電気モータは、トルク方向を切り
換える時に誘導フライバック電流を発生する。モーター
ドライバは、電力をモータへ流すことを可能にする、電
源と電気モータとの間の直列の逆電圧プロテクタと、モ
ータとダイオード（あるいは他の逆電圧プロテクタ）と
の間でモータと並列回路で編成されたコンデンサと、を
備える。アクティブスナッバ回路は、ダイオードと電気
モータとの間でモータと並列回路を構成する。アクティ
ブスナッバ回路は、誘導フライバック電流に起因するバ
ス電圧上昇に反応するセンサを持つスイッチと、電流を
調節するスイッチと直列な抵抗器とを備える。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、一般には電気モー
タのためのモータードライバに関し、より詳細にはモー
タードライバにおいて誘発される誘導電流を消散させる
装置と方法に関する。
タのためのモータードライバに関し、より詳細にはモー
タードライバにおいて誘発される誘導電流を消散させる
装置と方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】電気モータ１２（Woodward Governorか
ら市販で入手可能なリミットアングルトルクモーター
（ＬＡＴ）形式のProAct Generation１）用の従来技術
によるモータードライバ１０の概略図を、図１に示す。
モータードライバ１０は、電気モータ１２を駆動するた
めに、外部電源１４から受け取った電力を整え、適切な
電力レベルを保持する目的で使用される。モータードラ
イバ１０は、逆電圧(reverse voltage)を確実に防止す
るダイオード１６、高周波妨害をフィルタ除去する電磁
波（ＥＭＩ）フィルタ１７、電力を蓄えてスパイクや電
力のどのような間欠的(intermittent)低下も平滑化する
バスキャパシタ１８、およびモータへの電気エネルギー
を調節するスイッチネットワークを含む。
ら市販で入手可能なリミットアングルトルクモーター
（ＬＡＴ）形式のProAct Generation１）用の従来技術
によるモータードライバ１０の概略図を、図１に示す。
モータードライバ１０は、電気モータ１２を駆動するた
めに、外部電源１４から受け取った電力を整え、適切な
電力レベルを保持する目的で使用される。モータードラ
イバ１０は、逆電圧(reverse voltage)を確実に防止す
るダイオード１６、高周波妨害をフィルタ除去する電磁
波（ＥＭＩ）フィルタ１７、電力を蓄えてスパイクや電
力のどのような間欠的(intermittent)低下も平滑化する
バスキャパシタ１８、およびモータへの電気エネルギー
を調節するスイッチネットワークを含む。
【０００３】図１に示す従来技術による回路において先
ず注意すべき点は、モータードライバ１０が曝されるの
が最高で約８５℃という比較的低い温度となるように、
モータードライバ１０が、電気モータ１２と一体ではな
く、意図的に離れて設置されているということである。
モータ１２は、４つのスイッチ２０、２１、２２，２４
を備えるＨブリッジ構成によって駆動される。第１と第
４のスイッチ２０と２３が閉じられると（スイッチ２１
と２２は開いている）、モータ１２は第１方向に回転す
る。第２と第３のスイッチ２１と２２が閉じられると
（スイッチ２０と２３は開いている）、モータ１２は第
２方向に回転する。
ず注意すべき点は、モータードライバ１０が曝されるの
が最高で約８５℃という比較的低い温度となるように、
モータードライバ１０が、電気モータ１２と一体ではな
く、意図的に離れて設置されているということである。
モータ１２は、４つのスイッチ２０、２１、２２，２４
を備えるＨブリッジ構成によって駆動される。第１と第
４のスイッチ２０と２３が閉じられると（スイッチ２１
と２２は開いている）、モータ１２は第１方向に回転す
る。第２と第３のスイッチ２１と２２が閉じられると
（スイッチ２０と２３は開いている）、モータ１２は第
２方向に回転する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】通常の安定状態の動作
中に、正味電流はモータードライバ１０から流れ出てモ
ータ１２に流れ込む。しかし、電流の方向を迅速に切り
換えて、モータ方向を切り換えようとすると、電気モー
タ１２が瞬間的に発電機として動作し、誘導「フライバ
ック」電流をモータードライバ１０に流し込む。線路イ
ンピーダンス２６、ＥＭＩフィルタ１７、またはダイオ
ード１６が無い場合、電源１４がモータ１２によって発
生し誘導エネルギーの量に耐えられると仮定すれば、誘
導フライバック電流は、外部電源１４で消散されるであ
ろう。しかし、従来技術による設計において、ダイオー
ド１６は電流が逆流することを許容せず、バッテリが逆
方向に設置される場合にモータードライバが破壊される
のを防止するために必要である。この特別な問題に対処
する従来技術による方法は、この誘導フライバック電流
負荷を操作して一時的に保存するよう３０００μＦとい
う大きな静電容量のアルミニウム電解コンデンサ１８を
組込むことである。アルミニウム電解コンデンサ１８
は、対静電容量比での価格の低さと共に、対容積比での
非常に高い静電容量を考慮に入れてある。
中に、正味電流はモータードライバ１０から流れ出てモ
ータ１２に流れ込む。しかし、電流の方向を迅速に切り
換えて、モータ方向を切り換えようとすると、電気モー
タ１２が瞬間的に発電機として動作し、誘導「フライバ
ック」電流をモータードライバ１０に流し込む。線路イ
ンピーダンス２６、ＥＭＩフィルタ１７、またはダイオ
ード１６が無い場合、電源１４がモータ１２によって発
生し誘導エネルギーの量に耐えられると仮定すれば、誘
導フライバック電流は、外部電源１４で消散されるであ
ろう。しかし、従来技術による設計において、ダイオー
ド１６は電流が逆流することを許容せず、バッテリが逆
方向に設置される場合にモータードライバが破壊される
のを防止するために必要である。この特別な問題に対処
する従来技術による方法は、この誘導フライバック電流
負荷を操作して一時的に保存するよう３０００μＦとい
う大きな静電容量のアルミニウム電解コンデンサ１８を
組込むことである。アルミニウム電解コンデンサ１８
は、対静電容量比での価格の低さと共に、対容積比での
非常に高い静電容量を考慮に入れてある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の目的は、モータ
ードライバを含む一体の電子装置を含むことができる電
気モータを提供することであり、アルミニウム電解コン
デンサが信頼性を喪失する１００℃を超える高温（典型
的なアプローチとしては約１１５℃）で動作することが
できる。
ードライバを含む一体の電子装置を含むことができる電
気モータを提供することであり、アルミニウム電解コン
デンサが信頼性を喪失する１００℃を超える高温（典型
的なアプローチとしては約１１５℃）で動作することが
できる。
【０００６】前記目的に関する更なる目的は、前記目的
をコストまたはサイズ上の欠点をもたらすことなく達成
することである。
をコストまたはサイズ上の欠点をもたらすことなく達成
することである。
【０００７】これらおよび他の目的に従って、本発明
は、アクティブスナッバ回路を備える新規なモータード
ライバに向けられる。モータードライバは、外部電源と
電気モータの間に挿入される。電気モータは、第１およ
び第２の状態で駆動されるため、その状態間で切り換わ
る時に誘導フライバック電流を発生する。モータードラ
イバは、電源と電気モータとの間へ直列に置かれて電源
からの電流を電気モータへ流すことを可能にする逆電圧
プロテクタ、および電気モータと逆電圧プロテクタとの
間にあってモータ（またはモータードライバのスイッチ
ネットワーク）と並列に編成されたバスコンデンサを備
える。アクティブスナッバ回路は、逆電圧プロテクタと
電気モータとの間にあって、バスコンデンサ（あるいは
スイッチネットワーク）と並列に編成される。アクティ
ブスナッバ回路は、誘導フライバックが発生した時にバ
ス電圧の上昇を感知する回路を有するスイッチを備え
る。抵抗器はスイッチと直列である。バス電圧が上昇す
ると、抵抗器は回路内に切り替えられて、誘導フライバ
ック電流を流れ込ませる。スナッバ回路は抵抗器を通じ
て誘導フライバック電流を消散する。
は、アクティブスナッバ回路を備える新規なモータード
ライバに向けられる。モータードライバは、外部電源と
電気モータの間に挿入される。電気モータは、第１およ
び第２の状態で駆動されるため、その状態間で切り換わ
る時に誘導フライバック電流を発生する。モータードラ
イバは、電源と電気モータとの間へ直列に置かれて電源
からの電流を電気モータへ流すことを可能にする逆電圧
プロテクタ、および電気モータと逆電圧プロテクタとの
間にあってモータ（またはモータードライバのスイッチ
ネットワーク）と並列に編成されたバスコンデンサを備
える。アクティブスナッバ回路は、逆電圧プロテクタと
電気モータとの間にあって、バスコンデンサ（あるいは
スイッチネットワーク）と並列に編成される。アクティ
ブスナッバ回路は、誘導フライバックが発生した時にバ
ス電圧の上昇を感知する回路を有するスイッチを備え
る。抵抗器はスイッチと直列である。バス電圧が上昇す
ると、抵抗器は回路内に切り替えられて、誘導フライバ
ック電流を流れ込ませる。スナッバ回路は抵抗器を通じ
て誘導フライバック電流を消散する。
【０００８】本発明の他の目的と利点は、付帯図面の参
照をし、以下の詳細な説明によってより明らかになるで
あろう。
照をし、以下の詳細な説明によってより明らかになるで
あろう。
【０００９】
【発明の実施の形態】本明細書中に含まれ、その一部を
成す付帯図面は、本発明のいくつかの局面を図示し、詳
細な説明とともに本発明の原理の説明に資する。
成す付帯図面は、本発明のいくつかの局面を図示し、詳
細な説明とともに本発明の原理の説明に資する。
【００１０】本発明は、特定の好ましい実施の形態に関
して説明されるが、それらの実施の形態に限定すること
を意図しない。逆に、添付請求項で定義される本発明の
精神と範囲内に含まれる全ての代替、修正、均等物を含
むことを意図する。
して説明されるが、それらの実施の形態に限定すること
を意図しない。逆に、添付請求項で定義される本発明の
精神と範囲内に含まれる全ての代替、修正、均等物を含
むことを意図する。
【００１１】説明のために、本発明の第１の実施の形態
は、電気モータ４２と、新規なモータードライバ４４を
含む一体化した電子装置を備える電気モーターユニット
４０として図２に示される。ユニット４０は、電力を受
け取るために外部または内蔵の電源５０（一般にバッテ
リソースの無いものはタービン用途で用いられるが、こ
こではエンジン用途のためのバッテリとして示される）
と電気的に接続されてモータ４２を駆動する。一般に、
このタイプの電気モータは、８ボルトから３２ボルトで
かつ７０ワットから４００ワットの電源５０で動作す
る。（モータードライバ４４を含む）電子装置は、モー
タ４２と一体なので、（モータードライバ４４を含む）
電子装置アセンブリを、電気モータ４２と別個にまたは
離して搭載する必要がなく、一般に、ユニット４０は、
単一の部品として販売されて、搭載されている。ユニッ
ト４０の構造の更なる詳細と利点は、 年 月
日に出願された米国特許出願番号第 号、
号、 号に記載されており、いずれ
も本譲受人によって所有され、その全ての開示内容を引
用して本明細書中に組込まれる。
は、電気モータ４２と、新規なモータードライバ４４を
含む一体化した電子装置を備える電気モーターユニット
４０として図２に示される。ユニット４０は、電力を受
け取るために外部または内蔵の電源５０（一般にバッテ
リソースの無いものはタービン用途で用いられるが、こ
こではエンジン用途のためのバッテリとして示される）
と電気的に接続されてモータ４２を駆動する。一般に、
このタイプの電気モータは、８ボルトから３２ボルトで
かつ７０ワットから４００ワットの電源５０で動作す
る。（モータードライバ４４を含む）電子装置は、モー
タ４２と一体なので、（モータードライバ４４を含む）
電子装置アセンブリを、電気モータ４２と別個にまたは
離して搭載する必要がなく、一般に、ユニット４０は、
単一の部品として販売されて、搭載されている。ユニッ
ト４０の構造の更なる詳細と利点は、 年 月
日に出願された米国特許出願番号第 号、
号、 号に記載されており、いずれ
も本譲受人によって所有され、その全ての開示内容を引
用して本明細書中に組込まれる。
【００１２】モータードライバ４４は、電源５０から電
気モータ４２へ走るバス５８上に挿入されている。バス
５８は通常の線路インピーダンス６０を有する。モータ
ードライバ４４は、逆電圧防止を確実にするダイオード
６０形式の逆電圧プロテクタと、バス５８上の高周波妨
害をフィルタ除去する電磁波（ＥＭＩ）フィルタ６６
と、モータ４２への電力供給時の電圧スパイクや通常の
乱れを平滑化するバスコンデンサ４６と、および、モー
タへの電気エネルギーを調節する（スイッチ５３〜５６
から成る）スイッチネットワークと、を含む。ダイオー
ド６２は、バッテリが逆に設置された場合にモータード
ライバの破壊を防止する逆電圧プロテクタの一形態であ
る。
気モータ４２へ走るバス５８上に挿入されている。バス
５８は通常の線路インピーダンス６０を有する。モータ
ードライバ４４は、逆電圧防止を確実にするダイオード
６０形式の逆電圧プロテクタと、バス５８上の高周波妨
害をフィルタ除去する電磁波（ＥＭＩ）フィルタ６６
と、モータ４２への電力供給時の電圧スパイクや通常の
乱れを平滑化するバスコンデンサ４６と、および、モー
タへの電気エネルギーを調節する（スイッチ５３〜５６
から成る）スイッチネットワークと、を含む。ダイオー
ド６２は、バッテリが逆に設置された場合にモータード
ライバの破壊を防止する逆電圧プロテクタの一形態であ
る。
【００１３】モータードライバ４４は電気モータ４２と
一体なので、モータードライバ４４は高い温度環境に曝
される。この環境に対処するために、異なるバスコンデ
ンサ４６が選定され、モータードライバ４４に組込ま
れ、更にアクティブスナッバ回路４８が追加されて、発
生した誘導フライバック電流に対処する。バスコンデン
サ４６は、モータードライバ電子装置への電力供給時の
電圧スパイクや通常の乱れを平滑化しかつＥＭＩ放射規
制要件を満足する５μＦから５００μＦ（好ましい実施
の形態では６０μＦ）の容量だけである。しかし、電子
装置が電気モーターユニット４０と一体である結果、バ
スコンデンサ４６のタイプは、１００℃を超えて１２５
℃までの温度で３００００時間以上の動作に確実に耐え
るよう選択される。この選択の結果として、バスコンデ
ンサ４６は、現在のアルミニウム電解コンデンサ技術を
確実に使用することができず、更に、スイッチネットワ
ークを介して状態間で切り換えられる電気モータ４２の
副産物としての、電気モータ４２によって引き起こされ
る発生した誘導フライバック電流を確実に蓄えるには不
十分なかなり低い静電容量を有する。状態の切り換えを
実現するために、電気モータ４２は、スイッチネットワ
ークの典型的な形式として４つのスイッチ５３〜５６を
備えるＨブリッジ回路５２内で動作可能に編成される。
第１と第４のスイッチ５３と５６が第１の状態で閉じて
いる（スイッチ５４と５５は開いている）時、モータ４
２は第１回転方向で駆動される。第２と第３のスイッチ
５４と５５が第２の状態で閉じている（スイッチ５３と
５６は開いている）時、モータ４２は第２回転方向で駆
動される。スイッチ５４と５６が閉じている第３の「自
由ホイール」状態も提供される。トルクは電流に比例す
る。電流はスイッチ状態の比率で調節される（例えば、
第１の角度方向で、設定トルクをもたらすよう第１と第
３の状態との間をスイッチングし、第２の角度方向に、
設定トルクをもたらすよう第２と第３の状態との間をス
イッチングする）。
一体なので、モータードライバ４４は高い温度環境に曝
される。この環境に対処するために、異なるバスコンデ
ンサ４６が選定され、モータードライバ４４に組込ま
れ、更にアクティブスナッバ回路４８が追加されて、発
生した誘導フライバック電流に対処する。バスコンデン
サ４６は、モータードライバ電子装置への電力供給時の
電圧スパイクや通常の乱れを平滑化しかつＥＭＩ放射規
制要件を満足する５μＦから５００μＦ（好ましい実施
の形態では６０μＦ）の容量だけである。しかし、電子
装置が電気モーターユニット４０と一体である結果、バ
スコンデンサ４６のタイプは、１００℃を超えて１２５
℃までの温度で３００００時間以上の動作に確実に耐え
るよう選択される。この選択の結果として、バスコンデ
ンサ４６は、現在のアルミニウム電解コンデンサ技術を
確実に使用することができず、更に、スイッチネットワ
ークを介して状態間で切り換えられる電気モータ４２の
副産物としての、電気モータ４２によって引き起こされ
る発生した誘導フライバック電流を確実に蓄えるには不
十分なかなり低い静電容量を有する。状態の切り換えを
実現するために、電気モータ４２は、スイッチネットワ
ークの典型的な形式として４つのスイッチ５３〜５６を
備えるＨブリッジ回路５２内で動作可能に編成される。
第１と第４のスイッチ５３と５６が第１の状態で閉じて
いる（スイッチ５４と５５は開いている）時、モータ４
２は第１回転方向で駆動される。第２と第３のスイッチ
５４と５５が第２の状態で閉じている（スイッチ５３と
５６は開いている）時、モータ４２は第２回転方向で駆
動される。スイッチ５４と５６が閉じている第３の「自
由ホイール」状態も提供される。トルクは電流に比例す
る。電流はスイッチ状態の比率で調節される（例えば、
第１の角度方向で、設定トルクをもたらすよう第１と第
３の状態との間をスイッチングし、第２の角度方向に、
設定トルクをもたらすよう第２と第３の状態との間をス
イッチングする）。
【００１４】コンデンサ４６は、誘導フライバック電流
に対して十分な蓄電容量を持たないので、アクティブス
ナッバ回路４８が使用されて誘導フライバック電流を消
散する。スナッバ回路４８は、誘導フライバック電流に
よって引き起こされるバス電圧上昇に反応するセンサ７
０を持ち、電気モータ４２（またはスイッチネットワー
ク５２）に並列接続されている半導体スイッチ６８と、
スイッチ６９を閉じて誘導フライバック電流が抵抗器７
４を通じて接地されて消散することを可能にするドライ
バ７２とを含む。スナッバ回路４８はまた、エネルギー
を消散させ、スイッチ６８が閉じた時に電流がほぼ無限
大の値になるのを防止するために、スイッチ６８に直列
の抵抗器７４を含む。抵抗器７４は、エネルギーの迅速
な消散に備えるために、1Ωと3Ωの間（好ましい実施の
形態では2Ω）という比較的低い抵抗値を有し、ピーク
クランプ電圧をフライバックピーク電流で除算した値で
ある。スイッチ６８の好ましいタイプは、非常に高速
で、モータードライバ１０へ著しい影響を与えないよう
な電力または電流信号によって作動されるＭＯＳＦＥＴ
スイッチとして知られているＮチャンネル金属酸化物半
導体電界効果トランジスタである。
に対して十分な蓄電容量を持たないので、アクティブス
ナッバ回路４８が使用されて誘導フライバック電流を消
散する。スナッバ回路４８は、誘導フライバック電流に
よって引き起こされるバス電圧上昇に反応するセンサ７
０を持ち、電気モータ４２（またはスイッチネットワー
ク５２）に並列接続されている半導体スイッチ６８と、
スイッチ６９を閉じて誘導フライバック電流が抵抗器７
４を通じて接地されて消散することを可能にするドライ
バ７２とを含む。スナッバ回路４８はまた、エネルギー
を消散させ、スイッチ６８が閉じた時に電流がほぼ無限
大の値になるのを防止するために、スイッチ６８に直列
の抵抗器７４を含む。抵抗器７４は、エネルギーの迅速
な消散に備えるために、1Ωと3Ωの間（好ましい実施の
形態では2Ω）という比較的低い抵抗値を有し、ピーク
クランプ電圧をフライバックピーク電流で除算した値で
ある。スイッチ６８の好ましいタイプは、非常に高速
で、モータードライバ１０へ著しい影響を与えないよう
な電力または電流信号によって作動されるＭＯＳＦＥＴ
スイッチとして知られているＮチャンネル金属酸化物半
導体電界効果トランジスタである。
【００１５】好ましい実施によると、ＭＯＳＦＥＴスイ
ッチ６８はバス５８の電圧に反応する。モータ４２の切
り換え状態の結果としてバス電圧が上昇すると、ＭＯＳ
ＦＥＴスイッチ６８への駆動信号が上昇してＭＯＳＦＥ
Ｔスイッチ６８を閉じるよう駆動し、それにより抵抗器
７４を横切ってエネルギーの排出を可能にする。ここに
開示されたアクティブ回路の利点は、スナッバが３２ボ
ルトに固定させるのではなく、電圧バスをアクティブに
「急に止め」て４０ボルト未満に保持するために「調
整」できることである。これは、モータのＨブリッジ回
路において低電圧レートの半導体の使用を可能にする。
これは、熱応力信頼性を高める一方、電力消散とパッケ
ージサイズを低減する。
ッチ６８はバス５８の電圧に反応する。モータ４２の切
り換え状態の結果としてバス電圧が上昇すると、ＭＯＳ
ＦＥＴスイッチ６８への駆動信号が上昇してＭＯＳＦＥ
Ｔスイッチ６８を閉じるよう駆動し、それにより抵抗器
７４を横切ってエネルギーの排出を可能にする。ここに
開示されたアクティブ回路の利点は、スナッバが３２ボ
ルトに固定させるのではなく、電圧バスをアクティブに
「急に止め」て４０ボルト未満に保持するために「調
整」できることである。これは、モータのＨブリッジ回
路において低電圧レートの半導体の使用を可能にする。
これは、熱応力信頼性を高める一方、電力消散とパッケ
ージサイズを低減する。
【００１６】図３、４、および５では、本発明の別の実
施の形態が示され、逆電圧プロテクタの種々の編成が提
供されている。理解を容易にするために、図３、４、お
よび５では、類似部品を同一符号で示す。図３と４は、
図３における回路のバス上かまたは図４におけるバッテ
リ接地へのリターンライン上のどちらか一方で、モータ
４２（またはスイッチネットワーク）とバッテリ５０と
の間に直列に編成され挿入された逆電圧プロテクタ６２
ａ、６２ｂを持つモータードライバ４４ａ、４４ｂを有
するモーターユニット４０ａ、４０ｂを示す。
施の形態が示され、逆電圧プロテクタの種々の編成が提
供されている。理解を容易にするために、図３、４、お
よび５では、類似部品を同一符号で示す。図３と４は、
図３における回路のバス上かまたは図４におけるバッテ
リ接地へのリターンライン上のどちらか一方で、モータ
４２（またはスイッチネットワーク）とバッテリ５０と
の間に直列に編成され挿入された逆電圧プロテクタ６２
ａ、６２ｂを持つモータードライバ４４ａ、４４ｂを有
するモーターユニット４０ａ、４０ｂを示す。
【００１７】図５は、電圧プロテクタが、バッテリ５０
とモータ４２（またはスイッチネットワーク）で直列に
編成されたスイッチ１００（明確にはＭＯＳＦＥＴスイ
ッチ）の形態であることを示す。バッテリ５０が適切に
設置されている時、スイッチ１００は、バス５８上で正
の電圧を検出するゲート１０１によって作動される。し
かし、不適切な設置が原因でバッテリ５０の端子が逆に
なる場合、ゲート１０１の負の電圧は、スイッチ１００
の作動を許さず、それによりスイッチ１００は開いたま
まで回路形成を防止する。逆プロテクタ回路６２ｃは、
スイッチ１００を著しく高い電圧から保護するために、
ゲート１０１とソース端子との間に接続されたツェナー
ダイオード１０２を含む。
とモータ４２（またはスイッチネットワーク）で直列に
編成されたスイッチ１００（明確にはＭＯＳＦＥＴスイ
ッチ）の形態であることを示す。バッテリ５０が適切に
設置されている時、スイッチ１００は、バス５８上で正
の電圧を検出するゲート１０１によって作動される。し
かし、不適切な設置が原因でバッテリ５０の端子が逆に
なる場合、ゲート１０１の負の電圧は、スイッチ１００
の作動を許さず、それによりスイッチ１００は開いたま
まで回路形成を防止する。逆プロテクタ回路６２ｃは、
スイッチ１００を著しく高い電圧から保護するために、
ゲート１０１とソース端子との間に接続されたツェナー
ダイオード１０２を含む。
【００１８】図１と２に示したようにダイオードが無い
場合、もしバッテリが可能であれば、図５のモータード
ライバ４０ｃは、誘導フライバック電流がバッテリ５０
によって蓄電されることを可能にする。しかし、全ての
実施の形態において、バッテリ５０がエネルギーを吸収
可能か否かにかかわらず、アクティブスナッバ回路６８
は、電圧バスの安定性を提供することで、安全装置とし
て働く。特定の用途において、電源はまた、その内部構
造上エネルギーを吸収することができないかもしれない
し、あるいはＥＭＩフィルタ６６、逆電圧デバイスおよ
び／または寄生ラインインピーダンスによる減結合のた
めにエネルギーを効果的に吸収できないかもしれない。
アクティブスナッバ回路６８はまた、モータに著しい電
流が流れている間に電力線が開いた場合、モータードラ
イバを過電圧状態から保護する。
場合、もしバッテリが可能であれば、図５のモータード
ライバ４０ｃは、誘導フライバック電流がバッテリ５０
によって蓄電されることを可能にする。しかし、全ての
実施の形態において、バッテリ５０がエネルギーを吸収
可能か否かにかかわらず、アクティブスナッバ回路６８
は、電圧バスの安定性を提供することで、安全装置とし
て働く。特定の用途において、電源はまた、その内部構
造上エネルギーを吸収することができないかもしれない
し、あるいはＥＭＩフィルタ６６、逆電圧デバイスおよ
び／または寄生ラインインピーダンスによる減結合のた
めにエネルギーを効果的に吸収できないかもしれない。
アクティブスナッバ回路６８はまた、モータに著しい電
流が流れている間に電力線が開いた場合、モータードラ
イバを過電圧状態から保護する。
【００１９】本発明の様々な好ましい実施の形態に関す
る上記説明は、図示と説明のためのものである。それ
は、本発明を、開示された詳細な形態で網羅するもので
も、また制限するものでもない。自明な修正または変更
は上記の説明に鑑みて可能である。検討された実施の形
態は、本発明の原理と実際の用途の最善の説明を提供す
るよう選択して記載され、それにより当該技術に普通に
精通する者が、様々な実施の形態および熟慮された特定
使用に適する様々な修正で本発明を利用できるようにす
る。かかる全ての修正と変更は、それらが公平に、合法
的に、そして公正に権利を持つ範囲に従って解釈される
場合、添付請求項によって決定される本発明の適用範囲
内にある。
る上記説明は、図示と説明のためのものである。それ
は、本発明を、開示された詳細な形態で網羅するもので
も、また制限するものでもない。自明な修正または変更
は上記の説明に鑑みて可能である。検討された実施の形
態は、本発明の原理と実際の用途の最善の説明を提供す
るよう選択して記載され、それにより当該技術に普通に
精通する者が、様々な実施の形態および熟慮された特定
使用に適する様々な修正で本発明を利用できるようにす
る。かかる全ての修正と変更は、それらが公平に、合法
的に、そして公正に権利を持つ範囲に従って解釈される
場合、添付請求項によって決定される本発明の適用範囲
内にある。
【図1】 電気モータを駆動する回路内の従来技術によ
るモータードライバの概略図である。
るモータードライバの概略図である。
【図２】 本発明の第１の実施の形態による一体モータ
ードライバを備える電気モータの概略図である。
ードライバを備える電気モータの概略図である。
【図３】 本発明の第２の実施の形態による一体モータ
ードライバを備える電気モータの概略図である。
ードライバを備える電気モータの概略図である。
【図４】 本発明の第３の実施の形態による一体モータ
ードライバを備える電気モータの概略図である。
ードライバを備える電気モータの概略図である。
【図５】 本発明の第４の実施の形態による一体モータ
ードライバを備える電気モータの概略図である。
ードライバを備える電気モータの概略図である。
１０：モータードライバ、１２：電気モータ、１４：外
部の電源、１６：ダイオード、１７：電磁波（ＥＭＩ）
フィルタ、１８：バスキャパシタ、２０、２１、２２、
２４：スイッチ、４０：ユニット、４０ｃ：モータード
ライバ、４２：モータ、４４：モータードライバ、４
８：スナッバ回路、５０：内蔵電源、５３：第１のスイ
ッチ、５４：第２のスイッチ、５５：第３のスイッチ、
５６：第４のスイッチ、５８：バス、６０：ダイオー
ド、６２ａ、６２ｂ：逆電圧プロテクタ、６６：ＥＭＩ
フィルタ、６８：半導体スイッチ、７０：センサ、７
４：抵抗器、１００：スイッチ、１０１：ゲート、１０
２：ツェナーダイオード
部の電源、１６：ダイオード、１７：電磁波（ＥＭＩ）
フィルタ、１８：バスキャパシタ、２０、２１、２２、
２４：スイッチ、４０：ユニット、４０ｃ：モータード
ライバ、４２：モータ、４４：モータードライバ、４
８：スナッバ回路、５０：内蔵電源、５３：第１のスイ
ッチ、５４：第２のスイッチ、５５：第３のスイッチ、
５６：第４のスイッチ、５８：バス、６０：ダイオー
ド、６２ａ、６２ｂ：逆電圧プロテクタ、６６：ＥＭＩ
フィルタ、６８：半導体スイッチ、７０：センサ、７
４：抵抗器、１００：スイッチ、１０１：ゲート、１０
２：ツェナーダイオード
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5G013 AA02 AA13 BA02 CB02 DA05 5H007 AA17 BB01 BB06 CB02 CB05 CC01 DA06 DB02 DC05 FA01 FA12 5H571 BB09 CC01 EE02 EE09 FF01 FF09 HA01 HA02 HA04 HA09 HA16 HB01 HD02 HD03 HD10 LL23 LL24 MM03
Claims (10)
- 【請求項１】 電源と、第1と第2の状態で駆動される電
気モータとの間に挿入されたモータードライバであり、
前記電気モータは前記状態間を切り換えた時に誘導フラ
イバック電流を発生するよう成され、前記モータードラ
イバは：電力を前記電気モータへの適切な電力の流れを
可能にするための、前記電源と前記電気モータとの間の
直列な逆電圧プロテクタと、 前記電気モータと前記逆電圧プロテクタとの間の前記モ
ータと並列回路で編成されたコンデンサと、 前記逆電圧プロテクタと前記電気モータとの間で、前記
電気モータと並列回路で編成されたアクティブスナッバ
回路であって、前記アクティブスナッバ回路は、バス電
圧の上昇に反応するセンサを有するスイッチと、電流を
調節するための、前記スイッチと直列な抵抗器とを備え
るように成した、前記アクティブスナッバ回路と、 を備えるモータードライバ。 - 【請求項２】 前記コンデンサは、５μF〜５００μFの
静電容量を有する、請求項１記載のモータードライバ。 - 【請求項３】 前記モータードライバは、前記電気モー
タと一体であり、前記電気モータは、熱を発生して、前
記コンデンサを１００℃を超える温度に曝す、請求項１
または２のいずれか1項記載のモータードライバ。 - 【請求項４】 前記電気モータと前記逆電圧プロテクタ
との間に、前記電気モータと直列の電磁波障害フィルタ
を更に備える、請求項１、２、または３のいずれか1項
記載のモータードライバ。 - 【請求項５】 前記モータの電圧は、８ボルト〜３２ボ
ルトであり、前記センサは、誘導フライバック電流の結
果として、３６ボルト〜５０ボルトの電圧上昇に反応す
る、請求項１、２、３または４のいずれか1項記載のモ
ータードライバ。 - 【請求項６】 前記スイッチは、金属酸化物半導体電界
効果トランジスタである、請求項１、２、３、４、また
は５のいずれか1項記載のモータードライバ。 - 【請求項７】 前記電気モーターは、４つのモータース
イッチを備えるＨブリッジ形スイッチネットワーク構成
で駆動されるリミットアングルトルクモーターであり、
前記４つのモータスイッチは直列の第１と第２のスイッ
チから成る第１系統と、直列の第３と第４のスイッチか
ら成る第２系統とを含み、前記モーターは、前記第１と
第２スイッチの間および前記第３と第４スイッチの間の
位置で、前記第１と第２系統に接続し、前記モーター
は、前記第１と第４スイッチが閉じた第１の状態、前記
第２と第３スイッチが閉じた第２の状態、および前記第
２と第４スイッチが閉じた第３の状態を含む選択された
角度方向で、選択トルクを生み出すよう３つの状態の内
２つの状態の間で選択的に調整される、請求項１、２、
３、４、５、または６のいずれか1項記載のモータード
ライバ。 - 【請求項８】 前記逆電圧プロテクタはダイオードを備
える、請求項１、２、３、４、５、６、または７のいず
れか1項記載のモータードライバ。 - 【請求項９】 前記逆電圧プロテクタは、前記バスの電
圧に反応する第２センサを有する第２スイッチを備え、
前記第２のスイッチは、バスに電圧が無い時に開かれた
ままで、前記電源の端子がモータードライバに逆接続さ
れた場合に電源電力がモータに流れるのを防止する、請
求項１、２、３、４、５、６、または７のいずれか1項
記載のモータードライバ。 - 【請求項１０】 前記第２センサと並列接続されたツェ
ナーダイオードと、前記ツェナーダイオードと直列の抵
抗器を更に備える、請求項９記載のモータードライバ。
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|---|---|---|---|
| US09/795,045 US6738239B2 (en) | 2001-02-26 | 2001-02-26 | Active snubber circuit for electrical rotary actuator |
| US09/795045 | 2001-02-26 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002271976A true JP2002271976A (ja) | 2002-09-20 |
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ID=25164503
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001193040A Pending JP2002271976A (ja) | 2001-02-26 | 2001-06-26 | 電気回転アクチュエータのためのアクティブスナッバ回路 |
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| Country | Link |
|---|---|
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| EP (1) | EP1235341A3 (ja) |
| JP (1) | JP2002271976A (ja) |
| KR (1) | KR100748799B1 (ja) |
| CA (1) | CA2347233A1 (ja) |
| MX (1) | MXPA01006091A (ja) |
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| JP2009065832A (ja) * | 2008-12-25 | 2009-03-26 | Sanyo Electric Co Ltd | 単相モータ駆動装置 |
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