JP2545126B2 - モ―タ制御装置 - Google Patents
モ―タ制御装置Info
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- JP2545126B2 JP2545126B2 JP63304266A JP30426688A JP2545126B2 JP 2545126 B2 JP2545126 B2 JP 2545126B2 JP 63304266 A JP63304266 A JP 63304266A JP 30426688 A JP30426688 A JP 30426688A JP 2545126 B2 JP2545126 B2 JP 2545126B2
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- current
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- H—ELECTRICITY
- 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
- H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
- H02P6/14—Electronic commutators
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- H—ELECTRICITY
- 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
- H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
- H02P6/28—Arrangements for controlling current
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はモータ制御装置、特に、遠心分離機で用いられ
るブラシレス直流モータのためのモータ制御装置に関す
る。
るブラシレス直流モータのためのモータ制御装置に関す
る。
［従来の技術］ ブラシレス直流モータは従来公知である。このような
モータは広範囲にわたる供給源、たとえば、米国コネク
チカット州のエレクトリック・インジケータ・カンパニ
ー（Electric Indicator Company,Incorporated of Nor
walk,Connecticut）から入手することができる。このよ
うなモータは、永久磁石の列（アレイ）を支持する回転
要素（ロータ）を有する。多相巻線で構成された固定電
機子が、このロータを取り組んでいる。この巻線は、切
り替えマトリックスを経て正極，負極の母線に接続され
ている。所与の回転方向について、ロータ上の永久磁石
の位置は正極および負極の母線に対してスイッチのいず
れが閉じるかを決定する。適切なスイッチを開閉する実
際の制御信号は、当業者には周知の要領で適当な電流制
御装置と整流制御装置とによって発生させられる。
モータは広範囲にわたる供給源、たとえば、米国コネク
チカット州のエレクトリック・インジケータ・カンパニ
ー（Electric Indicator Company,Incorporated of Nor
walk,Connecticut）から入手することができる。このよ
うなモータは、永久磁石の列（アレイ）を支持する回転
要素（ロータ）を有する。多相巻線で構成された固定電
機子が、このロータを取り組んでいる。この巻線は、切
り替えマトリックスを経て正極，負極の母線に接続され
ている。所与の回転方向について、ロータ上の永久磁石
の位置は正極および負極の母線に対してスイッチのいず
れが閉じるかを決定する。適切なスイッチを開閉する実
際の制御信号は、当業者には周知の要領で適当な電流制
御装置と整流制御装置とによって発生させられる。
普通、これらの制御要素は同じ電圧基準点に接続さ
れ、モータと共通の電流路を共有する。したがって、モ
ータの各位相における通常の整流により、比較的高い電
圧で比較的大電流の急速切り替えが生じる。このような
状態は、遠心分離機を駆動するのにブラシレス直流モー
タを使用したときに助長される。その理由は遠心ロータ
速度を達成し、それを維持するのに必要な動力を給送す
るのに大きな電流、電圧を必要とするからである。その
結果、電気的なノイズ雰囲気が生じ、この雰囲気中で制
御要素を作動させなければならない。
れ、モータと共通の電流路を共有する。したがって、モ
ータの各位相における通常の整流により、比較的高い電
圧で比較的大電流の急速切り替えが生じる。このような
状態は、遠心分離機を駆動するのにブラシレス直流モー
タを使用したときに助長される。その理由は遠心ロータ
速度を達成し、それを維持するのに必要な動力を給送す
るのに大きな電流、電圧を必要とするからである。その
結果、電気的なノイズ雰囲気が生じ、この雰囲気中で制
御要素を作動させなければならない。
［発明が解決しようとする課題］ 上記の点に鑑みて、遠心分離機を駆動するのに用いら
れるブラシレス直流モータのためのモータ制御装置であ
って、制御要素が高いノズル雰囲気から絶縁されている
モータ制御装置を得られれば良いと考えられる。
れるブラシレス直流モータのためのモータ制御装置であ
って、制御要素が高いノズル雰囲気から絶縁されている
モータ制御装置を得られれば良いと考えられる。
［発明の概要］ 本発明は、モータに供給される電流に比例したトルク
出力が得られるようにした型の、ブラシレス直流モータ
のための制御装置に関する。モータは切り替えマトリッ
クスを経て正極および負極の高電圧母線に接続すること
ができる。モータは、各相に対応する複数の固定電機子
巻線と、永久磁石を装着した回転要素（ロータ）とを有
する。電機子巻線に対する回転要素の位置を検出するた
めの位置検出器と、モータの各位相部を流れる電流を検
出するための検出器が設けてある。電流検出器の出力に
応答する電流制御装置が、モータに供給される電流を制
御することによって、モータのトルク出力を直接制御す
る。電流制御装置および位置検出器に応答する低電圧整
流装置は、整流制御信号を発生するために、回転要素の
位置に従って適切な高電圧スイッチを開閉することによ
り適切な各相巻線への電流の供給を順序付けする。誘電
性インターフェース（dielectric interface）は、正極
母線に接続された高電圧スイッチに、整流制御信号を送
る。上述した構成要素の全ては、共通の電圧基準と、モ
ータと共通の電流路とを有し、その結果、比較的大きな
定常モータ電流と、比較的高い電圧での比較的大電流の
切り替えによって誘導される電力通渡状態とによって生
じる高いレベルの電気的ノイズを受ける電気的雰囲気
に、これらの全てが置かれる。ここで、「高いレベルの
電気的ノイズ」という表現は、制御しようとしている信
号（この場合には電流）の最低レベルをノイズ成分が越
えていることを意味している。
出力が得られるようにした型の、ブラシレス直流モータ
のための制御装置に関する。モータは切り替えマトリッ
クスを経て正極および負極の高電圧母線に接続すること
ができる。モータは、各相に対応する複数の固定電機子
巻線と、永久磁石を装着した回転要素（ロータ）とを有
する。電機子巻線に対する回転要素の位置を検出するた
めの位置検出器と、モータの各位相部を流れる電流を検
出するための検出器が設けてある。電流検出器の出力に
応答する電流制御装置が、モータに供給される電流を制
御することによって、モータのトルク出力を直接制御す
る。電流制御装置および位置検出器に応答する低電圧整
流装置は、整流制御信号を発生するために、回転要素の
位置に従って適切な高電圧スイッチを開閉することによ
り適切な各相巻線への電流の供給を順序付けする。誘電
性インターフェース（dielectric interface）は、正極
母線に接続された高電圧スイッチに、整流制御信号を送
る。上述した構成要素の全ては、共通の電圧基準と、モ
ータと共通の電流路とを有し、その結果、比較的大きな
定常モータ電流と、比較的高い電圧での比較的大電流の
切り替えによって誘導される電力通渡状態とによって生
じる高いレベルの電気的ノイズを受ける電気的雰囲気
に、これらの全てが置かれる。ここで、「高いレベルの
電気的ノイズ」という表現は、制御しようとしている信
号（この場合には電流）の最低レベルをノイズ成分が越
えていることを意味している。
本発明によれば、整流制御装置および電流制御装置
は、共に、異なった電圧基準に接続され、さらに、モー
タと共通の電流路を持っていない。接続は、これらの要
素がより低い電気的ノイズ雰囲気で作動するようになさ
れる。好ましい実例では、整流制御および電流制御のた
めの電圧基準はシャシ・アース電位である。さらに、誘
電性インターフェースが高電圧スイッチのすべてと整流
制御装置との間に配置してあり、すべての整流制御信号
がこのインターフェースを経てすべてのスイッチに送ら
れるようになっている。したがって、整流制御信号は、
高電圧母線および低電圧母線に接続されたスイッチに対
して間接的に送られる。好ましくは、誘電性インターフ
ェースは、オプト・エレクトロニック・デバイスの形を
採る。以上の結果として、本モータ制御装置は少なくと
も400:1のダイナミックレンジにわたってモータ電流を
制御することができる。
は、共に、異なった電圧基準に接続され、さらに、モー
タと共通の電流路を持っていない。接続は、これらの要
素がより低い電気的ノイズ雰囲気で作動するようになさ
れる。好ましい実例では、整流制御および電流制御のた
めの電圧基準はシャシ・アース電位である。さらに、誘
電性インターフェースが高電圧スイッチのすべてと整流
制御装置との間に配置してあり、すべての整流制御信号
がこのインターフェースを経てすべてのスイッチに送ら
れるようになっている。したがって、整流制御信号は、
高電圧母線および低電圧母線に接続されたスイッチに対
して間接的に送られる。好ましくは、誘電性インターフ
ェースは、オプト・エレクトロニック・デバイスの形を
採る。以上の結果として、本モータ制御装置は少なくと
も400:1のダイナミックレンジにわたってモータ電流を
制御することができる。
［実施例］ 本発明は本願の一部をなす添付図面に関連した以下の
詳しい説明からより一層明快に理解して貰えよう。
詳しい説明からより一層明快に理解して貰えよう。
以下の詳しい説明を通じて、すべての図面における同
じような参照符号は同じような構成要素を示している。
じような参照符号は同じような構成要素を示している。
本発明の一実施例を説明するための前提として、まず
第１図を参照して、従来技術を説明する。ここには全体
的に参照符号10でモータ制御装置が示してあり、これは
従来技術にほぼ従ったブラシレス直流モータのためのも
のである。参照符号12で概略的に示すブラシレス直流モ
ータは、たとえば、米国コネクチカット州のエレクトリ
ック・インジケータ・カンパニー（Electric Indicator
Company,Incorporated of Norwalk,Connecticut）が製
造・販売しているものであり、回転要素（ロータ）16と
固定電機子20とを包含する。回転要素16は、複数の永久
磁石22を支持する軸21を有する。これらの永久磁石22
は、磁極のアレイを構成している。任意の便利な整数個
の磁極を構成し得るが、代表的な数は４個である。電機
子20は多相巻線24を包含しており、この巻線はＹ型また
はΔ型あるいは他の任意の望ましい配置で相互接続する
ことができる。巻線24を構成する各相巻線は、回転要素
16のまわりに円周方向に機械的に配置してある。モータ
12は、ほぼ線形のトルク対入力電流特性を示す。すなわ
ち、モータ12のトルク出力は、電機子巻線24に供給され
る電流に正比例する。
第１図を参照して、従来技術を説明する。ここには全体
的に参照符号10でモータ制御装置が示してあり、これは
従来技術にほぼ従ったブラシレス直流モータのためのも
のである。参照符号12で概略的に示すブラシレス直流モ
ータは、たとえば、米国コネクチカット州のエレクトリ
ック・インジケータ・カンパニー（Electric Indicator
Company,Incorporated of Norwalk,Connecticut）が製
造・販売しているものであり、回転要素（ロータ）16と
固定電機子20とを包含する。回転要素16は、複数の永久
磁石22を支持する軸21を有する。これらの永久磁石22
は、磁極のアレイを構成している。任意の便利な整数個
の磁極を構成し得るが、代表的な数は４個である。電機
子20は多相巻線24を包含しており、この巻線はＹ型また
はΔ型あるいは他の任意の望ましい配置で相互接続する
ことができる。巻線24を構成する各相巻線は、回転要素
16のまわりに円周方向に機械的に配置してある。モータ
12は、ほぼ線形のトルク対入力電流特性を示す。すなわ
ち、モータ12のトルク出力は、電機子巻線24に供給され
る電流に正比例する。
巻線24を構成する各相巻線はそれぞれ正極，負極の電
気母線28,30に接続することができる。普通は、50ボル
トないし350ボルトの直流電圧レンジが母線28,30間に定
められる。母線28,30は切り換えマトリックス34を通し
て当業者に公知の要領で直流電源、たとえば、可変直流
電圧源38の出力端子に接続してある。切り換えマトリッ
クス34は複数の脚で形成してあり、各脚はそれぞれ高電
圧母線28と低電圧母線30に接続したスイッチ要素40Hと4
0Lを包含する。脚の数は、巻線24を構成する各位相巻線
の数に一致している。第１図に示す従来例では、モータ
巻線24は３つの相巻線24A,24B,24C（概略的に示してあ
る）を包含するように示してあり、したがって、切り換
えマトリックス34は脚34A,34B,34Cを包含する。
気母線28,30に接続することができる。普通は、50ボル
トないし350ボルトの直流電圧レンジが母線28,30間に定
められる。母線28,30は切り換えマトリックス34を通し
て当業者に公知の要領で直流電源、たとえば、可変直流
電圧源38の出力端子に接続してある。切り換えマトリッ
クス34は複数の脚で形成してあり、各脚はそれぞれ高電
圧母線28と低電圧母線30に接続したスイッチ要素40Hと4
0Lを包含する。脚の数は、巻線24を構成する各位相巻線
の数に一致している。第１図に示す従来例では、モータ
巻線24は３つの相巻線24A,24B,24C（概略的に示してあ
る）を包含するように示してあり、したがって、切り換
えマトリックス34は脚34A,34B,34Cを包含する。
抵抗要素または変流器またはホール効果装置のような
電流検出器44が、モータ12の各相巻線24A,24B,24Cの任
意の組合わせを通して流れる電流の大きさを監視する位
置に接続してある。普通は、第１図に示すように、負極
母線30とスイッチ40Lの間に電流検出器44を接続する。
一群の位置検出器48A,48B,48Cが設けてあり、電機子巻
線20に対するロータ16の角度位置を検出すると共に、そ
の検出を示す信号をそれぞれの出力ライン50A,50B,50C
に与える。普通は、これらの位置検出器にはホール効果
装置を用いる。回転要素（ロータ）16の軸21上には補助
磁石構造54が配置してあって、位置検出器48A,48B,48C
を作動させるようになっている。
電流検出器44が、モータ12の各相巻線24A,24B,24Cの任
意の組合わせを通して流れる電流の大きさを監視する位
置に接続してある。普通は、第１図に示すように、負極
母線30とスイッチ40Lの間に電流検出器44を接続する。
一群の位置検出器48A,48B,48Cが設けてあり、電機子巻
線20に対するロータ16の角度位置を検出すると共に、そ
の検出を示す信号をそれぞれの出力ライン50A,50B,50C
に与える。普通は、これらの位置検出器にはホール効果
装置を用いる。回転要素（ロータ）16の軸21上には補助
磁石構造54が配置してあって、位置検出器48A,48B,48C
を作動させるようになっている。
電流制御装置60はライン45を通して電流検出器44に応
答し、モータ12に供給される電流を直接制御し、そのこ
とにより、モータによって発生させるトルク出力を制御
する。実際には、ライン62上の電流制御装置60からの制
御出力は持続時間、すなわち脚34A,34B,34Cのうちの所
与の１つまたはそれ以上の脚におけるスイッチ40Hまた
は40Lのうちの所与の１つまたはそれ以上のスイッチを
閉ざすことになる持続時間を表わす。この持続時間は、
R.E.Tartar,H.W.Sams and Co.,Inc.（1987）、「Princi
ples of Solid State Power Conversion」に開示されて
いるような従来公知のパルス幅変調技術を用いて換える
ことができる。この論文の第８章と第９章にある関連し
た部分を参考資料としてここに援用する。
答し、モータ12に供給される電流を直接制御し、そのこ
とにより、モータによって発生させるトルク出力を制御
する。実際には、ライン62上の電流制御装置60からの制
御出力は持続時間、すなわち脚34A,34B,34Cのうちの所
与の１つまたはそれ以上の脚におけるスイッチ40Hまた
は40Lのうちの所与の１つまたはそれ以上のスイッチを
閉ざすことになる持続時間を表わす。この持続時間は、
R.E.Tartar,H.W.Sams and Co.,Inc.（1987）、「Princi
ples of Solid State Power Conversion」に開示されて
いるような従来公知のパルス幅変調技術を用いて換える
ことができる。この論文の第８章と第９章にある関連し
た部分を参考資料としてここに援用する。
このモータ制御装置は、位置検出器48A,48B,40Cから
ライン50A,50B,50Cを介して得られる信号と、電流制御
装置60からライン62を介して得られる信号と、通常はプ
ログラマブル・ソースから供給されてライン64を通して
印加される外部制御信号とに応答して、ライン70A,70B,
70Cおよびライン72A,72B,72C上に整流制御信号を発生す
る整流制御装置68をさらに包含する。これらの整流制御
信号は、巻線24に含まれる対応した各相巻線を通して電
流を与えるように、適切な脚34A,34B,34Cにおける適切
なスイッチ40H,40Lの閉鎖順序を決める。ライン70A,70
B,70Cはそれぞれ脚34A,34B,34Cの各々におけるスイッチ
40Hに接続してあり、他方、ライン72A,72B,72Cはそれぞ
れ脚34A,34B,34Cの各々におけるスイッチ40Lに接続して
ある。第１図に信号機能ブロックで示す誘電性アイソレ
ーション（絶縁）インターフェース（dielectric isola
tion interface）74A,74B,74Cがそれぞれライン70A,70
B,70Cの各々に設けてある。このインターフェース74と
して用いるのに適したものは、たとえば、ジェネラル・
エレクトリック社（General Electric）がモデルH11AVZ
として製造，販売しているようなオプトエレクトロニッ
ク・カップラである。あるいは、インターフェース74は
米国イリノイ州のコイルクラフト社（Coilcraft Inc.of
Cray,Illinois）がモデル番号SD250-3として製造，販
売しているようなパルス変成器の形を採ってもよい。代
表的なケースでは、各脚34A,34B,34Cのスイッチ40Lは負
極電気母線30に関して作動するので、インターフェース
は不要である。
ライン50A,50B,50Cを介して得られる信号と、電流制御
装置60からライン62を介して得られる信号と、通常はプ
ログラマブル・ソースから供給されてライン64を通して
印加される外部制御信号とに応答して、ライン70A,70B,
70Cおよびライン72A,72B,72C上に整流制御信号を発生す
る整流制御装置68をさらに包含する。これらの整流制御
信号は、巻線24に含まれる対応した各相巻線を通して電
流を与えるように、適切な脚34A,34B,34Cにおける適切
なスイッチ40H,40Lの閉鎖順序を決める。ライン70A,70
B,70Cはそれぞれ脚34A,34B,34Cの各々におけるスイッチ
40Hに接続してあり、他方、ライン72A,72B,72Cはそれぞ
れ脚34A,34B,34Cの各々におけるスイッチ40Lに接続して
ある。第１図に信号機能ブロックで示す誘電性アイソレ
ーション（絶縁）インターフェース（dielectric isola
tion interface）74A,74B,74Cがそれぞれライン70A,70
B,70Cの各々に設けてある。このインターフェース74と
して用いるのに適したものは、たとえば、ジェネラル・
エレクトリック社（General Electric）がモデルH11AVZ
として製造，販売しているようなオプトエレクトロニッ
ク・カップラである。あるいは、インターフェース74は
米国イリノイ州のコイルクラフト社（Coilcraft Inc.of
Cray,Illinois）がモデル番号SD250-3として製造，販
売しているようなパルス変成器の形を採ってもよい。代
表的なケースでは、各脚34A,34B,34Cのスイッチ40Lは負
極電気母線30に関して作動するので、インターフェース
は不要である。
電圧調整器78は調整済みの比較的低い電圧（プラス／
マイナス５〜15ボルトのオーダーである）を与え、整流
制御装置68および電流制御装置60の構成要素を付勢す
る。電圧調整器78は、普通、その高電圧交流入力部とそ
の低電圧直流出力部の間に誘電性アイソレーション境界
を有する。
マイナス５〜15ボルトのオーダーである）を与え、整流
制御装置68および電流制御装置60の構成要素を付勢す
る。電圧調整器78は、普通、その高電圧交流入力部とそ
の低電圧直流出力部の間に誘電性アイソレーション境界
を有する。
ここまでに述べた構成要素のすべては、従来技術によ
れば、同じ基準電位レベル、すなわち、参照符号79で示
すような負極電気母線30の電位を基準としている。この
基準接続79のために、各構成要素はモータ12と共通の電
流搬送路を共有している。通常の整流では、母線28,30
の間に定められた比較的高い電位（50ボルトないし350
ボルト）で比較的大きな電流（20アンペアのオーダー）
の切り換えを伴う。モータ巻き線24および回路接続路の
インダクタンスと、これら構成要素における電流の急速
な変化速度（マイクロ秒のオーダー）の結果として、大
きな過渡電圧が生じる。これらの過渡現象はモータ制御
装置10全体に存在する電気ノイズとして現われる。この
高レベルの電気ノイズは、モータ制御装置の設計が最低
所望電流レベルより大きいノイズ・レベルに対して鈍感
となるようにしなければならないので、モータ制御装置
が低電流レベル（500ミリアンペア以下のオーダー）で
作動する能力を実質的に制限する。したがって、低電流
レベルで作動させたい場合には、このモータ制御装置は
そのレベルで制御を行うのに必要な感度を欠くことにな
る。
れば、同じ基準電位レベル、すなわち、参照符号79で示
すような負極電気母線30の電位を基準としている。この
基準接続79のために、各構成要素はモータ12と共通の電
流搬送路を共有している。通常の整流では、母線28,30
の間に定められた比較的高い電位（50ボルトないし350
ボルト）で比較的大きな電流（20アンペアのオーダー）
の切り換えを伴う。モータ巻き線24および回路接続路の
インダクタンスと、これら構成要素における電流の急速
な変化速度（マイクロ秒のオーダー）の結果として、大
きな過渡電圧が生じる。これらの過渡現象はモータ制御
装置10全体に存在する電気ノイズとして現われる。この
高レベルの電気ノイズは、モータ制御装置の設計が最低
所望電流レベルより大きいノイズ・レベルに対して鈍感
となるようにしなければならないので、モータ制御装置
が低電流レベル（500ミリアンペア以下のオーダー）で
作動する能力を実質的に制限する。したがって、低電流
レベルで作動させたい場合には、このモータ制御装置は
そのレベルで制御を行うのに必要な感度を欠くことにな
る。
次に第２図を参照して、本発明の一実施例を説明す
る。第２図は第１図と同様の概略図であるが、本発明に
よるモータ制御装置10′を示しており、これにより高レ
ベル，低レベル両方のモータ電流で作動できる。整流制
御装置68および電流制御装置60は、モータ12および切り
換えマトリックス34の電圧基準79とは異なる、電圧基準
80に接続してある。その結果、これら制御装置60,68
は、モータ12と共通の電流路を共有しておらず、切り換
えマトリックス34およびモータ12に存在する高過渡誘導
性電気ノイズを受けることがない。したがって、これら
制御装置60,68は、実際に、より低い電気ノイズを有す
る雰囲気で作動する。好ましいケースでは、制御装置6
0,68のための基準電位はシャシ・グランドである。他の
都合のよい基準電位としては、これらの構成要素とモー
タ，切り換えマトリックスとについての共通電流路が定
められないかぎりは、制御装置60,68のための電圧の基
準を定めるものならばいずれでもよい。
る。第２図は第１図と同様の概略図であるが、本発明に
よるモータ制御装置10′を示しており、これにより高レ
ベル，低レベル両方のモータ電流で作動できる。整流制
御装置68および電流制御装置60は、モータ12および切り
換えマトリックス34の電圧基準79とは異なる、電圧基準
80に接続してある。その結果、これら制御装置60,68
は、モータ12と共通の電流路を共有しておらず、切り換
えマトリックス34およびモータ12に存在する高過渡誘導
性電気ノイズを受けることがない。したがって、これら
制御装置60,68は、実際に、より低い電気ノイズを有す
る雰囲気で作動する。好ましいケースでは、制御装置6
0,68のための基準電位はシャシ・グランドである。他の
都合のよい基準電位としては、これらの構成要素とモー
タ，切り換えマトリックスとについての共通電流路が定
められないかぎりは、制御装置60,68のための電圧の基
準を定めるものならばいずれでもよい。
第２図で使用している電流検出器44′は、ハネウェル
社の一事業部であるマイクロスイッチ社（Microswitch,
a divison of Honeywell）の販売しているようなホー
ル効果検出器であり、これは平均モータ電流検出技術と
ピークモータ電流検出技術の両方を組合わせて実際のモ
ータ電流をリアルタイムで監視し、選定した作動周波数
で電流を正確に制御するものである。また、この検出器
は、モータ電流の誘電的絶縁表示（dielecrically isol
ated indication）を行うことができる。電流検出器4
4′は、ホール効果デバイスの磁性コアのまわりに付加
的な変流器巻線を備える。この技術により、１つの装置
で直流，低周波，高周波の絶縁検出能力を得ることがで
きる。
社の一事業部であるマイクロスイッチ社（Microswitch,
a divison of Honeywell）の販売しているようなホー
ル効果検出器であり、これは平均モータ電流検出技術と
ピークモータ電流検出技術の両方を組合わせて実際のモ
ータ電流をリアルタイムで監視し、選定した作動周波数
で電流を正確に制御するものである。また、この検出器
は、モータ電流の誘電的絶縁表示（dielecrically isol
ated indication）を行うことができる。電流検出器4
4′は、ホール効果デバイスの磁性コアのまわりに付加
的な変流器巻線を備える。この技術により、１つの装置
で直流，低周波，高周波の絶縁検出能力を得ることがで
きる。
本発明のネットワークは、したがって、鎖線82で示す
インターフェースを持ち、このインターフェースの片側
86に、すなわち、制御装置60,68が存在する側に、比較
的高い電気ノイズを有する反対側88に比べて比較的低い
電気ノイズが存在するものと、見ることができる。
インターフェースを持ち、このインターフェースの片側
86に、すなわち、制御装置60,68が存在する側に、比較
的高い電気ノイズを有する反対側88に比べて比較的低い
電気ノイズが存在するものと、見ることができる。
制御装置60,68はモータ12および切り換えマトリック
ス34と共通の基準電位を共有していないので、先に述べ
たインターフェース74に類似したインターフェース74′
は、整流制御装置68からライン72A,72B,72Cへ出力され
る整流制御信号出力を切り換えマトリックス34の脚34A,
34B,34Cにおける対応したスイッチ40Lに送る必要があ
る。側部86では電気ノイズが低レベルであるが故に、電
流制御装置60は、高レベルの電気ノイズによって従来マ
スクされてしまった低モータ電流レベルを監視し、制御
することができる。電流制御装置60のダイナミックレン
ジは、こうして、信号対ノイズ比が高まることによって
向上させられる。この向上の程度は、電流制御装置60で
使用されているパルス幅変調の周波数を高めることによ
って高めることができる。20キロヘルツのオーダーにあ
る作動周波数を用いると好ましい。しかしながら、ここ
で、切り換えマトリックス34で使用されているデバイス
40H,40Lによって与えられる実際の制限を受けたとき
に、電流の制御をより精密にしたいならば、それだけ作
動周波数を高くしなければならないことは了解された
い。第１図に示したモータ制御装置に比して20倍程度の
向上度を得ることができる。例えば、本実施例によるモ
ータ制御装置10′は50ミリアンペア〜20アンペアにわた
る所望モータ電流範囲、すなわち、400:1のオーダーの
ダイナミックレンジを通じて安定した動作を行う。
ス34と共通の基準電位を共有していないので、先に述べ
たインターフェース74に類似したインターフェース74′
は、整流制御装置68からライン72A,72B,72Cへ出力され
る整流制御信号出力を切り換えマトリックス34の脚34A,
34B,34Cにおける対応したスイッチ40Lに送る必要があ
る。側部86では電気ノイズが低レベルであるが故に、電
流制御装置60は、高レベルの電気ノイズによって従来マ
スクされてしまった低モータ電流レベルを監視し、制御
することができる。電流制御装置60のダイナミックレン
ジは、こうして、信号対ノイズ比が高まることによって
向上させられる。この向上の程度は、電流制御装置60で
使用されているパルス幅変調の周波数を高めることによ
って高めることができる。20キロヘルツのオーダーにあ
る作動周波数を用いると好ましい。しかしながら、ここ
で、切り換えマトリックス34で使用されているデバイス
40H,40Lによって与えられる実際の制限を受けたとき
に、電流の制御をより精密にしたいならば、それだけ作
動周波数を高くしなければならないことは了解された
い。第１図に示したモータ制御装置に比して20倍程度の
向上度を得ることができる。例えば、本実施例によるモ
ータ制御装置10′は50ミリアンペア〜20アンペアにわた
る所望モータ電流範囲、すなわち、400:1のオーダーの
ダイナミックレンジを通じて安定した動作を行う。
同様にして、誘電性アイソレーション・インターフェ
ース74および74′は、安定した制御ループを可能にする
のに充分に短い伝播遅延をもって作動しなければならな
い。制御の安定性を高めるために、特に小さなモータ電
流（２アンペア以下のオーダー）で、ライン62上のパル
ス幅変調された信号が誘電性アイソレーション・インタ
ーフェース74および74′のそれぞれを通して適切なスイ
ッチ40Hおよび40Lに同時に送られる。各誘電性アイソレ
ーション・インターフェース74A,74B,74Cの伝播遅延
は、それぞれ対応した誘電性アイソレーション・インタ
ーフェース74′A,74′B,74′Ｃの伝播遅延より１〜10倍
大きくなければならない。インターフェース74′A,74′
B,74′Ｃについて、400ナノ秒以下のオーダーの遅延時
間を用いると好ましい。
ース74および74′は、安定した制御ループを可能にする
のに充分に短い伝播遅延をもって作動しなければならな
い。制御の安定性を高めるために、特に小さなモータ電
流（２アンペア以下のオーダー）で、ライン62上のパル
ス幅変調された信号が誘電性アイソレーション・インタ
ーフェース74および74′のそれぞれを通して適切なスイ
ッチ40Hおよび40Lに同時に送られる。各誘電性アイソレ
ーション・インターフェース74A,74B,74Cの伝播遅延
は、それぞれ対応した誘電性アイソレーション・インタ
ーフェース74′A,74′B,74′Ｃの伝播遅延より１〜10倍
大きくなければならない。インターフェース74′A,74′
B,74′Ｃについて、400ナノ秒以下のオーダーの遅延時
間を用いると好ましい。
本発明の上述した技術を理解した当業者ならば数多の
変更を行うことができる。これらの変更は特許請求の範
囲に定義した本発明の意図および範囲内で実行できる。
変更を行うことができる。これらの変更は特許請求の範
囲に定義した本発明の意図および範囲内で実行できる。
第１図は、従来技術によるモータ制御装置の概略図であ
る。 第２図は、本発明の一実施例のよるモータ制御装置の概
略図である。 10,10′……モータ制御装置、12……ブラシレス直流モ
ータ、16……回転要素、20……固定要素、24……巻線、
24A,24B,24C……位相部、28,30……電気母線、34……切
り換えマトリックス、34A,34B,34C……脚、38……可変
直流電圧源、40H,40L……スイッチ要素、44,44′……電
流検出器、48A,48B,48C……位置検出器、50A,50B,50C…
…出力ライン、54……補助磁石構造、60……電流制御装
置、68……整流制御装置、74,74′……誘電絶縁（誘電
性）インターフェース、78……電圧調整器、79……基準
接続部。
る。 第２図は、本発明の一実施例のよるモータ制御装置の概
略図である。 10,10′……モータ制御装置、12……ブラシレス直流モ
ータ、16……回転要素、20……固定要素、24……巻線、
24A,24B,24C……位相部、28,30……電気母線、34……切
り換えマトリックス、34A,34B,34C……脚、38……可変
直流電圧源、40H,40L……スイッチ要素、44,44′……電
流検出器、48A,48B,48C……位置検出器、50A,50B,50C…
…出力ライン、54……補助磁石構造、60……電流制御装
置、68……整流制御装置、74,74′……誘電絶縁（誘電
性）インターフェース、78……電圧調整器、79……基準
接続部。
Claims (3)
- 【請求項１】モータのトルク出力が供給された電流に正
比例し、切り換えマトリックスを経て正極および負極の
高圧電圧母線に接続される形式のブラシレス直流モータ
のためのモータ制御装置であって、 前記切り換えマトリックスは前記正極母線および前記負
極母線に接続された複数のスイッチを有し、 前記モータは固定要素に装着した複数の相巻線を持った
電機子巻線と、回転要素に装着した永久磁石を有し、 前記電機子巻線に対する前記回転要素の位置を検出する
位置検出器と、 前記モータの各相巻線を通る電流を検出する電流検出器
と、 前記電流検出器の出力に応答して、前記モータに供給さ
れる電流を制御することにより前記モータのトルク出力
を直接制御する電流制御装置と、 前記電流制御装置および前記位置検出器の出力に応答
し、前記回転要素の位置に従って適切な前記スイッチを
開閉することにより前記電機子巻線のうちの適切な相巻
線部への電流供給順序を指定する整流制御信号を発生す
るための低電圧整流制御装置と、 前記整流制御装置からの前記整流制御信号を前記正極母
線に接続された前記スイッチに送る第１の誘電性インタ
ーフェースとを備え、 全ての前記検出器および前記制御装置が共通電圧基準お
よび前記モータとの共通電流路を有し、比較的大きな定
常モータ電流および比較的高い電圧における比較的大き
な電流の切り換えによって誘起された電力過渡によって
生じる高いレベルの電気ノイズを受ける電気的雰囲気に
配置されており、当該高いレベルの電気ノイズが該ノイ
ズ・レベル以下の振幅を有する制御信号をマスクする場
合において、 改良されたモータ制御装置は： 前記整流制御装置および前記電流制御装置は異なった電
圧基準に接続してあり、前記モータおよび前記切り換え
マトリックスと共通の電流路を持たず、より低い電気的
ノイズ雰囲気で作動するようになっており、 前記整流制御装置と、前記負極母線に接続された前記ス
イッチとの間に配置された第２の誘電性インターフェー
スを具備し、 高い電流レベルで作動すると共に低い電流レベルでも作
動する感度を残すことができるモータ制御装置であっ
て、 前記電流制御装置がパルス幅変調装置を包含し、さらに
そのパルス幅変調装置が少なくとも20キロヘルツの周波
数を有するものであり、それにより少なくとも400:1の
オーダーにあるモータ電流の動的制御範囲を達成できる
ことを特徴とするモータ制御装置。 - 【請求項２】前記第２の誘電性インターフェースがオプ
トエレクトロニック装置であることを特徴とする特許請
求の範囲第１項記載のモータ制御装置。 - 【請求項３】前記第２の誘電性インターフェースがパル
ス変成器であることを特徴とする特許請求の範囲第１項
記載のモータ制御装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/128,409 US4827196A (en) | 1987-12-03 | 1987-12-03 | Motor control arrangement |
| US128,409 | 1987-12-03 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01264589A JPH01264589A (ja) | 1989-10-20 |
| JP2545126B2 true JP2545126B2 (ja) | 1996-10-16 |
Family
ID=22435243
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63304266A Expired - Lifetime JP2545126B2 (ja) | 1987-12-03 | 1988-12-02 | モ―タ制御装置 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4827196A (ja) |
| EP (1) | EP0318938B1 (ja) |
| JP (1) | JP2545126B2 (ja) |
| CA (1) | CA1289187C (ja) |
| DE (1) | DE3889430T2 (ja) |
| IE (1) | IE64827B1 (ja) |
Families Citing this family (20)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0412180A1 (de) * | 1989-08-07 | 1991-02-13 | Siemens Aktiengesellschaft | Antriebsanordnung mit einem Antriebsmotor |
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Family Cites Families (38)
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1987
- 1987-12-03 US US07/128,409 patent/US4827196A/en not_active Expired - Lifetime
-
1988
- 1988-11-30 EP EP88119932A patent/EP0318938B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1988-11-30 DE DE3889430T patent/DE3889430T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1988-12-01 CA CA000584743A patent/CA1289187C/en not_active Expired - Lifetime
- 1988-12-01 IE IE359388A patent/IE64827B1/xx not_active IP Right Cessation
- 1988-12-02 JP JP63304266A patent/JP2545126B2/ja not_active Expired - Lifetime
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