JP2782732B2 - 可変リラクタンスモータの駆動装置 - Google Patents
可変リラクタンスモータの駆動装置Info
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- JP2782732B2 JP2782732B2 JP63275807A JP27580788A JP2782732B2 JP 2782732 B2 JP2782732 B2 JP 2782732B2 JP 63275807 A JP63275807 A JP 63275807A JP 27580788 A JP27580788 A JP 27580788A JP 2782732 B2 JP2782732 B2 JP 2782732B2
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、可変リラクタンスモータの駆動装置に関す
る。
る。
［従来の技術］ 従来より、可変リラクタンスモータ（以下、SRモータ
という）の駆動装置として、例えば第７図に示すよう
に、交流を整流したのちコンデンサＣにより平滑して直
流を作成する直流電源DCPと、SRモータの各相毎に設け
られ直流電源DCPから相巻線Ｌへの通電を制御する通電
制御回路Dra,Drb,Drc,Drdとを主要部として構成された
４相SRモータの駆動装置20が知られている。
という）の駆動装置として、例えば第７図に示すよう
に、交流を整流したのちコンデンサＣにより平滑して直
流を作成する直流電源DCPと、SRモータの各相毎に設け
られ直流電源DCPから相巻線Ｌへの通電を制御する通電
制御回路Dra,Drb,Drc,Drdとを主要部として構成された
４相SRモータの駆動装置20が知られている。
この種の駆動装置20においては、予め定められた循環
順序で各相巻線Ｌへ通電することにより、SRモータを回
転させている。その通電は、例えば加速時には、第８図
（Ａ）に示すように、SRモータのロータがステータから
最大に離反している位置（インダクタンスが最小、電気
角０のとき）を通過したときから開始され、ロータがス
テータに正対する位置（インダクタンス最大、電気角π
のとき）に来る前に停止される。
順序で各相巻線Ｌへ通電することにより、SRモータを回
転させている。その通電は、例えば加速時には、第８図
（Ａ）に示すように、SRモータのロータがステータから
最大に離反している位置（インダクタンスが最小、電気
角０のとき）を通過したときから開始され、ロータがス
テータに正対する位置（インダクタンス最大、電気角π
のとき）に来る前に停止される。
通電期間中に直流電源DCPから出力された電力は、発
生トルクとして消費される他、相巻線Ｌに磁気エネルギ
として蓄積される。そこで、上記駆動装置20において
は、通電制御用トランジスタTra及びTrbがオフする瞬間
に発生する誘導起電力を利用してその磁気エネルギを回
収することによって電力損失を少なくしている。即ち、
相巻線電流が電流回生用ダイオードDfからコンデンサＣ
に流れることができる回生経路を設けて相巻線Ｌに蓄積
された磁気エネルギを電荷としてコンデンサＣに回収し
ている。
生トルクとして消費される他、相巻線Ｌに磁気エネルギ
として蓄積される。そこで、上記駆動装置20において
は、通電制御用トランジスタTra及びTrbがオフする瞬間
に発生する誘導起電力を利用してその磁気エネルギを回
収することによって電力損失を少なくしている。即ち、
相巻線電流が電流回生用ダイオードDfからコンデンサＣ
に流れることができる回生経路を設けて相巻線Ｌに蓄積
された磁気エネルギを電荷としてコンデンサＣに回収し
ている。
［発明が解決しようとする課題］ しかし、SRモータには、そのステータ及びロータが鉄
製であるため相巻線のインダクタンスが大きいという特
性がある。それ故、通電時の相巻線電流の立ち上がり及
び立ち下がりが緩慢になる。特に高速回転時に緩慢とな
る。即ち、次式から明らかなように、SRモータの回転速
度を上げたときには相巻線に発生する誘導起電力が大き
くなる。かつ、その誘導起電力はインダクタンスの増加
する期間では電源電圧Vsと反対の極性に発生する ｅ＝−Ｉ×dL/dθ×ω ｅは誘導起電力、Ｉは相巻線電流の瞬時値、Ｌは相巻
線のインダクタンス、θはロータの回転角、ωは角速度
である。
製であるため相巻線のインダクタンスが大きいという特
性がある。それ故、通電時の相巻線電流の立ち上がり及
び立ち下がりが緩慢になる。特に高速回転時に緩慢とな
る。即ち、次式から明らかなように、SRモータの回転速
度を上げたときには相巻線に発生する誘導起電力が大き
くなる。かつ、その誘導起電力はインダクタンスの増加
する期間では電源電圧Vsと反対の極性に発生する ｅ＝−Ｉ×dL/dθ×ω ｅは誘導起電力、Ｉは相巻線電流の瞬時値、Ｌは相巻
線のインダクタンス、θはロータの回転角、ωは角速度
である。
そのため通電制御回路Dra〜Drdに加わる電圧は電源電圧
Vsより下がり、相巻線電流の立ち上がり及び立ち下がり
はより緩慢となる。更に、高速回転では通電期間が短く
なる。つまり、中低速回転の場合（その相巻線電流Imを
図中に一点鎖線で示した）に比べて、相巻線電流Ihの立
ち上がり及び立ち下がりが一層遅れると共に相巻線電流
Ihの上昇限界が下がって来る。
Vsより下がり、相巻線電流の立ち上がり及び立ち下がり
はより緩慢となる。更に、高速回転では通電期間が短く
なる。つまり、中低速回転の場合（その相巻線電流Imを
図中に一点鎖線で示した）に比べて、相巻線電流Ihの立
ち上がり及び立ち下がりが一層遅れると共に相巻線電流
Ihの上昇限界が下がって来る。
このため、第９図に示したSRモータの回転速度−発生
トルク特性曲線C1から明らかなように、従来の駆動装置
20によるSRモータの運転では、回転数Ｎが上がると発生
トルクＴが小さくなる。
トルク特性曲線C1から明らかなように、従来の駆動装置
20によるSRモータの運転では、回転数Ｎが上がると発生
トルクＴが小さくなる。
そのため高速運転では負荷を大きくすることができな
いという問題があった。
いという問題があった。
又、隣合う相で通電時期が重なる通電方式、いわゆる
２相励磁方式を採用している駆動装置の場合には、第８
図（Ｂ）に示すように、ロータが正対位置に来る直前で
通電が停止される。しかし、相巻線電流Im及びIhはすぐ
には消滅せずロータが正対位置から更に回転したところ
までが流れつづける。そのため負のトルクが発生しSRモ
ータの回転が妨げられるという問題も見受けられた。
２相励磁方式を採用している駆動装置の場合には、第８
図（Ｂ）に示すように、ロータが正対位置に来る直前で
通電が停止される。しかし、相巻線電流Im及びIhはすぐ
には消滅せずロータが正対位置から更に回転したところ
までが流れつづける。そのため負のトルクが発生しSRモ
ータの回転が妨げられるという問題も見受けられた。
それで、従来より、電源電圧を高電圧にすることや、
相巻線のインダクタンスを小さくすることによって電流
の立ち上がり及び立ち下がりを急峻にしてSRモータの高
速回転特性を改善している。しかし、これらの改善策に
は次のような問題がある。即ち、高電圧用の直流電源に
は耐圧が大きい素子などが必要となりその作製コストが
高くなるという問題や、相巻線の巻数を減らしてそのイ
ンダクタンスを小さくした場合、同じ大きさのトルクを
発生させるためにより大きな電流が必要となり電力−ト
ルクの変換効率が悪くなるという問題がある。
相巻線のインダクタンスを小さくすることによって電流
の立ち上がり及び立ち下がりを急峻にしてSRモータの高
速回転特性を改善している。しかし、これらの改善策に
は次のような問題がある。即ち、高電圧用の直流電源に
は耐圧が大きい素子などが必要となりその作製コストが
高くなるという問題や、相巻線の巻数を減らしてそのイ
ンダクタンスを小さくした場合、同じ大きさのトルクを
発生させるためにより大きな電流が必要となり電力−ト
ルクの変換効率が悪くなるという問題がある。
そこで本発明は、相巻線に印加する電圧を昇圧して電
流の立ち上がりを急峻にすることができる簡単な構成の
可変リラクタンスモータの駆動装置を提供することを目
的としてなされた。
流の立ち上がりを急峻にすることができる簡単な構成の
可変リラクタンスモータの駆動装置を提供することを目
的としてなされた。
［課題を解決するための手段］ 本発明の要旨とするところは、電源から可変リラクタ
ンスモータの各々の相巻線へ予め定められた循環順序で
通電する通電制御手段と、上記電源及び上記通電制御手
段の間に設けられ、上記電源から上記通電制御手段へ向
かう通電方向にのみ電流を流す半導体素子と、上記電源
に並列かつ上記半導体素子より上記通電制御手段側に設
けられた蓄電手段と、上記通電制御手段により上記相巻
線への通電が遮断されたとき、上記相巻線に蓄積された
磁気エネルギを電荷として上記蓄電手段に回生する電力
回生手段と、上記半導体素子と並列に設けられ、上記半
導体素子の両端間を短絡又は開放する電流開閉器とを備
えることを特徴とする可変リラクタンスモータの駆動装
置にある。
ンスモータの各々の相巻線へ予め定められた循環順序で
通電する通電制御手段と、上記電源及び上記通電制御手
段の間に設けられ、上記電源から上記通電制御手段へ向
かう通電方向にのみ電流を流す半導体素子と、上記電源
に並列かつ上記半導体素子より上記通電制御手段側に設
けられた蓄電手段と、上記通電制御手段により上記相巻
線への通電が遮断されたとき、上記相巻線に蓄積された
磁気エネルギを電荷として上記蓄電手段に回生する電力
回生手段と、上記半導体素子と並列に設けられ、上記半
導体素子の両端間を短絡又は開放する電流開閉器とを備
えることを特徴とする可変リラクタンスモータの駆動装
置にある。
［作用］ 以上の本発明の構成によれば、通電制御手段が可変リ
ラクタンスモータの相巻線への通電を遮断すると、電力
回生手段により蓄電手段に相巻線電流が流れ込む。
ラクタンスモータの相巻線への通電を遮断すると、電力
回生手段により蓄電手段に相巻線電流が流れ込む。
この時、電流開閉器が閉じていれば、半導体素子の両
端間、即ち蓄電手段と電源とが短絡し、相巻線電流が電
源にも流れ込むので、蓄電手段に、電源電圧を越える電
圧を発生させる電荷が蓄えられることがない。
端間、即ち蓄電手段と電源とが短絡し、相巻線電流が電
源にも流れ込むので、蓄電手段に、電源電圧を越える電
圧を発生させる電荷が蓄えられることがない。
一方、電流開閉器が開いていれば、半導体素子により
蓄電手段から電源側への電流の流入が阻止され、全ての
相巻線電流が蓄電手段のみに流れ込み、電源電圧とは無
関係に電荷が蓄えられるため、蓄電手段には電源電圧を
越えた電圧が発生する。そして、この電圧が、次に通電
が行われる相巻線に印加されるので、その相巻線電流の
立ち上がり及び立ち下がりが急峻になる。
蓄電手段から電源側への電流の流入が阻止され、全ての
相巻線電流が蓄電手段のみに流れ込み、電源電圧とは無
関係に電荷が蓄えられるため、蓄電手段には電源電圧を
越えた電圧が発生する。そして、この電圧が、次に通電
が行われる相巻線に印加されるので、その相巻線電流の
立ち上がり及び立ち下がりが急峻になる。
［実施例］ 本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。
４相の可変リラクタンスモータ（以下、SRモータと呼
ぶ）の駆動装置１は、第１図（Ａ）に示すように、交流
を整流したのち第一コンデンサC1により平滑して直流を
作成する直流電源DCと、SRモータの各相（Ａ相、Ｂ相、
Ｃ相、Ｄ相）に設けられた通電制御回路2a,2b,2c,2d
と、直流電源DCと通電制御回路2a〜2dとの間に設けられ
た第二コンデンサC2と、直流電源DCと第二コンデンサC2
との間に通電方向を順方向として設けられた電流ブロッ
ク用のダイオードＤと、ダイオードＤに並列に設けられ
た常閉形の電磁開閉器SWとを主要部として構成される。
但し、第二コンデンサC2は第一コンデンサC1より容量が
小さい。
ぶ）の駆動装置１は、第１図（Ａ）に示すように、交流
を整流したのち第一コンデンサC1により平滑して直流を
作成する直流電源DCと、SRモータの各相（Ａ相、Ｂ相、
Ｃ相、Ｄ相）に設けられた通電制御回路2a,2b,2c,2d
と、直流電源DCと通電制御回路2a〜2dとの間に設けられ
た第二コンデンサC2と、直流電源DCと第二コンデンサC2
との間に通電方向を順方向として設けられた電流ブロッ
ク用のダイオードＤと、ダイオードＤに並列に設けられ
た常閉形の電磁開閉器SWとを主要部として構成される。
但し、第二コンデンサC2は第一コンデンサC1より容量が
小さい。
尚、通電制御回路2a〜2dは通電制御手段に相当し、電
磁開閉器SWは電流開閉器に相当し、ダイオードＤは半導
体素子に相当し、第二コンデンサC2は蓄電手段に相当す
る。
磁開閉器SWは電流開閉器に相当し、ダイオードＤは半導
体素子に相当し、第二コンデンサC2は蓄電手段に相当す
る。
通電制御回路2a〜2dは、SRモータの各相巻線La,Lb,L
c,Ldへの通電を断続する２個のトランジスタTra1,Tra
2、Trb1,Trb2、Trc1,Trc2、Trd1,Trd2と、２個の電流回
生用ダイオードDa1,Da2、Db1,Db2、Dc1,Dc2、Dd1,Dd2と
から構成され、スイッチ信号発生回路（図示略）からト
ランジスタTra1,Tra2〜Trd1,Trd2のベースに入力される
スイッチングパルスPa,Pb,Pc,Pdにより通電のタイミン
グが決定される。
c,Ldへの通電を断続する２個のトランジスタTra1,Tra
2、Trb1,Trb2、Trc1,Trc2、Trd1,Trd2と、２個の電流回
生用ダイオードDa1,Da2、Db1,Db2、Dc1,Dc2、Dd1,Dd2と
から構成され、スイッチ信号発生回路（図示略）からト
ランジスタTra1,Tra2〜Trd1,Trd2のベースに入力される
スイッチングパルスPa,Pb,Pc,Pdにより通電のタイミン
グが決定される。
電磁開閉器SWの開閉は、SRモータの回転速度を検出す
る速度検出回路SPと速度比較器CMPとにより制御され
る。即ち、速度検出回路SPがSRモータの回転速度に応じ
て電圧信号Vspを速度比較器CMPに出力する。この電圧信
号Vspが基準電圧（予め設定された基準の回転速度に対
応する電圧）Vref以上のとき、速度比較器CMPは電磁開
閉器SWに開放指令信号Sopを出力する。この開放指令信
号Sopにより電磁開閉器SWが開く。
る速度検出回路SPと速度比較器CMPとにより制御され
る。即ち、速度検出回路SPがSRモータの回転速度に応じ
て電圧信号Vspを速度比較器CMPに出力する。この電圧信
号Vspが基準電圧（予め設定された基準の回転速度に対
応する電圧）Vref以上のとき、速度比較器CMPは電磁開
閉器SWに開放指令信号Sopを出力する。この開放指令信
号Sopにより電磁開閉器SWが開く。
次に、駆動装置１の動作について説明する。
駆動装置１においては、第２図（Ａ）に示すように、
Ａ相→Ｂ相→Ｃ相→Ｄ相の循環順序でかつ各相の通電タ
イミングが電気角でπ/2だけずれるように通電が行われ
てSRモータが回転する。その通電は電気角０度のときに
開始され電気角π/2のときに停止される。
Ａ相→Ｂ相→Ｃ相→Ｄ相の循環順序でかつ各相の通電タ
イミングが電気角でπ/2だけずれるように通電が行われ
てSRモータが回転する。その通電は電気角０度のときに
開始され電気角π/2のときに停止される。
ここでSRモータが所定の基準回転速度以下で運転され
ているものとする（以下、中低速運転という）。このと
きには回転速度検出回路SPの出力電圧Vspは基準電圧Vre
f未満なので、電磁開閉器SWは閉じておりダイオードＤ
の両端は短絡されている。
ているものとする（以下、中低速運転という）。このと
きには回転速度検出回路SPの出力電圧Vspは基準電圧Vre
f未満なので、電磁開閉器SWは閉じておりダイオードＤ
の両端は短絡されている。
駆動装置１においては各相トランジスタTra1,Tra2〜T
rd1,Trd2がオフしたとき、相巻線La〜Ldの両端には電流
が流れ続けるような極性で誘導起電力が発生する。この
ため、例えばＡ相の通電が停止され同時にＢ相の通電が
開始されたとき、相巻線Laを流れる電流の一部が相巻線
Lbへ流れ、その他は第一コンデンサC1及び第二コンデン
サC2に流れ込み電荷として蓄積される。しかし、第一コ
ンデンサC1と第二コンデンサC2とは並列接続されている
ので、両コンデンサC1及びC2の電圧は電源電圧Vsに等し
い。従って、中低速運転時には電源電圧Vsが通電制御回
路2a〜2dに印加される。
rd1,Trd2がオフしたとき、相巻線La〜Ldの両端には電流
が流れ続けるような極性で誘導起電力が発生する。この
ため、例えばＡ相の通電が停止され同時にＢ相の通電が
開始されたとき、相巻線Laを流れる電流の一部が相巻線
Lbへ流れ、その他は第一コンデンサC1及び第二コンデン
サC2に流れ込み電荷として蓄積される。しかし、第一コ
ンデンサC1と第二コンデンサC2とは並列接続されている
ので、両コンデンサC1及びC2の電圧は電源電圧Vsに等し
い。従って、中低速運転時には電源電圧Vsが通電制御回
路2a〜2dに印加される。
次に、SRモータが高速で運転されているとする。この
場合には、回転速度検出回路SPの出力電圧Vspが基準電
圧Vref以上になるので、速度比較器CMPから開放指令信
号Sopが出力され電磁開閉器SWが開放する。このときに
は、直流電源DCと通電制御回路2a〜2dとがダイオードＤ
を介して接続されるので通電制御回路2a〜2d側から第一
コンデンサC1へ流れる電流は阻止される。従って、例え
ば第１図（Ｂ）に示すように、Ａ相の通電が停止され同
時にＢ相の通電が開始されたとき、相巻線電流は電流回
生用ダイオードDa1→第二コンデンサC2→電流回生用ダ
イオードDa2の経路（図中にLoop1と示した）を流れコン
デンサC2に電荷として蓄積される。このときコンデンサ
C2の電圧は相巻線Laに蓄積されたエネルギの大きさによ
り定まる。即ち、コンデンサの容量をｃ、その電圧を
ｖ、通電停止の瞬間の電流をｉ、相巻線Laのインダクタ
ンスの大きさをｌとすると、相巻線Laに蓄積されたエネ
ルギの大きさは1/2×ｌ×i2でありこのエネルギが電荷
としてコンデンサに蓄積されるので、次式の関係が成立
する。
場合には、回転速度検出回路SPの出力電圧Vspが基準電
圧Vref以上になるので、速度比較器CMPから開放指令信
号Sopが出力され電磁開閉器SWが開放する。このときに
は、直流電源DCと通電制御回路2a〜2dとがダイオードＤ
を介して接続されるので通電制御回路2a〜2d側から第一
コンデンサC1へ流れる電流は阻止される。従って、例え
ば第１図（Ｂ）に示すように、Ａ相の通電が停止され同
時にＢ相の通電が開始されたとき、相巻線電流は電流回
生用ダイオードDa1→第二コンデンサC2→電流回生用ダ
イオードDa2の経路（図中にLoop1と示した）を流れコン
デンサC2に電荷として蓄積される。このときコンデンサ
C2の電圧は相巻線Laに蓄積されたエネルギの大きさによ
り定まる。即ち、コンデンサの容量をｃ、その電圧を
ｖ、通電停止の瞬間の電流をｉ、相巻線Laのインダクタ
ンスの大きさをｌとすると、相巻線Laに蓄積されたエネ
ルギの大きさは1/2×ｌ×i2でありこのエネルギが電荷
としてコンデンサに蓄積されるので、次式の関係が成立
する。
1/2×ｌ×i2＝1/2×ｃ×v2 つまり、第二コンデンサC2にかかる電圧VcはVs＋ｖまで
上昇する。例えば、第２図（Ｂ）に示すように、Ｂ相の
通電が開始されると同時に電圧Vcが上昇する。この上昇
電圧Vcが通電制御回路2bに印加されるので相巻線電流I0
は急峻に立ち上がる。そして、コンデンサC2に相巻線La
の磁気エネルギが回収され、同時にコンデンサC2から電
荷が放出され電流がトランジスタTrb1→相巻線Lb→トラ
ンジスタTrb2→コンデンサC2の経路（第１図（Ｂ）にLo
op2と示した）を流れる。それで、電圧Vcは電源電圧Vs
まで下降する。つまり、コンデンサC2が相巻線Laから回
収したエネルギをすべて放出するまでは通電制御回路2b
は電源電圧Vs以上の電圧Vcで駆動されることになる。
上昇する。例えば、第２図（Ｂ）に示すように、Ｂ相の
通電が開始されると同時に電圧Vcが上昇する。この上昇
電圧Vcが通電制御回路2bに印加されるので相巻線電流I0
は急峻に立ち上がる。そして、コンデンサC2に相巻線La
の磁気エネルギが回収され、同時にコンデンサC2から電
荷が放出され電流がトランジスタTrb1→相巻線Lb→トラ
ンジスタTrb2→コンデンサC2の経路（第１図（Ｂ）にLo
op2と示した）を流れる。それで、電圧Vcは電源電圧Vs
まで下降する。つまり、コンデンサC2が相巻線Laから回
収したエネルギをすべて放出するまでは通電制御回路2b
は電源電圧Vs以上の電圧Vcで駆動されることになる。
このように相巻線電流I0は、電源電圧Vsが印加される
ときの相巻線電流I1に比して、その立ち上がり急峻にな
ると共に高レベルまで上昇する。従って、高速回転時に
より大きな電流が相巻線に供給されるので発生トルクが
大きくなる。尚、第１図（Ｂ）においては回路動作の説
明上トランジスタTra1,Tra2,Trb1,Trb2をスイッチ記号
で表している。
ときの相巻線電流I1に比して、その立ち上がり急峻にな
ると共に高レベルまで上昇する。従って、高速回転時に
より大きな電流が相巻線に供給されるので発生トルクが
大きくなる。尚、第１図（Ｂ）においては回路動作の説
明上トランジスタTra1,Tra2,Trb1,Trb2をスイッチ記号
で表している。
上記したように本実施例は、SRモータが所定の回転速
度を越えているときには通電制御回路2a〜2dに高電圧を
印加して相巻線電流の立ち上がりを急峻にしている。そ
のため高速回転時にもより大きなトルクを発生させるこ
とができ、より大きな負荷でも高速運転が可能である。
度を越えているときには通電制御回路2a〜2dに高電圧を
印加して相巻線電流の立ち上がりを急峻にしている。そ
のため高速回転時にもより大きなトルクを発生させるこ
とができ、より大きな負荷でも高速運転が可能である。
又、本駆動装置１は、高価な高電圧直流電源を使用せ
ずに簡単な回路構成で印可電圧を昇圧しているので、安
価に作製することができる。
ずに簡単な回路構成で印可電圧を昇圧しているので、安
価に作製することができる。
更に、相巻線の巻数を減らして相巻線電流の立ち上が
り及び立ち下がりを急峻にする方法は採用していない。
従って、電力−トルクの変換効率を落とさずに回転数−
トルク特性を改善することができる。
り及び立ち下がりを急峻にする方法は採用していない。
従って、電力−トルクの変換効率を落とさずに回転数−
トルク特性を改善することができる。
尚、本実施例では電磁開閉器SWの制御は回転速度検出
回路SPにより回転速度を検出して行っているが、このほ
かにモータの駆動装置において過電流防止のために一般
に設けられている電流センサを利用してもよい。つま
り、SRモータの回転速度の高低と相巻線電流の増減とは
対応しているので、電流センサによって相巻線電流の大
きさを検出して電磁開閉器SWの開閉を制御するようにし
てもよい。例えば、第３図（Ａ）に示すように、Ａ相の
回生電流通路に電流センサCTを付設しこれから回生電流
の大きさに対応した電圧信号Viを得る。次に、この電圧
信号Viのピークを周知のピークホールド回路PHで検出
し、そのピーク電圧Vpと基準電圧Vrefとを比較するよう
にする。尚、ホールドされたピーク電圧VpはＡ相のスイ
ッチングパルスPaの立ち下がりでリセットされる。
回路SPにより回転速度を検出して行っているが、このほ
かにモータの駆動装置において過電流防止のために一般
に設けられている電流センサを利用してもよい。つま
り、SRモータの回転速度の高低と相巻線電流の増減とは
対応しているので、電流センサによって相巻線電流の大
きさを検出して電磁開閉器SWの開閉を制御するようにし
てもよい。例えば、第３図（Ａ）に示すように、Ａ相の
回生電流通路に電流センサCTを付設しこれから回生電流
の大きさに対応した電圧信号Viを得る。次に、この電圧
信号Viのピークを周知のピークホールド回路PHで検出
し、そのピーク電圧Vpと基準電圧Vrefとを比較するよう
にする。尚、ホールドされたピーク電圧VpはＡ相のスイ
ッチングパルスPaの立ち下がりでリセットされる。
そして、相巻線電流のピークが基準相巻線電流（基準
回転速度に対応する相巻線電流）以上のときに電磁開閉
器SWを開くようにすればよい。この場合には、回転速度
検出回路SPを設ける必要がなく既設の電流センサを使用
すればよいので、作製コストが低減できる。
回転速度に対応する相巻線電流）以上のときに電磁開閉
器SWを開くようにすればよい。この場合には、回転速度
検出回路SPを設ける必要がなく既設の電流センサを使用
すればよいので、作製コストが低減できる。
又、第二コンデンサC2の電圧を検出してその電圧が所
定の電圧以上のときに電磁開閉器を開くようにしてもよ
い。例えば第３図（Ｂ）に示すように、電圧検出用の抵
抗ＲとフォトカプラPCとを第二コンデンサC2に並列に設
け、第二コンデンサC2の電圧が所定の電圧を越えたとき
フォトカプラPCがオンするように構成する。そして、ラ
ッチ回路Lchが、データ信号としてのフォトカプラPCの
出力とクリア信号としてＡ相のスイッチングパルスPaと
に基づいて、第二コンデンサC2の電圧が所定の電圧以下
のとき開放指令信号Sopを電磁開閉器SWに出力するよう
にすればよい。
定の電圧以上のときに電磁開閉器を開くようにしてもよ
い。例えば第３図（Ｂ）に示すように、電圧検出用の抵
抗ＲとフォトカプラPCとを第二コンデンサC2に並列に設
け、第二コンデンサC2の電圧が所定の電圧を越えたとき
フォトカプラPCがオンするように構成する。そして、ラ
ッチ回路Lchが、データ信号としてのフォトカプラPCの
出力とクリア信号としてＡ相のスイッチングパルスPaと
に基づいて、第二コンデンサC2の電圧が所定の電圧以下
のとき開放指令信号Sopを電磁開閉器SWに出力するよう
にすればよい。
又、本実施例ではダイオードＤと電磁開閉器SWとを使
用しているが、第４図（Ａ）に示すように、電磁開閉器
SWの代わりにサイリスタSCRを使用してもよい。又、第
４図（Ｂ）に示すように、ダイオードＤと電磁開閉器SW
あるいはダイオードＤとサイリスタSCRの代わりに逆導
通サイリスタRCTTを使用することもできる。この場合に
は、部品点数を減らすことができると共に回路構成がよ
り簡単になる。
用しているが、第４図（Ａ）に示すように、電磁開閉器
SWの代わりにサイリスタSCRを使用してもよい。又、第
４図（Ｂ）に示すように、ダイオードＤと電磁開閉器SW
あるいはダイオードＤとサイリスタSCRの代わりに逆導
通サイリスタRCTTを使用することもできる。この場合に
は、部品点数を減らすことができると共に回路構成がよ
り簡単になる。
次に、本発明の第二実施例を図面に基づいて説明す
る。
る。
４相の可変リラクタンスモータの駆動装置10は、第５
図に示すように、直流電源DCと、各相に設けられた通電
制御回路2aa,2bb,2cc,2ddと、２個の電流ブロック用の
ダイオードD1,D2と、２個の電磁開閉器SW1,SW2を主要部
として構成されている。但し、第二コンデンサC20及び
第三コンデンサC30は、直流電源DC内の第一コンデンサC
10より容量が小さい。
図に示すように、直流電源DCと、各相に設けられた通電
制御回路2aa,2bb,2cc,2ddと、２個の電流ブロック用の
ダイオードD1,D2と、２個の電磁開閉器SW1,SW2を主要部
として構成されている。但し、第二コンデンサC20及び
第三コンデンサC30は、直流電源DC内の第一コンデンサC
10より容量が小さい。
尚、通電制御回路2aa〜2ddは通電制御手段に相当し、
電磁開閉器SW1,SW2は電流開閉器に相当し、ダイオードD
1,D2は半導体素子に相当し、第二コンデンサC20及び第
三コンデンサC30は蓄電手段に相当する。
電磁開閉器SW1,SW2は電流開閉器に相当し、ダイオードD
1,D2は半導体素子に相当し、第二コンデンサC20及び第
三コンデンサC30は蓄電手段に相当する。
各相への通電はスイッチ信号発生回路（図示略）から
出力されたスイッチングパルスPaa,Pbb,Pcc,Pddに基づ
いて行われる。即ち、第６図（Ａ）に示すように、各相
の通電タイミングが電気角でπ/2だけずれるように各相
巻線La〜Ldへの通電が行われ、その通電は電気角０度の
ときに開始され電気角πのときに停止される。つまり、
隣合う相で各々の通電時期が電気角でπ/2だけが重な
る。そこで、Ａ相とＣ相とをＢ相とＤ相とを組み合わせ
て各々の回生経路を構成している。即ち、直流電源DCと
Ａ相及びＣ相の通電制御回路2aa及び2ccとの間には第二
コンデンサC20が設けられ、直流電源DCと第二コンデン
サC20との間にはダイオードD1が、そのダイオードD1に
並列に電磁開閉器SW1が設けられている。そして直流電
源DCとＢ相及びＤ相の通電制御回路2bb及び2ddとの間に
は第二コンデンサC30が設けられ、直流電源DCと第三コ
ンデンサC30との間にはダイオードD2が、そのダイオー
ドD2に並列に電磁開閉器SW2が設けられている。
出力されたスイッチングパルスPaa,Pbb,Pcc,Pddに基づ
いて行われる。即ち、第６図（Ａ）に示すように、各相
の通電タイミングが電気角でπ/2だけずれるように各相
巻線La〜Ldへの通電が行われ、その通電は電気角０度の
ときに開始され電気角πのときに停止される。つまり、
隣合う相で各々の通電時期が電気角でπ/2だけが重な
る。そこで、Ａ相とＣ相とをＢ相とＤ相とを組み合わせ
て各々の回生経路を構成している。即ち、直流電源DCと
Ａ相及びＣ相の通電制御回路2aa及び2ccとの間には第二
コンデンサC20が設けられ、直流電源DCと第二コンデン
サC20との間にはダイオードD1が、そのダイオードD1に
並列に電磁開閉器SW1が設けられている。そして直流電
源DCとＢ相及びＤ相の通電制御回路2bb及び2ddとの間に
は第二コンデンサC30が設けられ、直流電源DCと第三コ
ンデンサC30との間にはダイオードD2が、そのダイオー
ドD2に並列に電磁開閉器SW2が設けられている。
電磁開閉器SW1及びSW2は第一実施例と同様に回転速度
検出回路SP及び速度比較器CMPにより制御される。
検出回路SP及び速度比較器CMPにより制御される。
上記駆動装置10の中低速回転及び高速回転時における
動作は第一実施例と同様であるので説明は省略する。但
し、Ａ相及びＣ相については各々の通電制御回路2aa,2c
cにコンデンサC20の電圧が印加され、Ｂ相及びＤ相につ
いては各々の通電制御回路2bb,2ccにコンデンサC30の電
圧が印加される。
動作は第一実施例と同様であるので説明は省略する。但
し、Ａ相及びＣ相については各々の通電制御回路2aa,2c
cにコンデンサC20の電圧が印加され、Ｂ相及びＤ相につ
いては各々の通電制御回路2bb,2ccにコンデンサC30の電
圧が印加される。
上記したように第二実施例の駆動装置10は、本発明を
２相励磁方式を採用した駆動装置に適用したものであっ
て、第一実施例と同様の効果を奏する。
２相励磁方式を採用した駆動装置に適用したものであっ
て、第一実施例と同様の効果を奏する。
又、本駆動装置10では、高速回転時に相巻線電流をよ
り小さな容量のコンデンサC20及びC30で回収している。
そのため、第６図（Ｂ）に示すように、電源電圧Vsを印
可したときの相巻線電流I11に比して相巻線電流I10の減
少率が大きく相巻線電流I10が急速に消滅する。従っ
て、従来の駆動装置において負のトルクを発生させてい
た電力（図にハッチングで示した）をより小さくでき負
のトルクの発生を抑えることができる。つまり、従来の
２相励磁方式駆動装置より効率よくSRモータを運転する
ことができる。
り小さな容量のコンデンサC20及びC30で回収している。
そのため、第６図（Ｂ）に示すように、電源電圧Vsを印
可したときの相巻線電流I11に比して相巻線電流I10の減
少率が大きく相巻線電流I10が急速に消滅する。従っ
て、従来の駆動装置において負のトルクを発生させてい
た電力（図にハッチングで示した）をより小さくでき負
のトルクの発生を抑えることができる。つまり、従来の
２相励磁方式駆動装置より効率よくSRモータを運転する
ことができる。
［発明の効果］ 以上説明したように、本発明の可変リラクタンスモー
タの駆動装置においては、電流開閉器を開閉することに
より、相巻線に蓄えられたエネルギを、蓄電手段にのみ
に回生する場合と、蓄電手段及び電源に回生する場合と
で切替可能なようにされている。
タの駆動装置においては、電流開閉器を開閉することに
より、相巻線に蓄えられたエネルギを、蓄電手段にのみ
に回生する場合と、蓄電手段及び電源に回生する場合と
で切替可能なようにされている。
従って、充分なトルクが得られる低速回転時に電流開
閉器を閉じて蓄電手段及び電源にエネルギを回生させれ
ば、不必要な高電圧を蓄電手段にて発生させることな
く、相巻線に蓄えられたエネルギを電源に回生させるこ
とができ、また、トルクが不足する高速回転時に電流開
閉器を閉じて蓄電手段のみにエネルギを回生させれば、
蓄電手段に電源電圧以上の高電圧が発生し、相巻線電流
の立ち上がりが急峻になって、通電期間の平均電流が大
きくなるので、より大きなトルクを発生させることがで
き、より大きな負荷での高速回転を可能とすることがで
きる。
閉器を閉じて蓄電手段及び電源にエネルギを回生させれ
ば、不必要な高電圧を蓄電手段にて発生させることな
く、相巻線に蓄えられたエネルギを電源に回生させるこ
とができ、また、トルクが不足する高速回転時に電流開
閉器を閉じて蓄電手段のみにエネルギを回生させれば、
蓄電手段に電源電圧以上の高電圧が発生し、相巻線電流
の立ち上がりが急峻になって、通電期間の平均電流が大
きくなるので、より大きなトルクを発生させることがで
き、より大きな負荷での高速回転を可能とすることがで
きる。
即ち、本願発明によれば、低速回転から高速回転まで
の広い範囲に渡って、好適にモータを駆動できると共
に、相巻線からの回生エネルギを常に有効利用すること
ができる。
の広い範囲に渡って、好適にモータを駆動できると共
に、相巻線からの回生エネルギを常に有効利用すること
ができる。
又、本発明のSRモータの駆動装置は回路構成が簡単な
ので安価に作製できる。
ので安価に作製できる。
更に、相巻線の巻数を減らさずに相巻線に立ち上がり
を改善しているので電力−トルクの変換効率を落とさず
に回転数−トルク特性を改善できる。
を改善しているので電力−トルクの変換効率を落とさず
に回転数−トルク特性を改善できる。
第１図（Ａ）は本発明の実施例である可変リラクタンス
モータの駆動装置を示す電気回路図、第１図（Ｂ）は通
電制御回路の動作を示す説明図、第２図（Ａ）は同モー
タ回転時の相巻線インダクタンス、スイッチングパルス
及び相巻線電流の変化を表す説明図、第２図（Ｂ）は高
速回転時の印加電圧及び相巻線電流の変化を表す説明
図、第３図（Ａ）は回生電流を検出して電磁開閉器の開
閉を制御する場合の同駆動装置の電気回路図、第３図
（Ｂ）は第二コンデンサの電圧を検出して電磁開閉器の
開閉を制御する同駆動装置の電気回路図、第４図（Ａ）
は電磁開閉器の代わりにサイリスタを使用した駆動装置
の部分電気回路図、第４図（Ｂ）は電磁開閉器とダイオ
ードとの代わりに逆導通サイリスタを使用した駆動装置
を示す部分電気回路図、第５図は第二実施例の可変リラ
クタンスモータの駆動装置を示す電気回路図、第６図
（Ａ）は相巻線インダクタンス、スイッチングパルス及
び相巻線電流の変化を表す説明図、第６図（Ｂ）は高速
回転時の印加電圧及び相巻線電流の変化を表す説明図、
第７図は従来の可変リラクタンスモータの駆動装置を示
す電気回路図、第８図（Ａ）は同駆動装置による中低速
運転時及び高速運転時の相巻線電流の変化を表す説明
図、第８図（Ｂ）は２相励磁方式の同駆動装置による中
低速運転時及び高速運転時の相巻線電流の変化を表す説
明図、第９図は可変リラクタンスモータが有する回転数
とトルクとの相関特性を示す説明図である。 1,10……可変リラクタンスモータの駆動装置 2a〜2d,2aa〜2dd……通電制御回路 C1……第一コンデンサ、C2……第二コンデンサ C10……第一コンデンサ、C20……第二コンデンサ C30……第三コンデンサ SW、SW1、SW2……電磁開閉器 D,D1,D2……ダイオード DC……直流電源、La〜Lb……相巻線
モータの駆動装置を示す電気回路図、第１図（Ｂ）は通
電制御回路の動作を示す説明図、第２図（Ａ）は同モー
タ回転時の相巻線インダクタンス、スイッチングパルス
及び相巻線電流の変化を表す説明図、第２図（Ｂ）は高
速回転時の印加電圧及び相巻線電流の変化を表す説明
図、第３図（Ａ）は回生電流を検出して電磁開閉器の開
閉を制御する場合の同駆動装置の電気回路図、第３図
（Ｂ）は第二コンデンサの電圧を検出して電磁開閉器の
開閉を制御する同駆動装置の電気回路図、第４図（Ａ）
は電磁開閉器の代わりにサイリスタを使用した駆動装置
の部分電気回路図、第４図（Ｂ）は電磁開閉器とダイオ
ードとの代わりに逆導通サイリスタを使用した駆動装置
を示す部分電気回路図、第５図は第二実施例の可変リラ
クタンスモータの駆動装置を示す電気回路図、第６図
（Ａ）は相巻線インダクタンス、スイッチングパルス及
び相巻線電流の変化を表す説明図、第６図（Ｂ）は高速
回転時の印加電圧及び相巻線電流の変化を表す説明図、
第７図は従来の可変リラクタンスモータの駆動装置を示
す電気回路図、第８図（Ａ）は同駆動装置による中低速
運転時及び高速運転時の相巻線電流の変化を表す説明
図、第８図（Ｂ）は２相励磁方式の同駆動装置による中
低速運転時及び高速運転時の相巻線電流の変化を表す説
明図、第９図は可変リラクタンスモータが有する回転数
とトルクとの相関特性を示す説明図である。 1,10……可変リラクタンスモータの駆動装置 2a〜2d,2aa〜2dd……通電制御回路 C1……第一コンデンサ、C2……第二コンデンサ C10……第一コンデンサ、C20……第二コンデンサ C30……第三コンデンサ SW、SW1、SW2……電磁開閉器 D,D1,D2……ダイオード DC……直流電源、La〜Lb……相巻線
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H02P 8/00 - 8/42 H02P 7/05
Claims (1)
- 【請求項１】電源から可変リラクタンスモータの各々の
相巻線へ予め定められた循環順序で通電する通電制御手
段と、 上記電源及び上記通電制御手段の間に設けられ、上記電
源から上記通電制御手段へ向かう通電方向にのみ電流を
流す半導体素子と、 上記電源に並列かつ上記半導体素子より上記通電制御手
段側に設けられた蓄電手段と、 上記通電制御手段により上記相巻線への通電が遮断され
たとき、上記相巻線に蓄積された磁気エネルギを電荷と
して上記蓄電手段に回生する電力回生手段と、 上記半導体素子と並列に設けられ、上記半導体素子の両
端間を短絡又は開放する電流開閉器と、 を備えることを特徴とする可変リラクタンスモータの駆
動装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63275807A JP2782732B2 (ja) | 1988-10-31 | 1988-10-31 | 可変リラクタンスモータの駆動装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63275807A JP2782732B2 (ja) | 1988-10-31 | 1988-10-31 | 可変リラクタンスモータの駆動装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02123998A JPH02123998A (ja) | 1990-05-11 |
| JP2782732B2 true JP2782732B2 (ja) | 1998-08-06 |
Family
ID=17560690
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63275807A Expired - Lifetime JP2782732B2 (ja) | 1988-10-31 | 1988-10-31 | 可変リラクタンスモータの駆動装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2782732B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100784649B1 (ko) * | 2006-04-21 | 2007-12-12 | 경성대학교 산학협력단 | 단상 에스알엠 구동회로 및 구동방법 |
| CN109478863B (zh) * | 2016-06-13 | 2022-06-14 | 株式会社美姿把 | Sr电动机控制系统和sr电动机控制方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS553918B2 (ja) * | 1972-04-26 | 1980-01-28 | ||
| DD107558A1 (ja) * | 1973-09-19 | 1974-08-05 |
-
1988
- 1988-10-31 JP JP63275807A patent/JP2782732B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02123998A (ja) | 1990-05-11 |
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