JP3193226B2 - モータ駆動装置 - Google Patents

モータ駆動装置

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JP3193226B2 JP04404794A JP4404794A JP3193226B2 JP 3193226 B2 JP3193226 B2 JP 3193226B2 JP 04404794 A JP04404794 A JP 04404794A JP 4404794 A JP4404794 A JP 4404794A JP 3193226 B2 JP3193226 B2 JP 3193226B2
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正俊 寺西
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、自動制御システムの操
作に使用するAC又はDCサーボモータを駆動するモー
タ駆動装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来から、自動制御システムの操作に
は、各種のサーボモータが使用され、これらのサーボモ
ータを駆動する種々のモータ駆動装置が使用されてい
る。
【0003】ACサーボモータの駆動装置の従来例を図
4に基づいて説明する。
【0004】図4は、上段と下段のパワー素子のON−
OFFの切り換え順を変更してモータを正逆転させるモ
ータ駆動装置の従来例で、1は、モータ駆動装置全体を
示す。2はモータ駆動装置1に駆動されるACサーボモ
ータ、3はACサーボモータ2に電力を供給するモータ
電源、4a〜4cはモータ駆動装置1を構成する上段パ
ワー素子、4d〜4fはモータ駆動装置1を構成する下
段パワー素子、5a〜5fは夫々のパワー素子4a〜4
fのON−0FFを制御する上段、下段パワー素子駆動
回路である。
【0005】従来例では、前記のパワー素子駆動回路5
a〜5fの電源には、モータ電源3を使用せず、上段パ
ワー素子駆動回路5a〜5cに電力を供給する整流回路
9a〜9cと、下段パワー素子駆動回路5d〜5fに電
力を供給する整流回路9dと、交流電源7と、交流電源
7から複数の絶縁された交流電源を構成する絶縁トラン
ス8とからなる別の電源を使用している。
【0006】UH、VH、WHはそれぞれ上段パワー素
子4a〜4cのON−OFFを制御するために外部から
パワー素子駆動回路5a〜5cに入力される制御信号、
UL、VL、WLはそれぞれ下段パワー素子4d〜4f
のON−OFFを制御するために外部からパワー素子駆
動回路5d〜5fに入力される制御信号である。
【0007】上記の制御信号UH、VH、WHが、AC
モータを駆動する3相交流の位相に合わせて、上段パワ
ー素子駆動回路5a〜5cに入力されると、その信号の
入力タイミングで上段パワー素子駆動回路5a〜5cが
上段パワー素子4a〜4cを0N−0FFする。
【0008】又、上記の制御信号UL、VL、WLが、
ACサーボモータを駆動する3相交流の位相に合わせ
て、下段パワー素子駆動回路5d〜5fに入力される
と、その信号の入力タイミングで下段パワー素子駆動回
路5d〜5fが下段パワー素子4d〜4fを0N−0F
Fする。
【0009】上記の上段パワー素子4a〜4cの0N−
0FFと、下段パワー素子4d〜4fのON−0FFと
の切り換え順序によって、前記3相交流によるモータの
回転方向が決まるので、制御信号UH、VH、WHと、
制御信号UL、VL、WLとの入力順を切り換えること
によって、ACサーボモータの回転方向が制御される。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の従来例
の構成では、モータ駆動装置1のパワー素子駆動回路5
の電源に、モータ電源3を使用せず、交流電源7、絶縁
トランス8、整流回路9からなる別電源を使用している
ので、これらの部品及びその設置スペースが必要であ
り、モータ駆動装置の小型化とコストダウンに限界があ
るという問題点がある。
【0011】本発明は、上記の問題点を解決し、モータ
電源を、モータの駆動と、パワー素子駆動回路の駆動と
に併用し、小型化とコストダウンが可能なモータ駆動装
置を提供することを課題としている。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明のモータ駆動装置
は、上記の課題を解決するために、AC又はDCサーボ
モータとモータ電源間の回路をON−OFFする複数の
上段パワー素子と複数の下段パワー素子と、前記複数の
上段パワー素子と複数の下段パワー素子とを外部からの
制御信号でON−OFF制御するパワー素子駆動回路
と、前記パワー素子駆動回路に駆動電力を供給するパワ
ー素子駆動回路電源とを有するモータ駆動装置におい
て、前記パワー素子駆動回路電源が、前記モータ電源に
対して前記上段パワー素子と並列に設けられ充電した電
荷を前記パワー素子駆動回路に駆動電力として供給する
コンデンサと、前記コンデンサに前記モータ電源の高電
位側より電荷を供給する第1抵抗と、前記コンデンサと
並列に設けられ前記第1抵抗より電流を受けて定電圧を
発生する電圧安定素子と、前記コンデンサと前記電圧安
定素子間にあり前記コンデンサの充電電圧を前記電圧安
定素子が発生する定電圧に維持する整流器と、前記下段
パワー素子に並列に設けられ前記コンデンサと前記電圧
安定素子とを前記モータ電源の接地側に接続する第2抵
抗とを有することを特徴とする。
【0013】又、本発明のモータ駆動装置は、上記の課
題を解決するために、第2抵抗が、上段パワー素子の0
N−OFFを制御する外部からの制御信号で0FF−0
N制御される電流遮断回路を有することが好適である。
【0014】
【作用】本発明のモータ駆動装置は、モータ電源の高圧
側からの電流が第1抵抗と電圧安定素子を通り、下段パ
ワー素子が0Nしている場合には下段パワー素子を通
り、下段パワー素子が0FFしている場合には第2抵抗
を通ってモータ電源の低圧側に戻るので、前記電圧安定
素子は所定の定電圧を発生し、並列に設けられているコ
ンデンサをその定電圧で充電する。この場合整流器は、
前記コンデンサと前記電圧安定素子間にあり前記コンデ
ンサの充電電圧を前記電圧安定素子が発生する定電圧に
維持する役目を果たす。この結果、前記コンデンサは所
定の定電圧で充電され、この定電圧がパワー素子駆動回
路に印加されてパワー素子を駆動する駆動電力を供給で
きる状態になる。この状態で、外部からの制御信号がパ
ワー素子駆動回路に入力すると、パワー素子駆動回路が
動作してパワー素子を0Nする。
【0015】又、本発明のモータ駆動装置は、第2抵抗
が、上段パワー素子の0N−OFFを制御する外部から
の制御信号で0FF−0N制御される電流遮断回路を有
する場合には、上段パワー素子が0Nのときに第2抵抗
が遮断されるので、モータ電源からの電流がモータに流
れる以外に、第2抵抗を流れることを防止できる。
【0016】
【実施例】本発明の第1実施例を図1に基づいて説明す
る。
【0017】図1において、11は第1実施例のモータ
駆動装置、12はモータ駆動装置11に駆動されるAC
サーボモータで容量100W、定格電流1.45A、相
抵抗3.6Ω、13はモータ電源で定格140V、14
a〜14cはモータ駆動装置を構成する上段パワー素
子、22a〜22cはモータ駆動装置を構成する下段パ
ワー素子でこれらのパワー素子にはMOSFETを使用
し、ドレイン電流定格18A、ゲート閾値電圧4Vであ
る。15a〜15cは上段パワー素子駆動回路、15d
〜15fは下段パワー素子駆動回路、16a〜16cは
上段パワー素子駆動回路15a〜15cに電力を供給す
る上段パワー素子駆動回路電源、16dは下段パワー素
子駆動回路15d〜15fに電力を供給する下段パワー
素子駆動回路電源で、これらの上段、下段パワー素子駆
動回路電源16a〜16dは、第1抵抗17と、第2抵
抗21と、電圧安定素子18と整流器19とコンデンサ
20とからなる。
【0018】尚、上段パワー素子14a〜14cと下段
パワー素子22a〜22cとにMOSFETを使用した
が、IGBTやパワートランジスタを使用しても良い。
次に、本実施例の動作を図1に基づいて説明する。
【0019】図1において、上段、下段のパワー素子駆
動回路電源16a〜16d以外の動作は従来例と同一な
ので説明を省略する。
【0020】上段、下段のパワー素子駆動回路電源16
a〜16dは、モータ電源13の高圧側より、抵抗値2
2kΩ(3W)の第1抵抗17、17、17と抵抗値2
2kΩ(3W)の第2抵抗21a〜21cとを通して電
圧安定素子18が動作するに必要な電流を供給し、電圧
安定素子18は電流の供給を受けて定電圧を発生し、こ
れを整流器19を通してコンデンサ20に供給する。こ
の場合、整流器19は電圧安定素子18の電圧変動によ
り1度蓄えられたコンデンサ20の電荷が電圧安定素子
18に流出するのを防止し、コンデンサ20はパワー素
子駆動回路15a〜15fに駆動電力として供給される
電荷を蓄える。この場合、第2抵抗21a〜21cは、
下段パワー素子15d〜15fの0N−0FFに関係な
く上段パワー素子駆動回路電源16a〜16cを動作さ
せる。上記により、モータ電源13によって、パワー素
子駆動回路15a〜15dに電力を供給する。
【0021】但し、この場合、第2抵抗21a〜21c
が常に上段パワー素子14a〜14cを接地しているの
で、上段パワー素子14a〜14cが0Nしている間
は、モータ電源13からONしている上段パワー素子1
4a〜14cを通りACサーボモータ12に流れる電流
の一部が第2抵抗21a〜21cを流れてモータ電源1
3に戻る。この第2抵抗21a〜21cを流れる電流
は、上段パワー素子駆動回路15a〜15cを動作させ
だけの小電流であるので、ACサーボモータの駆動には
影響が無い。本実施例でも、モータ電源13の電圧が1
40Vで、ACサーボモータ12の相抵抗が3.5Ω程
度であるのに対して、第2抵抗21a〜21cの抵抗値
が22kΩ程度であり、これによって発生する前記の小
電流は、ACサーボモータ12の定格電流1.45Aに
比較して問題が無い。
【0022】但し、上段パワー素子14a〜14cから
の電流が常時第2抵抗21a〜21cを流れることにな
り、第2抵抗21a〜21cが発熱するという問題点が
あるが、この問題点は第2実施例で解決している。
【0023】制御信号UH、VH、WHが、ACサーボ
モータを駆動する3相交流の位相に合わせて上段パワー
素子駆動回路15a〜15cに入力すると、その信号の
タイミングで上段パワー素子駆動回路15a〜15cが
上段パワー素子14a〜14cを0N−0FFする。
【0024】又、制御信号UL、VL、WLが、ACサ
ーボモータを駆動する3相交流の位相に合わせて下段パ
ワー素子駆動回路15d〜15fに入力すると、その信
号のタイミングで下段パワー素子駆動回路15d〜15
fが下段パワー素子22a〜22cを0N−0FFす
る。
【0025】上記の上段パワー素子14a〜14cの0
N−0FFと、下段パワー素子22d〜22fのON−
0FFとの切り換え順序によって、前記3相交流による
サーボモータの回転方向が決まるので、外部から入力さ
れる制御信号UH、VH、WHと制御信号UL、VL、
WLとの夫々の入力順を切り換えることにより、前記3
相交流の位相順を切り換え、サーボモータの回転方向を
正逆転して、自動制御システムを制御できる。
【0026】本発明の第2実施例を図2に基づいて説明
する。
【0027】図2において、23は第2実施例のモータ
駆動装置であるが、24a〜24cの電流遮断回路以外
の構成は図1に示す第1実施例と同一なので説明を省略
する。
【0028】電流遮断回路24a〜24cは、第2抵抗
21a〜21cを流れる電流を遮断する作用を有し、制
御信号UH、VH、WHによって動作する。
【0029】次に、本実施例の動作を図2に基づいて説
明する。
【0030】図2において、電流遮断回路24a〜24
c以外の動作は第1実施例と同一なので説明を省略す
る。
【0031】電流遮断回路24a〜24cは、上段パワ
ー素子14a〜14cが0FFのときには、上段のパワ
ー素子駆動回路電源16a〜16cが動作するように第
2抵抗21a〜21cを接続状態に維持し、制御信号U
H、VH、WHによって、上段パワー素子駆動回路15
a〜15cが動作し上段パワー素子14a〜14cが0
Nしたときに、その制御信号UH、VH、WHによって
同時に動作し、第2抵抗21a〜21cの回路を遮断す
る。これによって、第2抵抗21a〜21cは、必要時
にだけ上段パワー素子駆動回路電源16a〜16cが動
作する電流を流し、不要時には遮断するので、第1実施
例での第2抵抗21a〜21cの発熱の問題点を解消で
きる。
【0032】本発明の第3実施例を図3に基づいて説明
する。
【0033】本実施例は、サーボモータがDCサーボモ
ータの場合に使用するもので、図3において、本実施例
のモータ駆動装置25の構成は、ACサーボモータを使
用する図1に示す第1実施例の3相構成が2相構成にな
っただけで、基本的な構成とその動作は同一である。
【0034】
【発明の効果】本発明のモータ駆動装置は、コンデンサ
と、第1抵抗と、電圧安定素子と、整流器とで構成され
るパワー素子駆動回路電源が、AC又はDCサーボモー
タを駆動するモータ電源から、パワー素子駆動回路への
駆動電力を得ることができるので、装置が小型化し、コ
スト安になるという効果を奏する。
【0035】又、パワー素子駆動回路電源が、下段パワ
ー素子に並列に設けられコンデンサと電圧安定素子とを
モータ電源の接地側に接続する第2抵抗を有するので、
下段パワー素子がOFFの場合にも、第1抵抗から電圧
安定素子への電流が、第2抵抗を通して安定して供給さ
れ、パワー素子駆動回路電源は常に安定して動作すると
いう効果を奏する。
【0036】又、本発明のモータ駆動装置は、第2抵抗
が、上段パワー素子の0N−OFFを制御する外部から
の制御信号で0FF−0N制御される電流遮断回路を有
するので、上段パワー素子が0Nのときに第2抵抗を流
れる電流が遮断され、第2抵抗の発熱を防止できるとい
う効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例の回路構成を示す図であ
る。
【図2】本発明の第2実施例の回路構成を示す図であ
る。
【図3】本発明の第3実施例の回路構成を示す図であ
る。
【図4】従来例の回路構成を示す図である。
【符号の説明】
11、23、25 モータ駆動装置 12 ACサーボモータ 13 DCモータ電源 14a〜14c 上段パワー素子 15a〜15f パワー素子駆動回路 16a〜16d パワー素子駆動回路電源 17 第1抵抗 18 電圧安定素子 19 整流器 20 コンデンサ 21a〜21c 第2抵抗 22a〜22c 上段パワー素子 26 DCサーボモータ
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H02M 7/5387 H02M 7/537 H02P 7/29 H02P 7/63 302

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 AC又はDCサーボモータとモータ電源
    間の回路をON−OFFする複数の上段パワー素子と複
    数の下段パワー素子と、前記複数の上段パワー素子と複
    数の下段パワー素子とを外部からの制御信号でON−O
    FF制御するパワー素子駆動回路と、前記パワー素子駆
    動回路に駆動電力を供給するパワー素子駆動回路電源と
    を有するモータ駆動装置において、前記パワー素子駆動
    回路電源が、前記モータ電源に対して前記上段パワー素
    子と並列に設けられ充電した電荷を前記パワー素子駆動
    回路に駆動電力として供給するコンデンサと、前記コン
    デンサに前記モータ電源の高電位側より電荷を供給する
    第1抵抗と、前記コンデンサと並列に設けられ前記第1
    抵抗より電流を受けて定電圧を発生する電圧安定素子
    と、前記コンデンサと前記電圧安定素子間にあり前記コ
    ンデンサの充電電圧を前記電圧安定素子が発生する定電
    圧に維持する整流器と、前記下段パワー素子に並列に設
    けられ前記コンデンサと前記電圧安定素子とを前記モー
    タ電源の接地側に接続する第2抵抗とを有することを特
    徴とするモータ駆動装置。
  2. 【請求項2】 第2抵抗が、上段パワー素子の0N−O
    FFを制御する外部からの制御信号で0FF−0N制御
    される電流遮断回路を有する請求項1に記載のモータ駆
    動装置。
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