JP3270921B2 - 回生電流抑制回路 - Google Patents

回生電流抑制回路

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JP3270921B2 JP27224995A JP27224995A JP3270921B2 JP 3270921 B2 JP3270921 B2 JP 3270921B2 JP 27224995 A JP27224995 A JP 27224995A JP 27224995 A JP27224995 A JP 27224995A JP 3270921 B2 JP3270921 B2 JP 3270921B2
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恒明 佐々木
彰 浜田
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富士通電装株式会社
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、直流モータの停止
時に発生する回生電流を抑制する回生電流抑制回路に関
する。直流モータは、界磁と電機子とを基本構成とし、
界磁を2極,4極等の永久磁石により構成し、電機子を
トランジスタによってスイッチングするコイルにより構
成し、界磁を回転子又は固定子とし、電機子を回転子又
は固定子とした構成が知られている。このような直流モ
ータは、直流電流を電機子のコイルに供給することによ
り回転子が回転するものであり、この直流電流の供給を
停止し、回転子が回転を継続すると、電機子のコイルに
電圧が誘起し、この電圧が直流電源の電圧より高くなる
と、回生電流が流れて、回生制動状態となる。この回生
制動状態に於ける過電圧を防止することが要望されてい
る。
【0002】
【従来の技術】図3は従来例のモータ制御回路の要部説
明図であり、DC−DCコンバータを直流電源とした場
合を示し、Rは回転子、Sは固定子のコイル、D11〜
D14はダイオード、Q11〜Q14は駆動トランジス
タ、T11はトランス、Q15はトランジスタ、D1
5,D16はダイオード、C11はコンデンサ、L11
はチョークコイル、R11は抵抗である。
【0003】直流電源を構成するDC−DCコンバータ
は、トランスT11とトランジスタQ15とダイオード
D15,D16とチョークコイルL11とコンデンサC
11とを含む構成であり、トランスT11の一次巻線に
流れる電流をトランジスタQ15によってオン,オフ
し、トランスT11の二次巻線に誘起した電圧を、ダイ
オードD15,D16とチョークコイルL11とコンデ
ンサC11とからなる整流平滑回路によって整流して平
滑化し、その出力直流電圧を図示を省略した制御回路に
よって検出して、トランジスタQ15のオン期間を制御
し、出力直流電圧を安定化するものである。
【0004】又固定子Sのコイルと回転子Rとにより直
流モータを構成し、駆動トランジスタQ11〜Q14と
ダイオードD11〜D14とにより駆動回路を構成し、
例えば、駆動トランジスタQ11,Q14をオンとし
て、実線矢印方向に直流電流を供給すると、回転子Rは
実線矢印方向に回転し、又駆動トランジスタQ12,Q
13をオンとして、点線矢印方向に直流電流を供給する
と、回転子Rは点線矢印方向に回転する。即ち、正逆転
の制御を行うことができる。
【0005】又駆動トランジスタQ11,Q14をオン
として実線矢印方向に回転子Rを回転させた時に、駆動
トランジスタQ11,Q14をオフとすると、回転子R
は慣性によって実線矢印方向に継続して回転する。それ
によって、点線矢印方向の電圧が発生する。又駆動トラ
ンジスタQ12,Q13をオンとして点線矢印方向に回
転子Rを回転させた時に、駆動トランジスタQ12,Q
13をオフとすると、回転子Rは慣性によって点線矢印
方向に継続して回転する。それによって、点線矢印方向
の電圧が発生する。このような場合の電圧が過大な値と
ならないように、抵抗R11を接続している。即ち、こ
の抵抗R11に回生電流を流して過大な電圧から直流電
源側を保護することができる。又この抵抗R11を小さ
くする程回生制動力が大きくなり、駆動トランジスタQ
11,Q14又はQ12,Q13をオンからオフとした
時の回転子Rは急速に停止する。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】抵抗R11は、直流モ
ータの回生制動状態の時の過大な電圧から直流電源側を
保護する為、或いは、回生制動力を大きくして回転子R
を急速に停止させる為には、或る程度小さい値であるこ
とが望ましいことになる。しかし、抵抗R11はDC−
DCコンバータ等の直流電源に対してダミー抵抗となる
もので、常時電流が流れるから、この抵抗R11による
電力損失、それによる温度上昇等の問題があり、温度上
昇を抑制するには、抵抗R11の形状を大きくする必要
があり、それによって、直流モータの制御回路が大型化
し、コストアップとなる問題が生じる。本発明は、回生
電流発生時にのみ回生電流を流して、損失を低減するこ
とを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明の回生電流抑制回
路は、図1を参照して説明すると、直流電源から前記直
流モータ1に駆動電流を流す為のダイオード2と並列に
接続した第1の抵抗3と、この第1の抵抗3の両端の電
圧によりオンとなる第1のトランジスタ4と、ダイオー
ド2の出力側に第1のトランジスタ4と直列に接続した
第3,第4の抵抗6,7と、第1のトランジスタ4のオ
ン時の第3,第4の抵抗6,7による分圧電圧によって
オンとなる第2のトランジスタ9と、ダイオード2の出
力側に、第2のトランジスタ9と直列に接続した前記直
流モータ1の回生電流を流す為の第2の抵抗8とを備え
ている。
【0008】直流モータ1に直流電源から駆動電流を供
給する時は、ダイオード2を介して駆動電流が流れ、第
1,第2のトランジスタ4,9はオフ状態となる。又直
流モータ1の駆動電流を遮断すると、回転子が慣性によ
って回転を継続することにより、回生電流が流れる。こ
の回生電流は、駆動電流と逆方向に流れるから、ダイオ
ード2と並列接続した抵抗3を介して流れ、その両端の
電圧が第1のトランジスタ4のエミッタ・ベース間に印
加され、ベース電位に対してエミッタ電位が高くなるこ
とにより、第1のトランジスタ4はオンとなる。それに
よって、第2のトランジスタ9のゲートGとソースSと
の間に電圧が印加されてオンとなり、直流モータ1は抵
抗8を介して短絡された状態となり、回生電流はこの抵
抗8を介して流れて、過大な電圧が直流電源側に印加さ
れることを防止できる。
【0009】
【実施の形態】図1は本発明の一実施例の説明図であ
り、1は直流モータ、2はショットキーダイオード等の
ダイオード、3は第1の抵抗、4はバイポーラトランジ
スタ等の第1のトランジスタ、5はベースに接続した抵
抗、6,7は第3,第4の抵抗、8は第2の抵抗、9は
電界効果トランジスタ(FET)等の第2のトランジス
タ、10は直流モータ回路(直流モータ1を駆動する為
の図示を省略した駆動トランジスタ等を含む)、11は
電界効果トランジスタ(FET)等のスイッチング・ト
ランジスタ、12はトランス、13は直流電源、14,
15はダイオード、16はチョークコイル、17はコン
デンサ、18は制御回路である。
【0010】直流モータ回路10は、例えば、図3に示
すように、正逆転駆動用トランジスタ等を含む直流モー
タの駆動回路、或いは一方向の回転,停止を制御する駆
動回路等を含むもである。又直流電源としてDC−DC
コンバータを用いた場合を示す。このDC−DCコンバ
ータは、トランス12の一次巻線に接続されたスイッチ
ング・トランジスタ11を制御回路18によってオン,
オフ制御し、トランス12の二次巻線に接続したダイオ
ード14,15とチョークコイル16とコンデンサ17
とを含む整流平滑回路により、二次巻線に誘起した電圧
を整流して平滑化し、その出力直流電圧を制御回路18
に於いて検出し、設定基準電圧と比較して、その誤差電
圧に対応してスイッチング・トランジスタ11のオン期
間を制御する。
【0011】このDC−DCコンバータの出力直流電圧
を回生電流抑制回路を介して直流モータ回路10に印加
するものであり、回生電流抑制回路は、第1,第2のト
ランジスタ4,9は、ダイオード2と、抵抗3,5〜8
等を含み、ダイオード2は、直流モータ1の駆動電流に
対して順方向の極性で接続する。又ダイオード2と並列
に第1の抵抗3を接続し、この抵抗3の両端の電圧がト
ランジスタ4のエミッタとベースとの間に抵抗5を介し
て印加するように接続し、コレクタに抵抗6,7を接続
する。又直流モータ回路10と並列に第2の抵抗8と第
2のトランジスタ9との直列回路を接続し、第2のトラ
ンジスタ9のゲートGを抵抗6,7の接続点に接続す
る。
【0012】DC−DCコンバータの出力直流電圧を直
流モータ回路10に印加して、直流モータ1を回転して
いる時は、ダイオード2に順方向の電流が流れるから、
その順方向電圧は、0.4〜0.6V程度となり、第1
のトランジスタ4のベース電位がエミッタ電位より高い
状態となるから、第1のトランジスタ4はオフとなる。
従って、第2のトランジスタ9のゲートGの電位は、ソ
ースSの電位とほぼ同じくなり、この第2のトランジス
タ9はオフとなる。
【0013】直流モータ回路10に於いて直流モータ1
の駆動電流を遮断すると、回転子が慣性によって回転を
継続することにより電圧が発生し、その電圧によって回
生電流が流れる。この回生電流は前述のように、駆動電
流と逆方向に流れるもので、ダイオード2によって阻止
されるから、第1の抵抗3を介してDC−DCコンバー
タ側に流れる。この抵抗3の両端の電圧が第1のトラン
ジスタ4のエミッタとベースとの間に印加され、ベース
に対してエミッタが高い電位となるから、第1のトラン
ジスタ4はオン状態となる。
【0014】それによって、抵抗6,7により分圧され
た電圧が第2のトランジスタ9のゲートGに印加され、
第2のトランジスタ9はオン状態となり、第2の抵抗8
が直流モータ回路10に並列に接続された状態となる。
即ち、回生電流は第2の抵抗8を介して流れることにな
り、この抵抗8の抵抗値を選定することにより、回生電
流を抑制することができる。
【0015】又直流モータ1の回転子の回転数が低下す
るに従って回生電流は減少し、第1の抵抗3の両端の電
圧が第1のトランジスタ4の閾値以下となると、第1の
トランジスタ4はオフとなり、それによって、第2のト
ランジスタ9もオフとなる。従って、第2の抵抗8は直
流モータ1及び直流電源側から切り離された状態とな
り、ダイオード2に順方向電圧が印加される状態となっ
た時でも、第2の抵抗8を介して流れる電流は零とな
る。即ち、回生電流が発生する時以外は、第2の抵抗8
による電力損失は生じないことになる。
【0016】図2は本発明の他の実施例の説明図であ
り、図1と同一符号は同一部分を示し、T1はメイント
ランス、T2は補助トランス、Q1,Q2はスイッチン
グ・トランジスタ、D1〜D4は整流回路を構成するダ
イオード、L1,L2,C1,C2,C3は平滑回路を
構成するチョークコイルとコンデンサ、R1,C4はス
ナバ回路を構成する抵抗とコンデンサである。
【0017】この実施例は、二石式DC−DCコンバー
タで、2出力構造であり、その出力側を直列接続して直
流モータ回路10に直流電圧を印加する場合を示し、補
助トランスT2を介してスイッチング・トランジスタQ
1,Q2を駆動する制御回路等は図示を省略している。
直流モータ回路10に於いて、駆動電流を供給して直流
モータ1を回転させている時は、ダイオード2に順方向
の電流が流れるから、第1のトランジスタ4と第2のト
ランジスタ9とはオフとなり、第2の抵抗8は切り離さ
れた状態となる。
【0018】直流モータ1の駆動電流を遮断すると、直
流モータ1の回生電流が第1の抵抗3を介して流れ、第
1のトランジスタ4がオン状態となり、それによって、
第2のトランジスタ9がオン状態となって、第2の抵抗
8が直流モータ回路10に並列に接続された状態となっ
て、回生電流がこの抵抗8に流れて抑制される。
【0019】本発明は、前述の各実施例にのみ限定され
るものではなく、種々変更することができるものであ
り、例えば、第1のトランジスタ4も電界効果トランジ
スタ(FET)により構成することも可能であり、又第
2のトランジスタ9はオン抵抗の小さい電界効果トラン
ジスタ(FET)が好適であるが、バイポーラトランジ
スタとすることも可能である。又ダイオード2は、順方
向電圧の小さいショットキーダイオードが好適である
が、通常のダイオードを用いることも可能である。又回
生電流を抑制する抵抗8は、その抵抗値を小さくして回
生制動力を大きくし、回転子を急速停止させる構成とす
ることも可能である。
【0020】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、直流モ
ータ1の回生電流を流す為の第2の抵抗8は、DC−D
Cコンバータ等の直流電源に対して常時は切り離された
状態となるから、従来例のダミー抵抗R11(図3参
照)のように常時電流が流れて電力が消費されることは
なく、効率を改善することができる利点がある。そし
て、第2の抵抗8は、回生電流のみが流れるから、発生
熱量も少なくなり、小型の抵抗で済むことになる。従っ
て、小型化が可能となり、コストダウンを図ることがで
きる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の説明図である。
【図2】本発明の他の実施例の説明図である。
【図3】従来例のモータ制御回路の要部説明図である。
【符号の説明】
1 直流モータ 2 ダイオード 3 第1の抵抗 4 第1のトランジスタ 8 第2の抵抗 9 第2のトランジスタ 10 直流モータ回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭49−57319(JP,A) 特開 昭60−109778(JP,A) 実開 昭55−137893(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H02P 3/14

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 直流モータの回生制動時に発生する回生
    電流を抑制する回路であって、直流電源から 前記直流モータに駆動電流を流す為のダイ
    オードと並列に接続した第1の抵抗と、該第1の抵抗の両端の電圧によりオンとなる 第1のトラ
    ンジスタと、前記ダイオードの出力側に前記第1のトランジスタと直
    列に接続した第3,第4の抵抗と、 前記第1のトランジスタのオン時の前記第3,第4の抵
    抗による分圧電圧によってオンとなる 第2のトランジス
    タと、前記ダイオードの出力側に前記第2のトランジスタと直
    列に接続した前記直流モータの回生電流を流す為の第2
    の抵抗と を備えたことを特徴とする回生電流抑制回路。
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