JP3326681B2 - 電動機の駆動装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、例えば圧縮機や
送風機などに用いられる電動機の駆動装置に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】図２０は、従来のスイッチドリラクタン
スモータの駆動装置の構成図である。図において、Ｍ２
は巻線Ｕ、Ｖ、Ｗを含むスイッチドリラクタンスモータ
（以下、ＳＲモータと略す）、ＭＣ１は制御装置におい
て、制御内容を演算して所定の制御信号を出力するマイ
コンである。ＤＢ１は、電源として２相交流商用電源
Ｒ、Ｓを使用し、全波整流を行い、直流電流をコンデン
サＣ１へ供給するダイオードブリッジであり、これらに
より電力増幅部が構成される。ＳＲモータＭ２は、３相
の巻線Ｕ、Ｖ、Ｗそれぞれのの両端子が、ＳＲモータＭ
２の出力端子となっているため、このＳＲモータＭ２の
端子は６本となる。

【０００３】ＴＲｕｐ、ＴＲｕｎ、ＴＲｖｐ、ＴＲｖ
ｎ、ＴＲｗｐ、ＴＲｗｎは、インバータ部を構成するス
イッチング素子で、それぞれ、マイコンＭＣ１に接続さ
れ、制御されている。このうち、スイッチング素子ＴＲ
ｕｐ、ＴＲｖｐ、ＴＲｗｐは、それぞれの電圧ＶＨとＳ
ＲモータＭ２の巻線Ｕ、Ｖ、Ｗの端子へそれぞれ接続さ
れている。また、スイッチング素子ＴＲｕｎ、ＴＲｖ
ｎ、ＴＲｗｎは、それぞれＳＲモータＭ２の巻線Ｕ、
Ｖ、Ｗのもう一つの端子と電圧ＶＬへとそれぞれ接続さ
れている。

【０００４】スイッチング素子ＴＲｕｐ、ＴＲｖｐ、Ｔ
ＲｗｐのＳＲモータＭ２の出力端子との接続点には、そ
れぞれ、ダイオードＤｕｐ、Ｄｖｐ、Ｄｗｐのカソード
が接続され、これらのダイオードのアノードは電圧ＶＬ
へ接続される。また、スイッチング素子ＴＲｕｎ、ＴＲ
ｖｎ、ＴＲｗｎとＳＲモータＭ２との接続点には、それ
ぞれダイオードＤｕｎ、Ｄｖｎ、Ｄｗｎのアノードが接
続され、これらのダイオードのカソードは、電圧ＶＨに
接続されている。

【０００５】各スイッチング素子は、ＴＲｕｐとＴＲｕ
ｎ、ＴＲｖｐとＴＲｖｎ、ＴＲｗｐとＴＲｗｎがそれぞ
れセットになって同時にオン、オフを行い、巻線Ｕ、
Ｖ、Ｗへ順次通電を行う動作を繰り返すことでＳＲモー
タＭ２を駆動する。

【０００６】図２１は、たとえば、ステータが６スロッ
ト、ロータが４極のＳＲモータの構成と動作の様子を示
したものである。図中の（ａ）のようなステータ、ロー
タの位置関係にある時に、スイッチング素子ＴＲｕｐ、
ＴＲｕｎをオンすると、ロータは磁気吸引力によってＵ
相に引きつけられ、矢印の方へ回転する。次に、ロータ
が（ｂ）の状態になったときにスイッチング素子ＴＲＵ
ｐ、ＴＲＵｎをオフし、スイッチング素子ＴＲｖｐ、Ｔ
Ｒｖｎをオンすると、同様にロータがＶ相へと引きつけ
られて矢印の方向へ回転し、（ｃ）の状態になる。この
ときに、さらにスイッチング素子ＴＲｖｐ、ＴＲｖｎを
オフして、スイッチング素子ＴＲｗｐ、ＴＲｗｎをオン
すると、ロータはＷ相に引きつけられ、（ａ）の状態へ
移る。これを繰り返して行くことでＳＲモータは駆動さ
れる。

【０００７】あるいは、図２２は例えば、特開平８−２
０５５８４号公報に記された従来の電動機の駆動装置の
構成を示す図である。図において、Ｍは巻線Ｕ１、Ｖ
１、Ｗ１を含む電動機、ＭＣ１は制御内容を演算、処理
して所定の制御信号を出力するマイコンである。

【０００８】電力増幅部は、電源として、２相交流商用
電源Ｒ、Ｓを使用し、ダイオードブリッジＤＢ１にて、
全波整流を行い、直流電流をコンデンサＣ３へ供給し
て、第１電源（ＶＧ）を構成する。また、コンデンサＣ
２には、変圧器ＴＲ１とダイオードブリッジＤＢ２から
なる充電回路より直流電流が供給され、第２電源（ＶＲ
Ｇ）が構成されている。Ｍは３相の巻線を有し、それぞ
れの巻線Ｕ１、Ｖ１、Ｗ１の端子の一方が中性点に接続
され、星状結線を形成されたＳＲモータであり、ＳＲモ
ータＭの出力端子は各巻線の他端と中性点の４本で構成
される。このうち中性点の端子は、第１電源（ＶＧ）へ
接続される。さらに、各巻線Ｕ１、Ｖ１、Ｗ１の他端
は、各巻線に電流を流すためのスイッチング素子ＴＲ
ｕ、ＴＲｖ、ＴＲｗが接続される。

【０００９】ＴＲｕ、ＴＲｖ、ＴＲｗは、駆動スイッチ
ング素子であり、基準電位（ＶＣＯＭ）に接続され、そ
のベースはマイコンＭＣ１へ接続されている。そして、
マイコンＭＣ１から供給される所定の制御信号により、
スイッチング素子ＴＲｕ、ＴＲｖ、ＴＲｗ、が動作し、
各巻線Ｕ１、Ｖ１、Ｗ１に所定の駆動電流が流れる構成
をとる。

【００１０】電動機Ｍの回転子の位置によって所定のス
イッチング素子をオンさせ、各巻線Ｕ１、Ｖ１、Ｗ１に
電流を流すが、このとき、スイッチング素子において、
短い周期でオン、オフを繰り返す動作（以下、チョッピ
ングと称す）を行い、等価的な印加電圧を制御し、電動
機Ｍの可変速制御を行う。電動機Ｍの駆動時に行う、通
電する巻線の切り替えやチョッピングの際にスイッチン
グ素子ＴＲｕ、ＴＲｖ、ＴＲｗをオフしたときには電動
機Ｍの巻線Ｕ１、Ｖ１、Ｗ１を流れる電流はダイオード
Ｄｕ、Ｄｖ、Ｄｗを介して、第２電源ＶＲＧへと回生さ
れる。この回生された電流は、スイッチング素子ＴＲｄ
の動作により第１電源ＶＧへと転送される。これによ
り、電動機Ｍの巻線のエネルギーの回生による第１電源
ＶＧの変動を抑えて、電動機Ｍの安定した回転が得られ
る。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】図２０に示すような従
来の電動機の駆動装置の構成によると、機能的には特に
支障なく運転が可能であるが、電動機および駆動回路の
コスト及び運転時の効率という点では課題がある。すな
わち、図２０に示すような電動機の場合、電動機の巻線
に対して、出力端子がそれぞれ２本必要であり、星形結
線や環状結線の電動機と比較すると端子数が多くなるた
め、コスト的に不利である。また、各巻線に対して、イ
ンバータ部では、スイッチング素子、ダイオードがそれ
ぞれ２個づつ必要となり、電流を一方向しか流さないイ
ンバータの構成としては、利用効率が悪い。

【００１２】また、巻線への通電を停止したときの巻線
の電流がコンデンサへ回生されるため母線電圧の変動が
生じ、電動機の回転に影響を与えるという問題もある。
これに対して、図２２に示すような電動機の駆動装置の
構成の場合、電動機は、各巻線の１つの端子を共通にし
て、星形結線を構成しており、電動機の出力端子は図２
０の電動機に対して削減されている。インバータ部のス
イッチング素子も巻線に対して１つで構成されており、
素子数についても図２０の駆動回路に対して削減されて
いる。また、巻線の通電を停止したときの巻線の電流
は、ダイオードを介して第２電源ＶＲＧに回生されるた
め、母線電圧への影響はない。しかし、第２電源ＶＲＧ
を発生させるために必要な電源回路が必要となるため、
その分コスト的に不利である。

【００１３】また、図２２の電動機および駆動回路にお
いて可変速制御を行うためのインバータ部のスイッチン
グ素子のチョッピングの際にスイッチング素子がオフと
なった時の電動機の巻線を流れる電流は、ダイオードを
介して第二電源ＶＲＧに回生される。この回生されたエ
ネルギーは、電力変換手段を介して第１電源ＶＧへ転送
されるため、この変換に損失が生じる。また、第１電源
ＶＧより高い電位の第２電源ＶＲＧへ電流は回生される
ために、インバータ部のスイッチング素子がオフした時
の電動機巻線エネルギーの放出が早くなる。このため、
通電相の切替時に電流の停止が早まることは問題となら
ないが、可変速制御のためのチョッピングの際には第１
電源に電流を回生するよりも巻線の電流の変動が大きく
なり、それによる鉄損が増加し効率が低下する。

【００１４】以上のように図２０に示すような従来の電
動機の駆動装置においては、特にコスト面で問題が多
く、図２２に示すような電動機の駆動装置では、図２０
に示した電動機の駆動装置に対しては、コスト面で改善
されているが、運転時の効率という面ではまだ、問題が
残されている。本発明は、上記のような問題を解消する
ためになされるものであり、コストが低く、より効率の
良い電動機の駆動装置を提供することを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明に係わる電動機の
駆動装置は、複数の巻線の一方を中性点として結線した
固定子を有し、各巻線の他方の端子及び、結線の中性点
を出力端子に持つ電動機と、前記電動機の各巻線に対応
した１つのスイッチング素子を有し、通電の切替及びチ
ョッピングにより、前記電動機の駆動を行うインバータ
部と、各々１つのスイッチング素子、コンデンサ及びダ
イオードからなり、前記インバータ部から前記電動機へ
の通電を停止したときに、前記巻線に生じた電流により
充電、昇圧を行う昇圧部と、各々１つのスイッチング素
子、ダイオード及びリアクトルからなり、前記昇圧部の
電圧の放電、降圧を行う降圧部とを備え、前記巻線に通
電中は、前記降圧部によって、前記昇圧部の電圧を降圧
させ、前記巻線への通電を停止したときは、前記巻線に
生じた電流を前記母線電圧より高電圧の前記昇圧部に回
生させ、前記昇圧部を昇圧させるものである。

【００１６】また、複数の巻線の一方を中性点として結
線した固定子を有し、各巻線の他方の端子及び、結線の
中性点を出力端子に持つ電動機と、前記電動機の各巻線
に対応した１つのスイッチング素子を有し、通電の切替
及びチョッピングにより、前記電動機の駆動を行うイン
バータ部と、前記電動機の各巻線毎に設けられた各々１
つのスイッチング素子及びダイオード並びに１つのコン
デンサからなり、前記インバータ部から前記電動機への
通電を停止したときに、前記巻線に生じた電流により充
電、昇圧を行う昇圧部と、各々１つのスイッチング素
子、ダイオード及びリアクトルからなり、前記昇圧部の
電圧の放電、降圧を行う降圧部とを備え、前記巻線に通
電中は、前記降圧部によって、前記昇圧部の電圧を降圧
させ、前記巻線への通電を停止したときは、前記巻線に
生じた電流を前記母線電圧より高電圧の前記昇圧部に回
生させ、前記昇圧部を昇圧させるものである。

【００１７】また、昇圧部の電圧をモニタする電圧セン
サ部を備え、前記電圧があらかじめ定めた値より高くな
ったときには、降圧部のスイッチング素子をオンするこ
とにより、電圧の上昇を抑えるものである。

【００１８】また、昇圧部の電圧をモニタする電圧セン
サ部を備え、前記電動機の駆動中に、前記電圧があらか
じめ定めた値より高くなったときに、前記昇圧部のスイ
ッチング素子をオンして、前記電圧の上昇を抑えるもの
である。

【００１９】また、電動機の通電中に、降圧部のスイッ
チング素子においてチョッピングを行い、降圧を緩やか
に行うものである。

【００２０】また、電動機の通電中に、降圧部のスイッ
チング素子においてチョッピングを行い、電圧センサ部
より検出される昇圧部の電圧があらかじめ定めた値にな
ったとき、チョッピングを停止するものである。

【００２１】また、電圧センサ部で検出された昇圧部の
電圧の最大値があらかじめ定めた値より大きくなるとき
において、電動機の巻線への通電を停止したときに、降
圧部のスイッチング素子のチョッピングを行い、前記電
圧があらかじめ定めた値を大きく上まわるのを抑制する
ものである。

【００２２】また、電圧センサ部で検出された昇圧部の
電圧の最大値があらかじめ定めた値より大きくなるとき
において、電動機の巻線への通電を停止したときに、昇
圧部のスイッチング素子のチョッピングを行い、前記電
圧があらかじめ定めたを大きく上まわることを抑制する
ものである。

【００２３】

【発明の実施の形態】

実施の形態１．以下、本発明の実施の形態１を図にて説
明する。図１は、この発明の実施の形態１を示す電動機
の駆動装置の構成図である。図において、ＳＲ１は、電
動機であり、この電動機ＳＲ１としては、例えば、誘導
電動機、同期電動機、リラクタンスモータ等の各種電動
機を用いることができる。また、３相で表現している
が、他の各種多相巻線についても相数を増加すること
で、同様に適用可能である。１は各巻線に対する通電の
切替およびチョッピングによる可変速成御を行うインバ
ータ部、２は通電停止と同時に生じるの電動機巻線電流
により充電昇圧を行う昇圧部、３は昇圧部電圧を放電、
降圧させる降圧部、ＭＣ１はこれら各部に含まれるスイ
ッチング素子の動作を制御するマイコンである。インバ
ータ部１、昇圧部２、降圧部３及び、マイコンＭＣ１か
ら電動機の駆動回路が構成される。

【００２４】電動機ＳＲ１は、巻線Ｕ１、Ｖ１、Ｗ１を
有しており、それぞれの端子も一方は、電動機の出力端
子として、インバータ部１へ接続され、他方は、すべて
結線され、電動機の端子として、母線電圧に接続され
る。この母線電圧は、交流電源をダイオードブリッジＤ
Ｂ１を用いて全波整流して得られる。インバータ部１
は、電動機ＳＲ１の巻線Ｕ１、Ｖ１、Ｗ１に対して通電
制御を行うスイッチング素子ＴＲｕ、ＴＲｖ、ＴＲｗ
と、巻線のエネルギーを回生するダイオードＤｕ、Ｄ
ｖ、Ｄｗからなる。

【００２５】昇圧部２は、インバータ部１と、ダイオー
ドＤｕ、Ｄｖ、Ｄｗを介して接続されており、スイッチ
ング素子ＴＲｕ、ＴＲｖ、ＴＲｗにより、電動機ＳＲ１
の巻線Ｕ１、Ｖ１、Ｗ１への通電が停止されたときに充
電、昇圧するコンデンサＣ４、インバータ部のスイッチ
ング素子のチョッピング時に巻線Ｕ１、Ｖ１、Ｗ１の電
流を母線電圧に回生するためのスイッチング素子ＴＲ
ａ、スイッチング素子ＴＲａがオンしているときにコン
デンサＣ４に充電されたエネルギーがＴＲａに流れ込む
ことを防止するダイオードＤ２からなる。

【００２６】降圧部３は、昇圧部２のコンデンサＣ４に
充電されたエネルギーを母線電圧への転送を制御するス
イッチング素子ＴＲｂ、スイッチング素子ＴＲｂのオン
ときに急激に電流が流れるのを防止するリアクトルＬ
１、スイッチング素子ＴＲｂをチョッピングする際のオ
フ時間にリアクトルＬ１への電流を供給するダイオード
Ｄ３からなる。

【００２７】図２は駆動回路内のスイッチング素子の動
作と昇圧部の電位の変化を示したものであり、図３は、
その動作を示すフローチャートである。以下、図３に従
って、本発明の実施の形態の動作を説明する。まず、電
動機ＳＲ１の駆動時、ロータの回転位置に従って、Ｕ相
の通電を行う。ステップａ１において、スイッチング素
子ＴＲｕ、ＴＲａ、ＴＲｂをオンする。ＴＲｕをオンす
ることで、巻線Ｕ１に電流が流れる。ＴＲａがオンする
ことで、ＴＲｕをチョッピングしたときに巻線Ｕ１の電
流を母線電圧へ回生する。また、ＴＲｂがオンすること
でコンデンサＣ４に充電されたエネルギーを放電して母
線電圧に転送する。ステップａ２においては、通電相の
切替指令が入るまで、ａ１の状態を維持する。この通電
相切替指令は、例えば、同期電動機やリラクタンス電動
機の場合には、ロータの回転位置を検出する位置検出回
路等からの信号がこれに相当する。

【００２８】通電相の切替指令を検出すると、ステップ
ａ３において、スイッチング素子ＴＲｕ、ＴＲａ、ＴＲ
ｂをオフする。ＴＲｕをオフすることで巻線Ｕ１への通
電が停止される。しかし、巻線Ｕ１の電流は急には停止
しないため、ＴＲｕがオフしたときの巻線Ｕ１の電流
は、ダイオードＤｕを介して、昇圧部へと流れる。ＴＲ
ａがオフするので、巻線Ｕ１の電流は、コンデンサＣ４
へと流れ込む。ＴＲｂがオフしているため、コンデンサ
Ｃ４から放電はなく、巻線Ｕ１の電流によって、コンデ
ンサＣ４の電位は上昇する。コンデンサＣ４の電位が上
昇するため、巻線Ｕ１の電流停止が加速され、短時間で
電流が停止する。これは、巻き線の電力（エネルギー）
を放出するのに、高い電圧を与えれば、電流は少なくな
り、結果として、電流が停止するまでの時間が短くなる
からである。 従って、昇圧部の電圧は、高いほど巻線
電流の停止が加速されるので、コンデンサＣ４の容量
は、昇圧電圧を越えない範囲で、できるだけ小さくする
方が良い。

【００２９】ステップａ４においては、ａ３の動作の後
時間Ｔｘ経過するのを待つ。この時間Ｔｘの間は、巻線
Ｕ１電流が停止するのに十分な時間を設定し、電動機Ｓ
Ｒ１に対して通電を行わない。巻線Ｕ１の電流が停止す
る前から、次の通電相の巻線Ｖ１の通電を開始しても、
動作上問題はないが、スイッチング素子ＴＲｖのチョッ
ピングにより巻線Ｖ１の電流はダイオードＤｖを介し
て、コンデンサＣ４へ流入する。先にも述べたように、
昇圧したコンデンサＣ４へ電流を回生すると、巻線Ｖ１
の電流は、急激に減少し、連続した電流が流れない場合
が生じるため、効率面では有効では無い。このため、こ
の時間Ｔｘの間は、電動機ＳＲ１への通電を行わす、電
動機ＳＲ１はトルクを出力しないため、Ｔｘの値はでき
るだけ小さい値を設定することが望ましい。

【００３０】時間Ｔｘ経過後、次に、Ｖ相の巻線Ｖ１に
通電を行い、ステップａ５からａ１２まで、ステップａ
１からａ４と同様にその次に、はＷ相の巻線Ｗ１への通
電と動作を繰り返していく。

【００３１】以上のように少ない電力素子による構成と
し、巻線の回生電流を母線電圧に直接流さないため、母
線電圧は変動が少なく、電動機の回転が安定する。通電
相の切り替え時に電流の停止を加速するため、トルクに
寄与しない電流が少なくなり効率の良い運転が可能とな
る。

【００３２】実施の形態２．図４は、本発明の実施の形
態２を示す電動機の駆動装置の構成図である。本発明の
実施の形態１と比較すると、昇圧部の構成が異なるもの
である。図において、実施の形態１の図１と同一または
相当部分には同じ符合を付し、説明を省略する。昇圧部
２は、電動機ＳＲ１の巻線Ｕ１、Ｖ１、Ｗ１のそれぞれ
に、巻線の回生先を母線電圧とコンデンサＣ４のどちら
かに切り替えるためのスイッチング素子ＴＲａｕ、ＴＲ
ａｖ、ＴＲａｗとコンデンサＣ４からの逆流を防止する
ダイオードＤ２ｕ、Ｄ２ｖ、Ｄ２ｗからなる。

【００３３】図５は、駆動回路内のスイッチング素子の
動作と、コンデンサＣ４の電位の変化を示したものであ
り、図６は、その時の動作を示すフローチャートであ
る。以下、図６に従い駆動回路の動作を説明する。ま
ず、電動機ＳＲ１の駆動時、ロータの位置に従って、Ｕ
相の通電を行う。ステップｂ１において、スイッチング
素子ＴＲｗ、ＴＲａｗ、ＴＲｂをオフする。また、同時
にＴＲｕ、ＴＲａｕをオンする。スイッチング素子ＴＲ
ｗをオフすることで、Ｗ相の巻線Ｗ１への通電を停止す
る。ＴＲａｗ、ＴＲｂをオフすることで巻線Ｗ１を流れ
ていた電流がダイオードＤｗ、Ｄ２ｗを経由して、コン
デンサＣ４へ流れ込み、昇圧する。これに伴って、巻線
Ｗ１の電流の停止が加速される。同時にスイッチング素
子ＴＲｕをオンすることで、Ｕ相の巻線Ｕ１に通電が開
始される。この時、同時に可変速制御のためのチョッピ
ング動作を行うと、巻線Ｕ１の電流の一部がダイオード
Ｄｕを介して昇圧部へ流れるが、スイッチング素子ＴＲ
ａｕがオンしているため、コンデンサＣ４へは流れず、
母線電圧へと回生される。このため、巻線Ｕ１の電流は
急激に停止することなく、連続した電流を流すことがで
き、変動の少ないトルクが得られる。

【００３４】次に、ステップｂ２において、時間Ｔｘ経
過するのを待つ。この時間は、巻線Ｗ１の電流が停止す
るのに十分な時間を設定するが、この時間内において、
Ｕ相の通電によるトルクが出力されているため、特に時
間を短く設定する必要はない。ステップｂ２のＴｘ経過
後、ステップｂ３においてスイッチング回路ＴＲｂをオ
ンし、コンデンサＣ４のエネルギーを母線電圧への放電
を開始する。

【００３５】ステップｂ４において、通電相の切替の指
令を待つ。相切替の指令を検知すると、ステップｂ５に
おいてＵ相の通電を停止し、今度はＶ相についてステッ
プｂ１からｂ４と同様の動作をステップｂ５からステッ
プｂ８で繰り返し、次に、Ｗ相でについてステップｂ９
からｂ１２で同様の動作を行う。

【００３６】以上のように、電動機ＳＲ１の運転を可能
とし、運転中に巻線への通電を行わない時間が存在しな
くなるため、効率の良い運転ができる。また、トルクの
切れ目が無くなるため、電動機運転時の振動、騒音が少
なくすることができる。

【００３７】実施の形態３．図７は、本発明の実施の形
態３を示す電動機の駆動装置の構成図である。昇圧部２
の電圧をモニタする電圧センサ部４を有するところが実
施の形態１と異なっている。図において、実施の形態１
の図１と同一または相当部分には同じ符合を付し、説明
を省略する。電圧センサ部４で得られる電圧は、例え
ば、分圧抵抗を介して、マイコンＭＣ１でアナログ値と
して直接モニターされたり、あるいは、所定の電圧値と
コンパレータによって比較され、それをしきい値とした
２値のデータとしてマイコンＭＣ１へ与えるなどの方法
をとる。

【００３８】本発明の実施の形態では、この電圧センサ
部より得られる情報をもとに、電動機ＳＲ１の駆動回路
の保護動作を行う。図８は、例えばＵ相の通電時に保護
動作を行う場合の駆動回路内のスイッチング素子の動作
と、昇圧部のコンデンサＣ４の電位の変化を示したもの
であり、図９は、その時の動作を示すフローチャートで
ある。以下、図９に従い、動作を説明する。まず、電動
機ＳＲ１のロータの回転位置に従って、Ｕ相の通電を行
う。ステップｃ１において、スイッチング素子ＴＲｕ、
ＴＲａ、ＴＲｂをオンする。スイッチング素子ＴＲｕを
オンすることにより、Ｕ相の巻線Ｕ１に通電を開始す
る。スイッチング素子ＴＲａをオンすることで、電動機
ＳＲ１の可変速運転のためにスイッチング素子ＴＲｕが
チョッピングしたときに、巻線Ｕ１を流れる電流の一部
を母線電圧へと回生する。スイッチング素子ＴＲｂをオ
ンすることでコンデンサＣ４の降圧、放電を行う。

【００３９】次に、ステップｃ２において、通電相の切
替の指令を受けるまで、ｃ１の状態を維持する。通電相
切替の指令を受けた後、ステップｃ３を実行する。ステ
ップｃ３において、スイッチング素子ＴＲｕ、ＴＲａ、
ＴＲｂをオフする。スイッチング素子ＴＲｕをオフする
ことで通電を終了する。スイッチング素子ＴＲａをオフ
することで、通電停止したときの巻線Ｕ１の電流がダイ
オードＤｕを介して、昇圧部のコンデンサＣ４に流れる
ようになり、スイッチング素子ＴＲｂをオフすること
で、コンデンサＣ４の放電が停止され、この結果コンデ
ンサＣ４の電圧が上昇し、巻線Ｕ１の電流の停止が加速
される。

【００４０】次に、ステップｃ４では、ステップｃ３の
ときより、コンデンサＣ４の電圧をモニタして、設定値
より大きいかどうかを判断する。昇圧部の電圧が設定値
より大きくなった場合には、次に、ステップｃ５を実行
し、小さい場合にはステップｃ７へ、処理を移す。ステ
ップｃ５では、スイッチング素子ＴＲｂをオンして、コ
ンデンサＣ４のエネルギーを母線電圧へと放電させ、コ
ンデンサＣ４の電圧の上昇を抑える。

【００４１】ここでは、巻線の電流は高い電位のコンデ
ンサＣ４へ流入するため、巻線電流は早く停止する。た
だし、コンデンサＣ４から流出する電流がＬ１を通るた
め、電流の流れはじめが遅れるので、設定値は、この遅
れ時間の間にコンデンサＣ４が昇圧する分を考慮して、
低めに設定する必要がある。

【００４２】また、昇圧部の電圧波形は、図８に示すよ
うに、スイッチング素子ＴＲｂをオンするため、コンデ
ンサＣ４のエネルギーが放電されるので、コンデンサＣ
４の電圧は降下する。ステップｃ６において、ｃ３の巻
線Ｕ１の通電停止から時間Ｔｘ経過するまでｃ５の状態
を維持する。

【００４３】ここで、電圧センサ部の設定値は、コンデ
ンサＣ４の電圧が耐圧を超えないように、マイコン、モ
ータ等の仕様に合わせて設定するもので、マイコンＭＣ
１が、昇圧部電圧が設定位置を超えたことを検知し、ス
テップｃ５の保護動作を行うまでの時間、保護動作時の
降圧部の時定数などを考慮して、コンデンサＣ４の電圧
が耐圧を超えないように値を選択する。なお、動作中に
この設定値は変更しない。

【００４４】ステップｃ７は、ステップｃ４において設
定値を超えない場合の処理であり、ステップｃ３からの
経過時間がＴｘを超えた場合は、次相の通電処理に移
る。Ｔｘ経過していないときには、再びステップｃ４を
繰り返し、昇圧部の電位をチェックする。

【００４５】以上により、昇圧部の電位が高くなりすぎ
るのを防止し、昇圧部コンデンサＣ４の保護を確実に行
うことができる。

【００４６】また、コンデンサＣ４の保護動作時にも、
巻線の電流は母線電圧より高い昇圧部へ回生されるた
め、電流の停止が加速される状態を維持できる。

【００４７】実施の形態４．本発明の実施の形態４を示
す電動機の駆動装置の構成図は、発明の実施の形態３に
よる電動機の駆動装置と同じである。電圧センサ部４よ
り得られる情報をもとに、電動機ＳＲ１の駆動回路の保
護動作を行うことについても、発明の実施の形態３の場
合と同様であるが、保護動作が異なるものである。

【００４８】図１０は、例えばＵ相の通電時に保護動作
を行う場合の駆動回路内のスイッチング素子の動作と、
昇圧部のコンデンサＣ４の電位の変化を示したものであ
り、図１１は、その時の動作を示すフローチャートであ
る。以下、図１１に従い、動作を説明する。まず、電動
機ＳＲ１のロータの回転位置に従って、Ｕ相の通電を行
う。ステップｃｃ１において、スイッチング素子ＴＲ
ｕ、ＴＲａ、ＴＲｂをオンする。スイッチング素子ＴＲ
ｕをオンすることにより、Ｕ相の巻線Ｕ１に通電を開始
する。スイッチング素子ＴＲａをオンすることで、電動
機ＳＲ１の可変速運転のためにスイッチング素子ＴＲｕ
がチョッピングしたときに、巻線Ｕ１を流れる電流の一
部を母線電圧へと回生する。スイッチング素子ＴＲｂを
オフすることでコンデンサＣ４の降圧、放電を行う。

【００４９】次に、ステップｃｃ２において、通電相の
切替の指令を受けるまで、ステップｃｃ１の状態を維持
する。通電相切替の指令を受けた後、ステップｃｃ３を
実行する。ステップｃｃ３において、スイッチング素子
ＴＲｕ、ＴＲａ、ＴＲｂをオフする。スイッチング素子
ＴＲｕをオフすることで通電を終了する。スイッチング
素子ＴＲａをオフすることで、通電停止したときの巻線
Ｕ１の電流がダイオードＤｕを介して、昇圧部のコンデ
ンサＣ４に流れるようになり、スイッチング素子ＴＲｂ
をオフすることで、コンデンサＣ４の放電が停止され、
この結果コンデンサＣ４の電圧が上昇する。

【００５０】次に、ステップｃｃ４では、ステップｃｃ
３のときより、コンデンサＣ４の電圧をモニタして、設
定値より大きいかどうかを判断する。昇圧部の電圧が設
定値より大きくなった場合には、次に、ステップｃｃ５
を実行し、小さい場合にはステップｃｃ７へ、処理を移
す。ステップｃｃ５は、スイッチング素子ＴＲａをオン
して、コンデンサＣ４への電流流入を停止し、コンデン
サＣ４の昇圧を抑える。従って、設定値は、コンデンサ
Ｃ４の耐圧近くまで高い電圧に設定できるが、保護時の
巻き線電流は、母線電圧へ流れるため、電流が停止する
までの時間は長くなる。また、昇圧部の電圧波形は、図
１０に示すように、スイッチング素子ＴＲａをオンする
ため、コンデンサＣ４への電流流入が停止され、電圧は
維持されたままとなる。ステップｃｃ６において、ステ
ップｃｃ３の巻線Ｕ１の通電停止から時間Ｔｘ経過した
かどうかを調べる。

【００５１】ここで、電圧センサ部の設定値は、コンデ
ンサＣ４の電圧が耐圧を超えないように設定するもの
で、マイコンＭＣ１が、昇圧部電圧が設定位置を超えた
ことを検知し、ステップｃｃ５の保護動作を行うまでの
時間考慮し、コンデンサＣ４の電圧が耐圧を超えないよ
うに値を選択する。この場合、スイッチング素子ＴＲａ
をオンするため、コンデンサＣ４へ電流が流れず、それ
以上にコンデンサＣ４は昇圧しない。このため、設定値
は、コンデンサＣ４の耐圧の範囲で高い値に設定しても
よい。

【００５２】ステップｃｃ７は、ステップｃｃ４におい
て設定値を超えない場合の処理であり、ステップｃｃ３
からの経過時間がＴｘを超えた場合は、次相の通電処理
に移る。Ｔｘ経過していないときには、再びステップｃ
ｃ４を繰り返し、昇圧部の電位をチェックする。

【００５３】以上のように、昇圧部のコンデンサＣ４の
耐圧以上の昇圧を抑え、コンデンサＣ４の保護を確実に
行うことができる。また、設定値を高い値に設定できる
ので、コンデンサの保護動作を無駄がないようにするこ
とができる。

【００５４】実施の形態５．図１２は、本発明の実施の
形態５を示す電動機の駆動装置の動作を示すものであ
る。昇圧部２のコンデンサＣ４のエネルギーを母線電圧
に放電する降圧部３のスイッチング素子ＴＲｂをチョッ
ピングして放電時間を調整する。図１３は、この時の動
作を示すフローチャートである。以下、図１３に従い動
作を説明する。まず、電動機ＳＲ１駆動時において、ロ
ータの回転位置に従い、所定相巻線へ通電を行う。例え
ば、Ｕ相の巻線Ｕ１の通電のとき、図１３のステップｄ
１において、ＴＲｕ、ＴＲａをオンする。ＴＲｕをオン
することにより、Ｕ１への通電を開始する。ＴＲａをオ
ンすることで、電動機ＳＲ１の可変速運転のためにスイ
ッチング素子ＴＲｕがチョッピングしたときに、巻線Ｕ
１を流れる電流の一部を母線電圧へと回生する。

【００５５】次に、ステップｄ２においては、スイッチ
ング素子ＴＲｂをオンする。これにより昇圧部のコンデ
ンサＣ４の放電を開始する。このスイッチング素子ＴＲ
ｂをオンするタイミングはｄ１と同じでも良い。ステッ
プｄ３において、スイッチング素子ＴＲｂのチョッピン
グのオン時間Ｔｏｎが経過するのを待つ。時間Ｔｏｎ経
過後、ｄ４へ処理を移す。ステップｄ４では、ＴＲｂを
オフする。これにより、コンデンサＣ４から電流の流れ
る経路がなくなり、昇圧部の放電が一時的に停止する。
この時、降圧部のリアクトルＬ１にはダイオードＤ３よ
り電流が流れ込む。ステップｄ５では、スイッチング素
子ＴＲｂのチョッピングのオフ時間Ｔｏｆｆが経過する
のを待ち、時間Ｔｏｆｆ経過後、ｄ６へ処理を移す。

【００５６】次に、ステップｄ６では、電動機ＳＲ１の
所定相への通電の切替の指令が発生しているかどうか
を、電動機ＳＲ１の位置検出回路等からの信号をマイコ
ンＭＣ１でモニタしてチェックする。相切替指令が無け
れば、ステップｄ２からの処理を繰り返す。相切替指令
が発生していれば、処理をステップｄ７へと移行する。
相切替指令が発生していなければ、処理をステップｄ２
へ移し再びスイッチング素子ＴＲｂをチョッピングす
る。

【００５７】次に、ステップｄ７では、スイッチング素
子ＴＲｕ、ＴＲａをオフする。スイッチング素子ＴＲｕ
をオフすることでＵ相の巻線Ｕ１への通電を停止する。
スイッチング素子ＴＲａをオフすることで、巻線Ｕ１の
電流をコンデンサＣ４へと導き、昇圧部の電圧を昇圧さ
せる。これと同時に、スイッチング素子ＴＲｂのチョッ
ピング動作も停止する。

【００５８】次に、ステップｄ８において、巻線Ｕ１の
放電時間に相当する時間Ｔｘ経過を待って、次のＶ相の
巻線Ｖ１への通電を開始するため、ｄ１の処理を行う。
同時に、スイッチング素子ＴＲｂのチョッピングを開始
する。

【００５９】この例においては、Ｔｏｎ、Ｔｏｆｆの値
は固定として扱っているが、特に固定する必要はなく、
例えば、はじめにＴｏｎの値を小さく設定し、チョッピ
ングの回数を重ねる毎に、あるいは時間の経過にともな
ってＴｏｎの値を大きくしていくことで初期の急な電流
を抑え、緩やかに電流を流すように設定してもよい。

【００６０】以上のように、降圧部のスイッチング素子
ＴＲｂにおいて降圧動作時にチョッピングを行うこと
で、母線電圧に放電する電流を緩やかにすることができ
る。このため、スイッチング素子ＴＲｂを流れる電流が
制御できるようになり、スイッチング素子の保護を行う
ことができる。また、リアクトルＬ１の値を小さくする
ことができるため、リアクトルＬ１の小型化が可能とな
る。さらに、母線電圧への急激な電流の流れ込みを抑え
るため、電圧変動が少なく、安定した電動機ＳＲ１の運
転を可能とする。

【００６１】実施の形態６．実施の形態６は、図１４の
駆動回路のスイッチング素子の動作と昇圧部の電位の関
係図に示すように、所定相の通電開始のタイミングにあ
わせて、昇圧部のコンデンサＣ４のエネルギーを母線電
圧へ放電するが、昇圧部の電圧が所定値になったとき
に、昇圧部のスイッチング素子のチョッピングを停止す
るものであり、電動機の駆動装置の回路図は実施の形態
３、４の図７と同じである。図１５は、この時の動作を
示すフローチャートである。

【００６２】以下、図１５に従って動作を説明する。ま
ず、電動機ＳＲ１の駆動時において、ロータの回転位置
に従い、所定相の巻線へ通電を行う。例えば、Ｕ相の巻
線Ｕ１へ通電する時には、ステップｅ１において、スイ
ッチング素子ＴＲｕ、ＴＲａをオンする。スイッチング
素子ＴＲｕをオンすることにより巻線Ｕ１へ通電を開始
する。また、スイッチング素子ＴＲａをオンすることで
スイッチング素子ＴＲｕのチョッピング時の電流の一部
を母線電圧に回生する。

【００６３】次に、ステップｅ２においては、スイッチ
ング素子ＴＲｂをオンする。これにより、昇圧部のコン
デンサＣ４の放電を開始する。このタイミングはｅ１と
同時でよい。ステップｅ３において、スイッチング素子
ＴＲｂのオンから時間Ｔｏｎ経過を待って、ステップｅ
４の処理へと移行する。

【００６４】次に、ステップｅ４では、スイッチング素
子ＴＲｂをオフする。これにより、コンデンサＣ４の放
電は一時的に停止される。この時、リアクトルＬ１へ
は、ダイオードＤ３より電流が供給される。ステップｅ
５において、昇圧部の電位と設定値を比較して、昇圧部
の電位が小さい場合には処理をステップｅ９へ移す。ま
た、昇圧部の電位が大きい場合には、ステップｅ６へ処
理を移す。

【００６５】ステップｅ６では通電相の切替指令を検出
するまで、ステップｅ４の状態を維持する。通電相の切
替指令を検出したら、処理をステップｅ７に移す。次
に、ステップｅ７では、スイッチング素子ＴＲｕ、ＴＲ
ａをオフする。スイッチング素子ＴＲｕをオフすること
で、Ｕ相の巻線Ｕ１の通電を停止し、スイッチング素子
ＴＲａをオフすることで、通電停止したときの巻線Ｕ１
の電流をコンデンサＣ４へ流し、コンデンサＣ４を昇
圧、巻線Ｕ１の電流の停止を加速する。

【００６６】ステップｅ８においては、ステップｅ７か
ら、つまりスイッチング素子ＴＲｕ、ＴＲａがオフして
から、時間Ｔｘ経過するのを待つ。この時間Ｔｘは、巻
線Ｕ１の通電が停止してから、電流が停止するのに十分
な時間を設定する。時間Ｔｘ経過後、次相の巻線Ｖ１の
通電を開始するため、処理を再びステップｅ１へ移す。
次に、ステップｅ９では、通電相の切替指令をチェック
して、指令が出ていなければ、処理をステップｅ２へ移
して、スイッチング素子ＴＲｂのチョッピングを繰り返
す。

【００６７】以上の処理により、昇圧部のコンデンサＣ
４のエネルギーを放電する際に、降圧部のスイッチング
素子ＴＲｂの保護と、リアクトルＬ１の小型化、母線電
圧の急な変動の防止のほかに、コンデンサＣ４の放電を
電位が所定の設定値となるまでで止めることにより、母
線電圧より高い電位に保持する。これにより、巻線電流
がより高い電圧に対してと流れはじめるため、電流の停
止がさらに加速される。従って、巻き線電流の停止が早
められるため、電動機のトルクに寄与しない電流が減
り、より高効率とすることができる。

【００６８】実施の形態７．実施の形態７は、図１６の
駆動回路のスイッチング素子の動作と昇圧部２の電位の
関係図に示すように、昇圧部２のコンデンサＣ４の電位
を所定値以上に上昇するのを抑えるために、昇圧部のス
イッチング素子ＴＲｂをチョッピングしてコンデンサＣ
４に流れ込む電流の一部を母線へと流すものである。電
動機の駆動装置の構成図は実施の形態１乃至４を示す図
１、４、７と同じである。図１７は、この時の動作を示
すフローチャートである。なお、図１６の点線で示した
波形はスイッチング素子ＴＲｂをチョッピングしなかっ
たときの昇圧部の電圧波形である。

【００６９】以下、図１７に従い動作を説明する。ま
ず、電動機ＳＲ１駆動時において、ロータの回転位置に
従って、所定の相に対して通電を行う。通常、昇圧部の
電圧が設定値を超えない場合には、昇圧時にスイッチン
グ素子ＴＲｂのチョッピングを行わない。電圧センサ部
において、設定値より昇圧部の電圧が大きくなることが
検出されると、次の昇圧時よりスイッチング素子ＴＲｂ
のチョッピングを開始する。

【００７０】例えば、通常の動作時、Ｕ相の巻線Ｕ１へ
の通電する時には、まずステップｆ１においてスイッチ
ング素子Ｔｒｕ、ＴＲａ、ＴＲｂをオンする。スイッチ
ング素子ＴＲｕをオンすることで、Ｕ相の巻線Ｕ１への
通電を開始し、同時にスイッチング素子ＴＲａをオンす
ることで、可変速運転のためのスイッチング素子ＴＲｕ
のチョッピング時の巻線Ｕ１の電流の一部を母線電圧に
回生する。また、スイッチング素子ＴＲｂをオンするこ
とで昇圧部のコンデンサＣ４の充電されたエネルギーを
母線電圧へと放電する。

【００７１】次に、ステップｆ２では、通電相の切替指
令を待ち、切替指令を検出した時には、処理をステップ
ｆ３へ移す。この間、フローチャートには示していない
が、スイッチング素子ＴＲｕは、可変速運転のためのチ
ョッピング動作を行っている。ステップｆ３は、ｆ２で
の通電相切替指令の検出に伴って、スイッチング素子Ｔ
Ｒｕ、ＴＲａ、ＴＲｂをオフする。スイッチング素子Ｔ
ＲｕをオフすることでＵ相の巻線Ｕ１への通電を停止
し、スイッチング素子ＴＲａをオフすることで、通電停
止ときの巻線Ｕ１の電流をコンデンサＣ４へと導く。ま
た、スイッチング素子ＴＲｂをオフすることでコンデン
サＣ４の放電を停止して、巻線Ｕ１の電流による充電を
開始する。

【００７２】次に、ステップｆ４で、ステップｆ３の処
理のときより昇圧部の電圧をモニターし、昇圧部の電圧
が設定値を超えていない場合は、処理をステップｆ５へ
移す。昇圧部の電圧が設定値を超えた場合は、処理をス
テップｆ６に移す。ステップｙｆ５は、巻線Ｕ１への通
電を終了してからの経過時間がＴｘとなっているかを判
断し、時間Ｔｘが経過していれば、次のＶ相の通電のた
めに処理をステップｆ１へと移す。時間Ｔｘ経過してい
ないときには、処理を再びステップｆ４へ移し、昇圧部
の電圧をモニターする。時間Ｔｘは、Ｕ相への通電を停
止したときの巻線Ｕ１の電流が停止するまでに十分な時
間を設定する。

【００７３】次に、ステップｆ６からは、ステップｆ４
において昇圧部の電圧が設定値より大きくなった場合の
処理を行う。ステップｆ６では通電停止から時間Ｔｘが
経過するのを待つ。時間Ｔｘ経過後、処理をステップｆ
７へ移す。ステップｆ７からは、例えば、次のＶ相の通
電を行う。ステップｆ７において、スイッチング素子Ｔ
Ｒｖ、ＴＲａ、ＴＲｂをオンする。スイッチング素子Ｔ
Ｒｖをオンすることで、Ｖ相の巻線Ｖ１への通電が開始
され、スイッチング素子ＴＲａをオンすることで、スイ
ッチング素子ＴＲｖの可変速運転のためのチョッピング
時に巻線Ｖ１の電流の一部を母線電圧に回生する。ま
た、スイッチング素子ＴＲｂをオンすることで、昇圧部
のコンデンサに充電されているエネルギーの母線電圧へ
の放電を開始する。

【００７４】次に、ステップｆ８において、通電相の切
替指令を待つ。この間、可変速運転のため、スイッチン
グ素子ＴＲｖは、チョッピングを行っている。通電相の
切替指令を検出したあとは、処理をステップｆ９へ移
す。ステップｆ９では、スイッチング素子ＴＲｖ、ＴＲ
ａ、ＴＲｂをオフする。スイッチング素子ＴＲｖをオフ
することで、Ｖ相の巻線Ｖ１への通電を停止し、スイッ
チング素子ＴＲａをオフすることで、通電停止したとき
の巻線Ｖ１の電流をコンデンサＣ４へ導く。

【００７５】次に、ステップｆ１０からは、スイッチン
グ素子ＴＲｂのチョッピングの処理を示す。ステップｆ
１０において、スイッチング素子ＴＲｂをオンする。こ
れにより、コンデンサＣ２に充電される電流の一部を放
電し、コンデンサＣ４の電圧上昇の速度を抑える。この
処理は、ｆ９からの移行してきた場合には、スイッチン
グ素子ＴＲｂは既にオンしているため、ステップｆ１０
では処理を行わなわない。ステップｆ１１では、ステッ
プｆ１０からの経過時間が時間Ｔｏｎとなるのを待つ。
時間Ｔｏｎ経過後、処理をｆ１２へ移す。

【００７６】次に、ステップｆ１２においては、スイッ
チング素子ＴＲｂをオフする。これにより、コンデンサ
Ｃ４の放電が一時的に停止される。スイッチング素子Ｔ
Ｒｂがオフしている間には、リアクトルＬ１には、ダイ
オードＤ３より電流が供給される。ステップｆ１３で
は、ステップｆ１２からの経過時間が時間Ｔｏｆｆとな
るのを待つ。時間Ｔｏｆｆ経過後、処理をｆ１４へ移
す。ステップｆ１４では、ステップｆ９からの経過時間
が時間Ｔｘであるかどうかを判断する。時間Ｔｘ経過し
た場合、ｆ７へ処理を移し、次のＷ相の通電を行う。時
間Ｔｘ経過していない場合、処理をステップｆ１０へ移
しスイッチング素子ＴＲｂのチョッピングを続ける。

【００７７】こでは、Ｔｏｎ、Ｔｏｆｆの値は固定とし
て扱っているが、センサ部でモニタされる値によって変
化させ、コンデンサＣ４の耐圧の範囲内でできるだけ高
い電圧まで昇圧するように設定することで巻線の電流の
停止時間を短くできる。

【００７８】以上のように、所定相の通電を停止したと
きの昇圧部のコンデンサＣ４の昇圧時びスイッチング素
子ＴＲｂをチョッピングすることでコンデンサＣ４の昇
圧を抑え、コンデンサＣ４の保護を行う。この時、巻線
の電流電流は、常にコンデンサＣ４へ流れ込むため、電
流の停止は加速され、短い時間で電流は停止する。ま
た、スイッチング素子ＴＲｂをチョッピングする場合、
リアクトルＬ１があるため、スイッチング素子ＴＲｂが
オフしているときにも電流が流れ、母線電圧へ流れる電
流はとぎれないため、母線電圧の変動への影響は少なく
することができる。

【００７９】実施の形態８．図１８は、本発明の実施の
形態８による、電動機の駆動回路の動作を示すものであ
る。昇圧部２のコンデンサＣ４の電位を所定値以上に上
昇するのを抑えるために、スイッチング素子ＴＲａをチ
ョッピングして電流の一部をコンデンサＣ４を介さずに
母線へと流すものである。図１９は、この時の動作を示
すフローチャートである。以下、図１９に従い動作を説
明する。まず、電動機ＳＲ１駆動時において、ロータの
回転位置に従って、所定の相に対して通電を行う。通
常、昇圧部の電圧が設定値を超えない場合には、昇圧時
にスイッチング素子ＴＲａのチョッピングを行わない。
電圧センサ部において、設定値より昇圧部の電圧が大き
くなることが検出されたとき、次の昇圧時からスイッチ
ング素子ＴＲａのチョッピングを開始する。

【００８０】例えば、通常の動作時、Ｕ相の巻線Ｕ１へ
の通電する時には、まずステップｇ１においてスイッチ
ング素子ＴＲｕ、ＴＲａ、ＴＲｂをオンする。スイッチ
ング素子ＴＲｕをオンすることで、Ｕ相の巻線Ｕ１への
通電を開始し、同時にスイッチング素子ＴＲａをオンす
ることで、可変速運転のためのスイッチング素子ＴＲｕ
のチョッピング時のオフの時間の巻線Ｕ１の電流を母線
電圧に回生する。また、スイッチング素子ＴＲｂをオン
することで昇圧部のコンデンサＣ４の充電されたエネル
ギーを母線電圧へと放電する。

【００８１】次に、ステップｇ２では、通電相の切替指
令を待ち、切替指令を検出した時には、処理をステップ
ｇ３へ移す。この間、フローチャートには示していない
が、スイッチング素子ＴＲｕは、可変速運転のためのチ
ョッピング動作を行う。ステップｇ３は、ステップｇ２
での通電相切替指令の検出にともなって、スイッチング
素子ＴＲｕ、ＴＲａ、ＴＲｂをオフする。スイッチング
素子ＴＲｕをオフすることでＵ相の巻線Ｕ１への通電を
停止し、スイッチング素子ＴＲａをオフすることで、通
電停止ときの巻線Ｕ１の電流をコンデンサＣ４へと導
く。また、スイッチング素子ＴＲｂをオフすることでコ
ンデンサＣ４の放電を停止して、巻線Ｕ１の電流による
充電、昇圧を開始する。

【００８２】次に、ステップｇ４で、ステップｇ３の処
理のときより昇圧部の電圧をモニターし、昇圧部の電圧
が設定値を超えていない場合は、処理をステップｇ５へ
移す。昇圧部の電圧が設定値を超えた場合は、処理をス
テップｇ６に移す。

【００８３】次に、ステップｇ５は、巻線Ｕ１への通電
を終了してからの経過時間がＴｘとなっているかを判断
し、時間Ｔｘが経過していれば、次のＶ相の通電のため
に処理をステップｇ１へと移す。時間Ｔｘ経過していな
いときには、処理を再びステップｇ４へ移し、昇圧部の
電圧をモニターする。時間Ｔｘは、Ｕ相への通電を停止
したときの巻線Ｕ１の電流が停止するまでに十分な時間
を設定する。ステップｇ６からは、ステップｇ４におい
て昇圧部２の電圧が設定値より大きくなった場合の処理
を行う。ステップｇ６では通電停止から時間Ｔｘが経過
するのを待つ。時間Ｔｘ経過後、処理をステップｇ７へ
移す。

【００８４】次に、ステップｇ７からは、例えば、次の
Ｖ相の通電を行う。ステップｇ７において、スイッチン
グ素子ＴＲｖ、ＴＲａ、ＴＲｂをオンする。スイッチン
グ素子ＴＲｖをオンすることで、Ｖ相の巻線Ｖ１への通
電が開始され、スイッチング素子ＴＲａをオンすること
で、スイッチング素子ＴＲｖの可変速運転のためのチョ
ッピング時にスイッチング素子ＴＲｖがオフしたときの
巻線Ｖ１の電流を母線電圧に回生する。また、スイッチ
ング素子ＴＲｂをオンすることで、昇圧部のコンデンサ
に充電されているエネルギーの母線電圧への放電を開始
する。

【００８５】次に、ステップｇ８において、通電相の切
替指令を待つ。この間、可変速運転のため、スイッチン
グ素子ＴＲｖは、チョッピングを行っている。通電相の
切替指令を検出した後は、処理をステップｇ９へ移す。
ステップｇ９では、スイッチング素子ＴＲｖ、ＴＲａ、
ＴＲｂをオフする。スイッチング素子ＴＲｖをオフする
ことで、Ｖ相の巻線Ｖ１への通電を停止し、スイッチン
グ素子ＴＲａをオフすることで、Ｖ相の通電停止したと
きの巻線Ｖ１の電流によるコンデンサＣ４の充電が開始
される。スイッチング素子ＴＲｂをオフすることで、コ
ンデンサＣ４の放電を停止する。

【００８６】次に、ステップｇ１０からは、スイッチン
グ素子ＴＲａのチョッピングの処理を示す。ステップｇ
１０において、スイッチング素子ＴＲａをオフする。こ
れにより、コンデンサＣ２に充電が開始される。この処
理は、ステップｇ９からの移行してきた場合には、スイ
ッチング素子ＴＲａは既にオフしているため、ステップ
ｇ１０では処理を行わなわない。ステップｇ１１では、
ステップｇ１０からの経過時間が時間Ｔｏｆｆとなるの
を待つ。時間Ｔｏｆｆ経過後、処理をステップｇ１２へ
移す。

【００８７】次に、ステップｇ１２においては、スイッ
チング素子ＴＲａをオンする。これにより、コンデンサ
Ｃ４への充電が一時的に停止される。スイッチング素子
ＴＲａがオフしている間には、巻線Ｖ１の電流は、母線
電圧へと回生する。ステップｇ１３では、ｇ１２からの
経過時間が時間Ｔｏｎとなるのを待つ。時間Ｔｏｎ経過
後、処理をステップｇ１４へ移す。ステップｇ１４で
は、ステップｇ９からの経過時間が時間Ｔｘであるかど
うかを判断する。時間Ｔｘ経過した場合、ステップｇ７
へ処理を移し、次のＷ相の通電を行う。時間Ｔｘ経過し
ていない場合、処理をステップｇ１０へ移しスイッチン
グ素子ＴＲａのチョッピングを続ける。

【００８８】以上のように、所定相の通電停止したとき
の、昇圧部のコンデンサＣ４の昇圧時に、スイッチング
素子ＴＲａをチョッピングすることでコンデンサＣ４の
昇圧を押さえ、コンデンサＣ４の保護を行う。スイッチ
ング素子ＴＲａをチョッピングする場合、ＴＲａがオン
しているときには、コンデンサＣ４は充電されないた
め、昇圧が行われず、昇圧を抑える効果を大きくするこ
とができる。

【００８９】

【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているので、以下に示すような効果を奏する。

【００９０】複数の巻線の一方を中性点として結線した
固定子を有し、各巻線の他方の端子及び、結線の中性点
を出力端子に持つ電動機と、前記電動機の各巻線に対応
した１つのスイッチング素子を有し、通電の切替及びチ
ョッピングにより、前記電動機の駆動を行うインバータ
部と、各々１つのスイッチング素子、コンデンサ及びダ
イオードからなり、前記インバータ部から前記電動機へ
の通電を停止したときに、前記巻線に生じた電流により
充電、昇圧を行う昇圧部と、各々１つのスイッチング素
子、ダイオード及びリアクトルからなり、前記昇圧部の
電圧の放電、降圧を行う降圧部とを備え、前記巻線に通
電中は、前記降圧部によって、前記昇圧部の電圧を降圧
させ、前記巻線への通電を停止したときは、前記巻線に
生じた電流を前記母線電圧より高電圧の前記昇圧部に回
生させ、前記昇圧部を昇圧させるので、少ない電力素子
による構成とし、巻線のエネルギーを昇圧部へ回生する
ことで、回生電流が母線電圧に直接流れないため、母線
電圧は変動が少なく、電動機の回転が安定し、また、電
流の停止を早め、トルクに寄与しない電流が流れるのを
防止するため、効率が良い駆動をすることができる。

【００９１】また、複数の巻線の一方を中性点として結
線した固定子を有し、各巻線の他方の端子及び、結線の
中性点を出力端子に持つ電動機と、前記電動機の各巻線
に対応した１つのスイッチング素子を有し、通電の切替
及びチョッピングにより、前記電動機の駆動を行うイン
バータ部と、前記電動機の各巻線毎に設けられた各々１
つのスイッチング素子及びダイオード並びに１つのコン
デンサからなり、前記インバータ部から前記電動機への
通電を停止したときに、前記巻線に生じた電流により充
電、昇圧を行う昇圧部と、各々１つのスイッチング素
子、ダイオード及びリアクトルからなり、前記昇圧部の
電圧の放電、降圧を行う降圧部とを備え、前記巻線に通
電中は、前記降圧部によって、前記昇圧部の電圧を降圧
させ、前記巻線への通電を停止したときは、前記巻線に
生じた電流を前記母線電圧より高電圧の前記昇圧部に回
生させ、前記昇圧部を昇圧させるので、昇圧部のスイッ
チング素子とダイオードを電動機の各相毎に設けること
で、通電区間のとぎれをなくし振動、騒音の無い駆動を
することができる。

【００９２】また、昇圧部の電圧をモニタする電圧セン
サ部を備え、前記電圧があらかじめ定めた値より高くな
ったときには、降圧部のスイッチング素子をオンするこ
とにより、電圧の上昇を抑えるので、昇圧部のコンデン
サの保護を行うとともに、巻線の電流の停止を早めるこ
とができる。

【００９３】また、昇圧部の電圧をモニタする電圧セン
サ部を備え、前記電動機の駆動中に、前記電圧があらか
じめ定めた値より高くなったときに、前記昇圧部のスイ
ッチング素子をオンして、前記電圧の上昇を抑えるの
で、昇圧部のコンデンサの保護を確実に行うことができ
る。

【００９４】また、電動機の通電中に、降圧部のスイッ
チング素子においてチョッピングを行い、降圧を緩やか
に行うので、降圧部のスイッチング素子を動作時にチョ
ッピングすることで昇圧部コンデンサの放電を緩やかに
行うことにより、母線電圧の変動への影響を抑え、電動
機の回転を安定させるとともに、放電電流を制御して降
圧部のリアクトルを小形化できる。また、降圧部のスイ
ッチング素子の電流の小容量化が可能であり、さらに、
発熱を抑えることもできる。

【００９５】また、電動機の通電中に、降圧部のスイッ
チング素子においてチョッピングを行い、電圧センサ部
より検出される昇圧部の電圧があらかじめ定めた値にな
ったとき、チョッピングを停止するので、降圧部のスイ
ッチング素子をチョッピングし、そのチョッピングをセ
ンサ部で所定の電圧値を検出したときにチョッピングを
停止することで、昇圧部の電圧を母線電圧以上の所定電
圧に維持し、巻線の電流を停止させるまでの時間をさら
に短くすることができ、より効率の良い駆動ができる。

【００９６】また、電圧センサ部で検出された昇圧部の
電圧の最大値があらかじめ定めた値より大きくなるとき
において、電動機の巻線への通電を停止したときに、降
圧部のスイッチング素子のチョッピングを行い、前記電
圧があらかじめ定めた値を大きく上まわるのを抑制する
ので、電圧センサ部より得られる電圧値が所定値より大
きくなるとき、電動機の巻線の通電停止したときの昇圧
時に降圧部のスイッチング素子をチョッピングすること
で昇圧部の電圧上昇を抑え、コンデンサの保護を行い、
同時に巻線電流の停止を早めることができる。

【００９７】また、電圧センサ部で検出された昇圧部の
電圧の最大値があらかじめ定めた値より大きくなるとき
において、電動機の巻線への通電を停止したときに、昇
圧部のスイッチング素子のチョッピングを行い、前記電
圧があらかじめ定めたを大きく上まわることを抑制する
ので、電圧センサ部より所定値の電圧が検出されたと
き、電動機の巻線への通電を停止したときの昇圧時に昇
圧部のスイッチング素子をチョッピングすることにより
昇圧部の電圧上昇を抑え、コンデンサの保護を確実に行
うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施の形態１を示す電動機の駆動装
置の構成図である。

【図２】 本発明の実施の形態１に係わる電動機の駆動
装置の各部スイッチング素子の動作を示す図である。

【図３】 本発明の実施の形態１に係わる電動機の駆動
装置の動作を示すフローチャートである。

【図４】 本発明の実施の形態２を示す電動機の駆動装
置の構成図である。

【図５】 本発明の実施の形態２に係わる電動機の駆動
装置の各部スイッチング素子の動作を示す図である。

【図６】 本発明の実施の形態２に係わる電動機の駆動
装置の動作を示すフローチャートである。

【図７】 本発明の実施の形態３及び４を示す電動機の
駆動装置の構成図である。

【図８】 本発明の実施の形態４に係わる電動機の駆動
装置の各部スイッチング素子の動作を示す図である。

【図９】 本発明の実施の形態３に係わる電動機の駆動
装置の動作を示すフローチャートである。

【図１０】 本発明の実施の形態３に係わる電動機の駆
動装置の各部スイッチング素子の動作を示す図である。

【図１１】 本発明の実施の形態４に係わる電動機の駆
動装置の動作を示すフローチャートである。

【図１２】 本発明の実施の形態５に係わる電動機の駆
動装置の各部スイッチング素子の動作を示す図である。

【図１３】 本発明の実施の形態５に係わる電動機の駆
動装置の動作を示すフローチャートである。

【図１４】 本発明の実施の形態６に係わる電動機の駆
動装置の各部スイッチング素子の動作を示す図である。

【図１５】 本発明の実施の形態６に係わる電動機の駆
動装置の動作を示すフローチャートである。

【図１６】 本発明の実施の形態７に係わる電動機の駆
動装置の各部スイッチング素子の動作を示す図である。

【図１７】 本発明の実施の形態７に係わる電動機の駆
動装置の動作を示すフローチャートである。

【図１８】 本発明の実施の形態８に係わる電動機の駆
動装置の各部スイッチング素子の動作を示す図である。

【図１９】 本発明の実施の形態８に係わる電動機の駆
動装置の動作を示すフローチャートである。

【図２０】 従来のスイッチドリラクタンスモータの駆
動装置の構成図である。

【図２１】 スイッチドリラクタンスモータの構造と動
作を示す図である。

【図２２】 従来の電動機の駆動装置の構成図である。

【符号の説明】

１ インバータ部、２ 昇圧部、３ 降圧部、４ 電圧
センサ部。

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平８−205584（ＪＰ，Ａ) 特開 昭50−97818（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−95701（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−168240（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−177292（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H02P 7/63 H02M 7/48 H02P 6/00

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の巻線の一方を中性点として結線し
   た固定子を有し、各巻線の他方の端子及び、結線の中性
   点を出力端子に持つ電動機と、 前記電動機の各巻線に対応した１つのスイッチング素子
   を有し、通電の切替及びチョッピングにより、前記電動
   機の駆動を行うインバータ部と、 各々１つのスイッチング素子、コンデンサ及びダイオー
   ドからなり、前記インバータ部から前記電動機への通電
   を停止したときに、前記巻線に生じた電流により充電、
   昇圧を行う昇圧部と、 各々１つのスイッチング素子、ダイオード及びリアクト
   ルからなり、前記昇圧部の電圧の放電、降圧を行う降圧
   部とを備え、 前記巻線に通電中は、前記降圧部によって、前記昇圧部
   の電圧を降圧させ、前記巻線への通電を停止したとき
   は、前記巻線に生じた電流を前記母線電圧より高電圧の
   前記昇圧部に回生させ、前記昇圧部を昇圧させることを
   特徴とする電動機の駆動装置。
2. 【請求項２】 複数の巻線の一方を中性点として結線し
   た固定子を有し、各巻線の他方の端子及び、結線の中性
   点を出力端子に持つ電動機と、 前記電動機の各巻線に対応した１つのスイッチング素子
   を有し、通電の切替及びチョッピングにより、前記電動
   機の駆動を行うインバータ部と、 前記電動機の各巻線毎に設けられた各々１つのスイッチ
   ング素子及びダイオード並びに１つのコンデンサからな
   り、前記インバータ部から前記電動機への通電を停止し
   たときに、前記巻線に生じた電流により充電、昇圧を行
   う昇圧部と、 各々１つのスイッチング素子、ダイオード及びリアクト
   ルからなり、前記昇圧部の電圧の放電、降圧を行う降圧
   部とを備え、 前記巻線に通電中は、前記降圧部によって、前記昇圧部
   の電圧を降圧させ、前記巻線への通電を停止したとき
   は、前記巻線に生じた電流を前記母線電圧より高電圧の
   前記昇圧部に回生させ、前記昇圧部を昇圧させることを
   特徴とする電動機の駆動装置。
3. 【請求項３】 昇圧部の電圧をモニタする電圧センサ部
   を備え、前記電圧があらかじめ定めた値より高くなった
   ときには、降圧部のスイッチング素子をオンすることに
   より、電圧の上昇を抑えることを特徴とする請求項１ま
   たは請求項２記載の電動機の駆動装置。
4. 【請求項４】 昇圧部の電圧をモニタする電圧センサ部
   を備え、前記電動機の駆動中に、前記電圧があらかじめ
   定めた値より高くなったときに、前記昇圧部のスイッチ
   ング素子をオンして、前記電圧の上昇を抑えることを特
   徴とする請求項１または請求項２記載の電動機の駆動装
   置。
5. 【請求項５】 電動機の通電中に、降圧部のスイッチン
   グ素子においてチョッピングを行い、降圧を緩やかに行
   うことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の
   電動機の駆動装置。
6. 【請求項６】 電動機の通電中に、降圧部のスイッチン
   グ素子においてチョッピングを行い、電圧センサ部より
   検出される昇圧部の電圧があらかじめ定めた値になった
   とき、チョッピングを停止することを特徴とする請求項
   ３または４記載の電動機の駆動装置。
7. 【請求項７】 電圧センサ部で検出された昇圧部の電圧
   の最大値があらかじめ定めた値より大きくなるときにお
   いて、電動機の巻線への通電を停止したときに、降圧部
   のスイッチング素子のチョッピングを行い、前記電圧が
   あらかじめ定めた値を大きく上まわるのを抑制すること
   を特徴とする請求項３または４記載の電動機の駆動装
   置。
8. 【請求項８】 電圧センサ部で検出された昇圧部の電圧
   の最大値があらかじめ定めた値より大きくなるときにお
   いて、電動機の巻線への通電を停止したときに、昇圧部
   のスイッチング素子のチョッピングを行い、前記電圧が
   あらかじめ定めたを大きく上まわることを抑制すること
   を特徴とする請求項３または４記載の電動機の駆動装
   置。