JP3498660B2

JP3498660B2 - 回転電機の駆動回路

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Publication number: JP3498660B2
Application number: JP35618099A
Authority: JP
Inventors: 正樹中野
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
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Filing date: 1999-12-15
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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、回転電機の駆動回
路に関し、特に４相以上の交流多相回転電機における断
線や回路素子故障時の補償対策に関する。

【０００２】

【従来の技術】４相以上の交流多相回転電機としては、
例えば、特開平１１−２７５８２６号公報に記載された
ものがある。この回転電機は、中空円筒状のステータの
内側と外側に所定のギャップをおいて中空円筒状の外側
ロータと内側ロータとが配置された構造になっている。
そして外側ロータ軸と内側ロータ軸は同一軸上に並ぶよ
うに配置され、外側ロータと内側ロータは同軸上でそれ
ぞれ独立に回転出来るようになっている（後記図１０で
詳細後述）。このような多相回転電機の駆動回路として
は、回転電機の相数と同じ相数のインバータを設け、そ
のインバータの各ゲート（インバータを構成するトラン
ジスタのベース）を例えばＰＷＭ信号でオン、オフ制御
することによって回転電機の各相の巻線に電流を供給す
る回路を用いることが出来る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記のごとき従来の多
相回転電機においては、回転電機の巻線に断線が生じた
り、インバータ等の回路素子に故障が生じた場合には、
トルク変動、ノイズ、振動等が発生するという問題があ
る。

【０００４】本発明は上記のごとき従来技術の問題を解
決するためになされたものであり、断線や回路素子に故
障が生じた場合に、トルク変動、ノイズ、振動等の発生
を抑制することの出来る回転電機の駆動回路を提供する
ことを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明においては特許請求の範囲に記載するように
構成している。すなわち、請求項１に記載の発明におい
ては、回転電機の各相の巻線の中立点電位と回転電機駆
動電力を送出するインバータの中立点電位とを検出し、
これら二つの中立点電位の差に応じて、その差を小さく
する方向にインバータを駆動する信号を変化させること
により、故障した相のトルクを他の相で補償するような
電流を流すように構成している。上記のように構成した
ことにより、本発明の駆動回路は負帰還（ネガティブフ
ィードバック）制御系となり、相アンバランスを抑制す
るように電流が流れるので、断線や回路素子に故障が生
じた場合に、トルク変動、ノイズ、振動等の発生を抑制
するように動作する。

【０００６】また、請求項２に記載の発明は、上記イン
バータの中立点電位を検出する手段の構成例を示すもの
であり、インバータの各相の出力端子からそれぞれイン
ピーダンス素子を介して星型結線した点の電位を、中立
点電位とするように構成したものである。

【０００７】また、請求項３に記載の発明は、上記イン
バータの中立点電位を検出する手段の他の構成例を示す
ものであり、各相の目標値から、ブリッジ回路を用いて
或いは算術計算によって中立点電位を求めるように構成
したものである。このように構成することにより、イン
バータの回路素子に故障が生じた場合にも相アンバラン
スを抑制するように動作することが出来る。

【０００８】また、請求項４に記載の発明は、インバー
タを駆動する信号を変化させる手段の他の構成例を示す
ものであり、中立点電位の差を三角波に加算することに
より、ＰＷＭ信号のデューディ比を変化させるように構
成したものである。

【０００９】また、請求項５に記載の発明は、インバー
タを駆動する信号を変化させる手段の構成例を示すもの
であり、中立点電位の差を目標値に加算することによ
り、ＰＷＭ信号のデューディ比を変化させるように構成
したものである。この構成においては、インバータ出力
の実際の電圧値や電流値をフィードバックする回路を付
加することにより、より正確な制御を行うことが出来
る。

【００１０】また、請求項６に記載の発明は、前記の検
出した二つの中立点電位の差と目標値とを加算した制御
の指令値を制限するリミッタ回路を設けたものである。
この構成によれば、制御の指令値が急激に大きくなるの
を制限するので、動作の安定性を向上させることができ
る。

【００１１】

【発明の効果】本発明においては、多相回転電機（電動
機、発電機等）において、断線や回路素子に故障が生じ
た場合に、トルク変動、ノイズ、振動等の発生を抑制す
ることが出来るという効果が得られる。また、請求項３
においては、回転電機の巻線の断線時のみならず、イン
バータの回路素子に故障が生じた場合にも相アンバラン
スを抑制するように動作することが出来る。また、請求
項５においては、インバータ出力の実際の電圧値や電流
値をフィードバックする回路を付加することにより、よ
り正確な制御を行うことが出来る。

【００１２】また、請求項６においては、制御の指令値
が急激に大きくなるのを制限するので、動作の安定性を
向上させることができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】まず、本発明を適用する回転電機
の例として、本出願人が以前に出願した特開平１１−２
７５８２６号公報記載の回転電機の構造、およびその駆
動回路について説明する。なお、本発明は上記の回転電
機に限らず、４相以上の交流多相電動機や発電機であれ
ば適用出来る。

【００１４】図１０は、上記公報記載の回転電機の構造
を示す図であり、（ａ）は回転電機全体の概略断面図、
（ｂ）はロータとステータ部分の断面図〔（ａ）のＡ−
Ａ’断面図、ただし軸や外枠部分は除き、ロータとステ
ータのみを示す〕である。なお、図１０は外側ロータの
磁極数が４、内側ロータの磁極数が２で、その比である
磁極数比が２：１の場合を示している。

【００１５】図１０において、中空円筒状のステータ２
の外側と内側に所定のギャップをおいて中空円筒状の外
側ロータ３と内側ロータ４が配置され、３層構造になっ
ている。また、内側ロータ軸９と外側ロータ軸１０とは
同一の軸上に並ぶように設けられ、内側ロータ４と外側
ロータ３は同軸上でそれぞれ独立に回転出来るようにな
っている。なお、軸受等は図示を省略している。

【００１６】内側ロータ４は半周をＳ極、もう半周をＮ
極とした一対の永久磁石で形成され、これに対して、外
側ロータ３は内側ロータ４の一極当たり２倍の極数を持
つように永久磁石が配置される。つまり、外側ロータ３
のＳ極、Ｎ極は各２個であり、９０度毎にＳ極とＮ極が
入れ替わるように構成されている。

【００１７】このように各ロータ３、４の磁極を配置す
ると、内側ロータ４の磁石は外側ロータ３の磁石により
回転力を与えられることがなく、この逆に外側ロータ３
の磁石が内側ロータ４の磁石により回転力を与えられる
こともない。

【００１８】たとえば、内側ロータ４の磁石が外側ロー
タ３に及ぼす影響を考えてみる。簡単のため内側ロータ
４は固定して考える。まず、内側ロータ４のＳ極とこれ
に対峙する外側ロータ３の上側磁石ＳＮとの関係におい
て、図示の状態で仮に内側ロータ４のＳ極が出す磁力を
受けて、外側ロータの上側磁石ＳＮが時計方向に回転し
ようとしたとすると、内側ロータ４のＮ極とこれに対峙
する外側ロータ３の下側磁石ＳＮとの関係においては、
内側ロータ４のＮ極により外側ロータ３の下側磁石ＳＮ
が反時計方向に回転しようとする。つまり、内側ロータ
４のＳ極が外側ロータ３の上側磁石に及ぼす磁力と内側
ロータ４のＮ極が外側ロータ３の下側磁石に及ぼす磁力
とがちょうど相殺することになり、外側ロータ３は内側
ロータ４と関係なく、ステータ２との関係だけで制御可
能となるわけである。このことは、後述するようにステ
ータコイルに発生する回転磁場とロータとの間でも同じ
である。

【００１９】ステータ２のコイルは、外側ロータ３の１
磁極当たり３個のコイル６で構成され、合計１２個（＝
３×４）のコイル６が同一の円周上に等分に配置されて
いる。丸で囲んだ数字はそれぞれコイルの巻線を示し、
例えば１と１とが１つのコイルを形成し、それぞれ電流
の方向が逆なことを示している。すなわち、１は紙面方
向へ電流の流れる巻線であり、１はその逆方向に電流の
流れる巻線である。この場合の巻線方法は集中巻であ
る。

【００２０】また、７はコイルが巻回されるコアで、コ
イル６と同数のコア７が円周上に等分に所定の間隔（ギ
ャップ）８をおいて配列されている。

【００２１】なお、後述するように、１２個のコイルは
番号で区別しており、この場合に６番目のコイルという
意味でコイル６が出てくる。上記のコイル６という表現
と紛らわしいが、意味するところは異なっている。

【００２２】これら１２個のコイルには次のような複合
電流Ｉ₁〜Ｉ₁₂を流す。まず内側ロータ４に対する回転
磁場を発生させる電流（三相交流）を流すため、［１，
２］＝［７，８］、［３，４］＝［９，１０］、［５，
６］＝［１１，１２］の３組のコイルに１２０度ずつ位
相のずれた電流Ｉｄ、Ｉｆ、Ｉｅを設定する。ここで、
番号の下に付けたアンダーラインは反対方向に電流を流
すことを意味させている。たとえば、１組のコイル
［１，２］＝［７，８］に電流Ｉｄを流すとは、コイル
１からコイル７に向けてＩｄの半分の電流を、かつコイ
ル２からコイル８に向けてＩｄのもう半分の電流を流す
ことに相当する。１と２、７と８が円周上でそれぞれ近
い位置にあるので、この電流供給により、内側ロータ４
の磁極と同数（２極）の回転磁場を生じさせることが可
能となる。

【００２３】次に、外側ロータ３に対する回転磁場を発
生させる電流（三相交流）を流すため、［１］＝［４］
＝［７］＝［１０］、［２］＝［５］＝［８］＝［１
１］、［３］＝［６］＝［９］＝［１２］の３組のコイ
ルに１２０度ずつ位相がずれた電流Ｉａ、Ｉｃ、Ｉｂを
設定する。たとえば、１組のコイル［１］＝［４］＝
［７］＝［１０］に電流Ｉａを流すとは、コイル１から
コイル４にＩａの電流をかつコイル７からコイル１０に
向けてもＩａの電流を流すことに相当する。コイル１と
７、コイル４と１０がそれぞれ円周上の１８０度ずつ離
れた位置にあるため、この電流供給により、外側ロータ
３の磁極と同数（４極）の回転磁場を生じさせることが
できる。

【００２４】この結果、１２個のコイルには次の各複合
電流Ｉ₁〜Ｉ₁₂を流せばよいことになる。 I₁＝(1/2)Id＋Ia I₂＝(1/2)Id＋Ic I₃＝(1/2)If＋Ib I₄＝(1/2)If＋Ia I₅＝(1/2)Ie＋Ic I₆＝(1/2)Ie＋Ib I₇＝(1/2)Id＋Ia I₈＝(1/2)Id＋Ic I₉＝(1/2)If＋Ib I₁₀＝(1/2)If＋Ia I₁₁＝(1/2)Ie＋Ic I₁₂＝(1/2)Ie＋Ib ただし、電流記号の下につけたアンダーラインは逆向き
の電流であることを表している。

【００２５】さらに図１１を参照して複合電流の設定を
説明すると、図１１は、図１０との比較のため、ステー
タ２の内周側と外周側に各ロータに対して別々の回転磁
場を発生させる専用のコイルを配置したものである。つ
まり、内周側コイルｄ、ｆ、ｅの配列が内側ロータに対
する回転磁場を、また外周側コイルａ、ｃ、ｂの配列が
外側ロータに対する回転磁場を発生する。この場合に、
２つの専用コイルを共通化して、図１０に示した共通の
コイルに再構成するには、内周側コイルのうち、コイル
ｄに流す電流の半分ずつをコイルｄの近くにあるコイル
ａとｃに負担させ、同様にして、コイルｆに流す電流の
半分ずつをコイルｆの近くにあるコイルｂとａに、また
コイルｅに流す電流の半分ずつをコイルｅの近くにある
コイルｃとｂに負担させればよいわけである。上記複合
電流Ｉ₁〜Ｉ₁₂の式はこのような考え方を数式に表した
ものある。なお、電流設定の方法はこれに限られるもの
でなく、前記特開平１１−２７５８２６号公報に記載の
ように、他の電流設定方法でもかまわない。

【００２６】このように電流設定を行うと、共通のコイ
ルでありながら、内側ロータ４に対する回転磁場と外側
ロータ３に対する回転磁場との２つの磁場が同時に発生
するが、内側ロータ４の磁石は外側ロータ３に対する回
転磁場により回転力を与えられることがなく、また外側
ロータ３の磁石が内側ロータ４に対する回転磁場により
回転力を与えられることもない。この点は前記特開平１
１−２７５８２６号公報に記載のように、理論解析で証
明されている。

【００２７】上記Ｉｄ、Ｉｆ、Ｉｅの電流設定は内側ロ
ータ４の回転に同期して、また上記Ｉａ、Ｉｃ、Ｉｂの
電流設定は外側ロータ３の回転に同期してそれぞれ行
う。トルクの方向に対して位相の進み遅れを設定する
が、これは同期モータに対する場合と同じである。

【００２８】図１２は上記回転電機を制御するための回
路のブロック図である。上記複合電流Ｉ₁〜Ｉ₁₂をステ
ータコイルに供給するため、バッテリなどの電源１１か
らの直流電流を交流電流に変換するインバータ１２を備
える。瞬時電流の全ての和は０になるためこのインバー
タ１２は、図１３に詳細を示したように、通常の３相ブ
リッジ型インバータを１２相にしたものと同じで、２４
（＝１２×２）個のトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ２４とこ
のトランジスタと同数のダイオードから構成される。イ
ンバータ１２の各ゲート（トランジスタのベース）に与
えるＯＮ、ＯＦＦ信号はＰＷＭ信号である。

【００２９】各ロータ３、４を同期回転させるため、各
ロータ３、４の位相を検出する回転角センサ１３、１４
が設けられ、これらセンサ１３、１４からの信号が入力
される制御回路１５では、外側ロータ３、内側ロータ４
に対する必要トルク（正負あり）のデータ（必要トルク
指令）に基づいてＰＷＭ信号を発生させる。

【００３０】このように、前記特開平１１−２７５８２
６号公報に記載の回転電機においては、２つのロータ
３、４と１つのステータ２を三層構造かつ同一の軸上に
構成すると共に、ステータ２に共通のコイル６を形成
し、この共通のコイル６にロータの数と同数の回転磁場
が発生するように複合電流を流すようにしたことから、
ロータの一方をモータとして、残りをジェネレータとし
て運転する場合に、モータ駆動電力と発電電力の差の分
の電流を共通のコイルに流すだけでよいので、効率を大
幅に向上させることができる。

【００３１】また、２つのロータに対してインバータが
１つでよくなり、さらにロータの一方をモータとして、
残りをジェネレータとして運転する場合には、上記のよ
うに、モータ駆動電力と発電電力の差の分の電流を共通
のコイルに流すだけでよくなることから、インバータの
電力スイッチングトランジスタのキャパシタンスを減ら
すことができ、これによってスイッチング効率が向上
し、より全体効率が向上する。

【００３２】次に、図１は本発明の駆動回路の基本構成
を示す回路図であり、前記図１０〜図１３に示したごと
き回転電機の駆動回路に適用した場合を示す。図１にお
いて、２１は直流電源（例えば自動車駆動用のバッテ
リ）、２２はインバータ（図１２の１２に相当する部
分）、２３はインバータ中立点電位検出回路、２４は差
動増幅器、２５はローパスフィルタ、２６はＰＷＭ信号
発生回路（図１２の１５に相当する部分）である。ま
た、Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、…、は図１０に示した回転電機
の各巻線（ステータ巻線）であり、それらの各一端はイ
ンバータ２２の各出力端子に接続され、他の一端はモー
タ中立点Ｎｍとして一つに纏められ（星型結線）、負荷
抵抗Ｒｍを介して接地されている。インバータ２２は実
際には前記図１３に示したように１２相分設けられてい
るが、本図では１相分のみを示している。また、インバ
ータ中立点電位検出回路２３は相数と同数個のインピー
ダンス素子Ｚ１、Ｚ２、Ｚ３、…、と抵抗Ｒｉからな
り、各インピーダンス素子は一端がそれぞれインバータ
の各出力端子（各巻線の入力端子）に接続され、他の一
端はインバータ中立点Ｎｉとして一つに纏められ（星型
結線）、負荷抵抗Ｒｉを介して接地されている。

【００３３】モータ中立点Ｎｍの電圧とインバータ中立
点Ｎｉの電圧は差動増幅器２４に送られてその差が求め
られる。そしてローパスフィルタ２５で高周波成分（主
としてインバータのスイッチングノイズ成分）を除いた
後、ＰＷＭ信号発生回路２６へ送られ、外部から与えら
れる目標値（必要トルクに対応する指令信号、具体的に
は電圧値または電流値）に応じたＰＷＭ信号演算に加味
される。ＰＷＭ信号発生回路２６から送出される（＋）
ＰＷＭ信号と（−）ＰＷＭ信号は相互に逆位相の信号で
あり、インバータ２２へ送られて、各相のトランジスタ
Ｔ１とＴ２を逆位相で開閉する。なお、ＰＷＭ信号発生
回路２６に与えられる目標値は各相毎に与えられ、それ
ぞれのＰＷＭ信号が対応する相のインバータに送られ
る。

【００３４】以下、作用を説明する。一例として、回転
電機の多相巻線Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、…、のうちの１相が
断線した場合を考える。この場合、インバータ中立点電
位検出回路２３の各インピーダンス素子の星型結線の方
には、インバータによる多相電圧が発生する。この星型
結線の中立点Ｎｉはインバータ発生電圧の中立点になる
から、巻線が断線した相にも電圧が発生している。そし
て断線のため電流が流れないので、電圧変化は顕著にな
る。

【００３５】一方、モータ中立点Ｎｍは、１相分の電流
が流れないので、断線相が（＋）電圧であれば中立点電
位は（−）電圧となり、断線相が（−）電圧であれば中
立点電位は（＋）電圧となる。すなわち、多相交流の相
電流の和は常にゼロであるから、中立点電位の変化は断
線した１相分の変化と符号は反対でスカラー量は等しく
なる。

【００３６】上記のインバータ中立点Ｎｉの電圧とモー
タ中立点Ｎｍの電圧との差を差動増幅器２４で求め、そ
の差分だけＰＷＭ信号発生回路２６にオフセットを与え
る。具体的には、例えば後記図２で説明するように、Ｐ
ＷＭ信号演算の三角波に上記差分に対応したオフセット
を与える。例えばモータ中立点Ｎｍ電位がインバータ中
立点Ｎｉの電位よりも低い場合には、三角波のオフセッ
ト方向を（＋）ＰＷＭ信号のデューティ比を増加させ、
（−）ＰＷＭ信号のデューティ比を減少させる方向に上
記差分に対応して移動させる。すなわち、二つの中立点
電位の差に応じて、その差を小さくする方向にＰＷＭ信
号のデューティ比を変化させる。なお、上記の（＋）Ｐ
ＷＭ信号と（−）ＰＷＭ信号とは相互に逆位相の信号で
ある。

【００３７】上記のように構成した回路は、負帰還（ネ
ガティブフィードバック）制御系となり、断線した相の
トルクを補償するように他の相のトルクベクトルが変化
するので相アンバランスを抑制するように動作する。そ
のためモータ巻線や接続線が断線した場合に、トルク変
動、ノイズ、振動等の発生を抑制することが出来る。

【００３８】図２は、本発明の第１の実施の形態を示す
回路図である。図２においては、図１におけるＰＷＭ信
号発生回路２６の構成を詳細に示している。その他の部
分の構成、作用については図１と同様である。ＰＷＭ信
号発生回路２６において、２７はキャリアを発生する発
振器、２８は発振器２７の信号から三角波を発生する三
角波発生器である。ここで発生した三角波と、ローパス
フィルタ２５を介して与えられる中立点の差分電圧とを
加算器２９で加算し、その結果を比較器３０で目標電圧
と比較することにより、ＰＷＭ信号を発生する。そして
そのＰＷＭ信号をそのまま（＋）ＰＷＭ信号として出力
し、また、反転器３１で反転した信号を（−）ＰＷＭ信
号として出力する。前記図１で説明したように、三角波
と差分電圧とを加算することにより、負帰還制御系を構
成するので、断線等の故障が生じた場合に、トルク変
動、ノイズ、振動等の発生を抑制することが出来る。

【００３９】なお、図２においては巻線Ｌ１の相につい
てのＰＷＭ信号発生回路２６とインバータ２２のみを示
しているが、実際には各相についてＰＷＭ信号発生回路
とインバータが存在し、それぞれのＰＷＭ信号に応じて
動作する。ただし、インバータ中立点電位検出回路２
３、差動増幅器２４、ローパスフィルタ２５は共通であ
り、また、ＰＷＭ信号発生回路２６内の発振器２７と三
角波発生器２８も共通に使用することが出来る。

【００４０】図２の回路において、インバータ中立点電
位検出回路２３を構成する各インピーダンス素子Ｚ１、
Ｚ２、Ｚ３、…、としては、例えば抵抗またはコンデン
サを用いることが出来る。上記のインピーダンス素子と
してコンデンサを用いた場合は、直流分をカットするの
で、電圧の変化分のみが現われる。位相ずれが生じても
多相交流の和（ゼロ）は変化しないから中立点は常時ゼ
ロになる。この場合、上記インピーダンス素子として用
いたコンデンサはノイズカット用のコンデンサＣ１を兼
ねることが出来る。そしてこの場合には負荷抵抗Ｒｉは
比較的小さな値とし、両者で時定数ＲＣのハイパスフィ
ルタが構成される。このハイパスフィルタと前記のロー
パスフィルタ２５とでバンドパスフィルタを構成するこ
とになり、両フィルタのカットオフ周波数で定まる通過
帯域成分をフィードバックすることになる。

【００４１】次に、図３は本発明の第２の実施の形態を
示す回路図である。図３の回路は、ローパスフィルタ２
５を介して与えられる中立点の差分電圧を、まず目標電
圧に加算し、その結果を三角波と比較してＰＷＭ信号を
発生するように構成したものである。その他、図２と同
じ構成の部分の作用は図２の説明と同様である。図３の
回路の動作も図２の回路と同様であるが、この回路にお
いては、図４、図５に示すように電圧フィードバックや
電流フィードバックの回路を付加することが出来る。

【００４２】次に、図４は本発明の第３の実施の形態を
示す回路図である。図４の回路は、図３の回路にバッフ
ァ３２と差動増幅器３３とを追加し、インバータ２２の
各相の出力端子（各巻線の入力端子）の電圧をバッファ
３２を介して差動増幅器３３に与え、加算器２９の出力
との差電圧を求め、それを比較器３０に与えて三角波と
比較することにより、ＰＷＭ信号を作るように構成した
ものである。

【００４３】この回路は、インバータ２２の出力電圧を
ＰＷＭ信号に加味したものであり、電圧フィードバック
を構成している。このようにインバータの実際の出力電
圧を検出してそれをフィードバックすることにより、さ
らに正確な制御を行うことが出来る。なお、図４では巻
線Ｌ１の相のフィードバック回路のみを示しているが、
他の相についてもそれぞれ同様の回路を設ける。

【００４４】次に、図５は本発明の第４の実施の形態を
示す回路図である。図５の回路は、図４の回路に抵抗Ｒ
１と差動増幅器３４とを追加し、インバータ２２の各相
の出力端子と各巻線の入力端子との間に挿入した電流検
出用の抵抗Ｒ１の両端の電圧を差動増幅器３４で検出
し、それを差動増幅器３３に与えるように構成したもの
である。

【００４５】この回路は、インバータ２２の出力電流を
ＰＷＭ信号に加味したものであり、電流フィードバック
を構成している。このように実際の電流を検出してフィ
ードバックしても図４と同様の効果が得られる。なお、
図５では巻線Ｌ１の相のフィードバック回路のみを示し
ているが、他の相についてもそれぞれ同様の回路を設け
る。

【００４６】次に、図６は本発明の第５の実施の形態を
示す回路図である。この回路は、インバータ中立点電位
検出回路２３として、外部から与えられる目標電圧から
ブリッジ回路を用いてインバータの中立点電位を検出す
るように構成したものである。すなわち、インバータ中
立点電位検出回路２３の各インピーダンス素子Ｚ１、Ｚ
２、Ｚ３、…、の一端は、各相の目標電圧入力端子に接
続され、他の一端は一つに纏められて負荷抵抗Ｒｉに接
続されている。このように各相の目標電圧からインバー
タの中立点電位を検出することも出来る。このように構
成すると、インバータの回路素子（例えばトランジス
タ）が故障してその相の出力が異常になった場合には、
モータ中立点Ｎｍの電位には変動が現われるが、インバ
ータ中立点電位は正常値に保たれるので、両者の差電圧
を確実に検出することが出来る。したがって、この構成
ではインバータの回路素子等が故障した場合にもトルク
変動等を抑制することが出来る。なお、図６の回路は、
図４の回路（電圧フィードバックの回路）に、ブリッジ
回路を用いてインバータの中立点電位を検出する構成を
適用したものである。

【００４７】また、上記のようにアナログ回路を用いる
方法の他に、各相の目標電圧から算術計算を用いてイン
バータの中立点電位を検出することも出来る。例えば、
コンピュータ等の演算装置で各相の目標電圧を単純に加
算してその時点における瞬時電圧を求め、それをアナロ
グ電圧に変換してそれをインバータ中立点電位とすれば
よい。

【００４８】次に、図７は本発明の第６の実施の形態を
示す回路図である。この回路は、図６の回路において、
二つの中立点電位の差と目標電圧とを加算する加算器２
９の出力を制限するリミッタ回路３５を設けたものであ
る。なお、リミッタ回路３５は加算器２９の出力を所定
の上限値以下に制限するか、或いは出力の変化速度（時
定数）を所定値以下に制限する。この構成によれば、加
算器２９から出力される制御の指令値が急激に大きくな
るのを制限するので、動作の安定性を向上させることが
できる。このようにリミッタ回路３５による制限を設け
た場合でも、制限した分は他相が補うので、性能の低下
は生じない。なお、図７では図６の回路にリミッタ回路
を付加した例を示したが、図３〜図５の回路においても
加算器２９の出力を制限するリミッタ回路を設ければ同
様に動作する。

【００４９】次に、図８は本発明の第７の実施の形態を
示す回路図である。この回路は、図５の回路（電流フィ
ードバックの回路）に、ブリッジ回路を用いてインバー
タの中立点電位を検出する構成を適用したものである。
この場合にも図６と同様に、各相の目標電流から算術計
算を用いてインバータの中立点電位を検出することも出
来る。なお、図２や図３のように電圧や電流のフィード
バック回路を持たない回路においても、上記と同様に、
各相の目標電圧からブリッジ回路や算術計算を用いてイ
ンバータの中立点電位を検出することも出来る。

【００５０】次に、図９は本発明の第８の実施の形態を
示す回路図である。この回路は、図８の回路において、
加算器２９の出力を制限するリミッタ回路３５を設けた
ものである。この場合にも図７と同様の作用、効果が得
られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の駆動回路の基本構成を示す回路図。

【図２】本発明の第１の実施の形態を示す回路図。

【図３】本発明の第２の実施の形態を示す回路図。

【図４】本発明の第３の実施の形態を示す回路図。

【図５】本発明の第４の実施の形態を示す回路図。

【図６】本発明の第５の実施の形態を示す回路図。

【図７】本発明の第６の実施の形態を示す回路図。

【図８】本発明の第７の実施の形態を示す回路図。

【図９】本発明の第８の実施の形態を示す回路図。

【図１０】本発明を適用する回転電機の一例の構造を示
す図であり、（ａ）は回転電機全体の概略断面図、
（ｂ）はロータとステータ部分の断面図。

【図１１】駆動システムの一例のブロック図。

【図１２】回転電機を制御するための回路のブロック
図。

【図１３】インバータの一例の回路図。

【符号の説明】

２１…電源２２…インバ
ータ２３…インバータ中立点電位検出回路２４…差動増
幅器２５…ローパスフィルタ２６…ＰＷＭ
信号発生回路２７…発振器２８…三角波
発生器２９…加算器３０…比較器３１…反転器３２…バッフ
ァ３３、３４…差動増幅器３５…リミッ
タ回路Ｚ１〜Ｚ３…インピーダンスＬ１〜Ｌ３…
モータ巻線Ｎｍ…モータ中立点Ｎｉ…インバ
ータ中立点Ｒｍ、Ｒｉ…負荷抵抗Ｔ１、Ｔ２…
トランジスタＤ１、Ｄ２…ダイオードＣ１…コンデ
ンサＲ１…抵抗

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】４相以上の多相回転電機の駆動回路におい
て、回転電機の各相の巻線の中立点電位を検出する手段と、回転電機駆動電力を送出するインバータの中立点電位を
検出する手段と、前記の検出した二つの中立点電位の差に応じて、前記差
を小さくする方向に前記インバータを駆動する信号を変
化させることにより、故障した相のトルクを他の相で補
償するような電流を流すように制御する手段と、を備えたことを特徴とする回転電機の駆動回路。
【請求項２】前記インバータの中立点電位を検出する手
段は、インバータの各相の出力端子からそれぞれインピ
ーダンス素子を介して星型結線した点の電位を、中立点
電位とするものである、ことを特徴とする請求項１に記
載の回転電機の駆動回路。
【請求項３】前記インバータの中立点電位を検出する手
段は、各相の目標値から、ブリッジ回路を用いて或いは
算術計算によって中立点電位を求めるものである、こと
を特徴とする請求項１に記載の回転電機の駆動回路。
【請求項４】前記のインバータを駆動する信号を変化さ
せる手段は、目標値と三角波とを比較することによって
前記インバータを駆動するＰＷＭ信号を作成し、かつ、
前記中立点電位の差を前記三角波に加算することによ
り、前記ＰＷＭ信号のデューディ比を変化させるもので
ある、ことを特徴とする請求項１に記載の回転電機の駆
動回路。
【請求項５】前記のインバータを駆動する信号を変化さ
せる手段は、目標値と三角波とを比較することによって
前記インバータを駆動するＰＷＭ信号を作成し、かつ、
前記中立点電位の差を前記目標値に加算することによ
り、前記ＰＷＭ信号のデューディ比を変化させるもので
ある、ことを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか
に記載の回転電機の駆動回路。
【請求項６】前記の検出した二つの中立点電位の差と目
標値とを加算した制御の指令値を制限するリミッタ回路
を設けたことを特徴とする請求項５に記載の回転電機の
駆動回路。