JP5017273B2 - 定電圧電源回路 - Google Patents

Description

本発明は、ダイオードからなる整流回路と整流回路の後段に接続されたコンデンサとを備え、整流回路（５）が後段に２つのコンデンサ（６、７）が接続されていて、コンデンサ（６、７）が異なる静電容量を有し、例えばリラクタンスモータのようなブラシレス電動モータにおける電力供給用の定電圧電源回路に関する。

例えば家庭用真空掃除機のような家事装置等に使用されるブラシレスモータ、例えばリラクタンスモータにおいては、電力供給は定電圧電源回路から行われる。商用周波数電圧の入力段には、整流回路が導入され、これが電解コンデンサバンクに入力電圧のピーク値まで充電する。この電源回路は、インバータを介して、モータがそのエネルギーの供給を受けてその放出エネルギーを返却可能な、バッテリーとして考えられる。電源回路の充電から生ずる商用電源におけるリップルは、対応する応用のための負荷が接続されている場合、付加的なＰＦＣ対策（Power Factor Correction。例えば、力率改善チョークコイル）によって、低減される。電源回路が商用電源のピーク電圧に充電されているときは、回路には電流が流れていない。電源回路のコンデンサからモータに電力供給することによって、コンデンサは放電し、その結果、電源電圧は商用電源のピーク電圧以下に低下する。商用電源電圧の瞬時値がこの平均電圧よりも上昇したとき、コンデンサの充電が開始され、これが、商用電源周波数での非正弦波状の急激な電流上昇を引きこすこととなる。これから生ずる電源リップルの振幅については、ドイツ国規格ＥＮ６１０００−３によって最大許容値が規定されている。これを遵守するため、上記のＰＦＣ対策を適用することが知られている。

この種の回路は、特許文献１から知られている。そこに記載されている回路において、整流回路は、異なる静電容量の２つのコンデンサが後段に接続されている。
米国特許第５１１５１８１号公報

上記の技術の現状に鑑み、本発明の技術的課題は、この種の定電圧電源回路を構造的に簡易に構成することとして見出される。

この課題は、先ずそして根本的に請求項１の対象によって解決される、そこでは、あるコンデンサが５０μＦ以上の大きい静電容量を有し、またあるコンデンサが５００μＦ以下の小さい静電容量を有すること、が提案されている。電源回路コンデンサは、２つの別々のコンデンサに分けられている。これらは、好ましくは、商用電源側から見て、リップル規格の観点上余裕のある静電容量を有するフィルムコンデンサが有効であるように、接続される。放出エネルギーは、対応して大きい静電容量の第２の電界コンデンサに導かれる。両方のコンデンサは、商用電源側の整流回路とモータの制御側との間に並列接続されていて、例えばインバータ又はトランジスタ回路に直列に接続されている。１つのコンデンサ、好ましくは電界コンデンサは、相対的に大きい例えば５０μＦ超、２５０μＦ超、５００μＦ超、又は１０００μＦ等のμＦオーダの静電容量を有する。静電容量は、可能な限りモータの放出エネルギーに調節されている。他のコンデンサ、好ましくはフィルムコンデンサは、相対的に小さい例えば５００μＦ未満、２５０μＦ未満、又は５０μＦ未満等のμＦオーダの静電容量を有する。

他の請求項の対象は、請求項１の対象に関して従属して説明されているが、しかしながらまた、それらの独立形式においても重要である。

さらに、好ましくは、コンデンサに平行に逆流防止ダイオードが設けられている。これ（逆流防止ダイオード）は、好ましい構成においては、ツェナーダイオードと並列に接続されている。逆流防止ダイオードとツェナーダイオードの配置は、所謂白物家電でのスイッチング動作において、入力側コンデンサ内から放出コンデンサ（高い静電容量を有する電界コンデンサ）内へのエネルギー伝播によって生ずる電圧急上昇を低減するために使用される。本発明による構成を介して、電力供給回路内でのリップルが規格外となることがなくモータからの放出エネルギーを吸収可能な定電圧電源回路又は定電圧電源バッファー回路が実現され、これは軽量化と省スペース化において、既知の従来技術からの解を超えている。

以下、本発明は、実施例のみが図示された付随の図面を参照してより明らかにされる。ここにおいて、図１は、典型的な回路構成を示す。この回路構成は、商用エネルギー供給回路２から定電圧電源回路３の介在の下にここの多相モータ１に電力供給するために使用される。

商用電源電圧用の入力段として、ダイオード４からなる整流回路５が導入されている。この２ループの整流ブリッジを介して、並列に接続された２つのコンデンサ６、７が充電される。コンデンサ６に関しては、相対的に小さい、μＦオーダの静電容量を有するフィルムコンデンサを対象とする。第２のコンデンサ７として、電界コンデンサが設けられている。これは、コンデンサ６と比べると、基本的に高い静電容量を有する。これは、相対的に大きい、例えば５００μＦ等のμＦオーダの静電容量を有する。

両方のコンデンサ６、７は、商用電源側から見て、リップル規格の観点上余裕のある静電容量を有し入力段コンデンサをなすフィルムコンデンサ６のみが有効であるように、逆流阻止ダイオード８を介して接続される。放出エネルギーは、対応して大きな静電容量を有する第２の電界コンデンサ７に導かれる。

さらに、コンデンサ６、７は、相互に直列接続された抵抗９とツェナーダイオード１０からなる素子グループを介して接続される。逆流阻止ダイオード８に並列に接続された、抵抗９とツェナーダイオード１０からなるこの素子グループは、所謂白物家電でのスイッチング動作において、入力段コンデンサ内から放出コンデンサ（電解コンデンサ７）内へのエネルギー伝播によって生ずる電圧急上昇を低減するために、使用される。

モータ３は、他の逆流阻止ダイオード１１とのカップリングの下に、コンデンサバンクの後段に接続されたトランジスタ回路（トランジスタＴ_１、Ｔ_２を有する。）によって制御される。

本発明による定電圧電源回路の典型的な構成を示す回路図である。

符号の説明

１ 多相モータ
２ 商用エネルギー供給回路
３ 定電圧電源回路
４ ダイオード
５ 整流回路
６、７ コンデンサ
８、１１ 逆流阻止ダイオード
９ 抵抗
１０ ツェナーダイオード
Ｔ_１、Ｔ_２ トランジスタ

Claims (2)

1. ダイオード（４）からなる整流回路（５）の後段に、静電容量の異なる第１のコンデンサ（６）と第２のコンデンサ（７）とを含むコンデンサ回路が接続されている、ブラシレス電動モータ（１）における電力供給用の定電圧電源回路であって、
   前記コンデンサ回路内において、
   前記第１のコンデンサ（６）が、前記整流回路（５）と並列に接続され、
   前記第２のコンデンサ（７）が、前記ブラシレス電動モータ（１）を含む負荷側でのスイッチング動作によって生ずる電圧急上昇を低減するように、ツェナーダイオード（１０）を含む素子グループを介して前記第１のコンデンサ（６）に接続され、
   前記第２のコンデンサ（７）が５０μＦよりも大きい静電容量を有し、前記第１のコンデンサ（６）が５００μＦよりも小さい静電容量を有する、
   ことを特徴とする定電圧電源回路。
2. 前記コンデンサ回路内において、逆流阻止ダイオード（８）が、前記第１のコンデンサ（６）から前記第２のコンデンサ（７）に向けて電流が流れることを阻止し、前記第２のコンデンサ（７）から前記第１のコンデンサ（６）に向けて電流を流すように、前記ツェナーダイオード（１０）を含む素子グループと並列に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の定電圧電源回路。

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