JP6123813B2 - 駆動装置及び輸送機械 - Google Patents

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Description

本開示は、駆動装置及び輸送機械に関する。
特許文献１には、巻線切り替え型の電動車両用駆動モータが開示されている。このモータは、モータ本体と、電流制御部とを有する。モータ本体は、三相ブラシレス型のモータであり、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相のそれぞれに第一コイル及び第二コイルを有する。電流制御部は、相ごとに設けられた第一スイッチ及び第二スイッチを有し、第一コイルのみに通電する状態と、両方のコイルに通電する状態とを第一スイッチ及び第二スイッチにより切り替える。
特開２０１３−９０４０６号公報
特許文献１に開示された電動車両用駆動モータ（駆動装置）においては、各スイッチのオン・オフ時に生じるサージ電圧を抑制するスナバ回路を付加する必要がある。しかしながら、スイッチごとにスナバ回路を設けると回路構成が複雑化する。
そこで本開示は、簡易な回路構成にて巻線切り替え時のサージ電圧を抑制できる駆動装置を提供することを目的とする。
本開示の一実施形態に係る駆動装置は、インバータと、インバータの出力部に接続された第一巻線、及び第一巻線に接続された第二巻線を有する電動機と、第一巻線に接続された一端部と、第二巻線に接続された他端部とを有する第一半導体スイッチと、一端部と、第一巻線及び第一半導体スイッチに接続された他端部とを有する第二半導体スイッチと、第一半導体スイッチの他端部及び第二半導体スイッチの一端部の間に設けられ、コンデンサ及びダイオードを有するスナバ回路と、を備える。
本開示の一実施形態に係る輸送機械は、上記駆動装置を有する。
本開示によれば、簡易な回路構成にて巻線切り替え時のサージ電圧を抑制できる。
駆動装置の概略構成を示すブロック図である。 駆動装置の回路図である。 サージ電圧の吸収経路を示す図である。 インバータの出力電流が帰還回路に流れ込む経路を示す図である。 インバータの出力電流が帰還回路に流れ込む経路を示す図である。 駆動装置の変形例を示す回路図である。 輸送機械の模式図である。
以下、実施形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
〔駆動装置の概要〕
図１に示すように、本実施形態に係る駆動装置１は、電動機２と、インバータ３と、巻線切り替え装置４と、コントローラ５とを備える。
電動機２は、例えば三相交流モータであり、三相交流電力の相ごとに設けられた第一巻線２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ及び第二巻線２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃを有する。電動機２は、誘導型及び同期型のいずれであってもよいし、回転型及び直動型のいずれであってもよい。電動機２が回転型である場合、第一巻線２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ及び第二巻線２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃは三相交流電力の入力に応じて回転磁界を発生する。電動機２が直動型である場合、第一巻線２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ及び第二巻線２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃは三相交流電力の入力に応じて直線進行磁界を発生する。
インバータ３は、入力された直流電力を三相交流電力に変換し、出力する。巻線切り替え装置４は、切り替え回路６と、スナバ回路７と、帰還回路８Ａ，８Ｂとを有する。切り替え回路６は、インバータ３から出力された三相交流電力が第一巻線２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ及び第二巻線２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃの両方に供給される状態（以下、「第一状態」という。）と、インバータ３から供給された三相交流電力が第一巻線２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃのみに供給される状態（以下、「第二状態」という。）とを切り替える。スナバ回路７は、切り替え回路６による切り替えによって生じるサージ電圧を吸収する。帰還回路８Ａ，８Ｂは、スナバ回路７に蓄積された電荷を直流母線３１Ａ，３１Ｂに帰還させる。
コントローラ５は、所望の周波数の三相交流電力を発生するようにインバータ３を制御すること、第一状態及び第二状態を切り替えるように巻線切り替え装置４を制御すること、を実行するように構成されている。コントローラ５は、例えば電動機２の駆動速度が所定の閾値よりも小さい場合に三相交流電力の供給状態を第一状態とするように第一半導体スイッチ６１Ａ，６１Ｂ，６１Ｃ及び第二半導体スイッチ６２Ａ，６２Ｂ，６２Ｃを制御する。また、コントローラ５は、電動機２の駆動速度が上記閾値よりも大きい場合に三相交流電力の供給状態を第二状態とするように第一半導体スイッチ６１Ａ，６１Ｂ，６１Ｃ及び第二半導体スイッチ６２Ａ，６２Ｂ，６２Ｃを制御する。これにより、電動機２の低速駆動時には高い駆動力（回転型の場合のトルク）を発生させることができる。電動機２の高速駆動時には、逆起電力に起因する駆動力の低下を抑制することができる。コントローラ５は、例えばプロセッサ、一時メモリ、ストレージ及びＩ／Ｏポート等を有する一つ又は複数の制御用コンピュータにより構成可能である。
〔駆動装置の回路構成〕
（インバータ）
図２に示すように、インバータ３は、一対の直流母線３１Ａ，３１Ｂと、平滑コンデンサ３３と、半導体スイッチ３４Ａ〜３４Ｆとを有する。直流母線３１Ａ，３１Ｂは、電源ＰＳの正極及び負極にそれぞれ接続されている。平滑コンデンサ３３の両端部は、直流母線３１Ａ，３１Ｂにそれぞれ接続されている。半導体スイッチ３４Ａと半導体スイッチ３４Ｂ、半導体スイッチ３４Ｃと半導体スイッチ３４Ｄ、半導体スイッチ３４Ｅと半導体スイッチ３４Ｆは互いに直列に接続されており、各組の両端部が直流母線３１Ａ，３１Ｂにそれぞれ接続されている。
半導体スイッチ３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃ，３４Ｄ，３４Ｅ，３４Ｆは、コントローラ５からの指令信号に応じ、直流母線３１Ａ側から直流母線３１Ｂ側への電流を通す状態（以下、「オン状態」という。）と、直流母線３１Ａ側から直流母線３１Ｂ側への電流を遮断する状態（以下、「オフ状態」という。）とを切り替える。これにより、インバータ３は、コントローラ５からの指令信号に応じ、半導体スイッチ３４Ａ，３４Ｂの間、半導体スイッチ３４Ｃ，３４Ｄの間、及び半導体スイッチ３４Ｅ，３４Ｆの間から三相交流電力を出力する。以下、半導体スイッチ３４Ａ，３４Ｂの間を「出力部３７Ａ」といい、半導体スイッチ３４Ｃ，３４Ｄの間を「出力部３７Ｂ」といい、半導体スイッチ３４Ｅ，３４Ｆの間を「出力部３７Ｃ」という。
なお、半導体スイッチ３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃ，３４Ｄ，３４Ｅ，３４Ｆは、半導体モジュールとして一体化されていてもよい。このような半導体モジュールは、インバータを主たる用途として汎用化されている。
電動機２は、上述した第一巻線２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ及び第二巻線２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃに加え、第一端子２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃ、第二端子２４Ａ，２４Ｂ，２４Ｃ、及び第三端子２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃを更に有する。
第一巻線２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃと第二巻線２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃとは、互いに分離した状態で電動機２に内蔵されている。第一端子２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃは、第一巻線２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃの一端部にそれぞれ導通している。第二端子２４Ａ，２４Ｂ，２４Ｃは、第一巻線２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃの他端部にそれぞれ導通している。第三端子２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃは、第二巻線２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃの一端部にそれぞれ導通している。第二巻線２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ同士は互いに電気的に接続されている。この接続部は中性点ＮＰ１を構成する。
第一端子２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃは、インバータ３の出力部３７Ａ，３７Ｂ，３７Ｃにそれぞれ接続されている。第二端子２４Ａ，２４Ｂ，２４Ｃ及び第三端子２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃは、後述するように切り替え回路６に接続されている。
（切り替え回路）
切り替え回路６は、三相交流電力の相ごとに設けられた第一半導体スイッチ６１Ａ，６１Ｂ，６１Ｃ及び第二半導体スイッチ６２Ａ，６２Ｂ，６２Ｃを有する。
第一半導体スイッチ６１Ａ，６１Ｂ，６１Ｃは一端部及び他端部を有する。第一半導体スイッチ６１Ａ，６１Ｂ，６１Ｃの一端部は、第二端子２４Ａ，２４Ｂ，２４Ｃを介して第一巻線２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃの他端部にそれぞれ接続されている。第一半導体スイッチ６１Ａ，６１Ｂ，６１Ｃの他端部は、第三端子２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃを介して第二巻線２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃの一端部にそれぞれ接続されている。すなわち第一半導体スイッチ６１Ａ，６１Ｂ，６１Ｃは、第一巻線２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ及び第二巻線２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃの間にそれぞれ介在している。
第一半導体スイッチ６１Ａ，６１Ｂ，６１Ｃは、コントローラ５からの指令信号に応じ、第一巻線２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃから第二巻線２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃへの電流を通す状態（以下、「オン状態」という。）と、第一巻線２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃから第二巻線２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃへの電流を遮断する状態（以下、「オフ状態」という。）とを切り替える。
第一半導体スイッチ６１Ａ，６１Ｂ，６１Ｃは、それぞれトランジスタ６３及びダイオード６４を有する。各トランジスタ６３は、例えばＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌｅｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ）である。トランジスタ６３のコレクタ６３ｃは、第一半導体スイッチ６１Ａ，６１Ｂ，６１Ｃの一端部を構成する。トランジスタ６３のエミッタ６３ｅは、第一半導体スイッチ６１Ａ，６１Ｂ，６１Ｃの他端部を構成する。トランジスタ６３のゲート６３ｇには、コントローラ５からの指令信号が入力される。これにより、コントローラ５からの指令信号に応じたオン状態及びオフ状態の切り替え（以下、「オン・オフ切り替え」という。）が可能である。
ダイオード６４は、エミッタ６３ｅ側からコレクタ６３ｃ側への電流を通すように、トランジスタ６３に対して並列に接続されている。これにより、オフ状態においても、第二巻線２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ側から第一巻線２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ側への電流は第一半導体スイッチ６１Ａ，６１Ｂ，６１Ｃを通る。このように、第一半導体スイッチ６１Ａ，６１Ｂ，６１Ｃは、オン状態においては両方向に電流を通し、オフ状態においては一方向のみに電流を通すように構成されている。
第二半導体スイッチ６２Ａ，６２Ｂ，６２Ｃも一端部及び他端部を有する。第二半導体スイッチ６２Ａ，６２Ｂ，６２Ｃの一端部は第二巻線２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃを含まないバイパス回路６７に接続されている。バイパス回路６７は、第二半導体スイッチ６２Ａ，６２Ｂ，６２Ｃの一端部同士を接続するものである。この接続部は中性点ＮＰ２を構成する。第二半導体スイッチ６２Ａ，６２Ｂ，６２Ｃの他端部は、第一巻線２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃの他端部（第二端子２４Ａ，２４Ｂ，２４Ｃ）及び第一半導体スイッチ６１Ａ，６１Ｂ，６１Ｃの一端部（コレクタ６３ｃ）にそれぞれ接続されている。すなわち第二半導体スイッチ６２Ａ，６２Ｂ，６２Ｃの他端部は、第一巻線２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ及び第一半導体スイッチ６１Ａ，６１Ｂ，６１Ｃの間に接続されている。
第二半導体スイッチ６２Ａ，６２Ｂ，６２Ｃは、コントローラ５からの指令信号に応じ、バイパス回路６７から第一巻線２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃへの電流を通す状態（以下、「オン状態」という。）と、バイパス回路６７から第一巻線２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃへの電流を遮断する状態（以下、「オフ状態」という。）とを切り替える。
第二半導体スイッチ６２Ａ，６２Ｂ，６２Ｃは、それぞれトランジスタ６５及びダイオード６６を有する。各トランジスタ６５は、例えばトランジスタ６３と同様のＩＧＢＴである。トランジスタ６５のコレクタ６５ｃは、第二半導体スイッチ６２Ａ，６２Ｂ，６２Ｃの一端部を構成する。トランジスタ６５のエミッタ６５ｅは、第二半導体スイッチ６２Ａ，６２Ｂ，６２Ｃの他端部を構成する。トランジスタ６５のゲート６５ｇには、コントローラ５からの指令信号が入力される。これにより、コントローラ５からの指令信号に応じたオン・オフ切り替えが可能である。
ダイオード６６は、エミッタ６５ｅ側からコレクタ６５ｃ側への電流を通すように、トランジスタ６５に対して並列に接続されている。これにより、オフ状態においても、第一巻線２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ側からバイパス回路６７側への電流は第二半導体スイッチ６２Ａ，６２Ｂ，６２を通る。このように、第二半導体スイッチ６２Ａ，６２Ｂ，６２Ｃも、オン状態においては両方向に電流を通し、オフ状態においては一方向に電流を通すように構成されている。
切り替え回路６は、コントローラ５からの指令信号に応じて第一半導体スイッチ６１Ａ，６１Ｂ，６１Ｃ及び第二半導体スイッチ６２Ａ，６２Ｂ，６２Ｃのオン・オフ切り替えを行うことにより、上記第一状態及び第二状態を切り替える。
第一状態においては、第一半導体スイッチ６１Ａ，６１Ｂ，６１Ｃがオン状態とされ、第二半導体スイッチ６２Ａ，６２Ｂ，６２Ｃがオフ状態とされる。これにより、第一巻線２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃと第二巻線２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃとの間が導通し、第一巻線２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃとバイパス回路６７との間が遮断される。このため、インバータ３から出力された三相交流電力が第一巻線２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ及び第二巻線２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃの両方に供給される。
第二状態においては、第一半導体スイッチ６１Ａ，６１Ｂ，６１Ｃがオフ状態とされ、第二半導体スイッチ６２Ａ，６２Ｂ，６２Ｃがオン状態とされる。これにより、第一巻線２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃと第二巻線２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃとの間が遮断され、第一巻線２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃとバイパス回路６７との間が導通する。このため、インバータ３から出力された三相交流電力が第一巻線２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃのみに供給される。
なお、第一半導体スイッチ６１Ａ，６１Ｂ，６１Ｃ及び第二半導体スイッチ６２Ａ，６２Ｂ，６２Ｃは、半導体モジュールとして一体化されていてもよい。上述したように、複数の半導体スイッチを一体化した半導体モジュールは、インバータを主たる用途として汎用化されている。このため、汎用の半導体モジュールを用いて低コスト化を図ることが可能となる。
（スナバ回路）
スナバ回路７は、スナバコンデンサ７１と、第一ダイオード７２Ａ，７２Ｂ，７２Ｃと、第二ダイオード７３とを有する。
スナバコンデンサ７１の一方の電極は、第一半導体スイッチ６１Ａ，６１Ｂ，６１Ｃのエミッタ６３ｅ（他端部）に接続されている。スナバコンデンサ７１の他方の電極は、第二半導体スイッチ６２Ａ，６２Ｂ，６２Ｃのコレクタ６５ｃ（一端部）に接続されている。
第一ダイオード７２Ａ，７２Ｂ，７２Ｃは、スナバコンデンサ７１と第一半導体スイッチ６１Ａ，６１Ｂ，６１Ｃとの間にそれぞれ介在している。第一ダイオード７２Ａ，７２Ｂ，７２Ｃを第一半導体スイッチ６１Ａ，６１Ｂ，６１Ｃごとに設けることにより、第一巻線２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ及び第二巻線２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃの間において、交流電力の相間の絶縁が保たれる。
第二ダイオード７３は、スナバコンデンサ７１と第二半導体スイッチ６２Ａ，６２Ｂ，６２Ｃとの間に介在している。なお、第二半導体スイッチ６２Ａ，６２Ｂ，６２Ｃのコレクタ６５ｃは中性点ＮＰ２を介して互いに接続されているので、コレクタ６５ｃ側において交流電力の相間の絶縁を保つ必要はない。このため、スナバコンデンサ７１と第二半導体スイッチ６２Ａ，６２Ｂ，６２Ｃとの間に複数の第二ダイオード７３をそれぞれ介在させる必要はない。
第一ダイオード７２Ａ，７２Ｂ，７２Ｃ及び第二ダイオード７３は、コレクタ６５ｃ側からエミッタ６３ｅ側への電流を通す。一方、第一半導体スイッチ６１Ａ，６１Ｂ，６１Ｃのダイオード６４及び第二半導体スイッチ６２Ａ，６２Ｂ，６２Ｃのダイオード６６は、エミッタ６３ｅ側からコレクタ６５ｃ側への電流を通す。従って、第一半導体スイッチ６１Ａ，６１Ｂ，６１Ｃ、第二半導体スイッチ６２Ａ，６２Ｂ，６２Ｃ、第二ダイオード７３、スナバコンデンサ７１、及び第一ダイオード７２Ａ，７２Ｂ，７２Ｃを含む閉回路において、ダイオード６４，６６が電流を通す方向と、第一ダイオード７２Ａ，７２Ｂ，７２Ｃ及び第二ダイオード７３が電流を通す方向とは互いに一致している。すなわち、第一半導体スイッチ６１Ａ，６１Ｂ，６１Ｃ及び第二半導体スイッチ６２Ａ，６２Ｂ，６２Ｃがオフ状態において電流を通す方向と、第一ダイオード７２Ａ，７２Ｂ，７２Ｃ及び第二ダイオード７３が電流を通す方向とは互いに一致している。
このように、スナバ回路７は、第一半導体スイッチ６１Ａ，６１Ｂ，６１Ｃのエミッタ６３ｅ及び第二半導体スイッチ６２Ａ，６２Ｂ，６２Ｃのコレクタ６５ｃの間に設けられている。
第一半導体スイッチ６１Ａ，６１Ｂ，６１Ｃ及び第二半導体スイッチ６２Ａ，６２Ｂ，６２Ｃのいずれかにおいてオン・オフが切り替わる際に、当該半導体スイッチの両端部間にはサージ電圧が発生する。これに伴い、第一ダイオード７２Ａ，７２Ｂ，７２Ｃのいずれかと、ダイオード６４と、ダイオード６６と、第二ダイオード７３とを通る経路Ｒ１に電流が生じる（図３参照）。これにより、上記サージ電圧がスナバコンデンサ７１に吸収される。
なお、第一半導体スイッチ６１Ａ及び第二半導体スイッチ６２Ａのいずれかにおいてサージ電圧が生じる場合、これに伴う電流は第一ダイオード７２Ａを通る。第一半導体スイッチ６１Ｂ及び第二半導体スイッチ６２Ｂのいずれかにおいてサージ電圧が生じる場合、これに伴う電流は第一ダイオード７２Ｂを通る。第一半導体スイッチ６１Ｃ及び第二半導体スイッチ６２Ｃのいずれかにおいてサージ電圧が生じる場合、これに伴う電流は第一ダイオード７２Ｃを通る。
（帰還回路）
帰還回路８Ａは、スナバコンデンサ７１の第二ダイオード７３側の電極と、インバータ３の直流母線３１Ａとを接続する。帰還回路８Ｂは、スナバコンデンサ７１の第一ダイオード７２Ａ，７２Ｂ，７２Ｃ側の電極と、インバータ３の直流母線３１Ｂとを接続する。
帰還回路８Ａ，８Ｂのそれぞれは、ダイオード８１及び抵抗８２を有する。ダイオード８１及び抵抗８２は互いに直列に接続されている。帰還回路８Ａのダイオード８１は、スナバコンデンサ７１側から直流母線３１Ａ側への電流を通すように設けられている。帰還回路８Ｂのダイオード８１は、直流母線３１Ｂ側からスナバコンデンサ７１側への電流を通すように設けられている。これにより、スナバコンデンサ７１に蓄積された電荷が直流母線３１Ａ，３１Ｂに放電される。
なお、帰還回路８Ａ，８Ｂを設けることにより、インバータ３からの出力される電流（以下、「出力電流」という。）が帰還回路８Ａ，８Ｂにも流れ込むこととなる。例えばインバータ３の半導体スイッチ３４Ｂ，３４Ｄ，３４Ｆのいずれかがオン状態となる場合には、オン状態の当該半導体スイッチと、帰還回路８Ｂと、第一ダイオード７２Ａ，７２Ｂ，７２Ｃと、第一半導体スイッチ６１Ａ，６１Ｂ，６１Ｃのダイオード６４と、第一巻線２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃとを含む経路Ｒ２が構成される（図４参照）。これにより、出力電流が帰還回路８Ｂに流れ込む。
インバータ３の半導体スイッチ３４Ａ，３４Ｃ，３４Ｅの少なくともいずれかがオン状態となる場合には、オン状態の当該半導体スイッチと、第一巻線２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃと、第二半導体スイッチ６２Ａ，６２Ｂ，６２Ｃのダイオード６６と、第二ダイオード７３と、帰還回路８Ａとを含む経路Ｒ３が構成される（図５参照）。これにより、出力電流が帰還回路８Ａに流れ込む。
帰還回路８Ａ，８Ｂに流れ込む出力電流が大きくなると、電動機２の駆動に影響を及ぼすおそれがある。これに対し、帰還回路８Ａ，８Ｂは抵抗８２を有するので、帰還回路８Ａ，８Ｂへの出力電流の流れ込みを抑制し、電動機２の駆動への影響を抑制することが可能となっている。
〔本実施形態の効果〕
以上に説明したように、駆動装置１は、インバータ３と、インバータ３の出力部３７Ａに接続された第一巻線２１Ａ、及び第一巻線２１Ａに接続された第二巻線２２Ａを有する電動機２と、第一巻線２１Ａに接続された一端部と、第二巻線２２Ａに接続された他端部とを有する第一半導体スイッチ６１Ａと、一端部と、第一巻線２１Ａ及び第一半導体スイッチ６１Ａに接続された他端部とを有する第二半導体スイッチ６２Ａと、第一半導体スイッチ６１Ａの他端部及び第二半導体スイッチ６２Ａの一端部の間に設けられ、スナバコンデンサ７１及びダイオード７２Ａを有するスナバ回路７とを備える。
この駆動装置１によれば、第一半導体スイッチ６１Ａにおけるオン・オフの切り替えにより生じるサージ電圧と、第二半導体スイッチ６２Ａにおけるオン・オフの切り替えにより生じるサージ電圧とがスナバコンデンサ７１により吸収される。また、スナバコンデンサ７１からの逆流がダイオード７２Ａにより遮断される。このため、各スイッチのオン・オフの切り替えにより発生するサージ電圧が一つのスナバ回路７によって抑制される。従って、簡易な回路構成にて巻線切り替え時のサージ電圧を抑制できる。
スナバ回路７は、第一半導体スイッチ６１Ａ及びスナバコンデンサ７１の間に介在する第一ダイオード７２Ａと、スナバコンデンサ７１及び第二半導体スイッチ６２Ａの間に介在する第二ダイオード７３とを有してもよい。この場合、スナバコンデンサ７１からの逆流をより確実に遮断できる。
第一巻線２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ、第二巻線２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ、第一半導体スイッチ６１Ａ，６１Ｂ，６１Ｃ及び第二半導体スイッチ６２Ａ，６２Ｂ，６２Ｃは、三相交流電力の三つの相ごとに設けられていてもよい。スナバ回路７は、一つのスナバコンデンサ７１と、三相交流電力の相の数に対応する三つの第一半導体スイッチ６１Ａ，６１Ｂ，６１Ｃとの間にそれぞれ介在する三つの第一ダイオード７２Ａ，７２Ｂ，７２Ｃを有してもよい。この場合、第一巻線２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ及び第二巻線２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃの間において、三相交流電力の相間の短絡を三つの第一ダイオード７２Ａにより防止しつつ、三相交流電力の相ごとに設けられた第一半導体スイッチ６１Ａ，６１Ｂ，６１Ｃ及び第二半導体スイッチ６２Ａ，６２Ｂ，６２Ｃに対して一つのスナバコンデンサ７１を共用できる。従って、より簡易な回路構成にて巻線切り替え時のサージ電圧を抑制できる。
スナバ回路７は、一つのスナバコンデンサ７１と、三相交流電力の相の数に対応する三つの第二半導体スイッチ６２Ａ，６２Ｂ，６２Ｃとの間に介在する一つの第二ダイオード７３を有してもよい。この場合、一つのスナバコンデンサ７１から三つの第二半導体スイッチ６２Ａ，６２Ｂ，６２Ｃへの逆流防止に一つの第二ダイオード７３を共用できる。従って、より簡易な回路構成にて巻線切り替え時のサージ電圧を抑制できる。
第一半導体スイッチ６１Ａ，６１Ｂ，６１Ｃ及び第二半導体スイッチ６２Ａ，６２Ｂ，６２Ｃは、オン状態においては両方向に電流を通し、オフ状態においては一方向に電流を通すように構成されていてもよい。第一半導体スイッチ６１Ａ，６１Ｂ，６１Ｃ及び第二半導体スイッチ６２Ａ，６２Ｂ，６２Ｃがオフ状態において電流を通す方向と、第一ダイオード７２Ａ，７２Ｂ，７２Ｃ及び第二ダイオード７３が電流を通す方向とは互いに一致していてもよい。この場合、第一半導体スイッチ６１Ａ，６１Ｂ，６１Ｃ及び第二半導体スイッチ６２Ａ，６２Ｂ，６２Ｃ自体をスナバ回路７の一部として活用できる。従って、より簡易な回路構成にて巻線切り替え時のサージ電圧を抑制できる。
スナバコンデンサ７１の両端部、及びインバータ３の一対の直流母線３１Ａ，３１Ｂの間にそれぞれ設けられ、ダイオード８１を有する一対の帰還回路８Ａ，８Ｂを更に備えてもよい。この場合、スナバコンデンサ７１に蓄積される電荷が直流母線３１Ａ，３１Ｂに放電される。これにより、スナバコンデンサ７１の不具合又は破損を防止し、より確実にサージ電圧を抑制できる。
帰還回路８Ａ，８Ｂのそれぞれは、ダイオード８１に対して直列に配置された抵抗８２を更に有してもよい。この場合、スナバコンデンサ７１からの放電を可能としつつ、出力電流の帰還回路８Ａ，８Ｂへの流れ込みを抑制できる。
なお、帰還回路８Ａ，８Ｂは、ダイオード８１及び抵抗８２に代えて、コントローラ５により制御可能なスイッチ８３を有してもよい（図６参照）。この場合、スナバコンデンサ７１から直流母線３１Ａ，３１Ｂへの放電時に限定して帰還回路８Ａ，８Ｂを導通させることで、出力電流の帰還回路８Ａ，８Ｂへの流れ込みをより確実に抑制できる。
帰還回路８Ａ，８Ｂは、スイッチ８３に加え、これに直列に接続された抵抗８２を更に有してもよい。この場合、出力電流の帰還回路８Ａ，８Ｂへの流れ込みをより確実に抑制できる。
駆動装置１は、様々な設備・機械の動力源として利用可能である。図７は、駆動装置１の利用例として、駆動装置１を動力源として搭載した輸送機械９を示している。輸送機械９は、例えば自動車、鉄道車両等である。
以上、実施形態について説明したが、本開示は必ずしも上述した実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。例えば、インバータ３が出力する交流電力の相数は三相に限られず、進行磁界（回転磁界、直線進行磁界等）を構成可能であれば何相であってもよい。また、トランジスタ６３，６５はＩＧＢＴに限られず、例えばＭＯＳ−ＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）であってもよい。この場合、トランジスタ６３，６５はオフ状態においても一方向のみに電流を通すので、ダイオード６４，６６を省略可能である。
１…駆動装置、２…電動機、３…インバータ、７…スナバ回路、８Ａ，８Ｂ…帰還回路、９…輸送機械、２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ…第一巻線、２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ…第二巻線、３１Ａ，３１Ｂ…直流母線、３７Ａ，３７Ｂ，３７Ｃ…出力部、６１Ａ，６１Ｂ，６１Ｃ…第一半導体スイッチ、６２Ａ，６２Ｂ，６２Ｃ…第二半導体スイッチ、６３ｃ…コレクタ（一端部）、６３ｅ…エミッタ（他端部）、６５ｃ…コレクタ（一端部）、６５ｅ…エミッタ（他端部）、６７…バイパス回路、７１…スナバコンデンサ、７２Ａ，７２Ｂ，７２Ｃ…第一ダイオード、７３…第二ダイオード、８１…ダイオード、８２…抵抗、８３…スイッチ。

Claims (9)

  1. インバータと、
    前記インバータの出力部に接続された第一巻線、及び前記第一巻線に接続された第二巻線を有する電動機と、
    前記第一巻線に接続された一端部と、前記第二巻線に接続された他端部とを有する第一半導体スイッチと、
    一端部と、前記第一巻線及び前記第一半導体スイッチに接続された他端部とを有する第二半導体スイッチと、
    前記第一半導体スイッチの前記他端部及び前記第二半導体スイッチの前記一端部の間に設けられるスナバ回路と、を備え、
    前記第一巻線、前記第二巻線、前記第一半導体スイッチ及び前記第二半導体スイッチは、交流電力の複数の相ごとに設けられ、
    前記スナバ回路は、
    前記第一半導体スイッチの前記他端部及び前記第二半導体スイッチの前記一端部の間に設けられるコンデンサと、
    前記コンデンサと、前記交流電力の相の数に対応する複数の前記第一半導体スイッチと、の間にそれぞれ介在する複数の第一ダイオードと、
    を有する駆動装置。
  2. 前記スナバ回路は、前記コンデンサ及び前記第二半導体スイッチの間に介在する第二ダイオードを更に有する、請求項１記載の駆動装置。
  3. 前記複数の第一ダイオードは、一つの前記コンデンサと、前記交流電力の相の数に対応する複数の前記第一半導体スイッチとの間にそれぞれ介在する、請求項２記載の駆動装置。
  4. 前記スナバ回路は、一つの前記コンデンサと、前記交流電力の相の数に対応する複数の前記第二半導体スイッチとの間に介在する一つの前記第二ダイオードを有する、請求項３記載の駆動装置。
  5. 前記第一半導体スイッチ及び前記第二半導体スイッチは、オン状態においては両方向に電流を通し、オフ状態においては一方向に電流を通すように構成され、
    前記第一半導体スイッチ及び前記第二半導体スイッチがオフ状態において電流を通す方向と、前記第一ダイオード及び前記第二ダイオードが電流を通す方向とは互いに一致している、請求項２〜４のいずれか一項記載の駆動装置。
  6. 前記コンデンサの両端部、及び前記インバータの一対の直流母線の間にそれぞれ設けられ、ダイオードを有する一対の帰還回路を更に備える、請求項１〜５のいずれか一項記載の駆動装置。
  7. それぞれの前記帰還回路は、ダイオードに対して直列に配置された抵抗を更に有する、請求項６記載の駆動装置。
  8. 前記コンデンサの両端部、及び前記インバータの一対の直流母線の間にそれぞれ設けられ、スイッチを有する一対の帰還回路を更に備える、請求項１〜５のいずれか一項記載の駆動装置。
  9. 請求項１〜８のいずれか一項に記載の駆動装置を有する輸送機械。
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