JP6443655B2 - Motor drive device and electric tool - Google Patents

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Description

本発明は、モータを駆動するモータ駆動装置及び電動工具に関し、特に、交流電源に接続して使用されるモータ駆動装置及び電動工具に関する。   The present invention relates to a motor drive device and a power tool for driving a motor, and more particularly to a motor drive device and a power tool used by being connected to an AC power source.

商用交流電源に接続して使用される従来のモータ駆動装置では、商用交流電源からの交流電力が整流回路により全波整流された後、静電容量の大きな平滑コンデンサにより平滑され、直流電力がインバータ回路に入力される。そして、インバータ回路が直流電力を交流電力に変換して、モータに駆動電力を供給する。この駆動電力に基づき、モータが駆動されることとなる。   In a conventional motor drive device used by connecting to a commercial AC power supply, the AC power from the commercial AC power supply is full-wave rectified by a rectifier circuit and then smoothed by a smoothing capacitor having a large capacitance, and the DC power is converted into an inverter. Input to the circuit. And an inverter circuit converts direct-current power into alternating current power, and supplies drive power to a motor. Based on this drive power, the motor is driven.

図9は、平滑コンデンサを有する従来のモータ駆動装置における電圧及び電流の波形を説明する図である。図9(a)は、商用交流電源から整流回路に入力される入力電圧Vacの時間変化を示す。また、図9(b)は、整流及び平滑後、インバータ回路に入力される入力電圧Vinvの時間変化を示し、図9(c)は、整流後、平滑コンデンサに入力される入力電流Icの時間変化を示す。   FIG. 9 is a diagram for explaining voltage and current waveforms in a conventional motor driving apparatus having a smoothing capacitor. FIG. 9A shows the time change of the input voltage Vac input from the commercial AC power source to the rectifier circuit. FIG. 9B shows the time change of the input voltage Vinv input to the inverter circuit after rectification and smoothing. FIG. 9C shows the time of the input current Ic input to the smoothing capacitor after rectification. Showing change.

上記した従来のモータ駆動装置では、図9(c)に示されるように、平滑コンデンサにより電流波形に高調波歪みが生じる。そのため、インバータ回路への入力電圧と入力電流との間に位相のずれが生じ、電源力率が低下してしまうという問題があった。   In the above-described conventional motor driving apparatus, as shown in FIG. 9C, harmonic distortion occurs in the current waveform due to the smoothing capacitor. Therefore, there is a problem that a phase shift occurs between the input voltage and the input current to the inverter circuit, and the power source power factor decreases.

かかる問題を解決するため、近年、平滑コンデンサを設けないモータ駆動装置が使用されている。図10にその一例を示す。図10は、平滑コンデンサを設けない従来のモータ駆動装置100の電気的構成を示す回路図である。モータ駆動装置100は、モータ101、整流回路102、フィルムコンデンサ103、インバータ回路104、ノイズ吸収コンデンサ105、逆流防止ダイオード106を含んで構成され、商用交流電源200に接続して使用される。   In order to solve such a problem, in recent years, a motor drive device without a smoothing capacitor has been used. An example is shown in FIG. FIG. 10 is a circuit diagram showing an electrical configuration of a conventional motor driving apparatus 100 without a smoothing capacitor. The motor driving device 100 includes a motor 101, a rectifier circuit 102, a film capacitor 103, an inverter circuit 104, a noise absorbing capacitor 105, and a backflow prevention diode 106, and is used by being connected to a commercial AC power source 200.

モータ駆動装置100において、整流回路102は、商用交流電源200からの交流電力を全波整流して、直流電力に変換する。フィルムコンデンサ103は、高周波ノイズを吸収するための静電容量の小さなコンデンサである。インバータ回路104は、整流回路102からの直流電力を交流電力に変換して、モータ101に供給する。   In the motor drive device 100, the rectifier circuit 102 performs full-wave rectification on the AC power from the commercial AC power supply 200 and converts it to DC power. The film capacitor 103 is a capacitor having a small electrostatic capacity for absorbing high frequency noise. The inverter circuit 104 converts the DC power from the rectifier circuit 102 into AC power and supplies the AC power to the motor 101.

ノイズ吸収コンデンサ105及び逆流防止ダイオード106は互いに直列に接続され、インバータ回路104に並列に接続される。ノイズ吸収コンデンサ105は、インバータ回路104から出力される回生電力や外部から重畳される外来ノイズ等を吸収し、蓄積する。逆流防止ダイオード106は、カソードをノイズ吸収コンデンサ105に接続し、ノイズ吸収コンデンサ105に蓄積されたエネルギーがインバータ回路104に流れ込むことを防止する。   The noise absorption capacitor 105 and the backflow prevention diode 106 are connected in series to each other and are connected in parallel to the inverter circuit 104. The noise absorbing capacitor 105 absorbs and accumulates regenerative power output from the inverter circuit 104, external noise superimposed from the outside, and the like. The backflow prevention diode 106 connects the cathode to the noise absorption capacitor 105 and prevents the energy stored in the noise absorption capacitor 105 from flowing into the inverter circuit 104.

ところで、図10に示されるモータ駆動装置100では、静電容量の大きな平滑コンデンサを設けないため、電源力率の改善が可能となる一方、逆流防止ダイオード106によりノイズ吸収コンデンサ105からの放電方向の電流が遮断されるため、モータ101を長時間継続して駆動した場合、ノイズ吸収コンデンサ105に蓄積されるエネルギー量が大きくなってしまう。そのため、ノイズ吸収コンデンサ105の両端電圧が上昇し、インバータ回路104に損傷を与えるという問題があった。   In the motor driving device 100 shown in FIG. 10, since a smoothing capacitor having a large capacitance is not provided, the power source power factor can be improved. On the other hand, the backflow prevention diode 106 is used in the discharge direction from the noise absorbing capacitor 105. Since the current is cut off, when the motor 101 is continuously driven for a long time, the amount of energy accumulated in the noise absorbing capacitor 105 is increased. For this reason, there is a problem that the voltage across the noise absorbing capacitor 105 increases and the inverter circuit 104 is damaged.

かかる問題を解決するため、下記特許文献1には、ノイズ吸収コンデンサの両端電圧が上昇した場合に、モータの回転速度を低下させて、ノイズ吸収コンデンサの電圧上昇を抑制するモータ駆動装置が開示されている。   In order to solve such a problem, the following Patent Document 1 discloses a motor driving device that reduces the rotation speed of the motor and suppresses the voltage increase of the noise absorbing capacitor when the voltage across the noise absorbing capacitor increases. ing.

特開2008−118759号公報JP 2008-118759 A

しかしながら、上記特許文献1に開示されたモータ駆動装置では、モータの回転速度を低下させるため充分な出力が得られず、例えば電動工具に組み込んで使用した場合、操作性及び作業性を損なうという問題があった。また、モータの回転速度を低下させて更に駆動を継続した場合、ノイズ吸収コンデンサの電圧は、上昇速度は抑制されるものの、下降せず上昇し続けてしまう。そのため、回路の損傷を防止するためには、モータを停止させなければならなかった。   However, in the motor drive device disclosed in Patent Document 1, a sufficient output cannot be obtained because the rotational speed of the motor is reduced. For example, when incorporated in a power tool, the operability and workability are impaired. was there. Further, when the driving is continued by lowering the rotation speed of the motor, the voltage of the noise absorbing capacitor continues to rise without being lowered although the rising speed is suppressed. Therefore, in order to prevent damage to the circuit, the motor has to be stopped.

したがって、本発明は、回路の破損を防止可能なモータ駆動装置及び電動工具を提供することを目的とする。また、電源力率の低下を抑制することが可能なモータ駆動装置及び電動工具を提供することを目的とする。更に、所望の回転速度でモータを継続駆動可能なモータ駆動装置及び電動工具を提供することを目的とする。   Therefore, an object of the present invention is to provide a motor drive device and a power tool that can prevent circuit breakage. Moreover, it aims at providing the motor drive device and electric tool which can suppress the fall of a power supply power factor. Furthermore, it aims at providing the motor drive device and electric tool which can drive a motor continuously with a desired rotational speed.

上記課題を解決するために、本発明に係るモータ駆動装置は、モータと、交流電源からの交流電力を整流する第1回路と、第1回路から出力される電力を変換して、モータに供給するインバータ回路と、インバータ回路に並列に接続され、第1回路から出力される電力が入力される第2回路であって、逆流防止手段と、逆流防止手段の下流側に直列に接続される電荷蓄積手段と、逆流防止手段の下流且つ電荷蓄積手段の上流に接続され、電荷蓄積手段に蓄積された電荷を放電するための放電手段と、を有する第2回路と、放電手段による放電を制御する制御手段と、電荷蓄積手段の両端電圧を検出する両端電圧検出手段と、交流電源の電源電圧を検出する電源電圧検出手段と、を備え、制御手段は、両端電圧が所定の上限電圧に達すると、放電手段による放電を開始させ、放電手段による放電の開始後、前記両端電圧が所定の下限電圧に達すると、放電を停止させるように構成され、電源電圧に基づき所定の下限電圧を算出する算出手段を更に備えることを特徴とする。
また、本発明に係るモータ駆動装置は、モータと、交流電源からの交流電力を整流する第1回路と、第1回路から出力される電力を変換して、モータに供給するインバータ回路と、インバータ回路に並列に接続され、第1回路から出力される電力が入力される第2回路であって、逆流防止手段と、逆流防止手段の下流側に直列に接続される電荷蓄積手段と、逆流防止手段の下流且つ電荷蓄積手段の上流に接続され、電荷蓄積手段に蓄積された電荷を放電するための放電手段と、を有する第2回路と、放電手段による放電を制御する制御手段と、第1回路に入力される交流電力のゼロクロスを検出するゼロクロス検出手段と、ゼロクロスの検出からの経過時間を放電制御時間として計測する計時手段と、を備え、制御手段は、放電制御時間が第1の所定時間に達すると、放電手段による放電を開始させることを特徴とする。
更に、本発明に係るモータ駆動装置は、モータと、交流電源からの交流電力を整流する第1回路と、第1回路から出力される電力を変換して、モータに供給するインバータ回路と、インバータ回路に並列に接続され、第1回路から出力される電力が入力される第2回路であって、逆流防止手段と、逆流防止手段の下流側に直列に接続される電荷蓄積手段と、逆流防止手段の下流且つ電荷蓄積手段の上流に接続され、電荷蓄積手段に蓄積された電荷を放電するための放電手段と、を有する第2回路と、放電手段による放電を制御する制御手段と、を備え、制御手段は、第1回路に入力される交流電源の入力電圧が最大値から0まで低下する間及び最小値から0まで上昇する間に放電手段による放電を開始することを特徴とする。
また、本発明に係るモータ駆動装置は、モータと、交流電源からの交流電力を整流する第1回路と、第1回路から出力される電力を変換して、前記モータに供給するインバータ回路と、インバータ回路に並列に接続され、第1回路から出力される電力が入力される第2回路と、を備え、第2回路は、逆流防止手段と、逆流防止手段の下流側に直列に接続される電荷蓄積手段と、逆流防止手段の下流且つ電荷蓄積手段の上流に接続され、電荷蓄積手段に蓄積された電荷を放電するための放電手段と、を有することを特徴とする。
In order to solve the above problems, a motor drive device according to the present invention converts a motor, a first circuit for rectifying AC power from an AC power source, and power output from the first circuit to supply the motor to the motor. An inverter circuit that is connected to the inverter circuit in parallel, and is a second circuit to which the power output from the first circuit is input, the backflow prevention means and the charge connected in series downstream of the backflow prevention means A second circuit having a storage means, a discharge means for discharging the charge stored in the charge storage means, connected downstream of the backflow prevention means and upstream of the charge storage means, and controlling discharge by the discharge means A control means, a both-end voltage detection means for detecting a voltage across the charge storage means, and a power supply voltage detection means for detecting the power supply voltage of the AC power supply, and the control means when the both-end voltage reaches a predetermined upper limit voltage , Release Discharge means is started, and when the both-ends voltage reaches a predetermined lower limit voltage after the discharge means starts discharge, the discharge is stopped, and a calculation means for calculating the predetermined lower limit voltage based on the power supply voltage It is further provided with the feature.
A motor driving apparatus according to the present invention includes a motor, a first circuit that rectifies AC power from an AC power supply, an inverter circuit that converts power output from the first circuit, and supplies the power to the motor, and an inverter A second circuit connected in parallel to the circuit and to which the electric power output from the first circuit is input, the backflow prevention means, the charge storage means connected in series downstream of the backflow prevention means, and the backflow prevention A second circuit connected to the downstream of the means and the upstream of the charge storage means for discharging the charge stored in the charge storage means; a control means for controlling discharge by the discharge means; A zero cross detecting means for detecting a zero cross of the AC power input to the circuit, and a time measuring means for measuring an elapsed time since the detection of the zero cross as a discharge control time. When the reached the predetermined time, characterized in that to initiate the discharge by the discharge means.
Furthermore, a motor driving apparatus according to the present invention includes a motor, a first circuit that rectifies AC power from an AC power supply, an inverter circuit that converts power output from the first circuit, and supplies the power to the motor, and an inverter A second circuit connected in parallel to the circuit and to which the electric power output from the first circuit is input, the backflow prevention means, the charge storage means connected in series downstream of the backflow prevention means, and the backflow prevention A second circuit having a discharge means connected to the downstream of the means and upstream of the charge storage means for discharging the charge stored in the charge storage means; and a control means for controlling discharge by the discharge means. The control means starts discharging by the discharging means while the input voltage of the AC power source input to the first circuit decreases from the maximum value to 0 and increases from the minimum value to 0.
The motor driving device according to the present invention includes a motor, a first circuit that rectifies AC power from an AC power source, an inverter circuit that converts power output from the first circuit and supplies the power to the motor, A second circuit connected in parallel to the inverter circuit and to which the electric power output from the first circuit is input. The second circuit is connected in series to the backflow prevention means and the downstream side of the backflow prevention means. It has a charge storage means, and a discharge means connected to the downstream of the backflow prevention means and the upstream of the charge storage means for discharging the charge stored in the charge storage means.

かかる構成によれば、静電容量の大きな平滑コンデンサを設けないため、電源力率の低下を抑制可能となる。また、モータを長時間継続して駆動した場合も、電荷蓄積手段に蓄積された電荷が放電手段により放電されるため、電荷蓄積手段の電圧上昇を抑制可能となる。したがって、モータの駆動を制限せずとも回路の破損を防止可能となり、所望の回転速度でモータを長時間継続して駆動できる。また、電動工具に組み込んで使用した場合、所望の出力で長時間継続して作業可能となり、操作性及び作業性が向上される。   According to such a configuration, since a smoothing capacitor having a large capacitance is not provided, it is possible to suppress a decrease in the power source power factor. Even when the motor is continuously driven for a long time, the charge accumulated in the charge accumulating means is discharged by the discharging means, so that an increase in voltage of the charge accumulating means can be suppressed. Therefore, the circuit can be prevented from being damaged without restricting the driving of the motor, and the motor can be continuously driven at a desired rotational speed for a long time. Moreover, when it is used by being incorporated in an electric tool, it becomes possible to work continuously at a desired output for a long time, and operability and workability are improved.

上記したモータ駆動装置は、放電手段による放電を制御する制御手段を更に備えることが好ましい。   The motor drive device described above preferably further includes control means for controlling discharge by the discharge means.

かかる構成によれば、電荷蓄積手段に蓄積された電荷を適切なタイミングで放電可能となるので、電荷蓄積手段の電圧上昇を抑制可能となり、回路の破損を防止できる。   According to such a configuration, the charge accumulated in the charge accumulating means can be discharged at an appropriate timing, so that an increase in voltage of the charge accumulating means can be suppressed and circuit damage can be prevented.

上記したモータ駆動装置は、電荷蓄積手段の両端電圧を検出する両端電圧検出手段を更に備えても良い。この場合、制御手段は、両端電圧が所定の上限電圧に達すると、放電手段による放電を開始させることが好ましい。   The motor driving apparatus described above may further include a both-end voltage detection unit that detects a both-end voltage of the charge storage unit. In this case, it is preferable that the control means starts discharging by the discharging means when the both-ends voltage reaches a predetermined upper limit voltage.

かかる構成によれば、電荷蓄積手段の両端電圧が所定の上限電圧以上に上昇することを確実に防止可能となるので、回路の破損を確実に防止できる。   According to such a configuration, it is possible to reliably prevent the voltage across the charge accumulating means from rising above a predetermined upper limit voltage, and thus it is possible to reliably prevent damage to the circuit.

また、制御手段は、放電手段による前記放電の開始後、両端電圧が所定の下限電圧に達すると、放電を停止させることが好ましい。   The control means preferably stops the discharge when the both-ends voltage reaches a predetermined lower limit voltage after the discharge is started by the discharge means.

かかる構成によれば、回路の破損を防止しつつ確実にノイズの吸収が可能となる。したがって、発電機に接続して使用する場合や、長いコードリールを使用する場合にも、モータの安定した駆動が可能となる。   According to this configuration, it is possible to reliably absorb noise while preventing damage to the circuit. Therefore, the motor can be driven stably even when connected to a generator and used with a long cord reel.

また、上記したモータ駆動装置は、交流電源の電源電圧を検出する電源電圧検出手段と、電源電圧に基づき所定の下限電圧を算出する算出手段と、を更に備えることが好ましい。   The motor drive device described above preferably further includes power supply voltage detection means for detecting the power supply voltage of the AC power supply and calculation means for calculating a predetermined lower limit voltage based on the power supply voltage.

かかる構成によれば、適切なタイミングで電荷蓄積手段の放電を停止可能になるとともに、交流電源の入力から電荷蓄積手段への突入電流の発生を防止して、回路の破損を防止可能となる。したがって、モータの安定した駆動が可能となる。   According to this configuration, it is possible to stop the discharge of the charge storage unit at an appropriate timing, and it is possible to prevent the occurrence of an inrush current from the input of the AC power source to the charge storage unit, thereby preventing the circuit from being damaged. Therefore, the motor can be driven stably.

上記したモータ駆動装置は、第1回路に入力される交流電力のゼロクロスを検出するゼロクロス検出手段と、ゼロクロスの検出からの経過時間を放電制御時間として計測する計時手段と、を更に備えても良い。この場合、制御手段は、放電制御時間が第1の所定時間に達すると、放電手段による放電を開始させることが好ましい。   The motor drive device described above may further include a zero cross detection unit that detects a zero cross of the AC power input to the first circuit, and a time measuring unit that measures an elapsed time from the detection of the zero cross as a discharge control time. . In this case, it is preferable that the control means starts discharge by the discharge means when the discharge control time reaches the first predetermined time.

かかる構成によれば、簡易な制御により放電手段による放電のタイミングを制御可能となり、電荷蓄積手段の電圧上昇を抑制して回路の破損を防止できる。   According to such a configuration, it becomes possible to control the timing of discharge by the discharge means by simple control, and it is possible to prevent the circuit from being damaged by suppressing the voltage rise of the charge storage means.

また、制御手段は、放電制御時間が第2の所定時間に達すると、放電を停止させることが好ましい。   The control means preferably stops the discharge when the discharge control time reaches the second predetermined time.

かかる構成によれば、簡易な制御により回路の破損を防止しつつノイズの確実な吸収が可能となる。   According to this configuration, it is possible to reliably absorb noise while preventing damage to the circuit by simple control.

また、上記したモータ駆動装置において、放電手段は、スイッチング素子であることが好ましい。   In the motor drive device described above, the discharge means is preferably a switching element.

かかる構成によれば、スイッチング素子をオン・オフすることにより、電荷蓄積手段に蓄積された電荷の放電制御が可能となり、電荷蓄積手段の電圧上昇の抑制及び回路の破損を防止できる。   According to such a configuration, by turning on / off the switching element, it becomes possible to control the discharge of the charge accumulated in the charge accumulating means, and it is possible to suppress the voltage rise of the charge accumulating means and prevent the circuit from being damaged.

また、放電手段は、放電抵抗であることが好ましい。   Moreover, it is preferable that a discharge means is a discharge resistance.

かかる構成によれば、整流手段側から吸収して電荷蓄積手段に蓄積された電荷が、放電抵抗により熱に変換して放出されるので、電荷蓄積手段の電圧上昇を抑制可能となる。したがって、複雑な制御をせずとも、回路の破損を防止できる。   According to such a configuration, the charge absorbed from the rectifying means side and accumulated in the charge accumulating means is converted into heat by the discharge resistance and released, so that the voltage increase of the charge accumulating means can be suppressed. Therefore, damage to the circuit can be prevented without complicated control.

また、上記したモータ駆動装置において、第2回路は、放電抵抗に直列に接続され且つ電荷蓄積手段に並列に接続されるツェナーダイオードを更に有することが好ましい。   In the motor drive device described above, it is preferable that the second circuit further includes a Zener diode connected in series with the discharge resistor and connected in parallel with the charge storage unit.

かかる構成によれば、電荷蓄積手段の両端電圧が所定の電圧以上になると電荷が放電されるので、回路の破損を防止できる。   According to this configuration, since the charge is discharged when the voltage across the charge accumulating means exceeds a predetermined voltage, the circuit can be prevented from being damaged.

また、本発明に係るモータ駆動装置は、モータと、交流電源からの交流電力を整流する第1回路と、第1回路から出力される電力を変換して、モータに供給するインバータ回路と、第1回路からインバータ回路へとつながる電流経路から分岐する第2回路と、を備え、第2回路は、逆流防止素子と、逆流防止素子の下流側に直列に接続される電荷蓄積素子と、逆流防止素子の下流且つ電荷蓄積素子の上流に接続され、電荷蓄積素子に蓄積された電荷を放電するための第3回路と、を有することを特徴とする。   A motor driving device according to the present invention includes a motor, a first circuit that rectifies AC power from an AC power supply, an inverter circuit that converts power output from the first circuit and supplies the power to the motor, A second circuit that branches from a current path that leads from one circuit to the inverter circuit, the second circuit comprising a backflow prevention element, a charge storage element connected in series downstream of the backflow prevention element, and a backflow prevention And a third circuit connected to the downstream of the device and upstream of the charge storage device for discharging the charge stored in the charge storage device.

かかる構成によれば、静電容量の大きな平滑コンデンサを設けないため、電源力率の低下を抑制可能となる。また、モータを長時間継続して駆動した場合も、電荷蓄積素子に蓄積された電荷が第3回路により放電されるため、電荷蓄積素子の電圧上昇を抑制可能となる。したがって、モータの駆動を制限せずとも回路の破損を防止可能となり、所望の回転速度でモータを長時間継続して駆動できる。   According to such a configuration, since a smoothing capacitor having a large capacitance is not provided, it is possible to suppress a decrease in the power source power factor. Even when the motor is continuously driven for a long time, the charge accumulated in the charge storage element is discharged by the third circuit, so that the voltage increase of the charge storage element can be suppressed. Therefore, the circuit can be prevented from being damaged without restricting the driving of the motor, and the motor can be continuously driven at a desired rotational speed for a long time.

また、本発明に係る電動工具は、上記した構成のモータ駆動装置を備えたことを特徴とする。   Moreover, the electric tool according to the present invention includes the motor driving device having the above-described configuration.

かかる構成によれば、モータを長時間継続して駆動した場合も、回路の破損を防止可能となるので、所望の出力で長時間継続して作業可能となる。したがって、操作性及び作業性が向上される。   According to such a configuration, even when the motor is continuously driven for a long time, it is possible to prevent the circuit from being damaged, so that it is possible to work continuously at a desired output for a long time. Therefore, operability and workability are improved.

更に、本発明に係る電動工具は、モータと、交流電源からの交流電力を整流する第1回路と、第1回路から出力される電力を変換して、モータに供給するインバータ回路と、インバータ回路に並列に接続され、第1回路から出力される電力が入力される第2回路と、を備え、第2回路は、逆流防止素子と、逆流防止素子の下流側に直列に接続される電荷蓄積素子と、逆流防止素子の下流且つ電荷蓄積素子の上流に接続され、電荷蓄積素子に蓄積された電荷を放電するための放電手段と、を有することを特徴とする。   Furthermore, an electric power tool according to the present invention includes a motor, a first circuit that rectifies AC power from an AC power source, an inverter circuit that converts power output from the first circuit, and supplies the power to the motor, and an inverter circuit And a second circuit to which power output from the first circuit is input. The second circuit includes a backflow prevention element and a charge storage connected in series to the downstream side of the backflow prevention element. And a discharge means connected to the downstream of the backflow prevention element and upstream of the charge storage element for discharging the charge stored in the charge storage element.

かかる構成によれば、静電容量の大きな平滑コンデンサを設けないため、電源力率の低下を抑制可能となる。また、モータを長時間継続して駆動した場合も、電荷蓄積素子に蓄積された電荷が放電手段により放電されるため、電荷蓄積素子の電圧上昇を抑制可能となる。したがって、モータの駆動を制限せずとも回路の破損を防止可能となり、所望の出力で長時間継して作業可能となり、操作性及び作業性が向上される。   According to such a configuration, since a smoothing capacitor having a large capacitance is not provided, it is possible to suppress a decrease in the power source power factor. In addition, even when the motor is continuously driven for a long time, the charge accumulated in the charge storage element is discharged by the discharge means, so that the voltage increase of the charge storage element can be suppressed. Therefore, it is possible to prevent the circuit from being damaged without restricting the driving of the motor, and work can be continued for a long time with a desired output, so that operability and workability are improved.

また、本発明に係る電動工具は、モータと、交流電源からの交流電力を整流する第1回路と、第1回路から出力される電力を変換して、モータに供給するインバータ回路と、第1回路からインバータ回路への電流経路から分岐する第2回路と、を備え、第2回路は、逆流防止素子と、逆流防止素子の下流側に直列に接続される電荷蓄積素子と、逆流防止素子の下流且つ電荷蓄積素子の上流に接続され、電荷蓄積素子に蓄積された電荷を放電するための第3回路と、を有することを特徴とする。   An electric power tool according to the present invention includes a motor, a first circuit that rectifies AC power from an AC power supply, an inverter circuit that converts power output from the first circuit and supplies the power to the motor, A second circuit branched from a current path from the circuit to the inverter circuit, the second circuit comprising: a backflow prevention element; a charge storage element connected in series downstream of the backflow prevention element; and a backflow prevention element And a third circuit connected to the downstream of the charge storage element and upstream of the charge storage element for discharging the charge stored in the charge storage element.

かかる構成によれば、静電容量の大きな平滑コンデンサを設けないため、電源力率の低下を抑制可能となる。また、モータを長時間継続して駆動した場合も、電荷蓄積素子に蓄積された電荷が第3回路により放電されるため、電荷蓄積素子の電圧上昇を抑制可能となる。したがって、モータの駆動を制限せずとも回路の破損を防止可能となり、所望の出力で長時間継して作業可能となり、操作性及び作業性が向上される。   According to such a configuration, since a smoothing capacitor having a large capacitance is not provided, it is possible to suppress a decrease in the power source power factor. Even when the motor is continuously driven for a long time, the charge accumulated in the charge storage element is discharged by the third circuit, so that the voltage increase of the charge storage element can be suppressed. Therefore, it is possible to prevent the circuit from being damaged without restricting the driving of the motor, and work can be continued for a long time with a desired output, so that operability and workability are improved.

本発明に係るモータ駆動装置及び電動工具によれば、電源力率を低下させることなく、回路の破損を防止可能且つ所望の回転速度でモータを継続駆動可能となる。   According to the motor driving device and the electric tool of the present invention, it is possible to prevent the circuit from being damaged and to continuously drive the motor at a desired rotation speed without reducing the power source power factor.

本発明の実施の形態に係るインパクトドライバの断面図である。It is sectional drawing of the impact driver which concerns on embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態及び第2の実施の形態に係るモータ駆動装置の電気的構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the electric constitution of the motor drive device which concerns on the 1st Embodiment and 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態に係るモータ駆動装置におけるスイッチング素子のオン・オフ制御動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the on / off control operation | movement of the switching element in the motor drive device which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態に係るモータ駆動装置における電圧、電流及び信号の波形を説明する図である。It is a figure explaining the waveform of the voltage in the motor drive device which concerns on the 1st Embodiment of this invention, an electric current, and a signal. 本発明の第2の実施の形態に係るモータ駆動装置におけるスイッチング素子のオン・オフ制御動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the on / off control operation | movement of the switching element in the motor drive device which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施の形態に係るモータ駆動装置における電圧、タイマカウント値及び信号の波形を説明する図である。It is a figure explaining the waveform of the voltage in the motor drive device which concerns on the 2nd Embodiment of this invention, a timer count value, and a signal. 本発明の第3の実施の形態に係るモータ駆動装置の電気的構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the electric constitution of the motor drive device which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第4の実施の形態に係るモータ駆動装置の電気的構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the electric constitution of the motor drive device which concerns on the 4th Embodiment of this invention. 平滑コンデンサを有する従来のモータ駆動装置における電圧及び電流の波形を説明する図である。It is a figure explaining the waveform of the voltage and electric current in the conventional motor drive device which has a smoothing capacitor. 平滑コンデンサを設けない従来のモータ駆動装置の電気的構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the electrical constitution of the conventional motor drive device which does not provide a smoothing capacitor.

以下、本発明の実施の形態を、添付図面を参照して説明する。ここでは、本発明をインパクトドライバに適用した場合を例に、説明を行う。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. Here, the case where the present invention is applied to an impact driver will be described as an example.

図1は、本発明の実施の形態に係るインパクトドライバの断面図である。インパクトドライバ50は、本発明の電動工具に相当し、図1に示されるように、ハウジング52、モータ11、ギヤ機構54、ハンマ55、アンビル部56、インバータ回路部14及び電源コード58から主に構成される。   FIG. 1 is a cross-sectional view of an impact driver according to an embodiment of the present invention. The impact driver 50 corresponds to the electric tool of the present invention. As shown in FIG. 1, the impact driver 50 mainly includes a housing 52, a motor 11, a gear mechanism 54, a hammer 55, an anvil portion 56, an inverter circuit portion 14, and a power cord 58. Composed.

ハウジング52は、樹脂製であってインパクトドライバ50の外郭を成しており、略筒状の胴体部52aと、胴体部53aから延出されるハンドル部52bとから主に構成される。胴体部52a内には、図1に示されるように、モータ11がその軸方向が胴体部52aの長手方向に一致するように配置されると共に、ギヤ機構54、ハンマ55及びアンビル部56が、モータ11の軸方向一端側に向かって並んで配置されている。   The housing 52 is made of resin and forms an outer shell of the impact driver 50, and is mainly composed of a substantially cylindrical body portion 52a and a handle portion 52b extending from the body portion 53a. As shown in FIG. 1, the motor 11 is disposed in the body portion 52 a so that the axial direction thereof coincides with the longitudinal direction of the body portion 52 a, and the gear mechanism 54, the hammer 55, and the anvil portion 56 are The motor 11 is arranged side by side toward one end in the axial direction.

胴体部52a内の前側位置には、ハンマ55及びアンビル部56が内蔵される金属製のハンマケース68が配置されている。ハンマケース68は、前方に向かうに従って徐々に径が細くなる略漏斗形状を成しており、前端部分には開口68aが形成され、開口68aから後述する先端工具保持部66の先端部分が露出し、その先端に開口部55aが形成される。また、胴体部52aには、後述する冷却ファン64により胴体部52a内に外気を吸入及び排出するための図示せぬ吸気口及び排気口が形成されている。当該外気により、モー11及びインバータ回路部14が冷却される。   A metal hammer case 68 in which the hammer 55 and the anvil part 56 are housed is disposed at the front side position in the body part 52a. The hammer case 68 has a substantially funnel shape whose diameter gradually decreases toward the front, and an opening 68a is formed at the front end portion, and a tip portion of a tip tool holding portion 66 described later is exposed from the opening 68a. An opening 55a is formed at the tip. In addition, an air inlet and an air outlet (not shown) are formed in the body 52a for sucking and discharging outside air into the body 52a by a cooling fan 64 described later. The motor 11 and the inverter circuit unit 14 are cooled by the outside air.

ハンドル部52bは、胴体部52aの前後方向略中央位置から下側に向けて延出し、胴体部52aと一体に構成されている。ハンドル部52bの内部には、スイッチ機構59が内蔵されると共に、その延出方向先端位置に、商用交流電源に接続可能な電源コード58が延出している。ハンドル部52bにおいて、胴体部52aからの根元部分であって前側位置には、作業者の操作箇所となり電子スイッチであるトリガ60が設けられている。このトリガ60は、スイッチ機構59と接続しており、モータ11への駆動電力の供給と遮断とを切り替えるために用いられる。また、ハンドル部52bと胴体部52aとの接続部分であって、トリガ60の直上には、モータ11の回転方向を切り替える正逆切替スイッチ61が設けられている。   The handle portion 52b extends downward from a substantially central position in the front-rear direction of the body portion 52a, and is configured integrally with the body portion 52a. A switch mechanism 59 is built in the handle portion 52b, and a power cord 58 that can be connected to a commercial AC power source extends at a distal end position in the extending direction. In the handle portion 52b, a trigger 60, which is an electronic switch, is provided at the base portion from the body portion 52a and at the front side position as an operation location of the operator. The trigger 60 is connected to the switch mechanism 59 and is used for switching between supply and interruption of drive power to the motor 11. A forward / reverse changeover switch 61 for switching the rotation direction of the motor 11 is provided at a connection portion between the handle portion 52b and the body portion 52a and immediately above the trigger 60.

モータ11は、ブラシレスモータであり、図1に示されるように、出力軸11e及び複数の永久磁石11dを備えるロータ11bと、当該ロータ11bと対向する位置に配置され複数のコイル11cを備えるステータ11aとから主に構成される。出力軸11eは、軸方向が前後方向と一致するように胴体部52a内に配置され、ロータ11bの前後に突出しており、その突出した箇所でベアリングにより胴体部52aに回転可能に支承されている。出力軸11eにおいて、前側に突出している箇所には、出力軸11eと同軸一体に回転する冷却ファン64が設けられている。   The motor 11 is a brushless motor, and as shown in FIG. 1, a rotor 11b including an output shaft 11e and a plurality of permanent magnets 11d, and a stator 11a including a plurality of coils 11c arranged at positions facing the rotor 11b. And mainly consists of The output shaft 11e is disposed in the body portion 52a so that the axial direction coincides with the front-rear direction, protrudes forward and backward from the rotor 11b, and is rotatably supported by the body portion 52a by a bearing at the protruding portion. . In the output shaft 11e, a cooling fan 64 that rotates coaxially with the output shaft 11e is provided at a portion protruding forward.

ギヤ機構54は、モータ11の前方に配置されている。ギヤ機構54は、複数の歯車を備える遊星歯車機構で構成される減速機構であり、出力軸11eの回転を減速してハンマ55に伝達する。ハンマ55は、前端に一対の衝突部65を備えている。また、ハンマ55は、バネ55aにより前方に付勢され、当該付勢力に抗して後方に移動することも可能に構成されている。   The gear mechanism 54 is disposed in front of the motor 11. The gear mechanism 54 is a speed reduction mechanism configured by a planetary gear mechanism having a plurality of gears, and reduces the rotation of the output shaft 11 e and transmits it to the hammer 55. The hammer 55 includes a pair of collision portions 65 at the front end. Further, the hammer 55 is biased forward by a spring 55a, and is configured to be able to move backward against the biasing force.

アンビル部56は、ハンマ55の前方に配置されており、先端工具保持部66と、アンビル67とから主に構成される。アンビル67は、先端工具保持部66の後方に、当該先端工具保持部66と一体に構成され、先端工具保持部66の回転中心に対して対極に配置された一対の被衝突部67aを有する。ハンマ55が回転すると、一方の衝突部65と一方の被衝突部67aとが衝突すると同時に、他方の衝突部65と他方の被衝突部67aとが衝突し、これによりハンマ55の回転力がアンビル67に伝達され、アンビル67に打撃が与えられる。また、衝突部65と被衝突部67aとの衝突後、ハンマ55はバネ55aの付勢力に抗して回転しながら後退する。そして、衝突部65が被衝突部67aを乗り越えると、バネ55aに蓄えられた弾性エネルギーが解放されてハンマ55は前方に移動し、再び、衝突部65と被衝突部67aとが衝突することとなる。なお、先端工具保持部66の先端に形成された開口部55aには、先端工具が着脱可能に保持される。   The anvil part 56 is disposed in front of the hammer 55 and is mainly composed of a tip tool holding part 66 and an anvil 67. The anvil 67 has a pair of impacted portions 67 a that are integrally formed with the tip tool holding portion 66 and are disposed opposite to the rotation center of the tip tool holding portion 66 behind the tip tool holding portion 66. When the hammer 55 rotates, one collision part 65 and one collided part 67a collide with each other, and the other colliding part 65 and the other collided part 67a collide with each other. 67 and the anvil 67 is hit. In addition, after the collision between the collision part 65 and the collided part 67a, the hammer 55 moves backward while rotating against the urging force of the spring 55a. When the collision part 65 gets over the collision part 67a, the elastic energy stored in the spring 55a is released, the hammer 55 moves forward, and the collision part 65 and the collision part 67a collide again. Become. The tip tool is detachably held in the opening 55a formed at the tip of the tip tool holding portion 66.

インバータ回路部14は、円盤状の回路基板上に、MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)やIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)などのスイッチング素子14aが設けられて構成される。電源コード58は、商用交流電源と接続することにより、各部に電源を供給する。 The inverter circuit section 14, a circular plate-shaped circuit board, MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) or IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) switching elements 14a is formed is provided, such as. The power cord 58 supplies power to each unit by connecting to a commercial AC power source.

次に、本発明の第1の実施の形態に係るモータ駆動装置について、図2乃至図4を参照して説明する。   Next, the motor drive device according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

図2は、本発明の第1の実施の形態に係るモータ駆動装置10の電気的構成を示す回路図である。モータ駆動装置10は、図1に示されるインパクトドライバ50に組み込まれ、図2に示されるように、モータ11、整流回路部12、コンデンサ13、インバータ回路部14、コンデンサ15、ダイオード16、スイッチング素子17、電源電圧検出回路部18、コンデンサ電圧検出回路部19、演算部20及びゲートドライバ部21を含んで構成される。   FIG. 2 is a circuit diagram showing an electrical configuration of the motor driving apparatus 10 according to the first embodiment of the present invention. The motor drive device 10 is incorporated in the impact driver 50 shown in FIG. 1, and as shown in FIG. 2, the motor 11, the rectifier circuit unit 12, the capacitor 13, the inverter circuit unit 14, the capacitor 15, the diode 16, and the switching element. 17, a power supply voltage detection circuit unit 18, a capacitor voltage detection circuit unit 19, a calculation unit 20, and a gate driver unit 21.

モータ11は、本実施の形態では3相のブラシレスモータから構成され、ロータ11b(図1)とステータ11aとを含んで構成される。ステータ11aは、円筒状の外形を有しており、スター結線された3相のステータ巻線U、V、Wからなる。   In this embodiment, the motor 11 is composed of a three-phase brushless motor, and includes a rotor 11b (FIG. 1) and a stator 11a. The stator 11a has a cylindrical outer shape and includes three-phase stator windings U, V, and W that are star-connected.

整流回路部12は、図示せぬ4個のダイオードをブリッジ接続して構成され、商用交流電源1から入力される交流電圧を全波整流する。整流回路部12は、本発明の第1回路に相当する。コンデンサ13は、本実施の形態では静電容量の小さなフィルムコンデンサであり、高周波ノイズを吸収する。   The rectifier circuit unit 12 is configured by bridge-connecting four diodes (not shown), and full-wave rectifies the AC voltage input from the commercial AC power supply 1. The rectifier circuit unit 12 corresponds to the first circuit of the present invention. In the present embodiment, the capacitor 13 is a film capacitor having a small capacitance, and absorbs high frequency noise.

インバータ回路部14は、3相ブリッジ形式に接続された6個のスイッチング素子Q1〜Q6が基板上に搭載されて構成される。インバータ回路部14には、整流回路部12により全波整流された電圧が入力される。インバータ回路部14は、この入力電圧を交流電圧に変換して、モータ11に供給する。   The inverter circuit unit 14 is configured by mounting six switching elements Q1 to Q6 connected in a three-phase bridge form on a substrate. The inverter circuit unit 14 receives the voltage that has been full-wave rectified by the rectifier circuit unit 12. The inverter circuit unit 14 converts this input voltage into an AC voltage and supplies it to the motor 11.

コンデンサ15、ダイオード16及びスイッチング素子17は、図2に示されるように、ダイオード16の下流側にコンデンサ15を直列に接続するとともに、ダイオード16の下流且つコンデンサ15の上流にスイッチング素子17を接続して、整流回路部12の出力側において、整流回路部12からインバータ回路部14へとつながる電流経路から分岐して、インバータ回路部14に並列に接続される。コンデンサ15、ダイオード16及びスイッチング素子17は、本発明の第2回路を構成する。   As shown in FIG. 2, the capacitor 15, the diode 16, and the switching element 17 connect the capacitor 15 in series to the downstream side of the diode 16, and connect the switching element 17 downstream of the diode 16 and upstream of the capacitor 15. Thus, on the output side of the rectifier circuit unit 12, the current is connected from the rectifier circuit unit 12 to the inverter circuit unit 14 and is connected in parallel to the inverter circuit unit 14. The capacitor 15, the diode 16, and the switching element 17 constitute a second circuit of the present invention.

コンデンサ15は、インバータ回路部14から出力される回生電力や外部から重畳される外来ノイズ等を吸収するために設けられるノイズ吸収コンデンサである。コンデンサ15は、本実施の形態では静電容量の大きなコンデンサであり、高周波ノイズ及び低周波ノイズを何れも吸収可能である。ここで、外来ノイズとは、例えばモータ駆動装置10を発電機に接続して使用する場合や、商用交流電源1の状態が悪い場合、長いコードリールを使用して駆動する場合等に、しばしば発生するノイズである。コンデンサ15は、このような外来ノイズ等を吸収し、蓄積する。コンデンサ15は、本発明の電荷蓄積手段及び電荷蓄積素子に相当する。   The capacitor 15 is a noise absorbing capacitor provided to absorb regenerative power output from the inverter circuit unit 14 and external noise superimposed from the outside. In this embodiment, the capacitor 15 is a capacitor having a large capacitance, and can absorb both high-frequency noise and low-frequency noise. Here, the external noise is often generated, for example, when the motor driving device 10 is connected to a generator, used, when the commercial AC power supply 1 is in a bad state, or driven using a long cord reel. Noise. The capacitor 15 absorbs and accumulates such external noise and the like. The capacitor 15 corresponds to the charge storage means and the charge storage element of the present invention.

ダイオード16は、逆流防止ダイオードであり、そのカソードはコンデンサ15に接続され、アノードはインバータ回路部14に接続される。ダイオード16は、インバータ回路部14からコンデンサ15への電流を許容する一方、コンデンサ15からインバータ回路部14への電流を遮断する。ダイオード16は、本発明の逆流防止手段及び逆流防止素子に相当する。   The diode 16 is a backflow prevention diode, and has a cathode connected to the capacitor 15 and an anode connected to the inverter circuit unit 14. The diode 16 allows a current from the inverter circuit unit 14 to the capacitor 15, while blocking a current from the capacitor 15 to the inverter circuit unit 14. The diode 16 corresponds to the backflow prevention means and backflow prevention element of the present invention.

スイッチング素子17は、例えばMOSFETであり、そのソースはコンデンサ15とダイオード16のカソードとの間に接続され、そのドレインはダイオード16のアノードとインバータ回路部14との間に接続される。また、スイッチング素子17のゲートは、演算部20に接続される。スイッチング素子17は、オフ状態において、ダイオード16とともに、コンデンサ15及びインバータ回路部14間の電流を遮断する一方、オン状態において、コンデンサ15からインバータ回路部14への電流を許容する。スイッチング素子17は、本発明の放電手段及び第3回路に相当する。   The switching element 17 is, for example, a MOSFET, and its source is connected between the capacitor 15 and the cathode of the diode 16, and its drain is connected between the anode of the diode 16 and the inverter circuit unit 14. The gate of the switching element 17 is connected to the calculation unit 20. Switching element 17 cuts off current between capacitor 15 and inverter circuit section 14 together with diode 16 in the off state, and allows current from capacitor 15 to inverter circuit section 14 in the on state. The switching element 17 corresponds to the discharging means and the third circuit of the present invention.

電源電圧検出回路部18は、商用交流電源1からの入力電圧Vacを検出するための回路であり、図2に示されるように、ダイオード18a、ダイオード18b、抵抗18c及び抵抗18dを備えている。ダイオード18a及びダイオード18bのアノードは、それぞれ、商用交流電源1及び整流回路部12を接続するラインに接続される。ダイオード18a及びダイオード18bのカソードは、抵抗18c及び抵抗18dを介してGNDに接続される。電源電圧検出回路部18は、抵抗18c及び抵抗18dの分圧電圧を演算部20に出力する。電源電圧検出回路部18は、本発明の電源電圧検出手段に相当する。   The power supply voltage detection circuit unit 18 is a circuit for detecting the input voltage Vac from the commercial AC power supply 1, and includes a diode 18a, a diode 18b, a resistor 18c, and a resistor 18d as shown in FIG. The anodes of the diode 18a and the diode 18b are connected to lines connecting the commercial AC power supply 1 and the rectifier circuit unit 12, respectively. The cathodes of the diode 18a and the diode 18b are connected to GND through the resistor 18c and the resistor 18d. The power supply voltage detection circuit unit 18 outputs the divided voltage of the resistor 18 c and the resistor 18 d to the calculation unit 20. The power supply voltage detection circuit unit 18 corresponds to the power supply voltage detection means of the present invention.

コンデンサ電圧検出回路部19は、コンデンサ15の両端電圧Vcを検出するための回路であり、図2に示されるように、抵抗19a及び抵抗19bを備えている。抵抗19a及び抵抗19bは互いに直列に接続され、その一端はコンデンサ15及びダイオード16間に接続され、他端はGNDに接続される。コンデンサ電圧検出回路部19は、抵抗19a及び抵抗19bの分圧電圧を演算部20に出力する。コンデンサ電圧検出回路部19は、本発明の両端電圧検出手段に相当する。   The capacitor voltage detection circuit unit 19 is a circuit for detecting the voltage Vc across the capacitor 15, and includes a resistor 19a and a resistor 19b as shown in FIG. The resistor 19a and the resistor 19b are connected to each other in series, one end of which is connected between the capacitor 15 and the diode 16, and the other end is connected to GND. The capacitor voltage detection circuit unit 19 outputs the divided voltage of the resistor 19a and the resistor 19b to the calculation unit 20. The capacitor voltage detection circuit unit 19 corresponds to the both-end voltage detection means of the present invention.

演算部20は、例えばマイクロコンピュータであり、処理プログラム及びデータに基づき駆動信号を生成する機能や、処理プログラムや各種制御に必要な情報等を記憶する機能、時間を計測する機能等を有する。   The arithmetic unit 20 is, for example, a microcomputer, and has a function of generating a drive signal based on a processing program and data, a function of storing information necessary for the processing program and various controls, a function of measuring time, and the like.

演算部20は、モータ11の回転方向や回転数等を制御すべく、ステータ巻線U、V、Wへの通電方向及び通電時間を制御する。演算部20は、インバータ回路部14に搭載される6個のスイッチング素子Q1〜Q6をオン・オフするための駆動信号H1〜H6を生成する。   The arithmetic unit 20 controls the energization direction and energization time of the stator windings U, V, and W so as to control the rotation direction and the rotation speed of the motor 11. The arithmetic unit 20 generates drive signals H1 to H6 for turning on / off the six switching elements Q1 to Q6 mounted on the inverter circuit unit 14.

また、演算部20は、スイッチング素子17のゲートに接続しており、スイッチング素子17のオン・オフを制御する。演算部20は、スイッチング素子17をオンするための制御信号Vsを生成し、所定のタイミングで、生成した制御信号Vsをスイッチング素子17のゲートに供給する。また、演算部20は、所定のタイミングで、スイッチング素子17のゲートへの制御信号Vsの供給を停止する。演算部20は、本発明の制御手段に相当する。   The arithmetic unit 20 is connected to the gate of the switching element 17 and controls the on / off of the switching element 17. The arithmetic unit 20 generates a control signal Vs for turning on the switching element 17 and supplies the generated control signal Vs to the gate of the switching element 17 at a predetermined timing. In addition, the arithmetic unit 20 stops supplying the control signal Vs to the gate of the switching element 17 at a predetermined timing. The computing unit 20 corresponds to the control means of the present invention.

ゲートドライバ部21は、図2に示されるように、インバータ回路部14に搭載される6個のスイッチング素子Q1〜Q6の各ゲートに接続している。ゲートドライバ部21は、演算部20により生成された駆動信号H1〜H6を、スイッチング素子Q1〜Q6のゲートに供給する。   As shown in FIG. 2, the gate driver unit 21 is connected to the gates of the six switching elements Q1 to Q6 mounted on the inverter circuit unit 14. The gate driver unit 21 supplies the drive signals H1 to H6 generated by the calculation unit 20 to the gates of the switching elements Q1 to Q6.

ここで、インバータ回路部14の6個のスイッチング素子Q1〜Q6は、各ゲートがゲートドライバ部21に接続され、各ドレイン又は各ソースは、モータ11のステータ巻線U、V、Wに接続される。スイッチング素子Q1〜Q6は、ゲートドライバ部21から入力される駆動信号H1〜H6に基づきスイッチング動作を行い、商用交流電源1から整流回路部12を介して供給された電圧を、3相(U相、V相、W相)電圧Vu、Vv、Vwとして、モータ11のステータ巻線U、V、Wに駆動電力を供給する。   Here, each of the six switching elements Q1 to Q6 of the inverter circuit section 14 is connected to the gate driver section 21 and each drain or each source is connected to the stator windings U, V, and W of the motor 11. The The switching elements Q1 to Q6 perform a switching operation based on the drive signals H1 to H6 input from the gate driver unit 21, and supply the voltage supplied from the commercial AC power supply 1 via the rectifier circuit unit 12 to three phases (U phase). , V phase, W phase) The drive power is supplied to the stator windings U, V, W of the motor 11 as the voltages Vu, Vv, Vw.

続いて、第1の実施の形態に係るモータ駆動装置10について、詳細に説明する。モータ駆動装置10は、本実施の形態では、コンデンサ15の両端電圧に基づき、スイッチング素子17のオン・オフを制御する。   Next, the motor drive device 10 according to the first embodiment will be described in detail. In the present embodiment, the motor drive device 10 controls on / off of the switching element 17 based on the voltage across the capacitor 15.

演算部20は、図2に示されるように、コンデンサ電圧検出回路部19に接続している。演算部20は、コンデンサ電圧検出回路部19からの入力に基づき、コンデンサ15の両端電圧Vcを取得し、この両端電圧Vcを監視する。   The calculation unit 20 is connected to the capacitor voltage detection circuit unit 19 as shown in FIG. The calculation unit 20 acquires the voltage Vc across the capacitor 15 based on the input from the capacitor voltage detection circuit unit 19 and monitors the voltage Vc across the capacitor 15.

また、演算部20は、予め所定の上限電圧Vmaxを記憶している。演算部20は、コンデンサ15の両端電圧Vcが上昇し、上限電圧Vmaxに達すると、制御信号Vsを生成し、当該制御信号Vsをスイッチング素子17のゲートに供給する。これにより、スイッチング素子17はオン状態となり、コンデンサ15からインバータ回路部14への電流が許容される。すなわち、コンデンサ15からの放電が可能となる。   In addition, the calculation unit 20 stores a predetermined upper limit voltage Vmax in advance. When the voltage Vc across the capacitor 15 increases and reaches the upper limit voltage Vmax, the arithmetic unit 20 generates the control signal Vs and supplies the control signal Vs to the gate of the switching element 17. Thereby, the switching element 17 is turned on, and a current from the capacitor 15 to the inverter circuit unit 14 is allowed. That is, the capacitor 15 can be discharged.

ここで、演算部20が記憶する上限電圧Vmaxは、例えば、インバータ回路部14に搭載されるスイッチング素子Q1〜Q6の絶対定格値(耐圧)等に基づき予め設定される数値である。スイッチング素子Q1〜Q6がIGBTであり、その絶対定格値が600Vの場合、上限電圧VmaxはIGBTの絶対定格値よりも小さな値、例えば絶対定格値の80%に相当する480Vに設定される。   Here, the upper limit voltage Vmax stored by the calculation unit 20 is a numerical value set in advance based on, for example, the absolute rating values (breakdown voltage) of the switching elements Q1 to Q6 mounted on the inverter circuit unit 14. When switching elements Q1-Q6 are IGBTs and their absolute rating value is 600V, upper limit voltage Vmax is set to a value smaller than the absolute rating value of IGBT, for example, 480V corresponding to 80% of the absolute rating value.

演算部20は、また、商用交流電源1の電源電圧に基づいて、所定の下限電圧Vminを算出する。演算部20は、図2に示されるように、電源電圧検出回路部18に接続している。演算部20は、電源電圧検出回路部18からの入力に基づき、商用交流電源1からの入力電圧Vacを取得し、これに基づき、商用交流電源1の電源電圧実効値Veを取得する。そして、演算部20は、下記の数式(1)に基づいて、下限電圧Vminを算出する。演算部20は、本発明の算出手段に相当する。

Figure 0006443655
The computing unit 20 also calculates a predetermined lower limit voltage Vmin based on the power supply voltage of the commercial AC power supply 1. The calculation unit 20 is connected to the power supply voltage detection circuit unit 18 as shown in FIG. The arithmetic unit 20 acquires the input voltage Vac from the commercial AC power source 1 based on the input from the power source voltage detection circuit unit 18, and acquires the power source voltage effective value Ve of the commercial AC power source 1 based on this. And the calculating part 20 calculates the minimum voltage Vmin based on following Numerical formula (1). The calculation unit 20 corresponds to the calculation means of the present invention.
Figure 0006443655

演算部20は、スイッチング素子17への制御信号Vsの供給中に、コンデンサ15の両端電圧Vcが下降し、下限電圧Vminに達すると、制御信号Vsの供給を停止する。これにより、スイッチング素子17はオフ状態となり、コンデンサ15からの電流は遮断される。すなわち、コンデンサ15からの放電は停止される。ここで、商用交流電源1の電源電圧実効値Veが例えば100Vの場合、下限電圧Vminは約141Vに設定される。   The arithmetic unit 20 stops the supply of the control signal Vs when the voltage Vc across the capacitor 15 decreases during the supply of the control signal Vs to the switching element 17 and reaches the lower limit voltage Vmin. As a result, the switching element 17 is turned off, and the current from the capacitor 15 is cut off. That is, the discharge from the capacitor 15 is stopped. Here, when the power supply voltage effective value Ve of the commercial AC power supply 1 is 100 V, for example, the lower limit voltage Vmin is set to about 141 V.

コンデンサ15の下限電圧Vminの設定値は、商用交流電源1からの入力電圧Vacの最大値に相当する。コンデンサ15の両端電圧Vcを商用交流電源1からの入力電圧Vac以下まで低下させてしまうと、入力電圧Vacからコンデンサ15に電圧が印加され、突入電流が流れる虞がある。そのため、コンデンサ15の両端電圧Vcが商用交流電源1からの入力電圧Vac以下に低下することがないように、下限電圧Vminを設定する。   The set value of the lower limit voltage Vmin of the capacitor 15 corresponds to the maximum value of the input voltage Vac from the commercial AC power supply 1. If the voltage Vc across the capacitor 15 is lowered to the input voltage Vac or less from the commercial AC power supply 1, a voltage is applied from the input voltage Vac to the capacitor 15 and an inrush current may flow. Therefore, the lower limit voltage Vmin is set so that the voltage Vc across the capacitor 15 does not drop below the input voltage Vac from the commercial AC power supply 1.

次に、第1の実施の形態に係るモータ駆動装置10におけるスイッチング素子17をオン・オフする動作について、図3に示すフローチャートに沿って説明する。図3は、本発明の第1の実施の形態に係るモータ駆動装置10におけるスイッチング素子17のオン・オフ制御動作を示すフローチャートである。   Next, the operation of turning on / off the switching element 17 in the motor driving apparatus 10 according to the first embodiment will be described with reference to the flowchart shown in FIG. FIG. 3 is a flowchart showing an on / off control operation of the switching element 17 in the motor driving apparatus 10 according to the first embodiment of the present invention.

モータ駆動装置10が商用交流電源1に接続され、商用交流電源1からの給電が開始されると、商用交流電源1からの入力電圧Vacが、電源電圧検出回路部18から演算部20に入力される。この入力に基づき、演算部20が商用交流電源1の電源電圧実効値Veを取得する(ステップS101)。   When the motor driving device 10 is connected to the commercial AC power source 1 and power feeding from the commercial AC power source 1 is started, the input voltage Vac from the commercial AC power source 1 is input from the power source voltage detection circuit unit 18 to the arithmetic unit 20. The Based on this input, the arithmetic unit 20 acquires the power supply voltage effective value Ve of the commercial AC power supply 1 (step S101).

続いて、演算部20は、電源電圧実効値Veに基づき下限電圧Vminを算出する。演算部20は、数式(1)に基づいて、下限電圧Vminを算出して記憶する(ステップS102)。   Subsequently, the calculation unit 20 calculates the lower limit voltage Vmin based on the power supply voltage effective value Ve. The computing unit 20 calculates and stores the lower limit voltage Vmin based on the formula (1) (step S102).

次に、演算部20は、スイッチング素子17がオン状態及びオフ状態の何れであるかを判断する(ステップS103)。商用交流電源1からの給電開始時、スイッチング素子17のゲートには制御信号は入力されておらず、スイッチング素子17はオフ状態である(ステップS103:YES)。このスイッチング素子17のオフ状態において、演算部20は、コンデンサ電圧検出回路部19からの入力に基づき、コンデンサ15の両端電圧Vcを取得し、この両端電圧Vcと上限電圧Vmaxとを比較する(ステップS104)。両端電圧Vcが上限電圧Vmax未満である場合(ステップS104:NO)、演算部20は、制御信号の生成及び供給を行わず、スイッチング素子17はオフ状態を継続する(ステップS106)。モータ駆動装置10は、ステップS106の後、ステップS103の処理に戻る。演算部20は、スイッチング素子17のオフ状態において両端電圧Vcが上限電圧Vmaxに達するまで、両端電圧Vcの監視を継続する(ステップS103〜S104、S106)。   Next, the computing unit 20 determines whether the switching element 17 is in an on state or an off state (step S103). When power supply from the commercial AC power supply 1 is started, no control signal is input to the gate of the switching element 17, and the switching element 17 is in an off state (step S103: YES). In the OFF state of the switching element 17, the arithmetic unit 20 acquires the voltage Vc across the capacitor 15 based on the input from the capacitor voltage detection circuit unit 19, and compares the voltage Vc across the capacitor 15 with the upper limit voltage Vmax (step). S104). When the both-ends voltage Vc is less than the upper limit voltage Vmax (step S104: NO), the calculation unit 20 does not generate and supply the control signal, and the switching element 17 continues to be in the off state (step S106). The motor drive apparatus 10 returns to the process of step S103 after step S106. The calculation unit 20 continues to monitor the both-end voltage Vc until the both-end voltage Vc reaches the upper limit voltage Vmax in the off state of the switching element 17 (steps S103 to S104, S106).

ステップS104において、両端電圧Vcが上限電圧Vmax以上である場合(ステップS104:YES)、演算部20は、制御信号Vsを生成し、スイッチング素子17のゲートに供給する。これにより、スイッチング素子17はオン状態となり(ステップS105)、コンデンサ15からの放電が開始される。モータ駆動装置10は、ステップS105の後、ステップS103の処理に戻る。   In step S104, when the both-ends voltage Vc is equal to or higher than the upper limit voltage Vmax (step S104: YES), the arithmetic unit 20 generates the control signal Vs and supplies it to the gate of the switching element 17. As a result, the switching element 17 is turned on (step S105), and discharging from the capacitor 15 is started. The motor drive apparatus 10 returns to the process of step S103 after step S105.

スイッチング素子17をオンした後も、演算部20は、コンデンサ15の両端電圧Vcの監視を継続する。演算部20は、スイッチング素子17への制御信号Vsの供給中、すなわち、スイッチング素子17のオン状態において(ステップS103:NO)、両端電圧Vcと下限電圧Vminとを比較する(ステップS107)。両端電圧Vcが下限電圧Vminよりも大きい場合(ステップS107:NO)、演算部20は、制御信号Vsの供給を継続し、スイッチング素子17はオン状態を継続する(ステップS109)。モータ駆動装置10は、ステップS109の後、ステップS103の処理に戻る。演算部20は、スイッチング素子17のオン状態において両端電圧Vcが下限電圧Vminに達するまで、両端電圧Vcの監視を継続する(ステップS103、S107、S109)。   Even after the switching element 17 is turned on, the arithmetic unit 20 continues to monitor the voltage Vc across the capacitor 15. The arithmetic unit 20 compares the both-ends voltage Vc and the lower limit voltage Vmin while the control signal Vs is being supplied to the switching element 17, that is, when the switching element 17 is on (step S103: NO) (step S107). When both-ends voltage Vc is larger than lower limit voltage Vmin (Step S107: NO), operation part 20 continues supply of control signal Vs, and switching element 17 continues an ON state (Step S109). The motor drive apparatus 10 returns to the process of step S103 after step S109. The calculation unit 20 continues to monitor the both-ends voltage Vc until the both-ends voltage Vc reaches the lower limit voltage Vmin in the ON state of the switching element 17 (steps S103, S107, S109).

両端電圧Vcが下降し、下限電圧Vmin以下となると(ステップS107:YES)、演算部20は、スイッチング素子17への制御信号Vsの供給を停止する。これにより、スイッチング素子17はオフ状態となり(ステップS108)、コンデンサ15からの放電は停止される。モータ駆動装置10は、ステップS108の後、ステップS103の処理に戻る。演算部20は、両端電圧Vcの監視を継続する。   When the both-ends voltage Vc falls and becomes equal to or lower than the lower limit voltage Vmin (step S107: YES), the calculation unit 20 stops supplying the control signal Vs to the switching element 17. Thereby, the switching element 17 is turned off (step S108), and the discharge from the capacitor 15 is stopped. The motor drive apparatus 10 returns to the process of step S103 after step S108. The arithmetic unit 20 continues to monitor the voltage Vc at both ends.

上記のように、コンデンサ15の両端電圧Vcが上昇して上限電圧Vmaxに達すると、スイッチング素子17がオンされて、コンデンサ15に蓄積された電荷が放電される。また、コンデンサ15の両端電圧Vcが下降して下限電圧Vminに達すると、スイッチング素子17がオフされて、コンデンサ15からの放電が停止される。   As described above, when the voltage Vc across the capacitor 15 rises and reaches the upper limit voltage Vmax, the switching element 17 is turned on and the charge accumulated in the capacitor 15 is discharged. Further, when the voltage Vc across the capacitor 15 decreases and reaches the lower limit voltage Vmin, the switching element 17 is turned off and the discharge from the capacitor 15 is stopped.

図4は、本発明の第1の実施の形態に係るモータ駆動装置10における電圧、電流及び信号の波形を説明する図である。図4(a)は、商用交流電源1から整流回路部12に入力される入力電圧Vacの時間変化を示す。図4(b)は、インバータ回路部14に入力される入力電圧Vinvの時間変化を示し、図4(c)は、インバータ回路部14に入力される入力電流Iinvの時間変化を示す。図4(d)は、コンデンサ15の両端電圧Vcの時間変化を示し、図4(e)は、演算部20から出力される制御信号Vsの時間変化を示す。ここで、図4(a)〜図4(e)は、商用交流電源1からモータ駆動装置10への給電開始から一定の時間が経過した後の波形図である。   FIG. 4 is a diagram for explaining voltage, current, and signal waveforms in the motor drive device 10 according to the first embodiment of the present invention. FIG. 4A shows the change over time of the input voltage Vac input from the commercial AC power supply 1 to the rectifier circuit unit 12. FIG. 4B shows the time change of the input voltage Vinv input to the inverter circuit unit 14, and FIG. 4C shows the time change of the input current Iinv input to the inverter circuit unit 14. 4D shows the time change of the voltage Vc across the capacitor 15, and FIG. 4E shows the time change of the control signal Vs output from the arithmetic unit 20. Here, FIG. 4A to FIG. 4E are waveform diagrams after a certain period of time has elapsed from the start of power supply from the commercial AC power supply 1 to the motor drive device 10.

コンデンサ15の両端電圧Vcは、インバータ回路部14からの回生電力や外来ノイズ等を吸収して上昇する。そして、両端電圧Vcが上限電圧Vmaxに達すると、図4(d)及び図4(e)に示されるように、演算部20から制御信号Vsが出力され、スイッチング素子17がオン状態になる。これにより、コンデンサ15からの放電が可能となり、コンデンサ15の両端電圧Vcは下降する。   The voltage Vc across the capacitor 15 rises by absorbing regenerative power, external noise, and the like from the inverter circuit unit 14. When the both-end voltage Vc reaches the upper limit voltage Vmax, as shown in FIGS. 4D and 4E, the control signal Vs is output from the arithmetic unit 20, and the switching element 17 is turned on. As a result, the capacitor 15 can be discharged, and the voltage Vc across the capacitor 15 drops.

コンデンサ15の両端電圧Vcが下限電圧Vminに達すると、図4(d)及び図4(e)に示されるように、制御信号Vsの出力は停止され、スイッチング素子17はオフ状態になる。これにより、コンデンサ15からの放電は停止され、コンデンサ15の両端電圧Vcは再び上昇する。   When the voltage Vc across the capacitor 15 reaches the lower limit voltage Vmin, as shown in FIGS. 4D and 4E, the output of the control signal Vs is stopped and the switching element 17 is turned off. As a result, the discharge from the capacitor 15 is stopped, and the voltage Vc across the capacitor 15 rises again.

インバータ回路部14への入力電圧Vinvの波形(図4(b))は、商用交流電源1からの入力電圧Vac(図4(a))を全波整流した波形と、制御信号Vsの出力期間(図4(e))を除いて略相似形になる。これは、コンデンサ15からの放電を不可とすることにより、入力電圧Vinvが平滑されないためである。制御信号Vsの出力期間では、インバータ回路部14の入力電圧Vinvは、コンデンサ15からの放電により、入力電圧Vacを全波整流した波形と相似形になった場合と比較して、電圧値が上昇することとなる。これは、コンデンサ15に蓄積されたエネルギーがインバータ回路部14に印加されることを意味し、すなわち、エネルギーの利用効率の向上に繋がる。   The waveform of the input voltage Vinv to the inverter circuit unit 14 (FIG. 4B) is a waveform obtained by full-wave rectifying the input voltage Vac (FIG. 4A) from the commercial AC power supply 1 and the output period of the control signal Vs. Except for (FIG. 4 (e)), it is substantially similar. This is because the input voltage Vinv is not smoothed by disabling discharge from the capacitor 15. In the output period of the control signal Vs, the voltage value of the input voltage Vinv of the inverter circuit unit 14 increases compared to the case where the input voltage Vac becomes similar to the waveform obtained by full-wave rectification due to the discharge from the capacitor 15. Will be. This means that the energy stored in the capacitor 15 is applied to the inverter circuit unit 14, that is, the use efficiency of energy is improved.

また、インバータ回路部14の入力電圧Vinvの波形と入力電流Iinvの波形とは、図4(b)及び図4(c)に示されるように略相似形となる。これは、コンデンサ15に直列にダイオード16を接続することにより、入力電流Iinvに高調波歪みが生じないためであり、入力電圧Vinvと入力電流Iinvとの位相が略一致することを示す。したがって、容量の大きな平滑コンデンサを設ける場合と比較して、大幅に力率が改善されることとなる。   Further, the waveform of the input voltage Vinv and the waveform of the input current Iinv of the inverter circuit section 14 are substantially similar as shown in FIGS. 4B and 4C. This is because harmonic distortion does not occur in the input current Iinv by connecting the diode 16 in series with the capacitor 15, and the phases of the input voltage Vinv and the input current Iinv substantially match. Therefore, the power factor is greatly improved as compared with the case where a smoothing capacitor having a large capacity is provided.

以上のように、本実施の形態のモータ駆動装置10によれば、インバータ回路部14からの回生電力や外来ノイズ等を吸収するためのコンデンサ15に、ダイオード16及びスイッチング素子17が接続され、コンデンサ15の両端電圧Vcが上限電圧Vmaxに達するまでは、コンデンサ15への入力電流は許容される一方、コンデンサ15からの放電は不可とされる。したがって、整流後の電流における高調波歪みの発生を抑制し、大容量の平滑コンデンサを設けた場合と比較して力率の低下を抑制可能となる。   As described above, according to the motor drive device 10 of the present embodiment, the diode 16 and the switching element 17 are connected to the capacitor 15 for absorbing regenerative power, external noise, and the like from the inverter circuit unit 14. Until the voltage Vc at both ends of 15 reaches the upper limit voltage Vmax, the input current to the capacitor 15 is allowed, but the discharge from the capacitor 15 is disabled. Therefore, the occurrence of harmonic distortion in the current after rectification can be suppressed, and a reduction in power factor can be suppressed as compared with the case where a large-capacity smoothing capacitor is provided.

また、コンデンサ15の両端電圧Vcが上限電圧Vmaxに達すると、スイッチング素子17がオン状態とされ、コンデンサ15からの放電が可能とされるため、コンデンサ15の過度な電圧上昇を防止可能となる。したがって、モータ11の駆動を制限せずとも、回路の損傷を防止可能となり、モータ11を長時間継続して駆動可能となる。このとき、コンデンサ15から放出されたエネルギーは、インバータ回路部14を介してモータ11に印加されるので、エネルギーの利用効率が向上され、モータ11の運転性能の向上が可能となる。更に、コンデンサ15の両端電圧Vcの上昇を抑えることができるため、上限電圧Vmaxを適宜に設定することにより、インバータ回路部14のスイッチング素子Q1〜Q6をその絶対定格値(耐圧)が高いもの(例えば600V)を使用しなくてもよくなり、安価なスイッチング素子を使用することが可能となる。   Further, when the both-ends voltage Vc of the capacitor 15 reaches the upper limit voltage Vmax, the switching element 17 is turned on and discharge from the capacitor 15 is enabled, so that an excessive voltage increase of the capacitor 15 can be prevented. Therefore, it is possible to prevent the circuit from being damaged without restricting the driving of the motor 11, and the motor 11 can be continuously driven for a long time. At this time, the energy released from the capacitor 15 is applied to the motor 11 via the inverter circuit unit 14, so that the energy use efficiency is improved and the driving performance of the motor 11 can be improved. Further, since the rise of the voltage Vc across the capacitor 15 can be suppressed, the switching elements Q1 to Q6 of the inverter circuit unit 14 have high absolute rating values (withstand voltage) by appropriately setting the upper limit voltage Vmax ( For example, it is not necessary to use 600V), and an inexpensive switching element can be used.

更に、コンデンサ15からの放電開始後、両端電圧Vcが下限電圧Vminまで低下すると、スイッチング素子17がオフ状態とされ、コンデンサ15からの放電を再び不可とするので、突入電流の発生を防止して、モータ11の安定した駆動が可能となる。   Further, after the discharge from the capacitor 15 is started, when the both-end voltage Vc decreases to the lower limit voltage Vmin, the switching element 17 is turned off, and the discharge from the capacitor 15 is disabled again. The motor 11 can be driven stably.

また、モータ駆動装置10を電動工具に組み込んで使用した場合、所望の出力で長時間継続して作業可能となり、操作性及び作業性が向上される。   Further, when the motor drive device 10 is used by being incorporated in an electric tool, it is possible to work continuously for a long time with a desired output, and operability and workability are improved.

次に、第2の実施の形態に係るモータ駆動装置について、図2、図5及び図6を参照して説明する。第2の実施の形態に係るモータ駆動装置は、図2に示す第1の実施の形態に係るモータ駆動装置10と同様の構成を有し、本実施の形態では、後述するゼロクロスからの経過時間に基づき、スイッチング素子17のオン・オフを制御する。   Next, a motor drive device according to a second embodiment will be described with reference to FIG. 2, FIG. 5, and FIG. The motor drive device according to the second embodiment has the same configuration as the motor drive device 10 according to the first embodiment shown in FIG. 2, and in this embodiment, the elapsed time from the zero cross described later. Based on the above, on / off of the switching element 17 is controlled.

電源電圧検出回路部18は、本実施の形態では、商用交流電源1からの入力電圧Vacが0になるゼロクロスを検出する。電源電圧検出回路部18は、本発明のゼロクロス検出手段に相当する。   In the present embodiment, the power supply voltage detection circuit unit 18 detects a zero cross where the input voltage Vac from the commercial AC power supply 1 becomes zero. The power supply voltage detection circuit unit 18 corresponds to zero cross detection means of the present invention.

また、演算部20は、本実施の形態では、図示せぬ放電開始タイマ及び放電停止タイマを有し、放電開始時刻及び放電停止時刻までのカウントダウンを行う。演算部20は、本発明の計時手段に相当する。   In the present embodiment, the arithmetic unit 20 has a discharge start timer and a discharge stop timer (not shown), and counts down to the discharge start time and the discharge stop time. The computing unit 20 corresponds to the time measuring means of the present invention.

演算部20は、予め所定の時間T1を記憶している。放電開始タイマは、この所定の時間T1を初期値として、カウント値t1のカウントダウンを行う。演算部20は、電源電圧検出回路部18からの入力に基づき、各ゼロクロスの検出時刻に、放電開始タイマによるt1のカウントダウンを開始する。そして、カウント値t1が0になる、すなわち、ゼロクロスからの経過時間が所定の時間T1に達すると、演算部20は、放電開始時刻に達したことを検知し、コンデンサ15からの放電を開始すべく、制御信号Vsを生成し、スイッチング素子17のゲートに供給する。これにより、スイッチング素子17はオン状態となり、コンデンサ15からの放電が可能となる。ここで、ゼロクロスからの経過時間は、本発明の放電制御時間に相当する。   The calculation unit 20 stores a predetermined time T1 in advance. The discharge start timer counts down the count value t1 using the predetermined time T1 as an initial value. Based on the input from the power supply voltage detection circuit unit 18, the calculation unit 20 starts the countdown of t1 by the discharge start timer at each zero cross detection time. When the count value t1 becomes 0, that is, when the elapsed time from the zero cross reaches a predetermined time T1, the calculation unit 20 detects that the discharge start time has been reached, and starts discharging from the capacitor 15. Therefore, the control signal Vs is generated and supplied to the gate of the switching element 17. Thereby, the switching element 17 is turned on, and the capacitor 15 can be discharged. Here, the elapsed time from the zero cross corresponds to the discharge control time of the present invention.

また、演算部20は、予め所定の時間T2を記憶している。放電停止タイマは、この所定の時間T2を初期値として、カウント値t2のカウントダウンを行う。演算部20は、放電開始タイマのカウント値t1が0になり、放電開始時刻に達すると、放電停止タイマによるカウント値t2のカウントダウンを開始する。そして、放電停止タイマのカウント値t2が0になる、すなわち、放電開始時刻からの経過時間が所定の時間T2に達すると、演算部20は、放電停止時刻に達したことを検知し、コンデンサ15からの放電を停止すべく、スイッチング素子17への制御信号Vsの供給を停止する。これにより、スイッチング素子17はオフ状態となり、コンデンサ15からの放電は遮断される。   Moreover, the calculating part 20 has memorize | stored predetermined time T2 previously. The discharge stop timer counts down the count value t2 using the predetermined time T2 as an initial value. When the count value t1 of the discharge start timer becomes 0 and the discharge start time is reached, the arithmetic unit 20 starts to count down the count value t2 by the discharge stop timer. When the count value t2 of the discharge stop timer becomes 0, that is, when the elapsed time from the discharge start time reaches a predetermined time T2, the arithmetic unit 20 detects that the discharge stop time has been reached, and the capacitor 15 The supply of the control signal Vs to the switching element 17 is stopped in order to stop the discharge from. Thereby, the switching element 17 is turned off, and the discharge from the capacitor 15 is cut off.

ここで、所定の時間T1は、商用交流電源1からの入力電圧Vacの半周期T/2よりも短くなるような値に設定される。また、所定の時間T2は、商用交流電源1からの入力電圧Vacの周期Tから所定の時間T1の2倍を減じた値となるべく設定される。すなわち、本実施の形態では、2×T1+T2=Tの関係式が成り立つように、所定の時間T1及びT2が設定される。所定の時間T1は、本発明の第1の所定時間に相当する。また、所定の時間T1と所定の時間T2との和、すなわちT1+T2は、本発明の第2の所定時間に相当する。   Here, the predetermined time T1 is set to a value that is shorter than the half cycle T / 2 of the input voltage Vac from the commercial AC power supply 1. The predetermined time T2 is set to be a value obtained by subtracting twice the predetermined time T1 from the period T of the input voltage Vac from the commercial AC power supply 1. That is, in the present embodiment, the predetermined times T1 and T2 are set so that the relational expression 2 × T1 + T2 = T is established. The predetermined time T1 corresponds to the first predetermined time of the present invention. The sum of the predetermined time T1 and the predetermined time T2, that is, T1 + T2, corresponds to the second predetermined time of the present invention.

次に、第2の実施の形態に係るモータ駆動装置10におけるスイッチング素子17をオン・オフする動作について、図5に示すフローチャートに沿って説明する。図5は、本発明の第2の実施の形態に係るモータ駆動装置10におけるスイッチング素子17のオン・オフ制御動作を示すフローチャートである。   Next, the operation of turning on / off the switching element 17 in the motor drive device 10 according to the second embodiment will be described with reference to the flowchart shown in FIG. FIG. 5 is a flowchart showing an on / off control operation of the switching element 17 in the motor driving apparatus 10 according to the second embodiment of the present invention.

モータ駆動装置10が商用交流電源1に接続され、商用交流電源1からの給電が開始されると、商用交流電源1の入力電圧Vacが、電源電圧検出回路部18から演算部20に入力される。この入力に基づき、演算部20は、入力電圧Vacが0になるゼロクロスを検出する(ステップS201:YES)。演算部20は、ゼロクロスを検出すると、放電開始タイマをオンする(ステップS202)。放電開始タイマは、カウント値t1=T1からのカウントダウンを開始する。   When the motor drive device 10 is connected to the commercial AC power source 1 and power feeding from the commercial AC power source 1 is started, the input voltage Vac of the commercial AC power source 1 is input from the power source voltage detection circuit unit 18 to the arithmetic unit 20. . Based on this input, the arithmetic unit 20 detects a zero cross where the input voltage Vac becomes 0 (step S201: YES). When calculating zero cross, calculation unit 20 turns on the discharge start timer (step S202). The discharge start timer starts counting down from the count value t1 = T1.

次に、演算部20は、スイッチング素子17がオン状態及びオフ状態の何れであるかを判断する(ステップS203)。商用交流電源1からの給電開始時、スイッチング素子17のゲートには制御信号は入力されておらず、スイッチング素子17はオフ状態である(ステップS203:YES)。このスイッチング素子17のオフ状態において、演算部20は、放電開始タイマによるカウント値を監視する。放電開始タイマがアンダフローではない、すなわちカウント値が0に達していない場合(ステップS204:NO)、演算部20は、制御信号の生成及び供給を行わず、スイッチング素子17はオフ状態を継続する(ステップS207)。モータ駆動装置10は、ステップS207の後、ステップS201の処理に戻る。演算部20は、スイッチング素子17のオフ状態において放電開始タイマのカウント値t1が0に達するまで、カウント値t1の監視を継続する(ステップS201〜S204、S207)。   Next, the computing unit 20 determines whether the switching element 17 is in an on state or an off state (step S203). When power supply from the commercial AC power supply 1 is started, no control signal is input to the gate of the switching element 17, and the switching element 17 is in an off state (step S203: YES). In the OFF state of the switching element 17, the arithmetic unit 20 monitors the count value by the discharge start timer. When the discharge start timer is not underflow, that is, when the count value has not reached 0 (step S204: NO), the arithmetic unit 20 does not generate and supply the control signal, and the switching element 17 continues to be in the off state. (Step S207). The motor drive apparatus 10 returns to the process of step S201 after step S207. The arithmetic unit 20 continues to monitor the count value t1 until the count value t1 of the discharge start timer reaches 0 in the OFF state of the switching element 17 (steps S201 to S204, S207).

ステップS204において、放電開始タイマがアンダフローである、すなわちカウント値t1が0以下である場合(ステップS204:YES)、演算部20は、制御信号Vsを生成し、スイッチング素子17のゲートに供給する。これにより、スイッチング素子17はオン状態となり(ステップS205)、コンデンサ15からの放電が開始される。また、演算部20は、放電停止タイマをオンする(ステップS206)。放電停止タイマは、カウント値t2=T2からのカウントダウンを開始する。モータ駆動装置10は、ステップS206の後、ステップS201の処理に戻る。   In step S204, when the discharge start timer is underflow, that is, the count value t1 is 0 or less (step S204: YES), the arithmetic unit 20 generates the control signal Vs and supplies it to the gate of the switching element 17. . As a result, the switching element 17 is turned on (step S205), and discharging from the capacitor 15 is started. Moreover, the calculating part 20 turns ON a discharge stop timer (step S206). The discharge stop timer starts counting down from the count value t2 = T2. The motor drive apparatus 10 returns to the process of step S201 after step S206.

スイッチング素子17をオンした後も、演算部20は、ゼロクロスの検出を行う。ステップS201において、ゼロクロスが検出されない場合(ステップS201:NO)、演算部20は、スイッチング素子17がオン状態及びオフ状態の何れであるかを判断する(ステップS203)。スイッチング素子17がオン状態である場合(ステップS203:NO)、演算部20は、スイッチング素子17のオン後にカウントダウンを開始した放電停止タイマのカウント値t2を監視する。放電停止タイマがアンダフローではない、すなわちカウント値t2が0に達していない場合(ステップS208:NO)、演算部20は、制御信号Vsの供給を継続し、スイッチング素子17はオン状態を継続する(ステップS210)。モータ駆動装置10は、ステップS210の後、ステップS201の処理に戻る。演算部20は、スイッチング素子17のオン状態において、ゼロクロスの検出及び放電停止タイマのカウント値t2の監視を継続する(ステップS201〜S203、S208、S210)。   Even after the switching element 17 is turned on, the arithmetic unit 20 detects zero crossing. In step S201, when the zero cross is not detected (step S201: NO), the arithmetic unit 20 determines whether the switching element 17 is in the on state or the off state (step S203). When the switching element 17 is in the on state (step S203: NO), the arithmetic unit 20 monitors the count value t2 of the discharge stop timer that has started counting down after the switching element 17 is turned on. When the discharge stop timer is not underflow, that is, the count value t2 has not reached 0 (step S208: NO), the arithmetic unit 20 continues to supply the control signal Vs, and the switching element 17 continues to be in the ON state. (Step S210). The motor drive apparatus 10 returns to the process of step S201 after step S210. The arithmetic unit 20 continues to detect the zero cross and monitor the count value t2 of the discharge stop timer in the ON state of the switching element 17 (steps S201 to S203, S208, and S210).

スイッチング素子17のオン状態において、演算部20が次のゼロクロスを検出する(ステップS201:YES)と、演算部20は、放電開始タイマをオンする(ステップS202)。放電開始タイマは、カウント値t1=T1からのカウントダウンを開始する。このとき、放電開始タイマ及び放電停止タイマは、いずれもオン状態であり、それぞれカウント値t1及びt2のカウントダウンを行っている。   When the calculation unit 20 detects the next zero cross in the ON state of the switching element 17 (step S201: YES), the calculation unit 20 turns on the discharge start timer (step S202). The discharge start timer starts counting down from the count value t1 = T1. At this time, the discharge start timer and the discharge stop timer are both in the on state, and count down t1 and t2, respectively.

演算部20は、スイッチング素子17がオン状態であると判断する(ステップS203:NO)と、放電停止タイマのカウント値t2を監視する。そして、放電停止タイマがアンダフローである、すなわちカウント値t2が0以下である場合(ステップS208:YES)、演算部20は、スイッチング素子17への制御信号Vsの供給を停止する。これにより、スイッチング素子17はオフ状態となり(ステップS209)、コンデンサ15からの放電は停止される。モータ駆動装置10は、ステップS210の後、ステップS201の処理に戻る。演算部20は、放電開始タイマのカウント値t1の監視を行う(ステップS201〜S204、S207)。   If the arithmetic unit 20 determines that the switching element 17 is in the on state (step S203: NO), the arithmetic unit 20 monitors the count value t2 of the discharge stop timer. When the discharge stop timer is underflow, that is, when the count value t2 is 0 or less (step S208: YES), the arithmetic unit 20 stops supplying the control signal Vs to the switching element 17. As a result, the switching element 17 is turned off (step S209), and the discharge from the capacitor 15 is stopped. The motor drive apparatus 10 returns to the process of step S201 after step S210. The computing unit 20 monitors the count value t1 of the discharge start timer (steps S201 to S204, S207).

上記のように、ゼロクロスの検出から所定の時間T1が経過すると、スイッチング素子17がオンされて、コンデンサ15に蓄積された電荷が放電される。また、スイッチング素子17のオン後、所定の時間T2が経過すると、スイッチング素子17がオフされて、コンデンサ15からの放電が停止される。   As described above, when a predetermined time T1 has elapsed since the detection of the zero cross, the switching element 17 is turned on and the electric charge accumulated in the capacitor 15 is discharged. When a predetermined time T2 elapses after the switching element 17 is turned on, the switching element 17 is turned off and the discharge from the capacitor 15 is stopped.

図6は、本発明の第2の実施の形態に係るモータ駆動装置10における電圧、タイマカウント値及び信号の波形を説明する図である。図6(a)は、商用交流電源1から整流回路部12に入力される入力電圧Vacの時間変化を示し、図6(b)は、インバータ回路部14に入力される入力電圧Vinvの時間変化を示す。図6(c)は、放電開始タイマのカウント値t1の時間変化を示し、図6(d)は、放電停止タイマのカウント値t2の時間変化を示す。図6(e)は、コンデンサ15の両端電圧Vcの時間変化を示し、図6(f)は、演算部20から出力される制御信号Vsの時間変化を示す。ここで、図6(a)〜図6(f)は、商用交流電源1からモータ駆動装置10への給電開始から一定の時間が経過した後の波形図である。   FIG. 6 is a diagram for explaining a voltage, a timer count value, and a signal waveform in the motor driving apparatus 10 according to the second embodiment of the present invention. 6A shows the change over time of the input voltage Vac input from the commercial AC power supply 1 to the rectifier circuit unit 12, and FIG. 6B shows the change over time of the input voltage Vinv input to the inverter circuit unit 14. Indicates. FIG. 6C shows a time change of the count value t1 of the discharge start timer, and FIG. 6D shows a time change of the count value t2 of the discharge stop timer. FIG. 6E shows the time change of the voltage Vc across the capacitor 15, and FIG. 6F shows the time change of the control signal Vs output from the calculation unit 20. Here, FIG. 6A to FIG. 6F are waveform diagrams after a certain time has elapsed from the start of power supply from the commercial AC power supply 1 to the motor drive device 10.

商用交流電源1からの入力電圧Vacが0になるゼロクロスが検出されると、図6(a)及び図6(c)に示されるように、放電開始タイマがオンされ、カウント値t1のカウントダウンが開始される。そして、t1=0になると、図6(c)及び図6(f)に示されるように、演算部20から制御信号Vsが出力され、スイッチング素子17がオン状態になる。これにより、コンデンサ15からの放電が可能となり、図6(e)に示されるように、コンデンサ15の両端電圧Vcは下降する。また、図6(d)に示されるように、放電停止タイマがオンされ、カウント値t2のカウントダウンが開始される。   When the zero cross where the input voltage Vac from the commercial AC power supply 1 becomes 0 is detected, as shown in FIGS. 6A and 6C, the discharge start timer is turned on, and the count down of the count value t1 is performed. Be started. When t1 = 0, as shown in FIGS. 6C and 6F, the control signal Vs is output from the arithmetic unit 20, and the switching element 17 is turned on. As a result, the capacitor 15 can be discharged, and the voltage Vc across the capacitor 15 drops as shown in FIG. 6 (e). Further, as shown in FIG. 6D, the discharge stop timer is turned on, and the countdown of the count value t2 is started.

制御信号Vsの出力中に、次のゼロクロスが検出されると、図6(a)及び図6(c)に示されるように、放電開始タイマが再度オンされ、カウント値t1のカウントダウンが開始される。   When the next zero cross is detected during the output of the control signal Vs, the discharge start timer is turned on again and the count down of the count value t1 is started as shown in FIGS. 6 (a) and 6 (c). The

t2=0になると、図6(d)及び図6(f)に示されるように、制御信号Vsの出力が停止され、スイッチング素子17がオフ状態になる。これにより、コンデンサ15からの放電は停止され、図6(e)に示されるように、コンデンサ15の両端電圧Vcは再び上昇する。   When t2 = 0, as shown in FIG. 6D and FIG. 6F, the output of the control signal Vs is stopped, and the switching element 17 is turned off. As a result, the discharge from the capacitor 15 is stopped, and the voltage Vc across the capacitor 15 rises again as shown in FIG. 6 (e).

インバータ回路部14への入力電圧Vinvの波形(図6(b))は、第1の実施の形態と同様に、商用交流電源1からの入力電圧Vac(図6(a))を全波整流した波形と、制御信号Vsの出力期間(図6(f))を除いて略相似形になる。制御信号Vsの出力期間では、インバータ回路部14の入力電圧Vinvは、コンデンサ15の放電により、コンデンサ15に蓄積されたエネルギーがインバータ回路部14に印加され、電圧値が上昇することとなる。ここで、放電開始タイマ及び放電停止タイマの初期値T1及びT2は、商用交流電源1の周期Tに対して2×T1+T2=Tとなるべく設定されるので、制御信号Vsの出力期間は、商用交流電源1の入力電圧Vacのゼロクロスの前後の期間となる。したがって、コンデンサ15からインバータ回路部14にエネルギーが印加されるのは、インバータ回路部14への入力電圧Vinvの値が小さくなる期間である。この期間にコンデンサ15からの放電を行うことにより、インバータ回路部14への入力電圧Vinvが大きくなりすぎて回路を損傷することを確実に防止するとともに、モータ11にエネルギーを印加して運転効率を向上させることが可能となる。   The waveform of the input voltage Vinv to the inverter circuit unit 14 (FIG. 6B) is the full-wave rectification of the input voltage Vac (FIG. 6A) from the commercial AC power supply 1 as in the first embodiment. Except for the waveform and the output period of the control signal Vs (FIG. 6 (f)), they are substantially similar. During the output period of the control signal Vs, the energy stored in the capacitor 15 is applied to the inverter circuit unit 14 by the discharge of the capacitor 15 and the voltage value of the input voltage Vinv of the inverter circuit unit 14 increases. Here, since the initial values T1 and T2 of the discharge start timer and the discharge stop timer are set to be 2 × T1 + T2 = T with respect to the cycle T of the commercial AC power supply 1, the output period of the control signal Vs is the commercial AC This is a period before and after the zero crossing of the input voltage Vac of the power source 1. Therefore, the energy is applied from the capacitor 15 to the inverter circuit unit 14 during a period when the value of the input voltage Vinv to the inverter circuit unit 14 is small. By discharging the capacitor 15 during this period, the input voltage Vinv to the inverter circuit unit 14 is prevented from being excessively increased and damage to the circuit is reliably prevented, and the operation efficiency is improved by applying energy to the motor 11. It becomes possible to improve.

以上のように、本実施の形態のモータ駆動装置10によれば、商用交流電源1のゼロクロスからの経過時間が計時され、所定の時間が経過すると、スイッチング素子17がオン状態とされ、コンデンサ15からの放電が可能とされる。したがって、簡易な制御により放電のタイミングを制御可能となり、コンデンサ15の過度な電圧上昇を防止して回路の破損を防止できる。また、コンデンサ15の放電は、ゼロクロスの前後の期間になされるため、コンデンサ15の両端電圧Vc及びインバータ回路部14の入力電圧Vinvの過度な上昇を防止して、回路の損傷を確実に防止可能となるとともに、エネルギーの利用効率及びモータ11の運転性能の向上が可能となる。   As described above, according to the motor drive device 10 of the present embodiment, the elapsed time from the zero cross of the commercial AC power supply 1 is counted, and when the predetermined time has elapsed, the switching element 17 is turned on and the capacitor 15 It is possible to discharge from. Therefore, the discharge timing can be controlled by simple control, and an excessive voltage rise of the capacitor 15 can be prevented to prevent circuit damage. Further, since the capacitor 15 is discharged before and after the zero crossing, the voltage Vc across the capacitor 15 and the input voltage Vinv of the inverter circuit unit 14 can be prevented from excessively rising, and circuit damage can be reliably prevented. In addition, the energy utilization efficiency and the driving performance of the motor 11 can be improved.

なお、本実施の形態では、放電開始タイマによりゼロクロスの検出からの計時を行うとともに、放電停止タイマにより放電開始時刻からの計時を行ったが、本発明はこれに限定されない。例えば、放電開始時刻の後、次のゼロクロスが検出されると、放電停止タイマによる計時を行い、所定時間、すなわち本発明の第2の所定時間が経過した後に、放電を停止すべくスイッチング素子17への制御信号Vsの供給を停止することも可能である。   In the present embodiment, the time from the detection of the zero cross is measured by the discharge start timer and the time from the discharge start time is measured by the discharge stop timer. However, the present invention is not limited to this. For example, when the next zero cross is detected after the discharge start time, the time is measured by the discharge stop timer, and the switching element 17 is stopped to stop the discharge after a predetermined time, that is, the second predetermined time of the present invention has elapsed. It is also possible to stop the supply of the control signal Vs.

次に、第3の実施の形態に係るモータ駆動装置30について、図7を参照して説明する。図7は、本発明の第3の実施の形態に係るモータ駆動装置30の電気的構成を示す回路図である。第3の実施の形態に係るモータ駆動装置30は、スイッチング素子17に代えて放電抵抗31を設けた点が、第1及び第2の実施の形態に係るモータ駆動装置10(図2)とは異なる。以下、第1及び第2の実施の形態に係るモータ駆動装置10と同一の構成については同一の符号で示し、これらについての詳しい説明を省略する。   Next, a motor driving device 30 according to a third embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 7 is a circuit diagram showing an electrical configuration of the motor drive device 30 according to the third embodiment of the present invention. The motor drive device 30 according to the third embodiment is different from the motor drive device 10 (FIG. 2) according to the first and second embodiments in that a discharge resistor 31 is provided instead of the switching element 17. Different. Hereinafter, the same components as those of the motor driving apparatus 10 according to the first and second embodiments are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

本実施の形態のモータ駆動装置30では、コンデンサ15、ダイオード16及び放電抵抗31が、図7に示されるように、ダイオード16の下流側にコンデンサ15を直列に接続するとともに、ダイオード16の下流且つコンデンサ15の上流に放電抵抗31を接続して、整流回路部12の出力側において、整流回路部12からインバータ回路部14へとつながる電流経路から分岐して、インバータ回路部14に並列に接続される。コンデンサ15、ダイオード16及び放電抵抗31は、本発明の第2回路を構成する。   In the motor drive device 30 of the present embodiment, the capacitor 15, the diode 16, and the discharge resistor 31 connect the capacitor 15 in series to the downstream side of the diode 16, as shown in FIG. A discharge resistor 31 is connected upstream of the capacitor 15, and is branched from a current path connected from the rectifier circuit unit 12 to the inverter circuit unit 14 on the output side of the rectifier circuit unit 12, and connected in parallel to the inverter circuit unit 14. The The capacitor 15, the diode 16, and the discharge resistor 31 constitute a second circuit of the present invention.

放電抵抗31は、その一端をコンデンサ15とダイオード16のカソードとの間に接続され、他端をダイオード16のアノードとインバータ回路部14との間に接続される。放電抵抗31は、本発明の放電手段及び第3回路に相当する。   The discharge resistor 31 has one end connected between the capacitor 15 and the cathode of the diode 16, and the other end connected between the anode of the diode 16 and the inverter circuit unit 14. The discharge resistor 31 corresponds to the discharge means and the third circuit of the present invention.

演算部32は、モータ11の回転方向や回転数等を制御すべく、ステータ巻線U、V、Wへの通電方向を制御する。   The calculation unit 32 controls the energization direction to the stator windings U, V, and W so as to control the rotation direction and the rotation speed of the motor 11.

上記のように、コンデンサ15には、ダイオード16及び放電抵抗31の並列回路が直列に接続されるが、ダイオード16は、放電抵抗31に比較してインピーダンスが低いため、コンデンサ15はダイオード16側からノイズ等のエネルギーを吸収することとなる。そして、吸収されたエネルギーは、放電抵抗31により熱に変換して放出される。   As described above, the parallel circuit of the diode 16 and the discharge resistor 31 is connected to the capacitor 15 in series. However, since the impedance of the diode 16 is lower than that of the discharge resistor 31, the capacitor 15 is connected from the diode 16 side. Energy such as noise is absorbed. The absorbed energy is converted into heat by the discharge resistor 31 and released.

上記のように、モータ駆動装置30を構成することにより、演算部32によりスイッチング素子のオン・オフ制御を行わずとも、コンデンサ15の両端電圧の上昇を抑制可能となる。   By configuring the motor drive device 30 as described above, it is possible to suppress an increase in the voltage across the capacitor 15 without performing the on / off control of the switching element by the calculation unit 32.

以上のように、本実施の形態に係るモータ駆動装置30では、スイッチング素子に代えて放電抵抗31が設けられ、コンデンサ15に蓄積された電荷が放電抵抗31により熱に変換して放出されるので、コンデンサ15の電圧上昇を抑制可能となる。したがって、複雑な制御をせずとも、回路の破損を防止することができる。   As described above, in the motor drive device 30 according to the present embodiment, the discharge resistor 31 is provided instead of the switching element, and the charge accumulated in the capacitor 15 is converted into heat by the discharge resistor 31 and released. Thus, the voltage rise of the capacitor 15 can be suppressed. Therefore, the circuit can be prevented from being damaged without complicated control.

次に、第4の実施の形態に係るモータ駆動装置40について、図8を参照して説明する。図8は、本発明の第4の実施の形態に係るモータ駆動装置40の電気的構成を示す回路図である。第4の実施の形態に係るモータ駆動装置40は、放電抵抗31に加えて更にツェナーダイオード41を設けた点が、第3の実施の形態に係るモータ駆動装置30(図7)とは異なる。以下、第3の実施の形態に係るモータ駆動装置30と同一の構成については同一の符号で示し、これらについての詳しい説明を省略する。   Next, a motor driving device 40 according to a fourth embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 8 is a circuit diagram showing an electrical configuration of a motor drive device 40 according to the fourth embodiment of the present invention. The motor drive device 40 according to the fourth embodiment differs from the motor drive device 30 (FIG. 7) according to the third embodiment in that a Zener diode 41 is further provided in addition to the discharge resistor 31. Hereinafter, the same components as those of the motor drive device 30 according to the third embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

本実施の形態のモータ駆動装置40では、コンデンサ15、ダイオード16、放電抵抗31及びツェナーダイオード41が、図8に示されるように、ダイオード16の下流側にコンデンサ15を直列に接続するとともに、ダイオード16の下流且つコンデンサ15の上流に放電抵抗31を接続し、更にツェナーダイオード41を放電抵抗31に直列且つコンデンサ15に並列に接続して、整流回路部12の出力側において、整流回路部12からインバータ回路部14へとつながる電流経路から分岐して、インバータ回路部14に並列に接続される。コンデンサ15、ダイオード16、放電抵抗31及びツェナーダイオード41は、本発明の第2回路を構成する。また、放電抵抗31およびツェナーダイオード41は、本発明の第3回路を構成する。   In the motor drive device 40 of the present embodiment, the capacitor 15, the diode 16, the discharge resistor 31, and the Zener diode 41 are connected to the capacitor 15 in series downstream of the diode 16 as shown in FIG. A discharge resistor 31 is connected downstream of 16 and upstream of the capacitor 15, and a Zener diode 41 is further connected in series with the discharge resistor 31 and in parallel with the capacitor 15. From the rectifier circuit unit 12, It branches from the current path connected to the inverter circuit unit 14 and is connected to the inverter circuit unit 14 in parallel. The capacitor 15, the diode 16, the discharge resistor 31, and the Zener diode 41 constitute a second circuit of the present invention. Further, the discharge resistor 31 and the Zener diode 41 constitute a third circuit of the present invention.

ツェナーダイオード41は、そのカソードを放電抵抗31、ダイオード16及びコンデンサ15の接続部に接続され、そのアノードをコンデンサ15とインバータ回路部14との間に接続される。   The Zener diode 41 has a cathode connected to the connection portion of the discharge resistor 31, the diode 16 and the capacitor 15, and an anode connected between the capacitor 15 and the inverter circuit portion 14.

上記のように、モータ駆動装置40を構成することにより、コンデンサ15の両端電圧が所定の上限電圧を越えて上昇することを確実に防止可能となる。   As described above, by configuring the motor drive device 40, it is possible to reliably prevent the voltage across the capacitor 15 from rising beyond a predetermined upper limit voltage.

以上のように、本実施の形態に係るモータ駆動装置30では、スイッチング素子に代えて放電抵抗31が設けられるとともに、更にコンデンサ15に並列にツェナーダイオード41が設けられるので、コンデンサ15の電圧を所定の電圧に保持可能となる。したがって、複雑な制御をせずとも、回路の破損を防止することができる。   As described above, in the motor drive device 30 according to the present embodiment, the discharge resistor 31 is provided instead of the switching element, and the Zener diode 41 is further provided in parallel with the capacitor 15, so that the voltage of the capacitor 15 is set to a predetermined value. Can be maintained at a voltage of. Therefore, the circuit can be prevented from being damaged without complicated control.

1 商用交流電源
10、30、40 モータ駆動装置
11 モータ
12 整流回路部
13 コンデンサ
14 インバータ回路部
15 コンデンサ
16 ダイオード
17 スイッチング素子
18 電源電圧検出回路部
19 コンデンサ電圧検出回路部
20、32 演算部
31 放電抵抗
41 ツェナーダイオード
50 インパクトドライバ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Commercial AC power supply 10, 30, 40 Motor drive device 11 Motor 12 Rectifier circuit part 13 Capacitor 14 Inverter circuit part 15 Capacitor 16 Diode 17 Switching element 18 Power supply voltage detection circuit part 19 Capacitor voltage detection circuit part 20, 32 Operation part 31 Discharge Resistor 41 Zener diode 50 Impact driver

Claims (6)

モータと、
交流電源からの交流電力を整流する第1回路と、
前記第1回路から出力される電力を変換して、前記モータに供給するインバータ回路と、
前記インバータ回路に並列に接続され、前記第1回路から出力される前記電力が入力される第2回路であって、逆流防止手段と、前記逆流防止手段の下流側に直列に接続される電荷蓄積手段と、前記逆流防止手段の下流且つ前記電荷蓄積手段の上流に接続され、該電荷蓄積手段に蓄積された電荷を放電するための放電手段と、を有する第2回路と、
前記放電手段による放電を制御する制御手段と、
前記電荷蓄積手段の両端電圧を検出する両端電圧検出手段と、
前記交流電源の電源電圧を検出する電源電圧検出手段と、を備え、
前記制御手段は、前記両端電圧が所定の上限電圧に達すると、前記放電手段による放電を開始させ、前記放電手段による前記放電の開始後、前記両端電圧が所定の下限電圧に達すると、前記放電を停止させるように構成され、
前記電源電圧に基づき前記所定の下限電圧を算出する算出手段を更に備えることを特徴とするモータ駆動装置。
A motor,
A first circuit for rectifying AC power from an AC power source;
An inverter circuit that converts electric power output from the first circuit and supplies the converted electric power to the motor;
A second circuit connected in parallel to the inverter circuit and to which the electric power output from the first circuit is input, the backflow prevention means, and a charge storage connected in series downstream of the backflow prevention means And a second circuit having a discharge means for discharging the charge accumulated in the charge accumulation means, connected to the downstream of the backflow prevention means and upstream of the charge accumulation means,
Control means for controlling discharge by the discharge means;
Both-end voltage detection means for detecting the both-end voltage of the charge storage means;
Power supply voltage detection means for detecting the power supply voltage of the AC power supply,
The control means starts discharge by the discharge means when the both-end voltage reaches a predetermined upper limit voltage, and after the start of the discharge by the discharge means, when the both-end voltage reaches a predetermined lower limit voltage, the discharge means Is configured to stop
The motor drive device further comprising a calculating means for calculating the predetermined lower limit voltage based on the power supply voltage.
モータと、
交流電源からの交流電力を整流する第1回路と、
前記第1回路から出力される電力を変換して、前記モータに供給するインバータ回路と、
前記インバータ回路に並列に接続され、前記第1回路から出力される前記電力が入力される第2回路であって、逆流防止手段と、前記逆流防止手段の下流側に直列に接続される電荷蓄積手段と、前記逆流防止手段の下流且つ前記電荷蓄積手段の上流に接続され、該電荷蓄積手段に蓄積された電荷を放電するための放電手段と、を有する第2回路と、
前記放電手段による放電を制御する制御手段と、
前記第1回路に入力される前記交流電力のゼロクロスを検出するゼロクロス検出手段と、
前記ゼロクロスの検出からの経過時間を放電制御時間として計測する計時手段と、を備え、
前記制御手段は、前記放電制御時間が第1の所定時間に達すると、前記放電手段による放電を開始させることを特徴とするモータ駆動装置。
A motor,
A first circuit for rectifying AC power from an AC power source;
An inverter circuit that converts electric power output from the first circuit and supplies the converted electric power to the motor;
A second circuit connected in parallel to the inverter circuit and to which the electric power output from the first circuit is input, the backflow prevention means, and a charge storage connected in series downstream of the backflow prevention means And a second circuit having a discharge means for discharging the charge accumulated in the charge accumulation means, connected to the downstream of the backflow prevention means and upstream of the charge accumulation means,
Control means for controlling discharge by the discharge means;
Zero-cross detection means for detecting a zero-cross of the AC power input to the first circuit;
Time measuring means for measuring the elapsed time from the detection of the zero cross as a discharge control time,
The motor drive device according to claim 1, wherein the control means starts discharge by the discharge means when the discharge control time reaches a first predetermined time.
前記制御手段は、前記放電制御時間が第2の所定時間に達すると、前記放電を停止させることを特徴とする請求項2記載のモータ駆動装置。   3. The motor drive device according to claim 2, wherein the control unit stops the discharge when the discharge control time reaches a second predetermined time. 4. 前記放電手段は、スイッチング素子であることを特徴とする請求項1乃至3の何れか1項に記載のモータ駆動装置。   The motor driving apparatus according to claim 1, wherein the discharging unit is a switching element. 前記放電手段は、放電抵抗であることを特徴とする請求項1記載のモータ駆動装置。   The motor driving apparatus according to claim 1, wherein the discharging unit is a discharging resistor. 前記第2回路は、前記放電抵抗に直列に接続され且つ前記電荷蓄積手段に並列に接続されるツェナーダイオードを更に有することを特徴とする請求項5記載のモータ駆動装置。   6. The motor driving apparatus according to claim 5, wherein the second circuit further includes a Zener diode connected in series to the discharge resistor and connected in parallel to the charge storage unit.
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