JPH0265694A - Ac spindle motor driver circuit - Google Patents

Ac spindle motor driver circuit

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Publication number
JPH0265694A
JPH0265694A JP63216482A JP21648288A JPH0265694A JP H0265694 A JPH0265694 A JP H0265694A JP 63216482 A JP63216482 A JP 63216482A JP 21648288 A JP21648288 A JP 21648288A JP H0265694 A JPH0265694 A JP H0265694A
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JP
Japan
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spindle motor
power
circuit
voltage
drive circuit
Prior art date
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Pending
Application number
JP63216482A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Mitsuhiko Hirota
広田 光彦
Tadashi Inoue
正 井上
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fanuc Corp
Original Assignee
Fanuc Corp
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Publication date
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Publication of JPH0265694A publication Critical patent/JPH0265694A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To regeneratively control in a small-sized circuit by employing a voltage drive type transistor in a conversion semiconductor bridge circuit for converting or inverting a commercial power source to drive a spindle motor, and driving it with an optical/voltage converter. CONSTITUTION:3-phase AC voltages RNT are 3-phase full-wave rectified by voltage drive type transistor MBT elements through a switch MCC and a reactor ACR. Then, 3-phase VVVF AC voltages (u)-(w) are generated by MBT elements Q11-Q16 to drive a spindle motor M. When the motor M is decelerated, a power is regenerated. The gates of the MBTs are controlled by photoelectric converters 1, 2. A light emitting element L1 generates a light by the rise of an input signal IN through an inverter 4, and the MBTQ is turned ON by a photodetector S1. A light emitting element L2 generates a light by the fall of the signal IN through a buffer 3, and the MBTQ is turned OFF by a photodetector S2. Thus, the number of components is reduced to facilitate the control of a large current and the control of a high speed rotation.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明はACスピンドルモータの力行/回生制御を行う
ACスピンドルモータ駆動回路に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to an AC spindle motor drive circuit that performs power running/regeneration control of an AC spindle motor.

(従来の技術) 工作機械を駆動するACスピンドルモータ(ACモータ
)は、その駆動する負荷の特性により加速、または減速
を繰返し、その負荷トルクが正、または負に変化する場
合がある。
(Prior Art) An AC spindle motor (AC motor) that drives a machine tool repeatedly accelerates or decelerates depending on the characteristics of the load it drives, and its load torque may change in a positive or negative direction.

そして、減速時の回転エネルギーの処理方法として種々
の制御手段があるが、電気的制動手段として回転エネル
ギーを電力に変換して電源に送電する回生制御が行える
駆動回路が広く用いられている。
There are various control means for processing rotational energy during deceleration, but a drive circuit that can perform regenerative control of converting rotational energy into electric power and transmitting it to a power source is widely used as an electric braking means.

第3図はこの種の駆動回路の一例を示す回路図を示すも
ので、ACモータの駆動時には三相電源をブリッジ回路
に接続されたDI−pgにより直流に変換し、T r 
11〜T r 1t3によるインバータ回路にて交流電
力としてACモータに供給してカ行させる。また回生制
御時にはACモータからの電力をD11〜01Gにより
整流後、T r 1〜Tr6による半導体ブリッジ回路
により交流電力に変換して電力回生を行っている。
Figure 3 shows a circuit diagram showing an example of this type of drive circuit. When driving an AC motor, a three-phase power supply is converted to DC by a DI-PG connected to a bridge circuit, and T r
11 to T r 1t3, the inverter circuit supplies the AC power as alternating current power to the AC motor. Further, during regeneration control, power from the AC motor is rectified by D11 to 01G, and then converted to AC power by a semiconductor bridge circuit of Tr1 to Tr6 to perform power regeneration.

そして、ブリッジ接を充されたT r 11〜Tr16
のインバータ回路などには電流容量の大なるパワートラ
ンジスタがそれぞれ使用されており、これらのパワート
ランジスタのベース回路には、例えば第4図に示すよう
なドライブ回路が用いられている。
And Tr 11 to Tr 16 filled with bridge contact
Power transistors with large current capacities are used in inverter circuits and the like, and a drive circuit as shown in FIG. 4, for example, is used in the base circuit of these power transistors.

(発明が解決しようとする課題) 上述のようなパワートランジスタを用いた駆動回路では
、ブリッジ回路に接続されたそれぞれのトランジスタの
ベースには、そのドライブ用に第4図のようなドライブ
回路を要することになり、このドライブ回熱には電流増
幅用や電圧増幅用のトランジスタの他、ダイオード、コ
ンデンサ、抵抗などの電気部品が必要となるため、これ
らの部品数が多く、実装するプリント基板が大型となっ
てスペースを要するとともに、このドライブ回路の電源
が必要となるという欠点を有している。
(Problem to be Solved by the Invention) In a drive circuit using power transistors as described above, a drive circuit as shown in Fig. 4 is required at the base of each transistor connected to the bridge circuit. This drive heat generation requires electrical components such as current amplification and voltage amplification transistors, as well as diodes, capacitors, and resistors, so the number of these components is large and the printed circuit board to be mounted is large. This has disadvantages in that it requires space and also requires a power source for this drive circuit.

本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであり、
その目的は、ACスピンドルモータをカ行/回生制御す
る駆動回路の部品数を減少させようとするACスピンド
ルモータの駆動回路を提供することにある。
The present invention was made in view of such problems,
An object of the present invention is to provide a drive circuit for an AC spindle motor that reduces the number of components in the drive circuit that controls the AC spindle motor to carry/regenerate.

(課題を解決するための手段) 本発明によれば、交流電力を整流後、半導体ブリッジ回
路のインバータにて交流周波数と電圧を制御してACス
ピンドルモータを駆動するとともに、該ACスピンドル
モータの減速時にはその8導起電力を整流平滑し半導体
ブリッジ回路により交流電力に変換して電源回生を行う
ACスピンドルモータ駆動回路において、前記半導体ブ
リッジ回路の半導体素子に電圧駆動形トランジスタを採
用するとともに、該トランジスタのドライブ回路に光電
圧変換素子を使用したACスピンドルモータ駆動回路が
提供される。
(Means for Solving the Problems) According to the present invention, after rectifying AC power, the inverter of the semiconductor bridge circuit controls the AC frequency and voltage to drive the AC spindle motor, and at the same time decelerates the AC spindle motor. In an AC spindle motor drive circuit that sometimes rectifies and smoothes the induced electromotive force and converts it into AC power using a semiconductor bridge circuit to regenerate power, a voltage-driven transistor is adopted as the semiconductor element of the semiconductor bridge circuit, and the transistor An AC spindle motor drive circuit using a photovoltage conversion element in the drive circuit is provided.

(作用) 本発明では、半導体ブリッジ回路の半導体素子として電
圧駆動形トランジスタを採用するとともに、そのドライ
ブ回路に光電圧変換素子を使用したので、前段の電源が
不要となりドライブ回路の構成部品点数が減じ、実装部
品のスペースが小型となる作用がある。
(Function) In the present invention, a voltage-driven transistor is used as the semiconductor element of the semiconductor bridge circuit, and a photovoltage conversion element is used in the drive circuit. Therefore, a power source in the previous stage is not required, and the number of components in the drive circuit is reduced. This has the effect of reducing the space for mounted components.

(実施例) つぎに本発明の実施例について図面を用いて詳細に説明
する。
(Example) Next, an example of the present invention will be described in detail using the drawings.

第1図は本発明の一実施例を示すドライブ回路図で、第
2図は本実施例を用いた駆動回路の主要部の回路図であ
る。
FIG. 1 is a drive circuit diagram showing one embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a circuit diagram of the main part of the drive circuit using this embodiment.

第2図において、MCCは回路開閉器、ACRはリアク
トルであり、ダイオードD1〜D6をそれぞれ並列に有
する半導体素子Ql#Q6にて構成されるブリッジ回路
と接続されている。なお、半導体素子Q1%Q6は電圧
駆動形トランジスタ(MBT)が採用され、FET(を
界効果トランジスタ)のように入力インピーダンスが非
常に大きいトランジスタで、入力としてベースに所定の
電圧を印加するのみで大電流が制御できるものである。
In FIG. 2, MCC is a circuit breaker and ACR is a reactor, which are connected to a bridge circuit constituted by semiconductor elements Ql#Q6 each having diodes D1 to D6 in parallel. Note that the semiconductor element Q1%Q6 uses a voltage-driven transistor (MBT), which is a transistor with a very large input impedance like an FET (field effect transistor), and can be operated by simply applying a predetermined voltage to the base as an input. Large current can be controlled.

そして、ACスピンドルモータ(ACモータ)Mのカ行
駆動時は三相交流電源R,S、Tからの電力をol−w
[)6に供給して整流作動させて直流に変換させ、また
ACそ一タMの電力回生時にはQ、〜Q6によりオン/
オフ制御された出力を電源に回生ずる通電回路となるも
のである。
When the AC spindle motor (AC motor) M is driven in parallel, the power from the three-phase AC power supplies R, S, and T is ol-w.
[)6 to operate the rectifier and convert it to DC, and when regenerating the power of the AC converter M, it is turned on/off by Q, ~Q6.
This serves as a current-carrying circuit that regenerates the off-controlled output to the power source.

半導体素子Qll”””QIEはMBTからなりACモ
ータMのカ行駆動時に平滑コンデンサC2からの直流電
力を交a電力に変換するインバータ回路であり、後述す
るドライブ回路(DR)に人力されるコントローラRC
の信号に応じて、交流出力の電圧および周波数が*J御
され、ACそ一タMの回転数やトルクが制御されるよう
構成されてる。なおフライバックダイオードとしてQl
l”’QIEiのそれぞれに並列接続されているDIl
〜D16は、減速時のACモータMからの8起電力を整
流して平滑コンデンサC2に送電するものである。
The semiconductor element Qll"""QIE consists of an MBT and is an inverter circuit that converts the DC power from the smoothing capacitor C2 into AC power when the AC motor M is driven in reverse direction, and is a controller manually operated by the drive circuit (DR) described later. R.C.
According to the signal, the voltage and frequency of the AC output are controlled *J, and the rotation speed and torque of the AC motor M are controlled. In addition, as a flyback diode, Ql
DIl connected in parallel to each of l"'QIEi
~D16 rectifies the 8 electromotive force from the AC motor M during deceleration and transmits the rectified power to the smoothing capacitor C2.

抵抗器R1とダイオードDinとは平滑コンデンサC2
と、Ql〜Q5のオン/オフ制御のブリッジ回路(Dt
−06の整流回路)に接続され、ダイオードD工。の導
通方向はカ行駆動時にDI”’DEiの整流回路よりQ
ll〜Q16のインバータ回路に通電するよう接続され
ている。
Resistor R1 and diode Din are smoothing capacitor C2
and a bridge circuit for on/off control of Ql to Q5 (Dt
-06 rectifier circuit) and diode D. The direction of conduction is Q from the rectifier circuit of DI'''DEi when driving
It is connected to supply current to the inverter circuits ll to Q16.

また、CDは電流検出器で、それぞれ検出した電流信号
をコントローラRCに送信するものである。
Moreover, CD is a current detector, and each detected current signal is transmitted to the controller RC.

つぎに、第1図は第2図に示す半導体素子Ql −−Q
6 、Ql 1−wQIEiのMBTのドライブ回路を
示すもので、1および2は光電圧変換素子で、発光素子
と太陽電池素子からなる発電素子とを有し、通電による
発光素子の光エネルギーによって発電素子が発電して所
定の電圧を出力するものである。そして、電源+側から
抵抗器R2を介して発光素子1,1が接続されてバッフ
13を通じて信号入力INに結線され、発光素子L1は
電源+側には抵抗器R3が、信号人力INにはインバー
タ4が接続されている。また、発電素子s、、s2の出
力はR,Cによる時定数を有する積分回路を介してMB
T素子のQの入力に供給されている。
Next, FIG. 1 shows the semiconductor element Ql --Q shown in FIG.
6, Ql 1-wQIEi MBT drive circuit is shown, 1 and 2 are photovoltage conversion elements, which have a power generation element consisting of a light emitting element and a solar cell element, and generate electricity using the light energy of the light emitting element when energized. The element generates electricity and outputs a predetermined voltage. Then, the light emitting elements 1 and 1 are connected from the power supply + side through the resistor R2 and connected to the signal input IN through the buffer 13, and the light emitting element L1 is connected to the power supply + side with the resistor R3 and to the signal input IN. Inverter 4 is connected. In addition, the output of the power generating elements s,, s2 is transmitted to the MB via an integrating circuit having a time constant due to R and C.
It is supplied to the Q input of the T element.

つぎに、上述のように構成された本実施例の作動につい
て説明する。第1図において、13号入力INに図示の
パルス波が印加されると、パルス波の立上がり時にはバ
ッファ3を介して電源+側より発光素子L1に電流が流
れて発光するとともに、この発光により発電された発光
素子LLからの電圧は積分回路R,Cを介してQの人力
に印加され、入力インピーダンスの高いMBTはオンに
なって、コレクタ電流が流れることになる。
Next, the operation of this embodiment configured as described above will be explained. In Fig. 1, when the pulse wave shown in the figure is applied to input No. 13 IN, at the rising edge of the pulse wave, a current flows from the power supply + side to the light emitting element L1 through the buffer 3 and emits light, and this light emission generates electricity. The voltage from the light-emitting element LL is applied to the input voltage Q via the integrating circuits R and C, and the MBT with high input impedance is turned on, causing a collector current to flow.

つぎに、人力されたパルス波の立下り時には、インバー
タ4を介して発光素子L2に電流が流れ、発電時の極性
が異なる発電素子S2からの電圧が積分回路R,Cを介
してQの入力に印加される。このため、MBTはオフと
なってコレクタ電流は遮断されることになる。そして、
積分回路のC,Rの値を変化させて時定数を設定するこ
とにより、Qのオン/オフ時間が調節できることになる
Next, when the manually generated pulse wave falls, a current flows through the inverter 4 to the light emitting element L2, and the voltage from the power generating element S2, which has a different polarity during power generation, is input to the Q through the integrating circuits R and C. is applied to Therefore, the MBT is turned off and the collector current is cut off. and,
By changing the values of C and R of the integrating circuit and setting the time constant, the on/off time of Q can be adjusted.

このように第2図においてコントローラRCからの制御
信号がそ、れぞれのドライブ回路を介してQll〜Q1
6のインバータ回路、および91〜0日のブリッジ回路
に加わることにより、それぞれの半導体素子QのMBT
の入力が光電圧変換素子の発電素子の電圧により制御さ
れ、所定のカ行駆動の制御や、電力回生の制御が行われ
ることになる。
In this way, in FIG. 2, the control signal from the controller RC is transmitted through the respective drive circuits to Qll to Q1.
By joining the inverter circuit of 6 and the bridge circuit of 91 to 0, the MBT of each semiconductor element Q is
The input is controlled by the voltage of the power generation element of the photovoltage conversion element, and predetermined row drive control and power regeneration control are performed.

以上、本発明を上述の実施例によって説明したが、本発
明の主旨の範囲内で種々の変形や応用が可能であり、こ
れらを本発明の範囲から排除するものではない。
Although the present invention has been described above with reference to the above-mentioned embodiments, various modifications and applications are possible within the scope of the gist of the present invention, and these are not excluded from the scope of the present invention.

(発明の効果) 本発明によれば、半導体ブリッジ回路を構成する半導体
素子として電圧駆動形トランジスタを採用するとともに
、そのドライブ回路として光電圧変換素子を使用したの
で、このドライブ回路では前段の電源が不必要で、部品
点数が減するため実装するプリント基板が小型となる利
点があり、また、電圧駆動形トランジスタはスイッチン
グ速度が早いため高速回転の制御が容易となり、更に部
品点数の減少による信頼性が向上するという効果も得ら
れる。
(Effects of the Invention) According to the present invention, a voltage-driven transistor is employed as the semiconductor element constituting the semiconductor bridge circuit, and a photovoltage conversion element is used as the drive circuit. It is unnecessary and has the advantage of reducing the number of parts, which reduces the size of the printed circuit board to be mounted.Also, voltage-driven transistors have fast switching speeds, making it easy to control high-speed rotation, and the reduced number of parts also improves reliability. It also has the effect of improving.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の一実施例を示すドライブ回路図、第2
図は本実施例を用いた駆動回路の主要部の回路図、第3
図は従来の駆動回路の回路図、第4図は従来のドライブ
回路の一例の回路図である。 1.2・・・光電圧変換素子、3・・・バッファ、4・
・・インバータ、Q・・・電圧駆動形トランジスタ(M
BT)。 特許出願人  ファナック株式会社 代  理  人   弁理士  辻        實
手元光ネ甫正書(自発) 昭和63年10月 特許庁長官 吉 1)文 毅 殿 ■、事件の表示 昭和63年 特許願 第218482号2、発明の名称 ACスピンドルモータ駆動回路 3、補正をする者 事件との関係  特許出願人 5日 (1)明細書第8頁第1行目の「バッファ3」を「イン
バータ4」と訂正する。 (2)明細書第8頁第8行目の「インバータ4」を「バ
ッファ3」と訂正する。 図面第1 図を別紙の通り訂正する。 名称 ファナック株式会社 イナ  バ   セイウ エ モン 代表者   稲 葉 清右衛門 4、代理人 6゜ 7゜ 補正の対象 明細書のr発明の詳細な説明1の欄、 補正の内容 および図面
FIG. 1 is a drive circuit diagram showing one embodiment of the present invention, and FIG.
The figure is a circuit diagram of the main part of the drive circuit using this embodiment.
The figure is a circuit diagram of a conventional drive circuit, and FIG. 4 is a circuit diagram of an example of a conventional drive circuit. 1.2... Photovoltage conversion element, 3... Buffer, 4...
...Inverter, Q...Voltage driven transistor (M
BT). Patent Applicant: Representative of FANUC Co., Ltd., Patent Attorney: Mitsune Tsuji, Mitsune Fusho (spontaneous), Director General of the Japan Patent Office, October 1988, Yoshi 1) Takeshi Moon■, Indication of the case, 1988 Patent Application No. 218482 2 , Name of the invention AC spindle motor drive circuit 3, Relationship with the person making the amendment Case Patent applicant 5th (1) "Buffer 3" in the first line of page 8 of the specification is corrected to "inverter 4." (2) "Inverter 4" on page 8, line 8 of the specification is corrected to "buffer 3." Figure 1 of the drawing is corrected as shown in the attached sheet. Name: FANUC Co., Ltd. Inaba Seiuemon Representative: Seiemon Inaba 4, Agent: 6゜7゜Column 1 of Detailed Description of the Invention of the Specification Subject to Amendment, Contents of Amendment and Drawings

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 交流電力を整流後、半導体ブリッジ回路のインバータに
て交流周波数と電圧を制御してACスピンドルモータを
駆動するとともに、該ACスピンドルモータの減速時に
はその誘導起電力を整流平滑し半導体ブリッジ回路によ
り交流電力に変換して電源回生を行うACスピンドルモ
ータ駆動回路において、前記半導体ブリッジ回路の半導
体素子に電圧駆動形トランジスタを採用するとともに、
該トランジスタのドライブ回路に光電圧変換素子を使用
したことを特徴とするACスピンドルモータ駆動回路。
After rectifying the AC power, the inverter of the semiconductor bridge circuit controls the AC frequency and voltage to drive the AC spindle motor, and when the AC spindle motor is decelerated, the induced electromotive force is rectified and smoothed, and the semiconductor bridge circuit converts the AC power into AC power. In the AC spindle motor drive circuit that performs power regeneration by converting the power into
An AC spindle motor drive circuit characterized in that a photovoltage conversion element is used in the drive circuit of the transistor.
JP63216482A 1988-08-31 1988-08-31 Ac spindle motor driver circuit Pending JPH0265694A (en)

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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62144597A (en) * 1985-12-19 1987-06-27 Fanuc Ltd Driving circuit for high tension type ac machine

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