JPH0274193A

JPH0274193A - 誘導電動機駆動装置

Info

Publication number: JPH0274193A
Application number: JP63225478A
Authority: JP
Inventors: Yoshimoto Fujioka; 藤岡　良基; Mitsuhiko Hirota; 広田　光彦; Tadashi Inoue; 正井上
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 1988-09-08
Filing date: 1988-09-08
Publication date: 1990-03-14

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は誘導電動機のカ行／回生制御を行う誘導電動機
駆動装置に関する。

（従来の技術）工作機械を駆動する誘導電動機は、その駆動する負荷の
特性により加速、また減速を繰返し、その負荷トルクが
正、または負に変化する場合がある。

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。

第６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、誘導電動機の駆動時には三相電源をブリッジ回路
に接続されたＤ１〜Ｄ６により直流に変換し、Ｔｒｌｌ
〜Ｔ　ｒ　１６によるインバータ回路にて交流電力とし
て誘導電動機に供給してカ行させる。また回生制御時に
は誘導電動機からの電力をＤｌｌ〜Ｄ１６により整流後
、Ｔｒ□〜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。

そして、ブリッジ接続されたＴ　ｒ　１１〜Ｔｒ１ｓ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７図に示すような
ドライブ回路が用いられている。

そして、これらの図面に示す駆動回路やドライブ回路な
どが一枚のプリント基板上に実装されている。

（発明が解決しようとする課題）上述のようにパワートランジスのドライブ回路や話４電
動機の駆動回路を一枚のプリント基板に収納した装置で
は、誘導電動機に供給する高電圧回路と、ドライブ回路
などの低電圧回路とが一緒に配置されるので、相互間の
絶縁のために間隔を広くとる必要があり、したがフてプ
リント基板が大型になるという不具合が生じており、特
に高電圧回路の絶縁が破壊の場合には低電圧回路も影響
を受けて、障害が発生する虞がある。

また、高電圧回路の電流の断続などの誘導により、低電
圧回路にノイズが発生する欠点もあり、さらに、パワー
トランジスタのベースの駆動には電流増幅が必要のため
、この駆動用エネルギーも伝達する必要がある。

本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであり、
その目的は誘導電動機を回転制御する駆動回路やドライ
ブ回路を簡略にして小型化し、さらに信頼性を向上させ
ようとする訪導電！！Ｉ］８ａ駆動装置を提供すること
にある。

（課題を解決するための手段）本発明によれば、交流電動力を整流後、半導体ブリッジ
回路のインバータにより交流周波数と電圧を制御して誘
導電動機を駆動するとともに、該誘導電動機の減速時に
はその誘導起電力を整流平滑して半導体ブリッジ回路に
より交流電力に変換して電源への回生を行う誘導電動機
駆動装置において、前記半導体ブリッジ回路としてモジ
ュール化した電圧駆動形トランジスタと、該トランジス
タを駆動する低電圧ドライバー回路とを採用するととも
に、これら回路を接続して同一装置内に収納した誘導電
動機駆動装置が提供される。

（作用）本発明では、半導体ブリッジ回路にモジュール化した電
圧駆動形トランジスタを用い、その駆動用に低エネルギ
ードライバー回路を採用し、これらを光ケーブルにより
接続して同一装置内に収納したので、高電圧回路と低電
圧回路とがそれぞれ絶縁され、耐ノイズ性が向上する作
用があり、また電圧駆動型トランジスタのモジュールの
採用によりドライバー回路が簡略になり、全体としてコ
ンパクト化される作用もある。

（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。

第３図は本発明の実施例が用いられる駆動回路の主要部
の回路図である。

第３図において、ＭＣＣは回路開閉器、ＡＣＲはりアク
ドルであり、ダイオードＤｌ〜Ｄ６をそれぞれ並列に有
する半導体素子Ｑ１〜ＱＢ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、またはＩＧＢＴ）が採用
され、ＦＥＴ（電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、人力とし
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。

そして、誘導電動機Ｍの力行駆動時は三相交流電源Ｒ，
Ｓ、Ｔからの電力をＤ１〜Ｄ日に供給して整流作動させ
て直流に変換させ、また誘導電動＠Ｍの電力回生時には
Ｑ１〜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。

半導体素子Ｑｌｌ〜ＱＬ６はＭＢＴまたはＩＧＢＴから
なり説導！動機Ｍのカ行駆動時に平滑コンデンサＣ２か
らの直流電力を交流電力に変換するインバータ回路であ
り、後述する・ドライバー回路（ＤＲ）に入力されるコ
ントローラＲＣの信号に応じて、交流出力の電圧および
周波数が制御され、誘導電動機Ｍの回転数やトルクが制
御されるよう構成されている。なおフライバックダイオ
ードとして、Ｑ！１〜Ｑ１６のそれぞれに並列接続され
ているＤ１１〜Ｄ１６は、減速時の８導電動機Ｍからの
誘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。

抵抗器Ｒ１とダイオードＤ１０とは平滑コンデンサＣ２
と、Ｑ１〜Ｑ６のオン／オフ制御のブリッジ回路（Ｄｉ
〜Ｄ６の整流回路）に接続され、ダイオードＤＩＯの導
通方向はカ行駆動時にＤ１〜Ｄ６の整流回路よりＱ１１
〜Ｑ１６のインバータ回路に通電するよう接続されてい
る。

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。

つぎに第４図（ａ、ｂ）はドライバー回路のゲート回路
を示すもので、第４図（ａ）は制御用電源端子をもつも
のの一例であり、トランスＴからＲ，Ｃの積分回路を介
して電圧駆動形トランジスタを制御するものである。ま
た第４図（ｂ）は制御用電源端子をもたないものの一例
で、太陽電池素子からなる発電素子Ｓの発電電圧がフォ
トトランジスタｐｈを通じて積分回路より電圧駆動形ト
ランジスタの入力に印加されてその電流を制御するもの
である。

第５図は第３図に示した駆動回路の回生制御用の半導体
モジュール、あるいはインバータ用の半導体モジュール
の回路を示したもので、Ｑ１〜Ｑｅ　＜Ｑｓ　ｔ　〜Ｑ
ｌ　６　）とＤ１〜Ｄｓ　（Ｄ１１〜Ｄ１日）とを接続
して一つのモジュールに組込んだものである。

第１図は本実施例の全体を示す構成図で、１は数値制御
装置（ＮＣ）で８導電動機Ｍを数値制御するもの、２は
制御回路でＮＣＩからの指令を光ケーブル５により受信
し、出力側の光ケーブル６により回生制御用の半導体モ
ジュール３とインバータ用の半導体モジュール４のゲー
ト回路に送信するものである。なお、この時のゲート回
路は第４図（ｂ）に示す光変換形のゲート回路が光イン
ターフエイス用ドライバー７に使用される。そして第２
図は光変換を行う光インターフエイス用ドライバー回路
の内蔵タイプの電圧駆動形半導体素子の一例の斜視図で
、ドライバー回路が半導体素子とともに組込まれてコン
パクトに一体化されたものである。なお、図示のＡは光
インターフエイス信号端子で、他のＵ、Ｖ・・・・・・
はそれぞれの回路に接続される端子類である。

このように構成された本実施例においては、ＮＣ１から
の制御指令は光ケーブル５によって制御回路２の光イン
ターフエイスドライバー７に入力され、さらに、制御回
路２の出力側の光インターフエイスドライバー７から光
ケーブル６により、光インターフエイスドライバーを内
蔵した回生制御用とインバータ用の半導体モジュール３
および４に伝達される。モして訪導電動機Ｍは所定のカ
行駆動の制御や電力回生の制御が行われることになる。

この間、制御回路の低電圧回路と説導電動＠Ｍ用の高電
圧回路とはそれぞれ十分に絶縁が計られるとになる。

以上、本発明を上述の一実施例によって説明したが、例
えば第４図（ａ）に示すトランス使用のドライバー回路
にて電圧駆動形トランジスタを駆動するように本発明の
主旨の範囲内で種々の変形が可能であり、これらの変形
を本発明の範囲から排除するものではない。

（発明の効果）本発明によれば、誘導電動機用の大電流を制御する半導
体素子として電圧駆動形トランジスタを採用して並列接
続のダイオードとともにモジュールに組込み、電圧駆動
形トランジスタの駆動用として光インターフエイス用の
ドライバーを用いて制御信号を光ケーブルにて伝達する
よう構成したので、誘導電動機用の高電圧回路とドライ
ブ回路などの低電圧回路との間の絶縁が十分に行われ、
耐ノイズ性が向上するとともに、制御回路の集積化が計
られ、密度の高い実装ができて装置が小型化される効果
がある。

また本発明によれば、電圧駆動形トランジスタの採用に
より、その駆動回路の電流増幅部分が省略できてドライ
バー回路が簡略化される効果も生する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の全体を示す構成図、第２図
は光インターフエイスドライバ回路の内蔵タイプの電圧
駆動形半導体素子の一例の斜視図、第３図は本実施例が
用いらねる駆動回路の主要部の回路図、第４図はドライ
バー回路を示す回路図、第５図は半導体モジュールの回
路図、第６図は従来の訓導電動機駆動回路の回路図、第
７図はそのドライブ回路の回路図である。１・・・ＮＣ装置、２・・・制御回路、３，４・・・半
導体モジュール、５．６・・・光ケーブル、７・・・光
インターフエイス用ドライバー　Ｍ・・・α４電動機、
Ｑ・・・電圧駆動形トランジスタ。第１第２図図特許出願人　ファナック株式会社代　　理　　人　　弁理士　　辻　　　　　實究オ、

Claims

【特許請求の範囲】

（１）交流電力を整流後、半導体ブリッジ回路のインバ
ータにより交流周波数と電圧を制御して誘導電動機を駆
動するとともに、該誘導電動機の減速時にはその誘導起
電力を整流平滑して半導体ブリッジ回路により交流電力
に変換して電源への回生を行う誘導電動機駆動装置にお
いて、前記半導体ブリッジ回路としてモジュール化した
電圧駆動形トランジスタと、該トランジスタを駆動する
低電圧ドライバー回路とを採用するとともに、これら回
路を接続して同一装置内に収納したことを特徴とする誘
導電動機駆動装置。
（２）前記の接続に光ケーブルを用いたことを特徴とす
る請求項（１）記載の誘導電動機駆動装置。