JPH09117174A - 回生電流抑制回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 直流モータの回生電流を抑制する回生電流抑
制回路に関し、回生電流のみを流すようにして通常の電
力損失を低減する。 【解決手段】 直流モータ１の駆動電流を流すダイオー
ド２と並列に接続した第１の抵抗３と、直流モータの回
生制動時に発生する回生電流が第１の抵抗３を介して流
れて生じる電圧降下によってオン状態となる第１のトラ
ンジスタ４と、この第１のトランジスタ４がオンとなる
ことにより、直流モータ１と並列に第２の抵抗８を接続
した状態として回生電流をこの第２の抵抗８に流す第２
のトランジスタ９とを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、直流モータの停止
時に発生する回生電流を抑制する回生電流抑制回路に関
する。直流モータは、界磁と電機子とを基本構成とし、
界磁を２極，４極等の永久磁石により構成し、電機子を
トランジスタによってスイッチングするコイルにより構
成し、界磁を回転子又は固定子とし、電機子を回転子又
は固定子とした構成が知られている。このような直流モ
ータは、直流電流を電機子のコイルに供給することによ
り回転子が回転するものであり、この直流電流の供給を
停止し、回転子が回転を継続すると、電機子のコイルに
電圧が誘起し、この電圧が直流電源の電圧より高くなる
と、回生電流が流れて、回生制動状態となる。この回生
制動状態に於ける過電圧を防止することが要望されてい
る。

【０００２】

【従来の技術】図３は従来例のモータ制御回路の要部説
明図であり、ＤＣ−ＤＣコンバータを直流電源とした場
合を示し、Ｒは回転子、Ｓは固定子のコイル、Ｄ１１〜
Ｄ１４はダイオード、Ｑ１１〜Ｑ１４は駆動トランジス
タ、Ｔ１１はトランス、Ｑ１５はトランジスタ、Ｄ１
５，Ｄ１６はダイオード、Ｃ１１はコンデンサ、Ｌ１１
はチョークコイル、Ｒ１１は抵抗である。

【０００３】直流電源を構成するＤＣ−ＤＣコンバータ
は、トランスＴ１１とトランジスタＱ１５とダイオード
Ｄ１５，Ｄ１６とチョークコイルＬ１１とコンデンサＣ
１１とを含む構成であり、トランスＴ１１の一次巻線に
流れる電流をトランジスタＱ１５によってオン，オフ
し、トランスＴ１１の二次巻線に誘起した電圧を、ダイ
オードＤ１５，Ｄ１６とチョークコイルＬ１１とコンデ
ンサＣ１１とからなる整流平滑回路によって整流して平
滑化し、その出力直流電圧を図示を省略した制御回路に
よって検出して、トランジスタＱ１５のオン期間を制御
し、出力直流電圧を安定化するものである。

【０００４】又固定子Ｓのコイルと回転子Ｒとにより直
流モータを構成し、駆動トランジスタＱ１１〜Ｑ１４と
ダイオードＤ１１〜Ｄ１４とにより駆動回路を構成し、
例えば、駆動トランジスタＱ１１，Ｑ１４をオンとし
て、実線矢印方向に直流電流を供給すると、回転子Ｒは
実線矢印方向に回転し、又駆動トランジスタＱ１２，Ｑ
１３をオンとして、点線矢印方向に直流電流を供給する
と、回転子Ｒは点線矢印方向に回転する。即ち、正逆転
の制御を行うことができる。

【０００５】又駆動トランジスタＱ１１，Ｑ１４をオン
として実線矢印方向に回転子Ｒを回転させた時に、駆動
トランジスタＱ１１，Ｑ１４をオフとすると、回転子Ｒ
は慣性によって実線矢印方向に継続して回転する。それ
によって、点線矢印方向の電圧が発生する。又駆動トラ
ンジスタＱ１２，Ｑ１３をオンとして点線矢印方向に回
転子Ｒを回転させた時に、駆動トランジスタＱ１２，Ｑ
１３をオフとすると、回転子Ｒは慣性によって点線矢印
方向に継続して回転する。それによって、点線矢印方向
の電圧が発生する。このような場合の電圧が過大な値と
ならないように、抵抗Ｒ１１を接続している。即ち、こ
の抵抗Ｒ１１に回生電流を流して過大な電圧から直流電
源側を保護することができる。又この抵抗Ｒ１１を小さ
くする程回生制動力が大きくなり、駆動トランジスタＱ
１１，Ｑ１４又はＱ１２，Ｑ１３をオンからオフとした
時の回転子Ｒは急速に停止する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】抵抗Ｒ１１は、直流モ
ータの回生制動状態の時の過大な電圧から直流電源側を
保護する為、或いは、回生制動力を大きくして回転子Ｒ
を急速に停止させる為には、或る程度小さい値であるこ
とが望ましいことになる。しかし、抵抗Ｒ１１はＤＣ−
ＤＣコンバータ等の直流電源に対してダミー抵抗となる
もので、常時電流が流れるから、この抵抗Ｒ１１による
電力損失、それによる温度上昇等の問題があり、温度上
昇を抑制するには、抵抗Ｒ１１の形状を大きくする必要
があり、それによって、直流モータの制御回路が大型化
し、コストアップとなる問題が生じる。本発明は、回生
電流発生時にのみ回生電流を流して、損失を低減するこ
とを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の回生電流抑制回
路は、図１を参照して説明すると、直流モータ１の駆動
電流を流すダイオード２と並列に接続した第１の抵抗３
と、直流モータ１の回生制動時に発生する回生電流が第
１の抵抗３を介して流れて生じる電圧降下によってオン
状態となる第１のトランジスタ４と、この第１のトラン
ジスタ４がオンとなることにより、直流モータ１と並列
に第２の抵抗８を接続した状態として回生電流を第２の
抵抗８に流す第２のトランジスタ９とを備えている。

【０００８】直流モータ１に直流電源から駆動電流を供
給する時は、ダイオード２を介して駆動電流が流れ、第
１，第２のトランジスタ４，９はオフ状態となる。又直
流モータ１の駆動電流を遮断すると、回転子が慣性によ
って回転を継続することにより、回生電流が流れる。こ
の回生電流は、駆動電流と逆方向に流れるから、ダイオ
ード２と並列接続した抵抗３を介して流れ、その両端の
電圧が第１のトランジスタ４のエミッタ・ベース間に印
加され、ベース電位に対してエミッタ電位が高くなるこ
とにより、第１のトランジスタ４はオンとなる。それに
よって、第２のトランジスタ９のゲートＧとソースＳと
の間に電圧が印加されてオンとなり、直流モータ１は抵
抗８を介して短絡された状態となり、回生電流はこの抵
抗８を介して流れて、過大な電圧が直流電源側に印加さ
れることを防止できる。

【０００９】

【実施の形態】図１は本発明の一実施例の説明図であ
り、１は直流モータ、２はショットキーダイオード等の
ダイオード、３は第１の抵抗、４はバイポーラトランジ
スタ等の第１のトランジスタ、５〜７は抵抗、８は第２
の抵抗、９は電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）等の第２
のトランジスタ、１０は駆動トランジスタ（図示せず）
等を含む直流モータ回路、１１は電界効果トランジスタ
（ＦＥＴ）等のスイッチング・トランジスタ、１２はト
ランス、１３は直流電源、１４，１５はダイオード、１
６はチョークコイル、１７はコンデンサ、１８は制御回
路である。

【００１０】直流モータ回路１０は、例えば、図３に示
すように、正逆転駆動用トランジスタ等を含む直流モー
タの駆動回路、或いは一方向の回転，停止を制御する駆
動回路等を含むもである。又直流電源としてＤＣ−ＤＣ
コンバータを用いた場合を示す。このＤＣ−ＤＣコンバ
ータは、トランス１２の一次巻線に接続されたスイッチ
ング・トランジスタ１１を制御回路１８によってオン，
オフ制御し、トランス１２の二次巻線に接続したダイオ
ード１４，１５とチョークコイル１６とコンデンサ１７
とを含む整流平滑回路により、二次巻線に誘起した電圧
を整流して平滑化し、その出力直流電圧を制御回路１８
に於いて検出し、設定基準電圧と比較して、その誤差電
圧に対応してスイッチング・トランジスタ１１のオン期
間を制御する。

【００１１】このＤＣ−ＤＣコンバータの出力直流電圧
を回生電流抑制回路を介して直流モータ回路１０に印加
するものであり、回生電流抑制回路は、第１，第２のト
ランジスタ４，９は、ダイオード２と、抵抗３，５〜８
等を含み、ダイオード２は、直流モータ１の駆動電流に
対して順方向の極性で接続する。又ダイオード２と並列
に第１の抵抗３を接続し、この抵抗３の両端の電圧がト
ランジスタ４のエミッタとベースとの間に抵抗５を介し
て印加するように接続し、コレクタに抵抗６，７を接続
する。又直流モータ回路１０と並列に第２の抵抗８と第
２のトランジスタ９との直列回路を接続し、第２のトラ
ンジスタ９のゲートＧを抵抗６，７の接続点に接続す
る。

【００１２】ＤＣ−ＤＣコンバータの出力直流電圧を直
流モータ回路１０に印加して、直流モータ１を回転して
いる時は、ダイオード２に順方向の電流が流れるから、
その順方向電圧は、０．４〜０．６Ｖ程度となり、第１
のトランジスタ４のベース電位がエミッタ電位より高い
状態となるから、第１のトランジスタ４はオフとなる。
従って、第２のトランジスタ９のゲートＧの電位は、ソ
ースＳの電位とほぼ同じくなり、この第２のトランジス
タ９はオフとなる。

【００１３】直流モータ回路１０に於いて直流モータ１
の駆動電流を遮断すると、回転子が慣性によって回転を
継続することにより電圧が発生し、その電圧によって回
生電流が流れる。この回生電流は前述のように、駆動電
流と逆方向に流れるもので、ダイオード２によって阻止
されるから、第１の抵抗３を介してＤＣ−ＤＣコンバー
タ側に流れる。この抵抗３の両端の電圧が第１のトラン
ジスタ４のエミッタとベースとの間に印加され、ベース
に対してエミッタが高い電位となるから、第１のトラン
ジスタ４はオン状態となる。

【００１４】それによって、抵抗６，７により分圧され
た電圧が第２のトランジスタ９のゲートＧに印加され、
第２のトランジスタ９はオン状態となり、第２の抵抗８
が直流モータ回路１０に並列に接続された状態となる。
即ち、回生電流は第２の抵抗８を介して流れることにな
り、この抵抗８の抵抗値を選定することにより、回生電
流を抑制することができる。

【００１５】又直流モータ１の回転子の回転数が低下す
るに従って回生電流は減少し、第１の抵抗３の両端の電
圧が第１のトランジスタ４の閾値以下となると、第１の
トランジスタ４はオフとなり、それによって、第２のト
ランジスタ９もオフとなる。従って、第２の抵抗８は直
流モータ１及び直流電源側から切り離された状態とな
り、ダイオード２に順方向電圧が印加される状態となっ
た時でも、第２の抵抗８を介して流れる電流は零とな
る。即ち、回生電流が発生する時以外は、第２の抵抗８
による電力損失は生じないことになる。

【００１６】図２は本発明の他の実施例の説明図であ
り、図１と同一符号は同一部分を示し、Ｔ１はメイント
ランス、Ｔ２は補助トランス、Ｑ１，Ｑ２はスイッチン
グ・トランジスタ、Ｄ１〜Ｄ４は整流回路を構成するダ
イオード、Ｌ１，Ｌ２，Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３は平滑回路を
構成するチョークコイルとコンデンサ、Ｒ１，Ｃ４はス
ナバ回路を構成する抵抗とコンデンサである。

【００１７】この実施例は、二石式ＤＣ−ＤＣコンバー
タで、２出力構造であり、その出力側を直列接続して直
流モータ回路１０に直流電圧を印加する場合を示し、補
助トランスＴ２を介してスイッチング・トランジスタＱ
１，Ｑ２を駆動する制御回路等は図示を省略している。
直流モータ回路１０に於いて、駆動電流を供給して直流
モータ１を回転させている時は、ダイオード２に順方向
の電流が流れるから、第１のトランジスタ４と第２のト
ランジスタ９とはオフとなり、第２の抵抗８は切り離さ
れた状態となる。

【００１８】直流モータ１の駆動電流を遮断すると、直
流モータ１の回生電流が第１の抵抗３を介して流れ、第
１のトランジスタ４がオン状態となり、それによって、
第２のトランジスタ９がオン状態となって、第２の抵抗
８が直流モータ回路１０に並列に接続された状態となっ
て、回生電流がこの抵抗８に流れて抑制される。

【００１９】本発明は、前述の各実施例にのみ限定され
るものではなく、種々変更することができるものであ
り、例えば、第１のトランジスタ４も電界効果トランジ
スタ（ＦＥＴ）により構成することも可能であり、又第
２のトランジスタ９はオン抵抗の小さい電界効果トラン
ジスタ（ＦＥＴ）が好適であるが、バイポーラトランジ
スタとすることも可能である。又ダイオード２は、順方
向電圧の小さいショットキーダイオードが好適である
が、通常のダイオードを用いることも可能である。又回
生電流を抑制する抵抗８は、その抵抗値を小さくして回
生制動力を大きくし、回転子を急速停止させる構成とす
ることも可能である。

【００２０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、直流モ
ータ１の回生電流を流す為の第２の抵抗８は、ＤＣ−Ｄ
Ｃコンバータ等の直流電源に対して常時は切り離された
状態となるから、従来例のダミー抵抗Ｒ１１（図３参
照）のように常時電流が流れて電力が消費されることは
なく、効率を改善することができる利点がある。そし
て、第２の抵抗８は、回生電流のみが流れるから、発生
熱量も少なくなり、小型の抵抗で済むことになる。従っ
て、小型化が可能となり、コストダウンを図ることがで
きる利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の説明図である。

【図２】本発明の他の実施例の説明図である。

【図３】従来例のモータ制御回路の要部説明図である。

【符号の説明】

１ 直流モータ ２ ダイオード ３ 第１の抵抗 ４ 第１のトランジスタ ８ 第２の抵抗 ９ 第２のトランジスタ １０ 直流モータ回路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 直流モータの回生制動時に発生する回生
   電流を抑制する回路であって、 前記直流モータの駆動電流を流すダイオードと並列に接
   続した第１の抵抗と、 前記直流モータの回生制動時に発生する回生電流が前記
   第１の抵抗を介して流れて生じる電圧降下によってオン
   状態となる第１のトランジスタと、 該第１のトランジスタがオンとなることにより、前記直
   流モータと並列に第２の抵抗を接続した状態として前記
   回生電流を該第２の抵抗に流す第２のトランジスタとを
   備えたことを特徴とする回生電流抑制回路。