JPS58207889A - 電気モ−タ駆動装置 - Google Patents

電気モ−タ駆動装置

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JPS58207889A
JPS58207889A JP58046974A JP4697483A JPS58207889A JP S58207889 A JPS58207889 A JP S58207889A JP 58046974 A JP58046974 A JP 58046974A JP 4697483 A JP4697483 A JP 4697483A JP S58207889 A JPS58207889 A JP S58207889A
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motor
current
coil
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chopper
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エ−バアハルト・レツパ−
カ−ル−ハインツ・ルスト
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PFEIFFER VAKUUMTECHNIK
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ARUTSUURU PUFUAIFUAA BUAKUUMUTEHINIIKU BUETSUTSURAA GmbH
PFEIFFER VAKUUMTECHNIK
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/06—Arrangements for speed regulation of a single motor wherein the motor speed is measured and compared with a given physical value so as to adjust the motor speed

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)

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】 （技術分野） 本発明は、電気モータ駆動装置に関し、史に詳細には、
？°チラシス直流モータの原理に従って動作するターボ
分子ポンプのシャフトの駆動装置に関する。
（従来技術） 従来技術の説明においては以下の文献を引用し一〇いる
。
、１．　　Ｓｉｅｍｅｎｓ　Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　Ｃｏ
ｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓｆｒｏｍ　ｔｈｅ　　ｆｉｅ
ｌｄ　ｏｆ　Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ（イ）　　Ｍａｃｅ
ｋ　、　Ｈｉｒｓｃｈｍａｎｎ等著ｒ　Ｓｗｊ　ｔｃｈ
ｔｎｇＰｏｗｅｒ　５ｕｐｐｌｉｅｓ　Ｊ　ＩＢ　　１
７０３（ロ）　　Ａｃｋｅｒｍａｎｎ等著Ｉ　Ｓｗｉｔ
ｃｈｉｎｇ　ＰｏｗｅｒＳｕｐｐｌｉｅｓ−Ｉ　　ＩＩ
　Ｂ　　１７６４（ハ）ＳｃｈａＬＩｅｒ著１’　Ｓｗ
ｉ　ｔｃｈｉｎｇ　ＰｏｗｅｒＳｕｐｐｌｉｅｓ　Ｊ　
　ＩＩＩＢ　　１８２１に）Ｍａ　ｃ　ｅ　ｋ著ｒ　Ｓ
ｗｉｔｃｈｉｎｇ　Ｐｏｗｅｒ　５ｕｐｐｌｉｅｓ１１
〜’　　１７４９ ２、　　　Ｖａｌｖｏ　　Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　　Ｉｎ
ｆｏｒｍａｊｉｏｎ−ゴＱＦ工ｎｄｕｓｔｒｙ；Ｖａｎ
　Ｖｅｌｔｈｏｏｖｅｎ　＋　Ｈｅｄｄｅｒｓｃｈｅｉ
ｄ：ｌ’Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎｉｎｇ　　ｏｆ　　ｆｌｏ
ｗ　　ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒｓ　Ｊ扁７６１１０５　１
９７６年１１月 ３Ｍｕｌｌｅｒ　：　　ｒＴｗｏ　　ｐｕｌｓｅ　ｄ−
ｃ−ｍｏｔｏｒｓｗｉｔｈｏｕｔ　　ｃｏｌｌｅｃｔｏ
ｒｓ　　ａｓｒ、ｄｉｇｅｓｔ　　ｆｏｒａｐｐｌｉｅ
ｄ　　ｄｒｉｖｅ　　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　　１ｓｓ
ｕｅ　Ｊ１９７７年１月２日 ４、　　Ｋａｐｐｉｕｓ　、　Ｌｉ５ｋａ　：　　ｒＥ
ｌｅｃｔｒｉｃ　ｍｏｔｏｒｓｆｏｒ　　１ｎｄｕｓｔ
ｒｉａｌ　　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎＪ　　Ｓｉｅｍｅ
ｎｓＪｏｕｒｎａｌ　４５　　（１９７１）　　１ｓｓ
ｕｅ　　４５、　　　［工ｎ５ｔｒｕｃｔｉｏｎｓ　　
ｆｏｒ　　ｕｓｅ　　ｆｏｒ　ｔｕｒｂ。
ｍｏｌｅｃｕｌａｒ　　ｐｕｍｐｓ　ＴＰＨ１１０ａｎ
ｄ　　ｄｒｉｖｅｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ　ＴＣＰ　２
７０ＪＡ　ＰＭ　８００　０６１　　ＢＤ　　Ｆｉｒｍ
　Ａ　ＰｆｅｉｆｆｅｒＶａｋｕｕｍｔｅｃｈｎｉｋ　
Ｗｅｔｚｌａｒ　ＧｍｂＨ，Ｐｏ５ｔｆａｃｈ１２８０
Ｄ　−６３３４Ａｓ５ｌａｒ。
ブラシレス直流モータは、小型モータに関する文献＋３
＋　、　ｔ４）に示されるように周知である。こｉｌら
の文献には、必要なスイッチング素子を設けた各種の相
巻線が示されている。そこに記載されたモータは、低い
電力ｔｌｒ費で小さい慣性モーメントの駆動シャフトを
有し、モータはその作動回転速度に迅速に到達すること
ができる。このようｒｃ理由で電源を簡単にすることが
可能となる。
ターボ分子ポンプに設けられる駆動モ　タは、真空中に
配置される。これらポンプの回転子は非常に高速（９０
，０００回転回転釦及ぶ）で回転する。これらの作動効
率は実際上軸受摩擦によってのみ変化する。大芦な慣性
モーメントと高速回転のため大きな回転エネルギが回転
子に蓄積されるので、短時間でポンプをその作動回転速
度まで加速するのに非常に大きなトルクが必要となる。
この動作開始段階では、回転子は一定のトルクで加速さ
れ、そのために自流モータは一定電流で作動することが
必要となる。このように使用されるブラシレス直流モー
タは前述の動作条件に適合しなければならない。
ターボ分子ポンプの駆動用の４相巻線ブラシレス直流モ
ータは会社資料（５）がら知ることがでとる。このモー
タの電流源は第２図に示すようなものである。これは中
間的直流電圧Ｕｚを発生するための整流器を有する主変
圧器と蓄積コイルを有するスイッチング制御装置として
構成される電圧調整装置とから成る。始動段ｉ皆におい
ては、′電流源は動作電圧Ｕｂを制御して、抵抗Ｒ１に
お（・て測定されるモータの全電流を一定に維持−４−
る。
作動回転速度に達したとき、回転速度計は制御機能を有
し′Ｉｔ＜圧調整装置を制御して作動回転速度を一定に
維持する。
更に、スイッチング制御装置は絢知であって、例えば前
に引用した文献＋１）及び（２１に示され、こＪしらは
主変圧器を変更している（第３図）。チョッパ役向では
、主要周波数に比較してより高いスイッチング周波数を
有するスイッチング・トランジスタの助けによって整流
された主電圧はチョッパさ」し、変圧器によってモータ
に対する中間的電圧Ｕｚが発生される。スイッチング・
トランジスタはパルス幅変調器によって制御され、該変
調器は自動制御ループによって変圧器から与えられる電
圧を一定に維持する。動作中の回転速度の制御と同様に
始４＋Ｏ１時の市、流制御は、前述１．た如く第２スイ
ツチング制御装ｆｉ’ｔ　（蓄積コイル制御装置、パル
ス幅変調器）によって行なわれる。
前述した回路は次の様な欠点を有して（・る。
（１）４相巻線が巻き空間を充分溝すほど巻かれておら
ずオーム損失を増加させている。
（２）各巻線が接続されなくなったときまだ発生される
磁気エネルギが回生されず、ツェナーダイオ−ド又はス
イッチング・トランジスタで？自費されて１７ま５゜ （：）１　動作している電圧制御装置のスイッチング・
トランジスタが故障している場合、中間的直流電圧Ｕｚ
の全体がモータにかかり、作動回転速度の無拘□束化を
招き、ターボ分子ポンプの安全性が危＜　ｉｃる。ｙ、
ｖｃ、中間力回路における電流制御装置に故障があれば
、スイッチング・トラ／ジスタ′■゛５乃全Ｔ８が過負
荷のために破敞されるｉｉｆ能性がある○ （４）前記の例は、主電圧とモータ′Ｉｋ圧の分離のた
めの大きな主変圧器か、または中間回路′電圧（Ｊｚの
安定のための第２制鐸回路が必要になる。
（発明の概要） 本発明は、前述の欠点を解消又は軽減し、間中な手段で
ターボ分子ポンプの駆動におけるより安全な動作を達成
しイ４する装置を提供することを目的とする。
本発明の゛第１の特徴によれば、′電圧源を制御するチ
ョッパ回路を有するモータ電源と、一端で共通に接続さ
れる２相巻線を有するモータと、から成る電気モータ駆
動装置が設けられ、共通接続点は電流測定抵抗Ｒ１を通
して電圧源の中性点に接続され、その抵抗の電圧降下は
モータ電流に比例しチョッパ制御装置に接続されるパル
ス幅変調器の制御パルスの幅に影響を与えるので、モー
タ電流は一定に保たれる。
本発明の第２の特徴によれば、永久磁石回転子Ｍと電気
的に９０°シフトされた２相巻線Ｗ１及びＷｌを有する
固定子とを設けたブラシレス直流モータの原理に従って
動作するターボ分子ポンプのシャフトの駆動装置が提供
され、２相巻線の各−源（＋Ｉｎ、−Ｕｈ）の正及び負
端子匠２つの制御可能スイッチング素子忙よって接続さ
土シる。前記駆動装置ｉ￥４末、更に′、４つｆ）ス不
ツテング素子を制御才る転流駆動装置と、整流器を含む
モータ作動用電流源装置と、変圧器の一次巻線を切換え
るチョッパと、チョッパを制御するパルス幅変調器と、
変圧器のセン−ター・タップ二次巻線と、該二次巻線に
全波整流回路と（−て接続される４つの整流ダイオード
と、を含む。整流回路の各出力にはコイルが接続され、
モータ接続用の正及び負電源端子を形成するコイルの出
力には直列結合されたコンデンサが接続され、コンデン
サの接続点は変圧器のセンター・タップと共に電圧源の
共通中性点を形成する。モータ・コイルＷ１及びｗ２の
共通端は電圧源の共通中性点に′電流測定用抵抗Ｒ１を
介し、て接続され、この抵抗の′電圧降下がモータ′心
流に比例し、チョッパに対１〜る制御パルスの幅に影響
を与えてモータ電流が一定に保たれる。
（実施例の説明） 本発明を以下実施例に従って詳細に説明する。
第１図に示す実施例を参照して、モータ及び駆動装置の
機能を説明する。本回路は、重くそして大きな主変圧器
をやめて高いスイッチング周波数のため小さくなった主
変圧器に接続された電源を使用している。第３図の回路
と比較すると蓄積コイル制御回路が小手になる。チョッ
パ内のスイッチング・トランジスタが故障しても、電圧
ＵＺ及びＵｂは零になり、ポンプの回転子は停止する。
モータは、９０°だけ電気的にシフトされた２相巻線Ｗ
＋及びＷｌを有する回定子と永久磁石回転−１′−Ｍと
から成る。コイルの巻線ヘッドの下には２つのホール素
子が配置さり、、該素子は回転子の位置を電気的に９０
°離れたところで検出し、スイッチング増幅器及びデコ
ード回路によって適切な位相関係において９０’の４つ
の矩形波信号（電気的に比例するデユーティ・サイクル
で）を発生し、該信号はスイッチング・トランジスタＫ
Ｔ５．Ｔ？。
Ｔｓ、Ｔｓの順序で加えられる。もしＴｓが導通状態に
制＠１されると、Ｗｌが電圧十Ｕｂに接続されて抵抗Ｒ
＋ｉは正の′電圧降下が生じる。回転子の９０°の電気
的回転の後、トランジスタＴ５は遮断し巻＃ＩＩＷ＋に
蓄積された磁気エネルギはダイオードＤ５及げＤ６の接
続点に市の電圧ピークを発生する。しかし、この電圧は
ダイオードＤ５を介１゜テコンテンサＣ１を充電する。
他の３つのスイッチング・トランジスタの動作も回転に
従って同様に行なわＪする。
電流６１１１定川抵抗Ｒ＋に現われる電圧は２つの＋Ｅ
パルス及び２つの負パルスが交互に生じる交流である。
この電工はダイオード又は演算増幅器を有する測定用整
流器を介（２てパルス幅変調器に制御電圧として与えら
れる。
パルス幅変調器は２０にＨ２の周波数の矩形波を発生す
る発振器を含み、その矩形波は正及び負パルスを交り、
に生じ、その幅は測定整流器からの制（財）電圧によっ
て変化する。
そのパルスは、変圧器の一次巻線のスタートを整流器に
よって整流された主電圧Ｕ＋の正及び負端子に交互に接
ゎ、Ｐ才る。巻線の終点は電圧Ｕ１によって切換えられ
る２つのコンデンサの接続点にある。
変圧器の一次巻線の電流が矢印のノＪ°向に流れイ。
間、−、Ｌ−１ｔｌｌｌの二次巻線の１Ｌ流は、Ｄ＋、
い、　Ｔ　５又は・Ｔ？、Ｗ＋又はＷ２．Ｒ１そして二
次巻線の中間点・、と流れる。もし−次巻線の電流が遮
断されろと、ＭＭコイルＬ＋はコンデンサＣ１と共に電
流を史に流す。電流は、同様に、Ｔ５又はＴ７．Ｗ＋又
はＷ２．Ｈ＋そして変圧器の中間点に戻り、そこからＬ
ｌに巻線の他の半分及びダイオードＤ２を介して戻る。
スイッチング・トランジスタ゛ｒ５及びＴ７は遮断され
るはずであり、その結果コンデンサＣＩに電流が流れそ
の電圧が上昇する。負側においても電流は同様に流ｊ１
．る。このようにして入力トランジスタによる電流制御
が行なわれ、第２図の周知の制御：回路はダイオードＤ
１及びコイルＬ＋に変形されて（・る。作動回転速度に
達１−ると、回転速度計は回転速度が一定に保たれるよ
うに所望の電流値に減少させる。測定整流器の出力′ｔ
レー圧は更に動的（ダイナミック）電流制限器に供給さ
れる。
これは増幅器と補償器から成る。この入力の１〆〕には
所望の電圧値が与えられる。この値は、最終段トランジ
スタＴ５及びＴ８の最大１ｆ’ｌ’容′市流値に対応す
るものである。
測定整流器からの制御′Ｆｂ：圧がこの値を超えると、
最終段のトランジスタＴ５乃至Ｔ８の電流は、転流装置
によって所定の最大値に制限される。
第１図に示す装置はいくつかの利点を有する。
ダイオードＤ５乃至Ｄ８の配列によって、谷巻線が遮断
されたとき生じる１１）１気エネルギはモータからコン
デンサＣＩ及びＣ２の両方Ｋｗ８巣な経路で戻る。
また、大きな利点は電流測定用抵抗Ｒ１と演算増幅器を
有する測定用整流器のパルス幅変調器の入力との間の配
置で、Ｈｌに生じる小さな交流電圧を整流［−で、増幅
し、それを制御装置に送ることである。入力回路段によ
る′６Ｌ流制御によって、第２制御回路はコイルとその
後に結合されたコンデンサとな有するＧｒａｔｚ　（全
波）整流器に扁小された。ダイオ−ドＤ１及びＤ４は第
２図の′［レグ圧制御装置と入Ｊし替り、ダイオードＤ
２及びＤ３はフリーホイール・ダイオードとし−〔作動
する。蓄積コイルＬ１及びＬ２はスイッチング段の電流
を制限するのに必要となる。コンデンサＣ３及びＣ４は
残った磁気エネルギの中間的蓄積手段として作用する。
更に、制（財）電圧が増幅器と電圧補償器とから成る動
的電流制限器に醪えられる０コンデンサの出力は転流装
置を介してトランジスタＴ５乃至Ｔ＠（７）電流を制限
する。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明によるモータ駆動装置の回路図である。 第２図及び第３図は従来のモータ駆動装置のブロック図
である。 特許出願人　アルツール・ファイフェル・代理　人　弁
理士　湯　　浅　恭　三　　“、、。 （外４名）

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 （１１電線を制御するチョッパ回路を有するモタ電源と
    、一端で共通に接続された２相巻腺イヒ有するモータと
    、から成り、その共通接続点が電源の中性点に電離測定
    用抵抗（Ｒ１）を介し−Ｃ接続され、その電圧降下がモ
    ータ電流に比例しパルス幅変調器の制御パルスの幅を変
    化させて、電流か一定に維持されるようにチョッパを制
    御する、電気モータ駆動装置。 （２）永久磁石回転子（Ｍ）と電気的に９０°シフトさ
    れた２相巻線（Ｗ＋及びＷ２）とを肩する固定子とを設
    け、その巻線の一端は相互に接続さｆｔ。 他端は２つの制御ａｆ能ススイツチング素子よってセン
    タータップ付電源（＋Ｕｂ、　−Ｕｈ）の止及び負端子
    に接続−ぐることかできるブラシレス（ｕ、流モータの
    原理に従つ−（作動するターボ分子ポンプのシャフトの
    駆動装置であって、 ４つのスイッチング素子を制御する転流駆動装置と、 整流器と、変圧器の一次コイルを切換えるチョッパと、
    醇チョッパを制御するパルス幅変調器と、変圧器のセン
    タータッグ付二次コイルと、該二次コイルに全波整流回
    路として接続される４つの整流ダイオードと、がら成る
    電流源装置と、から鵠成さね、整流１−１路の各出力に
    コイルが接続され、該コイルの出力は、モータに対する
    正及び負電源端子を形成し、前記コイルの出力には直列
    結合コンデンサが接続され、そのコンデンサの接続点と
    変圧器コイルのセンタータップが電源の中性点を形成し
    、 前記モータ巻線（Ｗｌ、及びＷ２）の共通端が電流測定
    用抵抗（Ｒ＋）によって電源の共通中性点に接続され、
    その抵抗の′電圧降下がモータ′屯流に比例し、チョッ
    パに対する制御パルスの幅をモータ電流が一定に維持さ
    れるようＫ　ａ７１Ｊ御する、モータ駆ｔ（ｄ＋装置Ｗ
    ０ に１１　　前記ダイオードが４つのスイッチング素子に
    並列にそして反対方向に流れるように設けられ、対応す
    る相巻線が遮断されたとき巻線に蓄積された誘導エネル
    ギをコンデンサに戻すところの特ｄ！ｆ請求の範囲第１
    ２１項記載の駆動装置。 （４）前記スイッチング素子が、前記転流装置に接続さ
    れ電流測定用抵抗の電圧により制御される動的電流制限
    器によって、過熱から保護される特許請求の範囲第（２
    ）項又は第（３）項記載の駆動装置。 （５）前記電流測定用抵抗とパルス幅変調器との間の制
    御回路に測定用整流器が組込まれている特許請求の範囲
    第■項乃至第（４）項のいずれかに記載の駆動装置。 （６）モータの回転速度を検出する回転速度計が設けら
    れ、該回転速度計が作動回転速度に達したことを検出し
    たとき、前記チョッパに対する制御１ の駆動装置。 （７）永久磁石回転子（Ｍ）と電気的に９０°ンフトさ
    れた２相巻線（Ｗ＋及びＷｚ）をＭする固定子とを設け
    、その巻線の一瑞は相ηに接続され、他端は２つの制御
    可能スイッチング素子によってセンタータップ付電源（
    ＋Ｕ５．−ＵＡ）の正及び負端子に接離することかでき
    るブラシレス直流モータの原理に従って作動するターボ
    分子ポンプのシャフトの駆動装置であって、 ４つのスイッチング素子を制御する転流駆動装置と、 整流器と、変圧器の一次コイルを切換えるナヨツバと、
    該チョッパを制御するパルス幅変調器と、変ＩＶ器のセ
    ンタータップ付二次コイルと、該二次コイルに全波整流
    回路として接続される４つの整流ダイオードと、から成
    る電流源装置と、から構成され、整流回路σ）各出力に
    コイルが接続され、該コイルの出力はモータに銃する正
    及び負′市源端子を形成し、前ｍｌコイルの出力には＋
    ｆ＋列結合コンデ／すが接続され、そのコンデンサの接
    続４、り、と変圧封掃ヨイ７．”σ）゛セッター　タッ
    プ・が、電源σ）１１゜性点を形成し、 前記ダイオードが４つのスイッチング素子に並列にそし
    て反対方向に流れるように設けられ、対応する相巻線が
    遮断されたとき巻線に蓄積された誘導エネルギを前記コ
    ンデンサにもど１−、モータ駆動装置Ｗ。
JP58046974A 1982-03-20 1983-03-19 電気モータ駆動装置 Expired - Lifetime JPH0636675B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE32103549 1982-03-20
DE3210354A DE3210354C2 (de) 1982-03-20 1982-03-20 Antrieb für Turbomolekularpumpen
DE32103529 1982-03-20

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS58207889A true JPS58207889A (ja) 1983-12-03
JPH0636675B2 JPH0636675B2 (ja) 1994-05-11

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JP (1) JPH0636675B2 (ja)
BE (1) BE896198A (ja)
CH (1) CH660057A5 (ja)
DE (1) DE3210354C2 (ja)
FR (1) FR2523657B1 (ja)
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