JPH0568396A - インダクタンスコイルの通電制御装置 - Google Patents
インダクタンスコイルの通電制御装置Info
- Publication number
- JPH0568396A JPH0568396A JP3303727A JP30372791A JPH0568396A JP H0568396 A JPH0568396 A JP H0568396A JP 3303727 A JP3303727 A JP 3303727A JP 30372791 A JP30372791 A JP 30372791A JP H0568396 A JPH0568396 A JP H0568396A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- inductance coil
- capacitor
- semiconductor switching
- voltage
- switching element
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims abstract description 50
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 31
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 8
- 230000007423 decrease Effects 0.000 abstract description 7
- 230000007704 transition Effects 0.000 abstract 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 11
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 230000004044 response Effects 0.000 description 8
- 230000004043 responsiveness Effects 0.000 description 5
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000004069 differentiation Effects 0.000 description 1
- 238000009499 grossing Methods 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- 238000005339 levitation Methods 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C32/00—Bearings not otherwise provided for
- F16C32/04—Bearings not otherwise provided for using magnetic or electric supporting means
- F16C32/0406—Magnetic bearings
- F16C32/044—Active magnetic bearings
- F16C32/0444—Details of devices to control the actuation of the electromagnets
- F16C32/0457—Details of the power supply to the electromagnets
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Magnetic Bearings And Hydrostatic Bearings (AREA)
- Control Of Electric Motors In General (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は、インダクタンスコイルの通電電流
の制御を時間おくれなしに正確に行なう装置を得ること
である。 【構成】 インダクタンスコイル１の電源正負極側にト
ランジスタ３，４のような半導体スイッチング素子を２
個接続し、入力信号電圧に比例した励磁電流とするチョ
ッパ回路を構成し、インダクタンスコイルの通電が断た
れたときの磁気エネルギを小容量のコンデンサ５に充電
して高電圧とすることにより、励磁電流の降下を急速と
し、通電が開始されたときに、コンデンサ５の高電圧に
より励磁電流の立上がりを急速とすることにより、入力
信号電圧に正確に比例した励磁電流が得られる構成とな
っている。上述した構成では、インダクタンスコイル１
の鉄損と銅損により磁気エネルギが消耗するので、励磁
電流の制御の応答性が充分でない。この欠点を除去する
為にインダクタンスコイル１ａをサイクリックに通電
し、そのときの磁気エネルギをコンデンサ５に充電して
応答性をより高速とする構成が付加される。
の制御を時間おくれなしに正確に行なう装置を得ること
である。 【構成】 インダクタンスコイル１の電源正負極側にト
ランジスタ３，４のような半導体スイッチング素子を２
個接続し、入力信号電圧に比例した励磁電流とするチョ
ッパ回路を構成し、インダクタンスコイルの通電が断た
れたときの磁気エネルギを小容量のコンデンサ５に充電
して高電圧とすることにより、励磁電流の降下を急速と
し、通電が開始されたときに、コンデンサ５の高電圧に
より励磁電流の立上がりを急速とすることにより、入力
信号電圧に正確に比例した励磁電流が得られる構成とな
っている。上述した構成では、インダクタンスコイル１
の鉄損と銅損により磁気エネルギが消耗するので、励磁
電流の制御の応答性が充分でない。この欠点を除去する
為にインダクタンスコイル１ａをサイクリックに通電
し、そのときの磁気エネルギをコンデンサ５に充電して
応答性をより高速とする構成が付加される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】出力が大きい電動機の電機子コイ
ルの通電電流を高速度回転のときに、指定した波形の通
電制御を行なう場合に利用される。又磁気軸受の電磁石
の電流の制御は、その励磁コイルのインダクタンスが大
きいので、回転子を浮上せしめる為の通電電流の急速な
変化が困難となる。かかる困難な問題が、本発明の手段
を利用することにより除去される。
ルの通電電流を高速度回転のときに、指定した波形の通
電制御を行なう場合に利用される。又磁気軸受の電磁石
の電流の制御は、その励磁コイルのインダクタンスが大
きいので、回転子を浮上せしめる為の通電電流の急速な
変化が困難となる。かかる困難な問題が、本発明の手段
を利用することにより除去される。
【従来の技術】インダクタンスコイルの通電電流のチョ
ッパ回路の応答性を良好とする為には、インダクタンス
コイルのインダクタンスが大きい場合には、対応して電
源電圧を高くして、通電電流の立上がりを急速とし、イ
ンダクタンスによる蓄積磁気エネルギを電源に還流する
ことにより、通電電流の降下を急速として応答性を速く
して通電流の制御を行なっている。
ッパ回路の応答性を良好とする為には、インダクタンス
コイルのインダクタンスが大きい場合には、対応して電
源電圧を高くして、通電電流の立上がりを急速とし、イ
ンダクタンスによる蓄積磁気エネルギを電源に還流する
ことにより、通電電流の降下を急速として応答性を速く
して通電流の制御を行なっている。
【発明が解決しようとする課題】第１の課題 前項で説
明したように、チョッパ回路によるインダクタンスコイ
ルの通電電流の応答性を高速とするには、電源電圧を高
くする手段があるが、より高速な応答性を得る為には、
電源電圧が著しく高くなり、実用性が失なわれる問題点
がある。例えば、出力５００ワットの一般の電動機、リ
ラクタンス型の電動機の場合に、電機子電流のチョッパ
制御のパルス巾を数マイクロセコンド位とする為には、
駆動トルクを得る為の印加電圧の５〜１０倍の電圧が必
要となり、実用性が失なわれる問題点がある。上述した
問題は、磁気軸受の電磁石の励磁コイルの急速制御につ
いても全く同じ欠点となっている。第２の課題 図２に
ついて後述するが、通電電流を制御する信号電圧曲線１
４の立上がりと降下が急速な場合には、インダクタンス
コイル１の通電電流が追随して変更されない問題点があ
る。チョッパ電流についても同じ問題点がある。
明したように、チョッパ回路によるインダクタンスコイ
ルの通電電流の応答性を高速とするには、電源電圧を高
くする手段があるが、より高速な応答性を得る為には、
電源電圧が著しく高くなり、実用性が失なわれる問題点
がある。例えば、出力５００ワットの一般の電動機、リ
ラクタンス型の電動機の場合に、電機子電流のチョッパ
制御のパルス巾を数マイクロセコンド位とする為には、
駆動トルクを得る為の印加電圧の５〜１０倍の電圧が必
要となり、実用性が失なわれる問題点がある。上述した
問題は、磁気軸受の電磁石の励磁コイルの急速制御につ
いても全く同じ欠点となっている。第２の課題 図２に
ついて後述するが、通電電流を制御する信号電圧曲線１
４の立上がりと降下が急速な場合には、インダクタンス
コイル１の通電電流が追随して変更されない問題点があ
る。チョッパ電流についても同じ問題点がある。
【０００２】
【課題を解決するための手段】磁心に捲着された第１の
インダクタンスコイルならびにその両端に接続された第
１，第２の半導体スイッチング素子と、第１の半導体ス
イッチング素子側が正極に接続され、第２の半導体スイ
ッチング素子側が負極に接続されて第１のインダクタン
スコイルに供電する直流電源と、第１のインダクタンス
コイルと第２の半導体スイッチング素子の直列接続体に
逆接続された第１のダイオードと、第１のインダクタン
スコイルと第２の半導体スイッチング素子の接続部に入
力側が接続された第２のダイオードと、第１のインダク
タンスコイルの通電電流を検出して検出信号を得る電流
検出回路と、設定された任意の波形の電圧の信号電圧
と、第１，第２の半導体スイッチング素子が不導通に転
化したときに、第１のインダクタンスコイルの蓄積磁気
エネルギを第２のダイオードを介して流入充電するよう
に、直流電源正極若しくは負極側と第２のダイオードの
出力側との間に両極が接続されたコンデンサと、第１の
半導体スイッチング素子と直流電源正極との間に順方向
に挿入された第３のダイオードと、磁路の閉じた磁心に
捲着された第２のインダクタンスコイルと第３の半導体
スイッチング素子との直列接続体と、該直列接続体の第
２のインダクタンスコイル側が正極に接続され、負極側
を第３の半導体スイッチング素子側に接続して供電する
前記した直流電源と、該直列接続体に逆接続された第４
のダイオードと、第３の半導体スイッチング素子と第２
のインダクタンスコイルの接続部に入力側が接続された
第５のダイオードと、第３の半導体スイッチング素子が
不導通に転化したときに、第２のインダクタンスコイル
の蓄積磁気エネルギを第５のダイオードを介して前記し
たコンデンサに流入充電する電気回路と、所定のパルス
巾の矩形波の電気信号を設定された周期で出力する電気
回路と、該電気回路の出力電気信号の巾だけ第３の半導
体スイッチング素子を導通せしめ、コンデンサの充電電
圧を高電圧の設定電圧に保持するように、前記した出力
電気信号のパルス巾を変更する電気回路と、前記した電
流検出回路の検出信号電圧が前記した信号電圧を越える
と第１，第２の半導体スイッチング素子を不導通に転化
して、第１のインダクタンスコイルの蓄積磁気エネルギ
を、第２のダイオードを介してコンデンサに流入充電し
て高電圧とすることにより通電電流を急速に降下せし
め、所定値まで降下すると第１，第２の半導体スイッチ
ング素子を導通せしめて、コンデンサの高電圧を第１の
インダクタンスコイルに印加して通電電流の立上がりを
急速とすチョッパ回路とより構成されたものである。
インダクタンスコイルならびにその両端に接続された第
１，第２の半導体スイッチング素子と、第１の半導体ス
イッチング素子側が正極に接続され、第２の半導体スイ
ッチング素子側が負極に接続されて第１のインダクタン
スコイルに供電する直流電源と、第１のインダクタンス
コイルと第２の半導体スイッチング素子の直列接続体に
逆接続された第１のダイオードと、第１のインダクタン
スコイルと第２の半導体スイッチング素子の接続部に入
力側が接続された第２のダイオードと、第１のインダク
タンスコイルの通電電流を検出して検出信号を得る電流
検出回路と、設定された任意の波形の電圧の信号電圧
と、第１，第２の半導体スイッチング素子が不導通に転
化したときに、第１のインダクタンスコイルの蓄積磁気
エネルギを第２のダイオードを介して流入充電するよう
に、直流電源正極若しくは負極側と第２のダイオードの
出力側との間に両極が接続されたコンデンサと、第１の
半導体スイッチング素子と直流電源正極との間に順方向
に挿入された第３のダイオードと、磁路の閉じた磁心に
捲着された第２のインダクタンスコイルと第３の半導体
スイッチング素子との直列接続体と、該直列接続体の第
２のインダクタンスコイル側が正極に接続され、負極側
を第３の半導体スイッチング素子側に接続して供電する
前記した直流電源と、該直列接続体に逆接続された第４
のダイオードと、第３の半導体スイッチング素子と第２
のインダクタンスコイルの接続部に入力側が接続された
第５のダイオードと、第３の半導体スイッチング素子が
不導通に転化したときに、第２のインダクタンスコイル
の蓄積磁気エネルギを第５のダイオードを介して前記し
たコンデンサに流入充電する電気回路と、所定のパルス
巾の矩形波の電気信号を設定された周期で出力する電気
回路と、該電気回路の出力電気信号の巾だけ第３の半導
体スイッチング素子を導通せしめ、コンデンサの充電電
圧を高電圧の設定電圧に保持するように、前記した出力
電気信号のパルス巾を変更する電気回路と、前記した電
流検出回路の検出信号電圧が前記した信号電圧を越える
と第１，第２の半導体スイッチング素子を不導通に転化
して、第１のインダクタンスコイルの蓄積磁気エネルギ
を、第２のダイオードを介してコンデンサに流入充電し
て高電圧とすることにより通電電流を急速に降下せし
め、所定値まで降下すると第１，第２の半導体スイッチ
ング素子を導通せしめて、コンデンサの高電圧を第１の
インダクタンスコイルに印加して通電電流の立上がりを
急速とすチョッパ回路とより構成されたものである。
【０００３】
【作用】図１について作用を説明する。トランジスタ
３，４が不導通に転化すると、インダクタンスコイル１
の蓄積磁気エネルギは、ダイオード４ａ，４ｂを介して
コンデンサ５を図示の極性に充電する。インダクタンス
コイル１のインダクタンスに対応した容量のコンデンサ
５を選択することにより、各素子の耐電圧の限界（一般
に６００ボルト位）までコンデンサ５は充電される。従
って通電電流の降下は急速となる。通電電流が所定値だ
け降下すると、トランジスタ３，４が導通する。コンデ
ンサ５の電圧により、通電電流の立上がりが急速とな
る。以上のサイクルを繰返すチョッパ回路となっている
ので、信号電圧の曲線１４に対応したインダクタンスコ
イル１の通電制御を時間おくれなしに正確に行なうこと
ができて、前記した第１の課題を解決する作用がある。
コンデンサ５の充電されるエネルギはインダクタンスコ
イル１の鉄損その他の損失により実測によると１／２位
となる。従ってチョッパ電流の立上りの末期で立上がり
がおくれる欠点がある。このときに、インダクタンスコ
イル１ａを含む電気回路により、コンデンサ５の容量を
大きくし、高電圧に充電して保持しておくことにより鉄
損その他の損失で失なわれたエネルギを補充するので、
立上がりが急速となる作用がある。又図２の曲線１４の
立上がりと降下が急速な場合にも同様な理由でインダク
タンスコイル１の通電制御が良好となる。従って第２の
課題を解決する作用がある。
３，４が不導通に転化すると、インダクタンスコイル１
の蓄積磁気エネルギは、ダイオード４ａ，４ｂを介して
コンデンサ５を図示の極性に充電する。インダクタンス
コイル１のインダクタンスに対応した容量のコンデンサ
５を選択することにより、各素子の耐電圧の限界（一般
に６００ボルト位）までコンデンサ５は充電される。従
って通電電流の降下は急速となる。通電電流が所定値だ
け降下すると、トランジスタ３，４が導通する。コンデ
ンサ５の電圧により、通電電流の立上がりが急速とな
る。以上のサイクルを繰返すチョッパ回路となっている
ので、信号電圧の曲線１４に対応したインダクタンスコ
イル１の通電制御を時間おくれなしに正確に行なうこと
ができて、前記した第１の課題を解決する作用がある。
コンデンサ５の充電されるエネルギはインダクタンスコ
イル１の鉄損その他の損失により実測によると１／２位
となる。従ってチョッパ電流の立上りの末期で立上がり
がおくれる欠点がある。このときに、インダクタンスコ
イル１ａを含む電気回路により、コンデンサ５の容量を
大きくし、高電圧に充電して保持しておくことにより鉄
損その他の損失で失なわれたエネルギを補充するので、
立上がりが急速となる作用がある。又図２の曲線１４の
立上がりと降下が急速な場合にも同様な理由でインダク
タンスコイル１の通電制御が良好となる。従って第２の
課題を解決する作用がある。
【０００４】
【実施例】図１において、記号１は、インダクタンスコ
イルで、例えば磁気軸受の磁心を励磁する励磁コイルで
ある。コイルの磁心は省略して図示していない。インダ
クタンスコイル１の両端には、トランジスタ３，４が接
続され、インダクタンスコイル１とトランジスタ３の直
列接続体にダイオード４ｂが逆接続される。インダクタ
ンスコイル１の励磁電流は、抵抗９の電圧降下として検
出され、その出力は、オペアンプ１１の＋端子に入力さ
れている。−端子の入力は端子１０の信号電圧となって
いる。信号電圧は、図２のタイムチャートの曲線１４と
して一例が示されている。直流電源正負端子２ａ，２ｂ
により、インダクタンスコイル１は、順方向に接続され
たダイオード７を介して供電される。図２の曲線１４で
示す基準電圧はオペアンプ１１に入力されたときに、オ
ペアンプ１１の出力はローレベルとなる。このときに単
安定回路１３の出力もローレベルなので、反転回路１３
ａを介する出力はハイレベルとなり、反転回路１３ｂを
介する出力はローレベルとなる。従ってトランジスタ
３，４が導通するので、励磁電流が増大し、オペアンプ
１１の＋端子の電圧が−端子の電圧を越えると、その出
力がハイレベルに転化する。この出力信号は微分回路１
２に入力され、立上り部の微分パルスが単安定回路１３
に入力されるので、出力は所定の巾となり、その電気パ
ルスが反転回路１３ａ，１３ｂによりローレベルとハイ
レベルの信号となり、トランジスタ３，４を所定の巾だ
け不導通とする。従って、インダクタンスコイル１の蓄
積磁気エネルギは、ダイオード４ａ，４ｂを介してコン
デンサ５に流入充電する。コンデンサ５は小容量なので
急速に電圧が上昇して、励磁電流を急速に降下する。励
磁電流が所定値まで降下すると、単安定回路１３の出力
はローレベルに復帰するのでトランジスタ３，４は導通
して励磁電流を増大する。ダイオード７は、コンデンサ
５が高電圧となったときに直流電源に端子２ａ，２ｂを
介して放電されることを防止している。
イルで、例えば磁気軸受の磁心を励磁する励磁コイルで
ある。コイルの磁心は省略して図示していない。インダ
クタンスコイル１の両端には、トランジスタ３，４が接
続され、インダクタンスコイル１とトランジスタ３の直
列接続体にダイオード４ｂが逆接続される。インダクタ
ンスコイル１の励磁電流は、抵抗９の電圧降下として検
出され、その出力は、オペアンプ１１の＋端子に入力さ
れている。−端子の入力は端子１０の信号電圧となって
いる。信号電圧は、図２のタイムチャートの曲線１４と
して一例が示されている。直流電源正負端子２ａ，２ｂ
により、インダクタンスコイル１は、順方向に接続され
たダイオード７を介して供電される。図２の曲線１４で
示す基準電圧はオペアンプ１１に入力されたときに、オ
ペアンプ１１の出力はローレベルとなる。このときに単
安定回路１３の出力もローレベルなので、反転回路１３
ａを介する出力はハイレベルとなり、反転回路１３ｂを
介する出力はローレベルとなる。従ってトランジスタ
３，４が導通するので、励磁電流が増大し、オペアンプ
１１の＋端子の電圧が−端子の電圧を越えると、その出
力がハイレベルに転化する。この出力信号は微分回路１
２に入力され、立上り部の微分パルスが単安定回路１３
に入力されるので、出力は所定の巾となり、その電気パ
ルスが反転回路１３ａ，１３ｂによりローレベルとハイ
レベルの信号となり、トランジスタ３，４を所定の巾だ
け不導通とする。従って、インダクタンスコイル１の蓄
積磁気エネルギは、ダイオード４ａ，４ｂを介してコン
デンサ５に流入充電する。コンデンサ５は小容量なので
急速に電圧が上昇して、励磁電流を急速に降下する。励
磁電流が所定値まで降下すると、単安定回路１３の出力
はローレベルに復帰するのでトランジスタ３，４は導通
して励磁電流を増大する。ダイオード７は、コンデンサ
５が高電圧となったときに直流電源に端子２ａ，２ｂを
介して放電されることを防止している。
【０００５】励磁電流が増大して、再びトランジスタ
３，４が不導通に転化すると、単安定回路１３の出力巾
だけトランジスタ３，４は不導通に転化する。かかる通
電制御が繰返されるチョッパ回路となるので、図２の曲
線１４に比例した励磁電流を得ることのできる特徴があ
る。図２の矢印８は曲線１４の巾を示し、点線１５は平
均励磁電流曲線である。電流曲線１５ａ，１５ｃは励磁
電流の立上り部を示し、電流曲線１５ｂ，１５ｄ…は降
下部を示している。点線曲線１４ａは曲線１４の１部を
時間的に拡大して示すものである。
３，４が不導通に転化すると、単安定回路１３の出力巾
だけトランジスタ３，４は不導通に転化する。かかる通
電制御が繰返されるチョッパ回路となるので、図２の曲
線１４に比例した励磁電流を得ることのできる特徴があ
る。図２の矢印８は曲線１４の巾を示し、点線１５は平
均励磁電流曲線である。電流曲線１５ａ，１５ｃは励磁
電流の立上り部を示し、電流曲線１５ｂ，１５ｄ…は降
下部を示している。点線曲線１４ａは曲線１４の１部を
時間的に拡大して示すものである。
【０００６】曲線１５は、曲線１５ａ，１５ｂ，…を平
滑化した平均電流曲線である。インダクタンスコイル１
のインダクタンスが一定のときに、曲線１５ｂ，１５
ｄ，…の時間巾は単安定回路１３の出力パルス巾で規制
され、曲線１５ａ，１５ｃ，…の時間巾は、コンデンサ
５の容量により変化され、容量が小さい程時間巾が小さ
くなる特徴がある。以上の事実は、インダクタンスコイ
ル１とコンデンサ５は直列共振回路と相似した性質があ
るので、コンデンサ５の容量が小さくなる程共振周波数
が大きくなることからも推定されるものである。
滑化した平均電流曲線である。インダクタンスコイル１
のインダクタンスが一定のときに、曲線１５ｂ，１５
ｄ，…の時間巾は単安定回路１３の出力パルス巾で規制
され、曲線１５ａ，１５ｃ，…の時間巾は、コンデンサ
５の容量により変化され、容量が小さい程時間巾が小さ
くなる特徴がある。以上の事実は、インダクタンスコイ
ル１とコンデンサ５は直列共振回路と相似した性質があ
るので、コンデンサ５の容量が小さくなる程共振周波数
が大きくなることからも推定されるものである。
【０００７】インダクタンスコイル１の抵抗によるジユ
ール損失分と鉄損分だけは、直流電源より電流の立上り
部の末期において供給される。周知の手段によると、直
流電源電圧を高くして、磁気エネルギの蓄積を急速とす
ることにより電流の立上りを急速とし、蓄積磁気エネル
ギを電源に還流することにより降下を急速としている。
従って、印加電庄は高い電圧となり、チョッパ周波数
（曲線１５ａ，１５ｂ，…の時間巾）を小さくすること
には限界がある。従って、信号電圧曲線１４の矢印８の
巾が小さく１００マイクロセコンド位となると、曲線１
４の図示のような凹凸に対応する時定数の小さい応答は
不可能となる欠点がある。本発明装置によると、印加電
圧を低くしても、コンデンサ５の容量を小さくすること
により、応答性を高速度とすることができる効果があ
る。実測によると、出力３００ワット位のリラクタンス
型の電動機の磁極の励磁コイルの通電制御を行なった場
合に、印加直流電圧１００ボルトで、曲線１５ａ，１５
ｂ，…の巾は０．５マイクロセコンドとなる。このとき
のコンデンサ５の容量は、０．１マイクロフアラッドで
ある。従って、大きいインダクタンス負荷の場合でも、
励磁電流の応答性のよい通電制御を行なうことができる
ので、磁気軸受の電磁石の励磁コイルの通電制御を行な
うことにより、回転体の磁気浮上をより正確に行なうこ
とができる作用効果がある。
ール損失分と鉄損分だけは、直流電源より電流の立上り
部の末期において供給される。周知の手段によると、直
流電源電圧を高くして、磁気エネルギの蓄積を急速とす
ることにより電流の立上りを急速とし、蓄積磁気エネル
ギを電源に還流することにより降下を急速としている。
従って、印加電庄は高い電圧となり、チョッパ周波数
（曲線１５ａ，１５ｂ，…の時間巾）を小さくすること
には限界がある。従って、信号電圧曲線１４の矢印８の
巾が小さく１００マイクロセコンド位となると、曲線１
４の図示のような凹凸に対応する時定数の小さい応答は
不可能となる欠点がある。本発明装置によると、印加電
圧を低くしても、コンデンサ５の容量を小さくすること
により、応答性を高速度とすることができる効果があ
る。実測によると、出力３００ワット位のリラクタンス
型の電動機の磁極の励磁コイルの通電制御を行なった場
合に、印加直流電圧１００ボルトで、曲線１５ａ，１５
ｂ，…の巾は０．５マイクロセコンドとなる。このとき
のコンデンサ５の容量は、０．１マイクロフアラッドで
ある。従って、大きいインダクタンス負荷の場合でも、
励磁電流の応答性のよい通電制御を行なうことができる
ので、磁気軸受の電磁石の励磁コイルの通電制御を行な
うことにより、回転体の磁気浮上をより正確に行なうこ
とができる作用効果がある。
【０００８】単安定回路１３の出力パルス巾及びコンデ
ンサ５の容量は、インダクタンスコイル１のインダクタ
ンスの大きさにより調整する必要がある。トランジスタ
３，４の代りに、ＩＧＢＴのような高速度スイッチング
素子を使用すると、上述した応答性は更に良好となる。
図１の曲線１４をサイン波とすると、インバータに本発
明手段を利用できるので、高速度で振動の少ない高速誘
導機を得ることができる。図１において、コンデンサ５
を電源正極側に記号５ａで示す位置に設けても同じ作用
効果がある。
ンサ５の容量は、インダクタンスコイル１のインダクタ
ンスの大きさにより調整する必要がある。トランジスタ
３，４の代りに、ＩＧＢＴのような高速度スイッチング
素子を使用すると、上述した応答性は更に良好となる。
図１の曲線１４をサイン波とすると、インバータに本発
明手段を利用できるので、高速度で振動の少ない高速誘
導機を得ることができる。図１において、コンデンサ５
を電源正極側に記号５ａで示す位置に設けても同じ作用
効果がある。
【０００９】前述したように、チョッパ電流の立上り部
において、インダクタンスコイル１の鉄損、銅損分だけ
コンデンサ５の充電電力が小さくなるので、立上がり電
流は中途で端子２ａ，２ｂの低電圧により立上りがおく
れる。従って、図２の記号１５ａ，１５ｂで示す電流波
形をグラフの最下段で同一記号で示すように、１／２位
電流が増大した点線８ａ以降は立上りが鈍化する。従っ
て応答性も鈍化し、インダクタンスコイル１の通電電流
の高速制御に限界を生ずる不都合がある。又図２の曲線
１４の立上り部と降下部が急速な場合にも上述した理由
により、通電電流は大幅におくれる欠点を発生する。本
発明装置では、上述した欠点を除去する為に図１のイン
ダクタンスコイル１ａが付加される。次にその詳細を説
明する。
において、インダクタンスコイル１の鉄損、銅損分だけ
コンデンサ５の充電電力が小さくなるので、立上がり電
流は中途で端子２ａ，２ｂの低電圧により立上りがおく
れる。従って、図２の記号１５ａ，１５ｂで示す電流波
形をグラフの最下段で同一記号で示すように、１／２位
電流が増大した点線８ａ以降は立上りが鈍化する。従っ
て応答性も鈍化し、インダクタンスコイル１の通電電流
の高速制御に限界を生ずる不都合がある。又図２の曲線
１４の立上り部と降下部が急速な場合にも上述した理由
により、通電電流は大幅におくれる欠点を発生する。本
発明装置では、上述した欠点を除去する為に図１のイン
ダクタンスコイル１ａが付加される。次にその詳細を説
明する。
【００１０】図１において、インダクタンスコイル１ａ
は、直流電源端子２ａ，２ｂより、トランジスタ３ａを
介して通電される。パルス発振器１９の出力は、図３の
タイムチャートに記号２３ａ，２３ｂ，…として示さ
れ、その周波数は所定値となっている。パルス信号２３
ａ，２３ｂ，…は単安定回路１８に入力され、そり出力
は、図３において曲線２１ａ，２１ｂ，…として示され
ている。曲線２１ａの電気信号がトランジスタ３ａのベ
ースに入力されて導通すると、インダクタンスコイル１
ａの電流は曲線２２ａのように立上り、曲線２１ａの末
端でトランジスタ３ａが不導通に転化すると、蓄積電磁
エネルギは、ダイオード４ｃ，４ｄを介してコンデンサ
５を図示の極性に充電する。次の電気信号曲線２１ｂ，
２１ｃ，…により同様なコンデンサ５の充電が行なわれ
る。このときの電流曲線が記号２２ｂ，２２ｃ，…とし
て示される。通電の巾は矢印Ｅの巾となる。コンデンサ
５の電圧は抵抗１６ａ，１６ｂで分割されてオペアンプ
１１ａの−端子の入力となり、基準電圧端子１０ａの電
圧は＋端子の入力となっている。
は、直流電源端子２ａ，２ｂより、トランジスタ３ａを
介して通電される。パルス発振器１９の出力は、図３の
タイムチャートに記号２３ａ，２３ｂ，…として示さ
れ、その周波数は所定値となっている。パルス信号２３
ａ，２３ｂ，…は単安定回路１８に入力され、そり出力
は、図３において曲線２１ａ，２１ｂ，…として示され
ている。曲線２１ａの電気信号がトランジスタ３ａのベ
ースに入力されて導通すると、インダクタンスコイル１
ａの電流は曲線２２ａのように立上り、曲線２１ａの末
端でトランジスタ３ａが不導通に転化すると、蓄積電磁
エネルギは、ダイオード４ｃ，４ｄを介してコンデンサ
５を図示の極性に充電する。次の電気信号曲線２１ｂ，
２１ｃ，…により同様なコンデンサ５の充電が行なわれ
る。このときの電流曲線が記号２２ｂ，２２ｃ，…とし
て示される。通電の巾は矢印Ｅの巾となる。コンデンサ
５の電圧は抵抗１６ａ，１６ｂで分割されてオペアンプ
１１ａの−端子の入力となり、基準電圧端子１０ａの電
圧は＋端子の入力となっている。
【００１１】コンデンサ５の電圧が低いときには、オペ
アンプ１１ａの出力電圧が大きいが、ツエナダイオード
２０の作用で設定電圧が単安定回路１８に入力されて、
その出力電圧の巾を設定値（矢印Ｅの巾）としている。
しかし上述したコンデンサ５の充電が繰返されると、オ
ペアンプ１１ａの−端子の入力電圧が上昇し、出力電圧
が降下するので、ツエナダイオード２０が不導通に転化
して、並列抵抗の電圧降下により、単安定回路１８の出
力パルス巾を減少せしめてトランジスタ３ａの導通巾も
比例して小さくなる。例えば曲線２１ｄ，２１ｅに示す
ように巾が小さくなると、電流曲線は２２ｄ，２２ｅに
示すようにピーク値が降下し、コンデンサ５を充電する
磁気エネルギは減少する。上述した理由により、コンデ
ンサ５の充電電圧は、基準電圧端子１０ａの電圧により
規制することができる。
アンプ１１ａの出力電圧が大きいが、ツエナダイオード
２０の作用で設定電圧が単安定回路１８に入力されて、
その出力電圧の巾を設定値（矢印Ｅの巾）としている。
しかし上述したコンデンサ５の充電が繰返されると、オ
ペアンプ１１ａの−端子の入力電圧が上昇し、出力電圧
が降下するので、ツエナダイオード２０が不導通に転化
して、並列抵抗の電圧降下により、単安定回路１８の出
力パルス巾を減少せしめてトランジスタ３ａの導通巾も
比例して小さくなる。例えば曲線２１ｄ，２１ｅに示す
ように巾が小さくなると、電流曲線は２２ｄ，２２ｅに
示すようにピーク値が降下し、コンデンサ５を充電する
磁気エネルギは減少する。上述した理由により、コンデ
ンサ５の充電電圧は、基準電圧端子１０ａの電圧により
規制することができる。
【００１２】トランジスタ３ａのベース入力制御の手段
は、同じ目的を達するものであれば他の手段でもよい。
コンデンサ５の充電は、電気スイッチ１７の閉成ととも
に行なわれ設定された高電圧（６００ボルト位）となる
まで行なわれる。このときに、端子１０に図２の曲線１
４で示す電圧が入力されると、その立上り部が急速で
も、コンデンサ５の電圧により所要のチョッパ制御が行
なわれる。コンデンサ５の容量は上述したインダクタン
スコイル１の電流が充分得られる大きい容量のコンデン
サ５を使用する必要がある。次の電流変化の少ない区間
におけるチョッパ作用のときにおける立上り部の鈍化現
象（図２の最下段の点線８ａの上の部分の立上り電流曲
線）も、コンデンサ５の高電圧により除去することがで
きる。上述した説明より理解されるように、インダクタ
ンスコイル１ａがない場合のコンデンサ５の容量は小さ
くてもよいが、インダクタンスコイル１ａを付加した場
合には一般に１０倍以上の容量のものが必要となるが、
インダクタンスコイル１の通電の制御特性が良好となる
作用効果がある。
は、同じ目的を達するものであれば他の手段でもよい。
コンデンサ５の充電は、電気スイッチ１７の閉成ととも
に行なわれ設定された高電圧（６００ボルト位）となる
まで行なわれる。このときに、端子１０に図２の曲線１
４で示す電圧が入力されると、その立上り部が急速で
も、コンデンサ５の電圧により所要のチョッパ制御が行
なわれる。コンデンサ５の容量は上述したインダクタン
スコイル１の電流が充分得られる大きい容量のコンデン
サ５を使用する必要がある。次の電流変化の少ない区間
におけるチョッパ作用のときにおける立上り部の鈍化現
象（図２の最下段の点線８ａの上の部分の立上り電流曲
線）も、コンデンサ５の高電圧により除去することがで
きる。上述した説明より理解されるように、インダクタ
ンスコイル１ａがない場合のコンデンサ５の容量は小さ
くてもよいが、インダクタンスコイル１ａを付加した場
合には一般に１０倍以上の容量のものが必要となるが、
インダクタンスコイル１の通電の制御特性が良好となる
作用効果がある。
【００１３】
【発明の効果】大きいインダクタンス負荷は、磁気エネ
ルギの放出と蓄積に時間を要するので、応答性の良好な
通電制御を行なう為に、印加電圧を高くしてチョッパ回
路を利用する周知の手段があるが、使用する半導体回路
と電源の性能により実用的に応答性に限界がある。本発
明の手段によると、印加電圧を低くして、しかも応答性
のより良好なインダクタンス負荷の通電制御を行なうこ
とができる効果がある。インダクタンスの大きい電動機
のサーボ制御若しくは応答性の速い制御の必要な磁気軸
受の電磁石の励磁コイルの通電制御手段として有効であ
る。
ルギの放出と蓄積に時間を要するので、応答性の良好な
通電制御を行なう為に、印加電圧を高くしてチョッパ回
路を利用する周知の手段があるが、使用する半導体回路
と電源の性能により実用的に応答性に限界がある。本発
明の手段によると、印加電圧を低くして、しかも応答性
のより良好なインダクタンス負荷の通電制御を行なうこ
とができる効果がある。インダクタンスの大きい電動機
のサーボ制御若しくは応答性の速い制御の必要な磁気軸
受の電磁石の励磁コイルの通電制御手段として有効であ
る。
【００１４】
【図１】本発明装置の実施例の電気回路図
【図２】図１の回路の各部の電気信号のタイムチヤート
【図３】図１のトランジスタ３ａのベース入力信号のタ
イムチャート
イムチャート
【００１５】
１，１ａ インダクタンスコイル ２ａ，２ｂ 直流電源正負極 ５，５ａ コンデンサ ３，３ａ，４ トランジスタ １０ 信号電圧端子 １１，１１ａ オペアンプ １２ 微分回路 １３ 単安定回路 １３ａ，１３ｂ 反転回路 １４，１４ａ 信号電圧曲線 １５，１５ａ，１５ｂ，…励磁電流曲線 １０ａ 基準電圧端子 １８ パルス発振器 １９ 単安定回路
Claims (1)
- 【請求項１】磁心に捲着された第１のインダクタンスコ
イルならびにその両端に接続された第１，第２の半導体
スイッチング素子と、第１の半導体スイッチング素子側
が正極に接続され、第２の半導体スイッチング素子側が
負極に接続されて第１のインダクタンスコイルに供電す
る直流電源と、第１のインダクタンスコイルと第２の半
導体スイッチング素子の直列接続体に逆接続された第１
のダイオードと、第１のインダクタンスコイルと第２の
半導体スイッチング素子の接続部に入力側が接続された
第２のダイオードと、第１のインダクタンスコイルの通
電電流を検出して検出信号を得る電流検出回路と、設定
された任意の波形の電圧の信号電圧と、第１，第２の半
導体スイッチング素子が不導通に転化したときに、第１
のインダクタンスコイルの蓄積磁気エネルギを第２のダ
イオードを介して流入充電するように、直流電源正極若
しくは負極側と第２のダイオードの出力側との間に両極
が接続されたコンデンサと、第１の半導体スイッチング
素子と直流電源正極との間に順方向に挿入された第３の
ダイオードと、磁路の閉じた磁心に巻着された第２のイ
ンダクタンスコイルと第３の半導体スイッチング素子と
の直列接続体と、該直列接続体の第２のインダクタンス
コイル側が正極に接続され、負極側を第３の半導体スイ
ッチング素子側に接続して供電する前記した直流電源
と、該直列接続体に逆接続された第４のダイオードと、
第３の半導体スイッチング素子と第２のインダクタンス
コイルの接続部に入力側が接続された第５のダイオード
と、第３の半導体スイッチング素子が不導通に転化した
ときに、第２のインダクタンスコイルの蓄積磁気エネル
ギを第５のダイオードを介して前記したコンデンサに流
入充電する電気回路と、所定のパルス巾の矩形波の電気
信号を設定された周期で出力する電気回路と、該電気回
路の出力電気信号の巾だけ第３の半導体スイッチング素
子を導通せしめ、コンデンサの充電電圧を高電圧の設定
電圧に保持するように、前記した出力電気信号のパルス
巾を変更する電気回路と、前記した電流検出回路の検出
信号電圧が前記した信号電圧を越えると第１，第２の半
導体スイッチング素子を不導通に転化して、第１のイン
ダクタンスコイルの蓄積磁気エネルギを、第２のダイオ
ードを介してコンデンサに流入充電して高電圧とするこ
とにより通電電流を急速に降下せしめ、所定値まで降下
すると第１，第２の半導体スイッチング素子を導通せし
めて、コンデンサの高電圧を第１のインダクタンスコイ
ルに印加して通電電流の立上がりを急速とするチョッパ
回路とより構成されたことを特徴とするインダクタンス
コイルの通電制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3303727A JP3002918B2 (ja) | 1991-09-06 | 1991-09-06 | インダクタンスコイルの通電制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3303727A JP3002918B2 (ja) | 1991-09-06 | 1991-09-06 | インダクタンスコイルの通電制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0568396A true JPH0568396A (ja) | 1993-03-19 |
| JP3002918B2 JP3002918B2 (ja) | 2000-01-24 |
Family
ID=17924544
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3303727A Expired - Lifetime JP3002918B2 (ja) | 1991-09-06 | 1991-09-06 | インダクタンスコイルの通電制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3002918B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5901383A (en) * | 1993-12-27 | 1999-05-11 | Toto Ltd. | Support structure for a toilet cover unit |
| WO2011004546A1 (en) * | 2009-07-10 | 2011-01-13 | Three Eye Co., Ltd. | Reluctance motor apparatus |
-
1991
- 1991-09-06 JP JP3303727A patent/JP3002918B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5901383A (en) * | 1993-12-27 | 1999-05-11 | Toto Ltd. | Support structure for a toilet cover unit |
| WO2011004546A1 (en) * | 2009-07-10 | 2011-01-13 | Three Eye Co., Ltd. | Reluctance motor apparatus |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3002918B2 (ja) | 2000-01-24 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4878147A (en) | Electromagnetic coil drive device | |
| US4740734A (en) | Control apparatus for brushless dc motors | |
| JPS6126315B2 (ja) | ||
| EP0428078A2 (en) | Pulse-width modulated circuit for driving a load | |
| KR100278015B1 (ko) | 모터 및 유도성 부하를 통하는 전류를 제어하기 위한 회로 및 장치 | |
| JP2799886B2 (ja) | インダクタンス負荷の通電制御装置 | |
| NL8006536A (nl) | Inrichting voor het sturen van de aandrijf- en remstroom van een borstelloze gelijkstroommotor. | |
| EP0512121B1 (en) | Current controller for inductive load | |
| JPH04190693A (ja) | インダクタンス負荷の通電制御回路 | |
| JPH0568396A (ja) | インダクタンスコイルの通電制御装置 | |
| EP0887916A2 (en) | Energization controller of electric motor | |
| JP3002915B2 (ja) | インダクタンスコイルの通電制御装置 | |
| US3706021A (en) | Direct current motor with electrical braking device | |
| JP2573300B2 (ja) | 電磁石のコイル駆動装置 | |
| EP0569588B1 (en) | Device for controlling current application to inductance coil | |
| US4345190A (en) | Chopper control system | |
| JP2002188945A (ja) | 電磁流量計 | |
| CN114830521B (zh) | 用于驱动单相电动机的方法和单相电动机 | |
| KR100394070B1 (ko) | 마그네트브레이크무접점장치 | |
| US4066956A (en) | Semiconductor switch device having means for supplying control current to a control electrode | |
| JPH01148096A (ja) | ステツピングモータ駆動回路 | |
| JPH0314206A (ja) | 電磁石のコイル駆動装置 | |
| JP2685873B2 (ja) | 電磁石のコイル駆動装置 | |
| JPH04190692A (ja) | インダクタンス負荷の通電制御装置 | |
| JPS5915271Y2 (ja) | ブラシレスモ−タ駆動回路 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081119 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091119 Year of fee payment: 10 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101119 Year of fee payment: 11 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101119 Year of fee payment: 11 |
|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313113 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101119 Year of fee payment: 11 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101119 Year of fee payment: 11 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101119 Year of fee payment: 11 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101119 Year of fee payment: 11 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101119 Year of fee payment: 11 |
|
| R360 | Written notification for declining of transfer of rights |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R360 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101119 Year of fee payment: 11 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101119 Year of fee payment: 11 |
|
| R370 | Written measure of declining of transfer procedure |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R370 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111119 Year of fee payment: 12 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term | ||
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111119 Year of fee payment: 12 |