JPH06209568A

JPH06209568A - 誘導負荷駆動用回路配置

Info

Publication number: JPH06209568A
Application number: JP5279895A
Authority: JP
Inventors: Manfred Albach; アルバハマンフレート; Theo Huesgen; ヒュースゲンテオ
Original assignee: Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1992-11-10
Filing date: 1993-11-09
Publication date: 1994-07-26
Also published as: GB2272339A; GB9323194D0; GB2272339B; FR2698499A1; FR2698499B1; DE4237843A1; US5514942A

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は、エネルギー源から得られる直流電
圧が制御装置用の電源電圧より小さい場合でも、始動と
動作は最小限の付加的な回路で確実に行われる誘導負荷
駆動用回路配置の提供を目的とする。【構成】本発明の回路配置は、少なくとも一の巻線
（１、２）を有する誘導負荷（Ｍ）を駆動し、巻線の各
々は少なくとも第１の副巻線（１）と第２の副巻線
（２）とから成り、副巻線は、一方で、制御装置（１
６）により周期的に駆動されるスイッチ装置（９、１
０）を介して本質的に負荷（Ｍ）にエネルギーを供給す
るための直流電圧（Ｕ５）を発生するエネルギー源
（５）に交互に接続され得、他方で、単巻変圧器のよう
に電気的（３）及び磁気的（６）に結合され、制御装置
（１６）に供給するための電圧（例えばＵ８）は副巻線
（１、２）の相互に接続されていない端子により形成さ
れる変圧器の終端子（７、８）からタップされうる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、本質的に直流電圧を発
生するエネルギー源から誘導負荷、望ましくは同期電動
機を駆動する回路配置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ドイツ国特許公開明細書第38 30 016 号
により、直流電圧変換回路を介して低い出力電圧のエネ
ルギー源から負荷に給電する回路配置が知られる。直流
電圧変換回路は主スイッチ素子を介してエネルギー源か
らエネルギーを周期的に取り出し、誘導素子と整流器と
を用いて電源電圧を増加させてこのエネルギーを負荷に
送る。さらに、この配置は、回路配置の最初の段階で電
源電圧を発生するエネルギーをエネルギー源から取り出
す際に介する始動スイッチ素子から成る。この公知の回
路配置は、電源電圧から直接にエネルギーを供給されて
主スイッチ素子を周期的に制御する主制御装置から成
る。したがって、この主制御装置は、エネルギー源の出
力電圧と比較してレベルが増大した電源電圧を有する。
その上、エネルギー源から直接かつ独占的に給電されて
始動スイッチ素子を周期的に制御する始動制御装置が設
けられる。始動スイッチ素子のスイッチ周期は、主スイ
ッチ素子のスイッチ周期よりも短い。始動制御装置と始
動スイッチ素子は、電源電圧が所定の値に達する時、ス
イッチがオフされる。

【０００３】この公知の回路配置によれば、始動スイッ
チ素子と始動制御装置は、回路配置が最初に作動される
時、主制御装置の作動前に主スイッチ素子を動作させる
ための主制御装置用に必要とされるレベルの電源電圧を
確実に発生させる。主制御装置と主スイッチ素子が一旦
動作を始めると、主制御装置の作動にも利用される電源
電圧の発生を引き継ぐ。

【０００４】この公知の回路配置は、いかなる負荷にも
利用できて、したがって、電動機の給電にも利用しう
る。しかしながら、ある種の利用のために、殊に回路配
置の一部が動作を開始する回路配置の始動に関して、回
路配置が更に簡単化されることが望ましいことが分か
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明
は、本質的には直流電圧を発生するエネルギー源から誘
導負荷を駆動して、その結果、例えば、現状の技術にし
たがってエネルギー源から取り出される直流電圧が主制
御装置に必要とされる電源電圧より小さい場合でも、動
作と始動が最小の付加的な回路で確実に行われる回路配
置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、上記の
目的は、少なくとも一の巻線を有する誘導負荷を駆動
し、各巻線は少なくとも第１の副巻線と第２の副巻線と
から成り、副巻線は、一方で、制御装置により周期的に
駆動されるスイッチ装置を介して本質的に負荷にエネル
ギーを供給するための直流電圧を発生するエネルギー源
に交互に接続され得、他方で、単巻変圧器の形で電気的
にも磁気的にも結合され、制御装置に供給するための電
圧は副巻線の相互に接続されていない端子により形成さ
れる変圧器の終端子からタップされうる回路配置により
実現される。

【０００７】本発明によるこの回路配置は、あらゆる形
の動作において、すなわち、始動段階と継続的動作の両
方において、中断されることなく、安定した給電を確実
に行う制御装置に給電するエネルギー供給源を利用する
ことを利点とする。これは、回路配置を始動するための
独立した配置を含む必要性を除去する。これに対して、
本発明によるこの回路配置は、上述の如く、少なくとも
二つの副巻線を有する少なくとも一つの巻線から成る誘
導負荷部分を有する負荷に給電するように設計される。
特に、電動モーターがこの一例であり、本発明による回
路配置は、極めて簡単な構成で、費用効果に優れ、した
がって、安価な駆動装置の実現に有利な解決策である。
制御装置を駆動するための電圧は、何ら問題が起きなけ
れば、エネルギー源により発生される直流電圧の２倍に
なる。したがって、本発明による回路配置は、低いレベ
ルの直流電圧を有し、電池、蓄電池等が選ばれるエネル
ギー源から上述の駆動装置に給電するのに好適である。

【０００８】本発明の単巻変圧器の形の副巻線により利
用される電気的、磁気的なカップリングは、副巻線の一
つに他の副巻線の磁気的なカップリングを介してエネル
ギー源により印加された電圧が、第１の副巻線の電圧が
適当な位相に重畳され、理想的に２倍に拡大された電圧
を生ずる電圧を誘起するように配置される。このため
に、副巻線は、第２の極がスイッチ装置の中の一を介し
て終端子の各々の中の一に接続されうるエネルギー源の
極に接続される中央端子を介して、各々の一の端子によ
り電気的に相互に接続されることが望ましい。電動モー
ター、望ましくは同期電動機として一例が実施される誘
導負荷の両方の副巻線は、この電動機のローターの動作
中に同じ方向の回転を示すように給電される。この二つ
の副巻線の相互インダクタンスは制御装置に給電する電
圧を発生するために利用される。

【０００９】制御装置に給電する電圧は、整流素子を介
して終端子からタップされ、制御装置をブリッジする記
憶キャパシタにおいて平滑にされることが望ましい。整
流素子と記憶キャパシタとの組合せは、スイッチ装置の
両端の電圧ピークを減衰させる目的を果たす便宜上、付
加的に利用される。本発明による回路配置に含まれる制
御装置は、エネルギー源によって発生される直流電圧よ
りも大きい電源電圧を供給されるので、この制御装置
は、この高い電源電圧も考慮されたタイマー回路から成
ることが望ましい。本発明によれば、上記に利用されう
る標準的な形のタイマー回路が選ばれる場合の利点は、
エネルギー源の低い直流電圧レベルは何ら障害を起こさ
ないことである。

【００１０】本発明による回路配置の更なる簡単化は、
第２の副巻線に割り当てられたスイッチ装置が第１の副
巻線に割り当てられたスイッチ装置に対して反転駆動回
路段として機能することにより実現される。これによっ
て、第１の副巻線に割り当てられたスイッチ装置用の独
立した反転駆動段は省かれる。一方では、これは構成部
品数と、したがって、構成のサイズと、製造コストとを
削減させ、他方では、その中に含まれる制御装置とタイ
マー回路の選択の自由を拡げる。

【００１１】

【実施例】以下に、本発明の実施例を図面に示し、詳細
に説明する。図１に示す典型的な実施例において、駆動
される同期電動機Ｍの中央タップの巻線を共に形成する
２つの副巻線１、２は、直流電圧を発生するエネルギー
源５の正極４に接続された中央端子３を介して相互に接
続される。エネルギー源は、簡単のために電池として表
わされているが、他の構成でも良い。同期電動機Ｍの磁
性体６により影響される磁気的な負帰還の結果として、
同期電動機Ｍの副巻線１、２は、中央端子３から端子の
向きが変わる副巻線１と２の２つの端子７と８の夫々に
より終端子が形成される単巻変圧器を形成する。第１の
副巻線１に割り当てられた終端子７は、第１のスイッチ
装置９の主電流パスを介してエネルギー源５の負極１１
に接続され、第２の副巻線２に割り当てられた終端子８
は、第２のスイッチ装置１０の主電流パスを介する。ス
イッチ装置９、１０は、ＭＯＳ形電界効果トランジスタ
で配置されることが望ましいが、所望のスイッチング機
能を確実に行う他の方法で構成されても良い。図１に示
す例において、副巻線１と２の夫々に接続されたＭＯＳ
形電界効果トランジスタ９と１０の端子は、それらのド
レイン電極を形成し、一方、ソース端子はエネルギー源
５の負極１１に接続される。第１のスイッチ装置９を形
成するＭＯＳ形電界効果トランジスタのゲート端子は、
この第１のスイッチ装置９の制御端子１２を表わし、第
２の副巻線２の終端子８と第２のスイッチ装置１０のド
レイン端子との間の接合点に接続される。その上、第１
の整流素子１３のアノード端子がこの接合点に接続さ
れ、この整流素子のカソード端子と第２の整流素子１４
のカソード端子は共に、制御装置１６の正の電源電圧端
子１５と記憶キャパシタ１７の端子とに接続される。こ
の記憶キャパシタ１７の第２の端子と制御装置１６の負
の電源電圧端子１８とは、エネルギー源５の負極１１に
接続される。制御装置１６の制御出力１９は、第２のス
イッチ装置１０を形成するＭＯＳ形電界効果トランジス
タのゲート端子によって近くに形成される場合には、第
２のスイッチ装置１０の制御端子２０に結合される。第
２の整流素子１４のアノード端子は、第１の副巻線１の
終端子７と第１のスイッチ装置９との間の接合点に接続
される。

【００１２】２つのスイッチ装置９と１０を形成するＭ
ＯＳ形電界効果トランジスタは、エネルギー源５により
供給される直流電圧が電界効果トランジスタの主電流パ
スを通してスイッチングするために確実に十分であるよ
うに、低い閾値電圧を有する所謂“論理レベルＭＯＳ形
ＦＥＴ”として配置されて、大きさが決められるので、
限定された電流がこれらの主電流パス内を循環する。例
えば、エネルギー源５は２つのセルから成るニッケルカ
ドミウム乾電池として配置され、公称２．４Ｖの電圧を
発生する。制御装置１６は、電源電圧２．４ボルトでは
未だ動作し得ない標準的なＮＥ５５５形のタイマー回路
から成る。

【００１３】回路配置が作動し始める時、すなわち、エ
ネルギー源５が図１に示す回路配置の残りに接続される
時、記憶キャパシタ１７は最初に放電させられる。この
とき、制御装置１６は電源電圧を未だ供給されず、制御
出力１９に制御電圧を生ずることは未だできない。その
結果、第２のスイッチ装置１０は制御端子２０を介して
ブロックされ続け、エネルギー源５がスイッチオンされ
ると即座に、第２の副巻線２の終端子８に高い電圧が蓄
えられ、つまり、エネルギー源５により発生された電圧
がそこに生ずる。この電圧は第１のスイッチ装置９の制
御端子１２に印加され、これを導通状態に切り換える。
その結果、第１の副巻線１は、エネルギー源５により発
生された直流電圧を供給される。第１と第２の副巻線
１、２は、単巻変圧器を形成するので、副巻線１の巻き
数と、副巻線２の巻き数との比に対応した電圧がこの単
巻変圧器の第２の副巻線２の終端子８に発生される。副
巻線１、２が好適に同じ大きさを有する場合、エネルギ
ー源のスイッチがオンとされると即座に、第２の副巻線
２の終端子８の電圧はエネルギー源５の直流電圧レベル
の２倍に達する。図１においてＵ８として参照されるこ
の電圧は、第１の整流素子１３を介して記憶キャパシタ
１７を充電する。その結果、記憶キャパシタ１７の端子
と、制御装置１６の電源電圧端子１５、１８とにおい
て、制御装置１６とそこに含まれるタイマー回路とが動
作させられる電源電圧を利用できるようになる。制御出
力１９を介して制御装置１６は、制御端子２０を導通状
態と非導通状態に切り換えることにより第２のスイッチ
装置１０を周期的に切り換える。したがって、第１のス
イッチ装置９は、位相を反転した非導通状態と導通状態
とに交互にスイッチを切り換えられる。その結果、２つ
の副巻線１と２の夫々を介して交互に同期電動機Ｍに給
電するために、電流はスイッチ装置９、１０のスイッチ
ングレートでエネルギー源５から流れるので、電動機Ｍ
が駆動される。スイッチ装置９、１０の夫々に割り当て
られた終端子７、８において、導通と非導通のいずれで
あっても、動作中に単巻変圧器を形成する副巻線１、２
の磁気的なカップリングは、再び、スイッチ装置９、１
０の各スイッチ周期に高い電圧パルスを生ずる。かかる
電圧パルスは整流素子１３、１４により整流されて、記
憶キャパシタ１７を再び充電し、制御装置１６に給電す
るために利用される。

【００１４】図１に示した第１の実施例と類似した本発
明の第２の実施例による３相同期電動機用の回路配置を
図２に示す。同図において、図１を参照して既に説明し
た構成部品には同様の符号を付している。図１に示す構
成部品の３倍である図２に示す回路配置の構成部品に
は、３相電動機（誘導電動機）の３つの位相Ｒ、Ｓ、Ｔ
に関した文字Ｒ、Ｓ、Ｔを末尾に付す。図２に示す典型
的な実施例では、図１により知られる巻線１、２と、ス
イッチ装置９、１０と、整流素子１３、１４と、記憶キ
ャパシタ１７から成る配置の３つの要素がエネルギー源
５に並列に接続される。第２のスイッチ装置１０Ｒ、１
０Ｓ、１０Ｔの各々は、制御出力１９Ｒ、１９Ｓ、１９
Ｔの夫々を介して、適切な位相関係でスイッチ装置９
Ｒ、９Ｓ、９Ｔ、１０Ｒ、１０Ｓと１０Ｔを駆動するた
めの制御信号を供給される。図２によると、３つの巻線
全ての１Ｒ、２Ｒ、１Ｓ、２Ｓ、１Ｔ、２Ｔの夫々に制
御信号を供給する制御装置１６に給電するために、全て
の整流素子１３Ｒ、１３Ｓ、１３Ｔ、１４Ｓ、１４Ｒ、
１４Ｔが接続された共有記憶キャパシタ１７が設けられ
る。共有制御装置１６は、再び、例えばＮＥ５５５形の
パルス状の制御電圧を発生する標準的なタイマー回路か
ら成り、そこから、３つの制御出力１９Ｒ、１９Ｓ、１
９Ｔの夫々への適切な位相シフトを有する制御信号が生
ずる。

【００１５】数値を与える例では、２つのセルから成
り、全体で公称２．４Ｖの電圧を有するニッケル−カド
ミウム乾電池をエネルギー源５として利用した。この電
圧は、標準的なタイマー回路ＮＥ５５５を間違いなく確
実に動作させる。

【図面の簡単な説明】

【図１】単相同期電動機用の給電回路の第１の実施例の
ブロック図である。

【図２】３相同期電動機用の給電回路の典型的な実施例
の回路図である。

【符号の説明】

１、２巻線３中央端子４正極５エネルギー源６磁性体７、８端子９、１０スイッチ装置１１負極１２、２０制御端子１３、１４整流素子１５正電源電圧端子１６制御装置１７記憶キャパシタ１８負電源電圧端子１９制御出力

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも一の巻線（１、２）を有する
誘導負荷（Ｍ）を駆動する回路配置であって、該巻線の各々は少なくとも第１の副巻線（１）と第２の
副巻線（２）とから成り、該副巻線は、一方で、制御装置（１６）により周期的に
駆動されるスイッチ装置（９、１０）を介して、本質的
に該負荷（Ｍ）にエネルギーを供給するための直流電圧
（Ｕ５）を発生するエネルギー源（５）に交互に接続さ
れ得、他方で、単巻変圧器の如く電気的（３）にも磁気
的（６）にも結合され、該制御装置（１６）に給電するための電圧（例えばＵ
８）は、該副巻線（１、２）の相互の接続がなされない
端子により形成される上記変圧器の終端子（７、８）か
らタップされうる回路配置。
【請求項２】前記誘導負荷（Ｍ）は同期電動機により
形成されることを特徴とする請求項１の回路配置。
【請求項３】前記副巻線（１、２）は、第２の極（１
１）が前記スイッチ装置（９、１０）の中の一を介して
前記終端子（７、８）の各々の中の一に接続されうる前
記エネルギー源（５）の極（４）に接続される中央端子
（３）を介して、各々の一の端子により電気的に相互に
接続されることを特徴とする請求項１又は２記載の回路
装置。
【請求項４】前記制御装置（１６）に給電する前記電
圧（例えばＵ８）は、整流素子（１３、１４）を介して
前記端子（７、８）からタップされうることを特徴とす
る請求項１乃至３のうちいずれか１項記載の回路配置。
【請求項５】前記制御装置をブリッジする記憶キャパ
シタ（１７）を設けたことを特徴とする請求項１乃至４
のうちいずれか１項記載の回路配置。
【請求項６】前記制御装置（１６）は、電源電圧が前
記エネルギー源（５）により発生される前記直流電圧
（Ｕ５）を上回る標準的な形が望ましいタイマー回路か
ら成ることを特徴とする請求項１乃至５のうちいずれか
１項記載の回路配置。
【請求項７】前記第２の副巻線（２）に割り当てられ
た前記スイッチ装置（１０）は、前記第１の副巻線
（１）に割り当てられた前記スイッチ装置（９）に対し
て反転駆動回路として機能することを特徴とする請求項
１乃至６のうちいずれか１項記載の回路配置。