JPH07308093A - 可変リラクタンスモータの駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 電流センサを廃止することにより、構成の簡
素化及びコストダウンを図ることができ、しかも、高速
応答が可能な可変リラクタンスモータの駆動装置を提供
することである。 【構成】 可変リラクタンスモータの励磁巻線１５に電
流が流れると、この電流を電流検出用抵抗１４が検出
し、その電流レベルに応じた検出電圧Ｖａをコンパレー
タ１９ａの反転入力端子に出力する。そして、コンパレ
ータ１９ａが前記検出電圧Ｖａを基準電圧Ｖｏと比較
し、その比較結果に応じた検出信号Ｓをフォトカプラ２
０を通して制御回路２１に出力する。そして、制御回路
２１が前記検出信号に基づいて第１のＩＧＢＴ１３のオ
ン時間を調整する等して前記励磁巻線１５に流れる電流
を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、可変リラクランスモー
タの駆動装置において、特に励磁巻線に流れる電流を検
出するための技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、３相または４相の可変リラク
ランスモータを駆動するにあたっては、各相の励磁巻線
を各々独立して制御するようにしている。図２は、この
種可変リラクランスモータの駆動装置の一例を示すブロ
ック図であり、１はモータの励磁巻線、２ａ，２ｂはイ
ンシュレーションゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧ
ＢＴ）、３ａ，３ｂはスイッチング素子駆動回路を示
す。ここで、スイッチング素子駆動回路３ａ，３ｂによ
りＩＧＢＴ２ａ，２ｂの双方がオンされると、直流電源
４のプラス側電源線４ａから励磁巻線１を通ってマイナ
ス側電源線４ｂに至る通電路が形成され、励磁巻線１に
電流Ｉが流れる。

【０００３】制御回路５は、スイッチング素子駆動回路
３ａ，３ｂを介してＩＧＢＴ２ａ，２ｂをオンオフ制御
するためのものであり、ＩＧＢＴ２ａをオフすることに
より、励磁巻線１から環流ダイオード６ａに至る環流路
を形成し、ＩＧＢＴ２ｂをオフすることにより、励磁巻
線１から環流ダイオード６ｂに至る環流路を形成し、励
磁巻線１に電流Ｉ´を流す。電流センサ７は、コイル７
ａと鉄心７ｂとホール素子７ｃと検出回路７ｄ（定電流
回路とオフセット調整回路と増幅回路とを含む）とから
構成されたものであり、コイル７ａに電流が流れると、
鉄心７ｂが励磁され、ホール素子７ｃから検出回路７ｄ
にホール電圧が出力され、検出回路７ｄから検出電圧Ｖ
ａが出力される。

【０００４】コンパレータ８は、制御回路５の電源＋Ｖ
および０Ｖを電源とするものであり、制御回路５の電源
＋Ｖおよび０Ｖを分圧してなる基準電圧Ｖｏと検出回路
７ｄからの検出電圧Ｖａとを比較し、その比較結果を示
す電流検出信号Ｓを制御回路５に出力する。そして、制
御回路５は、この電流検出信号Ｓに基づいてＩＧＢＴ２
ａ，２ｂをオンオフ制御することにより、励磁巻線１に
流れる電流を制御するように構成されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の装置は、励磁巻線１に流れる電流を電流センサ７に
より検出していたため、次のような問題点があった。そ
の第１は、電流センサ７の構成が複雑で高価であるた
め、装置全体がコストアップされることである。その第
２は、電流センサ７が電流を検出してから電流検出信号
Ｓを出力するまでに１０〜１５μｓ程度要するため、速
い応答性が得られないことである。このため、モータが
地絡した場合に、電流センサ７が過電流を検出してから
ＩＧＢＴ２ａ，２ｂがオフされるまでにかなりの時間が
かかり、その結果、ＩＧＢＴ２ａ，２ｂを保護できない
場合があった。そこで、抵抗およびコンパレータからな
る過電流検出回路９を設け、この過電流検出回路９によ
りマイナス側電源線４ｂに流れる過電流を検出し、この
検出結果に基づいてＩＧＢＴ２ａ，２ｂをオフすること
が考えられている。しかしながら、この場合、過電流検
出回路９の追加分、装置が一層コストアップされてしま
う。

【０００６】本発明は上記事情に鑑みてなされたもので
あり、その目的は、電流センサを廃止することにより構
成の簡単化およびコストダウンを図ることができ、しか
も、高速応答が可能な可変リラクタンスモータの駆動装
置を提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の可変リラクタン
スモータの駆動装置は、可変リラクタンスモータの励磁
巻線に直流電源を供給するための通電路に設けられたス
イッチング素子と、前記通電路に設けられた電流検出用
抵抗と、この電流検出用抵抗の端子間電圧に基づいて前
記励磁巻線に流れる電流を検出する電流検出手段とを備
えたところに特徴を有する（請求項１）。

【０００８】この場合、電流検出手段をコンパレータ回
路から構成すると共に、直流電源のプラス側電源線およ
びマイナス側電源線間にスイッチング素子と電流検出用
抵抗と励磁巻線とをこの順で直列に接続し、前記電流検
出用抵抗と前記励磁巻線との接続点に前記コンパレータ
回路を接続し、前記スイッチング素子をオンオフ駆動す
るスイッチング素子駆動回路と、前記スイッチング素子
と前記電流検出用抵抗との接続点と、前記直流電源のマ
イナス側電源線との間に接続された環流ダイオードとを
設け、前記コンパレータ回路と前記スイッチング素子駆
動回路とを共通の電源で駆動するように構成しても良い
（請求項２）。また、コンパレータ回路の基準電圧を、
スイッチング素子のオフ用電源から作成するようにして
も良い（請求項３）。

【０００９】

【作用】請求項１記載の手段によれば、構成が複雑で高
価な電流センサを廃止し、電流検出用抵抗により励磁巻
線に流れる電流を検出するので、装置全体がコストダウ
ンされる。しかも、電流検出用抵抗が電流を検出してか
ら検出電圧を出力するまでの時間が高速化されるため、
電流検出用抵抗により過電流検出回路を兼用することが
でき、この点からもコストダウンを図り得る。請求項２
記載の手段によれば、コンパレータ回路とスイッチング
素子駆動回路とを共通の電源で駆動するので、コンパレ
ータ回路専用の電源を別途設ける必要がなく、一層のコ
ストダウンを図り得る。請求項３記載の手段によれば、
コンパレータ回路の基準電圧をスイッチング素子のオフ
用電源から作成するので、コンパレータ回路の電源のう
ち、特に基準電圧作成用の電源を別途設ける必要がな
く、より一層コストダウンを図り得る。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図１に基づいて説
明する。尚、本実施例は、交流電源を整流することから
得られた直流電源１１を平滑コンデンサ１２により平滑
し、３相または４相の可変リラクランスモータを駆動す
るためのものであり、次に説明する装置は各相の励磁巻
線に各々設けられている。即ち、直流電源１１のプラス
側電源線１１ａとマイナス側電源線１１ｂとの間には、
第１のＩＧＢＴ１３と電流検出用抵抗１４と励磁巻線１
５と第２のＩＧＢＴ１６とがこの順で直列に接続され、
第１のＩＧＢＴ１３のゲート端子およびエミッタ端子に
は第１のスイッチング素子駆動回路１７が接続され、第
２のＩＧＢＴ１６のゲート端子およびエミッタ端子には
第２のスイッチング素子駆動回路１８が接続されてい
る。

【００１１】電流検出用抵抗１４は、励磁巻線１５に流
れる電流を検出するものであり、励磁巻線１５に対する
通電の支障にならない程度の低抵抗（＝０．１Ω）から
構成されている。第１のＩＧＢＴ１３は、請求項１およ
び２記載のスイッチング素子に相当するものであり、そ
のコレクタ端子がプラス側電源線１１ａに接続され、そ
のエミッタ端子が電流検出用抵抗１４の一端に接続され
ている。また、第２のＩＧＢＴ１６は、そのエミッタ端
子がマイナス側電源線１１ｂに接続され、そのコレクタ
端子が励磁巻線１５の一端に接続されている。

【００１２】第１のスイッチング素子駆動回路１７およ
び第２のスイッチング素子駆動回路１８は第１のＩＧＢ
Ｔ１３および第１のＩＧＢＴ１６をオンオフ駆動するた
めのものであり、第１および第２のスイッチング素子駆
動回路１７および１８により第１および第２のＩＧＢＴ
１３および１６の双方がオンされると、「プラス側電源
線１１ａ→電流検出用抵抗１４→励磁巻線１５→マイナ
ス側電源線１１ｂ」に至る経路で励磁巻線１５に電流Ｉ
（＝１０Ａ）が流れる。尚、＋ＶＰ（＝＋１５Ｖ），−
ＶＰ（＝−５Ｖ），０ＶＰは第１のスイッチング素子駆
動回路１７の電源、＋ＶＮ（＝＋１５Ｖ），−ＶＮ（＝
−５Ｖ），０ＶＮは第２のスイッチング素子駆動回路１
８の電源を示す。

【００１３】電流検出用抵抗１４と励磁巻線１５との接
続点にはコンパレータ１９ａの反転入力端子が接続され
ている。このコンパレータ１９ａは抵抗１９ｂおよび１
９ｃと共に請求項２記載のコンパレータ回路１９（請求
項１記載の電流検出手段）を構成するものであり、第１
のスイッチング素子駆動回路１７の電源＋ＶＰおよび−
ＶＰを電源とし、その非反転入力端子には、第１のスイ
ッチング素子駆動回路１７の電源−ＶＰおよび０ＶＰの
分圧である基準電圧Ｖｏが入力され、コンパレータ１９
ａは、電流検出用抵抗１４の端子間電圧である検出電圧
Ｖａと基準電圧Ｖｏとを比較し、その比較結果に応じた
検出信号Ｓを出力する。尚、抵抗１９ｂおよび１９ｃ
は、「基準電圧Ｖｏ＝端子間電圧Ｖａ（＝−１Ｖ）」に
調整するためのものである。

【００１４】コンパレータ１９ａの出力端子にはフォト
カプラ２０を介して制御回路２１が接続されている。こ
の制御回路２１は、マイクロコンピュータを主体に構成
されたものであり、コンパレータ１９ａの検出信号Ｓは
フォトカプラ２０を通して制御回路２１に伝達される。
しかも、制御回路２１は、第１のフォトカプラ２２およ
び第２のフォトカプラ２３を介して第１のスイッチング
素子駆動回路１７および第２のスイッチング素子駆動回
路１８に接続されており、制御回路２１は、コンパレー
タ１９ａの検出信号Ｓに応じて第１および第２のスイッ
チング素子駆動回路１７および１８を駆動制御し、第１
および第２のＩＧＢＴ１３および１６をオンオフ駆動す
る。

【００１５】尚、＋Ｖ，０Ｖは制御回路２１の電源であ
り、制御回路２１の電源＋Ｖ，０Ｖ２１と、第１のスイ
ッチング素子駆動回路１７の電源＋ＶＰ，−ＶＰ，０Ｖ
Ｐと、第２のスイッチング素子駆動回路１８の電源＋Ｖ
Ｎ，−ＶＮ，０ＶＮとは各々絶縁されている。また、フ
ォトカプラ２０のフォトダイオード２０ａのアノード
は、抵抗２０ｃを介して第１のスイッチング素子駆動回
路１７の電源＋ＶＰに接続され、フォトトランジスタ２
０ｂのエミッタは制御回路２１の電源０Ｖに接続されて
いる。

【００１６】第１のＩＧＢＴ１３のエミッタ端子と電流
検出用抵抗１４との接続点と、直流電源１１のマイナス
側電源線１１ｂとの間には第１の環流ダイオード２４が
接続されている。この第１の環流ダイオード２４は請求
項２記載の環流ダイオードに相当するものであり、その
カソード端子が上記接続点に、そのアノード端子がマイ
ナス側電源線１１ｂに接続されている。また、第２のＩ
ＧＢＴ１６のコレクタ端子と励磁巻線１５との接続点に
は、第２の環流ダイオード２５のアノード端子が接続さ
れ、この第２の環流ダイオード２５のカソード端子は直
流電源１１のプラス側電源線１１ａに接続されている。

【００１７】次に上記構成の作用について説明する。制
御回路２１から制御信号が出力されると、該制御信号に
基づいて第１および第２のスイッチング素子駆動回路１
７および１８が作動し、第１および第２のスイッチング
素子駆動回路１７および１８を介して第１および第２の
ＩＧＢＴ１３および１６がオンオフ制御される。例えば
第１および第２のＩＧＢＴ１３および１６の双方がオン
された状態では、「プラス側電源線１１ａ→電流検出用
抵抗１４→励磁巻線１５→マイナス側電源線１１ｂ」に
至る通電路が形成され、励磁巻線１５に電流Ｉが流れ
る。

【００１８】この状態から、第１のＩＧＢＴ１３がオフ
されると、「電流検出用抵抗１４→励磁巻線１５→第１
の環流ダイオード２４→電流検出用抵抗１４」に至る環
流路が形成され、また、第２のＩＧＢＴ１６がオフされ
ると、「電流検出用抵抗１４→励磁巻線１５→第２の環
流ダイオード２５→電流検出用抵抗１４」に至る環流路
が形成され、励磁巻線１５に電流Ｉ´が流れる。このよ
うに、第１および第２のＩＧＢＴ１３および１６がオン
オフ制御されることにより、励磁巻線１５に流れる電流
が制御される。

【００１９】このようにして励磁巻線１５に電流が流れ
ると、まず、この電流を電流検出用抵抗１４が検出し、
その電流レベルに応じた検出電圧Ｖａをコンパレータ１
９ａの反転入力端子に出力する。次に、コンパレータ１
９ａが、この検出電圧Ｖａを基準電圧Ｖｏと比較し、そ
の比較結果に応じた検出信号Ｓをフォトカプラ２０を通
して制御回路２１に出力する。そして、制御回路２１
が、検出信号Ｓに基づいて第１および第２のＩＧＢＴ１
３および１６のオン時間を調整する等して励磁巻線１５
に流れる電流を制御する。

【００２０】上記実施例によれば、構成が複雑で高価な
電流センサを廃止し、電流検出用抵抗１４により励磁巻
線１５に流れる電流を検出するようにしたので、装置全
体がコストダウンされる。しかも、電流検出用抵抗１４
が電流を検出してから検出電圧Ｖａを出力するまでの時
間が高速化されるため、電流検出用抵抗１４により過電
流を検出して第１および第２のＩＧＢＴ１３および１６
をオフすれば、第１および第２のＩＧＢＴ１３および１
６を十分に保護できる。その結果、過電流検出回路を廃
止でき、この点からもコストダウンを図り得る。

【００２１】ところで、本実施例は、コンパレータ回路
１９側と制御回路２１側とが絶縁されているため、制御
回路２１の電源＋Ｖおよび０Ｖをコンパレータ回路１９
に利用することはできない。しかしながら、プラス側電
源線１１ａおよびマイナス側電源線１１ｂ間に第１のＩ
ＧＢＴ１３と電流検出用抵抗１４と励磁巻線１５とをこ
の順で直列に接続し、電流検出用抵抗１４と励磁巻線１
５との接続点にコンパレータ回路１９を接続しているの
で、第１のスイッチング素子駆動回路１７の電源＋Ｖ
Ｐ，−ＶＰ，０ＶＰをコンパレータ回路１９に利用する
と共に、該電源−ＶＰおよび０ＶＰから基準電圧Ｖｏを
作成し、この基準電圧Ｖｏと電流検出用抵抗１４の検出
電圧Ｖａとを比較することが可能になる。その結果、コ
ンパレータ回路１９の専用電源回路を設ける必要がなく
なり、一層のコストダウンを図り得ると共に、コンパレ
ータ回路１９の専用電源のうち、特に基準電圧Ｖｏ作成
用の電源を別途設ける必要がなく、より一層コストダウ
ンを図り得る。

【００２２】尚、上記実施例においては、スイッチング
素子としてＩＧＢＴを用いたが、これに限定されるもの
ではなく、例えばバイポーラトランジスタやＭＯＳＦＥ
Ｔを用いても良い。

【００２３】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の可変リラクタンスモータの駆動装置によれば次のよう
な優れた効果を奏する。請求項１記載の手段によれば、
構成が複雑で高価な電流センサを廃止し、電流検出用抵
抗により電流を検出するようにしたので、装置全体がコ
ストダウンされる。しかも、電流検出用抵抗により過電
流検出回路を兼用することができるので、過電流検出回
路が廃止され、この点からもコストダウンを図り得る。
請求項２記載の手段によれば、コンパレータ回路とスイ
ッチング素子駆動回路とを共通の電源で駆動できるの
で、コンパレータ回路専用の電源を別途設ける必要がな
く、一層のコストダウンを図り得る。請求項３記載の手
段によれば、コンパレータ回路の基準電圧をスイッチン
グ素子のオフ用電源から作成するので、コンパレータ回
路専用の電源のうち、特に基準電圧作成用の電源を別途
設ける必要がなく、より一層のコストダウンを図り得
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示すブロック図

【図２】従来例を示す図１相当図

【符号の説明】

１１は直流電源、１１ａはプラス側電源線、１１ｂはマ
イナス側電源線、１３は第１のＩＧＢＴ（スイッチング
素子）、１４は電流検出用抵抗、１５は励磁巻線、１７
は第１のスイッチング素子駆動回路、１９はコンパレー
タ回路（電流検出手段）、２４は第１の環流ダイオード
（環流ダイオード）を示す。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 可変リラクタンスモータの励磁巻線に直
   流電源を供給するための通電路に設けられたスイッチン
   グ素子と、 前記通電路に設けられた電流検出用抵抗と、 この電流検出用抵抗の端子間電圧に基づいて前記励磁巻
   線に流れる電流を検出する電流検出手段とを備えたこと
   を特徴とする可変リラクタンスモータの駆動装置。
2. 【請求項２】 電流検出手段をコンパレータ回路から構
   成すると共に、 直流電源のプラス側電源線およびマイナス側電源線間に
   スイッチング素子と電流検出用抵抗と励磁巻線とをこの
   順で直列に接続し、前記電流検出用抵抗と前記励磁巻線
   との接続点に前記コンパレータ回路を接続し、 前記スイッチング素子をオンオフ駆動するスイッチング
   素子駆動回路と、 前記スイッチング素子と前記電流検出用抵抗との接続点
   と、前記直流電源のマイナス側電源線との間に接続され
   た環流ダイオードとを備え、 前記コンパレータ回路と前記スイッチング素子駆動回路
   とを共通の電源で駆動するように構成したことを特徴と
   する請求項１記載の可変リラクタンスモータの駆動装
   置。
3. 【請求項３】 コンパレータ回路の基準電圧は、スイッ
   チング素子のオフ用電源から作成されていることを特徴
   とする請求項２記載の可変リラクタンスモータの駆動装
   置。