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駆動回路 コモンズ 新技術説明会

国内特許コード P130009847
掲載日 2013年8月13日
出願番号 特願2010-185597
公開番号 特開2012-044816
登録番号 特許第5555954号
出願日 平成22年8月20日(2010.8.20)
公開日 平成24年3月1日(2012.3.1)
登録日 平成26年6月13日(2014.6.13)
発明者
  • 星 伸一
  • 千葉 明
  • 城戸 悠士朗
出願人
  • 学校法人東京理科大学
発明の名称 駆動回路 コモンズ 新技術説明会
発明の概要 【課題】巻線に印加する電圧を昇圧することができると共に、巻線に流れる電流を容量素子及び電源に回生することができるようにする。
【解決手段】スイッチング素子S1a,S2aのオンオフにより、巻線に電圧が印加されたり、巻線に流れる電流が環流したり、巻線に流れる電流が回生したりする。スイッチング素子S、S、Sのオンオフにより、直流電源30の電圧E又は直流電源30及び容量素子Cの電圧(E+V)が巻線Laに印加され、あるいは、巻線Laに流れる電流が、直流電源30又は容量素子Cに回生する。
【選択図】図4
従来技術、競合技術の概要



従来より、スイッチトリラクタンスモータ(SRM)を駆動するために用いられている一般的な駆動回路として、図13に示すような基本駆動回路が知られている。この基本駆動回路では、電源電圧以上の電圧をSRMの巻線に印加することはできない。この基本駆動回路の動作モードを図14(A)~図14(D)に示す。





正電圧モードにおいて、図14(A)に示すように、電源電圧(E[V])をSRMの巻線に印加する。環流モードでは、図14(B)、(C)に示すように、SRMの巻線両端の電圧を0Vとする。また、負電圧モードにおいて、図14(D)に示すように、SRMの巻線に正電圧モードと逆向きの電圧(-E[V])を印加する。





一般的にSRMの出力をより大きくするには、電源電圧をより高くする必要がある。しかし安全面などの問題からバッテリ電圧を低く抑えたいという要求もある。そのため、図15に示すように、電源電圧と基本回路との間にコイルとスイッチからなる昇圧回路を挿入し、電源電圧よりも高い電圧を基本駆動回路に印加する方式が知られている。この方式では、昇圧用のリアクトルが必要となるため、装置のサイズや重量の増加が懸念される。





また、トルクリプルの低減に着目した駆動回路が提案されている(非特許文献1)。この回路を図16に示す。また、動作モードを図17(A)~図17(D)に示す。





昇圧された正電圧モードにおいて、図17(A)に示すように、電源とキャパシタの電圧を足し合わせた電圧(E+V)をSRMの巻線に印加する。また、通常の正電圧モードでは、図17(B)に示すように、電源電圧(E[V])をSRMの巻線に印加する。負電圧モードでは、図17(C)に示すように、SRMの巻線に昇圧モードと逆向きの電圧(-(E+V)[V])を印加する。また、環流モードにおいて、図17(D)に示すように、SRMの巻線両端を短絡し0Vとする。

産業上の利用分野



この発明は、駆動回路に係り、特に、スイッチトリラクタンスモータを駆動する駆動回路に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
スイッチトリラクタンスモータの巻線の各々に対して電流を流して前記スイッチトリラクタンスモータを駆動する駆動回路であって、
直流電源と、
前記直流電源の陽極側に前記直流電源と直列に接続された容量素子と、
直列に接続された第1スイッチング素子、第2スイッチング素子、及び第3スイッチング素子で構成され、かつ、前記容量素子と並列に接続されたスイッチング直列回路と、
各巻線の一端と、前記第1スッチング素子及び前記第2スイッチング素子の接続部分との間に各々接続された複数の第4スイッチング素子と、
各巻線の他端と、前記直流電源の陰極との間に各々接続された複数の第5スイッチング素子と、
各巻線について、電流の逆流を防止するために前記直流電源の陰極と、前記第4スイッチング素子と前記巻線との接続部分との間に各々接続された複数の第1の電流逆流防止素子と、
各巻線について、電流の逆流を防止するために前記第5スイッチング素子と前記巻線との接続部分と、前記第2スッチング素子及び前記第3スイッチング素子の接続部分との間に各々接続された複数の第2の電流逆流防止素子と、
を含む駆動回路。

【請求項2】
前記容量素子の両端の間における電圧を検出する電圧検出部と、
前記巻線を励磁するときに、前記電圧検出部によって検出された電圧に応じて、前記直流電源の電圧、又は前記直流電源及び前記容量素子の電圧を前記巻線に印加するように、前記第1スイッチング素子、前記第2スイッチング素子、及び前記第3スイッチング素子をオンオフ制御すると共に、励磁する巻線に対応する前記第4スイッチング素子及び前記第5スイッチング素子をオンするように制御する制御部とを更に含む請求項1記載の駆動回路。

【請求項3】
前記制御部は、前記巻線を励磁するときに、前記電圧検出部によって検出された電圧が、予め定められた第1電圧未満になると、前記第2スイッチング素子をオフするように制御し、前記電圧検出部によって検出された電圧が、前記第1電圧より高い予め定められた第2電圧より高くなると、前記第2スイッチング素子及び前記第3スイッチング素子の各々をオンすると共に前記第1スッチング素子をオフするように制御する請求項2記載の駆動回路。

【請求項4】
各巻線に流れる電流を検出する電流検出部を更に含み、
前記制御部は、各巻線について、前記巻線を励磁するときであって、かつ、前記電流検出部によって検出された電流が予め定められた第1電流値より大きくなると、前記巻線に対応する前記第4スイッチング素子をオフすると共に前記第5スイッチング素子をオンするように制御する請求項2又は3記載の駆動回路。

【請求項5】
前記制御部は、各巻線について、前記巻線を励磁するときであって、かつ、前記電流検出部によって検出された電流が前記第1電流値より小さい予め定められた第2電流値未満になると、前記巻線に対応する前記第4スイッチング素子及び前記第5スイッチング素子の各々をオンするように制御する請求項4記載の駆動回路。

【請求項6】
前記制御部は、各巻線について、前記巻線を励磁しないとき、前記巻線に対応する第4スイッチング素子及び前記第5スイッチング素子の各々をオフするように制御する請求項2~請求項5の何れか1項記載の駆動回路。

【請求項7】
前記容量素子の両端の間の電圧を検出する電圧検出部と、
前記巻線を励磁しないときに、前記電圧検出部によって検出された電圧に応じて、前記巻線に流れる電流を、前記容量素子又は前記直流電源に回生するように、前記第1スイッチング素子、前記第2スイッチング素子、及び第3スイッチング素子をオンオフ制御する制御部とを更に含む請求項1~請求項6の何れか1項記載の駆動回路。

【請求項8】
前記制御部は、前記巻線を励磁しないときに、前記電圧検出部によって検出された電圧が、予め定められた第1電圧未満になると、前記第2スイッチング素子をオフするように制御し、前記電圧検出部によって検出された電圧が、前記第1電圧より高い予め定められた第2電圧より高くなると、前記第1スイッチング素子及び前記第2スイッチング素子の各々をオンすると共に前記第3スッチング素子をオフするように制御する請求項7記載の駆動回路。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2010185597thum.jpg
出願権利状態 登録
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