JP2789658B2 - Drive device for variable reluctance motor - Google Patents
Drive device for variable reluctance motorInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 発明の目的 (産業上の利用分野) 本発明は、可変リラクタンスモータの多相の励磁巻線
をその回転子の回転角度に応じて適宜励磁する可変リラ
クタンスモータの駆動装置に関し、特に励磁巻線に流れ
る励磁電流を変調して回転子に発生するトルクを所定値
に制御する可変リラクタンスモータの駆動装置に関す
る。Description: Object of the Invention (Industrial Application Field) The present invention relates to a variable reluctance motor driving apparatus which appropriately excites a multi-phase excitation winding of a variable reluctance motor according to a rotation angle of a rotor thereof. More particularly, the present invention relates to a variable reluctance motor drive device that modulates an exciting current flowing in an exciting winding to control a torque generated in a rotor to a predetermined value.
(従来の技術) 従来より可変リラクタンスモータの駆動装置として、
次のような技術が知られている。(Prior art) Conventionally, as a driving device of a variable reluctance motor,
The following technologies are known.
可変リラクタンスモータを駆動するためには、回転子
の回転角度に応じた励磁期間だけ各相の励磁巻線を順次
励磁する。更に、その出力トルクを所定値に制御するた
めには、その励磁期間中にわたって励磁巻線に通じる励
磁電流を所定パターンに制御する、いわゆる電流パター
ン制御を行う必要がある。そこで従来は、第4図(A)
に示すごとく可変リラクタンスモータの各相の励磁巻線
SLの両端にスイッチング素子としてトランジスタTr1,Tr
2を接続し、これに第4図(B)に示すような所望の電
流パターンをPWM制御したスイッチング信号を入力して
いる。また、図(A)において、各トランジスタTr1,Tr
2と励磁コイルSLとに並列接続されるダイオードD1,D2
は、上記スイッチング信号によりトランジスタTr1,Tr2
が共に遮断状態となったとき、励磁コイルSLに蓄えられ
た電磁エネルギーを電源に回生するためのものである。In order to drive the variable reluctance motor, the excitation windings of each phase are sequentially excited for an excitation period corresponding to the rotation angle of the rotor. Further, in order to control the output torque to a predetermined value, it is necessary to perform a so-called current pattern control for controlling the excitation current flowing through the excitation winding to a predetermined pattern during the excitation period. Therefore, conventionally, FIG.
Excitation winding of each phase of variable reluctance motor as shown in
Transistors Tr1 and Tr as switching elements at both ends of SL
2, and a switching signal obtained by PWM-controlling a desired current pattern as shown in FIG. 4 (B) is input thereto. Also, in FIG. 1A, each transistor Tr1, Tr
Diodes D1 and D2 connected in parallel with 2 and the exciting coil SL
Are the transistors Tr1 and Tr2
Are for regenerating the electromagnetic energy stored in the exciting coil SL to the power supply when both are in the cutoff state.
上記可変リラクタンスモータの駆動装置により、可変
リラクタンスモータの励磁巻線SLに通じられる励磁電流
の実効値はあらゆる瞬間において所望の電流パターンと
一致することになり、出力トルクを自在に制御すること
が可能となる。By the above-described variable reluctance motor drive device, the effective value of the exciting current passed through the exciting winding SL of the variable reluctance motor matches the desired current pattern at every moment, and the output torque can be freely controlled. Becomes
(発明が解決しようとする課題) しかし、従来の駆動装置により可変リラクタンスモー
タを実際に駆動するとき、可変リラクタンスモータから
大きな騒音が発生する課題が未だに未解決であり、この
ため可変リラクタンスモータの用途が限定されるという
問題があった。(Problems to be Solved by the Invention) However, when a variable reluctance motor is actually driven by a conventional driving device, a problem that loud noise is generated from the variable reluctance motor has not been solved yet. There is a problem that is limited.
本来、可変リラクタンスモータは、マックスウェルの
応力が回転子に対して略半径方向に作用して回転するも
のである。従って、回転子に対して略周方向の力を回転
磁界により発生する回転機に比較して、回転時の動作音
が大きく、短所の1つとして数えられる。Originally, the variable reluctance motor rotates by the Maxwell stress acting on the rotor in a substantially radial direction. Therefore, compared to a rotating machine that generates a substantially circumferential force on a rotor by a rotating magnetic field, the operating sound during rotation is loud and is counted as one of the disadvantages.
しかも、励磁電流の実効値を所定の電流パターンと一
致させるため、励磁巻線SLの励磁電流は第4図(B)に
示すように大きな変化率で導通、遮断を繰り返してい
る。このため、回転子のみならず励磁巻線SL及び当該励
磁巻線SLが巻装されるステータ鉄心に機械的振動が誘起
され、いわゆる電磁音が発生するのである。特に、可変
リラクタンスモータの低速回転時には、次の理由により
電磁音が大きくなる。可変リラクタンスモータにおい
て、電源電圧vと励磁巻線SLの励磁電流iとの間には次
の関係式が成立する。In addition, in order to make the effective value of the exciting current coincide with a predetermined current pattern, the exciting current of the exciting winding SL repeats conduction and interruption at a large change rate as shown in FIG. 4 (B). Therefore, mechanical vibration is induced not only in the rotor but also in the exciting winding SL and the stator core around which the exciting winding SL is wound, so that so-called electromagnetic noise is generated. In particular, when the variable reluctance motor rotates at a low speed, the electromagnetic noise increases due to the following reasons. In the variable reluctance motor, the following relational expression holds between the power supply voltage v and the exciting current i of the exciting winding SL.
ここで、Lは励磁コイルSLのインダクタンス[H]、
θは回転子の回転角度[rad]、ωは回転子の回転角速
度[rad/sec]である。すなわち、右辺第1項は電流の
変化に基づく逆起電力を、右辺第2項はインダクタンス
Lの変化に基づく逆起電力を示している。この式より明
らかなように、低速回転時にはインダクタンスLの変化
に基づく逆起電力が小さく、励磁巻線SLに流れる励磁電
流iはトランジスタTr1,Tr2が共に導通状態となったと
き瞬時に立ち上がり、大きな変化率を示すことが分か
る。また、トランジスタTr1,Tr2が共に遮断状態となっ
たときには、励磁巻線SLのインダクタンスLに対して電
源側の平滑コンデンサCCの静電容量Cが共振回路として
作用し、励磁巻線SLに蓄えられた電磁エネルギーを瞬時
に平滑コンデンサCCの静電エネルギーとして吸収し、励
磁電流iの立ち下がり特性も急峻となる。 Here, L is the inductance [H] of the exciting coil SL,
θ is the rotation angle [rad] of the rotor, and ω is the rotation angular velocity [rad / sec] of the rotor. That is, the first term on the right side shows the back electromotive force based on the change in the current, and the second term on the right side shows the back electromotive force based on the change in the inductance L. As is apparent from this equation, at low speed rotation, the back electromotive force based on the change in the inductance L is small, and the exciting current i flowing through the exciting winding SL rises instantaneously when both the transistors Tr1 and Tr2 become conductive, and becomes large. It can be seen that the rate of change is shown. When both the transistors Tr1 and Tr2 are turned off, the capacitance C of the smoothing capacitor CC on the power supply side acts as a resonance circuit with respect to the inductance L of the exciting winding SL, and is stored in the exciting winding SL. The instantaneously absorbed electromagnetic energy is instantaneously absorbed as electrostatic energy of the smoothing capacitor CC, and the falling characteristic of the exciting current i becomes sharp.
このため、低速時には励磁電流iのリップル分が極め
て大きくなり、電磁音の発生が大きくなるのである。一
般に、回転機は高速回転時には風切り音や軸受からの機
械音が大きくなるために電磁音は無視できるが、低速回
転時には他の騒音が少ないため電磁音が問題となり、特
に電流パターン制御される可変リラクタンスモータでは
電磁音が大きいため、これを解決することが強く望まれ
ている。For this reason, at low speed, the ripple of the exciting current i becomes extremely large, and the generation of electromagnetic noise increases. In general, electromagnetic noise can be ignored in a rotating machine at high speeds because wind noise and mechanical noise from bearings are large.However, at low speeds, electromagnetic noise is a problem because there is little other noise. Since a reluctance motor generates a large electromagnetic noise, it is strongly desired to solve this problem.
本発明は上記課題を解決するためになされたもので、
可変リラクタンスモータの発生トルクを所望の値に調節
可能な電流パターン制御を実行しつつ、しかも低速回転
時にあっても電磁音などの騒音を発生させず、動作音の
小さい可変リラクタンスモータの駆動装置を提供するこ
とを目的としている。The present invention has been made to solve the above problems,
A drive device for a variable reluctance motor that performs a current pattern control that can adjust the generated torque of the variable reluctance motor to a desired value and that does not generate noise such as electromagnetic noise even at a low speed rotation and has a small operation sound. It is intended to provide.
発明の構成 (課題を解決するための手段) 上記課題を解決するために本発明の構成した手段は、 可変リラクタンスモータの励磁巻線両端に直列接続さ
れ、スイッチング信号に基づき前記励磁巻線と電源との
接続を遮断し、あるいは一方向のみの通電による励磁を
許可するスイッチング素子と、 前記励磁巻線両端に直列接続されるスイッチング素子
の一方と当該励磁巻線とに並列に接続され、当該一方の
スイッチング素子の通電方向と逆方向の導通性を有する
ダイオードと、 前記励磁巻線両端に直列接続されるスイッチング素子
の他方と当該励磁巻線とに並列に接続され、当該他方の
スイッチング素子の通電方向と逆方向の導通性を有する
ダイオードと、 前記可変リラクタンスモータの回転子の回転角度に応
じて前記励磁巻線の励磁期間を決定すると共に、当該励
磁期間中における前記励磁巻線両端に設けられるスイッ
チング素子の作動を制御して前記励磁巻線の励磁電流を
調節し、前記回転子に発生する回転トルクを所定値とす
る励磁タイミング制御回路と、 を有する可変リラクタンスモータの駆動装置において、 前記励磁タイミング制御回路が、前記励磁期間中にお
けるスイッチング素子の作動の制御を、前記回転子の回
転速度が所定値以上であるときは前記励磁巻線両端に設
けられたスイッチング素子を同時に遮断あるいは導通状
態とし、 前記回転子の回転速度が所定値未満であるときは前記
励磁巻線両端に設けられた一方のスイッチング素子を常
時導通状態とし、他方のスイッチング素子を適宜遮断あ
るいは導通状態とすることをその要旨としている。Means for Solving the Problems To solve the above problems, the means according to the present invention is connected in series to both ends of an exciting winding of a variable reluctance motor, and is connected to the exciting winding and a power source based on a switching signal. A switching element that cuts off the connection with, or permits excitation by energization in only one direction, and one of the switching elements connected in series at both ends of the excitation winding and one of the switching elements that are connected in parallel to the excitation winding. A diode having conductivity in the direction opposite to the current flowing direction of the switching element; and the other of the switching elements connected in series to both ends of the excitation winding and the excitation winding connected in parallel to the other excitation element. A diode having conductivity in a direction opposite to the direction, and an excitation period of the excitation winding according to a rotation angle of a rotor of the variable reluctance motor. And controlling the operation of switching elements provided at both ends of the exciting winding during the exciting period to adjust the exciting current of the exciting winding, and to set the rotating torque generated in the rotor to a predetermined value. A timing control circuit, the drive device for a variable reluctance motor comprising: wherein the excitation timing control circuit controls operation of a switching element during the excitation period, and when the rotation speed of the rotor is equal to or higher than a predetermined value, The switching elements provided at both ends of the excitation winding are simultaneously turned off or turned on, and when the rotation speed of the rotor is less than a predetermined value, one of the switching elements provided at both ends of the excitation winding is always turned on. The gist is that the other switching element is appropriately turned off or turned on.
(作用) 本発明の駆動装置における励磁タイミング制御回路
は、回転子の回転速度に応じてスイッチング素子のスイ
ッチングタイミングを適宜変更する作用をなす。(Operation) The excitation timing control circuit in the drive device of the present invention has an operation of appropriately changing the switching timing of the switching element according to the rotation speed of the rotor.
すなわち、回転子の回転速度が所定値以上であるとき
は、励磁期間中に励磁巻線両端に直列接続されにスイッ
チング素子の作動の制御を同時に遮断あるいは導通状態
とする。このため励磁巻線は、スイッチング素子が共に
導通状態であるときは励磁状態となり、共に遮断状態で
あるときは回生状態となる。That is, when the rotation speed of the rotor is equal to or higher than the predetermined value, the control of the operation of the switching elements connected in series to both ends of the excitation winding during the excitation period is simultaneously cut off or turned on. For this reason, the exciting winding is in the excited state when both the switching elements are in the conductive state, and is in the regenerative state when both are in the cutoff state.
また、回転子の回転速度が所定値未満であるときは、
励磁巻線両端に直列接続された一方のスイッチング素子
を励磁期間中導通状態とし、他方を適宜遮断あるいは導
通状態とする。このため励磁巻線は、他方のスイッチン
グ素子が導通状態であるときには励磁状態となり、遮断
状態であるときには導通状態にある一方のスイッチング
素子を介した還流状態となる。従って、低速回転時に
は、励磁巻線に蓄積された電磁エネルギーは還流経路内
の抵抗分により徐々に消費され、電流の変化率が小さく
抑えられる。Further, when the rotation speed of the rotor is less than a predetermined value,
One switching element connected in series to both ends of the exciting winding is made conductive during the excitation period, and the other is appropriately cut off or made conductive. For this reason, the exciting winding is in an excited state when the other switching element is in a conductive state, and is in a reflux state via one of the switching elements in a conductive state when the other switching element is in a cutoff state. Therefore, at the time of low-speed rotation, the electromagnetic energy accumulated in the exciting winding is gradually consumed by the resistance in the return path, and the rate of change of the current is kept small.
以下、本発明をより具体的に説明するために実施例を
挙げて説明する。Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples.
(実施例) 第1図は、実施例の可変リラクタンスモータ10の駆動
装置の回路構成を示すブロック図である。図の制御系
は、簡略化のため、一相の励磁巻線12の励磁電流を制御
する部分のみを示し、またその制御系は電流フィードバ
ック・ループのみを記述し、その他の位置及び速度フィ
ードバック・ループは省略している。従って実際には、
第1図に示す制御系に位置及び速度フィードバック・ル
ープを付加したものを、可変リラクタンスモータ10の励
磁巻線の相数に対応する個数だけ設けて構成される。(Embodiment) FIG. 1 is a block diagram showing a circuit configuration of a driving device of a variable reluctance motor 10 according to an embodiment. For simplicity, the control system shown in the figure shows only a part that controls the excitation current of the one-phase excitation winding 12, and the control system describes only the current feedback loop, and other position and velocity feedback The loop is omitted. So in practice,
The control system shown in FIG. 1 with a position and speed feedback loop added is provided by the number corresponding to the number of phases of the exciting windings of the variable reluctance motor 10.
図示するごとく、可変リラクタンスモータ10の励磁巻
線12両端と電源との間には、スイッチング素子としてト
ランジスタ14,16が直列接続されている。また、この励
磁巻線12及びトランジスタ14と並列にダイオード18が、
励磁巻線12及びトランジスタ16と並列にダイオード20が
接続される。これらトランジスタ14,16及びダイオード1
8,20により励磁巻線12に通電される電流が制御される
が、実際にどの様な励磁電流が流れているかを検出する
ため、トランジスタ14と励磁巻線12との接続線には電流
検出コイル22が装着されている。また、その様な励磁電
流により可変リラクタンスモータ10が実際にどの様に回
転駆動されているかを検出するため、可変リラクタンス
モータ10の出力軸には回転方向及び回転角度を検出する
エンコーダ24、回転子と固定子との位相関係を検出する
極パルスセンサ26が装着されている。As illustrated, transistors 14 and 16 are connected in series as switching elements between both ends of the exciting winding 12 of the variable reluctance motor 10 and the power supply. A diode 18 is provided in parallel with the exciting winding 12 and the transistor 14,
A diode 20 is connected in parallel with the exciting winding 12 and the transistor 16. These transistors 14, 16 and diode 1
The current supplied to the exciting winding 12 is controlled by 8, 20.In order to detect what kind of exciting current is actually flowing, a current detection is applied to the connection line between the transistor 14 and the exciting winding 12. The coil 22 is mounted. Further, in order to detect how the variable reluctance motor 10 is actually rotated by such an exciting current, the output shaft of the variable reluctance motor 10 has an encoder 24 for detecting a rotation direction and a rotation angle, and a rotor. And a pole pulse sensor 26 for detecting a phase relationship between the stator and the stator.
上記トランジスタ14,16の導通状態を所定のタイミン
グで制御するため、各トランジスタのベースはトランジ
スタ駆動回路30,32に接続されている。ここでトランジ
スタ駆動回路30,32とは、後述するタイミング信号を入
力すると、そのタイミング信号に忠実にトランジスタ1
4,16を導通状態とするベース信号を発生するものであ
り、TTL回路などにより構成される。In order to control the conduction state of the transistors 14 and 16 at a predetermined timing, the base of each transistor is connected to the transistor drive circuits 30 and 32. Here, when a timing signal described later is input to the transistor drive circuits 30 and 32, the transistor 1
It generates a base signal that makes the 4 and 16 conductive, and is composed of a TTL circuit or the like.
本実施例において、タイミング信号を作成する回路と
して次の各種の回路が用いられる。In this embodiment, the following various circuits are used as circuits for generating the timing signal.
まず、電流パターン発生回路40は、図示しない速度制
御系からトルク指令T・及びトルクの正・負信号TSを
入力すると共に、現在の可変リラクタンスモータ10の回
転状態をエンコーダ24及び極パルスセンサ26の出力信号
から検出する。そして、これらの情報に基づき、回転子
の角度位置に適合した位相により目標としているトルク
を発生するために必要とする電流パターン(第2図
(a)参照)を決定し、回転子の所定回転角度に同期し
てその電流パターン信号を出力する。First, the current pattern generation circuit 40 receives the torque command T and the positive and negative signals TS of the torque from a speed control system (not shown), and the current rotation state of the variable reluctance motor 10 is controlled by the encoder 24 and the pole pulse sensor 26. Detect from output signal. Then, based on the information, a current pattern (see FIG. 2 (a)) required to generate a target torque with a phase adapted to the angular position of the rotor is determined, and a predetermined rotation of the rotor is determined. The current pattern signal is output in synchronization with the angle.
この電流パターンに適合した励磁電流を励磁巻線12に
通じるため、一定電圧Vpの電圧源と励磁巻線12との接続
状態をPWM制御する必要がある。そこで、上記電流パタ
ーン発生回路40から出力される電流パターン信号は、PW
M回路42に入力される。この際、励磁電流の制御精度を
向上させるため、電流パターン信号と電流検出コイル22
の検出信号を比較し、その結果を比例・積分調節器(PI
調節器)44を介して応答性を改善した後に、目的として
いるPWM回路42に入力している。このPWM回路42により、
第2図(a)に示すごとく目標としている励磁電流の電
流パターンとPWM用の三角波キャリアとの比較が行わ
れ、その比較結果から第2図(b)に示すような最終目
的としている導通タイミング信号が得られる。こうして
作成された導通タイミング信号は、前述したトランジス
タ16用のトランジスタ駆動回路32及び後述する信号選別
回路46に入力される。In order to pass the exciting current conforming to the current pattern to the exciting winding 12, it is necessary to perform PWM control on the connection between the voltage source having the constant voltage Vp and the exciting winding 12. Therefore, the current pattern signal output from the current pattern generation circuit 40 is PW
Input to the M circuit 42. At this time, in order to improve the control accuracy of the excitation current, the current pattern signal and the current detection coil 22 are used.
And then compares the result with the proportional / integral controller (PI
After the responsiveness is improved through the controller 44, the signal is input to the intended PWM circuit 42. With this PWM circuit 42,
As shown in FIG. 2 (a), a comparison is made between the target current pattern of the excitation current and the triangular wave carrier for PWM. A signal is obtained. The conduction timing signal thus created is input to the above-described transistor drive circuit 32 for the transistor 16 and a signal selection circuit 46 described below.
一方、上記導通タイミング信号と別の系統において、
他のタイミング信号である点弧タイミング信号が作成さ
れる。この点弧タイミング信号を作成する回路が、図に
示す点弧タイミング発生回路48である。点弧タイミング
発生回路48は、図示するごとくエンコーダ24、極パルス
センサ26の検出信号及び目標トルクの正・負信号TSを
入力しており、回転子の回転角度に適合した点弧タイミ
ング信号を作成する。この点弧タイミング信号とは、第
2図(c)に示すごとく導通タイミング信号と同一の位
相でトランジスタ14をその期間中導通状態とするパルス
信号である。そして、この点弧タイミング信号も、上記
導通タイミング信号と同様に信号選別回路46に入力され
る。On the other hand, in another system different from the conduction timing signal,
A firing timing signal, which is another timing signal, is created. The circuit that generates this firing timing signal is the firing timing generating circuit 48 shown in the figure. The ignition timing generation circuit 48 receives the detection signal of the encoder 24, the pole pulse sensor 26, and the positive / negative signal TS of the target torque as shown in the figure, and generates the ignition timing signal suitable for the rotation angle of the rotor. I do. The firing timing signal is a pulse signal that brings the transistor 14 into the conductive state during the period with the same phase as the conductive timing signal as shown in FIG. 2 (c). Then, this firing timing signal is also input to the signal selection circuit 46 in the same manner as the conduction timing signal.
信号選別回路46では、上記の関係を有する2種のタイ
ミング信号である導通タイミング信号及び点弧タイミン
グ信号を入力しており、エンコーダ24の検出信号に基づ
き一方のタイミング信号を選択してトランジスタ14用の
トランジスタ駆動回路30に出力する。その選別は、エン
コーダ24の出力信号より検出された出力軸の回転速度ω
rと予め定められた比較基準速度ωcとの比較結果によ
り行われ、ωr≧ωcであるときには導通タイミング信
号を選択してトランジスタ駆動回路30に出力し、ωr<
ωcであるときには点弧タイミング信号を出力する。な
お、比較基準速度ωcとは、PWM回路42の三角波キャリ
ア周波数及び励磁巻線12の時定数などを考慮して決定さ
れるものである。In the signal selection circuit 46, the conduction timing signal and the ignition timing signal, which are the two types of timing signals having the above relationship, are input, and one of the timing signals is selected based on the detection signal of the encoder 24 to be used for the transistor 14. To the transistor drive circuit 30 of FIG. The selection is based on the rotation speed ω of the output shaft detected from the output signal of the encoder 24.
r is compared with a predetermined comparison reference speed ωc, and when ωr ≧ ωc, a conduction timing signal is selected and output to the transistor drive circuit 30, and ωr <
When it is ωc, a firing timing signal is output. The comparison reference speed ωc is determined in consideration of the triangular wave carrier frequency of the PWM circuit 42, the time constant of the exciting winding 12, and the like.
以上のごとく構成される本実施例の可変リラクタンス
モータの駆動装置によれば、励磁巻線12の励磁期間中に
次のような励磁電流が流れ、低速回転時の騒音を低減す
ることができる。According to the variable reluctance motor driving apparatus of the present embodiment configured as described above, the following exciting current flows during the exciting period of the exciting winding 12, and noise during low-speed rotation can be reduced.
すなわち、出力軸の回転速度ωrが比較基準速度ωc
未満の低速回転をしている場合には、信号選別回路46の
作動により第2図(c)に示す点弧タイミング信号がト
ランジスタ駆動回路30に入力される。また、一方のトラ
ンジスタ駆動回路32には第2図(b)に示す導通タイミ
ング信号が入力される。従って、この両タイミング信号
が共にトランジスタ14,16を導通状態とする期間には
「電源→トランジスタ14→励磁巻線12→トランジスタ16
→グランド」の閉回路が形成されて第3図に点線で示す
励磁電流が流れ、励磁巻線12には磁気エネルギーが蓄積
される。That is, the rotation speed ωr of the output shaft becomes the comparison reference speed ωc
In the case of the low-speed rotation of less than, the ignition timing signal shown in FIG. 2C is input to the transistor drive circuit 30 by the operation of the signal selection circuit 46. The conduction timing signal shown in FIG. 2B is input to one of the transistor driving circuits 32. Therefore, during the period when both of these timing signals make the transistors 14 and 16 conductive, “power → transistor 14 → exciting winding 12 → transistor 16”
A closed circuit of "ground" is formed, an exciting current shown by a dotted line in FIG. 3 flows, and magnetic energy is accumulated in the exciting winding 12.
また、導通タイミング信号に基づき作動するトランジ
スタ16がOFFする期間には「トランジスタ14→励磁巻線1
2→ダイオード18→トランジスタ14」の閉回路が形成さ
れ、第3図に一点鎖線で示す電流が流れる。すなわち、
この期間には励磁巻線12に蓄積された電磁エネルギーは
還流経路を還流し、トランジスタ14及びダイオード18な
どの抵抗分により徐々に熱エネルギーに変換されながら
減少する。In addition, during a period in which the transistor 16 that operates based on the conduction timing signal is turned off, “transistor 14 → excitation winding 1
A closed circuit of “2 → diode 18 → transistor 14” is formed, and a current shown by a chain line in FIG. 3 flows. That is,
During this period, the electromagnetic energy stored in the exciting winding 12 returns through the return path, and is gradually reduced to thermal energy by the resistance of the transistor 14 and the diode 18 and decreases.
そして、励磁期間中に上記の様な2つのモードを繰り
返した後に励磁巻線12の励磁を終えて両タイミング信号
がトランジスタの遮断状態を指令すると、励磁巻線12に
蓄積されていた磁気エネルギーは、第3図に二点鎖線で
示すように「ダイオード20→励磁巻線12→ダイオード1
8」の経路により電源に回生される。このときは、励磁
巻線12のインダクタンス成分と電源系に接続される平滑
コンデンサなどの容量成分との共振作用により、励磁巻
線12の電磁エネルギーは瞬時に静電エネルギーに変換さ
れるため電流は速やかに減少する。Then, after the above-described two modes are repeated during the excitation period, the excitation of the excitation winding 12 is terminated, and both timing signals command a transistor cutoff state, the magnetic energy stored in the excitation winding 12 becomes As shown by a two-dot chain line in FIG. 3, "diode 20 → excitation winding 12 → diode 1
It is regenerated to the power supply through the route of 8 ". At this time, the electromagnetic energy of the exciting winding 12 is instantaneously converted into electrostatic energy by the resonance action of the inductance component of the exciting winding 12 and a capacitance component such as a smoothing capacitor connected to the power supply system. Decreases quickly.
従って、このとき励磁巻線12に流れる励磁電流を図示
するならば第2図(d)のごとく励磁期間中の電流立ち
下がり時の変化率が小さく、リップル分の少ない波形と
なる。このため、励磁巻線12に蓄積される電磁エネルギ
ーは時間的変化率の少ない安定したものとなり、電磁音
が小さくなる。また、回転子に発生するトルクが安定す
るためその他の機械音の発生も抑制され、可変リラクタ
ンスモータ10の作動音は極めて小さくなる。Therefore, if the exciting current flowing through the exciting winding 12 at this time is illustrated, as shown in FIG. 2D, the rate of change at the time of the current falling during the exciting period is small, and the waveform has a small amount of ripple. Therefore, the electromagnetic energy stored in the excitation winding 12 becomes stable with a small rate of change over time, and the electromagnetic noise is reduced. Further, since the torque generated in the rotor is stabilized, the generation of other mechanical sounds is also suppressed, and the operation noise of the variable reluctance motor 10 is extremely low.
なお、出力軸の回転速度ωrが比較基準速度ωc以上
の場合には信号選別回路46の作動により導通タイミング
信号がトランジスタ駆動回路30に入力され、トランジス
タ14,16が共に導通タイミング信号により駆動される。
すなわち、従来の可変リラクタンスモータの駆動装置と
同一の制御を実行することができる。When the rotation speed ωr of the output shaft is equal to or higher than the comparison reference speed ωc, the conduction timing signal is input to the transistor driving circuit 30 by the operation of the signal selection circuit 46, and both the transistors 14 and 16 are driven by the conduction timing signal. .
That is, the same control as that of the conventional variable reluctance motor driving device can be executed.
また、上記説明では励磁電流の波形を理解容易とする
ためPWM回路42の三角波キャリア周波数を非常に低く設
定し、荒い波形となっている。実際には、PWM回路42の
三角波キャリア周波数を図示する数十倍にまで高めるこ
とができるため、第2図(d)に示す励磁電流の波形は
よりリップル分の少ないものとなり、騒音の低減は一層
効果的となる。In the above description, the triangular wave carrier frequency of the PWM circuit 42 is set to be very low to make the waveform of the exciting current easy to understand, and the waveform is rough. Actually, since the triangular wave carrier frequency of the PWM circuit 42 can be increased to several tens of times as shown in the figure, the waveform of the exciting current shown in FIG. It will be more effective.
以上本発明の一実施例につき説明したが、本発明は上
記実施例に何ら限定されるものではなく、その要旨を逸
脱しない種々の態様により具現化されるものである。例
えば、上記実施例では出力軸の回転速度ωrが比較基準
速度ωc未満であるとき、トランジスタ14を点弧タイミ
ング信号に基づき作動させ、第3図に一点鎖線で示す還
流モードを作り出している。このため、励磁電流の立ち
下がり特性が緩やかとなるのであるが、電流パターン発
生回路40により作成された目標とする電流パターンより
も励磁電流の実効値が大きくなる。そこで、信号選別回
路46により点弧タイミング信号が選択されるときには、
予め電流パターン発生回路40により作成される電流パタ
ーンを小さくするなど、各種の改良を加えてもよい。Although one embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiment at all, and may be embodied in various forms without departing from the gist thereof. For example, in the above embodiment, when the rotation speed ωr of the output shaft is lower than the comparison reference speed ωc, the transistor 14 is operated based on the ignition timing signal to create the reflux mode shown by the dashed line in FIG. For this reason, the fall characteristic of the exciting current becomes gentle, but the effective value of the exciting current becomes larger than the target current pattern created by the current pattern generating circuit 40. Therefore, when the ignition timing signal is selected by the signal selection circuit 46,
Various improvements may be made, such as reducing the current pattern created by the current pattern generation circuit 40 in advance.
また、第1図より明らかなように、信号選別回路46に
よりタイミング信号を切り替えられるトランジスタはト
ランジスタ14に限るものではなく、トランジスタ16であ
ってもよい。Further, as is clear from FIG. 1, the transistor whose timing signal can be switched by the signal selection circuit 46 is not limited to the transistor 14, but may be the transistor 16.
更に、第3図に一点鎖線で示した還流モード時の励磁
電流立ち下がり特性を適宜調整するため、ダイオード18
に抵抗器を直列接続したり、複数個のダイオードを直列
接続して還流回路の電気的抵抗値を変更してもよい。Further, in order to properly adjust the falling characteristic of the exciting current in the reflux mode shown by the one-dot chain line in FIG.
A resistor may be connected in series, or a plurality of diodes may be connected in series to change the electric resistance value of the reflux circuit.
発明の効果 以上実施例を挙げて詳述したごとく本発明の可変リラ
クタンスモータの駆動装置は、回転子の低速回転時には
励磁巻線両端に直接接続された一方のスイッチング素子
を常時導通状態とし、他方のスイッチング素子を適宜遮
断あるいは導通状態として励磁巻線の励磁状態を制御す
るものである。Effects of the Invention As described above in detail with reference to the embodiments, the variable reluctance motor driving device of the present invention always keeps one switching element directly connected to both ends of the exciting winding at the time of low-speed rotation of the rotor, In this case, the excitation state of the excitation winding is controlled by appropriately switching off or conducting the switching element.
従って、可変リラクタンスモータの低速回転時におい
て励磁電流のリップル分を減少させることができ、励磁
巻線やステータ鉄心より発生していた電磁音を効率よく
低減させることができる。Therefore, the ripple of the exciting current can be reduced during the low-speed rotation of the variable reluctance motor, and the electromagnetic noise generated from the exciting winding and the stator core can be efficiently reduced.
また、回転子に発生するトルクが安定するため、回転
子に発生する半径方向の振動を防止することができ、機
械的騒音も抑制されて可変リラクタンスモータの作動音
を極めて小さくすることができる。Further, since the torque generated in the rotor is stabilized, radial vibration generated in the rotor can be prevented, mechanical noise can be suppressed, and the operating noise of the variable reluctance motor can be extremely reduced.
第1図は本発明の一実施例である可変リラクタンスモー
タの駆動装置の電気回路ブロック図、第2図は同実施例
における各部の電流波形、第3図は同実施例における励
磁巻線に流れる電流のモード説明図、第4図は(A)及
び(B)は従来の可変リラクタンスモータ駆動装置の電
気回路及び各部の電流波形の説明図、を示している。 10……可変リラクタンスモータ、12……励磁巻線 14,16……トランジスタ 18,20……ダイオード、22……電流検出コイル 24……エンコーダ、26……極パルスセンサ 30,32……トランジスタ駆動回路 40……電流パターン発生回路、42……PWM回路 44……比例・積分調節器、46……信号選別回路 48……点弧タイミング発生回路FIG. 1 is an electric circuit block diagram of a variable reluctance motor driving apparatus according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a current waveform of each part in the embodiment, and FIG. 3 flows through an exciting winding in the embodiment. 4A and 4B are explanatory diagrams of an electric circuit of a conventional variable reluctance motor driving device and current waveforms of respective parts. 10 Variable reluctance motor, 12 Excitation winding 14, 16 Transistor 18, 20 Diode, 22 Current detection coil 24 Encoder, 26 Pole pulse sensor 30, 32 Transistor drive Circuit 40: Current pattern generation circuit, 42: PWM circuit 44: Proportional / integral controller 46: Signal selection circuit 48: Firing timing generation circuit
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H02P 5/05 H02P 7/05──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 6 , DB name) H02P 5/05 H02P 7/05
Claims (1)
直列接続され、スイッチング信号に基づき前記励磁巻線
と電源との接続を遮断し、あるいは一方向のみの通電に
よる励磁を許可するスイッチング素子と、 前記励磁巻線両端に直列接続されるスイッチング素子の
一方と当該励磁巻線とに並列に接続され、当該一方のス
イッチング素子の通電方向と逆方向の導通性を有するダ
イオードと、 前記励磁巻線両端に直列接続されるスイッチング素子の
他方と当該励磁巻線とに並列に接続され、当該他方のス
イッチング素子の通電方向と逆方向の導通性を有するダ
イオードと、 前記可変リラクタンスモータの回転子の回転角度に応じ
て前記励磁巻線の励磁期間を決定すると共に、当該励磁
期間中における前記励磁巻線両端に設けられるスイッチ
ング素子の作動を制御して前記励磁巻線の励磁電流を調
節し、前記回転子に発生する回転トルクを所定値とする
励磁タイミング制御回路と、 を有する可変リラクタンスモータの駆動装置において、 前記励磁タイミング制御回路が、前記励磁期間中におけ
るスイッチング素子の作動の制御を、前記回転子の回転
速度が所定値以上であるときは前記励磁巻線両端に設け
られたスイッチング素子を同時に遮断あるいは導通状態
とし、 前記回転子の回転速度が所定値未満であるときは前記励
磁巻線両端に設けられた一方のスイッチング素子を常時
導通状態とし、他方のスイッチング素子を適宜遮断ある
いは導通状態とする ことを特徴とする可変リラクタンスモータの駆動装置。A switching element connected in series to both ends of an exciting winding of a variable reluctance motor, for disconnecting the exciting winding and a power supply based on a switching signal, or for permitting excitation by energization in only one direction; A diode connected in parallel to one of the switching elements connected in series to both ends of the excitation winding and the excitation winding, and having a conductivity in a direction opposite to a conduction direction of the one switching element; A diode connected in parallel to the other of the switching elements connected in series to the excitation winding and having conductivity in a direction opposite to a current-carrying direction of the other switching element; and a rotation angle of a rotor of the variable reluctance motor. The excitation period of the excitation winding is determined in accordance with the following formula, and a switch provided at both ends of the excitation winding during the excitation period is determined. An excitation timing control circuit that controls the operation of an element to adjust an excitation current of the excitation winding and sets a rotation torque generated in the rotor to a predetermined value.A driving device for a variable reluctance motor, comprising: The control circuit controls the operation of the switching element during the excitation period, and when the rotation speed of the rotor is equal to or higher than a predetermined value, simultaneously sets the switching elements provided at both ends of the excitation winding to a cutoff or conduction state, When the rotation speed of the rotor is less than a predetermined value, one of the switching elements provided at both ends of the excitation winding is always in a conductive state, and the other switching element is appropriately turned off or in a conductive state. Drive device for variable reluctance motor.
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1989
- 1989-03-29 JP JP1077465A patent/JP2789658B2/en not_active Expired - Fee Related
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| JPH02261085A (en) | 1990-10-23 |
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