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JP7636664B2 - Magnetic saturation detection circuit, noise filter, motor driver, and magnetic saturation detection method - Google Patents
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Magnetic saturation detection circuit, noise filter, motor driver, and magnetic saturation detection method Download PDF

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Description

本発明は、チョークコイルの磁気飽和を検出する磁気飽和検出回路、ノイズフィルタ、モータドライバおよび磁気飽和検出方法に関する。 The present invention relates to a magnetic saturation detection circuit for detecting magnetic saturation in a choke coil, a noise filter, a motor driver, and a magnetic saturation detection method.

従来から、FA(Factory Automation)分野、ロボット分野等においては、電力変換のスイッチング動作の際に生ずる高周波ノイズを抑制するため、コモンモードチョークコイルを有するノイズフィルタが電源経路上に設けられる。スイッチング動作に伴う高周波ノイズとして規定を超えるコモンモード電流が電源経路に流れ込む場合には、ノイズフィルタに設けられたコモンモードチョークコイルが磁気飽和を起こしてしまい、高周波ノイズを抑制する十分な効果が有られない場合がある。上記分野において、高周波ノイズに対して十分な抑制効果が得られない場合には、電力変換を伴う設備あるいは周辺機器等に対し、電源経路を介して回り込むノイズの影響により回路の誤動作や機能停止を招くおそれがある。このため、電力変換を伴う設備あるいは機器等が設けられた作業現場においては、作業者が設備等の運用時におけるノイズフィルタが発する音、または、ノイズフィルタを流れる電流波形をオシロスコープ等で視認する等の監視作業が行われる。このように、磁気飽和を起こしていないことを確認する手間が生じ、当該監視作業は作業者の負担になっていた。なお、本明細書で説明する技術に関連する技術が記載されている先行技術文献としては、以下の特許文献が存在している。 Conventionally, in the fields of FA (Factory Automation) and robotics, a noise filter having a common mode choke coil is provided on the power supply path to suppress high-frequency noise generated during switching operations of power conversion. When a common mode current exceeding the regulation flows into the power supply path as high-frequency noise accompanying switching operations, the common mode choke coil provided in the noise filter may cause magnetic saturation, and may not be effective enough in suppressing high-frequency noise. In the above fields, if a sufficient suppression effect against high-frequency noise is not obtained, there is a risk that the noise that circulates through the power supply path may cause the circuit to malfunction or stop functioning in the equipment or peripheral devices that involve power conversion. For this reason, at work sites where equipment or devices that involve power conversion are installed, workers perform monitoring work such as visually checking the sound emitted by the noise filter during operation of the equipment, or the current waveform flowing through the noise filter with an oscilloscope, etc. In this way, it is time-consuming to confirm that magnetic saturation is not occurring, and this monitoring work is a burden on the workers. The following patent documents are prior art documents that describe technologies related to the technology described in this specification.

特開2019-100579号公報JP 2019-100579 A

ところで特許文献1では、電源経路の地絡電流を検出するデバイス(カレントトランス、零相変流器等)のコストを削減する目的でチョークコイルを流れる地絡電流を検出することが開示されている。特許文献1では、交流電流によってコアに発生する磁束とリターン電流によってコアに発生する磁束とがコア内で互いに打ち消し合うか否かについて記載があるものの、磁気飽和または高周波ノイズに対する抑制効果に関する考慮がなされていない。従来はモータドライバ用のノイズフィルタの磁気飽和はメーカーが雑音端子電圧試験でノイズ量を確認したものを使用するか、ユーザーが選定する場合はコイルの音や電流波形を見て磁気飽和していないことを確認していた。本発明の目的は、上記課題を鑑みてチョークコイルの磁気飽和の検出とともに高周波ノイズの抑制効果が監視可能な技術を提供することにある。 Patent Document 1 discloses detecting earth fault current flowing through a choke coil in order to reduce the cost of devices (current transformers, zero-phase current transformers, etc.) that detect earth fault current in a power supply path. Patent Document 1 describes whether the magnetic flux generated in the core by the AC current and the magnetic flux generated in the core by the return current cancel each other out within the core, but does not consider the suppression effect against magnetic saturation or high-frequency noise. Conventionally, the magnetic saturation of noise filters for motor drivers was confirmed by the manufacturer using a noise terminal voltage test to confirm the amount of noise, or the user confirmed that magnetic saturation was not observed by observing the coil sound and current waveform when selecting the filter. In consideration of the above problems, the object of the present invention is to provide a technology that can detect the magnetic saturation of a choke coil and monitor the suppression effect of high-frequency noise.

上記の課題を解決するための開示の技術の一形態は、
電源からの経路に直列に設けられたコモンモードチョークコイルの磁気飽和に関連する物理量を検出する検出部と、
前記検出された物理量から推定される前記コモンモードチョークコイルの磁場の強さが所定基準を満たすことを条件に、前記コモンモードチョークコイルに磁気飽和が生じたことを判定する判定部と、
前記判定の結果を外部に通知する通知部と、
を備えることを特徴とする磁気飽和検出回路。
One aspect of the disclosed technique for solving the above problem is to
a detection unit that detects a physical quantity related to magnetic saturation of a common mode choke coil that is provided in series with a path from a power supply;
a determination unit that determines whether magnetic saturation has occurred in the common mode choke coil, on condition that the strength of the magnetic field of the common mode choke coil estimated from the detected physical quantity satisfies a predetermined standard; and
A notification unit that notifies an external device of a result of the determination;
A magnetic saturation detection circuit comprising:

これにより、磁気飽和検出回路(10、10a、10b)は、検出部であるカレントトランスCT、磁束測定用コイル23で検出されたコモンモードチョークコイル21の磁気飽和に関連する物理量(電流値、コア磁束)から、コモンモードチョークコイル21の磁場の強さが推定できる。磁気飽和検出回路(10、10a、10b)は、推定された磁場の強さが設定した閾値を超えた場合、もしくは閾値以上となった場合に磁気飽和状態であると判定し、当該判定の結果を外部に通知できる。チョークコイルの磁気飽和の検出とともに高周波ノイズの抑制効果が監視可能になるため、磁気飽和の監視に関する作業負担が軽減できる。 As a result, the magnetic saturation detection circuit (10, 10a, 10b) can estimate the magnetic field strength of the common mode choke coil 21 from physical quantities (current value, core magnetic flux) related to the magnetic saturation of the common mode choke coil 21 detected by the current transformer CT, which is the detection unit, and the magnetic flux measurement coil 23. The magnetic saturation detection circuit (10, 10a, 10b) can determine that a magnetic saturation state exists when the estimated magnetic field strength exceeds a set threshold value or is equal to or greater than the threshold value, and can notify the outside of the result of this determination. Since it is possible to monitor the effect of suppressing high-frequency noise as well as detect the magnetic saturation of the choke coil, the workload associated with monitoring magnetic saturation can be reduced.

また、開示の技術の一形態においては、前記通知部は、前記電源を含む回路における高周波ノイズの抑制に関連する情報を通知するようにしてもよい。これにより、磁気飽和検出回路(10、10a、10b)は、通知部105を介して、電源経路上における浮遊容量の見直しを促す情報(ケーブル長さ、ケーブル種別(シールドの有無)、適宜なフィルタインダクタの設定等)、磁気飽和に至るまでの余裕度等が通知できるため、磁気飽和対策に関するユーザビリティが向上できる。 In one embodiment of the disclosed technology, the notification unit may notify information related to suppression of high-frequency noise in a circuit including the power supply. This allows the magnetic saturation detection circuit (10, 10a, 10b) to notify information prompting a review of stray capacitance on the power supply path (cable length, cable type (with or without shielding), appropriate filter inductor settings, etc.) via the notification unit 105, and thus improves usability regarding magnetic saturation countermeasures.

また、開示の技術の一形態においては、前記検出部は、コモンモードチョークコイルに流れる電流を検出し、前記判定部は、前記検出された電流値から前記コモンモードチョークコイルの磁界強度を推定するとともに、前記推定された磁界強度が第1閾値を超えることを条件として、前記コモンモードチョークコイルに磁気飽和が生じたことを判定する、ようにしてもよい。これにより、検出回路である磁気飽和検出回路(10、10a、10b)は、電流値からコモンモードチョークコイル21に発生した磁場の強さである磁界強度Hを式(1)を用いて求めることができ、求められた磁界強度が、第1閾値である磁気飽和が生ずる磁場との比較により、該閾値を超えているか否かが判定できる。磁気飽和検出回路(10、10a、10b)は、コモンモードチョークコイル21を流れる電流が形成する磁界強度によって磁気飽和の発生の有無を判定できる。 In one embodiment of the disclosed technology, the detection unit detects the current flowing through the common mode choke coil, and the determination unit estimates the magnetic field strength of the common mode choke coil from the detected current value, and determines that magnetic saturation has occurred in the common mode choke coil on the condition that the estimated magnetic field strength exceeds a first threshold. In this way, the magnetic saturation detection circuit (10, 10a, 10b), which is a detection circuit, can obtain the magnetic field strength H, which is the strength of the magnetic field generated in the common mode choke coil 21 from the current value using equation (1), and can determine whether the obtained magnetic field strength exceeds the first threshold by comparing it with the magnetic field at which magnetic saturation occurs. The magnetic saturation detection circuit (10, 10a, 10b) can determine whether magnetic saturation has occurred based on the magnetic field strength formed by the current flowing through the common mode choke coil 21.

また、開示の技術の一形態においては、前記検出部は、コモンモードチョークコイルの磁束を検出し、
前記判定部は、前記検出された磁束から前記コモンモードチョークコイルの磁束密度を推定するとともに、前記推定された磁束密度が第2閾値を超えることを条件として、前記コモンモードチョークコイルに磁気飽和が生じたことを判定する、ようにしてもよい。これにより、検出回路である磁気飽和検出回路(10、10a、10b)は、コア磁束からコモンモードチョークコイル21に発生した磁場の強さである磁束密度Bを式(2)を用いて求めることができ、求められた磁束密度が、第2閾値である磁束飽和密度との比較により、該閾値を超えているか否かが判定できる。磁気飽和検出回路(10、10a、10b)は、コモンモードチョークコイル21のコア21aの磁束密度によって磁気飽和の発生の有無を判定できる。
In one embodiment of the disclosed technique, the detection unit detects a magnetic flux of a common mode choke coil,
The determination unit may estimate the magnetic flux density of the common mode choke coil from the detected magnetic flux, and determine that magnetic saturation has occurred in the common mode choke coil on the condition that the estimated magnetic flux density exceeds a second threshold. This allows the magnetic saturation detection circuit (10, 10a, 10b) which is a detection circuit to obtain the magnetic flux density B, which is the strength of the magnetic field generated in the common mode choke coil 21 from the core magnetic flux, using equation (2), and to determine whether the obtained magnetic flux density exceeds the second threshold by comparing it with the magnetic flux saturation density, which is the second threshold. The magnetic saturation detection circuit (10, 10a, 10b) can determine whether magnetic saturation has occurred based on the magnetic flux density of the core 21a of the common mode choke coil 21.

また、開示の技術の他の形態においては、コモンモードチョークコイルを備えるノイズフィルタであって、前記通知部は、前記ノイズフィルタによるノイズ除去の程度に関連する情報を通知する請求項1から4に記載の磁気飽和検出回路を備えるノイズフィルタであってもよい。このような形態であってもノイズフィルタ20は、磁気飽和検出回路(10、10a、10b)で推定された磁場の強さが所定の条件を満たすときには、磁気飽和が生じたことを判定し、当該判定の結果を外部に通知できる。また、通知部105を介してノイズフィルタによるノイズ除去の程度に関連する情報として、現状での磁界強度Hや磁束密度B、磁気飽和に至るまでの余裕度等が通知できるため、磁気飽和対策に関するユーザビリティが向上できる。電力変換を伴う設備、機器等の運用中においても設備の動作等を停止させずに、チョークコイルの磁気飽和の検出とともに高周波ノイズの抑制効果が監
視可能になる。
In another embodiment of the disclosed technology, the noise filter may be provided with a common mode choke coil, and the notification unit may be provided with the magnetic saturation detection circuit according to claims 1 to 4, which notifies information related to the degree of noise removal by the noise filter. Even in this embodiment, the noise filter 20 can determine that magnetic saturation has occurred and notify the result of the determination to the outside when the strength of the magnetic field estimated by the magnetic saturation detection circuit (10, 10a, 10b) satisfies a predetermined condition. In addition, since the current magnetic field strength H, magnetic flux density B, and the margin until magnetic saturation can be notified via the notification unit 105 as information related to the degree of noise removal by the noise filter, usability regarding magnetic saturation countermeasures can be improved. Even during the operation of equipment, devices, etc. involving power conversion, the magnetic saturation of the choke coil can be detected and the suppression effect of high-frequency noise can be monitored without stopping the operation of the equipment.

また、開示の技術の他の形態においては、請求項1から4に記載の磁気飽和検出回路、あるいは、請求項5に記載のノイズフィルタを備えるモータドライバであって、前記磁気飽和検出回路、あるいは前記ノイズフィルタから通知された判定の結果に基づいて、所定の処理を促す報知を行うモータドライバであってもよい。モータドライバ3は、運用中においても動作等を停止させずに、磁気飽和検出回路(10、10a、10b)で判定されたコモンモードチョークコイル21の磁気飽和の有無に応じた処置が可能になる。チョークコイルの磁気飽和の検出とともに高周波ノイズの抑制効果が監視可能になるため、磁気飽和の監視に関する作業負担が軽減できる。 In another embodiment of the disclosed technology, the motor driver may be equipped with the magnetic saturation detection circuit according to claims 1 to 4 or the noise filter according to claim 5, and may be configured to issue a notification to prompt a predetermined process based on the result of the determination notified by the magnetic saturation detection circuit or the noise filter. The motor driver 3 can take action according to the presence or absence of magnetic saturation of the common mode choke coil 21 determined by the magnetic saturation detection circuit (10, 10a, 10b) without stopping the operation during operation. Since the magnetic saturation of the choke coil can be detected and the suppression effect of high frequency noise can be monitored, the workload associated with monitoring the magnetic saturation can be reduced.

また、開示の技術の他の一形態においては、前記所定の処理は、前記モータドライバと、該モータドライバで生成された駆動電力が供給されるモータとの間を接続する動力線の交換、または、前記動力線と前記モータとに存在する対地間浮遊容量の見直しを促す、ようにしてもよい。磁気飽和が生じているときにはモータドライバ3の表示パネル等を通じて、ノイズフィルタ20に生じた磁気飽和を解消するための具体的な処置を促すことが可能になる。 In another embodiment of the disclosed technology, the predetermined process may prompt the replacement of a power line connecting the motor driver and a motor to which drive power generated by the motor driver is supplied, or the review of the ground-to-ground stray capacitance present between the power line and the motor. When magnetic saturation occurs, it becomes possible to prompt the user to take specific measures to eliminate the magnetic saturation that has occurred in the noise filter 20 through a display panel of the motor driver 3, etc.

また、開示の技術の他の一形態においては、前記磁気飽和検出回路は、コモンモードチョークコイルに磁気飽和が生じていない場合には、該磁気飽和が生ずるまでのマージン量を算出し、前記算出されたマージン量を報知する、ようにしてもよい。磁気飽和が生じてないときにはモータドライバ3の表示パネル等に、磁気飽和に至るマージン量が表示できるため、モータドライバ3で駆動可能なモータ50の個数や、接続可能なケーブル数等が把握可能になり、磁気飽和対策に関するユーザビリティが向上できる。 In another embodiment of the disclosed technology, the magnetic saturation detection circuit may calculate the margin amount until magnetic saturation occurs when magnetic saturation does not occur in the common mode choke coil, and notify the calculated margin amount. When magnetic saturation does not occur, the margin amount until magnetic saturation occurs can be displayed on the display panel of the motor driver 3, etc., so that the number of motors 50 that can be driven by the motor driver 3, the number of cables that can be connected, etc. can be grasped, and usability regarding magnetic saturation countermeasures can be improved.

また、開示の技術の他の形態においては、電源からの経路に直列に設けられたコモンモードチョークコイルの磁気飽和に関連する物理量を検出し、
前記検出された物理量から推定される前記コモンモードチョークコイルの磁場の強さが所定基準を満たすことを条件に、前記コモンモードチョークコイルに磁気飽和が生じたことを判定することと、
前記判定の結果を外部に通知する通知することと、
を含むことを特徴とする磁気飽和検出方法。
In another aspect of the disclosed technique, a physical quantity related to magnetic saturation of a common mode choke coil provided in series with a path from a power source is detected,
determining that magnetic saturation has occurred in the common mode choke coil on the condition that the strength of the magnetic field of the common mode choke coil estimated from the detected physical quantity satisfies a predetermined standard;
notifying an external party of the result of the determination; and
13. A method for detecting magnetic saturation comprising:

このような形態であっても、磁気飽和検出回路(10、10a、10b)は、検出部であるカレントトランスCT、磁束測定用コイル23で検出されたコモンモードチョークコイル21の磁気飽和に関連する物理量(電流値、コア磁束)から、コモンモードチョークコイル21の磁場の強さが推定できる。磁気飽和検出回路(10、10a、10b)は、推定された磁場の強さが設定した閾値を超えた場合、もしくは閾値以上となった場合に磁気飽和状態であると判定し、当該判定の結果を外部に通知できる。電力変換を伴う設備、機器等の運用中においても設備の動作等を停止させずにチョークコイルの磁気飽和の検出とともに高周波ノイズの抑制効果が監視可能になるため、磁気飽和の監視に関する作業負担が軽減できる。 Even in this configuration, the magnetic saturation detection circuit (10, 10a, 10b) can estimate the magnetic field strength of the common mode choke coil 21 from physical quantities (current value, core magnetic flux) related to the magnetic saturation of the common mode choke coil 21 detected by the current transformer CT, which is the detection unit, and the magnetic flux measurement coil 23. The magnetic saturation detection circuit (10, 10a, 10b) can determine that a magnetic saturation state exists when the estimated magnetic field strength exceeds a set threshold value or is equal to or greater than the threshold value, and can notify the outside of the result of the determination. Even during operation of equipment, devices, etc. involving power conversion, it is possible to detect the magnetic saturation of the choke coil and monitor the suppression effect of high-frequency noise without stopping the operation of the equipment, thereby reducing the workload associated with monitoring magnetic saturation.

本発明によれば、チョークコイルの磁気飽和の検出とともに高周波ノイズの抑制効果が監視可能になるため、磁気飽和の監視に関する作業負担が軽減できる。 The present invention makes it possible to detect the magnetic saturation of the choke coil and monitor the effect of suppressing high-frequency noise, thereby reducing the workload associated with monitoring magnetic saturation.

本発明の実施例1に係るノイズフィルタの概略構成を示すブロック図である。1 is a block diagram showing a schematic configuration of a noise filter according to a first embodiment of the present invention. 本発明の実施例1に磁気飽和検出回路の概略構成を示すブロック図である。1 is a block diagram showing a schematic configuration of a magnetic saturation detection circuit according to a first embodiment of the present invention; 本発明の変形例に係るコモンモードチョークコイルのコア磁束の測定を説明する図である。10A and 10B are diagrams illustrating measurement of core magnetic flux of a common mode choke coil according to a modified example of the present invention. 本発明の変形例に係る磁気飽和検出回路の概略構成を示すブロック図である。FIG. 13 is a block diagram showing a schematic configuration of a magnetic saturation detection circuit according to a modified example of the present invention. 本発明の実施例2に係るモータ駆動システムの概略構成を示すブロック図である。FIG. 11 is a block diagram showing a schematic configuration of a motor drive system according to a second embodiment of the present invention. 本発明の実施例2に係る制御部のハードウェア構成の一例を示す図である。FIG. 11 is a diagram illustrating an example of a hardware configuration of a control unit according to a second embodiment of the present invention. 本発明の実施例2に係る磁気飽和検出処理の一例を示すフローチャートである。10 is a flowchart showing an example of a magnetic saturation detection process according to a second embodiment of the present invention.

〔適用例〕
以下、本発明の適用例について、図面を参照しつつ説明する。
図1には、本発明の適用例に係るノイズフィルタ20の概略構成を示すブロック図が例示される。適用例に係るノイズフィルタ20は、一対の入力端子(TP1、TP2)と、一対の出力端子(TP3、TP4)と、コモンモードチョークコイル21とを備え、一対の入力端子間に入力された電源電力の高周波ノイズを抑制し、一対の出力端子に出力する。ノイズフィルタ20の仕様等で規定されるコモンモード電流Iが電源経路上に流れる場合には、コモンモードチョークコイル21が磁気飽和を起こしてしまい、高周波ノイズを抑制する十分な効果が有られない場合があった。このため、スイッチング動作を介して所望の電力を生成する設備等では、電力変換が行われる際のノイズフィルタ20を流れる電流を試験用回路9等を介して検出し、当該電流の波形をオシロスコープ等で視認する等して磁気飽和が生じていないことを確認していた。
[Application example]
Hereinafter, application examples of the present invention will be described with reference to the drawings.
1 is a block diagram illustrating a schematic configuration of a noise filter 20 according to an application example of the present invention. The noise filter 20 according to the application example includes a pair of input terminals (TP1, TP2), a pair of output terminals (TP3, TP4), and a common mode choke coil 21, suppresses high-frequency noise of the power supply power input between the pair of input terminals, and outputs the noise to the pair of output terminals. When a common mode current I specified in the specifications of the noise filter 20 flows on the power supply path, the common mode choke coil 21 may cause magnetic saturation, and may not be effective enough in suppressing high-frequency noise. For this reason, in equipment that generates desired power through switching operations, the current flowing through the noise filter 20 during power conversion is detected via a test circuit 9, and the waveform of the current is visually confirmed with an oscilloscope, etc., to confirm that magnetic saturation does not occur.

本適用例に係る形態においては、図2に示すように、ノイズフィルタ20のコモンモードチョークコイル21を流れる電流値に基づいて、当該チョークコイルにおける磁気飽和の発生の有無を検知する磁気飽和検出回路を設ける。磁気飽和検出回路は、例えば、ノイズフィルタ20のコモンモードチョークコイル21を流れる電流値を電流検出部を介して検出する。そして、磁気飽和検出回路は、検知された電流値からコモンモードチョークコイル21に発生した磁場の強さである磁界強度を求め、当該磁界強度が、磁気飽和が生ずる磁場を超えているか否かを判定する。本適用例に係る磁気飽和検出回路は、コモンモードチョークコイル21を流れる電流が形成する磁界強度によって判定された、磁気飽和の発生の有無を示す判定結果を外部に通知する。本適用例によれば、コモンモードチョークコイル21に生じた磁気飽和を磁気飽和検出回路を通じて把握できるため、従来のように試験用回路9をノイズフィルタ20に接続させて電流波形を監視するといった手間が生じることもない。 In the embodiment according to this application example, as shown in FIG. 2, a magnetic saturation detection circuit is provided that detects the occurrence of magnetic saturation in the common mode choke coil 21 of the noise filter 20 based on the current value flowing through the choke coil. The magnetic saturation detection circuit detects the current value flowing through the common mode choke coil 21 of the noise filter 20 via a current detection unit. The magnetic saturation detection circuit then obtains the magnetic field strength, which is the strength of the magnetic field generated in the common mode choke coil 21, from the detected current value and determines whether the magnetic field strength exceeds the magnetic field at which magnetic saturation occurs. The magnetic saturation detection circuit according to this application example notifies the outside of the determination result indicating the occurrence of magnetic saturation, which is determined by the magnetic field strength formed by the current flowing through the common mode choke coil 21. According to this application example, since the magnetic saturation generated in the common mode choke coil 21 can be grasped through the magnetic saturation detection circuit, there is no need to connect the test circuit 9 to the noise filter 20 to monitor the current waveform as in the conventional case.

本適用例に係る他の形態においては、図3から図4に示すように、コモンモードチョークコイル21のコア磁束を測定し、磁場の強さを示す磁束密度を求め、当該磁束密度が磁気飽和を生ずる磁束密度を超えているか否かを判定することもできる。他の形態の磁気飽和検出回路10aは、コア磁束から求められた磁束密度Bに基づいてコモンモードチョークコイル21に生じた磁気飽和を判定することができる。そして、磁気飽和検出回路10aは、判定結果を外部に通知できる。例えば、磁気飽和検出回路10aを一体的に収容するノイズフィルタ20において、筐体に磁気飽和が生じていることを示すLED等が設けられている場合には、通知部105は判定の結果に基づいて当該LEDを点灯させることができる。ノイズフィルタ20が検出結果を示す信号を出力する端子を備える場合には、当該フィルタを電源経路上に備える上位機器(電力変換器、電力変換システム等)は、出力端子から出力された検出結果を示す信号に基づいてLED等の表示点灯、表示パネル等への報知表示といった処理を行えばよい。当形態においても、磁気飽和検出回路10aを
通じて、電力変換を伴う設備等の運用中にチョークコイルの磁気飽和の検出とともに高周波ノイズの抑制効果が監視可能になる。
In another embodiment of this application example, as shown in Figs. 3 and 4, the core magnetic flux of the common mode choke coil 21 is measured, a magnetic flux density indicating the strength of the magnetic field is obtained, and it is possible to determine whether or not the magnetic flux density exceeds the magnetic flux density that causes magnetic saturation. The magnetic saturation detection circuit 10a of another embodiment can determine the magnetic saturation that occurs in the common mode choke coil 21 based on the magnetic flux density B obtained from the core magnetic flux. The magnetic saturation detection circuit 10a can notify the determination result to the outside. For example, in the case of the noise filter 20 that integrally houses the magnetic saturation detection circuit 10a, if an LED or the like indicating that magnetic saturation occurs is provided on the housing, the notification unit 105 can turn on the LED based on the result of the determination. In the case where the noise filter 20 has a terminal that outputs a signal indicating the detection result, a host device (such as a power converter or a power conversion system) that has the filter on its power supply path may perform processing such as turning on an LED or the like or displaying a notice on a display panel based on the signal indicating the detection result output from the output terminal. In this embodiment as well, the magnetic saturation detection circuit 10a can detect the magnetic saturation of the choke coil and monitor the effect of suppressing high frequency noise during operation of equipment involving power conversion.

本適用例に係る他の形態として、図5から図7に示すように、ノイズフィルタ20の検出部29を通じてコモンモードチョークコイル21の磁気飽和に関連する物理量を測定し、当該物理量から磁気飽和を検出する磁気飽和検出回路を備えるシステム形態であってもよい。当該システムでは、磁気飽和検出回路の通知に基づいて、筐体等に設けられた磁気飽和状態を示すLED等を点灯、表示パネル等に磁気飽和が生じている旨のメッセージの表示、電子音やスピーカ等を通じた報知が可能である。報知された内容に従って、動力線W2の長さ、配線引き回し、ケーブル種別(シールドの有無)の変更等の、磁気飽和の誘因になる対地間浮遊容量の見直しや、動作環境等に応じた適宜なインダクタを有するノイズフィルタの選定等を促すことが可能になる。また、磁気飽和検出回路で算出された磁気飽和に至るまでのマージン量を表示させることもできる。このため、磁気飽和の監視に関するユーザビリティが向上できる。 As another embodiment of this application example, as shown in Figs. 5 to 7, a system may be provided with a magnetic saturation detection circuit that measures a physical quantity related to the magnetic saturation of the common mode choke coil 21 through the detection unit 29 of the noise filter 20 and detects magnetic saturation from the physical quantity. In this system, based on the notification from the magnetic saturation detection circuit, it is possible to light up an LED or the like that indicates the magnetic saturation state provided on the housing, display a message that magnetic saturation has occurred on a display panel, or notify through an electronic sound or speaker. According to the notified content, it is possible to review the stray capacitance between the power line W2, wiring layout, cable type (with or without shielding), which is a cause of magnetic saturation, and to select a noise filter having an appropriate inductor according to the operating environment. In addition, it is also possible to display the margin amount calculated by the magnetic saturation detection circuit until magnetic saturation is reached. This improves the usability of monitoring magnetic saturation.

〔実施例1〕
以下では、本発明の具体的な実施の形態について、図面を用いて、より詳細に説明する。
Example 1
Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the drawings.

<回路構成>
図1は、本発明の実施例に係るノイズフィルタ20の概略構成を示すブロック図である。図1に示すノイズフィルタ20は、一対の入力端子(TP1、TP2)と、一対の出力端子(TP3、TP4)と、コモンモードチョークコイル21とを備える。ノイズフィルタ20は、例えば、電源の経路上に直列に設けられ、一対の入力端子(TP1、TP2)間に入力された電源電力の高周波ノイズを抑制し、一対の出力端子(TP3、TP4)に出力する。コモンモードチョークコイル21は、一対の入力端子(TP1、TP2)と、一対の出力端子(TP3、TP4)との間に直列に挿入され、コア21aと、巻き線21bと、巻き線21cとを有する。巻き線21bは、入力端子TP1と出力端子TP3との間に直列に接続され、巻き線21cは、入力端子TP2と出力端子TP4との間に直列に接続される。コモンモードチョークコイル21と出力端子(TP3、TP4)とが接続されるライン22a-22b間には、Xコンデンサ(相間コンデンサ)C1およびC2と、YコンデンサC3が設けられる。XコンデンサC1およびC2は、ライン22a-22b間に直列に挿入され、YコンデンサC3は、一端がXコンデンサC1とXコンデンサC2との接続点に接続され、他端は筐体側の接地基準電位であるFG(Frame Ground)に接続される。XコンデンサC1、C2はライン22a-22b間のノーマルモードノイズを低減し、YコンデンサC3はコモンモードノイズを低減する。
<Circuit configuration>
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a noise filter 20 according to an embodiment of the present invention. The noise filter 20 shown in FIG. 1 includes a pair of input terminals (TP1, TP2), a pair of output terminals (TP3, TP4), and a common mode choke coil 21. The noise filter 20 is, for example, provided in series on a power supply path, suppresses high-frequency noise of the power supply power input between the pair of input terminals (TP1, TP2), and outputs the power to the pair of output terminals (TP3, TP4). The common mode choke coil 21 is inserted in series between the pair of input terminals (TP1, TP2) and the pair of output terminals (TP3, TP4), and includes a core 21a, a winding 21b, and a winding 21c. The winding 21b is connected in series between the input terminal TP1 and the output terminal TP3, and the winding 21c is connected in series between the input terminal TP2 and the output terminal TP4. Between the lines 22a-22b, to which the common mode choke coil 21 and the output terminals (TP3, TP4) are connected, are provided X capacitors (interphase capacitors) C1 and C2 and a Y capacitor C3. The X capacitors C1 and C2 are inserted in series between the lines 22a-22b, and one end of the Y capacitor C3 is connected to the connection point between the X capacitors C1 and C2, and the other end is connected to FG (Frame Ground), which is the ground reference potential on the housing side. The X capacitors C1 and C2 reduce normal mode noise between the lines 22a-22b, and the Y capacitor C3 reduces common mode noise.

ここで、ノイズフィルタ20のコアの磁束飽和密度を超える磁束密度を発生させる電流Iが電源経路上に流れる場合には、コモンモードチョークコイル21が磁気飽和を起こしてしまい、高周波ノイズを抑制する十分な効果が有られない場合があった。例えば、主電源から供給された交流電力をスイッチング素子等のスイッチング動作を介して所望の電力を生成する設備等では、電力変換が行われる際のノイズフィルタ20を流れる電流を試験用回路9等を介して検出し、当該電流の波形をオシロスコープ等で視認する等して磁気飽和が生じていないことを確認していた。 When a current I that generates a magnetic flux density exceeding the magnetic flux saturation density of the core of the noise filter 20 flows through the power supply path, the common mode choke coil 21 may become magnetically saturated, and the effect of suppressing high frequency noise may not be sufficient. For example, in equipment that generates the desired power through the switching operation of a switching element or the like from AC power supplied from a main power supply, the current flowing through the noise filter 20 during power conversion is detected through a test circuit 9 or the like, and the waveform of the current is visually confirmed with an oscilloscope or the like to confirm that magnetic saturation is not occurring.

試験用回路9は、例えば、整流回路9aと、分圧回路9bと、レギュレータ9cとを含み構成される。整流回路9aには、ノイズフィルタ20の一対の出力端子(TP3、TP4)から出力された交流電力が入力される。整流回路9aは、例えば、整流素子(ダイオード素子)で構成されたブリッジ回路を通じて交流電力を整流し、整流後の直流電力は分圧回路9bに出力される。分圧回路9bでは、整流回路9aを介して整流された直流電力
の電圧値が所定の電圧値に分圧され、レギュレータ9cに入力される。レギュレータ9cを介して分圧後の電圧値は安定化され、オシロスコープ等の検出回路に供給される。電力変換を伴う設備等が設けられた施設内では、作業者等が試験用回路9をノイズフィルタ20の一対の出力端子(TP3、TP4)に接続させ、当該試験用回路9から出力された電流波形をオシロスコープ等を用いて観測し、磁気飽和の有無を確認していた。このように、従来の作業においては、磁気飽和の有無を確認するための作業負担が生じていた。
The test circuit 9 includes, for example, a rectifier circuit 9a, a voltage divider circuit 9b, and a regulator 9c. The rectifier circuit 9a receives AC power output from a pair of output terminals (TP3, TP4) of the noise filter 20. The rectifier circuit 9a rectifies the AC power through a bridge circuit composed of, for example, rectifier elements (diode elements), and the rectified DC power is output to the voltage divider circuit 9b. In the voltage divider circuit 9b, the voltage value of the DC power rectified through the rectifier circuit 9a is divided to a predetermined voltage value and input to the regulator 9c. The voltage value after the voltage division is stabilized through the regulator 9c and supplied to a detection circuit such as an oscilloscope. In a facility where equipment involving power conversion is installed, an operator connects the test circuit 9 to a pair of output terminals (TP3, TP4) of the noise filter 20, and observes the current waveform output from the test circuit 9 using an oscilloscope or the like to check for the presence or absence of magnetic saturation. Thus, in the conventional work, the workload of checking for the presence or absence of magnetic saturation was high.

本実施例に係る形態においては、ノイズフィルタ20のコモンモードチョークコイル21を流れる電流値に基づいて、当該チョークコイルにおける磁気飽和の発生の有無を検知する磁気飽和検出回路を設ける。磁気飽和検出回路は、例えば、ノイズフィルタ20のコモンモードチョークコイル21を流れる電流値を電流検出部を介して検出する。そして、磁気飽和検出回路は、検知された電流値からコモンモードチョークコイル21に発生した磁場の強さである磁界強度を求め、当該磁界強度が、磁気飽和が生ずる磁場を超えているか否かを判定する。本実施例に係る磁気飽和検出回路は、コモンモードチョークコイル21を流れる電流が形成する磁界強度によって判定された、磁気飽和の発生の有無を示す判定結果を外部に通知する。本実施例によれば、コモンモードチョークコイル21に生じた磁気飽和を磁気飽和検出回路を通じて把握できるため、従来のように試験溶解炉9をノイズフィルタ20に接続させて電流波形を監視するといった手間が生じることもない。また、磁気飽和検出回路を通じて、電力変換を伴う設備、機器等の運用中に磁気飽和が把握できる。 In the embodiment according to the present invention, a magnetic saturation detection circuit is provided that detects the occurrence of magnetic saturation in the common mode choke coil 21 of the noise filter 20 based on the current value flowing through the common mode choke coil 21. The magnetic saturation detection circuit detects the current value flowing through the common mode choke coil 21 of the noise filter 20 via a current detection unit. The magnetic saturation detection circuit then obtains the magnetic field strength, which is the strength of the magnetic field generated in the common mode choke coil 21, from the detected current value and determines whether the magnetic field strength exceeds the magnetic field at which magnetic saturation occurs. The magnetic saturation detection circuit according to the present invention notifies the outside of the determination result indicating the occurrence of magnetic saturation, which is determined by the magnetic field strength formed by the current flowing through the common mode choke coil 21. According to the present embodiment, since the magnetic saturation generated in the common mode choke coil 21 can be grasped through the magnetic saturation detection circuit, there is no need to connect the test melting furnace 9 to the noise filter 20 and monitor the current waveform as in the conventional case. In addition, the magnetic saturation can be grasped during the operation of equipment, devices, etc. involving power conversion through the magnetic saturation detection circuit.

本実施例においては、コモンモードチョークコイル21を流れる電流を検出する電流検出部の一例として、カレントトランスCTが例示される。図1に示すように、カレントトランスCTは、入力側である、一対の入力端子(TP1、TP2)とコモンモードチョークコイル21との間に流れる電流を検出してもよく、出力側である、コモンモードチョークコイル21と一対の出力端子(TP3、TP4)との間に流れる電流を検出してもよい。出力側に流れる電流を計測する際には、コモンモードチョークコイル21を流れるコモンモード電流を精度よく測定するため、ライン22a-22b間に設けられたYコンデンサC3よりコモンモードチョークコイル側を流れる電流を計測することが望ましい。 In this embodiment, a current transformer CT is exemplified as an example of a current detection unit that detects the current flowing through the common mode choke coil 21. As shown in FIG. 1, the current transformer CT may detect the current flowing between the pair of input terminals (TP1, TP2) and the common mode choke coil 21 on the input side, or may detect the current flowing between the common mode choke coil 21 and a pair of output terminals (TP3, TP4) on the output side. When measuring the current flowing on the output side, it is desirable to measure the current flowing on the common mode choke coil side from the Y capacitor C3 provided between the lines 22a and 22b in order to accurately measure the common mode current flowing through the common mode choke coil 21.

図2は、本実施例に係る磁気飽和検出回路10の概略構成を示すブロック図である。図2においては、カレントトランスCTによって検出された電流値からコモンモードチョークコイル21に生じた磁界強度を求め、当該磁界強度が磁気飽和を生ずる磁場を超えているか否かを判定する検出回路の一例が例示される。図2の磁気飽和検出回路10は、ローパスフィルタ101と、判定部11と、通知部105とを備える。ローパスフィルタ101により、カレントトランスCTで検出された電流の、磁気飽和を生じさせるスイッチング周波数以外の高周波成分が抑制される。通知部105は、磁気飽和検出回路10で検知された磁気飽和を示す信号を外部に出力するインタフェースである。カレントトランスCTで検出された電流値(CT検出値)は、ローパスフィルタ101を通じて低域ろ波されて判定部11に入力される。 Figure 2 is a block diagram showing a schematic configuration of the magnetic saturation detection circuit 10 according to the present embodiment. In Figure 2, an example of a detection circuit is illustrated that obtains the magnetic field strength generated in the common mode choke coil 21 from the current value detected by the current transformer CT and determines whether the magnetic field strength exceeds the magnetic field that causes magnetic saturation. The magnetic saturation detection circuit 10 in Figure 2 includes a low-pass filter 101, a determination unit 11, and a notification unit 105. The low-pass filter 101 suppresses high-frequency components of the current detected by the current transformer CT other than the switching frequency that causes magnetic saturation. The notification unit 105 is an interface that outputs a signal indicating the magnetic saturation detected by the magnetic saturation detection circuit 10 to the outside. The current value detected by the current transformer CT (CT detection value) is low-pass filtered through the low-pass filter 101 and input to the determination unit 11.

判定部11において、演算部102はローパスフィルタ101を通じて入力された電流値からコモンモードチョークコイル21に生じている磁場の強さを示す磁界強度Hが求められる。磁界強度H(A/m)は、次の式(1)を用いて求めることができる。

Figure 0007636664000001

式(1)において、「N」は巻き線(21b、21c)の巻き数を表し、「l」は磁路
長を表す。このようなパラメータはコモンモードチョークコイル21の仕様等により規定される。 In the determination unit 11, the calculation unit 102 determines the magnetic field strength H indicating the strength of the magnetic field generated in the common mode choke coil 21 from the current value input through the low-pass filter 101. The magnetic field strength H (A/m) can be determined using the following formula (1).
Figure 0007636664000001

In formula (1), "N" represents the number of turns of the windings (21b, 21c), and "l" represents the magnetic path length. Such parameters are determined by the specifications of the common mode choke coil 21, etc.

演算部102で求められた磁界強度Hは、比較器104に入力され閾値103との比較が行われる。ここで、閾値103には、コモンモードチョークコイル21の磁気飽和が生ずる磁場の強さを示す情報が設定される。例えば、磁束飽和密度Bsで規定される場合では、閾値103として、([Bs・k/μ]、k;調整用係数、μ;透磁率)が設定される。本実施例において、閾値103に設定される磁場の強さを示す情報(Bs・k/μ)は「第1閾値」の一例に相当する。比較器14は、例えば、正側端子に入力された磁界強度Hと、負側端子に入力された閾値103との比較を行い、磁界強度Hが、磁気飽和が生ずる磁場を超えているか否かを判定する。判定の結果は、通知部105に入力され、当該通知部105を介して磁気飽和検出回路10の外部に通知される。 The magnetic field strength H calculated by the calculation unit 102 is input to the comparator 104 and compared with the threshold value 103. Here, the threshold value 103 is set with information indicating the strength of the magnetic field at which magnetic saturation of the common mode choke coil 21 occurs. For example, in the case where the magnetic flux saturation density Bs is specified, the threshold value 103 is set to ([Bs·k/μ], k: adjustment coefficient, μ: magnetic permeability). In this embodiment, the information indicating the magnetic field strength set in the threshold value 103 (Bs·k/μ) corresponds to an example of a "first threshold value". For example, the comparator 14 compares the magnetic field strength H input to the positive terminal with the threshold value 103 input to the negative terminal, and determines whether the magnetic field strength H exceeds the magnetic field at which magnetic saturation occurs. The result of the determination is input to the notification unit 105 and notified to the outside of the magnetic saturation detection circuit 10 via the notification unit 105.

なお、通知部105は、判定の結果の通知とともに、高周波ノイズの抑制に関連する情報を外部に報知するようにしてもよい。例えば、電源経路上における浮遊容量の見直しを促す情報(ケーブル長さ、ケーブル種別(シールドの有無)、適宜なフィルタインダクタの設定等)が報知できる。また、通知部105は、磁気飽和が生じていないと判定される場合には、演算器102で算出された磁界強度Hを判定の結果とともに報知してもよく、演算器102で算出された磁界強度Hと閾値103との差分量(マージン量)を求め、外部に報知してもよい。演算器102で算出された磁界強度Hが通知されることで、現状での高周波ノイズの抑制効果を把握することできる。また、演算器102で算出された磁界強度Hと閾値103との差分量(マージン量)が通知されることで、磁気飽和に至るまでの余裕度を認識することができる。当該マージン量に基づいて、例えば、上位機器(電力変換器、電力変換システム等)における接続可能なケーブル数や接続可能な電動機等の数量が把握可能になるため、磁気飽和対策に関するユーザビリティが向上できる。 In addition, the notification unit 105 may notify the outside of information related to the suppression of high-frequency noise together with the notification of the result of the judgment. For example, information that prompts a review of the stray capacitance on the power supply path (cable length, cable type (with or without shielding), appropriate filter inductor settings, etc.) can be notified. In addition, when it is determined that magnetic saturation does not occur, the notification unit 105 may notify the magnetic field strength H calculated by the calculator 102 together with the result of the judgment, or may obtain the difference (margin) between the magnetic field strength H calculated by the calculator 102 and the threshold value 103 and notify it to the outside. By notifying the magnetic field strength H calculated by the calculator 102, the current suppression effect of high-frequency noise can be grasped. In addition, by notifying the difference (margin) between the magnetic field strength H calculated by the calculator 102 and the threshold value 103, the margin until magnetic saturation is reached can be recognized. Based on this margin amount, for example, it becomes possible to grasp the number of cables that can be connected to a higher-level device (such as a power converter or power conversion system) and the number of electric motors that can be connected, thereby improving usability in terms of magnetic saturation countermeasures.

図1に示すノイズフィルタ20は、本実施例に係る磁気飽和検出回路10を一体的に収容し、ノイズフィルタ20の筐体には磁気飽和が生じていることを示すLED等が設けられている場合には、通知部105は判定の結果に基づいて当該LEDを点灯させればよい。当該LEDの点灯表示により、コモンモードチョークコイル21に磁気飽和が生じていることを把握できる。また、ノイズフィルタ20は、検出結果を示す信号を出力する端子を備えることもできる。当該端子を介して、高周波ノイズの抑制に関連する情報を外部に報知できる。本実施例に係る磁気飽和検出回路10を一体的に収容されたノイズフィルタ20が電源経路上に備える上位機器(電力変換器、電力変換システム等)は、出力端子から出力された検出結果を示す信号に基づいてLED等の表示点灯、表示パネル等への報知表示といった処理が可能になる。本実施例によれば、磁気飽和検出回路10を通じて、電力変換を伴う設備等の運用中にチョークコイルの磁気飽和が検出可能になる。 The noise filter 20 shown in FIG. 1 integrally houses the magnetic saturation detection circuit 10 according to this embodiment, and if the housing of the noise filter 20 is provided with an LED or the like indicating that magnetic saturation has occurred, the notification unit 105 may light up the LED based on the result of the judgment. The LED lighting display allows the user to know that magnetic saturation has occurred in the common mode choke coil 21. The noise filter 20 may also be provided with a terminal that outputs a signal indicating the detection result. Information related to the suppression of high-frequency noise can be notified to the outside via the terminal. A host device (power converter, power conversion system, etc.) on the power supply path of the noise filter 20 integrally housing the magnetic saturation detection circuit 10 according to this embodiment can perform processing such as lighting up an LED or displaying a notification on a display panel, etc., based on a signal indicating the detection result output from the output terminal. According to this embodiment, the magnetic saturation of the choke coil can be detected through the magnetic saturation detection circuit 10 during operation of equipment involving power conversion.

〔変形例〕
実施例1においては、コモンモードチョークコイル21を流れる電流から求められた磁界強度Hに基づいて磁気飽和を判定する回路例を例示した。コモンモードチョークコイル21に生じる磁気飽和は、コア21aのコア磁束を用いて検出することもできる。変形例においては、コア21aのコア磁束を用いた磁気飽和検出回路10aを説明する。
[Modifications]
In the first embodiment, an example of a circuit that determines magnetic saturation based on the magnetic field strength H obtained from the current flowing through the common mode choke coil 21 is shown. The magnetic saturation occurring in the common mode choke coil 21 can also be detected using the core magnetic flux of the core 21a. In the modified example, a magnetic saturation detection circuit 10a that uses the core magnetic flux of the core 21a will be described.

図3は、変形例に係るコモンモードチョークコイル21のコア磁束の測定を説明する図である。変形例においては、巻き数nの磁束測定用コイル23を通じて、コモンモードチョークコイル21のコア磁束(Φ)が検出される。磁束測定用コイル23で検出されたコア磁束(Φ)は磁気飽和検出回路10aに入力される。 Figure 3 is a diagram explaining the measurement of the core magnetic flux of the common mode choke coil 21 according to the modified example. In the modified example, the core magnetic flux (Φ) of the common mode choke coil 21 is detected through a magnetic flux measuring coil 23 having n turns. The core magnetic flux (Φ) detected by the magnetic flux measuring coil 23 is input to the magnetic saturation detection circuit 10a.

図4は、変形例に係る磁気飽和検出回路10aの概略構成を示すブロック図である。図
4においては、磁束測定用コイル23を通じて検出された磁束(Φ)から、磁場の強さを示す磁束密度を求め、当該磁束密度が磁気飽和を生ずる磁束密度を超えているか否かを判定する検出回路の一例が例示される。磁気飽和検出回路10aの判定部11aは、磁束測定用コイル23で検出されたコア磁束(Φ)から磁束密度B(Wb/m)を求める演算部106を備える。
Fig. 4 is a block diagram showing a schematic configuration of a magnetic saturation detection circuit 10a according to a modified example. Fig. 4 shows an example of a detection circuit that calculates a magnetic flux density indicating the strength of a magnetic field from a magnetic flux (Φ) detected through a magnetic flux measuring coil 23 and judges whether the magnetic flux density exceeds a magnetic flux density causing magnetic saturation. A judgement unit 11a of the magnetic saturation detection circuit 10a includes a calculation unit 106 that calculates a magnetic flux density B (Wb/ m2 ) from the core magnetic flux (Φ) detected by the magnetic flux measuring coil 23.

演算部106においては、磁束測定用コイル23で検出されたコア磁束(Φ)とコア21aの断面積S(m)に基づいて、コモンモードチョークコイル21に生じている磁場の強さを示す磁束密度Bが求められる。磁束密度B(Wb/m)は、次の式(2)を用いて求めることができる。

Figure 0007636664000002

式(2)において、「n」は磁束測定用コイル23の巻き数を表し、「∫vdt」はコモンモード電流に伴う電圧変化を表す。 The calculation unit 106 determines the magnetic flux density B, which indicates the strength of the magnetic field generated in the common mode choke coil 21, based on the core magnetic flux (Φ) detected by the magnetic flux measuring coil 23 and the cross-sectional area S ( m2 ) of the core 21a. The magnetic flux density B (Wb/ m2 ) can be determined using the following formula (2).
Figure 0007636664000002

In equation (2), "n" represents the number of turns of the magnetic flux measuring coil 23, and "∫vdt" represents the voltage change associated with the common mode current.

演算部106で求められた磁束密度Bは、比較器104に入力され閾値103aとの比較が行われる。ここで、閾値103aには、コモンモードチョークコイル21の磁気飽和が生ずる磁場の強さを示す磁束飽和密度(B・m)が設定される。変形例において、閾値103aに設定される磁束飽和密度は「第2閾値」の一例に相当する。比較器14は、例えば、正側端子に入力された磁束密度Bと、負側端子に入力された閾値103との比較を行い、磁束密度Bが、磁束飽和密度(B/m)を超えているか否かを判定する。判定の結果は、通知部105に入力され、当該通知部105を介して磁気飽和検出回路10aの外部に通知される。 The magnetic flux density B calculated by the calculation unit 106 is input to the comparator 104 and compared with the threshold value 103a. Here, the threshold value 103a is set to a magnetic flux saturation density (B·m) indicating the strength of the magnetic field at which magnetic saturation of the common mode choke coil 21 occurs. In the modified example, the magnetic flux saturation density set to the threshold value 103a corresponds to an example of a "second threshold value". For example, the comparator 14 compares the magnetic flux density B input to the positive terminal with the threshold value 103 input to the negative terminal, and determines whether the magnetic flux density B exceeds the magnetic flux saturation density (B/m). The result of the determination is input to the notification unit 105 and notified to the outside of the magnetic saturation detection circuit 10a via the notification unit 105.

変形例においても、通知部105は、判定の結果の通知とともに、高周波ノイズの抑制に関連する情報を外部に報知できる。すなわち、磁気飽和が生じているときには、電源経路上における浮遊容量の見直しを促す情報(ケーブル長さ、ケーブル種別(シールドの有無)、適宜なフィルタインダクタの設定等)が報知可能である。さらに、磁気飽和が生じていないときには、演算器106で算出された磁束密度Bを判定の結果とともに報知可能であり、演算器106で算出された磁束密度Bと閾値103aである磁束飽和密度との差分量(マージン量)を求め、外部に報知できる。演算器106で算出された磁束密度Bが通知されることで、現状での高周波ノイズの抑制効果を把握することでき、演算器102で算出された磁束密度Bと磁束飽和密度との差分量(マージン量)が通知されることで、磁気飽和に至るまでの余裕度が認識できる。変形例においても、マージン量に基づいて、上位機器(電力変換器、電力変換システム等)における接続可能なケーブル数や接続可能な電動機等の数量が検討可能になるため、磁気飽和対策に関するユーザビリティが向上できる。 Even in the modified example, the notification unit 105 can notify the outside of information related to the suppression of high-frequency noise together with the notification of the judgment result. That is, when magnetic saturation occurs, information that prompts a review of the stray capacitance on the power supply path (cable length, cable type (with or without shielding), appropriate filter inductor settings, etc.) can be notified. Furthermore, when magnetic saturation does not occur, the magnetic flux density B calculated by the calculator 106 can be notified together with the judgment result, and the difference amount (margin amount) between the magnetic flux density B calculated by the calculator 106 and the magnetic flux saturation density which is the threshold value 103a can be obtained and notified to the outside. By notifying the magnetic flux density B calculated by the calculator 106, the current suppression effect of high-frequency noise can be grasped, and by notifying the difference amount (margin amount) between the magnetic flux density B calculated by the calculator 102 and the magnetic flux saturation density, the margin degree until magnetic saturation is reached can be recognized. Even in the modified example, the number of cables that can be connected to the higher-level device (power converter, power conversion system, etc.) and the number of electric motors that can be connected can be considered based on the margin amount, improving usability in terms of magnetic saturation countermeasures.

変形例においても、磁気飽和検出回路10aは、コア磁束から求められた磁束密度Bに基づいてコモンモードチョークコイル21に生じた磁気飽和を判定することができる。そして、磁気飽和検出回路10aは、実施例1と同様にして、判定結果を外部に通知できる。例えば、磁気飽和検出回路10aを一体的に収容するノイズフィルタ20において、筐体に磁気飽和が生じていることを示すLED等が設けられている場合には、通知部105は判定の結果に基づいて当該LEDを点灯させることができる。ノイズフィルタ20が検出結果を示す信号を出力する端子を備える場合には、当該フィルタを電源経路上に備える上位機器(電力変換器、電力変換システム等)は、出力端子から出力された検出結果を示
す信号に基づいてLED等の表示点灯、表示パネル等への報知表示といった処理を行えばよい。変形例においても、磁気飽和検出回路10aを通じて、電力変換を伴う設備等の運用中にチョークコイルの磁気飽和が検出可能になる。
Even in the modified example, the magnetic saturation detection circuit 10a can determine the magnetic saturation occurring in the common mode choke coil 21 based on the magnetic flux density B obtained from the core magnetic flux. The magnetic saturation detection circuit 10a can notify the determination result to the outside in the same manner as in the first embodiment. For example, in the case of the noise filter 20 that integrally houses the magnetic saturation detection circuit 10a, if an LED or the like indicating that magnetic saturation has occurred is provided on the housing, the notification unit 105 can turn on the LED based on the result of the determination. If the noise filter 20 has a terminal that outputs a signal indicating the detection result, a host device (such as a power converter or a power conversion system) that has the filter on its power supply path may perform processing such as turning on an LED or displaying a notice on a display panel based on a signal indicating the detection result output from the output terminal. Even in the modified example, the magnetic saturation of the choke coil can be detected through the magnetic saturation detection circuit 10a during operation of equipment involving power conversion.

〔実施例2〕
次に、実施例1に係る磁気飽和検出回路(10、10a)を構成に備えるモータ駆動システムの形態を説明する。なお、以下では、磁気飽和検出回路10、10a総称して「磁気飽和検出回路10b」ともいう。また、ノイズフィルタ20は、検出部29を備え、当該検出部29を通じてコモンモードチョークコイル21の磁気飽和に関連する物理量が測定されるものとして説明する。このような物理量は、実施例1で説明したように、コモンモードチョークコイル21を流れる電流であり、コア21aのコア磁束である。前者は、カレントトランスCT等により計測され、後者は巻き数nの磁束測定用コイル23等により計測される。これらの物理量は、電力変換を伴う設備または機器の構成に応じて適宜の検出器を用いて測定できる。また、ノイズフィルタ20が、磁気飽和検出回路(10、10a)を備え、当該モータ駆動システムを構成する機器等に適宜に通知する形態であってもよい。
Example 2
Next, a motor drive system including the magnetic saturation detection circuit (10, 10a) according to the first embodiment will be described. In the following, the magnetic saturation detection circuits 10, 10a are also collectively referred to as the "magnetic saturation detection circuit 10b". The noise filter 20 is described as including a detection unit 29, and a physical quantity related to the magnetic saturation of the common mode choke coil 21 is measured through the detection unit 29. As described in the first embodiment, such physical quantities are the current flowing through the common mode choke coil 21 and the core magnetic flux of the core 21a. The former is measured by a current transformer CT or the like, and the latter is measured by a magnetic flux measuring coil 23 having n turns or the like. These physical quantities can be measured using an appropriate detector according to the configuration of the facility or equipment involving power conversion. The noise filter 20 may also be provided with the magnetic saturation detection circuit (10, 10a) and notify the equipment constituting the motor drive system appropriately.

<システム構成>
図5は、本発明の実施例2に係るモータ駆動システム1の概略構成を示すブロック図である。図5においては、モータ駆動用の主電源2から供給された電力を所望の駆動電力に変換してモータ50に出力するモータドライバ3を含むシステム形態が例示される。主電源2は、例えば、商用の交流電源であり、電力線W1を通じて交流電力をモータドライバ3に供給する。モータドライバ3は、供給された交流電力をコンバータ30を介して直流電力に変換し、直流バス14を通じて変換後の直流電力をインバータ40に出力する。直流バス14には、直流バス14を通じてインバータ40に導通される直流電力の変動分を平滑化する平滑コンデンサCが設けられる。インバータ40は、モータ制御部12からの制御指令に基づいてスイッチング素子のオン・オフ駆動を行い、コンバータ30から出力された直流電力を所望の交流電力に変換し、モータ50を駆動制御するための駆動電力を生成する。生成された駆動電力は、動力線W2を通じてモータ50に出力される。モータ50では、モータドライバ3から供給された駆動電力に基づいて、制御対象になるワークやロボットアーム等が制御される。主電源2およびモータ50は、それぞれ基準電位G1および基準電位G2に接地される。また、ノイズフィルタ20のYコンデンサC3は、モータドライバ3のFGに接続される。
<System Configuration>
FIG. 5 is a block diagram showing a schematic configuration of a motor drive system 1 according to a second embodiment of the present invention. FIG. 5 illustrates a system configuration including a motor driver 3 that converts power supplied from a main power supply 2 for driving a motor into a desired drive power and outputs the power to a motor 50. The main power supply 2 is, for example, a commercial AC power supply, and supplies AC power to the motor driver 3 through a power line W1. The motor driver 3 converts the supplied AC power into DC power through a converter 30, and outputs the converted DC power to an inverter 40 through a DC bus 14. A smoothing capacitor C that smoothes fluctuations in the DC power conducted to the inverter 40 through the DC bus 14 is provided on the DC bus 14. The inverter 40 drives a switching element on and off based on a control command from a motor control unit 12, converts the DC power output from the converter 30 into a desired AC power, and generates drive power for driving and controlling the motor 50. The generated drive power is output to the motor 50 through a power line W2. The motor 50 controls a workpiece, a robot arm, or the like to be controlled based on the driving power supplied from the motor driver 3. The main power supply 2 and the motor 50 are grounded to a reference potential G1 and a reference potential G2, respectively. In addition, the Y capacitor C3 of the noise filter 20 is connected to the FG of the motor driver 3.

モータドライバ3は、制御部4と、電流検出器13と、ノイズフィルタ20と、コンバータ30と、インバータ40とを備える。制御部4には、磁気飽和検出回路10bと、モータ制御部12と、報知部15とが含まれる。制御部4は、例えば、プロセッサ(CPU等)、メモリ、ゲートドライバ、通信インタフェース回路等を含んで構成されるユニットである。ノイズフィルタ20は、一対の入力端子(TP1、TP2)を介して電力線W1に接続され、一対の出力端子(TP3、TP4)を介してコンバータ30に接続される。ノイズフィルタ20の検出部29は制御部4の磁気飽和検出回路10bに接続される。コンバータ30は、例えば、整流素子(ダイオード素子)によって構成されたブリッジ回路を含み、当該ブリッジ回路によって交流電力から整流された直流電力を直中バス14に出力する。インバータ40はスイッチング素子(IGBT、サイリスタ、GTO、MOSFET等)を構成要素に含む電力変換回路を有し、モータ制御部12からの制御指令に従って当該スイッチング素子のオン・オフ駆動(PWM制御)を行い、直流バス14を通じて入力された直流電力を交流電力に変換し、所望の駆動電力を生成する。生成された駆動電力は動力線W2を通じてモータ50に供給され、当該動力線を流れる電流は電流検出器(CT、クランプ式の電流センサ等)13によって検出される。電流検出器13は、例えば、モータドライバ3のインバータ40の出力端に設けられたCT(Current Transformer
)である。電流検出器13によって検出された電流値は、制御部4のモータ制御部12に入力される。モータ制御部12は、電流検出器13で検出された電流値、モータ50の回転速度をフィードバック情報とし、所定のトルク指令およびメモリ等に格納されたプログラム等に基づいて、当該モータの回転速度、トルク、回転位置等を制御するための制御指令を生成する。
The motor driver 3 includes a control unit 4, a current detector 13, a noise filter 20, a converter 30, and an inverter 40. The control unit 4 includes a magnetic saturation detection circuit 10b, a motor control unit 12, and an alarm unit 15. The control unit 4 is a unit including, for example, a processor (such as a CPU), a memory, a gate driver, a communication interface circuit, and the like. The noise filter 20 is connected to the power line W1 via a pair of input terminals (TP1, TP2), and is connected to the converter 30 via a pair of output terminals (TP3, TP4). The detector 29 of the noise filter 20 is connected to the magnetic saturation detection circuit 10b of the control unit 4. The converter 30 includes, for example, a bridge circuit formed of rectifier elements (diode elements), and outputs DC power rectified from AC power by the bridge circuit to the direct bus 14. The inverter 40 has a power conversion circuit including switching elements (IGBT, thyristor, GTO, MOSFET, etc.) as its components, and drives the switching elements on and off (PWM control) in accordance with control commands from the motor control unit 12, converts DC power input through the DC bus 14 into AC power, and generates the desired drive power. The generated drive power is supplied to the motor 50 through a power line W2, and the current flowing through the power line is detected by a current detector (CT, clamp-type current sensor, etc.) 13. The current detector 13 is, for example, a CT (Current Transformer) provided at the output end of the inverter 40 of the motor driver 3.
). The current value detected by the current detector 13 is input to a motor control unit 12 of the control unit 4. The motor control unit 12 uses the current value detected by the current detector 13 and the rotational speed of the motor 50 as feedback information, and generates a control command for controlling the rotational speed, torque, rotational position, etc. of the motor based on a predetermined torque command and a program stored in a memory or the like.

実施例1で説明したように、ノイズフィルタ20の検出部29においては、一対の入力端子(TP1、TP2)から一対の出力端子(TP3、TP4)に、コモンモードチョークコイル21を通じて流れる電流がカレントトランスCT等により測定され、測定された電流値が磁気飽和検出回路10bに入力される。また、磁束測定用コイル23等で、コモンモードチョークコイル21のコア21aのコア磁束(Φ)が測定され、測定されたコア磁束(Φ)が磁気飽和検出回路10bに入力される。 As described in the first embodiment, in the detection unit 29 of the noise filter 20, the current flowing through the common mode choke coil 21 from a pair of input terminals (TP1, TP2) to a pair of output terminals (TP3, TP4) is measured by a current transformer CT or the like, and the measured current value is input to the magnetic saturation detection circuit 10b. In addition, the core magnetic flux (Φ) of the core 21a of the common mode choke coil 21 is measured by a magnetic flux measuring coil 23 or the like, and the measured core magnetic flux (Φ) is input to the magnetic saturation detection circuit 10b.

磁気飽和検出回路10bでは、検出部29で測定された電流値から、コモンモードチョークコイル21に生じている磁場の強さを示す磁界強度H(A/m)と、磁気飽和が生ずる磁場の強さを示す閾値との比較に基づいて、磁気飽和が生じているか否かの判定が行われる。あるいは、検出部29で測定されたコア21aのコア磁束(Φ)とコア21aの断面積S(m)とから、磁場の強さを示す磁束密度B(Wb/m)が求められ、当該磁束密度Bと磁束飽和密度を示す閾値との比較に基づいて、磁気飽和が生じているか否かの判定が行われる。磁気飽和検出回路10bによる判定の結果は、報知部15に出力される。 In the magnetic saturation detection circuit 10b, a judgment is made as to whether or not magnetic saturation has occurred based on a comparison between the magnetic field strength H (A/m) indicating the strength of the magnetic field generated in the common mode choke coil 21 from the current value measured by the detection unit 29 and a threshold value indicating the strength of the magnetic field at which magnetic saturation occurs. Alternatively, a magnetic flux density B (Wb/ m2 ) indicating the strength of the magnetic field is obtained from the core magnetic flux (Φ) of the core 21a measured by the detection unit 29 and the cross-sectional area S ( m2 ) of the core 21a, and a judgment is made as to whether or not magnetic saturation has occurred based on a comparison between the magnetic flux density B and a threshold value indicating the magnetic flux saturation density. The judgment result by the magnetic saturation detection circuit 10b is output to the notification unit 15.

報知部15は、磁気飽和検出回路10bによる判定の結果をモータドライバ3の筐体等に設けられた表示デバイスやLED等を通じて報知する。判定の結果が磁気飽和が生じていることを示す場合には、例えば、モータドライバ3が備える表示パネルに磁気飽和が生じている旨のメッセージを報知してもよく、磁気飽和状態を示すLED等を点灯させてもよい。作業者は、表示されたメッセージ、LED点灯からノイズフィルタ20に生じた磁気飽和が把握できる。また、報知部15は、モータドライバ3-モータ50間を接続する動力線W2の長さ、配線引き回し、ケーブル種別(シールドの有無)の変更を促すメッセージやアラーム音等を報知してもよい。 The notification unit 15 notifies the result of the judgment made by the magnetic saturation detection circuit 10b through a display device, LED, or the like provided on the housing of the motor driver 3. If the result of the judgment indicates that magnetic saturation has occurred, for example, a message indicating that magnetic saturation has occurred may be displayed on a display panel provided on the motor driver 3, or an LED or the like indicating the magnetic saturation state may be turned on. The worker can grasp the magnetic saturation that has occurred in the noise filter 20 from the displayed message or the LED illumination. The notification unit 15 may also notify the user of a message or an alarm sound encouraging the user to change the length, wiring layout, or cable type (with or without shielding) of the power line W2 connecting the motor driver 3 and the motor 50.

なお、磁気飽和検出回路10bは、コモンモードチョークコイル21に生じている磁場の強さを示す磁界強度Hと閾値との差分(マージン量)を算出し、算出された差分情報(マージン情報)を報知部15に出力してもよい。同様にして、磁気飽和検出回路10bは、磁束密度Bと閾値である磁束飽和密度との差分を算出し、当該差分情報を報知部15に出力してもよい。報知部15は、磁気飽和検出回路10bから出力されたマージン量を表示パネル等に表示し、モータドライバ3によって駆動されるモータ50の個数、接続可能なケーブル数等が把握できるようにしてもよい。磁気飽和の監視に関するユーザビリティが向上できる。 The magnetic saturation detection circuit 10b may calculate the difference (margin amount) between the magnetic field strength H, which indicates the strength of the magnetic field generated in the common mode choke coil 21, and a threshold value, and output the calculated difference information (margin information) to the notification unit 15. Similarly, the magnetic saturation detection circuit 10b may calculate the difference between the magnetic flux density B and the magnetic flux saturation density, which is a threshold value, and output the difference information to the notification unit 15. The notification unit 15 may display the margin amount output from the magnetic saturation detection circuit 10b on a display panel or the like, so that the number of motors 50 driven by the motor driver 3, the number of cables that can be connected, etc. can be grasped. Usability regarding monitoring of magnetic saturation can be improved.

<制御部構成>
図6は、実施例2に係る制御部4のハードウェア構成の一例を示す図である。図6に示すように、制御部4は、接続バス116によって相互に接続されたプロセッサ111、主記憶装置112、補助記憶装置113、通信IF114、入出力IF115を含むコンピュータとして構成される。主記憶装置112および補助記憶装置113は、制御部4が読み取り可能な記録媒体である。上記の構成要素はそれぞれ複数に設けられてもよいし、一部の構成要素を設けないようにしてもよい。
<Control unit configuration>
Fig. 6 is a diagram illustrating an example of a hardware configuration of the control unit 4 according to the second embodiment. As illustrated in Fig. 6, the control unit 4 is configured as a computer including a processor 111, a main storage device 112, an auxiliary storage device 113, a communication IF 114, and an input/output IF 115, which are interconnected by a connection bus 116. The main storage device 112 and the auxiliary storage device 113 are recording media readable by the control unit 4. Each of the above components may be provided in a plurality of units, or some of the components may not be provided.

プロセッサ111は、制御部4全体の制御を行う中央処理演算装置である。プロセッサ111は、例えば、CPU(Central Processing Unit)やMPU(Micro-Processing Un
it)、DSP(Digital Signal Processor)等である。プロセッサ111は、例えば、補助記憶装置113に記憶されたプログラムを主記憶装置112の作業領域に実行可能に展開し、当該プログラムの実行を通じて周辺機器の制御を行うことで所定の目的に合致した機能を提供する。但し、プロセッサ111が提供する一部または全部の機能が、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)、GPU(Graphics Processing Unit)
、SoC(System on a Chip)等によって提供されてもよい。同様にして、一部または全部の機能が、FPGA(Field-Programmable Gate Array)、数値演算プロセッサ等の専
用LSI(large scale integration)、その他のハードウェア回路で実現されてもよい
The processor 111 is a central processing unit that controls the entire control unit 4. The processor 111 is, for example, a CPU (Central Processing Unit) or an MPU (Micro-Processing Unit).
The processor 111, for example, deploys a program stored in the auxiliary storage device 113 in an executable manner in the working area of the main storage device 112, and provides functions that meet a specific purpose by controlling peripheral devices through the execution of the program. However, some or all of the functions provided by the processor 111 may be implemented by an ASIC (Application Specific Integrated Circuit), a GPU (Graphics Processing Unit), etc.
, a System on a Chip (SoC), etc. Similarly, some or all of the functions may be realized by a Field-Programmable Gate Array (FPGA), a dedicated large scale integration (LSI) such as a numerical calculation processor, or other hardware circuit.

主記憶装置112および補助記憶装置113は、制御部4のメモリを構成する。主記憶装置112は、プロセッサ111が実行するプログラム、当該プロセッサが処理するデータ等を記憶する。主記憶装置112は、フラッシュメモリ、RAM(Random Access Memory)やROM(Read Only Memory)を含む。補助記憶装置113は、プロセッサ111等により実行されるプログラムや、動作の設定情報などを記憶する記憶媒体である。補助記憶装置113は、例えば、HDD(Hard-disk Drive)やSSD(Solid State Drive)、EPROM(Erasable Programmable ROM)、フラッシュメモリ、USBメモリ、SD(Secure Digital)メモリカード等を含む。通信IF114は、通信ネットワークとの通信
インタフェースである。通信IF114は、接続される通信ネットワークとの接続方式に応じて適宜の構成を採用できる。入出力IF115は、モータドライバ3の備える入力デバイス、出力デバイスとの間でデータの入出力を行うインタフェースである。入出力IF115を通じて、LCD等の表示デバイスや、モータドライバ3の筐体等に設けられたLED等に所定の情報が出力される。また、入出力IF115を通じて、筐体等に設けられた操作ボタンや操作パネルを介して操作指示が受け付けられ、当該操作指示に基づく処理が行われる。
The main storage device 112 and the auxiliary storage device 113 constitute the memory of the control unit 4. The main storage device 112 stores the programs executed by the processor 111, data processed by the processor, and the like. The main storage device 112 includes a flash memory, a RAM (Random Access Memory), and a ROM (Read Only Memory). The auxiliary storage device 113 is a storage medium that stores the programs executed by the processor 111, and operation setting information. The auxiliary storage device 113 includes, for example, a HDD (Hard-disk Drive), an SSD (Solid State Drive), an EPROM (Erasable Programmable ROM), a flash memory, a USB memory, and an SD (Secure Digital) memory card. The communication IF 114 is a communication interface with a communication network. The communication IF 114 can adopt an appropriate configuration according to the connection method with the communication network to be connected. The input/output IF 115 is an interface that inputs and outputs data between the input device and the output device of the motor driver 3. Predetermined information is outputted to a display device such as an LCD or an LED provided on the housing of the motor driver 3 through the input/output IF 115. Operation instructions are also accepted through the input/output IF 115 via operation buttons or an operation panel provided on the housing, and processing based on the operation instructions is performed.

<処理の流れ>
図7は、実施例2に係るモータドライバ3で実行される磁気飽和検出処理の一例を示すフローチャートである。本フローにおいては、検出部29で検出された磁気飽和に関連する物理量が計測され、当該物理量に基づいて求められた磁界強度Hまたは磁束密度Bと閾値との比較が行われ、コモンモードチョークコイル21に生じた磁気飽和が判定される。判定の結果は、筐体に設けられた報知デバイス(LED、表示パネル、スピーカ等)を介して作業者等に報知される。本フローの処理は、所定の周期間隔で定期的に実行される。
<Processing flow>
7 is a flowchart showing an example of magnetic saturation detection processing executed by the motor driver 3 according to the second embodiment. In this flow, a physical quantity related to the magnetic saturation detected by the detection unit 29 is measured, and the magnetic field strength H or the magnetic flux density B calculated based on the physical quantity is compared with a threshold value to determine the magnetic saturation occurring in the common mode choke coil 21. The result of the determination is notified to an operator or the like via an alarm device (LED, display panel, speaker, etc.) provided on the housing. The processing of this flow is periodically executed at a predetermined periodic interval.

処理の開始後、ノイズフィルタ20の検出部29を介して検出された、コモンモードチョークコイル21の磁気飽和に関する物理量を取得する(ステップS101)と、処理はステップS102に進む。カレントトランスCTで検出されたコモンモードチョークコイル21を流れる電流値、あるいは、磁束測定用コイル23で検出されたコア21aのコア磁束が取得される。 After the process starts, a physical quantity related to the magnetic saturation of the common mode choke coil 21 detected via the detection unit 29 of the noise filter 20 is obtained (step S101), and the process proceeds to step S102. The current value flowing through the common mode choke coil 21 detected by the current transformer CT, or the core magnetic flux of the core 21a detected by the magnetic flux measuring coil 23 is obtained.

ステップS102では、取得された物理量からコモンモードチョークコイル21の磁場の強さを示す磁界強度H、あるいは、磁束密度Bが求められる。磁界強度HはカレントトランスCTで検出された電流値と、コモンモードチョークコイル21の仕様等で規定される巻き数Nと、磁路長lとをパラメータとして、式(1)を用いて求められる。また、磁束密度Bは、磁束測定用コイル23で検出されたコア磁束(Φ)とコア21aの断面積Sとをパラメータとして、式(2)を用いて求められる。検出された物理量から求められた磁界強度H、または、磁束密度Bは、メモリを構成する主記憶部112の所定の領域に一時的に記憶されると、処理はステップS103に進む。 In step S102, the magnetic field strength H or magnetic flux density B indicating the strength of the magnetic field of the common mode choke coil 21 is obtained from the acquired physical quantities. The magnetic field strength H is obtained using equation (1) with the current value detected by the current transformer CT, the number of turns N specified in the specifications of the common mode choke coil 21, and the magnetic path length l as parameters. The magnetic flux density B is obtained using equation (2) with the core magnetic flux (Φ) detected by the magnetic flux measuring coil 23 and the cross-sectional area S of the core 21a as parameters. The magnetic field strength H or magnetic flux density B obtained from the detected physical quantities is temporarily stored in a predetermined area of the main storage unit 112 constituting the memory, and the process proceeds to step S103.

ステップS103では、磁界強度Hあるいは磁束密度Bと、閾値との比較が行われる、
処理はステップS104に進む。磁界強度Hは、磁気飽和を起こす磁場の強さを表す閾値との比較が行われ、磁束密度Bは、飽和磁束密度を表す閾値との比較が行われる。このような閾値は、予めメモリ等に保持される。ステップS104では、比較の結果に基づく磁気飽和の判定が行われる。ステップS104において、磁界強度Hあるいは磁束密度Bが閾値を超えた場合、もしくは閾値以上の場合には磁気飽和が生じていると判定され(ステップS104、“Yes”)、処理はステップS105に進み、そうでない場合には(ステップS104、“No”)、処理はステップS106に進む。
In step S103, the magnetic field strength H or the magnetic flux density B is compared with a threshold value.
The process proceeds to step S104. The magnetic field strength H is compared with a threshold value representing the strength of the magnetic field causing magnetic saturation, and the magnetic flux density B is compared with a threshold value representing the saturation magnetic flux density. Such threshold values are stored in advance in a memory or the like. In step S104, magnetic saturation is determined based on the comparison result. In step S104, if the magnetic field strength H or the magnetic flux density B exceeds the threshold value or is equal to or greater than the threshold value, it is determined that magnetic saturation has occurred (step S104, "Yes"), and the process proceeds to step S105. If not (step S104, "No"), the process proceeds to step S106.

なお、ステップS104においては、閾値を超える、あるいは閾値以上の状態が一定期間に継続することを条件として、磁気飽和を判定してもよい。例えば、閾値を超える、あるいは閾値以上の状態のときにフラグセットし、当該フラグセットからの期間をカウントするタイマを設け、当該タイマ値が一定期間以上のときに磁気飽和が生じていると判定すればよい。一定期間内で閾値以下、あるいは閾値未満の状態になったときにはフラグをリセットすればよい。これにより、例えば、突発的なサージ電流の発生による誤動作が抑制できる。 In step S104, magnetic saturation may be determined on the condition that the threshold value is exceeded or that the state of being equal to or greater than the threshold value continues for a certain period of time. For example, a flag may be set when the threshold value is exceeded or equal to or greater than the threshold value, a timer may be provided to count the period since the flag was set, and magnetic saturation may be determined to have occurred when the timer value is equal to or greater than the certain period of time. If the value falls below the threshold value or falls below the threshold value within the certain period of time, the flag may be reset. This may, for example, prevent malfunctions due to the occurrence of sudden surge currents.

ステップS105では、コモンモードチョークコイル21に生じた磁気飽和が報知される。例えば、モータドライバ3の筐体等に設けられた磁気飽和状態を示すLED等が点灯される。また、筐体等に設けられた表示パネル等に磁気飽和が生じている旨のメッセージを報知してもよく、電子音やスピーカ等を通じて磁気飽和が生じたことを報知してもよい。表示パネル等に表示されたメッセージや、LED点灯、電子音等による報知に基づいてノイズフィルタ20に生じた磁気飽和が把握される。なお、ステップS105を実行する制御部4は、モータドライバ3-モータ50間を接続する動力線W2の長さ、配線引き回し、ケーブル種別(シールドの有無)の変更を促すメッセージ等を表示パネルに表示してもよい。ノイズフィルタ20に生じた磁気飽和の誘因になる、モータドライバ3-モータ50間の対地間浮遊容量の見直し、あるいは、動作環境に応じた適宜なインダクタを有するノイズフィルタの設置等を促すことができる。ステップS105の処理後、処理はステップS107に進む。 In step S105, the magnetic saturation occurring in the common mode choke coil 21 is notified. For example, an LED or the like provided on the housing of the motor driver 3, which indicates the magnetic saturation state, is turned on. A message indicating that magnetic saturation has occurred may be notified on a display panel or the like provided on the housing, or the occurrence of magnetic saturation may be notified through an electronic sound or a speaker. The magnetic saturation occurring in the noise filter 20 is grasped based on the message displayed on the display panel, the LED lighting, the electronic sound, or the like. The control unit 4 that executes step S105 may display a message on the display panel, encouraging a change in the length, wiring layout, or cable type (with or without shielding) of the power line W2 connecting the motor driver 3 and the motor 50. It is possible to encourage a review of the stray capacitance between the motor driver 3 and the motor 50, which is a cause of magnetic saturation occurring in the noise filter 20, or the installation of a noise filter having an appropriate inductor according to the operating environment. After the processing of step S105, the processing proceeds to step S107.

ステップS106では、検出部29で検出された物理量から求められた磁場の強さを示す磁界強度Hと閾値との差分(マージン量)、あるいは、磁束密度Bと閾値である磁束飽和密度との差分が算出され、モータドライバ3の筐体等に設けられた表示パネル等に当該差分(マージン量)が表示される。表示パネル等に表示されたマージン量等に基づいて、モータドライバ3で駆動可能なモータ50の個数や、接続可能なケーブル数等が把握可能になる。なお、ステップS105を実行する制御部4は、モータ単位の対地間浮遊容量、ケーブル単位の対地間浮遊容量が既知の情報として保持されている場合には、当該対地間浮遊容量に基づいて上記駆動可能なモータ数、接続可能なケーブル数等を表示パネル等に表示してもよい。磁気飽和対策に関するユーザビリティが向上できる。ステップS106の処理後、処理はステップS107に進む。 In step S106, the difference (margin amount) between the magnetic field strength H indicating the strength of the magnetic field obtained from the physical quantity detected by the detection unit 29 and the threshold value, or the difference between the magnetic flux density B and the magnetic flux saturation density which is the threshold value, is calculated, and the difference (margin amount) is displayed on a display panel or the like provided on the housing of the motor driver 3. Based on the margin amount or the like displayed on the display panel, the number of motors 50 that can be driven by the motor driver 3 and the number of cables that can be connected can be grasped. Note that, when the ground stray capacitance of each motor and the ground stray capacitance of each cable are held as known information, the control unit 4 that executes step S105 may display the number of motors that can be driven, the number of cables that can be connected, etc. on the display panel or the like based on the ground stray capacitance. Usability regarding magnetic saturation countermeasures can be improved. After the processing of step S106, the processing proceeds to step S107.

ステップS107では、磁気飽和の判定に用いられた磁界強度H、あるいは、磁束密度Bがメモリ等に記録される。磁界強度Hまたは磁束密度Bは、例えば、本フローの処理が実行された時刻情報や属性情報と関連付けられて、主記憶部103の所定の領域に格納される。属性情報として、例えば、ノイズフィルタ20の識別番号、モータ50の識別番号、動力線W2の識別番号等が例示される。磁気飽和の解析時において、磁気飽和検出が行われた際のモータドライバ3のセッティング環境や動作環境等を把握するための情報として使用できる。ステップS107の処理後、本ルーチンを一旦終了する。 In step S107, the magnetic field strength H or magnetic flux density B used to determine magnetic saturation is recorded in a memory or the like. The magnetic field strength H or magnetic flux density B is stored in a predetermined area of the main memory unit 103, for example, in association with time information when the processing of this flow was executed and attribute information. Examples of attribute information include the identification number of the noise filter 20, the identification number of the motor 50, and the identification number of the power line W2. When analyzing magnetic saturation, this can be used as information for understanding the setting environment and operating environment of the motor driver 3 when magnetic saturation detection was performed. After processing of step S107, this routine is temporarily terminated.

以上、説明したように、実施例2に係るモータドライバ3においては、検出部29で検出された磁気飽和に関連する物理量に基づいて、運用中の高周波ノイズによるノイズフィ
ルタ20の磁気飽和を検出できる。実施例2においては、コモンモードチョークコイル21を流れる電流値がカレントトランスCTで検出され、磁界強度Hが求められる。また、コモンモードチョークコイル21のコア21aに形成されるコア磁束が磁束測定用コイル23で検出され、磁束密度Bが求められる。そして、実施例2において、磁界強度Hは、磁気飽和を起こす磁場の強さを表す閾値との比較が行われ、また、磁束密度Bは、飽和磁束密度を表す閾値との比較が行われ、コモンモードチョークコイル21に生じた磁気飽和の有無が判定できる。
As described above, in the motor driver 3 according to the second embodiment, magnetic saturation of the noise filter 20 caused by high frequency noise during operation can be detected based on the physical quantity related to magnetic saturation detected by the detection unit 29. In the second embodiment, the value of the current flowing through the common mode choke coil 21 is detected by the current transformer CT to obtain the magnetic field strength H. Also, the core magnetic flux formed in the core 21a of the common mode choke coil 21 is detected by the magnetic flux measuring coil 23 to obtain the magnetic flux density B. Then, in the second embodiment, the magnetic field strength H is compared with a threshold value representing the strength of the magnetic field causing magnetic saturation, and the magnetic flux density B is compared with a threshold value representing the saturation magnetic flux density, so that the presence or absence of magnetic saturation occurring in the common mode choke coil 21 can be determined.

実施例2に係るモータドライバ3は、磁気飽和が生じたときには、例えば、筐体等に設けられた磁気飽和状態を示すLED等の点灯、筐体等に設けられた表示パネル等への磁気飽和が生じている旨のメッセージ表示、電子音やスピーカ等による音声等による報知が可能になる。実施例2によれば、モータドライバ3の動作を停止させずにコモンモードチョークコイルに生じた磁気飽和が検出できる。 When magnetic saturation occurs, the motor driver 3 according to the second embodiment can, for example, light an LED or the like provided on the housing or the like that indicates the magnetic saturation state, display a message on a display panel or the like provided on the housing or the like indicating that magnetic saturation has occurred, or issue a sound or voice from a speaker or the like. According to the second embodiment, magnetic saturation occurring in the common mode choke coil can be detected without stopping the operation of the motor driver 3.

なお、実施例2に係るモータドライバ3は、モータドライバ3-モータ50間を接続する動力線W2の長さ、配線引き回し、ケーブル種別(シールドの有無)の変更、動作環境に応じた適宜なインダクタを有するノイズフィルタの選定を促すメッセージ等を表示パネル等に表示してもよい。モータドライバ3が設けられた施設等での設備環境や動作環境等の見直しを適宜に促すことが可能になる。 The motor driver 3 according to the second embodiment may display on a display panel or the like a message encouraging the user to change the length of the power line W2 connecting the motor driver 3 and the motor 50, wiring layout, and cable type (whether or not it is shielded), and to select a noise filter having an appropriate inductor according to the operating environment. This makes it possible to appropriately encourage the user to review the equipment environment and operating environment in the facility in which the motor driver 3 is installed.

また、実施例2に係るモータドライバ3は、磁気飽和が生じていないときには、現在の磁界強度Hと磁気飽和が生ずる磁場の強さとの差分、あるいは、現在の磁束密度Bと磁束飽和密度との差分をマージン量として算出し、表示パネル等に表示できる。作業者等は、表示パネル等に表示されたマージン量等に基づいて、モータドライバ3で駆動可能なモータ50の個数や、接続可能なケーブル数等が把握できるため、磁気飽和対策に関するユーザビリティが向上できる。 When magnetic saturation is not occurring, the motor driver 3 according to the second embodiment can calculate the difference between the current magnetic field strength H and the strength of the magnetic field at which magnetic saturation occurs, or the difference between the current magnetic flux density B and the magnetic flux saturation density, as a margin amount and display it on a display panel, etc. Based on the margin amount, etc. displayed on a display panel, etc., an operator can grasp the number of motors 50 that can be driven by the motor driver 3, the number of cables that can be connected, etc., and therefore usability regarding magnetic saturation countermeasures can be improved.

(その他)
上記の実施形態はあくまでも一例であって、本実施の形態の開示はその要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施し得る。本開示において説明した処理や手段は、技術的な矛盾が生じない限りにおいて、自由に組合せて実施することができる。
(others)
The above embodiment is merely an example, and the disclosure of the present embodiment may be modified as appropriate without departing from the spirit of the present disclosure. The processes and means described in the present disclosure may be freely combined and implemented as long as no technical contradiction occurs.

また、1つの装置が行うものとして説明した処理が、複数の装置によって分担して実行されてもよい。あるいは、異なる装置が行うものとして説明した処理が、1つの装置によって実行されても構わない。コンピュータシステムにおいて、各機能をどのようなハードウェア構成によって実現するかは柔軟に変更可能である。 In addition, a process described as being performed by one device may be shared and executed by multiple devices. Or, a process described as being performed by different devices may be executed by a single device. In a computer system, the hardware configuration that realizes each function can be flexibly changed.

《コンピュータが読み取り可能な記録媒体》
情報処理装置その他の機械、装置(以下、コンピュータ等)に上記何れかの機能を実現させるプログラムをコンピュータ等が読み取り可能な記録媒体に記録することができる。そして、コンピュータ等に、この記録媒体のプログラムを読み込ませて実行させることにより、その機能を提供させることができる。
<Computer-readable recording medium>
A program for causing an information processing device or other machine or device (hereinafter, computer, etc.) to realize any of the above functions can be recorded on a recording medium readable by the computer, etc. Then, the computer, etc. can provide the function by reading and executing the program from the recording medium.

ここで、コンピュータ等が読み取り可能な記録媒体とは、データやプログラム等の情報を電気的、磁気的、光学的、機械的、または化学的作用によって蓄積し、コンピュータ等から読み取ることができる記録媒体をいう。このような記録媒体のうちコンピュータ等から取り外し可能なものとしては、例えばフレキシブルディスク、光磁気ディスク、CD-ROM、CD-R/W、DVD、ブルーレイディスク、DAT、8mmテープ、フラッシュメモリなどのメモリカード等がある。また、コンピュータ等に固定された記録媒体としてハードディスクやROM等がある。 Here, a computer-readable recording medium refers to a recording medium that stores information such as data and programs through electrical, magnetic, optical, mechanical, or chemical action and can be read by a computer. Examples of such recording media that can be removed from a computer include flexible disks, magneto-optical disks, CD-ROMs, CD-R/Ws, DVDs, Blu-ray disks, DAT, 8mm tapes, and memory cards such as flash memory. Additionally, examples of recording media that are fixed to a computer include hard disks and ROMs.

なお、以下には本発明の構成要件と実施例の構成とを対比可能とするために、本発明の構成要件を図面の符号付きで記載しておく。
<発明1>
電源からの経路に直列に設けられたコモンモードチョークコイル(21)の磁気飽和に関連する物理量を検出する検出部(CT、23)と、
前記検出された物理量から推定される前記コモンモードチョークコイル(21)の磁場の強さが所定基準を満たすことを条件に、前記コモンモードチョークコイル(21)に磁気飽和が生じたことを判定する判定部(11)と、
前記判定の結果を外部に通知する通知部(15)と、
を備えることを特徴とする磁気飽和検出回路(10、10a、10b)。
<発明2>
前記通知部(15)は、前記電源を含む回路における高周波ノイズの抑制に関連する情報を通知する、発明1に記載の磁気飽和検出回路(10、10a、10b)。
In the following, the components of the present invention will be described with reference to the reference numerals in the drawings in order to make it possible to compare the components of the present invention with the configurations of the embodiments.
<Invention 1>
A detection unit (CT, 23) for detecting a physical quantity related to magnetic saturation of a common mode choke coil (21) provided in series on a path from a power source;
a determination unit (11) that determines that magnetic saturation has occurred in the common mode choke coil (21) on condition that the strength of the magnetic field of the common mode choke coil (21) estimated from the detected physical quantity satisfies a predetermined standard; and
A notification unit (15) that notifies an external device of the result of the determination;
A magnetic saturation detection circuit (10, 10a, 10b) comprising:
<Invention 2>
The magnetic saturation detection circuit (10, 10a, 10b) according to claim 1, wherein the notification unit (15) notifies information related to suppression of high-frequency noise in a circuit including the power supply.

1 モータ駆動システム
2 主電源
3 モータドライバ(駆動装置)
4 制御部
10、10a、10b 磁気飽和検出回路
11 判定部
15 報知部
20 ノイズフィルタ
21 コモンモードチョークコイル
21a コア、21b、21c 巻き線
23 磁束測定用コイル
29 検出部
101 ローパスフィルタ
102、106 演算部
103、103a 閾値
104 比較器
105 通知部
111 プロセッサ
112 主記憶装置
113 補助記憶装置
114 通信IF
115 入出力IF
116 接続バス
CT カレントトランス
1 Motor drive system 2 Main power supply 3 Motor driver (drive device)
4 Control unit 10, 10a, 10b Magnetic saturation detection circuit 11 Determination unit 15 Notification unit 20 Noise filter 21 Common mode choke coil 21a Core, 21b, 21c Winding 23 Magnetic flux measuring coil 29 Detection unit 101 Low pass filter 102, 106 Calculation unit 103, 103a Threshold 104 Comparator 105 Notification unit 111 Processor 112 Main memory device 113 Auxiliary memory device 114 Communication IF
115 Input/Output IF
116 Connection bus CT Current transformer

Claims (8)

電源からの経路に直列に設けられたコモンモードチョークコイルの磁気飽和に関連する物理量を検出する検出部と、
前記検出された物理量から推定される前記コモンモードチョークコイルの磁場の強さが所定基準を満たすことを条件に、前記コモンモードチョークコイルに磁気飽和が生じたことを判定する判定部と、
前記判定の結果とともに、電源経路上における浮遊容量の見直しを促す情報を含む高周波ノイズの抑制に関連する情報を外部に通知する通知部と、
を備えることを特徴とする磁気飽和検出回路。
a detection unit that detects a physical quantity related to magnetic saturation of a common mode choke coil that is provided in series with a path from a power supply;
a determination unit that determines whether magnetic saturation has occurred in the common mode choke coil, on condition that the strength of the magnetic field of the common mode choke coil estimated from the detected physical quantity satisfies a predetermined standard; and
a notification unit that notifies an external device of information related to suppression of high frequency noise, including information that prompts a review of stray capacitance on a power supply path, together with the result of the determination;
A magnetic saturation detection circuit comprising:
前記検出部は、コモンモードチョークコイルに流れる電流を検出し、
前記判定部は、前記検出された電流値から前記コモンモードチョークコイルの磁界強度を推定するとともに、前記推定された磁界強度が第1閾値を超えることを条件として、前記コモンモードチョークコイルに磁気飽和が生じたことを判定する、請求項1に記載の磁気飽和検出回路。
The detection unit detects a current flowing through a common mode choke coil,
2. The magnetic saturation detection circuit according to claim 1, wherein the determination unit estimates a magnetic field strength of the common mode choke coil from the detected current value, and determines that magnetic saturation has occurred in the common mode choke coil on the condition that the estimated magnetic field strength exceeds a first threshold value .
前記検出部は、コモンモードチョークコイルの磁束を検出し、
前記判定部は、前記検出された磁束から前記コモンモードチョークコイルの磁束密度を推定するとともに、前記推定された磁束密度が第2閾値を超えることを条件として、前記コモンモードチョークコイルに磁気飽和が生じたことを判定する、請求項1に記載の磁気飽和検出回路。
The detection unit detects a magnetic flux of a common mode choke coil,
2. The magnetic saturation detection circuit according to claim 1, wherein the determination unit estimates a magnetic flux density of the common mode choke coil from the detected magnetic flux, and determines that magnetic saturation has occurred in the common mode choke coil on the condition that the estimated magnetic flux density exceeds a second threshold value .
請求項1から3の何れか一項に記載の磁気飽和検出回路を備えるノイズフィルタであって、
前記通知部は、前記ノイズフィルタによるノイズ除去の程度に関連する情報をさらに通知する、ことを特徴とするノイズフィルタ。
A noise filter comprising the magnetic saturation detection circuit according to any one of claims 1 to 3 ,
The noise filter, wherein the notification unit further notifies information related to a degree of noise removal by the noise filter.
請求項1から3の何れか一項に記載の磁気飽和検出回路、あるいは、請求項4に記載のノイズフィルタを備えるモータドライバであって、
前記磁気飽和検出回路、あるいは前記ノイズフィルタから通知された情報に基づいて、所定の処理を促す報知を行うことを特徴とするモータドライバ。
A motor driver comprising the magnetic saturation detection circuit according to any one of claims 1 to 3 or the noise filter according to claim 4 ,
A motor driver which issues a notification to prompt a predetermined process based on information notified from the magnetic saturation detection circuit or the noise filter.
前記所定の処理は、前記モータドライバと、該モータドライバで生成された駆動電力が供給されるモータとの間を接続する動力線の交換、または、前記動力線と前記モータとに存在する対地間浮遊容量の見直しを促す、ことを特徴とする請求項5に記載のモータドライバ。 6. The motor driver according to claim 5, wherein the predetermined processing prompts replacement of a power line connecting the motor driver and a motor to which driving power generated by the motor driver is supplied, or a review of a stray capacitance to ground existing between the power line and the motor. 前記磁気飽和検出回路は、コモンモードチョークコイルに磁気飽和が生じていない場合には、該磁気飽和が生ずるまでのマージン量を算出し、前記算出されたマージン量を報知する、ことを特徴とする請求項5に記載のモータドライバ。 6. The motor driver according to claim 5, wherein the magnetic saturation detection circuit, when magnetic saturation does not occur in the common mode choke coil, calculates a margin amount until magnetic saturation occurs and notifies the calculated margin amount. 電源からの経路に直列に設けられたコモンモードチョークコイルの磁気飽和に関連する物理量を検出し、
前記検出された物理量から推定される前記コモンモードチョークコイルの磁場の強さが所定基準を満たすことを条件に、前記コモンモードチョークコイルに磁気飽和が生じたことを判定することと、
前記判定の結果とともに、電源経路上における浮遊容量の見直しを促す情報を含む高周波ノイズの抑制に関連する情報を外部に通知する通知することと、
を含むことを特徴とする磁気飽和検出方法。
A physical quantity related to the magnetic saturation of a common mode choke coil that is provided in series with a path from a power supply is detected.
determining that magnetic saturation has occurred in the common mode choke coil on the condition that the strength of the magnetic field of the common mode choke coil estimated from the detected physical quantity satisfies a predetermined standard;
notifying, to an external device , information related to suppression of high frequency noise, including information prompting a review of stray capacitance on a power supply path, together with the result of the determination; and
13. A method for detecting magnetic saturation comprising:
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