JP7765838B2 - Drive circuit, motor system, and switched reluctance motor - Google Patents
Drive circuit, motor system, and switched reluctance motorInfo
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Description
本発明は、スイッチトリラクタンスモータを駆動する駆動回路、駆動回路を備えるモータシステム、及びモータシステムに用いられるスイッチトリラクタンスモータに関する。 The present invention relates to a drive circuit for driving a switched reluctance motor, a motor system equipped with the drive circuit, and a switched reluctance motor used in the motor system.
特許文献1には、スイッチトリラクタンスモータが開示されている。 Patent document 1 discloses a switched reluctance motor.
本発明は、スイッチトリラクタンスモータの駆動性能を維持しつつ、製造コストの低減を図ることができる駆動回路、モータシステム、及びスイッチトリラクタンスモータを提供することを目的とする。 The present invention aims to provide a drive circuit, motor system, and switched reluctance motor that can reduce manufacturing costs while maintaining the driving performance of the switched reluctance motor.
上記目的を達成するために、本発明の一形態に係る駆動回路は、電源の第1入力端及び第2入力端に対して並列に接続される3つのアームを備える。前記3つのアームの各々は、第1半導体スイッチと、第2半導体スイッチと、ダイオードと、の直列回路で構成される。前記第1半導体スイッチは、前記第1入力端に接続されて第1回生ダイオードを有する。前記第2半導体スイッチは、前記第2入力端に接続されて第2回生ダイオードを有する。前記ダイオードは、前記第1半導体スイッチと前記第2半導体スイッチとの間に接続される。前記3つのアームの各々には、スイッチトリラクタンスモータの固定子が有する複数のコイルが接続可能である。前記駆動回路は、前記複数のコイルの各々に電流を流して励磁させることにより、前記スイッチトリラクタンスモータの回転子を回転させる。 To achieve the above object, a drive circuit according to one embodiment of the present invention comprises three arms connected in parallel to a first input terminal and a second input terminal of a power supply. Each of the three arms is composed of a series circuit of a first semiconductor switch, a second semiconductor switch, and a diode. The first semiconductor switch is connected to the first input terminal and has a first regenerative diode. The second semiconductor switch is connected to the second input terminal and has a second regenerative diode. The diode is connected between the first semiconductor switch and the second semiconductor switch. A plurality of coils in the stator of a switched reluctance motor can be connected to each of the three arms. The drive circuit rotates the rotor of the switched reluctance motor by passing a current through each of the plurality of coils to excite them.
また、上記目的を達成するために、本発明の一形態に係るモータシステムは、前記駆動回路と、前記電源からの電力の供給を受けた前記駆動回路により駆動される前記スイッチトリラクタンスモータと、を備える。 In addition, in order to achieve the above-mentioned object, a motor system according to one embodiment of the present invention comprises the drive circuit and the switched reluctance motor driven by the drive circuit supplied with power from the power source.
また、上記目的を達成するために、本発明の一形態に係るスイッチトリラクタンスモータは、固定子と、回転子と、を備える。前記固定子は、複数のコイルがそれぞれ取り付けられる複数対の第1突極を有する。前記回転子は、複数の第2突極を有し、前記複数のコイルの各々に電流を流して励磁させることで回転する。前記複数のコイルは、閉ループを構成するように互いに接続されている。 In order to achieve the above object, a switched reluctance motor according to one embodiment of the present invention comprises a stator and a rotor. The stator has multiple pairs of first salient poles to which multiple coils are respectively attached. The rotor has multiple second salient poles and rotates by passing a current through each of the multiple coils to excite them. The multiple coils are connected to each other to form a closed loop.
本発明により、スイッチトリラクタンスモータの駆動性能を維持しつつ、製造コストの低減を図ることができる駆動回路、モータシステム、及びスイッチトリラクタンスモータが提供される。 The present invention provides a drive circuit, motor system, and switched reluctance motor that can reduce manufacturing costs while maintaining the driving performance of the switched reluctance motor.
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも本発明の一具体例を示す。以下の実施の形態で示される数値、形状、手法、構成要素、構成要素の接続形態、ステップ、ステップの順序等は、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、各図において、実質的に同一の構成については同一の符号を付し、重複する説明は省略又は簡略化する場合がある。 Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. Note that each embodiment described below represents a specific example of the present invention. The numerical values, shapes, methods, components, component connection configurations, steps, and step order shown in the following embodiments are merely examples and are not intended to limit the present invention. Furthermore, in each figure, substantially identical components are designated by the same reference numerals, and duplicate explanations may be omitted or simplified.
[1.構成]
実施の形態に係る駆動回路1は、図1に示すように、スイッチトリラクタンスモータ3を駆動するための回路である。図1は、実施の形態に係る駆動回路1を含むモータシステム100の構成を示す回路図である。駆動回路1は、スイッチトリラクタンスモータ3と共に、モータシステム100を構成している。つまり、モータシステム100は、駆動回路1と、電源6からの電力の供給を受けた駆動回路1により駆動されるスイッチトリラクタンスモータ3と、を備える。言い換えれば、スイッチトリラクタンスモータ3は、電源6からの電力の供給を受けた駆動回路1により駆動される。
[1. Configuration]
As shown in Fig. 1, a drive circuit 1 according to the embodiment is a circuit for driving a switched reluctance motor 3. Fig. 1 is a circuit diagram showing the configuration of a motor system 100 including the drive circuit 1 according to the embodiment. The drive circuit 1, together with the switched reluctance motor 3, constitutes the motor system 100. In other words, the motor system 100 includes the drive circuit 1 and the switched reluctance motor 3 that is driven by the drive circuit 1 that receives power from a power source 6. In other words, the switched reluctance motor 3 is driven by the drive circuit 1 that receives power from the power source 6.
[1-1.スイッチトリラクタンスモータ]
まず、実施の形態に係るスイッチトリラクタンスモータ3の構成について、図2を用いて説明する。図2は、実施の形態に係るスイッチトリラクタンスモータ3の構成を示す概要図である。スイッチトリラクタンスモータ3は、固定子4と、回転子5と、を備えている。実施の形態では、スイッチトリラクタンスモータ3は、固定子4が12極、回転子5が10極のモータである。
[1-1. Switched reluctance motor]
First, the configuration of a switched reluctance motor 3 according to an embodiment will be described with reference to Fig. 2. Fig. 2 is a schematic diagram showing the configuration of a switched reluctance motor 3 according to an embodiment. The switched reluctance motor 3 includes a stator 4 and a rotor 5. In this embodiment, the switched reluctance motor 3 is a motor in which the stator 4 has 12 poles and the rotor 5 has 10 poles.
固定子4は、本体41と、複数の第1突極(ティース)42と、複数のコイルL0と、を有している。上述のように、実施の形態では、固定子4が12極であるため、第1突極42の数は12個である。 The stator 4 has a main body 41, a plurality of first salient poles (teeth) 42, and a plurality of coils L0. As described above, in this embodiment, the stator 4 has 12 poles, and therefore the number of first salient poles 42 is 12.
本体41は、平面視で円環状であって、例えば無方向性ケイ素鋼板等の磁性材料により形成されている。ここでいう「平面視」は、スイッチトリラクタンスモータ3を駆動軸53(後述する)の軸方向から見ることをいう。The main body 41 has a circular ring shape in a plan view and is made of a magnetic material such as non-oriented silicon steel. "Planar view" here refers to viewing the switched reluctance motor 3 from the axial direction of the drive shaft 53 (described below).
複数の第1突極42は、平面視で矩形状であって、本体41の内側面から径方向の内向きに突出するように、本体41と一体に形成されている。複数の第1突極42は、本体41の周方向において等間隔に並んでいる。各第1突極42には、導線を集中巻することでコイルL0が取り付けられている。実施の形態では、平面視で回転子5を挟んで対向する一対の第1突極42には、同じ相電流が流れるコイルL0が取り付けられている。一対の第1突極42の各々に取り付けられたコイルL0は、直列に接続されていてもよいし、並列に接続されていてもよい。 The multiple first salient poles 42 are rectangular in plan view and are formed integrally with the main body 41 so as to protrude radially inward from the inner surface of the main body 41. The multiple first salient poles 42 are arranged at equal intervals in the circumferential direction of the main body 41. A coil L0 is attached to each first salient pole 42 by concentrated winding of a conductor. In this embodiment, a pair of first salient poles 42 facing each other across the rotor 5 in plan view are attached with a coil L0 through which the same phase current flows. The coils L0 attached to each of a pair of first salient poles 42 may be connected in series or in parallel.
具体的には、図2に示すように、「A」が付された一対の第1突極42には、それぞれ第1コイルL1(「コイルA」ともいう)が取り付けられており、「B」が付された一対の第1突極42には、それぞれ第2コイルL2(「コイルB」ともいう)が取り付けられている。また、「C」が付された一対の第1突極42には、それぞれ第3コイルL3(「コイルC」ともいう)が取り付けられており、「D」が付された一対の第1突極42には、それぞれ第4コイルL4(「コイルD」ともいう)が取り付けられている。また、「E」が付された一対の第1突極42には、それぞれ第5コイルL5(「コイルE」ともいう)が取り付けられており、「F」が付された一対の第1突極42には、それぞれ第6コイルL6(「コイルF」ともいう)が取り付けられている。つまり、複数のコイルL0は、6つである。Specifically, as shown in FIG. 2, a pair of first salient poles 42 marked with an "A" are each equipped with a first coil L1 (also referred to as "coil A"). A pair of first salient poles 42 marked with a "B" are each equipped with a second coil L2 (also referred to as "coil B"). A pair of first salient poles 42 marked with a "C" are each equipped with a third coil L3 (also referred to as "coil C"), and a pair of first salient poles 42 marked with a "D" are each equipped with a fourth coil L4 (also referred to as "coil D"). A pair of first salient poles 42 marked with an "E" are each equipped with a fifth coil L5 (also referred to as "coil E"), and a pair of first salient poles 42 marked with an "F" are each equipped with a sixth coil L6 (also referred to as "coil F"). In other words, there are six coils L0.
上述のように、複数対の第1突極42は、固定子4が有し、複数のコイルL0がそれぞれ取り付けられる。そして、複数対の第1突極42の数は、6の整数倍である。As described above, the stator 4 has multiple pairs of first salient poles 42, to which multiple coils L0 are attached, respectively. The number of pairs of first salient poles 42 is an integer multiple of six.
実施の形態では、図1に示すように、複数のコイルL0は、中性点N1で互いに接続されている。つまり、第1コイルL1(コイルA)、第2コイルL2(コイルB)、第3コイルL3(コイルC)、第4コイルL4(コイルD)、第5コイルL5(コイルE)、及び第6コイルL6(コイルF)の各々の一端は、同じ中性点N1に接続されている。In this embodiment, as shown in Figure 1, the multiple coils L0 are connected to each other at the neutral point N1. That is, one end of each of the first coil L1 (coil A), second coil L2 (coil B), third coil L3 (coil C), fourth coil L4 (coil D), fifth coil L5 (coil E), and sixth coil L6 (coil F) is connected to the same neutral point N1.
回転子5は、固定子4の内側に位置し、固定子4に対して相対的に回転可能となっている。回転子5は、本体51と、複数の第2突極(ティース)52と、駆動軸53と、を有している。上述のように、実施の形態では、回転子5が10極であるため、第2突極52の数は10個である。つまり、複数の第2突極52の数は、5の整数倍である。 The rotor 5 is located inside the stator 4 and is rotatable relative to the stator 4. The rotor 5 has a main body 51, multiple second salient poles (teeth) 52, and a drive shaft 53. As described above, in this embodiment, the rotor 5 has 10 poles, so the number of second salient poles 52 is 10. In other words, the number of multiple second salient poles 52 is an integer multiple of 5.
本体51は、平面視で円形状であって、例えば無方向性ケイ素鋼板等の磁性材料により形成されている。 The main body 51 is circular in plan view and is formed from a magnetic material such as non-oriented silicon steel plate.
複数の第2突極52は、平面視で矩形状であって、本体51の外側面から径方向の外向きに突出するように、本体51と一体に形成されている。複数の第2突極52は、本体51の周方向において等間隔に並んでいる。 The multiple second salient poles 52 are rectangular in plan view and are formed integrally with the main body 51 so as to protrude radially outward from the outer surface of the main body 51. The multiple second salient poles 52 are arranged at equal intervals around the circumferential direction of the main body 51.
駆動軸53は、平面視で本体51の中心を通り、本体51の厚さ方向に沿って長尺の棒状であり、本体51と一体に形成されている。駆動軸53は、回転子5の回転に伴って回転する。 The drive shaft 53 is a long rod-shaped member that passes through the center of the main body 51 in a plan view, runs along the thickness direction of the main body 51, and is formed integrally with the main body 51. The drive shaft 53 rotates in conjunction with the rotation of the rotor 5.
ここで、スイッチトリラクタンスモータ3の動作原理について簡単に説明する。駆動回路1から電流が供給され、固定子4において1以上のコイルL0が励磁されると、1以上のコイルL0が発生する磁束により、回転子5には磁気抵抗が最小となるような力が作用する。このとき、1以上のコイルL0が設けられた1以上の第1突極42の近傍にある第2突極52は、第1突極42と対向する位置に移動するように、第1突極42に吸引される。以下、駆動回路1により複数のコイルL0が順次励磁されることで、第2突極52が第1突極42に吸引されて移動するのを繰り返し、回転子5が固定子4に対して回転する。Here, we will briefly explain the operating principle of the switched reluctance motor 3. When current is supplied from the drive circuit 1 and one or more coils L0 in the stator 4 are excited, the magnetic flux generated by the one or more coils L0 acts on the rotor 5 to minimize magnetic resistance. At this time, a second salient pole 52 located near one or more first salient poles 42, each equipped with one or more coils L0, is attracted to the first salient pole 42 so as to move to a position facing the first salient pole 42. As multiple coils L0 are subsequently excited in sequence by the drive circuit 1, the second salient pole 52 is repeatedly attracted to the first salient pole 42 and moves, causing the rotor 5 to rotate relative to the stator 4.
[1-2.駆動回路]
次に、実施の形態に係る駆動回路1の構成について、図1を用いて説明する。駆動回路1は、3つのアーム10と、制御回路2と、を備えている。なお、駆動回路1は、少なくとも3つのアーム10を備えていればよく、制御回路2を備えていなくてもよい。つまり、制御回路2は、駆動回路1に対する付加的な構成要素であってもよい。
[1-2. Drive circuit]
Next, the configuration of a drive circuit 1 according to an embodiment will be described with reference to Fig. 1. The drive circuit 1 includes three arms 10 and a control circuit 2. Note that the drive circuit 1 only needs to include at least three arms 10, and does not necessarily need to include the control circuit 2. In other words, the control circuit 2 may be an additional component to the drive circuit 1.
3つのアーム10は、電源6の第1入力端61及び第2入力端62に対して並列に接続されている。実施の形態では、電源6は直流電源であって、第1入力端61と第2入力端62との間に直流電圧を印加する。実施の形態では、第1入力端61が正電位であって、第2入力端62はグランドに接続されている。 The three arms 10 are connected in parallel to the first input terminal 61 and the second input terminal 62 of the power supply 6. In this embodiment, the power supply 6 is a DC power supply that applies a DC voltage between the first input terminal 61 and the second input terminal 62. In this embodiment, the first input terminal 61 is at a positive potential, and the second input terminal 62 is connected to ground.
3つのアーム10の各々は、第1半導体スイッチS1と、第2半導体スイッチS2と、ダイオードD3と、の直列回路で構成されている。第1半導体スイッチS1は、第1入力端61に接続されて、第1回生ダイオードD1を有している。第2半導体スイッチS2は、第2入力端62に接続されて、第2回生ダイオードD2を有している。ダイオードD3は、第1半導体スイッチS1と第2半導体スイッチS2との間に接続されている。実施の形態では、ダイオードD3は、アノードが第2半導体スイッチS2、カソードが第1半導体スイッチS1に接続されている。 Each of the three arms 10 is composed of a series circuit of a first semiconductor switch S1, a second semiconductor switch S2, and a diode D3. The first semiconductor switch S1 is connected to the first input terminal 61 and has a first regenerative diode D1. The second semiconductor switch S2 is connected to the second input terminal 62 and has a second regenerative diode D2. The diode D3 is connected between the first semiconductor switch S1 and the second semiconductor switch S2. In this embodiment, the anode of the diode D3 is connected to the second semiconductor switch S2 and the cathode is connected to the first semiconductor switch S1.
第1半導体スイッチS1及び第2半導体スイッチS2は、例えばnチャネルのエンハンスメント型のMOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)、又は絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ(Insulated Gate Bipolar Transistor)である。実施の形態では、第1半導体スイッチS1及び第2半導体スイッチS2は、MOSFETである。したがって、第1回生ダイオードD1は第1半導体スイッチS1の寄生ダイオードであり、第2回生ダイオードD2は第2半導体スイッチS2の寄生ダイオードである。なお、第1半導体スイッチS1及び第2半導体スイッチS2は、MOSFET又は絶縁ゲート型バイポーラトランジスタに限らず、例えば接合型FET(Field-Effect Transistor)等であってもよい。この場合、第1回生ダイオードD1は第1半導体スイッチS1のドレイン-ソース間に接続される外付けのダイオードであり、第2回生ダイオードD2は第2半導体スイッチS2のドレイン-ソース間に接続される外付けのダイオードであってもよい。 The first semiconductor switch S1 and the second semiconductor switch S2 are, for example, n-channel enhancement-type metal-oxide-semiconductor field-effect transistors (MOSFETs) or insulated gate bipolar transistors (insulated gate bipolar transistors). In this embodiment, the first semiconductor switch S1 and the second semiconductor switch S2 are MOSFETs. Therefore, the first regenerative diode D1 is a parasitic diode of the first semiconductor switch S1, and the second regenerative diode D2 is a parasitic diode of the second semiconductor switch S2. Note that the first semiconductor switch S1 and the second semiconductor switch S2 are not limited to MOSFETs or insulated gate bipolar transistors, and may be, for example, junction field-effect transistors (FETs). In this case, the first regenerative diode D1 may be an external diode connected between the drain and source of the first semiconductor switch S1, and the second regenerative diode D2 may be an external diode connected between the drain and source of the second semiconductor switch S2.
3つのアーム10の各々には、スイッチトリラクタンスモータ3の固定子4が有する複数のコイルL0が接続可能である。そして、駆動回路1は、複数のコイルL0の各々に電流を流して励磁させることにより、スイッチトリラクタンスモータ3の回転子5を回転させる。 A plurality of coils L0 of the stator 4 of the switched reluctance motor 3 can be connected to each of the three arms 10. The drive circuit 1 then passes current through each of the plurality of coils L0 to excite them, thereby rotating the rotor 5 of the switched reluctance motor 3.
以下、駆動回路1の構成について更に詳細に説明する。以下では、説明の便宜上、3つのアーム10のうち最も左側に位置するアーム10を「第1アーム11」、真ん中に位置するアーム10を「第2アーム12」、最も右側に位置するアーム10を「第3アーム13」ともいう。また、以下では、説明の便宜上、第1アーム11の第1半導体スイッチS1を「スイッチA」、第1アーム11の第2半導体スイッチS2を「スイッチD」、第2アーム12の第1半導体スイッチS1を「スイッチB」、第2半導体スイッチS2を「スイッチE」、第3アーム13の第1半導体スイッチS1を「スイッチC」、第2半導体スイッチS2を「スイッチF」ともいう。また、以下では、第1アーム11のダイオードD3を「ダイオードα」、第2アーム12のダイオードD3を「ダイオードβ」、第3アーム13のダイオードD3を「ダイオードγ」ともいう。The configuration of the drive circuit 1 will be described in more detail below. For ease of explanation, the leftmost arm 10 of the three arms 10 will be referred to as the "first arm 11," the middle arm 10 as the "second arm 12," and the rightmost arm 10 as the "third arm 13." Furthermore, for ease of explanation, the first semiconductor switch S1 of the first arm 11 will be referred to as "switch A," the second semiconductor switch S2 of the first arm 11 as "switch D," the first semiconductor switch S1 of the second arm 12 as "switch B," the second semiconductor switch S2 as "switch E," the first semiconductor switch S1 of the third arm 13 as "switch C," and the second semiconductor switch S2 as "switch F." Furthermore, the diode D3 of the first arm 11 will be referred to as the "diode α," the diode D3 of the second arm 12 as the "diode β," and the diode D3 of the third arm 13 as the "diode γ."
第1アーム11において、第1半導体スイッチS1(スイッチA)のドレインは、電源6の第1入力端61に接続され、ソースはダイオードD3(ダイオードα)のカソードに接続されている。第1回生ダイオードD1は、アノードが第1半導体スイッチS1(スイッチA)のソース、カソードが第1半導体スイッチS1(スイッチA)のドレインに接続されている。 In the first arm 11, the drain of the first semiconductor switch S1 (switch A) is connected to the first input terminal 61 of the power supply 6, and the source is connected to the cathode of the diode D3 (diode α). The anode of the first regenerative diode D1 is connected to the source of the first semiconductor switch S1 (switch A), and the cathode is connected to the drain of the first semiconductor switch S1 (switch A).
第1アーム11において、第2半導体スイッチS2(スイッチD)のドレインは、ダイオードD3(ダイオードα)のアノードに接続され、ソースは電源6の第2入力端62に接続されている。第2回生ダイオードD2は、アノードが第2半導体スイッチS2(スイッチD)のソース、カソードが第2半導体スイッチS2(スイッチD)のドレインに接続されている。 In the first arm 11, the drain of the second semiconductor switch S2 (switch D) is connected to the anode of the diode D3 (diode α), and the source is connected to the second input terminal 62 of the power supply 6. The anode of the second regenerative diode D2 is connected to the source of the second semiconductor switch S2 (switch D), and the cathode is connected to the drain of the second semiconductor switch S2 (switch D).
第1アーム11において、第1半導体スイッチS1(スイッチA)とダイオードD3(ダイオードα)との間の接続点には、第1コイルL1(コイルA)の一端が接続されている。第1コイルL1(コイルA)の他端は、中性点N1に接続されている。また、第1アーム11において、第2半導体スイッチS2(スイッチD)とダイオードD3(ダイオードα)との間の接続点には、第4コイルL4(コイルD)の一端が接続されている。第4コイルL4(コイルD)の他端は、中性点N1に接続されている。 In the first arm 11, one end of the first coil L1 (coil A) is connected to the connection point between the first semiconductor switch S1 (switch A) and the diode D3 (diode α). The other end of the first coil L1 (coil A) is connected to the neutral point N1. Also, in the first arm 11, one end of the fourth coil L4 (coil D) is connected to the connection point between the second semiconductor switch S2 (switch D) and the diode D3 (diode α). The other end of the fourth coil L4 (coil D) is connected to the neutral point N1.
第2アーム12において、第1半導体スイッチS1(スイッチE)のドレインは、電源6の第1入力端61に接続され、ソースはダイオードD3(ダイオードβ)のカソードに接続されている。第1回生ダイオードD1は、アノードが第1半導体スイッチS1(スイッチE)のソース、カソードが第1半導体スイッチS1(スイッチE)のドレインに接続されている。 In the second arm 12, the drain of the first semiconductor switch S1 (switch E) is connected to the first input terminal 61 of the power supply 6, and the source is connected to the cathode of the diode D3 (diode β). The anode of the first regenerative diode D1 is connected to the source of the first semiconductor switch S1 (switch E), and the cathode is connected to the drain of the first semiconductor switch S1 (switch E).
第2アーム12において、第2半導体スイッチS2(スイッチB)のドレインは、ダイオードD3(ダイオードβ)のアノードに接続され、ソースは電源6の第2入力端62に接続されている。第2回生ダイオードD2は、アノードが第2半導体スイッチS2(スイッチB)のソース、カソードが第2半導体スイッチS2(スイッチB)のドレインに接続されている。 In the second arm 12, the drain of the second semiconductor switch S2 (switch B) is connected to the anode of the diode D3 (diode β), and the source is connected to the second input terminal 62 of the power supply 6. The anode of the second regenerative diode D2 is connected to the source of the second semiconductor switch S2 (switch B), and the cathode is connected to the drain of the second semiconductor switch S2 (switch B).
第2アーム12において、第1半導体スイッチS1(スイッチE)とダイオードD3(ダイオードβ)との間の接続点には、第5コイルL5(コイルE)の一端が接続されている。第5コイルL5(コイルE)の他端は、中性点N1に接続されている。また、第2アーム12において、第2半導体スイッチS2(スイッチB)とダイオードD3(ダイオードβ)との間の接続点には、第2コイルL2(コイルB)の一端が接続されている。第2コイルL2(コイルB)の他端は、中性点N1に接続されている。 In the second arm 12, one end of the fifth coil L5 (coil E) is connected to the connection point between the first semiconductor switch S1 (switch E) and the diode D3 (diode β). The other end of the fifth coil L5 (coil E) is connected to the neutral point N1. Also, in the second arm 12, one end of the second coil L2 (coil B) is connected to the connection point between the second semiconductor switch S2 (switch B) and the diode D3 (diode β). The other end of the second coil L2 (coil B) is connected to the neutral point N1.
第3アーム13において、第1半導体スイッチS1(スイッチC)のドレインは、電源6の第1入力端61に接続され、ソースはダイオードD3(ダイオードγ)のカソードに接続されている。第1回生ダイオードD1は、アノードが第1半導体スイッチS1(スイッチC)のソース、カソードが第1半導体スイッチS1(スイッチC)のドレインに接続されている。 In the third arm 13, the drain of the first semiconductor switch S1 (switch C) is connected to the first input terminal 61 of the power supply 6, and the source is connected to the cathode of the diode D3 (diode γ). The anode of the first regenerative diode D1 is connected to the source of the first semiconductor switch S1 (switch C), and the cathode is connected to the drain of the first semiconductor switch S1 (switch C).
第3アーム13において、第2半導体スイッチS2(スイッチF)のドレインは、ダイオードD3(ダイオードγ)のアノードに接続され、ソースは電源6の第2入力端62に接続されている。第2回生ダイオードD2は、アノードが第2半導体スイッチS2(スイッチF)のソース、カソードが第2半導体スイッチS2(スイッチF)のドレインに接続されている。 In the third arm 13, the drain of the second semiconductor switch S2 (switch F) is connected to the anode of the diode D3 (diode γ), and the source is connected to the second input terminal 62 of the power supply 6. The anode of the second regenerative diode D2 is connected to the source of the second semiconductor switch S2 (switch F), and the cathode is connected to the drain of the second semiconductor switch S2 (switch F).
第3アーム13において、第1半導体スイッチS1(スイッチC)とダイオードD3(ダイオードγ)との間の接続点には、第3コイルL3(コイルC)の一端が接続されている。第3コイルL3(コイルC)の他端は、中性点N1に接続されている。また、第3アーム13において、第2半導体スイッチS2(スイッチF)とダイオードD3(ダイオードγ)との間の接続点には、第6コイルL6(コイルF)の一端が接続されている。第6コイルL6(コイルF)の他端は、中性点N1に接続されている。 In the third arm 13, one end of the third coil L3 (coil C) is connected to the connection point between the first semiconductor switch S1 (switch C) and the diode D3 (diode γ). The other end of the third coil L3 (coil C) is connected to the neutral point N1. Also, in the third arm 13, one end of the sixth coil L6 (coil F) is connected to the connection point between the second semiconductor switch S2 (switch F) and the diode D3 (diode γ). The other end of the sixth coil L6 (coil F) is connected to the neutral point N1.
制御回路2は、例えばマイクロコントローラ等、プロセッサ及びメモリを備えた回路により構成される。制御回路2は、3つのアーム10の各々の第1半導体スイッチS1及び第2半導体スイッチS2を制御する。具体的には、制御回路2は、各アーム10の第1半導体スイッチS1及び第2半導体スイッチS2のゲートにパルス状の駆動信号を与えることにより、各アーム10の第1半導体スイッチS1及び第2半導体スイッチS2のオン/オフを個別に切り替える。The control circuit 2 is composed of a circuit equipped with a processor and memory, such as a microcontroller. The control circuit 2 controls the first semiconductor switch S1 and the second semiconductor switch S2 of each of the three arms 10. Specifically, the control circuit 2 individually switches the first semiconductor switch S1 and the second semiconductor switch S2 of each arm 10 on and off by applying a pulsed drive signal to the gates of the first semiconductor switch S1 and the second semiconductor switch S2 of each arm 10.
実施の形態では、制御回路2は、6つのコイルL0を順次、電気角60度の間隔で励磁させるように、3つのアーム10の各々の第1半導体スイッチS1及び第2半導体スイッチS2を制御する。具体的には、制御回路2は、コイルA,B,Cの励磁、コイルB,C,Dの励磁、コイルC,D,Eの励磁、コイルD,E,Fの励磁、コイルE,F,Aの励磁、及びコイルF,A,Bの励磁を順次繰り返すように、3つのアーム10の各々の第1半導体スイッチS1及び第2半導体スイッチS2を制御する。In this embodiment, the control circuit 2 controls the first semiconductor switch S1 and the second semiconductor switch S2 of each of the three arms 10 to sequentially excite the six coils L0 at intervals of 60 electrical degrees. Specifically, the control circuit 2 controls the first semiconductor switch S1 and the second semiconductor switch S2 of each of the three arms 10 to sequentially repeat the following: excitation of coils A, B, C, excitation of coils B, C, D, excitation of coils C, D, E, excitation of coils D, E, F, excitation of coils E, F, A, and excitation of coils F, A, B.
ここで、任意の1組(ここでは、3つ)のコイルL0の組み合わせの励磁から、次の1組のコイルL0の組み合わせの励磁へと遷移する際に、前者のコイルL0の組み合わせのうち後者のコイルL0の組み合わせでは励磁されないコイルL0では、サージ電圧が発生する。例えば、コイルA,B,Cの励磁からコイルB,C,Dの励磁に遷移する際には、スイッチAがオフに切り替わることにより、コイルAにて電源6から電流が供給されなくなり、サージ電圧が発生する。 When transitioning from excitation of any one set (here, three) of coils L0 to excitation of the next set of coils L0, a surge voltage is generated in the coils L0 of the former set that are not excited in the latter set. For example, when transitioning from excitation of coils A, B, and C to excitation of coils B, C, and D, switch A is turned off, preventing current from being supplied to coil A from the power supply 6, and generating a surge voltage.
そこで、駆動回路1は、比較的高電圧であるサージ電圧が第1半導体スイッチS1及び第2半導体スイッチS2に印加されるのを防止すべく、ダイオードD3を用いた還流経路を有している。つまり、駆動回路1は、還流経路に電流を流すことにより、サージ電圧の発生源であるコイルL0に蓄積されたエネルギーを消費させている。Therefore, the drive circuit 1 has a return path using diode D3 to prevent the relatively high surge voltage from being applied to the first semiconductor switch S1 and the second semiconductor switch S2. In other words, the drive circuit 1 causes current to flow through the return path, thereby dissipating the energy stored in coil L0, which is the source of the surge voltage.
具体的には、コイルA,B,Cの励磁からコイルB,C,Dの励磁に遷移する際には、ダイオードαを介した還流経路に電流が流れることにより、コイルAに蓄積されたエネルギーが消費される。また、コイルB,C,Dの励磁からコイルC,D,Eの励磁に遷移する際には、ダイオードβを介した還流経路に電流が流れることにより、コイルBに蓄積されたエネルギーが消費される。 Specifically, when the excitation transitions from coils A, B, and C to coils B, C, and D, current flows through the return path via diode α, consuming the energy stored in coil A. Furthermore, when the excitation transitions from coils B, C, and D to coils C, D, and E, current flows through the return path via diode β, consuming the energy stored in coil B.
また、コイルC,D,Eの励磁からコイルD,E,Fの励磁に遷移する際には、ダイオードγを介した還流経路に電流が流れることにより、コイルCに蓄積されたエネルギーが消費される。また、コイルD,E,Fの励磁からコイルE,F,Aの励磁に遷移する際には、ダイオードαを介した還流経路に電流が流れることにより、コイルDに蓄積されたエネルギーが消費される。 Furthermore, when the excitation transitions from coils C, D, and E to coils D, E, and F, current flows in the return path via diode γ, consuming the energy stored in coil C. Furthermore, when the excitation transitions from coils D, E, and F to coils E, F, and A, current flows in the return path via diode α, consuming the energy stored in coil D.
また、コイルE,F,Aの励磁からコイルF,A,Bの励磁に遷移する際には、ダイオードβを介した還流経路に電流が流れることにより、コイルEに蓄積されたエネルギーが消費される。また、コイルF,A,Bの励磁からコイルA,B,Cの励磁に遷移する際には、ダイオードγを介した還流経路に電流が流れることにより、コイルFに蓄積されたエネルギーが消費される。 Furthermore, when the excitation transitions from coils E, F, and A to coils F, A, and B, current flows through the return path via diode β, consuming the energy stored in coil E. Furthermore, when the excitation transitions from coils F, A, and B to coils A, B, and C, current flows through the return path via diode γ, consuming the energy stored in coil F.
[2.動作]
以下、実施の形態に係る駆動回路1の動作について、図3~図5を用いて説明する。図3~図5は、いずれも実施の形態に係る駆動回路1の動作例を示す回路図である。図3~図5では、説明の便宜上、第1半導体スイッチS1及び第2半導体スイッチS2のオン/オフを明示すべく、第1半導体スイッチS1及び第2半導体スイッチS2の記載を変更している。
[2. Operation]
The operation of the drive circuit 1 according to the embodiment will be described below with reference to Figures 3 to 5. Figures 3 to 5 are all circuit diagrams showing examples of the operation of the drive circuit 1 according to the embodiment. For ease of explanation, in Figures 3 to 5, the descriptions of the first semiconductor switch S1 and the second semiconductor switch S2 have been changed to clearly indicate the on/off states of the first semiconductor switch S1 and the second semiconductor switch S2.
図3は、制御回路2がスイッチA,B,Cをオン、スイッチD,E,Fをオフに切り替えるように、各スイッチA~Fのゲートに駆動信号を与えた状態を示している。図3に示す状態では、電源6の第1入力端61、スイッチA、コイルA、中性点N1、コイルB、スイッチB、電源6の第2入力端62の順に電流が流れる(実線の矢印A1参照)。また、電源6の第1入力端61、スイッチC、コイルC、中性点N1、コイルB、スイッチB、電源6の第2入力端62の順に電流が流れる(実線の矢印A2参照)。したがって、スイッチA,B,Cがオンである場合、コイルA,B,Cが励磁され、コイルA,B,Cが各々設けられた第1突極42に吸引されるように回転子5が回転する。 Figure 3 shows the state in which the control circuit 2 sends drive signals to the gates of switches A through F to turn switches A, B, and C on and switches D, E, and F off. In the state shown in Figure 3, current flows in the following order: first input terminal 61 of power supply 6, switch A, coil A, neutral point N1, coil B, switch B, and second input terminal 62 of power supply 6 (see solid arrow A1). Current also flows in the following order: first input terminal 61 of power supply 6, switch C, coil C, neutral point N1, coil B, switch B, and second input terminal 62 of power supply 6 (see solid arrow A2). Therefore, when switches A, B, and C are on, coils A, B, and C are excited, and the rotor 5 rotates so that coils A, B, and C are attracted to the first salient poles 42 on which they are respectively located.
図4は、図3に示す状態において、制御回路2がスイッチAをオンからオフに切り替えるように、スイッチAのゲートに駆動信号を与えた状態を示している。つまり、図4に示す状態では、スイッチB,Cがオンであり、スイッチA,D,E,Fはオフである。図4に示す状態では、コイルA、中性点N1、コイルB、スイッチB、スイッチDの第2回生ダイオードD2、ダイオードα、コイルAを順に通る還流経路が形成される(実線の矢印A3参照)。また、コイルA、中性点N1、コイルD、ダイオードα、コイルAを順に通る還流経路が形成される(実線の矢印A4参照)。このため、図4に示す状態では、これらの還流経路に電流が流れることにより、サージ電圧の発生源であるコイルAに蓄積されたエネルギーが消費される。 Figure 4 shows the state shown in Figure 3 when control circuit 2 sends a drive signal to the gate of switch A to switch switch A from on to off. That is, in the state shown in Figure 4, switches B and C are on, and switches A, D, E, and F are off. In the state shown in Figure 4, a return path is formed that passes through coil A, neutral point N1, coil B, switch B, second regenerative diode D2 of switch D, diode α, and coil A in that order (see solid arrow A3). In addition, a return path is formed that passes through coil A, neutral point N1, coil D, diode α, and coil A in that order (see solid arrow A4). Therefore, in the state shown in Figure 4, current flows through these return paths, dissipating the energy stored in coil A, the source of the surge voltage.
図5は、図4に示す状態において、制御回路2がスイッチDをオフからオンに切り替えるように、スイッチDのゲートに駆動信号を与えた状態を示している。つまり、図5に示す状態では、スイッチB,C,Dがオンであり、スイッチA,E,Fはオフである。図5に示す状態では、電源6の第1入力端61、スイッチC、コイルC、中性点N1、コイルB、スイッチB、電源6の第2入力端62の順に電流が流れる(実線の矢印A5参照)。また、電源6の第1入力端61、スイッチC、コイルC、中性点N1、コイルD、スイッチD、電源6の第2入力端62の順に電流が流れる(実線の矢印A6参照)。したがって、スイッチB,C,Dがオンである場合、コイルB,C,Dが励磁され、コイルB,C,Dが各々設けられた第1突極42に吸引されるように回転子5が回転する。 Figure 5 shows the state shown in Figure 4 in which the control circuit 2 sends a drive signal to the gate of switch D to switch D from off to on. That is, in the state shown in Figure 5, switches B, C, and D are on, and switches A, E, and F are off. In the state shown in Figure 5, current flows in the following order: first input terminal 61 of power supply 6, switch C, coil C, neutral point N1, coil B, switch B, and second input terminal 62 of power supply 6 (see solid arrow A5). Current also flows in the following order: first input terminal 61 of power supply 6, switch C, coil C, neutral point N1, coil D, switch D, and second input terminal 62 of power supply 6 (see solid arrow A6). Therefore, when switches B, C, and D are on, coils B, C, and D are excited, and the rotor 5 rotates so that coils B, C, and D are attracted to the first salient poles 42 on which they are respectively located.
図5に示す状態において、コイルAに蓄積されたエネルギーが未だ消費されていない場合、コイルA、中性点N1、コイルB、スイッチB、スイッチD、ダイオードα、コイルAを順に通る還流経路が形成される(破線の矢印A7参照)。また、コイルA、中性点N1、コイルD、スイッチD、電源6の第2入力端62を順に通る還流経路が形成される(破線の矢印A8参照)。これらの還流経路に電流が流れることにより、サージ電圧の発生源であるコイルAに蓄積されたエネルギーが消費される。 In the state shown in Figure 5, if the energy stored in coil A has not yet been consumed, a return path is formed that passes through coil A, neutral point N1, coil B, switch B, switch D, diode α, and coil A in this order (see dashed arrow A7). Also, a return path is formed that passes through coil A, neutral point N1, coil D, switch D, and the second input terminal 62 of the power supply 6 in this order (see dashed arrow A8). As current flows through these return paths, the energy stored in coil A, which is the source of the surge voltage, is consumed.
なお、制御回路2は、サージ電圧の発生源であるコイルL0に蓄積されたエネルギーが全て消費されてから、つまり還流経路に流れる電流が零になってから、次の状態に遷移してもよいし、還流経路に流れる電流が零になるのを待たずに、次の状態に遷移してもよい。例えば、制御回路2は、サージ電圧の発生源がコイルAである場合、コイルAに流れる電流が零になってから図4に示す状態から図5に示す状態に遷移してもよいし、コイルAに流れる電流が零になる前に図4に示す状態から図5に示す状態に遷移してもよい。 The control circuit 2 may transition to the next state after all the energy stored in coil L0, which is the source of the surge voltage, has been consumed, i.e., after the current flowing through the return path has reached zero, or it may transition to the next state without waiting for the current flowing through the return path to reach zero. For example, if the source of the surge voltage is coil A, the control circuit 2 may transition from the state shown in Figure 4 to the state shown in Figure 5 after the current flowing through coil A has reached zero, or it may transition from the state shown in Figure 4 to the state shown in Figure 5 before the current flowing through coil A has reached zero.
以下、制御回路2は、コイルC,D,Eの励磁、コイルD,E,Fの励磁、コイルE,F,Aの励磁、コイルF,A,B、及びコイルA,B,Cの励磁を順次繰り返すように、3つのアーム10の各々の第1半導体スイッチS1及び第2半導体スイッチS2を制御する。これにより、スイッチトリラクタンスモータ3の回転子5が回転する、つまりスイッチトリラクタンスモータ3が駆動する。 The control circuit 2 then controls the first semiconductor switch S1 and the second semiconductor switch S2 of each of the three arms 10 to sequentially repeat the following: excitation of coils C, D, E, coils D, E, F, coils E, F, A, coils F, A, B, and coils A, B, C. This causes the rotor 5 of the switched reluctance motor 3 to rotate, i.e., the switched reluctance motor 3 is driven.
[3.利点]
以下、実施の形態に係る駆動回路1の利点について、図6に示す比較例の駆動回路1Aとの比較を交えて説明する。図6は、比較例の駆動回路1Aの構成を示す回路図である。比較例の駆動回路1Aは、6つのアーム10Aを備えている点で、実施の形態に係る駆動回路1と相違する。
3. Advantages
The advantages of the drive circuit 1 according to the embodiment will be described below with a comparison with a drive circuit 1A of a comparative example shown in Fig. 6. Fig. 6 is a circuit diagram showing the configuration of the drive circuit 1A of the comparative example. The drive circuit 1A of the comparative example differs from the drive circuit 1 according to the embodiment in that it includes six arms 10A.
具体的には、各アーム10Aは、1つの半導体スイッチS0と、1つのダイオードD0と、を備えている。つまり、比較例の駆動回路1Aでは、6つの半導体スイッチS0と、6つのダイオードD0と、を備えており、実施の形態に係る駆動回路1と比較して、更に3つ多くのダイオードD0を備えている。Specifically, each arm 10A has one semiconductor switch S0 and one diode D0. In other words, the comparative example drive circuit 1A has six semiconductor switches S0 and six diodes D0, which is three more diodes D0 than the drive circuit 1 according to the embodiment.
図6に示すように、6つのアーム10Aのうちの第1アーム11Aでは、半導体スイッチS0(スイッチA)とダイオードD0との間の接続点には、第1コイルL1(コイルA)の一端が接続されている。第1コイルL1(コイルA)の他端は、中性点N1に接続されている。また、6つのアーム10Aのうちの第2アーム12Aでは、半導体スイッチS0(スイッチB)とダイオードD0との間の接続点には、第2コイルL2(コイルB)の一端が接続されている。第2コイルL2(コイルB)の他端は、中性点N1に接続されている。 As shown in FIG. 6, in the first arm 11A of the six arms 10A, one end of the first coil L1 (coil A) is connected to the connection point between the semiconductor switch S0 (switch A) and the diode D0. The other end of the first coil L1 (coil A) is connected to the neutral point N1. In the second arm 12A of the six arms 10A, one end of the second coil L2 (coil B) is connected to the connection point between the semiconductor switch S0 (switch B) and the diode D0. The other end of the second coil L2 (coil B) is connected to the neutral point N1.
また、6つのアーム10Aのうちの第3アーム13Aでは、半導体スイッチS0(スイッチC)とダイオードD0との間の接続点には、第3コイルL3(コイルC)の一端が接続されている。第3コイルL3(コイルC)の他端は、中性点N1に接続されている。また、6つのアーム10Aのうちの第4アーム14Aでは、半導体スイッチS0(スイッチD)とダイオードD0との間の接続点には、第4コイルL4(コイルD)の一端が接続されている。第4コイルL4(コイルD)の他端は、中性点N1に接続されている。 In addition, in the third arm 13A of the six arms 10A, one end of the third coil L3 (coil C) is connected to the connection point between the semiconductor switch S0 (switch C) and the diode D0. The other end of the third coil L3 (coil C) is connected to the neutral point N1. In the fourth arm 14A of the six arms 10A, one end of the fourth coil L4 (coil D) is connected to the connection point between the semiconductor switch S0 (switch D) and the diode D0. The other end of the fourth coil L4 (coil D) is connected to the neutral point N1.
また、6つのアーム10Aのうちの第5アーム15Aでは、半導体スイッチS0(スイッチE)とダイオードD0との間の接続点には、第5コイルL5(コイルE)の一端が接続されている。第5コイルL5(コイルE)の他端は、中性点N1に接続されている。また、6つのアーム10Aのうちの第6アーム16Aでは、半導体スイッチS0(スイッチF)とダイオードD0との間の接続点には、第6コイルL6(コイルF)の一端が接続されている。第6コイルL6(コイルF)の他端は、中性点N1に接続されている。 In addition, in the fifth arm 15A of the six arms 10A, one end of the fifth coil L5 (coil E) is connected to the connection point between the semiconductor switch S0 (switch E) and the diode D0. The other end of the fifth coil L5 (coil E) is connected to the neutral point N1. In the sixth arm 16A of the six arms 10A, one end of the sixth coil L6 (coil F) is connected to the connection point between the semiconductor switch S0 (switch F) and the diode D0. The other end of the sixth coil L6 (coil F) is connected to the neutral point N1.
比較例の駆動回路1Aにおいても、実施の形態に係る駆動回路1と同様に、制御回路2は、コイルA,B,Cの励磁、コイルB,C,Dの励磁、コイルC,D,Eの励磁、コイルD,E,Fの励磁、コイルE,F,Aの励磁、及びコイルF,A,Bの励磁を繰り返すように、各アーム10Aの半導体スイッチS0を制御する。これにより、スイッチトリラクタンスモータ3の回転子5が回転する、つまりスイッチトリラクタンスモータ3が駆動する。また、比較例の駆動回路1Aでも、比較的高電圧であるサージ電圧が半導体スイッチS0に印加されるのを防止すべく、ダイオードD0を介した還流経路に電流を流すことにより、サージ電圧の発生源であるコイルL0に蓄積されたエネルギーを消費させている。 In the drive circuit 1A of the comparative example, as in the drive circuit 1 according to the embodiment, the control circuit 2 controls the semiconductor switch S0 of each arm 10A to repeatedly excite coils A, B, and C, then coils B, C, and D, then coils C, D, and E, then coils D, E, and F, then coils E, F, and A, and then coils F, A, and B. This causes the rotor 5 of the switched reluctance motor 3 to rotate, thereby driving the switched reluctance motor 3. Furthermore, in the drive circuit 1A of the comparative example, in order to prevent a relatively high surge voltage from being applied to the semiconductor switch S0, current is passed through the return path via diode D0, thereby dissipating the energy stored in coil L0, which is the source of the surge voltage.
ここで、実施の形態に係る駆動回路1を用いてスイッチトリラクタンスモータ3を駆動した場合のトルク波形と、比較例の駆動回路1Aを用いてスイッチトリラクタンスモータ3を駆動した場合のトルク波形と、の比較結果を図7A及び図7Bに示す。図7Aは、非連続通電モードにおける実施の形態に係るスイッチトリラクタンスモータ3のトルクを示す波形図である。図7Bは、連続通電モードにおける実施の形態に係るスイッチトリラクタンスモータ3のトルクを示す波形図である。 Figures 7A and 7B show a comparison of the torque waveforms obtained when the switched reluctance motor 3 is driven using the drive circuit 1 according to the embodiment and the torque waveform obtained when the switched reluctance motor 3 is driven using the drive circuit 1A of the comparative example. Figure 7A is a waveform diagram showing the torque of the switched reluctance motor 3 according to the embodiment in discontinuous conduction mode. Figure 7B is a waveform diagram showing the torque of the switched reluctance motor 3 according to the embodiment in continuous conduction mode.
ここで、非連続通電モードは、コイルL0を流れる電流の周波数が比較的低く、コイルL0に断続的に電流が流れる場合の動作モードをいう。また、連続通電モードは、コイルL0を流れる電流の周波数が比較的高く、コイルL0に連続的に電流が流れる場合の動作モードをいう。 Here, discontinuous conduction mode refers to an operating mode in which the frequency of the current flowing through coil L0 is relatively low and current flows intermittently through coil L0. Furthermore, continuous conduction mode refers to an operating mode in which the frequency of the current flowing through coil L0 is relatively high and current flows continuously through coil L0.
図7A及び図7Bの各々において、縦軸はトルク(単位は「N・m」)、横軸は時間(単位は「秒」)を表している。また、図7A及び図7Bにおいて、実線は実施の形態に係る駆動回路1を用いた場合のトルク波形を示しており、破線は比較例の駆動回路1Aを用いた場合のトルク波形を示している。なお、図7Aにおいて、実線と破線とが重なる箇所については、実線のみを記載している。また、図7Bにおいては、全体にわたって実線と破線とが重なっているため、実線のみを記載している。 In each of Figures 7A and 7B, the vertical axis represents torque (units: Nm), and the horizontal axis represents time (units: seconds). Also, in Figures 7A and 7B, the solid line represents the torque waveform when using the drive circuit 1 according to the embodiment, and the dashed line represents the torque waveform when using the drive circuit 1A of the comparative example. Note that in Figure 7A, where the solid and dashed lines overlap, only the solid line is shown. Also, in Figure 7B, the solid and dashed lines overlap throughout, so only the solid line is shown.
図7A及び図7Bの各々に示すように、いずれの駆動回路1,1Aを用いた場合でも、トルク波形は概ね一致している。つまり、スイッチトリラクタンスモータ3のトルクに関して、実施の形態に係る駆動回路1の性能は、比較例の駆動回路1Aの性能と同等又はそれ以上である。 As shown in Figures 7A and 7B, the torque waveforms are generally consistent regardless of whether drive circuit 1 or 1A is used. In other words, with regard to the torque of the switched reluctance motor 3, the performance of drive circuit 1 according to the embodiment is equal to or better than the performance of drive circuit 1A of the comparative example.
また、実施の形態に係る駆動回路1を用いてスイッチトリラクタンスモータ3を駆動した場合のコイルL0に流れる電流波形と、比較例の駆動回路1Aを用いてスイッチトリラクタンスモータ3を駆動した場合のコイルL0に流れる電流波形と、の比較結果を図8A及び図8Bに示す。図8Aは、非連続通電モードにおける実施の形態に係るスイッチトリラクタンスモータ3のいずれか1つのコイルL0に流れる電流を示す波形図である。図8Bは、連続通電モードにおける実施の形態に係るスイッチトリラクタンスモータ3のいずれか1つのコイルL0に流れる電流を示す波形図である。 Figures 8A and 8B show a comparison of the current waveform flowing through coil L0 when the switched reluctance motor 3 is driven using the drive circuit 1 according to the embodiment and the current waveform flowing through coil L0 when the switched reluctance motor 3 is driven using the drive circuit 1A of the comparative example. Figure 8A is a waveform diagram showing the current flowing through one of the coils L0 of the switched reluctance motor 3 according to the embodiment in discontinuous conduction mode. Figure 8B is a waveform diagram showing the current flowing through one of the coils L0 of the switched reluctance motor 3 according to the embodiment in continuous conduction mode.
図8A及び図8Bでは、いずれも第1コイルL1(コイルA)に流れる電流の波形を示しているが、他のコイルL0に流れる電流の波形も位相が異なるだけで同様である。図8A及び図8Bの各々において、縦軸は電流(単位は「A」)、横軸は時間(単位は「秒」)を表している。また、図8A及び図8Bの各々において、実線は実施の形態に係る駆動回路1を用いた場合の電流波形を示しており、破線は比較例の駆動回路1Aを用いた場合の電流波形を示している。なお、図8Aにおいて、実線と破線とが重なる箇所については、実線のみを記載している。また、図8Bにおいては、全体にわたって実線と破線とが重なっているため、実線のみを記載している。 Figures 8A and 8B both show the waveform of the current flowing through the first coil L1 (coil A), but the waveforms of the current flowing through the other coil L0 are similar, just with different phases. In each of Figures 8A and 8B, the vertical axis represents current (units: "A") and the horizontal axis represents time (units: "seconds"). Also, in each of Figures 8A and 8B, the solid line represents the current waveform when using the drive circuit 1 according to the embodiment, and the dashed line represents the current waveform when using the drive circuit 1A of the comparative example. Note that in Figure 8A, where the solid and dashed lines overlap, only the solid line is shown. Also, in Figure 8B, the solid and dashed lines overlap throughout, so only the solid line is shown.
図8A及び図8Bの各々に示すように、いずれの駆動回路1,1Aを用いた場合でも、電流波形は概ね一致している。つまり、スイッチトリラクタンスモータ3のコイルL0に流れる電流に関して、実施の形態に係る駆動回路1の性能は、比較例の駆動回路1Aの性能と同等又はそれ以上である。 As shown in Figures 8A and 8B, the current waveforms are generally consistent regardless of whether drive circuit 1 or 1A is used. In other words, with regard to the current flowing through coil L0 of switched reluctance motor 3, the performance of drive circuit 1 according to the embodiment is equal to or better than the performance of drive circuit 1A of the comparative example.
上述のように、実施の形態に係る駆動回路1は、各アーム10においてダイオードD3の数が比較例の駆動回路1Aと比較して少ないにも関わらず、比較例の駆動回路1Aと同等又はそれ以上の性能を発揮し得る。このため、実施の形態に係る駆動回路1は、スイッチトリラクタンスモータ3の駆動性能を維持しつつ、製造コストの低減を図ることができる、という利点がある。As described above, the drive circuit 1 according to the embodiment can exhibit performance equivalent to or superior to that of the drive circuit 1A of the comparative example, despite having a smaller number of diodes D3 in each arm 10 than the drive circuit 1A of the comparative example. Therefore, the drive circuit 1 according to the embodiment has the advantage of being able to reduce manufacturing costs while maintaining the drive performance of the switched reluctance motor 3.
[4.変形例]
以上、本発明の駆動回路、モータシステム、及びスイッチトリラクタンスモータについて、実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、この実施の形態に限定されるものではない。本発明の主旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を本実施の形態に施したものや、実施の形態における一部の構成要素を組み合わせて構築される別の形態も、本発明の範囲内に含まれる。
4. Modifications
While the drive circuit, motor system, and switched reluctance motor of the present invention have been described above based on the embodiments, the present invention is not limited to these embodiments. As long as they do not deviate from the gist of the present invention, various modifications that would occur to those skilled in the art to the present embodiments and other forms constructed by combining some of the components of the embodiments are also included within the scope of the present invention.
実施の形態では、スイッチトリラクタンスモータ3における複数のコイルL0は、中性点N1で互いに接続されているが、これに限られない。例えば、図9に示すように、スイッチトリラクタンスモータ3において、複数のコイルL0は、閉ループを接続するように互いに接続されていてもよい。図9は、実施の形態に係る駆動回路1と、実施の形態に係るスイッチトリラクタンスモータ3の他の一例と、を示す回路図である。図9に示す例では、複数のコイルL0は、六角形状に互いに接続されている(言い換えれば、複数のコイルL0は、ヘックス結線で構成されている)。In the embodiment, the multiple coils L0 in the switched reluctance motor 3 are connected to each other at the neutral point N1, but this is not limited to this. For example, as shown in FIG. 9, in the switched reluctance motor 3, the multiple coils L0 may be connected to each other so as to form a closed loop. FIG. 9 is a circuit diagram showing a drive circuit 1 according to the embodiment and another example of a switched reluctance motor 3 according to the embodiment. In the example shown in FIG. 9, the multiple coils L0 are connected to each other in a hexagonal shape (in other words, the multiple coils L0 are configured in a hexagonal wiring configuration).
具体的には、第1コイルL1(コイルA)の巻き始めと、第2コイルL2(コイルB)の巻き終わりとが接続され、第2コイルL2(コイルB)の巻き始めと第3コイルL3(コイルC)の巻き終わりとが接続されている。また、第3コイルL3(コイルC)の巻き始めと第4コイルL4(コイルD)の巻き終わりとが接続され、第4コイルL4(コイルD)の巻き始めと第5コイルL5(コイルE)の巻き終わりとが接続されている。そして、第5コイルL5(コイルE)の巻き始めと第6コイルL6(コイルF)の巻き終わりとが接続され、第6コイルL6(コイルF)の巻き始めと第1コイルL1(コイルA)の巻き終わりとが接続されている。 Specifically, the beginning of the first coil L1 (coil A) is connected to the end of the second coil L2 (coil B), and the beginning of the second coil L2 (coil B) is connected to the end of the third coil L3 (coil C). Furthermore, the beginning of the third coil L3 (coil C) is connected to the end of the fourth coil L4 (coil D), and the beginning of the fourth coil L4 (coil D) is connected to the end of the fifth coil L5 (coil E). Furthermore, the beginning of the fifth coil L5 (coil E) is connected to the end of the sixth coil L6 (coil F), and the beginning of the sixth coil L6 (coil F) is connected to the end of the first coil L1 (coil A).
上述のように、複数のコイルL0が閉ループを構成するように互いに接続されている場合、以下のような利点がある。すなわち、中性点N1を設ける場合、各コイルL0の一端が集中して接続される部位をスイッチトリラクタンスモータ3に設けるためのスペースが必要であるのに対して、上記接続では、このようなスペースが不要である、という利点がある。また、中性点N1を設ける場合、各コイルL0には一方向にしか電流を流せないのに対して、上記接続では、各コイルL0に双方向に電流を流すことが可能であり、電流の自由度が高い、という利点もある。 As described above, connecting multiple coils L0 to each other to form a closed loop has the following advantages. Specifically, providing a neutral point N1 requires space in the switched reluctance motor 3 to provide a location where one end of each coil L0 is connected together, whereas the above connection has the advantage that such space is not required. Furthermore, providing a neutral point N1 means that current can only flow in one direction through each coil L0, whereas the above connection allows current to flow in both directions through each coil L0, providing another advantage of greater flexibility in the current.
ところで、上述のように複数のコイルL0を閉ループを構成するように互いに接続した構成のスイッチトリラクタンスモータ3は、例えば図10に示すように、比較例の駆動回路1Aと共に用いることが可能である。図10は、比較例の駆動回路1Aと、実施の形態に係るスイッチトリラクタンスモータ3の他の一例と、を示す回路図である。つまり、スイッチトリラクタンスモータ3は、以下のように構成されていれば、種々の駆動回路と共に用いることが可能である。すなわち、スイッチトリラクタンスモータ3は、固定子4と、回転子5と、を備える。固定子4は、複数のコイルL0がそれぞれ取り付けられる複数対の第1突極42を有する。回転子5は、複数の第2突極52を有し、複数のコイルL0の各々に電流を流して励磁させることで回転する。複数のコイルL0は、閉ループを構成するように互いに接続されている。 A switched reluctance motor 3 configured as described above, in which multiple coils L0 are connected to form a closed loop, can be used with a comparative drive circuit 1A, for example, as shown in FIG. 10. FIG. 10 is a circuit diagram showing the comparative drive circuit 1A and another example of a switched reluctance motor 3 according to an embodiment. In other words, the switched reluctance motor 3 can be used with various drive circuits as long as it is configured as follows. That is, the switched reluctance motor 3 includes a stator 4 and a rotor 5. The stator 4 has multiple pairs of first salient poles 42 to which multiple coils L0 are respectively attached. The rotor 5 has multiple second salient poles 52, and rotates when current is passed through each of the multiple coils L0 to excite them. The multiple coils L0 are connected to each other to form a closed loop.
実施の形態では、スイッチトリラクタンスモータ3において、複数対の第1突極42の数が6対(12個)であり、かつ、複数の第2突極52の数が10個であるが、これに限られない。例えば、スイッチトリラクタンスモータ3において、複数対の第1突極42の数が3対(6個)であり、かつ、複数の第2突極52の数が5個であってもよい。つまり、スイッチトリラクタンスモータ3において、複数対の第1突極42の数が6の整数倍であり、かつ、複数の第2突極52の数が5の整数倍であれば、駆動回路1を好適に利用可能である。In the embodiment, the switched reluctance motor 3 has six pairs (12 poles) of first salient poles 42 and ten second salient poles 52, but this is not limited to this. For example, the switched reluctance motor 3 may have three pairs (six poles) of first salient poles 42 and five second salient poles 52. In other words, the drive circuit 1 can be suitably used in a switched reluctance motor 3 if the number of pairs of first salient poles 42 is an integer multiple of six and the number of second salient poles 52 is an integer multiple of five.
実施の形態に係る駆動回路1は、実施の形態に係るスイッチトリラクタンスモータ3に好適に利用可能であるが、これに限られない。すなわち、実施の形態に係る駆動回路1により駆動可能なスイッチトリラクタンスモータ3の種類は特に限定されず、種々のスイッチトリラクタンスモータ3にも適用可能である。 The drive circuit 1 according to the embodiment can be suitably used for the switched reluctance motor 3 according to the embodiment, but is not limited to this. In other words, the type of switched reluctance motor 3 that can be driven by the drive circuit 1 according to the embodiment is not particularly limited, and it can be applied to various switched reluctance motors 3.
[5.まとめ]
以上述べたように、実施の形態に係る駆動回路1は、電源6の第1入力端61及び第2入力端62に対して並列に接続される3つのアーム10を備える。3つのアーム10の各々は、第1半導体スイッチS1と、第2半導体スイッチS2と、ダイオードD3と、の直列回路で構成されている。第1半導体スイッチS1は、第1入力端61に接続されて第1回生ダイオードを有する。第2半導体スイッチS2は、第2入力端62に接続されて第2回生ダイオードを有する。ダイオードD3は、第1半導体スイッチS1と第2半導体スイッチS2との間に接続される。3つのアーム10の各々には、スイッチトリラクタンスモータ3の固定子4が有する複数のコイルL0が接続可能である。駆動回路1は、複数のコイルL0の各々に電流を流して励磁させることにより、スイッチトリラクタンスモータ3の回転子5を回転させる。
5. Summary
As described above, the drive circuit 1 according to the embodiment includes three arms 10 connected in parallel to the first input terminal 61 and the second input terminal 62 of the power supply 6. Each of the three arms 10 is configured as a series circuit of a first semiconductor switch S1, a second semiconductor switch S2, and a diode D3. The first semiconductor switch S1 is connected to the first input terminal 61 and has a first regenerative diode. The second semiconductor switch S2 is connected to the second input terminal 62 and has a second regenerative diode. The diode D3 is connected between the first semiconductor switch S1 and the second semiconductor switch S2. A plurality of coils L0 of the stator 4 of the switched reluctance motor 3 can be connected to each of the three arms 10. The drive circuit 1 rotates the rotor 5 of the switched reluctance motor 3 by passing a current through each of the plurality of coils L0 to excite them.
このような駆動回路1によれば、還流経路を設けるのに必要なダイオードD3の数を減らすことができるので、スイッチトリラクタンスモータ3の駆動性能を維持しつつ、製造コストの低減を図ることができる、という利点がある。 With such a drive circuit 1, the number of diodes D3 required to provide a return path can be reduced, which has the advantage of reducing manufacturing costs while maintaining the drive performance of the switched reluctance motor 3.
また、例えば、駆動回路1では、複数のコイルL0は、6つである。3つのアーム10のうちの第1アーム11において、第1半導体スイッチS1とダイオードD3との間には、複数のコイルL0のうちの第1コイルL1が接続され、かつ、第2半導体スイッチS2とダイオードD3との間には、複数のコイルL0のうちの第4コイルL4が接続される。3つのアーム10のうちの第2アーム12において、第1半導体スイッチS1とダイオードD3との間には、複数のコイルL0のうちの第5コイルL5が接続され、かつ、第2半導体スイッチS2とダイオードD3との間には、複数のコイルL0のうちの第2コイルL2が接続される。3つのアーム10のうちの第3アーム13において、第1半導体スイッチS1とダイオードD3との間には、複数のコイルL0のうちの第3コイルL3が接続され、かつ、第2半導体スイッチS2とダイオードD3との間には、複数のコイルL0のうちの第6コイルL6が接続される。 Also, for example, in the drive circuit 1, there are six coils L0. In the first arm 11 of the three arms 10, the first coil L1 of the multiple coils L0 is connected between the first semiconductor switch S1 and the diode D3, and the fourth coil L4 of the multiple coils L0 is connected between the second semiconductor switch S2 and the diode D3. In the second arm 12 of the three arms 10, the fifth coil L5 of the multiple coils L0 is connected between the first semiconductor switch S1 and the diode D3, and the second coil L2 of the multiple coils L0 is connected between the second semiconductor switch S2 and the diode D3. In the third arm 13 of the three arms 10, the third coil L3 of the multiple coils L0 is connected between the first semiconductor switch S1 and the diode D3, and the sixth coil L6 of the multiple coils L0 is connected between the second semiconductor switch S2 and the diode D3.
このような駆動回路1によれば、6相のスイッチトリラクタンスモータ3の駆動性能を維持しつつ、製造コストの低減を図ることができる、という利点がある。 Such a drive circuit 1 has the advantage of being able to reduce manufacturing costs while maintaining the drive performance of the six-phase switched reluctance motor 3.
また、例えば、駆動回路1では、複数のコイルL0は、中性点N1で互いに接続されている。 Also, for example, in drive circuit 1, multiple coils L0 are connected to each other at neutral point N1.
このような駆動回路1によれば、中性点N1を設けずに複数のコイルL0を接続した場合と比較して、駆動回路1の素子数を低減しやすい、という利点がある。 This type of drive circuit 1 has the advantage that it is easier to reduce the number of elements in the drive circuit 1 compared to when multiple coils L0 are connected without providing a neutral point N1.
また、例えば、駆動回路1では、複数のコイルL0は、閉ループを構成するように互いに接続されている。 Also, for example, in drive circuit 1, multiple coils L0 are connected to each other to form a closed loop.
このような駆動回路1によれば、中性点N1に複数のコイルL0の各々の一端を接続する場合と比較して、中性点N1を設けるスペースを必要とせず、かつ、各コイルL0に流れる電流の自由度が向上する、という利点がある。 With such a drive circuit 1, compared to connecting one end of each of multiple coils L0 to the neutral point N1, there is the advantage that no space is required to set up the neutral point N1, and the degree of freedom in the current flowing through each coil L0 is improved.
また、例えば、駆動回路1は、3つのアーム10の各々の第1半導体スイッチS1及び第2半導体スイッチS2を制御する制御回路2を更に備える。制御回路2は、6つのコイルL0を順次、電気角60度の間隔で励磁させるように、3つのアーム10の各々の第1半導体スイッチS1及び第2半導体スイッチS2を制御する。 Also, for example, the drive circuit 1 further includes a control circuit 2 that controls the first semiconductor switch S1 and the second semiconductor switch S2 of each of the three arms 10. The control circuit 2 controls the first semiconductor switch S1 and the second semiconductor switch S2 of each of the three arms 10 so as to sequentially excite the six coils L0 at intervals of 60 electrical degrees.
このような駆動回路1によれば、固定子4に対して回転子5を円滑に回転させやすく、トルクの損失が発生しにくい、という利点がある。 This type of drive circuit 1 has the advantage that it makes it easier to rotate the rotor 5 smoothly relative to the stator 4, and torque loss is less likely to occur.
また、例えば、駆動回路1では、スイッチトリラクタンスモータ3は、固定子4が有し、複数のコイルL0がそれぞれ取り付けられる複数対の第1突極42と、回転子5が有する複数の第2突極52と、を備える。複数対の第1突極42の数は、6の整数倍であって、複数の第2突極52の数は、5の整数倍である。 Furthermore, for example, in the drive circuit 1, the switched reluctance motor 3 has a stator 4 with multiple pairs of first salient poles 42 to which multiple coils L0 are respectively attached, and a rotor 5 with multiple second salient poles 52. The number of the multiple pairs of first salient poles 42 is an integer multiple of six, and the number of the multiple second salient poles 52 is an integer multiple of five.
このような駆動回路1によれば、スイッチトリラクタンスモータ3に制動が掛かりにくく、スイッチトリラクタンスモータ3を円滑に回転させやすい、という利点がある。 This type of drive circuit 1 has the advantage that the switched reluctance motor 3 is less likely to be braked, making it easier to rotate the switched reluctance motor 3 smoothly.
また、例えば、モータシステム100は、上記の駆動回路1と、電源6からの電力の供給を受けた駆動回路1により駆動されるスイッチトリラクタンスモータ3と、を備える。 Furthermore, for example, the motor system 100 includes the above-mentioned drive circuit 1 and a switched reluctance motor 3 driven by the drive circuit 1 supplied with power from a power source 6.
このようなモータシステム100によれば、還流経路を設けるのに必要なダイオードD3の数を減らすことができるので、スイッチトリラクタンスモータ3の駆動性能を維持しつつ、製造コストの低減を図ることができる、という利点がある。 With such a motor system 100, the number of diodes D3 required to provide a return path can be reduced, which has the advantage of reducing manufacturing costs while maintaining the driving performance of the switched reluctance motor 3.
また、例えば、スイッチトリラクタンスモータ3は、電源6からの電力の供給を受けた、上記の駆動回路1により駆動される。 Furthermore, for example, the switched reluctance motor 3 is driven by the above-mentioned drive circuit 1, which receives power from the power source 6.
また、例えばスイッチトリラクタンスモータ3は、固定子4と、回転子5と、を備える。固定子4は、複数のコイルL0がそれぞれ取り付けられる複数対の第1突極42を有する。回転子5は、複数の第2突極52を有し、複数のコイルL0の各々に電流を流して励磁させることで回転する。複数のコイルL0は、閉ループを構成するように互いに接続されている。 For example, a switched reluctance motor 3 includes a stator 4 and a rotor 5. The stator 4 has multiple pairs of first salient poles 42 to which multiple coils L0 are respectively attached. The rotor 5 has multiple second salient poles 52, and rotates when current is passed through each of the multiple coils L0 to excite them. The multiple coils L0 are connected to each other to form a closed loop.
このようなスイッチトリラクタンスモータ3によれば、中性点N1に複数のコイルL0の各々の一端を接続する場合と比較して、中性点N1を設けるスペースを必要とせず、かつ、各コイルL0に流れる電流の自由度が向上する、という利点がある。 Such a switched reluctance motor 3 has the advantage that, compared to connecting one end of each of multiple coils L0 to the neutral point N1, no space is required to set up the neutral point N1, and the degree of freedom in the current flowing through each coil L0 is improved.
本発明は、例えば電気自動車のトラクションモータ等、機器に搭載されるスイッチトリラクタンスモータを駆動する回路として、利用できる。 The present invention can be used as a circuit to drive a switched reluctance motor installed in equipment, such as a traction motor in an electric vehicle.
100 モータシステム
1 駆動回路
10 アーム
11 第1アーム
12 第2アーム
13 第3アーム
S1 第1半導体スイッチ
D1 第1回生ダイオード
S2 第2半導体スイッチ
D2 第2回生ダイオード
D3 ダイオード
1A 比較例の駆動回路
10A アーム
11A 第1アーム
12A 第2アーム
13A 第3アーム
14A 第4アーム
15A 第5アーム
16A 第6アーム
S0 半導体スイッチ
D0 ダイオード
2 制御回路
3 スイッチトリラクタンスモータ
4 固定子
41 本体
42 第1突極
L0 コイル
L1 第1コイル
L2 第2コイル
L3 第3コイル
L4 第4コイル
L5 第5コイル
L6 第6コイル
N1 中性点
5 回転子
51 本体
52 第2突極
53 駆動軸
6 電源
61 第1入力端
62 第2入力端
A1~A8 矢印
100 Motor system 1 Drive circuit 10 Arm 11 First arm 12 Second arm 13 Third arm S1 First semiconductor switch D1 First regenerative diode S2 Second semiconductor switch D2 Second regenerative diode D3 Diode 1A Drive circuit of comparative example 10A Arm 11A First arm 12A Second arm 13A Third arm 14A Fourth arm 15A Fifth arm 16A Sixth arm S0 Semiconductor switch D0 Diode 2 Control circuit 3 Switched reluctance motor 4 Stator 41 Body 42 First salient pole L0 Coil L1 First coil L2 Second coil L3 Third coil L4 Fourth coil L5 Fifth coil L6 Sixth coil N1 Neutral point 5 Rotor 51 Body 52 Second salient pole 53 Drive shaft 6 Power supply 61 First input terminal 62 Second input terminal A1 to A8 Arrow
Claims (6)
前記3つのアームの各々は、
前記第1入力端に接続されて第1回生ダイオードを有する第1半導体スイッチと、
前記第2入力端に接続されて第2回生ダイオードを有する第2半導体スイッチと、
前記第1半導体スイッチと前記第2半導体スイッチとの間に接続されるダイオードと、の直列回路で構成され、
前記3つのアームの各々には、スイッチトリラクタンスモータの固定子が有する複数の相のコイルが接続可能であり、前記複数の相のコイルの各々に電流を流して励磁させることにより、前記スイッチトリラクタンスモータの回転子を回転させ、
前記複数の相のコイルは、6相で構成され、
前記3つのアームのうちの第1アームにおいて、前記第1半導体スイッチと前記ダイオードとの間には、前記複数の相のコイルのうちの第1相のコイルの一端が接続され、かつ、前記第2半導体スイッチと前記ダイオードとの間には、前記複数の相のコイルのうちの第4相のコイルの一端が接続され、
前記3つのアームのうちの第2アームにおいて、前記第1半導体スイッチと前記ダイオードとの間には、前記複数の相のコイルのうちの第5相のコイルの一端が接続され、かつ、前記第2半導体スイッチと前記ダイオードとの間には、前記複数の相のコイルのうちの第2相のコイルの一端が接続され、
前記3つのアームのうちの第3アームにおいて、前記第1半導体スイッチと前記ダイオードとの間には、前記複数の相のコイルのうちの第3相のコイルの一端が接続され、かつ、前記第2半導体スイッチと前記ダイオードとの間には、前記複数の相のコイルのうちの第6相のコイルの一端が接続され、
前記複数の相のコイルの各他端は、中性点で互いに接続されている、
駆動回路。 three arms connected in parallel to the first input terminal and the second input terminal of the power supply;
Each of the three arms has:
a first semiconductor switch connected to the first input end and having a first regenerative diode;
a second semiconductor switch connected to the second input end and having a second regenerative diode;
a diode connected between the first semiconductor switch and the second semiconductor switch,
a plurality of phase coils of a stator of a switched reluctance motor can be connected to each of the three arms, and a rotor of the switched reluctance motor is rotated by passing a current through each of the plurality of phase coils to excite them ;
The coils of the plurality of phases are configured as six phases,
In a first arm of the three arms, one end of a first-phase coil among the plurality of phase coils is connected between the first semiconductor switch and the diode, and one end of a fourth-phase coil among the plurality of phase coils is connected between the second semiconductor switch and the diode,
In a second arm of the three arms, one end of a fifth-phase coil among the plurality of phase coils is connected between the first semiconductor switch and the diode, and one end of a second-phase coil among the plurality of phase coils is connected between the second semiconductor switch and the diode,
In a third arm of the three arms, one end of a third-phase coil among the plurality of phase coils is connected between the first semiconductor switch and the diode, and one end of a sixth-phase coil among the plurality of phase coils is connected between the second semiconductor switch and the diode,
the other ends of the coils of the plurality of phases are connected to each other at a neutral point.
Drive circuit.
前記3つのアームの各々は、
前記第1入力端に接続されて第1回生ダイオードを有する第1半導体スイッチと、
前記第2入力端に接続されて第2回生ダイオードを有する第2半導体スイッチと、
前記第1半導体スイッチと前記第2半導体スイッチとの間に接続されるダイオードと、の直列回路で構成され、
前記3つのアームの各々には、スイッチトリラクタンスモータの固定子が有する複数の相のコイルが接続可能であり、前記複数の相のコイルの各々に電流を流して励磁させることにより、前記スイッチトリラクタンスモータの回転子を回転させ、
前記複数の相のコイルは、6相で構成され、
前記3つのアームのうちの第1アームにおいて、前記第1半導体スイッチと前記ダイオードとの間には、前記複数の相のコイルのうちの第1相のコイルの一端が接続され、かつ、前記第2半導体スイッチと前記ダイオードとの間には、前記複数の相のコイルのうちの第4相のコイルの一端が接続され、
前記3つのアームのうちの第2アームにおいて、前記第1半導体スイッチと前記ダイオードとの間には、前記複数の相のコイルのうちの第5相のコイルの一端が接続され、かつ、前記第2半導体スイッチと前記ダイオードとの間には、前記複数の相のコイルのうちの第2相のコイルの一端が接続され、
前記3つのアームのうちの第3アームにおいて、前記第1半導体スイッチと前記ダイオードとの間には、前記複数の相のコイルのうちの第3相のコイルの一端が接続され、かつ、前記第2半導体スイッチと前記ダイオードとの間には、前記複数の相のコイルのうちの第6相のコイルの一端が接続され、
前記複数の相のコイルは、閉ループを構成するように、円環状に互いに直列に接続され、前記複数の相のコイルの各々の他端は、当該相のコイルと隣り合う他の相のコイルの前記一端に接続されている、
駆動回路。 three arms connected in parallel to the first input terminal and the second input terminal of the power supply;
Each of the three arms comprises:
a first semiconductor switch connected to the first input end and having a first regenerative diode;
a second semiconductor switch connected to the second input end and having a second regenerative diode;
a diode connected between the first semiconductor switch and the second semiconductor switch,
a plurality of phase coils of a stator of a switched reluctance motor can be connected to each of the three arms, and a rotor of the switched reluctance motor is rotated by passing a current through each of the plurality of phase coils to excite them;
The coils of the plurality of phases are configured as six phases,
In a first arm of the three arms, one end of a first-phase coil among the plurality of phase coils is connected between the first semiconductor switch and the diode, and one end of a fourth-phase coil among the plurality of phase coils is connected between the second semiconductor switch and the diode,
In a second arm of the three arms, one end of a fifth-phase coil among the plurality of phase coils is connected between the first semiconductor switch and the diode, and one end of a second-phase coil among the plurality of phase coils is connected between the second semiconductor switch and the diode,
In a third arm of the three arms, one end of a third-phase coil among the plurality of phase coils is connected between the first semiconductor switch and the diode, and one end of a sixth-phase coil among the plurality of phase coils is connected between the second semiconductor switch and the diode,
the coils of the plurality of phases are connected in series to one another in a circular shape to form a closed loop, and the other end of each of the coils of the plurality of phases is connected to the one end of a coil of another phase adjacent to the coil of that phase;
Drive circuit.
前記制御回路は、前記複数の相のコイルを順次、電気角60度の間隔で励磁させるように、前記3つのアームの各々の前記第1半導体スイッチ及び前記第2半導体スイッチを制御する、
請求項1又は2に記載の駆動回路。 a control circuit that controls the first semiconductor switch and the second semiconductor switch of each of the three arms;
the control circuit controls the first semiconductor switch and the second semiconductor switch of each of the three arms so as to sequentially excite the coils of the plurality of phases at intervals of an electrical angle of 60 degrees.
3. The drive circuit according to claim 1 or 2 .
前記固定子が有し、前記複数の相のコイルがそれぞれ取り付けられる複数対の第1突極と、
前記回転子が有する複数の第2突極と、を備え、
前記複数対の第1突極の数は、6の整数倍であって、
前記複数の第2突極の数は、5の整数倍である、
請求項1~3のいずれか1項に記載の駆動回路。 The switched reluctance motor is
a plurality of pairs of first salient poles provided in the stator, to which the coils of the plurality of phases are respectively attached;
a plurality of second salient poles of the rotor;
the number of the plurality of pairs of first salient poles is an integer multiple of 6,
the number of the plurality of second salient poles is an integer multiple of 5;
The drive circuit according to any one of claims 1 to 3 .
前記電源からの電力の供給を受けた前記駆動回路により駆動される前記スイッチトリラクタンスモータと、を備える、
モータシステム。 A drive circuit according to any one of claims 1 to 4 ;
the switched reluctance motor driven by the drive circuit supplied with power from the power supply,
Motor system.
スイッチトリラクタンスモータ。 The driving circuit is driven by the driving circuit according to any one of claims 1 to 5 , which receives power from the power supply.
Switched reluctance motor.
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