CN104838582B - 电动机驱动装置以及电动机驱动*** - Google Patents
电动机驱动装置以及电动机驱动*** Download PDFInfo
- Publication number
- CN104838582B CN104838582B CN201380061512.2A CN201380061512A CN104838582B CN 104838582 B CN104838582 B CN 104838582B CN 201380061512 A CN201380061512 A CN 201380061512A CN 104838582 B CN104838582 B CN 104838582B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- grade
- exciting coil
- magnet exciting
- path
- phase
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P25/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details
- H02P25/02—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details characterised by the kind of motor
- H02P25/08—Reluctance motors
- H02P25/092—Converters specially adapted for controlling reluctance motors
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Control Of Electric Motors In General (AREA)
- Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
- Synchronous Machinery (AREA)
Abstract
本发明的电动机驱动装置以及该***具备:电源端子;充放电部,其与所述电源端子串联地连接;连接端子,其用于与反对称2相电动机的第1级以及第2级励磁线圈分别连接;和驱动控制部,其具备多个开关元件,通过切换它们的接通断开,由此来分别形成第1以及第2路径。所述第1路径是用于从所述电源端子经由所述连接端子而向所述第1级励磁线圈以及第2级励磁线圈分别独立地供电的路径,所述第2路径是用于将在所述第1级励磁线圈以及第2级励磁线圈中残余的各残余能量从所述第1级励磁线圈以及第2级励磁线圈分别经由所述连接端子而向所述充放电部独立地再生的路径。
Description
技术领域
本发明涉及用于驱动电动机的电动机驱动装置、以及具备电动机和所述电动机驱动装置的电动机驱动***。
背景技术
电动机(motor)已知有各式各样的种类,对应于此已知有各式各样的驱动方法。例如,从定子(stator)和转子(rotor)的配置关系的观点出发,电动机被大致区分为:径向间隙型电动机、和轴向间隙型电动机。径向间隙型电动机是将定子和转子在径向上空出间隔地配置的构造,轴向间隙型电动机是将定子和转子在轴向上空出间隔地配置的构造。轴向间隙型电动机较之于径向间隙型电动机,有小径且能够获得更大转矩的优点。此外,例如从供给电力的观点出发,电动机被大致区分为:以直流电力(直流电压、直流电力)被驱动的直流电动机(DC电动机)、和以交流电力(交流电压、交流电流)被驱动的交流电动机。直流电动机有能够比较容易地控制速度、输出的优点。另一方面,交流电动机(AC电动机)有构造比较简单且结实的优点。交流电动机以往较之于直流电动机可以说难以实现速度控制、输出控制,但这一点伴随着近年来的基于电力电子学的控制技术的发展而被消除,交流电动机在各种用中途逐渐被使用。
这种电动机之一,有开关磁阻电动机(Switched reluctance motor,以下略记为“SR电动机”)。该SR电动机,定子以及转子均具有凸极构造,通过基于转子的位置信息向定子的线圈供给电流而产生的磁吸引力来进行旋转运动。
更为具体而言,在转子发生旋转的情况下,线圈的电感根据定子的凸极和转子的凸极中的重叠的程度而变化。在该线圈的电感伴随着转子的旋转而增加的期间,若向线圈供给电流,则在转子中,为了降低磁阻而转矩作用在旋转方向上以使所述重叠的程度增加,从而SR电动机加速。若定子的凸极和转子的凸极完全重叠,则定子以及转子中的磁路的磁阻(reluctance)变为最小,磁吸引力仅变为径向,在旋转方向上不产生转矩。并且,在该线圈的电感伴随着转子的旋转而减少的期间,若向线圈供给电流,则在转子中,为了降低磁阻而转矩作用于与旋转方向相反的方向上以防止所述重叠的程度的减少,从而SR电动机减速。因而,在转子的凸极与定子的凸极完全重叠之际,停止线圈的电流供给,在转子的凸极在定子中的旋转方向上靠近接下来的凸极之际,重新开始线圈的电流供给,从而转子能够连续地旋转。
SR电动机因为如此动作,所以转子无需永久磁铁、绕组,转子不存在发热的问题,具有构造比较简单且在机械性方面较为牢固的优点。尤其是,不存在永久磁铁中的热退磁的问题,因此可以实现高温下的驱动。
作为驱动这种SR电动机的驱动装置,已知非专利文献1所公开的共享开关转换器(Shared switch converter)以及非专利文献2所公开的升压转换器(Voltage boostingconverter)。
图23是表示非专利文献1所公开的SR电动机驱动装置的结构以及动作的图。图23A表示结构,图23B~图23D表示各动作。图24是表示非专利文献2所公开的SR电动机驱动装置的结构的图。
在图23A中,非专利文献1所公开的SR电动机驱动装置DRd1具备:被串联地连接的晶体管Tr11以及二极管D11;被串联地连接的二极管D12以及晶体管Tr12;被串联地连接的晶体管Tr13以及二极管D13。晶体管Tr11的一个端子(源极端子)、二极管D12的阴极端子以及晶体管Tr13的一个端子(源极端子)被连接至与电源Vs连接的电源线,二极管D11的阳极端子、晶体管Tr12的另一个端子(漏极端子)以及二极管D13的阳极端子被连接至接地线。由此,这些各串联电路被并联地连接。并且,SR电动机中的第1相的线圈被连接在将晶体管Tr11以及二极管D11进行连接的第1连接点、与将二极管D12以及晶体管Tr12进行连接的第2连接点之间,SR电动机中的第2相的线圈被连接在所述第2连接点、与将晶体管Tr13以及二极管D13进行连接的第3连接点之间。
在这种SR电动机驱动装置DRd1中,如图23B所示,若使晶体管Tr11以及晶体管Tr12接通、使晶体管Tr13断开,则电流从电源Vs流向第1相的线圈,第1相的线圈被励磁。如图23C所示,若使晶体管Tr12接通、使晶体管Tr11以及晶体管Tr13断开,则第1相的线圈中电流循环(回流),成为所谓的续流(free wheeling)状态。并且,若使所有的晶体管Tr11~Tr13断开,则从电源Vs向第1相的线圈被反向地施加电压,第1相的线圈被退磁。第2相的线圈也同样地,通过适当地使晶体管Tr11~Tr13接通或者断开,从而能够实现励磁、续流状态以及退磁的各动作。
这种SR电动机驱动装置DRd1具有:能够由1个电源Vs来控制2个相的线圈;可以应对软开关以及硬开关双方;以及可以根据转子相位角来选择所励磁的线圈等的优点。
另一方面,在图24中,非专利文献2所公开的SR电动机驱动装置DRd2具备:被串联地连接的2个二极管D25、D28;被串联地连接的2个二极管D26、D29;被串联地连接的2个二极管D27、D30;电感器L21;被串联地连接的2个电容器C21、C22;被串联地连接的二极管D21以及晶体管Tr21;被串联地连接的二极管D22以及晶体管Tr22;被串联地连接的二极管D23以及晶体管Tr23;被串联地连接的晶体管Tr24以及二极管D24;和电感器L22。二极管D25、26、27的各阴极端子被相互连接,并且连接电感器L21的一端。二极管D28、29、30的各阳极端子被相互连接,并且连接电感器L22的一端。由此,这些各串联电路被并联地连接。在这些将二极管D25以及二极管D28进行连接的第1连接点、将二极管D26以及二极管D29进行连接的第2连接点、以及将二极管D27以及二极管D30进行连接的第3连接点的各个连接点,连接有三相的电源。在电感器L21的另一端,连接有电容器C21的一端、二极管D21、D22、D23的各阴极端子以及晶体管Tr24的一端(源极端子)。在电容器C21的另一端,连接有电感器L22的一端以及电容器C22的一端。在电感器L22的另一端,连接有开关元件T24的另一端(漏极端子)以及二极管D24的阴极端子。在电容器C22的另一端,连接有晶体管Tr21、Tr22、Tr23的各另一端(漏极端子)以及二极管D24的阳极端子。SR电动机的第1相的线圈LPH1被连接在将电容器C21以及电容器C22进行连接的第4连接点、与将二极管D21的阳极端子以及晶体管Tr21的一端(源极端子)进行连接的第5连接点之间。SR电动机的第2相的线圈LPH2被连接在所述第4连接点、与将二极管D22的阳极端子以及晶体管Tr22的一端(源极端子)进行连接的第6连接点之间。SR电动机的第3相的线圈LPH3被连接在所述第4连接点、与将二极管D23的阳极端子以及晶体管Tr23的一端(源极端子)进行连接的第7连接点之间。
在这种SR电动机驱动装置DRd2中,通过使各晶体管Tr21、Tr22、Tr23接通断开,从而能够使各相的线圈LPH1、LPH2、LPH3励磁以及退磁。并且,这种SR电动机驱动装置DRd1通过在电容器C21、C22中蓄积电荷,从而能够向各相的线圈LPH1、LPH2、LPH3施加比向SR电动机驱动装置DRd1供给的电源电压高的电压。
尽管,所述非专利文献1所公开的SR电动机驱动装置DRd1具有上述的优点。然而,在该SR电动机驱动装置DRd1中,若基于一个线圈的加速控制结束,则在该一个线圈中会残余加速控制时的电能。该一个线圈中所残余的电能,在续流状态下,通过该线圈的导体电阻、二极管的内部电阻以及开关元件的内部电阻而被作为焦耳热来消耗,对电动机的转矩未作出贡献。此外,该一个线圈在续流状态下的循环电流所引起的该线圈的励磁,在另一个线圈的加速控制的励磁时发挥作用,以便抵消该加速。其结果,转矩会降低。
另一方面,所述非专利文献2所公开的SR电动机驱动装置DRd2具有上述的优点。然而,在该SR电动机驱动装置DRd2中,电路较为复杂,电容器C21、C22的充放电的定时控制较为繁杂。
在先技术文献
非专利文献
非专利文献1:Pollock C.and Williams B.W.,”A unipolar converter for aswitched reluctance motor”,IEEE Transactions on industry Applications,Vol.26,Issue 2,pp.222-228,March-April 1990
非专利文献2:Vukosavic S.N.and Stefanovic V.R.,”SRM invertertopologies:a comparative evaluation”,The 1990IEEE industry ApplicationsSociety 25th Annual Meeting,Seattle,Washington,USA,Part II,Conference Recordof IAS’90,pp.946-958,7-12October,1990
发明内容
本发明正是鉴于上述情形而完成的发明,其目的在于提供能够将在一个线圈中残余的电能再生并将该再生的电能利用于另一个线圈、且能够提升电力效率的电动机驱动装置、以及具备电动机和所述电动机驱动装置的电动机驱动***。
本发明所涉及的电动机驱动装置以及电动机驱动***具备:电源端子;充放电部,其与所述电源端子串联地连接;连接端子,其用于与反对称2相电动机的第1级励磁线圈以及第2级励磁线圈分别连接;和驱动控制部,其具备多个开关元件,通过切换所述多个开关元件的接通断开,由此来分别形成第1以及第2路径。所述第1路径是用于从所述电源端子经由所述连接端子而向所述第1级励磁线圈以及第2级励磁线圈分别独立地供电的路径,所述第2路径是用于将在所述第1级励磁线圈以及第2级励磁线圈中残余的各残余能量从所述第1级励磁线圈以及第2级励磁线圈分别经由所述连接端子而向所述充放电部独立地再生的路径。因此,本发明所涉及的电动机驱动装置以及电动机驱动***能够将在一个线圈级中残余的电能再生并将该再生的电能利用于另一个线圈级,能够提升电力效率。
上述以及其他的本发明的目的、特征以及优点根据以下的详细记载和附图将变得明了。
附图说明
图1是表示由实施方式中的电动机驱动装置所驱动的径向间隙型SR电动机的结构的截面立体图。
图2是表示所述径向间隙型SR电动机中的定子的结构的截面立体图。
图3是表示由实施方式中的电动机驱动装置所驱动的轴向间隙型SR电动机的结构的截面立体图。
图4是表示所述轴向间隙型SR电动机中的1相份的定子以及转子的结构的截面立体图。
图5是表示由实施方式中的电动机驱动装置所驱动的无刷电动机的等效磁路的图。
图6是表示第1实施方式中的电动机驱动装置的结构的电路图。
图7是用于说明第1实施方式的电动机驱动装置中的加速控制时的动作(动作模式I~III)的图。
图8是用于说明第1实施方式的电动机驱动装置中的加速控制时的动作(动作模式IV~VI)的图。
图9是表示第1实施方式的电动机驱动装置中的加速控制时的各开关元件的接通断开定时的时间图。
图10是表示所述加速控制时的线圈的电感变化的图。
图11是用于说明第1实施方式的电动机驱动装置中的减速控制时的动作(动作模式I、VII以及III)的图。
图12是用于说明第1实施方式的电动机驱动装置中的减速控制时的动作(动作模式IV、VII以及VI)的图。
图13是表示第1实施方式的电动机驱动装置中的减速控制时的各开关元件的接通断开定时的时间图(time chart)。
图14是表示所述减速控制时的线圈的电感变化的图。
图15是用于说明现有的电动机驱动装置和实施例的电动机驱动装置的比较结果(仿真)的图。
图16是表示实施例的电动机驱动装置中的励磁电流的实际测量结果的图。
图17是表示第2实施方式中的电动机驱动装置的结构的电路图。
图18是表示第2实施方式的电动机驱动装置中的转矩控制时的各开关元件的第1形态的接通断开定时的时间图。
图19是用于说明第2实施方式的电动机驱动装置中的转矩控制时的各开关元件的第1形态的接通断开定时的图。
图20是用于说明第1以及第2实施方式的各电动机驱动装置中的各励磁电流的图。
图21是表示第2实施方式的电动机驱动装置中的转矩控制时的各开关元件的第2形态的接通断开定时的时间图。
图22是表示第3实施方式中的电动机驱动装置的结构的电路图。
图23是表示非专利文献1所公开的SR电动机驱动装置的结构以及动作的图。
图24是表示非专利文献2所公开的SR电动机驱动装置的结构的图。
具体实施方式
以下,参照附图来说明本发明所涉及的一个实施方式。另外,在各图中赋予同一符号的结构表示同一结构,并适当地省略其说明。此外,在本说明书中,在进行总称的情况下用省略下标的参考符号来表示,在指代单独结构的情况下用附有下标的参考符号来表示。
(电动机的说明)
关于第1以及第2实施方式中的电动机驱动装置,如果为反对称2相电动机,则可以适用于例如交流永久磁铁电动机(AC-PM电动机)、直流无刷电动机以及感应电动机等的任意种类的电动机(motor)。所谓反对称2相电动机,是指具备第1相的第1级励磁线圈、和第2相的第2级励磁线圈,且第1级励磁线圈所引起的电感相对于转子RT的旋转角的周期变化中的相位、与第2级励磁线圈所引起的电感相对于所述转子RT的所述旋转角的周期变化中的相位之差为180度的电动机。即,在反对称2相电动机中,在伴随着转子RT的旋转而第1相的第1级励磁线圈所引起的电感增加并达到最大值的峰值的期间,第2相的第2级励磁线圈所引起的电感将减少并达到最小值的峰值,进而在伴随着转子RT的旋转而第1相的第1级励磁线圈所引起的电感从所述最大值的峰值减少并达到最小值的峰值的期间,第2相的第2级励磁线圈所引起的电感将从所述最小值的峰值增加并达到最大值的峰值。在此,以下说明第1或者第2实施方式中的电动机驱动装置适用于尤其被恰当适用的开关磁阻电动机(以下略记为“SR电动机”。)的情况。并且,电动机如上所述,从构造的观点出发,被大致区分为:径向间隙型电动机、和轴向间隙型电动机,因此作为第1或者第2实施方式中的电动机驱动装置被适用的SR电动机,来说明径向间隙型SR电动机和轴向间隙型SR电动机。
图1是表示由实施方式中的电动机驱动装置所驱动的径向间隙型SR电动机的结构的截面立体图。图2是表示所述径向间隙型SR电动机中的定子的结构的截面立体图。图3是表示由实施方式中的电动机驱动装置所驱动的轴向间隙型SR电动机的结构的截面立体图。图4是表示所述轴向间隙型SR电动机中的1相份的定子以及转子的结构的截面立体图。图5是表示由实施方式中的电动机驱动装置所驱动的无刷电动机的等效磁路的图。图5A表示定子(stator)为反对称的情况下的等效磁路,图5B表示转子(rotor)为反对称的情况下的等效磁路。
首先,说明径向间隙型SR电动机。径向间隙型SR电动机(以下略记为“RG-SR电动机”。)Ma,例如在图1中具备:为非旋转部分的定子(stator)STa、和可与定子STa相对旋转且为旋转部分的转子(rotor)RTa。这些定子STa和转子RTa在径向上空出给定的间隔地配置。
转子RTa具备转子主体21和多个转子侧磁极部24,进而在图1所示的示例中还具备输出轴22和轴承部件23。
输出轴22是为了将转子RTa的旋转力(旋转转矩)取出到外部而被安装于转子主体21的旋转轴(输出轴、传动轴)。输出轴22例如为圆柱状的棒状的棒状部件,被固定于转子主体21,使得转子主体21的轴芯和输出轴的轴芯一致。
轴承部件23是被安装于保留输出轴22并包围定子STa以及转子RTa的省略图示的壳体,相对于所述壳体而以可旋转的方式来支承输出轴22的部件,例如为轴承等。
转子主体21是通过转子侧磁极部24和设于定子STa的后述的定子侧磁极部12的磁相互作用而与输出轴22一起绕着轴心C旋转的圆板状或圆柱状的部件,由磁性材料来形成。
各转子侧磁极部24具有在设于定子ST的后述的励磁线圈L1、L2发生了励磁的状态下转子主体21进行了旋转时反复增减与各定子侧磁极部12之间的磁阻的形状,由磁性材料来形成。各转子侧磁极部24具有沿着轴心C方向延伸且向径向外侧突出的突条形状,这多个转子侧磁极部24分别被设置为在转子主体21的外周面于周向(旋转方向)上空出给定的间隔地并列设置。这些转子侧磁极部24在图1所示的示例中,在周向上等间隔地设有6个。各转子侧磁极部24在其前端具有从轴心C方向观察时为与定子侧磁极部12的磁极面13对应的(平行的)圆弧状、且向径向外侧突出的磁极面(转子侧磁极面)25。即,转子侧磁极面25在从径向观察时为向径向外侧凸起的凸曲面。此外,各转子侧磁极部24的各磁极面25在从轴心C方向观察时位于与输出轴22成同心的公共(相同)的圆周上。
定子STa具备:定子主体11;多个定子侧磁极部12;和与2相对应的2个第1级以及第2级励磁线圈L(L1、L2)。
定子主体11为分别保持环状的各励磁线圈L1、L2的例如筒状的部件,由磁性材料来形成。该筒状的定子主体11在其旋转方向上包围转子RTa,并且在其内侧(轴心C侧)收纳各励磁线圈L1、L2。
励磁线圈L是通过接受电力的供给来生成磁场的绕组,在定子主体11被配设2个,使得在输出轴22的轴心C方向上排列。各励磁线圈L1、L2具有环形状,被配置为转子RTa插通其芯部、并且各励磁线圈L1、L2的轴和转子RTa的轴一致。该各励磁线圈L1、L2,在为使该RG-SR电动机Ma驱动而被供给电流来进行了励磁的情况下,通过开关磁阻方式而使转子RTa产生基于定子STa与转子RTa之间的磁阻的旋转力。该各励磁线圈L1、L2是使带状的电导线材绝缘且反复卷绕成盘状以便其厚度方向朝向该线圈22的径向(即平绕)的所谓的扁平型线圈。
励磁线圈L1为第1相的第1级励磁线圈的一例,在本实施方式中虽然为1个,但也可以为被串联连接的多个励磁线圈。同样地,励磁线圈L2为第2相的第2级励磁线圈的一例,在本实施方式中虽然为1个,但也可以为被串联连接的多个励磁线圈。
各定子侧磁极部12具有在励磁线圈L1、L2发生了励磁的状态下转子主体21旋转时反复增减与转子侧磁极部24之间的磁阻的形状,由磁性材料来形成。各定子侧磁极部12具有从圆筒状的定子主体11的内侧周面向轴心C侧(径向内侧)突出的突片形状,这多个定子侧磁极部12分别被设置为在定子主体11的内侧周面于周向(旋转方向)空出给定的间隔。这些定子侧磁极部12在图1所示的示例中,在周向上等间隔地设有6个。各定子侧磁极部12在其前端具有从轴心C方向观察时为沿着转子RTa的圆弧状、且向径向外侧凹陷的形状的磁极面(定子侧磁极面)13。即,定子侧磁极面13在径向观察时为向径向外侧凹陷的凹曲面。此外,各定子侧磁极部12的各磁极面13在从轴心C方向观察时位于与输出轴22成同心的共同(相同)的圆周上。
并且,定子侧磁极部12对应于2个励磁线圈L1、L2(2相)而在轴心C方向上设有2段。更具体而言,在图1所示的示例中,定子侧磁极部12是在圆筒状的定子主体11中的内侧周面上沿着周向设有6个、且在圆筒状的定子主体11中的轴心C方向的两端上设有2段(2个)的合计12个(=6个×2段)。另外,在本实施方中,将图1中的设于右侧端部的各定子侧磁极部12也称作第1段的定子侧磁极部12a,将设于左侧端部的各定子侧磁极部12也称作第2段的定子侧磁极部12b。如此设于各段的定子侧磁极部12a、12b的数目彼此相等。此外,各段中的定子侧磁极部12a、12b的数目分别与转子RTa的转子侧磁极部24的数目相等,在本实施方式中为6个。
此外,在定子主体11,设有具有从其内侧周面向轴心C侧以与定子侧磁极部12大致相同的长度突出的环板形状的突条部14。即,从定子主体11的内侧周面至定子侧磁极部12的磁极面13为止的长度、和从定子主体11的内侧周面至突条部14的前端面为止的长度大致相同。另外,从降低磁阻的观点出发,定子侧磁极部12的磁极面13和转子侧磁极部24的磁极面25之间的距离越小越优选,突条部14的所述前端面和转子侧磁极部24的磁极面25之间的距离越小越优选。
第1级励磁线圈L1配设在被第1段的定子侧磁极部12a和突条部14所夹的位置,第2级励磁线圈L2配设在被第2段的定子侧磁极部12b和突条部14所夹的位置。
并且,如图2所示,为使RG-SR电动机Ma由于定子STa而成为反对称,各段的定子侧磁极部12a、12b的位置在旋转方向(周向)上错开,使得第1级以及第2级励磁线圈L1、L2所引起的各电感相对于转子RTa的旋转角的周期变化中的各相位间之差成为180度。更具体而言,将连结定子侧磁极部12的中央位置(周向的中央位置)和轴心的线设为基准线Ya,将第1段的各定子侧磁极部12a的基准线设为Ya1,将第2段的各定子侧磁极部12b的基准线设为Ya2的情况下,第1段的各定子侧磁极部12a被配置为其基准线Ya1位于第2段的各定子侧磁极部12b中的周向上彼此相邻的2个定子侧磁极部12b的各基准线Ya2、Ya2的中央。换言之,第2段的各定子侧磁极部12b被配置为其基准线Ya2位于第1段的各定子侧磁极部12a中的周向上彼此相邻的2个定子侧磁极部12a的各基准线Ya1、Ya1的中央。在图1所示的示例中,因为各段的各定子侧磁极部12a、12b为6个,所以在周向上以60度的间隔来配设。因而,第1段的各定子侧磁极部12a被配置在其基准线Ya1相对于第2段的各定子侧磁极部12b的各基准线Ya2而逆时针旋转(或者顺时针旋转)相差30度(=60度/2)的位置。换言之,第2段的各定子侧磁极部12b被配置在其基准线Ya2相对于第1段的各定子侧磁极部12a的各基准线Ya1而顺时针旋转(或者逆时针旋转)地相差30度的位置。
如此第1段的定子侧磁极部12a和第2段的定子侧磁极部12b仅相差上述的角度,从而RG-SR电动机Ma的等效磁路成为图5A所示的电路。即,在该等效磁路中,第1相的励磁线圈L1所引起的第1磁通线和第2相的励磁线圈L2所引起的第2磁通线相对于转子RTa的同一磁极面25而相差90度地交叉。换言之,第1相的转子侧磁极部24的位置和第2相的转子侧磁极部24的位置相同,连结转子侧磁极部24的中央位置(周向的中央位置)和轴心的线段与由第1相(第1段)的励磁线圈L1生成的磁力线所形成的角θ、以及连结转子侧磁极部24的中央位置和轴心的线段与由第2相(第2段)的励磁线圈L2生成的磁力线所形成的角θ,具有相互为对顶角的关系,相差180度。第1相的励磁线圈L1所引起的磁路与第2相的励磁线圈L2所引起的磁路相互独立。所谓磁路独立,是指在SR电动机驱动时两磁路的互感实质上可以忽略的大小。根据这种等效磁路可知,反对称2相电动机也是包括具备相互独立的2个磁路、且各磁路的各磁阻相对于转子RTa的旋转角的周期变化相互成反对称的转子RTa以及定子STa的电动机。
并且,这种定子主体11、突条部14及定子侧磁极部12、以及转子主体21及转子侧磁极部24如上所述,分别由磁性材料来形成,具有各向同性的给定的磁气特性(导磁率)。这些定子主体11及定子侧磁极部12、以及转子主体21及转子侧磁极部24分别通过被电绝缘膜覆盖的软磁性粉末来形成。更具体而言,定子主体11、突条部14以及定子侧磁极部12被一体地形成,通过对被电绝缘膜覆盖的软磁性粉末进行压缩紧固来形成,转子主体21以及转子侧磁极部24被一体地形成,通过对被电绝缘膜覆盖的软磁性粉末进行压缩紧固来形成。在本实施方式中,它们由在表面形成有磷酸系化学合成覆盖膜等的电绝缘覆膜的铁粉来形成。在此,所谓所述软磁性体粉末是指强磁性的金属粉末,更详细而言例如可列举纯铁粉、铁基合金粉末(Fe-Al合金、Fe-Si合金、铁硅铝磁合金(sendust)、坡莫合金等)以及非晶粉末等。这些软磁性体粉末能够通过公知手段、例如利用喷散法等进行微粒子化的方法、在对氧化铁等进行微粉碎之后将其还原的方法等来制造。此外,一般在导磁率相同的情况下饱和磁通密度较大,因此软磁性粉末例如特别优选为上述纯铁粉、铁基合金粉末以及非晶粉末等的金属系材料。
由这样的软磁性体粉末形成的定子主体11、突条部14以及定子侧磁极部12,例如通过压粉形成等的公知的常规手段来形成。由这样的软磁性体粉末形成的转子主体21以及转子侧磁极部24,例如通过压粉形成等的公知的常规手段来形成。
定子主体11、突条部14及定子侧磁极部12、以及转子主体21及转子侧磁极部24,也可以对软磁性体粉末和非磁性体粉末的混合物进行压缩紧固而成。在此情况下,能够比较容易地调整软磁性体粉末和非磁性体粉末的混合比率,通过适当地调整所述混合比率,从而能够容易地实现所期望的磁气特性。此外,定子主体11、突条部14及定子侧磁极部12、以及转子主体21及转子侧磁极部24,也可以通过将被电绝缘膜覆盖的软磁性粉末与结合媒体(例如,环氧系树脂等的液体或者粉末等)一起进行金属模成型,由此来形成。
接下来,说明轴向间隙型SR电动机。轴向间隙型SR电动机(以下略记为“AG-SR电动机”。)Mb,例如在图3中具备:为非旋转部分的定子(stator)STb、和可与定子STb相对旋转且为旋转部分的转子(rotor)RTb。这些定子STa和转子RTb在轴向上空出给定的间隔地配置。转子RTb以与由定子STb保持的励磁线圈L1、L2对置的状态绕着轴心C旋转,从而与定子STb相对旋转。
定子STb具备:一对定子主体101、102;多个定子侧磁极部1012;和与2相对应的2个第1级以及第2级励磁线圈L(L1、L2)。转子RTb具备一对转子主体201、202和多个转子侧磁极部2012,而且在图3所示的示例中还具备输出轴222和轴承223。
这一对定子主体101、102是仅在定子主体101保持环状的第1级励磁线圈L1而定子主体102保持环状的第2级励磁线圈L2这一点上不同的相同形状,并且这一对转子主体201、202是相同形状。因而,下面参照图4以1相份的定子主体101和转子主体201为主来说明其构造。
定子主体101例如为环板状(在中央形成有贯通圆孔的圆板)的部件,保持环状的励磁线圈L1使得转子RTb插通其芯部,由磁性材料来形成。励磁线圈L1和励磁线圈L2均与RG-SR电动机Ma的励磁线圈L1、L2相同。
励磁线圈L1为第1相的第1级励磁线圈的一例,在本实施方式中虽然为1个,但也可以为被串联连接的多个励磁线圈。同样地,励磁线圈L2为第2相的第2级励磁线圈的一例,在本实施方式中虽然为1个,但也可以为被串联连接的多个励磁线圈。
各定子侧磁极部1012具有在励磁线圈L1发生了励磁的状态下转子主体201进行了旋转时反复增减与后述的转子侧磁极部2012之间的磁阻的形状,由磁性材料来形成。各定子侧磁极部1012具有从环板状的定子主体101中的与转子主体201对置的面起沿着励磁线圈L1的外周面及其内周面分别立设的突片形状,这多个定子侧磁极部1012分别被设置为在励磁线圈L1的周向上空出给定的间隔。这些定子侧磁极部12在图3以及图4所示的示例中,在周向上等间隔地设有6个。换言之,各定子侧磁极部1012分别被设置于定子主体101,使得在由定子主体101和分别沿着所述外周面以及所述内周面的一对定子侧磁极部1012形成的、从转子RTb朝向定子STb的方向上呈凹陷地嵌入励磁线圈L1。
转子主体201是通过转子侧磁极部2012和定子侧磁极部1012的磁相互作用而与输出轴222一起绕着轴心C旋转的圆柱状的部件,由磁性材料来形成。
各转子侧磁极部2012具有在设于定子STb的励磁线圈L1发生了励磁的状态下转子主体201进行了旋转时反复增减与各定子侧磁极部1012之间的磁阻的形状,由磁性材料来形成。各转子侧磁极部2012具有从圆柱状的转子主体201的外周面向径向外侧突出的突形状,这多个转子侧磁极部2012分别被设置为在转子主体201的外周面于周向(旋转方向)空出给定的间隔。这些转子侧磁极部2012在图3以及图4所示的示例中,在周向上等间隔地设有6个。更具体而言,各转子侧磁极部2012如图4所示那样具有与该转子侧磁极部2012对应的所述一对定子侧磁极部1012以及定子主体101共同地包围励磁线圈L1的四周的形状。更详细而言,各转子侧磁极部2012从转子主体201的外周面向径向外侧延伸,使得成为与定子STb对置的面(转子侧磁极面)2013和定子侧磁极部1012的前端面(定子侧磁极面)1013以及励磁线圈L1空出给定的间隔的状态。即,轴心C方向的给定的间隔被形成在定子侧磁极面1013与转子侧磁极部2012的转子侧磁极面2013之间,并且也被形成在励磁线圈L1的转子RTb侧的端部与转子侧磁极面2013之间。并且,在图3以及图4所示的示例中,各转子侧磁极部2012在外缘部其一部分沿着周向延伸,被周向上彼此相邻的转子侧磁极部2012彼此相互连结。另外,从降低磁阻的观点出发,定子侧磁极部1012的磁极面1013和转子侧磁极部2012的磁极面2013之间的距离越小越优选。
输出轴222与RG-SR电动机Ma的输出轴22同样地,是为了将转子RTb的旋转力(旋转转矩)取出到外部而被安装于转子主体201的旋转轴(输出轴、传动轴)。输出轴222例如为圆柱状的棒状的棒状部件,被固定于转子主体201,使得转子主体201的轴芯和输出轴的轴芯一致。轴承部件223与RG-SR电动机Ma的轴承部件23同样地,是被安装于保留输出轴222并包围定子STb以及转子RTb的省略图示的壳体,相对于所述壳体而以可旋转的方式来支承输出轴222的部件,例如为轴承等。
并且,关于这些1相份的定子主体101以及转子主体201、和1相份的定子主体102以及转子主体202,定子主体101和定子主体102被抵接固定为在不立设定子侧磁极部1012的面彼此之间密接,转子主体201和转子主体202被固定为在它们之间夹入定子主体101以及定子主体102。由此,定子主体101的励磁线圈L1和定子主体102的励磁线圈L2被配置为在输出轴222的轴心C方向上排列。并且,在这些各相彼此固定时,为使AG-SR电动机Mb由于转子RTb而成为反对称,定子主体101和定子主体102被固定为定子主体101的定子侧磁极部1012的配设位置和定子主体102的定子侧磁极部1012的配设位置一致,转子主体201和转子主体202被固定为转子主体201的转子侧磁极部2012的配设位置和转子主体202的转子侧磁极部2012的配设位置在旋转方向(周向)上错开。即,转子主体201的转子侧磁极部2012的配设位置和转子主体202的转子侧磁极部2012的配设位置在旋转方向(周向)上错开,使得第1级励磁线圈L1所引起的电感相对于转子RTb的旋转角的周期变化中的相位、与第2级励磁线圈L1所引起的电感相对于转子RTb的旋转角的周期变化中的相位之差成为180度。更具体而言,将连结转子主体201的转子侧磁极部2012的中央位置(周向的中央位置)和轴心的线设为基准线Yb1,将连结转子主体202的转子侧磁极部2012的中央位置(周向的中央位置)和轴心的线设为基准线Yb2的情况下,转子主体201的各转子侧磁极部2012被配置为其基准线Yb1位于转子主体202的各转子侧磁极部2012中的周向上彼此相邻的2个转子侧磁极部2012的各基准线Yb2、Yb2的中央。在图4所示的示例中,因为各相的各转子侧磁极部2012、2012为6个,所以在周向上以60度的间隔来配设。因而,转子主体201的各转子侧磁极部2012被配置在其基准线Yb1相对于转子主体202的各转子侧磁极部2012的各基准线Yb2而逆时针旋转(或者顺时针旋转)相差30度(=60度/2)的位置。
如此第1相的转子主体201的转子侧磁极部2012和第2相的转子主体202的转子侧磁极部2012仅相差上述的角度,从而AG-SR电动机Mb的等效磁路成为图5B所示的电路。即,在该等效磁路中,第1相的励磁线圈L1所引起的第1磁通线和第2相的励磁线圈L2所引起的第2磁通线平行,相对于该相互平行的第1以及第2磁通线,转子RTb中的第1相的磁极面2013和第2相的磁极面2013相差90度地交叉。换言之,第1相的定子侧磁极部1012的位置和第2相的定子侧磁极部1012的位置相同,连结第1相的转子侧磁极部2012的中央位置(周向的中央位置)和轴心的线段与由第1相的励磁线圈L1生成的磁力线所形成的角θ、以及连结第2相的转子侧磁极部2012的中央位置和轴心的线段与由第2相的励磁线圈L2(第1相的励磁线圈L1)生成的磁力线所形成的角θ,具有相互为对顶角的关系,相差180度。第1相的励磁线圈L1所引起的磁路与第2相的励磁线圈L2所引起的磁路相互独立。根据这种等效磁路也可知,反对称2相电动机如上所述那样也是包括具备相互独立的2个磁路、且各磁路的各磁阻相对于转子RTb的旋转角的周期变化相互成反对称的转子RTb以及定子STb的电动机。
并且,这种定子主体101及定子侧磁极部1012、定子主体102以及定子侧磁极部1012、转子主体201及转子侧磁极部2012、以及转子主体202以及转子侧磁极部2012分别与RG-SR电动机Ma同样地,为一体且由磁性材料形成,具有各向同性的给定的磁气特性(导磁率)。
(第1实施方式的电动机驱动装置)
接下来,说明驱动这种反对称2相SR电动机M的第1实施方式的电动机驱动装置。首先,说明第1实施方式中的电动机驱动装置DRa的结构。图6是表示第1实施方式中的电动机驱动装置的结构的电路图。
第1实施方式中的电动机驱动装置DRa具备:电源端子,其用于与电源连接;充放电部,其与所述电源端子串联地连接,并进行充放电;连接端子,其用于与第1相以及第2相的第1级以及第2级励磁线圈所引起的各电感相对于旋转角的周期变化中的各相位间的差为180度的反对称2相电动机的所述第1级励磁线圈以及第2级励磁线圈分别连接;和驱动控制部,其具备多个开关元件,并通过切换所述多个开关元件的接通断开,由此来形成用于从所述电源端子经由所述连接端子而向所述第1级励磁线圈以及第2级励磁线圈分别独立地供电的第1路径,进而通过切换所述多个开关元件的接通断开,由此来形成用于将在所述第1级励磁线圈以及第2级励磁线圈中残余的各残余能量从所述第1级励磁线圈以及第2级励磁线圈分别经由所述连接端子而向所述充放电部独立地再生的第2路径。该电动机驱动装置DRa能够利用经由电源端子被连接的电源的电位电平、和串联连接的该电源以及充放电元件的电位电平这2个电位电平的各个电位电平,向第1级以及第2级励磁线圈的各个励磁线圈独立地供给电力,能够独立地驱动第1级以及第2级励磁线圈的各个励磁线圈。并且,该电动机驱动装置DRa也能够从第1级以及第2级励磁线圈的各个励磁线圈向充放电元件独立地再生。
更具体而言,第1实施方式中的电动机驱动装置DRa例如如图6所示那样具备:一对电源端子Ti1、Ti2,用于连接电源PS;一对连接端子Tc1、Tc2,用于连接反对称2相SR电动机M中的第1相的第1级励磁线圈L1;一对连接端子Tc3、Tc4,用于连接反对称2相SR电动机M中的第2相的第2级励磁线圈L2;充放电元件C1;整流元件D1~D6;开关元件Tr1~Tr6;电流测量用的分流电阻元件R1,其具有给定的电阻值;和开关控制部SCa。第1级励磁线圈L1为第1相的励磁线圈,构成为具备一个或者被串联地连接的多个线圈,第2级励磁线圈L2为第2相的励磁线圈,构成为具备一个或者被串联地连接的多个线圈。
这些整流元件D1~D6、开关元件Tr1~Tr6以及电阻元件R1是通过切换开关元件Tr1~Tr6的接通断开来形成电流的给定的路径的开关部,该开关部以及开关控制部SCa为所述驱动控制部的一例。
另外,用于连接反对称2相SR电动机M中的第1相的第1级励磁线圈L1的另一个连接端子Tc2、和用于连接反对称2相SR电动机M中的第2相的第2级励磁线圈L2的另一个连接端子Tc4,在图6所示的示例中被设为公共。此外,第6整流元件D6以及第6开关元件Tr6为了易于观察,在图6中用虚线示出。并且,在图6中,各级的励磁线圈L1、L2由电感成分和电阻成分的串联电路来表示。电源PS例如为可充放电的二次电池。
充放电元件C1是能够对电荷(电力)进行蓄积(充电)并将该蓄积的电荷(电力)放电的元件。充放电元件C1例如为二次电池、双电荷层电容器以及电解电容器等,在本实施方式中,为了能够较大容量地迅速充电,而为双电荷层电容器C1。充放电元件C1与电源端子Ti1、Ti2串联地连接。例如,在另一个电源端子Ti2被接地的情况下,充放电元件C1的负端子与一个电源端子Ti1连接。
整流元件D1~D6分别为主要在一个方向上流动电流的元件,例如为二极管等。开关元件Tr1~Tr6是使电流接通断开的元件,例如为晶体管等。在本实施方式中,开关元件Tr1~Tr6分别为例如IGBT(Insulated gate bipolar transistor)等的功率晶体管。开关元件Tr1~Tr6分别具备用于输入控制其接通断开的控制信号Sig的控制端子。控制端子,例如在开关元件Tr为场效应晶体管的情况下是栅极端子,在开关元件Tr为双极性晶体管的情况下是基极端子。
开关控制部SCa与各开关元件Tr1~Tr6中的各控制端子连接,是为了控制各开关元件Tr1~Tr6的接通断开而向各开关元件Tr1~Tr6输出控制信号Sig的电路。开关控制部SCa为了以加速控制或者减速控制来驱动SR电动机M(Ma、Mb),根据SR电动机M中的转子侧磁极部24、2012相对于定子侧磁极部12、1012的位置来控制各开关元件Tr1~Tr6各自的接通断开,以便形成所述电流的给定的路径。在开关控制部SCa中,从对SR电动机M的转子侧磁极部24、2012的位置进行检测的例如旋转编码器等的省略图示的磁极部位置检测部,被输入与SR电动机M的转子侧磁极部24、2012的位置相关的位置信息。另外,SR电动机M的转子侧磁极部24、2012的位置对应于转子RTa、RTb相对于定子STa、STb的旋转角(相位)。转子RTa、RTb的旋转角(相位)是将对定子STa、STb预先设定的基准位置设为0来测量的。
按照第4开关元件Tr4、第1开关元件Tr1以及第3整流元件D3的顺序被串联地连接,按照第2整流元件D2以及第3开关元件Tr3的顺序被串联地连接,按照第5开关元件Tr5、第2开关元件Tr2以及第4整流元件D4的顺序被串联地连接,这3个串联电路分别与被串联地连接的充放电元件C1以及电源端子Ti1、Ti2并联连接。
按照分流电阻元件R1以及第1整流元件D1的顺序被串联地连接在一个电源端子Ti1以及充放电元件C1的第1连接点P1、与第4开关元件Tr4以及第1开关元件Tr1的第2连接点P2之间。在分流电阻元件R1以及第1整流元件D1的第3连接点P3、与第5开关元件Tr5以及第2开关元件Tr2的第4连接点P4之间连接有第5整流元件D5,使得能够流动从第3连接点P3朝向第4连接点P4的方向的电流。按照第6开关元件Tr6以及第6整流元件D6的顺序被串联地连接在一个电源端子Ti1以及充放电元件C1的第5连接点P5(即第1连接点P1)、与充放电元件C1以及第2整流元件D2的第6连接点P6之间。
第1开关元件以及第3整流元件D3的连接点为连接端子Tc1,第2整流元件D2以及第3开关元件Tr3的连接点为连接端子Tc2(Tc4),第2开关元件Tr2以及第4整流元件D4的连接点为连接端子Tc3。
第1整流元件D1被连接为能够流动从第1连接点(第3连接点)P1(P3)朝向第2连接点P2的方向的电流。第2整流元件D2被连接为能够流动从连接端子Tc2(Tc4)朝向第6连接点P6的方向的电流。第3整流元件D3被连接为能够流动从接地朝向连接端子Tc1的方向的电流。第4整流元件D4被连接为能够流动从接地朝向连接端子Tc3的方向的电流。第5整流元件D5被连接为能够流动从第3连接点P3朝向第4连接点P4的方向的电流。第6整流元件D6被连接为能够流动从第6连接点P6朝向第6开关元件Tr6的方向的电流。
若作为一例来更具体地进行说明,则双电荷层电容器C1的负端子与正极的电源端子Ti1、电阻元件R1的一个端子以及第6晶体管Tr6的漏极端子连接。双电荷层电容器C1的正端子与第4晶体管Tr4的源极端子、第2二极管D2的阴极端子、第6二极管D6的阳极端子以及第5晶体管Tr5的源极端子连接。第6晶体管tr6的源极端子与第6二极管端子D6的阴极端子连接。电阻元件R1的另一个端子与第1二极管D1的阳极端子以及第5二极管D5的阳极端子连接。第1二极管D1的阴极端子与第4晶体管Tr4的漏极端子以及第1晶体管Tr1的源极端子连接。第5二极管D5的阴极端子与第5晶体管Tr5的漏极端子以及第2晶体管Tr2的源极端子连接。
第1晶体管Tr1的漏极端子与第3二极管D3的阴极端子连接,第3二极管D3的阳极端子被接地。第2二极管D2的阳极端子与第3晶体管Tr3的源极端子连接,第3晶体管Tr3的漏极端子被接地。第2晶体管Tr2的漏极端子与第4二极管D4的阴极端子连接,第4二极管D4的阳极端子被接地。
接下来,说明第1实施方式中的电动机驱动装置DRa的动作。图7是用于说明第1实施方式的电动机驱动装置中的加速控制时的动作(动作模式I~III)的图。图7A表示第1动作模式I的情况,图7B表示第2动作模式II的情况,图7C表示第3动作模式III的情况。图8是用于说明第1实施方式的电动机驱动装置中的加速控制时的动作(动作模式IV~VI)的图。图8A表示第4动作模式IV的情况,图8B表示第5动作模式V的情况,图8C表示第6动作模式VI的情况。图9是表示第1实施方式的电动机驱动装置中的加速控制时的各开关元件的接通断开定时的时间图。在图9中,从上部分至下部分依次示出第1开关元件Tr1~第5开关元件Tr5的各接通断开定时,横轴为驱动周期相位。驱动周期相位,在图9所示的示例中为将周期性地重复动作模式I→II→III→IV→V→VI这样变化的开关形式的周期作为相位来表征的示意性的内容。图10是表示所述加速控制时的线圈的电感变化的图。图10的横轴为相位角,其纵轴为电感。图9的最上部分以及图10的横轴上所附带的各罗马数字分别对应于所述第1~第6动作模式I~VI。后述的图13以及图14也相同。
图11是用于说明第1实施方式的电动机驱动装置中的减速控制时的动作(动作模式I、VII以及III)的图。图11A表示第1动作模式I的情况,图11B表示第7动作模式VII的情况,图11C表示第3动作模式III的情况。图12是用于说明第1实施方式的电动机驱动装置中的减速控制时的动作(动作模式IV、VII以及VI)的图。图12A表示第4动作模式IV的情况,图12B表示第7动作模式VII的情况,图12C表示第6动作模式V1的情况。图13是表示第1实施方式的电动机驱动装置中的减速控制时的各开关元件的接通断开定时的时间图。在图13中,从上部分至下部分依次示出第1开关元件Tr1~第6开关元件Tr6的各接通断开定时,横轴为驱动周期相位。图14是表示所述减速控制时的线圈的电感变化的图。
该电动机驱动装置DRa通过分别控制第1~第6开关元件Tr1~Tr6的各接通断开,从而成为多个动作模式I~VII的任一种状态,由此将驱动对象的SM电动机M驱动,择一性地进行加速控制以及减速控制。在加速控制下,电动机驱动装置DRa周期性地重复按照第1动作模式I、第2动作模式II、第3动作模式III、第4动作模式IV、第5动作模式V以及第6动作模式VI的顺序变化的动作形式。在减速控制下,电动机驱动装置DRa周期性地重复按照第1动作模式I、第7动作模式VII、第3动作模式III、第4动作模式IV、第7动作模式VII以及第6动作模式VI的顺序变化的动作形式。以下,利用图7~图10来说明电动机驱动装置DRa的加速控制,接下来利用图11~图14来说明电动机驱动装置DRa的减速控制。
在加速控制下,首先电动机驱动装置DRa在第1相的第1级励磁线圈L1被励磁,伴随着转子RT的旋转而第1相的第1级励磁线圈L1中的电感增加的期间,以第1动作模式I来驱动SR电动机M。更具体而言,电动机驱动装置DRa将伴随着转子RT的旋转而第1相的第1级励磁线圈L1的电感增加的情况下的给定的第1相位作为起点,以第1动作模式I来驱动SR电动机M。该第1相位优选为伴随着转子RT的旋转而第1相的第1级励磁线圈L1中的电感的变化率(增加的变化率)最大的相位。在该第1动作模式I下,如图9所示,第1以及第3开关元件Tr1、Tr3分别被接通,剩余的第2以及第4~第6开关元件Tr2、Tr4~Tr6被断开。由此,如图7A所示,以从电源PS起经由电源端子Ti1、电阻元件R1、第1整流元件D1、第1开关元件Tr1、连接端子Tc1、第1相的第1级励磁线圈L1、连接端子Tc2、第3开关元件Tr3以及电源端子Ti2而返回到电源PS的路径(第1路径中的第1形态的路径的一例),励磁电流从电源PS流向第1相的第1级励磁线圈L1。并且,在该第1动作模式I下,若第1相的第1级励磁线圈L1的电感的周期变化中的相位角θ(以下称呼为“相位角θ”。)变为预先设定的给定的角度θIV,则第4开关元件Tr4仅被接通预先设定的给定时间τIV的期间。由于该第4开关元件Tr4的接通,充放电元件C1中所蓄积的电荷(如后所述,主要由第2相的第2级励磁线圈L2再生充电的电荷在起动时为0)被放电,作为励磁电流,以从充放电元件C1起经由第4晶体管Tr4、第1晶体管Tr1、连接端子Tc1、第1相的第1级励磁线圈L1、连接端子Tc2、第3开关元件Tr3、电源端子Ti2、电源PS、电源端子Ti1而返回到充放电元件C1的路径(第3路径中的第5形态的路径的一例),从充放电元件C1流出电流。由此,在第1相的励磁线圈L1中,除了来自电源PS的电流之外还附加来自充放电元件C1的电流(附加电流脉冲)。另外,在上述中,虽然在第1动作模式I的中途利用了充放电元件C1的电荷,但为了增大最初加速度,也可以在开始第1动作模式I的同时利用充放电元件C1的电荷。此外,第2相的第2级励磁线圈L2为自后述的第6动作模式VI持续的续流状态,电流在从第2相的第2级励磁线圈L2起经由连接端子Tc2、第3开关元件Tr3、第4整流元件D4以及连接端子Tc3而返回到第2相的励磁线圈L2的路径(第4路径中的第8形态的路径的一例)上回流。
如此,第1动作模式I作为一例而主要为第1供电模式,在第2相的第2级励磁线圈L2为自第6动作模式VI持续的续流状态的情况下包含第2电流循环模式。
若相位角θ变为预先设定的给定的角度、例如如图10所示那样第1级励磁线圈L1的电感表示最大值Lmax的角度(第2级励磁线圈L2的电感表示最小值Lmin的角度),则电动机驱动装置DRa以第2动作模式II来驱动SR电动机M。在该第2动作模式II下,如图9所示,第1开关元件Tr1被接通,剩余的第2~第6开关元件Tr2~Tr6被断开。由此,如图7B所示,由于第1相的第1级励磁线圈L1的电动势而产生的电流,以从第1相的第1级励磁线圈L1起经由连接端子Tc2、第2整流元件D2、充放电元件C1、电阻元件R1、第1整流元件D1、第1开关元件Tr1以及连接端子Tc1而返回到第1相的第1级励磁线圈L1的路径(第2路径中的第3形态的路径的一例),从第1相的第1级励磁线圈L1向充放电元件C1流入电流。由此,充放电元件C1被再生充电。另外,当在处于续流状态的第2相的第2级励磁线圈L2中残余能量的情况下,由于第2相的励磁线圈L2的电动势而产生的电流,以从第2相的第1级励磁线圈L2起经由连接端子Tc2、第2整流元件D2、充放电元件C1、电源端子Ti1、电源PS、电源端子Ti2、第4整流元件D4以及连接端子Tc3而返回到第2相的励磁线圈L2的路径(第2路径中的第4形态的路径的一例),从第2相的励磁线圈L2向充放电元件C1流入电流,来对充放电元件C1进行再生充电。
如此,第2动作模式II作为一例而主要为第1再生模式,当在处于续流状态下的第2相的第2级励磁线圈L2中残余能量的情况下包含第2再生模式。
若相位角θ变为预先设定的给定的角度、例如如图10所示那样伴随着转子RT的旋转而第1级励磁线圈L1的电感从最大值Lmax开始下降的角度(第2级励磁线圈L2的电感从最小值Lmin开始上升的角度),则电动机驱动装置DRa仅为了避免浪涌产生所需的充分的时间(例如比较短的时间)采用第3动作模式III来驱动SR电动机M。在该第3动作模式III下,如图9所示,第3开关元件Tr3被接通,剩余的第1、第2以及第4~第6开关元件Tr1、Tr2、Tr4~Tr6被断开。由此,如图7C所示,第1相的第1级励磁线圈L1成为续流状态,电流在从第1相的励磁线圈L1起经由连接端子Tc2、第3开关元件Tr3、第3整流元件D3以及连接端子Tc1而返回到第1相的第1级励磁线圈L1的路径(第4路径中的第7形态的路径的一例)上回流。另一方面,第2相的励磁线圈L2也为自后述的第6动作模式VI经由上述的第1以及第2动作模式I、II而持续的续流状态,电流在上述的路径上回流。
如此,第3动作模式III作为一例而主要为第1电流循环模式,并且包含第2电流循环模式。
若相位角θ如图10所示那样变为预先设定的角度,则电动机驱动装置DRa在第2相的第2级励磁线圈L2被励磁,伴随着转子RT的旋转而第2相的第2级励磁线圈L2中的电感增加的期间,以第4动作模式IV来驱动SR电动机M。即,以与第1动作模式I的开始定时同样的定时来开始第4动作模式IV。以下的动作模式的切换定时也同样。从该第3动作模式III向第4动作模式IV切换的切换定时优选是伴随着转子RT的旋转而第2相的第2级励磁线圈L2中的电感的变化率最大的相位。在该第4动作模式IV下,如图9所示,第2以及第3开关元件Tr2、Tr3分别被接通,剩余的第1以及第4~第6开关元件Tr1、Tr4~Tr6被断开。由此,如图8A所示,以从电源PS起经由电源端子Ti1、电阻元件R1、第5整流元件D5、第2开关元件Tr2、连接端子Tc3、第2相的第2级励磁线圈L2、连接端子Tc2、第3开关元件Tr3以及电源端子Ti2而返回到电源PS的路径(第1路径中的第2形态的路径的一例),励磁电流从电源PS流向第2相的第2级励磁线圈L2。并且,在该第4动作模式IV下,与第1动作模式I同样地,若第2级励磁线圈L2的电感的时间变化中的相位角θ变为预先设定的给定的角度θIV,则第5开关元件Tr5仅被接通预先设定的给定时间τIV的期间。第2级励磁线圈L2的电感的时间变化中的相位角θ设为与第1级励磁线圈L1的电感的时间变化中的相位角θ相同,将开始接通第1以及第3开关元件Tr1、Tr3的时点的相位角θ设为0。由于该第5开关元件Tr5的接通,充放电元件C1中所蓄积的电荷(即,主要由第1相的第1级励磁线圈L1再生充电的电荷)被放电,作为励磁电流,以从充放电元件C1起经由第5晶体管Tr5、第2晶体管Tr2、连接端子Tc3、第2相的第2级励磁线圈L2、连接端子Tc2、第3开关元件Tr3、电源端子Ti2、电源PS、电源端子Ti1而返回到充放电元件C1的路径(第3路径中的第6形态的路径的一例),从充放电元件C1流出电流。由此,在第2相的第2级励磁线圈L2中,除了来自电源PS的电流之外还附加来自充放电元件C1的电流(附加电流脉冲)。另外,第1相的第1级励磁线圈L1为自第3动作模式III持续的续流状态,电流从第1相的第1级励磁线圈L1起在上述的路径上回流。
如此,第4动作模式IV作为一例而主要为第2供电模式,在第1相的第1级励磁线圈L1为自第3动作模式III持续的续流状态的情况下包含第1电流循环模式。
若相位角θ变为预先设定的给定的角度、例如如图10所示那样第2级励磁线圈L2的电感表示最大值Lmax的角度(第1级励磁线圈L1的电感表示最小值Lmin的角度),则电动机驱动装置DRa以第5动作模式V来驱动SR电动机M。在该第5动作模式V下,如图9所示,第2开关元件Tr2被接通,剩余的第1以及第3~第6开关元件Tr1、Tr3~Tr6被断开。由此,如图8B所示,由于第2相的第2级励磁线圈L2的电动势而产生的电流,以从第2相的第2级励磁线圈L2起经由连接端子Tc2、第2整流元件D2、充放电元件C1、电阻元件R1、第5整流元件D5、第2开关元件Tr2以及连接端子Tc3而返回到第2相的第2级励磁线圈L2的路径(第2路径中的第4形态的路径的其他一例),从第2相的第2级励磁线圈L2向充放电元件C1流动电流。由此,充放电元件C1被再生充电。另外,当处于续流状态的第1相的第1级励磁线圈L1中残余能量的情况下,由于第1相的第1级励磁线圈L1的电动势而产生的电流,以从第1相的第1级励磁线圈L1起经由连接端子Tc2、第2整流元件D2、充放电元件C1、电阻元件R1、第1整流元件D1、第1开关元件Tr1以及连接端子Tc1而返回到第1相的第1级励磁线圈L1的路径,从第1相的第1级励磁线圈L1向充放电元件C1流动电流,来对充放电元件C1进行再生充电。
如此,第5动作模式V作为一例而主要为第2再生模式,当在处于续流状态的第1相的第1级励磁线圈L1中残余能量的情况下包含第1再生模式。
若相位角θ变为预先设定的给定的角度、例如如图10所示那样伴随着转子RT的旋转而第2相的第2级励磁线圈L2的电感从最大值Lmax开始下降的角度(伴随着转子RT的旋转而第1相的第1级励磁线圈L1的电感从最小值Lmin开始上升的角度),则电动机驱动装置DRa仅为了避免浪涌产生所需的充分的时间(例如比较短的时间)以第6动作模式VI来驱动SR电动机M。在该第6动作模式VI下,如图9所示,第3开关元件Tr3被接通,剩余的第1、第2以及第4~第6开关元件Tr1、Tr2、Tr4~Tr6被断开。由此,如图8C所示,第2相的第2级励磁线圈L2成为续流状态,电流在从第2相的第2级励磁线圈L2起经由连接端子Tc2、第3开关元件Tr3、第4整流元件D4以及连接端子Tc3而返回到第2相的第2级励磁线圈L2的路径上回流(第4路径中的第8形态的路径的一例)。另一方面,第1相的第1级励磁线圈L1也为自第3动作模式III经由上述的第4以及第5动作模式IV、V而持续的续流状态,电流从第1相的第21励磁线圈L1起在上述的路径上回流。
如此,第6动作模式VI作为一例而主要为第1电流循环模式,并且包含第2电流循环模式。
并且,电动机驱动装置DRa若在执行第6动作模式VI之后返回到第1动作模式I,则在加速控制的期间,与第1相的第1级励磁线圈L1的电感的周期同步地重复上述的第1~第6动作模式I~VI。
如此,本实施方式中的电动机驱动装置DRa在加速控制的情况下,当伴随着转子RT的旋转而励磁线圈L(L1、L2)的电感增加时,通过从电源PS流出电流,由此使励磁线圈L励磁,对SR电动机M进行加速。并且,在由于该加速而流动励磁电流时,在给定的定时充放电元件C1中所蓄电的再生电力被放电,由此在励磁线圈L中除了来自电源PS的电流之外还附加来自充放电元件C1的电流(第1动作模式I、第4动作模式IV)。并且,该电动机驱动装置DRa在伴随着转子RT的旋转而励磁线圈L(L1、L2)的电感从最大值Lmax减少的情况下,励磁线圈L的能量被向充放电元件C1再生,在充放电元件C1中被蓄积(第2动作模式II、第5动作模式V),接下来在给定的定时成为续流状态(第3动作模式III、第6动作模式VI)。
因为该驱动对象的SR电动机M为反对称2相,所以第1相的第1级励磁线圈L1以第1~第3动作模式被控制的期间,第2相的第2级励磁线圈L2主要成为续流状态,另一方面,第2相的第2级励磁线圈L2以第4~第6动作模式被控制的期间,第1相的第1级励磁线圈L1主要成为续流状态。如此,第1相的第1级励磁线圈L1和第2相的第2级励磁线圈L2单独地被加速控制,由一个励磁线圈L所再生的再生电力能够用于另一个励磁线圈L,能够效率良好地利用从电源PS供给的电力。
上述的电动机驱动装置DRa在加速控制时由于能够从充放电元件C1向第1级以及第2级励磁线圈L1、L2分别独立地供电,因此能够将比电源PS的电压高的电压施加于第1级以及第2级励磁线圈L1、L2。因而,这种电动机驱动装置DRa能够效率良好地进行加速控制。
上述的电动机驱动装置DRa为了从电源端子Ti1、Ti2起经由连接端子Tc1~Tc4而向第1级以及第2级励磁线圈L1、L2分别独立地供电,在第1以及第4动作模式I、IV下,公共地利用用于将分别经由了各级的励磁线圈L1、L2后的各电流再经由电源端子Ti2而返回至电源PS的低电位侧的第3开关元件Tr3,来形成上述的各路径。因而,本实施方式中的电动机驱动装置DRa能够减少开关元件的个数。
上述的电动机驱动装置DRa为了将在第1级以及第2级励磁线圈L1、L2中所残余的各残余能量从第1级以及第2级励磁线圈L1、L2分别经由连接端子Tc1~Tc4而向充放电元件C1独立地再生,而在第2以及第5动作模式II、V下,公共地利用用于将各级的励磁线圈L1、L2各自的反电动势所引起的各电流引导至充放电元件C1的高电位侧的第2整流元件D2,来形成上述的各路径。因而,本实施方式中的电动机驱动装置DRa能够削减整流元件的个数。另外,该第2整流元件D2也可以用接通电阻小的开关元件来代替。
上述的电动机驱动装置DRa为使第1级以及第2级励磁线圈L1、L2分别变为续流状态,而在第3以及第6动作模式III、VI下,单独地利用用于将各级的励磁线圈L1、L2各自的电动势所引起的各电流返回至自身的第3以及第4整流元件D3、D4,来形成上述的各路径。因而,本实施方式中的电动机驱动装置DRa能够在第1级以及第2级励磁线圈L1、L2中暂时地保持能量,即便通过动作模式的切换而使开关元件接通断开的定时偏离了预先设定的预定的定时,也无法使各级的励磁线圈L1、L2变为开放状态,因此能够避免浪涌的产生。另外,这些第3以及第4整流元件D3、D4也可以用接通电阻小的开关元件来代替。
上述的电动机驱动装置DRa以第1级励磁线圈L1的电感增加的情况下的给定的第1相位为起点,与第1级励磁线圈L1的电感的周期同步地按照第1动作模式(第1供电模式)I、第2动作模式(第1再生模式)II、第4动作模式(第2供电模式)IV以及第5动作模式(第2再生模式)V的顺序来重复,因此能够对驱动对象的反对称2相电动机M进行加速控制。并且,该电动机驱动装置DRa通过第2动作模式II对在第1级励磁线圈L1中所残余的残余能量进行再生之后向第2级励磁线圈L2供电,因此能够降低第1级励磁线圈L1所引起的妨碍加速的作用,通过第5动作模式V对在第2级励磁线圈L2中所残余的残余能量进行再生之后向第1级励磁线圈L1供电,因此能够降低第2级励磁线圈L2所引起的妨碍加速的作用。其结果,本实施方式中的电动机驱动装置DRa能够增大平均转矩。
上述的电动机驱动装置DRa在第2动作模式(第1再生模式)II结束后执行第3动作模式(第1电流循环模式)III然后执行第4动作模式(第2供电模式)IV,因此在从第2动作模式II向第4动作模式IV转变的情况下,能够避免开关元件Tr所引起的浪涌的产生。并且,该电动机驱动装置DRa在第5动作模式(第2再生模式)V结束后执行第6动作模式(第2电流循环模式)VI然后执行第1动作模式(第1供电模式)I,因此在从第5动作模式V向第1动作模式I转变的情况下,能够避免开关元件Tr所引起的浪涌的产生。
另一方面,在减速控制下,首先电动机驱动装置DRa如图14所示,在伴随着转子RT的旋转而第1相的第1级励磁线圈L1中的电感开始减少之前或者正减少的期间,以第1动作模式I来驱动SR电动机M。更具体而言,电动机驱动装置DRa将伴随着转子RT的旋转而第1相的第1级励磁线圈L1的电感开始减少之前或者刚减少之后的给定的第2相位为起点,以第1动作模式I来驱动SR电动机M。例如,电动机驱动装置DRa在所述电感从最大值Lmax下降的定时,以第1动作模式I来驱动SR电动机M。该第2相位优选是伴随着转子RT的旋转而第1相的第1级励磁线圈L1中的电感的变化率(减少的变化率)最大的相位。在该第1动作模式I下,如图13所示,第1以及第3开关元件Tr1、Tr3分别被接通,剩余的第2以及第4~第6开关元件Tr2、Tr4~Tr6被断开。因而,如图11A所示,虽然与加速控制的第1动作模式I同样地流动电流,但在第1相的第1级励磁线圈L1的电感伴随着转子ET的旋转而减少的期间,由于向励磁线圈L1供给电流,因此在转子RT中,转矩作用于与旋转方向相反的方向上,SR电动机M减速。并且,在该减速控制下,为了增大最初的减速,在第1动作模式I的开始定时,第4开关元件Tr4被接通仅预先设定的给定时间τIV的期间。由此,以从电源PS起经由电源端子Ti1、充放电元件C1、第4晶体管Tr4、第1晶体管Tr1、连接端子Tc1、第1相的第1级励磁线圈L1、连接端子Tc2以及第3开关元件Tr3而返回到电源PS的路径,充放电元件C1被电源PS充电。然后,该充放电元件C1中所蓄积的电荷被放电,与加速控制的第1动作模式I同样地流动电流。由此,在第1相的励磁线圈L1中除了来自电源PS的电流之外还附加来自充放电元件C1的电流,从而被进一步减速。另外,在上述中,虽然在第1动作模式I的开始定时利用了充放电元件C1,但也可以在第1动作模式I的中途利用充放电元件C1。此外,第2相的励磁线圈L2为自后述的第6动作模式VI持续的续流状态,电流从第2相的励磁线圈L2起在上述的路径上回流。
若相位角θ如图14所示那样变为预先设定的给定的角度,则电动机驱动装置DRa以第7动作模式VII来驱动SR电动机M。在该第7动作模式VII下,如图13所示,第6开关元件Tr6被接通,剩余的第1~第5开关元件Tr1~Tr5被断开。由此,如图11B所示,由于第1相的第1级励磁线圈L1的电动势而产生的电流,以从第1相的第1级励磁线圈L1起经由连接端子Tc2、第2整流元件D2、第6整流元件D6、第6开关元件Tr6、电源端子Ti1、电源PS、电源端子Ti2、第3整流元件D3以及连接端子Tc1而返回到第1相的第1级励磁线圈L1的路径(第5路径中的第9形态的路径的一例),从第1相的第1级励磁线圈L1向电源PS流动电流。由此,电源PS被再生充电。另外,当在处于续流状态的第2相的第2级励磁线圈L2中残余能量的情况下,由于第2相的第2级励磁线圈L2的电动势而产生的电流,以从第2相的第2级励磁线圈L2起经由连接端子Tc2、第6整流元件D6、第6开关元件Tr6、电源端子Ti1、电源PS、电源端子Ti2、第4整流元件D4以及连接端子Tc3而返回到第2相的第2级励磁线圈L2的路径(第5路径中的第10形态的路径的一例),从第2相的第2级励磁线圈L2向电源PS流入电流,来对电源PS进行再生充电。
该第7动作模式VII作为一例而主要为第3再生模式,当在处于续流状态的第2相的第2级励磁线圈L2中残余能量的情况下包含第4再生模式。
若相位角θ如图14所示那样变为预先设定的给定的角度,则电动机驱动装置DRa仅为了避免浪涌产生所需的充分的时间(例如比较短的时间)以第3动作模式III来驱动SR电动机M,。在该第3动作模式III下,如图13所示,第3开关元件Tr3被接通,剩余的第1、第2以及第4~第6开关元件Tr1、Tr2、Tr4~Tr6被断开。因而,如图11C所示,与加速控制的第1动作模式I同样地流动电流,第1相的第1级励磁线圈L1成为续流状态。另一方面,第2相的第2级励磁线圈L2也同样地成为续流状态。
若相位角θ如图14所示那样变为伴随着转子RT的旋转而第1相的第1级励磁线圈L1的电感从最小值Lmin开始上升的角度、即伴随着转子RT的旋转而第2级励磁线圈L2的电感从最大值Lmax开始下降的角度,则电动机驱动装置DRa以第4动作模式IV来驱动SR电动机M。即,在与第1动作模式I的开始定时同样的定时开始第4动作模式IV。在该第4动作模式IV下,如图13所示,第2以及第3开关元件Tr2、Tr3分别被接通,剩余的第1以及第4~第6开关元件Tr1、Tr4~Tr6被断开。由此,如图12A所示,虽然与加速控制的第4动作模式IV同样地流动电流,但在第2相的第2级励磁线圈L2的电感伴随着转子ET的旋转而减少的期间,由于向第2级励磁线圈L2供给电流,因此在转子RT中,转矩作用于与旋转方向相反的方向上,SR电动机M减速。并且,在该减速控制下,在第4动作模式IV的开始定时,第5开关元件Tr5仅被接通预先设定的给定时间τIV的期间。由此,以从电源PS起经由电源端子Ti1、充放电元件C1、第5晶体管Tr5、第2晶体管Tr2、连接端子Tc3、第2相的第2级励磁线圈L2、连接端子Tc2以及第3开关元件Tr3而返回到电源PS的路径,充放电元件C1被电源PS充电。然后,该充放电元件C1中所蓄积的电荷被放电,与加速控制的第4动作模式IV同样地流动电流。由此,在第2相的第2级励磁线圈L2中除了来自电源PS的电流之外还附加来自充放电元件C1的电流,从而被进一步减速。另外,第1相的第1级励磁线圈L1为自上述的第3动作模式III持续的续流状态,电流在上述的路径上回流。
若相位角θ如图14所示那样变为预先设定的给定的角度,则电动机驱动装置DRa以第7动作模式VII来驱动SR电动机M。在该第7动作模式VII下,如图13所示,第6开关元件Tr6被接通,剩余的第1~第5开关元件Tr1~Tr5被断开。由此,如图12B所示,由于第2相的第2级励磁线圈L2的电动势而产生的电流,以从第2相的第2级励磁线圈L2起经由连接端子Tc2、第2整流元件D2、第6整流元件D6、第6开关元件Tr6、电源端子Ti1、电源PS、电源端子Ti2、第4整流元件D4以及连接端子Tc3而返回到第2相的第2级励磁线圈L2的路径,从第2相的第2级励磁线圈L2向电源PS流动电流。由此,电源PS被再生充电。另外,当在处于续流状态的第1相的第1级励磁线圈L1中残余能量的情况下,由于第1相的第1级励磁线圈L1的电动势而产生的电流,以从第1级第1相的励磁线圈L1起经由连接端子Tc2、第2整流元件D2、第6整流元件D6、第6开关元件Tr6、电源端子Ti1、电源PS、电源端子Ti2、第3整流元件D3以及连接端子Tc1而返回到第1相的第1级励磁线圈L1的路径,从第1相的第1级励磁线圈L1向电源PS流入电流,来对电源PS进行再生充电。
该第7动作模式VII作为一例而主要为第4再生模式,当在处于续流状态的第1相的第1级励磁线圈L1中残余能量的情况下包含第3再生模式。
若相位角θ如图14所示那样变为预先设定的给定的角度,则电动机驱动装置DRa仅为了避免浪涌产生所需的充分的时间(例如比较短的时间)以第6动作模式VI来驱动SR电动机M。在该第6动作模式VI下,如图13所示,第3开关元件Tr3被接通,剩余的第1、第2以及第4~第6开关元件Tr1、Tr2、Tr4~Tr6被断开。因而,如图12C所示,与加速控制的第6动作模式VI同样地流动电流,第2相的第2级励磁线圈L2成为续流状态。另一方面,第1相的第1级励磁线圈L1也同样地是从第3动作模式III经由上述的第4以及第7动作模式IV、VII而持续的续流状态。
并且,电动机驱动装置DRa若在实施第6动作模式VI之后返回到第1动作模式I,则在减速控制的期间,与第1相的励磁线圈L1的电感的周期同步地重复上述的第1、第7、第3、第4、第7以及第6动作模式I、VII、III、IV、VII、VI。
如此,本实施方式中的电动机驱动装置DRa在减速控制的情况下,当伴随着转子RT的旋转而励磁线圈L(L1、L2)的电感减少时,通过从电源PS流动电流,由此使励磁线圈L励磁,对SR电动机M进行减速。并且,在由于该减速而流动励磁电流时,在给定的定时充放电元件C1中所蓄电的电力被放电,由此在励磁线圈L中除了来自电源PS的电流之外还附加来自充放电元件C1的电流(第1动作模式I、第4动作模式IV)。并且,该电动机驱动装置DRa在伴随着转子RT的旋转而励磁线圈L(L1、L2)的电感减少的情况下,励磁线圈L的能量被向电源PS再生,在电源PS中被蓄积(第7动作模式VII、第7动作模式VII),接下来在给定的定时成为续流状态(第3动作模式III、第6动作模式VI)。
因为该驱动对象的SR电动机M为反对称2相,所以第1相的第1级励磁线圈L1以第1、第7以及第3动作模式I、VII、III被控制的期间,第2相的第2级励磁线圈L2成为续流状态,另一方面,第2相的第2级励磁线圈L2以第4、第7以及第6动作模式IV、VII、VI被控制的期间,第1相的第1级励磁线圈L1成为续流状态。如此,第1相的第1级励磁线圈L1和第2相的第2级励磁线圈L2单独地被减速控制,由一个励磁线圈L所再生的再生电力能够用于另一个励磁线圈L,能够效率良好地利用从电源PS供给的电力。
上述的电动机驱动装置DRa在减速控制时由于能够从充放电元件C1向第1级以及第2级励磁线圈L1、L2分别独立地供电,因此能够将比电源PS的电压高的电压施加于第1级以及第2级励磁线圈L1、L2。因而,这种电动机驱动装置DRa能够效率良好地进行减速控制。
上述的电动机驱动装置DRa为了将在第1级以及第2级励磁线圈L1、L2中所残余的各残余能量从第1级以及第2级励磁线圈L1、L2分别经由连接端子Tc1~Tc4而向电源PS独立地再生,而在第7动作模式下,公共地利用第6整流元件D6以及第6开关元件Tr6,来形成上述的各路径。因而,本实施方式中的电动机驱动装置DRa能够减少整流元件的个数。
上述的电动机驱动装置DRa以第1级励磁线圈L1的电感开始减少之前或者电感刚减少之后的给定的第2相位为起点,与第1级励磁线圈L1的电感的周期同步地按照第1动作模式(第1供电模式)I、第7动作模式(第3再生模式)VII、第4动作模式(第2供电模式)IV以及第7动作模式(第4再生模式)VII的顺序来重复,因此能够对驱动对象的反对称2相电动机M进行减速控制。并且,该电动机驱动装置DRa通过第1次的第7动作模式(第3再生模式)VII对在第1级励磁线圈L1中所残余的残余能量进行再生之后向第2级励磁线圈L2供电,因此能够降低第1级励磁线圈L1所引起的妨碍减速的作用,通过第2次的第7动作模式(第4再生模式)VII对在第2级励磁线圈L2中所残余的残余能量进行再生之后向第1级励磁线圈L1供电,因此能够降低第2级励磁线圈L2所引起的妨碍减速的作用。
上述的电动机驱动装置DRa在第1次的第7动作模式(第3再生模式)VII结束后执行第3动作模式(第1电流循环模式)III然后执行第4动作模式(第2供电模式)IV,因此在从第1次的第7动作模式VII向第4动作模式IV转变的情况下,能够避免开关元件Tr所引起的浪涌的产生。并且,该电动机驱动装置DRa在第2次的第7动作模式(第4再生模式)VII结束后执行第6动作模式(第2电流循环模式)VI然后执行第1动作模式(第1供电模式)I,因此在从第2次的第7动作模式VII向第1动作模式I转变的情况下,能够避免开关元件Tr所引起的浪涌的产生。
上述的电动机驱动装置DRa为了将在第1级以及第2级励磁线圈L1、L2中所残余的各残余能量从第1级以及第2级励磁线圈L1、L2分别经由连接端子Tc1~Tc4而向电源PS独立地再生,而在各第7动作模式VII下,公共地利用用于将各级的励磁线圈L1、L2各自的反电动势所引起的各电流经由连接端子Ti1而引导至电源PS的高电位侧的第6整流元件D6以及第6开关元件Tr6,来形成上述的各路径。因而,本实施方式中的电动机驱动装置DRa能够减少整流元件以及开关元件的各自的个数。
在背景技术中虽然说明了电桥转换器(Bridge Converter)方式的共享开关转换器、和与其属于不同系列的电容转换器(Capacitive converter)方式的升压转换器,但本实施方式中的电动机驱动装置DRa如以上所说明过的那样,通过将驱动对象的电动机专用为反对称2相电动机,从而可以说成为在共享开关转换器中引进与上述升压转换器不同系列的升压转换器的要素所得到的装置。
接下来,为了说明本实施方式的电动机驱动装置的效果,而对实施例和比较例进行说明。
(实施例以及比较例)
图15是用于说明现有的电动机驱动装置和实施例的电动机驱动装置的比较结果(仿真)的图。图15A是现有的电动机驱动装置的电路图,图15B是实施例的电动机驱动装置的电路图,图15C是向各晶体管Tr1~Tr5、Tr11~Tr13输出的控制信号Sig1~Sig5的时间图。并且,图15D表示由现有的电动机驱动装置对反对称2相电动机M进行了驱动的情况下的励磁电流(双点划线)、第1级励磁线圈L1的线圈电流(实线)以及第2级励磁线圈L2的线圈电流(单点划线),图15E表示由实施例的电动机驱动装置对反对称2相电动机M进行了驱动的情况下的励磁电流(双点划线)、第1级励磁线圈L1的线圈电流(实线)以及第2级励磁线圈L2的线圈电流(单点划线)。图15D以及图15E的横轴为时间(旋转角),它们的纵轴为电流值。图16是表示实施例的电动机驱动装置中的励磁电流的实际测量结果的图。图16的横轴是以秒(s)为单位来表示的时间(旋转角),其纵轴是以安培(A)为单位来表示的电流。
现有的电动机驱动装置如图15A所示是在背景技术中利用图23说明过的电路,该现有的电动机驱动装置被连接至在直流电源V以及0.15Ω的电流测量用的分流电阻元件的串联连接上并联连接1000μF的电容器而成的电源电路。
实施例的电动机驱动装置如图15B所示是利用图6说明过的上述的电路,实施例的电动机驱动装置被连接至与现有的电动机驱动装置的情况同样的电源电路。
对于现有的电动机驱动装置中的第1~第3晶体管Tr11~Tr13,用于使各晶体管Tr11~Tr13接通断开的第1~第3控制信号Sig1~Sig3经由绕组比1∶1的脉冲变压器来供给,使得在图15C所示的定时传递给各晶体管Tr11~Tr13中的各电位电平不同的各控制端子。并且,对于实施例的电动机驱动装置中的第1~第5晶体管Tr1~Tr5,用于使各晶体管Tr1~Tr5接通断开的第1~第5控制信号Sig1~Sig5经由绕组比1∶1的脉冲变压器来供给,使得在图15C所示的定时传递给各晶体管Tr1~Tr5中的各电位电平不同的各控制端子。另外,第1~第3控制信号Sig1~Sig3在两电动机驱动装置中被公共地利用。此外,在图15C中,从上部分至下部分,按照第1晶体管Tr1的控制信号Sig1、第2晶体管Tr2的控制信号Sig2、第3晶体管Tr3的控制信号Sig3、第5晶体管Tr5的控制信号Sig5、以及第4晶体管Tr4的控制信号Sig4的顺序来示出。另外,在该实验中,为了进行加速控制,而在实施例的电动机驱动装置中的第6晶体管Tr6的控制端子连接着0V的直流电源,始终被施加0V的电压,第6晶体管Tr6为断开。
励磁电流在与电源V串联连接的电阻元件的两端被测量出。第1级以及第2级励磁线圈L1、L2各自为0.15Ω的内部电阻以及1mH的线圈的串联连接,第1级励磁线圈L1的线圈电流在其内部电阻的两端被测量出,第2级励磁线圈L2的线圈电流在其内部电阻的两端被测量出。
这些测量结果在图15D以及图15E中示出。这些图15D以及图15E所示的测量结果是由公知的所谓的电路模拟器所取得的在所述测量之处测量的结果。如观察图15D可知的那样,在为现有的电动机驱动装置的情况下,第1级以及第2级励磁线圈L1、L2的各线圈电流在驱动中无论是否为0,均不断地持续流动。因而,在为现有的电动机驱动装置的情况下,当为了加速而使一个励磁线圈L1(L2)励磁时,在续流状态下通过另一个励磁线圈L2(L1)中所残余的能量来工作以抵消其加速,因此转矩会降低。此外,这种励磁线圈L1、L2中所残余的能量,在电路内被作为焦耳热来消耗,对电动机的转矩未作出贡献,变得浪费。
另一方面,如观察图15E可知的那样,在为实施例的电动机驱动装置的情况下,第1级以及第2级励磁线圈L1、L2的各线圈电流是在一个线圈电流流动的期间另一个线圈电流成为0的脉冲电流。因此,在实施例的电动机驱动装置的情况下,当为了加速而使一个励磁线圈L1(L2)励磁时,通过另一个励磁线圈L2(L1)中所残余的能量不会消除其加速,转矩也不会被降低。并且,励磁线圈L1、L2中所残余的能量由于被再生,因此如图15E中阴影线所示那样,一个励磁线圈L1(L2)的线圈电流成为0而另一个励磁线圈L2(L1)开始提升的期间内流动的励磁电流,通过充放电元件C1的再生及其放电而被用于所述另一个励磁线圈L2(L1)的励磁中。如此,一个励磁线圈L1(L2)中所残余的能量效率良好地用于另一个励磁线圈L2(L1),浪费变少。因而,在实施例的电动机驱动装置中,较之于现有,提升了电力效率。
该上述的事实通过实际测量结果即图16也可示出。另外,在图15的仿真中,励磁线圈L1、L2的电感如上述那样在1mH时设为恒定,以适当的定时切换模式来仿真励磁线圈L1、L2的各励磁电流,但在实际设备中励磁线圈L1、L2的电感却如图10所示那样变化。图15所示的励磁电流的波形和图16所示的励磁电流的波形的不同起因于该差异。由图16可知,由于第1动作模式I中的附加电流脉冲以及第4动作模式IV中的附加电流脉冲而励磁电流的上升以及下降变得陡峭。由此,提升了电力效率。
(第2实施方式的电动机驱动装置)
接下来,说明对上述的反对称2相SR电动机M进行驱动的第2实施方式的电动机驱动装置。首先,说明第2实施方式中的电动机驱动装置DRb的结构。图17是表示第2实施方式中的电动机驱动装置的结构的电路图。
在实际使用电动机时,不仅仅是加速控制以及减速控制而且也期望控制为输出希望的转矩。虽然第1实施方式中的电动机驱动装置DRa进行的是加速控制以及减速控制,但第2实施方式中的电动机驱动装置DRb进行的是控制反对称2相SR电动机M中流动的励磁电流的电流控制,以便输出希望的转矩。
这种第2实施方式的电动机驱动装置DRb例如如图17所示那样具备:一对电源端子Ti1、Ti2;一对连接端子Tc1、Tc2;一对连接端子Tc3、Tc4;充放电元件C1;整流元件D1~D6;开关元件Tr1~Tr6;分流电阻元件R1;第1电流检测部CS1;第2电流检测部CS2;开关控制部SCb。即,第2实施方式的电动机驱动装置DRb为了电流控制,针对第1实施方式的电动机驱动装置DRa进一步具备第1电流检测部CS1以及第2电流检测部CS2。因而,第2实施方式的电动机驱动装置DRb中的一对电源端子Ti1、Ti2、一对连接端子Tc1、Tc2、一对连接端子Tc3、Tc4、充放电元件C1、整流元件D1~D6、开关元件Tr1~Tr6以及分流电阻元件R1分别与第1实施方式的电动机驱动装置DRa中的一对电源端子Ti1、Ti2、一对连接端子Tc1、Tc2、一对连接端子Tc3、Tc4、充放电元件C1、整流元件D1~D6、开关元件Tr1~Tr6以及分流电阻元件R1相同,因此省略其说明。
第1电流检测部CS1是对反对称2相SR电动机M中的第1相的第1级励磁线圈L1所流动的第1励磁电流进行检测的电路,被连接在连接端子Tc1与第1级励磁线圈L1之间。第1电流检测部CS1例如为具有比较小的已知的电阻值的电阻元件,通过测量其端子间电压,由此来检测第1励磁电流。第1电流检测部CS1将其检测结果作为第1级励磁线圈L1的电流信息而输出给开关控制部SCb。
第2电流检测部CS2是对反对称2相SR电动机M中的第2相的第2级励磁线圈L2所流动的第2励磁电流进行检测的电路,被连接在连接端子Tc4(Tc2)与第2级励磁线圈L2之间。第2电流检测部CS2例如为具有比较小的已知的电阻值的电阻元件,通过测量其端子间电压,由此来检测第2励磁电流。第2电流检测部CS2将其检测结果作为第2级励磁线圈L2的电流信息而输出给开关控制部SCb。
开关控制部SCb与开关控制部SCa同样地,与各开关元件Tr1~Tr6中的各控制端子连接,是为了控制各开关元件Tr1~Tr6的接通断开而向各开关元件Tr1~Tr6输出控制信号Sig的电路。开关控制部SCb为了以电流控制来驱动SR电动机M(Ma、Mb),根据SR电动机M中的转子侧磁极部24、2012相对于定子侧磁极部12、1012的位置来控制各开关元件Tr1~Tr6各自的接通断开,以便形成所述电流的给定的路径。在开关控制部SCb中,从对SR电动机M的转子侧磁极部24、2012的位置进行检测的例如旋转编码器等的省略图示的磁极部位置检测部,被输入与SR电动机M的转子侧磁极部24、2012的位置相关的位置信息。并且,在开关控制部SCb中,如上所述,从第1以及第2电流检测部CS1、CS2分别被输入与第1以及第2级励磁线圈L1、L2各自的各励磁电流相关的各电流信息。
并且,上述的整流元件D1~D6、开关元件Tr1~Tr6以及电阻元件R1是通过切换开关元件Tr1~Tr6的接通断开来形成电流的给定的路径的开关部,该开关部以及开关控制部SCb为驱动控制部的一例。
接下来,说明第2实施方式中的电动机驱动装置DRb的动作。图18是表示第2实施方式的电动机驱动装置中的转矩控制时的各开关元件的第1形态的接通断开定时的时间图。在图18中,从上部分至下部分,依次示出第1开关元件Tr1~第5开关元件Tr5的各接通断开定时,横轴为驱动周期相位。驱动周期相位,在图18所示的示例中为将周期性地重复动作模式VIIIa→II→III→IXa→V→VI这样变化的开关形式的周期作为相位来表征的示意性的内容。图19是用于说明第2实施方式的电动机驱动装置中的转矩控制时的各开关元件的第1形态的接通断开定时的图。图19A表示相对于时间经过的励磁电流,图19B表示第1开关元件Tr1的接通断开定时。图19A的横轴为时间,其纵轴为励磁电流。
该电动机驱动装置DRb通过分别控制第1~第6开关元件Tr1~Tr6的各接通断开,从而成为多个动作模式VIIIa、II、III、IXa、V、VI的任一种状态,由此来对驱动对象的SM电动机M进行驱动,为了获得希望的输出转矩而进行电流控制。更具体而言,电动机驱动装置DRb周期性地重复按照第8a动作模式VIIIa、第2动作模式II、第3动作模式III、第9a动作模式IXa、第5动作模式V以及第6动作模式VI的顺序变化的动作形式。这些第2实施方式中的电动机驱动装置DRb中的第2动作模式II、第3动作模式III、第5动作模式V以及第6动作模式VI分别与第1实施方式中的电动机驱动装置DRa中的第2动作模式II、第3动作模式III、第5动作模式V以及第6动作模式VI相同,因此省略其说明。
该电流控制下的第8a动作模式VIIIa,在第1相的第1级励磁线圈L1被励磁,伴随着转子RT的旋转而第1相的第1级励磁线圈L1中的电感增加的期间内被执行。更具体而言,电动机驱动装置DRb将伴随着转子RT的旋转而第1相的第1级励磁线圈L1的电感增加的情况下的给定的第1相位作为起点,以第8a动作模式VIIIa来驱动SR电动机M。该第1相位优选为伴随着转子RT的旋转而第1相的第1级励磁线圈L1中的电感的变化率(增加的变化率)最大的相位。在该第8a动作模式VIIIa下,如图18所示,与上述的第1动作模式I同样地,第1以及第3开关元件Tr1、Tr3分别被接通,剩余的第2以及第4~第6开关元件Tr2、Tr4~Tr6被断开。由此,如图7A所示,以从电源PS起经由电源端子Ti1、电阻元件R1、第1整流元件D1、第1开关元件Tr1、连接端子Tc1、第1相的第1级励磁线圈L1、连接端子Tc2、第3开关元件Tr3以及电源端子Ti2而返回到电源PS的路径(第1路径中的第1形态的路径的一例),励磁电流从电源PS流向第1相的第1级励磁线圈L1。
在此,第8a动作模式VIIIa在下述点与上述的第1动作模式I不同,电动机驱动装置DRb向第1相的第1级励磁线圈L1供电,使得第1相的第1级励磁线圈L1中的第1励磁电流I1成为预先设定的给定的电流值Iref。该给定的电流值Iref根据希望的输出转矩来决定,例如通过从省略图示的设定用的DIP开关或省略图示的输入装置以软件的形式改写电流值Iref等,而预先设定在开关控制部SCb中。更具体而言,被切换接通断开以形成上述的所述第1形态的路径的多个开关元件Tr1~Tr6之中,使从电源端子Ti1、Ti2起经由连接端子Tc1、Tc2流向第1相的第1级励磁线圈L1的第1励磁电流I1的第1通电路径中的第1以及第3开关元件Tr1、Tr3进一步接通断开,从而根据所述第1形态的路径向第1相的第1级励磁线圈L1脉冲状通电所述第1励磁电流I1,以便成为所述给定的电流值Iref。在图18所示的示例中,第1开关元件Tr1通过开关控制部SCb被进一步接通断开。
更具体而言,若形成所述第1形态的路径,则如图19A所示,第1相的第1级励磁线圈L1中所流动的第1励磁电流I1伴随着时间经过而增加。该第1励磁电流I1通过第1电流检测部CS1来监控(监视)。开关控制部SCb基于从第1电流检测部CS1输入的检测结果,若第1励磁电流I1到达所述给定的电流值Iref相加磁滞带宽Ibw后的电流值(Iref+Ibw),则在此定时,如图19B所示,向第1开关元件Tr1输出控制信号,使第1开关元件Tr1断开。若第1开关元件Tr1断开,则如图19A所示,第1相的第1级励磁线圈L1中所流动的第1励磁电流I1伴随着时间经过而减少。开关控制部SCb基于从第1电流检测部CS1输入的检测结果,若第1励磁电流到达所述给定的电流值Iref减去磁滞带宽Ibw后的电流值(Iref-Ibw),则在此定时,如图19B所示,向第1开关元件Tr1输出控制信号,使第1开关元件Tr1接通。若第1开关元件Tr1接通,则如图19A所示,第1相的第1级励磁线圈L1中所流动的第1励磁电流I1伴随着时间经过而再次增加。开关控制部SCb基于从第1电流检测部CS1输入的检测结果,若第1励磁电流到达所述给定的电流值Iref相加磁滞带宽Ibw后的电流值(Iref+Ibw),则与上述同样地,在此定时,如图19B所示,向第1开关元件Tr1输出控制信号,使第1开关元件Tr1断开。若第1开关元件Tr1断开,则如图19A所示,第1相的第1级励磁线圈L1中流动的第1励磁电流I1伴随着时间经过而再次减少。开关控制部SCb基于从第1电流检测部CS1输入的检测结果,若第1励磁电流到达所述给定的电流值Iref减去磁滞带宽Ibw后的电流值(Iref-Ibw),则与上述同样地,在此定时,如图19B所示,向第1开关元件Tr1输出控制信号,使第1开关元件Tr1接通。开关控制部SCb重复这种第1开关元件Tr1的接通断开,直至第2动作模式II的开始定时为止。第2动作模式II的开始定时如上所述是相位角θ成为预先设定的给定的角度、例如第1相的第1级励磁线圈L1的电感表示最大值Lmax的角度(第2级励磁线圈L2的电感表示最小值Lmin的角度)的定时。通过开关控制部SCb如此控制第1开关元件Tr1的接通断开,从而第1相的第1级励磁线圈L1中所流动的第1励磁电流I1成为以所述给定的电流值Iref为中心的±磁滞带宽Ibw的范围内(Iref-Ibw≤第1励磁电流I1≤Iref+Ibw)。所述磁滞带宽Ibw表示将第1励磁电流I1控制为所述给定的电流值Iref的情况下的电流控制的精度,根据构成电动机驱动装置DRb的电路部件的性能等来适当设定。所述磁滞带宽Ibw为了更高精度地执行电流控制,优选为更小的值,由此可更稳定地获得希望的输出转矩,故优选。如此,第8a动作模式VIIIa作为一例而主要为第3供电模式。
并且,开关控制部SCb优选在使第1励磁电流I1的第1通电路径中的第1开关元件Tr1断开的第1断开期间,使第3开关元件Tr3接通,并且使剩余的第1、第2以及第4~第6开关元件Tr1、Tr2、Tr4~Tr6断开,由此来进一步形成上述的第4路径。由此,第1相的第1级励磁线圈L1成为续流状态,电流在从第1相的第1级励磁线圈L1起经由连接端子Tc2、第3开关元件Tr3、第3整流元件D3以及连接端子Tc1而返回到第1相的第1级励磁线圈L1的路径(第4路径中的第7形态的路径的一例)上回流。通过如此构成,从而第8a动作模式VIIIa作为一例而成为包含第1电流循环模式的第3供电模式。这种电动机驱动装置DRb通过第4路径而使第1相的第1级励磁线圈L1变为续流状态,因此能够在第1相的第1级励磁线圈L1中暂时地保持能量,即便使开关元件接通断开的定时偏离了预先设定的预定的定时,也能够避免浪涌的产生。另一方面,第2相的第2级励磁线圈L2也是自第6动作模式VI经由上述的第8a以及第2动作模式VIIIa、II而持续的续流状态,电流在上述的路径上回流。
此外优选开关控制部SCb在使第1励磁电流I1的第1通电路径中的第1开关元件Tr1接通的第1接通期间,使第1开关元件Tr1接通,并且使剩余的第2~第6开关元件Tr2~Tr6断开,由此来进一步形成上述的第2路径。由于第1相的第1级励磁线圈L1的电动势而产生的电流,以从第1相的第1级励磁线圈L1起经由连接端子Tc2、第2整流元件D2、充放电元件C1、电阻元件R1、第1整流元件D1、第1开关元件Tr1以及连接端子Tc1而返回到第1相的第1级励磁线圈L1的路径(第2路径中的第3形态的路径的一例),从第1相的第1级励磁线圈L1向充放电元件C1流动电流。由此,充放电元件C1被再生充电。通过如此构成,从而第8a动作模式VIIIa作为一例而成为包含第1再生模式的第3供电模式。这种电动机驱动装置DRb能够通过第2路径由第1相的第1级励磁线圈L1独立地再生,能够提升电力效率。另外,当在处于续流状态的第2相的第2级励磁线圈L2中残余能量的情况下,由于第2相的第2级励磁线圈L2的电动势而产生的电流,以从第2相的第2级励磁线圈L2起经由连接端子Tc2、第2整流元件D2、充放电元件C1、电源端子Ti1、电源PS、电源端子Ti2、第4整流元件D4以及连接端子Tc3而返回到第2相的第2级励磁线圈L2的路径(第2路径中的第4形态的路径的一例),从第2相的第2级励磁线圈L2向充放电元件C1流入电流,来对充放电元件C1进行再生充电。
并且,在该第8a动作模式VIIIa下,与上述的第1动作模式I同样地,若第1相的第1励磁线圈L1的电感的周期变化中的相位角θ变为预先设定的给定的角度θIV,则第4开关元件Tr4仅被接通预先设定的给定时间τIV的期间。由于该第4开关元件Tr4的接通,充放电元件C1中所蓄积的电荷(如后所述,主要由第2相的第2级励磁线圈L2再生充电的电荷在起动时为0)被放电,作为励磁电流,以从充放电元件C1起经由第4晶体管Tr4、第1晶体管Tr1、连接端子Tc1、第1相的第1级励磁线圈L1、连接端子Tc2、第3开关元件Tr3、电源端子Ti2、电源PS、电源端子Ti1而返回到充放电元件C1的路径(第3路径中的第5形态的路径的一例),从充放电元件C1流出电流。由此,在第1相的第1级励磁线圈L1中除了来自电源PS的电流之外还附加来自充放电元件C1的电流。另外,在上述中,虽然在第1动作模式I的中途利用了充放电元件C1的电荷,但为了增大最初加速度,也可以在开始第1动作模式I的同时利用充放电元件C1的电荷。此外,第2相的第2级励磁线圈L2为自第6动作模式VI持续的续流状态,电流在从第2相的第2级励磁线圈L2起经由连接端子Tc2、第3开关元件Tr3、第4整流元件D4以及连接端子Tc3而返回到第2相的励磁线圈L2的路径上回流。
若相位角θ变为预先设定的角度,则电动机驱动装置DRb在第2相的第2级励磁线圈L2被励磁,伴随着转子RT的旋转而第2相的第2级励磁线圈L2中的电感增加的期间,以第9a动作模式IXa来驱动SR电动机M。即,在与第8a动作模式VIIIa的开始定时同样的定时开始第9a动作模式IXa。以下的动作模式的切换定时也同样。从该第3动作模式III向第9a动作模式IXa切换的切换定时优选为伴随着转子RT的旋转而第2相的第2级励磁线圈L2中的电感的变化率最大的相位。在该第9a动作模式IXa下,如图18所示,与上述的第4动作模式IV同样地,第2以及第3开关元件Tr2、Tr3分别被接通,剩余的第1以及第4~第6开关元件Tr1、Tr4~Tr6被断开。由此,如图8A所示,以从电源PS起经由电源端子Ti1、电阻元件R1、第5整流元件D5、第2开关元件Tr2、连接端子Tc3、第2相的第2级励磁线圈L2、连接端子Tc2、第3开关元件Tr3以及电源端子Ti2而返回到电源PS的路径(第1路径中的第2形态的路径的一例),励磁电流从电源PS流向第2相的第2级励磁线圈L2。
在此,第9a动作模式IXa在下述点与上述的第4动作模式IV不同,电动机驱动装置DRb向第2相的第2级励磁线圈L2供电,使得第2相的第2级励磁线圈L2中的第2励磁电流I2成为所述给定的电流值Iref(第4供电模式)。更具体而言,被切换接通断开以形成上述的所述第2形态的路径的多个开关元件Tr1~Tr6之中,使从电源端子Ti1、Ti2起经由连接端子Tc1、Tc2流向第2相的第2级励磁线圈L2的第2励磁电流I2的第2通电路径中的第2以及第3开关元件Tr2、Tr3进一步接通断开,从而根据所述第2形态的路径向第2相的第2级励磁线圈L2脉冲状通电所述第2励磁电流I2,以便成为所述给定的电流值Iref。在图18所示的示例中,第2开关元件Tr2通过开关控制部SCb被进一步接通断开。
更具体而言,若形成所述第2形态的路径,则第2相的第2级励磁线圈L2中所流动的第1励磁电流I2伴随着时间经过而增加。该第2励磁电流I2通过第2电流检测部CS2来监控(监视)。开关控制部SCb基于从第2电流检测部CS2输入的检测结果,若第2励磁电流I2到达所述给定的电流值Iref相加磁滞带宽Ibw后的电流值(Iref+Ibw),则在此定时,向第2开关元件Tr2输出控制信号,使第2开关元件Tr2断开。若第2开关元件Tr2断开,则第2相的第2级励磁线圈L2中所流动的第2励磁电流I2伴随着时间经过而减少。开关控制部SCb基于从第2电流检测部CS2输入的检测结果,若第2励磁电流I2到达所述给定的电流值Iref相减磁滞带宽Ibw后的电流值(Iref-Ibw),则在此定时,向第2开关元件Tr2输出控制信号,使第2开关元件Tr2接通。若第2开关元件Tr2接通,则第2相的第2级励磁线圈L2中所流动的第2励磁电流I2伴随着时间经过而再次增加。开关控制部SCb基于从第2电流检测部CS2输入的检测结果,若第2励磁电流到达所述给定的电流值Iref相加磁滞带宽Ibw后的电流值(Iref+Ibw),则与上述同样地,在此定时,向第2开关元件Tr2输出控制信号,使第2开关元件Tr2断开。若第2开关元件Tr2断开,则第2相的第2级励磁线圈L2中所流动的第2励磁电流I2伴随着时间经过而再次减少。开关控制部SCb基于从第2电流检测部CS1输入的检测结果,若第2励磁电流到达所述给定的电流值Iref相减磁滞带宽Ibw后的电流值(Iref-Ibw),则与上述同样地,在此定时,向第2开关元件Tr2输出控制信号,使第2开关元件Tr2接通。开关控制部SCb重复这种第2开关元件Tr2的接通断开,直至第5动作模式V的开始定时为止。第5动作模式V的开始定时如上所述是相位角θ成为预先设定的给定的角度、例如第2相的第2级励磁线圈L2的电感表示最大值Lmax的角度(第1级励磁线圈L1的电感表示最小值Lmin的角度)的定时。通过开关控制部SCb如此地控制第2开关元件Tr2的接通断开,从而第2相的第2级励磁线圈L2中所流动的第2励磁电流I2成为以所述给定的电流值Iref为中心的±磁滞带宽Ibw的范围内(Iref-Ibw≤第2励磁电流I2≤Iref+Ibw)。如此,第9a动作模式IXa作为一例而主要为第4供电模式。
并且,开关控制部SCb优选在使第2励磁电流I2的第2通电路径中的第2开关元件Tr2断开的第2断开期间,使第3开关元件Tr3接通,并且使剩余的第1、第2以及第4~第6开关元件Tr1、Tr2、Tr4~Tr6断开,由此来进一步形成上述的第4路径。由此,第2相的第2级励磁线圈L2成为续流状态,电流在从第2相的第2级励磁线圈L2起经由连接端子Tc2、第3开关元件Tr3、第4整流元件D4以及连接端子Tc3而返回到第2相的第2级励磁线圈L2的路径(第4路径中的第8形态的路径的一例)上回流。通过如此构成,从而第9a动作模式IXa作为一例而成为包含第2电流循环模式的第4供电模式。这种电动机驱动装置DRb通过第4路径而使第2相的第2级励磁线圈L2变为续流状态,因此能够在第2相的第2级励磁线圈L2中暂时地保持能量,即便使开关元件接通断开的定时偏离了预先设定的预定的定时,也能够避免浪涌的产生。另一方面,第1相的第1级励磁线圈L1也是自第3动作模式III经由上述的第9a以及第5动作模式IXa、V而持续的续流状态,从第1相的第1级励磁线圈L1起电流在上述的路径上回流。
此外优选开关控制部SCb在使第2励磁电流I2的第2通电路径中的第2开关元件Tr2接通的第2接通期间,使第2开关元件Tr2接通,并且使剩余的第1以及第3~第6开关元件Tr1、Tr3~Tr6断开,由此来进一步形成上述的第2路径。由于第2相的第2级励磁线圈L2的电动势而产生的电流,以从第2相的第2级励磁线圈L2起经由连接端子Tc2、第2整流元件D2、充放电元件C1、电阻元件R1、第5整流元件D5、第2开关元件Tr2以及连接端子Tc3而返回到第2相的第2级励磁线圈L2的路径(第2路径中的第4形态的路径的其他一例),从第2相的第2级励磁线圈L2向充放电元件C1流动电流。由此,充放电元件C1被再生充电。通过如此构成,从而第9a动作模式IXa作为一例而成为包含第2再生模式的第4供电模式。这种电动机驱动装置DRb能够通过第2路径由第2相的第2级励磁线圈L2独立地再生,能够提升电力效率。另外,当在处于续流状态的第1相的第1级励磁线圈L1中残余能量的情况下,由于第1相的第1级励磁线圈L1的电动势而产生的电流,以从第1相的第1级励磁线圈L1起经由连接端子Tc2、第2整流元件D2、充放电元件C1、电阻元件R1、第1整流元件D1、第1开关元件Tr1以及连接端子Tc1而返回到第1相的第1级励磁线圈L1的路径,从第1相的第1级励磁线圈L1向充放电元件C1流入电流,来对充放电元件C1进行再生充电。
并且,在该第9a动作模式IXa下,与上述的第4动作模式IV同样地,若励磁线圈L2的电感的时间变化中的相位角θ变为预先设定的给定的角度θIV,则第5开关元件Tr5仅被接通预先设定的给定时间τIV的期间。第2级励磁线圈L2的电感的时间变化中的相位角θ设为与第1级励磁线圈L1的电感的时间变化中的相位角θ相同,将开始接通第1以及第3开关元件Tr1、Tr3的时点的相位角θ设为0。由于该第5开关元件Tr5的接通,充放电元件C1中所蓄积的电荷(即,主要由第1相的第1级励磁线圈L1再生充电的电荷)被放电,作为励磁电流,以从充放电元件C1起经由第5晶体管Tr5、第2晶体管Tr2、连接端子Tc3、第2相的第2级励磁线圈L2、连接端子Tc2、第3开关元件Tr3、电源端子Ti2、电源PS、电源端子Ti1而返回到充放电元件C1的路径(第3路径中的第6形态的路径的一例),从充放电元件C1流出电流。由此,在第2相的第2级励磁线圈L2中,除了来自电源PS的电流之外还附加来自充放电元件C1的电流。另外,第1相的第1级励磁线圈L1为自第3动作模式III持续的续流状态,电流从第1相的第1级励磁线圈L1起在上述的路径上回流。
如此,本实施方式中的电动机驱动装置DRb在电流控制的情况下,将当伴随着转子RT的旋转而第1相的第1级励磁线圈L1的电感增加的情况下的给定的第1相位作为起点,与第1相的第1级励磁线圈L1的电感的周期同步地按照第8a动作模式(第3供电模式)VIIIa、第2动作模式(第1再生模式)II、第9a动作模式IXa(第4供电模式)以及第5动作模式(第2再生模式)的顺序来重复,因此能够对驱动对象的反对称2相电动机M进行电流控制,能够以希望的输出转矩来驱动反对称2相电动机M。并且,本实施方式的电动机驱动装置DRb通过第2动作模式(第1再生模式)II对在第1相的第1级励磁线圈L1中所残余的残余能量进行再生之后向第2相的第2级励磁线圈L2供电,因此能够降低第1相的第1级励磁线圈L1所引起的妨碍加速的作用,通过第5动作模式(第2再生模式)V对在第2相的励磁线圈L2中所残余的残余能量进行再生之后向第1相的第1级励磁线圈L1供电,因此能够降低第2相的第2级励磁线圈L2所引起的妨碍加速的作用。其结果,本实施方式的电动机驱动装置DRb能够增大平均转矩。
上述的电动机驱动装置DRb通过使第1励磁电流I1的第1通电路径中的第1开关元件Tr1进一步接通断开,从而脉冲状通电第1励磁电流I1以便成为所述给定的电流值Iref,通过使第2励磁电流I2的第2通电路径中的第2开关元件Tr2进一步接通断开,从而脉冲状通电第2励磁电流I2以便成为所述给定的电流值Iref,因此能够减少用于对第1以及第2励磁电流I1、I2进行电流控制的元件。
说明由这些上述的第1以及第2实施方式中的电动机驱动装置DRa、DRb所控制的励磁电流的一例。图20是用于说明第1以及第2实施方式的各电动机驱动装置中的各励磁电流的图。图20A表示第1实施方式的电动机驱动装置(加速控制)的情况,图20B表示第2实施方式的电动机驱动装置(电流控制)的情况。图20A以及图20B的各横轴为时间,它们的各纵轴为励磁电流。在加速控制的情况下,如图20A所示,第1级以及第2级励磁线圈L1、L2各自中所流动的第1以及第2励磁电流,在SR电动机M的起动开始后伴随着时间经过而逐渐增加,达约45A。另一方面,在电流控制的情况下,如图20B所示,第1级以及第2级励磁线圈L1、L2各自中所流动的第1以及第2励磁电流,在SR电动机M的起动开始后伴随着时间经过而逐渐增加,但在达约20A之后以约20A恒定地控制。
另外,在上述中,在第8a动作模式VIIIa下,为了生成脉冲状的第1励磁电流I1而第1开关元件Tr1被接通断开,在第9a动作模式IXa下,为了生成脉冲状的第2励磁电流I2而第2开关元件Tr2被接通断开,但如图21所示,为了分别生成脉冲状的第1以及第2励磁电流I1、I2,也可以通过开关控制部SCb来接通断开第3开关元件Tr3。即,开关控制部SCb也可以构成为,取代第8a动作模式VIIIa来执行为了生成脉冲状的第1励磁电流I1而使第3开关元件Tr3接通断开的第8b动作模式VIIIb,取代第9a动作模式IXa来执行为了生成脉冲状的第2励磁电流I2而使第3开关元件Tr3接通断开的第9b动作模式IXb。图21是表示第2实施方式的电动机驱动装置中的转矩控制时的各开关元件的第2形态的接通断开定时的时间图。在图21中,从上部分至下部分,依次示出第1开关元件Tr1~第5开关元件Tr5的各接通断开定时,横轴为驱动周期相位。驱动周期相位,在图21所示的示例中为将周期性地重复动作模式VIIIb→II→III→IXb→V→VI这样变化的开关形式的周期作为相位来表征的示意性的内容。另外,当然,开关控制部SCb也可以构成为,取代第8a动作模式VIIIa来执行为了生成脉冲状的第1励磁电流I1而使第1以及第3开关元件Tr1、Tr3相互同步地接通断开的第8c动作模式VIIIc,取代第9a动作模式IXa来执行为了生成脉冲状的第2励磁电流I2而使第2以及第3开关元件Tr2、Tr3相互同步地接通断开的第9c动作模式IXc。
此外,在上述中,虽然分为进行加速控制以及减速控制的第1实施方式的电动机驱动装置DRa、和进行电流控制的第2实施方式的电动机驱动装置DRb来进行了说明,但是当然既可以第1实施方式的电动机驱动装置DRa被构成为进行第2实施方式的电动机驱动装置DRb中的电流控制,并如第2实施方式的电动机驱动装置DRb那样进行电流控制,反之,也可以第2实施方式的电动机驱动装置DRb被构成为进行第1实施方式的电动机驱动装置DRa中的加速控制以及减速控制,并如第1实施方式的电动机驱动装置DRa那样进行加速控制以及减速控制。即,开关控制部SCa、SCb为了以加速控制、减速控制以及电流控制之中的任一种方式来驱动SR电动机M(Ma、Mb),而根据SR电动机M中的转子侧磁极部24、2012相对于定子侧磁极部12、1012的位置来控制各开关元件Tr1~Tr6各自的接通断开,以便形成所述电流的给定的路径。
(第3实施方式的电动机驱动装置)
接下来,说明对上述的反对称2相SR电动机M进行驱动的第3实施方式的电动机驱动装置。
这些上述的第1以及第2实施方式的电动机驱动装置DRa、DRb作为进行充放电的充放电部而具备1个充放电元件C1。若SR电动机M比较高速地旋转,则在第1级励磁线圈L1、第2级励磁线圈L2中将产生比较大的反电动势,为了应对于此,充放电部的容量需要比较大的容量。因而,虽然也可以第1以及第2实施方式的电动机驱动装置DRa、DRb中的1个充放电元件C1被大容量化,以所述大容量化后的1个充放电元件C1来应对这种大容量的反电动势,但第3实施方式的电动机驱动装置DRc具备多个充放电元件C,以这多个充放电元件C来应对所述大容量的反电动势。
在实际的SR电动机M的运用中,转速从比较低速的旋转变化为比较高速的旋转。在以电容器来构成充放电元件C的情况下,电容器的电压成为电荷除以其静电电容所得的值。因而,若SR电动机M比较低速地旋转,则在第1级励磁线圈L1、第2级励磁线圈L2中将产生比较小的反电动势,电容器的电压成为小值。其结果,在从电容器向第1级励磁线圈L1、第2级励磁线圈L2供电的情况下,电流的提升会变得迟缓。然而,第3实施方式的电动机驱动装置DRc由于具备多个充放电元件C,因此能够基于SR电动机M的转速来变更用于充放电的充放电元件C的个数,即便是其转速比较小且所述反电动势小的情况,也能够加速所述电流的提升。
这种第3实施方式的电动机驱动装置DRc虽然也可以使图1所示的第1实施方式的电动机驱动装置DRa中的1个充放电元件C1变为多个,但在此说明使图17所示的第2实施方式的电动机驱动装置DRb中的1个充放电元件C1变为多个的情况。
图22是表示第3实施方式中的电动机驱动装置的结构的电路图。这种第3实施方式的电动机驱动装置DRc例如如图22所示那样具备:一对电源端子Ti1、Ti2;一对连接端子Tc1、Tc2;一对连接端子Tc3、Tc4;具备多个充放电元件C的充放电部CD;整流元件D1~D6;开关元件Tr1~Tr6;分流电阻元件R1;第1电流检测部CS1;第2电流检测部CS2;和开关控制部SCc。即,第3实施方式的电动机驱动装置DRc,针对第2实施方式的电动机驱动装置DRb而包含具备多个充放电元件C的充放电部CD,来取代1个充放电元件C1。因而,第3实施方式的电动机驱动装置DRc中的一对电源端子Ti1、Ti2、一对连接端子Tc1、Tc2、一对连接端子Tc3、Tc4、整流元件D1~D6、开关元件Tr1~Tr6、分流电阻元件R1、第1电流检测部CS1以及第2电流检测部CS2分别与第2实施方式的电动机驱动装置DRb中的一对电源端子Ti1、Ti2、一对连接端子Tc1、Tc2、一对连接端子Tc3、Tc4、整流元件D1~D6、开关元件Tr1~Tr6、分流电阻元件R1、第1电流检测部CS1以及第2电流检测部CS2相同,因此省略其说明。
充放电部CD具备多个被串联地连接的充放电元件C和开关元件Tr的串联电路,这多个串联电路被并联地连接。在图22所示的示例中,充放电部CD具备:3个充放电元件C11~C13;和与这3个充放电元件C11~C13分别串联地连接的3个开关元件Tr11~Tr13。另外,充放电元件C并不限定于3个,也可以为任意的个数。这些充放电元件C11~C13例如为双电荷层电容器以及电解电容器等的电容器。
开关控制部SCc与开关控制部SCb同样地,与各开关元件Tr1~Tr6中的各控制端子连接,是为了控制各开关元件Tr1~Tr6的接通断开而向各开关元件Tr1~Tr6输出控制信号Sig的电路,与开关控制部SCb同样地动作。并且,在第3实施方式中,开关控制部SCc与充放电部CD中的各开关元件Tr11~Tr13之中的各控制端子连接,也是为了控制各开关元件Tr11~Tr13的接通断开而向各开关元件Tr11~Tr13输出控制信号Sig的电路。
虽然也可以在SR电动机M中具备对SR电动机M的转速进行检测的转速检测部,在开关控制部SCc中从所述转速检测部被输入与SR电动机M的转速相关的转速信息,但在本实施方式中,开关控制部SCc基于上述的、从对SR电动机M的转子侧磁极部24、2012的位置进行检测的例如旋转编码器等的省略图示的磁极部位置检测部被输入的所述位置信息,来求出SR电动机M的转速。更具体而言,例如,开关控制部SCc在单位时间(例如1分钟)内计数表示相同位置的位置信息的个数,由此来求出SR电动机M的转速(rpm)。此外,例如开关控制部SCc根据表示相同位置的位置信息的时间间隔(转子旋转1次的时间)来求出SR电动机M的转速。
然后,开关控制部SCc基于SR电动机M的转速来使所述多个串联电路中的各开关元件Tr11~Tr13接通断开。更具体而言,在本实施方式中,例如预先分别设定有给定的第1转速阈值Rth1以及值比所述第1转速阈值Rth1大的第2转速阈值Rth2(Rth1<Rth2),开关控制部SCc对SR电动机M的转速和各转速阈值Rth1、Rth2进行比较,在该比较的结果是SR电动机M的转速为0以上且小于第1转速阈值Rth1的情况下,使1个开关元件(例如开关元件Tr11)接通,并且使剩余的开关元件(在上述的示例中为开关元件Tr12、Tr13)断开,在所述比较的结果是SR电动机M的转速为第1转速阈值Rth1以上且小于第2转速阈值Rth2的情况下,使2个开关元件(例如开关元件Tr11、Tr12)接通,并且使剩余的开关元件(在上述的示例中为开关元件Tr13)断开,在所述比较的结果是SR电动机M的转速为第2转速阈值Rth2以上的情况下,使3个开关元件Tr11~Tr13全部接通。
接下来,说明第3实施方式中的电动机驱动装置DRc的动作。该电动机驱动装置DRc通过分别控制充放电部CD中的各开关元件Tr11~Tr13的各接通断开,从而基于SR电动机M的转速来使充放电部CD中的、用于充放电的充放电元件C11~C13的个数可变。更具体而言,若由电动机驱动装置DRc开始SR电动机M的驱动控制,则与SR电动机M的转子侧磁极部24、2012的位置相关的位置信息被输入至开关控制部SCc。开关控制部SCc根据该位置信息来求出SR电动机M的转速,并将该求出的转速和第1以及第2转速阈值Rth1、Rth2分别进行比较。
在该比较的结果是SR电动机M的转速为0以上且小于第1转速阈值Rth1的情况下(低速的情况),则开关控制部SCc使1个开关元件Tr11接通,并使剩余的开关元件Tr12、Tr13断开。由此,在SR电动机M以低速旋转的情况下,用于充放电的充放电元件C11被设为1个。因而,即便是由于低速而仅产生较小的反电动势的情况,充放电元件C11中也被充电充分的电荷量。因此,充放电元件C11的电压变高,在从充放电部CD向第1级励磁线圈L1、第2级励磁线圈L2供电的情况下,电流的提升变得较快。
在所述比较的结果是SR电动机M的转速为第1转速阈值Rth1以上且小于第2转速阈值Rth2的情况下(中速的情况),开关控制部SCc使2个开关元件Tr11、Tr12接通,并使剩余的开关元件Tr13断开。由此,在SR电动机M以中速旋转的情况下,用于充放电的充放电元件C11、C12被设为2个。因而,即便是由于中速而产生了超过1个充放电元件C11的容量的反电动势的情况,2个充放电元件C11、C12中也能充电大致全部的反电动势,并且在各充放电元件C11、C12中也被充电充分的电荷量。因此,各充放电元件C11、C12的电压变高,在从充放电部CD向第1级励磁线圈L1、第2级励磁线圈L2供电的情况下,电流的提升变得较快。
在所述比较的结果是SR电动机M的转速为第2转速阈值Rth2以上的情况下(高速的情况),开关控制部SCc使3个开关元件Tr11~Tr13全部接通。由此,在SR电动机M以高速旋转的情况下,用于充放电的充放电元件C11~C13被设为3个。因而,即便是由于高速而产生了超过2个充放电元件C11、C12的容量的反电动势的情况,3个充放电元件C11~C13中也能充电大致全部的反电动势,并且各充放电元件C11~C13中也被充电充分的电荷量。因此,各充放电元件C11~C13的电压变高,在从充放电部CD向第1级励磁线圈L1、第2级励磁线圈L2供电的情况下,电流的提升变得较快。
如此,第3实施方式的电动机驱动装置DRc由于包含具备多个充放电元件C11~C13的充放电部CD,因此基于SR电动机M的转速来使充放电部CD中的各开关元件Tr11~Tr13接通断开,从而能够在充放电部CD中变更用于充放电的充放电元件C的个数。因而,本电动机驱动装置DRc能够对由第1级以及第2级励磁线圈L1、L2产生的反电动势所引起的比较大容量的各残余能量进行充放电,并且即便是转速比较小且所述反电动势小的情况,也能在从充放电部CD向第1或者第2级励磁线圈L1、L2供电时,使电流的提升变得更快。如此,第3实施方式的电动机驱动装置DRc关于其充放电部CD,能够从SR电动机M中的低速旋转至高速旋转来适当地响应。
本说明书虽然如上述那样公开了多种形态的技术,但其中将主要技术归纳如下。
一形态所涉及的电动机驱动装置,具备:电源端子,其用于与电源连接;充放电部,其与所述电源端子串联地连接,并进行充放电;连接端子,其用于与第1相的第1级励磁线圈以及第2相的第2级励磁线圈所引起的各电感相对于旋转角的周期变化中的各相位间之差为180度的反对称2相电动机的所述第1级励磁线圈以及第2级励磁线圈分别连接;和驱动控制部,其具备多个开关元件,并通过切换所述多个开关元件的接通断开,由此来形成用于从所述电源端子经由所述连接端子而向所述第1级励磁线圈以及第2级励磁线圈分别独立地供电的第1路径,进而通过切换所述多个开关元件的接通断开,由此来形成用于将在所述第1级励磁线圈以及第2级励磁线圈中残余的各残余能量从所述第1级励磁线圈以及第2级励磁线圈分别经由所述连接端子而向所述充放电部独立地再生的第2路径。
在这种电动机驱动装置中,能够通过第1路径向第1级以及第2级励磁线圈分别独立地供电,并且能够通过第2路径从第1级以及第2级励磁线圈分别独立地再生。因而,这种电动机驱动装置可以将一个级的励磁线圈中所残余的电能再生并将该再生的电能利用于另一个级的励磁线圈,能够提升电力效率。
在其他的一形态中,在上述的电动机驱动装置中,所述驱动控制部通过切换所述多个开关元件的接通断开,由此在所述第1路径中励磁的期间,进一步形成用于从所述充放电部经由所述连接端子而向所述第1级励磁线圈以及第2级励磁线圈分别独立地供电的第3路径,以提高励磁电压。
这种电动机驱动装置在第1路径中励磁的期间,能够通过第3路径从充放电部向第1级以及第2级励磁线圈分别独立地供电,因此可以将比电源的电压高的电压施加于第1级以及第2级励磁线圈。因而,这种电动机驱动装置能够效率良好地进行加速控制,此外能够效率良好地进行减速控制。
在其他的一形态中,在上述的电动机驱动装置中,为了从所述电源端子经由所述连接端子而向所述第1级励磁线圈以及第2级励磁线圈分别独立地供电,所述驱动控制部利用所述多个开关元件之中的公共的开关元件来形成所述第1路径。
这种电动机驱动装置能够公共地利用开关元件(因为共用),所以能够减少开关元件的个数。
在其他的一形态中,在这些上述的电动机驱动装置中,所述驱动控制部还具备:公共的整流元件,其用于为了将在所述第1级励磁线圈以及第2级励磁线圈中所残余的各残余能量从所述第1级励磁线圈以及第2级励磁线圈分别经由所述连接端子而向所述充放电部独立地再生,形成所述第2路径。
这种电动机驱动装置公共地利用整流元件,因此能够减少整流元件的个数。
在其他的一形态中,在这些上述的电动机驱动装置中,所述驱动控制部通过切换所述多个开关元件的接通断开,由此来进一步形成用于使所述第1级励磁线圈以及第2级励磁线圈分别变为续流状态的第4路径,所述驱动控制部还具备:单独的整流元件,其用于为了使所述第1级励磁线圈以及第2级励磁线圈分别变为续流状态,而形成所述第4路径。
这种电动机驱动装置通过第4路径而使第1级以及第2级励磁线圈分别变为续流状态,因此能够在第1级以及第2级励磁线圈中暂时保持能量,即便使开关元件接通断开的定时偏离了预先设定的预定的定时,也能够避免浪涌的产生。
在其他的一形态中,在这些上述的电动机驱动装置中,还具备:所述电源,其是与所述电源端子连接且进行充放电的二次电池,所述驱动控制部通过切换所述多个开关元件的接通断开,由此来形成用于将在所述第1级励磁线圈以及第2级励磁线圈中所残余的各残余能量从所述第1级励磁线圈以及第2级励磁线圈分别经由所述连接端子而向所述电源独立地再生的第5路径,并且所述驱动控制部还具备:公共的整流元件以及开关元件,该公共的整流元件以及开关元件用于为了将在所述第1级励磁线圈以及第2级励磁线圈中所残余的各残余能量从所述第1级励磁线圈以及第2级励磁线圈分别经由所述连接端子而向所述电源独立地再生,形成所述第5路径。
在这种电动机驱动装置中,能够通过第5路径而从第1级以及第2级励磁线圈分别向电源的二次电池独立地再生。因而,这种电动机驱动装置可以将一个级的励磁线圈中所残余的电能再生并将该再生的电能利用于另一个级的励磁线圈,能够提升电力效率。并且,这种电动机驱动装置公共地利用整流元件以及开关元件,因此能够减少整流元件以及开关元件的个数。
在其他的一形态中,在这些上述的电动机驱动装置中,所述第1路径具备:第1形态的路径,其用于从所述电源端子经由所述连接端子而向所述第1级励磁线圈供电;和第2形态的路径,其用于从所述电源端子经由所述连接端子而向所述第2级励磁线圈供电、且不同于所述第1形态的路径,所述第2路径具备:第3形态的路径,其用于将在所述第1级励磁线圈中所残余的残余能量从所述第1级励磁线圈经由所述连接端子而向所述充放电部再生;和第4形态的路径,其用于将在所述第2级励磁线圈中所残余的残余能量从所述第2级励磁线圈经由所述连接端子而向所述充放电部再生、且不同于所述第3形态的路径,所述驱动控制部将所述第1级励磁线圈的电感增加的情况下的给定的第1相位设为起点,与所述第1级励磁线圈的电感的周期同步地,按照通过所述第1形态的路径向所述第1级励磁线圈供电的第1供电模式、通过所述第3形态的路径将在所述第1级励磁线圈中所残余的残余能量再生的第1再生模式、通过所述第2形态的路径向所述第2级励磁线圈供电的第2供电模式、以及通过所述第4形态的路径将在所述第2级励磁线圈中所残余的残余能量再生的第2再生模式的顺序来重复。
这种电动机驱动装置将第1级励磁线圈的电感增加的情况下的给定的第1相位设为起点,与第1级励磁线圈的电感的周期同步地,按照第1供电模式、第1再生模式、第2供电模式以及第2再生模式的顺序来重复,因此能够对驱动对象的反对称2相电动机进行加速控制。并且,这种电动机驱动装置通过第1再生模式将在第1级励磁线圈中所残余的残余能量再生之后向第2级励磁线圈供电,因此能够降低第1级励磁线圈所引起的妨碍加速的作用,通过第2再生模式将在第2级励磁线圈中所残余的残余能量再生之后向第1级励磁线圈供电,因此能够降低第2级励磁线圈所引起的妨碍加速的作用。其结果,这种电动机驱动装置能够增大平均转矩。
在其他的一形态中,在这些上述的电动机驱动装置中,所述第3路径具备:第5形态的路径,其用于从所述充放电部经由所述连接端子而向所述第1级励磁线圈供电;和第6形态的路径,其用于从所述充放电部经由所述连接端子而向所述第2级励磁线圈供电、且不同于所述第5形态的路径,所述驱动控制部在所述第1供电模式的执行过程中通过所述第5形态的路径向所述第1级励磁线圈供电,在所述第2供电模式的执行过程中通过所述第6形态的路径向所述第2级励磁线圈供电。
这种电动机驱动装置,在第1供电模式的执行过程中能够通过第5形态的路径从充放电部向第1级励磁线圈独立地供电,在第2供电模式的执行过程中能够通过第6形态的路径从充放电部向第2级励磁线圈独立地供电,因此可以将比电源的电压高的电压施加于第1级以及第2级励磁线圈。因而,这种电动机驱动装置能够效率良好地进行加速控制。
在其他的一形态中,在这些上述的电动机驱动装置中,所述第4路径具备:第7形态的路径,其用于使所述第1级励磁线圈变为续流状态;和第8形态的路径,其用于使所述第2级励磁线圈变为续流状态、且不同于所述第7形态的路径,所述驱动控制部在所述第1再生模式的执行结束后执行分别通过所述第7路径以及第8路径使所述第1级励磁线圈以及第2级励磁线圈分别变为续流状态的第1电流循环模式,在所述第2再生模式的执行结束后执行分别通过所述第7路径以及第8路径使所述第1级励磁线圈以及第2级励磁线圈分别变为续流状态的第2电流循环模式。
这种电动机驱动装置能够在第1再生模式的结束后执行第1电流循环模式然后执行第2供电模式,因此在从第1再生模式向第2供电模式转变的情况下,能够避免开关元件所引起的浪涌的产生。并且,这种电动机驱动装置能够在第2再生模式的结束后执行第2电流循环模式然后执行第1供电模式,因此在从第2再生模式向第1供电模式转变的情况下,能够避免开关元件所引起的浪涌的产生。
在其他的一形态中,在这些上述的电动机驱动装置中,所述第1路径具备:第1形态的路径,其用于从所述电源端子经由所述连接端子而向所述第1级励磁线圈供电;和第2形态的路径,其用于从所述电源端子经由所述连接端子而向所述第2级励磁线圈供电、且不同于所述第1形态的路径,所述第5路径具备:第9形态的路径,其用于将在所述第1级励磁线圈中所残余的残余能量从所述第1级励磁线圈经由所述连接端子而向所述电源再生;和第10形态的路径,其用于将在所述第2级励磁线圈中所残余的残余能量从所述第2级励磁线圈经由所述连接端子而向所述电源再生、且不同于所述第9形态的路径,所述驱动控制部将所述第1级励磁线圈的电感开始减少之前或者刚减少之后的给定的第2相位设为起点,与所述第1级励磁线圈的电感的周期同步地,按照通过所述第1形态的路径向所述第1级励磁线圈供电的第1供电模式、通过所述第9形态的路径将在所述第1级励磁线圈中所残余的残余能量再生的第3再生模式、通过所述第2形态的路径向所述第2级励磁线圈供电的第2供电模式、以及通过所述第10形态的路径将在所述第2级励磁线圈中所残余的残余能量再生的第4再生模式的顺序来重复。
这种电动机驱动装置将第1级励磁线圈的电感开始减少之前或者刚减少之后的给定的第2相位设为起点,与第1级励磁线圈的电感的周期同步地,按照第1供电模式、第3再生模式、第2供电模式以及第4再生模式的顺序来重复,因此能够对驱动对象的反对称2相电动机进行减速控制。并且,这种电动机驱动装置通过第3再生模式将在第1级励磁线圈中所残余的残余能量再生之后向第2级励磁线圈供电,因此能够降低第1级励磁线圈所引起的妨碍减速的作用,通过第4再生模式将在第2级励磁线圈中所残余的残余能量再生之后向第1级励磁线圈供电,因此能够降低第2级励磁线圈所引起的妨碍减速的作用。
在其他的一形态中,在这些上述的电动机驱动装置中,所述第4路径具备:第7形态的路径,其用于使所述第1级励磁线圈变为续流状态;和第8形态的路径,其用于使所述第2级励磁线圈变为续流状态、且不同于所述第7形态的路径,所述驱动控制部在所述第3再生模式的执行结束后执行分别通过所述第7路径以及第8路径使所述第1级励磁线圈以及第2级励磁线圈分别变为续流状态的第1电流循环模式,在所述第4再生模式的执行结束后执行分别通过所述第7路径以及第8路径使所述第1级励磁线圈以及第2级励磁线圈分别变为续流状态的第2电流循环模式。
这种电动机驱动装置能够在第3再生模式的结束后执行第1电流循环模式然后执行第2供电模式,因此在从第3再生模式向第2供电模式转变的情况下,能够避免开关元件所引起的浪涌的产生。并且,这种电动机驱动装置能够在第4再生模式的结束后执行第2电流循环模式然后执行第2供电模式,因此在从第4再生模式向第1供电模式转变的情况下,能够避免开关元件所引起的浪涌的产生。
在其他的一形态中,在这些上述的电动机驱动装置中,所述第1路径具备:第1形态的路径,其用于从所述电源端子经由所述连接端子而向所述第1级励磁线圈供电;和第2形态的路径,其用于从所述电源端子经由所述连接端子而向所述第2级励磁线圈供电、且不同于所述第1形态的路径,所述第2路径具备:第3形态的路径,其用于将在所述第1级励磁线圈中所残余的残余能量从所述第1级励磁线圈经由所述连接端子而向所述充放电部再生;和第4形态的路径,其用于将在所述第2级励磁线圈中所残余的残余能量从所述第2级励磁线圈经由所述连接端子而向所述充放电部再生、且不同于所述第3形态的路径,所述驱动控制部将所述第1级励磁线圈的电感增加的情况下的给定的第1相位设为起点,与所述第1级励磁线圈的电感的周期同步地,按照通过所述第1形态的路径向所述第1级励磁线圈供电为预先设定的给定的电流值的第3供电模式、通过所述第3形态的路径将在所述第1级励磁线圈中所残余的残余能量再生的第1再生模式、通过所述第2形态的路径向所述第2级励磁线圈供电为所述给定的电流值的第4供电模式、以及通过所述第4形态的路径将在所述第2级励磁线圈中所残余的残余能量再生的第2再生模式的顺序来重复。
这种电动机驱动装置将第1级励磁线圈的电感增加的情况下的给定的第1相位设为起点,与第1级励磁线圈的电感的周期同步地,按照第3供电模式、第1再生模式、第4供电模式以及第2再生模式的顺序来重复,因此能够对驱动对象的反对称2相电动机进行电流控制,能够以希望的输出转矩来驱动反对称2相电动机。并且,这种电动机驱动装置通过第1再生模式将在第1级励磁线圈中所残余的残余能量再生之后向第2级励磁线圈供电,因此能够降低第1级励磁线圈所引起的妨碍加速的作用,通过第2再生模式将在第2级励磁线圈中所残余的残余能量再生之后向第1级励磁线圈供电,因此能够降低第2级励磁线圈所引起的妨碍加速的作用。其结果,这种电动机驱动装置能够增大平均转矩。
在其他的一形态中,在上述的电动机驱动装置中,所述驱动控制部,在所述第3供电模式下,通过使被切换接通断开以形成所述第1形态的路径的所述多个开关元件之中、从所述电源端子经由所述连接端子流向所述第1级励磁线圈的第1励磁电流的第1通电路径中的开关元件进一步地接通断开,由此通过所述第1形态的路径向所述第1级励磁线圈脉冲状通电所述第1励磁电流以成为预先设定的给定的电流值,在所述第4供电模式下,通过使被切换接通断开以形成所述第2形态的路径的所述多个开关元件之中、从所述电源端子经由所述连接端子流向所述第2级励磁线圈的第2励磁电流的第2通电路径中的开关元件进一步地接通断开,由此通过所述第2形态的路径向所述第2级励磁线圈脉冲状通电所述第2励磁电流以成为所述给定的电流值。
这种电动机驱动装置通过使所述第1励磁电流的第1通电路径中的开关元件进一步地接通断开,由此脉冲状通电所述第1励磁电流以成为所述给定的电流值,通过使所述第2励磁电流的第2通电路径中的开关元件进一步地接通断开,由此脉冲状通电所述第2励磁电流以成为所述给定的电流值,因此能够减少用于对第1以及第2励磁电流进行电流控制的元件。
在其他的一形态中,在上述的电动机驱动装置中,所述驱动控制部,在所述第3供电模式下,在使所述第1励磁电流的第1通电路径中的所述开关元件断开的第1断开期间内进一步形成所述第4路径,在所述第4供电模式下,在使所述第2励磁电流的第2通电路径中的所述开关元件断开的第2断开期间内进一步形成所述第4路径。
这种电动机驱动装置通过第4路径使第1级以及第2级励磁线圈分别变为续流状态,因此能够在第1级以及第2级励磁线圈中暂时地保持能量,即便使开关元件接通断开的定时偏离了预先设定的预定的定时,也能够避免浪涌的产生。
在其他的一形态中,在上述的电动机驱动装置中,所述驱动控制部,在所述第3供电模式下,在使所述第1励磁电流的第1通电路径中的所述开关元件接通的第1接通期间内进一步形成所述第2路径,在所述第4供电模式下,在使所述第2励磁电流的第2通电路径中的所述开关元件接通的第2接通期间内进一步形成所述第2路径。
在这种电动机驱动装置中,通过第2路径能够由第1级以及第2级励磁线圈分别独立地再生,能够提升电力效率。
在其他的一形态中,在这些上述的电动机驱动装置中,所述充放电部具备被串联地连接的充放电元件和开关元件的多个串联电路,所述多个串联电路被并联地连接,所述驱动控制部还基于所述反对称2相电动机的转速来使所述多个串联电路中的各开关元件接通断开。
这种电动机驱动装置基于所述反对称2相电动机的转速来使所述多个串联电路中的各开关元件接通断开,从而能够变更用于充放电的充放电元件的个数。因而,这种电动机驱动装置能够对由所述第1级励磁线圈以及第2级励磁线圈产生的反电动势所引起的比较大容量的各残余能量进行充放电,并且即便是转速比较小且所述反电动势较小的情况,在从所述充放电部向第1或者第2级励磁线圈独立地供电时,能够使电流的提升变快。
并且,其他的一形态所涉及的电动机驱动***具备:反对称2相电动机,其第1相以及第2相的第1级以及第2级励磁线圈所引起的各电感相对于旋转角的周期变化中的各相位间之差为180度;和电动机驱动装置,其对所述反对称2相电动机进行驱动,所述电动机驱动装置是在所述连接端子连接有所述反对称2相电动机的所述第1级励磁线圈以及第2级励磁线圈的、上述任一项所述的电动机驱动装置。
这种电动机驱动***由于利用了上述任一项所述的电动机驱动装置,因此可以将一个励磁线圈中所残余的电能再生并将该再生了的电能利用于另一个励磁线圈,能够提升电力效率。
本申请基于2012年11月27日提出申请的日本专利申请特愿2012-258509以及2013年10月2日提出申请的日本专利申请特愿2013-207068,其内容包含在本申请中。
为了表现本发明,在上述中参照附图并通过实施方式来适当且充分地说明了本发明,但如果是本领域的技术人员,应认识到:对上述的实施方式进行变更以及/或者改良是显而易见的。因此,只要本领域的技术人员所实施的变更形态或者改良形态是不脱离权利要求书所记载的权利要求要保护的范围的水平,则应解释为该变更形态或者改良形态包括在该权利要求要保护的范围内。
产业上的可利用性
根据本发明,能够提供用于驱动电动机的电动机驱动装置、以及具备电动机和所述电动机驱动装置的电动机驱动***。
Claims (16)
1.一种电动机驱动装置,其特征在于,具备:
电源端子,其用于与电源连接;
充放电部,其与所述电源端子串联地连接,并进行充放电;
连接端子,其用于与第1相的第1级励磁线圈以及第2相的第2级励磁线圈所产生的各电感相对于旋转角的周期变化中的各相位间的差为180度的反对称2相电动机的所述第1级励磁线圈以及第2级励磁线圈分别连接;和
驱动控制部,其具备多个开关元件,并通过切换所述多个开关元件的接通断开,由此来形成用于从所述电源端子经由所述连接端子而向所述第1级励磁线圈以及第2级励磁线圈分别独立地供电的第1路径,进而通过切换所述多个开关元件的接通断开,由此来形成用于将在所述第1级励磁线圈以及第2级励磁线圈中残余的各残余能量从所述第1级励磁线圈以及第2级励磁线圈分别经由所述连接端子而向所述充放电部独立地再生的第2路径,
为了从所述电源端子经由所述连接端子而向所述第1级励磁线圈以及第2级励磁线圈分别独立地供电,所述驱动控制部利用所述多个开关元件之中的公共的开关元件来形成所述第1路径。
2.根据权利要求1所述的电动机驱动装置,其特征在于,
所述驱动控制部通过切换所述多个开关元件的接通断开,由此在所述第1路径中励磁的期间,进一步形成用于从所述充放电部经由所述连接端子而向所述第1级励磁线圈以及第2级励磁线圈分别独立地供电的第3路径,以提高励磁电压。
3.根据权利要求1所述的电动机驱动装置,其特征在于,
所述驱动控制部还具备公共的整流元件,该公共的整流元件用于为了将在所述第1级励磁线圈以及第2级励磁线圈中所残余的各残余能量从所述第1级励磁线圈以及第2级励磁线圈分别经由所述连接端子而向所述充放电部独立地再生,形成所述第2路径。
4.根据权利要求1所述的电动机驱动装置,其特征在于,
所述第1路径具备:第1形态的路径,其用于从所述电源端子经由所述连接端子而向所述第1级励磁线圈供电;和第2形态的路径,其用于从所述电源端子经由所述连接端子而向所述第2级励磁线圈供电、且不同于所述第1形态的路径,
所述第2路径具备:第3形态的路径,其用于将在所述第1级励磁线圈中所残余的残余能量从所述第1级励磁线圈经由所述连接端子而向所述充放电部再生;和第4形态的路径,其用于将在所述第2级励磁线圈中所残余的残余能量从所述第2级励磁线圈经由所述连接端子而向所述充放电部再生、且不同于所述第3形态的路径,
所述驱动控制部将所述第1级励磁线圈的电感增加的情况下的给定的第1相位设为起点,与所述第1级励磁线圈的电感的周期同步地,按照通过所述第1形态的路径向所述第1级励磁线圈供电的第1供电模式、通过所述第3形态的路径将在所述第1级励磁线圈中所残余的残余能量再生的第1再生模式、通过所述第2形态的路径向所述第2级励磁线圈供电的第2供电模式、以及通过所述第4形态的路径将在所述第2级励磁线圈中所残余的残余能量再生的第2再生模式的顺序来重复。
5.根据权利要求4所述的电动机驱动装置,其特征在于,
所述驱动控制部通过切换所述多个开关元件的接通断开,由此在所述第1路径中励磁的期间,进一步形成用于从所述充放电部经由所述连接端子而向所述第1级励磁线圈以及第2级励磁线圈分别独立地供电的第3路径,以提高励磁电压,
所述第3路径具备:第5形态的路径,其用于从所述充放电部经由所述连接端子而向所述第1级励磁线圈供电;和第6形态的路径,其用于从所述充放电部经由所述连接端子而向所述第2级励磁线圈供电、且不同于所述第5形态的路径,
所述驱动控制部在所述第1供电模式的执行过程中通过所述第5形态的路径向所述第1级励磁线圈供电,在所述第2供电模式的执行过程中通过所述第6形态的路径向所述第2级励磁线圈供电。
6.根据权利要求4所述的电动机驱动装置,其特征在于,
所述驱动控制部通过切换所述多个开关元件的接通断开,由此来进一步形成用于使所述第1级励磁线圈以及第2级励磁线圈分别变为续流状态的第4路径,
所述第4路径具备:第7形态的路径,其用于使所述第1级励磁线圈变为续流状态;和第8形态的路径,其用于使所述第2级励磁线圈变为续流状态、且不同于所述第7形态的路径,
所述驱动控制部在所述第1再生模式的执行结束后执行分别通过所述第7形态的路径以及第8形态的路径使所述第1级励磁线圈以及第2级励磁线圈分别变为续流状态的第1电流循环模式,在所述第2再生模式的执行结束后执行分别通过所述第7形态的路径以及第8形态的路径使所述第1级励磁线圈以及第2级励磁线圈分别变为续流状态的第2电流循环模式。
7.根据权利要求1所述的电动机驱动装置,其特征在于,
所述充放电部具备被串联地连接的充放电元件和开关元件的多个串联电路,
所述多个串联电路被并联地连接,
所述驱动控制部还基于所述反对称2相电动机的转速来使所述多个串联电路中的各开关元件接通断开。
8.一种电动机驱动装置,其特征在于,具备:
电源端子,其用于与电源连接;
充放电部,其与所述电源端子串联地连接,并进行充放电;
连接端子,其用于与第1相的第1级励磁线圈以及第2相的第2级励磁线圈所产生的各电感相对于旋转角的周期变化中的各相位间的差为180度的反对称2相电动机的所述第1级励磁线圈以及第2级励磁线圈分别连接;和
驱动控制部,其具备多个开关元件,并通过切换所述多个开关元件的接通断开,由此来形成用于从所述电源端子经由所述连接端子而向所述第1级励磁线圈以及第2级励磁线圈分别独立地供电的第1路径,进而通过切换所述多个开关元件的接通断开,由此来形成用于将在所述第1级励磁线圈以及第2级励磁线圈中残余的各残余能量从所述第1级励磁线圈以及第2级励磁线圈分别经由所述连接端子而向所述充放电部独立地再生的第2路径,
所述电动机驱动装置还具备所述电源,该电源是与所述电源端子连接且进行充放电的二次电池,
所述驱动控制部通过切换所述多个开关元件的接通断开,由此来形成用于将在所述第1级励磁线圈以及第2级励磁线圈中所残余的各残余能量从所述第1级励磁线圈以及第2级励磁线圈分别经由所述连接端子而向所述电源独立地再生的第5路径,并且所述驱动控制部还具备公共的整流元件以及开关元件,该公共的整流元件以及开关元件用于为了将在所述第1级励磁线圈以及第2级励磁线圈中所残余的各残余能量从所述第1级励磁线圈以及第2级励磁线圈分别经由所述连接端子而向所述电源独立地再生,形成所述第5路径。
9.根据权利要求1~3、8中任一项所述的电动机驱动装置,其特征在于,
所述第1路径具备:第1形态的路径,其用于从所述电源端子经由所述连接端子而向所述第1级励磁线圈供电;和第2形态的路径,其用于从所述电源端子经由所述连接端子而向所述第2级励磁线圈供电、且不同于所述第1形态的路径,
所述第5路径具备:第9形态的路径,其用于将在所述第1级励磁线圈中所残余的残余能量从所述第1级励磁线圈经由所述连接端子而向所述电源再生;和第10形态的路径,其用于将在所述第2级励磁线圈中所残余的残余能量从所述第2级励磁线圈经由所述连接端子而向所述电源再生、且不同于所述第9形态的路径,
所述驱动控制部将所述第1级励磁线圈的电感开始减少之前或者刚减少之后的给定的第2相位设为起点,与所述第1级励磁线圈的电感的周期同步地,按照通过所述第1形态的路径向所述第1级励磁线圈供电的第1供电模式、通过所述第9形态的路径将在所述第1级励磁线圈中所残余的残余能量再生的第3再生模式、通过所述第2形态的路径向所述第2级励磁线圈供电的第2供电模式、以及通过所述第10形态的路径将在所述第2级励磁线圈中所残余的残余能量再生的第4再生模式的顺序来重复。
10.根据权利要求9所述的电动机驱动装置,其特征在于,
所述驱动控制部通过切换所述多个开关元件的接通断开,由此来进一步形成用于使所述第1级励磁线圈以及第2级励磁线圈分别变为续流状态的第4路径,
所述第4路径具备:第7形态的路径,其用于使所述第1级励磁线圈变为续流状态;和第8形态的路径,其用于使所述第2级励磁线圈变为续流状态、且不同于所述第7形态的路径,
所述驱动控制部在所述第3再生模式的执行结束后执行分别通过所述第7形态的路径以及第8形态的路径使所述第1级励磁线圈以及第2级励磁线圈分别变为续流状态的第1电流循环模式,在所述第4再生模式的执行结束后执行分别通过所述第7形态的路径以及第8形态的路径使所述第1级励磁线圈以及第2级励磁线圈分别变为续流状态的第2电流循环模式。
11.根据权利要求1~3、8中任一项所述的电动机驱动装置,其特征在于,
所述第1路径具备:第1形态的路径,其用于从所述电源端子经由所述连接端子而向所述第1级励磁线圈供电;和第2形态的路径,其用于从所述电源端子经由所述连接端子而向所述第2级励磁线圈供电、且不同于所述第1形态的路径,
所述第2路径具备:第3形态的路径,其用于将在所述第1级励磁线圈中所残余的残余能量从所述第1级励磁线圈经由所述连接端子而向所述充放电部再生;和第4形态的路径,其用于将在所述第2级励磁线圈中所残余的残余能量从所述第2级励磁线圈经由所述连接端子而向所述充放电部再生、且不同于所述第3形态的路径,
所述驱动控制部将所述第1级励磁线圈的电感增加的情况下的给定的第1相位设为起点,与所述第1级励磁线圈的电感的周期同步地,按照通过所述第1形态的路径向所述第1级励磁线圈供电为预先设定的给定的电流值的第3供电模式、通过所述第3形态的路径将在所述第1级励磁线圈中所残余的残余能量再生的第1再生模式、通过所述第2形态的路径向所述第2级励磁线圈供电为所述给定的电流值的第4供电模式、以及通过所述第4形态的路径将在所述第2级励磁线圈中所残余的残余能量再生的第2再生模式的顺序来重复。
12.根据权利要求11所述的电动机驱动装置,其特征在于,
所述驱动控制部,
在所述第3供电模式下,通过使被切换接通断开以形成所述第1形态的路径的所述多个开关元件之中、从所述电源端子经由所述连接端子流向所述第1级励磁线圈的第1励磁电流的第1通电路径中的开关元件进一步地接通断开,由此通过所述第1形态的路径向所述第1级励磁线圈脉冲状通电所述第1励磁电流以成为预先设定的给定的电流值,
在所述第4供电模式下,通过使被切换接通断开以形成所述第2形态的路径的所述多个开关元件之中、从所述电源端子经由所述连接端子流向所述第2级励磁线圈的第2励磁电流的第2通电路径中的开关元件进一步地接通断开,由此通过所述第2形态的路径向所述第2级励磁线圈脉冲状通电所述第2励磁电流以成为所述给定的电流值。
13.根据权利要求12所述的电动机驱动装置,其特征在于,
所述驱动控制部通过切换所述多个开关元件的接通断开,由此来进一步形成用于使所述第1级励磁线圈以及第2级励磁线圈分别变为续流状态的第4路径,
所述驱动控制部,在所述第3供电模式下,在使所述第1励磁电流的第1通电路径中的所述开关元件断开的第1断开期间内进一步形成所述第4路径,在所述第4供电模式下,在使所述第2励磁电流的第2通电路径中的所述开关元件断开的第2断开期间内进一步形成所述第4路径。
14.根据权利要求12所述的电动机驱动装置,其特征在于,
所述驱动控制部,在所述第3供电模式下,在使所述第1励磁电流的第1通电路径中的所述开关元件接通的第1接通期间内进一步形成所述第2路径,在所述第4供电模式下,在使所述第2励磁电流的第2通电路径中的所述开关元件接通的第2接通期间内进一步形成所述第2路径。
15.一种电动机驱动装置,其特征在于,具备:
电源端子,其用于与电源连接;
充放电部,其与所述电源端子串联地连接,并进行充放电;
连接端子,其用于与第1相的第1级励磁线圈以及第2相的第2级励磁线圈所产生的各电感相对于旋转角的周期变化中的各相位间的差为180度的反对称2相电动机的所述第1级励磁线圈以及第2级励磁线圈分别连接;和
驱动控制部,其具备多个开关元件,并通过切换所述多个开关元件的接通断开,由此来形成用于从所述电源端子经由所述连接端子而向所述第1级励磁线圈以及第2级励磁线圈分别独立地供电的第1路径,进而通过切换所述多个开关元件的接通断开,由此来形成用于将在所述第1级励磁线圈以及第2级励磁线圈中残余的各残余能量从所述第1级励磁线圈以及第2级励磁线圈分别经由所述连接端子而向所述充放电部独立地再生的第2路径,
所述驱动控制部通过切换所述多个开关元件的接通断开,由此来进一步形成用于使所述第1级励磁线圈以及第2级励磁线圈分别变为续流状态的第4路径,
所述驱动控制部还具备单独的整流元件,该单独的整流元件用于为了使所述第1级励磁线圈以及第2级励磁线圈分别变为续流状态而形成所述第4路径。
16.一种电动机驱动***,其特征在于,具备:
反对称2相电动机,其第1相以及第2相的第1级励磁线圈以及第2级励磁线圈所产生的各电感相对于旋转角的周期变化中的各相位间的差为180度;和
电动机驱动装置,其对所述反对称2相电动机进行驱动,
所述电动机驱动装置是在所述连接端子连接有所述反对称2相电动机的所述第1级励磁线圈以及第2级励磁线圈的、权利要求1所述的电动机驱动装置。
Applications Claiming Priority (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012258509 | 2012-11-27 | ||
JP2012-258509 | 2012-11-27 | ||
JP2013-207068 | 2013-10-02 | ||
JP2013207068A JP5503794B1 (ja) | 2012-11-27 | 2013-10-02 | モータ駆動装置およびモータ駆動システム |
PCT/JP2013/006736 WO2014083795A1 (ja) | 2012-11-27 | 2013-11-15 | モータ駆動装置およびモータ駆動システム |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN104838582A CN104838582A (zh) | 2015-08-12 |
CN104838582B true CN104838582B (zh) | 2017-09-05 |
Family
ID=50827458
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201380061512.2A Expired - Fee Related CN104838582B (zh) | 2012-11-27 | 2013-11-15 | 电动机驱动装置以及电动机驱动*** |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US9602037B2 (zh) |
EP (1) | EP2928071A4 (zh) |
JP (1) | JP5503794B1 (zh) |
CN (1) | CN104838582B (zh) |
WO (1) | WO2014083795A1 (zh) |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2017225203A (ja) * | 2014-10-31 | 2017-12-21 | Kaiseiモータ株式会社 | スイッチドリラクタンスモータ駆動システム |
CN105743375B (zh) * | 2016-04-29 | 2018-08-24 | 天津工业大学 | 一种开关磁阻电机的多电平功率拓扑结构 |
KR102398884B1 (ko) * | 2017-06-09 | 2022-05-18 | 현대자동차주식회사 | 권선형 동기 전동기를 이용한 충전 시스템 |
JP6851495B2 (ja) * | 2017-10-03 | 2021-03-31 | 三菱電機株式会社 | 電動機制御装置 |
WO2020122110A1 (ja) * | 2018-12-14 | 2020-06-18 | 日本精工株式会社 | 制振装置 |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6137256A (en) * | 1998-11-10 | 2000-10-24 | Tridelta Industries, Inc. | Soft turn-off controller for switched reluctance machines |
JP2010206872A (ja) * | 2009-02-27 | 2010-09-16 | Mitsuba Corp | スイッチトリラクタンスモータ用制御装置 |
CN102113201A (zh) * | 2008-06-10 | 2011-06-29 | 梅森肃 | 再生开关磁阻电机驱动*** |
JP2011259571A (ja) * | 2010-06-08 | 2011-12-22 | Daihatsu Motor Co Ltd | モータ駆動装置 |
CN202475246U (zh) * | 2012-02-29 | 2012-10-03 | 浙江师范大学 | 电梯拽引开关磁阻电动机功率变换电源电路 |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH033692A (ja) * | 1989-05-29 | 1991-01-09 | Secoh Giken Inc | 負荷の数値制御装置 |
EP1067670B1 (en) * | 1999-07-05 | 2005-05-04 | Nissan Motor Company, Limited | Controlling method for switched reluctance motor method and motor having a low peak current |
US7292012B2 (en) * | 2002-10-11 | 2007-11-06 | Mitsuba Corporation | Control method of generator |
WO2006039626A2 (en) * | 2004-10-01 | 2006-04-13 | Virginia Tech Intellectual Properties, Inc. | A system and method of a single switch controlled reluctance motor |
US7394975B2 (en) * | 2006-08-30 | 2008-07-01 | Ametek, Inc. | Drive circuit for a sensored brushless DC motor |
-
2013
- 2013-10-02 JP JP2013207068A patent/JP5503794B1/ja not_active Expired - Fee Related
- 2013-11-15 US US14/433,788 patent/US9602037B2/en active Active
- 2013-11-15 WO PCT/JP2013/006736 patent/WO2014083795A1/ja active Application Filing
- 2013-11-15 CN CN201380061512.2A patent/CN104838582B/zh not_active Expired - Fee Related
- 2013-11-15 EP EP13859343.9A patent/EP2928071A4/en not_active Withdrawn
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6137256A (en) * | 1998-11-10 | 2000-10-24 | Tridelta Industries, Inc. | Soft turn-off controller for switched reluctance machines |
CN102113201A (zh) * | 2008-06-10 | 2011-06-29 | 梅森肃 | 再生开关磁阻电机驱动*** |
JP2010206872A (ja) * | 2009-02-27 | 2010-09-16 | Mitsuba Corp | スイッチトリラクタンスモータ用制御装置 |
JP2011259571A (ja) * | 2010-06-08 | 2011-12-22 | Daihatsu Motor Co Ltd | モータ駆動装置 |
CN202475246U (zh) * | 2012-02-29 | 2012-10-03 | 浙江师范大学 | 电梯拽引开关磁阻电动机功率变换电源电路 |
Non-Patent Citations (3)
Title |
---|
A unipolar converter for a switched reluctance motor;Charles pollock等;《IEEE transactions on industry applications》;19900430;第26卷(第2期);第222-228页 * |
New converter configurations for switched reluctance motors wherein some windings operate on recovered energy;Vijay V. Deshpande等;《IEEE transactions on industry applications》;20021130;第38卷(第6期);第1558-1564页 * |
SRM inverter topologies:a comparative evaluation;Vukosavic S.N.等;《The 1990IEEE industry applications society 25th annual meeting,seattle,washinton ,USA,Part II, conference record of IAS"90》;19901031;第946-958页 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US9602037B2 (en) | 2017-03-21 |
CN104838582A (zh) | 2015-08-12 |
EP2928071A4 (en) | 2016-07-13 |
JP2014131465A (ja) | 2014-07-10 |
US20150381097A1 (en) | 2015-12-31 |
JP5503794B1 (ja) | 2014-05-28 |
WO2014083795A1 (ja) | 2014-06-05 |
EP2928071A1 (en) | 2015-10-07 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN104838582B (zh) | 电动机驱动装置以及电动机驱动*** | |
CN103534913B (zh) | 旋转电机和用于该电机的控制器 | |
CN107026525B (zh) | 旋转电机和具有该旋转电机的车辆 | |
US6630764B1 (en) | High performance brushless motor and drive for an electrical vehicle motorization | |
US6888280B2 (en) | High performance brushless motor and drive for an electrical vehicle motorization | |
Sulaiman et al. | Design optimization of 12Slot-10Pole hybrid excitation flux switching synchronous machine with 0.4 kg permanent magnet for hybrid electric vehicles | |
CN103518320B (zh) | 无刷电机控制装置、以及无刷电机控制方法 | |
Liu et al. | Efficiency improvement of switched flux PM memory machine over interior PM machine for EV/HEV applications | |
CN104242521B (zh) | 一种双模电动发电机 | |
US20110148333A1 (en) | Regenerative switched reluctance motor driving system | |
CN105474531A (zh) | 无刷永磁电机的控制方法 | |
CN107786144A (zh) | 电路及其控制方法 | |
CN108111089A (zh) | 开关磁阻马达用的控制装置 | |
Bi et al. | A novel axial flux interior permanent magnet motor with high torque density | |
CN106464107A (zh) | 基于恒流控制的电机驱动*** | |
JP4522901B2 (ja) | 回転電機及びその製造方法 | |
Zhao et al. | An improved induction machine design procedure for electric vehicle traction | |
Chen et al. | Design of a permanent-magnet direct-driven wheel motor drive for electric vehicle | |
CN2770217Y (zh) | 一种新型永磁无刷直流电机 | |
CN204681224U (zh) | 一种三相永磁无刷电动机 | |
Gholamian et al. | Optimum design of slotted axial flux internal stator motor using genetic algorithm for electric vehicle | |
Paplicki | Influence of Magnet and Flux-Barrier Arrange-ment on Flux Control Characteristics of Hybrid Excited ECPMS-Machine | |
Prins et al. | Design optimisation of field-intensified permanent magnet machine | |
Cinar et al. | Design and torque profile analysis of an outer-rotor SR motor with different winding configurations | |
Chen et al. | A novel hybrid excited flux-switching brushless AC Machines for EV/HEV applications |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
EXSB | Decision made by sipo to initiate substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20170905 Termination date: 20211115 |
|
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |