JP5268503B2

JP5268503B2 - Motor drive circuit

Info

Publication number: JP5268503B2
Application number: JP2008223335A
Authority: JP
Inventors: 一徳伏見; 栄治上原; 信一八巻; 友夫窪田
Original assignee: KYB Corp
Current assignee: KYB Corp
Priority date: 2008-09-01
Filing date: 2008-09-01
Publication date: 2013-08-21
Anticipated expiration: 2028-09-01
Also published as: JP2010063204A

Description

本発明は、モータ駆動回路の改良に関する。 The present invention relates to an improvement in a motor drive circuit.

モータを駆動するモータ駆動回路にあっては、直列に接続される二つのスイッチング素子間をモータの巻線に接続した複数のアームと、各アームへ電力供給する電源と、アームのスイッチング素子を開閉動作させることで、モータを駆動するようにしている。 In a motor drive circuit for driving a motor, a plurality of arms in which two switching elements connected in series are connected to a motor winding, a power supply for supplying power to each arm, and switching the arm switching elements. The motor is driven by operating the motor.

他方、モータは、種々の機器を駆動する駆動源として使用され、正常に動作する場合には問題は無いが、機器に異常が生じた際にモータをそのまま動作させるのは好ましくない場合があり、このような場合には速やかにモータを制動させる必要がある。 On the other hand, the motor is used as a drive source for driving various devices, and there is no problem when operating normally, but it may not be preferable to operate the motor as it is when an abnormality occurs in the device. In such a case, it is necessary to quickly brake the motor.

これに対応するために、モータ駆動回路では、モータを正常動作させるだけでなく、上記構成とは別に、各アームと電源との間に介装したリレーと、各アームの両端に接続されて上記巻線を短絡するバイパスと、バイパスの途中に設けた短絡用スイッチング素子とを備えており、フェール時には、リレーを開動作させるとともに短絡用スイッチング素子を閉動作させて、バイパスで巻線を短絡させモータを制動させるようにするものがある（たとえば、特許文献１参照）。 In order to cope with this, in the motor drive circuit, not only the motor is operated normally, but separately from the above configuration, the relay interposed between each arm and the power source and the both ends of each arm are connected to each other. A bypass for short-circuiting the winding and a switching element for short-circuiting provided in the middle of the bypass are provided. At the time of failure, the relay is opened and the short-circuiting switching element is closed to short-circuit the winding with the bypass. There is one that brakes the motor (for example, see Patent Document 1).

また、電源が出力する電圧は、ノイズの重畳や温度変化の影響等によって安定せずに脈動することがあり、モータの巻線に安定した電圧を印加するため、電源に並列してキャパシタを設けて電源電圧を平滑化している。
特開２００１−２０４１８４号公報 In addition, the voltage output from the power supply may pulsate unstably due to noise superposition or the effect of temperature changes, and a capacitor is provided in parallel with the power supply to apply a stable voltage to the motor windings. To smooth the power supply voltage.
JP 2001-204184 A

しかしながら、特開２００１−２０４１８４号公報に開示されているモータ駆動回路にあっては、フェール時にリレーの開動作と短絡用スイッチング素子の閉動作を同時に行うようにしているので、キャパシタに蓄電されていた電荷が短絡用スイッチング素子へ一気に突入電流となって流れ込むことになって、上記短絡用スイッチング素子が破壊されてしまい、フェール動作に支障を来たしてしまう危惧があるのである。 However, in the motor drive circuit disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-204184, the relay opening operation and the shorting switching element closing operation are performed simultaneously at the time of failure, so that the capacitor is charged. As a result, the short-circuit switching element flows into the short-circuit switching element as an inrush current, so that the short-circuit switching element is destroyed and there is a concern that the failure operation may be hindered.

そこで、本発明は、上記した不具合を改善するために創案されたものであって、その目的とするところは、フェール時に短絡用スイッチング素子を保護して確実にフェール動作を行うことが可能なモータ駆動回路を提供することである。 Therefore, the present invention has been developed to improve the above-described problems, and the object of the present invention is to provide a motor that can reliably perform a fail operation by protecting the short-circuit switching element at the time of a failure. A drive circuit is provided.

上記した目的を達成するため、本発明の課題解決手段は、直列に接続される二つのスイッチング素子間をモータの巻線に接続した複数のアームと、上記各アームへ電力供給する電源と、上記電源と上記各アームとの間であって上記電源に並列に接続され電源電圧を平滑化するキャパシタと、上記キャパシタおよび上記各アームと上記電源との間に介装したリレーと、上記巻線を短絡するバイパスと、上記バイパスの途中に設けられた短絡用スイッチング素子とを備え、フェール時に上記リレーを開くとともに上記短絡用スイッチング素子を閉動作させるモータ駆動回路において、上記リレーの開動作に遅延させて上記短絡用スイッチング素子を閉動作させる遅延回路と、ベースへの電圧印加により、上記短絡用スイッチング素子を開動作させるトランジスタとを備え、
フェール時に、少なくとも上記リレーが開動作してから上記遅延回路により上記短絡用スイッチング素子を閉動作するまでは上記各アームのスイッチング素子の駆動を継続することを特徴とする。 To achieve the above object, problem-solving means of the present invention includes a plurality of arms connected between the two switching elements in the motor windings which are connected in series, and the source power supplied to the respective arm, said a capacitor for smoothing the connected power supply voltage in parallel to the power supply source and a between the respective arms, and a relay which is interposed between the capacitor and the respective arms and the power source, the winding a bypass shorting, and a short-circuit switching element provided in the middle of the bypass, in the motor drive circuit for closing operation of the short-circuit switching element is opened the relay to the fail time, delays in the opening operation of the relay the shorting switching element and a delay circuit for closing operation, the voltage applied to the base, to the opening operation of the short-circuit switching element Te And a transistor,
The failure time, from at least the relay and opening operation until closing operation the short-circuiting the switching element by the delay circuit, characterized in that to continue driving the switching elements of each arm.

本発明のモータ駆動回路によれば、短絡用スイッチング素子が閉動作してバイパスにて巻線を短絡するまでにはキャパシタの放電が進んで短絡用スイッチング素子へ過電流が流れ込むことが阻止され、短絡用スイッチング素子の破壊が防止され、フェール動作を確実に行って、モータを巻線の短絡による制動トルクで停止させることができる。 According to the motor drive circuit of the present invention, before the short-circuiting switching element is closed and the winding is short-circuited by bypass, the capacitor discharge is prevented and overcurrent is prevented from flowing into the short-circuiting switching element. The destruction of the short-circuiting switching element is prevented, the fail operation can be reliably performed, and the motor can be stopped by the braking torque due to the short circuit of the winding.

また、電源からの電力供給が遮断された際に、巻線が短絡される前にキャパシタが充分に放電するまで各アームのスイッチング素子の駆動を継続するので、モータの発生トルクや回転数の急激な変化を抑制でき、機器に与える負荷を軽減できる。 In addition, when the power supply from the power supply is cut off, the switching element of each arm is continuously driven until the capacitor is sufficiently discharged before the winding is short-circuited. Changes can be suppressed, and the load on the device can be reduced.

以下、図に示した実施の形態に基づき、本発明を説明する。図1は、モータ駆動回路の回路図である。 The present invention will be described below based on the embodiments shown in the drawings. FIG. 1 is a circuit diagram of a motor drive circuit.

一実施の形態におけるモータ駆動回路Ｃは、図１に示すように、モータＭの巻線Ｕ，Ｖ，Ｗのそれぞれに対応して接続される三つのアーム１，２，３と、各アーム１，２，３へ電力供給する電源４と、電源４と各アーム１，２，３との間であって電源４に並列に接続され電源電圧を平滑化するキャパシタ５と、キャパシタ５および各アーム１，２，３と電源４との間に介装したリレー６と、上記巻線Ｕ，Ｖ，Ｗを短絡するバイパス７と、バイパス７の途中に設けた短絡用スイッチング素子８と、リレー６の開動作に遅延させて短絡用スイッチング素子８を閉動作させる遅延回路９とを備え、遅延回路９および各アーム１，２，３に設けたスイッチング素子１１，１２，１３，１４，１５，１６を制御する制御装置１７とを備えている。 As shown in FIG. 1, the motor drive circuit C according to the embodiment includes three arms 1, 2, 3 connected to the windings U, V, W of the motor M, and each arm 1. , 2 and 3, a power source 4 for supplying power to the power source 4, a capacitor 5 between the power source 4 and each arm 1, 2, 3 connected in parallel to the power source 4 to smooth the power source voltage, the capacitor 5 and each arm 1, a relay 6 interposed between the power supply 4, a bypass 7 for short-circuiting the windings U, V, W, a short-circuit switching element 8 provided in the middle of the bypass 7, and a relay 6 And a delay circuit 9 for closing the short-circuiting switching element 8 by delaying the opening operation, and the switching elements 11, 12, 13, 14, 15, 16 provided in the delay circuit 9 and the arms 1, 2, 3 respectively. And a control device 17 for controlling.

この場合、モータＭは、三相の巻線Ｕ，Ｖ，Ｗを備えたブラシレスモータとされており、このモータＭを駆動するためモータ駆動回路Ｃは、三つのアーム１，２，３を備えているが、モータＭがブラシレスモータの場合には巻線の相数に対応する数のアームを設ければよい。また、モータＭがＤＣブラシ付モータの場合には、アームを二つとして巻線の両端を各アームに接続すればよい。なお、このモータＭの場合、図示するところでは、巻線Ｕ，Ｖ，ＷがＹ字型に結線されているが、Δ結線とされてもよく、Δ結線する場合には、結線部分をそれぞれ対応するアーム１，２，３へ接続すればよい。 In this case, the motor M is a brushless motor having three-phase windings U, V, and W, and the motor driving circuit C for driving the motor M includes three arms 1, 2, and 3. However, when the motor M is a brushless motor, the number of arms corresponding to the number of winding phases may be provided. If the motor M is a DC brush motor, two arms may be connected to both ends of the winding. In the case of the motor M, the windings U, V, and W are connected in a Y shape in the drawing, but they may be Δ-connected. What is necessary is just to connect to corresponding arm 1,2,3.

上記したアーム１は、スイッチング素子１１，１２を直列に接続して構成され、このスイッチング素子１１，１２間をモータＭの巻線Ｕの一端に接続している。アーム２は、スイッチング素子１３，１４を直列に接続して構成され、このスイッチング素子１３，１４間をモータＭの巻線Ｖの一端に接続している。アーム３は、スイッチング素子１５，１６を直列に接続して構成され、このスイッチング素子１５，１６間をモータＭの巻線Ｗの一端に接続している。 The arm 1 described above is configured by connecting the switching elements 11 and 12 in series, and the switching elements 11 and 12 are connected to one end of the winding U of the motor M. The arm 2 is configured by connecting switching elements 13 and 14 in series, and the switching elements 13 and 14 are connected to one end of a winding V of the motor M. The arm 3 is configured by connecting switching elements 15 and 16 in series, and the switching elements 15 and 16 are connected to one end of the winding W of the motor M.

そして、これらアーム１，２，３は、並列に接続されており、リレー６を介して各アーム１，２，３の図１中上方側の接続点を電源４に接続し、図１中下方側の接続点が接地してある。そして、電源４からモータ駆動回路Ｃへの電流供給の可不可は、上記したリレー６によって行われるが、リレー６については周知であり詳しくは説明しないが、リレー６に内蔵されるコイルが励磁されている状態では、リレー６は閉じて各アーム１，２，３Ｃへ電力供給可能なように設定されている。 The arms 1, 2 and 3 are connected in parallel, and the connection point on the upper side in FIG. 1 of each arm 1, 2 and 3 is connected to the power source 4 via the relay 6, and the lower side in FIG. The connection point on the side is grounded. Whether the current supply from the power source 4 to the motor drive circuit C is possible or not is performed by the relay 6 described above. The relay 6 is well known and will not be described in detail, but a coil built in the relay 6 is excited. In this state, the relay 6 is closed so that power can be supplied to the arms 1, 2, 3C.

したがって、たとえば、上記のスイッチング素子１１とスイッチング素子１４をオンすると、モータＭの巻線Ｕ，Ｖに電流を流すことができ、アーム１，２，３の図１中上方側のスイッチング素子１１，１３，１５と図１中下方側のスイッチング素子１２，１４，１６を適宜オンすることによって、モータＭの各巻線Ｕ，Ｖ，Ｗに任意に通電することができる。 Therefore, for example, when the switching element 11 and the switching element 14 are turned on, current can flow through the windings U and V of the motor M, and the switching elements 11 and 3 on the upper side in FIG. By appropriately turning on the switching elements 13, 15 and the lower switching elements 12, 14, 16 in FIG. 1, the windings U, V, W of the motor M can be energized arbitrarily.

そして、制御装置１７がスイッチング素子１１，１２，１３，１４，１５，１６を開閉制御してモータＭの各巻線Ｕ，Ｖ，Ｗに回転磁界を作り出すように通電し、モータＭを回転駆動するようになっている。 The control device 17 opens and closes the switching elements 11, 12, 13, 14, 15, and 16 to energize the windings U, V, and W of the motor M so as to create a rotating magnetic field, thereby rotating the motor M. It is like that.

なお、スイッチング素子１１，１２，１３，１４，１５，１６は、具体的にはたとえば、ＭＯＳＦＥＴ（ＭｅｔａｌＯｘｉｄｅＳｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ，ＦＥＴ：ＦｉｅｌｄＥｆｆｅｃｔＴｒａｎｓｉｓｔｅｒ）とされている。そして、制御装置１７は、モータＭの図外のロータの回転位置および各巻線Ｕ，Ｖ，Ｗに流れる電流に基づいて通電位相切換制御により上記スイッチング素子１１，１２，１３，１４，１５，１６のゲート電極に電圧を印加しこれらを開閉制御することによってモータＭを駆動し、さらに、ＰＷＭ制御によりモータＭの出力トルクおよびロータ回転速度を制御するようになっている。 The switching elements 11, 12, 13, 14, 15 and 16 are specifically MOSFETs (Metal Oxide Semiconductors, FETs: Field Effect Transistors), for example. Then, the control device 17 performs the switching elements 11, 12, 13, 14, 15, 16 by energization phase switching control based on the rotational position of the rotor (not shown) of the motor M and the current flowing through the windings U, V, W. The motor M is driven by applying a voltage to these gate electrodes and controlling the opening and closing thereof, and further, the output torque and rotor rotational speed of the motor M are controlled by PWM control.

また、電源４にキャパシタ５を並列させており、具体的には、電源４と各アーム１，２，３との間にキャパシタ５を接続している。このキャパシタ５は、具体的には、単位体積当たりの静電容量が大きく、経済性の点で有利な電解キャパシタとされているが、これ以外のキャパシタを使用しても差し支えない。なお、キャパシタ５と電源４との間にリレー６を配置しているのは、未充電のキャパシタ５へ電源４を接続すると大電流が流れてスパークを発生する危惧があるので、モータ駆動回路Ｃの組立時に電源４とキャパシタ５とをリレー６で分断しつつ組立作業を行えるようにしているのである。 Further, the capacitor 5 is arranged in parallel with the power source 4, and specifically, the capacitor 5 is connected between the power source 4 and the arms 1, 2, 3. Specifically, the capacitor 5 is an electrolytic capacitor that has a large electrostatic capacity per unit volume and is advantageous in terms of economy, but other capacitors may be used. The reason why the relay 6 is arranged between the capacitor 5 and the power source 4 is that there is a concern that if the power source 4 is connected to the uncharged capacitor 5, a large current flows and a spark is generated. The assembly work can be performed while the power source 4 and the capacitor 5 are separated by the relay 6 at the time of assembly.

さらに、バイパス７は、この場合、各アーム１，２，３に対して並列に接続されており、このバイパス７の途中には短絡用スイッチング素子８が設けられている。この短絡用スイッチング素子８は、たとえば、ＭＯＳＦＥＴとされて、ドレイン電極とソース電極をバイパス７の途中に接続してあり、ゲート電極に電圧が印加されるとオンとなり、電圧の印加が無いとオフとなる。 Further, in this case, the bypass 7 is connected in parallel to the arms 1, 2, 3, and a short-circuit switching element 8 is provided in the middle of the bypass 7. The short-circuit switching element 8 is, for example, a MOSFET, and has a drain electrode and a source electrode connected in the middle of the bypass 7 and is turned on when a voltage is applied to the gate electrode, and is turned off when no voltage is applied. It becomes.

詳しくは、短絡用スイッチング素子８は、ゲート電極を後述する遅延回路用電源２２を接地させるスイッチング用ライン３０の途中に接続してあり、短絡用スイッチング素子８の開閉はスイッチング用ライン３０の途中に設けたリレー切換スイッチとしてのトランジスタ３１によって切換制御される。トランジスタ３１は、スイッチング用ライン３０の途中であってコレクタを遅延回路用電源２２側へ接続するとともにエミッタを接地側に接続してあり、ベースは信号入力ライン３２を介して制御装置１７に接続されている。なお、スイッチング用ライン３０の途中であって短絡用スイッチング素子８より遅延回路用電源２２側には抵抗４４が介装されている。 Specifically, the short-circuit switching element 8 has a gate electrode connected in the middle of a switching line 30 that grounds a delay circuit power source 22 to be described later, and the short-circuit switching element 8 is opened and closed in the middle of the switching line 30. The switching is controlled by a transistor 31 as a provided relay selector switch. The transistor 31 is in the middle of the switching line 30 and has a collector connected to the delay circuit power source 22 side and an emitter connected to the ground side, and a base connected to the control device 17 via a signal input line 32. ing. A resistor 44 is provided in the middle of the switching line 30 and closer to the delay circuit power supply 22 than the short-circuit switching element 8.

そして、制御系統が正常であるときに制御装置１７が出力する高い電圧でなる制御信号Ｈの入力を受けると、トランジスタ３１はオン状態となって短絡用スイッチング素子８のゲート電極が印加されず短絡用スイッチング素子８が開動作し、反対に、制御系統が異常であるフェール時には制御装置１７が電圧０となる制御信号Ｌを出力すると、トランジスタ３１のベースは印加されずオフ状態となって遅延回路用電源２２が接地されず短絡用スイッチング素子８のゲート電極を印加するので、短絡用スイッチング素子８は閉動作するようになっている。 When the control signal H having a high voltage output from the control device 17 is received when the control system is normal, the transistor 31 is turned on and the gate electrode of the short-circuit switching element 8 is not applied and is short-circuited. On the contrary, when the control device 17 outputs a control signal L having a voltage of 0 during a failure in which the switching element 8 is opened and the control system is abnormal, the base of the transistor 31 is not applied and is turned off. Since the power supply 22 is not grounded and the gate electrode of the short-circuit switching element 8 is applied, the short-circuit switching element 8 is closed.

ここで、スイッチング素子１１，１２，１３，１４，１５，１６がＭＯＳＦＥＴとされており、このＭＯＳＦＥＴはソース電極からドレイン電極へ向かう向きを順方向としてソース電極とドレイン電極とを接続する寄生ダイオードＤを内蔵しているので、上記短絡用スイッチング素子８がオンされて閉じられると、各スイッチング素子１１，１２，１３，１４，１５，１６がオフされて開状態であってもバイパス７と各スイッチング素子１１，１２，１３，１４，１５，１６における寄生ダイオードＤとを介して各巻線Ｕ，Ｖ，Ｗが短絡されることになる。反対に、短絡用スイッチング素子８がオフされて開状態とされる場合には、バイパス７が遮断されて各スイッチング素子１１，１２，１３，１４，１５，１６がオフされて開状態であると、各巻線Ｕ，Ｖ，Ｗは短絡されることはない。 Here, the switching elements 11, 12, 13, 14, 15, and 16 are MOSFETs, and the MOSFET is a parasitic diode D that connects the source electrode and the drain electrode with the direction from the source electrode to the drain electrode as a forward direction. When the short-circuit switching element 8 is turned on and closed, each of the switching elements 11, 12, 13, 14, 15, and 16 is turned off and opened even if the switching element 8 is in the open state. The windings U, V, W are short-circuited via the parasitic diode D in the elements 11, 12, 13, 14, 15, 16. On the other hand, when the short-circuit switching element 8 is turned off and opened, the bypass 7 is blocked and each switching element 11, 12, 13, 14, 15, 16 is turned off and opened. The windings U, V, W are not short-circuited.

すなわち、制御装置１７が正常を示す制御信号Ｈを出力する場合には、短絡用スイッチング素子８が開いてバイパス７は機能しないので巻線Ｕ，Ｖ，Ｗは短絡されず、反対に、制御装置１７が異常を示す制御信号Ｌを出力する場合には、短絡用スイッチング素子８が閉じてバイパス７が機能し巻線Ｕ，Ｖ，Ｗは短絡されることになる。 That is, when the control device 17 outputs a control signal H indicating normality, the shorting switching element 8 is opened and the bypass 7 does not function, so that the windings U, V, and W are not short-circuited. When 17 outputs a control signal L indicating an abnormality, the short-circuiting switching element 8 is closed, the bypass 7 functions, and the windings U, V, W are short-circuited.

なお、モータＭがブラシレスモータの場合であって、アーム１，２，３でモータＭをＰＷＭ駆動するようにしているので、一つのバイパス７を各アーム１，２，３に並列接続しておくだけでモータＭの巻線Ｕ，Ｖ，Ｗを短絡でき、モータＭがブラシレスモータの場合にはモータＭの巻線数が増えても一つのバイパス７のみで巻線Ｕ，Ｖ，Ｗを短絡することができる。また、モータＭの構造によっては、一つのバイパスのみでは巻線を短絡できない場合もあるが、その場合には、巻線を短絡するのに必要な数のバイパスを設けて各バイパスの途中に短絡用スイッチング素子を設けるようにしてもよい。さらに、モータＭがブラシレスモータであっても、各アーム１，２，３を巻線Ｕ，Ｖ，Ｗの短絡に使用しない場合には、短絡用スイッチング素子を備えた二つあるいは三つのバイパスを設けて巻線Ｕ，Ｖ，Ｗを短絡するようにしてもよい。 In addition, since the motor M is a brushless motor and the motor M is PWM driven by the arms 1, 2, 3, one bypass 7 is connected in parallel to each arm 1, 2, 3. The windings U, V, and W of the motor M can be short-circuited only. When the motor M is a brushless motor, the windings U, V, and W are short-circuited with only one bypass 7 even if the number of windings of the motor M is increased. can do. In addition, depending on the structure of the motor M, there is a case where the winding cannot be short-circuited with only one bypass. In that case, the number of bypasses necessary for short-circuiting the windings is provided and short-circuited in the middle of each bypass. Switching elements may be provided. Furthermore, even if the motor M is a brushless motor, if the arms 1, 2, and 3 are not used for short-circuiting the windings U, V, and W, two or three bypasses having a short-circuiting switching element are provided. The windings U, V, and W may be short-circuited.

つづいて、遅延回路９は、制御装置１７から入力される制御信号Ｈ，Ｌに基づいてリレー６を開閉制御するリレー制御回路２０と、同じく制御装置１７から入力される制御信号に基づいて短絡用スイッチング素子８を開閉制御するスイッチング素子制御回路２１とを備えて構成されている。 Subsequently, the delay circuit 9 includes a relay control circuit 20 that controls opening and closing of the relay 6 based on the control signals H and L input from the control device 17, and a short circuit based on the control signal input from the control device 17. A switching element control circuit 21 that controls opening and closing of the switching element 8 is provided.

リレー制御回路２０は、リレー６へ電力供給する遅延回路用電源２２と、リレー６への通電の可否を司るトランジスタ２３とを備えており、より具体的には、遅延回路用電源２２を接地させるリレー用パワーライン２４の途中にリレー６が配置され、トランジスタ２３は、リレー用パワーライン２４の途中のリレー６より接地側に介装されており、詳しくは、コレクタを遅延回路用電源２２側にエミッタを接地側にしてリレー用パワーライン２４に接続されている。また、トランジスタ２３のベースは、信号入力ライン３２の途中に接続されて、制御装置１７から制御信号Ｌ，Ｈが入力されるようになっている。 The relay control circuit 20 includes a delay circuit power source 22 that supplies power to the relay 6 and a transistor 23 that controls whether the relay 6 can be energized. More specifically, the delay circuit power source 22 is grounded. The relay 6 is arranged in the middle of the relay power line 24, and the transistor 23 is interposed on the ground side from the relay 6 in the middle of the relay power line 24. Specifically, the collector is placed on the delay circuit power source 22 side. The emitter is connected to the relay power line 24 with the ground side. The base of the transistor 23 is connected in the middle of the signal input line 32 so that control signals L and H are input from the control device 17.

そして、制御系統が正常であるときに制御装置１７が出力する制御信号Ｈの入力を受けると、トランジスタ２３はオン状態となってリレー用パワーライン２４を接地せしめてリレー６が通電されて閉状態となり、電源４からアーム１，２，３へ電力供給され、反対に、制御系統が異常であるときには制御装置１７の出力が電圧０となる制御信号Ｌとなって、トランジスタ２３のベースは印加されずオフ状態となってリレー６への電流供給が断たれて電源４からアーム１，２，３への電力供給も断たれることになる。 When the control signal H output from the control device 17 is received when the control system is normal, the transistor 23 is turned on, the relay power line 24 is grounded, and the relay 6 is energized and closed. Thus, power is supplied from the power source 4 to the arms 1, 2 and 3, and conversely, when the control system is abnormal, the output of the control device 17 becomes the control signal L at which the voltage becomes 0, and the base of the transistor 23 is applied. Thus, the current supply to the relay 6 is cut off and the power supply from the power source 4 to the arms 1, 2 and 3 is cut off.

スイッチング素子制御回路２１は、遅延回路用キャパシタ２５と、遅延回路用電源２２を電源として遅延回路用キャパシタ２５を充電するとともに遅延回路用キャパシタ２５に蓄電された電荷を放電させる充放電回路２６とを備えて構成され、充放電回路２６は、信号入力ライン３２へ接続されて遅延回路用キャパシタ２５の電荷を放電する際に信号入力ライン３２を通じてトランジスタ３１のベースを印加するようになっている。 The switching element control circuit 21 includes a delay circuit capacitor 25 and a charge / discharge circuit 26 that charges the delay circuit capacitor 25 using the delay circuit power source 22 as a power source and discharges the charge stored in the delay circuit capacitor 25. The charge / discharge circuit 26 is connected to the signal input line 32 and applies the base of the transistor 31 through the signal input line 32 when discharging the charge of the delay circuit capacitor 25.

なお、信号入力ライン３２の途中であって充放電回路２６の接続点より制御装置１７側には、ダイオード３３が設けられており、充放電回路２６の放電時に制御装置１７側へ電流が逆流することが無いように配慮されている。 A diode 33 is provided in the middle of the signal input line 32 and on the control device 17 side from the connection point of the charge / discharge circuit 26, and current flows backward to the control device 17 side when the charge / discharge circuit 26 is discharged. Care is taken so that nothing happens.

充放電回路２６は、制御装置１７が正常を示す制御信号Ｈを出力する際には遅延回路用電源２２で遅延回路用キャパシタ２５を充電し、制御装置１７が異常を示す制御信号Ｌを出力する際には遅延回路用キャパシタ２５に蓄えられた電荷を放電して、トランジスタ３１を印加し、遅延回路用キャパシタ２５が放電し終えるまで短絡用スイッチング素子８を開状態に保つようになっている。 When the control device 17 outputs a control signal H indicating normality, the charge / discharge circuit 26 charges the delay circuit capacitor 25 with the delay circuit power supply 22, and the control device 17 outputs a control signal L indicating abnormality. is to discharge the electric charge stored in the delay circuit capacitor 25 when the transistor 31 is applied, a delay circuit capacitor 25 is adapted to maintain the shorting switching element 8 until you have discharged to an open state.

したがって、制御装置１７が制御信号Ｈを出力する場合には、制御信号Ｈが信号入力ライン３２を介してトランジスタ３１へ供給されて短絡用スイッチング素子８が開状態とされ、リレー制御回路２０がリレー６を閉状態に維持し、スイッチング素子制御回路２１における充放電回路２６が遅延回路用キャパシタ２５を充電するので、各アーム１，２，３には電源４から正常に電力供給されるとともに、バイパス７による巻線Ｕ，Ｖ，Ｗの短絡は行われない。 Therefore, when the control device 17 outputs the control signal H, the control signal H is supplied to the transistor 31 via the signal input line 32, the short-circuit switching element 8 is opened, and the relay control circuit 20 is relayed. 6 is kept closed, and the charge / discharge circuit 26 in the switching element control circuit 21 charges the delay circuit capacitor 25, so that the arms 1, 2, and 3 are normally supplied with power from the power source 4 and bypassed. No short circuit of the windings U, V, W by 7 is performed.

逆に、制御装置１７の出力する信号が制御信号Ｈから異常を示す制御信号Ｌに切換ると、リレー制御回路２０がリレー６を開状態に切換え、スイッチング素子制御回路２１における充放電回路２６によって遅延回路用キャパシタ２５の電荷を信号入力用ライン３２を介してトランジスタ３１のベースへ放電するようになる。このとき、制御装置１７の制御信号Ｌは、信号入力用ライン３２を介してトランジスタ３１のベースへ入力されるようになっているが、上記遅延回路用キャパシタ２５の放電によって当該放電が終了するまではトランジスタ３１はコレクタエミッタ間を通電状態に維持するので、遅延回路用キャパシタ２５の放電時間分だけリレー６の開動作に遅延して短絡用スイッチング素子８が閉動作することになる。 On the contrary, when the signal output from the control device 17 is switched from the control signal H to the control signal L indicating abnormality, the relay control circuit 20 switches the relay 6 to the open state, and the charge / discharge circuit 26 in the switching element control circuit 21 The electric charge of the delay circuit capacitor 25 is discharged to the base of the transistor 31 through the signal input line 32. At this time, the control signal L of the control device 17 is inputted to the base of the transistor 31 via the signal input line 32 until the discharge is terminated by the discharge of the delay circuit capacitor 25. Since the transistor 31 maintains the energized state between the collector and the emitter, the short-circuit switching element 8 is closed by delaying the opening operation of the relay 6 by the discharge time of the delay circuit capacitor 25.

なお、充放電回路２６は、この実施の形態の場合、遅延回路用電源２２を遅延回路用キャパシタ２５へ接続する充電ライン２７と、遅延回路用キャパシタ２５に蓄えられる電荷を放電する放電ライン２８とを備えて構成されている。充電ライン２７は、遅延回路用電源２２と遅延回路用キャパシタ２５との間に抵抗３５と遅延回路用電源２２から遅延回路用キャパシタ２５へ向かう向きを順方向とするダイオード３６とを備えている。他方の放電ライン２８は、遅延回路用キャパシタ２５を信号入力ライン３２へ接続しており、途中に、抵抗３７と遅延回路用キャパシタ２５から信号入力ライン３２へ向かう向きを順方向とするダイオード３８とを備えている。 In this embodiment, the charge / discharge circuit 26 includes a charge line 27 that connects the delay circuit power supply 22 to the delay circuit capacitor 25, and a discharge line 28 that discharges the charge stored in the delay circuit capacitor 25. It is configured with. Charging line 27, and a diode 36 to a direction from the resistor 35 and the delay circuit power supply 22 between the delay circuit capacitor 25 and the delay circuit power source 22 to the delay circuit capacitor 25 and the forward direction. The other discharge line 28 connects the delay circuit capacitor 25 to the signal input line 32, and a diode 37 whose forward direction is from the resistor 37 and the delay circuit capacitor 25 to the signal input line 32. It has.

また、充放電回路２６における遅延回路用キャパシタ２５の充電と放電の切換を行うために、充電ライン２７における抵抗３５とダイオード３６との間を充放電切換スイッチとしてのトランジスタ３９を介して接地してある。このトランジスタ３９は、コレクタを充電ライン２７へ接続しエミッタを接地してある。さらに、トランジスタ３９のベースは、リレー制御回路２０におけるリレー用パワーライン２４の途中であってリレー６とトランジスタ２３との間と遅延回路用電源２２とを接続するトランジスタ駆動用ライン４０の途中に接続されている。 Further, in order to switch charging and discharging of the delay circuit capacitor 25 in the charging / discharging circuit 26, the resistor 35 and the diode 36 in the charging line 27 are grounded via a transistor 39 as a charging / discharging switching switch. is there. The transistor 39 has a collector connected to the charging line 27 and an emitter grounded. Further, the base of the transistor 39 is connected in the middle of the relay power line 24 in the relay control circuit 20 and in the middle of the transistor driving line 40 connecting the relay 6 and the transistor 23 and the delay circuit power source 22. Has been.

そして、トランジスタ２３のベースが印加されている場合には、トランジスタ３９のベースがトランジスタ２３を介して接地された状態となるため電位が０となってトランジスタ３９は遅延回路用電源２２を接地させず、反対に、トランジスタ２３のベースが印加されない場合には、トランジスタ３９のベースが遅延回路用電源２２によって印加された状態となってトランジスタ３９が遅延回路用電源２２を接地させる状態となる。 When the base of the transistor 23 is applied, the base of the transistor 39 is grounded via the transistor 23, so that the potential is 0 and the transistor 39 does not ground the delay circuit power source 22. On the other hand, when the base of the transistor 23 is not applied, the base of the transistor 39 is applied by the delay circuit power supply 22 and the transistor 39 is grounded.

すなわち、制御装置１７が正常を示す制御信号Ｈを出力していてトランジスタ２３のベースが印加されてリレー６が閉じ、各アーム１，２，３が電源４によって電力供給を受けることができる状況となると、トランジスタ３９を介して遅延回路用電源２２が接地されないので遅延回路用キャパシタ２５が遅延回路用電源２２によって充電される。他方、制御装置１７の出力が制御信号Ｈから異常を示す制御信号Ｌに切換ると、トランジスタ２３のベースへの印加が途絶えてリレー６が開き各アーム１，２，３へ電源４からの電力供給が断たれるとともに、トランジスタ３９が遅延回路用電源２２を接地させるので充電ライン２７の抵抗３５とダイオード３６との間の電位が０となって遅延回路用キャパシタ２５は放電ライン２８を通じて蓄えていた電荷を信号入力ライン３２へ放電して短絡用スイッチング素子８の閉動作をリレー６の開動作に対して遅延させる。 That is, the control device 17 outputs a control signal H indicating normality, the base of the transistor 23 is applied, the relay 6 is closed, and the arms 1, 2 and 3 can be supplied with power by the power source 4. As a result, the delay circuit power supply 22 is not grounded via the transistor 39, so that the delay circuit capacitor 25 is charged by the delay circuit power supply 22. On the other hand, when the output of the control device 17 is switched from the control signal H to the control signal L indicating abnormality, the application to the base of the transistor 23 is interrupted and the relay 6 is opened, and the power from the power source 4 is supplied to the arms 1, 2 and 3. Since the supply is cut off and the transistor 39 grounds the delay circuit power supply 22, the potential between the resistor 35 and the diode 36 of the charge line 27 becomes 0, and the delay circuit capacitor 25 is stored through the discharge line 28. The discharged electric charge is discharged to the signal input line 32 to delay the closing operation of the short-circuit switching element 8 relative to the opening operation of the relay 6.

なお、トランジスタ駆動用ライン４０の途中であってトランジスタ３９よりリレー用パワーライン２４側と、トランジスタ駆動用ライン４０とトランジスタ３９のベースとの間には、ダイオード４１，４２が介装されており、ダイオード４１はトランジスタ３９へリレー用パワーライン２４側から電流供給されてしまうことを阻止しており、ダイオード４２は電流の向きをトランジスタ３９へ向かう方向となるよう制限している。さらに、トランジスタ駆動用ライン４０のトランジスタ３９より遅延回路用電源２２側には抵抗４３が介装されている。 In the middle of the transistor drive line 40, diodes 41 and 42 are interposed between the transistor 39 and the relay power line 24 side, and between the transistor drive line 40 and the base of the transistor 39, The diode 41 prevents current from being supplied to the transistor 39 from the relay power line 24 side, and the diode 42 restricts the direction of the current to the transistor 39. Further, a resistor 43 is interposed on the side of the delay circuit power supply 22 from the transistor 39 of the transistor drive line 40.

なお、上述した抵抗３５，３７，４３，４４は、それぞれ、単一の遅延回路用電源２２から短絡用スイッチング素子８、トランジスタ３１，３９の動作電圧を得るために設けられている。 The resistors 35, 37, 43, and 44 described above are provided to obtain operating voltages of the short-circuit switching element 8 and the transistors 31 and 39 from the single delay circuit power supply 22, respectively.

このように遅延回路９における詳細各部が本実施の形態のようにトランジスタ２３，３１，３９、キャパシタ２５およびダイオード３３，３６，３８で構成することで、マイコン等の高価な処理装置を使用せずに遅延回路９を実現できる。 As described above, the detailed portions of the delay circuit 9 are configured by the transistors 23, 31, 39, the capacitor 25, and the diodes 33, 36, 38 as in the present embodiment, so that an expensive processing device such as a microcomputer is not used. In addition, the delay circuit 9 can be realized.

そして、遅延回路９が上記の如くの動作を行う一方で、制御装置１７が制御信号Ｌを出力してリレー６を開動作させると、電源４からアーム１，２，３へ電力供給が断たれる場合、電源４の電圧を平滑化するキャパシタ５がリレー６で分断されずにアーム１，２，３へ接続された状態となっているので、キャパシタ５は放電して、キャパシタ５の放電が終了するまでは各アーム１，２，３への電力供給が継続されることになる。 While the delay circuit 9 operates as described above, when the control device 17 outputs the control signal L to open the relay 6, power supply from the power source 4 to the arms 1, 2, 3 is cut off. In this case, the capacitor 5 that smoothes the voltage of the power source 4 is connected to the arms 1, 2, and 3 without being divided by the relay 6, so that the capacitor 5 is discharged and the capacitor 5 is discharged. The power supply to the arms 1, 2 and 3 is continued until the end.

そこで、このキャパシタ５の放電の最中には、制御装置１７は、信号入力ライン３２へは異常を示す制御信号Ｌを出力する一方で、各アーム１，２，３におけるスイッチング素子１１，１２，１３，１４，１５，１６の駆動を継続して、モータＭをキャパシタ５から電力供給を受けて制御し続け、キャパシタ５の電荷を消費するようになっている。この場合、具体的にたとえば、制御装置１７は、スイッチング素子１１，１２，１３，１４，１５，１６をモータＭが停止するように駆動し、短絡用スイッチング素子８が閉動作した後はスイッチング素子１１，１２，１３，１４，１５，１６の駆動を停止する。 Therefore, during the discharge of the capacitor 5, the control device 17 outputs a control signal L indicating abnormality to the signal input line 32, while the switching elements 11, 12, The driving of the motors 13, 14, 15, 16 is continued, the motor M is continuously controlled by receiving power supply from the capacitor 5, and the electric charge of the capacitor 5 is consumed. In this case, specifically, for example, the control device 17 drives the switching elements 11, 12, 13, 14, 15, and 16 to stop the motor M, and after the short-circuit switching element 8 is closed, the switching element 11 The drive of 11, 12, 13, 14, 15, 16 is stopped.

そして、遅延回路９におけるリレー６の開動作してから短絡用スイッチング素子８を閉動作させるまでの遅延時間は、上記の如くのキャパシタ５の放電を充分に行うことができる程度に設定されており、短絡用スイッチング素子８が閉動作してバイパス７にて巻線Ｕ，Ｖ，Ｗを短絡するまでにはキャパシタ５の放電が進んで短絡用スイッチング素子８へ過電流が流れ込むことが阻止され、短絡用スイッチング素子８の破壊が防止される。 The delay time from the opening operation of the relay 6 to the closing operation of the short-circuit switching element 8 in the delay circuit 9 is set to such an extent that the capacitor 5 can be sufficiently discharged as described above. Until the short-circuiting switching element 8 is closed and the windings U, V, W are short-circuited by the bypass 7, the discharge of the capacitor 5 is prevented and overcurrent is prevented from flowing into the shorting switching element 8, Breakage of the short-circuit switching element 8 is prevented.

したがって、本発明のモータ駆動回路Ｃによれば、電源４からの電力供給が遮断された折に、キャパシタ５から短絡用スイッチング素子８へ突入電流の流れ込みが防止され、フェール動作を確実に行って、モータＭを巻線Ｕ，Ｖ，Ｗの短絡による制動トルクで停止させることができる。 Therefore, according to the motor drive circuit C of the present invention, the inrush current is prevented from flowing from the capacitor 5 to the short-circuit switching element 8 when the power supply from the power source 4 is cut off, and the fail operation is reliably performed. The motor M can be stopped with a braking torque caused by a short circuit of the windings U, V, and W.

また、電源４からの電力供給が遮断された際に、巻線Ｕ，Ｖ，Ｗが短絡される前にキャパシタ５が充分に放電するまで各アーム１，２，３のスイッチング素子１１，１２，１３，１４，１５，１６の駆動を継続するので、モータＭの発生トルクや回転数の急激な変化を抑制でき、機器に与える負荷を軽減できる。 Further, when the power supply from the power source 4 is cut off, the switching elements 11, 12, and 3 of the arms 1, 2, 3 are discharged until the capacitor 5 is sufficiently discharged before the windings U, V, W are short-circuited. Since the drive of 13, 14, 15, and 16 is continued, the rapid change of the generated torque and rotation speed of the motor M can be suppressed, and the load given to an apparatus can be reduced.

さらに、別にキャパシタ５の電荷を放電するために特に放電回路を設けることなくキャパシタ５の放電を速やかに行うことができるので、モータ駆動回路Ｃのコスト上昇を抑制することができる。 Furthermore, since the capacitor 5 can be discharged quickly without providing a discharge circuit in order to discharge the charge of the capacitor 5 separately, an increase in the cost of the motor drive circuit C can be suppressed.

なお、遅延回路９は、遅延回路用キャパシタ２５から放電する放電時間を利用してリレー６の開動作に対して短絡用スイッチング素子８の閉動作を遅延させるようにしているが、モータＭの起動時に短絡用スイッチング素子８の開動作に遅れを生じるが充放電回路２６に代えて信号入力ライン３２の途中にキャパシタ５の放電時間を充分に確保できる程度の時定数に設定されるローパスフィルタを設けて短絡用スイッチング素子８の閉動作を遅延させるようにすることも可能である。換言すれば、充放電回路２６を用いることでモータＭの起動時に短絡用スイッチング素子８の開動作に遅れを生じさせないという利点があるのである。 The delay circuit 9 delays the closing operation of the short-circuit switching element 8 with respect to the opening operation of the relay 6 using the discharge time discharged from the delay circuit capacitor 25. In some cases, a delay is caused in the opening operation of the short-circuit switching element 8, but a low-pass filter is set in the signal input line 32 in place of the charge / discharge circuit 26 and set to a time constant sufficient to ensure a sufficient discharge time of the capacitor 5. It is also possible to delay the closing operation of the short-circuit switching element 8. In other words, the use of the charging / discharging circuit 26 has an advantage that the opening operation of the short-circuit switching element 8 is not delayed when the motor M is started.

また、上記したところでは、電源４と遅延回路用電源２２を別々に設けているが、電源４に遅延回路用電源２２を集約させて単一の電源でモータMと遅延回路９を駆動するようにしてもよい。 In the above description, the power source 4 and the delay circuit power source 22 are provided separately. However, the delay circuit power source 22 is integrated into the power source 4 so that the motor M and the delay circuit 9 are driven by a single power source. It may be.

以上で、本発明の実施の形態についての説明を終えるが、本発明の範囲は図示されまたは説明された詳細そのものには限定されないことは勿論である。 This is the end of the description of the embodiment of the present invention, but the scope of the present invention is of course not limited to the details shown or described.

モータ駆動回路の回路図である。It is a circuit diagram of a motor drive circuit.

符号の説明Explanation of symbols

１，２，３アーム
４電源
５キャパシタ
２５遅延回路用キャパシタ
６リレー
７バイパス
８短絡用スイッチング素子
９遅延回路
１１，１２，１３，１４，１５，１６スイッチング素子
１７制御装置
２０リレー制御回路
２１スイッチング素子制御回路
２２遅延回路用電源
２３，３１，３９トランジスタ
２４リレー用パワーライン
２６充放電回路
２７充電ライン
２８放電ライン
３０スイッチング用ライン
３２信号入力ライン
３３，３６，３８，４１，４２ダイオード
３５，３７，４３，４４抵抗
４０トランジスタ駆動用ライン
Ｃモータ駆動回路
Ｄ寄生ダイオード
Ｍモータ
Ｕ，Ｖ，Ｗ巻線
1, 2, 3 arm 4 Power 5 key Yapashita
25 Delay circuit capacitor 6 Relay 7 Bypass 8 Short-circuit switching element 9 Delay circuit 11, 12, 13, 14, 15, 16 Switching element 17 Controller 20 Relay control circuit 21 Switching element control circuit 22 Delay circuit power supply 23, 31 , 39 Transistor 24 Relay power line 26 Charging / discharging circuit 27 Charging line 28 Discharging line 30 Switching line 32 Signal input lines 33, 36, 38, 41, 42 Diode 35, 37, 43, 44 Resistor 40 Transistor driving line C Motor drive circuit D Parasitic diode M Motor U, V, W winding

Claims

直列に接続される二つのスイッチング素子間をモータの巻線に接続した複数のアームと、上記各アームへ電力供給する電源と、上記電源と上記各アームとの間であって上記電源に並列に接続され電源電圧を平滑化するキャパシタと、上記キャパシタおよび上記各アームと上記電源との間に介装したリレーと、上記巻線を短絡するバイパスと、上記バイパスの途中に設けられた短絡用スイッチング素子とを備え、フェール時に上記リレーを開くとともに上記短絡用スイッチング素子を閉動作させるモータ駆動回路において、上記リレーの開動作に遅延させて上記短絡用スイッチング素子を閉動作させる遅延回路と、ベースへの電圧印加により、上記短絡用スイッチング素子を開動作させるトランジスタとを備え、
フェール時に、少なくとも上記リレーが開動作してから上記遅延回路により上記短絡用スイッチング素子を閉動作するまでは上記各アームのスイッチング素子の駆動を継続することを特徴とするモータ駆動回路。 A plurality of arms connected between the two switching elements in the motor windings which are connected in series, and the source power supplied to the respective arm, in parallel to the power be between the power supply and the respective arm a capacitor for smoothing the connected supply voltage, a relay interposed between the capacitor and the respective arms and the power source, bypassing the switching shorting provided in the middle of the bypass shorting the windings and an element, in the motor drive circuit for closing operation of the short-circuit switching element is opened the relay failure time delays in opening operation of the relay the shorting switching element and a delay circuit for closing operation, to the base A transistor for opening the short-circuit switching element by applying a voltage of
The failure time, at least the relay is a motor drive circuit, characterized in that the after the opening operation until closing operation the short-circuiting the switching element by the delay circuit continues to drive the switching elements of each arm.

上記遅延回路は遅延回路用キャパシタと上記遅延回路用キャパシタを充放電させる充放電回路を有してなり、上記リレーが閉じている状態では上記遅延回路用キャパシタを充電し、上記リレーが開動作すると上記トランジスタのベースへ上記遅延回路用キャパシタの電荷を放電させることを特徴とする請求項１に記載のモータ駆動回路。 The above delay circuit becomes a charging and discharging circuit for charging and discharging the capacitor and the delay circuit capacitor delay circuit, in the state in which the relay is closed to charge the capacitor said delay circuit, when the relay is operated to open 2. The motor driving circuit according to claim 1, wherein the charge of the delay circuit capacitor is discharged to the base of the transistor.

上記充放電回路が上記遅延回路用キャパシタの充電と放電の切換を行う充放電切換スイッチを備え、上記充放電切換スイッチを上記リレーへの通電の可否を制御するリレー切換スイッチにて切換動作させることを特徴とする請求項２に記載のモータ駆動回路。 Comprising a discharge changeover switch in which the charging and discharging circuit for switching the charging and discharging of the capacitor said delay circuit, the charge and discharge change-over switch be switched operation at relay changeover switch for controlling whether the power supply to the said relay The motor drive circuit according to claim 2.

上記リレー切換スイッチが上記リレーへ電力供給するリレー用パワーラインの途中に設けられて正常な制御信号の入力に対しては閉じる一方異常な制御信号の入力に対しては開き、上記トランジスタが上記ベースへの正常な制御信号の入力に対しては上記短絡用スイッチング素子を開動作させる一方異常な制御信号の入力に対しては上記短絡用スイッチング素子を閉動作させるように設定されてなり、上記充放電回路は、上記リレー切換スイッチが閉じると上記充放電切換スイッチの動作によって上記遅延回路用キャパシタを充電し、上記リレー切換スイッチが開くと上記充放電切換スイッチの動作によって上記遅延回路用キャパシタの電荷を放電させることを特徴とする請求項３に記載のモータ駆動回路。 The opening for the input of the closing one abnormal control signal relay selector switch to the input of the normal control signal provided in the middle of the power line for the power supply relay to the relay, the transistor is the base the shorting switching element becomes set so as to close work for the input of one abnormal control signal for opening operation of the short-circuit switching element to the input of the normal control signal to said charge discharge circuit, the relay changeover switch is closed when charging the capacitor said delay circuit by the operation of the charge and discharge change switch, the relay changeover switch is opened when the discharge by the operation of the change-over switch of the capacitor said delay circuit charges The motor driving circuit according to claim 3, wherein the motor driving circuit is discharged.