JP5777924B2 - 単相直巻整流子電動機の駆動装置 - Google Patents

Description

本発明は、単相直巻整流子電動機の駆動装置に関する。

（単相直巻整流子電動機の概要）
単相直巻整流子動機は、直流、交流の両電源でも回転駆動が可能であり、ユニバーサルモータと呼ばれている。高速回転が得られ、電源周波数の影響が微少であり、安価に製作が可能なことから、交流電源を用いる電動工具で良く利用されている。

また単相直巻整流子電動機は電機子巻線と界磁巻線が直列に接続されており、そこに電源を接続するとトルクが発生し、回転駆動を行なう。
単相直巻整流子電動機を特徴づける構造は、電機子巻線と界磁巻線の接続変更がない限り、交流電源や直流電源の極性に関わらず、発生トルクが常に一方向に固定される。

発生トルクの方向を切替えたい場合、電機子巻線か界磁巻線のどちらか一つの接続方向を反対にすることで実現される。
単相直巻整流子電動機の発生トルクの方向を切替える用途がある場合、界磁巻線両端に接続方向を切替えるために単極双投スイッチを用いることで実現できる。
（ブレーキ制動について）
発生トルクの方向を切替える用途として、単相直巻整流子電動機を早く停止させたい場合に必要なブレーキ制動がその一つの例である。

ある一方向のトルクによる通常使用から、停止時に逆方向のトルクを発生させることでブレーキ制動を実現している。
通常は直列に接続された電機子巻線と界磁巻線に電源に接続された状態であり、電機子巻線か界磁巻線のどちらか一つの接続方向を反対にして直列接続された巻線に短絡および抵抗を介した電流ループを形成することで通常とは反対向きのトルクが発生しブレーキ制動を行なっている。
（抵抗、短絡によるブレーキ制動の問題点）
このような、ブレーキ制動を行なうにあたり、ブレーキ制動している間は電動機の回転数に応じたブレーキ電流が形成されたループ内で流れ、ブレーキ制動開始時には過大な電流が流れてしまう。電流ループ内にあるモータの整流子はこの過大な電流により劣化を招いてしまう。
（ブレーキ電流、定電流制御の事例）
そこで、こうした問題を防止するため、電動機の制動時に電機子と界磁巻線とで形成される制動電流経路に流れる制動電流を検出して、制動電流が一定の上限に達すると、その制動電流経路を遮断し、界磁巻線の両端を電流消費用の抵抗器を介して接続することが提案されている（例えば、特許文献１等参照）。

つまり、この提案の装置では、制動電流が一定の上限に達すると、界磁巻線の両端を電流消費用の抵抗器を介して接続することで、抵抗器を介して界磁巻線に還流電流を流し、界磁巻線に蓄積されたエネルギを、抵抗器を介して放出させるのである。

そして、上記提案の装置では、抵抗器を介して界磁巻線に流れる還流電流が低下すると、再び、電機子と界磁巻線とからなる制動電流経路を形成する。

従って、上記提案の装置によれば、ブレーキ制動時において、制動電流を上限値以下に抑えつつ、電動機に制動トルクを発生させて、電動機を停止させることができる。

特許２７３５７７１号公報

しかしながら、上記提案の装置では、制動電流が一定の上限に達すると、界磁巻線の両端を電流消費用の抵抗器に接続することから、その抵抗器に流れる電流によって抵抗器自身が発熱を招くという問題があった。

このため、上記提案の装置を実用化するには、例えば、抵抗器に放熱用のヒートシンクを設けるとか、抵抗器に放熱特性のよい大型のものを用いる、というように、抵抗器で発生した熱を放熱させるための放熱対策を施さなければならず、電動機、延いては、その電動機を用いて構成される電動工具の大型化を招くという問題がある。

本発明は、こうした問題に鑑みなされたものであり、単相直巻整流子電動機の駆動装置において、放熱対策のために装置を大型化することなく、制動時の発熱を抑えることを目的とする。

かかる目的を達成するためになされた請求項１に記載の単相直巻整流子電動機の駆動装置によれば、駆動スイッチが駆動位置に切り換えられているときには、界磁巻線と電機子とが外部電源に直列に接続されて、電動機が所定の一方向に回転する。

また、電機子には、第１ダイオードを介してコンデンサが並列接続されているので、電動機が回転しているときには、第１ダイオードを介してコンデンサに直流電圧が印加され、その印加電圧によりコンデンサに電荷が蓄積される。

次に、電動機が回転状態にあるとき、駆動スイッチが制動位置に切り換えられると、電機子に対し、界磁巻線が電動機の回転駆動時とは逆方向に接続され、電機子と界磁巻線とにより制動電流経路が形成される。

この制動電流経路には、電機子の一端側から順に、上述の第１ダイオード、スイッチング素子、及び、電流検出手段が設けられている。そして、スイッチング素子は、電流制御手段により、電流検出手段にて検出される制動電流が所定電流となるよう制御される。

このため、駆動スイッチが駆動位置から制動位置に切り換えられると、スイッチング素子がオン状態となり、コンデンサに蓄積された電荷が、スイッチング素子→電流検出手段→界磁巻線→コンデンサの経路で放電される。

このとき、電動機は回転しているため、電機子には起電力が発生し、制動電流経路に制動電流が流れ始める。また、このように制動電流が流れると、電動機（換言すれば電機子）に回転方向とは逆方向のトルク（制動トルク）が発生し、電動機の回転速度が低下する。この状態では、電動機が発電機として機能することから、制動電流が上昇する。

そして、制動電流が更に上昇して所定電流を越えると、電流制御手段が、制動電流の上昇を抑えるために、スイッチング素子をオフ状態に切り換え、電機子から界磁巻線に至る制動電流経路を遮断する。

一方、本発明の駆動装置には、スイッチング素子と電流検出手段との間の制動電流経路と、電機子の他端とを直接接続する第２ダイオードが設けられている。

このため、上記のようにスイッチング素子がオフ状態に切り換えられて、電機子から界磁巻線に至る制動電流経路が遮断されると、界磁巻線には、第２ダイオードを介して制動電流が流れ続ける。
そして、電流検出手段は、スイッチング素子がオン状態であるときには、スイッチング素子を介して流れる制動電流を検出し、スイッチング素子がオフ状態であるときには、第２ダイオードを介して流れる制動電流を検出する。

スイッチング素子がオフ状態であるときに電流検出手段にて検出される制動電流は、界磁巻線と第２ダイオードとからなる閉ループを流れる還流電流であるが、界磁巻線の抵抗分や、この閉ループに設けられた電流検出手段の抵抗分により減少する。そして、この制動電流（還流電流）が所定電流を下回ると、電流制御手段により、スイッチング素子がオン状態に切り換えられる。

なお、このようにスイッチング素子がオン状態に切り換えられた後は、電動機の回転が停止するまで、上記と同様の手順でスイッチング素子のオン・オフ状態が切り換えられる。

また、上記のようにスイッチング素子がオフ状態に制御されて、界磁巻線に第２ダイオードを介して制動電流（還流電流）が流れているときにも、電動機には制動トルクが発生し、その回転速度は低下する。

そして、本発明では、スイッチング素子がオフ状態であるときに界磁巻線に制動電流（還流電流）を流し続ける還流経路を、第２ダイオードにて構成しており、従来技術のように、その還流経路に抵抗器を設けていない。

従って、本発明の駆動装置によれば、従来技術に比べ、駆動スイッチが制動位置に切り換えられてから電動機の回転が停止するまでの時間が若干長くなるものの、抵抗器に制動電流（還流電流）を流さないので、抵抗器による発熱を防止するための放熱対策を行う必要がなく、駆動装置（延いては、単相直巻整流子電動機を動力源とする電動工具）の小型化を図ることができる。

なお、本発明では、界磁巻線の還流経路を第２ダイオードにて構成しているが、これは、界磁巻線に還流電流を流す経路の抵抗成分によって生じる発熱を抑えるためである。

このため、例えば、この還流経路にもスイッチング素子を設けて、通常の制動電流経路と還流経路との切り換えを、２つのスイッチング素子にて行うようにしてもよく、或いは、電流経路を切換可能なスイッチング素子を用いて、制動電流経路と還流経路との何れかを選択的に切り換えるようにしてもよい。

つまり、界磁巻線の還流経路には、スイッチング素子等、低損失で還流経路を形成し得る素子であれば、第２ダイオードと共に設けるようにしてもよい。

また、電流検出手段は、駆動スイッチがオフ状態であるときに上記還流経路を含む制動電流経路に流れる制動電流の大きさを検出して、その検出結果を電流制御手段に出力することができればよい。

このため、電流検出手段は、その制動電流経路に電流検出用の抵抗器を設けて、その両端電圧を制動電流の検出結果として電流制御手段に出力するように構成すればよい。

また、この場合、電流検出用抵抗器は制動電流を検出できればよいことから、抵抗値を小さくして、制動電流が流れることによって生じる発熱を抑えることはできるが、その発熱をなくすことはできないので、その発熱にて不具合が生じるような場合には、電流検出手段を、電磁誘導等を利用して非接触に電流を検出可能な電流センサを用いて構成すればよい。

次に、電流制御手段は、請求項２に記載のように、スイッチング素子がオン状態であるとき、制動電流が第１のしきい値よりも大きくなると、スイッチング素子をオフ状態に切り換え、スイッチング素子がオフ状態であるとき、制動電流が第１のしきい値よりも低い第２のしきい値よりも低くなると、スイッチング素子をオン状態に切り換えるように構成するとよい。

つまり、このようにすれば、スイッチング素子をオフ状態に切り換えるときの電流値（第１のしきい値）と、スイッチング素子をオン状態に切り換えるときの電流値（第２のしきい値）とにヒステリシスを設けて、スイッチング素子が一つのしきい値付近でオン・オフされる所謂チャタリングが発生するのを防止できる。

実施形態の単相直巻整流子電動機の駆動装置全体の構成を表す回路図である。 制御回路にて実行される制動電流制御処理を表すフローチャートである。 制動電流制御処理により切り換えられる制動電流経路を表す説明図である。 制動時に生じる損失及び停止時間を測定した測定結果を表す説明図である。

以下に本発明の実施形態を図面と共に説明する。
図１に示すように、本実施形態の駆動装置は、外部の交流電源１０から電源供給を受けて、単相直巻整流子電動機からなるモータ２を駆動するためのものであり、モータ２を構成する一対の界磁巻線（所謂フィールドコイル）６、８同士の接続点とは反対側（つまり界磁巻線６、８の両端）にそれぞれ設けられた一対の駆動スイッチ１２、１４を備える。

本実施形態のモータ２は、電動工具（例えば電動ドライバ等）の動力源として用いられるものであり、上記各駆動スイッチ１２、１４は、電動工具の操作スイッチに連動して、操作スイッチが操作されていないときには、図１に黒丸で示した接点ｂ側に切り換えられ、操作スイッチが操作されると、図１に白丸で示した接点ａ側に切り換えられる。

そして、駆動スイッチ１２、１４が接点ａ側（以下、駆動位置という）に切り換えられているときには、駆動スイッチ１２を介して界磁巻線６が交流電源１０に接続され、駆動スイッチ１４を介して界磁巻線８が電機子４に接続される。なお、電機子４は所謂アーマチュアであり、本実施形態では整流子を含むものとする。

この結果、駆動スイッチ１２、１４が接点ａ側（以下、駆動位置という）に切り換えられているときには、交流電源１０、電機子４、界磁巻線８、６からなるモータ２の駆動電流経路が形成されて、電機子４（詳しくは整流子と電機子巻線）及び界磁巻線８、６に駆動電流が流れ、モータ２が一方向に回転する。

一方、電動工具の操作スイッチの操作が停止されて、駆動スイッチ１２、１４が接点ｂ側（以下、制動位置という）に切り換えられると、界磁巻線６、８が、電機子４に対して、モータ２の駆動時とは逆方向に接続される。

つまり、交流電源１０に接続される電機子４の一端側には、駆動スイッチ１４を介して界磁巻線８が接続され、モータ２の駆動時に界磁巻線が接続される電機子４の他端側には、駆動スイッチ１２を介して界磁巻線６が接続される。

また、電機子４の一端側と駆動スイッチ１４の接点ｂとを接続する経路上には、電機子４の一端側から順に、電機子４から駆動スイッチ１４側に電流を流すダイオードＤ１と、この電流経路を導通・遮断するためのＦＥＴ１６と、この電流経路に流れる電流を検出するための電流検出用抵抗器Ｒ１と、が設けられている。

また、ダイオードＤ１とＦＥＴ１６との間の電流経路は、電荷蓄積用のコンデンサＣ１を介して、電機子４の他端に接続されており、電機子４の他端は、ダイオードＤ２を介して、ＦＥＴ１６と電流検出用抵抗器Ｒ１との間の電流経路に接続されている。

なお、ダイオードＤ２は、アノードが電機子４の他端（換言すれば駆動スイッチ１２の接点ｂ）に直接接続されており、カソードが、ＦＥＴ１６と電流検出用抵抗器Ｒ１との間の電流経路に直接接続されている。

また、ダイオードＤ１とＦＥＴ１６との間の電流経路と、ダイオードＤ２とＦＥＴ１６及び電流検出用抵抗器Ｒ１との間の電流経路との間には、これら各電流経路から電源供給を受けて、ＦＥＴ１６を駆動制御するための制御回路２０が接続されている。

また、この制御回路２０には、電流検出用抵抗器Ｒ１の両端電圧から電流を検出して、検出信号を制御回路２０に出力する電流検出回路１８が接続されている。

この制御回路２０は、駆動スイッチ１２、１４が接点ｂ側の制動位置にあるとき、界磁巻線６、８に流れる電流（制動電流）を、電流検出回路１８を介して検出し、その電流値が所望の電流値になるようにＦＥＴ１６のオン・オフ状態を切り換える制動電流制御処理（図２参照）を実行するものであり、マイクロコンピュータやマイクロコンピュータを用いないヒステリシス回路等で構成されている。

以下、この制御回路２０にて実行される制動電流制御処理（図２）に沿って、モータ２の回転駆動時に駆動スイッチ１２、１４が制動位置に切り換えられてから、モータ２の回転が停止するまでの駆動装置の動作を説明する。

まず、駆動スイッチ１２、１４が駆動位置にあり、モータ２が回転駆動されているときには、電機子４に対し、ダイオードＤ１を介してコンデンサＣ１が並列接続されているので、コンデンサＣ１には直流電圧が印加されて、コンデンサＣ１に電荷が蓄積される。

次に、モータ２が回転駆動されているときに、駆動スイッチ１２、１４が制動位置に切り換えられると、制御回路２０がコンデンサＣ１から電源供給を受けて動作し、図２に示す制動電流制御処理を実行する。

そして、この制動電流制御処理では、まず、Ｓ１１０（Ｓはステップを表す）にて、ＦＥＴ１６の駆動電圧を生成してＦＥＴ１６をオンさせる準備処理を実行し、続くＳ１２０にて、ＦＥＴ１６のゲートに駆動電圧を印加することで、ＦＥＴ１６をオンさせる。

すると、コンデンサＣ１から、ＦＥＴ１６→電流検出用抵抗器Ｒ１→界磁巻線８→界磁巻線６を経て、コンデンサＣ１に至る電流経路が形成されて、コンデンサＣ１に蓄積された電荷が放電される。

そして、このとき、モータ２は回転しているため、電機子４には起電力が発生し、電機子４から、ダイオードＤ１→ＦＥＴ１６→電流検出用抵抗器Ｒ１→界磁巻線８→界磁巻線６を経て、電機子４に至る、図３（ａ）に示す制動電流経路に制動電流が流れ始める。

また、このように制動電流が流れると、モータ２（換言すれば電機子４）に回転方向とは逆方向のトルク（制動トルク）が発生し、モータ２の回転速度が低下する。この状態では、モータ２が発電機として機能することから、制動電流が上昇する。

この制動電流が上昇しすぎると、整流子の劣化等、上述した不具合が発生するので、制動電流制御処理では、Ｓ１２０にてＦＥＴ１６をオンした後は、Ｓ１３０に移行し、電流検出回路１８を介して、界磁巻線６、８に流れる制動電流（所謂フィールド電流）Ｉｆを検出する。

そして、続くＳ１４０では、Ｓ１３０にて検出した制動電流Ｉｆが予め設定された第１のしきい値Ｉｆ１を越えたか否かを判断し、制動電流Ｉｆが第１のしきい値Ｉｆ１を越えていなければ（Ｉｆ≦Ｉｆ１）、Ｓ１２０に移行して、上記Ｓ１２０、Ｓ１３０の処理を再度実行する。

一方、制動電流Ｉｆが第１のしきい値Ｉｆ１を越えていれば（Ｉｆ＞Ｉｆ１）、Ｓ１５０に移行して、ＦＥＴ１６のゲートへの駆動電圧の印加を停止することで、ＦＥＴ１６をオフさせる。

すると、電機子４から、ダイオードＤ１及びＦＥＴ１６を介して電流検出用抵抗器Ｒ１に至る制動電流経路が遮断され、界磁巻線６からダイオードＤ２及び電流検出用抵抗器Ｒ１を介して界磁巻線８に至る、図３（ｂ）に示す電流経路（還流経路）が形成される。

この還流経路には、界磁巻線６、８に蓄積されたエネルギにより制動電流が継続して流れるが、この制動電流は、還流電流であるため、界磁巻線６、８の抵抗分や電流検出用抵抗器Ｒ１の抵抗分により減少する。

このため、制動電流制御処理では、Ｓ１５０にてＦＥＴ１６をオフした後は、Ｓ１６０に移行し、電流検出回路１８を介して、界磁巻線６、８に流れる制動電流Ｉｆを検出する。

そして、続くＳ１７０では、Ｓ１６０にて検出した制動電流Ｉｆが予め設定された第２のしきい値Ｉｆ２（但し、Ｉｆ２＜Ｉｆ１）を下回ったか否かを判断し、制動電流Ｉｆが第２のしきい値Ｉｆ２を下回っていなければ（Ｉｆ≧Ｉｆ２）、Ｓ１５０に移行して、上記Ｓ１５０、Ｓ１６０の処理を再度実行する。

また、制動電流Ｉｆが第２のしきい値Ｉｆ２を下回っていれば（Ｉｆ＜Ｉｆ２）、Ｓ１２０に移行して、Ｓ１２０以降の処理を再度実行する。

そして、上記制動電流制御処理は、モータ２の回転が充分低下して、電機子４による発電電力により制御回路２０が動作しなくなるまで繰り返し実行される。
なお、上記のようにＦＥＴ１６がオフ状態に切り換えられて、界磁巻線６、８にダイオードＤ２を介して還流電流が流れているときにも、モータ２には制動トルクが発生し、その回転速度は低下する。

つまり、界磁巻線６、８に還流電流が流れているとき、モータ２が回転していれば、電機子４には起電力が発生する。このときモータ２内部の電機子巻線が整流子により短絡された部分に、短絡電流が流れ、この短絡電流により銅損が発生する。なお、この銅損は、モータ２の回転数が低い程、損失の割合が多くなる。

また、モータ２が回転しているときには、界磁巻線６、８に流れる還流電流によって生じる磁束も変化することから、界磁巻線６、８のコア内に渦電流損やヒステリシス損が発生する。なお、この損失は、モータ２の回転数が高いほど、損失の割合が多くなる。

従って、界磁巻線６、８に還流電流が流れているときにも、上記銅損、渦電流損、ヒステリシス損等により、モータ２には制動力が発生し、モータ２の回転速度は低下するのである。

以上説明したように、本実施形態のモータ２の駆動装置においては、ＦＥＴ１６がオフ状態であるときに界磁巻線６、８に制動電流（還流電流）を流し続ける還流経路を、ダイオードＤ２だけで構成しており、従来技術のように、その還流経路に電流消費用の抵抗器を設けていない。

従って、本実施形態のモータ２の駆動装置によれば、従来技術に比べ、駆動スイッチ１２、１４が制動位置に切り換えられてからモータ２の回転が停止するまでの時間が若干長くなるものの、電流消費用の抵抗器に制動電流（還流電流）を流さないので、その抵抗器による発熱を防止するための放熱対策を行う必要がなく、駆動装置、延いては、モータ２を動力源とする電動工具の小型化を図ることができる。

つまり、上述した従来技術では、還流電流を速やかに低下させて、制御回路２０によってＦＥＴ１６がより短時間でオン状態に切り換えられるようにするため、図４（ａ）に例示するように、ダイオードＤ２により形成される還流経路に、モータ２の回転エネルギを積極的に消費させる抵抗値の大きな抵抗器Ｒａを設けている。

しかし、本実施形態では、還流経路をダイオードＤ２だけで構成することにより、抵抗器Ｒａの抵抗値を「０」にしていることから、抵抗器Ｒａによる発熱を防止して、装置の小型化を図ることができるのである。

なお、図４（ｂ）は、図４（ａ）に示す還流経路上の抵抗器Ｒａの抵抗値を５Ω、０Ωにして、駆動スイッチ１２、１４を駆動位置から制動位置に切り換え、制御回路２０が、電流検出用抵抗器Ｒ１を介して検出される制動電流Ｉｆが５ＡとなるようにＦＥＴ１６を制御したときに、モータ２が停止するまでの停止時間と、抵抗器Ｒａ、抵抗器Ｒａ以外の回路、及び、駆動装置全体で生じる電力損失を測定した測定結果を表している。

この測定結果から分かるように、本実施形態のように抵抗器Ｒａの抵抗値を０Ω（つまり抵抗器Ｒａなし）にした場合には、従来のように例えば抵抗値５Ωの抵抗器Ｒａを設けた場合に比べて、抵抗器Ｒａで生じる電力損失がなくなるので、駆動装置全体で生じる電力損失を低減して、発熱量を少なくすることができる。

また、本実施形態では、抵抗器Ｒａにて界磁巻線６、８に蓄積されたエネルギを消費することはできないものの、上述した銅損、渦電流損、ヒステリシス損等により、エネルギを消費できるので、モータ２の停止に要する時間（停止時間）は、２．２秒から２．６秒に変化するだけである。

このため、本実施形態によれば、モータ２の停止時間が従来に比べて著しく長くなるようなことはなく、実用上問題のない制動性能を得ることができる。

また次に、本実施形態では、制御回路２０がＦＥＴ１６のオン・オフ状態を切り換えるのに用いる制動電流のしきい値として、第１のしきい値Ｉｆ１と、第１のしきい値Ｉｆ１よりも小さい第２のしきい値Ｉｆ２との２つのしきい値を設定している。

そして、ＦＥＴ１６がオン状態であり、制動電流Ｉｆが増加しているときには、制動電流Ｉｆが第１のしきい値Ｉｆ１を越えたときに、ＦＥＴ１６をオフ状態に切り換え、ＦＥＴ１６がオフ状態であり、制動電流Ｉｆが減少しているときには、制動電流Ｉｆが第２のしきい値Ｉｆ２を下回ったときに、ＦＥＴ１６をオン状態に切り換える。

このため、本実施形態によれば、制動電流Ｉｆのしきい値を１つにした場合のように、制動電流Ｉｆがしきい値付近であるとき、ＦＥＴ１６が繰り返しオン・オフされるチャタリングが発生するのを防止できる。

ここで、本実施形態では、ダイオードＤ１が本発明の第１ダイオードに相当し、ダイオードＤ２が本発明の第２ダイオードに相当し、ＦＥＴ１６が本発明のスイッチング素子に相当し、電流検出用抵抗器Ｒ１及び電流検出回路１８が本発明の電流検出手段に相当し、制御回路２０が本発明の電流制御手段に相当する。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内にて種々の態様をとることができる。

例えば、上記実施形態では、ＦＥＴ１６がオフ状態であるときに、界磁巻線６、８に対する還流経路を形成するのは、ダイオードＤ２だけで構成するものとして説明したが、例えば、このダイオードＤ２には、還流経路を形成するか否かを切り換えるためのスイッチング素子（ＦＥＴ等）を設けるようにしてもよい。

つまり、この場合、スイッチング素子をオン状態にすれば、還流経路の抵抗分を、ダイオードＤ２だけで形成した場合と略同等にすることができるので、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。

また、例えば、上記実施形態では、制動電流経路と還流経路との共通の経路上には、界磁巻線６、８に流れる制動電流（還流電流）を検出するための電流検出用抵抗器Ｒ１を設けるものとして説明したが、この電流検出用抵抗器Ｒ１に代えて、その経路に流れる制動電流（還流電流）を非接触に検出可能な電流センサを設けるようにしてもよい。

そしてこのようにすれば、電流検出用抵抗器Ｒ１での消費電力による発熱も防止できることから、駆動装置の温度上昇をより良好に防止できる。

また、上記実施形態では、電流制御に用いるスイッチング素子として、ＦＥＴ１６を用いるものとして説明したが、このスイッチング素子は電流経路を導通・遮断できるものであればよく、バイポーラトランジスタ等の他の半導体素子を用いるようにしてもよい。

２…モータ、４…電機子、６，８…界磁巻線、１０…交流電源、１２，１４…駆動スイッチ、１６…ＦＥＴ、１８…電流検出回路、２０…制御回路、Ｃ１…コンデンサ、Ｄ１，Ｄ２…ダイオード、Ｒ１…電流検出用抵抗器。

Claims (2)

1. 電動機の界磁巻線の両端にそれぞれ設けられ、当該界磁巻線と前記電動機の電機子とを外部電源に対し直列に接続して前記電動機を回転させる駆動位置と、前記電機子に対し前記界磁巻線を前記電動機の回転駆動時とは逆方向に接続して前記電動機を制動させる制動位置とに切換可能な駆動スイッチ、を備えた単相直巻整流子電動機の駆動装置であって、
   前記駆動スイッチが前記制動位置にあるとき前記電機子と前記界磁巻線とにより形成される制動電流経路には、前記電機子の一端側から順に、
   当該制動電流経路に一方向に制動電流を流す第１ダイオードと、
   当該制動電流経路を導通・遮断するスイッチング素子と、
   当該制動電流経路を流れる制動電流を検出する電流検出手段と、
   が設けられ、更に、
   前記第１ダイオードと前記スイッチング素子との間の制動電流経路と、前記電機子の他端との間に設けられた電荷蓄積用のコンデンサと、
   前記スイッチング素子と前記電流検出手段との間の制動電流経路と、前記電機子の他端とを直接接続することにより、前記スイッチング素子がオフ状態であるときに前記界磁巻線に前記制動電流を流し続ける第２ダイオードと、
   前記駆動スイッチが前記制動位置にあるとき、前記電流検出手段により検出される制動電流が所定電流となるよう、前記スイッチング素子のオン・オフ状態を切り換える電流制御手段と、
   を備え、前記電流検出手段は、前記スイッチング素子がオン状態であるときには、前記スイッチング素子を介して流れる制動電流を検出し、前記スイッチング素子がオフ状態であるときには、前記第２ダイオードを介して流れる制動電流を検出することを特徴とする単相直巻整流子電動機の駆動装置。
2. 前記電流制御手段は、前記スイッチング素子がオン状態であるとき、前記制動電流が第１のしきい値よりも大きくなると、前記スイッチング素子をオフ状態に切り換え、前記スイッチング素子がオフ状態であるとき、前記制動電流が前記第１のしきい値よりも低い第２のしきい値よりも低くなると、前記スイッチング素子をオン状態に切り換えることを特徴とする請求項１に記載の単相直巻整流子電動機の駆動装置。

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