JPH02261085A - Driver of variable reluctance motor - Google Patents
Driver of variable reluctance motorInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
発明の目的
（産業上の利用分野）
本発明は、可変リラクタンスモータの多相の励磁巻線を
その回転子の回転角度に応じて適宜励磁する可変リラク
タンスモータの駆動装置に関し、特に励磁巻線に流れる
励磁電流を変調して回転子に発生するトルクを所定値に
制御する可変リラクタンスモータの駆動装置に関する。Detailed Description of the Invention Object of the Invention (Field of Industrial Application) The present invention provides a variable reluctance motor drive device that appropriately excites the multiphase excitation windings of the variable reluctance motor according to the rotation angle of its rotor. In particular, the present invention relates to a variable reluctance motor drive device that modulates the excitation current flowing through the excitation winding to control the torque generated in the rotor to a predetermined value.
（従来の技術）
従来より可変リラクタンスモータの駆動装置として、次
のような技術が知られている。(Prior Art) The following technologies are conventionally known as drive devices for variable reluctance motors.
可変リラクタンスモータを駆動するために（上回転子の
回転角度に応じた励磁期間だけ各相の励磁巻線を順次励
磁する。更に、その出力トルクを所定値に制御するため
に床 その励磁期間中にわたって励磁巻線に通じる励磁
電流を所定パターンに制御する、いわゆる電流パターン
制御を行う必要がある。そこで従来【よ 第４図（Ａ）
に示すごとく可変リラクタンスモータの各相の励磁巻線
Ｓしの両端１ニスイツチング素子としてトランジスタＴ
ｒｌ、Ｔｒ２を接続し、これに第４図（Ｂ）に示すよう
な所望の電流パターンをＰＷＭ制御したスイッチング信
号を入力している。また、図（Ａ）において、各トラン
ジスタＴｒｌ、Ｔｒ２と励磁コイルＳＬとに並列接続さ
れるダイオードＤＩ。In order to drive the variable reluctance motor, the excitation windings of each phase are sequentially excited for an excitation period corresponding to the rotation angle of the upper rotor. It is necessary to perform so-called current pattern control, in which the excitation current flowing through the excitation winding is controlled in a predetermined pattern over the excitation winding.
As shown in the figure, a transistor T is used as a switching element at both ends of the excitation winding S of each phase of the variable reluctance motor.
rl and Tr2 are connected, and a switching signal obtained by PWM control of a desired current pattern as shown in FIG. 4(B) is inputted thereto. In addition, in FIG. 3A, a diode DI is connected in parallel to each of the transistors Trl and Tr2 and the exciting coil SL.
Ｄ ２１＆ 上記スイッチング信号によりトランジス
タＴｒｌ、Ｔｒ２が共に遮断状態となったとき、励磁コ
イルＳ’Ｌに蓄えられた電磁エネルギーを電源に回生ず
るためのものである。D21& This is for regenerating the electromagnetic energy stored in the excitation coil S'L into a power source when both transistors Trl and Tr2 are cut off by the above switching signal.
上記可変リラクタンスモータの駆動装置により、可変リ
ラクタンスモータの励磁巻線ＳＬに通じられる励磁電流
の実効値はあらゆる瞬間において所望の電流パターンと
一致することになり、出力トルクを自在に制御すること
が可能となる。With the variable reluctance motor drive device described above, the effective value of the excitation current passed through the excitation winding SL of the variable reluctance motor matches the desired current pattern at every moment, making it possible to freely control the output torque. becomes.
（発明が解決しようとする課題）
しかし、従来の駆動装置により可変リラクタンスモータ
を実際に駆動するとき、可変リラクタンスモータから大
きな騒音が発生する課題が未だに未解決であり、このた
め可変リラクタンスモータの用途が限定されるという問
題があった本来、可変リラクタンスモータは、マックス
ウェルの応力が回転子に対して略半径方向に作用して回
転するものである。従って、回転子に対して略周方向の
力を回転磁界により発生する回転機に比較して、回転時
の動作音が大きく、短所の１つとして数えられる。(Problem to be Solved by the Invention) However, when a variable reluctance motor is actually driven by a conventional drive device, the problem of large noise generated from the variable reluctance motor remains unresolved. Originally, variable reluctance motors had the problem that the rotor was rotated by Maxwell's stress acting on the rotor in a substantially radial direction. Therefore, compared to a rotating machine that generates a substantially circumferential force on the rotor using a rotating magnetic field, the operating noise during rotation is louder, which is considered one of its disadvantages.
しかも、励磁電流の実効値を所定の電流パターンと一致
させるため、励磁巻線ＳＬの励磁電流は第４図（Ｂ）に
示すように大きな変化率で導通、遮断を繰り返している
。このため、回転子のみならず励磁巻線ＳＬ及び当該励
磁巻線ＳＬが巻装されるステータ鉄心に機械的振動が誘
起され、 いわゆる電磁音が発生するのである。特に、
可変リラクタンスモータの低速回転時には、次の理由に
より電磁音が大きくなる。可変リラクタンスモータにお
いて、電源電圧■と励磁巻線ＳＬの励磁電流１との間に
は次の関係式が成立する。Furthermore, in order to make the effective value of the excitation current match a predetermined current pattern, the excitation current of the excitation winding SL is repeatedly turned on and off at a large rate of change, as shown in FIG. 4(B). Therefore, mechanical vibrations are induced not only in the rotor but also in the excitation winding SL and the stator core around which the excitation winding SL is wound, and so-called electromagnetic noise is generated. especially,
When the variable reluctance motor rotates at low speed, electromagnetic noise increases for the following reasons. In the variable reluctance motor, the following relational expression holds between the power supply voltage (2) and the excitation current 1 of the excitation winding SL.
ｄｔ ｄ θ
ここで、Ｌは励磁コイルＳＬのインダクタンス［１−１
］、 θは回転子の回転角度［ｒａｄｌ、ωは回転子の
回転角速度［ｒａｄ／ｓｅｃ］である。dt d θ Here, L is the inductance [1-1
], θ is the rotation angle [radl] of the rotor, and ω is the rotation angular velocity [rad/sec] of the rotor.
すなわち、右辺第１項は電流の変化に基づく逆起電力を
、右辺第２項はインダクタンスＬの変化に基づく逆起電
力を示している。この式より明らかなように、低速回転
時にはインダクタンスＬの変化に基づく逆起電力が小さ
く、励磁巻線ＳＬに流れる励磁電流ＩはトランジスタＴ
ｒｌ、Ｔｒ２が共に導通状態となったとき瞬時に立ち上
がり、大きな変化率を示すことが分かる。また、 トラ
ンジスタＴｒｌ、Ｔｒ２が共に遮断状態となったときに
は、励磁巻線ＳＬのインダクタンスしに対して電源側の
平滑コンデンサＣＣの静電容量Ｃが共振回路として作用
し、励磁巻線ＳＬに蓄えられた電磁エネルギーを瞬時に
平滑コンデンサＣＣの静電エネルギーとして吸収し、励
磁電流ｉの立ち下がり特性も急峻となる。That is, the first term on the right side indicates a back electromotive force based on a change in current, and the second term on the right side indicates a back electromotive force based on a change in inductance L. As is clear from this equation, during low-speed rotation, the back electromotive force based on the change in inductance L is small, and the excitation current I flowing through the excitation winding SL is reduced by the transistor T.
It can be seen that when both rl and Tr2 become conductive, they rise instantaneously and show a large rate of change. In addition, when both transistors Trl and Tr2 are in a cutoff state, the capacitance C of the smoothing capacitor CC on the power supply side acts as a resonant circuit against the inductance of the excitation winding SL, and the capacitance C of the smoothing capacitor CC on the power supply side acts as a resonant circuit, and the voltage is stored in the excitation winding SL. The generated electromagnetic energy is instantly absorbed as electrostatic energy in the smoothing capacitor CC, and the falling characteristic of the excitation current i also becomes steep.
このため、低速時には励磁電流ｉのリップル分が極めて
大きくなり、電磁音の発生が大きくなるのである。一般
１：、回転機は高速回転時には風切り音や軸受からの機
械音が大きくなるために電磁音は無視できるが、低速回
転時には他の騒音が少ないため電磁音が問題となり、特
に電流パターン制御される可変リラクタンスモータでは
電磁音が大きいため、これを解決することが強く望まれ
ている。Therefore, at low speeds, the ripple component of the excitation current i becomes extremely large, and the generation of electromagnetic noise becomes large. General 1: When rotating machines rotate at high speeds, wind noise and mechanical noise from bearings become louder, so electromagnetic noise can be ignored. However, when rotating at low speeds, there are few other noises, so electromagnetic noise becomes a problem, especially when current patterns are controlled. Since variable reluctance motors generate large electromagnetic noise, it is strongly desired to solve this problem.
本発明は上記課題を解決するためになされたもので、可
変リラクタンスモータの発生トルクを所望の値に調節可
能な電流パターン制御を実行しつつ、しかも低速回転時
にあっても電磁音などの騒音を発生させず、動作音の小
さい可変リラクタンスモータの駆動装置を提供すること
を目的としている。The present invention has been made to solve the above problems, and it is possible to perform current pattern control that allows the torque generated by a variable reluctance motor to be adjusted to a desired value, while also reducing noise such as electromagnetic noise even during low speed rotation. It is an object of the present invention to provide a variable reluctance motor drive device that generates no noise and generates low operating noise.
発明の構成
（課題を解決するための手段）
上記課題を解決するために本発明の構成した手段は、
可変リラクタンスモータの励磁巻線両端に設けられ、
スイッチング信号に基づき前記励磁巻線と電源との接続
を遮断し、あるいは一方向のみの通電による励磁を許可
するスイッチング素子と、前記励磁巻線両端に設けられ
るスイッチング素子の一方と当該励磁巻線とに並列に接
続され、 当該一方のスイッチング素子の通電方向と逆
方向の導通性を有するダイオードと、
前記励磁巻線両端に設けられるスイッチング素子の他方
と当該励磁巻線とに並列に接続され、 当該他方のスイ
ッチング素子の通電方向と逆方向の導通性を有するダイ
オードと、
前記可変リラクタンスモータの回転子の回転角度に応じ
て前記励磁巻線の励磁期間を決定すると共に、当該励磁
期間中にお゛ける前記励磁巻線両端に設けられるスイッ
チング素子の作動を制御して前記励磁巻線の励磁電流を
調節し、前記回転子に発生する回転トルクを所定値とす
る励磁タイミング制御回路と、
を有する可変リラクタンスモータの駆動装置において、
前記励磁タイミング制御回路が、前記励磁期間中におけ
るスイッチング素子の作動の制御を、前記回転子の回転
速度が所定値以上であるときは前記励磁巻線両端に設け
られたスイッチング素子を同時に遮断あるいは導通状態
とし、
前記回転子の回転速度が所定値未満であるときは前記励
磁巻線両端に設けられた一方のスイッチング素子を常時
導通状態とし、他方のスイッチング素子を適宜遮断ある
いは導通状態とすることをその要旨としている。Structure of the Invention (Means for Solving the Problems) The means configured in the present invention to solve the above problems are provided at both ends of the excitation winding of a variable reluctance motor,
A switching element that cuts off the connection between the excitation winding and a power source based on a switching signal or permits excitation by energization in only one direction, one of the switching elements provided at both ends of the excitation winding, and the excitation winding. a diode connected in parallel to the excitation winding and having conductivity in a direction opposite to the current direction of the one switching element; and a diode connected in parallel to the excitation winding and the other switching element provided at both ends of the excitation winding. The excitation period of the excitation winding is determined according to the rotation angle of the rotor of the variable reluctance motor, and the diode has conductivity in the direction opposite to the current direction of the other switching element, an excitation timing control circuit that controls the operation of switching elements provided at both ends of the excitation winding to adjust the excitation current of the excitation winding, and sets the rotational torque generated in the rotor to a predetermined value. In the reluctance motor drive device, the excitation timing control circuit controls the operation of the switching element during the excitation period, and when the rotational speed of the rotor is equal to or higher than a predetermined value, the excitation timing control circuit controls the operation of the switching element provided at both ends of the excitation winding. Switching elements are simultaneously cut off or turned on, and when the rotational speed of the rotor is less than a predetermined value, one switching element provided at both ends of the excitation winding is always turned on, and the other switching element is cut off as appropriate. Alternatively, the gist is to bring it into a conductive state.
（作用）
本発明の駆動装置における励磁タイミング制御回路（よ
回転子の回転速度に応じてスイッチング素子のスイッ
チングタイミングを適宜変更する作用をなす。(Function) The excitation timing control circuit in the drive device of the present invention functions to appropriately change the switching timing of the switching element according to the rotational speed of the rotor.
すなわち、回転子の回転速度が所定値以上であるとき未
励磁期間中に励磁巻線両端に設けられたスイッチング
素子の作動の制御を同時に遮断あるいは導通状態とする
。このため励磁巻線（友 スイッチング素子が共に導通
状態であるときは励磁状態となり、共に遮断状態である
ときは回生状態となる。That is, when the rotational speed of the rotor is equal to or higher than a predetermined value, the operation of the switching elements provided at both ends of the excitation winding is simultaneously cut off or made conductive during the non-excitation period. Therefore, when both excitation windings and switching elements are in a conductive state, it is in an excitation state, and when both are in a cutoff state, it is in a regenerative state.
また 回転子の回転速度が所定値未満であるとき未 励
磁巻線両端に設けられた一方のスイッチング素子を励磁
期間中導通状態とし、他方を適宜遮断あるいは導通状態
とする。このため励磁巻線ＩＬ 他方のスイッチング
素子が導通状態であるときには励磁状態となり、遮断状
態であるときには導通状態にある一方のスイッチング素
子を介した還流状態となる。従って、低速回転時にＩｔ
、 励磁巻線に蓄積された電磁エネルギーは還流経路
内の抵抗分により徐々に消費さ瓢 電流の変化率が小さ
く抑えられる。Further, when the rotational speed of the rotor is less than a predetermined value, one of the switching elements provided at both ends of the unexcited winding is made conductive during the excitation period, and the other is appropriately cut off or made conductive. Therefore, when the other switching element is in the conductive state, the excitation winding IL is in the excited state, and when it is in the cutoff state, it is in the reflux state via the one switching element in the conductive state. Therefore, It
The electromagnetic energy stored in the excitation winding is gradually consumed by the resistance in the return path, and the rate of change in current is kept small.
以下、本発明をより具体的に説明するために実施例を挙
げて説明する。EXAMPLES Hereinafter, in order to explain the present invention more specifically, examples will be given and explained.
（実施例）
第１図１社 実施例の可変リラクタンスモータ１０の駆
動装置の回路構成を示すブロック図である。(Embodiment) FIG. 1 is a block diagram showing a circuit configuration of a drive device for a variable reluctance motor 10 of an embodiment.
図の制御系１よ 簡略化のため、−相の励磁巻線］２の
励磁電流を制御する部分のみを示し、またその制御系は
電流フィードバック・ループのみを記述し、その他の位
置及び速度フィードバック・ループは省略している。従
って実際には、第１図に示す制御系に位置及び速度フィ
ードバック・ループを付加したものを、可変リラクタン
スモータ１０の励磁巻線の相数に対応する個数だけ設け
て構成される。Control system 1 in the figure For simplicity, only the part that controls the excitation current of -phase excitation winding] 2 is shown, and the control system describes only the current feedback loop, and other position and speed feedback・Loops are omitted. Therefore, in reality, the control system shown in FIG. 1 is provided with position and velocity feedback loops in a number corresponding to the number of phases of the excitation winding of the variable reluctance motor 10.
図示するごとく、可変リラクタンスモータ１０の励磁巻
線１２両端と電源との間に１よ スイッチング素子とし
てトランジスタ１４．１６が接続されている。また、こ
の励磁巻線］２及びトランジスタ１４と並列にダイオー
ド１８が、励磁巻線１２及びトランジスタ１６と並列に
ダイオード２０が接続される。これらトランジスタ１４
．１６及びダイオード１８．２０により励磁巻線１２に
通電される電流が制御されるが、実際にどの様な励磁電
流が流れているかを検出するため、 トランジスタ１４
と励磁巻線１２との接続線には電流検出コイル２２が装
着されている。また、その様な励磁電流により可変リラ
クタンスモータ１０が実際にどの様に回転駆動されてい
るかを検出するため、可変リラクタンスモータ１０の出
力軸には回転方向及び回転角度を検出するエンコーダ２
４、回転子と固定子どの位相関係を検出する極パルスセ
ンサ２６が装着されている。As shown in the figure, transistors 14 and 16 are connected as switching elements between both ends of the excitation winding 12 of the variable reluctance motor 10 and the power source. Further, a diode 18 is connected in parallel with the excitation winding 2 and the transistor 14, and a diode 20 is connected in parallel with the excitation winding 12 and the transistor 16. These transistors 14
．． 16 and diodes 18 and 20 control the current flowing through the excitation winding 12, but in order to detect what kind of excitation current is actually flowing, the transistor 14
A current detection coil 22 is attached to the connection wire between the excitation winding 12 and the excitation winding 12 . Furthermore, in order to detect how the variable reluctance motor 10 is actually rotationally driven by such excitation current, an encoder 2 is installed on the output shaft of the variable reluctance motor 10 to detect the rotation direction and rotation angle.
4. A polar pulse sensor 26 is installed to detect the phase relationship between the rotor and stator.
上記トランジスタ１４．１６の導通状態を所定のタイミ
ングで制御するため、各トランジスタのベースはトラン
ジスタ駆動回路３０．３２に接続されている。ここでト
ランジスタ駆動回路３０゜３２とＩ＆ 後述するタイ
ミング信号を入力すると、そのタイミング信号に忠実に
トランジスタ１４゜１６を導通状態とするベース信号を
発生するものであり、ＴＴ１回路などにより構成される
。In order to control the conduction state of the transistors 14, 16 at predetermined timing, the base of each transistor is connected to a transistor drive circuit 30, 32. When a timing signal, which will be described later, is input to the transistor drive circuit 30, 32 and I&, it generates a base signal that makes the transistors 14, 16 conductive in accordance with the timing signal, and is constituted by a TT1 circuit or the like.
本実施例において、タイミング信号を作成する回路とし
て次の各種の回路が用いられる。In this embodiment, the following various circuits are used as circuits for creating timing signals.
まず、電流パターン発生回路４０１表 図示しない速度
制御系からトルク指令Ｔ・及びトルクの正・負信号ＴＳ
を入力すると共に、現在の可変リラクタンスモータ１０
の回転状態をエンコーダ２４及び極パルスセンサ２６の
出力信号から検出する。First, the current pattern generation circuit 401 displays the torque command T and the positive/negative torque signals TS from the speed control system (not shown).
and input the current variable reluctance motor 10
The rotational state of is detected from the output signals of the encoder 24 and the polar pulse sensor 26.
そして、これらの情報に基づき、回転子の角度位置に適
合した位相により目標としているトルクを発生するため
（二必要とする電流パターン（第２図（ａ）参照）を決
定し、回転子の所定回転角度に同期してその電流パター
ン信号を出力する。Based on this information, the required current pattern (see Figure 2 (a)) is determined in order to generate the target torque with a phase that matches the angular position of the rotor. The current pattern signal is output in synchronization with the rotation angle.
この電流パターンに適合した励磁電流を励磁巻線１２に
通じるため、一定電圧Ｖｐの電圧源と励磁巻線１２との
接続状態をＰＷＭ制御する必要がある。そこで、上記電
流パターン発生回路４０から出力され、る電流パターン
信号１１ＰＷＭ回路４２に入力される。この際 励磁電
流の制御精度を向上させるため、電流パターン信号と電
流検出コイル２２の検出信号を比較し、その結果を比例
・積分調節器（ＰＩ調節器）４４を介して応答性を改善
した後に、目的としているＰＷＭ回路４２に入力してい
る。このＰＷＭ回路４２により、第２図（ａ）に示すご
とく目標としている励磁電流の電流パターンとＰＷＭ用
の三角波キャリアとの比較が行わ札 その比較結果から
第２図（ｂ）に示すような最終目的としている導通タイ
ミング信号が得られる。こうして作成された導通タイミ
ング信号は、前述したトランジスタ１６用のトランジス
タ駆動回路３２及び後述する信号選別回路４６に入力さ
れる。In order to pass an excitation current that matches this current pattern to the excitation winding 12, it is necessary to perform PWM control on the connection state between the voltage source of the constant voltage Vp and the excitation winding 12. Therefore, a current pattern signal 11 outputted from the current pattern generation circuit 40 is inputted to the PWM circuit 42. At this time, in order to improve the control accuracy of the excitation current, the current pattern signal and the detection signal of the current detection coil 22 are compared, and the result is sent to the proportional/integral regulator (PI regulator) 44 to improve the response. , is input to the target PWM circuit 42. This PWM circuit 42 compares the current pattern of the target excitation current as shown in Fig. 2(a) with the triangular wave carrier for PWM.From the comparison result, the final pattern as shown in Fig. 2(b) is carried out. The desired conduction timing signal can be obtained. The conduction timing signal thus created is input to the transistor drive circuit 32 for the transistor 16 described above and the signal selection circuit 46 described later.
一方、上記導通タイミング信号と別の系統において、他
のタイミング信号である点弧タイミング信号が作成され
る。この点弧タイミング信号を作成する回路が、図に示
す点弧タイミング発生回路４８である。点弧タイミング
発生回路４８（よ 図示するごとくエンコーダ２４、極
パルスセンサ２６の検出信号及び目標トルクの正・負信
号ＴＳを入力しており、回転子の回転角度に適合した点
弧タイミング信号を作成する。この点弧タイミング信号
とは、第２図（ｃ）１こ示すごとく導通タイミング信号
と同一の位相でトランジスタ１４をその期間中導通状態
とするパルス信号である。そして、この点弧タイミング
信号も、上記導通タイミング信号と同様に信号選別回路
４６に入力される。On the other hand, an ignition timing signal, which is another timing signal, is created in a system different from the conduction timing signal. The circuit that creates this firing timing signal is the firing timing generation circuit 48 shown in the figure. The ignition timing generation circuit 48 (as shown in the figure) inputs the encoder 24, the detection signal of the polar pulse sensor 26, and the positive/negative signals TS of the target torque, and generates the ignition timing signal that matches the rotation angle of the rotor. This firing timing signal is a pulse signal that has the same phase as the conduction timing signal and makes the transistor 14 conductive during that period, as shown in FIG. 2(c)1. is also input to the signal selection circuit 46 in the same way as the conduction timing signal.
信号選別回路４６で（よ 上記の関係を有する２種のタ
イミング信号である導通タイミング信号及び点弧タイミ
ング信号を入力しており、エンコダ２４の検出信号に基
づき一方のタイミング信号を選択してトランジスタ１４
用のトランジスタ駆動回路３０に出力する。その選別は
、エンコーダ２４の出力信号より検出された出力軸の回
転速度ωｒと予め定められた比較基準速度ωＣとの比較
結果により行わ札 ωｒ≧ωＣであるときには導通タイ
ミング信号を選択してトランジスタ駆動回路３０に出力
し、ω「〈ωＣであるときには点弧タイミング信号を出
力する。なお、比較基準速度ωＣとは、ＰＷＭ回路４２
の三角波キャリア周波数及び励磁巻線１２の時定数など
を考慮して決定されるものである。The signal selection circuit 46 inputs two types of timing signals having the above-mentioned relationship, a conduction timing signal and an ignition timing signal, selects one of the timing signals based on the detection signal of the encoder 24, and selects one of the timing signals to output the signal to the transistor 14.
output to the transistor drive circuit 30 for use. The selection is performed based on the comparison result between the rotational speed ωr of the output shaft detected from the output signal of the encoder 24 and a predetermined comparison reference speed ωC. When ωr≧ωC, a conduction timing signal is selected and the transistor is driven. When ω"<ωC, the ignition timing signal is output to the circuit 30. The comparison reference speed ωC is the PWM circuit 42
It is determined by taking into account the triangular wave carrier frequency and the time constant of the excitation winding 12.
以上のごとく構成される本実施例の可変リラクタンスモ
ータの駆動装置によれ］Ｌ 励磁巻線１２の励磁期間中
に次のような励磁電流が流ね 低速回転時の騒音を低減
することができる。According to the variable reluctance motor drive device of this embodiment configured as described above, the following excitation current flows during the excitation period of the excitation winding 12, and noise during low speed rotation can be reduced.
すなわち、出力軸の回転速度ω「が比較基準速度００未
満の低速回転乞している場合に（友 信号選別回路４６
の作動により第２図（Ｃ）に示す点弧タイミング信号が
トランジスタ駆動回路３０に入力される。また、一方の
トランジスタ駆動回路３２には第２図（ｂ）に示す導通
タイミング信号が入力される。従って、この両タイミン
グ信号が共にトランジスタ１４．１６を導通状態とする
期間には「電源−トランジスタ１４−励磁巻線］２−ト
ランジスタ１６−グランド」の閉回路が形成されて第３
図に点線で示す励磁電流が流樋 励磁巻線１２には磁気
エネルギーが蓄積される。In other words, when the rotational speed ω of the output shaft is at a low speed below the comparison reference speed 00, the signal selection circuit 46
As a result of the operation, an ignition timing signal shown in FIG. 2(C) is input to the transistor drive circuit 30. Further, a conduction timing signal shown in FIG. 2(b) is input to one transistor drive circuit 32. Therefore, during the period when both timing signals make transistors 14 and 16 conductive, a closed circuit of "power supply - transistor 14 - excitation winding] 2 - transistor 16 - ground" is formed, and the third
An excitation current shown by a dotted line in the figure flows through the trough. Magnetic energy is accumulated in the excitation winding 12.
また、導通タイミング信号に基づき作動するトランジス
タ１６がＯＦＦする期間には［トランジスタ１４−励磁
巻線１２−ダイオード］８−トランジスタ１４」の閉回
路が形成され、 第３図に点鎖線で示す電流が流れる。Furthermore, during the period when the transistor 16, which operates based on the conduction timing signal, is turned off, a closed circuit of [transistor 14 - excitation winding 12 - diode] 8 - transistor 14 is formed, and the current shown by the dotted chain line in FIG. flows.
すなわち、この期間には励磁巻線１２に蓄積された電磁
エネルギーは還流経路を還流し、トランジスタ１４及び
ダイオド１８などの抵抗分により徐々に熱エネルギーに
変換されながら減少する。That is, during this period, the electromagnetic energy accumulated in the excitation winding 12 circulates through the circulation path, and is gradually converted into thermal energy by resistances such as the transistor 14 and the diode 18, and decreases.
そして、励磁期間中に上記の様な２つのモードを繰り返
した後に励磁巻線１２の励磁を終えて両タイミング信号
がトランジスタの遮断状態を指令すると、励磁巻線１２
に蓄積されていた磁気エネルギーは、第３図に二点鎖線
で示すように［ダイオード２０−励磁巻線１２−ダイオ
ード１８］の経路により電源に回生される。このときは
、励磁巻線１２のインダクタンス成分と電源系に接続さ
れる平滑コンデンサなどの容量成分との共振作用により
、励磁巻線１２の電磁エネルギーは瞬時に静電エネルギ
ーに変換されるため電流は速やかに減少する。Then, after repeating the above two modes during the excitation period, when the excitation of the excitation winding 12 is finished and both timing signals command the cut-off state of the transistor, the excitation winding 12
The magnetic energy stored in is regenerated to the power source through the path [diode 20 - excitation winding 12 - diode 18] as shown by the two-dot chain line in FIG. At this time, the electromagnetic energy of the excitation winding 12 is instantaneously converted into electrostatic energy due to the resonance effect between the inductance component of the excitation winding 12 and the capacitance component of a smoothing capacitor connected to the power supply system, so the current is Decrease rapidly.
従って、このとき励磁巻線１２に流れる励磁電流を図示
するならば第２図（ｄ）のごとく励磁期間中の電流立ち
下がり時の変化率が小さく、リップル分の少ない波形と
なる。このため、励磁巻線１２に蓄積される電磁エネル
ギーは時間的変化率の少ない安定したものとなり、電磁
音が小さくなる。また、回転子に発生するトルクが安定
するためその他の機械音の発生も抑制さね 可変リラク
タンスモータ１０の作動音は極めて小さくなる。Therefore, if the excitation current flowing through the excitation winding 12 at this time is illustrated, the waveform will have a small rate of change when the current falls during the excitation period and a small ripple component, as shown in FIG. 2(d). Therefore, the electromagnetic energy accumulated in the excitation winding 12 is stable with a small rate of change over time, and electromagnetic noise is reduced. Furthermore, since the torque generated in the rotor is stabilized, other mechanical noises are also suppressed, and the operating noise of the variable reluctance motor 10 becomes extremely low.
なお、出力軸の回転速度ω「が比較基準速度００以上の
場合には信号選別回路４６の作動により導通タイミング
信号がトランジスタ駆動回路３０に入力さね トランジ
スタ１４．１６が共に導通タイミング信号により駆動さ
れる。すなわち、従来の可変リラクタンスモータの駆動
装置と同一の制御を実行することができる。Note that when the rotation speed ω of the output shaft is equal to or higher than the comparison reference speed 00, a conduction timing signal is input to the transistor drive circuit 30 by the operation of the signal selection circuit 46. Both transistors 14 and 16 are driven by the conduction timing signal. In other words, it is possible to perform the same control as a conventional variable reluctance motor drive device.
また、上記説明では励磁電流の波形を理解容易とするた
めＰＷＭ回路４２の三角波キャリア周波数を非常に低く
設定し、荒い波形となっている。Furthermore, in the above description, in order to make it easier to understand the waveform of the excitation current, the triangular wave carrier frequency of the PWM circuit 42 is set very low, resulting in a rough waveform.
実際にｌｉＰＷＭ回路４２の三角波キャリア周波数を図
示する数十倍にまで高めることができるため、第２図（
ｄ）に示す励磁電流の波形はよりリップル分の少ないも
のとなり、騒音の低減は一層効果的となる。In fact, the triangular wave carrier frequency of the liPWM circuit 42 can be increased to several tens of times that shown in the figure.
The excitation current waveform shown in d) has less ripple, and the noise reduction becomes even more effective.
以上本発明の一実施例につき説明したが、本発明は上記
実施例に何ら限定されるものではなく、その要旨を逸脱
しない種々の態様により具現化されるものである。例え
（戴 上記実施例では出力軸の回転速度ω「が比較基準
速度００未満であるとき、 トランジスタ１４を点弧タ
イミング信号に基づき作動させ、第３図に一点鎖線で示
す還流モトを作り出している。このため、励磁電流の立
ち下がり特性が緩やかとなるのであるが、電流バタン発
生回路４０により作成された目標とする電流パターンよ
りも励磁電流の実効値が大きくなる。Although one embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to the above embodiment in any way, but may be embodied in various forms without departing from the gist thereof. For example, in the above embodiment, when the rotational speed ω of the output shaft is less than the comparison reference speed 00, the transistor 14 is operated based on the ignition timing signal to create the reflux motor shown by the dashed line in Fig. 3. Therefore, although the falling characteristic of the exciting current becomes gentle, the effective value of the exciting current becomes larger than the target current pattern created by the current bump generation circuit 40.
そこで、信号選別回路４６により点弧タイミング信号が
選択されるときに【よ 予め電流パターン発生回路４０
により作成される電流パターンを小さくするなど、各種
の改良を加えてもよい。Therefore, when the ignition timing signal is selected by the signal selection circuit 46, the current pattern generation circuit 40
Various improvements may be made, such as making the current pattern created by this smaller.
また、第１図より明らかなように、信号選別回路４６に
よりタイミング信号を切り替えられるトランジスタはト
ランジスタ１４に限るものではなく、 トランジスタ１
６であってもよＬ〜更に、第３図に一点鎖線で示した還
流モード時の励磁電流立ち下がり特性を適宜調整するた
め、ダイオード１８に抵抗器を直列接続したり、複数個
のダイオードを直列接続して還流回路の電気的抵抗値を
変更してもよし〜
発明の効果
以上実施例を挙げて詳述したごとく本発明の可変リラク
タンスモータの駆動装置１よ 回転子の低速回転時には
励磁巻線両端に設けられた一方のスイッチング素子を常
時導通状態とし、他方のスイッチング素子を適宜遮断あ
るいは導通状態として励磁巻線の励磁状態を制御するも
のである。Furthermore, as is clear from FIG. 1, the transistors whose timing signals can be switched by the signal selection circuit 46 are not limited to the transistor 14;
In addition, in order to appropriately adjust the excitation current falling characteristic in the freewheeling mode shown by the dashed line in Fig. 3, it is possible to connect a resistor in series with the diode 18 or connect a plurality of diodes. It is also possible to change the electrical resistance value of the reflux circuit by connecting them in series. Effects of the Invention As described above in detail with reference to the embodiments, in the variable reluctance motor drive device 1 of the present invention, when the rotor rotates at low speed, the excitation winding is The excitation state of the excitation winding is controlled by keeping one of the switching elements provided at both ends of the wire always in a conductive state, and by appropriately shutting off or conducting the other switching element.
従って、可変リラクタンスモータの低速回転時において
励磁電流のリップル分を減少させることができ、励磁巻
線やステータ鉄心より発生していた電磁音を効率よく低
減させることができる。Therefore, it is possible to reduce ripples in the excitation current when the variable reluctance motor rotates at low speed, and it is possible to efficiently reduce electromagnetic noise generated from the excitation windings and the stator core.
また、回転子に発生するトルクが安定するため、回転子
に発生する半径方向の振動を防止することができ、機械
的騒音も抑制されて可変リラクタンスモータの作動音を
極めて小さくすることができる。Furthermore, since the torque generated in the rotor is stabilized, radial vibration generated in the rotor can be prevented, and mechanical noise is also suppressed, making it possible to extremely reduce the operating noise of the variable reluctance motor.
第１図は本発明の一実施例である可変リラクタンスモー
タの駆動装置の電気回路ブロック医 第２図は同実施例
における各部の電流波形、第３図は同実施例における励
磁巻線に流れる電流のモード説明図、第４図は（Ａ）及
び（Ｂ）は従来の可変リラクタンスモータ駆動装置の電
気回路及び各部の電流波形の説明医 を示している。
１０・・・可変リラクタンスモータ １２・・・励磁巻
線１４．１６・・・トランジスタ
１８．２０・・・ダイオード ２２・・・電流検出コイ
ル２４・・エンコーダ ２６・・・極パルスセン
サ３０．３２・・・トランジスタ駆動回路４０・・・電
流パターン発生回路 ４２・・・ＰＷＭ回路４４・・・
比例・積分調節器 ４６・・・信号選別回路４８・・
・点弧タイミング発生回路Fig. 1 is an electric circuit block diagram of a variable reluctance motor drive device which is an embodiment of the present invention. Fig. 2 is a current waveform of each part in the same embodiment, and Fig. 3 is a current flowing through the excitation winding in the same embodiment. FIGS. 4(A) and 4(B) are mode explanatory views of the conventional variable reluctance motor drive device and current waveforms of each part. 10... Variable reluctance motor 12... Excitation winding 14.16... Transistor 18.20... Diode 22... Current detection coil 24... Encoder 26... Pole pulse sensor 30.32. ...Transistor drive circuit 40...Current pattern generation circuit 42...PWM circuit 44...
Proportional/integral regulator 46...Signal selection circuit 48...
・Ignition timing generation circuit
Claims (1)
、スイッチング信号に基づき前記励磁巻線と電源との接
続を遮断し、あるいは一方向のみの通電による励磁を許
可するスイッチング素子と、前記励磁巻線両端に設けら
れるスイッチング素子の一方と当該励磁巻線とに並列に
接続され、当該一方のスイッチング素子の通電方向と逆
方向の導通性を有するダイオードと、 前記励磁巻線両端に設けられるスイッチング素子の他方
と当該励磁巻線とに並列に接続され、当該他方のスイッ
チング素子の通電方向と逆方向の導通性を有するダイオ
ードと、 前記可変リラクタンスモータの回転子の回転角度に応じ
て前記励磁巻線の励磁期間を決定すると共に、当該励磁
期間中における前記励磁巻線両端に設けられるスイッチ
ング素子の作動を制御して前記励磁巻線の励磁電流を調
節し、前記回転子に発生する回転トルクを所定値とする
励磁タイミング制御回路と、 を有する可変リラクタンスモータの駆動装置において、 前記励磁タイミング制御回路が、前記励磁期間中におけ
るスイッチング素子の作動の制御を、前記回転子の回転
速度が所定値以上であるときは前記励磁巻線両端に設け
られたスイッチング素子を同時に遮断あるいは導通状態
とし、 前記回転子の回転速度が所定値未満であるときは前記励
磁巻線両端に設けられた一方のスイッチング素子を常時
導通状態とし、他方のスイッチング素子を適宜遮断ある
いは導通状態とする ことを特徴とする可変リラクタンスモータの駆動装置。[Scope of Claims] 1. A switching element which is provided at both ends of the excitation winding of a variable reluctance motor and which cuts off the connection between the excitation winding and a power source based on a switching signal or allows excitation by energization in only one direction. , a diode connected in parallel to one of the switching elements provided at both ends of the excitation winding and the excitation winding, and having conductivity in a direction opposite to the direction of conduction of the one switching element; a diode that is connected in parallel to the other of the provided switching elements and the excitation winding and has conductivity in a direction opposite to the energization direction of the other switching element; Determining the excitation period of the excitation winding, and controlling the operation of switching elements provided at both ends of the excitation winding during the excitation period to adjust the excitation current of the excitation winding, which is generated in the rotor. An excitation timing control circuit that sets rotational torque to a predetermined value; When the rotational speed of the rotor is less than a predetermined value, the switching elements provided at both ends of the excitation winding are simultaneously cut off or conductive; A drive device for a variable reluctance motor, characterized in that one switching element is always in a conductive state, and the other switching element is appropriately cut off or in a conductive state.
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