KR20190111072A - Motor driver and its operation - Google Patents

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Abstract

복수의 회전자 치로 이루어진 회전자와, 복수의 고정자 치로 이루어진 고정자를, 구비하는 전기 모터를 구비한 장치를 제공한다. 이 장치는, 상기 전기 모터를 구동하기 위해, 전하축적소자를 구비하고, 복수의 고정자 치 중 적어도 하나에 코일 권선을 갖는 제1 단자에 결합되는, 승압 컨버터; 및 상기 전하축적소자를 구비하고, 복수의 고정자 치 중 상기 적어도 하나에 코일 권선을 갖는 상기 제1 단자에 결합되는, 감압 컨버터를, 구비하는 드라이버 회로를 갖는다. 상기 승압 컨버터와 상기 감압 컨버터의 유도성 소자는, 복수의 고정자 치 중 적어도 하나의 상기 코일 권선에 의해 제공되고, 상기 전하축적소자는, 코일 권선의 제2 단자를 전원에 결합하기 위한 전원 노드에 대해 기준으로 삼는다. An apparatus comprising an electric motor having a rotor composed of a plurality of rotor teeth and a stator composed of a plurality of stator teeth. The apparatus comprises: a boost converter having a charge storage element for driving the electric motor and coupled to a first terminal having a coil winding on at least one of the plurality of stator teeth; And a driver circuit comprising the charge storage element, the pressure reducing converter being coupled to the first terminal having a coil winding at the at least one of a plurality of stator teeth. The boost converter and the inductive element of the decompression converter are provided by the coil winding of at least one of a plurality of stator teeth, and the charge storage element is connected to a power supply node for coupling the second terminal of the coil winding to a power source. Make a reference for

Figure P1020197024442
Figure P1020197024442

Description

모터 드라이버 및 그 작동방법 Motor driver and its operation

본 개시내용은 전기 모터에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 개시내용은, 전기 모터용 코일 드라이버 회로에 관한 것이다. The present disclosure relates to an electric motor. More specifically, the present disclosure relates to coil driver circuits for electric motors.

전기 모터의 고정자의 일부로서 코일 권선을 갖는 전기 모터, 이를테면 스위치드 릴럭턴스(switched reluctance) 모터에 있어서, 그 전기 모터는 3상 전원 공급장치에 의해 전원이 투입되고 AC 파형을 상기 코일 권선에 인가하여 상기 모터의 작동을 제어하는 것이 일반적이다. 일부의 전기 모터는, 보다 많은 위상을 갖게 생산되고 있지만, 그러한 다중 위상 전기 모터를 생산할 때의 중요한 요소는 위상 드라이버 전자 기기의 비용이다. 종래의 모터에서는, (전형적으로, 모터 코일들을 쌍방향으로 구동하도록 H 브릿지 형태로 배치된) 펄스폭 변조(PWM) 전압 제어기가 대형 전원 공급장치에 결합되어, 상기 모터 코일들을 구동하는데 필요한 큰 전압 및 전류가 상기 드라이버 회로의 비용에 상당히 추가할 수 있다. 이에 따라, 다중 코일 드라이버 회로들을 필요로 하는 다중 위상 모터들은, 현대의 기술에 따라 생산하는데 비용이 비싸다. In an electric motor having a coil winding as part of a stator of the electric motor, such as a switched reluctance motor, the electric motor is powered by a three-phase power supply and applies an AC waveform to the coil winding It is common to control the operation of the motor. Some electric motors are produced with more phases, but an important factor in producing such multi-phase electric motors is the cost of phase driver electronics. In a conventional motor, a pulse width modulation (PWM) voltage controller (typically arranged in the form of an H bridge to drive the motor coils in both directions) is coupled to a large power supply to provide the large voltages needed to drive the motor coils and Current can add significantly to the cost of the driver circuit. Accordingly, multi-phase motors requiring multiple coil driver circuits are expensive to produce according to modern technology.

또한, 종래의 모터는, 보통, 완전한 설계 출력 전력레벨에서 작동할 때 최고의 효율로 작동할 뿐이다. 모터가 감소된 출력 전력레벨에서 작동하게 하기 위해 가변 출력 드라이버를 제공하는 것이 알려져 있지만, 그 모터 효율은 보다 작은 자기장의 덜 효과적인 결합으로 인해 현저하게 감소된다. 따라서, 적당한 효율을 유지하기 위해 상기 모터들은 설계 포인트 근처의 좁은 범위에서 작동되어야 하고, 기계적 기어박스 및 트랜스미션 시스템(심지어 다중 모터를 갖는 일부도)은 보다 폭넓은 범위의 출력레벨에 걸쳐 효율성을 유지하는데 사용되어도 되어야 한다. 이러한 구성은, 비싸고 기계적으로 복잡하다. Also, conventional motors usually only operate at the highest efficiency when operating at the full design output power level. It is known to provide a variable output driver to allow the motor to operate at a reduced output power level, but its motor efficiency is significantly reduced due to less effective coupling of smaller magnetic fields. Thus, in order to maintain moderate efficiency, the motors must be operated in a narrow range near the design point, and mechanical gearboxes and transmission systems (even some with multiple motors) maintain efficiency over a wider range of output levels. It should be used to This configuration is expensive and mechanically complex.

여기서 설명된 적어도 하나의 예에서 제공하는 장치는: The apparatus provided in at least one example described herein is:

복수의 회전자 치(teeth)로 이루어진 회전자와, 복수의 고정자 치로 이루어진 고정자를, 구비하는 전기 모터와, An electric motor having a rotor composed of a plurality of rotor teeth, a stator composed of a plurality of stator teeth,

상기 전기 모터를 구동하기 위해, To drive the electric motor,

전하축적소자를 구비하고, 복수의 고정자 치 중 적어도 하나에 코일 권선을 갖는 제1 단자에 결합되는, 승압 컨버터; 및 A boost converter having a charge storage element and coupled to a first terminal having a coil winding at at least one of the plurality of stator teeth; And

상기 전하축적소자를 구비하고, 복수의 고정자 치 중 상기 적어도 하나에 코일 권선을 갖는 상기 제1 단자에 결합되는, 감압 컨버터를, 구비하는 드라이버 회로를 구비하고, And a driver circuit having said charge storage element, said reduced voltage converter being coupled to said first terminal having a coil winding at said at least one of a plurality of stator teeth,

상기 승압 컨버터와 상기 감압 컨버터의 유도성 소자는, 복수의 고정자 치 중 적어도 하나의 상기 코일 권선에 의해 제공되고, The boost converter and the inductive element of the decompression converter are provided by the coil winding of at least one of a plurality of stator teeth,

상기 전하축적소자는, 코일 권선의 제2 단자를 전원에 결합하기 위한 전원 노드에 대해 기준으로 삼는다. The charge storage element serves as a reference for the power supply node for coupling the second terminal of the coil winding to the power supply.

여기서 설명된 적어도 하나의 예에서 제공한, 전기 모터의 코일 권선을 구동하는 모터 드라이버 회로는: A motor driver circuit for driving a coil winding of an electric motor, provided in at least one example described herein:

전기 모터의 코일 권선의 제1 단자에 결합되도록 배치된 전하축적소자와 입력노드를 구비하는 승압 컨버터; 및 A boost converter having a charge storage element and an input node arranged to be coupled to the first terminal of the coil winding of the electric motor; And

상기 전하축적소자와 상기 입력노드를 구비하는 감압 컨버터를 구비하고, A pressure reduction converter including the charge storage device and the input node;

상기 승압 컨버터와 상기 감압 컨버터의 인덕턴스는, 입력노드가 전기 모터의 코일 권선에 결합될 때 제공되고, Inductance of the boost converter and the decompression converter is provided when the input node is coupled to the coil winding of the electric motor,

상기 승압 컨버터의 출력은 상기 전하축적소자에 걸쳐 생긴 전압이고, 상기 감압 컨버터의 입력은 상기 전하축적소자에 걸쳐 생긴 전압이고, The output of the boost converter is a voltage across the charge storage device, the input of the decompression converter is a voltage across the charge storage device,

상기 전하축적소자는 전원 노드에 대해 기준으로 삼고, 상기 전원 노드는 코일 권선의 제2 단자를 전원에 결합시키도록 배치된다. The charge storage element is referenced to the power supply node, and the power supply node is arranged to couple the second terminal of the coil winding to the power supply.

여기서 설명된 적어도 하나의 예에서 제공한, 전기 모터를 구동하는 드라이버 회로의 작동방법은: The method of operating a driver circuit for driving an electric motor provided in at least one example described herein is:

전하축적소자를 구비하고, 복수의 고정자 치 중 적어도 하나에 코일 권선을 갖는 제1 단자에 결합된 승압 컨버터를, 코일 권선의 제1 단자가 전원의 접지 노드에 접속하도록 전환하는 단계-상기 전원의 전원 노드는 상기 코일 권선의 제2 단자에 결합됨-; Switching a boost converter having a charge storage element and coupled to a first terminal having a coil winding at at least one of the plurality of stator teeth, such that the first terminal of the coil winding is connected to a ground node of the power source; A power node is coupled to the second terminal of the coil winding;

상기 전하축적소자를 구비하고, 상기 코일 권선을 갖는 상기 제1 단자에 결합된 감압 컨버터를, 상기 코일 권선을 갖는 상기 제1 단자가 상기 전하축적소자에 접속하도록 전환하는 단계-상기 승압 컨버터와 상기 감압 컨버터의 유도성 소자가 복수의 고정자 치 중 적어도 하나의 상기 코일 권선에 의해 제공됨-; 및 Switching a decompression converter having said charge storage element and coupled to said first terminal having said coil winding such that said first terminal having said coil winding is connected to said charge storage element-said boost converter and said An inductive element of the decompression converter is provided by the coil winding of at least one of a plurality of stator teeth; And

상기 전하축적소자를 상기 전원 노드에 대해 기준으로 삼는 단계를 포함한다. Using the charge storage device as a reference to the power supply node.

본 발명을, 아래의 첨부도면에 도시된 것과 같은 특별한 예들을 참조하여 예시로만 한층 더 설명하겠다:
도 1은 일례에서 2개의 고정자부를 갖는 스위치드 릴럭턴스 모터를 개략적으로 도시한 것이고,
도 2는 일례에서 코일 드라이버 회로를 개략적으로 도시한 것이고,
도 3은 도 2의 회로에서 승압신호와 감압신호를 사용하여 고정자 코일 전류에 변동을 일으키는 것을 도시한 것이고,
도 4는 일례에서 2개의 코일 드라이버 회로의 4위상 동작과 그 결과로 얻어진 전류 흐름을 도시한 것이고,
도 5a는 일례에서 드라이버 회로의 일부를 구성하는 스위치드 인덕턴스 승압 전압 컨버터 회로를 개략적으로 도시한 것이고,
도 5b는 일례에서 드라이버 회로의 일부를 구성하는 스위치드 인덕턴스 감압 전압 컨버터 회로를 개략적으로 도시한 것이고,
도 6은 일례에서 드라이버 회로를 개략적으로 도시한 것이고,
도 7은 일례에서 16개의 회전자 치와 24개의 고정자 치를 갖는 스위치드 릴럭턴스 전기 모터의 단부 도면을 도시한 것이고,
도 8은 일례에서 6개의 고정자 코일들로 이루어진 군의 6스테이지 제어 동작을 도시한 것이고,
도 9는 단방향 전류만을 제공하는 구성과 비교하여 일례의 쌍방향 코일 드라이버 회로에 의해 전원이 투입된 스위치드 릴럭턴스 모터의 자기장 밀도의 시뮬레이션을 도시한 것이고,
도 10a는 일례에서 전기 모터에서 상기 고정자에 대한 상기 회전자의 회전위치 정보를 제공하는 3개의 광학 센서의 배치를 개략적으로 도시한 것이고,
도 10b는 도 10a에 도시된 상기 3개의 광학 센서의 6개의 가능한 광학 센서 출력의 세트를 도시한 것이고,
도 11a 및 11b는 모터 코일에서 자기장 극성이 어떻게 반전되는지의 2개의 예를 개략적으로 도시한 것이고,
도 12는 일례에서 6개의 전기 모터 코일 드라이버 회로로 이루어진 드라이버 보드를 개략적으로 도시한 것이고,
도 13은 일례에서 도 12에 도시된 것처럼 8개의 드라이버 보드로 이루어진 스위치드 릴럭턴스 전기 모터 드라이버 장치를 개략적으로 도시한 것이고,
도 14는 일례의 방법에서 취해진 일련의 단계들을 개략적으로 도시한 것이고,
도 15는 차량의 휠에 전원을 투입하는데 사용된 일례의 모터 시스템을 개략적으로 도시한 것이고,
도 16은 모터 시스템이 자동차의 브레이크 디스크의 구성에 의해 제공된 일례를 개략적으로 도시한 것이고,
도 17은 전하축적소자가 전원 기준형(supply-referenced)인 일례에서 코일 드라이버 회로를 개략적으로 도시한 것이고,
도 18a는 전하축적소자가 전원 기준형인 일례에서 드라이버 회로의 일부를 구성하는 스위치드 인덕턴스 승압 전압 컨버터 회로를 개략적으로 도시한 것이고,
도 18b는 전하축적소자가 전원 기준형인 일례에서 드라이버 회로의 일부를 구성하는 스위치드 인덕턴스 감압 전압 컨버터 회로를 개략적으로 도시한 것이고,
도 19는 전하축적소자가 전원 기준형인 일례에서 드라이버 회로를 개략적으로 도시한 것이고,
도 20 및 21은 전하축적소자가 전원 기준형이고 추가의 보호형 전원 커패시터와 전원 다이오드가 설치되는 예들에서, 드라이버 회로를 개략적으로 도시한 것이고,
도 22 및 23은 전하축적소자가 접지 기준형(ground-referenced)인 일례에서 시간에 따른 공급 전류의 변동을 개략적으로 도시한 것이고,
도 24 및 25는 전하축적소자가 전원 기준형인 일례에서 시간에 따른 공급 전류의 변동을 개략적으로 도시한 것이고,
도 26 및 27은 3상 배치의 2개의 예, 즉 일례는 공동 전원 기준형 축적 커패시터이고 일례는 위상마다 별개의 축적 커패시터들인 예를 개략적으로 도시한 것이다.The invention will be further described by way of example only with reference to particular examples as shown in the accompanying drawings below:
1 schematically shows a switched reluctance motor with two stator parts in one example,
2 schematically shows a coil driver circuit in an example,
FIG. 3 illustrates a change in the stator coil current using the boost signal and the depressurization signal in the circuit of FIG.
Figure 4 shows the four-phase operation of the two coil driver circuits and the resulting current flow in one example,
5A schematically illustrates a switched inductance step-up voltage converter circuit that forms part of a driver circuit in one example,
5B schematically illustrates a switched inductance depressurization voltage converter circuit that forms part of a driver circuit in one example,
6 schematically illustrates a driver circuit in an example,
7 shows an end view of a switched reluctance electric motor having 16 rotor teeth and 24 stator teeth in one example,
8 illustrates a six stage control operation of a group of six stator coils in one example,
FIG. 9 shows a simulation of the magnetic field density of a switched reluctance motor powered by an example bidirectional coil driver circuit as compared to a configuration providing only unidirectional current,
FIG. 10A schematically illustrates the arrangement of three optical sensors that provide rotational position information of the rotor relative to the stator in an example electric motor,
FIG. 10B shows a set of six possible optical sensor outputs of the three optical sensors shown in FIG. 10A, and FIG.
11A and 11B schematically show two examples of how the magnetic field polarity is reversed in the motor coil,
Figure 12 schematically shows a driver board consisting of six electric motor coil driver circuits in one example,
FIG. 13 schematically shows a switched reluctance electric motor driver device consisting of eight driver boards as shown in FIG. 12 in an example,
14 schematically illustrates a series of steps taken in an example method,
15 schematically illustrates an example motor system used to power a wheel of a vehicle,
FIG. 16 schematically shows an example in which the motor system is provided by the configuration of the brake disc of the motor vehicle;
FIG. 17 schematically shows a coil driver circuit in an example in which the charge storage device is a power supply-referenced;
18A schematically illustrates a switched inductance boosted voltage converter circuit constituting part of a driver circuit in an example in which the charge storage element is a power reference type;
18B schematically illustrates a switched inductance reduced voltage converter circuit constituting part of a driver circuit in an example in which the charge storage element is a power reference type;
19 schematically shows a driver circuit in an example in which the charge storage element is a power reference type;
20 and 21 schematically show the driver circuit in examples in which the charge storage element is a power reference type and additional protection power capacitors and power diodes are installed;
22 and 23 schematically show variations in supply current over time in one example where the charge accumulator is ground-referenced,
24 and 25 schematically show fluctuations in supply current over time in an example in which the charge storage element is a power reference type,
26 and 27 schematically show two examples of a three phase arrangement, one example being a common power reference storage capacitor and one example being separate accumulation capacitors per phase.

일부의 예들에서의 장치는: The device in some examples is:

복수의 회전자 치로 이루어진 회전자와, 복수의 고정자 치로 이루어진 고정자를, 구비하는 전기 모터와, An electric motor having a rotor composed of a plurality of rotor teeth, a stator composed of a plurality of stator teeth,

상기 전기 모터를 구동하기 위해, To drive the electric motor,

전하축적소자를 구비하고, 복수의 고정자 치 중 적어도 하나에 코일 권선을 갖는 제1 단자에 결합되는, 승압 컨버터; 및 A boost converter having a charge storage element and coupled to a first terminal having a coil winding at at least one of the plurality of stator teeth; And

상기 전하축적소자를 구비하고, 복수의 고정자 치 중 상기 적어도 하나에 코일 권선을 갖는 상기 제1 단자에 결합되는, 감압 컨버터를, 구비하는 드라이버 회로를 구비하고, And a driver circuit having said charge storage element, said reduced voltage converter being coupled to said first terminal having a coil winding at said at least one of a plurality of stator teeth,

상기 승압 컨버터와 상기 감압 컨버터의 유도성 소자는, 복수의 고정자 치 중 적어도 하나의 상기 코일 권선에 의해 제공되고, The boost converter and the inductive element of the decompression converter are provided by the coil winding of at least one of a plurality of stator teeth,

상기 전하축적소자는, 코일 권선의 제2 단자를 전원에 결합하기 위한 전원 노드에 대해 기준으로 삼는다. The charge storage element serves as a reference for the power supply node for coupling the second terminal of the coil winding to the power supply.

아래에 보다 상세히 설명하는 것처럼, 여기서 논한 기술들은, 전기 모터 코일용 드라이버 회로내에 조합형 스위치드 인덕턴스 승압 전압 컨버터 회로와 스위치드 인덕턴스 감압 전압 컨버터 회로의 구성을 제공한다. 이와 관련하여, 보다 많은 종래의 예상은 전하축적소자가 상기 회로에서 접지 노드에 대해 기준으로 삼아질 수도 있을지 모르지만, 전하축적소자를 전원 노드에 대해 기준으로 삼는 추가의 대안의 구성이 확립되어 있다. "승압 위상"과 "감압 위상"을 갖는 것을 특징으로 할 수도 있는 상기 드라이버 회로의 동작에 있어서, 상기 드라이버 회로의 일부 구성들은, 드라이버 회로가 감압 위상의 전원을 차단하고 그 감압 위상이 자체를 재충전하기 때문에 이 배치에 의해 향상될 수 있다는 것이 확인되었다. As described in more detail below, the techniques discussed herein provide the construction of a combined switched inductance step-up voltage converter circuit and a switched inductance depressurization voltage converter circuit in a driver circuit for an electric motor coil. In this regard, more conventional projections may be made with reference to the ground node in the circuit, but additional alternative configurations have been established with the charge storage element as the reference to the power supply node. In the operation of the driver circuit, which may be characterized as having a "boost phase" and a "decompression phase", some configurations of the driver circuit may be characterized in that the driver circuit shuts off the power of the decompression phase and the decompression phase recharges itself. Therefore, it was confirmed that this arrangement can be improved.

유도성 소자가 접지 노드가 아닌 전원 노드에 부착되고, 여기서 전하축적소자도 접지 노드가 아닌 전원 노드에 부착되기 때문에, 전체 감압 위상은 전하축적소자와 유도성 소자 사이의 타이트한 루프에서 전하를 덤프(dump)하고, 전원은 더 이상 관련되지 않는다. 따라서, 유도성 소자가 감압 위상에서 전하축적소자로부터 충전될 때, 전류는 상기 전원에 더 이상 흐르지 않고 그후 유도성 소자는 감압 위상에서 방전되고, 그 전하는 전하축적소자에 역으로 흘러 여기로부터 나온다. Since the inductive element is attached to the power node, not the ground node, where the charge accumulator is also attached to the power node, not the ground node, the entire decompression phase dumps charge in a tight loop between the charge accumulator and the inductive element. dump) and the power supply is no longer relevant. Thus, when the inductive element is charged from the charge accumulating element in the decompression phase, the current no longer flows into the power source and then the inductive element is discharged in the depressurizing phase, and the charge flows back to the charge accumulating element and exits from it.

이것은, 전하축적소자의 크기( 및 따라서 현저하게 비용도) 감소를 고려하는데, 그 이유는 전하축적소자가 항상 전원 전압에서 바이어스 되기 때문이다. 상술한 것처럼, 이렇게 전하축적소자의 전원을 기준으로 삼는 것은, 그 전원이 전하축적소자에 관련되는 임의의 전류에 참여하지 않는 것을 의미하는데, 그 이유는, 상기 전원이 전하축적소자가 충전 또는 방전중일 때마다 바이패스되어서, 그 전원의 크기가 감소될 수 있기 때문이다. 접지 기준형 전하축적소자의 경우와는 달리, 상기 유도성 소자 전류는 공급 전류와 일치하지 않는다. 이러한 배치는 그 밖의 결과들을 가질 수도 있다, 예를 들면 이것은 (예를 들면, 에너지 회복 제동에 사용된) 쌍방향 동작을 방해할 수도 있지만, 이것은 모든 모터 응용들(예를 들면, 펌프 및 블로워(blower)에 설치된 것들)의 중요한 특징이 아니라는 것이 인식된다. This takes into account the reduction in the size (and thus significantly the cost) of the charge accumulator, since the charge accumulator is always biased at the supply voltage. As described above, reference to the power supply of the charge storage device in this manner means that the power supply does not participate in any current associated with the charge storage device, because the power supply is charged or discharged by the charge storage device. This is because each time it is being bypassed, the size of the power source can be reduced. Unlike in the case of ground-referenced charge storage devices, the inductive device current does not match the supply current. This arrangement may have other consequences, for example this may interfere with bidirectional operation (eg, used for energy recovery braking), but this may not be the case for all motor applications (eg pumps and blowers). It is recognized that it is not an important feature of those installed in

일부 예들에서 상기 장치는, 순방향으로 전원 노드를 코일 권선의 제2 단자에 결합하는 전원 다이오드를 더 구비한다. 예를 들면 트루(true) 다이오드의 형태를 취할 수도 있거나 또한, 가령 스위치로서 배치된 트랜지스터에 의해 제공될 수도 있는, 상기 전원으로부터 직렬로 배치된 상기와 같은 전원 다이오드는, 전류가 상기 전원에 역으로 흐르는 것을 방해할 수 있다. 이러한 예들에서, 상기 드라이버 회로가 전류를 (감압 인덕터 방전에만 발생한) 상기 전원에 역으로 구동하려고 할 때, 전압은 (여기서 "로컬 전원" 노드라고도 하는) 상기 전원 노드의 노드 "하류측"에서 점점 커진다. 재발생도 방지될 수도 있다. 이 로컬 전원에서 전압이 증가함에 따라, 그 전류의 일부는 전하축적소자를 향해 역으로 구동되어, 전하축적소자를 일부 재충전할 것이다. In some examples the device further comprises a power diode coupling the power node to the second terminal of the coil winding in the forward direction. Power diodes such as those arranged in series from the power source, which may take the form of a true diode or may be provided, for example, by a transistor arranged as a switch, have a current inverse to the power source. May impede flow. In these examples, when the driver circuit attempts to drive current back to the power supply (occured only in the reduced inductor discharge), the voltage is gradually getting from the node "downstream" of the power node (also referred to herein as the "local power" node). Gets bigger Reoccurrence may also be prevented. As the voltage increases at this local power supply, part of its current will be driven back towards the charge accumulator, thereby partially recharging the charge accumulator.

로컬 전원에 저장된채로 있는 전기 에너지는, 일부 구성들에서, 로컬 전압들이 상대적으로 높아질 가능성이 있고, 이에 따라 일부 예들에서 상기 장치는 상기 전원 다이오드에 걸치는 전원 커패시터를 더 구비한다. 이러한 전원 커패시터는, 이러한 추가의 로컬 전류를 흡수하고 그 로컬 전원 전압의 레벨을 감소시킬 수 있다. 일부 예들에서 유사한 다른 구성에 있어서, 상기 장치는, 코일 권선의 제2 단자를, 전원 노드에 대해 전원의 반대측의 접지 노드에 결합하는 전원 커패시터를 더 구비한다. The electrical energy that remains stored at the local power source, in some configurations, is likely to be relatively high in local voltages, so in some instances the device further includes a power capacitor across the power diode. Such a power supply capacitor can absorb this additional local current and reduce the level of its local power supply voltage. In another similar configuration in some examples, the apparatus further includes a power capacitor coupling the second terminal of the coil winding to a ground node on the opposite side of the power source to the power node.

상술한 것처럼, 특별한 구성과, 추가의 보호 다이오드들의 설치 여부에 따라, 일부 예들에서 상기 전원은, 쌍방향 전원이다. 그 밖의 예들에서, 상기 전원은, 단방향 전원이다. As mentioned above, depending on the particular configuration and whether additional protection diodes are installed, in some examples the power supply is a bidirectional power supply. In other examples, the power source is a unidirectional power source.

일부의 예들에서, 상기 장치는 전기 모터를 구동하는 2개의 추가의 드라이버 회로를 구비하고, 여기서 상기 드라이버 회로와 2개의 추가의 드라이버 회로는 전기 모터의 3개의 독립적인 코일 권선들에 결합되고, 상기 드라이버 회로와 2개의 추가의 드라이버 회로는 전원을 공유하며, 상기 드라이버 회로와 2개의 추가의 드라이버 회로는 서로에 대해 3상 배치로 동작하도록 배치된다. 이러한 3상 배치에서, 상기 회로에서 전하축적소자의 전원 노드에 대해 기준으로 삼는 것은, (동등한 접지 노드를 기준으로 삼는 배치와 비교하여) 공급 전류의 절반정도로 도시되게 될 수 있고 각각의 전하축적소자들이 상기 크기의 절반정도만이 될 필요가 있다. In some examples, the apparatus has two additional driver circuits for driving the electric motor, wherein the driver circuit and two additional driver circuits are coupled to three independent coil windings of the electric motor, and The driver circuit and the two additional driver circuits share a power source, and the driver circuit and the two additional driver circuits are arranged to operate in a three phase arrangement with respect to each other. In this three-phase arrangement, the reference to the power supply node of the charge storage element in the circuit can be shown as half of the supply current (compared to the arrangement based on the equivalent ground node) and each charge storage element Need only be about half the size.

일부 예들에서, 상기 승압 컨버터는, 상기 전하축적소자의 제1 전극과 상기 코일 권선에 결합된 다이오드; 및 상기 코일 권선을, 상기 전원 노드에 대해 전원의 반대측의 접지 노드에 접속하도록 배치된 스위치를 더 구비한다. 이 때문에, 기본적으로 이러한 예들은, 승압 다이오드와 승압 스위치의 형태로 상기 스위치드 인덕턴스 승압 전압 컨버터 회로의 2개의 중요한 부품들을 제공한다. In some examples, the boost converter may include a diode coupled to the first electrode of the charge storage device and the coil winding; And a switch arranged to connect the coil winding to a ground node on the opposite side of the power source to the power node. To this end, basically these examples provide two important components of the switched inductance step-up voltage converter circuit in the form of a step-up diode and a step-up switch.

일부 예들에서, 상기 감압 컨버터는, 전원 노드에 대해 전원의 반대측의 접지 노드와 상기 코일 권선에 결합된 다이오드; 및 상기 코일 권선을 감압 신호에 따라 전하축적소자의 제1 전극에 접속하도록 배치된 스위치를 더 구비한다. 이전의 문단에 기재된 승압 배치와 마찬가지로, 이 때문에 상기 예들은, 감압 다이오드와 감압 스위치의 형태로 상기 스위치드 인덕턴스 감압 전압 컨버터 회로의 2개의 중요한 부품들도 제공한다. In some examples, the depressurizing converter comprises: a diode coupled to the coil winding and a ground node on the opposite side of the power source to the power node; And a switch arranged to connect the coil winding to the first electrode of the charge storage device according to the decompression signal. As with the boost arrangement described in the previous paragraph, this example also provides two important components of the switched inductance reduced voltage converter circuit in the form of a reduced pressure diode and a reduced pressure switch.

일부 예들에서, 전기 모터의 코일 권선을 구동하는 모터 드라이버 회로는: In some examples, the motor driver circuit that drives the coil windings of the electric motor is:

전기 모터의 코일 권선의 제1 단자에 결합되도록 배치된 전하축적소자와 입력노드를 구비하는 승압 컨버터; 및 A boost converter having a charge storage element and an input node arranged to be coupled to the first terminal of the coil winding of the electric motor; And

상기 전하축적소자와 상기 입력노드를 구비하는 감압 컨버터를 구비하고, A pressure reduction converter including the charge storage device and the input node;

상기 승압 컨버터와 상기 감압 컨버터의 인덕턴스는, 입력노드가 전기 모터의 코일 권선에 결합될 때 제공되고, Inductance of the boost converter and the decompression converter is provided when the input node is coupled to the coil winding of the electric motor,

상기 승압 컨버터의 출력은 상기 전하축적소자에 걸쳐 생긴 전압이고, 상기 감압 컨버터의 입력은 상기 전하축적소자에 걸쳐 생긴 전압이고, The output of the boost converter is a voltage across the charge storage device, the input of the decompression converter is a voltage across the charge storage device,

상기 전하축적소자는 전원 노드에 대해 기준으로 삼고, 상기 전원 노드는 코일 권선의 제2 단자를 전원에 결합시키도록 배치된다. The charge storage element is referenced to the power supply node, and the power supply node is arranged to couple the second terminal of the coil winding to the power supply.

일부 예들에서, 전기 모터를 구동하는 드라이버 회로의 작동방법은: In some examples, a method of operating a driver circuit that drives an electric motor is:

전하축적소자를 구비하고, 복수의 고정자 치 중 적어도 하나에 코일 권선을 갖는 제1 단자에 결합된 승압 컨버터를, 코일 권선의 제1 단자가 전원의 접지 노드에 접속하도록 전환하는 단계-상기 전원의 전원 노드는 상기 코일 권선의 제2 단자에 결합됨-; Switching a boost converter having a charge storage element and coupled to a first terminal having a coil winding at at least one of the plurality of stator teeth, such that the first terminal of the coil winding is connected to a ground node of the power source; A power node is coupled to the second terminal of the coil winding;

상기 전하축적소자를 구비하고, 상기 코일 권선을 갖는 상기 제1 단자에 결합된 감압 컨버터를, 상기 코일 권선을 갖는 상기 제1 단자가 상기 전하축적소자에 접속하도록 전환하는 단계-상기 승압 컨버터와 상기 감압 컨버터의 유도성 소자가 복수의 고정자 치 중 적어도 하나의 상기 코일 권선에 의해 제공됨-; 및 Switching a decompression converter having said charge storage element and coupled to said first terminal having said coil winding such that said first terminal having said coil winding is connected to said charge storage element-said boost converter and said An inductive element of the decompression converter is provided by the coil winding of at least one of a plurality of stator teeth; And

상기 전하축적소자를 상기 전원 노드에 대해 기준으로 삼는 단계를 포함한다. Using the charge storage device as a reference to the power supply node.

일부 예들에서 제공한 전기 모터 코일을 구동하도록 구성된 드라이버 회로는: 전기 모터 코일에 결합되도록 배치된 축적 커패시터와 입력노드를 구비하는 스위치드 인덕턴스 승압 전압 컨버터 회로; 및 상기 입력노드와 상기 축적 커패시터를 구비하는 스위치드 인덕턴스 감압 전압 컨버터 회로를 구비하고, 스위치드 인덕턴스 승압 전압 컨버터 회로의 인덕턴스와 스위치드 인덕턴스 감압 전압 컨버터 회로의 인덕턴스는 상기 입력노드가 전기 모터 코일에 결합될 때 제공되고, 스위치드 인덕턴스 승압 전압 컨버터 회로의 출력은 축적 커패시터에 걸쳐 생긴 전압이고 스위치드 인덕턴스 감압 전압 컨버터 회로의 입력은 축적 커패시터에 걸쳐 생긴 전압이다. The driver circuit configured to drive the electric motor coil provided in some examples includes: a switched inductance boosted voltage converter circuit having an input node and an accumulation capacitor disposed to be coupled to the electric motor coil; And a switched inductance reduced voltage converter circuit having said input node and said storage capacitor, wherein an inductance of a switched inductance step-up voltage converter circuit and an inductance of a switched inductance step-down voltage converter circuit when the input node is coupled to an electric motor coil. Provided, the output of the switched inductance step-up voltage converter circuit is a voltage across the accumulation capacitor and the input of the switched inductance depressurization voltage converter circuit is a voltage across the accumulation capacitor.

스위치드 인덕턴스 승압 전압 컨버터 회로와 스위치드 인덕턴스 감압 전압 컨버터 회로가 각각 개별적으로 알려져 있지만, 본 기술들의 드라이버 회로는 그 2개를 특별한 방식으로 적응 및 조합한다. 첫째로, 축적 커패시터는 전형적으로 상기 승압 전압 컨버터의 출력이 되는 경우 제공되고, 둘째로, 승압 전압 컨버터의 출력은 상기 감압 전압 컨버터의 입력을 제공한다. 실제로, 스위치드 인덕턴스 승압 전압 컨버터 회로의 일부를 형성하는 축적 커패시터는, 스위치드 인덕턴스 감압 전압 컨버터 회로의 일부도 형성하여, 상기 승압 전압 컨버터 회로에 의해 상기 축적 커패시터에 걸쳐 생긴 전압은 상기 감압 전압 컨버터 회로에 그 입력을 제공하도록 구성된다. Although the switched inductance step-up voltage converter circuit and the switched inductance step-down voltage converter circuit are known separately, respectively, the driver circuit of the techniques adapts and combines the two in a special way. Firstly, an accumulation capacitor is typically provided when the output of the boosted voltage converter is provided, and secondly, the output of the boosted voltage converter provides an input of the reduced voltage converter. Indeed, the accumulation capacitor forming part of the switched inductance step-up voltage converter circuit also forms part of the switched inductance step-down voltage converter circuit such that the voltage generated by the step-up voltage converter circuit across the accumulation capacitor is applied to the decompression voltage converter circuit. Configured to provide that input.

본 발명자가 확인한 놀랄만한 것은, 스위치드 인덕턴스 승압 전압 컨버터 회로와 스위치드 인덕턴스 감압 전압 컨버터 회로를 조합한 상기와 같은 구성이, 전기 모터 코일용 드라이버 회로와 관련하여 특별한 이점을 가질 수 있다는 것이다. 전기 모터 코일은 상기 승압 전압 컨버터 회로와 상기 감압 전압 컨버터 회로 양쪽에서 스위치드 인덕턴스 요소를 제공하고, 이렇게 하여 이 회로들을 조합하는 것은, 승압 전압 컨버터 회로가 우세할 때 전환 전류가 전기 모터 코일을 통해 일방향으로 흐르게 하고, 감압 전압 컨버터 회로가 우세할 때 전환 전류가 전기 모터 코일을 통해 반대방향으로 흐르게 한다. It is surprising that the present inventors have confirmed that such a configuration combining the switched inductance boosted voltage converter circuit and the switched inductance reduced voltage converter circuit can have particular advantages with respect to the driver circuit for the electric motor coil. An electric motor coil provides a switched inductance element in both the boosted voltage converter circuit and the reduced voltage converter circuit, in which the combinations of these circuits are such that when the boosted voltage converter circuit prevails, the switching current is unidirectionally passed through the electric motor coil. And the switching current flows in the opposite direction through the electric motor coil when the reduced voltage converter circuit prevails.

이 배치는 각종 이점들을 갖는다. 전기 모터 코일의 인덕턴스가 클 경우, 대형 전압은 전류 흐름을 변경하는데 필요할 것이다. 전류 변경의 레이트(rate)는 상기 인덕턴스로 나누어진 전압으로 주어지므로(di/dt=V/L), 전류 흐름을 빠르게 시작하고 전류 흐름을 빠르게 정지시키기 위해서 고전압을 제공하기 위해 대형 인덕턴스를 갖는 전기 모터 코일에 전원을 투입할 때 필요로 할 수도 있는 것이 일반적이다. 그렇지만, 본 배치에 의하면, 상기 회로가 자신의 승압 전압 컨버터 회로의 액션을 통해 그 자신의 고전압을 작성하기 때문에, 고전압은 초기에 전류 흐름을 시작하도록만 제공될 필요가 있고, 자체 승압 전압은 그것을 정지하는데 사용된다. 이에 따라, 통상(종래기술) 드라이버 회로의 전원 전압의 절반정도로만 필요하다. 예를 들면, 전원 150V와 전기 모터 코일 35mH를 갖는 구성에 있어서, 그 전원 전압은, 도통하는 것을 시작하기 위해 상기 코일에 인가될 수 있다. 상기 코일로부터 전압이 제거될 때, 전류는, 상기 에너지가 그 코일로부터 소모됨에 따라 계속 흐를 것이다. 상기 코일로부터 소모된 이 에너지는 드라이버 회로를 사용하여 축적 커패시터에 축적된다. 상기 예를 계속하면 이것은 빠르게 축적 커패시터를 약 300V로 승압하고 그 결과로 얻어진 -150V 차이는 빠르게 그 코일에서의 전류를 셧다운한다. 게다가, 그 후, 축적 커패시터에 저장된 승압된 전압은, 코일을 반대방향으로 통전하는데 이용 가능하다. 그리고, 감압 전압 컨버터 회로의 동작은, 이전에 승압된 전압을 전기 모터 코일에 인가할 수 있고, 전류를 원래의 전원 공급장치를 향해 역으로 구동한다. 상기 예를 한층 더 계속하면, 약 300V는 150V 전원 공급장치에 대해 150V차이를 내고, 빠르게 상기 코일에서의 전류를 빠르게 끌어 올린다. 그것을 셧다운하기 위해서, 약 300V는 제거되고 접지 접속이 인가된다. 따라서, 코일은 그 후 -150V를 보이고 빠르게 셧다운한다. This arrangement has various advantages. If the inductance of the electric motor coil is large, a large voltage will be needed to change the current flow. The rate of current change is given by the voltage divided by the inductance (di / dt = V / L), so that the electrical with large inductance to provide a high voltage to start current flow quickly and stop current flow quickly It may also be necessary to power up the motor coil. However, according to this arrangement, since the circuit writes its own high voltage through the action of its boosted voltage converter circuit, the high voltage only needs to be provided initially to start the current flow, and the self boosted voltage does not support it. Used to stop. Accordingly, only about half of the power supply voltage of a conventional (prior art) driver circuit is required. For example, in a configuration having a power supply 150V and an electric motor coil 35 mH, the power supply voltage can be applied to the coil to start conducting. When voltage is removed from the coil, current will continue to flow as the energy is consumed from the coil. This energy consumed from the coil is accumulated in an accumulation capacitor using a driver circuit. Continuing the example above this quickly boosts the accumulator capacitor to about 300V and the resulting -150V difference quickly shuts down the current in the coil. In addition, the boosted voltage stored in the accumulation capacitor can then be used to energize the coil in the opposite direction. The operation of the reduced voltage converter circuit can then apply the previously boosted voltage to the electric motor coil, driving the current back towards the original power supply. Continuing the example further, about 300V makes a 150V difference over a 150V power supply and quickly pulls up the current in the coil. To shut it down, approximately 300V is removed and a ground connection is applied. Thus, the coil then shows -150V and quickly shuts down.

또한, 본 드라이버 회로가 조합된 스위치드 인덕턴스 승압 및 감압 전압 컨버터 회로를 갖는 배치는, 이 드라이버 회로가 (많은 종래기술의 드라이버 회로들이 하는 것처럼) 펄스폭 변조(PWM) 제어기로서 작용하지 않고 이 때문에 그것이 행하는 전환은 전류가 흐를 때 발생할 수 있고 전환 전압들이 낮아, 상기 드라이버 회로에서의 전력 소모를 적게 한다는 것을 의미한다. 이것의 특별한 결과는, 상기 드라이버 회로를 구성하는 부품들에 대한 것이어서, 본 드라이버 회로의 전반적인 보다 낮은 비용에 기여하는 정격들과 허용 오차들이 상대적으로 낮은 회로 부품들에 의해 제공될 수 있다. Furthermore, the arrangement with switched inductance boost and decompression voltage converter circuits in which the present driver circuits are combined does not act as a pulse width modulation (PWM) controller, as this driver circuit does (as many prior art driver circuits do). This means that switching can occur when current flows and the switching voltages are low, which means less power consumption in the driver circuit. The particular result of this is for the components that make up the driver circuit, so that ratings and tolerances that contribute to the overall lower cost of the driver circuit can be provided by relatively low circuit components.

상기 드라이버 회로의 일부 예들에서, 상기 스위치드 인덕턴스 승압 전압 컨버터 회로는, 입력노드와 축적 커패시터의 제1 전극을 순방향으로 접속하는 승압 다이오드; 및 승압신호에 따라 축적 커패시터의 제2 전극에 입력노드를 접속하도록 배치된 승압 스위치를 구비하고, 상기 스위치드 인덕턴스 감압 전압 컨버터 회로는, 축적 커패시터의 제2 전극을 입력노드에 순방향으로 접속하는 감압 다이오드; 및 감압신호에 따라 축적 커패시터의 제1 전극에 입력노드를 접속하도록 배치된 감압 스위치를 구비한다. 이러한 배치의 대칭은, 축적 커패시터의 전기 모터 코일에의 (입력노드를 거쳐) 각 방향으로 결합에 대한 제어가 편의상 각각의 승압 및 감압 신호들에 의해 실시되는 상기 드라이버 회로의 쌍방향 특징을 지원하는 균형잡힌 배치를 제공한다. In some examples of the driver circuit, the switched inductance boost voltage converter circuit includes: a boost diode for forwardly connecting the input node and the first electrode of the storage capacitor; And a boosting switch arranged to connect the input node to the second electrode of the storage capacitor in accordance with the boost signal, wherein the switched inductance reduced voltage converter circuit includes: a pressure reducing diode for forwardly connecting the second electrode of the storage capacitor to the input node; ; And a decompression switch arranged to connect an input node to the first electrode of the storage capacitor according to the decompression signal. The symmetry of this arrangement is a balance in which the control of the coupling of the accumulating capacitor in each direction (via the input node) to the electric motor coil is conveniently supported by the bidirectional feature of the driver circuit, which is implemented by respective boost and depressurization signals. Provide a captured batch.

일부 예들에서, 상기 스위치드 인덕턴스 승압 전압 컨버터 회로는, 입력노드를 승압 스위치의 제1 접속부에 순방향으로 접속하는 제1 승압 회로 다이오드를 더 구비한다. 이 방식으로 전기 모터 코일로부터의 입력노드를 승압 스위치의 제1 접속부에 접속하는 다이오드를 제공하는 것은, 특히 승압 스위치를 감압 전압 컨버터 회로로부터 분리시킴으로써 승압 스위치에 대한 보호의 레벨을 제공하여, 승압 전압 컨버터 회로의 동작에 의해 승압 스위치에의 손상 위험이 상당히 감소된다. 게다가, 이 다이오드의 제공은, 상기 회로에서의 "링잉(ringing)"(즉, 전류 발진)의 발생을 크게 감소시킨다. 이 요인들 때문에, 승압 스위치의 고유의 회복력이 감소될 수 있고, 즉 승압 스위치는 보다 작고, 보다 약하여서 보다 싼 부품에 의해 제공될 수 있어서, 전반적인 드라이버 회로의 비용을 감소시킬 수 있다. In some examples, the switched inductance boost voltage converter circuit further includes a first boost circuit diode connecting the input node to the first connection of the boost switch in a forward direction. Providing a diode connecting the input node from the electric motor coil to the first connection of the boost switch in this manner provides a level of protection for the boost switch, in particular by isolating the boost switch from the reduced voltage converter circuit. Operation of the converter circuit significantly reduces the risk of damage to the boost switch. In addition, the provision of this diode greatly reduces the occurrence of "ringing" (ie, current oscillation) in the circuit. Because of these factors, the inherent resilience of the boost switch can be reduced, that is, the boost switch can be provided by smaller, weaker and cheaper parts, thereby reducing the cost of the overall driver circuit.

일부 예들에서, 상기 스위치드 인덕턴스 승압 전압 컨버터 회로는, 축적 커패시터의 제2 노드를 승압 스위치의 제1 접속부에 순방향으로 접속하는 제2 승압 회로 다이오드를 더 구비한다. 상기 스위치드 인덕턴스 승압 전압 컨버터 회로에서의 상기와 같은 제2 노드의 제공은, 감압 전압 컨버터 회로가 활성일 때 상기 드라이버 회로에서 일어날 수도 있는 역전류에 대해 승압 스위치에 대한 보호의 추가의 레벨을 제공할 수 있다. In some examples, the switched inductance boost voltage converter circuit further includes a second boost circuit diode that forwardly connects the second node of the accumulation capacitor to the first connection of the boost switch. Provision of such a second node in the switched inductance boost voltage converter circuit may provide an additional level of protection for the boost switch against reverse current that may occur in the driver circuit when the reduced voltage converter circuit is active. Can be.

일부 예들에서, 상기 승압 스위치는 N형 전계효과 트랜지스터이다. 본 드라이버 회로의 구성은, 상대적으로 작은 전환 디바이스, 이를테면 보다 비싸고, 보다 중형 디바이스, 이를테면 절연된 게이트 바이폴라 트랜지스터(IGBT)라기 보다는, 승압 스위치가 전계효과 트랜지스터에 의해 제공되는 것이 특히 적절하다. 실제로, 일부 예들에서, 승압 스위치는, N형 MOSFET에 의해 제공되어도 된다. 종래기술의 전기 모터 코일 드라이버 회로들과 대조하여, 본 기술들에 의해 드라이버 회로는 그 상대적으로 약한 부품들에 의해 전환될 수 있다. In some examples, the boost switch is an N-type field effect transistor. The configuration of the present driver circuit is particularly suitable in which a boost switch is provided by the field effect transistor, rather than a relatively small switching device, such as a more expensive, medium type device, such as an isolated gate bipolar transistor (IGBT). Indeed, in some examples, the boost switch may be provided by an N-type MOSFET. In contrast to prior art electric motor coil driver circuits, the present techniques allow the driver circuit to be switched by its relatively weak components.

일부 예들에서, 상기 스위치드 인덕턴스 감압 전압 컨버터 회로는, 감압 스위치의 제1 접속부를 입력노드에 순방향으로 접속하는 제1 감압 회로 다이오드를 더 구비한다. 상술한 제1 승압회로 다이오드와 유사하게, 이 제1 감압 회로 다이오드는, 승압 전압 컨버터 회로가 활성일 때 역전류로부터 상기 감압 스위치를 보호하고 상기 드라이버 회로내의 링잉을 한층 더 방지한다. In some examples, the switched inductance reduced voltage converter circuit further includes a first reduced pressure circuit diode connecting the first connection portion of the reduced pressure switch to the input node in a forward direction. Similar to the first boost circuit diode described above, the first pressure reducing circuit diode protects the pressure reducing switch from reverse current when the boost voltage converter circuit is active and further prevents ringing in the driver circuit.

일부 예들에서, 상기 스위치드 인덕턴스 감압 전압 컨버터 회로는, 축적 커패시터의 제1 전극을 감압 스위치의 제2 접속부에 순방향으로 접속하는 제2 감압 회로 다이오드를 더 구비한다. 이 제2 감압 회로 다이오드의 제공은, 드라이버 회로의 상기 스위치드 인덕턴스 감압 전압 컨버터 회로에서의 링잉을 한층 방지한다. In some examples, the switched inductance reduced voltage converter circuit further includes a second reduced pressure circuit diode connecting the first electrode of the accumulation capacitor in a forward direction to the second connection of the reduced pressure switch. The provision of this second decompression circuit diode further prevents ringing in the switched inductance decompression voltage converter circuit of the driver circuit.

일부 예들에서, 상기 감압 스위치는 P형 전계효과 트랜지스터이다. N형 전계효과 트랜지스터에 의해 상기 승압 스위치를 제공할 가능성에 대해 상기 언급과 마찬가지로, 본 드라이버 회로의 구성은, IGBT라기 보다는, 상대적으로 작은 전환 디바이스, 이를테면, 감압 스위치가 전계효과 트랜지스터에 의해 제공되는데 특히 적절하다. 일부 예들에서, 상기 감압 스위치는, P형 MOSFET에 의해 제공되어도 된다. In some examples, the pressure reducing switch is a P-type field effect transistor. As mentioned above with respect to the possibility of providing the boost switch by an N-type field effect transistor, the configuration of the driver circuit is that, rather than an IGBT, a relatively small switching device, such as a decompression switch, is provided by the field effect transistor. Especially appropriate. In some examples, the depressurization switch may be provided by a P-type MOSFET.

일부 예들에서, 상기 스위치드 인덕턴스 감압 전압 컨버터 회로는, 감압 신호를 접지 접속부에 대해 기준으로 삼고 상기 축적 커패시터의 제2 전극에서의 전압에 대해 기준으로 삼아진 게이트 전압을 상기 감압 스위치의 게이트에서 제공하도록 구성된, 기준회로를 더 구비한다. 축적 커패시터가 승압 전압 컨버터 회로와 감압 전압 컨버터 회로의 작동에 의해 충방전됨에 따라 상당한 범위에 걸쳐 상기 축적 커패시터의 제1 전극의 전압이 가변할 가능성이 있다면, 그 기준회로를 제공하는 것이 이로워서, 상기(예를 들면, P형 전계효과 트랜지스터) 감압 스위치의 게이트 전압은, 감압 스위치의 고유 전압 범위 허용 오차가 축적 커패시터가 겪은 전압 범위 상당히 미만일 가능성이 있음에도 불구하고 상기 축적 커패시터의 전압에 대해 적절하게 설정될 수 있고, 따라서 상기 감압 스위치는 감압신호가 이것이 일어나야 하는 것을 가리킬 때 정확히 전환할 수 있다. In some examples, the switched inductance depressurization voltage converter circuit is configured to provide a gate voltage at the gate of the depressurization switch based on the decompression signal relative to the ground connection and relative to the voltage at the second electrode of the accumulation capacitor. And a reference circuit configured. If there is a possibility that the voltage of the first electrode of the accumulation capacitor may vary over a significant range as the accumulation capacitor is charged and discharged by the operation of the boosted voltage converter circuit and the reduced voltage converter circuit, it is advantageous to provide the reference circuit, The gate voltage of the (e.g., P-type field effect transistor) decompression switch is appropriate for the voltage of the accumulation capacitor even though the intrinsic voltage range tolerance of the decompression switch may be considerably below the voltage range experienced by the accumulation capacitor. Can be set, so that the depressurization switch can switch exactly when the decompression signal indicates that this should occur.

일부 예들에서, 상기 기준회로는, 감압 스위치의 게이트에 결합된 제1 및 제2 저항 경로를 제공하도록 배치된 분압기를 구비하고, 상기 제1 저항 경로는 축적 커패시터의 제1 전극을 감압 스위치의 게이트에 접속하고, 상기 제2 저항 경로는 감압 스위치의 게이트를 감압신호에 따라 접지 접속부에 접속한다. 이에 따라, 제1 및 제2 저항 경로의 이 구성은, 상기 감압 스위치의 이 게이트가 제1 및 제2 저항 경로가 충족하는 포인트에서 제공된 전압에 결합되어서, 상기 제1 및 제2 저항 경로의 저항의 적절한 설정에 의해, 상기 감압 스위치의 게이트가 감압신호에 따라 적절하게 전환하도록 제어될 수 있는, 배치를 제공한다. In some examples, the reference circuit has a voltage divider arranged to provide first and second resistance paths coupled to the gate of the decompression switch, wherein the first resistance path connects the first electrode of the accumulation capacitor to the gate of the decompression switch. The second resistance path connects the gate of the decompression switch to the ground connection according to the decompression signal. Thus, this configuration of the first and second resistance paths is such that this gate of the depressurization switch is coupled to the voltage provided at the point where the first and second resistance paths meet, thereby providing resistance of the first and second resistance paths. By an appropriate setting of, the arrangement of the gate of the decompression switch can be controlled to switch appropriately in accordance with the decompression signal.

일부 예들에서, 상기 제2 저항 경로는, 제2 저항 경로를 감압신호에 따라 접지 접속부에 접속하도록 배치된 N형 전계효과 트랜지스터를 구비한다. 따라서, 상기 감압 전압 컨버터 회로에서의 이 제2 트랜지스터는, 감압신호가 상대적으로 낮은 전압 디지털 신호로서 제공되는 것을 가능하게 할 수 있고, 감압 스위치가 보다 높은 전압들을 핸들링할 수도 있는 축적 커패시터에 결합되어 작동하게 한다. In some examples, the second resistance path includes an N-type field effect transistor arranged to connect the second resistance path to the ground connection according to the decompression signal. Thus, this second transistor in the decompression voltage converter circuit can enable the decompression signal to be provided as a relatively low voltage digital signal, and is coupled to an accumulation capacitor that the decompression switch may handle higher voltages. Let it work

일부 예들에서, 상기 제1 저항 경로는, 축적 커패시터의 제1 전극을 감압 스위치의 게이트에 순방향으로 접속하는 제3 감압회로 다이오드를 구비한다. 이 제3 감압회로 다이오드는, 상술한 제2 감압회로 다이오드와 관련지어 제공될 수 있어, 축적 커패시터의 제1 전극은 감압 스위치의 제2 접속부(예를 들면, 소스 접속부)에 또한, 병렬 다이오드들에 의해 감압 스위치의 게이트 접속부에 결합된다. 제3 감압회로 다이오드는, 제2 감압회로 다이오드와 같고, 결과 전압과 온도 변화가 이 2개의 다이오드의 병렬 응답에 의해 보상될 수 있는 것과 같은 구성을 갖도록 구성될 수 있다. In some examples, the first resistance path includes a third decompression circuit diode connecting the first electrode of the accumulation capacitor to the gate of the decompression switch in a forward direction. This third decompression circuit diode can be provided in connection with the above-described second decompression circuit diode, so that the first electrode of the accumulation capacitor is also connected to the second connection (eg source connection) of the decompression switch. Is coupled to the gate connection of the decompression switch. The third decompression circuit diode is the same as the second decompression circuit diode, and can be configured to have a configuration such that the resulting voltage and temperature change can be compensated by the parallel response of these two diodes.

일부 예들에서, 상기 드라이버 회로는, 감압 스위치용 게이트-소스 접속부를 제공하는 제1 감압회로 커패시터를 더 구비한다. 이 커패시터의 제공은, 특히, 이와는 달리 감압 스위치의 원하지 않는 전환을 야기할 수 있는 노이즈를 억제함으로써 상기 감압 스위치의 동작을 안정화할 수 있다. In some examples, the driver circuit further includes a first decompression circuit capacitor providing a gate-source connection for the decompression switch. The provision of this capacitor can, in particular, stabilize the operation of the depressurization switch by suppressing noise that may otherwise cause unwanted switching of the depressurization switch.

일부 예들에서, 상기 제1 저항 경로는, 제1 저항 경로의 적어도 일부와 병렬로 제2 감압회로 커패시터를 더 구비한다. 이 제2 감압회로 커패시터는, 그 회로에서의 노이즈를 한층 더 억제할 수 있고, 특히 전압 및 온도 변화에 대한 그들 각각의 경로의 동일한 보상을 할 수 있는 제1 감압회로 커패시터에 대한 유사한 구성을 갖도록 구성되어도 된다. In some examples, the first resistance path further includes a second decompression circuit capacitor in parallel with at least a portion of the first resistance path. This second decompression circuit capacitor can further suppress noise in the circuit, in particular to have a similar configuration for the first decompression circuit capacitor, which can make the same compensation of their respective path to voltage and temperature changes. It may be configured.

일부 예들에서, 상기 드라이버 회로는 승압신호와 감압신호를 제공하도록 구성된 제어회로를 더 구비하고, 이 제어회로는 전기 모터 코일에서의 전류 흐름이 실질적으로 제로일 때 상기 승압신호나 상기 감압신호의 어서션을 시작하도록 구성된다. 드라이버 회로가 전류 흐름이 실질적으로 제로일 때 그것의 전환이 발생하도록 드라이버 회로를 구성하는 것은, 상기 드라이버 회로의 부품들과 특히 승압 및 감압 스위치들이 상대적으로 "경량의"(즉, 약하여서 값싼) 디바이스들에 의해 제공되는 것을 한층 더 가능하게 한다. In some examples, the driver circuit further includes a control circuit configured to provide a boost signal and a decompression signal, the control circuit asserting the assertion of the boost signal or the decompression signal when the current flow in the electric motor coil is substantially zero. It is configured to start. Configuring the driver circuit so that its switching takes place when the current flow is substantially zero is that the components of the driver circuit and in particular the boost and decompression switches are relatively "light" (ie weak and cheap). It further enables what is provided by the devices.

일부 예들에서, 상기 제어회로는 상호 배타적으로 상기 승압신호와 감압신호를 어서트하도록 구성된다. 이것은, 상기 드라이버 회로의 부품들에 대한 추가의 보호 레벨을 제공할 수 있어, 스위치드 인덕턴스 승압 전압 컨버터 회로와 스위치드 인덕턴스 감압 전압 컨버터 회로 중 한쪽만이 임의의 주어진 시간에 동작하고, (특히 전류 구동방향에 대해) 2개간의 충돌이 회피된다. In some examples, the control circuit is configured to assert the boost signal and the decompression signal mutually exclusively. This may provide an additional level of protection for the components of the driver circuit such that only one of the switched inductance step-up voltage converter circuit and the switched inductance depressurization voltage converter circuit operates at any given time (especially the current driving direction). Collision between the two is avoided.

일부 예들에서, 상기 제어회로는 단일의 연속 펄스로서 상기 승압신호와 감압신호의 각각을 어서트하도록 구성된다. 이에 따라, 이 신호들을 제공하는 상기 제어회로가 디지털 제어 디바이스의 상대적으로 단순한 구성으로 제공될 수 있다. In some examples, the control circuit is configured to assert each of the boost signal and the decompression signal as a single continuous pulse. Thus, the control circuit providing these signals can be provided in a relatively simple configuration of the digital control device.

일부 예들에서 제공한, 스위치드 릴럭턴스 전기 모터의 적어도 2개의 전기 모터 코일을 구동하는 드라이버 보드는: 적어도 2개의 전기 모터 코일의 제1 전기 모터 코일을 구동하기 위한 제1 국면에 따른 제1 드라이버 회로; 및 적어도 2개의 전기 모터 코일의 제2 전기 모터 코일을 구동하기 위한 제2 국면에 따른 제2 드라이버 회로를 구비하고, 상기 제1 드라이버 회로와 상기 제2 드라이버 회로는 공동 전원에 의해 전원이 투입된다. 공동 전원에 의해 전원이 투입된 단일의 드라이버 보드상에 2개의 드라이버 회로를 함께 위치시키는 것은, 특히 제1 및 제2 드라이버 회로에 의해 구동되는 제1 및 제2 전기 모터 코일이 서로에 대해 동작의 반대 위상으로 배치될 때, 특별한 이점을 가질 수 있어, 상기 공동 전원에 대해 하나의 드라이버 회로에서의 전류 흐름이 상기 공동 전원에 대해 제2 드라이버 회로와 반대이기 때문에, 상기 전원상에 인출된 네트 전류가 상당히 감소될 수 있는데, 그 이유는 대다수의 전류 흐름이 제1 드라이버 회로와 제2 드라이버 회로 사이에 있거나 상기 드라이버 보드를 온 또는 오프할 수 없기 때문이다. In some examples, a driver board for driving at least two electric motor coils of a switched reluctance electric motor may comprise: a first driver circuit according to a first aspect for driving a first electric motor coil of at least two electric motor coils; ; And a second driver circuit according to a second aspect for driving a second electric motor coil of at least two electric motor coils, wherein the first driver circuit and the second driver circuit are powered by a common power source. . Positioning the two driver circuits together on a single driver board powered by a common power source is the reverse of operation of the first and second electric motor coils driven by the first and second driver circuits, in particular with respect to each other. When placed in phase, it can have special advantages, because the net current drawn on the power supply is because the current flow in one driver circuit for the common power source is opposite to the second driver circuit for the common power source. This can be significantly reduced because the majority of the current flow is between the first driver circuit and the second driver circuit or the driver board cannot be turned on or off.

일부 예들에서, 상기 드라이버 보드는, 제1 동작 스테이지에서 제1 전기 모터 코일이 제1 극성의 전류로 충전되고 제2 전기 모터 코일이 상기 제1 극성의 반대인 제2 극성의 전류로 충전되고; 제2 동작 스테이지에서 제1 전기 모터 코일이 제1 드라이버 회로의 축적 커패시터에 방전되고 제2 전기 모터 코일이 공동 전원에 방전되고; 제3 동작 스테이지에서 제1 전기 모터 코일이 제2 극성의 전류로 충전되고 제2 전기 모터 코일이 제1 극성의 전류로 충전되고; 제4 동작 스테이지에서 제1 전기 모터 코일이 공동 전원에 방전되고 제2 전기 모터 코일이 제2 드라이버 회로의 축적 커패시터에 방전되는, 4개의 동작 스테이지에서 상기 드라이버 보드를 동작시키도록 구성된 제어회로를 더 구비한다. 이에 따라, 이렇게 하여 각 드라이버 회로의 동작을 조정함으로써, 제1 및 제2 드라이버 회로에 의해 유도된 우세한 전류 흐름은 조정되어, 그 우세한 전류 흐름은 공동 전원에 및 공동 전원으로부터가 아닌 제1 드라이버 회로와 제2 드라이버 회로 사이에 있다. 예를 들면, 1A의 전류가 상기 전원으로부터 한쪽의 드라이버 회로에 나오는 구성에 있어서, 다른쪽의 드라이버 회로는 0.75A의 전류를 동시에 상기 전원에 되돌리고 있는 중일 수도 있다. 이 때문에, 상기 전원상에 도시된 네트는, 단지 0.25A일 뿐이고, 그렇다 하더라도, 제1 드라이버 회로와 제2 드라이버 회로의 그들 각각의 모터 코일에 대해 (동작의 위상면에서) 반대의 구성에 의해서, 1.75A의 전류는 각각의 모터 코일에서 흘러 자기장(따라서 전기 모터의 출력 토크)을 발생한다. 특히, 코일 에너지가 전류의 제곱에 비례하므로, 이것은 상기 전원으로부터 도시된 것보다 49배 많은 상기 모터 코일들에 전달된 에너지를 나타낸다(1.752/0.252=49). 다소 반직관적일지라도, 이러한 추가의 에너지는 상기 모터의 코일들 또는 드라이버 회로의 축적 커패시터에 이전에 저장되어 있고, 본 기술들에 의해 제공된 드라이버 회로는 전원 공급장치로부터 "프레쉬(fresh)" 에너지를 그것의 각각의 위상을 갖는 각 사이클에서 모터 코일에 제공하는 대신에, 이것이 상기 모터 코일과 저장회로 사이에서 효율적으로 전후로 이동되는 것을 가능하게 한다는 것이, 기억되어야 한다.In some examples, the driver board may include: in a first operating stage, a first electric motor coil is charged with a current of a first polarity and a second electric motor coil is charged with a current of a second polarity opposite of the first polarity; In a second stage of operation, the first electric motor coil is discharged to the accumulation capacitor of the first driver circuit and the second electric motor coil is discharged to the common power source; In a third stage of operation the first electric motor coil is charged with a current of a second polarity and the second electric motor coil is charged with a current of a first polarity; Further comprising a control circuit configured to operate the driver board in four operating stages in which the first electric motor coil is discharged to the common power source and the second electric motor coil is discharged to the accumulation capacitor of the second driver circuit in the fourth operation stage. Equipped. Thus, by adjusting the operation of each driver circuit in this way, the prevailing current flow induced by the first and second driver circuits is adjusted so that the prevailing current flow is in the common power source and not in the common power source. And between the second driver circuit. For example, in a configuration in which a current of 1 A flows from one power supply to one driver circuit, the other driver circuit may be simultaneously returning 0.75 A current to the power supply. For this reason, the net shown on the power supply is only 0.25A, and even so, by the opposite configuration (in terms of phase of operation) for their respective motor coils of the first driver circuit and the second driver circuit. A current of 1.75 A flows out of each motor coil to generate a magnetic field (and thus the output torque of the electric motor). In particular, since coil energy is proportional to the square of the current, this represents 49 times more energy delivered to the motor coils than shown from the power source (1.75 2 /0.25 2 = 49). Although somewhat counterintuitive, this additional energy has previously been stored in the motor's coils or in the accumulating capacitor of the driver circuit, and the driver circuit provided by the present techniques draws "fresh" energy from the power supply. It should be remembered that instead of providing the motor coil in each cycle with its respective phase, it enables it to be efficiently moved back and forth between the motor coil and the storage circuit.

일부 예들에서, 스위치드 릴럭턴스 전기 모터의 6개의 전기 모터 코일을 구동하도록 구성되고, 그 6개의 전기 모터 코일들의 각각의 전기 모터 코일을 각각 구동하기 위한 제1 국면에 따른 6개의 각각의 드라이버 회로들을 구비하고, 상기 제어회로는 6개의 드라이버 회로들을 3개의 쌍으로 구동하도록 구성되고, 제1 드라이버 회로는 제4 드라이버 회로와 쌍으로 되고, 제2 드라이버 회로는 제5 드라이버 회로와 쌍으로 되고, 제3 드라이버 회로는 제6 드라이버 회로와 쌍으로 되며, 드라이버 회로들의 쌍마다 상기 제어회로는 해당 쌍의 한쪽의 드라이버 회로의 승압신호를 해당 쌍의 다른쪽의 드라이버 회로의 감압신호와 동시에 어서트하도록 구성된다. 이렇게 6개의 각각의 드라이버 회로들을 한쪽의 드라이버 보드상의 동일한 장소에 배치하는 것은, 3개의 쌍들의 드라이버 회로간의 조정을 용이하게 하고, 특히 스위치드 릴럭턴스 전기 모터에서 6개의 인접한 전기 모터 코일들을 구동하는데 유용하다. 6개의 인접한 전기 모터 코일들은, 예를 들면 스위치드 릴럭턴스 전기 모터가 고정자 치와 회전자 치와의 비율이 3:2이도록 구성될 때 중요할 수 있어, (각각의 코일들이 감긴) 6개의 인접한 고정자 치에 대해서 2개만이 고정자에서 회전자의 임의의 주어진 방향에 대한 회전자 치와 정렬될 것이다. 따라서, 이 6개의 인접한 고정자 치의 코일들에 대해서, 그들 중 정확히 2개는 임의의 시간에 전력을 필요로 하고, 게다가 이들은 (한쪽의 코일을 구동하는) 한쪽의 채널이 전원으로부터 전류를 당길 때, (다른쪽 코일을 구동하는) 다른쪽의 채널이 그것을 역으로 제공중이도록 배치될 수 있고, 네트 효과는, 해당 사이클상의 적은 퍼센트의 손실을 회복하는데 필요한 것보다 많은 에너지를 위한 전원을 이용하지 않고 (동일한 드라이버 보드상에서) 제공 채널로부터 직접 상기 당기는 채널에 직접 진행하는 에너지다. In some examples, the six respective driver circuits according to the first aspect are configured to drive six electrical motor coils of the switched reluctance electric motor, each for driving each electrical motor coil of the six electrical motor coils. Wherein the control circuit is configured to drive six driver circuits in three pairs, the first driver circuit is paired with a fourth driver circuit, the second driver circuit is paired with a fifth driver circuit, and The third driver circuit is paired with the sixth driver circuit, and for each pair of driver circuits, the control circuit is configured to assert the boost signal of one driver circuit of the pair simultaneously with the decompression signal of the other driver circuit of the pair. do. This arrangement of six individual driver circuits in the same location on one driver board facilitates coordination between the three pairs of driver circuits and is particularly useful for driving six adjacent electric motor coils in a switched reluctance electric motor. Do. Six adjacent electric motor coils may be important, for example when the switched reluctance electric motor is configured such that the ratio of the stator teeth to the rotor teeth is 3: 2, so that six adjacent stators (each coil wound) Only two for the teeth will be aligned with the rotor values for any given direction of the rotor in the stator. Thus, for these six adjacent stator tooth coils, exactly two of them need power at any time, and moreover, when they pull current from one power source (drives one coil), The other channel (which drives the other coil) can be arranged to provide it in reverse, and the net effect is without using a power source for more energy than necessary to recover a small percentage of the loss in that cycle. The energy that goes directly to the pulling channel directly from the providing channel (on the same driver board).

일부 예들에서, 상기 제어회로는 드라이버 회로들의 각 쌍을 선택적으로 사용 불가능하도록 구성된다. 비록 전기 코일 모터가 드라이버 회로의 3개의 쌍 전부가 사용 가능한 상태로 되어 가장 강력하게 동작하지만, 3개의 쌍 전부는 전기 모터가 동작하기 위해 작동되는 것이 필요하지 않고, 이 때문에 전기 모터는, 드라이버 회로들의 쌍 중 적어도 하나가 사용 불가능할 때 저전력 구성으로 작동될 수 있다. In some examples, the control circuitry is configured to selectively disable each pair of driver circuits. Although the electric coil motor operates most powerfully with all three pairs of driver circuits available, all three pairs do not need to be operated for the electric motor to operate, which is why the electric motor Can be operated in a low power configuration when at least one of the pairs of terminals is unavailable.

일부 예들에서는, 서로 상관없이 스위치드 릴럭턴스 전기 모터의 24개의 전기 모터 코일을 구동하도록 구성되고, 적어도 6상 동작 사이클의 선택된 위상에 대해 24개의 전기 모터 코일의 각각을 구동하도록 구성된, 제2 국면에 따른 4개의 드라이버 보드들을 구비하는, 스위치드 릴럭턴스 전기 모터 드라이버 장치를 제공한다. In some examples, in a second aspect, configured to drive 24 electrical motor coils of a switched reluctance electric motor independent of each other, and configured to drive each of the 24 electrical motor coils for a selected phase of at least a six phase operating cycle. Provided is a switched reluctance electric motor driver device having four driver boards according.

일부 예들에서, 상기 스위치드 릴럭턴스 전기 모터 드라이버 장치는, 각 드라이버 보드를 선택적으로 사용 불가능하도록 구성된다. 따라서, 각 드라이버 보드는, 스위치드 릴럭턴스 전기 모터의 24개의 전기 모터 코일들 중 6개를 구동하도록 구성되고, 따라서, 예를 들면 상기 전기 모터의 사분면에 해당하여도 된다. 따라서, 전기 모터의 각 사분면은 저전력 구성으로 전기 모터를 작동하기 위해서 선택적으로 오프로 전환되어도 된다. In some examples, the switched reluctance electric motor driver device is configured to selectively disable each driver board. Thus, each driver board is configured to drive six of the 24 electric motor coils of the switched reluctance electric motor, and thus may correspond, for example, to a quadrant of the electric motor. Thus, each quadrant of the electric motor may be selectively turned off to operate the electric motor in a low power configuration.

일부 예들에서, 상기 스위치드 릴럭턴스 전기 모터 드라이버 장치는, 제2 국면에 따라 8개의 드라이버 보드를 구비하고, 적어도 6상 동작 사이클에서 스위치드 릴럭턴스 전기 모터의 48개의 전기 모터 코일들을 구동하도록 구성되고, 여기서 전기 모터의 쌍들은 적어도 6상 사이클의 동일한 위상으로 구동된다. 예를 들면, 전기 모터는, 전기 모터의 종방향 길이를 2개의 파트로 분할하는 2개의 별개의 고정자부들을 갖도록 구성되어도 된다. 따라서, 본 기술들에 의하면, 48개의 전기 모터 코일들의 각각은, 개별적으로 제어 및 구동되지만, 일부 예들에서 2개의 고정자부들은 서로 병렬로 구동되도록 구성되어, 위상 사이클의 동일한 위상이, 한쪽이 각 고정자부인 2개의 전기 모터 코일들에 인가된다. In some examples, the switched reluctance electric motor driver device comprises eight driver boards in accordance with a second aspect and is configured to drive 48 electric motor coils of the switched reluctance electric motor in at least six phase operating cycles, The pairs of electric motors here are driven in the same phase of at least six phase cycles. For example, the electric motor may be configured to have two separate stator parts that divide the longitudinal length of the electric motor into two parts. Thus, according to the techniques, each of the 48 electric motor coils is individually controlled and driven, but in some examples the two stator parts are configured to be driven in parallel with each other so that the same phase of the phase cycle is equal to one side. It is applied to two electric motor coils which are stator parts.

일부 예들에서 제공한 전기 모터를 구동하는 드라이버 회로의 작동방법은: 전원으로부터의 제1 극성의 전류로 전기 모터 코일을 충전하는 단계; 전기 모터 코일을 드라이버 회로의 축적 커패시터에 방전하는 단계; 드라이버 회로의 축적 커패시터로부터 상기 제1 극성과 반대의 제2 극성의 전류로 전기 모터 코일을 충전하는 단계; 및 전기 모터 코일을 전원에 방전하는 단계를 포함한다. A method of operating a driver circuit for driving an electric motor provided in some examples includes: charging an electric motor coil with a current of a first polarity from a power source; Discharging the electric motor coil to an accumulation capacitor in the driver circuit; Charging the electric motor coil with a current of a second polarity opposite to the first polarity from an accumulation capacitor of a driver circuit; And discharging the electric motor coil to a power source.

일부 예들에서 제공한 전기 모터 코일을 구동하는 드라이버 회로는: 전원으로부터의 제1 극성의 전류로 전기 모터 코일을 충전하는 수단; 전기 모터 코일을 드라이버 회로의 축적 커패시터에 방전하는 수단; 드라이버 회로의 축적 커패시터로부터 상기 제1 극성과 반대의 제2 극성의 전류로 전기 모터 코일을 충전하는 수단; 및 전기 모터 코일을 전원에 방전하는 수단을 구비한다. The driver circuit for driving the electric motor coil provided in some examples includes: means for charging the electric motor coil with a current of a first polarity from a power source; Means for discharging the electric motor coil to an accumulation capacitor in the driver circuit; Means for charging an electric motor coil with a current of a second polarity opposite to the first polarity from an accumulation capacitor of a driver circuit; And means for discharging the electric motor coil to a power source.

일부 예들에서 제공한 장치는, 회전자부와 고정자부로 이루진 스위치드 릴럭턴스 전기 모터-상기 회전자부는 복수의 회전자 치를 구비하고, 상기 고정자부는 적어도 12개의 고정자 치를 구비하고, 각 고정자 치는 각각의 코일로 감겨진다-; 및 스위치드 릴럭턴스 전기 모터의 코일들의 전기 모터 코일을 구동하는 모터 드라이버 회로를 구비하고, 상기 모터 드라이버 회로는, 전기 모터 코일에 결합되도록 배치된 입력노드와 축적 커패시터로 이루어진 스위치드 인덕턴스 승압 전압 컨버터 회로; 및 상기 입력노드와 상기 축적 커패시터로 이루어진 스위치드 인덕턴스 감압 전압 컨버터 회로를 구비하고, 상기 스위치드 인덕턴스 승압 전압 컨버터 회로의 인덕턴스와 스위치드 인덕턴스 감압 전압 컨버터 회로의 인덕턴스는 입력노드가 전기 모터 코일에 결합될 때 제공되고, 상기 스위치드 인덕턴스 승압 전압 컨버터 회로의 출력은 축적 커패시터에 걸쳐 생긴 전압이고, 스위치드 인덕턴스 감압 전압 컨버터 회로의 입력은 축적 커패시터에 걸쳐 생긴 전압이다. The apparatus provided in some examples comprises a switched reluctance electric motor consisting of a rotor portion and a stator portion, the rotor portion having a plurality of rotor teeth, the stator portion having at least 12 stator teeth, each stator tooth being a respective one. Coiled with a coil; And a motor driver circuit for driving the electric motor coil of the coils of the switched reluctance electric motor, the motor driver circuit comprising: a switched inductance step-up voltage converter circuit comprising an input node and an accumulation capacitor arranged to be coupled to the electric motor coil; And a switched inductance reduced voltage converter circuit comprising the input node and the storage capacitor, wherein the inductance of the switched inductance boosted voltage converter circuit and the inductance of the switched inductance reduced voltage converter circuit are provided when the input node is coupled to an electric motor coil. The output of the switched inductance step-up voltage converter circuit is a voltage across the accumulation capacitor, and the input of the switched inductance step-down voltage converter circuit is a voltage across the accumulation capacitor.

이하, 일부의 특별한 예들에 대해 첨부도면들을 참조하여 설명하겠다. Some special examples will now be described with reference to the accompanying drawings.

도 1은 일례에서 스위치드 릴럭턴스 전기 모터 시스템(10)을 개략적으로 도시한 것이다. 그 전기 모터는, 2개의 고정자부(14, 16)내에서 회전하도록 구성된 회전자부(12)를 구비한다. 이 회전자부는, 방사상으로 외향으로 연장되고 상기 고정자부 14와 16 양쪽을 통해 상기 회전자부의 길이를 따라 움직이는 종방향 스파인(spine)들을 구성하는 16개의 회전자 치를 갖도록 구성된다. 각 고정자부는, 내향으로 연장되고 또한 각 고정자부의 길이를 따라 움직이는 종방향 스파인들을 구성하는 24개의 고정자 치를 갖도록 구성된다. 각 고정자 치에는, 다수의 턴(turn)-이 경우에는 약 2백 턴으로 이루어진 코일이 감겨 있다. 도 1에 도시된 예에서, 상기 고정자 치 코일들에 전원을 투입하여서 발생된 자기장은 상기 모터가 상기 회전자상의 자기장들의 작용에 의해 회전되게 하므로, 상기 회전자 치상에 코일들이 없다. 1 schematically illustrates a switched reluctance electric motor system 10 in one example. The electric motor has a rotor portion 12 configured to rotate in two stator portions 14, 16. The rotor portion is configured to have 16 rotor teeth extending radially outwardly and constituting longitudinal spines moving along the length of the rotor portion through both the stator portions 14 and 16. Each stator portion is configured to have 24 stator teeth that extend inwardly and constitute longitudinal spines moving along the length of each stator portion. Each stator tooth is wound with a number of turns, in this case a coil of about 200 turns. In the example shown in Fig. 1, the magnetic field generated by applying power to the stator tooth coils causes the motor to rotate by the action of the magnetic fields on the rotor, so there are no coils on the rotor tooth.

상기 전기 모터 시스템(10)은, 상기 연관된 제어회로(22)에 의해 제어되도록 구성된 고정자 코일 드라이버 회로(20)를 더 구비한다. 전원 공급장치(24)는, 상기 고정자 코일 드라이버 회로와 상기 모터의 고정자 코일들에 모두 결합된다. 이 때문에, 상기 고정자 코일들과 상기 전원 공급장치(24)간에, 또한 상기 고정자 코일들과 상기 고정자 코일 드라이버 회로(20)간에 모두 전류 흐름이 있을 수 있다. 이러한 배치의 의미는, 또 다른 도면의 설명으로부터 명백해질 것이다. The electric motor system 10 further includes a stator coil driver circuit 20 configured to be controlled by the associated control circuit 22. The power supply 24 is coupled to both the stator coil driver circuit and the stator coils of the motor. Because of this, there may be current flow both between the stator coils and the power supply 24 and between the stator coils and the stator coil driver circuit 20. The meaning of this arrangement will become apparent from the description of another figure.

도 2는 단일 고정자 코일과 연관된 상기 고정자 코일 드라이버 회로의 주요 부품을 개략적으로 도시한 것이다. 본질적으로, 도 2에 도시된 상기 회로는, 스위치드 인덕턴스 승압 전압 컨버터 회로와 스위치드 인덕턴스 감압 전압 컨버터 회로의 조합이다. 상기 스위치드 인덕턴스 승압 전압 컨버터 회로는 상기 승압 다이오드(30)와 상기 승압 스위치(32)를 구비하고, 상기 스위치드 인덕턴스 감압 전압 컨버터 회로는 상기 감압 다이오드(34)와 상기 감압 스위치(36)를 구비한다. 상기 스위치드 인덕턴스 승압 전압 컨버터 회로와 상기 스위치드 인덕턴스 승압 전압 컨버터 회로는, 상기 축적 커패시터(38)를 공유한다. 또한, 각각은 상기 입력노드(44)를 거쳐, 본 회로와 상기 전원 공급장치(42)에 의해 구동된 고정자 코일(40)에 접속된다. 상기 승압 스위치(32)와 상기 감압 스위치(36)용 제어신호들, 즉 상기 승압신호와 상기 감압신호 각각은, (여기서는 도 1에 도시된 것처럼 동일한 제어회로(22)로 표현된) 상기 제어회로에 의해 발생된다. Figure 2 schematically shows the main parts of the stator coil driver circuit associated with a single stator coil. In essence, the circuit shown in FIG. 2 is a combination of a switched inductance boosted voltage converter circuit and a switched inductance reduced voltage converter circuit. The switched inductance step-up voltage converter circuit includes the step-up diode 30 and the step-up switch 32, and the switched inductance step-down voltage converter circuit includes the step-down diode 34 and the step-down switch 36. The switched inductance boosted voltage converter circuit and the switched inductance boosted voltage converter circuit share the accumulation capacitor 38. Further, each is connected to the stator coil 40 driven by the present circuit and the power supply 42 via the input node 44. The control signals for the boost switch 32 and the decompression switch 36, that is, the boost signal and the decompression signal, respectively, are represented by the same control circuit 22 as shown in FIG. 1. Is caused by.

동작상, 도 2의 상기 예의 승압신호와 감압신호는 상호 배타적으로 상기 제어회로(22)에 의해 어서트되어 상기 고정자 코일(40)에 전원이 투입되게 되고, 게다가 쌍방향으로 구동되게 되고, 이때, 전류를, ("승압" 작동 동안에) 상기 고정자 코일을 통해 일 방향으로 흐르게 하고 나서 ("감압" 작동 동안에) 상기 고정자 코일을 통해 다른 방향으로 흐르게 한다. 상기 승압신호를 어서트하여 상기 승압 스위치(32)가 닫히게(도통하게) 함으로써, 상기 전원 공급장치(42)에서 제공한 공급 전압이 상기 고정자 코일(40)에 인가되게 한다. 상기 승압신호는, 상기 고정자 코일에서의 전류 흐름이 상기 모터의 작동 동안 상기 필요한 자기장을 발생중일 때까지 적절한 기간에 어서트된다. 상기 승압신호가 스위치 오프될 때, 즉 상기 승압 스위치(32)가 열리면, 에너지가 상기 코일로부터 소모되므로 (상기 승압 다이오드(30)를 거쳐) 전류가 계속 흐른다. 상기 고정자 코일(40)로부터 소모된 이 에너지는, 상기 축적 커패시터(38)를 충전하여서 축적된다. 이것은, 상기 코일에서의 전류를 차단하는 정전형 전압으로 상기 축적 커패시터를 빠르게 승압시킨다. In operation, the step-up signal and the depressurization signal of the example of FIG. 2 are mutually exclusively asserted by the control circuit 22 to supply power to the stator coil 40, and to be driven in both directions. Is flowed in one direction through the stator coils (during "press-up" operation) and then in the other direction through the stator coils (during "decompression" operation). By asserting the boost signal so that the boost switch 32 is closed (conducted), the supply voltage provided from the power supply device 42 is applied to the stator coil 40. The boost signal is asserted in an appropriate period until the current flow in the stator coil is generating the required magnetic field during operation of the motor. When the boost signal is switched off, that is, when the boost switch 32 is opened, current continues to flow (via the boost diode 30) since energy is consumed from the coil. This energy consumed from the stator coil 40 is accumulated by charging the accumulation capacitor 38. This quickly boosts the accumulation capacitor to an electrostatic voltage that blocks the current in the coil.

그리고, 축적 커패시터(38)에 축적된 이 "승압된 전압"은, 역방향으로 상기 고정자 코일(40)을 통전시키는데 이용 가능하다. 이것이 필요하면, 상기 감압신호가 어서트되어 상기 감압 스위치(36)가 닫히게(도통하게) 하고, 이전에 승압된 전압은 상기 승압 위상과 역방향으로 상기 고정자 코일(40)에 (감압 다이오드 34를 거쳐) 인가될 수 있다. This "stepped-up voltage" accumulated in the storage capacitor 38 can be used to energize the stator coil 40 in the reverse direction. If this is necessary, the decompression signal is asserted to cause the decompression switch 36 to close (conduct), and the previously boosted voltage is applied to the stator coil 40 (via a decompression diode 34) in the reverse direction of the boost phase. Can be applied.

도 3은, 상기 고정자 코일 전류를 먼저 상기 승압신호의 어서션에 의한 일(예를 들면, 포지티브) 방향으로 구동시킨 후, 상기 고정자 코일 전류를 상기 감압신호의 어서션에 의한 타(예를 들면, 네가티브) 방향으로 구동시키는, 도 2에 도시된 상기 회로의 순환 동작을 도시한 것이다. 상기 감압신호의 어서션은 상기 고정자 코일 전류가 0으로 떨어질 때까지 일어나지 않는다는 것을 주목한다. 이것이 의미하는 것은, 상기 드라이버 회로에 있어서 전압들은 전류가 낮을 때 스위칭되고, 전류들은 전압이 낮을 때 스위칭되어, 그 스위칭 디바이스에서의 전력 소모를 아주 작게 한다는 것이다. 도 5a, 5b 및 도 6에 도시된 예를 참조하여 보다 상세히 설명하는 것처럼, 이것은, 비교적 경량의 스위치들(예를 들면, 보다 값비싼 IGBT들 대신에, MOSFET들)이 상기 회로에서의 스위치들로서 사용될 수 있다는 것을 의미한다. 3 shows that the stator coil current is first driven in one (eg, positive) direction by the assertion of the boost signal, and then the stator coil current is driven by the assertion of the decompression signal (eg, negative). Fig. 2 shows the circular operation of the circuit shown in Fig. 2, which is driven in the direction of?). Note that the assertion of the decompression signal does not occur until the stator coil current drops to zero. This means that in the driver circuit, the voltages are switched when the current is low, and the currents are switched when the voltage is low, thus minimizing the power consumption at the switching device. As will be explained in more detail with reference to the examples shown in FIGS. 5A, 5B and 6, this means that relatively lightweight switches (eg MOSFETs instead of more expensive IGBTs) are used as switches in the circuit. It can be used.

전기 모터 고정자 코일들을 구동하는 것에 대한 본 기술의 특별한 이점을, 일례에서 2개의 고정자 코일이 구동되는 4위상 처리를 도시하는 도 4로부터 알 수 있다. 2개의 고정자 코일은, 각각, 공동(DC) 전원 공급장치와 그들 자신의 각각의 코일 드라이버 회로에 결합된다. A particular advantage of the present technology for driving electric motor stator coils can be seen from FIG. 4, which shows a four-phase process in which two stator coils are driven in one example. The two stator coils are each coupled to a common (DC) power supply and their own respective coil driver circuit.

제1 위상에서는, 모터 코일 양쪽이 충전되지만, 반대의 방향으로 충전된다. 제1 모터 코일은 상기 공동 전원 공급장치로부터의 제1 극성의 전류로 충전되고, 제2 모터 코일은 상기 제2 드라이버 회로의 상기 축적 커패시터로부터의 제2(반대의) 극성의 전류로 충전된다. 도면에 주어진 예에서, 상기 전원 공급장치로부터의 1.6A가 상기 제1 코일에 제공되고, 상기 제2 드라이버 회로의 상기 축적 커패시터로부터 얻어지는 1.3A가 상기 제2 코일을 거쳐 상기 전원 공급장치에 복귀된다. 그 결과, 네트 0.3A 공급 부하의 경우, 2.9A에 대응한 총 코일 램프 업(ramp up)이 이루어진다. In the first phase, both motor coils are charged, but in opposite directions. The first motor coil is charged with a current of a first polarity from the common power supply, and the second motor coil is charged with a current of a second (opposite) polarity from the accumulation capacitor of the second driver circuit. In the example given in the figure, 1.6 A from the power supply is provided to the first coil, and 1.3 A obtained from the accumulation capacitor of the second driver circuit is returned to the power supply via the second coil. . As a result, for a net 0.3 A supply load, a total coil ramp up corresponding to 2.9 A is achieved.

제2 위상에서는, 모터 코일 양쪽이 방전되고, 다시 반대의 방향으로 방전된다. 제1 모터 코일은 상기 제1 드라이버 회로의 상기 축적 커패시터에 방전되고, 상기 제2 전기 모터 코일은 상기 공동 전원 공급장치에 방전된다. 본 도면에 주어진 예에서, 1.6A가 상기 제1 코일로부터 상기 제1 드라이버 회로의 상기 축적 커패시터에 통과되고, 1.3A가 상기 전원 공급장치에 복귀되어 상기 제2 코일로부터 얻어진다. 그 결과, -1.3A에서 0으로 떨어지는 네트 공급 부하의 경우, 2.9A의 총 코일 램프 다운(ramp down)이 이루어진다. In the second phase, both of the motor coils are discharged and again discharged in opposite directions. The first motor coil is discharged to the accumulation capacitor of the first driver circuit, and the second electric motor coil is discharged to the common power supply. In the example given in this figure, 1.6A is passed from the first coil to the accumulation capacitor of the first driver circuit and 1.3A is returned to the power supply to obtain from the second coil. As a result, for a net supply load dropping from -1.3 A to zero, a total coil ramp down of 2.9 A is achieved.

제3 위상에서는, 모터 코일 양쪽이 다시 충전되고, 반대의 방향으로 상기 제1 위상에서 충전된다. 제1 모터 코일은 상기 제1 드라이버 회로의 상기 축적 커패시터로부터의 상기 제2 극성의 전류로 충전되고, 상기 제2 모터 코일은 상기 공동 전원 공급장치로부터 상기 제1 극성의 전류로 충전된다. 본 도면에 주어진 예에서, 상기 제1 드라이버 회로의 상기 축적 커패시터로부터 얻어지는 1.3A가 상기 제1 코일을 거쳐 상기 전원 공급장치에 복귀되고, 상기 전원 공급장치로부터의 1.6A가 상기 제2 코일에 제공된다. 그 결과, 네트 0.3A의 공급 부하의 경우, 2.9A에 대응한 총 코일 램프 업이 이루어진다. In the third phase, both motor coils are charged again and charged in the first phase in the opposite direction. The first motor coil is charged with the current of the second polarity from the accumulation capacitor of the first driver circuit, and the second motor coil is charged with the current of the first polarity from the common power supply. In the example given in this figure, 1.3 A obtained from the accumulation capacitor of the first driver circuit is returned to the power supply via the first coil, and 1.6 A from the power supply is provided to the second coil. do. As a result, in the case of a supply load of 0.3 A of nets, the total coil ramp-up corresponding to 2.9 A is achieved.

끝으로, 제4 위상에서는, 모터 코일 양쪽이 다시 방전된다. 상기 제1 모터 코일은 상기 공동 전원 공급장치에 방전되고, 상기 제2 전기 모터 코일은 상기 제2 드라이버 회로의 상기 축적 커패시터에 방전된다. 본 도면에 주어진 예에서, 1.3A가 상기 전원 공급장치에 복귀되어 상기 제1 코일로부터 얻어지고, 또한 1.6A가 상기 제2 코일로부터 상기 제2 드라이버 회로의 상기 축적 커패시터에 통과된다. 그 결과, -1.3A에서 0으로 떨어지는 네트 공급 부하의 경우, 2.9A의 총 코일 램프 다운이 이루어진다. Finally, in the fourth phase, both motor coils are discharged again. The first motor coil is discharged to the common power supply, and the second electric motor coil is discharged to the accumulation capacitor of the second driver circuit. In the example given in this figure, 1.3 A is returned to the power supply and obtained from the first coil, and 1.6 A is passed from the second coil to the accumulation capacitor of the second driver circuit. As a result, for a net supply load dropping from -1.3 A to zero, a total coil ramp down of 2.9 A is achieved.

이제, 일례에서의 드라이버 회로의 구성의 보다 많은 상세를 도 5a, 5b 및 도 6을 참조하여 설명한다. 상기 스위치드 인덕턴스 승압 전압 컨버터 회로는 도 5a에서 따로따로 표현되고, 상기 스위치드 인덕턴스 감압 전압 컨버터 회로는 도 5b에서 따로따로 표현되고, 상기 스위치드 인덕턴스 승압 전압 컨버터 회로와 상기 스위치드 인덕턴스 감압 전압 컨버터 회로 양쪽을 갖는 상기 조합된 드라이버 회로는 도 6에 도시되어 있다. Now, more details of the configuration of the driver circuit in the example will be described with reference to FIGS. 5A, 5B and 6. The switched inductance boosted voltage converter circuit is represented separately in FIG. 5A, and the switched inductance reduced voltage converter circuit is represented separately in FIG. 5B, and has both the switched inductance boosted voltage converter circuit and the switched inductance reduced voltage converter circuit. The combined driver circuit is shown in FIG.

도 5a의 상기 스위치드 인덕턴스 승압 전압 컨버터 회로에 있어서, 상기 승압 스위치는 상기 NMOS(50)에 의해 구성되고, 상기 축적 커패시터(CSTORE)는 33μF 커패시터(52)에 의해 구성된다. 또한, 상기 승압 다이오드D1(54)에 추가하여, 본 예에서는 2개의 추가의 다이오드 D2(56)와 D3(58)이 제공된다는 것을 주목한다. 상기 승압 전압 컨버터 회로는 상기 고정자 코일(60)과 상기 150V DC 전원 공급장치(62)에 결합된다. In the switched inductance boosted voltage converter circuit of FIG. 5A, the boost switch is configured by the NMOS 50, and the storage capacitor CSTORE is configured by a 33 μF capacitor 52. It is also noted that in addition to the boosting diode D1 54, two additional diodes D2 56 and D3 58 are provided in this example. The boosted voltage converter circuit is coupled to the stator coil 60 and the 150V DC power supply 62.

도 5b의 상기 스위치드 인덕턴스 감압 전압 컨버터 회로에서는, 상기 축적 커패시터(CSTORE)가 도 5a에 도시된 것과 같은 동일한 33μF 커패시터(52)이다는 것을 주목하는 것이 중요하다. 도 5a 및 5b에 라벨이 붙여진 것처럼, 상기 커패시터(52)에 걸쳐 생긴 전압은, 도 5a의 상기 스위치드 인덕턴스 승압 전압 컨버터 회로의 출력으로서 도시될 수 있고 도 5b의 상기 스위치드 인덕턴스 감압 전압 컨버터 회로의 입력으로서 도시될 수 있다. 또한, 상기 감압 전압 컨버터 회로는 상기 고정자 코일(60)과 상기 150V DC 전원 공급장치(62)에 결합된다. 도 5b에 도시된 예에서, 상기 감압 스위치는, 상기 PMOS(64)에 의해 구성된다. 상기 감압 다이오드 66(D4)에 추가하여, 본 예에서는 2개의 추가의 다이오드 68 및 70(D5 및 D6)이 설치되어 있다. 끝으로, 도 5b의 상기 스위치드 인덕턴스 감압 전압 컨버터 회로도, 상기 감압 스위치(PMOS 64)의 게이트에 결합된 기준회로를 구비한다. 이 기준회로는, NMOS(72), 레지스터(74, 76, 78)(R7, R8 및 R9), 커패시터(80, 82)(C2 및 C3) 및 다이오드(84)(D7)로 구성된다. In the switched inductance depressurization voltage converter circuit of FIG. 5B, it is important to note that the accumulation capacitor CSTORE is the same 33 μF capacitor 52 as shown in FIG. 5A. As labeled 5A and 5B, the voltage across the capacitor 52 can be shown as the output of the switched inductance boosted voltage converter circuit of FIG. 5A and the input of the switched inductance reduced voltage converter circuit of FIG. 5B. It can be shown as. In addition, the reduced voltage converter circuit is coupled to the stator coil 60 and the 150V DC power supply 62. In the example shown in FIG. 5B, the depressurization switch is configured by the PMOS 64. In addition to the pressure-sensitive diode 66 (D4), two additional diodes 68 and 70 (D5 and D6) are provided in this example. Finally, the switched inductance reduced voltage converter circuit of FIG. 5B includes a reference circuit coupled to the gate of the reduced pressure switch PMOS 64. This reference circuit is composed of NMOS 72, resistors 74, 76 and 78 (R7, R8 and R9), capacitors 80 and 82 (C2 and C3) and diode 84 (D7).

이제, 도 6을 참조하여, 본 예에 있어서 풀 드라이버 회로의 스위치드 인덕턴스 승압 전압 컨버터 회로와 스위치드 인덕턴스 감압 전압 컨버터 회로를 조합된 구성으로 도시하는 구성에 대한 보다 상세 내용을 설명한다. 도 6의 드라이버 회로의 부품들이 도 5a 및 5b에 도시된 부품들과 같은 참조번호인 것은, 이 후자의 별도의 표시는 상기 풀 드라이버 회로의 각 부품이 속하는 각각의 부분을 강조하기 위해 별도로 도시되어야만 하기 때문이다. Referring now to FIG. 6, a more detailed description will be given of the configuration showing the switched inductance boosted voltage converter circuit and the switched inductance reduced voltage converter circuit of the full driver circuit in a combined configuration in this example. The parts of the driver circuit of FIG. 6 have the same reference numerals as the parts shown in FIGS. 5A and 5B, and this latter separate marking must be shown separately to highlight each part to which each part of the full driver circuit belongs. Because.

본 예에서 설치된 각종 추가의 다이오드들(즉, 도 2에 도시된 상기 승압 다이오드와 감압 다이오드에 더하여)은 다용도이지만, 그 다이오드들이 작동하는 전반적으로 특별한 역할은, 모터 코일의 사이즈와 그 모터에 필요한 공급전압(예를 들면, 35mH 코일 및 150V DC 전원 공급장치)에도 불구하고, 중요한 스위칭 디바이스들(승압 스위치 50 및 감압 스위치 64)이 (이를테면, 보다 많이 비싼 IGBT 디바이스들 대신에) 매우 싼 MOSFET 디바이스들로 구성되는 것을 가능하게 하기 위함이다. 이러한 종류의 구성을 갖는 모터의 작동과 연관된 큰 EMF와 신속한 전압 변화는, (오프라고 가정될 때 그들이 턴 온되는) 전압과 게이트스텝의 손실을 일으킬 가능성이 있어서, 이 다이오드들은, 본 회로 전체에 걸쳐 사용되어 상기 스위치들을 보호하는 전력 차단을 제공한다. 또한, 이 다이오드들은, 상기 스위치드 인덕턴스 승압 전압 컨버터 회로와 상기 스위치드 인덕턴스 감압 전압 컨버터 회로를 분리하는 역할을 하여, 한쪽의 작동이 다른 쪽의 부품들에 대한 손상 위험이 없다. 예를 들면, 상기 감압 전압 컨버터 회로에서 PMOS(64)의 양쪽에 배치된 다이오드 68과 70(D5와 D6)의 조합은, 상기 코일로부터 방전하는 전류 흐름의 전력이, 상기 드라이버 회로의 "승압" 작동 모드 동안에 그 PMOS를 온 및 오프시키는 것을 방지한다(그래서, 그 승압 모드의 정확한 작동에 악영향을 주고 상기 감압 전압 컨버터 회로의 이 나머지 부품들에 대한 손상 위험이 있다). The various additional diodes installed in this example (ie, in addition to the boosting diode and the reducing diode shown in Fig. 2) are versatile, but the overall special role in which they operate is required for the size of the motor coil and for the motor. Despite the supply voltage (e.g. 35mH coil and 150V DC power supply), important switching devices (boost switch 50 and decompression switch 64) are very cheap MOSFET devices (e.g. instead of more expensive IGBT devices) To make it possible to configure the Large EMFs and rapid voltage changes associated with the operation of motors of this kind of configuration are likely to cause loss of voltage and gatestep (they are turned on when assuming off), so that these diodes are Used throughout to provide power shutdown to protect the switches. In addition, these diodes serve to separate the switched inductance boosted voltage converter circuit from the switched inductance reduced voltage converter circuit, so that one operation does not risk damage to the other components. For example, in the decompression voltage converter circuit, a combination of diodes 68 and 70 (D5 and D6) disposed on both sides of the PMOS 64 is such that the power of the current flow discharged from the coil is "stepped up" in the driver circuit. It prevents the PMOS from turning on and off during the operating mode (so it adversely affects the correct operation of the boost mode and there is a risk of damage to these remaining parts of the reduced voltage converter circuit).

상기 트랜지스터(64)가 (보다 싼 NMOS가 아니라) PMOS 디바이스로서 구성되는 것은, 상기 "감압" 작동 모드에서 상기 인덕턴스(코일)를 통해 상기 전원 공급장치에 감압시킬 때, 상기 인덕터(고정자 코일(60))가, 상기 감압 다이오드(66)를 통해 전류를 끌어당겨, 거기에서 스위치가 한쪽의 다이오드에 대해 저하되어 접지 아래로 저하된다는 것 때문이라는 것을 주목한다. 이것이 트랜지스터(64)용 PMOS를 사용할 때 작동되는 것은, 단지 그 드레인상에서 약간 더 저하를 추가하기 때문이다. NMOS 디바이스는, 원리상, 사용될 수 있었지만, 상술한 (그 NMOS 디바이스의 소스에 있을) 접지 아래까지 아래로 끌어당겨지기 때문에 접지 아래 레벨로 그것의 게이트 전압을 제공하는데 추가의 회로를 필요로 하는 것은, 그렇지 않으면, 상기 인덕터(고정자 코일(60))가 방전중일 때 턴 오프될 수 없었기 때문이다. The transistor 64 is configured as a PMOS device (rather than a cheaper NMOS) because the inductor (stator coil 60) when depressurizing the power supply via the inductance (coil) in the "decompression" operating mode. Note that)) draws current through the reduced-pressure diode 66, where the switch is lowered to one diode and below ground. This works when using a PMOS for transistor 64 because it only adds a little more degradation on its drain. An NMOS device could, in principle, be used, but requiring additional circuitry to provide its gate voltage to a level below ground because it is pulled down below ground (which would be at the source of that NMOS device) described above. Otherwise, the inductor (stator coil 60) could not be turned off when discharging.

추가로, 상기 회로에서의 상기 다이오드들은, 큰 인덕터로부터 큰 커패시터를 구동할 때 강하게 일어나는 발진(링잉)을 정류하는 정류 기능을 제공한다. In addition, the diodes in the circuit provide a rectifying function to rectify the oscillation (ringing) that occurs strongly when driving a large capacitor from a large inductor.

상기 커패시터(80, 82)(C2, C3)는, 상기 감압 스위치(PMOS 64)의 게이트의 스위칭의 안정성에 영향을 줄 수 있는 상기 회로에서의 노이즈를 억제하도록 구성되고, 이 트랜지스터의 상기 게이트는, (비록 상기 다이오드 70, 84(D6, D7)를 거칠지라도) 상기 축적 커패시터(52)와의 접속에 의해 상기와 같은 노이즈에 특히 민감하다. 또한, 상기 커패시터(80, 82)는, 특히 상기 저항(74, 76, 78)(R7, R8, R9)과 상기 NMOS 트랜지스터(72)를 한층 더 구비하는, 상기 기준회로의 일부를 구성한다. 이러한 기준회로의 제공에 의해, 상기 감압신호(BUCK)가 접지(GND)로 기준이 될 수 있고, 상기 감압 스위치(64)의 상기 게이트 신호가 상기 축적 커패시터(52)의 (도 6에 도시된 것처럼) 상측에 존재하는 전압으로 기준이 될 수 있다. 따라서, 디지털(저전압) 감압신호의 스위칭은, (상기 축적 커패시터에 보여진 전압에 대해) 정확한 소스-드레인 임계전압을 설정하는 것에 의해 상기 감압 스위치(64)의 스위칭을 정확히 제어할 수 있다. 상기 다이오드 70, 84(D6, D7), 상기 커패시터 80, 82(C2, C3) 및 상기 저항 74, 76/78(R7, R8/R9)의 병렬 구성에 의해, 상기 회로는, 그들 각각의 쌍으로 이 부품들 각각이 온도 및 전압 변동을 가져야 하는 동등한 응답으로 인해, 그 전압 및 온도 변동의 범위에 걸쳐 지속적으로 행할 수 있다는 것을 주목한다. 논리적으로 생각하면, 상기 저항 76, 78(R8, R9)은, 전력 소모 개선뿐만 아니라 저비용 및 소형의 이유로 본 실시예에서는 비록 2개의 별도의 부품으로서 구성되지만, 단일 저항으로 구성할 수 있다는 것을 주목한다. 또한, 상기 다이오드 70,84(D6, D7)의 제공은, 상기 기준회로의 나머지로 구성되는데 필요한 상기 게이트 저하를 감소시키고, (저항 부품들의 전력 요구사항이 낮으므로) 명시적으로 구성되는데 필요한 그 저항 부품들의 비용을 저감시키고 전압의 범위가 보다 쉽게 처리되게 한다. The capacitors 80, 82 (C2, C3) are configured to suppress noise in the circuit that may affect the stability of the switching of the gate of the depressurization switch (PMOS 64), and the gate of this transistor is , By virtue of the connection with the accumulating capacitor 52 (although it passes through the diodes 70, 84 (D6, D7)). In addition, the capacitors 80, 82 form part of the reference circuit, which further includes the resistors 74, 76, 78 (R7, R8, R9) and the NMOS transistor 72 further. By providing such a reference circuit, the decompression signal BUCK can be referenced to ground GND, and the gate signal of the decompression switch 64 is shown in FIG. 6 of the storage capacitor 52. Can be referenced to the voltage present above. Thus, the switching of the digital (low voltage) decompression signal can accurately control the switching of the decompression switch 64 by setting the correct source-drain threshold voltage (relative to the voltage shown by the accumulation capacitor). By the parallel configuration of the diodes 70, 84 (D6, D7), the capacitors 80, 82 (C2, C3) and the resistors 74, 76/78 (R7, R8 / R9), the circuits are their respective pairs. Note that, due to the equivalent response that each of these components must have a temperature and voltage variation, it can continue to run over its range of voltage and temperature variation. Logically, it is noted that the resistors 76 and 78 (R8, R9) can be configured as a single resistor, although in this embodiment are configured as two separate components for reasons of low cost and small size as well as power consumption improvement. do. In addition, the provision of the diodes 70,84 (D6, D7) reduces the gate drop needed to be made up of the rest of the reference circuit, and is necessary to explicitly configure (since the power requirements of the resistor components are low). It reduces the cost of the resistive components and makes the voltage range easier to handle.

도 7은 일례에서, 회전자부와 한쪽의 고정자부의 치의 방사형 도면을 개략적으로 도시한 것이다. 본 예에서, 상기 고정자부의 (미도시된) 코일들에 대한 제어는, 6개의 고정자 치의 군들이 만들어지고 각 군에 대해서 어서트된 순환 제어 시퀀스가 그 군에서의 상기 6개의 고정자 치에 해당한 6 스테이지를 통해 동작하도록 구성된다. 도 12를 참조하여 아래에서 보다 상세히 설명할 본 예의 또 다른 특징은, 어떤 군에서 각 고정자 코일과 연관된 상기 드라이버 회로들이 제어회로와 단일 DC 전원 공급장치를 공유하는 하나의 보드상에 설치되는 것이 특징이어서, 동일한 전원 공급장치를 공유하는 다른 드라이버가 "승압 모드"에서 작동중인 동안에, "감압 모드"에서 작동중인 하나의 드라이버의 상술한 이점이 생길 수 있다. 도 7은, 본 실시예에 있어서 (본 도면에 1로 라벨이 붙여진) 각 군에서의 제1 고정자 코일이 제1 방향으로 현재 전원이 투입중이고(승압 모드), 여기서 그 결과로 얻어진 상기 고정자 치들에서 유도된 자기장은 북쪽(N) 방사상으로 내향하고 남쪽(S) 방사상으로 외향하게 배향되어 있고, 본 예에 있어서 각 군에서의 제4 고정자 코일이 동시에 반대로 전원이 투입중이어서(감압 모드), 그 고정자 치에서 유도된 자기장은 남쪽(S) 방사상으로 내향하고 북쪽(N) 방사상으로 외향하게 배향되는, 상기 6스테이지 사이클 중 하나의 스테이지의 스냅샷을 한층 더 도시한 것이다. 이 전기 모터의 고정자 코일들을 구동하는 것은 이렇게 쌍으로 된 대향 유도된 자력 방식으로 계속되고, 여기서, 다음 스테이지에서, 고정자 치 2, 5가 (서로에 대해 반대로) 구동된 후, 고정자 치 3, 6이 구동되고 나서, (상기 제1 위상에 반대의 자기 구성에서) 고정자 치 1, 4 등이 구동된다. FIG. 7 schematically shows a radial view of the teeth of a rotor part and one stator part in one example. In this example, the control of the coils (not shown) of the stator section is such that a group of six stator teeth is created and the circulating control sequence asserted for each group corresponds to the six stator teeth in that group. It is configured to operate through one of six stages. Another feature of this example, which will be described in more detail below with reference to FIG. 12, is that in some groups the driver circuits associated with each stator coil are installed on a single board sharing a single DC power supply with a control circuit. Subsequently, while the other drivers sharing the same power supply are operating in the "boost mode", the above-described advantage of one driver operating in the "decompression mode" may occur. FIG. 7 shows that in this embodiment the first stator coils in each group (labeled 1 in this figure) are currently energized in a first direction (boost mode), whereby the stator teeth obtained as a result The magnetic field induced at is oriented radially inward to the north (N) and outwardly to the south (S), and in this example the fourth stator coils in each group are simultaneously energized (decompression mode), The magnetic field induced at the stator tooth further illustrates a snapshot of one stage of the six stage cycles, which is oriented radially inward to the south (S) and outwardly to the north (N). Driving the stator coils of this electric motor continues in this paired oppositely induced magnetic manner, where, in the next stage, after the stator teeth 2, 5 have been driven (as opposed to each other), the stator teeth 3, 6 After this is driven, the stator teeth 1, 4 and the like are driven (in the magnetic configuration opposite to the first phase).

또한 도 7을 참조하여, 회전자 치와 고정자 치의 구성(특히 그들의 수의 비가 2:3)은, 상기 회전자 치의 절반이 대응한 고정자 치와 직접 정렬될 때, 상기 회전자 치의 나머지 절반이 (본 예에서 2개의 고정자 치 사이의 갭의 중앙과 정렬되어 있는) 상기 고정자 치와 정렬되어 있는 배치로 되어도 된다는 것을 주목한다. 회전자/고정자의 정렬된 쌍의 경우, 이것은, 저 릴럭턴스와 이에 따라 상기 모터로부터의 무출력 전력(제로 토크)에 해당하는 상기 회전자 치들과 상기 고정자 치들 사이의 비교적 작은 공극(예를 들면, 0.5mm미만)만이 있다는 것을 의미한다. 반대로, 이렇게 하여, 6개의 고정자 치의 세트 중 다른 고정자 치와 대응한 회전자 치와의 비정렬은 고 릴럭턴스와, 그 비정렬된 고정자/회전자 치 사이의 (보다 큰 공극, 예를 들면, 1.0mm이상으로 인한) 고 토크 구성을 제공할 수 있다. 공지된 스위치드 릴럭턴스 전기 모터에 있어서 상기 회전자 치와 고정자 치간의 일부 중첩이, 허용 가능한 효율을 위해 릴럭턴스가 낮지만, 비록 가능한 최대 이하의 레벨에 있지만 토크를 그래도 달성할 수 있는 구성으로 상기 모터를 유지하기 위해서 요구될 수도 있지만, 본 전기 모터 시스템은, (비정렬 고정자/회전자 치에 의해) 보다 높은 토크를 발생할 수 있지만 사용하고 있지 않은 자기장을 발생할 때 소비된 에너지를 재사용하기 때문에 그 효율을 높이는 구성을 제공함으로써 토크와 효율간의 향상된 트레이드오프를 달성한다. Also referring to FIG. 7, the configuration of the rotor teeth and the stator teeth (in particular, the ratio of their numbers 2: 3) indicates that when the half of the rotor teeth are directly aligned with the corresponding stator teeth, the other half of the rotor teeth ( Note that in this example, the arrangement may be in alignment with the stator teeth (aligned with the center of the gap between the two stator teeth). In the case of an aligned pair of rotors / stators, this is a relatively small air gap between the rotor teeth and the stator teeth corresponding to low reluctance and thus no output power (zero torque) from the motor. , Less than 0.5 mm). Conversely, in this way, the misalignment of the corresponding stator teeth with the other stator teeth in the set of six stator teeth results in a (larger air gap, e.g., between the high reluctance and the unaligned stator / rotor teeth). High torque configuration (due to more than 1.0mm) can be provided. In the known switched reluctance electric motors some overlap between the rotor teeth and the stator teeth is such that, although the reluctance is low for an acceptable efficiency, the torque can still be achieved, although at a level below the maximum possible. Although required to maintain the motor, the electric motor system can generate higher torque (by unaligned stator / rotor values), but because it reuses the energy consumed when generating unused magnetic fields. By providing a configuration that increases efficiency, an improved tradeoff between torque and efficiency is achieved.

도 8은 각 군에서 6개의 고정자 치의 세트에 대한 상술한 제어를 제공하는 상기 드라이버 회로들에서의 상기 승압신호와 감압신호의 상대 타이밍을 개략적으로 도시한 것이다. 고정자 코일 1/4, 2/5 및 3/6상의 제어에 대한 상기 언급된 페어링(pairing)을 알 수 있고, 여기서 각 쌍의 고정자 코일은 반대의 모드(승압/감압)에서 드라이버 회로에 의해 항상 구동되고 그 결과로 얻어진 전류 흐름(본 도면에서 삼각파형)은 항상 반대의 복수성을 갖는다. 상기 승압 및 감압신호의 어서션의 시작은, 각각의 드라이버 회로의 부품들이 대향하는 어떠한 잔여 전류 흐름에 의해서도 손상되지 않도록 보장하기 위해서 각각의 회로에서의 전류가 0일(또는 적어도 무시 가능할)때만 시작한다는 것을 주목한다. 도 8에 도시된 제어신호들의 시퀀스는, 상기 전기 모터가 풀 전력 구성이 되도록 구성될 때 도 7에 도시된 고정자 코일들의 4개의 군 각각에 인가되지만, 그 전기 모터는 상기 고정자 코일들의 상기 군들중 적어도 하나가 전원이 투입되지 않을 때 보다 저전력의 구성으로 작동하는 것도 가능하다. 이는, 어서트된 상기 승압 및 감압용 제어신호를 다르게 함으로써 달성될 수도 있어, 그 후 하나 이상의 드라이버 회로나 하나 이상의 드라이버 보드를 적절하게 스위칭 오프함으로써 달성될 수도 있다. 추가로, 이렇게 하여, 상기 모터가 작동하는 속도는 인가된 상기 승압 및 감압 신호(이를테면 도 8에서)의 타이밍 시퀀스에 의해 결정되고, 상기 모터가 작동중인 특별한 전력레벨상에서는 결정되지 않는다는 것을 주목해야 한다. 이 전력레벨은, 상기 선택된 승압 및 감압신호 지속기간으로 인해 발생하는 전류 펄스들의 사이즈에 의해 결정되어도 된다. 따라서, 예를 들면, 동일한 전력레벨 정도의 경우, 상기 모터는 2개의 상당히 다른 속도(예를 들면, 500rpm 및 1000rpm)로 작동될 수도 있다. 회전속도의 동작 전력레벨과의 이러한 독립성은, 유저가 상기 모터를 작동시키는 방법의 선택에 대한 상당한 융통성을 추가하고, 고정자 코일들의 어느 군에 전원을 투입할지의 선택에 의해 타이밍 시퀀스와 전반적인 작동 전력레벨에 의해 상기 회전속도에 영향을 준다. 게다가, 유저가 상기 모터의 회전속도에 대해 그러한 직접 및 독립적으로 제어한다는 사실은, 많은 경우에, 종래의 전기 모터와 관련하여 설치된 트랜스미션 또는 기어링이 생략될 수 있다는 것을 의미한다. Fig. 8 schematically shows the relative timing of the boost signal and the decompression signal in the driver circuits providing the above control for the set of six stator teeth in each group. The above mentioned pairing of the control on the stator coils 1/4, 2/5 and 3/6 can be seen, where each pair of stator coils is always driven by the driver circuit in the opposite mode (boost / depressor). The current flow that is driven and the resulting current (triangle waveform in this figure) always has the opposite plurality. The start of the assertion of the boost and deceleration signals starts only when the current in each circuit is zero (or at least negligible) to ensure that the components of each driver circuit are not damaged by any opposing residual current flow. Note that The sequence of control signals shown in FIG. 8 is applied to each of the four groups of stator coils shown in FIG. 7 when the electric motor is configured to be in a full power configuration, but the electric motor is one of the groups of stator coils. It is also possible to operate with a lower power configuration than when at least one is powered up. This may be accomplished by differenting the asserted boost and decompression control signals, which may then be achieved by appropriately switching off one or more driver circuits or one or more driver boards. In addition, it should be noted that in this way, the speed at which the motor operates is determined by the timing sequence of the boost and deceleration signals applied (such as in FIG. 8) and not on the particular power level at which the motor is operating. . This power level may be determined by the size of the current pulses that occur due to the selected boost and decompression signal durations. Thus, for example, for the same power level or so, the motor may be operated at two significantly different speeds (eg 500 rpm and 1000 rpm). This independence from the operating power level of the rotational speed adds considerable flexibility to the user's choice of how to operate the motor, and the timing sequence and overall operating power by the choice of which group of stator coils to power on. The level affects the rotational speed. In addition, the fact that the user controls such a direct and independent control of the rotational speed of the motor means that in many cases the transmission or gearing provided in connection with the conventional electric motor can be omitted.

도 9는 도 7과 같은 방사상 표시로 보여질 때 전기 모터의 예의 하나의 작동 상태에서 생기는 자기장의 제1 시뮬레이션을 도시한 것이다. (좌측에 도시된) 이것은, "쌍방향"으로 라벨이 붙여지고, 역방향으로 일 군에서 고정자 코일들의 쌍들을 동시에 구동하는데 사용되는 본 기술에 따른 드라이버 회로들에 해당한다. 비교를 위해, (우측에 도시된) 제2 시뮬레이션은 "단방향"으로 라벨이 붙여지고, 동일한 방향으로 일 군에서 고정자 코일들의 쌍들이 동시에 구동되는 구성에 해당한다. 자기장 표시법(테슬라 단위)은, 고정자 치 사이의 공극에서 일어나는 것이다. 그 공극에서 측정될 때, (상기 단방향 케이스와 비교하여 쌍방향 케이스에 대해서) 결과적인 ON 전계가 약 25%초과, 상부 OFF전계가 약 9배 작고, 하부 OFF 전계가 거의 750배 작다는 것을 알 수 있다. ON전계가 증가하면 토크가 증가하고 OFF전계가 감소하면 드래그가 감소한다. 이것은, 본 모터 시스템의 효율성을 한층 더 향상시키는 상기 전기 모터에서 - 및 특히 회전자부에서- 상기 쌍방향 구성이 자기장의 강화를 조작한다는 사실에 기인한다. FIG. 9 shows a first simulation of a magnetic field resulting from one operating state of an example of an electric motor when viewed with a radial representation such as FIG. 7. This (shown on the left) corresponds to driver circuits according to the present technology, labeled "bidirectional" and used to simultaneously drive pairs of stator coils in a group in the reverse direction. For comparison, a second simulation (shown on the right) is labeled "unidirectional" and corresponds to a configuration in which pairs of stator coils in a group are driven simultaneously in the same direction. Magnetic field notation (in Tesla units) occurs at the gaps between the stator teeth. When measured at that gap, it can be seen that the resulting ON field is about 25% greater (for the bidirectional case compared to the unidirectional case), the upper OFF field is about 9 times smaller, and the lower OFF field is nearly 750 times smaller. have. When the ON field increases, the torque increases, and when the OFF field decreases, the drag decreases. This is due to the fact that in the electric motor which further improves the efficiency of the present motor system-and especially in the rotor part-the bidirectional configuration manipulates the strengthening of the magnetic field.

도 10a 및 10b는, 상기 고정자 코일(들)에 대한 상기 회전자부의 상대 위치 정보를 제공하기 위해 광학 센서들을 사용한 것을 도시한 것이다. 도 10a는, a) 회전자 치가 광학 센서 및 고정자 치와 정렬될 때 하나의 광학 센서만이 회전자 치의 존재를 등록하고, b) 상기 회전자가 상기 고정자부에 대해 회전함에 따라, 3개의 광학 센서 중 최대 2개가 회전자 치의 존재를 등록하도록, 상기 고정자 치의 3개와 정렬되고 크기를 가지며 수정되게 위치 결정된 상기 3개의 광학 센서(100, 102, 104)를 도시한 것이다. 10A and 10B illustrate the use of optical sensors to provide relative position information of the rotor portion with respect to the stator coil (s). 10A shows that a) only one optical sensor registers the presence of the rotor teeth when the rotor teeth are aligned with the optical sensor and the stator teeth, and b) three optical sensors as the rotor rotates with respect to the stator portion. The three optical sensors 100, 102, 104 are positioned to be aligned, sized and modified with the three of the stator teeth so that up to two of them register the presence of the rotor teeth.

이 구성이 의미하는 것은, 3개의 광학 센서에 의해서만(결국, 사용된 센서의 종류에 따라, 아날로그 대 디지털 변환 후의 가능성이 있는, 정보의 3개의 비트가 됨), 상기 고정자에 대한 상기 회전자의 상대적 방위는, (본 16개의 회전자 치/24개의 고정자 치의 예시 구성의 경우) 2.5도내로 결정될 수 있다는 것이다. 게다가, 그 상대적 회전자-고정자 위치에 대한 정보가 이용 가능하지 않은 중간 위치가 없고, 이 때문에 상기 모터가 정지하는 어떤 위치든, 모터를 작동시키기 위해 고정자 코일들을 활성화시킬지가 항상 알려질 수 있다. 도 10b는 상기 회전자가 상기 고정자에 대해 회전할 때의 대응한 3개의 광학 센서 출력을 도시한 것이다. This configuration means that only three optical sensors (in the end, depending on the type of sensor used, become three bits of information, possibly after analog-to-digital conversion), the rotation of the rotor relative to the stator The relative orientation can be determined within 2.5 degrees (for the example configuration of this 16 rotor teeth / 24 stator teeth). In addition, there is no intermediate position for which information about its relative rotor-stator position is not available, so that at any position where the motor stops, it can always be known whether to activate the stator coils to operate the motor. 10b shows the corresponding three optical sensor outputs as the rotor rotates with respect to the stator.

일부의 구성 예에서, 고정자 코일을 통과한 전력의 방향은 -이에 따라 그 결과의 자기장의 방향은 -, 그 코일과의 접속들의 특별한 구성에 의해 일어날 수도 있다. 도 11a는 코일 드라이버 회로를 사용하여 그 전력을 한 번에 활성상태인 한 쌍의 고정자 코일의 양쪽에 제공할 수 있지만, (본 도면에서 이것은 6개의 군에서 상기 제1 코일과 제4 코일이다) 반대방향으로 활성화될 수 있는, 구성의 일례를 도시한 것이다. 상기 제1 코일과 상기 제4 코일은, 서로 반대의 의미로 감겨져 있어, 상기 코일 드라이버에서 제공한 전력의 일 극성에 대해서, 상기 제1 및 제4 고정자 치에서의 반대로 배향된 자기장이 생기게 된다. 도 11b는, 상기 코일을 통과하는 전류 흐름의 방향을 결정하는 스위치 제어신호에 의해 제어된 각 고정자 코일과 관련하여 추가의 스위칭 회로가 설치된 구성의 다른 예를 도시한 것이다. 그 스위치 제어신호는 상기 코일 드라이버에 의해 제공될 수 있거나, 예를 들면 상기 코일 드라이버를 제어하는 상기 제어회로에 의해 제공될 수 있다. In some configuration examples, the direction of the power passing through the stator coils-and thus the direction of the resulting magnetic field-may occur by the special configuration of the connections with the coil. 11A can provide power to both sides of a pair of stator coils that are active at one time using a coil driver circuit (in this figure, this is the first coil and fourth coil in six groups). One example of a configuration, which can be activated in the opposite direction, is shown. The first coil and the fourth coil are wound in opposite directions to each other, resulting in an oppositely oriented magnetic field at the first and fourth stator teeth with respect to one polarity of the power provided by the coil driver. FIG. 11B shows another example of a configuration in which an additional switching circuit is installed in relation to each stator coil controlled by a switch control signal for determining the direction of current flow through the coil. The switch control signal may be provided by the coil driver or may be provided by the control circuit for controlling the coil driver, for example.

도 12는 일례에서 드라이버 보드를 개략적으로 도시한 것이다. 이 드라이버 보드는, (예를 들면 도 6에 도시된 것처럼 구성된) 6개의 드라이버 회로(112, 114, 116, 118, 120, 112), 제어회로(126) 및 공동 DC 전원 공급장치(124)가 배치된 단일 집적회로 보드로서 제공된다. 상기 제어회로는, 상기 승압 및 감압 제어신호를 개별적으로 각 드라이버 회로에 제공한다. 상기 6개의 드라이버 회로와 같은 보드 상에 상기 공동 DC 전원 공급장치의 제공은, (예를 들면 도 4에 대해) 상술한 (상기 보드의 온 및 오프가 아니라) 상기 보드내에서의 전류의 대부분의 이동이 지원된다는 것을 의미한다. 12 schematically illustrates a driver board in one example. The driver board includes six driver circuits 112, 114, 116, 118, 120, 112 (controlled as shown in FIG. 6), a control circuit 126, and a common DC power supply 124. It is provided as a single integrated circuit board disposed. The control circuit separately provides the boost and decompression control signals to each driver circuit. The provision of the common DC power supply on a board, such as the six driver circuits, is responsible for most of the current in the board (not on and off of the board) described above (eg for FIG. 4). This means that the move is supported.

도 13은 일례에서, (예를 들면, 도 12에서 도시한 것처럼 구성된) 8개의 드라이버 보드(132)를 구비하고, 따라서, (도 1에 도시된 모터 시스템의 예에 있는 것처럼) 48개의 개개의 고정자 치를 제어하도록 구성된, 완전한 스위치드 릴럭턴스 전기 모터 드라이버 장치(130)를 개략적으로 도시한 것이다. 또한, 전체 제어부(134)는 상기 장치(130)의 일부를 구성하고 상기 8개의 드라이버 보드(132)의 하이레벨 작동을 지시하여, 예를 들면, 상기 전기 모터가 저전력 모드에서 작동해야 할 경우와, 각 개개의 드라이버 보드가, 이러한 저전력 모드를 실시하기 위해 스위칭 오프될 수 있는 고정자 코일들의 세트(예를 들면 각 고정자부에서의 사분면)에 결합될 경우에, 개개의 드라이버 보드가 일시적으로 스위칭 오프되게 한다. 그렇지만, 상기 전체 제어(134)와 상기 보드 제어들(126)에 의해 제공된 드라이버 회로 제어의 조합은, 먼저 임의의 개개의 드라이버 회로가 다른 드라이버 회로의 작동에 상관없이 스위칭 온 또는 오프될 수 있고, 다음에, 각 드라이버 회로에서 제공한 각 고정자 코일상의 제어가 임의의 다른 드라이버 회로에서 제공한 임의의 다른 고정자 코일상의 제어와 완전히 독립적인, 조합이다. 그러므로, 이 때문에, 이와 같이 상기 전기 모터 드라이버 장치(130)는, 고정자 코일들의 군들과 드라이버 회로들의 쌍들에 대해서 상기 설명의 관점에서, 생기는 이점들로 인한 일부의 드라이버 회로의 작동을 근접하게 연결시키도록 선택되어도 되긴 하지만, 48개의 드라이버 회로와 그에 따라 고정자 코일들까지에 대한 개개의 제어를 제공하고, 이러한 구성에서, 각종 고정자 코일들에 제공된 전력의 위상은 동일하여도 된다. FIG. 13 has eight driver boards 132 (eg, configured as shown in FIG. 12) in one example, and thus 48 individual (as in the example of the motor system shown in FIG. 1). A schematic illustration of a complete switched reluctance electric motor driver device 130, configured to control the stator teeth. In addition, the entire control unit 134 constitutes a part of the device 130 and instructs the high level operation of the eight driver boards 132, for example, when the electric motor is to be operated in a low power mode. When each individual driver board is coupled to a set of stator coils (eg quadrants in each stator section) that can be switched off to implement this low power mode, the individual driver boards are temporarily switched off. To be. However, the combination of driver circuit control provided by the overall control 134 and the board controls 126 may first be switched on or off, regardless of the operation of other driver circuits, Next, the combination on each stator coil provided by each driver circuit is completely independent of the control on any other stator coil provided by any other driver circuit. Therefore, for this reason, the electric motor driver device 130 thus closely connects the operation of some driver circuits due to the advantages arising from the point of view of the description with respect to the groups of stator coils and the pairs of driver circuits. Although it may be selected to provide individual control of the 48 driver circuits and thus up to the stator coils, in this configuration, the phase of the power provided to the various stator coils may be the same.

도 14는 2개의 드라이버 회로가 작동되는 방법을 나타내는, 일례에서 행해진 단계들의 시퀀스를 도시한 것이다. 그 흐름은 단계 140에서 시작한다고 생각될 수 있고, 여기서는, 제1 위상에서, 스위치드 릴럭턴스 전기 모터의 제1 고정자 코일은 공동 전원 공급장치로부터의 제1 극성의 전류로 제1 드라이버 회로에 의해 충전되고, 제2 고정자 코일은 상기 제2 드라이버 회로의 상기 축적 커패시터로부터의 제2(반대의) 극성의 전류로 충전된다. 단계 142에서는, 제2 위상에서, 모터 코일 양쪽이 방전되고, 제1 고정자 코일은 상기 제1 드라이버 회로의 상기 축적 커패시터에 방전되고, 상기 제2 전기 모터 코일은 상기 공동 전원 공급장치에 방전된다. 단계 144에서는, 제3 위상에서, 모터 코일 양쪽이 다시 충전되지만, 각각 상기 제1 위상에 대해 반대의 방향으로 충전된다. 제1 모터 코일은 상기 제1 드라이버 회로의 상기 축적 커패시터로부터의 상기 제2 극성의 전류로 충전되고, 상기 제2 모터 코일은 상기 공동 전원 공급장치로부터 상기 제1 극성의 전류로 충전된다. 끝으로, 단계 146에서는, 제4 위상에서, 모터 코일 양쪽이 다시 방전된다. 상기 제1 모터 코일은 상기 공동 전원 공급장치에 방전되고, 상기 제2 전기 모터 코일은 상기 제2 드라이버 회로의 상기 축적 커패시터에 방전된다. 14 shows a sequence of steps performed in one example, illustrating how two driver circuits are operated. The flow may be considered to begin at step 140, where, in the first phase, the first stator coil of the switched reluctance electric motor is charged by the first driver circuit with current of a first polarity from the common power supply. And a second stator coil is charged with current of a second (opposite) polarity from said storage capacitor of said second driver circuit. In step 142, in the second phase, both motor coils are discharged, a first stator coil is discharged to the accumulation capacitor of the first driver circuit, and the second electric motor coil is discharged to the common power supply. In step 144, in the third phase, both motor coils are charged again, but each is charged in the opposite direction to the first phase. The first motor coil is charged with the current of the second polarity from the accumulation capacitor of the first driver circuit, and the second motor coil is charged with the current of the first polarity from the common power supply. Finally, in step 146, in the fourth phase, both motor coils are discharged again. The first motor coil is discharged to the common power supply, and the second electric motor coil is discharged to the accumulation capacitor of the second driver circuit.

도 15는, 전기 차량, 가령 자동차를 개략적으로 도시한 것으로, 여기서 전기 모터 시스템의 예가 발견된다. 그 차량(150)은, 자신의 모터(154)에 의해 각각 구동된 4개의 휠(152)이 있다. 각 모터(154)는 연관된 드라이버 장치(156)에 의해 구동되고, 4개의 드라이버 장치의 전반적인 제어는 중앙제어부(158)에 의해 유지된다. 각 모터(154)내에서, 각 고정자 치상에 설치된 코일 권선들이 알루미늄이다. 모바일 차량의 경우에, 이것은, 알루미늄이 구리보다 3배정도 가볍고 (무게로) 5배정도 싸기 때문에 이로워서, 면적 당 15배정도 싸다(교체복 항목이 되기에 충분히 싸다). 그 밖의 예들에서, 각 고정자 치상에 설치된 코일 권선들은 구리이어도 되거나, 적절하게 임의의 다른 전도성 금속이어도 된다. 15 schematically shows an electric vehicle, for example a motor vehicle, in which an example of an electric motor system is found. The vehicle 150 has four wheels 152 each driven by its own motor 154. Each motor 154 is driven by an associated driver device 156, and overall control of the four driver devices is maintained by the central controller 158. Within each motor 154, the coil windings installed on each stator tooth are aluminum. In the case of a mobile vehicle, this is advantageous because aluminum is about three times lighter than copper and five times cheaper (by weight), and about 15 times cheaper per area (cheap enough to be a replacement item). In other examples, the coil windings provided on each stator tooth may be copper or any other conductive metal as appropriate.

그렇지만, 이전에는, 상기 고정자 코일 권선용 알루미늄의 선택은, 알루미늄의 저항이 단면 면적당 2배 높기 때문에, 또한 알루미늄이 구리보다 보다 빠른 진동으로 약화시키기 때문에 대체로 거부되었을 것이다. 그렇지만, 본 기술에 따른 전기 모터 시스템에 있어서, 상기 코일들에 요구된 전류는, 현저하게 낮으므로, 보다 높은 저항으로 인한 (I2R에 따른) 전력 손실이 보다 작은 의미를 갖는다. 실제, 실제로 R의 값이 높아질수록 L/R시상수를 보다 낮게 하여서, 상기 드라이버 회로는 보다 빨리 작동한다.However, previously, the choice of aluminum for stator coil windings would have largely been rejected because the resistance of aluminum is twice as high per cross-sectional area and also because aluminum weakens with faster vibrations than copper. However, in the electric motor system according to the present technology, the current required in the coils is significantly lower, so that the power loss (according to I 2 R) due to the higher resistance is smaller. Indeed, the higher the value of R, the lower the L / R time constant, so that the driver circuit operates faster.

또한, 상기 모터의 저비용과 회전속도에 대한 동작의 융통성의 조합은, 도 15에 도시된 예에서 기어링 및 트랜스미션과 연관된 하나의 중앙 모터라기보다는 각 휠에서의 개개의 모터를 제공하는 것이 실용적이라는 것을 의미한다. 각 휠에서 상기 고정자 코일들용 알루미늄 권선들을 사용하여 상기와 같은 "싼" 모터를 배치함으로써, 상기 모터에 (가령, 브레이크 패드의 방식으로) 교체 항목이 되게 접근 가능하고, 그 싼 알루미늄을 사용하는 이점이 실현될 수 있다. In addition, the combination of low cost of the motor and flexibility of operation with respect to the rotational speed makes it practical to provide individual motors at each wheel rather than one central motor associated with gearing and transmission in the example shown in FIG. 15. it means. By placing such a "cheap" motor using aluminum windings for the stator coils at each wheel, the motor is accessible (for example in the form of a brake pad) to be a replacement item, using that cheap aluminum This can be realized.

이러한 배치도, 적어도 부분적으로, 여기서는 코일로부터 상기 모터에 자기 에너지 전달의 줄어든 중요성으로 인해 가능하다는 것을 알아야 한다. 이것은, 본 기술이, 상기 코일로부터 상기 회전자에 자기적으로 전달되지 않은 어떤 자기적으로 축적된 에너지이든 회복 및 재사용될 수 있다는 것을 의미한다는 사실에, 기인한다. 상기 모터에서 상기 코일들과 상기 회전자 사이의 공극이 이전에는 매우 작게 - 예를 들면, 밀리미터의 분수- 되었을 것이어서, (상기 회전자로부터 상기 코일에의 양호한 자기 에너지 전달에 의해) 허용 효율을 유지하는 경우, 이러한 상기 공극의 사이에 관한 제약은, 에너지의 재활용으로 인해, 본 모터 시스템에 보다 완화된다. 다음에, 이것은, 상기 모터가, 보다 완화된( 및 가변하는) 공극의 보다 큰 허용오차로 인해, 보다 많이 노출된 위치에 위치 결정될 수 있다는 것을 의미한다. It should be appreciated that this arrangement is possible, at least in part, here due to the reduced importance of the transfer of magnetic energy from the coil to the motor. This is due to the fact that the present technology means that any magnetically accumulated energy that is not magnetically transferred from the coil to the rotor can be recovered and reused. The air gap between the coils and the rotor in the motor would have previously been very small (e.g., a fraction of a millimeter), thereby maintaining acceptable efficiency (by good magnetic energy transfer from the rotor to the coil). In this case, the constraints on the spaces between the air gaps are more relaxed in the present motor system due to the recycling of energy. This then means that the motor can be positioned in more exposed positions due to the greater tolerance of the relaxed (and varying) voids.

실제, 도 16은, 자동차 휠(160)이, 모터의 일부를 구성하도록 구성되어 있던 브레이크 디스크(162)를 갖는 모터의 예를 도시한 것이다. 브레이크 패드들(164)은, 상기 브레이크 디스크(162)에 선택적 마찰 적용을 통해 통상의 제동 기능을 계속 행하지만, 상기 브레이크 디스크(162)의 외부 엣지(166)는 상기 모터의 (가변 릴럭턴스를 제공하기 위해 몰딩된 핀들(fins) 또는 스포크들을 갖는) 회전자부를 제공하도록 구성되어 있다. 주변 부분(168)은 상기 고정자부를 제공한다. 이렇게 "기존의" 부품과 상기 모터를 조합하는 것도 전체적으로 상기 차량의 분명한 무게 감소 이점이 있다. 또한, 예를 들면, 스틸 림이나 브레이크 드럼 등의 일반 휠 어셈블리의 그 밖의 부품으로 상기와 같은 구성을 만들 수 있다. 전형적으로, 이전의 스위치드 릴럭턴스 모터 설계는, 상기 모터에서의 상기 코일들과 상기 회전자 사이의 공극과 관련하여, 예를 들면 공극이 0.5mm미만이도록 요구하는 미세한 감도로 인해, 이러한 종류의 노출된 위치에서의 작동을 허용할 수 없을 것이고, 이렇게 비교적 비싼 모터의 노출은 통상 고려되지 않을 것이다. 그렇지만, 본 기술은, a) 덜 중요한 비용 인자를 자신이 대체하는 상당히 보다 값싼 모터 시스템을 제공하고; b) 보다 싸지만, 보다 많은 저항재료들(이를테면 알루미늄) 보다 실용적으로 구성하는 저전류 구성을 허용하고; c) 사용된 에너지를 재활용하여서, 효율성을 높이고, 회전자 공극에 대한 정밀하고 작은 코일을 덜 중요하게 하여, 예를 들면, 그 공극이 1.0mm를 초과되게 한다. In fact, FIG. 16 shows an example of a motor having a brake disc 162 in which the automobile wheel 160 is configured to form part of the motor. The brake pads 164 continue to perform a normal braking function through selective frictional application of the brake disc 162, while the outer edge 166 of the brake disc 162 is capable of changing the variable reluctance of the motor. Configured to provide a rotor portion (with molded fins or spokes) to provide. Peripheral portion 168 provides the stator portion. This combination of "existing" parts and the motor also has the obvious weight reduction advantage of the vehicle as a whole. Further, for example, such a configuration can be made of other parts of a general wheel assembly such as a steel rim or a brake drum. Typically, previous switched reluctance motor designs have been exposed to this kind of exposure due to the subtle sensitivity that, for example, the air gap is less than 0.5 mm, with respect to the air gap between the coils and the rotor in the motor. It will not be possible to allow operation in the correct position, and exposure of such relatively expensive motors will not normally be considered. However, the present technology provides: a) a significantly cheaper motor system that replaces less important cost factors; b) allows a low current configuration that is cheaper but makes it more practical to construct than more resistive materials (such as aluminum); c) By recycling the energy used, it increases the efficiency and makes the precision and small coils for the rotor voids less important, for example, the voids exceed 1.0mm.

결론적으로, 상기 설명으로부터, 여기서 기술된 상기 전기 모터 시스템과 그것의 관련된 코일 드라이버 회로는 강한 자기장들로부터 회전 에너지로 변환되지 않는 미사용된 에너지를 재활용하여서 낮은 네트 전력 출력으로 상기 고정자 코일들에서의 상기 강한 자기장들을 사용 가능하게 한다는 것을 알 것이다. 이러한 능력으로, 한층 더 상기 고정자 코일들의 군들을 사용 금지할 수 있는 수단에 의해, 상기 모터는, 극히 낮은 입력레벨들에 이르기까지 효율적으로 작동될 수 있다. 예를 들면, 상술한 원리에 따라 구성된 시제 750W(1HP) 모터는, 입력 전력레벨이 15W만큼 낮은, 즉, 설계전력보다 50배 낮은, 출력 속도의 전체 범위에 걸쳐서 작동되고 있다. (다수의 위상 및 회전자 치에서 용이하게 한) 저 회전속도로 상기 모터를 작동시키는 것과 아울러, 이러한 능력에 의해, 상기 모터가, 각종 시스템에서 기어박스 및/또는 트랜스미션이 필요하지 않을 수도 있는 폭넓은 다양한 출력레벨로 효율적으로 작동할 수 있다. In conclusion, from the above description, the electric motor system and its associated coil driver circuit described herein recycle the unused energy which is not converted from the strong magnetic fields into the rotational energy so that the stator coils at the stator coils have a low net power output. It will be appreciated that strong magnetic fields are available. With this capability, the motor can be operated efficiently down to extremely low input levels by means of further disabling the groups of stator coils. For example, a prototype 750W (1HP) motor constructed in accordance with the principles described above is operating over the full range of output speeds, where the input power level is as low as 15W, ie 50 times lower than the design power. In addition to operating the motor at low rotational speeds (which is facilitated by multiple phases and rotor values), this capability allows the motor to be of a width that may not require gearboxes and / or transmissions in various systems. Can operate efficiently with a wide variety of output levels.

도 17은 도 2에 도시된 회로의 변형 예로서 인식될 단일의 고정자 코일과 관련된 고정자 코일 드라이버 회로의 일례의 주요 부품들을 개략적으로 도시한 것이다. 실제, 도 17에서의 회로의 부품들은, 도 2에 도시된 것들과 같고, 도 2에 도시된 부품들과 같은 역할을 하며, 동일한 참조부호가 부여된다. 이 때문에, 이 부품들에 대한 반복된 설명은 여기서는 간략을 기하기 위해 생략한다. 도 17의 회로와 도 2의 회로간의 차이는, 도 17에서 축적 커패시터(38)가 접지 노드 대신에 전원 노드에 대해 기준으로 삼는다는 것이다. 고정자 코일(40)이 접지 노드가 아닌 전원 노드에 부착되고, 여기서 축적 커패시터(38)도 접지 노드가 아닌 전원 노드에 부착되기 때문에, 전체 감압 위상은 축적 커패시터(38)와 고정자 코일(40)과의 사이의 타이트한 루프에서 전하를 덤프하고, 전원(42)은 더 이상 관련되지 않는다. 따라서, 고정자 코일(40)이 감압 위상에서 축적 커패시터(38)로부터 충전될 때, 상기 전원(42)에 더 이상 전류가 흐르지 않고 나서, 고정자 코일(40)은 감압 위상에서 방전되고, 전하는 전하가 나온 축적 커패시터(38)에 역으로 흐른다. FIG. 17 schematically illustrates the main parts of an example of a stator coil driver circuit associated with a single stator coil to be recognized as a variant of the circuit shown in FIG. 2. In fact, the components of the circuit in FIG. 17 are the same as those shown in FIG. 2, serve the same role as the components shown in FIG. 2, and are given the same reference numerals. For this reason, repeated descriptions of these components are omitted here for the sake of brevity. The difference between the circuit of FIG. 17 and the circuit of FIG. 2 is that in FIG. 17 the accumulating capacitor 38 references the power supply node instead of the ground node. Since the stator coil 40 is attached to the power node, not the ground node, where the accumulation capacitor 38 is also attached to the power node, not the ground node, the overall decompression phase is dependent on the accumulation capacitor 38 and the stator coil 40. Dumping the charge in a tight loop between and the power supply 42 is no longer relevant. Thus, when the stator coil 40 is charged from the accumulating capacitor 38 in the decompression phase, after no more current flows in the power supply 42, the stator coil 40 is discharged in the decompression phase, and the charge is Flows back to the resulting accumulation capacitor 38.

또한, 이것은 축적 커패시터(38)의 크기의 감소(그리고 따라서 특히 비용도) 고려하는데, 그 이유는 상기 축적 커패시터(38)가 항상 전원 전압에서 바이어스되기 때문이다. 상술한 것처럼, 이렇게 축적 커패시터(38)의 전원을 기준으로 삼는 것은, 상기 전원이 축적 커패시터(38)에 관련된 임의의 전류에 참여하지 않는다는 것을 의미하는데, 그 이유는 상기 전원이 축적 커패시터(38)가 충전 또는 방전중일 때마다 바이패스되는 것에 의해, 크기가 감소될 수 있기 때문이다. 접지 기준형 축적 커패시터(38)의 경우와는 달리, 고정자 코일 전류는 공급 전류와 일치하지 않는다. In addition, this takes into account the reduction in the size of the accumulating capacitor 38 (and therefore also the cost in particular), since the accumulating capacitor 38 is always biased at the supply voltage. As mentioned above, this reference to the power supply of the storage capacitor 38 means that the power supply does not participate in any current associated with the storage capacitor 38, because the power supply is not connected to the storage capacitor 38. This is because the size can be reduced by being bypassed each time is during charging or discharging. Unlike in the case of ground-referenced accumulation capacitor 38, the stator coil current does not match the supply current.

도 18a, 18b 및 19도 마찬가지로, 차례로 도 5a, 5b 및 6의 예 각각에 대한 동일한 변형 예인 일례, 즉 축적 커패시터(CSTORE)(52)는 (도 5a, 5b 및 6의 예들에서와 같이 접지 기준형인 대신에) 전원 노드 기준형인 경우의 드라이버 회로의 구성의 추가의 상세를 도시한 것이다. 또, 도 18a, 18b 및 19에서의 회로의 부품들은, 도 5a, 5b 및 6에 도시된 것과 같고, 도 5a, 5b 및 6에 도시된 부품들과 같은 역할을 하며, 동일한 참조부호가 부여된다. 이 때문에, 이 부품들에 대한 반복된 설명은 여기서는 간략을 기하기 위해 생략한다. 18A, 18B and 19 likewise, an example, that is, the same variant for each of the examples of FIGS. 5A, 5B and 6, namely accumulation capacitor CSTORE 52, is the ground reference as in the examples of FIGS. 5A, 5B and 6 Further details of the configuration of the driver circuit in the case of the power supply node reference type are shown instead. Incidentally, the components of the circuit in FIGS. 18A, 18B and 19 are the same as those shown in FIGS. 5A, 5B and 6, and serve the same parts as those shown in FIGS. 5A, 5B and 6, and are given the same reference numerals. . For this reason, repeated descriptions of these components are omitted here for the sake of brevity.

도 20은 전원 다이오드(200)와 전원 커패시터(202)가 추가되는, 도 17의 예의 변형 예를 도시한 것이다. 전원 다이오드(200)는, 전류가 상기 전원(42)에 역으로 흐르는 것을 방해하도록 설치된다. 따라서, 드라이버 회로가 전류를 (감압 인덕터 방전에만 발생한) 상기 전원(42)에 역으로 구동하려고 할 때, 전압은 (여기서 "로컬 전원" 노드라고도 하는) 상기 전원 노드의 노드 "하류측"에서 점점 커진다. 이 로컬 전원에서 전압이 증가함에 따라, 그 전류의 일부는 축적 커패시터(38)를 향해 역으로 구동되어, 축적 커패시터를 일부 재충전할 것이다. 20 illustrates a variation of the example of FIG. 17 in which a power diode 200 and a power capacitor 202 are added. The power supply diode 200 is provided so as to prevent current from flowing backward to the power supply 42. Thus, when a driver circuit attempts to drive current back to the power supply 42 (occured only in the reduced inductor discharge), the voltage is gradually getting from the node "downstream" of the power node (also referred to herein as the "local power" node). Gets bigger As the voltage at this local power source increases, part of its current will be driven back toward the accumulator capacitor 38, recharging some of the accumulator capacitor.

로컬 전원 노드에 저장된채로 있는 전기 에너지가 로컬 전압들이 상대적으로 높아지게 될 수 있기 때문에, 도 20의 회로는, 상기 전원 다이오드(202)에 걸치는 전원 커패시터(202)를 더 구비한다. 이러한 전원 커패시터(202)는, 이러한 추가의 로컬 전류를 흡수하고 그 로컬 전원 전압의 레벨을 감소시킬 수 있다. 도 21은, 대신에, 전원 커패시터(204)가 로컬 전원 노드(즉, 코일 권선의 단자)를, 전원 노드에 대해 전원의 반대측의 접지 노드에 결합하는, 유사한 다른 구성을 도시한 것이다.  Since the electrical energy stored at the local power node can cause the local voltages to be relatively high, the circuit of FIG. 20 further includes a power capacitor 202 across the power diode 202. This power supply capacitor 202 can absorb this additional local current and reduce the level of its local power supply voltage. FIG. 21 illustrates another similar configuration instead, where the power capacitor 204 couples the local power node (ie, the terminal of the coil winding) to the ground node on the opposite side of the power source to the power node.

도 22-도 25는, 전하축적소자가 접지 기준형인 예들(도 22 및 23)과 전하축적소자가 각각의 승압 및 감압 위상을 통해 전원 기준형인 예들(도 24 및 25)간의 비교에 있어서 시간에 따른 공급 전류의 변동을 설명한 것이다. 도 22는, 첫째로 전원 코일(인덕터)이 전원으로부터 충전되고 나서, 둘째로 전원 코일이 상기 커패시터에 방전되는, 제1 승압 위상으로 도시되어 있다. 그리고, 이것 후에, 첫째로 상기 전원 코일(인덕터)이 커패시터로부터 충전되고 나서, 둘째로 전원 코일이 전원에 방전되는 이후의 감압 위상이 후속한다. 인덕터 전류는 공급 전류와 일치하도록 보여질 수 있다. Figures 22-25 show in time a comparison between examples in which the charge accumulator is a ground reference type (Figs. 22 and 23) and examples in which the charge accumulator is a power reference type through respective boost and decompression phases (Figs. 24 and 25). The variation of the supply current accordingly will be described. FIG. 22 is shown in a first boosted phase, firstly where the power supply coil (inductor) is charged from the power supply and then secondly the power supply coil is discharged to the capacitor. And after this, first, the power supply coil (inductor) is charged from a capacitor, and then secondly, the decompression phase after the power supply coil is discharged to the power supply is followed. The inductor current can be seen to match the supply current.

도 23은 각기 접지 기준형 전하축적소자들을 갖는 2개의 코일 드라이버가 어떻게 공동 전원으로부터 서로 위상이 다르게 작동되어서, 네트 코일 드라이버 공급 전류가 크게 상쇄되어, 전원이 인출됨에 따라 네트 모터 출력 전력만이 남아 있는지를 도시한 것이다. 실선은, 도 22를 참조하여 상술한 것처럼 제1 코일 드라이버에 대한 전류 프로파일에 해당한다. 점선은, 제1 코일 드라이버와 180도 위상이 다르게 작동하는 제2 코일 드라이버에 대한 전류 프로파일에 해당한다. 제1 코일 드라이버가 승압 위상에 있을 때, 제2 코일 드라이버는 감압 위상에 있고, 제1 코일 드라이버가 감압 위상에 있을 때, 제2 코일 드라이버는 승압 위상에 있다. Figure 23 shows how two coil drivers, each with ground referenced charge accumulators, operate out of phase from a common power source, so that the net coil driver supply current is largely canceled, leaving only the net motor output power as power is drawn. It is shown. The solid line corresponds to the current profile for the first coil driver as described above with reference to FIG. 22. The dashed line corresponds to the current profile for the second coil driver operating 180 degrees out of phase with the first coil driver. When the first coil driver is in the boost phase, the second coil driver is in the reduced phase, and when the first coil driver is in the reduced phase, the second coil driver is in the boost phase.

도 24로 가면, 시간에 따른 공급 전류의 변동은, 전하축적소자 전원 기준형인 코일 드라이버의 예로 도시되어 있다. 도 22의 예에서와 같이, 첫째로 전원 코일(인덕터)이 전원으로부터 충전되고 나서, 둘째로 전원 코일이 상기 커패시터에 방전되는 제1 승압 위상이 있다. 그렇지만, 상기 커패시터의 전원 기준형은, 전원 코일이 커패시터에 방전되고 이것이 직접 제로까지 떨어지는 것으로 보여질 수 있을 때 공급 전류가 없다는 것을 의미한다. 반대로, 이것 후에, 첫째로 상기 전원 코일(인덕터)이 커패시터로부터 충전되고 나서, 둘째로 전원 코일이 전원에 방전되는 이후의 감압 위상이 후속한다. 또, 커패시터의 전원 기준형은, 전원 코일이 커패시터로부터 충전되고 공급 전류가 제로로 그대로 있는 것으로 보여질 수 있을 때 공급 전류가 없다는 것을 의미한다. 전원 코일이 최종적으로 전원에 방전될 때 공급 전류가 제로까지 방전하기 전에 신속하게 피크로 보여질 수 있다. 전반적으로, 전원이 커패시터와 관련되는 임의의 전류에 더 이상 참여하지 않는 것을 볼 수 있고, 이 전원은 커패시터가 충전 또는 방전중일 때마다 바이패스된다. 여기서(도 22와 대조하여) 인덕터 전류는 더 이상 공급 전류와 일치하지 않는다. 24, the variation of the supply current with time is shown as an example of the coil driver which is the charge storage element power supply reference type. As in the example of FIG. 22, there is a first boosted phase in which the power supply coil (inductor) is first charged from the power supply and then the power supply coil is discharged to the capacitor. However, the power reference of the capacitor means that there is no supply current when the power coil is discharged to the capacitor and it can be seen to drop directly to zero. Conversely, after this, first, the power supply coil (inductor) is charged from the capacitor, and then secondly, the decompression phase after the power supply coil is discharged to the power supply is followed. Again, the power reference of the capacitor means that there is no supply current when the power coil is charged from the capacitor and the supply current can be seen to remain zero. When the power supply coil is finally discharged to the power supply, the supply current can be quickly seen as a peak before discharge to zero. Overall, it can be seen that the power supply no longer participates in any current associated with the capacitor, which is bypassed whenever the capacitor is charging or discharging. Here (in contrast to FIG. 22) the inductor current no longer matches the supply current.

이제, 도 25를 생각하면 알 수 있는 것은, 도 23에 도시된 전류들의 다중채널 상쇄는 더 이상 가능하지 않다는 것이다. 도 25는 전원 기준형 전하축적소자들이 공동 전원으로부터 서로 위상이 다르게 각각 작동되면서 2개의 코일 드라이버가 어떻게 네트 코일 드라이버 공급 전류가 상쇄되지 않게 되는지를 도시한 것이다. 본질적으로, 그 전류의 잘못된 파트들은 전원으로부터 숨겨져, 그 전류의 불연속 및 추가로 이어진다. 실선과 점선들은 2개의 코일 드라이버의 공급 전류를 표현하고, 우측에 파선으로 네트 공급 전류가 도시되어 있다. (특히, 2개의 코일 드라이버 프로파일로부터 네트 공급 전류의) 전류 트레이스의 작은 오프셋이 양쪽의 선들이 보여질 수 있도록 설명을 명백히 하기 위해서만 이용된다는 것을 주목한다. 실제로, 네트 공급 전류는 그 밖의(점 및 실) 선들 위에 가로놓여야 한다. Now, considering FIG. 25, it is no longer possible for the multichannel cancellation of the currents shown in FIG. 25 shows how the two coil drivers do not cancel the net coil driver supply current as the power reference charge accumulators operate out of phase from the common power source. In essence, the wrong parts of the current are hidden from the power supply, leading to discontinuity and addition of the current. The solid and dashed lines represent the supply currents of the two coil drivers, and the net supply current is shown in broken lines on the right. Note that a small offset of the current trace (in particular of the net supply current from the two coil driver profiles) is used only to clarify the description so that both lines can be seen. In practice, the net supply current should be laid over other (dot and seal) lines.

따라서, 전원 기준형 축적 커패시터는, 쌍으로 된 다중위상 공급 전류 상쇄가 보다 적은 관심을 갖는 배치들, 이를테면 3상 시스템의 예에서, 여기서는 전통적인 접지 기준형 축적 커패시터와 비교될 때 쌍방향 전원으로 절반만큼 전류를 직접 감소(축적 커패시터들에 대한 비용도 감소)시킬 수 있으므로, 특별한 적용 가능성을 확인할 수 있다. 단방향 전원에 대해서는, 전류는 한층 더 감소되지만, (상술한 것처럼) "로컬 전원"에 관해 추가의 전원 커패시터에 대한 필요로 인해, 커패시터 비용이 감소되지는 않는다. 도 26 및 도 27은, 3상 구성의 2개의 예를 도시한 것이다. 도 26은 공동 전원 기준형 축적 커패시터를 도시한 것이고, 도 27은 위상마다 별도의 축적 커패시터들을 도시한 것으로, 각각은 동일한 전원 노드에 대한 기준이다. Thus, the power reference accumulating capacitor is, in the case of paired multiphase supply current cancellation with less interest, such as in the example of a three-phase system, here as a bidirectional power supply as compared to a conventional ground reference accumulating capacitor. The current can be directly reduced (and the cost for the capacitors also reduced), confirming the special applicability. For a unidirectional power supply, the current is further reduced, but due to the need for an additional power supply capacitor with respect to the "local power supply" (as described above), the capacitor cost is not reduced. 26 and 27 show two examples of a three-phase configuration. FIG. 26 shows a common power reference storage capacitor, and FIG. 27 shows separate storage capacitors for each phase, each reference to the same power supply node.

본 발명의 설명에서는 본 발명의 예시적 예들을 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하였지만, 본 발명은 구체적인 예들에 한정되지 않고, 첨부된 청구항에서 기재된 것과 같은 본 발명의 범위 및 사상으로부터 벗어나지 않고 당업자가 변경, 부가 및 수정을 여러 가지로 실시할 수 있다. 예를 들면, 본 발명의 범위로부터 벗어나지 않고 종속항의 특징들과 독립항의 특징들을 여러 가지로 조합할 수 있다. In the description of the present invention, illustrative examples of the present invention have been described in detail with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited to the specific examples and modifications are made by those skilled in the art without departing from the scope and spirit of the present invention as described in the appended claims. In addition, various additions and modifications can be made. For example, various combinations of the features of the dependent claims and those of the independent claims can be made without departing from the scope of the invention.

Claims (18)

복수의 회전자 치(teeth)로 이루어진 회전자와, 복수의 고정자 치로 이루어진 고정자를, 구비하는 전기 모터와,
상기 전기 모터를 구동하기 위해,
전하축적소자를 구비하고, 복수의 고정자 치 중 적어도 하나에 코일 권선을 갖는 제1 단자에 결합되는, 승압 컨버터; 및
상기 전하축적소자를 구비하고, 복수의 고정자 치 중 상기 적어도 하나에 코일 권선을 갖는 상기 제1 단자에 결합되는, 감압 컨버터를, 구비하는 드라이버 회로를 구비하고,
상기 승압 컨버터와 상기 감압 컨버터의 유도성 소자는, 복수의 고정자 치 중 적어도 하나의 상기 코일 권선에 의해 제공되고,
상기 전하축적소자는, 코일 권선의 제2 단자를 전원에 결합하기 위한 전원 노드에 대해 기준으로 삼는, 장치.
An electric motor having a rotor composed of a plurality of rotor teeth, a stator composed of a plurality of stator teeth,
To drive the electric motor,
A boost converter having a charge storage element and coupled to a first terminal having a coil winding at at least one of the plurality of stator teeth; And
And a driver circuit having said charge storage element, said reduced voltage converter being coupled to said first terminal having a coil winding at said at least one of a plurality of stator teeth,
The boost converter and the inductive element of the decompression converter are provided by the coil winding of at least one of a plurality of stator teeth,
Wherein the charge storage element is referenced to a power supply node for coupling the second terminal of the coil winding to the power supply.
제 1 항에 있어서,
순방향으로 전원 노드를 코일 권선의 제2 단자에 결합하는 전원 다이오드를 더 구비하는, 장치.
The method of claim 1,
And a power diode coupling the power node to the second terminal of the coil winding in the forward direction.
제 2 항에 있어서,
전원 다이오드에 걸치는 전원 커패시터를 더 구비하는, 장치.
The method of claim 2,
And a power capacitor across the power diode.
제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
코일 권선의 제2 단자를, 전원 노드에 대해 전원의 반대측의 접지 노드에 결합하는 전원 커패시터를 더 구비하는, 장치.
The method of claim 2 or 3,
Further comprising a power capacitor coupling the second terminal of the coil winding to a ground node on the opposite side of the power source to the power node.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
전원은 쌍방향 전원인, 장치.
The method according to any one of claims 1 to 4,
The device is a bidirectional power source.
제 2 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
전원은 단방향 전원인, 장치.
The method according to any one of claims 2 to 4,
The power source is a one-way power source.
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
전기 모터를 구동하는 2개의 추가의 드라이버 회로를 구비하고, 여기서 상기 드라이버 회로와 2개의 추가의 드라이버 회로는 전기 모터의 3개의 독립적인 코일 권선들에 결합되고, 상기 드라이버 회로와 2개의 추가의 드라이버 회로는 전원을 공유하며, 상기 드라이버 회로와 2개의 추가의 드라이버 회로는 서로에 대해 3상 배치로 동작하도록 배치되는, 장치.
The method according to any one of claims 1 to 6,
Two additional driver circuits for driving the electric motor, wherein the driver circuit and two additional driver circuits are coupled to three independent coil windings of the electric motor, the driver circuit and two additional drivers The circuitry shares power and the driver circuit and two additional driver circuits are arranged to operate in a three phase configuration with respect to each other.
제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
승압 컨버터는,
상기 전하축적소자의 제1 전극과 상기 코일 권선에 결합된 다이오드; 및
상기 코일 권선을, 상기 전원 노드에 대해 전원의 반대측의 접지 노드에 접속하도록 배치된 스위치를 더 구비하는, 장치.
The method according to any one of claims 1 to 7,
Boost converter,
A diode coupled to the first electrode of the charge storage element and the coil winding; And
And a switch arranged to connect the coil winding to a ground node opposite the power source with respect to the power node.
제 8 항에 있어서,
감압 컨버터는,
전원 노드에 대해 전원의 반대측의 접지 노드와 상기 코일 권선에 결합된 다이오드; 및
상기 코일 권선을 감압 신호에 따라 전하축적소자의 제1 전극에 접속하도록 배치된 스위치를 더 구비하는, 장치.
The method of claim 8,
Decompression converter,
A diode coupled to the coil winding and a ground node on the opposite side of the power source to the power node; And
And a switch arranged to connect the coil winding to the first electrode of the charge storage element in accordance with the decompression signal.
제 9 항에 있어서,
승압 신호와 감압 신호를 제공하고, 코일 권선에서의 전류 흐름이 실질적으로 제로일 때 승압 신호나 감압 신호의 어서션을 시작하는 제어기를 더 구비하는, 장치.
The method of claim 9,
And a controller for providing a boost signal and a decompression signal and for starting an assertion of the boost signal or the decompression signal when the current flow in the coil winding is substantially zero.
제 10 항에 있어서,
제어기는 상호 배타적으로 승압 신호와 감압 신호를 어서트하도록 구성되는, 장치.
The method of claim 10,
The controller is configured to assert the boost signal and the decompression signal mutually exclusively.
제 10 항에 있어서,
제어기는 연속 펄스로서 승압 신호와 감압 신호를 어서트하도록 구성되는, 장치.
The method of claim 10,
The controller is configured to assert the boost signal and the decompression signal as a continuous pulse.
제 8 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
코일 권선을 승압 컨버터의 스위치에 순방향으로 결합하는 제1 승압 다이오드를 더 구비하는, 장치.
The method according to any one of claims 8 to 12,
And a first boost diode coupling the coil winding forward to the switch of the boost converter.
제 9 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항, 또는 제 9 항에 종속하는 경우 제 12 항에 있어서,
감압 컨버터의 스위치를 코일 권선에 순방향으로 결합하는 제1 감압 다이오드를 더 구비하는, 장치.
The method according to any one of claims 9 to 12, or when dependent on claim 9,
And a first pressure reducing diode for forward coupling the switch of the pressure reduction converter to the coil winding.
제 9 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항, 또는 제 9 항에 종속하는 경우 제 12 항, 또는 제 14 항에 있어서,
감압 컨버터는, 감압 신호를 접지 노드에 대해 기준으로 삼고 전하축적소자의 제1 전극에서의 전압에 대해 기준으로 삼아진 게이트 전압을 상기 스위치의 게이트에서 제공하는, 기준회로를 더 구비하는, 장치.
The method according to any one of claims 9 to 12, or according to claim 12 or 14,
The decompression converter further comprises a reference circuit, which provides a gate voltage at the gate of the switch, with the decompression signal referenced to the ground node and referenced to the voltage at the first electrode of the charge storage element.
제 15 항에 있어서,
기준회로는 감압 스위치의 게이트에 제1 및 제2 저항 경로를 제공하는 분압기를 구비하고;
제1 저항 경로는 전하축적소자의 제1 전극을 감압 스위치의 게이트에 결합하고, 제2 저항 경로는 감압 스위치의 게이트를 감압신호에 따라 접지 노드에 결합하는, 장치.
The method of claim 15,
The reference circuit includes a voltage divider for providing first and second resistance paths to the gate of the pressure reducing switch;
And the first resistive path couples the first electrode of the charge storage element to the gate of the decompression switch, and the second resistive path couples the gate of the decompression switch to the ground node in accordance with the decompression signal.
전기 모터의 코일 권선을 구동하는 모터 드라이버 회로로서,
전기 모터의 코일 권선의 제1 단자에 결합되도록 배치된 전하축적소자와 입력노드를 구비하는 승압 컨버터; 및
상기 전하축적소자와 상기 입력노드를 구비하는 감압 컨버터를 구비하고,
승압 컨버터와 감압 컨버터의 인덕턴스는, 입력노드가 전기 모터의 코일 권선에 결합될 때 제공되고,
승압 컨버터의 출력은 전하축적소자에 걸쳐 생긴 전압이고, 감압 컨버터의 입력은 전하축적소자에 걸쳐 생긴 전압이고,
전하축적소자는 전원 노드에 대해 기준으로 삼고, 전원 노드는 코일 권선의 제2 단자를 전원에 결합시키도록 배치된, 모터 드라이버 회로.
A motor driver circuit for driving coil windings of an electric motor,
A boost converter having a charge storage element and an input node arranged to be coupled to the first terminal of the coil winding of the electric motor; And
A pressure reduction converter including the charge storage device and the input node;
Inductance of the boost converter and the decompression converter is provided when the input node is coupled to the coil winding of the electric motor,
The output of the boost converter is a voltage across the charge storage device, the input of the decompression converter is a voltage across the charge storage device,
The charge storage element is referenced to the power supply node, wherein the power supply node is arranged to couple the second terminal of the coil winding to the power supply.
전기 모터를 구동하는 드라이버 회로의 작동방법으로서,
전하축적소자를 구비하고, 전기 모터의 복수의 고정자 치 중 적어도 하나에 코일 권선을 갖는 제1 단자에 결합된 승압 컨버터를, 코일 권선의 제1 단자가 전원의 접지 노드에 접속하도록 전환하는 단계-상기 전원의 전원 노드는 상기 코일 권선의 제2 단자에 결합됨-;
상기 전하축적소자를 구비하고, 코일 권선을 갖는 상기 제1 단자에 결합된 감압 컨버터를, 코일 권선을 갖는 제1 단자가 전하축적소자에 접속하도록 전환하는 단계-상기 승압 컨버터와 상기 감압 컨버터의 유도성 소자가 복수의 고정자 치 중 적어도 하나의 상기 코일 권선에 의해 제공됨-; 및
전하축적소자를 전원 노드에 대해 기준으로 삼는 단계를 포함하는, 작동방법.As a method of operating a driver circuit for driving an electric motor,
Switching a boost converter having a charge storage element and coupled to a first terminal having a coil winding at at least one of the plurality of stator teeth of the electric motor such that the first terminal of the coil winding is connected to a ground node of a power source; A power node of the power source is coupled to a second terminal of the coil winding;
Switching a decompression converter having said charge storage element and coupled to said first terminal having a coil winding so that a first terminal having a coil winding is connected to a charge storage element-induction of said boost converter and said decompression converter; A component is provided by the coil winding of at least one of a plurality of stator teeth; And
And using the charge storage device as a reference to the power supply node.
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