特開 2017-229116 電動機の駆動制御装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2017-229116(P2017-229116A)

(43)【公開日】2017年12月28日

(54)【発明の名称】電動機の駆動制御装置

(51)【国際特許分類】

   H02P 3/22 20060101AFI20171201BHJP

   H02P 27/06 20060101ALI20171201BHJP

【ＦＩ】

   H02P3/22 A

   H02P27/06

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2016-121876(P2016-121876)

(22)【出願日】2016年6月20日

(71)【出願人】

【識別番号】314012076

【氏名又は名称】パナソニックＩＰマネジメント株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100081422

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 光雄

(74)【代理人】

【識別番号】100100158

【弁理士】

【氏名又は名称】鮫島 睦

(74)【代理人】

【識別番号】100125874

【弁理士】

【氏名又は名称】川端 純市

(72)【発明者】

【氏名】行天 敬明

【テーマコード（参考）】

5H505

5H530

【Ｆターム（参考）】

5H505BB03

5H505BB06

5H505CC01

5H505DD03

5H505EE48

5H505EE49

5H505FF05

5H505HA09

5H505HB01

5H505LL16

5H505LL25

5H505MM02

5H505MM15

5H530AA05

5H530CC08

5H530CC22

5H530CD34

5H530CD35

5H530CE15

5H530DD03

5H530DD14

5H530DD29

5H530EE07

5H530EF03

(57)【要約】

【課題】従来技術に比較して簡単な回路で、電圧源からの電力供給が停止されたときに電動機の巻線に発生する過電流を抑制して速やかに電動機を停止させることが可能な電動機の駆動制御装置を提供する。
【解決手段】電動機の駆動制御装置は、インバータ回路と、制御信号に基づいてインバータ回路の出力端子を短絡する第１のスイッチ部と、直流電圧をダイオードを介して充電するコンデンサと、電動機の起電圧を整流して整流電圧を出力する整流回路と、整流電圧を変換信号に変換するフォトカプラと、変換信号が入力されていないときにコンデンサの充電電圧を制御信号として出力する一方、変換信号が入力されているときに制御信号を出力しない第２のスイッチ部と、直流電圧を検出しないときに上記制御信号を第１のスイッチ部に出力する一方、直流電圧を検出したときに上記制御信号を第１のスイッチ部に出力しない電圧検出部とを備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

電動機の駆動を制御する駆動制御装置であって、
直流電圧を交流電圧に変換して出力端子を介して前記電動機に出力するインバータ回路と、
制御信号に基づいて前記インバータ回路の出力端子を短絡する第１のスイッチ部と、
前記直流電圧をダイオードを介して充電するコンデンサと、
前記電動機に発生する起電圧を整流して整流電圧を出力する整流回路と、
前記整流電圧を光信号に電光変換した後、当該光信号を変換信号に光電変換するフォトカプラと、
前記変換信号が入力されていないときに前記コンデンサの充電電圧を前記制御信号として出力する一方、前記変換信号が入力されているときに前記制御信号を出力しない第２のスイッチ部と、
前記直流電圧を検出するか否かを判断し、前記直流電圧を検出しないときに上記制御信号を前記第１のスイッチ部に出力する一方、前記直流電圧を検出したときに上記制御信号を前記第１のスイッチ部に出力しない電圧検出部と、
を備えた電動機の駆動制御装置。

【請求項2】

前記第１のスイッチ部は、前記インバータ回路の前記出力端子の間に接続され、前記制御信号が入力される制御端子を有する第１のトランジスタを備える、
請求項１に記載の電動機の駆動制御装置。

【請求項3】

前記電圧検出部は、
電圧源の陽極と陰極との間に順に直列に接続された第１及び第２の抵抗と、
前記第１のスイッチ部の前記制御端子と前記電圧源の陰極との間に接続され、前記第１の抵抗と前記第２の抵抗との間の接続点に接続された制御端子を有する第２のトランジスタを備える、
請求項２に記載の電動機の駆動制御装置。

【請求項4】

前記第２のスイッチ部は、
前記コンデンサと前記ダイオードとの間の接続点と、前記第１のスイッチ部の前記制御端子との間に接続され、前記変換信号に基づいてオン又はオフする第３のトランジスタと、
前記コンデンサと前記ダイオードとの間の接続点と、前記フォトカプラとの間に接続された第３の抵抗と、
を備える請求項２に記載の電動機の駆動制御装置。

【請求項5】

前記整流回路からの整流電圧を分圧して分圧電圧を前記フォトカプラに出力する分圧回路をさらに備える、
請求項１に記載の電動機の駆動制御装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、電動機の駆動を制御する電動機の駆動制御装置に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１は、電動機を駆動する駆動装置を開示する。この駆動装置は、直流電圧を交流電圧に変換して電動機に供給するインバータ回路と、インバータ回路のスイッチング素子をオン、オフ制御するインバータ制御手段とを備える。インバータ制御手段は、電動機の制動時、インバータ回路の１相の負極側スイッチング素子を連続オン動作させ、残る他相の正極側スイッチング素子をＰＷＭ動作させて、電動機の直流制動を行う。これにより、駆動装置は、適切な制動力をもって速やかに電動機を停止させる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００９−２９５７９１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

システムの電圧源から駆動装置への直流電圧の供給が停止されたときにも、電動機の制動を行う場合、インバータ制御手段等の駆動装置全体を動作させるための電力を、蓄電池等でバックアップする必要があり、システムが複雑且つ高価になる課題があった。

【0005】

また、システムの電圧源から駆動装置への直流電圧の供給が停止された直後に電動機の制動を行うために、電動機の巻線を短絡させると、過大な電流が電動機の巻線及び駆動装置の回路に流れ、巻線の焼損又は駆動装置の回路の故障が生じる課題があった。

【0006】

本開示は、従来技術に比較して簡単な回路で、電圧源からの電力供給が停止されたときに電動機の巻線に発生する過電流を抑制して速やかに電動機を停止させることが可能な電動機の駆動制御装置を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本開示における電動機の駆動制御装置は、電動機の駆動を制御する駆動制御装置であって、直流電圧を交流電圧に変換して出力端子を介して電動機に出力するインバータ回路と、制御信号に基づいてインバータ回路の出力端子を短絡する第１のスイッチ部と、直流電圧をダイオードを介して充電するコンデンサと、電動機に発生する起電圧を整流して整流電圧を出力する整流回路と、整流電圧を光信号に電光変換した後、当該光信号を変換信号に光電変換するフォトカプラと、変換信号が入力されていないときにコンデンサの充電電圧を制御信号として出力する一方、変換信号が入力されているときに制御信号を出力しない第２のスイッチ部と、直流電圧を検出するか否かを判断し、直流電圧を検出しないときに上記制御信号を第１のスイッチ部に出力する一方、直流電圧を検出したときに上記制御信号を第１のスイッチ部に出力しない電圧検出部とを備える。

【発明の効果】

【0008】

本開示における電動機の駆動制御装置は、従来技術に比較して簡単な回路で、電圧源からの電力供給が停止されたときに電動機の巻線に発生する過電流を抑制して速やかに電動機を停止させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】実施の形態１における電動機３の駆動制御装置１の構成例を示す回路図である。

【図2】（ａ）は図１の電動機３の各相間に発生する起電圧Ｖ３ｕｖ，Ｖ３ｖｗ，Ｖ３ｗｕの波形を示す波形図であり、（ｂ）は図１の整流回路３０の整流電圧Ｖ３０の波形を示す波形図である。

【図3】（ａ）は図１の電圧源２の電圧Ｖ２を示すタイミングチャートであり、（ｂ）は図１のコンデンサ２１の電圧Ｖ２１を示すタイミングチャートであり、（ｃ）は図１の電動機３の回転数Ｎ３を示すタイミングチャートであり、（ｄ）は図１の分圧回路４０の分圧電圧Ｖ４０を示すタイミングチャートであり、（ｅ）は図１のフォトカプラ５０の出力トランジスタ５２の状態を示すタイミングチャートであり、（ｆ）は図１の電圧検出回路７０のトランジスタ７３の状態を示すタイミングチャートであり、（ｇ）は図１のスイッチ回路６０のトランジスタ６１の状態を示すタイミングチャートであり、（ｈ）は短絡スイッチアレイ８０のゲート電圧Ｖ８０を示すタイミングチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、適宜図面を参照しながら、実施の形態を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明又は実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。

【0011】

なお、発明者は、当業者が本開示を十分に理解するために添付図面および以下の説明を提供するのであって、これらによって特許請求の範囲に記載の主題を限定することを意図するものではない。

【0012】

（実施の形態１）
以下、図１〜３を参照して、実施の形態１を説明する。

【0013】

［１−１．構成］
図１は、実施の形態１にかかる電動機３の駆動制御装置１の構成例を示す回路図である。図１に示す駆動制御装置１は、制御回路４からの制御信号φ１〜φ６に基づいて電圧源２から供給される直流電圧Ｖ２を３相交流電圧に変換し、３相交流電圧を電動機３の３相の巻線３ｕ，３ｖ，３ｗにそれぞれ供給することにより、電動機３の駆動を制御する。駆動制御装置１は、インバータ回路１０と、コンデンサ２１と、ダイオード２２と、整流回路３０と、分圧回路４０と、フォトカプラ５０と、スイッチ回路６０と、電圧検出回路７０と、短絡スイッチアレイ８０とを備える。

【0014】

図１において、インバータ回路１０は、例えばＮチャネル電界効果トランジスタ（以下、ＦＥＴという。）である６個のトランジスタ１１〜１６を有するフルブリッジ回路で構成される。トランジスタ１１，１２は電圧源２の陽極と陰極との間に当該順序で直列に接続され、トランジスタ１３，１４は電圧源２の陽極と陰極との間に当該順序で直列に接続される。また、トランジスタ１５，１６は電圧源２の陽極と陰極との間に当該順序で直列に接続される。

【0015】

具体的には、トランジスタ１１のドレインは電圧源２の陽極に接続され、トランジスタ１１のソースはトランジスタ１２のドレインに接続される。トランジスタ１２のソースは電圧源２の陰極に接続される。また、トランジスタ１３のドレインは電圧源２の陽極に接続され、トランジスタ１３のソースはトランジスタ１４のドレインに接続される。トランジスタ１４のソースは電圧源２の陰極に接続される。さらに、トランジスタ１５のドレインは電圧源２の陽極に接続され、トランジスタ１５のソースはトランジスタ１６のドレインに接続される。トランジスタ１６のソースは電圧源２の陰極に接続される。なお、各トランジスタ１１〜１６のドレインとソースとの間にはフライホイールダイオードが接続されてもよい。

【0016】

トランジスタ１１のソースとトランジスタ１２のドレインとの接続点であるＵ相正出力端子１７ｕは電動機３のＵ相巻線３ｕに接続され、トランジスタ１３のソースとトランジスタ１４のドレインとの接続点であるＶ相正出力端子１７ｖは電動機３のＶ相巻線３ｖに接続される。また、トランジスタ１５のソースとトランジスタ１６のドレインとの接続点であるＷ相正出力端子１７ｗは電動機３のＷ相巻線３ｗに接続される。各トランジスタ１１〜１６のゲートには、電動機３の回転数Ｎ３を制御する制御回路４からの例えばＰＷＭ信号である制御信号φ１〜φ６が入力される。インバータ回路１０は、制御信号φ１〜φ６に基づいてトランジスタ１１〜１６をスイッチング制御することにより、直流電圧Ｖ２を３相交流電圧に変換して電動機３に出力する。

【0017】

コンデンサ２１の一方の電極はダイオード２２を介して電圧源２の陽極に接続され、コンデンサ２１の他方の電極は電圧源２の陰極に接続される。具体的には、コンデンサ２１の一方の電極はダイオード２２のカソードに接続され、ダイオード２２のアノードは電圧源２の陽極に接続される。これにより、直流電圧Ｖ２が電圧源２から供給されているとき、コンデンサ２１は直流電圧Ｖ２に略等しい電圧Ｖ２１、より詳細には直流電圧Ｖ２からダイオード２２の順方向電圧を差し引いた電圧Ｖ２１に充電される。その後、電圧源２からの直流電圧Ｖ２の供給が停止されると、ダイオード２２が逆バイアス状態となり、コンデンサ２１は電圧Ｖ２１を保持する。

【0018】

整流回路３０は、６個のダイオード３１〜３６を有するダイオードブリッジ回路で構成される。ダイオード３１のアノード及びダイオード３２のカソードは電動機３のＵ相巻線３ｕに接続され、ダイオード３３のアノード及びダイオード３４のカソードは電動機３のＶ相巻線３ｖに接続され、ダイオード３５のアノード及びダイオード３６のカソードは電動機３のＷ相巻線３ｗに接続される。ダイオード３１のカソード、ダイオード３３のカソード及びダイオード３５のカソードは整流回路３０の正出力端子に接続され、ダイオード３２のアノード、ダイオード３４のアノード及びダイオード３６のアノードは整流回路３０の負出力端子に接続される。整流回路３０は、電動機３のＵ相−Ｖ相間に発生する起電圧Ｖ３ｕｖ、Ｖ相−Ｗ相間に発生する起電圧Ｖ３ｖｗ、及び、Ｗ相−Ｕ相間に発生する起電圧Ｖ３ｗｕを整流して整流電圧Ｖ３０を分圧回路４０に出力する。

【0019】

図２（ａ）は図１の電動機３の各相間に発生する起電圧Ｖ３ｕｖ，Ｖ３ｖｗ，Ｖ３ｗｕの波形を示す波形図であり、図２（ｂ）は図１の駆動制御装置１における整流回路３０の整流電圧Ｖ３０の波形を示す波形図である。図２（ａ）に示すように、電動機３の各相間には、回転数Ｎ３に比例した起電圧Ｖ３ｕｖ，Ｖ３ｖｗ，Ｖ３ｗｕが発生する。本実施の形態では、起電圧Ｖ３ｕｖ，Ｖ３ｖｗ，Ｖ３ｗｕは、最大値が電圧＋Ｖ３ｐであり最小値が電圧−Ｖ３ｐである略正弦波形状の電圧である。整流回路３０は、電動機３の相間に発生する起電圧Ｖ３ｕｖ，Ｖ３ｖｗ，Ｖ３ｗｕを整流し、図２（ｂ）に示すように整流電圧Ｖ３０を生成する。本実施の形態では、整流回路３０はフルブリッジ回路で構成されているので、整流電圧Ｖ３０はリップルの少ない直流電圧となる。

【0020】

図１において、分圧回路４０は、整流回路３０の正出力端子と負出力端子との間に直列に接続された抵抗４１と抵抗４２とを備える。分圧回路４０は、整流回路３０からの整流電圧Ｖ３０を抵抗４１と抵抗４２とで分圧し、抵抗４２の端子間電圧を分圧電圧Ｖ４０としてフォトカプラ５０に出力する。

【0021】

フォトカプラ５０は、互いに光学的に統合されたフォトダイオードであるＬＥＤ５１と、フォトトランジスタである出力トランジスタ５２とを有する。ＬＥＤ５１は分圧回路４０の抵抗４２の端子間に接続され、分圧電圧Ｖ４０を光信号に電光変換する。出力トランジスタ５２のコレクタはスイッチ回路６０に接続され、出力トランジスタ５２のエミッタは電圧源２の陰極に接続される。出力トランジスタ５２はＬＥＤ５１からの光信号を変換信号に光電変換する。例えば、分圧電圧Ｖ４０が１．５Ｖ以上でＬＥＤ５１に電流が流れ、出力トランジスタ５２はオン状態となり、ローレベルの変換信号を出力する。一方、分圧電圧Ｖ４０が１．５Ｖ未満では、ＬＥＤ５１に電流が流れず、出力トランジスタ５２はオフ状態となり、変換信号を出力しない。

【0022】

スイッチ回路６０は、コンデンサ２１の一方の電極と短絡スイッチアレイ８０の制御端子との間に設けられる。スイッチ回路６０は、ＮＰＮトランジスタ６１と、抵抗６２、６３とを備える。トランジスタ６１のコレクタはコンデンサ２１の一方の電極に接続され、トランジスタ６１のエミッタは抵抗６２を介して短絡スイッチアレイ８０の制御端子に接続される。抵抗６３はトランジスタ６１のベースとコレクタとの間に接続される。トランジスタ６１のベースはフォトカプラ５０の出力トランジスタ５２のコレクタに接続され、トランジスタ６１のベースには変換信号が入力される。スイッチ回路６０は、変換信号が入力されているときにはコンデンサ２１の電圧Ｖ２１を制御信号として出力しない。一方、スイッチ回路６０は、変換信号が入力されていないときにコンデンサ２１の電圧Ｖ２１を制御信号として出力する。スイッチ回路６０は、第２のスイッチ部の一例である。

【0023】

これらの整流回路３０、分圧回路４０、フォトカプラ５０及びスイッチ回路６０によれば、電動機３の回転数Ｎ３が所定のしきい値回転数以上であり、分圧電圧Ｖ４０が例えば１．５Ｖ以上であり、出力トランジスタ５２がオン状態であるとき、トランジスタ６１はオフ状態となり、コンデンサ２１の一方の電極と短絡スイッチアレイ８０の制御端子とを接続しない。ここで、上記しきい値回転数は、後述するように電動機３に電気的な制動力を発生させるためのしきい値であり、電動機３の巻線３ｕ，３ｖ，３ｗを電圧源２の陰極に短絡する際に流れる過電流によって巻線３ｕ，３ｖ，３ｗの焼損又は駆動制御装置１の回路の故障が生じない程度の回転数に設定される。上記しきい値回転数は、分圧回路４０の分圧比によりプログラムすることが可能である。

【0024】

一方、電動機３の回転数Ｎ３が上記しきい値回転数未満であり、分圧電圧Ｖ４０が例えば１．５Ｖ未満であり、出力トランジスタ５２がオフ状態であるとき、トランジスタ６１はオン状態となり、コンデンサ２１の一方の電極と短絡スイッチアレイ８０の制御端子とを接続し、コンデンサ２１の電圧Ｖ２１を短絡スイッチアレイ８０の制御端子に供給する。

【0025】

電圧検出回路７０は、抵抗７１，７２とＮＰＮトランジスタ７３とを備える。抵抗７１，７２は電圧源２の陽極と陰極との間に直列に接続され、抵抗７１と抵抗７２との間の接続点はトランジスタ７３のベースに接続される。トランジスタ７３のコレクタは短絡スイッチアレイ８０の制御端子に接続され、トランジスタ７３のエミッタは電圧源２の陰極に接続される。これにより、電圧検出回路７０のトランジスタ７３は、直流電圧Ｖ２が電圧源２から入力されているときにオン状態となり、短絡スイッチアレイ８０の制御端子と電圧源２の陰極とを短絡する。一方、直流電圧Ｖ２が電圧源２から入力されていないときには、電圧検出回路７０のトランジスタ７３はオフ状態となり、短絡スイッチアレイ８０の制御端子を電圧源２の陰極から開放する。

【0026】

このように、電圧検出回路７０は、直流電圧Ｖ２と所定のしきい値電圧であるトランジスタ７３のゲート−ソース間しきい値電圧とを比較し、直流電圧Ｖ２がしきい値電圧以上であるときに直流電圧Ｖ２を検出し、直流電圧Ｖ２がしきい値電圧未満であるときに直流電圧Ｖ２を検出していないと判断する。電圧検出回路７０は、直流電圧Ｖ２を検出したときにスイッチ回路６０からの制御信号を短絡スイッチアレイ８０の制御端子に出力せず、直流電圧Ｖ２を検出しないときにスイッチ回路６０からの制御信号を短絡スイッチアレイ８０の制御端子に出力する。

【0027】

短絡スイッチアレイ８０は、ＮチャネルＦＥＴ等の３個のトランジスタ８１〜８３を備える。トランジスタ８１〜８３はインバータ回路１０の各相出力端子間にそれぞれ設けられる。具体的には、トランジスタ８１のドレインはインバータ回路１０のＵ相正出力端子１７ｕに接続され、トランジスタ８１のソースは電圧源２の陰極に接続される。また、トランジスタ８２のドレインはインバータ回路１０のＶ相正出力端子１７ｖに接続され、トランジスタ８２のソースは電圧源２の陰極に接続される。また、トランジスタ８３のドレインはインバータ回路１０のＷ相正出力端子１７ｗに接続され、トランジスタ８３のソースは電圧源２の陰極に接続される。トランジスタ８１〜８３のゲートは、スイッチ回路６０のトランジスタ６１のエミッタに抵抗６２を介して接続されるとともに、電圧検出回路７０のトランジスタ７３のコレクタに接続される。短絡スイッチアレイ８０は、以下に示すように、制御端子であるトランジスタ８１〜８３のゲートに入力される制御信号であるゲート電圧Ｖ８０に基づいて、インバータ回路１０の各相出力端子を短絡する。短絡スイッチアレイ８０は、第１のスイッチ部の一例である。

【0028】

直流電圧Ｖ２が入力され、電圧検出回路７０のトランジスタ７３がオン状態であるとき、短絡スイッチアレイ８０のトランジスタ８１〜８３のゲート電圧Ｖ８０は略０Ｖとなる。そのため、トランジスタ８１〜８３はオフ状態となり、インバータ回路１０の各相出力端子間を短絡しない。一方、直流電圧Ｖ２の供給が停止され、電圧検出回路７０のトランジスタ７３がオフ状態であるとき、短絡スイッチアレイ８０のトランジスタ８１〜８３は、電動機３の回転数Ｎ３に応じて以下のように２つの動作を行う。

【0029】

電動機３の回転数Ｎ３が上記しきい値回転数以上であり、トランジスタ６１がオフ状態であるとき、短絡スイッチアレイ８０のトランジスタ８１〜８３はオフ状態となり、インバータ回路１０の各相出力端子間を短絡しない。これにより、電動機３の巻線３ｕ，３ｖ，３ｗに過大な電流が流れることを抑制する。

【0030】

一方、電動機３の回転数Ｎ３が上記しきい値回転数未満であり、トランジスタ６１がオン状態であるとき、短絡スイッチアレイ８０のトランジスタ８１〜８３にはコンデンサ２１の電圧Ｖ２１がゲート電圧Ｖ８０として入力される。その結果、トランジスタ８１〜８３はオン状態となり、インバータ回路１０の各相出力端子間を短絡する。これにより、電動機３に制動力が発生し、速やかに電動機３を停止させることができる。

【0031】

［１−２．動作］
以上のように構成された電動機３の駆動制御装置１の動作について、図３を参照して説明する。図３（ａ）は図１の電圧源２の電圧Ｖ２を示すタイミングチャートであり、図３（ｂ）は図１のコンデンサ２１の電圧Ｖ２１を示すタイミングチャートであり、図３（ｃ）は図１の電動機３の回転数Ｎ３を示すタイミングチャートであり、図３（ｄ）は図１の分圧回路４０の分圧電圧Ｖ４０を示すタイミングチャートであり、図３（ｅ）は図１のフォトカプラ５０の出力トランジスタ５２の状態を示すタイミングチャートであり、図３（ｆ）は図１の電圧検出回路７０のトランジスタ７３の状態を示すタイミングチャートであり、図３（ｇ）は図１のスイッチ回路６０のトランジスタ６１の状態を示すタイミングチャートであり、図３（ｈ）は図１の短絡スイッチアレイ８０のゲート電圧Ｖ８０を示すタイミングチャートである。

【0032】

図３において、電圧源２がオフ状態である初期状態において、電圧源２の電圧Ｖ２は０Ｖであり、コンデンサ２１の電圧Ｖ２１は０Ｖであり、電動機３の回転数Ｎ３は０ｒｐｍである。このとき、分圧回路４０の分圧電圧Ｖ４０は０Ｖであり、フォトカプラ５０の出力トランジスタ５２はオフ状態であり、トランジスタ７３はオフ状態であり、トランジスタ６１はオフ状態である。また、短絡スイッチアレイ８０のゲート電圧Ｖ８０は０Ｖである。

【0033】

（１）電動機の駆動動作（時刻ｔ１〜ｔ３）
時刻ｔ１において、電圧源２がオンされると、直流電圧Ｖ２が電圧Ｖ２Ｈに上昇する（図３（ａ））。このとき、コンデンサ２１は直流電圧Ｖ２によってダイオード２２を介して充電され、コンデンサ２１の電圧Ｖ２１が電圧Ｖ２１Ｈに上昇する（図３（ｂ））。

【0034】

電圧Ｖ２により、電圧検出回路７０のトランジスタ７３はオン状態となる（図３（ｆ））。また、フォトカプラ５０の出力トランジスタ５２がオフ状態であるので（図３（ｅ））、コンデンサ２１の電圧Ｖ２１により、スイッチ回路６０のトランジスタ６１はオン状態となる（図３（ｇ））。このように、電圧検出回路７０のトランジスタ７３がオン状態であるとき、短絡スイッチアレイ８０のトランジスタ８１〜８３のゲート電圧Ｖ８０は０Ｖであり（図３（ｈ））、トランジスタ８１〜８３はオフ状態となる。これより、インバータ回路１０の各相出力端子間は短絡されず、インバータ回路１０で生成された３相の交流電圧が電動機３のＵ相巻線３ｕ、Ｖ相巻線３ｖ及びＷ相巻線３ｗにそれぞれ供給される。

【0035】

その後、電動機３の回転数Ｎ３が次第に大きくなる（図３（ｃ））。このとき、電動機３の相間の起電圧Ｖ３ｕｖ，Ｖ３ｖｗ，Ｖ３ｗｕが次第に大きくなり、これらを整流した整流電圧Ｖ３０及び分圧電圧Ｖ４０が次第に大きくなる（図３（ｄ））。

【0036】

その後、時刻ｔ２において、分圧回路４０の分圧電圧Ｖ４０が１．５Ｖに達すると（図３（ｄ））、フォトカプラ５０の出力トランジスタ５２がオン状態となり（図３（ｅ））、スイッチ回路６０のトランジスタ６１がオフ状態となる（図３（ｇ））。このとき、電圧検出回路７０のトランジスタ７３はオン状態を継続するので、短絡スイッチアレイ８０のトランジスタ８１〜８３はオフ状態を継続し、インバータ回路１０からの３相交流電圧は電動機３に供給され続ける。その後、電動機３の回転数Ｎ３は回転数Ｎ３Ｈまで上昇し（図３（ｃ））、その回転数Ｎ３Ｈが保持される。このとき、分圧電圧Ｖ４０は電圧Ｖ４０Ｈまで上昇する（図３（ｄ））。

【0037】

（２）電動機の停止動作（高回転時、制動なし）（時刻ｔ３〜ｔ４）
次に、時刻ｔ３において、電動機３が運転状態であるときに電圧源２がオフされると、電圧源２の直流電圧Ｖ２が０Ｖに低下する（図３（ａ））。このとき、ダイオード２２は逆バイアス状態となるので、コンデンサ２１の電圧Ｖ２１は保持される（図３（ｂ））。

【0038】

電圧Ｖ２が０Ｖに低下すると、電圧検出回路７０のトランジスタ７３はオフ状態となる（図３（ｆ））。また、フォトカプラ５０の出力トランジスタ５２がオン状態であるので（図３（ｅ））、スイッチ回路６０のトランジスタ６１はオフ状態を継続する（図３（ｇ））。このように、直流電圧Ｖ２が０Ｖに低下しても、電動機３の回転数Ｎ３が上記しきい値回転数以上であるときには、フォトカプラ５０の出力トランジスタ５２がオン状態であり、スイッチ回路６０のトランジスタ６１がオフ状態となる。これにより、コンデンサ２１の電圧Ｖ２１が短絡スイッチアレイ８０のトランジスタ８１〜８３のゲートに供給されず、トランジスタ８１〜８３のゲート電圧Ｖ８０は０Ｖであり（図３（ｈ））、トランジスタ８１〜８３はオフ状態を継続する。これにより、インバータ回路１０の各相出力端子間は短絡されない。

【0039】

このように、直流電圧Ｖ２が０Ｖに低下しても、電動機３の回転数Ｎ３が上記しきい値回転数以上であるときには、駆動制御装置１はインバータ回路１０の各相出力端子間の短絡を行わない。これにより、電動機３の巻線３ｕ，３ｖ，３ｗに過大な電流が流れることを抑制することができる。

【0040】

このとき、インバータ回路１０の各トランジスタ１１〜１６はオフ状態となるので、電動機３は慣性力によって回転を継続しつつ、電動機３の回転数Ｎ３が次第に低下する（図３（ｃ））。その結果、電動機３の各相間の起電圧Ｖ３ｕｖ，Ｖ３ｖｗ，Ｖ３ｗｕが次第に低下し、これらを整流した整流電圧Ｖ３０及び分圧電圧Ｖ４０が次第に低下する（図３（ｄ））。

【0041】

（３）電動機の停止動作（低回転時、制動あり）（時刻ｔ４〜ｔ５）
次に、時刻ｔ４において、電動機３の回転数Ｎ３が上記しきい値回転数未満となり、分圧回路４０の分圧電圧Ｖ４０が１．５Ｖ未満に低下すると（図３（ｄ））、フォトカプラ５０の出力トランジスタ５２がオフ状態となり（図３（ｅ））、スイッチ回路６０のトランジスタ６１がオン状態となる（図３（ｇ））。これにより、短絡スイッチアレイ８０のトランジスタ８１〜８３のゲートにコンデンサ２１の電圧Ｖ２１が入力され、ゲート電圧Ｖ８０が電圧Ｖ８０Ｈになり（図３（ｈ））、トランジスタ８１〜８３がオン状態となり、インバータ回路１０の各相出力端子が短絡される。その結果、電動機３の巻線３ｕ，３ｖ，３ｗが短絡され、電動機３に制動力が発生し、速やかに電動機３を停止させることができる（図３（ｃ）の時刻ｔ５）。なお、時刻ｔ４において電動機３の巻線３ｕ，３ｖ，３ｗが電圧源２の陰極に短絡されるので、分圧電圧Ｖ４０は０Ｖとなる（図３（ｄ）の時刻ｔ４）。

【0042】

［１−３．効果］
以上のように、本実施の形態において、電動機３の駆動制御装置１は、電動機３の駆動を制御する駆動制御装置であって、インバータ回路１０と、短絡スイッチアレイ８０と、コンデンサ２１と、ダイオード２２と、整流回路３０と、スイッチ回路６０と、電圧検出回路７０とを備える。インバータ回路１０は、直流電圧Ｖ２を交流電圧に変換して出力端子を介して電動機３に出力する。短絡スイッチアレイ８０と、制御信号に基づいてインバータ回路１０の出力端子を短絡する。コンデンサ２１は、直流電圧Ｖ２をダイオード２２を介して充電する。整流回路３０は、電動機３に発生する起電圧を整流して整流電圧Ｖ３０を出力する。フォトカプラ５０は、整流電圧Ｖ３０を光信号に電光変換した後、当該光信号を変換信号に光電変換する。スイッチ回路６０は、変換信号が入力されていないときにコンデンサ２１の電圧Ｖ２１を制御信号として出力する一方、変換信号が入力されているときに制御信号を出力しない。電圧検出回路７０は、直流電圧Ｖ２を検出するか否かを判断し、直流電圧Ｖ２を検出しないときに上記制御信号を短絡スイッチアレイ８０に出力する一方、直流電圧Ｖ２を検出したときに上記制御信号を短絡スイッチアレイ８０に出力しない。

【0043】

本実施の形態では、直流電圧Ｖ２が供給されるときには（図３のｔ１〜ｔ３）、電圧検出回路７０がスイッチ回路６０からの制御信号を短絡スイッチアレイ８０に出力しないので、短絡スイッチアレイ８０がインバータ回路１０の出力端子を短絡することがなく、電動機３に制動力が発生することがない。

【0044】

一方、直流電圧Ｖ２の供給が停止されたとき（図３のｔ３〜ｔ５）、電圧検出回路７０がスイッチ回路６０からの制御信号を短絡スイッチアレイ８０に出力する。

【0045】

このとき、電動機３の回転数Ｎ３が上記しきい値回転数以上である場合には（図３のｔ３〜ｔ４）、フォトカプラ５０の出力トランジスタ５２がオン状態であり変換信号を出力し、スイッチ回路６０はコンデンサ２１の電圧Ｖ２を上記制御信号として出力しない。これにより、短絡スイッチアレイ８０がインバータ回路１０の出力端子を短絡することがなく、電動機３に制動力が発生することがない。そのため、電動機３の巻線３ｕ，３ｖ，３ｗに過大な電流が流れることを抑制することができる。

【0046】

その後、電動機３の回転数Ｎ３が上記しきい値回転数未満になった場合（図３のｔ４〜ｔ５）、フォトカプラ５０の出力トランジスタ５２がオフ状態となり変換信号を出力せず、スイッチ回路６０はコンデンサ２１の電圧Ｖ２１を上記制御信号として出力する。これにより、コンデンサ２１に保持された電圧が短絡スイッチアレイ８０に供給され、短絡スイッチアレイ８０がインバータ回路１０の出力端子を短絡し、電動機３に制動力が発生する。そのため、速やかに電動機３を停止させることができる。

【0047】

このように、本実施の形態によれば、電動機３の巻線３ｕ，３ｖ，３ｗの起電圧、すなわち電動機３の回転数を検出し、電動機３の回転数が上記しきい値回転数以上のときには電動機３の制動を行わず、電動機３の回転数が上記しきい値回転数未満に低下したときのみ制動を行うので、電動機３の巻線３ｕ，３ｖ，３ｗに発生する過電流を抑制して速やかに電動機３を停止させることができる。

【0048】

また、本実施の形態では、直流電圧Ｖ２が供給されるときにコンデンサ２１がダイオード２２を介して充電され、直流電圧Ｖ２の供給が停止されたときにはダイオード２２が逆バイアス状態となってコンデンサ２１は電圧Ｖ２１を保持する。短絡スイッチアレイ８０を動作させるためにコンデンサ２１の電圧Ｖ２１を使用することにより、直流電圧Ｖ２の供給が停止されたときでも上記した電動機３の制動を行うことができる。

【0049】

さらに、本実施の形態によれば、上記した電動機３の制動を従来技術に比較して簡単な回路で実現することができる。

【0050】

（他の実施の形態）
以上のように、本出願において開示する技術の例示として、実施の形態１を説明した。しかしながら、本開示における技術は、これに限定されず、適宜、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施の形態にも適用可能である。そこで、以下、他の実施の形態を例示する。

【0051】

例えば、本実施の形態１では、電圧検出回路７０のトランジスタ７３としてＮＰＮトランジスタを例示したが、トランジスタ７３はＮチャネルＦＥＴであってもよい。

【0052】

また、本実施の形態１では、インバータ回路１０のトランジスタ１１〜１６としてＮチャネルＦＥＴを例示したが、トランジスタ１１〜１６はＰチャネルＦＥＴであってもよいし、ＮＰＮトランジスタ又はＰＮＰトランジスタであってもよい。

【0053】

以上のように、本開示における技術の例示として、実施の形態を説明した。そのために、添付図面および詳細な説明を提供した。

【0054】

したがって、添付図面および詳細な説明に記載された構成要素の中には、課題解決のために必須な構成要素だけでなく、上記技術を例示するために、課題解決のためには必須でない構成要素も含まれ得る。そのため、それらの必須ではない構成要素が添付図面又は詳細な説明に記載されていることをもって、直ちに、それらの必須ではない構成要素が必須であるとの認定をするべきではない。

【0055】

また、上述の実施の形態は、本開示における技術を例示するためのものであるから、特許請求の範囲またはその均等の範囲において種々の変更、置き換え、付加、省略などを行うことができる。

【産業上の利用可能性】

【0056】

本開示は、インバータを用いて駆動する電動機を用いる機器に使用でき、例えば、プロジェクタ、洗濯機などに適用可能である。

【符号の説明】

【0057】

１ 駆動制御装置
２ 電圧源
３ 電動機
４ 制御回路
３ｕ，３ｖ，３ｗ 巻線
１０ インバータ回路
１１，１２，１３，１４，１５，１６ トランジスタ
１７ｕ，１７ｖ，１７ｗ 正出力端子
２１ コンデンサ
２２ ダイオード
３０ 整流回路
３１，３２，３３，３４，３５，３６ ダイオード
４０ 分圧回路
４１，４２ 抵抗
５０ フォトカプラ
５１ ＬＥＤ
５２ 出力トランジスタ
６０ スイッチ回路
６１ トランジスタ
６２，６３ 抵抗
７０ 電圧検出回路
７１，７２ 抵抗
７３ トランジスタ
８０ 短絡スイッチアレイ
８１，８２，８３ トランジスタ

【図1】

【図2】

【図3】