(57)【要約】      （修正有）【課題】高電圧源から低電圧源への電力の授受を可能とし、回生走行時において、高電圧源を構成するバッテリあるいはキャパシタの充電容量が１００％を超えても、余った電力を無駄に消費することのない、スイッチトリラクタンスモータの駆動装置を提供する。【解決手段】第１の電圧源Ｅ１と第２の電圧源Ｅ２とを具えてなり、第２の電圧源Ｅ２の電圧を第１の電圧源Ｅ１の電圧よりも高く設定してなる、複数の電圧源により駆動されるスイッチトリラクタンスモータの駆動装置であって、  スイッチング手段（Ｓ１〜Ｓ５）のオンオフ操作により、スイッチトリラクタンスモータの巻線Ｕｃに印加する正電圧をいずれか一方の電圧源に選択するとともに、前記巻線Ｕｃに印加する負電圧をいずれか一方の電圧源に選択することで、第１の電圧源Ｅ１と第２の電圧源Ｅ２との間で前記巻線を介して電力授受することを特徴とする。【選択図】図３
2006230072.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の電圧源と第２の電圧源とを具えてなり、第２の電圧源の電圧を第１の電圧源の電圧よりも高く設定してなる、複数の電圧源により駆動されるスイッチトリラクタンスモータの駆動装置であって、
第１の電圧源の正電圧をスイッチトリラクタンスモータの巻線に選択的に印加し、第１の電圧源から前記巻線に電流を供給可能とするとともに、第２の電圧源の正電圧を前記巻線に選択的に印加し、第２の電圧源から前記巻線に電流を供給可能とし、第１の電圧源もしくは第２の電圧源のいずれか一方の負電圧を選択して前記巻線に印加し、その電圧源へ前記巻線に流れる電流を回生可能とするスイッチング手段を具えるとともに、
前記スイッチング手段のオンオフ操作により、前記巻線に印加する正電圧をいずれか一方の電圧源に選択するとともに、前記巻線に印加する負電圧をいずれか一方の電圧源に選択することで、第１の電圧源と第２の電圧源との間で前記巻線を介して電力授受することを特徴とするスイッチトリラクタンスモータの駆動装置。
【請求項２】
前記スイッチング手段は、第１の電圧源の正電位端子に前記巻線からの電流の流入を可能とする複数の半導体スイッチング素子と、第２の電圧源の正電位端子に前記巻線からの電流の流入を可能とする半導体整流素子とを有してなり、負電圧を印加する電圧源の選択は前記複数の半導体スイッチング素子のオンオフ操作により行うことを特徴とする請求項１に記載のスイッチトリラクタンスモータの駆動装置。
【請求項３】
前記スイッチトリラクタンスモータはステータの複数の突極にそれぞれ巻回された複数相の巻線と、前記ステータの発生する磁界により回転駆動される突極構造を有するロータとを有するとともに、第２の電圧源はキャパシタもしくはキャパシタを備える電圧源系であって、
前記スイッチトリラクタンスモータの停止時において、全相もしくはいずれか１相を選択して、第１の電圧源から前記巻線へ電流を供給したのちに、第２の電圧源へその電流を回生することを繰り返し、第２の電圧源の電圧を調整することを特徴とする請求項１〜２のいずれかに記載のスイッチトリラクタンスモータの駆動装置。
【請求項４】
前記ロータの角度位置検知手段を有するとともに、
前記ステータの突極とロータの突極とが略対向する位置を所定位置範囲として定め、前記角度位置検知手段により、この所定位置範囲内の条件を満たす相があることを検知した場合、その相を用いて、第１の電圧源から前記巻線へ電流を供給したのちに、第２の電圧源へその電流を回生することを繰り返し、第２の電圧源の電圧を調整することを特徴とする請求項３に記載のスイッチトリラクタンスモータの駆動装置。
【請求項５】
前記ロータの角度位置が前記所定範囲内でないとき、前記ステータの突極とロータの突極とが対向しない相を前記角度位置検知手段により検知し、その相を用いて、第１の電圧源から前記巻線へ電流を供給したのちに、第２の電圧源へその電流を回生することを繰り返し、第２の電圧源の電圧を調整することを特徴とする請求項３〜４のいずれかに記載のスイッチトリラクタンスモータの駆動装置。
【請求項６】
第１の電圧源から前記巻線へ電流を供給したのちに、第２の電圧源へその電流を回生することを繰り返す期間中において、巻線の電流は所定の電流ピーク制限値を超えないよう、前記巻線へ電流を供給する時間、もしく前記繰り返し周期を調整することを特徴とする請求項３〜５のいずれかに記載のスイッチトリラクタンスモータの駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両等に用いられて好適なスイッチトリラクタンスモータの駆動装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
スイッチトリラクタンスモータは、ロータに設けた複数の突極部の磁気的な突極性を利用して、回転磁界によりロータを回転させるものであり、ロータに永久磁石を使用しないものであるため、ロータの構造が簡単で、永久磁石も使用しないことから、高速回転が可能であり、高温環境下での使用が可能で、安価であるといった優れた特徴を有する。
【０００３】
このようなスイッチトリラクタンスモータの駆動装置としては、例えば特許文献１に示すようなものがあり、これによれば、電圧の異なる２種類の電圧源を切換えて使用して、スイッチトリラクタンスモータを駆動することにより、当該モータの高負荷時に必要な高い電圧を有する高電圧源を高負荷時のみに使用し、常時使用することなく、適時に使用することができ、低電圧源から高電圧源への昇圧回路の小型化を可能とすることができる。
【特許文献１】特開２０００−３１２４９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら上述したような駆動装置においては、図７に示すように、前記低電圧源ＶＢａｔｔから高電圧源への電力の注入を許容するものであって、双方向の電力の授受を許容するものではなく、高電圧源をバッテリとキャパシタ４４を含む電圧源系で構成した場合、例えば自動車の回生走行時において、バッテリあるいはキャパシタ４４のいずれか大きい方の充電容量（ＳＯＣ）が１００％を超えればこれ以上の電力注入を行うことができず、余った電力を高電圧源に接続された図示しない負荷で消費するか、これも図示しない放電抵抗等を挿入して電力を無駄に消費させる等の手段を採らざるを得ないという問題点があった。
【０００５】
本発明の目的は、上述した課題を解決することであり、高電圧源から低電圧源への電力の授受を可能とし、回生走行時において、高電圧源を構成するバッテリあるいはキャパシタの充電容量が１００％を超えても、余った電力を無駄に消費することのない、スイッチトリラクタンスモータの駆動装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に記載のスイッチトリラクタンスモータの駆動装置は、第１の電圧源と第２の電圧源とを具えてなり、第２の電圧源の電圧を第１の電圧源の電圧よりも高く設定してなる、複数の電圧源により駆動されるスイッチトリラクタンスモータの駆動装置であって、
第１の電圧源の正電圧をスイッチトリラクタンスモータの巻線に選択的に印加し、第１の電圧源から前記巻線に電流を供給可能とするとともに、第２の電圧源の正電圧を前記巻線に選択的に印加し、第２の電圧源から前記巻線に電流を供給可能とし、第１の電圧源もしくは第２の電圧源のいずれか一方の負電圧を選択して前記巻線に印加し、その電圧源へ前記巻線に流れる電流を回生可能とするスイッチング手段を具えるとともに、
前記スイッチング手段のオンオフ操作により、前記巻線に印加する正電圧をいずれか一方の電圧源に選択するとともに、前記巻線に印加する負電圧をいずれか一方の電圧源に選択することで、第１の電圧源と第２の電圧源との間で前記巻線を介して電力授受することを特徴とする。
ここでスイッチング手段とは、複数の半導体スイッチング素子を組み合わせて構成されるインバータ等を示す。
【０００７】
請求項２に記載のスイッチトリラクタンスモータの駆動装置は、請求項１に記載のスイッチトリラクタンスモータの駆動装置において、前記スイッチング手段は、第１の電圧源の正電位端子に前記巻線からの電流の流入を可能とする複数の半導体スイッチング素子と、第２の電圧源の正電位端子に前記巻線からの電流の流入を可能とする半導体整流素子とを有してなり、負電圧を印加する電圧源の選択は前記複数の半導体スイッチング素子のオンオフ操作により行うことを特徴とする。
【０００８】
請求項３に記載のスイッチトリラクタンスモータの駆動装置は、請求項１〜２のいずれかに記載のスイッチトリラクタンスモータの駆動装置において、前記スイッチトリラクタンスモータはステータの複数の突極にそれぞれ巻回された複数相の巻線と、前記ステータの発生する磁界により回転駆動される突極構造を有するロータとを有するとともに、第２の電圧源はキャパシタもしくはキャパシタを備える電圧源系であって、
前記スイッチトリラクタンスモータの停止時において、全相もしくはいずれか１相を選択して、第１の電圧源から前記巻線へ電流を供給したのちに、第２の電圧源へその電流を回生することを繰り返し、第２の電圧源の電圧を調整することを特徴とする
【０００９】
請求項４に記載のスイッチトリラクタンスモータの駆動装置は、請求項３に記載のスイッチトリラクタンスモータの駆動装置において、前記ロータの角度位置検知手段を有するとともに、
前記ステータの突極とロータの突極とが略対向する位置を所定位置範囲として定め、前記角度位置検知手段により、この所定位置範囲内の条件を満たす相があることを検知した場合、その相を用いて、第１の電圧源から前記巻線へ電流を供給したのちに、第２の電圧源へその電流を回生することを繰り返し、第２の電圧源の電圧を調整することを特徴とする。
【００１０】
請求項５に記載のスイッチトリラクタンスモータの駆動装置は、請求項３〜４のいずれかに記載のスイッチトリラクタンスモータの駆動装置において、前記ロータの角度位置が前記所定範囲内でないとき、前記ステータの突極とロータの突極とが対向しない相を前記角度位置検知手段により検知し、その相を用いて、第１の電圧源から前記巻線へ電流を供給したのちに、第２の電圧源へその電流を回生することを繰り返し、第２の電圧源の電圧を調整することを特徴とする
【００１１】
請求項６に記載のスイッチトリラクタンスモータの駆動装置は、請求項３〜５のいずれかに記載のスイッチトリラクタンスモータの駆動装置において、第１の電圧源から前記巻線へ電流を供給したのちに、第２の電圧源へその電流を回生することを繰り返す期間中において、巻線の電流は所定の電流ピーク制限値を超えないよう、前記巻線へ電流を供給する時間、もしく前記繰り返し周期を調整することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１に記載のスイッチトリラクタンスモータの駆動装置によれば、前記第１の電圧源と第２の電圧源との間において、相互に電力を授受することが可能となるため、当該モータを車両に適用して回生走行を行った場合等において、前記巻線から、第２の電圧源の充電容量を超えて回生電力が供給されても、第２の電圧源から第１の電圧源に電力を供給することができ、これにより、第２の電圧源に抵抗あるいは負荷を接続して無駄に電力を消費させることを回避することができ、効率を高めることができる。
さらに、第１の電圧源と、第２の電圧源との間で、相互に電力授受することができるため、それぞれの電圧源にバッテリを使用した場合において、バッテリの充電容量に応じて、それぞれの電圧源を、駆動（放電）電源と、充電電源とに使い分けることができる。
【００１３】
請求項２に記載のスイッチトリラクタンスモータの駆動装置によれば、スイッチング手段を構成する複数の半導体スイッチング素子の数を減らすことができるため、低コストで当該駆動装置を構成することができる。
【００１４】
請求項３に記載のスイッチトリラクタンスモータの駆動装置によれば、一方の電圧源がキャパシタの場合、モータの起動前、キャパシタの電位がゼロであっても、モータを停止させた（ゼロ速度）状態でキャパシタを所定電圧まで充電し、その後２つの電圧源を選択的に使用してモータを駆動することができる。
【００１５】
請求項４に記載のスイッチトリラクタンスモータの駆動装置によれば、モータの複数相のうち１相を選択してキャパシタを所定電圧まで充電する場合、その相はステータとロータの突極同士が対向する位置にある相を選択するので、充電中にモータが回転してしまうことを防止することができる。
【００１６】
請求項５に記載のスイッチトリラクタンスモータの駆動装置によれば、モータの複数相のうち１相を選択してキャパシタを所定電圧まで充電する場合、ステータとロータの突極同士が対向する位置にある相が無い場合においては、突極同士が対向しない位置にある相を選択するので、充電中にモータが回転してしまうことを防止することができる。
【００１７】
請求項６に記載のスイッチトリラクタンスモータの駆動装置によれば、電流ピーク値はモータのフリクション、あるいはモータの回転を規制するブレーキ装置の停止保持トルク以下となるような値に設定されるので、充電中にモータが回転してしまうことを防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は本発明に係るスイッチトリラクタンスモータの構造を示す、模式断面図である。
ここでは、それぞれのティースに集中巻きにより巻線の施された三相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）のスイッチトリラクタンスモータを示す。
【００１９】
ステータ１は、同一相につき四個つまりは十二個のティース、Ｕ１〜Ｕ４、Ｖ１〜Ｖ４、Ｗ１〜Ｗ４をそのバックヨーク部の周方向側面を相互に接触させて配置することよって構成されている。また、各ティースＵ１〜Ｕ４、Ｖ１〜Ｖ４、Ｗ１〜Ｗ４にはそれぞれ巻線、Ｕ１ｃ〜Ｕ４ｃ、Ｖ１ｃ〜Ｖ４ｃ、Ｗ１ｃ〜Ｗ４ｃが集中巻きにより巻回されていて、同一相の巻線間は直列もしくは並列に結線される。一方、ロータ２は八個の突極部を備えるとともに、シャフト３に連結され、突極部に発生したトルクが出力される。また、ステータ１の各ティースＵ１〜Ｕ４、Ｖ１〜Ｖ４、Ｗ１〜Ｗ４及びロータ２は、例えば０．３５ｍｍ厚の電磁鋼板を図示の形状にプレスで打ち抜き、ステータの中心軸線方向に積層して形成されている。なお、電磁鋼板の厚みはこれに限定されるものではない。
【００２０】
尚、Ｕ相について、図１（ａ）はＵ相のティースＵ１〜Ｕ４の突極とロータの突極４とが対向しており、また図１（ｂ）はそれらが対向していない位置にある。これらの位置関係をそれぞれ対向位置、非対向位置と呼ぶ。以下、Ｕ相の巻線を用いてその作用効果について説明する。（Ｖ相、Ｗ相の巻線についても作用効果は同様であるため説明は割愛する。）
【００２１】
図２は、スイッチトリラクタンスモータのトルク発生原理を示す模式図である。
以下にスイッチトリタクタンスモータのトルク発生原理を図２を用いて説明する。
以下、Ｕ相に着目して説明する。（Ｖ相、Ｗ相については電気位相が１２０°ずれている点のみが相違し、その他の点は同様のため説明を省略する）
図２はＵ相における巻線のインダクタンスとＵ相に流れる電流波形を示している。
まず、インダクタンスＬについて説明する。Ｌ波形はロータ角度θに対して同図のような周期波形となる。Ｌが最大となるのはロータが対向位置＜図１（ａ）＞にあるときであり、また、最小となるのは非対向位置＜図１（ｂ）＞にあるときである。ところで、スイッチトリラクタンスモータの発生トルクは磁気飽和を無視すると次式で与えられることが知られている。
【数１】
2006230072.tif 000003
【００２２】
ここで、Ｔは発生トルク、Ｌはインダクタンス、θはロータ角度位置、ｉは電流である。したがって、ｄＬ／ｄθが正、つまりＬ波形が右肩上がりである期間に電流を通電することで正トルクを発生する。また、ｄＬ／ｄθがゼロの期間は通電してもトルクを発生しない。同様に、上記以外のｄＬ／ｄθが負の期間の通電は逆トルクとなる。
従って図示のような方形波状の電流ｉを流すことで正トルクを発生できる。
【００２３】
図３は、本発明に係るスイッチトリラクタンスモータの駆動装置の回路構成を示す模式図である。
図３中、Ｅ１は第１電圧源たるバッテリであり、図示しないキャパシタを端子ＴＧ−端子Ｔ１間に備える。Ｔ１はバッテリの正電圧端子である。
Ｅ２は第２電圧源たるキャパシタであり、キャパシタの代わりにバッテリとキャパシタの並列構成としてもよい。Ｔ２はキャパシタの正電圧端子であり、ＴＧはバッテリＥ１の負電圧と共通の共通電圧端子である。
【００２４】
図３中、ＵｃはスイッチトリラクタンスモータのＵ相巻線であり、巻線Ｕ１ｃ〜Ｕ４ｃは直列に結線されている。ＴＰはＵ相巻線Ｕｃの正側端子であり、ＴＮはＵ相巻線Ｕｃの負側端子である。
Ｓ１は、端子Ｔ１と端子ＴＰの間に接続され、バッテリＥ１から巻線Ｕｃへの通電をオンオフ制御するスイッチング素子であり、例えばＩＧＢＴが用いられる。
Ｓ３は、端子Ｔ２と端子ＴＰの間に接続され、キャパシタＥ２から巻線Ｕｃへの通電をオンオフ制御するスイッチング素子であり、例えばＩＧＢＴが用いられる。
Ｓ２は、端子Ｔ１と端子ＴＮの間に接続され、巻線ＵｃからバッテリＥ１への通電をオンオフ制御するスイッチング素子であり、例えばＩＧＢＴが用いられる。
【００２５】
図３中、Ｓ４は、端子Ｔ２と端子ＴＮの間に接続され、巻線ＵｃからキャパシタＥ２への通電をオンオフ制御するスイッチング素子であり、例えばＩＧＢＴが用いられる。
Ｓ５は、端子ＴＮと端子ＴＧの間に接続され、巻線ＵｃからバッテリＥ１およびキャパシタＥ２への通電をオンオフ制御するスイッチング素子である。
Ｄ１は、端子ＴＰと端子ＴＧの間に接続され、バッテリＥ１およびキャパシタＥ２の共通電圧側から巻線Ｕｃへの通電のみを許可する半導体整流素子であり、ダイオードが用いられる。
【００２６】
次に、図３を用いて本発明に係るスイッチトリラクタンスモータの駆動装置の作動を説明する。
当該駆動装置の作動は以下の５種類の作動モードによる。
【００２７】
[作動モード１：第１電圧源による電流供給モード]
スイッチング素子の状態は、
Ｓ１：オン、Ｓ２：オフ、Ｓ３：オフ、Ｓ４：オフ、Ｓ５：オン、
であり、
通電経路は、
Ｅ１（Ｔ１）→Ｓ１→Ｕｃ→Ｓ５→Ｅ１（ＴＧ）、
である。
【００２８】
[作動モード２：第１電圧源への電流回生モード]
スイッチング素子の状態は、
Ｓ１：オフ、Ｓ２：オン、Ｓ３：オフ、Ｓ４：オフ、Ｓ５：オフ、
であり、
通電経路は、
Ｅ１（ＴＧ）→Ｄ１→Ｕｃ→Ｓ２→Ｅ１（Ｔ１）、
である。
【００２９】
[作動モード３：第２電圧源による電流供給モード]
スイッチング素子の状態は、
Ｓ１：オフ、Ｓ２：オフ、Ｓ３：オン、Ｓ４：オフ、Ｓ５：オン、
であり、
通電経路は、
Ｅ２（Ｔ２）→Ｓ３→Ｕｃ→Ｓ５→Ｅ２（ＴＧ）、
である。
【００３０】
[作動モード４：：第２電圧源への電流回生モード]
スイッチング素子の状態は、
Ｓ１：オフ、Ｓ２：オフ、Ｓ３：オフ、Ｓ４：オン、Ｓ５：オフ、
であり、
通電経路は、
Ｅ２（ＴＧ）→Ｄ１→Ｕｃ→Ｓ４→Ｅ２（Ｔ２）
【００３１】
[作動モード５：電流還流モード]
スイッチング素子の状態は、
Ｓ１：オフ、Ｓ２：オフ、Ｓ３：オフ、Ｓ４：オフ、Ｓ５：オン、
であり、
通電経路は、
Ｕｃ→Ｓ５→Ｄ１→Ｕｃ→・・・、
である。
【００３２】
以上述べたようなスイッチトリラクタンスモータの駆動装置では、２つの電圧源をそれぞれ単独で用いてスイッチトリタクタンスモータを駆動することもできる。
【００３３】
つまり、第１の電圧源としてのバッテリＥ１のみを用いるとき、図２において、電流ｉを立ち上げるｔ１期間では作動モード１、電流ｉが所定上限値に到達した後、電流ｉを減少させるｔ２期間では作動モード５、電流ｉが所定下限値に到達した後、再度電流ｉを増加させるｔ３期間では作動モード１、このように電流ｉを前記上限値と下限値との間の略一定の値に保つ期間では作動モード１と作動モード５を繰り返し、最後に電流ｉを立ち下げるｔ４期間では作動モード２を用いる。
【００３４】
また同様に、第２の電圧源としてのキャパシタＥ２のみを用いるとき、電流を立ち上げるｔ１期間では作動モード３、電流ｉが所定上限値に到達した後、電流ｉを減少させるｔ２期間では作動モード５、電流ｉが所定下限値に到達した後、再度電流ｉを増加させるｔ３期間では作動モード３、このように電流ｉを前記上限値と下限値との間の、略一定の値に保つ期間では作動モード１と作動モード５を繰り返し、最後に電流ｉを立ち下げるｔ４期間では作動モード４を用いる。
【００３５】
また、上記のような通電１周期のなかで、第１の電圧源としてのバッテリＥ１と第２の電圧源としてのキャパシタＥ２の電圧を使い分けることもできる。
つまり、電流ｉを急峻に立ち上げたいｔ１期間においては高い電圧に設定されたキャパシタＥ２を用いて作動モード３を実行し、その後の低電圧で一定電流を保持可能なｔ２およびｔ３期間は作動モード５と低電圧であるバッテリＥ１を用いた作動モード１を繰り返り、最後に電流ｉを急峻に立ち下げたいｔ４期間では作動モード４を用いる。（以上、請求項１に相当）
【００３６】
以上のように、バッテリＥ１とキャパシタＥ２とを選択的に使用することによって、バッテリＥ１とキャパシタＥ２の充電状態を調整することが可能となり、また、選択する電圧によって電流応答を変化させてモータの特性を改善することも可能となった。
【００３７】
次に、モータを起動するとき、キャパシタＥ２の電位がゼロもしくは所定電圧に達していない場合の起動時のキャパシタＥ２の充電方法について説明する。
【００３８】
図４はロータ位置θとその位置における各相の巻線のインダクタンスＬを示す模式波形図である。
モータを起動するとき、つまり、ロータが停止している（速度ゼロ）状態において、各相の巻線のインダクタンスＬは領域Ａ〜Ｆのいずれかである。領域Ａにおいては、Ｕ相のティースＵ１〜Ｕ４にロータの突極４が対向位置にあり、領域Ｃにおいては、Ｖ相のティースＶ１〜Ｖ４にロータの突極４が対向位置にあり、領域Ｅにおいては、Ｗ相のティースＷ１〜Ｗ４にロータの突極４が対向位置にある。また、領域Ｂ、Ｄ、Ｆにおいては、それぞれのティースにロータの突極４が非対向位置にある。
【００３９】
ここでは説明のため、Ｂの領域でロータが停止している場合を説明する。キャパシタＥ２の電位がゼロもしくは所定電圧に達していない場合、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相のいずれかを選択して、もしくは全相に対して、次に示す充電方法を適用することで、キャパシタＥ２の電位を所定値に昇圧することができる。
【００４０】
まず、使用する相における巻線にバッテリ電圧Ｅ１を印加する。印加するタイミングは図５に示したＳＧ１の立ち上がりエッジであり、このタイミングで作動モード１（第１の電圧源から巻線への電流供給モード）を実施する。次に、ＳＧ１の立ち下がりエッジにおいて、作動モード４（巻線から第２の電圧源への電流回生モード）を実施する。（請求項３に相当）このとき、巻線に流れる電流はＳＧ２のように三角波状の電流波形となる。この電流波形の立ち上がり部はバッテリＥ１から持ち出された電流であり、また、立ち下がり部はキャパシタＥ２に充電される電流である。この結果、キャパシタＥ２の電位はＳＧ３のように昇圧される。
【００４１】
上記の充電を実施しているときは、ロータは回転しないことが望ましい。このため、ＳＧ２に示した電流波形のピーク値が所定値を超えないよう、電流フィードバックにより、作動モード４のタイミングが調整される。また、電流波形のピーク値が所定値を超えないよう、あらかじめＳＧ１のパルス幅を定めておいてもよい。前記電流波形におけるピーク値の所定値は、予め実験などによりロータが回転しない値として取得しておくものである。（請求項６に相当）
以上の方法によってロータを回転させずにキャパシタＥ２を充電することが可能となるが、次の方法によって更に大きな電流を流し込み、充電時間を短縮することが可能となる。
【００４２】
図４においてロータが静止しているときその位置が、Ａ領域にある場合はロータの突極が対向位置にあるＵ相を、Ｃ領域にある場合はＶ相を、Ｅ領域にある場合はＷ相を使用して充電をおこなう。例えば、Ａ領域にある場合、Ｕ相のみを使用して、作動モード１と作動モード４とを繰り返し、前述した図５と同様の駆動をすることで、キャパシタＥ２を充電する。（請求項４に相当）
Ａ、Ｃ、Ｅ領域はステータの突極とロータの突極が対向している位置であり、対向する相の巻線に大きな電流を流してもトルクを発生せず、ロータが回転することもない。したがって、充電を短時間に完了できる。
【００４３】
また、ロータの位置が上記の領域以外のときは、ステータの突極とロータの突極が対向していない相を使用して、作動モード１と作動モード４とを繰り返すことで、キャパシタＥ２を充電する。つまり、Ｂ領域にある場合はＷ相、Ｄ領域にある場合はＵ相、Ｆ領域にある場合はＶ相を使用する。（請求項５に相当）
この際、インダクタンスＬは最小となっているため、作動モード１と作動モード４との繰り返し周波数を速くする必要があるが、前記同様、大きな電流を流しての充電が可能であり、充電を短時間に完了できる。
【００４４】
図６は、本発明に係る他のスイッチトリラクタンスモータの駆動装置の構成を示す模式図である。
本実施例は第１の電圧源Ｅ１より第２の電圧源Ｅ２を高い電位に設定する場合に適用される。
図６中、Ｅ１は第１の電圧源たるバッテリであり、図示しないキャパシタを端子ＴＧ−端子Ｔ１間に備える。Ｔ１はバッテリの正電圧端子である。
Ｅ２は、第２の電圧源たるキャパシタであり、キャパシタの代わりにバッテリとキャパシタの並列構成としてもよい。Ｔ２はキャパシタの正電圧端子であり、ＴＧはバッテリＥ１の負電圧と共通の共通電圧端子である。
【００４５】
図６中、ＵｃはスイッチトリラクタンスモータのＵ相巻線であり、巻線Ｕ１ｃ〜Ｕ４ｃが直列に結線されている。ＴＰはＵ相巻線Ｕｃの正側端子であり、ＴＮはＵ相巻線Ｕｃの負側端子である。
Ｓ１１は、端子Ｔ１と端子ＴＰの間に接続され、バッテリＥ１から巻線Ｕｃへの通電をオンオフ制御するスイッチング素子であり、例えばＩＧＢＴが用いられる。
Ｓ１３は、端子Ｔ２と端子ＴＰの間に接続され、キャパシタＥ２から巻線Ｕｃへの通電をオンオフ制御するスイッチング素子であり、例えばＩＧＢＴが用いられる。
【００４６】
図６中、Ｓ１２は、端子Ｔ１と端子ＴＮの間に接続され、巻線ＵｃからバッテリＥ１への通電をオンオフ制御するスイッチング素子であり、例えばＩＧＢＴが用いられる。
Ｓ１４は、端子ＴＮと端子ＴＧの間に接続され、巻線ＵｃからバッテリＥ１およびキャパシタＥ２への通電をオンオフ制御するスイッチング素子である。
Ｄ１１は、端子ＴＰと端子ＴＧの間に接続され、バッテリＥ１およびキャパシタＥ２の共通電圧側から巻線Ｕｃへの通電のみを許可する整流素子であり、ダイオードが用いられる。
Ｄ１２は、端子Ｔ２と端子ＴＮの間に接続され、巻線ＵｃからキャパシタＥ２への通電のみを許可する整流素子であり、ダイオードが用いられる。
【００４７】
次に、図６を用いて作動を説明する。
作動は以下の５種類の作動モードによる。
【００４８】
[作動モード１：第１電圧源による電流供給モード]
スイッチング素子の状態は、
Ｓ１１：オン、Ｓ１２：オフ、Ｓ１３：オフ、Ｓ１４：オン、
であり、
通電経路は、
Ｅ１（Ｔ１）→Ｓ１１→Ｕｃ→Ｓ１４→Ｅ１（ＴＧ）、
である。
【００４９】
[作動モード２：第１電圧源への電流回生モード]
スイッチング素子の状態は、
Ｓ１１：オフ、Ｓ１２：オン、Ｓ３：オフ、Ｓ１４：オフ、
であり、
通電経路は、
Ｅ１（ＴＧ）→Ｄ１１→Ｕｃ→Ｓ１２→Ｅ１（Ｔ１）、
である。
【００５０】
[作動モード３：第２電圧源による電流供給モード]
スイッチング素子の状態は、
Ｓ１１：オフ、Ｓ１２：オフ、Ｓ１３：オン、Ｓ１４：オン、
であり、
通電経路は、
Ｅ２（Ｔ２）→Ｓ１３→Ｕｃ→Ｓ１４→Ｅ２（ＴＧ）、
である。
【００５１】
[作動モード４：：第２電圧源への電流回生モード]
スイッチング素子の状態は、
Ｓ１１：オフ、Ｓ１２：オフ、Ｓ１３：オフ、Ｓ１４：オフ、
通電経路は、
Ｅ２（ＴＧ）→Ｄ１１→Ｕｃ→Ｄ１２→Ｅ２（Ｔ２）、
である。
【００５２】
[作動モード５：電流還流モード]
スイッチング素子の状態は、
Ｓ１１：オフ、Ｓ１２：オフ、Ｓ１３：オフ、Ｓ１４：オン、
通電経路は、
Ｕｃ→Ｓ１４→Ｄ１１→Ｕｃ→・・・、
である。
【００５３】
作動は図３に示した、第１の実施例と同様であり、同等の効果が得られる。尚、第１の電圧源Ｅ１から第２の電圧源Ｅ２への充電方法についても第１の実施例と同様であり、作動モード１と作動モード４とを繰り返し実行することによる。（請求項２に相当）
本実施例のように、第１の電圧源Ｅ１より第２の電圧源Ｅ２を高い電位に設定する場合、巻線のエネルギーを第２の電圧源に回生する素子をダイオードＤ１２にすることが可能であり、低コストに本発明を適用することが可能となる。
【００５４】
なお、本発明は、上記実施の形態にのみ限定されるものではなく、幾多の変形または変更が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明のスイッチトリラクタンスモータの駆動装置は、巻線の係止および固定に関して、より信頼性を高めたスイッチトリラクタンスモータに用いて好適なものである。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明に係るスイッチトリラクタンスモータの構造を示す、模式断面図である。
【図２】スイッチトリラクタンスモータのトルク発生原理を示す模式図である。
【図３】本発明の一実施形態たるスイッチトリラクタンスモータの駆動装置の回路構成を示す模式図である。
【図４】本発明に係るスイッチトリラクタンスモータのロータ位置θとその位置における各相の巻線のインダクタンスＬを示す模式波形図である。
【図５】本発明に係るスイッチトリラクタンスモータの駆動装置において、第１の電圧源により第２の電圧源を充電する場合の制御信号ＳＧ１、巻線の電流ＳＧ２、第２の電圧源の電圧ＳＧ３を時系列で表すグラフである。
【図６】本発明の他の実施形態たるスイッチトリラクタンスモータの駆動装置の回路構成を示す模式図である。
【図７】従来のスイッチトリラクタンスモータの駆動装置の回路構成を示す模式図である。
【符号の説明】
【００５７】
１  ステータ
２  ロータ
３  シャフト
４  突極
【図１】
2006230072.tif 000004
【図２】
2006230072.tif 000005
【図３】
2006230072.tif 000006
【図４】
2006230072.tif 000007
【図５】
2006230072.tif 000008
【図６】
2006230072.tif 000009
【図７】
2006230072.tif 000010