(57)【要約】【課題】  モータを制動させるための制動電源を供給する別途の制動電源供給部を使用しなくても、部品数を減らし、製品のサイズ及び製造コストを減らすことができるモータ制御装置を提供する。【解決手段】  モータを制動させるための制動電源を前記モータに供給するモータ制御装置において、前記制動電源の電圧レベルより小さい入力電源が供給されて昇圧して前記制動電源で出力する制動電源発生部と、前記制動電源発生部が前記入力電源を貯蔵するように導通され、前記制動電源発生部が前記入力電源と前記貯蔵された電源を昇圧して前記制動電源に出力するように開放されるスイッチング素子と、前記スイッチング素子が導通及び開放されるように制御する制御部とを含むことを特徴とする。【選択図】  図２
2004242492.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータを制動させるための制動電源を前記モータに供給するモータ制御装置において、
前記制動電源の電圧レベルより小さい入力電源が供給されて昇圧して前記制動電源で出力する制動電源発生部と、
前記制動電源発生部が前記入力電源を貯蔵するように導通され、前記制動電源発生部が前記入力電源と前記貯蔵された電源を昇圧して前記制動電源に出力するように開放されるスイッチング素子と、
前記スイッチング素子が導通及び開放されるように制御する制御部と、
を含むことを特徴とするモータ制御装置。
【請求項２】
前記制御部を作動させるための制御器駆動電源を前記制御部に供給する制御器電源供給部をさらに含み、
前記制動電源発生部に供給される前記入力電源は、前記制御器電源供給部から供給されることを特徴とする請求項１に記載のモータ制御装置。
【請求項３】
前記制動電源発生部は、
前記制御器電源供給部から供給される前記入力電源を貯蔵するインダクタと、
前記スイッチング素子が開放される時、制御器電源供給部から供給される前記入力電源及び前記インダクタに貯蔵された電源を前記制動電源に出力するコンデンサと、
を含むことを特徴とする請求項２に記載のモータ制御装置。
【請求項４】
前記スイッチング素子は、前記コンデンサの両端に接続されることを特徴とする請求項３に記載のモータ制御装置。
【請求項５】
前記スイッチング素子は、前記制御部と連結されるゲート端と、前記コンデンサの両端にそれぞれ連結されるドレイン端及びソース端を有する電界効果トランジスタであることを特徴とする請求項４に記載のモータ制御装置。
【請求項６】
前記インダクタと連結されるアノードと、前記コンデンサと連結されるカソードと、を有し、前記コンデンサと前記モータが断線される時に発生するスパイク電圧が前記インダクタに伝達されることを防止するダイオードをさらに含むことを特徴とする請求項５に記載のモータ制御装置。
【請求項７】
前記制御部は、所定のデューティサイクルを有する昇圧信号と、前記モータを制動させるための制動信号を出力し、
前記制御部から入力される前記昇圧信号及び前記制動信号の論理乗算を前記電界効果トランジスタのゲート端に出力する論理乗算回路部をさらに含むことを特徴とする請求項６に記載のモータ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータ制御装置に係り、モータを制動させるための制動電源を供給する別途の制動電源供給部を使用せず、他の構成要素の駆動のための電源を利用して制動電源を生成することができるモータ制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
３相モータ１００は、三角形状に結線されたコイルを有するモータである。このような３相モータ１００のモータ制御装置は、図１に示すように、モータ１００に３相の電圧を供給するためのインバータ部１１０と、インバータ部１１０が３相の電圧を出力するように制御するインバータ制御部１２２とを有する。また、３相モータ１００を制動するための制動回路部１３０と、モータ１００を制動するための制動信号を制動回路部１３０に伝達する制動制御部１２４とを含む。
【０００３】
インバータ部１１０は、ＡＣ電源供給部（図示せず）から供給される常用交流電源を整流及び平滑させる図示されない整流部及びキャパシタを通じて供給される直流電源を３相の交流電源に切換してモータ１００に供給する。一般に、インバータ部１１０は、多くのトランジスタ１２０及びダイオード１４０を含む。
【０００４】
インバータ制御部１２２は、５Ｖの電圧が供給されて作動され、インバータ部１１０のトランジスタ１２０を選択的に導通及び開放させることにより、インバータ部１１０が３相の電圧をモータ１００に出力することができるように制御する。
【０００５】
制動回路部１３０は、制動電源供給部１７０からモータ１００に供給される制動電源が供給及び遮断されるようにオンオフされるリレー部１３２と、制動電源供給部１７０からの電源を平滑させる制動コンデンサ１３４と、を含む。ここで、制動電源供給部１７０から制動コンデンサ１３４を通じて供給される制動電源は２４Ｖの強さを有することが一般的であり、リレー部１３２は、制動制御部１２４により導通及び開放されるリレー駆動回路部１３２ａによりオンオフされて、制動電源供給部１７０からモータ１００に供給される制動電源を供給及び遮断する。
【０００６】
また、制動回路部１３０は、リレー部１３２がオフされる時発生されるスパイク電圧が制動電源供給部１７０に伝達されることを防止する制動ダイオード１３６と、制動回路部１３０とモータ１００との間に配置されて、制動回路部１３０とモータ１００とが断線される場合、モータ１００側に残る電流をバイパスさせるためのプリフィリングダイオード１３７を含む。
【０００７】
ところが、このような従来の電源制御装置においては、インバータ制御部１２２及び制動制御部１２４に供給される電源と制動回路部１３０に供給される電源の電圧レベルが異なって、モータ１００の制動のための制動電源を発生させるために前述した制動電源供給部１７０を別途に設置しなければならなく、モータ１００制御装置の製造コストが上昇し、製品のサイズが大きくなる問題がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、制動電源を発生させるための別途の制動電源供給部を設置する必要のないモータ制御装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するための本発明は、モータを制動させるための制動電源を前記モータに供給するモータ制御装置において、前記制動電源の電圧レベルより小さい入力電源が供給されて昇圧して前記制動電源で出力する制動電源発生部と、前記制動電源発生部が前記入力電源を貯蔵するように導通され、前記制動電源発生部が前記入力電源と前記貯蔵された電源を昇圧して前記制動電源に出力するように開放されるスイッチング素子と、前記スイッチング素子が導通及び開放されるように制御する制御部とを含むことを特徴とする。
【００１０】
前記制御部を作動させるための制御器駆動電源を前記制御部に供給する制御器電源供給部をさらに含み、前記制動電源発生部に供給される前記入力電源は、前記制御器電源供給部から供給されることが好ましい。
【００１１】
前記制動電源発生部は、前記制御器電源供給部から供給される前記入力電源を貯蔵するインダクタと、前記スイッチング素子が開放される時、制御器電源供給部から供給される前記入力電源及び前記インダクタに貯蔵された電源を前記制動電源に出力するコンデンサとを含むことが好ましい。
【００１２】
ここで、前記スイッチング素子は、前記コンデンサの両端に接続されることが好ましい。また、前記スイッチング素子は、前記制御部と連結されるゲート端と、前記コンデンサの両端にそれぞれ連結されるドレイン端及びソース端を有する電界効果トランジスタであることが好ましい。
【００１３】
前記インダクタと連結されるアノードと、前記コンデンサと連結されるカソードと、を有し、前記コンデンサと前記モータが断線される時に発生するスパイク電圧が前記インダクタに伝達されることを防止するダイオードをさらに含むことが好ましい。
【００１４】
ここで、前記制御部は、所定のデューティサイクルを有する昇圧信号と、前記モータを制動させるための制動信号を出力し、前記制御部から入力される前記昇圧信号及び前記制動信号の論理乗算を前記電界効果トランジスタのゲート端に出力する論理乗算回路部をさらに含むことが好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によると、モータを制動させるための制動電源を供給する別途の制動電源供給部を使用しなくても、部品数が減らし、製品のサイズ及び製造コストを減らすことができるモータ制御装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、添付の図面を参照して本発明を詳細に説明する。
本発明によるモータ制御装置は、図２に示すように、モータ１を制動させるための制動電源が電圧レベルより小さい入力電源が供給されて昇圧して制動電源で出力する制動電源発生部３０と、制動電源発生部３０が入力電源を貯蔵するように導通され、制動電源発生部３０が入力電源と貯蔵された電源を昇圧して制動電源で出力するように開放されるスイッチング素子４０と、スイッチング素子４０が導通及び開放されるように制御する制御部２０とを含む。また、本発明によるモータ制御装置は、モータ１を駆動させる多相の交流電源を供給するためのインバータ部１０を含む。
【００１７】
インバータ１０部には、ＡＣ電源供給部（図示せず）から供給された常用交流電源を整流及び平滑させる図示しない整流部及びキャパシタから直流電源が供給される。インバータ部１０は、整流部及びキャパシタにより整流及び平滑された直流電源が供給されて、多様な周波数を有する交流電源に切換してモータ１に供給する。モータ１は、インバータ部１０から供給された交流電源により回転される。ここで、インバータ１０は多くのトランジスタ１２及びダイオード１４を含み、制御部２０はインバータ部１０のトランジスタ１２を選択的に導通及び開放させることにより、インバータ部１０が多様な周波数の交流電源をモータ１に供給することができるように制御する。
【００１８】
一方、本発明によるモータ制御装置は、制御部２０を作動させるための制御器駆動電源を制御部２０に供給する制御器電源供給部６０を含む。ここで、制御部２０を作動させる制御器駆動電源の電圧レベルは、モータ１を制動させるための制動電源の電圧レベルより小さいので、本発明では制動電源発生部３０に供給される入力電源を制御器電源供給部６０からの電源を使用することで例えて以下で説明する。
【００１９】
本発明による制動電源発生部３０は、制御器電源供給部６０から供給される入力電源を貯蔵するインダクタ３２と、スイッチング素子４０が開放される時制御器電源供給部６０から供給される入力電源及びインダクタ３２に貯蔵された電源を制動電源と出力するコンデンサ３４とを含む。
【００２０】
スイッチング素子４０は、コンデンサ３４の両端に接続される。本発明の実施形態では、スイッチング素子４０として、図２に示すように、電界効果トランジスタ４０（ＦＥＴ：Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）を使用している。以下では、スイッチング素子４０を電界効果トランジスタ４０と記載して説明する。電界効果トランジスタ４０のゲート端は、制御部２０と連結され、ドレイン端及びソース端がそれぞれコンデンサ３４の両端に接続される。これにより、ゲート端に入力される制御部２０の信号により、ドレイン端とソース端との間が導通及び開放される。
【００２１】
一方、本発明によるモータ制御装置において、制御部２０と電界効果トランジスタ４０のゲート端との間には、制御部２０から入力される後述する昇圧信号（Ｂｏｏｓｔ Ｓｉｇｎａｌ）及び制動信号（Ｂｒ ＯＮ／ＯＦＦ）の論理乗算を電界効果トランジスタ４０のゲート端に出力する論理乗算回路部７０が設けられることができる。論理乗算回路部７０としては、制御部２０からの昇圧信号及び制動信号が、論理“１”である場合にだけ、電界効果トランジスタ４０に論理“１”の信号値を出力するアンドゲート（ＡＮＤ Ｇａｔｅ）が使用されることができる。論理乗算回路部７０から出力される信号が論理“１”である場合、電界効果トランジスタ４０が開放され、論理乗算回路部７０から出力される信号が論理“０”である場合、電界効果トランジスタ４０が導通される。
【００２２】
前記の構成により、本発明によるモータ制御装置がモータ１を制動させるための制動電源を出力する過程を、図２乃至図５を参照して説明すると次の通りである。
【００２３】
まず、制御部２０は、モータ１が駆動されるようにインバータ部１０のトランジスタを導通及び開放させることにより、モータ１に３相の交流電源を供給する。この時、制御部２０の作動のための制御器電源供給部６０から制御部２０に５Ｖの制御器駆動電源が供給される。
【００２４】
この時、制御部２０は、論理乗算回路部７０に所定のデューティサイクルを有する昇圧信号を持続的に出力する。また、制御部２０は、論理“０”である制動信号を論理乗算回路部７０に出力する。これにより、論理乗算回路部７０は、昇圧信号及び制動信号を論理乗算して、論理“０”である論理乗算信号を電界効果トランジスタ４０のゲート端に出力して、電界効果トランジスタ４０のトレイ端及びソース端の間を導通状態に維持する。
【００２５】
図３は電界効果トランジスタ４０が導通された時の制動電源発生部３０の電源の流れを示している。ここで、制御器電源供給部６０から供給される５Ｖの入力電源は、電界効果トランジスタ４０が導通された状態でインダクタ３２に貯蔵される。この時、インダクタ３２のインダクタンスを“Ｌ”という時、インダクタ３２の両端間の電圧ＶＬの強さは以下の式（１）の通りである。
ＶＬ＝Ｌ×ｄｉ／ｄｔ        ・・・（１）
【００２６】
一方、モータ１を制動するための所定の信号が制御部２０に感知されると（ｔ１、図５参照）、制御部２０は制動信号を論理“１”に切換して出力する。論理“１”に切換えられた制動信号は論理乗算回路部７０に伝達され、論理乗算回路部７０は、論理“１”に切換えられた制動信号と昇圧信号を論理乗算して出力する。この時、論理乗算回路部７０から出力される論理乗算信号の波形は、昇圧信号の波形を追従することになり、論理乗算回路部７０から出力される論理乗算信号は制動信号のデューティサイクルに対応して電界効果トランジスタ４０を導通及び開放させることになる。
【００２７】
図４は電界効果トランジスタ４０が開放される時の電源の流れを示している。図面に示すように、電界効果トランジスタ４０が開放される場合、制御器電源供給部６０から入力される入力電源とインダクタ３２に貯蔵された電源がコンデンサに充電される。コンデンサ３４に充電された電源は、モータ１を制動させるための制動電源で出力され、コンデンサ３４に出力される制動電源の電圧ＶＢの強さは式（２）の通りである。
ＶＢ＝５Ｖ−ＶＬ        ・・・（２）
【００２８】
ここで、ＶＬ（式１参照）は、インダクタ３２の両端間の電圧により電界効果トランジスタ４０が開放される場合、両極が逆転されて（−）値を有するので、コンデンサ３４に出力される電圧ＶＢはインダクタ３２に入力される５Ｖの電圧より大きくなる。これにより、コンデンサ３４を通じて出力される制動電源の電圧レベルは、インダクタ３２に入力される入力電源の電圧レベルより大きくなる。本発明の実施形態では、図５に示すように、コンデンサ３４を通じて出力される制動電源（ＶＢ）が２４Ｖの大きさと出力されることを例えて示している。
【００２９】
一方、制御部２０により感知されたモータ１を制動させるための信号が除去されたり、モータ１の制動を中断させるための所定の信号が制御部２０により感知される場合（ｔ２、図５参照）、制御部２０は制動信号を論理“０”に切換して出力する。この時、論理乗算回路部７０から出力される論理乗算信号は、論理“０”に切換えられて、電界効果トランジスタ４０を導通させ、インダクタ３２は制御器電源供給部６０からの入力電源を貯蔵する。
【００３０】
本発明によるモータ制御装置は、インダクタ３２と連結されるアノードとコンデンサ３４と連結されるカソードとを有し、コンデンサ３４とモータ１が断線される時に発生するスパイク電圧がインダクタ３２に伝達されることを防止するスパイクダイオード５０をさらに含むことができる。これにより、コンデンサ３４とモータ１を連結させるためのコネクタ８０が抜かれたり、コンデンサ３４とモータ１が断線される場合に発生するスパイク電圧が逆流してインダクタ３２や制御器電源供給部６０が損傷されることを防止することができる。
【００３１】
前述した実施形態では、モータ制御装置が制御部２０に電源を供給する制御器電源供給部６０の電源を利用して制動電源を発生させることを一例としているが、モータ制御装置の他の構成要素の駆動のために供給される電源の中で、制動電源の電圧レベルより小さい電圧レベルを有する電源を利用することもできる。
【００３２】
また、前述した実施形態では、スイッチング素子４０に電界効果トランジスタ４０が使用されることを例えているが、コンデンサ３４の両端間に接続されて制御部２０からの信号により導通及び開放されることができる他のトランジスタやリレー等のスイッチング素子４０が使用されることもできる。
【００３３】
また、前述した実施形態では、制御部２０がインバータ部１０及びスイッチング素子４０を制御するように設けられているが、インバータ部１０及びスイッチング素子をそれぞれ制御する制御部、例えば、インバータ制御部及びブレーク制御部を別途に設けることもできる。
【００３４】
また、前述した実施形態では、インバータ部１０が３相モータ１に交流電源を供給するように構成されることを例えているが、本発明によるモータ制御装置が単相モータ等にも適用されることができる。
【００３５】
このように、モータ１を制動させるための制動電源の電圧レベルより小さい入力電源が供給されて昇圧して制動電源で出力されるようにする制動電源発生部３０と、制動電源発生部３０が入力電源を貯蔵するように導通され、制動電源発生部３０が入力電源と貯蔵された電源を昇圧して、制動電源で出力するように開放されるスイッチング素子４０と、スイッチング素子４０ＨＳ導通及び開放されるように制御する制御部２０と、を有するモータ制御装置を設けることにより、制動電源の供給のために別途に設けた制動電源供給部を除去することができるようになる。これにより、モータ制御装置の製造コストを減らすことがで、製品のサイズを減らすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】従来のモータ制御装置の回路図である。
【図２】本発明によるモータ制御装置の回路図である。
【図３】本発明によるモータ制御装置のスイッチング素子が導通される時の作動状態を示した図である。
【図４】本発明によるモータ制御装置のスイッチング素子が開放される時の作動状態を示した図である。
【図５】本発明によるモータ制御装置の昇圧信号、制動信号、論理乗算信号及び制動電源の波形図である。
【符号の説明】
【００３７】
１      モータ
１０    インバータ部
２０    制御部
３０    制動電源発生部
３２    インダクタ
３４    コンデンサ
４０    スイッチング素子
５０    スパイクダイオード
６０    制御器電源供給部
７０    論理乗算回路部
【図１】
2004242492.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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