(57)【要約】【課題】モータの駆動装置において、より細かい周波数を実現することにより、突入電流を抑え電流定格の小さなパワー素子が使用でき、装置の小型化を図る。【解決手段】４個の双方向スイッチＳ１〜Ｓ４をブリッジ接続し、入力を交流電源１に接続すると共に、出力を単相モータ２の単相巻線に接続したモータの駆動装置において、交流電源１に同期して前記双方向スイッチＳ１〜Ｓ４を順次切り替えることにより、交流電源１の電源周波数の１／ｎ（ｎは自然数）の出力を得るようにしたものである。【選択図】　図１
2004056843.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電源と、単相巻線を設けた単相モータと、４個の双方向スイッチをブリッジ接続し、入力を前記交流電源に接続すると共に、出力を前記単相モータの単相巻線に接続したモータの駆動装置において、前記交流電源に同期して前記双方向スイッチを順次切り替えることにより、前記交流電源の電源周波数の１／ｎ（ｎは自然数）の出力を得るようにしたモータの駆動装置。
【請求項２】
交流電源と、単相巻線を設けた単相モータと、４個の双方向スイッチをブリッジ接続し、入力を前記交流電源に接続すると共に、出力を前記単相モータの単相巻線に接続したモータの駆動装置において、前記交流電源の電圧ゼロクロスを検知するゼロクロス検知回路と、前記ゼロクロス検知のゼロクロスタイミングで前記双方向スイッチを順次切り替えることにより、前記交流電源の電源周波数の１／ｎ（ｎは自然数）の出力を得ると共に、前記双方向スイッチがＯＦＦするときに該双方向スイッチが流していた電流を引き続き還流電流として流し続けるように他の前記双方向スイッチを一定時間ＯＮするようにしたモータの駆動装置。
【請求項３】
交流電源と、２相巻線を設けた２相モータと、６個の双方向スイッチを３相ブリッジ接続し、入力を前記交流電源に接続すると共に、出力を前記２相モータの主巻線、補助巻線、共通端子に各々接続したモータの駆動装置において、前記交流電源に同期して前記双方向スイッチを順次切り替えることにより、前記交流電源の電源周波数の１／ｎ（ｎは自然数）の出力を得るようにしたモータの駆動装置。
【請求項４】
交流電源の電圧ゼロクロスを検知するゼロクロス検知回路と、前記ゼロクロス検知回路のゼロクロスタイミングで双方向スイッチを順次切り替え、前記２相モータを安定運転させる際には、前記２相モータの駆動周波数を電源周波数の１／２ｎ（ｎは自然数）とする請求項３に記載のモータの駆動装置。
【請求項５】
交流電源と、２相巻線を設けた２相モータと、６個の双方向スイッチを３相ブリッジ接続し、入力を前記交流電源に接続すると共に、出力を前記２相モータの主巻線、補助巻線、共通端子に各々接続したモータの駆動装置において、前記交流電源の電圧ゼロクロスを検知するゼロクロス検知回路と、前記ゼロクロス検知のゼロクロスタイミングで前記双方向スイッチを順次切り替えることにより、前記交流電源の電源周波数の１／ｎ（ｎは自然数）の出力を得るとともに、前記双方向スイッチがＯＦＦするときに該双方向スイッチが流していた電流を引き続き還流電流として流し続けるように他の前記双方向スイッチを一定時間ＯＮにするようにしたモータの駆動装置。
【請求項６】
交流電源と、３相巻線を持つ３相モータと、６個の双方向スイッチを３相ブリッジ接続し、入力を前記交流電源に接続すると共に、出力を前記３相モータの３相の各巻線に各々接続したモータの駆動装置において、前記交流電源に同期して前記双方向スイッチを順次切り替えることにより、前記交流電源の電源周波数の１／３ｎ（ｎは自然数）の出力を得るようにしたモータの駆動装置。
【請求項７】
交流電源と、３相巻線を持つ３相モータと、６個の双方向スイッチを３相ブリッジ接続し、入力を前記交流電源に接続すると共に、出力を前記３相モータの３相の各巻線に各々接続したモータの駆動装置において、前記交流電源の電圧ゼロクロスを検知するゼロクロス検知回路と、前記ゼロクロス検知のゼロクロスタイミングで前記双方向スイッチを順次切り替えることにより、前記交流電源の電源周波数の１／３ｎ（ｎは自然数）の出力を得るとともに、前記双方向スイッチがＯＦＦするときに該双方向スイッチが流していた電流を引き続き還流電流として流しつづけるように他の前記双方向スイッチを一定時間ＯＮにするようにしたモータの駆動装置。
【請求項８】
交流電源と、３相巻線を持つ３相リラクタンスモータと、６個の双方向スイッチを３相ブリッジ接続し、入力を前記交流電源に接続すると共に、出力を前記３相モータの３相の各巻線に各々接続するとともに、３相巻線の中点を交流電源の片側に接続したモータの駆動装置において、前記交流電源に同期して前記ブリッジ接続された片側の双方向スイッチを順次切り替えることにより、前記交流電源の電源周波数の１／１．５ｎ（ｎは自然数）の出力を得るようにしたモータの駆動装置。
【請求項９】
交流電源と、３相巻線を持つ３相リラクタンスモータと、６個の双方向スイッチを３相ブリッジ接続し、入力を前記交流電源に接続すると共に、出力を前記３相モータの３相の各巻線に各々接続するとともに、３相巻線の中点を交流電源の片側に接続したモータの駆動装置において、前記交流電源の電圧ゼロクロスを検知するゼロクロス検知回路と、前記ゼロクロス検知のゼロクロスタイミングで前記ブリッジ接続された片側の前記双方向スイッチを順次切り替えることにより、前記交流電源の電源周波数の１／１．５ｎ（ｎは自然数）の出力を得るとともに、前記双方向スイッチがＯＦＦするときに該双方向スイッチが流していた電流を引き続き還流電流として流しつづけるように他方の前記双方向スイッチを一定時間ＯＮにするようにしたモータの駆動装置。
【請求項１０】
交流電源の電圧ゼロクロスを検知するゼロクロス検知回路と、前記ゼロクロス検知のゼロクロスタイミングで双方向スイッチを順次切り替えるようにした請求項１または請求項３または請求項４または請求項６または請求項８に記載のモータの駆動装置。
【請求項１１】
一定時間は、モータの巻線に蓄えられたエネルギーが十分放電される時間以上で電源周波数周期の１／２未満とした請求項２または請求項３または請求項５または請求項７または請求項９に記載のモータの駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、モータの駆動装置に関するものであり、双方向スイッチング素子を用いて高効率な低速運転を可能とするモータの駆動装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来における双方向スイッチを用いたモータの駆動装置は、例えば特開２０００−２４５２９５号公報などに記載されている。
【０００３】
以下、図面を参照しながら上記従来のモータの駆動装置を説明する。
【０００４】
図１２は従来のモータの駆動装置のブロック図である。図１２において、２０１は単相電源、２０２は単相誘導モータをそれぞれ示している。
【０００５】
従来におけるモータの駆動装置は、単相誘導モータ２の電源回路中に直列接続されたトライアック（点弧点可変素子）２０３と、電源電圧が０ｖ近傍となるポイントを検出するゼロクロス検出手段２０４と、ゼロクロス検出手段２０４によるゼロクロス検出回数をカウントするカウンタ２０５と、単相誘導モータ２０２の回転数を設定する回転数設定手段２０６と、ゼロクロス検出手段２０４の検出値とカウンタ２０５のカウント値と回転数設定手段２０６の設定値に基づき後述するようなモータ印加電圧制御信号を演算生成する制御演算手段２０７と、演算制御手段２０７の出力信号を元にトライアック２０３を駆動（点弧）する素子駆動手段２０８とにより構成されている。
【０００６】
制御演算手段２０７は、回転数設定手段２０６によって設定された回転数設定値に基づき、電源電圧の半周期の２ｎ―１個毎（ｎは自然数）に、ゼロクロス検出手段２０４によるゼロクロス検出時点に点弧信号を出す演算を行う。
【０００７】
つぎに、制御演算手段２０７の制御動作を図１３のタイミング図を参照して説明する。図１３において、電源電圧ｖの半周期３回（ゼロクロス検出３回）毎にゼロクロス信号入力に応じて駆動信号ｄを出力することにより、電源３周期をモータ印加電圧ｖｍ１周期に相当させている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来におけるモータの駆動装置では、トライアック２０３を１個だけ使用する構成であったため、電流の方向を変えることができず、入力電圧で決定される極性による電流しか流すことができないため、モータ２０２に印加できる周波数が電源周波数の１／（２ｎ−１）倍（ｎは自然数）に限定されるという課題があった。
【０００９】
例えば電源周波数が６０Ｈｚの場合、出力できる周波数は６０Ｈｚ、２０Ｈｚ、１２Ｈｚ、８．６Ｈｚ・・・・となる。そのため出力周波数を変化させる際に、大きく出力周波数及び出力電圧が変化するために、大きな突入電流が流れるため、電流定格の大きなパワー素子が必要であり、装置が大型化するとの課題があった。
【００１０】
本発明は従来の課題を解決するもので、双方向スイッチを複数用いることにより、電流の方向を切り換えれるようにし、より細かい周波数を実現することにより、突入電流を抑え電流定格の小さなパワー素子が使用でき、装置の小型化ができるモータの駆動装置を提供することを目的とする。
【００１１】
また、トライアック素子はＯＮさせる時期は、点弧角を決めることによって自由に変化させることはできるが、ＯＦＦは電流のゼロクロスでないとＯＮしない素子である。そのためにＬ負荷を接続した場合、電流は電圧より遅れが生じるため、ＯＦＦ時は電圧が０Ｖでない時にＯＦＦすることになる。
【００１２】
この時、モータ印加電圧の急峻な変化（ｄＶ／ｄｔ）が生じるためノイズが発生し、そのノイズを抑制するためにスナバなどのノイズ吸収回路が必要であった。そのために、回路が大型化し、コストも高くなるとの課題があった。
【００１３】
本発明の他の目的は、双方向スイッチをオフした時、モータの巻線に蓄えられたエネルギーを放出するように他の双方向スイッチをオンにすることにより、スムーズにエネルギーの放電が可能となり、従来のような大きなｄＶ／ｄｔは発生しなくなり、ノイズ除去のための大きなスナバ回路を不要にでき小型化できるモータの駆動装置を提供することを目的とする。
【００１４】
また、この構成においては、１つの出力しか制御できないため、単相巻線のモータしか制御できなく用途が限られるという課題があった。
【００１５】
本発明の他の目的は、使用する双方向スイッチとモータとの結線を工夫することによりさまざまなタイプのモータに採用できるため、用途が限られないモータの駆動装置を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に記載の発明は、交流電源と、単相巻線を設けた単相モータと、４個の双方向スイッチをブリッジ接続し、入力を前記交流電源に接続すると共に、出力を前記単相モータの単相巻線に接続したモータの駆動装置において、前記交流電源に同期して前記双方向スイッチを順次切り替えることにより、前記交流電源の電源周波数の１／ｎ（ｎは自然数）の出力を得るようにしたものであり、従来の電源周波数の１／（２ｎ−１）倍（ｎは自然数）でしか駆動できない場合と比較すると、より細かく周波数を制御することが可能となる。例えば、電源周波数が６０Ｈｚの場合、出力できる周波数は６０Ｈｚ、３０Ｈｚ、２０Ｈｚ、１５Ｈｚ・・・・となる。従って出力周波数を従来に比べてきめ細かく変化させることができるので、出力周波数及び出力電圧の変化を小さくでき、モータへの突入電流を小さくすることができ、パワー素子を電流定格の小さなものを採用することができ、装置の小型化および低コスト化ができるという作用を有する。
【００１７】
請求項２に記載の発明は、交流電源と、単相巻線を設けた単相モータと、４個の双方向スイッチをブリッジ接続し、入力を前記交流電源に接続すると共に、出力を前記単相モータの単相巻線に接続したモータの駆動装置において、前記交流電源の電圧ゼロクロスを検知するゼロクロス検知回路と、前記ゼロクロス検知のゼロクロスタイミングで前記双方向スイッチを順次切り替えることにより、前記交流電源の電源周波数の１／ｎ（ｎは自然数）の出力を得ると共に、前記双方向スイッチがＯＦＦするときに該双方向スイッチが流していた電流を引き続き還流電流として流し続けるように他の前記双方向スイッチを一定時間ＯＮするようにしたものであり、交流電源に同期させて双方向スイッチを動作させるために、ゼロクロス検出回路の交流電源の電圧ゼロクロス信号を元にマイクロコンピュータで演算することによりより確実な電源同期が可能となると共に、単相モータを駆動する双方向スイッチがＯＦＦするときに該双方向スイッチが流していた電流を引き続き還流電流として流しつづけるように他の双方向スイッチを一定時間ＯＮにするようにしたものであるので、単相巻線に蓄えられた電流エネルギーを速やかに放電できるので、ｄＶ／ｄｔが小さくなり、大きなスナバ回路が不要となり、装置の小型化・低コスト化が可能となる。また、そのままきった場合に比べて跳ね返りの電圧も小さくすることができるので、パワー素子の耐圧も下げることができるので、装置の小型化・低コストが実現できるという作用を有する。
【００１８】
請求項３に記載の発明は、交流電源と、２相巻線を設けた２相モータと、６個の双方向スイッチを３相ブリッジ接続し、入力を前記交流電源に接続すると共に、出力を前記２相モータの主巻線、補助巻線、共通端子に各々接続したモータの駆動装置において、前記交流電源に同期して前記双方向スイッチを順次切り替えることにより、前記交流電源の電源周波数の１／ｎ（ｎは自然数）の出力を得るようにしたものであり、用途が大幅に拡大できるという効果を有するとともに、出力周波数を従来に比べてきめ細かく変化させることができるので、出力周波数及び出力電圧の変化が小さくなるために、モータへの突入電流を小さくすることができ、パワー素子を電流定格の小さなものを採用することができるという作用を有する。
【００１９】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明に、さらに、交流電源の電圧ゼロクロスを検知するゼロクロス検知回路と、前記ゼロクロス検知回路のゼロクロスタイミングで双方向スイッチを順次切り替え、前記２相モータを安定運転させる際には、前記２相モータの駆動周波数を電源周波数の１／２ｎ（ｎは自然数）としたものであり、２相モータを１／２ｎ（ｎは自然数）の出力時では理想的に９０°位相のずれた運転を行うことができ、また、１／（２ｎ＋１）倍時（ｎは自然数）も６０°位相のずれた状態で運転できるので若干の効率低下はあるものの、運転を可能にできるという作用を有する。
【００２０】
請求項５に記載の発明は、交流電源と、２相巻線を設けた２相モータと、６個の双方向スイッチを３相ブリッジ接続し、入力を前記交流電源に接続すると共に、出力を前記２相モータの主巻線、補助巻線、共通端子に各々接続したモータの駆動装置において、前記交流電源の電圧ゼロクロスを検知するゼロクロス検知回路と、前記ゼロクロス検知のゼロクロスタイミングで前記双方向スイッチを順次切り替えることにより、前記交流電源の電源周波数の１／ｎ（ｎは自然数）の出力を得るとともに、前記双方向スイッチがＯＦＦするときに該双方向スイッチが流していた電流を引き続き還流電流として流し続けるように他の前記双方向スイッチを一定時間ＯＮにするようにしたものであり、主巻線及び補助巻線に蓄えられた電流エネルギーを速やかに放電できるので、ｄＶ／ｄｔが小さくなり、大きなスナバ回路が不要となり、装置の小型化・低コスト化が可能となる。また、そのままきった場合に比べて跳ね返りの電圧も小さくすることができるので、パワー素子の耐圧も下げることができるという作用を有する。
【００２１】
請求項６に記載の発明は、交流電源と、３相巻線を持つ３相モータと、６個の双方向スイッチを３相ブリッジ接続し、入力を前記交流電源に接続すると共に、出力を前記３相モータの３相の各巻線に各々接続したモータの駆動装置において、前記交流電源に同期して前記双方向スイッチを順次切り替えることにより、前記交流電源の電源周波数の１／３ｎ（ｎは自然数）の出力を得るようにしたものであり、例えば電源周波数が６０Ｈｚの場合、出力できる周波数は２０Ｈｚ、１０Ｈｚ・・・・となり、このようにすることによって従来駆動できなかった３相モータをも駆動できるという作用を有する。
【００２２】
請求項７に記載の発明は、交流電源と、３相巻線を持つ３相モータと、６個の双方向スイッチを３相ブリッジ接続し、入力を前記交流電源に接続すると共に、出力を前記３相モータの３相の各巻線に各々接続したモータの駆動装置において、前記交流電源の電圧ゼロクロスを検知するゼロクロス検知回路と、前記ゼロクロス検知のゼロクロスタイミングで前記双方向スイッチを順次切り替えることにより、前記交流電源の電源周波数の１／３ｎ（ｎは自然数）の出力を得るとともに、前記双方向スイッチがＯＦＦするときに該双方向スイッチが流していた電流を引き続き還流電流として流しつづけるように他の前記双方向スイッチを一定時間ＯＮにするようにしたものであり、各巻線に蓄えられた電流エネルギーを速やかに放電できるので、ｄＶ／ｄｔが小さくなり、大きなスナバ回路が不要となり、装置の小型化・低コスト化が可能となる。また、そのままきった場合に比べて跳ね返りの電圧も小さくすることができるので、パワー素子の耐圧も下げることができるという作用を有する。
【００２３】
請求項８に記載の発明は、交流電源と、３相巻線を持つ３相リラクタンスモータと、６個の双方向スイッチを３相ブリッジ接続し、入力を前記交流電源に接続すると共に、出力を前記３相モータの３相の各巻線に各々接続するとともに、３相巻線の中点を交流電源の片側に接続したモータの駆動装置において、前記交流電源に同期して前記ブリッジ接続された片側の双方向スイッチを順次切り替えることにより、前記交流電源の電源周波数の１／１．５ｎ（ｎは自然数）の出力を得るようにしたものであり、例えば電源周波数が６０Ｈｚの場合、出力できる周波数は４０Ｈｚ、２０Ｈｚ・・・・となる。このようにすることによって従来駆動できなかった３相モータをも駆動できるという作用を有する。
【００２４】
請求項９に記載の発明は、交流電源と、３相巻線を持つ３相リラクタンスモータと、６個の双方向スイッチを３相ブリッジ接続し、入力を前記交流電源に接続すると共に、出力を前記３相モータの３相の各巻線に各々接続するとともに、３相巻線の中点を交流電源の片側に接続したモータの駆動装置において、前記交流電源の電圧ゼロクロスを検知するゼロクロス検知回路と、前記ゼロクロス検知のゼロクロスタイミングで前記ブリッジ接続された片側の前記双方向スイッチを順次切り替えることにより、前記交流電源の電源周波数の１／１．５ｎ（ｎは自然数）の出力を得るとともに、前記双方向スイッチがＯＦＦするときに該双方向スイッチが流していた電流を引き続き還流電流として流しつづけるように他方の前記双方向スイッチを一定時間ＯＮにするようにしたものであり、各巻線に蓄えられた電流エネルギーを速やかに放電できるので、ｄＶ／ｄｔが小さくなり、大きなスナバ回路が不要となり、装置の小型化・低コスト化が可能となる。また、そのままきった場合に比べて跳ね返りの電圧も小さくすることができるので、パワー素子の耐圧も下げることができるという作用を有する。
【００２５】
請求項１０に記載の発明は、請求項１または請求項３または請求項４または請求項６または請求項８に記載の発明に、さらに、交流電源の電圧ゼロクロスを検知するゼロクロス検知回路と、前記ゼロクロス検知のゼロクロスタイミングで双方向スイッチを順次切り替えるようにしたものであり、電源同期を確実にできるという作用を有する。
【００２６】
請求項１１に記載の発明は、請求項２または請求項３または請求項５または請求項７または請求項９に記載の発明に、さらに、一定時間は、モータの巻線に蓄えられたエネルギーが十分放電される時間以上で電源周波数周期の１／２未満としたものであり、最適な放電を可能とし、更に他の動作に悪影響を与えないという作用を有する。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明によるモータの駆動装置の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、従来と同一構成については、同一符号を付して詳細な説明を省略する。
【００２８】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１によるモータの駆動装置のブロック図である。図２は、同実施の形態の双方向スイッチの電気回路図である。図３は、同実施の形態におけるモータの駆動装置のｆ／２・Ｖ／２出力の場合のタイミング図である。図４は、同実施の形態におけるモータの駆動装置の動作原理を示した状態遷移図である。図５は、同実施の形態におけるモータの駆動装置のｆ／３・Ｖ／３出力の場合のタイミング図である。
【００２９】
同図において、１は交流電源であり、一般的には商用電源の１００Ｖ５０Ｈｚまたは６０Ｈｚの交流電源である。また、２は単相モータであり、交流駆動できる単相モータ（例えば、くまとりモータなど）である。Ｓ１〜Ｓ４は双方向スイッチであり、交流電源１と単相モータ２の間にブリッジ結線している。３はゼロクロス検知回路であり、交流電源１の交流電圧の電圧ゼロクロスを検知する。
【００３０】
４はマイクロコンピュータであり、ゼロクロス検知回路３の出力を入力し、内部で処理することにより、双方向スイッチＳ１〜Ｓ４の動作を決定する。５はドライブ回路であり、マイクロコンピュータ４で決定された信号を受け、双方向スイッチＳ１〜Ｓ４のＯＮ／ＯＦＦを制御し、単相モータ２を動作させる。
【００３１】
次に図１で説明した双方向スイッチＳ１〜Ｓ４について図２を用いて更に詳しく説明する。
【００３２】
図２（Ａ）は４個のダイオードと１個のＩＧＢＴで構成した場合の電気回路図であり、図２（Ｂ）は２個のＭＯＳＦＥＴで構成した場合の電気回路図である。
【００３３】
図２（Ａ）はブリッジ接続されたダイオード１１、１２、１３、１４とＩＧＢＴ１５を用いた電気回路図で、ブリッジの出力にＩＧＢＴ１５のコレクタとエミッタを接続している。ＩＧＢＴ１５をオンさせると、入力端子の極性により、ダイオード１１→ＩＧＢＴ１５→ダイオード１４を通る経路、またはダイオード１２→ＩＧＢＴ１５→ダイオード１３を通る経路のいずれかを介してスイッチをオンさせることができる。
【００３４】
すなわち、入力状態に関わらずＩＧＢＴオン／オフさせることで双方向の電流をオン／オフさせることができる。なおここでＩＧＢＴはバイポーラトランジスタやＭＯＳＦＥＴなど他のスイッチング素子でも良いことは言うまでもない。
【００３５】
図２（Ｂ）は２個のＭＯＳＦＥＴをつき合わせた構造とした。ＭＯＳＦＥＴ１６とＭＯＳＦＥＴ１７のソースを接続する。２個のＭＯＳＦＥＴを同時にオンすると、正負どちらの入力であっても、ＭＯＳＦＥＴ１６、１７を介して双方向の電流を流すことができる。基本的にはＭＯＳＦＥＴは双方向のスイッチングが可能な素子ではあるが、１個ではＭＯＳＦＥＴの寄生ダイオード（点線で示す）を介して電流が流れてしまうので、図示したように突合せを行って寄生ダイオードの影響をキャンセルする。
【００３６】
ＭＯＳＦＥＴはＩＧＢＴやバイポーラトランジスタなどの他のスイッチング素子を使用することも可能ではあるが、これらの素子は逆方向の電流は流すことはできないのでダイオードの追加は必要である。このとき所定方向の電流はオン時にダイオードを介して流れることになる。
【００３７】
また、これらの回路は部品を組合せて構成しても良いが、同一のＳｉ基板上に構成して１チップにしても良い。また、シリコンベースではなく、ＳｉＣなど他の半導体ベースを使っても良い。
【００３８】
次に図１のように構成されたモータの駆動装置についてその動作を説明する。
【００３９】
このときの動作について、図１と図３を用いて説明する。
【００４０】
基本的にはゼロクロス信号に同期して双方向スイッチを駆動する。最初のゼロクロスの立ち上がりで双方向スイッチＳ１，Ｓ４をオンさせる。すると入力電圧をそのまま出力させることができる。
【００４１】
次に、ゼロクロスの立下りで、双方向スイッチＳ１はオンのままで、双方向スイッチＳ４をオフ、双方向スイッチＳ２をオンを一定期間（ゼロクロスの周期より短い時間すなわち５０Ｈｚの場合は１０ミリ秒未満）続ける。一定期間終了後は全ての双方向スイッチＳ１〜Ｓ６をオフとする。この一定期間双方向スイッチＳ１，Ｓ２をオンさせることにより、単相モータの巻線に蓄えられた。エネルギーをスムーズに放電させることができる。
【００４２】
次の立ち上がりで、双方向スイッチＳ２，Ｓ３をオンにする。入力電圧を反転させた出力電圧をえることができる。ゼロクロスの立下りにおいては前と同様に双方向スイッチＳ２はオンのまま、双方向スイッチＳ３をオフ、双方向スイッチＳ１をオンを一定時間行いエネルギーを放電する。これを繰り返すことにより、電源周波数の１／２周波数・１／２電源電圧の出力がえられる。
【００４３】
ここで一定時間は、蓄えられたエネルギーが十分放電される時間以上で、電源周波数周期の１／２未満とする。
【００４４】
次に図４を用いて、その動作原理について更に詳しく説明する。図４は本実施の形態１におけるモータの駆動方法の動作原理を示した状態遷移図であり、図４（Ａ）から図４（Ｆ）の順序で動作する。
【００４５】
図４（Ａ）において、交流電源の上側が＋の時、双方向スイッチＳ１，Ｓ４をオンにする。交流電源の上側から、双方向スイッチＳ１を通して電流が出力され、帰ってきた電流は双方向スイッチＳ４を通して交流電源の逆側に流れる。次に、交流電源の極性が変化したとき、図４（Ｂ）に示すように、双方向スイッチＳ１，Ｓ２をオンにする。
【００４６】
すると巻線（図示せず）に蓄えられたエネルギーが、双方向スイッチＳ１，Ｓ２によってつくられたループを通して放電される。図４（Ｂ）において巻線の全てのエネルギーが十分に放電させれると、図４（Ｃ）では全ての双方向スイッチＳ１〜Ｓ６がオフにする。すると電流は流れないこととなる。図４（Ｄ）〜図４（Ｆ）についても、電流の方向が変わるだけで同様の動作を行う。このようにすることにより、電源周波数の１／２の出力が得られることとなる。
【００４７】
更に、他の周波数の出力を出す場合の説明を図５を用いて行う。基本的にはゼロクロス信号に同期して双方向スイッチを駆動するのは、図３の説明と全く同じである。
【００４８】
まず、最初のゼロクロスの立ち上がりで、双方向スイッチＳ１，Ｓ４をオンさせる。すると入力電圧をそのまま出力させることができる。
【００４９】
次にゼロクロスの立下りで、双方向スイッチＳ１はオンのままで、双方向スイッチＳ４をオフ、双方向スイッチＳ２をオンを一定期間（ゼロクロスの周期より短い時間すなわち５０Ｈｚの場合は１０ミリ秒未満）続ける。一定期間終了後は全ての双方向スイッチＳ１〜Ｓ６をオフとする。この一定期間双方向スイッチＳ１，Ｓ２をオンさせることにより、単相モータの巻線に蓄えられたエネルギーをスムーズに放電させることができる。
【００５０】
次の立ち上がりは何もせず、その次の立下りで双方向スイッチＳ１，Ｓ４をオンにする。この時入力電圧は負の方向になっているので、負の入力電圧がそのまま出力電圧となる。ゼロクロスの立下りにおいては、前と同様に双方向スイッチＳ１はオンのまま、双方向スイッチＳ４をオフ、双方向スイッチＳ２をオンを一定時間行いエネルギーを放電する。これを繰り返すことにより、電源周波数の１／３周波数・１／３電源電圧の出力がえられる。
【００５１】
同様の事をすることにより、本実施の形態１により電源周波数の１／ｎ周波数・１／ｎ電圧（ｎは自然数）の出力を得ることができる。
【００５２】
以上説明したように、実施の形態１によると、交流電源１と、単相巻線を持つ単相モータ２と、４個の双方向スイッチＳ１〜Ｓ４をブリッジ接続し、入力を交流電源１に接続すると共に、出力を前記単相モータ２の単相巻線（図示せず）に接続したモータの駆動装置において、交流電源１に同期して前記双方向スイッチＳ１〜Ｓ４を順次切り替えることにより、前記交流電源１の電源周波数の１／ｎ（ｎは自然数）の出力を得るようにしたものであるので、例えば電源周波数が６０Ｈｚの場合、出力できる周波数は６０Ｈｚ、３０Ｈｚ、２０Ｈｚ、１５Ｈｚ・・・・となる。
【００５３】
従って出力周波数を従来に比べてきめ細かく変化させることができるので、出力周波数及び出力電圧の変化が小さくなるために、モータへの突入電流を小さくすることができるので、パワー素子を電流定格の小さなものを採用することができ、装置の小型化および低コスト化ができるという効果を有する。
【００５４】
また、交流電源１に同期させて双方向スイッチＳ１〜Ｓ４を動作させるために、ゼロクロス検出回路３の交流電源１の電圧ゼロクロス信号を元にマイクロコンピュータ４で演算することによりより確実な電源同期が可能となる。
【００５５】
また、単相モータ２を駆動する双方向スイッチＳ１〜Ｓ４がＯＦＦするときに該双方向スイッチが流していた電流を引き続き還流電流として流しつづけるように他の双方向スイッチを一定時間ＯＮにするようにしたものであるので、単相巻線に蓄えられた電流エネルギーを速やかに放電できるので、ｄＶ／ｄｔが小さくなり、大きなスナバ回路が不要となり、装置の小型化・低コスト化が可能となる。また、そのままきった場合に比べて跳ね返りの電圧も小さくすることができるので、パワー素子の耐圧も下げることができるので、装置の小型化・低コストが実現できる。
【００５６】
また、還流電流を流すための一定時間は、単相モータ２の巻線に蓄えられたエネルギーが十分放電される時間以上で電源周波数周期の１／２未満とすることにより最適な放電を可能とし、更に他の動作に悪影響を与えないモータの駆動装置が実現できる。
【００５７】
（実施の形態２）
図６は、本発明の実施の形態２によるモータの駆動装置のブロック図である。図７は、同実施の形態のモータの駆動装置のｆ／２・Ｖ／２出力の場合のタイミング図である。
【００５８】
同図において、実施の形態２は、２相モータ（例えばコンデンサ・ランなどの誘導モータ）を動作させるためのものである。
【００５９】
２２は２相モータであり、主巻線の入力端子Ｍ、補助巻線の入力端子Ａおよび共通入力端子Ｃとを持つ。２相の交流電源は商用としては使われてはいないものの、一般的には単相交流電源に接続し、補助巻線端子には運転コンデンサを接続し、位相を９０°進めて電流を供給することにより、回転磁界を与えるコンデンサランの誘導モータである。
【００６０】
Ｓ２１〜Ｓ２６は双方向スイッチであり、交流電源１と２相モータ２２の間にブリッジ結線している。双方向スイッチＳ２１，Ｓ２３の接続点は２相モータ２２の補助巻線Ａに接続され、双方向スイッチＳ２２，Ｓ２４の接続点は２相モータ２２の主巻線Ｍに接続され、双方向スイッチＳ２５，Ｓ２６の接続点は２相モータ２２の共通端子Ｃに接続される。
【００６１】
３はゼロクロス検知回路であり、交流電源１の交流電圧の電圧ゼロクロスを検知する。２４はマイクロコンピュータであり、ゼロクロス検知回路３の出力を入力し、内部で処理することにより、双方向スイッチＳ２１〜Ｓ２６の動作を決定する。５はドライブ回路であり、マイクロコンピュータ２４で決定された信号を受け、双方向スイッチＳ２１〜Ｓ２６のＯＮ／ＯＦＦを制御し、２相モータ２２を動作させる。
【００６２】
次に、モータの駆動装置の動作を説明する。基本的には実施の形態１と同じように、ゼロクロス信号に同期して双方向スイッチを駆動する。
【００６３】
最初のゼロクロスの立ち上がりで、双方向スイッチＳ２１，Ｓ２６をオンさせる。すると、入力電圧を補助巻線端子Ａ−共通端子Ｃとの間に、そのまま出力させることができる。
【００６４】
次に、ゼロクロスの立下りで、双方向スイッチＳ２４，Ｓ２５をオンさせると同時に、双方向スイッチＳ２６をオフとし、双方向スイッチＳ２１をオンを一定期間（ゼロクロスの周期より短い時間すなわち５０Ｈｚの場合は１０ミリ秒未満）続ける。すると入力電圧を主巻線端子Ｍ−共通端子Ｃとの間に、正負を逆転させて出力させることができるとともに、補助巻線Ａに蓄えられたエネルギーは双方向スイッチＳ２１，Ｓ２５を通して放電される。
【００６５】
次に、ゼロクロスの立上がりで、双方向スイッチＳ２３，Ｓ２５をオンさせると同時に、双方向スイッチＳ２４をオフとし、双方向スイッチＳ２２をオンを一定期間（ゼロクロスの周期より短い時間すなわち５０Ｈｚの場合は１０ミリ秒未満）続ける。すると入力電圧を補助巻線端子Ａ−共通端子Ｃとの間に、正負を逆転させて出力させることができるとともに、補助巻線Ｍに蓄えられたエネルギーは双方向スイッチＳ２２，Ｓ２５を通して放電される。
【００６６】
次に、ゼロクロスの立下がりで、双方向スイッチＳ２２，Ｓ２６をオンさせると同時に、双方向スイッチＳ２５をオフとし、双方向スイッチＳ２３をオンを一定期間（ゼロクロスの周期より短い時間すなわち５０Ｈｚの場合は１０ミリ秒未満）続ける。すると入力電圧を主巻線端子Ｍ−共通端子Ｃとの間に、そのまま出力させることができるとともに、補助巻線Ａに蓄えられたエネルギーは双方向スイッチＳ２３，Ｓ２６を通して放電される。
【００６７】
次に、ゼロクロスの立上がりで、双方向スイッチＳ２１，Ｓ２６をオンさせると同時に、双方向スイッチＳ２２をオフとし、双方向スイッチＳ２４をオンを一定期間（ゼロクロスの周期より短い時間すなわち５０Ｈｚの場合は１０ミリ秒未満）続ける。すると入力電圧を補助巻線端子Ａ−共通端子Ｃとの間に、そのまま出力させることができるとともに、主巻線Ｍに蓄えられたエネルギーは双方向スイッチＳ２４，Ｓ２６を通して放電される。
【００６８】
これらの動作を繰り返すことにより、電源周波数の１／２周波数・１／２電源電圧の出力がえられる。ここで一定時間は蓄えられたエネルギーが十分放電される時間以上で電源周波数周期の１／２未満とする。このように動作させることにより、補助巻線Ａ−共通端子Ｃ間の電圧位相を、主巻線Ｍ−共通端子Ｃ間の電圧位相に比べ９０°進めることができるのでモータを駆動することができる。
【００６９】
以上のように動作させることにより、２相モータを１／２ｎ（ｎは自然数）の出力時では理想的に９０°位相のずれた運転を行うことができる。また、１／（２ｎ＋１）倍時（ｎは自然数）も６０°位相のずれた状態で運転できるので若干の効率低下はあるものの、運転は可能である。
【００７０】
以上説明したように、実施の形態２によると、交流電源１と、２相巻線を持つ２相モータ２２と、６個の双方向スイッチＳ２１〜Ｓ２６をブリッジ接続し、入力を交流電源１に接続すると共に、出力を前記２相モータ２の２相巻線の主巻線端子Ｍ、補助巻線端子Ａ、共通端子Ｃに接続したモータの駆動装置において、交流電源１に同期して前記双方向スイッチＳ２１〜Ｓ２６を順次切り替えることにより、前記交流電源１の電源周波数の１／ｎ（ｎは自然数）の出力を得るようにしたものであるので、例えば電源周波数が６０Ｈｚの場合、出力できる周波数は３０Ｈｚ、２０Ｈｚ、１５Ｈｚ・・・・となる。従ってこのようにすることによって従来駆動できなかった２相モータをも駆動できるようになり、用途が大幅に拡大できるという効果を有するとともに、出力周波数を従来に比べてきめ細かく変化させることができるので、出力周波数及び出力電圧の変化が小さくなるために、モータへの突入電流を小さくすることができるので、パワー素子を電流定格の小さなものを採用することができ、装置の小型化および低コスト化ができるという効果を有する。
【００７１】
また、交流電源１に同期させて双方向スイッチＳ２１〜Ｓ２６を動作させるために、ゼロクロス検出回路３の交流電源１の電圧ゼロクロス信号を元にマイクロコンピュータ２４で演算することによりより確実な電源同期が可能となる。
【００７２】
また、２相モータ２２を駆動する双方向スイッチＳ２１〜Ｓ２６がＯＦＦするときに該双方向スイッチが流していた電流を引き続き還流電流として流しつづけるように他の双方向スイッチを一定時間ＯＮにするようにしたものであるので、主巻線及び補助巻線に蓄えられた電流エネルギーを速やかに放電できるので、ｄＶ／ｄｔが小さくなり、大きなスナバ回路が不要となり、装置の小型化・低コスト化が可能となる。また、そのままきった場合に比べて跳ね返りの電圧も小さくすることができるので、パワー素子の耐圧も下げることができるので、装置の小型化・低コストが実現できる。
【００７３】
また、還流電流を流すための一定時間は、２相モータ２２の巻線に蓄えられたエネルギーが十分放電される時間以上で電源周波数周期の１／２未満とすることにより最適な放電を可能とし、更に他の動作に悪影響を与えないモータの駆動装置が実現できる。
【００７４】
（実施の形態３）
実施の形態３は、３相モータ（例えば３相誘導モータ、３相永久磁石同期モータなど）を動作させるためのものである。図８は、本発明の実施の形態３によるモータの駆動装置のブロック図である。図９は、同実施の形態のモータの駆動装置のｆ／３・Ｖ／３出力の場合のタイミング図である。
【００７５】
同図において、３２は３相モータであり、各相巻線端子Ｕ、Ｖ、Ｗを持ち、各巻線はスター結線されている。３相の交流電源やインバータ電源を用いることにより、回転磁界を与えモータを回転させるものである。
【００７６】
Ｓ３１〜Ｓ３６は双方向スイッチであり、交流電源１と３相モータ３２の間にブリッジ結線している。双方向スイッチＳ３１，Ｓ３４の接続点は３相モータ３２の巻線Ｕに接続され、双方向スイッチＳ３２，Ｓ３５の接続点は３相モータ３２の巻線Ｖに接続され、双方向スイッチＳ３３，Ｓ３６の接続点は３相モータ３２の巻線Ｗに接続される。
【００７７】
３はゼロクロス検知回路であり、交流電源１の交流電圧の電圧ゼロクロスを検知する。３４はマイクロコンピュータであり、ゼロクロス検知回路３の出力を入力し、内部で処理することにより、双方向スイッチＳ３１〜Ｓ３６の動作を決定する。５はドライブ回路であり、マイクロコンピュータ３４で決定された信号を受け、双方向スイッチＳ３１〜Ｓ３６のＯＮ／ＯＦＦを制御し、３相モータ３２を動作させる。
【００７８】
次に、モータの駆動装置についてその動作を説明する。基本的には実施の形態１と同じようにゼロクロス信号に同期して双方向スイッチを駆動する。最初のゼロクロスの立ち上がりで、双方向スイッチＳ３１，Ｓ３５をオンさせる。すると入力電圧を巻線Ｕ−巻線Ｖとの間にそのまま出力させることができる。
【００７９】
次に、ゼロクロスの立下りで、双方向スイッチＳ３３，Ｓ３４をオンさせると同時に、双方向スイッチＳ３１をオフとし、双方向スイッチＳ３５をオンを一定期間（ゼロクロスの周期より短い時間すなわち５０Ｈｚの場合は１０ミリ秒未満）続ける。すると入力電圧を巻線Ｗ−巻線Ｕとの間にそのまま出力させることができるとともに、巻線Ｕに蓄えられたエネルギーは双方向スイッチＳ３５，Ｓ３４を通して放電される。
【００８０】
次に、ゼロクロスの立上がりで、双方向スイッチＳ３２，Ｓ３６をオンさせると同時に、双方向スイッチＳ３３をオフとし、双方向スイッチＳ３４をオンを一定期間（ゼロクロスの周期より短い時間すなわち５０Ｈｚの場合は１０ミリ秒未満）続ける。すると入力電圧を巻線Ｖ−巻線Ｗとの間にそのまま出力させることができるとともに、巻線Ｕに蓄えられたエネルギーは双方向スイッチＳ３４，Ｓ３６を通して放電される。
【００８１】
次に、ゼロクロスの立下がりで、双方向スイッチＳ３１，Ｓ３５をオンさせると同時に、双方向スイッチＳ３２をオフとし、双方向スイッチＳ３６をオンを一定期間（ゼロクロスの周期より短い時間すなわち５０Ｈｚの場合は１０ミリ秒未満）続ける。すると入力電圧を巻線Ｕ−巻線Ｖとの間にそのまま出力させることができるとともに、巻線Ｖに蓄えられたエネルギーは双方向スイッチＳ３６，Ｓ３５を通して放電される。
【００８２】
次に、ゼロクロスの立上がりで、双方向スイッチＳ３３，Ｓ３４をオンさせると同時に、双方向スイッチＳ３１をオフとし、双方向スイッチＳ３５をオンを一定期間（ゼロクロスの周期より短い時間すなわち５０Ｈｚの場合は１０ミリ秒未満）続ける。すると入力電圧を巻線Ｗ−巻線Ｕとの間にそのまま出力させることができるとともに、巻線Ｖに蓄えられたエネルギーは双方向スイッチＳ３５，Ｓ３４を通して放電される。
【００８３】
次に、ゼロクロスの立下がりで、双方向スイッチＳ３２，Ｓ３６をオンさせると同時に、双方向スイッチＳ３３をオフとし、双方向スイッチＳ３４をオンを一定期間（ゼロクロスの周期より短い時間すなわち５０Ｈｚの場合は１０ミリ秒未満）続ける。すると入力電圧を巻線Ｖ−巻線Ｗとの間にそのまま出力させることができるとともに、巻線Ｕに蓄えられたエネルギーは双方向スイッチＳ３４，Ｓ３６を通して放電される。
【００８４】
次に、ゼロクロスの立上がりで、双方向スイッチＳ３１，Ｓ３５をオンさせると同時に、双方向スイッチＳ３２をオフとし、双方向スイッチＳ３６をオンを一定期間（ゼロクロスの周期より短い時間すなわち５０Ｈｚの場合は１０ミリ秒未満）続ける。すると入力電圧を巻線Ｕ−巻線Ｖとの間にそのまま出力させることができるとともに、巻線Ｗに蓄えられたエネルギーは双方向スイッチＳ３６，Ｓ３５を通して放電される。
【００８５】
これらの動作を繰り返すことにより、電源周波数の１／３周波数・１／３電源電圧の出力がえられる。ここで一定時間は蓄えられたエネルギーが十分放電される時間以上で電源周波数周期の１／２未満とする。このように動作させることにより、Ｕ−Ｖ間出力電圧、Ｖ−Ｗ間出力電圧、Ｗ−Ｕ間出力電圧を各々１２０°づつ位相のずれた出力電圧が得られモータを駆動することができる。
【００８６】
以上のように動作させることにより、３相モータを１／３ｎ（ｎは自然数）の出力時では１２０°位相のずれた運転を行うことができる。
【００８７】
以上説明したように、実施の形態３によると、交流電源１と、３相巻線を持つ３相モータ３２と、６個の双方向スイッチＳ３１〜Ｓ３６をブリッジ接続し、入力を交流電源１に接続すると共に、出力を前記３相モータ３２の３相巻線の巻線Ｕ、Ｖ、Ｗに接続したモータの駆動装置において、交流電源１に同期して前記双方向スイッチＳ３１〜Ｓ３６を順次切り替えることにより、前記交流電源１の電源周波数の１／３ｎ（ｎは自然数）の出力を得るようにしたものであるので、例えば電源周波数が６０Ｈｚの場合、出力できる周波数は２０Ｈｚ、１０Ｈｚ・・・・となる。このようにすることによって従来駆動できなかった３相モータをも駆動できるようになり、用途が大幅に拡大できるという効果を有する。
【００８８】
また、交流電源１に同期させて双方向スイッチＳ３１〜Ｓ３６を動作させるために、ゼロクロス検出回路３の交流電源１の電圧ゼロクロス信号を元にマイクロコンピュータ３４で演算することによりより確実な電源同期が可能となる。
【００８９】
また、３相モータ３２を駆動する双方向スイッチＳ３１〜Ｓ３６がＯＦＦするときに該双方向スイッチが流していた電流を引き続き還流電流として流しつづけるように他の双方向スイッチを一定時間ＯＮにするようにしたものであるので、各巻線に蓄えられた電流エネルギーを速やかに放電できるので、ｄＶ／ｄｔが小さくなり、大きなスナバ回路が不要となり、装置の小型化・低コスト化が可能となる。また、そのままきった場合に比べて跳ね返りの電圧も小さくすることができるので、パワー素子の耐圧も下げることができるので、装置の小型化・低コストが実現できる。
【００９０】
また、還流電流を流すための一定時間は、３相モータ３２の巻線に蓄えられたエネルギーが十分放電される時間以上で電源周波数周期の１／２未満とすることにより最適な放電を可能とし、更に他の動作に悪影響を与えないモータの駆動装置が実現できる。
【００９１】
（実施の形態４）
実施の形態４は、３相スイッチトリラクタンスモータ（以下３相ＳＲモータと省略する）を動作させるためのものである。ＳＲモータはロータに突極性を持つ鉄（珪素鋼板）を用いたモータであり、そのリラクタンス力で動作するので電流の流れる方向に関係なくトルクを発生することができるという特徴をもつ。
【００９２】
図１０は、本発明の実施の形態４によるモータの駆動装置のブロック図である。図１１は、同実施の形態によるモータの駆動装置のｆ／１．５・Ｖ／１．５出力の場合のタイミング図である。
【００９３】
４２は３相ＳＲモータであり、各相巻線端子Ｕ、Ｖ、Ｗを持ち、各巻線はスター結線されている。またスター結線された中性点端子Ｎも設けている。
Ｓ４１〜Ｓ４６は双方向スイッチであり、交流電源１と３相ＳＲモータ４２の間にブリッジ結線している。双方向スイッチＳ３１，Ｓ３４の接続点は３相ＳＲモータ４２の巻線Ｕに接続され、双方向スイッチＳ３２，Ｓ３５の接続点は３相ＳＲモータ４２の巻線Ｖに接続され、双方向スイッチＳ３３，Ｓ３６の接続点は３相ＳＲモータ４２の巻線Ｗに接続される。また、双方向スイッチＳ４４〜Ｓ４６の交流電源１側に接続された側には、更に３相ＳＲモータ４２の中性点Ｎが接続されている。
【００９４】
３はゼロクロス検知回路であり、交流電源１の交流電圧の電圧ゼロクロスを検知する。４４はマイクロコンピュータであり、ゼロクロス検知回路３の出力を入力し、内部で処理することにより、双方向スイッチＳ４１〜Ｓ４６の動作を決定する。５はドライブ回路であり、マイクロコンピュータ４４で決定された信号を受け、双方向スイッチＳ４１〜Ｓ４６のＯＮ／ＯＦＦを制御し、３相ＳＲモータ４２を動作させる。
【００９５】
次に、モータの駆動装置についてその動作を説明する。
【００９６】
基本的には実施の形態１と同じようにゼロクロス信号に同期して双方向スイッチを駆動する。最初のゼロクロスの立ち上がりで双方向スイッチＳ４１をオンさせる。すると入力電圧を巻線Ｕ−中性点Ｎとの間にそのまま出力させることができる。
【００９７】
次に、ゼロクロスの立下りで、双方向スイッチＳ４２をオンさせると同時に、双方向スイッチＳ４１をオフとし、双方向スイッチＳ４４をオンを一定期間（ゼロクロスの周期より短い時間すなわち５０Ｈｚの場合は１０ミリ秒未満）続ける。すると入力電圧を巻線Ｖ−中性点Ｎとの間にそのまま出力させることができるとともに、巻線Ｕに蓄えられたエネルギーは双方向スイッチＳ４４を通して放電される。
【００９８】
次に、ゼロクロスの立上がりで、双方向スイッチＳ４３をオンさせると同時に、双方向スイッチＳ４２をオフとし、双方向スイッチＳ４５をオンを一定期間（ゼロクロスの周期より短い時間すなわち５０Ｈｚの場合は１０ミリ秒未満）続ける。すると入力電圧を巻線Ｗ−中性点Ｎとの間にそのまま出力させることができるとともに、巻線Ｖに蓄えられたエネルギーは双方向スイッチＳ４５を通して放電される。
【００９９】
次に、ゼロクロスの立下がりで、双方向スイッチＳ４１をオンさせると同時に、双方向スイッチＳ４３をオフとし、双方向スイッチＳ４６をオンを一定期間（ゼロクロスの周期より短い時間すなわち５０Ｈｚの場合は１０ミリ秒未満）続ける。すると入力電圧を巻線Ｕ−中性点Ｎとの間にそのまま出力させることができるとともに、巻線Ｗに蓄えられたエネルギーは双方向スイッチＳ４６を通して放電される。
【０１００】
これらの動作を繰り返すことにより、電源周波数の１／１．５周波数・１／１．５電源電圧の出力がえられる。ここで一定時間は蓄えられたエネルギーが十分放電される時間以上で電源周波数周期の１／２未満とする。このように動作させることにより、適切な電流を流せ３相ＳＲモータ４２を駆動することができる。
【０１０１】
以上のように動作させることにより、３相ＳＲモータを１／１．５ｎ（ｎは自然数）の出力で運転を行うことができる。
【０１０２】
以上説明したように、実施の形態４によると、交流電源１と、３相巻線を持つ３相ＳＲモータ４２と、６個の双方向スイッチＳ４１〜Ｓ４６をブリッジ接続し、入力を交流電源１に接続すると共に、出力を前記３相ＳＲモータ４２の３相巻線の巻線Ｕ、Ｖ、Ｗに接続したモータの駆動装置において、交流電源１に同期して前記双方向スイッチＳ４１〜Ｓ４６を順次切り替えることにより、前記交流電源１の電源周波数の１／１．５ｎ（ｎは自然数）の出力を得るようにしたものであるので、例えば電源周波数が６０Ｈｚの場合、出力できる周波数は４０Ｈｚ、２０Ｈｚ・・・・となる。このようにすることによって従来駆動できなかった３相モータをも駆動できるようになり、用途が大幅に拡大できるという効果を有する。
【０１０３】
また、交流電源１に同期させて双方向スイッチＳ４１〜Ｓ４６を動作させるために、ゼロクロス検出回路３の交流電源１の電圧ゼロクロス信号を元にマイクロコンピュータ４４で演算することによりより確実な電源同期が可能となる。
【０１０４】
また、３相ＳＲモータ４２を駆動する双方向スイッチＳ４１〜Ｓ４６がＯＦＦするときに該双方向スイッチが流していた電流を引き続き還流電流として流しつづけるように他の双方向スイッチを一定時間ＯＮにするようにしたものであるので、各巻線に蓄えられた電流エネルギーを速やかに放電できるので、ｄＶ／ｄｔが小さくなり、大きなスナバ回路が不要となり、装置の小型化・低コスト化が可能となる。また、そのままきった場合に比べて跳ね返りの電圧も小さくすることができるので、パワー素子の耐圧も下げることができるので、装置の小型化・低コストが実現できる。
【０１０５】
また、還流電流を流すための一定時間は、３相ＳＲモータ４２の巻線に蓄えられたエネルギーが十分放電される時間以上で電源周波数周期の１／２未満とすることにより最適な放電を可能とし、更に他の動作に悪影響を与えないモータの駆動装置が実現できる。
【０１０６】
実施の形態においては、単相から３相モータとしたが、本発明の原理を用いればもっと多相のモータでも回せることはいうまでもない。また、双方向スイッチは図２に示すような２例を用いて説明したが、自己消弧可能な双方向スイッチであれば使用できることは言うまでもない。
【０１０７】
【発明の効果】
以上説明したように請求項１に記載の発明は、交流電源と、単相巻線を設けた単相モータと、４個の双方向スイッチをブリッジ接続し、入力を前記交流電源に接続すると共に、出力を前記単相モータの単相巻線に接続したモータの駆動装置において、前記交流電源に同期して前記双方向スイッチを順次切り替えることにより、前記交流電源の電源周波数の１／ｎ（ｎは自然数）の出力を得るようにしたものであり、従来の電源周波数の１／（２ｎ−１）倍（ｎは自然数）でしか駆動できない場合と比較すると、より細かく周波数を制御することが可能となる。例えば、電源周波数が６０Ｈｚの場合、出力できる周波数は６０Ｈｚ、３０Ｈｚ、２０Ｈｚ、１５Ｈｚ・・・・となる。従って出力周波数を従来に比べてきめ細かく変化させることができるので、出力周波数及び出力電圧の変化を小さくでき、モータへの突入電流を小さくすることができる。したがって、パワー素子を電流定格の小さなものを採用することができ、装置の小型化および低コスト化ができる。
【０１０８】
請求項２に記載の発明は、交流電源と、単相巻線を設けた単相モータと、４個の双方向スイッチをブリッジ接続し、入力を前記交流電源に接続すると共に、出力を前記単相モータの単相巻線に接続したモータの駆動装置において、前記交流電源の電圧ゼロクロスを検知するゼロクロス検知回路と、前記ゼロクロス検知のゼロクロスタイミングで前記双方向スイッチを順次切り替えることにより、前記交流電源の電源周波数の１／ｎ（ｎは自然数）の出力を得ると共に、前記双方向スイッチがＯＦＦするときに該双方向スイッチが流していた電流を引き続き還流電流として流し続けるように他の前記双方向スイッチを一定時間ＯＮするようにしたものであり、交流電源に同期させて双方向スイッチを動作させるために、ゼロクロス検出回路の交流電源の電圧ゼロクロス信号を元にマイクロコンピュータで演算することによりより確実な電源同期が可能となる。
【０１０９】
また、単相モータを駆動する双方向スイッチがＯＦＦするときに該双方向スイッチが流していた電流を引き続き還流電流として流しつづけるように他の双方向スイッチを一定時間ＯＮにするようにしたものであるので、単相巻線に蓄えられた電流エネルギーを速やかに放電できるので、ｄＶ／ｄｔが小さくなり、大きなスナバ回路が不要となり、装置の小型化・低コスト化が可能となる。また、そのままきった場合に比べて跳ね返りの電圧も小さくすることができるので、パワー素子の耐圧も下げることができるので、装置の小型化・低コストが実現できる。
【０１１０】
請求項３に記載の発明は、交流電源と、２相巻線を設けた２相モータと、６個の双方向スイッチを３相ブリッジ接続し、入力を前記交流電源に接続すると共に、出力を前記２相モータの主巻線、補助巻線、共通端子に各々接続したモータの駆動装置において、前記交流電源に同期して前記双方向スイッチを順次切り替えることにより、前記交流電源の電源周波数の１／ｎ（ｎは自然数）の出力を得るようにしたものであり、例えば電源周波数が６０Ｈｚの場合、出力できる周波数は３０Ｈｚ、２０Ｈｚ、１５Ｈｚ・・・・となる。従ってこのようにすることによって従来駆動できなかった２相モータをも駆動できるようになり、用途が大幅に拡大できるという効果を有するとともに、出力周波数を従来に比べてきめ細かく変化させることができるので、出力周波数及び出力電圧の変化が小さくなるために、モータへの突入電流を小さくすることができ、パワー素子を電流定格の小さなものを採用することができるので、装置の小型化および低コスト化ができる。
【０１１１】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明に、さらに、交流電源の電圧ゼロクロスを検知するゼロクロス検知回路と、前記ゼロクロス検知回路のゼロクロスタイミングで双方向スイッチを順次切り替え、前記２相モータを安定運転させる際には、前記２相モータの駆動周波数を電源周波数の１／２ｎ（ｎは自然数）としたものであり、２相モータを１／２ｎ（ｎは自然数）の出力時では理想的に９０°位相のずれた運転を行うことができ、また、１／（２ｎ＋１）倍時（ｎは自然数）も６０°位相のずれた状態で運転できるので若干の効率低下はあるものの、運転を可能にできる。
【０１１２】
請求項５に記載の発明は、交流電源と、２相巻線を設けた２相モータと、６個の双方向スイッチを３相ブリッジ接続し、入力を前記交流電源に接続すると共に、出力を前記２相モータの主巻線、補助巻線、共通端子に各々接続したモータの駆動装置において、前記交流電源の電圧ゼロクロスを検知するゼロクロス検知回路と、前記ゼロクロス検知のゼロクロスタイミングで前記双方向スイッチを順次切り替えることにより、前記交流電源の電源周波数の１／ｎ（ｎは自然数）の出力を得るとともに、前記双方向スイッチがＯＦＦするときに該双方向スイッチが流していた電流を引き続き還流電流として流し続けるように他の前記双方向スイッチを一定時間ＯＮにするようにしたものであり、主巻線及び補助巻線に蓄えられた電流エネルギーを速やかに放電できるので、ｄＶ／ｄｔが小さくなり、大きなスナバ回路が不要となり、装置の小型化・低コスト化が可能となる。また、そのままきった場合に比べて跳ね返りの電圧も小さくすることができるので、パワー素子の耐圧も下げることができ、装置の小型化・低コストが実現できる。
【０１１３】
請求項６に記載の発明は、交流電源と、３相巻線を持つ３相モータと、６個の双方向スイッチを３相ブリッジ接続し、入力を前記交流電源に接続すると共に、出力を前記３相モータの３相の各巻線に各々接続したモータの駆動装置において、前記交流電源に同期して前記双方向スイッチを順次切り替えることにより、前記交流電源の電源周波数の１／３ｎ（ｎは自然数）の出力を得るようにしたものであり、例えば電源周波数が６０Ｈｚの場合、出力できる周波数は２０Ｈｚ、１０Ｈｚ・・・・となる。このようにすることによって従来駆動できなかった３相モータをも駆動できるようになり、用途が大幅に拡大できる。
【０１１４】
請求項７に記載の発明は、交流電源と、３相巻線を持つ３相モータと、６個の双方向スイッチを３相ブリッジ接続し、入力を前記交流電源に接続すると共に、出力を前記３相モータの３相の各巻線に各々接続したモータの駆動装置において、前記交流電源の電圧ゼロクロスを検知するゼロクロス検知回路と、前記ゼロクロス検知のゼロクロスタイミングで前記双方向スイッチを順次切り替えることにより、前記交流電源の電源周波数の１／３ｎ（ｎは自然数）の出力を得るとともに、前記双方向スイッチがＯＦＦするときに該双方向スイッチが流していた電流を引き続き還流電流として流しつづけるように他の前記双方向スイッチを一定時間ＯＮにするようにしたものであり、各巻線に蓄えられた電流エネルギーを速やかに放電できるので、ｄＶ／ｄｔが小さくなり、大きなスナバ回路が不要となり、装置の小型化・低コスト化が可能となる。また、そのままきった場合に比べて跳ね返りの電圧も小さくすることができるので、パワー素子の耐圧も下げることができるので、装置の小型化・低コストが実現できる。
【０１１５】
請求項８に記載の発明は、交流電源と、３相巻線を持つ３相リラクタンスモータと、６個の双方向スイッチを３相ブリッジ接続し、入力を前記交流電源に接続すると共に、出力を前記３相モータの３相の各巻線に各々接続するとともに、３相巻線の中点を交流電源の片側に接続したモータの駆動装置において、前記交流電源に同期して前記ブリッジ接続された片側の双方向スイッチを順次切り替えることにより、前記交流電源の電源周波数の１／１．５ｎ（ｎは自然数）の出力を得るようにしたものであり、例えば電源周波数が６０Ｈｚの場合、出力できる周波数は４０Ｈｚ、２０Ｈｚ・・・・となる。このようにすることによって従来駆動できなかった３相モータをも駆動できるようになり、用途が大幅に拡大できる。
【０１１６】
請求項９に記載の発明は、交流電源と、３相巻線を持つ３相リラクタンスモータと、６個の双方向スイッチを３相ブリッジ接続し、入力を前記交流電源に接続すると共に、出力を前記３相モータの３相の各巻線に各々接続するとともに、３相巻線の中点を交流電源の片側に接続したモータの駆動装置において、前記交流電源の電圧ゼロクロスを検知するゼロクロス検知回路と、前記ゼロクロス検知のゼロクロスタイミングで前記ブリッジ接続された片側の前記双方向スイッチを順次切り替えることにより、前記交流電源の電源周波数の１／１．５ｎ（ｎは自然数）の出力を得るとともに、前記双方向スイッチがＯＦＦするときに該双方向スイッチが流していた電流を引き続き還流電流として流しつづけるように他方の前記双方向スイッチを一定時間ＯＮにするようにしたものであり、各巻線に蓄えられた電流エネルギーを速やかに放電できるので、ｄＶ／ｄｔが小さくなり、大きなスナバ回路が不要となり、装置の小型化・低コスト化が可能となる。また、そのままきった場合に比べて跳ね返りの電圧も小さくすることができるので、パワー素子の耐圧も下げることができるので、装置の小型化・低コストが実現できる。
【０１１７】
請求項１０に記載の発明は、請求項１または請求項３または請求項４または請求項６または請求項８に記載の発明に、さらに、交流電源の電圧ゼロクロスを検知するゼロクロス検知回路と、前記ゼロクロス検知のゼロクロスタイミングで双方向スイッチを順次切り替えるようにしたものであり、電源同期を確実にできる。
【０１１８】
請求項１１に記載の発明は、請求項２または請求項３または請求項５または請求項７または請求項９に記載の発明に加えて、一定時間が、モータの巻線に蓄えられたエネルギーが十分放電される時間以上で電源周波数周期の１／２未満としたものであり、最適な放電を可能とし、更に他の動作に悪影響を与えないモータの駆動装置が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１におけるモータの駆動装置のブロック図
【図２】（Ａ）実施の形態１におけるモータの駆動方法において、４個のダイオードと１個のＩＧＢＴとで構成した場合の電気回路図
（Ｂ）実施の形態１におけるモータの駆動方法において、２個のＭＯＳＦＥＴで構成した場合の電気回路図
【図３】実施の形態１におけるモータの駆動装置のｆ／２・Ｖ／２出力の場合のタイミング図
【図４】（Ａ）実施の形態１におけるモータの駆動装置において、双方向スイッチＳ１，Ｓ４をオンにした状態の電気回路図
（Ｂ）実施の形態１におけるモータの駆動装置において、双方向スイッチＳ１，Ｓ２をオンにした状態の電気回路図
（Ｃ）実施の形態１におけるモータの駆動装置において、全ての双方向スイッチＳ１〜Ｓ６をオフにした状態の電気回路図
（Ｄ）実施の形態１におけるモータの駆動装置において、双方向スイッチＳ２，Ｓ３をオンにした状態の電気回路図
（Ｅ）実施の形態１におけるモータの駆動装置において、双方向スイッチＳ１，Ｓ２をオンにした状態の電気回路図
（Ｆ）実施の形態１におけるモータの駆動装置において、全ての双方向スイッチＳ１〜Ｓ６をオフにした状態の電気回路図
【図５】実施の形態１におけるモータの駆動装置のｆ／３・Ｖ／３出力の場合のタイミング図
【図６】実施の形態２におけるモータの駆動装置のブロック図
【図７】実施の形態２におけるモータの駆動装置のｆ／２・Ｖ／２出力の場合のタイミング図
【図８】実施の形態３におけるモータの駆動装置のブロック図
【図９】実施の形態３におけるモータの駆動装置のｆ／３・Ｖ／３出力の場合のタイミング図
【図１０】実施の形態４におけるモータの駆動装置のブロック図
【図１１】実施の形態４におけるモータの駆動装置のｆ／１．５・Ｖ／１．５出力の場合のタイミング図
【図１２】従来におけるモータ駆動装置のブロック図
【図１３】従来におけるモータ駆動装置の動作を示すタイミング図
【符号の説明】
１　　単相電源
２　　単相モータ
Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４　　双方向スイッチ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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