[发明专利]电动机驱动装置以及电动机驱动系统

说明书

技术领域

本发明涉及用于驱动电动机的电动机驱动装置、以及具备电动机和所述电动机驱动装置的电动机驱动系统。

背景技术

电动机(motor)已知有各式各样的种类，对应于此已知有各式各样的驱动方法。例如，从定子(stator)和转子(rotor)的配置关系的观点出发，电动机被大致区分为：径向间隙型电动机、和轴向间隙型电动机。径向间隙型电动机是将定子和转子在径向上空出间隔地配置的构造，轴向间隙型电动机是将定子和转子在轴向上空出间隔地配置的构造。轴向间隙型电动机较之于径向间隙型电动机，有小径且能够获得更大转矩的优点。此外，例如从供给电力的观点出发，电动机被大致区分为：以直流电力(直流电压、直流电力)被驱动的直流电动机(DC电动机)、和以交流电力(交流电压、交流电流)被驱动的交流电动机。直流电动机有能够比较容易地控制速度、输出的优点。另一方面，交流电动机(AC电动机)有构造比较简单且结实的优点。交流电动机以往较之于直流电动机可以说难以实现速度控制、输出控制，但这一点伴随着近年来的基于电力电子学的控制技术的发展而被消除，交流电动机在各种用中途逐渐被使用。

这种电动机之一，有开关磁阻电动机(Switched reluctance motor，以下略记为“SR电动机”)。该SR电动机，定子以及转子均具有凸极构造，通过基于转子的位置信息向定子的线圈供给电流而产生的磁吸引力来进行旋转运动。

更为具体而言，在转子发生旋转的情况下，线圈的电感根据定子的凸极和转子的凸极中的重叠的程度而变化。在该线圈的电感伴随着转子的旋转而增加的期间，若向线圈供给电流，则在转子中，为了降低磁阻而转矩作用在旋转方向上以使所述重叠的程度增加，从而SR电动机加速。若定子的凸极和转子的凸极完全重叠，则定子以及转子中的磁路的磁阻(reluctance)变为最小，磁吸引力仅变为径向，在旋转方向上不产生转矩。并且，在该线圈的电感伴随着转子的旋转而减少的期间，若向线圈供给电流，则在转子中，为了降低磁阻而转矩作用于与旋转方向相反的方向上以防止所述重叠的程度的减少，从而SR电动机减速。因而，在转子的凸极与定子的凸极完全重叠之际，停止线圈的电流供给，在转子的凸极在定子中的旋转方向上靠近接下来的凸极之际，重新开始线圈的电流供给，从而转子能够连续地旋转。

SR电动机因为如此动作，所以转子无需永久磁铁、绕组，转子不存在发热的问题，具有构造比较简单且在机械性方面较为牢固的优点。尤其是，不存在永久磁铁中的热退磁的问题，因此可以实现高温下的驱动。

作为驱动这种SR电动机的驱动装置，已知非专利文献1所公开的共享开关转换器(Shared switch converter)以及非专利文献2所公开的升压转换器(Voltage boosting converter)。

图23是表示非专利文献1所公开的SR电动机驱动装置的结构以及动作的图。图23A表示结构，图23B～图23D表示各动作。图24是表示非专利文献2所公开的SR电动机驱动装置的结构的图。

在图23A中，非专利文献1所公开的SR电动机驱动装置DRd1具备：被串联地连接的晶体管Tr11以及二极管D11；被串联地连接的二极管D12以及晶体管Tr12；被串联地连接的晶体管Tr13以及二极管D13。晶体管Tr11的一个端子(源极端子)、二极管D12的阴极端子以及晶体管Tr13的一个端子(源极端子)被连接至与电源Vs连接的电源线，二极管D11的阳极端子、晶体管Tr12的另一个端子(漏极端子)以及二极管D13的阳极端子被连接至接地线。由此，这些各串联电路被并联地连接。并且，SR电动机中的第1相的线圈被连接在将晶体管Tr11以及二极管D11进行连接的第1连接点、与将二极管D12以及晶体管Tr12进行连接的第2连接点之间，SR电动机中的第2相的线圈被连接在所述第2连接点、与将晶体管Tr13以及二极管D13进行连接的第3连接点之间。

在这种SR电动机驱动装置DRd1中，如图23B所示，若使晶体管Tr11以及晶体管Tr12接通、使晶体管Tr13断开，则电流从电源Vs流向第1相的线圈，第1相的线圈被励磁。如图23C所示，若使晶体管Tr12接通、使晶体管Tr11以及晶体管Tr13断开，则第1相的线圈中电流循环(回流)，成为所谓的续流(free wheeling)状态。并且，若使所有的晶体管Tr11～Tr13断开，则从电源Vs向第1相的线圈被反向地施加电压，第1相的线圈被退磁。第2相的线圈也同样地，通过适当地使晶体管Tr11～Tr13接通或者断开，从而能够实现励磁、续流状态以及退磁的各动作。