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ブラシレスモータの回生電流について
- ブラシレスモータの回生電流について質問させてください。
- ブラシモータのPWM制御では回生電流を逃がすことができますが、ブラシレスモータではどうなのでしょうか？
- ブラシレスモータの駆動回路にはシャントレギュレータが必要なのか疑問です。
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毎度ＪＯです。 ブラシレスモータに限らず、三相誘導モータをインバータ運転する場合でも、 減速時にフリーランで停止する時間より短時間で停止しようとすると、回生電流が発生します。 これはモータが「発電機」として機能しているからです、 ではこの回生電流は何処に行くか？？ ブラシレスモータのＨブリッジ回路（三相誘導モータのインバータ回路）を経由して、 電源である、コンバータ（整流回路と平滑回路）ＤＣ回路へ戻って行きます、 この事によりＤＣ電圧が上昇してしまいます 電子回路には「耐電圧」が有りますから、ＤＣ電圧の上昇は無制限には放置できません そこで、規定の電圧になったらコンバータＤＣ回路の電力を「熱」に変換する事により、電圧を低下させます。 回生とは「発電行為」そのものなのですから、 今回のシャントギュレータ（三相誘導モータの回生抵抗）を使用するか否かは、 モータ負荷の大きさと停止時間により変化する回生電力によります、 フリーランによる停止に近い減速のみの場合は、使用しなくともよい事になりますが 通常そのような事は有り得ないと思われますから、何らかの方法で回生電力を押さえ込む方策が必要となります。 再度ＪＯです。 回生電力は負荷と減速時間がすべてと言ってもよいでしょう、 ポンプのような負荷では加速時と同程度の時間で減速する場合でも、さほど大きな回生電力は発生しないかもしれません、 それに引き換え、遠心分離機のような「イナーシャ」のみと言ってもよい負荷では、加速時と同程度の時間で減速する場合、 加速する時の電力と同程度の回生電力が発生します、もちろんこの中には加速時のロス（Ｈブリッジのロス・物理的なロス）と同程度の回生時のロスも含みます。 又、加速時間の半分の時間で減速すれば、加速する時の消費電力より大きな回生電力が発生する事になります。 今回のシャントギュレータでも、三相誘導モータ用インバータのブレーキ回路でも、回生（発電）電力を消費できる抵抗によって、全てを熱に変換しなければなりません、 三相誘導モータ用インバータでは、交流に変換して上流側（電力会社側）へ戻す「コンバータ」もあります。 仮に回生電力を消費する抵抗器がなかった場合、コンバータＤＣ回路の電圧が上昇してしまい、機器の耐電圧を超えてしまいます、 さらに、この耐電圧が非常に高かった場合、回生による電圧の上昇で減速時のブレーキの利きが無くなってしまうでしょう、 これは回生による発電電圧程度のコンバータＤＣ電圧では、回路が減速できないからです。
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この質問の意図が不明ですが？ １ maxonjapan社製のモータに限定しての使用方法の事なのか？ maxonjapan社製モータアンプ資料を読む限り 回生電力吸収回路が内蔵されていない為、外部に付ける必要があります ただ、サーボアンプ電源の容量に拠ります ギリギリの小さな電源容量しかないなら外部に必要 電源に余裕があれば（回生電力を吸収可能なら）不要 ２ 汎用ＤＣブラシレスモータ（ＡＣサーボ）全般についての事なのか？ 国産の一般産業用ＤＣブラシレスモータの多くは回生電力吸収回路が内蔵されています 従って通常の用途では外付け回生ユニットは不要です メーカ想定以上の頻度で急加速、急減速を繰り返したり、超巨大イナーシャを減速させる場合 には増設用回生ユニットが必要になります ３ 市販アンプではなくてモータアンプ自体を新規に設計する場合の事なのか？ 前記の如くコスト至上主義の民生用機器か汎用一般産業機器用なのかで 設計思想が変わってくるので、「それぞれの業界標準に従う」となります http://www.cqpub.co.jp/hanbai/books/32/32651.htm ４ >ブラシモータのPWM制御では減速時に（中略）同時ONにする事で回生電流をブリッジ内で逃がす maxonjapan社製ＤＣブラシ付きモータアンプの資料を読んでみましたが その様な機能は見当たりません http://www.maxonjapan.co.jp/manual/ads/201583_j.pdf この文面では何をしたいのか正確に把握出来ませんが、 モータ動力線を短絡することによるダイナミックブレーキの事なら ＤＣブラシレスモータでも可能です 但し、通常運転中の減速時には使えません 一般的には非常停止時とかサーボ電源消失時にモータを 急停止しなければならない場合に使います 現在市販の多くの国産ＡＣサーボモータにはその機能は内蔵されています 産業用ＤＣブラスレスモータメーカ各社 http://www.e-mechatronics.com/mc/index.html http://wwwf3.mitsubishielectric.co.jp/faland/index.html http://www.fujielectric.co.jp/fcs/jpn/f/f_pro_q.html http://www.sanyodenki.co.jp/product/newservo/indexse.html http://tamagawa-seiki.com/japan/products/motor.html http://www.orientalmotor.co.jp/products/bl/index.html http://www.japanservo.jp/products/explanation.html 手作りブラシレスモータ協会 http://www.cityfujisawa.ne.jp/~iijima-p/BRA.htm >この回路だとPWMデューティを0％にすればBRAKEをかけたのと全く同じ状態に >なりますので、デューティによって制動力まで含めた制御が可能です。 憶測ですが出来ないのではなくて需用が無いのでは？（コストに見合わないとか） 憶測1 LMD18200モータ制御LSIの場合、急停止の場合にのみ回生が掛かる このモータドライバの用途から憶測すると通常運転中に速度を 変更することを考慮していないように思える 例えば２０００ｒｐｍから１０００ｒｐｍに減速する場合等 ２０００ｒｐｍから急停止にするならば仰る通り回生電力は吸収されますが このドライバLSIでも減速の回生は吸収できないのではないだろうか？ 憶測２ ３相ブリッジトランジスタユニットにこの停止時のみに利く ブレーキ回路を組み込むのにコストが掛かる？ 憶測３ 減速にも対応できるようにするには別途回生回路が必要になる で、あるならば停止時にのみ有効なブレーキ回路は諦めて 回生電力吸収回路を外付けしたほうがコストパフォーマンスは上がる？ 例えばハードディスクのスピンドルモータのように回転しだしたら運転中には 回転数を変える事無く一定速で回転する用途には良いのでしょうけれど 自由自在に回転数が変化する用途には向かないのでないでしょうか？
お礼
分かりにくい質問だったようですが、いろいろ情報を頂いてありがとうございます。 分かりにくかったところを補足させてもらうと、 (1) ↓ブラシモータで回生電流をブリッジに逃がせるというのは、こういうものを 指して言っており、マクソン社の製品に関するものではありません。 http://www.national.com/JPN/ds/LM/LMD18200.pdf BRAKE機能を使うことにより、ブリッジを構成するトランジスタ以外に部品追加 することなく、電源を流路に含まずブリッジ内クローズで回生電流を処理できる という意味で比較引用しました。 この回路だとPWMデューティを0％にすればBRAKEをかけたのと全く同じ状態に なりますので、デューティによって制動力まで含めた制御が可能です。 ブラシレスDCでなぜ同じことができないのか？というのが質問の趣旨でした。 (2) 回生電力吸収回路のアンプへの内蔵について、そういう製品が存在することは 承知しています。ただ今回使おうとした製品がマクソン社の製品であり、 その機能がアンプに含まれていませんでしたので質問させて頂きました。
お礼
丁寧な回答ありがとうございます。 耐電流の許す限り、回生電力消費用抵抗の値は小さいほど制動トルクが大きく 働くと考えて良さそうですね。
補足
ありがとうございます。良かったら回生電力の処理についても教えて頂けると助かります。 加速時と同程度の時間で減速する場合、加速時の駆動電流と同程度の回生電流が流れると 考えて良いのでしょうか。もしそうであれば、上側駆動トランジスタだけでなく 下側駆動トランジスタも備えた(＝吸い込み電流にも対応した)スイッチング電源を 使用している場合、この回生電流は電源内で処理できると考えて良いでしょうか？ (吐き出しと同程度の吸い込み電流処理能力があると仮定した場合です) それとも電流ではなく加速時と同程度の電力を吐き出すと考えて、回生電流ループ内に 十分な抵抗負荷が無いと加速時駆動電流よりも多くの回生電流が流れてしまうの でしょうか？