JP2009296729A - Motor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、モータの改良に関する。 The present invention relates to an improvement in a motor.
およそモータは、直流交流の違いによらず、トルクや回転数を制御するために駆動回路を備えている。そして、駆動回路の一例として、たとえば、モータMが三相ブラシレスモータとして構成される場合、図4に示すように、スイッチング素子71,72、スイッチング素子73,74、およびスイッチング素子75,76を各々直列に接続したアーム81,82,83を電源Eに接続して構成されたものが知られており、この駆動回路におけるスイッチング素子71,72,73,74,75,76を開閉制御してモータMを駆動することで、モータMの出力トルクや回転数を制御することができるようになっている(特許文献1参照)。
In general, the motor is provided with a drive circuit for controlling the torque and the rotational speed regardless of the difference between DC and AC. As an example of the drive circuit, for example, when the motor M is configured as a three-phase brushless motor, the
また、モータのトルクによって減衰力を発生する電磁サスペンション装置にあっては、モータに搭載される駆動回路によってトルクを制御して電磁サスペンション装置の発生減衰力や推力を調節して車体の姿勢を制御するようにするものが知られている。 In addition, in an electromagnetic suspension device that generates a damping force by the torque of the motor, the torque is controlled by a drive circuit mounted on the motor to adjust the generated damping force and thrust of the electromagnetic suspension device to control the posture of the vehicle body. Things to do are known.
具体的な電磁サスペンション装置としては、たとえば、ボール螺子ナットとボール螺子ナットに螺合する螺子軸と、螺子軸に連結されるモータとを備え、緩衝器が伸縮する際のボール螺子ナットと螺子軸との直線運動を螺子軸の回転運動に変換し、この螺子軸の回転運動がモータのロータに伝達できるように構成され、モータのトルクを上記駆動回路でコントロールして上記螺子軸とボール螺子ナットとの軸方向の相対運動を抑制する減衰力や積極的に相対運動を助長する推力を発生可能なようにしている(たとえば、特許文献2参照)。
ところで、モータは、電流供給が可能である場合には駆動回路によって出力トルクを調節することが可能で、電磁サスペンション装置の発生減衰力や推力を狙い通りに制御することが可能であるが、駆動回路における断線やその他の理由によってモータの巻線へ電流供給できない状態となると、モータを積極的に駆動して電磁サスペンション装置に推力を発生させることができないばかりでなく、モータが外部入力によって強制的に駆動させられても制動トルクを発生できず、電磁サスペンション装置が減衰力を全く発生できない事態となる虞がある。 By the way, when the current can be supplied to the motor, the output torque can be adjusted by the drive circuit, and the generated damping force and thrust of the electromagnetic suspension device can be controlled as intended. If the circuit cannot be supplied with current due to disconnection in the circuit or for other reasons, the motor cannot be actively driven to generate thrust to the electromagnetic suspension device, but the motor is forced by external input. Even if driven, the braking torque cannot be generated, and the electromagnetic suspension device may not be able to generate any damping force.
そこで、本発明は、上記した不具合を改善するために創案されたものであって、その目的とするところは、フェール時にあっても確実に制動トルクを出力可能なモータを提供することである。 Therefore, the present invention was devised to improve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a motor that can reliably output a braking torque even during a failure.
上記した目的を達成するため、本発明のモータは、電機子における複数相の巻線のそれぞれに対応して接続される複数の巻線側端子を備えた巻線側コネクタと、各相巻線へ電流供給する駆動回路に接続される複数の回路側端子を備えて巻線側コネクタに連結されると対となる回路側端子と巻線側端子同士を接続する回路側コネクタとを備えたモータにおいて、フェール時に各相巻線を短絡する短絡手段を回路側コネクタが有することを特徴とするモータ。 In order to achieve the above object, a motor according to the present invention includes a winding-side connector having a plurality of winding-side terminals connected to each of a plurality of windings in an armature, and each phase winding. A motor having a plurality of circuit-side terminals connected to a drive circuit for supplying current to the motor, and a circuit-side connector that connects the winding-side terminals to each other when coupled to the winding-side connector The circuit-side connector has a short-circuit means for short-circuiting each phase winding at the time of failure.
本発明のモータによれば、正常動作を望めなくなるフェール時にあっては、短絡手段によって巻線が短絡されるので、外部入力による強制駆動に対して制動トルクを出力することができる。 According to the motor of the present invention, at the time of failure when normal operation cannot be expected, the winding is short-circuited by the short-circuit means, so that a braking torque can be output for forced driving by an external input.
そして、モータのケース内に短絡手段が収容されるのではなく、ケースに着脱される回路側コネクタが有しているので、ケース内に収容される巻線が発する熱の影響を受けづらくなり、短絡手段への熱的負荷を軽減でき、モータのフェール時の動作における信頼性が向上する。 And, since the short circuit means is not housed in the case of the motor, but has a circuit side connector that is attached to and detached from the case, it becomes difficult to be affected by the heat generated by the winding housed in the case, The thermal load on the short-circuit means can be reduced, and the reliability in the operation at the time of motor failure is improved.
さらに、駆動回路と巻線の途中に配置されるリード線等に断線がある場合にあっても、短絡手段は、巻線側に配置されているので、確実に巻線を短絡することができる。 Furthermore, even when there is a break in the lead wire or the like arranged in the middle of the drive circuit and the winding, since the short-circuit means is arranged on the winding side, the winding can be reliably short-circuited. .
よって、このモータにあっては、短絡手段への熱的負荷が軽減されており、フェール時には巻線を短絡手段によって確実に短絡できるから、フェール時に確実に制動トルクを出力することができるのである。 Therefore, in this motor, the thermal load on the short-circuit means is reduced, and the winding can be reliably short-circuited by the short-circuit means at the time of failure, so that the braking torque can be reliably output at the time of failure. .
以下、図に示した実施の形態に基づき、本発明を説明する。図1は、一実施の形態におけるモータを電磁サスペンション装置に適用した図である。図2は、モータの斜視図である。図3は、モータにおける短絡手段を示した図である。 The present invention will be described below based on the embodiments shown in the drawings. FIG. 1 is a diagram in which a motor according to an embodiment is applied to an electromagnetic suspension device. FIG. 2 is a perspective view of the motor. FIG. 3 is a diagram showing a short-circuit means in the motor.
一実施の形態におけるモータMは、図1に示すように、電磁サスペンション装置Sに適用されており、この電磁サスペンション装置Sは、直線運動を回転運動に変換する運動変換機構Tと、運動変換機構Tにおける回転側の部材をモータMのロータ1に連結して構成されている。
As shown in FIG. 1, the motor M in one embodiment is applied to an electromagnetic suspension device S. The electromagnetic suspension device S includes a motion conversion mechanism T that converts linear motion into rotational motion, and a motion conversion mechanism. The rotating side member at T is connected to the
この電磁サスペンション装置Sの場合、運動変換機構Tとして、螺子軸10と螺子軸10に回転自在に螺合されるボール螺子ナット11とを備えて構成されている。運動変換機構Tは、螺子軸10を軸方向に直線運動させることによってボール螺子ナット11を軸周りに回転運動させるか、反対に、ボール螺子ナット11を軸方向に直線運動させることによって螺子軸10を軸周りに回転運動させることで、直線運動を回転運動に変換する。
In the case of the electromagnetic suspension device S, the motion conversion mechanism T includes a
そして、電磁サスペンション装置Sにあっては、運動変換機構Tの螺子軸10あるいはボール螺子ナット11の回転運動を呈する一方をモータMのロータ1に連結しておき、モータMを駆動させることで運動変換機構Tの螺子軸10あるいはボール螺子ナット11の他方に直線運動を呈するように推力を与えることができ、また、外部入力によって直線運動しようとする螺子軸10あるいはボール螺子ナット11の他方の動きをモータMのトルクで抑制することができるようになっている。すなわち、電磁サスペンション装置Sは、外部入力による伸縮を抑制する減衰力を発揮するのみならず自身が積極的に伸縮することも可能であり、アクチュエータとしても緩衝器としても機能し、たとえば、図示しない車両のバネ上部材とバネ下部材との間に介装されるとアクティブサスペンションとして機能することが可能である。
In the electromagnetic suspension device S, one of the motion conversion mechanism T that exhibits the rotational motion of the
なお、図示したところでは、螺子軸10を回転側としてモータMのロータ1に連結し、ボール螺子ナット11を直線運動側としており、ボール螺子ナット11を内周に保持する筒18を介してボール螺子ナット11をバネ上部材やバネ下部材といった制振の対象に連結できるようになっている。
As shown in the figure, the
また、運動変換機構Tは、螺子軸10とボール螺子ナット11とでなる送り螺子機構に限定されるものではなく、他にもラックアンドピニオンのように直線運動を回転運動に変換可能な機構を採用することができ、モータMのロータ1との連結に際しては減速機等の伝達機構を介してもよい。
Further, the motion conversion mechanism T is not limited to a feed screw mechanism composed of the
つづいて、一実施の形態におけるモータMは、図1から図3に示すように、図示しない電機子および界磁を収納する筒状のケース2と、ケース2内に回転自在に収容されるロータ1と、電機子における複数相の巻線3のそれぞれに対応して接続される複数の巻線側端子4と、巻線側端子4を内包するとともにケース2に取付けられる巻線側コネクタ5と、各相巻線3へ電流供給する駆動回路6に接続される複数の回路側端子7と、回路側端子7を内包して巻線側コネクタ5に連結されると対となる回路側端子7と巻線側端子4とを接続する回路側コネクタ8と、短絡手段9とを備えて構成されている。
Next, as shown in FIGS. 1 to 3, the motor M according to the embodiment includes a
このモータMの場合、ブラシレスモータとして構成され、ケース2は、円筒状に形成されており、内周で巻線3が巻回されるコアを備えた電機子としてのステータを保持し、界磁となる磁石を外周に装着したロータ1を回転自在に収容しており、ロータ1の一端は、運動変換機構Tに連結可能なようにケース2の下端から突出されている。
In the case of this motor M, it is configured as a brushless motor, the
また、ケース2のロータ1の突出側とは反対側の端部となる図2中上端側にはソケット状の巻線側コネクタ5が取付けられており、この巻線側コネクタ5は、各相巻線3に接続される巻線側端子4を内部に保持している。
Further, a socket-like winding-
なお、このモータMの場合、電機子にはU,V,W相の三相の巻線3がY結線されて設けられており、巻線側端子4も巻線相数に対応して3つ設けられて、巻線側コネクタ5の底部に保持されて巻線側コネクタ5の内方へと突出されている。なお、巻線3はデルタ結線されてもよい。
In the case of the motor M, the armature is provided with three-
すなわち、このモータMは、本実施の形態の場合、たとえば、U,V,W相の三相の巻線に120度の位相差で正弦波電圧を印加して電機子であるステータに回転磁界を発生させて、界磁となる磁石がこれに追随してロータ1を回転駆動させる従来周知の三相ブラシレスモータとして構成されている。なお、巻線数は三相に限られるものでもない。さらに、本実施の形態の場合、モータMは、ブラシレスモータとして構成されているが、電機子をロータ1とし界磁をステータとするブラシ付のモータとされてもよいし、特に、モータMの種別、形式は図示したところに限定されるものではない。
That is, in the case of the present embodiment, the motor M applies a sine wave voltage with a phase difference of 120 degrees to a three-phase winding of U, V, and W phases, for example, and rotates a rotating magnetic field to a stator that is an armature. This is configured as a conventionally known three-phase brushless motor in which a magnet serving as a magnetic field follows this and rotates the
他方、駆動回路6は、ケース2外に設けられており、詳細には図示しないが、従来技術の駆動回路と同様に、二つのスイッチング素子を直列に接続した三つのアームを並列接続し、各アームのスイッチング素子間をモータMの巻線3に接続する周知の駆動回路とされており、スイッチング素子を適宜開閉することで各巻線3へ電流供給してモータMの発生トルクと回転数を制御できるようになっている。
On the other hand, the
そして、この駆動回路6の出力端子となる三つの回路側端子7を対応する巻線側端子4に接続させることで、巻線3のそれぞれに電流供給が可能となり、この回路側端子7は、ソケット状の巻線側コネクタ5内に挿入可能な形状に設定される回路側コネクタ8に内包されている。
Then, by connecting the three
詳しくは、回路側端子7は、巻線側端子4と接続可能な任意の形状とされ、回路側コネクタ8と巻線側コネクタ5の連結によって巻線側端子4に接触状態に維持されるようになっており、これら回路側端子7と巻線側端子4が仲立ちとなって巻線3と駆動回路6とを電気的に接続状態とすることができる。なお、回路側コネクタ8は、連結だけでなく巻線側コネクタ5から取り外しも可能とされている。
Specifically, the
また、具体的には、回路側端子7は、回路側コネクタ8から延びる三つのリード線12,13,14を介して駆動回路6の図示しない各アームにスイッチング素子間に連絡されている。
Specifically, the
なお、この実施の形態の場合、巻線側コネクタ5と回路側コネクタ8の連結に際しては、一方を雄形状とし、他方を雌形状として差込による連結を採用しているが、巻線側コネクタ5と回路側コネクタ8の連結を実現できればよいので、形状および構成は任意であり、連結状態の維持に関しても螺子締結その他の連結状態を維持可能な方法を採用することができる。
In the case of this embodiment, when the winding
転じて、短絡手段9は、回路側コネクタ8に内包されており、この実施の形態においては、回路側コネクタ8内に内設されて各回路側端子7と対応するリード線12,13,14とを繋ぐコネクタ内配線20,21,22間を接続して各回路側端子7間に設置されるノーマルクローズの二つのリレー15,16を備え、電流供給が不能となるとリレー15,16を閉じ動作させて各回路側端子7同士を接続するようになっている。
In turn, the short-circuit means 9 is included in the circuit-
具体的には、リレー15,16は、駆動回路6とは別途設けられるリレードライバ17によって開閉制御されるようになっており、リレードライバ17から電流供給を受けている状態では、開いた状態とされて各回路側端子7同士の接続を断った状態に維持され、リレードライバ17からの電流供給が途絶えると閉動作して各回路側端子7を接続する。
Specifically, the
そして、リレードライバ17は、駆動回路6と共通の電源ラインから電力供給を受けており、電力供給が途絶えると駆動回路6から巻線へ電流供給を行えなくなるのと同様に、リレー15,16への電流供給を行えなくなってリレー15,16を閉動作させる。
The
また、リレードライバ17は、図外のセンサで検知する駆動回路6によってモータMの駆動を制御するために必要なロータ1の電気角および巻線3に流れている電流の情報をモニタしており、駆動回路6による制御に対しこれら情報に異常が認められる際にも、リレー15,16への通電を停止してリレー15,16を閉動作させる。具体的には、たとえば、モータMの巻線3に流れる電流値と、駆動回路6が正常に機能した場合に予定される電流値との差が予め設定される閾値を所定時間超える場合の他、電流センサや電気角センサの自己診断によって異常が検出された場合や、駆動回路6へ指令を送る図示しない上位の制御装置自体の自己診断の結果異常と判断される場合等、およそ制御系統に異常があると判断される場合には、リレードライバ17は、リレー15,16への通電を停止する。
The
すなわち、リレー15,16は、モータMの駆動に関して電流供給が不能となったり、制御に異常を認めたりするフェール時に、閉動作して各回路側端子7同士を接続して、三つの巻線3を短絡するようになっている。
That is, the
なお、リレー設置数は、巻線の相数から1を引いた数を設けるようにすれば、全相の巻線を短絡することができる。リレー15,16は、接点を電磁石で駆動する電磁式のものの他、半導体素子を利用した半導体リレーを採用するようにしてもよい。
If the number of relays is set to a number obtained by subtracting 1 from the number of phases of the windings, the windings of all phases can be short-circuited. The
さらに、リレー15,16は、誘導負荷である巻線3を短絡することから、閉動作時に過電圧が生じる場合もある。そのため、過電圧を吸収するバリスタ等を設けてリレー15,16や巻線3を保護するようにしてもよい。
Furthermore, since the
このように、モータMは、正常動作を望めなくなるフェール時にあっては、短絡手段9によって巻線3が短絡されることになり、これによって電磁サスペンション装置Sは、自身が積極的に伸長するようなアクチュエータとして機能を発揮することができなくはなるものの、外部入力によって強制的に伸縮させられる場合には、モータMは短絡される巻線3に生じる誘導起電力によって制動トルクを発揮することになり、外部入力による伸縮を抑制する減衰力を発揮することができる。 As described above, when the motor M fails during normal operation, the winding 3 is short-circuited by the short-circuit means 9, and the electromagnetic suspension device S is thereby positively extended. However, when it is forced to expand and contract by an external input, the motor M exhibits a braking torque due to an induced electromotive force generated in the winding 3 that is short-circuited. Thus, it is possible to exhibit a damping force that suppresses expansion and contraction due to external input.
また、モータMのケース2内に短絡手段9におけるリレー15,16が収容されるのではなく、ケース2に着脱される回路側コネクタ8が有しているので、ケース2内に収容される巻線3が発する熱の影響を受けづらくなり、短絡手段9への熱的負荷を軽減でき、モータMのフェール時の動作における信頼性が向上する。
In addition, the
さらに、駆動回路6と巻線3との途中に配置されるリード線12,13,14等に断線がある場合にあっても、短絡手段9は、巻線3側に配置されているので、確実に巻線3を短絡することができ、フェールセーフを実現できる。
Furthermore, even when there is a break in the
よって、このモータMにあっては、短絡手段9への熱的負荷が軽減されており、フェール時には巻線3を短絡手段9によって確実に短絡できるから、フェール時に確実に制動トルクを出力することができるのである。 Therefore, in this motor M, the thermal load on the short-circuit means 9 is reduced, and since the winding 3 can be reliably short-circuited by the short-circuit means 9 at the time of failure, the braking torque is reliably output at the time of failure. Can do it.
それゆえ、このモータMは、減衰力を安定的に発生することを期待される電磁サスペンション装置Sの減衰力発生源としてのモータに最適となる。 Therefore, the motor M is optimal for a motor as a damping force generation source of the electromagnetic suspension device S that is expected to stably generate a damping force.
さらに、制御異常が生じていなくともリレー15,16は電流供給をしないとモータMの巻線を短絡するので、たとえば、モータMを電磁サスペンション装置Sの減衰力発生源として使用する場合には、当該車両を運搬するキャリヤカーに積車するような状況では、キャリヤカーの走行中にキャリヤカー自体が路面凹凸によって振動しても、電流供給せずとも電磁サスペンション装置Sが減衰力を発生して積車中の車両の振動を抑制でき、キャリヤカーの走行を安定させることができる。
Further, even if no control abnormality occurs, the
閉動作して各回路側端子7同士を接続して、三つの巻線3を短絡するようになっている。
The circuit-
また、ケース2内に短絡手段9を組み込む場合には短絡手段9に異常が認められる場合、ケース2およびケース2に固定される主要部品(ロータ1、巻線3を含む電機子、界磁)でなるモータ本体を交換する必要に迫られるが、本実施の形態のモータMでは、短絡手段9がケース2に着脱可能な回路側コネクタ8内に設けられているので、短絡手段9に異常が認められる場合、回路側コネクタ8を交換するのみで足り、経済性の点で有利となる。
Further, when the short-circuit means 9 is incorporated in the
そしてさらに、短絡手段9におけるリレー15,16が回路側コネクタ8内に設けられているので、モータMのケース2内に短絡手段9を組み込むことに比べて、リレードライバ17とリレー15,16とを接続するための端子をケース2に設ける必要が無くなるという利点もある。
Further, since the
以上で、本発明の実施の形態についての説明を終えるが、本発明の範囲は図示されまたは説明された詳細そのものには限定されないことは勿論である。 This is the end of the description of the embodiment of the present invention, but the scope of the present invention is of course not limited to the details shown or described.
1 ロータ
2 ケース
3 巻線
4 巻線側端子
5 巻線側コネクタ
6 駆動回路
7 回路側端子
8 回路側コネクタ
9 短絡手段
10 螺子軸
11 ボール螺子ナット
12,13,14 リード線
15,16 リレー
17 リレードライバ
18 筒
20,21,22 コネクタ内配線
M モータ
S 電磁サスペンション装置
T 運動変換機構
DESCRIPTION OF
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008146033A JP2009296729A (en) | 2008-06-03 | 2008-06-03 | Motor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008146033A JP2009296729A (en) | 2008-06-03 | 2008-06-03 | Motor |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2009296729A true JP2009296729A (en) | 2009-12-17 |
Family
ID=41544334
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2008146033A Pending JP2009296729A (en) | 2008-06-03 | 2008-06-03 | Motor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2009296729A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9614465B2 (en) | 2011-07-26 | 2017-04-04 | Moog Inc. | Electric motor clamping system |
-
2008
- 2008-06-03 JP JP2008146033A patent/JP2009296729A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US9614465B2 (en) | 2011-07-26 | 2017-04-04 | Moog Inc. | Electric motor clamping system |
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