JP2003319693A - モータ制御システム - Google Patents

モータ制御システム

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JP2003319693A
JP2003319693A JP2002120838A JP2002120838A JP2003319693A JP 2003319693 A JP2003319693 A JP 2003319693A JP 2002120838 A JP2002120838 A JP 2002120838A JP 2002120838 A JP2002120838 A JP 2002120838A JP 2003319693 A JP2003319693 A JP 2003319693A
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motor
control signal
power line
current
control system
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Isami Yoneda
伊佐美 米田
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 モータ駆動用の電流と制御信号とを共通の配
線系統で供給することにより、ハーネスやコネクタを削
減してモータ制御システムの小型化を図る。 【解決手段】 コントローラ1の混合器3には、モータ
2の駆動電源となる直流電流とコントローラ1で生成さ
れた制御信号とが入力されて重畳される。混合器3よ
り、電力線搬送通信ケーブル8を介して、直流電流と重
畳された高周波の制御信号がモータ2の分波器4へ搬送
される。分波器4は直流電流と制御信号とを分離し、直
流電流はモータ2の駆動電源となり、制御信号は制御部
9へ入力されてモータ2の各種制御を行う。このように
して、直流電流に制御信号を重畳した電力線搬送通信を
行うので、コントローラ1側とモータ2側はそれぞれ一
組の電力線搬送通信コネクタ7a,7bと一組の電力線
搬送通信ケーブル8を設ければよい。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、制御信号を効率的
に伝送してモータの制御を行うためのモータ制御システ
ムに関し、特に、直流モータの電力線に制御信号を重畳
させて電力線搬送を行うモータ制御システムに関するも
のである。
【0002】
【従来の技術】図3は、従来より一般に用いられている
モータ制御システムの概念図である。図3に示すよう
に、回転数やトルクなどの各種制御を行うモータ制御シ
ステムにおいては、コントローラ31からモータ32に
対して、太い電力線33によって駆動電流を供給すると
共に細い信号線34によって制御信号を供給している。
そして、制御部37が制御信号に基づいてモータ32の
各種制御を行っている。そのため、コントローラ31側
とモータ32側には、それぞれ、電力線用コネクタ35
a,35bと信号線用コネクタ36a,36bとが備え
られて必要なハーネスを構成している。特に、モータ3
2の制御部37へ制御信号を供給して定速制御や加減速
制御や軸制御や原点復帰制御などを行う高機能なインテ
リジェントモータにおいては、多種類の信号電流を供給
するために、信号線34の配線数が増えて信号線用コネ
クタ36a,36bのピン数が多くなっている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところが、近年、モー
タの小型化が進んでおり、それに伴ってモータ内部の空
間も減少する傾向にあるが、一方ではモータの小型化と
共に前述のインテリジェントモータのように機能が複雑
化され、信号線の配線数はさらに増加している。このよ
うな機能の複雑化による配線数の増加は、より多くの配
線スペースの確保を必要とするため、インテリジェント
モータの小型化に支障をきたす場合がある。つまり、イ
ンテリジェントモータの小型化の追及によって配線スペ
ースの確保が一段と困難になってくる。そこで、この種
のインテリジェントモータにおいては、モータ内部にお
いて通信系統を一本のバスに集中させて制御を行うこと
が一般に行われている。これによって、信号線の配線数
を減少させることができると共にコネクタのピン数を減
らして接続不良を低減させている。ところが、これによ
っても、モータ電源用の電力線と制御信号用の信号線と
の2系統の配線が必要となり、総配線数の減少には一定
の限界がある。
【0004】本発明は、上述の課題に鑑みてなされたも
ので、その目的とするところは、モータ駆動用の電流と
制御信号とを共通の配線系統によって供給することによ
り、ハーネスやコネクタを削減して小型化を図ったモー
タ制御システムを提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明のモータ制御システムは、コントローラから
モータへ駆動電流と制御信号を供給して、モータの駆動
制御を行うモータ制御システムにおいて、コントローラ
は、モータの駆動電流に対して制御信号を重畳させる波
形合成手段(つまり、混合器)を備え、モータは、駆動
電流に重畳されている制御信号を分離して抽出する波形
分離抽出手段(つまり、分波器)を備えていることを特
徴とする。これによって、コントローラ側が駆動電流に
制御信号を重畳して送信すれば、モータ側は駆動電流か
ら制御信号を分離抽出してモータの駆動制御を行うこと
ができるので、コントローラとモータとを接続する配線
系統を簡素化することができる。
【0006】また、本発明のモータ制御システムは、波
形合成手段(混合器)と波形分離抽出手段(分波器)
は、それぞれ一組のインタフェースを備え、インタフェ
ース間は一組の電力線搬送通信ケーブルによって接続さ
れ、制御信号の重畳された駆動電流はこの電力線搬送通
信ケーブルを伝送することを特徴とする。つまり、本発
明のモータ制御システムによれば、駆動電流を供給する
電力線に高周波の制御信号を重畳させて電力線搬送通信
を行うように構成されているので、インタフェース(つ
まり、コネクタ)のピン数やハーネスの配線数を削減し
て小型化を図ることができる。
【0007】また、本発明のモータ制御システムは、駆
動電流に重畳される制御信号はアナログ信号またはデジ
タル信号の何れであってもよい。さらに、波形分離抽出
手段は(分波器)はノイズフィルタの機能も備えている
ので、電力線搬送通信ケーブルを伝送してモータ側へ進
入してきたノイズをカットしてモータの制御に影響を及
ぼさないようにすることができる。
【0008】また、本発明のモータ制御システムにおい
ては、モータは直流モータであって駆動電流は直流電流
であることを特徴とする。さらに、直流モータは車両用
モータであることを特徴とする。したがって、本発明の
モータ制御システムによれば、車両用のインテリジェン
トモータのコネクタやハーネスを削減してより小型化さ
れたインテリジェントモータを実現することができる。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、図面を用いて、本発明にお
けるモータ制御システムの実施の形態を詳細に説明す
る。本発明におけるモータ制御システムは、直流モータ
に駆動電流と制御信号とを供給して高機能な制御を行う
インテリジェントモータにおいて、駆動電流を供給する
電力線に高周波の制御信号を重畳させて電力線搬送通信
を行うように構成したことを特徴としている。尚、以下
の説明では、インテリジェントモータを単にモータと云
うことにする。本発明のモータ制御システムによれば、
オフィスや工場などに施設されている既存の電力線を用
いて制御信号を流す通信線に併用しているため、大幅に
配線数を減少させることが可能となる。
【0010】図1は、電力線搬送通信を利用した本発明
のモータ制御システムの概念図である。図1に示すよう
に、本発明のモータ制御システムは、複数の波形を合成
する混合器3を備えるコントローラ1と、合成された波
形を分離する分波器4及びモータ制御を行う制御部9を
備えるモータ2とによって構成されている。また、コン
トローラ1の混合器3には、モータ2の駆動電源となる
直流電流を供給する電力線5とモータ2の制御信号を供
給する信号線6が入力されている。
【0011】混合器3は、外部の整流回路(図示せず)
より電力線5を通して入力された直流電流に対して、コ
ントローラ1で生成されて信号線6を通して入力された
制御信号を重畳するので、混合器3からの出力系統には
電力線用コネクタと信号線用コネクタとを分けて設ける
必要はなくなる。したがって、図1に示すように、混合
器3の出力から一組の電力線搬送通信用コネクタ7aを
介して電力線搬送通信ケーブル8が接続され、その他端
は電力線搬送通信用コネクタ7bを介してモータ2の分
波器4に接続されている。つまり、コントローラ1とモ
ータ2との間は、一組の電力線搬送通信用コネクタ7
a,7bを介して電力線搬送通信ケーブル8が接続さ
れ、電力線搬送通信ケーブル8によってモータ2の動力
となる直流電流に高周波の制御信号が重畳されて搬送さ
れる。そして、モータ2側の分波器4によって直流電流
と制御信号が分離され、直流電流はモータ2の駆動電源
となり、制御信号は制御部9へ入力されてモータ2の各
種制御を行うように構成されている。
【0012】次に、図1に示すモータ制御システムの動
作について説明する。交流電流が図示しない整流回路に
よってモータ駆動用の直流電流に変換され、この直流電
流が電力線5を介してコントローラ1の混合器2へ入力
される。一方、コントローラ6で生成された10kHz
〜450kHzの制御信号は信号線6を介して混合器3
へ入力される。尚、制御信号はモータ2へ供給されて、
モータ2の定速制御や加減速制御や軸制御や原点復帰制
御などの各種の制御を行う。
【0013】混合器3は、モータ2の駆動電源となる直
流電流に対して10kHz〜450kHzの制御信号を
重畳し、電力線搬送通信ケーブル8を通してモータ2側
の分波器4へ供給する。分波器4はハイパスフィルタを
構成しているので、直流電流から周波数帯域が10kH
z〜450kHzの制御信号を分離して抽出する。そし
て、直流電流はモータ2の動力電源として供給され、制
御信号は制御部9へ供給されてモータ2の各種制御を行
う。
【0014】また、分波器4はノイズなどの高周波成分
を減衰するための高周波成分減衰用フィルタの役目も兼
ねている。したがって、電力線搬送通信ケーブル8を伝
播してくる外部からの不要な高周波成分(つまりノイ
ズ)は、分波器4のフィルタ機能によって減衰またはカ
ットされるため、制御部9がノイズによって誤動作する
おそれはない。
【0015】上記の実施の形態は直流電流に対して制御
信号をアナログ的に重畳する場合について述べたが、直
流電流に対して制御信号をデジタル的に重畳することも
できる。図2は、本発明のモータ制御システムに適用さ
れるデジタル式の電力線搬送通信システムによる混合器
と分波器の構成図であり、(a)は混合器、(b)は分
波器である。
【0016】図2(a)において、デジタル式の電力線
搬送通信システムによる混合器12は、QAM(Quadra
ture Amplitude Modulation)エンコーダ13、IFF
T(Inverse Fast Fourier Transform)14、アップサ
ンプリング回路15、及び電力線結合回路16によって
構成され、入力側のコントローラ11からデジタル制御
信号が入力され、出力側の電力線搬送通信コネクタ17
aを介して電力線搬送通信ケーブル18へデジタル制御
信号が送信されて直流電流に重畳されるようになってい
る。
【0017】また、図2(b)において、デジタル式の
電力線搬送通信システムによる分波器21は、電力線分
波回路22、ダウンサンプリング回路23、FFT(Fa
st Fourier Transform)24、及びQAMデコーダ25
によって構成され、電力線搬送通信ケーブル18から入
力側の電力線搬送通信コネクタ17bを介して取り込ま
れた直流電流よりデジタル制御信号が分離抽出されて、
出力側の制御部16へデジタル制御信号が送信されるよ
うになっている。
【0018】次に、図2(a)、(b)の混合器及び分
波器の動作について説明する。先ず、図2(a)に従っ
て、コントローラ11から混合器12を介して電力線搬
送通信ケーブル18への送信動作について説明する。コ
ントローラ11から入力されたデジタル制御信号はQA
Mエンコーダ13によってQAM変調される。さらに、
QAM変調されたデジタル制御信号はIFFT14によ
って逆フーリエ変換されて周波数軸データが時間軸デー
タに変換される。そして、この時間軸データはアップサ
ンプリング回路15によってアップサンプリングされ、
通信周波数を通常のサンプリングよりもn倍高くして、
そのデータをパラレル−シリアル変換して時間軸データ
にする。その後、電力線結合回路16によって10KH
z〜450KHzの電力線搬送信号に変換されて電力線
搬送通信ケーブル18に流れている直流電流に重畳させ
る。
【0019】次に、図2(b)に従って、分波器21が
電力線搬送通信ケーブル18からデジタル制御信号を分
離抽出して受信する受信動作について説明する。分波器
21は、電力線搬送通信ケーブル18の直流電流に重畳
されているデータを電力線分波回路22によって分離抽
出し、時間軸波形として受信する。さらに、ダウンサン
プリング回路23によって時間軸波形のデータをシリア
ル−パラレル変換し、変換されたパラレルデータを1/
n倍にダウンサンプリングする。これによって、送信す
るデータと受信するデータのサンプリング周波数は一致
する。さらに、このデータをFFT24によって周波数
軸のデータに変換して、QAMデコーダ25によりデー
タを復調して制御信号として制御部26へ送信する。こ
れによって制御部26はモータの各種制御を行う。
【0020】以上述べた実施の形態は本発明を説明する
ための一例であり、本発明は、上記の実施の形態に限定
されるものではなく、発明の要旨の範囲で種々の変形が
可能である。上記の実施の形態では直流電流に対してア
ナログ制御信号を重畳する場合とデジタル制御信号を重
畳する場合について述べたが、何れの方式であっても本
発明のモータ制御システムの効果に差異が生じることは
ない。また、上記の実施の形態以外の如何なる方法によ
って直流電流に制御信号を重畳しても本発明の範囲に含
まれることはいうまでもない。要するに、コントローラ
側でモータ駆動用の直流電流に制御信号を重畳して送信
し、モータ側で直流電流から制御信号を分離抽出してモ
ータ制御を行うようなモータ制御システムであれは全て
本発明の範囲に含まれる。
【0021】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のモータ制
御システムによれば、コントローラ側でモータ駆動用の
直流電流に制御信号を重畳して送信し、モータ側で直流
電流から制御信号を分離抽出してモータ制御を行ってい
るので、コントローラ側とモータ側を接続するケーブル
は電力線のみでよい。したがって、コントローラ側やモ
ータ側のコネクタ数やハーネス数を削減することができ
る。これによって、直流モータに駆動電流と制御信号を
供給して高機能な制御を行うインテリジェントモータを
さらに小型化することができる。また、モータ側で直流
電流から制御信号を分離抽出する分波器はノイズフィル
タの機能を備えているので、コントローラ側からモータ
側へ伝送される制御信号にノイズが乗っても、モータ側
の制御部がノイズによって誤動作するおそれはない。
【図面の簡単な説明】
【図1】 電力線搬送通信を利用した本発明のモータ制
御システムの概念図である。
【図2】 本発明のモータ制御システムに適用されるデ
ジタル式の電力線搬送通信システムによる混合器と分波
器の構成図であり、(a)は混合器、(b)は分波器で
ある。
【図3】 従来より一般に用いられているモータ制御シ
ステムの概念図である。
【符号の説明】
1,11,31…コントローラ、2,32…モータ、
3,12…混合器、4,21…分波器、5,33…電力
線、6,34…信号線、7a,7b,17a,17b…
電力線搬送通信用コネクタ、8,18…電力線搬送通信
ケーブル、9、26,37…制御部、13…QAM(Qu
adrature Amplitude Modulation)エンコーダ、14…
IFFT(Inverse Fast Fourier Transform)、15…
アップサンプリング回路、16…電力線結合回路、22
…電力線分波回路、23…ダウンサンプリング回路、2
4…FFT(Fast Fourier Transform)、25…QAM
デコーダ、35a,36b…電力線用コネクタ、36
a,36b…信号線用コネクタ

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 コントローラからモータへ駆動電流と制
    御信号を供給して、前記モータの駆動制御を行うモータ
    制御システムにおいて、 前記コントローラは、前記モータの駆動電流に対して制
    御信号を重畳させる波形合成手段を備え、 前記モータは、前記駆動電流に重畳されている制御信号
    を分離して抽出する波形分離抽出手段を備えていること
    を特徴とするモータ制御システム。
  2. 【請求項2】 前記波形合成手段と前記波形分離抽出手
    段は、それぞれ一組のインタフェースを備え、該インタ
    フェース間は一組の電力線搬送通信ケーブルによって接
    続され、制御信号の重畳された駆動電流は前記電力線搬
    送通信ケーブルを伝送することを特徴とする請求項1に
    記載のモータ制御システム。
  3. 【請求項3】 前記駆動電流に重畳される制御信号はア
    ナログ信号またはデジタル信号の何れかであることを特
    徴とする請求項1または請求項2に記載のモータ制御シ
    ステム。
  4. 【請求項4】 前記波形分離抽出手段はノイズフィルタ
    機能を備えていることを特徴とする請求項1〜請求項3
    の何れかに記載のモータ制御システム。
  5. 【請求項5】 前記モータは直流モータであって、前記
    駆動電流は直流電流であることを特徴とする請求項1〜
    請求項4の何れかに記載のモータ制御システム。
  6. 【請求項6】 前記直流モータは車両用モータであるこ
    とを特徴とする請求項5に記載のモータ制御システム。
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