JP2010283907A

JP2010283907A - モータ駆動装置

Info

Publication number: JP2010283907A
Application number: JP2009132719A
Authority: JP
Inventors: Naoto Inaba; 直人稲葉
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2009-06-02
Filing date: 2009-06-02
Publication date: 2010-12-16

Abstract

【課題】巻線温度の変化により巻線特性が変わっても、この巻線特性変化に直ちに対応してモータ巻線への電流を制御することが出来る、モータ駆動装置を提供すること。
【解決手段】モータの巻線温度を推定する温度推定手段と、この温度推定手段によって推定した前記巻線温度の推定値に基づき、該巻線温度に対応して変化する前記モータの巻線特性に合致した演算係数を求める巻線特性部と、この巻線特性部で求めた前記演算係数を用いて電圧値を演算する演算部と、を備え、前記巻線温度に対応して変化する前記巻線特性に合わせてモータの巻線に流す電流を制御する。
【選択図】図１

Description

本発明はモータ駆動装置に係り、詳しくはモータ巻線の温度上昇などによりモータの巻線特性が変わっても、この巻線特性の変化に合わせてモータ巻線に流す電流を制御するモータ駆動装置に関する。

モータ駆動装置では、通常、モータ巻線に流す電流を制御してモータにより被移動体を所望の位置に移動させるようにしている（特許文献１参照）。被移動体を所望の位置に移動させるためには、モータ可動子を指定の位置に移動させることが必要で、そのためにホストコンピュータ側から可動子移動に必要な推力を電流値に変換した電流指令値（駆動指令信号）がモータ駆動装置に出力され、モータ駆動装置側ではこの駆動指令信号に一致する駆動電流をモータ巻線に流すようにしている。

特開２００７−２０２７６号公報

駆動指令信号に比例した駆動電流をモータ巻線に出力するようにしたモータ駆動装置では、モータ巻線に電流が流れ、巻線温度が上昇して主に直流抵抗が変化し、これによりモータの巻線特性（例えばインピーダンス）が変化する場合に、この巻線特性変化（インピーダンスなどの変化）を駆動指令信号側で全く考慮せずに遅れなく対応して電流を制御することが要望されていた。

本発明は、巻線温度の変化により巻線特性が変わっても、駆動指令信号側ではなく、この巻線特性変化に直ちに対応してモータ巻線への電流を制御することが出来る、モータ駆動装置を提供することを目的とする。

本発明は、モータの巻線温度を推定する温度推定手段と、前記温度推定手段によって推定した前記巻線温度の推定値に基づき、該巻線温度に対応して変化する前記モータの巻線特性に合致した演算係数を求める巻線特性部と、前記巻線特性部で求めた前記演算係数を用いて前記モータの巻線に加える電圧値を演算する演算部と、を備え、前記巻線温度に対応して変化する前記巻線特性に合わせて前記モータの前記巻線に流す電流を制御することを特徴とする。

巻線温度の変化により巻線特性が変わっても、駆動指令信号側ではなく、この巻線特性変化に直ちに対応してモータ巻線への電流を制御することが出来る。

本発明の一実施形態を示すモータ駆動装置のブロック図である。

図１を参照して本発明のモータ駆動装置の一実施形態を説明する。本実施形態では、モータ駆動装置は、温度推定部１０と、巻線特性部２０と、演算部３０と、ドライブ回路４０と、電流検出器５０と、電圧検出器６０とを備える。

温度推定部１０は、モータ巻線ＭＣの近傍に配置した温度センサ７０からの温度検出信号と、電流検出器５０で検出したモータ巻線ＭＣに流れる電流検出値と、電圧検出器６０で検出したモータ巻線ＭＣに印加する電圧検出値とを入力し、これら検出信号、検出値からモータ巻線ＭＣの温度を推定する。

モータ巻線ＭＣに電流を流せばその直流抵抗値が上昇して巻線温度は上昇するが、この巻線温度はモータ巻線ＭＣの周囲温度などの雰囲気やモータ巻線ＭＣで消費される電力量などによって影響を受け、モータ巻線ＭＣの巻線温度を正確に知ることは、実際問題として難しい。また、仮にモータ巻線ＭＣに温度センサを取り付けて巻線温度を検出したとしても、変化する巻線温度を遅れなく検出することは難しい。

そこで、本実施形態では、上述したように、温度センサ７０でモータ巻線ＭＣ回りの雰囲気温度を検出する一方、電流検出器５０と電圧検出器６０とによってモータ巻線ＭＣで消費される電力量を検出し、これらから巻線温度を推定することにより、実際の巻線温度にかなり近い値で且つ遅れなく、巻線温度を知ることが出来るようにしている。

なお、モータ巻線ＭＣでの消費電力量は電圧検出器６０を用いずに電流検出器５０とモータ巻線ＭＣの直流抵抗から求めてもよい。

巻線温度が変化すると、主に直流抵抗が変化する。すなわち、インピーダンスなどのモータ巻線ＭＣの巻線特性が変化する。

巻線特性部２０は、温度推定部１０から巻線推定温度データを入力し、この巻線推定温度に対応する、直流抵抗・インダクタンス（インピーダンス）などの巻線特性に合致した演算係数を計算によって求める。この計算処理して求めた演算係数は演算部３０に送られる。

なお、巻線特性部２０において、計算処理をすることなく、巻線推定温度に対応する、直流抵抗・インダクタンス（インピーダンス）などの巻線特性データ（演算係数）を予め計算して記憶させておき、温度推定部１０から巻線推定温度データを入力したら、この巻線推定温度に対応する巻線特性に合致した演算係数を読み出し、演算部３０に送るようにしてもよい。

演算部３０の入力側には誤差検出部８０が接続されている。この誤差検出部８０は、ホストコンピュータ側からの駆動指令信号に相当する電流値と電流検出器５０で検出したモータ巻線ＭＣに実際に流れる電流値とを入力してこれらの差を求め、この差を誤差信号として演算部３０に送る。演算部３０は、誤差検出部８０から入力した誤差信号と巻線特性部２０から入力した演算係数とに基づいて、モータ巻線ＭＣに加える電圧値を演算処理して求める。

ドライブ回路４０は演算部３０から入力した電圧値に基づいた駆動電圧をモータ巻線ＭＣへ出力する。

本実施形態によれば、モータ巻線ＭＣに通電してモータを駆動している時に、通電によりモータ巻線ＭＣの温度が上昇するなどの変化に応じてモータ巻線ＭＣのインピーダンス（直流抵抗・インダクタンス）などが変化した場合、温度センサ７０からのモータ巻線ＭＣ周囲の温度データと、電流検出器５０、電圧検出器６０からのモータ巻線ＭＣの消費電力量データとから温度推定部１０でモータ巻線ＭＣの温度を推定する。そして、この推定温度に基づいて巻線特性部２０で巻線温度に対応する巻線特性に合致した演算係数を計算により求める。演算部３０では、モータ巻線ＭＣに実際に流れる電流値と駆動指令信号に相当する電流値との差を埋めるようにフィードバック制御をする際に巻線特性部２０で求めた演算係数をフィードバック制御の演算係数として利用して電圧値を求め、この電圧値に基づいてドライブ回路４０からモータ巻線ＭＣに電流を流す。

このため、モータ巻線ＭＣの巻線温度が変化して巻線特性が変わっても、これに対して遅れなく直ちに対応してフィードバック制御を行い、モータ巻線ＭＣにその巻線特性に対応して電流を流すことが可能で、駆動指令信号側で巻線特性の変化を考慮しなくても済むようになる。

高速の温度変化に対応することができるため、駆動信号が大きく変化する場合に適用すると効果的である。

１０温度推定部
２０巻線特性部
３０演算部
４０ドライブ回路
５０電流検出器
６０電圧検出器
７０温度センサ
８０誤差検出部

Claims

モータの巻線温度を推定する温度推定手段と、
前記温度推定手段によって推定した前記巻線温度の推定値に基づき、該巻線温度に対応して変化する前記モータの巻線特性に合致した演算係数を求める巻線特性部と、
前記巻線特性部で求めた前記演算係数を用いて前記モータの巻線に加える電圧値を演算する演算部と、を備え、
前記巻線温度に対応して変化する前記巻線特性に合わせて前記モータの前記巻線に流す電流を制御することを特徴とするモータ駆動装置。