JP2013147126A - 航空機搭載用モータ駆動制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】制御性能の確保と発熱の抑制とを高い次元で効率的にバランスよく達成でき、小型化を図れ、非定常運転での発熱上昇時でも温度上昇を抑制しつつモータの運転を継続可能な保護機能を実現できる、航空機搭載用モータ駆動制御装置を提供する。
【解決手段】インバータ２３と、指令信号処理部２５及びＰＷＭ周波数制御部２９を有してパルス幅変調制御を行う制御器２４とを備える。指令信号処理部２５は、第１ＰＷＭ周波数指令信号受信時は、所定の周波数の範囲のＰＷＭ周波数にて同期又は非同期ＰＷＭ制御が行われるよう低ＰＷＭ周波数指令信号を出力する。第２ＰＷＭ周波数指令信号受信時で所定時間経過前は、上記よりも高い周波数にて同期又は非同期ＰＷＭ制御が行われるように高ＰＷＭ周波数指令信号を出力する。第２ＰＷＭ周波数指令信号受信時で所定時間経過後は、低ＰＷＭ周波数指令信号を出力する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、航空機に設置された機器を駆動するために航空機に搭載されたモータを駆動しモータの運転状態を制御する、航空機搭載用モータ駆動制御装置に関する。

航空機においては、電動式の各種機器が設置されており、このような機器は、航空機に搭載されたモータ（電動モータ）によって駆動される。そして、上記の機器として、例えば、特許文献１に開示されているように、動翼（操縦翼面）として形成されて補助翼（エルロン）或いは昇降舵（エレベータ）等として構成される舵面を駆動するアクチュエータに対して圧油を供給するための電動式の油圧ポンプが挙げられる。また、他の例としては、フラップ、スポイラー等として構成される動翼を駆動するアクチュエータに対して圧油を供給するための電動式の油圧ポンプ、上記の舵面又はスポイラー等の動翼を駆動する電動アクチュエータ、或いは、ランディングギア（降着装置）等の脚（航空機の機体を地上で支持する機構）、などが挙げられる。

上記のような機器を駆動するモータは、同様に航空機に搭載されたモータ駆動制御装置（航空機搭載用モータ駆動制御装置）によって駆動されてその運転状態が制御される。そして、このようなモータ駆動制御装置としては、効率を向上させる観点から、スイッチング素子を有してモータを駆動するインバータと、このインバータのパルス幅変調制御（ＰＷＭ制御）を行う制御器と、を備えるものを用いることができる。

上記のようなインバータとＰＷＭ制御を行う制御器とを備えたモータ駆動制御装置においては、スイッチング素子におけるスイッチング周波数（キャリア周波数）であるＰＷＭ周波数が高周波数化されることで、制御性能の向上が図られることになる。しかしながら、ＰＷＭ周波数が高周波数になると、そのＰＷＭ周波数に応じて比例的にスイッチング素子損失が増大し、発熱量も増加することになる。このため、制御性能と発熱の抑制とをバランスよく達成することができるモータ駆動制御装置が望まれる。

一方、特許文献２においては、車両に設けられるモータ駆動制御装置として、制御性能及び発熱抑制の観点に加え、ＰＷＭ周波数の周波数帯域に応じて生じる騒音を低減する観点からＰＷＭ周波数を制御するモータ駆動制御装置が開示されている。尚、特許文献２に開示されたモータ駆動制御装置は、インバータによってモータに供給される電流又はモータで発生させるトルクが閾値よりも大きい場合には、同期ＰＷＭ制御を行うように構成されている。そして、このモータ駆動制御装置は、上記の電流又はトルクが閾値よりも小さい場合には、同期ＰＷＭ制御又は非同期ＰＷＭ制御を行うとともに上記電流又はトルクが閾値よりも大きい場合よりもＰＷＭ周波数を高く設定するように構成されている。

特開２００７−４６７９０号公報 特開２０１０−５７２４３号公報

航空機に設置された機器を駆動するモータの駆動制御に用いられるモータ駆動制御装置（航空機搭載用モータ駆動制御装置）においては、ＰＷＭ周波数の周波数帯域に応じて生じる騒音の低減がほとんど要求されることがない一方で、制御性能の確保と発熱の抑制とを更に高い次元でバランスよく達成することができるモータ駆動制御装置が望まれる。このため、特許文献２に開示されたモータ駆動制御装置のように、モータへの供給電流又は発生トルクが閾値より大きいか小さいかに応じて、同期ＰＷＭ制御か同期ＰＷＭ制御又は非同期ＰＷＭ制御を選択してＰＷＭ周波数を制御する構成では、そのような要求レベルを達成することが困難である。

また、航空機に設置された機器は、航空機の飛行状態が安定している状況だけでなく、天候や気流の状態に応じて航空機の飛行状態が急激に変化する状況、航空機が離陸動作又は着陸動作を行う状況、或いは、突発的なトラブルが発生した状況、等の種々の状況に応じて、要求される作動状態が変化することになる。従って、そのように航空機の状況に応じて作動状態が変化する機器を駆動するモータの駆動制御を行うモータ駆動制御装置として、制御性能の確保と発熱の抑制とを更に高い次元で効率的にバランスよく達成できることが望まれる。

また、制御性能の確保と発熱の抑制とを更に高い次元で効率的にバランスよく達成する技術が実現された場合、放熱手段としてのヒートシンクを小型化できることになり、モータ駆動制御装置の構造の更なる小型化も実現できることになる。そして、このようにヒートシンクの更なる小型化が実現される場合において、万一、非定常な運転条件による発熱量の上昇が発生した場合であっても、モータ駆動制御装置の保護のためにモータの運転を停止させてしまうことなく、温度上昇を抑制しつつモータの運転を継続可能な保護機能の実現が望ましい。

本発明は、上記実情に鑑みることにより、航空機の状況に応じて要求される作動状態が変化する機器を駆動するモータの駆動制御に用いられ、制御性能の確保と発熱の抑制とを高い次元で効率的にバランスよく達成でき、構造の小型化を図れ、更に、非定常な運転条件による発熱量の上昇が発生した場合でも温度上昇を抑制しつつモータの運転を継続可能な保護機能を実現できる、航空機搭載用モータ駆動制御装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するための第１発明に係る航空機搭載用モータ駆動制御装置は、航空機に設置された機器を駆動するために当該航空機に搭載されたモータを駆動し当該モータの運転状態を制御する、航空機搭載用モータ駆動制御装置であって、スイッチング素子を有して前記モータを駆動するインバータと、前記インバータのパルス幅変調制御を行う制御器と、を備えている。そして、第１発明に係る航空機搭載用モータ駆動制御装置は、前記制御器は、前記スイッチング素子におけるスイッチング周波数であるＰＷＭ周波数を指令するためのＰＷＭ周波数指令信号を生成するコントローラからの信号に基づいて、前記ＰＷＭ周波数を制御させるためのＰＷＭ周波数制御信号を出力する指令信号処理部と、前記ＰＷＭ周波数制御信号に基づいて前記ＰＷＭ周波数を制御するＰＷＭ周波数制御部と、を有し、前記指令信号処理部は、前記ＰＷＭ周波数指令信号として、第１ＰＷＭ周波数指令信号と、第２ＰＷＭ周波数指令信号と、のうちのいずれかの信号を受信し、前記第１ＰＷＭ周波数指令信号を受信したときは、前記ＰＷＭ周波数制御信号として、所定の周波数の範囲の前記ＰＷＭ周波数にて同期ＰＷＭ制御又は非同期ＰＷＭ制御が行われるように前記ＰＷＭ周波数制御部に前記ＰＷＭ周波数を制御させるための低ＰＷＭ周波数指令信号を出力し、前記第２ＰＷＭ周波数指令信号を受信したときであって、当該第２ＰＷＭ周波数指令信号を受信してから前記第１ＰＷＭ周波数指令信号を受信することなく経過する時間が所定時間を経過するまでの間のときは、前記ＰＷＭ周波数制御信号として、前記所定の周波数の範囲よりも高い周波数の範囲の前記ＰＷＭ周波数にて同期ＰＷＭ制御又は非同期ＰＷＭ制御が行われるように前記ＰＷＭ周波数制御部に前記ＰＷＭ周波数を制御させるための高ＰＷＭ周波数指令信号を出力し、前記第２ＰＷＭ周波数指令信号を受信したときであって、当該第２ＰＷＭ周波数指令信号を受信してから前記第１ＰＷＭ周波数指令信号を受信することなく経過する時間が前記所定時間を経過したときは、前記ＰＷＭ周波数制御信号として、前記低ＰＷＭ周波数指令信号を出力することを特徴とする。

この構成によると、コントローラから航空機搭載用モータ駆動制御装置に対してＰＷＭ周波数指令信号が送信される。そして、コントローラは、ＰＷＭ周波数指令信号として、航空機の状況に応じて、第１ＰＷＭ周波数指令信号及び第２ＰＷＭ周波数指令信号のいずれかを送信することができる。例えば、コントローラは、航空機の飛行状態が安定している状況等のように、モータの高応答、高速回転の要求が少ない状況では、第１ＰＷＭ周波数指令信号を送信することができる。更に、コントローラは、例えば、天候や気流の状態に応じて航空機の飛行状態が急激に変化する虞がある状況、航空機が離陸動作又は着陸動作を行う状況、或いは、突発的なトラブルが発生した状況、等において、起動の際或いは起動後で高出力駆動が必要な際でモータの高応答、高速回転、高出力の要求が高い状況が発生すると、第２ＰＷＭ周波数指令信号を送信することができる。

そして、この構成の航空機搭載用モータ駆動制御装置では、第１ＰＷＭ周波数指令信号が受信されたときには、所定の周波数の範囲のＰＷＭ周波数にて同期ＰＷＭ制御又は非同期ＰＷＭ制御が行われるように、ＰＷＭ周波数が制御されることになる。このため、所定の周波数の範囲が低い周波数に設定されていることで、モータの高応答化の要求が少ない状況の場合にＰＷＭ周波数が低い周波数に設定されることになるため、航空機の状況に応じ、制御性能を確保できる範囲で適切にスイッチング素子損失を低減して発熱の抑制を図ることができる。一方、この航空機搭載用モータ駆動制御装置では、第２ＰＷＭ周波数指令信号が受信されたときには、上記の所定の周波数の範囲よりも高い周波数の範囲のＰＷＭ周波数にてＰＷＭ周波数が制御されることになる。このため、十分な制御性能を確保でき、航空機の状況に応じて適切にモータの高応答化が図られることになる。よって、この航空機搭載用モータ駆動制御装置は、航空機の状況に応じてコントローラから送信される指令信号に基づいて効率よくＰＷＭ周波数が制御されるため、制御性能の確保と発熱の抑制とを高い次元でバランスよく達成することができる。また、これにより、放熱手段としてのヒートシンクを小型化できることになり、航空機搭載用モータ駆動制御装置の構造の更なる小型化も実現できることになる。

また、この航空機搭載用モータ駆動制御装置では、指令信号処理部は、第２ＰＷＭ周波数指令信号を受信して所定時間経過までは高ＰＷＭ周波数指令信号を出力するが、所定時間経過時にはＰＷＭ周波数制御信号を低ＰＷＭ周波数指令信号に切り替えて出力する。このため、モータの高応答、高速回転、高出力の要求が高い状況が発生してコントローラから第２ＰＷＭ周波数指令信号が送信されている場合において、万一、非定常な運転条件による発熱量の上昇が発生した場合であっても、所定時間が経過すると、ＰＷＭ周波数が低い周波数に設定される。これにより、スイッチング素子損失を低減して発熱の抑制を図ることができ、モータ駆動制御装置の保護のためにモータの運転を停止させてしまうことなく、温度上昇を抑制しつつモータの運転を継続可能な保護機能を実現することができる。

従って、本発明によると、航空機の状況に応じて要求される作動状態が変化する機器を駆動するモータの駆動制御に用いられ、制御性能の確保と発熱の抑制とを高い次元で効率的にバランスよく達成でき、構造の小型化を図れ、更に、非定常な運転条件による発熱量の上昇が発生した場合でも温度上昇を抑制しつつモータの運転を継続可能な保護機能を実現できる、航空機搭載用モータ駆動制御装置を提供することができる。

第２発明に係る航空機搭載用モータ駆動制御装置は、第１発明の航空機搭載用モータ駆動制御装置において、前記インバータの温度を計測する温度計測部を更に備え、前記制御器は、前記温度計測部での温度計測結果に基づいて、単位時間あたりの温度変化を演算し、所定の上限温度に達すると判定したときに、前記指令信号処理部に対して、上限温度判定信号を出力する、上限温度判定部、を有し、前記指令信号処理部は、前記第２ＰＷＭ周波数指令信号を受信するとともに当該第２ＰＷＭ周波数指令信号を受信してから前記第１ＰＷＭ周波数指令信号を受信することなく経過する時間が前記所定時間を経過するまでの間のときであって、前記上限温度判定信号を受信したときは、前記ＰＷＭ周波数制御信号として、前記低ＰＷＭ周波数指令信号を出力することを特徴とする。

この構成によると、指令信号処理部は、第２ＰＷＭ周波数指令信号を受信して高ＰＷＭ周波数指令信号を出力し、所定時間経過時には低ＰＷＭ周波数指令信号に切り替えて出力するが、所定時間経過前であっても、上限温度判定信号を受信したときは、低ＰＷＭ周波数指令信号に切り替えて出力する。このため、モータの高応答、高速回転、高出力の要求が高い状況が発生してコントローラから第２ＰＷＭ周波数指令信号が送信されている場合において、所定時間が経過する前であっても、非定常な運転条件による発熱量の上昇が発生した場合には、ＰＷＭ周波数が低い周波数に設定され、発熱の抑制が図られる。これにより、モータ駆動制御装置の保護のためにモータの運転を停止させてしまうことなく、温度上昇を抑制しつつモータの運転を継続可能な保護機能を、更に充実させることができる。

第３発明に係る航空機搭載用モータ駆動制御装置は、第２発明の航空機搭載用モータ駆動制御装置において、前記制御器は、前記インバータによって前記モータに供給される電流を制御する電流制御部を有し、前記上限温度判定部は、前記電流制御部に対しても前記上限温度判定信号を出力し、前記電流制御部は、前記指令信号処理部が前記上限温度判定信号を受信して出力した前記低ＰＷＭ周波数指令信号に基づいて前記ＰＷＭ周波数制御部が前記ＰＷＭ周波数を制御しているときに、前記上限温度判定信号を受信したときは、前記インバータによって前記モータに供給される電流を低下させることを特徴とする。

この構成によると、指令信号処理部は、第２ＰＷＭ周波数指令信号を受信して高ＰＷＭ周波数指令信号を出力し、所定時間経過時には低ＰＷＭ周波数指令信号に切り替えて出力し、所定時間経過前でも上限温度判定信号を受信したときには低ＰＷＭ周波数指令信号に切り替えて出力するが、この状態で更に電流制御部が上限温度判定信号を受信したときには、電流制御部は、モータへの供給電流を低下させる。このため、モータの高応答、高速回転、高出力の要求が高い状況が発生してコントローラから第２ＰＷＭ周波数指令信号が送信されている場合において、所定時間が経過する前で一旦上限温度判定信号の受信があったときであっても、非定常な運転条件による発熱量の上昇が発生して再度上限温度判定信号の受信があった場合には、モータへの供給電流が低下し、発熱の抑制が図られる。これにより、モータ駆動制御装置の保護のためにモータの運転を停止させてしまうことなく、温度上昇を抑制しつつモータの運転を継続可能な保護機能を、更に高水準で充実させることができる。

第４発明に係る航空機搭載用モータ駆動制御装置は、第１発明の航空機搭載用モータ駆動制御装置において、前記インバータの温度を計測する温度計測部を更に備え、前記制御器は、前記インバータによって前記モータに供給される電流を制御する電流制御部と、前記温度計測部での温度計測結果に基づいて、単位時間あたりの温度変化を演算し、所定の上限温度に達すると判定したときに、前記電流制御部に対して、上限温度判定信号を出力する上限温度判定部と、を有し、前記電流制御部は、前記上限温度判定信号を受信したときは、前記インバータによって前記モータに供給される電流を低下させることを特徴とする。

この構成によると、指令信号処理部は、第２ＰＷＭ周波数指令信号を受信して高ＰＷＭ周波数指令信号を出力し、所定時間経過時には低ＰＷＭ周波数指令信号に切り替えて出力するが、所定時間経過前であっても、電流制御部が上限温度判定信号を受信したときは、電流制御部は、モータへの供給電流を低下させる。このため、モータの高応答、高速回転、高出力の要求が高い状況が発生してコントローラから第２ＰＷＭ周波数指令信号が送信されている場合において、所定時間が経過する前であっても、非定常な運転条件による発熱量の上昇が発生した場合には、モータへの供給電流が低下し、発熱の抑制が図られる。これにより、モータ駆動制御装置の保護のためにモータの運転を停止させてしまうことなく、温度上昇を抑制しつつモータの運転を継続可能な保護機能を、更に充実させることができる。

第５発明に係る航空機搭載用モータ駆動制御装置は、航空機に設置された機器を駆動するために当該航空機に搭載されたモータを駆動し当該モータの運転状態を制御する、航空機搭載用モータ駆動制御装置であって、スイッチング素子を有して前記モータを駆動するインバータと、前記インバータのパルス幅変調制御を行う制御器と、前記インバータの温度を計測する温度計測部と、を備えている。そして、第５発明に係る航空機搭載用モータ駆動制御装置は、前記制御器は、前記スイッチング素子におけるスイッチング周波数であるＰＷＭ周波数を指令するためのＰＷＭ周波数指令信号を生成するコントローラからの信号に基づいて、前記ＰＷＭ周波数を制御させるためのＰＷＭ周波数制御信号を出力する指令信号処理部と、前記ＰＷＭ周波数制御信号に基づいて前記ＰＷＭ周波数を制御するＰＷＭ周波数制御部と、前記温度計測部での温度計測結果に基づいて、単位時間あたりの温度変化を演算し、所定の上限温度に達すると判定したときに、前記指令信号処理部に対して、上限温度判定信号を出力する上限温度判定部と、を有し、前記指令信号処理部は、前記ＰＷＭ周波数指令信号として、第１ＰＷＭ周波数指令信号と、第２ＰＷＭ周波数指令信号と、のうちのいずれかの信号を受信し、前記第１ＰＷＭ周波数指令信号を受信したときは、前記ＰＷＭ周波数制御信号として、所定の周波数の範囲の前記ＰＷＭ周波数にて同期ＰＷＭ制御又は非同期ＰＷＭ制御が行われるように前記ＰＷＭ周波数制御部に前記ＰＷＭ周波数を制御させるための低ＰＷＭ周波数指令信号を出力し、前記第２ＰＷＭ周波数指令信号を受信したときであって、前記上限温度判定信号を受信していないときは、前記ＰＷＭ周波数制御信号として、前記所定の周波数の範囲よりも高い周波数の範囲の前記ＰＷＭ周波数にて同期ＰＷＭ制御又は非同期ＰＷＭ制御が行われるように前記ＰＷＭ周波数制御部に前記ＰＷＭ周波数を制御させるための高ＰＷＭ周波数指令信号を出力し、前記第２ＰＷＭ周波数指令信号を受信したときであって、前記上限温度判定信号を受信したときは、前記ＰＷＭ周波数制御信号として、前記低ＰＷＭ周波数指令信号を出力することを特徴とする。

この構成によると、第１発明の航空機搭載用モータ駆動制御装置と同様に、航空機の状況に応じてコントローラから送信される指令信号に基づいて効率よくＰＷＭ周波数が制御されるため、制御性能の確保と発熱の抑制とを高い次元でバランスよく達成することができる。また、これにより、放熱手段としてのヒートシンクを小型化できることになり、航空機搭載用モータ駆動制御装置の構造の更なる小型化も実現できることになる。

そして、第５発明の航空機搭載用モータ駆動制御装置では、指令信号処理部は、第２ＰＷＭ周波数指令信号を受信して上限温度判定信号を受信していないときは高ＰＷＭ周波数指令信号を出力するが、上限温度判定信号受信時にはＰＷＭ周波数制御信号を低ＰＷＭ周波数指令信号に切り替えて出力する。このため、モータの高応答、高速回転、高出力の要求が高い状況が発生してコントローラから第２ＰＷＭ周波数指令信号が送信されている場合において、万一、非定常な運転条件による発熱量の上昇が発生した場合には、ＰＷＭ周波数が低い周波数に設定される。これにより、スイッチング素子損失を低減して発熱の抑制を図ることができ、モータ駆動制御装置の保護のためにモータの運転を停止させてしまうことなく、温度上昇を抑制しつつモータの運転を継続可能な保護機能を実現することができる。

従って、本発明によると、航空機の状況に応じて要求される作動状態が変化する機器を駆動するモータの駆動制御に用いられ、制御性能の確保と発熱の抑制とを高い次元で効率的にバランスよく達成でき、構造の小型化を図れ、更に、非定常な運転条件による発熱量の上昇が発生した場合でも温度上昇を抑制しつつモータの運転を継続可能な保護機能を実現できる、航空機搭載用モータ駆動制御装置を提供することができる。

第６発明に係る航空機搭載用モータ駆動制御装置は、第５発明の航空機搭載用モータ駆動制御装置において、前記制御器は、前記インバータによって前記モータに供給される電流を制御する電流制御部を有し、前記上限温度判定部は、前記電流制御部に対しても前記上限温度判定信号を出力し、前記電流制御部は、前記指令信号処理部が前記上限温度判定信号を受信して出力した前記低ＰＷＭ周波数指令信号に基づいて前記ＰＷＭ周波数制御部が前記ＰＷＭ周波数を制御しているときに、前記上限温度判定信号を受信したときは、前記インバータによって前記モータに供給される電流を低下させることを特徴とする。

この構成によると、指令信号処理部は、第２ＰＷＭ周波数指令信号を受信して高ＰＷＭ周波数指令信号を出力し、上限温度判定信号を受信したときには低ＰＷＭ周波数指令信号に切り替えて出力するが、この状態で更に電流制御部が上限温度判定信号を受信したときには、電流制御部は、モータへの供給電流を低下させる。このため、モータの高応答、高速回転、高出力の要求が高い状況が発生してコントローラから第２ＰＷＭ周波数指令信号が送信されている場合において、一旦上限温度判定信号の受信があったときであっても、非定常な運転条件による発熱量の上昇が発生して再度上限温度判定信号の受信があった場合には、モータへの供給電流が低下し、発熱の抑制が図られる。これにより、モータ駆動制御装置の保護のためにモータの運転を停止させてしまうことなく、温度上昇を抑制しつつモータの運転を継続可能な保護機能を、更に充実させることができる。

本発明によると、航空機の状況に応じて要求される作動状態が変化する機器を駆動するモータの駆動制御に用いられ、制御性能の確保と発熱の抑制とを高い次元で効率的にバランスよく達成でき、構造の小型化を図れ、更に、非定常な運転条件による発熱量の上昇が発生した場合でも温度上昇を抑制しつつモータの運転を継続可能な保護機能を実現できる、航空機搭載用モータ駆動制御装置を提供することができる。

本発明の一実施の形態に係る航空機搭載用モータ駆動制御装置について、これが適用される機器を含む油圧回路とともに示す模式図である。 図１に示す航空機搭載用モータ駆動制御装置の構成を示すブロック図である。 図２に示す航空機搭載用モータ駆動制御装置における処理を説明するためのフロー図である。 図２に示す航空機搭載用モータ駆動制御装置における処理を説明するための図である。 航空機搭載用モータ駆動制御装置における変形例に係る処理を説明するためのフロー図である。 航空機搭載用モータ駆動制御装置における変形例に係る処理を説明するためのフロー図である。

以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しつつ説明する。尚、本発明の実施形態は、航空機に設置された機器を駆動するために航空機に搭載されたモータを駆動しモータの運転状態を制御する、航空機搭載用モータ駆動制御装置及び航空機搭載用モータ駆動制御システムとして広く適用することができるものである。

図１は、本発明の一実施の形態に係る航空機搭載用モータ駆動制御装置２及びこの航空機搭載用モータ駆動制御装置２を含む航空機搭載用モータ駆動制御システム１について、これらが適用される機器を含む油圧回路とともに示す模式図である。尚、本実施形態では、航空機搭載用モータ駆動制御装置２が適用される機器が、航空機（図示せず）に設置されたバックアップ用油圧ポンプ１２である場合を例にとって説明する。

以下の説明においては、まず、航空機搭載用モータ駆動制御装置２（以下、単に「モータ駆動制御装置２」ともいう）及びそれを備える航空機搭載用モータ駆動制御システム１（以下、単に「モータ駆動制御システム１」ともいう）が適用されるバックアップ用油圧ポンプ１２を含む油圧回路について説明し、次いで、モータ駆動制御装置２及びモータ駆動制御システム１について説明する。

尚、図１に示す油圧回路において設けられたバックアップ用油圧ポンプ１２は、航空機（図示せず）の動翼１００を駆動するアクチュエータ１３ａに対して圧油を供給するための電動式の油圧ポンプとして設けられている。そして、動翼１００は、操縦翼面として設けられ、例えば、主翼に設けられるエルロン（補助翼）や、水平尾翼に設けられる昇降舵（エレベータ）、垂直尾翼に設けられる方向舵（ラダー）、等の舵面として構成される。また、動翼１００は、フライトスポイラー又はグランドスポイラーとして設けられるスポイラー、或いは、フラップ、等として構成されてもよい。

図１に示す動翼１００は、固定翼に設けられ、例えば、動翼１００がエレベータとして設けられている場合は、固定翼としての水平尾翼に設けられる。そして、動翼１００は、複数（例えば、２つ）のアクチュエータ（１３ａ、１３ｂ）によって駆動されるように構成されている。また、動翼１００が設置される固定翼の内部には、動翼１００を駆動するアクチュエータ（１３ａ、１３ｂ）と、そのうちの一方のアクチュエータ１３ａに対して圧油を供給するように構成されたバックアップ用油圧ポンプ１２とが設置されている。

図１に示すように、アクチュエータ（１３ａ、１３ｂ）のそれぞれは、シリンダ１５、ピストン１６ａが設けられたロッド１６、等を備えている。シリンダ１５内は、ピストン１６ａによって、連通しない２つの油室に区画されている。そして、アクチュエータ１３ａのシリンダ１５における各油室は、制御弁１７ａを介して第１機体側油圧源１０１及びリザーバ回路１０３と連通可能に構成されている。一方、アクチュエータ１３ｂのシリンダ１５における各油室は、制御弁１７ｂを介して第２機体側油圧源１０２及びリザーバ回路１０４と連通可能に構成されている。

第１機体側油圧源１０１及び第２機体側油圧源１０２のそれぞれは、圧油を供給する油圧ポンプを有し、互いに独立した系統として図示しない機体側に（機体の内部に）設置された油圧源として設けられている。そして、第１及び第２機体側油圧源（１０１、１０２）のそれぞれからの圧油が供給されることで、動翼１００を駆動するアクチュエータ（１３ａ、１３ｂ）と動翼１００以外の各動翼を駆動するアクチュエータ（図示せず）とが作動するように構成されている。

リザーバ回路１０３は、アクチュエータ１３ａの一方の油室に圧油として供給された後にその油室から排出される油（作動油）が流入して戻るタンク（図示せず）を有し、更に、第１機体側油圧源１０１に連通するように構成されている。また、リザーバ回路１０３から独立した系統として構成されるリザーバ回路１０４は、アクチュエータ１３ｂの一方の油室に圧油として供給された後にその油室から排出される油（作動油）が流入して戻るタンク（図示せず）を有し、更に、第１機体側油圧源１０１から独立した系統として構成される第２機体側油圧源１０２に連通するように構成されている。また、リザーバ回路１０３に戻った油は、第１機体側油圧源１０１で昇圧され、アクチュエータ１３ａに供給される。一方、リザーバ回路１０４に戻った油は、第２機体側油圧源１０２で昇圧され、アクチュエータ１３ｂに供給される。

制御弁１７ａは、第１機体側油圧源１０１に連通する供給通路１０１ａ及びリザーバ回路１０３に連通する排出通路１０３ａと、アクチュエータ１３ａの油室との接続状態を切り替えるバルブ機構として設けられている。また、制御弁１７ｂは、第２機体側油圧源１０２に連通する供給通路１０２ａ及びリザーバ回路１０４に連通する排出通路１０４ａと、アクチュエータ１３ｂの油室との接続状態を切り替えるバルブ機構として設けられている。制御弁１７ａは、例えば、電磁切換弁として構成され、アクチュエータ１３ａの動作を制御するアクチュエータコントローラ１１ａからの指令信号に基づいて駆動される。また、制御弁１７ｂは、例えば、電磁切換弁として構成され、アクチュエータ１３ｂの動作を制御するアクチュエータコントローラ１１ｂからの指令信号に基づいて駆動される。

上記のアクチュエータコントローラ１１ａは、動翼１００の動作を指令する上位のコンピュータであってモータ駆動制御システム１におけるフライトコントローラ３からの指令信号に基づいてアクチュエータ１３ａを制御する。また、アクチュエータコントローラ１１ｂは、フライトコントローラ３からの指令信号に基づいてアクチュエータ１３ｂを制御する。

また、前述した制御弁１７ａがアクチュエータコントローラ１１ａからの指令に基づいて切り替えられることで、供給通路１０１ａからシリンダ１５の油室の一方に圧油が供給され、油室の他方から排出通路１０３ａに油が排出される。これにより、シリンダ１５に対してロッド１６が変位し、動翼１００が駆動される。尚、制御弁１７ｂについては、上述した制御弁１７ａと同様に構成されるため、説明を省略する。

バックアップ用油圧ポンプ１２は、動翼１００が設けられる固定翼（図示せず）の内部に配置され、動翼１００を駆動する油圧作動式のアクチュエータ１３ａに対して圧油を供給するように構成されている。バックアップ用油圧ポンプ１２は、その吸込み側が排出通路１０３ａに連通するように接続され、その吐出側が逆止弁１９を介して供給通路１０１ａに圧油を供給可能に連通するように接続されている。そして、バックアップ用油圧ポンプ１２は、第１機体側油圧源１０１における油圧ポンプの故障や油漏れ等によって第１機体側油圧源１０４の機能（圧油供給機能）の喪失又は低下が発生したときにアクチュエータ１３ａに対して圧油を供給可能な油圧ポンプとして設けられている。

また、供給通路１０１ａにおけるバックアップ用油圧ポンプ１２の吐出側が接続する箇所の上流側（第１機体側油圧源１０１側）には、アクチュエータ１３ａへの圧油の流れを許容してその逆方向の油の流れを規制する逆止弁２０が設けられている。そして、排出通路１０３ａにおけるバックアップ用油圧ポンプ１２の吸込み側が接続する箇所の下流側（リザーバ回路１０３側）には、アクチュエータ１３ａから排出された油の圧力が上昇した際にリザーバ回路１０３へ圧油を排出するリリーフ弁２１が設けられている。また、このリリーフ弁２１には、供給通路１０１ａに連通するとともにバネが配置されたパイロット圧室が設けられている。供給通路１０１ａから供給される圧油の圧力が所定の圧力値よりも低下すると、パイロット圧油として供給通路１０１ａから上記のパイロット圧室に供給されている圧油の圧力（パイロット圧）も所定の圧力値より低下し、排出通路１０３ａがリリーフ弁２１によって遮断されることになる。第１機体側油圧源１０１の機能の喪失時又は低下時には、上述した逆止弁（１９、２０）及びリリーフ弁２１が設けられていることにより、アクチュエータ１３ａから排出された油がリザーバ回路１０３に戻ることなくバックアップ用油圧ポンプ１２で昇圧され、その昇圧された圧油がアクチュエータ１３ａに供給されることになる。

モータ１４は、電動モータとして設けられ、バックアップ用油圧ポンプ１２に対して、カップリングを介して連結され、このバックアップ用油圧ポンプ１２を駆動するように構成されている。即ち、モータ１４は、航空機（図示せず）に設置された本実施形態の機器であるバックアップ用油圧ポンプ１２を駆動するためにその航空機に搭載された本実施形態のモータを構成している。

また、モータ１４は、例えば、同期モータとして構成されている。尚、モータ１４は、同期モータ以外の電動モータとして構成されていてもよいが、同期モータとして構成されていることで、ステータの回転磁界に対するロータの回転速度の遅れであるすべりがある誘導モータとして構成されている場合に比して、効率の向上を図ることができる。また、モータ１４には、その回転速度（回転数）を検出する回転角センサ１４ａが設けられている。この回転角センサ１４ａは、例えば、ロータリーエンコーダ、レゾルバ、タコジェネレータ等によって構成されている。

次に、モータ１４を駆動しこのモータ１４の運転状態を制御する、本実施形態のモータ駆動制御システム１及びモータ駆動制御装置２について説明する。図２は、モータ駆動制御システム１及びモータ駆動制御装置２を示すブロック図である。図１及び図２に示すように、モータ駆動制御システム１は、フライトコントローラ３とモータ駆動制御装置２とを備えて構成されている。

フライトコントローラ３は、動翼１００の作動を制御するコンピュータとして設けられ、モータ駆動制御装置２に対して種々の信号を送信する本実施形態におけるコントローラを構成している。このフライトコントローラ３からの信号に基づいて、モータ１４の運転状態が、モータ駆動制御装置２によって制御される。尚、フライトコントローラ３は、例えば、図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）やメモリ、インターフェース等を備えて構成されている。

また、フライトコントローラ３は、第１機体側油圧源１０１の吐出圧力又は供給通路１０１ａを通過する圧油の圧力を検知する圧力センサ（図示せず）に対して、その圧力センサで検知された圧力検知信号が入力されるように接続されている。そして、フライトコントローラ３は、上記の圧力検知信号に基づいて、第１機体側油圧源１０１の機能の喪失又は低下を検知するように構成されている。

そして、フライトコントローラ３にて第１機体側油圧源１０１の機能の喪失又は低下が検知されると、このフライトコントローラ３からの指令に基づいて、モータ駆動制御装置２の制御により、モータ１４の運転が開始され、バックアップ用油圧ポンプ１２が作動し、アクチュエータ１３ａに対する圧油の供給が行われることになる。尚、このようにバックアップ用油圧ポンプ１２が起動した後は、航空機（図示せず）の飛行状態に応じたアクチュエータ１３ａの作動状況に対応するように、フライトコントローラ３からの信号に基づくモータ駆動制御装置２の制御によって、モータ１４の回転速度及び出力トルクが制御される。

また、フライトコントローラ３は、第１機体側油圧源１０１の機能の喪失又は低下のような突発的なトラブルが発生した状況だけでなく、天候や気流の状態に応じて航空機の飛行状態が急激に変化する虞がある状況、或いは、航空機が離陸動作又は着陸動作を行う状況、等においても、モータ１４を起動させる。これにより、上記のような状況において、バックアップ用油圧ポンプ１２からのアクチュエータ１３ａへの圧油の供給も行われ、アクチュエータ１３ａへの圧油供給機能の増強が図られることになる。更に、上記のような状況において急激に第１機体側油圧源１０１の機能の喪失又は低下が生じても、既にモータ１４が作動しているため、安全な飛行を迅速に確保することができる。上記において、バックアップ用油圧ポンプ１２が起動した後は、航空機の飛行状態に応じたアクチュエータ１３ａの作動状況に対応するように、フライトコントローラ３からの信号に基づくモータ駆動制御装置２の制御によって、モータ１４の回転速度及び出力トルクが制御される。尚、着陸動作時にモータ１４を起動させる例としては、例えば、動翼１００がグランドスポイラーとして設けられている場合が挙げられる。

図２に示すように、モータ駆動制御装置２は、ＤＣ電源２２、インバータ２３、制御器２４、等を備えて構成されている。ＤＣ電源（直流電源）２２は、例えば、航空機１００の機体側に設置された交流電源から供給される交流を直流に整流して変換する整流器（コンバータ）として設けられている。

インバータ２３は、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）等のスイッチング素子を有し、制御器２４からの指令に基づいて、ＤＣ電源２２からの電力によってモータ１４を駆動するように構成されている。また、インバータ２３とモータ１４とを接続する駆動線に流れる電流の電流値については、電流センサ３０にて検出され、制御器２４に入力されるように構成されている。また、インバータ２３には、インバータ２３の温度を計測する温度センサとして構成される温度計測部２３ａが設けられている。

制御器２４は、インバータ２３のパルス幅変調制御（ＰＷＭ制御）を行う制御回路として設けられている。この制御器２４は、フライトコントローラ３にて生成されてバックアップ用油圧ポンプ１２の作動を制御するためのモータ１４の回転速度を指令する速度指令信号と、回転角センサ１４ａでの回転角検出値とに基づいて、モータ１４の回転速度を制御する。そして、制御器２４は、図２に示すように、指令信号処理部２５、速度制御部２６、電流電圧制御部２７、ＰＷＭ信号生成部２８、ＰＷＭ周波数制御部２９、上限温度判定部３１、等を備えて構成されている。

上限温度判定部３１は、温度計測部２３ａで計測されたインバータ２３の温度の計測結果についての信号が入力されるように構成されている。そして、この上限温度判定部３１は、温度計測部２３ａでの温度計測結果に基づいて、単位時間あたりの温度変化を演算し、所定の上限温度に達すると判定したときに、後述の指令信号処理部２５及び電流電圧制御部２７に対して上限温度判定信号を出力する。尚、制御器２４には、時間を計測するタイマー（図示を省略）が備えられており、このタイマーによる時間計測結果が、常時、上限温度判定部３１、指令信号処理部２５、速度制御部２６、電流電圧制御部２７、ＰＷＭ信号生成部２８、ＰＷＭ周波数制御部２９に入力されている。

また、上限温度判定部３１における上限温度の判定形態としては、種々の形態を用いることができる。例えば、上限温度判定部３１は、計測された温度と、その温度が計測されたタイミングに対応する単位時間あたりの温度変化とに基づいて、上記の計測温度から上記の温度変化が予め設定された一定の時間継続されたと仮定した場合に、予め設定された上限温度に達するか否かを判定する。

指令信号処理部２５は、インバータ２３のスイッチング素子におけるスイッチング周波数（キャリア周波数）であるＰＷＭ周波数を指令するためのＰＷＭ周波数指令信号を生成するフライトコントローラ３からの信号に基づいて、ＰＷＭ周波数を制御させるためのＰＷＭ周波数制御信号を出力する。

そして、指令信号処理部２５は、上記のＰＷＭ周波数指令信号として、第１ＰＷＭ周波数指令信号と、第２ＰＷＭ周波数指令信号と、のうちのいずれかの信号を受信する。尚、フライトコントローラ３からは、航空機の状況に応じて、第１ＰＷＭ周波数指令信号と、第２ＰＷＭ周波数指令信号と、のうちのいずれかの信号が、モータ駆動制御装置２の指令信号処理部２５に送信される。

第１ＰＷＭ周波数指令信号は、指令信号処理部２５において低ＰＷＭ周波数指令信号を出力させるための信号として構成されている。即ち、指令信号処理部２５は、第１ＰＷＭ周波数指令信号を受信したときには、ＰＷＭ周波数制御信号として、低ＰＷＭ周波数指令信号を出力する。ここで、低ＰＷＭ周波数指令信号は、所定の周波数の範囲のＰＷＭ周波数にて同期ＰＷＭ制御又は非同期ＰＷＭ制御が行われるように後述のＰＷＭ周波数制御部２９にＰＷＭ周波数を制御させるための信号として構成されている。

尚、低ＰＷＭ周波数指令信号は、所定の周波数の範囲のＰＷＭ周波数にて同期ＰＷＭ制御のみが行われるようにＰＷＭ周波数制御部２９にＰＷＭ周波数を制御させるための信号として構成されていてもよい。或いは、低ＰＷＭ周波数指令信号は、所定の周波数の範囲のＰＷＭ周波数にて非同期ＰＷＭ制御のみが行われるようにＰＷＭ周波数制御部２９にＰＷＭ周波数を制御させるための信号として構成されていてもよい。

第２ＰＷＭ周波数指令信号は、指令信号処理部２５において高ＰＷＭ周波数指令信号又は低ＰＷＭ周波数指令信号を出力させるための信号として構成されている。指令信号処理部２５は、第２ＰＷＭ周波数指令信号を受信したときであって、その第２ＰＷＭ周波数指令信号を受信してから第１ＰＷＭ周波数指令信号を受信することなく経過する時間が予め設定された所定時間を経過するまでの間のときは、ＰＷＭ周波数制御信号として、高ＰＷＭ周波数指令信号を出力する。そして、指令信号処理部２５は、第２ＰＷＭ周波数指令信号を受信したときであって、その第２ＰＷＭ周波数指令信号を受信してから第１ＰＷＭ周波数指令信号を受信することなく経過する時間が上記の所定時間を経過したときは、ＰＷＭ周波数制御信号として、低ＰＷＭ周波数指令信号を出力する。

ここで、高ＰＷＭ周波数指令信号は、低ＰＷＭ周波数指令信号の場合における所定の周波数の範囲よりも高い周波数の範囲のＰＷＭ周波数にて同期ＰＷＭ制御が行われるように後述のＰＷＭ周波数制御部２９にてＰＷＭ周波数を制御させるための信号として構成されている。

尚、高ＰＷＭ周波数指令信号は、低ＰＷＭ周波数指令信号の場合における所定の周波数の範囲よりも高い周波数の範囲のＰＷＭ周波数にて非同期ＰＷＭ制御のみが行われるようにＰＷＭ周波数制御部２９にてＰＷＭ周波数を制御させるための信号として構成されていてもよい。或いは、高ＰＷＭ周波数指令信号は、低ＰＷＭ周波数指令信号の場合における所定の周波数の範囲よりも高い周波数の範囲のＰＷＭ周波数にて同期ＰＷＭ制御又は非同期ＰＷＭ制御が行われるようにＰＷＭ周波数制御部２９にてＰＷＭ周波数を制御させるための信号として構成されていてもよい。

また、指令信号処理部２５は、第２ＰＷＭ周波数指令信号を受信するとともにその第２ＰＷＭ周波数指令信号を受信してから第１ＰＷＭ周波数指令信号を受信することなく経過する時間が上記の所定時間を経過するまでの間のときであって、前述の上限温度判定信号を受信したときは、ＰＷＭ周波数制御信号として、低ＰＷＭ周波数指令信号を出力する。

図３は、上述した指令信号処理部２５における処理を説明するためのフロー図である。指令信号処理部２５では、図３のフロー図に示す処理が繰り返し実行される。そして、指令信号処理部２５では、まず、フライトコントローラ３から受信したＰＷＭ周波数指令信号が第１ＰＷＭ周波数指令信号であるか否かが判断される（ステップＳ１０１）。そして、第１ＰＷＭ周波数指令信号の受信がある場合（ステップＳ１０１、Ｙｅｓ）は、低ＰＷＭ周波数指令信号がＰＷＭ周波数制御信号として出力される（ステップＳ１０５）。

一方、第１ＰＷＭ周波数指令信号の受信が無いと判断された場合（ステップＳ１０１、Ｎｏ）は、次いで、フライトコントローラ３からの信号が第２ＰＷＭ周波数指令信号であるか否かが判断される（ステップＳ１０２）。そして、第２ＰＷＭ周波数指令信号の受信が無いと判断された場合（ステップＳ１０２，Ｎｏ）は、第１ＰＷＭ周波数指令信号及び第２ＰＷＭ周波数指令信号のいずれの信号も指令信号処理部２５にて受信されていない状態であり、再び、ステップＳ１０１以降の処理が実行される。

一方、第２ＰＷＭ周波数指令信号の受信がある場合（ステップＳ１０２、Ｙｅｓ）は、更に、第２ＰＷＭ周波数指令信号を受信してから第１ＰＷＭ周波数指令信号を受信することなく経過した時間が前述の所定時間を経過しているか否かが判断される（ステップＳ１０３）。尚、第２ＰＷＭ周波数指令信号を受信してから第１ＰＷＭ周波数指令信号を受信することなく経過する時間については、図３のフロー図に示す処理が繰り返し実行される間において判断される。

ステップＳ１０３において、第２ＰＷＭ周波数指令信号を受信してから第１ＰＷＭ周波数指令信号を受信することなく経過した時間が前述の所定時間を経過していないと判断された場合（ステップＳ１０３、Ｎｏ）は、次いで、上限温度判定部３１からの上限温度判定信号の受信があるか否かが判断される（ステップＳ１０４）。上限温度判定信号の受信が無いと判断された場合（ステップＳ１０４、Ｎｏ）は、高ＰＷＭ周波数指令信号がＰＷＭ周波数制御信号として出力される（ステップＳ１０６）。

また、ステップＳ１０３において、第２ＰＷＭ周波数指令信号を受信してから第１ＰＷＭ周波数指令信号を受信することなく経過した時間が前述の所定時間を経過したと判断された場合（ステップＳ１０３、Ｙｅｓ）は、低ＰＷＭ周波数指令信号がＰＷＭ周波数制御信号として出力される（ステップＳ１０５）。この場合、低ＰＷＭ周波数指令信号が出力される直前の状態は、上記の所定時間が経過するまでの間の状態となるため、高ＰＷＭ周波数指令信号が出力されていることになる。よって、この場合（ステップＳ１０３、Ｙｅｓ）は、ＰＷＭ周波数制御信号が、高ＰＷＭ周波数指令信号から低ＰＷＭ周波数指令信号に切り替えられることになる（ステップＳ１０５）。

また、ステップＳ１０４において、上限温度判定信号の受信があると判断された場合（ステップＳ１０４、Ｙｅｓ）は、低ＰＷＭ周波数指令信号がＰＷＭ周波数制御信号として出力される（ステップＳ１０５）。この場合（ステップＳ１０４、Ｙｅｓ）、低ＰＷＭ周波数指令信号が出力される直前の状態は、高ＰＷＭ周波数指令信号が出力されている状態となるため、ＰＷＭ周波数制御信号が、高ＰＷＭ周波数指令信号から低ＰＷＭ周波数指令信号に切り替えられることになる（ステップＳ１０５）。即ち、指令信号処理部２５が第２ＰＷＭ周波数指令信号を受信してから第１ＰＷＭ周波数指令信号を受信することなく経過した時間が上記の所定時間を経過するまでの間のときであって、上限温度判定信号が受信されたときは、ＰＷＭ周波数制御信号が、高ＰＷＭ周波数指令信号から低ＰＷＭ周波数指令信号に切り替えられることになる。

指令信号処理部２５では、ステップＳ１０５又はステップＳ１０６が実行されると、再び、ステップＳ１０１以降の処理が実行される。即ち、指令信号処理部２５では、ステップＳ１０１からステップＳ１０６までの処理が繰り返し実行されることになる。

図２に示す速度制御部２６は、フライトコントローラ３から送信されて指令信号処理部２５を介して入力されるモータ１４の速度指令信号と、回転角センサ１４ａでの回転角検出値とに基づいて、モータ１４の回転速度のフィードバック制御を行うように構成されている。

また、電流電圧制御部２７では、フライトコントローラ３から送信された出力トルクの指令信号と、電流センサ３０で検出された電流検出値とに基づいて、電流指令値が演算される。更に、この電流電圧制御部２７では、演算された電流指令値に基づく電圧指令値が演算される。これらの電流指令値及び電圧指令値に基づいて、モータ１４の電流及び電圧が制御される。

また、電流電圧制御部２７は、インバータ２３によってモータ１４に供給される電流を制御する本実施形態の電流制御部を構成している。そして、この電流電圧制御部２７は、指令信号処理部２５が前述の上限温度判定信号を受信して出力した低ＰＷＭ周波数指令信号に基づいて後述のＰＷＭ周波数制御部２９がＰＷＭ周波数を制御しているときに、上限温度判定信号を受信したときは、インバータ２３によってモータ１４に供給される電流を低下させる。

また、ＰＷＭ信号生成部２８は、電流電圧制御部２７にて生成された電圧指令値としての正弦波と、後述のＰＷＭ周波数制御部２９にて生成されたキャリア波としての三角波との比較を行い、ＰＷＭ波形信号を生成するように構成されている。

また、ＰＷＭ周波数制御部２９は、指令信号処理部２５から出力されたＰＷＭ周波数制御信号に基づいてＰＷＭ周波数を制御するように構成されている。ここで、図４は、ＰＷＭ周波数制御部２９における本実施形態での処理として例示する処理を説明するための図であって、ＰＷＭ周波数とモータ１４の回転速度との関係を模式的に示す図である。

ＰＷＭ周波数制御部２９は、ＰＷＭ周波数制御信号として高ＰＷＭ周波数指令信号が入力されたときには、図４（ａ）に示すように、高い一定周波数にて非同期ＰＷＭ制御が行われるようにＰＷＭ周波数を制御する。即ち、この場合、ＰＷＭ周波数制御部２９は、モータ１４の回転速度を指令するインバータ２３の出力周波数に同期せず、モータ１４の回転速度に同期しない高い一定周波数のＰＷＭ周波数の三角波を生成する。

そして、ＰＷＭ周波数制御部２９は、ＰＷＭ周波数制御信号として低ＰＷＭ周波数指令信号が入力されたときには、モータ１４が所定の回転速度未満のときに非同期ＰＷＭ制御が行われ、モータ１４が所定の回転速度以上のときに同期ＰＷＭ制御が行われるようにＰＷＭ周波数を制御する。即ち、この場合、ＰＷＭ周波数制御部２９は、モータ１４が所定の回転速度未満のときには、インバータ２３の出力周波数に同期せず、モータ１４の回転速度に同期しない低い一定周波数のＰＷＭ周波数の三角波を生成する。一方、モータ１４が所定の回転速度以上になると、インバータ２３の出力周波数に同期し、モータ１４の回転速度に同期する低い一定周波数のＰＷＭ周波数の三角波を生成する。

また、ＰＷＭ周波数制御部２９は、ＰＷＭ周波数を変更するように制御するときには、例えば、速度制御部２６及び電流電圧制御部２７に対して、制御ループの制御ゲインを調整するように構成されている。また、ＰＷＭ周波数制御部２９は、例えば、高ＰＷＭ周波数指令信号に基づくＰＷＭ周波数制御と、低ＰＷＭ周波数指令信号に基づくＰＷＭ周波数制御との切替の際に、ＰＷＭ周波数を漸増もしくは漸減させながら、新たに切り替えられるＰＷＭ周波数に移行させるように構成されている。

以上説明したように、本実施形態によると、フライトコントローラ３からモータ駆動制御装置２に対してＰＷＭ周波数指令信号が送信される。そして、フライトコントローラ３は、ＰＷＭ周波数指令信号として、航空機の状況に応じて、第１ＰＷＭ周波数指令信号及び第２ＰＷＭ周波数指令信号のいずれかを送信することができる。例えば、フライトコントローラ３は、航空機の飛行状態が安定している状況等のように、モータの高応答、高速回転の要求が少ない状況では、第１ＰＷＭ周波数指令信号を送信することができる。更に、フライトコントローラ３は、例えば、天候や気流の状態に応じて航空機の飛行状態が急激に変化する虞がある状況、航空機が離陸動作又は着陸動作を行う状況、或いは、突発的なトラブルが発生した状況、等において、起動の際或いは起動後で高出力駆動が必要な際でモータ１４の高応答、高速回転、高出力の要求が高い状況が発生すると、第２ＰＷＭ周波数指令信号を送信することができる。

そして、モータ駆動制御装置２では、第１ＰＷＭ周波数指令信号が受信されたときには、所定の周波数の範囲のＰＷＭ周波数にて同期ＰＷＭ制御又は非同期ＰＷＭ制御が行われるように、ＰＷＭ周波数が制御されることになる。このため、所定の周波数の範囲が低い周波数に設定されていることで、モータ１４の高応答化の要求が少ない状況の場合にＰＷＭ周波数が低い周波数に設定されることになるため、航空機の状況に応じ、制御性能を確保できる範囲で適切にスイッチング素子損失を低減して発熱の抑制を図ることができる。

一方、モータ駆動制御装置２では、第２ＰＷＭ周波数指令信号が受信されたときには、上記の所定の周波数の範囲よりも高い周波数の範囲のＰＷＭ周波数にてＰＷＭ周波数が制御されることになる。このため、十分な制御性能を確保でき、航空機の状況に応じて適切にモータ１４の高応答化が図られることになる。よって、モータ駆動制御装置２は、航空機の状況に応じてフライトコントローラ３から送信される指令信号に基づいて効率よくＰＷＭ周波数が制御されるため、制御性能の確保と発熱の抑制とを高い次元でバランスよく達成することができる。また、これにより、放熱手段としてのヒートシンクを小型化できることになり、モータ駆動制御装置２の構造の更なる小型化も実現できることになる。

また、モータ駆動制御装置２では、指令信号処理部２５は、第２ＰＷＭ周波数指令信号を受信して所定時間経過までは高ＰＷＭ周波数指令信号を出力するが、所定時間経過時にはＰＷＭ周波数制御信号を低ＰＷＭ周波数指令信号に切り替えて出力する。このため、モータ１４の高応答、高速回転、高出力の要求が高い状況が発生してフライトコントローラ３から第２ＰＷＭ周波数指令信号が送信されている場合において、万一、非定常な運転条件による発熱量の上昇が発生した場合であっても、所定時間が経過すると、ＰＷＭ周波数が低い周波数に設定される。これにより、スイッチング素子損失を低減して発熱の抑制を図ることができ、モータ駆動制御装置２の保護のためにモータ１４の運転を停止させてしまうことなく、温度上昇を抑制しつつモータ１４の運転を継続可能な保護機能を実現することができる。

従って、本実施形態によると、航空機の状況に応じて要求される作動状態が変化する機器であるバックアップ用油圧ポンプ１２を駆動するモータ１４の駆動制御に用いられ、制御性能の確保と発熱の抑制とを高い次元で効率的にバランスよく達成でき、構造の小型化を図れ、更に、非定常な運転条件による発熱量の上昇が発生した場合でも温度上昇を抑制しつつモータ１４の運転を継続可能な保護機能を実現できる、モータ駆動制御装置２及びモータ駆動制御システム１を提供することができる。

また、本実施形態によると、指令信号処理部２５は、第２ＰＷＭ周波数指令信号を受信して高ＰＷＭ周波数指令信号を出力し、所定時間経過時には低ＰＷＭ周波数指令信号に切り替えて出力するが、所定時間経過前であっても、上限温度判定信号を受信したときは、低ＰＷＭ周波数指令信号に切り替えて出力する。このため、モータ１４の高応答、高速回転、高出力の要求が高い状況が発生してフライトコントローラ３から第２ＰＷＭ周波数指令信号が送信されている場合において、所定時間が経過する前であっても、非定常な運転条件による発熱量の上昇が発生した場合には、ＰＷＭ周波数が低い周波数に設定され、発熱の抑制が図られる。これにより、モータ駆動制御装置２の保護のためにモータ１４の運転を停止させてしまうことなく、温度上昇を抑制しつつモータ１４の運転を継続可能な保護機能を、更に充実させることができる。

また、本実施形態によると、指令信号処理部２５は、第２ＰＷＭ周波数指令信号を受信して高ＰＷＭ周波数指令信号を出力し、所定時間経過時には低ＰＷＭ周波数指令信号に切り替えて出力し、所定時間経過前でも上限温度判定信号を受信したときには低ＰＷＭ周波数指令信号に切り替えて出力するが、この状態で更に電流電圧制御部２７が上限温度判定信号を受信したときには、電流電圧制御部２７は、モータ１４への供給電流を低下させる。このため、モータ１４の高応答、高速回転、高出力の要求が高い状況が発生してフライトコントローラ３から第２ＰＷＭ周波数指令信号が送信されている場合において、所定時間が経過する前で一旦上限温度判定信号の受信があったときであっても、非定常な運転条件による発熱量の上昇が発生して再度上限温度判定信号の受信があった場合には、モータ１４への供給電流が低下し、発熱の抑制が図られる。これにより、モータ駆動制御装置２の保護のためにモータ１４の運転を停止させてしまうことなく、温度上昇を抑制しつつモータ１４の運転を継続可能な保護機能を、更に高水準で充実させることができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々に変更して実施することができる。例えば、次のように変更して実施することができる。

（１）前述の実施形態では、本発明のモータ駆動制御装置及びモータ駆動制御システムによって駆動制御が行われるモータが駆動する機器として、バックアップ用油圧ポンプを例にとって説明したが、この通りでなくてもよい。即ち、バックアップ用油圧ポンプ以外の機器を駆動するモータの駆動制御を行うモータ駆動制御装置及びモータ駆動制御システムとして、本発明が適用されてもよい。

例えば、機体側油圧源の油圧ポンプがモータによって駆動される電動式の油圧ポンプとして構成されている場合に、航空機に設置される機器としての上記油圧ポンプを駆動するモータの駆動制御を行うモータ駆動制御装置として、本発明が適用されてもよい。また、動翼を駆動するアクチュエータが電動アクチュエータとして構成されている場合に、航空機に設置される機器としての電動アクチュエータを駆動するモータの駆動制御を行うモータ駆動制御装置及びモータ駆動制御システムとして、本発明が適用されてもよい。また、航空機に設置される機器としてのランディングギア（降着装置）等の脚（航空機の機体を地上で支持する機構）を駆動するモータの駆動制御を行うモータ駆動制御装置として、本発明が適用されてもよい。

（２）前述の実施形態では、図３のフロー図に示すように、第２ＰＷＭ周波数指令信号を受信してから第１ＰＷＭ周波数指令信号を受信することなく経過した時間が所定時間を経過していないと判断された場合（ステップＳ１０３、Ｎｏ）に、上限温度判定部３１からの上限温度判定信号の受信があるか否かが判断される（ステップＳ１０４）形態を例にとって説明したが、この通りでなくてもよい。図５は、モータ駆動制御装置２の指令信号処理部２５における変形例に係る処理を説明するためのフロー図である。

図５の変形例に係る処理では、指令信号処理部２５は、ステップＳ１０４の処理を実行せず、ステップＳ１０１〜Ｓ１０３、Ｓ１０５及びＳ１０６を実行する。即ち、図５の変形例に係る処理では、ステップＳ１０３において、第２ＰＷＭ周波数指令信号を受信してから第１ＰＷＭ周波数指令信号を受信することなく経過した時間が前述の所定時間を経過していないと判断された場合（ステップＳ１０３、Ｎｏ）は、高ＰＷＭ周波数指令信号がＰＷＭ周波数制御信号として出力される（ステップＳ１０６）。

また、指令信号処理部２５にて図５の変形例に係る処理が行われる場合は、上限温度判定信号３１からの上限温度判定信号は、指令信号処理部２５での判断では用いられない。しかし、この場合、電流電圧制御部２７は、インバータ２３によってモータ１４に供給される電流を制御する本実施形態の電流制御部を構成している。そして、この電流電圧制御部２７は、上限温度判定信号を受信したときは、インバータ２３によってモータ１４に供給される電流を低下させる。

上記の変形例によると、指令信号処理部２５は、第２ＰＷＭ周波数指令信号を受信して高ＰＷＭ周波数指令信号を出力し、所定時間経過時には低ＰＷＭ周波数指令信号に切り替えて出力するが、所定時間経過前であっても、電流電圧制御部２７が上限温度判定信号を受信したときは、電流電圧制御部２７は、モータ１４への供給電流を低下させる。このため、モータ１４の高応答、高速回転、高出力の要求が高い状況が発生してフライトコントローラ３から第２ＰＷＭ周波数指令信号が送信されている場合において、所定時間が経過する前であっても、非定常な運転条件による発熱量の上昇が発生した場合には、モータ１４への供給電流が低下し、発熱の抑制が図られる。これにより、モータ駆動制御装置２の保護のためにモータ１４の運転を停止させてしまうことなく、温度上昇を抑制しつつモータ１４の運転を継続可能な保護機能を、更に充実させることができる。

（３）前述の実施形態では、図３のフロー図に示すように、第２ＰＷＭ周波数指令信号の受信がある場合（ステップＳ１０２、Ｙｅｓ）に、第２ＰＷＭ周波数指令信号を受信してから第１ＰＷＭ周波数指令信号を受信することなく経過した時間が前述の所定時間を経過しているか否かが判断される（ステップＳ１０３）形態を例にとって説明したが、この通りでなくてもよい。図６は、モータ駆動制御装置２の指令信号処理部２５における変形例に係る処理を説明するためのフロー図である。

図６の変形例に係る処理では、指令信号処理部２５は、ステップＳ１０３の処理を実行せず、ステップＳ１０１、Ｓ１０２、Ｓ１０４〜Ｓ１０６を実行する。このため、指令信号処理部２５は、第２ＰＷＭ周波数指令信号を受信したときであって、上限温度判定信号を受信していないときは、ＰＷＭ周波数制御信号として、高ＰＷＭ周波数指令信号を出力する。そして、指令信号処理部２５は、第２ＰＷＭ周波数指令信号を受信したときであって、上限温度判定信号を受信したときは、ＰＷＭ周波数制御信号として、低ＰＷＭ周波数指令信号を出力する。

よって、図６の変形例に係る処理では、第２ＰＷＭ周波数指令信号の受信があると判断された場合（ステップＳ１０２、Ｙｅｓ）は、次いで、上限温度判定部３１からの上限温度判定信号の受信があるか否かが判断される（ステップＳ１０４）。上限温度判定信号の受信があると判断された場合（ステップＳ１０４、Ｙｅｓ）は、低ＰＷＭ周波数指令信号がＰＷＭ周波数制御信号として出力される（ステップＳ１０５）。一方、上限温度判定信号の受信が無いと判断された場合（ステップＳ１０４、Ｎｏ）は、高ＰＷＭ周波数指令信号がＰＷＭ周波数制御信号として出力される（ステップＳ１０６）。

また、指令信号処理部２５にて図６の処理が行われる変形例においても、電流電圧制御部２７は、インバータ２３によってモータ１４に供給される電流を制御する本実施形態の電流制御部を構成している。そして、この電流電圧制御部２７は、指令信号処理部２５が上限温度判定信号を受信して出力した低ＰＷＭ周波数指令信号に基づいてＰＷＭ周波数制御部２９がＰＷＭ周波数を制御しているときに、上限温度判定信号を受信したときは、インバータ２３によってモータ１４に供給される電流を低下させる。

上記の変形例によると、前述の実施形態と同様に、航空機の状況に応じてフライトコントローラ３から送信される指令信号に基づいて効率よくＰＷＭ周波数が制御されるため、制御性能の確保と発熱の抑制とを高い次元でバランスよく達成することができる。また、これにより、放熱手段としてのヒートシンクを小型化できることになり、モータ駆動制御装置２の構造の更なる小型化も実現できることになる。

そして、上記の変形例では、指令信号処理部２５は、第２ＰＷＭ周波数指令信号を受信して上限温度判定信号を受信していないときは高ＰＷＭ周波数指令信号を出力するが、上限温度判定信号受信時にはＰＷＭ周波数制御信号を低ＰＷＭ周波数指令信号に切り替えて出力する。このため、モータ１４の高応答、高速回転、高出力の要求が高い状況が発生してフライトコントローラ３から第２ＰＷＭ周波数指令信号が送信されている場合において、万一、非定常な運転条件による発熱量の上昇が発生した場合には、ＰＷＭ周波数が低い周波数に設定される。これにより、スイッチング素子損失を低減して発熱の抑制を図ることができ、モータ駆動制御装置２の保護のためにモータ１４の運転を停止させてしまうことなく、温度上昇を抑制しつつモータ１４の運転を継続可能な保護機能を実現することができる。

従って、上記の変形例によると、航空機の状況に応じて要求される作動状態が変化する機器を駆動するモータ１４の駆動制御に用いられ、制御性能の確保と発熱の抑制とを高い次元で効率的にバランスよく達成でき、構造の小型化を図れ、更に、非定常な運転条件による発熱量の上昇が発生した場合でも温度上昇を抑制しつつモータ１４の運転を継続可能な保護機能を実現できる、モータ駆動制御装置２を提供することができる。

また、上記の変形例によると、指令信号処理部２５は、第２ＰＷＭ周波数指令信号を受信して高ＰＷＭ周波数指令信号を出力し、上限温度判定信号を受信したときには低ＰＷＭ周波数指令信号に切り替えて出力するが、この状態で更に電流電圧制御部２７が上限温度判定信号を受信したときには、電流電圧制御部２７は、モータ１４への供給電流を低下させる。このため、モータ１４の高応答、高速回転、高出力の要求が高い状況が発生してフライトコントローラ３から第２ＰＷＭ周波数指令信号が送信されている場合において、一旦上限温度判定信号の受信があったときであっても、非定常な運転条件による発熱量の上昇が発生して再度上限温度判定信号の受信があった場合には、モータ１４への供給電流が低下し、発熱の抑制が図られる。これにより、モータ駆動制御装置２の保護のためにモータ１４の運転を停止させてしまうことなく、温度上昇を抑制しつつモータ１４の運転を継続可能な保護機能を、更に充実させることができる。

本発明は、航空機に設置された機器を駆動するために航空機に搭載されたモータを駆動しモータの運転状態を制御する、航空機搭載用モータ駆動制御装置、及び航空機搭載用モータ駆動制御システムとして、広く適用することができるものである。

２ 航空機搭載用モータ駆動制御装置
３ フライトコントローラ（コントローラ）
１２ バックアップ用油圧ポンプ（機器）
１４ モータ
２３ インバータ
２４ 制御器
２５ 指令信号処理部
２９ ＰＷＭ周波数制御部

Claims (6)

1. 航空機に設置された機器を駆動するために当該航空機に搭載されたモータを駆動し当該モータの運転状態を制御する、航空機搭載用モータ駆動制御装置であって、
   スイッチング素子を有して前記モータを駆動するインバータと、前記インバータのパルス幅変調制御を行う制御器と、を備え、
   前記制御器は、
   前記スイッチング素子におけるスイッチング周波数であるＰＷＭ周波数を指令するためのＰＷＭ周波数指令信号を生成するコントローラからの信号に基づいて、前記ＰＷＭ周波数を制御させるためのＰＷＭ周波数制御信号を出力する指令信号処理部と、
   前記ＰＷＭ周波数制御信号に基づいて前記ＰＷＭ周波数を制御するＰＷＭ周波数制御部と、
   を有し、
   前記指令信号処理部は、
   前記ＰＷＭ周波数指令信号として、第１ＰＷＭ周波数指令信号と、第２ＰＷＭ周波数指令信号と、のうちのいずれかの信号を受信し、
   前記第１ＰＷＭ周波数指令信号を受信したときは、前記ＰＷＭ周波数制御信号として、所定の周波数の範囲の前記ＰＷＭ周波数にて同期ＰＷＭ制御又は非同期ＰＷＭ制御が行われるように前記ＰＷＭ周波数制御部に前記ＰＷＭ周波数を制御させるための低ＰＷＭ周波数指令信号を出力し、
   前記第２ＰＷＭ周波数指令信号を受信したときであって、当該第２ＰＷＭ周波数指令信号を受信してから前記第１ＰＷＭ周波数指令信号を受信することなく経過する時間が所定時間を経過するまでの間のときは、前記ＰＷＭ周波数制御信号として、前記所定の周波数の範囲よりも高い周波数の範囲の前記ＰＷＭ周波数にて同期ＰＷＭ制御又は非同期ＰＷＭ制御が行われるように前記ＰＷＭ周波数制御部に前記ＰＷＭ周波数を制御させるための高ＰＷＭ周波数指令信号を出力し、
   前記第２ＰＷＭ周波数指令信号を受信したときであって、当該第２ＰＷＭ周波数指令信号を受信してから前記第１ＰＷＭ周波数指令信号を受信することなく経過する時間が前記所定時間を経過したときは、前記ＰＷＭ周波数制御信号として、前記低ＰＷＭ周波数指令信号を出力することを特徴とする、航空機搭載用モータ駆動制御装置。
2. 請求項１に記載の航空機搭載用モータ駆動制御装置であって、
   前記インバータの温度を計測する温度計測部を更に備え、
   前記制御器は、前記温度計測部での温度計測結果に基づいて、単位時間あたりの温度変化を演算し、所定の上限温度に達すると判定したときに、前記指令信号処理部に対して、上限温度判定信号を出力する、上限温度判定部、を有し、
   前記指令信号処理部は、前記第２ＰＷＭ周波数指令信号を受信するとともに当該第２ＰＷＭ周波数指令信号を受信してから前記第１ＰＷＭ周波数指令信号を受信することなく経過する時間が前記所定時間を経過するまでの間のときであって、前記上限温度判定信号を受信したときは、前記ＰＷＭ周波数制御信号として、前記低ＰＷＭ周波数指令信号を出力することを特徴とする、航空機搭載用モータ駆動制御装置。
3. 請求項２に記載の航空機搭載用モータ駆動制御装置であって、
   前記制御器は、前記インバータによって前記モータに供給される電流を制御する電流制御部を有し、
   前記上限温度判定部は、前記電流制御部に対しても前記上限温度判定信号を出力し、
   前記電流制御部は、前記指令信号処理部が前記上限温度判定信号を受信して出力した前記低ＰＷＭ周波数指令信号に基づいて前記ＰＷＭ周波数制御部が前記ＰＷＭ周波数を制御しているときに、前記上限温度判定信号を受信したときは、前記インバータによって前記モータに供給される電流を低下させることを特徴とする、航空機搭載用モータ駆動制御装置。
4. 請求項１に記載の航空機搭載用モータ駆動制御装置であって、
   前記インバータの温度を計測する温度計測部を更に備え、
   前記制御器は、
   前記インバータによって前記モータに供給される電流を制御する電流制御部と、
   前記温度計測部での温度計測結果に基づいて、単位時間あたりの温度変化を演算し、所定の上限温度に達すると判定したときに、前記電流制御部に対して、上限温度判定信号を出力する上限温度判定部と、
   を有し、
   前記電流制御部は、前記上限温度判定信号を受信したときは、前記インバータによって前記モータに供給される電流を低下させることを特徴とする、航空機搭載用モータ駆動制御装置。
5. 航空機に設置された機器を駆動するために当該航空機に搭載されたモータを駆動し当該モータの運転状態を制御する、航空機搭載用モータ駆動制御装置であって、
   スイッチング素子を有して前記モータを駆動するインバータと、前記インバータのパルス幅変調制御を行う制御器と、前記インバータの温度を計測する温度計測部と、を備え、
   前記制御器は、
   前記スイッチング素子におけるスイッチング周波数であるＰＷＭ周波数を指令するためのＰＷＭ周波数指令信号を生成するコントローラからの信号に基づいて、前記ＰＷＭ周波数を制御させるためのＰＷＭ周波数制御信号を出力する指令信号処理部と、
   前記ＰＷＭ周波数制御信号に基づいて前記ＰＷＭ周波数を制御するＰＷＭ周波数制御部と、
   前記温度計測部での温度計測結果に基づいて、単位時間あたりの温度変化を演算し、所定の上限温度に達すると判定したときに、前記指令信号処理部に対して、上限温度判定信号を出力する上限温度判定部と、
   を有し、
   前記指令信号処理部は、
   前記ＰＷＭ周波数指令信号として、第１ＰＷＭ周波数指令信号と、第２ＰＷＭ周波数指令信号と、のうちのいずれかの信号を受信し、
   前記第１ＰＷＭ周波数指令信号を受信したときは、前記ＰＷＭ周波数制御信号として、所定の周波数の範囲の前記ＰＷＭ周波数にて同期ＰＷＭ制御又は非同期ＰＷＭ制御が行われるように前記ＰＷＭ周波数制御部に前記ＰＷＭ周波数を制御させるための低ＰＷＭ周波数指令信号を出力し、
   前記第２ＰＷＭ周波数指令信号を受信したときであって、前記上限温度判定信号を受信していないときは、前記ＰＷＭ周波数制御信号として、前記所定の周波数の範囲よりも高い周波数の範囲の前記ＰＷＭ周波数にて同期ＰＷＭ制御又は非同期ＰＷＭ制御が行われるように前記ＰＷＭ周波数制御部に前記ＰＷＭ周波数を制御させるための高ＰＷＭ周波数指令信号を出力し、
   前記第２ＰＷＭ周波数指令信号を受信したときであって、前記上限温度判定信号を受信したときは、前記ＰＷＭ周波数制御信号として、前記低ＰＷＭ周波数指令信号を出力することを特徴とする、航空機搭載用モータ駆動制御装置。
6. 請求項５に記載の航空機搭載用モータ駆動制御装置であって、
   前記制御器は、前記インバータによって前記モータに供給される電流を制御する電流制御部を有し、
   前記上限温度判定部は、前記電流制御部に対しても前記上限温度判定信号を出力し、
   前記電流制御部は、前記指令信号処理部が前記上限温度判定信号を受信して出力した前記低ＰＷＭ周波数指令信号に基づいて前記ＰＷＭ周波数制御部が前記ＰＷＭ周波数を制御しているときに、前記上限温度判定信号を受信したときは、前記インバータによって前記モータに供給される電流を低下させることを特徴とする、航空機搭載用モータ駆動制御装置。

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