JP2016073095A - モータ駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＳＴＯ機能を有するモータ駆動装置において、安全性を向上させる技術を提供する。【解決手段】スイッチング素子を有するインバータ部４１と、スイッチング素子に駆動信号を出力する演算部３０と、駆動信号遮断部５０と、異常検出部４３とを有する。異常検出部は、モータが異常状態であると判断すると、演算部および／または駆動信号遮断部へ異常信号Ｓ４３を出力する。駆動信号遮断部は、緊急停止信号および／または異常信号が入力されると、演算部とインバータ部との間において駆動信号の信号ラインを遮断する。演算部は、緊急停止信号Ｓ２０および／または異常信号が入力されると駆動信号の出力を停止する。【選択図】図１

Description

本発明は、モータ駆動装置に関する。

従来、モータ使用時の安全を確保するため、外部からの遮断信号に応じてモータへ供給される駆動電流を遮断するセーフトルクオフ（ＳＴＯ）機能を備えるモータ駆動装置が知られている。従来のＳＴＯ機能を有するモータ駆動装置については、例えば、特開２０１０−２８４０５１号公報に記載されている。

特開２０１０−２８４０５１号公報に記載のモータ駆動用インバータ装置では、外部から遮断信号が入力されると、２つの遮断回路を介してインバータ装置のスイッチング回路（ＩＧＢＴブリッジ回路）のスイッチング素子（ＩＧＢＴ）をオフすることにより、モータへ供給する駆動信号を遮断する。
特開２０１０−２８４０５１号公報

ＳＴＯ機能を有するモータ駆動装置では、外部から遮断信号が入力され、モータへの駆動電流が遮断された後に遮断信号が解除されると、モータが再駆動する。このとき、駆動電流の遮断前から駆動指令が引き続き入力されていた場合に、再駆動の際にモータの挙動が安定しない虞がある。

例えば、駆動指令が高速回転の指令であった場合、モータを停止状態から急に大きい回転速度で駆動させるため、モータ内に大電流が流れたり、モータに駆動電流を供給するスイッチング素子が高温になったりする虞がある。再駆動の際にモータの挙動が不安定になるのを抑制すれば、モータ使用時の安全性をさらに向上できる。

本発明の目的は、ＳＴＯ機能を有するモータ駆動装置において、安全性を向上させる技術を提供することである。

本願の例示的な第１発明は、モータに駆動電流を供給するモータ駆動装置であって、前記モータの各相に駆動電流を供給する複数のスイッチング素子を有するインバータ部と、外部から入力される駆動指令に基づいて、前記スイッチング素子に駆動信号を出力する演算部と、前記演算部と前記インバータ部との間において、前記駆動信号の信号ライン上に設けられる駆動信号遮断部と、前記モータの駆動状態に基づいて、前記演算部および前記駆動信号遮断部の少なくとも一方に検知信号を出力する、異常検出部と、を有し、前記異常検出部は、前記モータが異常状態であると判断すると、前記演算部および前記駆動信号遮断部の少なくとも一方へ、前記検知信号として異常信号を出力し、前記駆動信号遮断部は、緊急停止信号および前記異常信号の少なくとも一方が入力されると、前記演算部と前記インバータ部との間において前記駆動信号の信号ラインを遮断し、前記演算部は、前記緊急停止信号および前記異常信号の少なくとも一方が入力されると前記駆動信号の出力を停止する、モータ駆動装置である。

本願の例示的な第１発明によれば、ＳＴＯ機能を有するモータ駆動装置において、安全性を向上できる。

図１は、第１実施形態に係るモータ駆動装置の構成を示すブロック図である。 図２は、第１実施形態に係るモータ駆動装置の演算部における安全動作の流れを示したフローチャートである。 図３は、変形例に係るモータ駆動装置の構成を示すブロック図である。 図４は、変形例に係るモータ駆動装置の構成を示すブロック図である。 図５は、変形例に係るモータ駆動装置の構成を示すブロック図である。

以下、本発明の例示的な実施形態について、図面を参照しながら説明する。

＜１．第１実施形態＞
＜１−１．モータ駆動装置の構成＞
まず、モータ駆動装置１の構成について、図１を参照しつつ説明する。図１は、第１実施形態に係るモータ駆動装置１の構成を示すブロック図である。このモータ駆動装置１は、モータ９に駆動電流を供給することによりモータ９の駆動を制御するための装置である。

本実施形態では、モータ駆動装置１の駆動対象となるモータ９は、３相ブラシレスＤＣモータである。モータ９は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各相の固定子巻線を有する。各相の固定子巻線に駆動電流Ｓ４１が供給されると、固定子と回転子との間にトルクが発生し、回転子が回転駆動する。ただし、本発明に係るモータ駆動装置の駆動対象となるモータは、単相モータやブラシ付きモータであってもよい。

また、本実施形態のモータ９は、ベルトコンベアやチェーンブロック等の産業用機械を駆動させるためのモータである。モータ駆動装置１は、当該産業用機械の駆動中における事故を防止するため、緊急停止指令の入力に応じてモータ９へ供給される駆動電流を遮断するセーフトルクオフ（ＳＴＯ）機能を有する。

図１に示すように、モータ駆動装置１は、緊急停止指令部２０、演算部３０、インバータ部４０および駆動信号遮断部５０を有する。緊急停止指令部２０には、外部から緊急停止指令Ｓ１２が入力される。緊急停止指令部２０は、緊急停止指令Ｓ１２が入力されると、緊急停止信号Ｓ２０を演算部３０の後述する停止信号入力部３２と、駆動信号遮断部５０とに出力する。

演算部３０は、外部から入力される駆動指令Ｓ１１に従って、インバータ部４０に駆動信号Ｓ３１を出力する。演算部３０は、駆動信号生成部３１、停止信号入力部３２、および検知信号入力部３３を有する。本実施形態では、演算部３０の各部はマイクロコントローラにより構成されている。

駆動信号生成部３１は、外部から入力される駆動指令Ｓ１１に従って、ＰＷＭ信号である駆動信号Ｓ３１を生成し、インバータ部４０の後述するスイッチング回路４１へと出力する。駆動信号Ｓ３１は、スイッチング回路４１の有する３対のスイッチング素子に対する３対の電圧信号である。

停止信号入力部３２には、緊急停止指令部２０から緊急停止信号Ｓ２０が入力される。停止信号入力部３２は、緊急停止信号Ｓ２０が入力されると、駆動信号生成部３１へ第１停止信号Ｓ３２を出力する。また、緊急停止信号Ｓ２０が入力されていない場合、停止信号入力部３２は第１停止信号Ｓ３２の出力を停止する。

停止信号入力部３２から駆動信号生成部３１に第１停止信号Ｓ３２が入力されると、駆動信号生成部３１は、駆動指令Ｓ１１が入力されている場合であっても、駆動信号Ｓ３１の出力を停止する。このように、緊急停止指令部２０、停止信号入力部３２および駆動信号生成部３１により、緊急停止指令Ｓ１２が入力された際にモータ９への駆動電流Ｓ４１の供給を遮断する第１のＳＴＯ機能が実現される。

検知信号入力部３３には、後述する異常検出部４３から検知信号Ｓ４３が入力される。異常検出部４３から入力される検知信号Ｓ４３が後述する平常信号Ｓ４３１である場合、検知信号入力部３３は、第２停止信号Ｓ３３の出力を停止する。一方、異常検出部４３から入力される検知信号Ｓ４３が後述する異常信号Ｓ４３２である場合、検知信号入力部３３は、駆動信号生成部３１へ第２停止信号Ｓ３３を出力する。そして、検知信号入力部３３から駆動信号生成部３１に第２停止信号Ｓ３３が入力されると、駆動信号生成部３１は、駆動指令Ｓ１１が入力されている場合であっても、駆動信号Ｓ３１の出力を停止する。

インバータ部４０は、駆動信号生成部３１から入力される駆動信号Ｓ３１に基づいて、駆動電流Ｓ４１をモータ９に供給する。インバータ部４０は、スイッチング回路４１、温度センサ４２および異常検出部４３を有する。

スイッチング回路４１は、モータ９の各相に駆動電流を供給する複数のスイッチング素子を有する。本実施形態のスイッチング回路４１は、６個のスイッチング素子を有する。当該６個のスイッチング素子には、モータ９のＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各相について各１対（計３対）の駆動信号Ｓ３１が入力される。スイッチング回路４１は、各スイッチング素子の駆動タイミングを切り替えて、駆動電流Ｓ４１を生成する。これにより、モータ９の回転が制御される。

なお、本実施形態では、モータ９が３相モータであるため、スイッチング回路４１の有するスイッチング素子の数が６個となっている。本発明のモータ駆動装置は、単相モータ等の他の仕様のモータに駆動電流を供給するものであってもよい。その場合、スイッチング回路４１の有するスイッチング素子の数は、モータの種類によって異なる。

温度センサ４２は、スイッチング回路４１の温度を検知するセンサである。本実施形態の温度センサ４２は、スイッチング回路４１の６個のスイッチング素子と同じパッケージ内に備えられている。温度センサ４２は、検知したスイッチング回路４１の温度Ｓ４２を、異常検出部４３に出力する。

異常検出部４３は、モータ９の駆動状態に基づいて、演算部３０の検知信号入力部３３へ検知信号Ｓ４３を出力する。異常検出部４３は、モータ９が平常駆動状態であると判断すると、検知信号Ｓ４３として平常信号Ｓ４３１を出力する。また、異常検出部４３は、モータ９が異常状態であると判断すると、検知信号Ｓ４３として異常信号Ｓ４３２を出力する。

上述の様に、異常検出部４３から検知信号入力部３３へ異常信号Ｓ４３２が入力されると、検知信号入力部３３は、駆動信号生成部３１へ第２停止信号Ｓ３３を出力する。そして、検知信号入力部３３から駆動信号生成部３１に第２停止信号Ｓ３３が入力されると、駆動信号生成部３１は、駆動指令Ｓ１１が入力されている場合であっても、駆動信号Ｓ３１の出力を停止する。このように、異常検出部４３、検知信号入力部３３および駆動信号生成部３１により、モータ９が異常状態となった際にモータ９への駆動電流Ｓ４１の供給を遮断する保護機能が実現される。

ＳＴＯ機能によりモータ９への駆動電流が遮断された後に緊急停止指令Ｓ１２が解除されると、モータ９が再駆動する。モータ駆動装置１は、上記の保護機能を有する事により、再駆動時にモータ９が急加速などの異常状態に陥った場合に、モータ９への駆動電流Ｓ４１の供給を遮断する。これにより、モータ９の再駆動時における安全性が向上する。

本実施形態の異常検出部４３は、温度センサ４２が検出した温度Ｓ４２に基づいてモータ９が異常状態であるか平常駆動状態であるかを判断する。温度Ｓ４２が予め設定された閾値よりも低い温度である場合、異常検出部４３は、モータ９が平常駆動状態であると判断する。このとき、異常検出部４３は、０でない所定の電圧値を有する平常信号Ｓ４３１を出力する。また、温度Ｓ４２が予め設定された閾値よりも高い温度である場合、異常検出部４３は、モータ９が異常状態であると判断する。このとき、異常検出部４３は、平常信号Ｓ４３１と異なる０でない所定の電圧値を有する異常信号Ｓ４３２を出力する。

このように、モータが平常駆動状態である場合に、異常検出部４３が検知信号Ｓ４３の出力を停止するのではなく、平常信号Ｓ４３１を出力する。検知信号入力部３３は、検知信号Ｓ４３が入力されない場合、駆動信号生成部３１へ第２停止信号Ｓ３３を出力する。検知信号Ｓ４３が入力されない場合、異常検出部４３を含むインバータ部４０が駆動停止していたり、異常検出部４３や異常検出部４３と検知信号入力部３３との間において検知信号Ｓ４３の信号ラインに障害が発生していたりすることが想定される。

このような場合に検知信号入力部３３が第２停止信号Ｓ３３を出力することにより、駆動信号生成部３１が、駆動していないインバータ部４０に対して駆動信号Ｓ３１を出力することを防止できる。また、異常検出部４３が異常状態を検知不可能な状態のまま、駆動信号生成部３１がインバータ部４０に対して駆動信号Ｓ３１を出力し、モータが異常状態のまま駆動し続けることをより抑制できる。

なお、平常信号Ｓ４３１および異常信号Ｓ４３２を含む検知信号Ｓ４３は、電圧信号ではなく、電流信号であってもよい。その場合、平常信号Ｓ４３１は０でない所定の電流値を有する信号であり、異常信号Ｓ４３２は平常信号Ｓ４３１と異なる０でない所定の電流値を有する信号となる。

駆動信号遮断部５０は、演算部３０の駆動信号生成部３１とインバータ部４０のスイッチング回路４１との間において、駆動信号Ｓ３１の信号ライン上に設けられる信号遮断回路である。駆動信号遮断部５０は、緊急停止指令部２０から緊急停止信号Ｓ２０が入力されると、駆動信号生成部３１とスイッチング回路４１との間において駆動信号Ｓ３１の信号ラインを遮断する。

駆動信号遮断部５０は、ハードウェア的に駆動信号Ｓ３１の信号ラインを遮断する。そのため、緊急停止指令部２０から出力された緊急停止信号Ｓ２０が停止信号入力部３２と駆動信号遮断部５０とに同時に入力された場合、駆動信号生成部３１がソフトウェア的に駆動信号Ｓ３１の出力を停止するよりも速く、駆動信号遮断部５０が駆動信号Ｓ３１の信号ラインを遮断できる。これにより、演算部３０のみに緊急停止信号Ｓ２０が入力される場合と比べ、より迅速に駆動電流Ｓ４１の供給を停止できる。

このように、緊急停止指令部２０および駆動信号遮断部５０により、緊急停止指令Ｓ１２が入力された際にモータ９への駆動電流Ｓ４１の供給を遮断する第２のＳＴＯ機能が実現される。

また、本実施形態では、異常検出部４３から出力される検知信号Ｓ４３は、演算部３０を構成するマイクロコントローラの優先ポートに入力される。これにより、検知信号Ｓ４３の入力による演算部３０の動作は、演算部３０が行う他の全ての動作よりもハードウェア的に優先される。すなわち、演算部３０は、検知信号Ｓ４３として異常信号Ｓ４３２が入力されると、演算部３０が行う他の全ての動作よりも優先して駆動信号Ｓ３１の出力を停止する。したがって、モータ９が異常状態に陥った際に、迅速にモータ９を停止できる。

＜１−２．演算部の動作について＞
次に、演算部３０の動作について図２を参照しつつ説明する。図２は、モータ９の使用時におけるモータ駆動装置１の演算部３０の動作の流れを示したフローチャートである。

図２に示すように、モータ駆動装置１が起動すると、まず、演算部３０は、駆動指令Ｓ１１が駆動信号生成部３１に入力されたか否かを判断する（ステップＳＴ１０１）。駆動指令Ｓ１１がオフである場合、再びステップＳＴ１０１へ戻り、待機状態となる。また、駆動指令Ｓ１１がオンになると、駆動信号生成部３１は、駆動信号Ｓ３１の算出および出力を開始する（ステップＳＴ１０２）。

駆動信号Ｓ３１の出力を行っている間、演算部３０は、停止信号入力部３２に緊急停止信号Ｓ２０が入力されているか否かを判断する（ステップＳＴ１０３）。ステップＳＴ１０３において停止信号入力部３２に緊急停止信号Ｓ２０が入力されていない場合、次に、演算部３０は、検知信号入力部３３に異常信号Ｓ４３２が入力されているか否かを判断する（ステップＳＴ１０４）。ステップＳＴ１０４において検知信号入力部３３に異常信号Ｓ４３２が入力されていない場合、続いて、演算部３０は、駆動信号生成部３１に駆動指令Ｓ１１が入力されているか否か、すなわち、駆動指令Ｓ１１がオンであるか否かを判断する（ステップＳＴ１０５）。

ステップＳＴ１０５において、引き続き駆動指令Ｓ１１がオンであると演算部３０が判断した場合、ステップＳＴ１０３に戻る。ステップＳＴ１０３〜ステップＳＴ１０５を繰り返すことにより、駆動信号Ｓ３１を出力している間ずっと、緊急停止信号Ｓ２０の入力、異常信号Ｓ４３２の入力、および駆動指令の終了などの駆動電流Ｓ４１の供給を停止すべき事態が発生していないか否かを監視し続ける。

ステップＳＴ１０５において、駆動指令Ｓ１１がオフとなり、駆動信号生成部３１への駆動指令Ｓ１１の入力が停止すると、駆動信号生成部３１は駆動信号Ｓ３１の出力を停止する（ステップＳＴ１０６）。そして、ステップＳＴ１０１へと戻る。

駆動信号Ｓ３１の出力を行っている間にモータ駆動装置１に緊急停止指令Ｓ１２が入力された場合、緊急停止指令部２０が緊急停止信号Ｓ２０を停止信号入力部３２へ出力する。これにより、ステップＳＴ１０３において、演算部３０は、緊急停止信号Ｓ２０が入力されたと判断する。その場合、停止信号入力部３２が駆動信号生成部３１へ第１停止信号Ｓ３２を出力することにより、駆動信号生成部３１は駆動信号Ｓ３１の出力を停止する（ステップＳＴ１０７）。

その結果、スイッチング回路４１に駆動信号Ｓ３１が入力されず、モータ９への駆動電流Ｓ４１の供給が停止する。すなわち、第１のＳＴＯ機能が働くことにより、モータ９への駆動電流Ｓ４１の供給が停止する。

なお、本実施形態では、緊急停止指令部２０は、緊急停止信号Ｓ２０を停止信号入力部３２へ出力するのと同時に、駆動信号遮断部５０へも出力する。これにより、第２のＳＴＯ機能が働き、モータ９への駆動電流Ｓ４１の供給が停止する。このように、本実施形態のモータ駆動装置１は、２つのＳＴＯ機能を有する事により、モータ９の使用時の安全性を向上させている。

その後、演算部３０は、緊急停止信号Ｓ２０が解除されたか否かを判断する（ステップＳＴ１０８）。ステップＳＴ１０８において、緊急停止信号Ｓ２０が依然入力されている場合、ステップＳＴ１０８を繰り返す。すなわち、演算部３０は、緊急停止信号Ｓ２０が解除されるまで待機状態となる。そして、緊急停止信号Ｓ１２が解除されると、演算部３０は、駆動指令Ｓ１１が入力されているか否かを判断する（ステップＳＴ１０９）。

緊急停止信号Ｓ１２が解除された際に、駆動指令Ｓ１１がオフになっている場合、ステップＳＴ１０９からステップＳＴ１０１へと戻る。また、緊急停止信号Ｓ１２が解除された際に、駆動指令Ｓ１１がオンである場合、駆動信号生成部３１は、駆動信号Ｓ３１の出力を再開する（ステップＳＴ１１０）。そして、ステップＳＴ１０３へと戻る。

駆動信号Ｓ３１の出力を行っている間にモータ９に異常が生じた場合（本実施形態においては、温度センサ４２の検出した温度が閾値よりも高い温度である場合）、異常検出部４３が演算部３０へ異常信号Ｓ４３２を出力する。これにより、ステップＳＴ１０４において、演算部３０は、異常信号Ｓ４３２が入力されたと判断する。このとき、検知信号入力部３３が駆動信号生成部３１へ第２停止信号Ｓ３３を出力することにより、駆動信号生成部３１は駆動信号Ｓ３１の出力を停止すると同時に、アラームを出力する（ステップＳＴ１１１）。演算部３０がアラームを出力すると、例えば、アラーム音が鳴ったり、アラームランプが点灯するなど、作業者がモータ９の異常状態を認知できる状態となる。

このように、このモータ駆動装置１では、モータ９に異常が生じた場合に、保護機能が働く。すなわち、ＳＴＯ機能によりモータ９の駆動が停止した後において、再駆動時にモータ９の挙動が不安定になるのを、当該保護機能によって抑制できる。これにより、モータ９の使用時の安全性をより向上できる。

ステップＳＴ１１１において駆動信号Ｓ３１の出力が停止すると、演算部３０は、駆動指令Ｓ１１がオフとなったか否かを判断する（ステップＳＴ１１２）。ステップＳＴ１１２において、駆動指令Ｓ１１が依然入力されている場合、ステップＳＴ１１２を繰り返す。すなわち、演算部３０は、駆動指令Ｓ１１がオフになるまで待機状態となる。そして、駆動指令Ｓ１１がオフになると、演算部３０は、アラームの出力を停止し、アラームをリセットする（ステップＳＴ１１３）。そして、ステップＳＴ１０１へと戻る。

ステップＳＴ１１１〜ＳＴ１１３により、演算部３０に異常信号Ｓ４３２が入力された場合、駆動指令Ｓ１１が一旦オフとなった後で駆動指令Ｓ１１が再入力された場合に限り、演算部３０は駆動信号Ｓ３１を出力できる。異常信号Ｓ４３２が演算部３０に入力された場合、その時点で入力されている駆動指令Ｓ１１に従って再度駆動信号Ｓ３１を出力したとしても、モータ９が再度異常状態となる可能性が高い。そのため、異常信号Ｓ４３２の入力後は、駆動指令Ｓ１１を一旦オフし、再入力させることにより、緊急停止後にモータ９が異常状態となることを防止できる。

すなわち、ＳＴＯ機能によりモータ９の駆動が停止した後において、再駆動時にモータ９の挙動が不安定になるのを、より抑制できる。これにより、モータ９の使用時の安全性をさらに向上できる。

＜２．変形例＞
以上、本発明の例示的な実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態には限定されない。

図３は、一変形例に係るモータ駆動装置１Ａの構成を示すブロック図である。モータ駆動装置１Ａは、緊急停止指令部２０Ａ、演算部３０Ａ、インバータ部４０Ａ、駆動信号遮断部５０Ａおよびスイッチ部６０Ａを有する。

図３の例では、スイッチング回路４１Ａは、シャント抵抗（図示せず）を有する。異常検出部４３Ａには、当該シャント抵抗における電圧降下の電圧値であるシャント電圧Ｓ４１１Ａが入力される。これにより、モータ９Ａからシャント抵抗へモータ電流Ｓ９Ａが流れ込むことにより、異常検出部４３Ａは、モータ９Ａに流れる電流値を検出できる。異常検出部４３Ａは、シャント電圧Ｓ４１１Ａが予め設定された閾値を超えた場合にモータ９Ａが異常状態であると判断する。

なお、インバータ部４０Ａがシャント抵抗に代えて電流センサを有してもよい。その場合、当該電流センサが、モータ電流Ｓ９Ａの電流値を検出し、当該電流値を信号として異常検出部４３Ａへ入力する。そして、異常検出部４３Ａは、電流センサの検出したモータ電流Ｓ９Ａの電流値が予め設定された閾値を超えた場合にモータ９Ａが異常状態であると判断する。

異常検出部４３Ａは、モータ９Ａが平常駆動状態であると判断すると、検知信号Ｓ４３Ａとして平常信号Ｓ４３１Ａを出力する。また、異常検出部４３Ａは、モータ９Ａが異常状態であると判断すると、検知信号Ｓ４３Ａとして異常信号Ｓ４３２Ａを出力する。なお、平常信号Ｓ４３１Ａは０でない所定の電圧値を有する電圧信号であり、異常信号Ｓ４３２Ａは平常信号Ｓ４３１Ａよりも大きい所定の電圧値を有する電圧信号である。

スイッチ部６０Ａは、ＮＰＮ型のトランジスタ６１Ａを有する。トランジスタ６１Ａのベースには、緊急停止指令部２０Ａから緊急停止信号Ｓ２０Ａが入力される。トランジスタ６１Ａのコレクタは、異常検出部４３Ａと演算部３０Ａの検知信号入力部３３Ａとの間において検知信号Ｓ４３Ａの信号ラインに接続される。また、トランジスタ６１Ａのエミッタは接地される。

スイッチ部６０Ａに緊急停止指令部２０Ａから緊急停止信号Ｓ２０Ａが入力されると、トランジスタ６１Ａのコレクタからエミッタへと電流が流れる。これにより、検知信号入力部３３Ａに入力される検知信号Ｓ４３Ａの電圧値が低下する。モータ９Ａの平常駆動状態において、スイッチ部６０Ａに緊急停止信号Ｓ２０Ａが入力されると、検知信号入力部３３Ａに入力される検知信号Ｓ４３は、平常信号Ｓ４３１Ａから、平常信号Ｓ４３１Ａよりも小さい所定の電圧値を有する停止信号Ｓ４３３Ａへと変化する。

検知信号入力部３３Ａは、検知信号Ｓ４３Ａが停止信号Ｓ４３３Ａであると判断すると、駆動信号生成部３１Ａへ第２停止信号Ｓ３３Ａを出力する。これにより、駆動信号生成部３１Ａは、駆動指令Ｓ１１Ａが入力されている場合であっても、駆動信号Ｓ３１Ａの出力を停止する。

このように、図３の例では、緊急停止指令部２０、検知信号入力部３３、異常検出部４３およびスイッチ部６０Ａにより、緊急停止指令Ｓ１２Ａが入力された際にモータ９Ａへの駆動電流Ｓ４１Ａの供給を遮断する第３のＳＴＯ機能が実現される。３つのＳＴＯ機能を有することにより、モータ９Ａの使用時における安全性をより向上できる。

なお、図３の例では、検知信号Ｓ４３Ａが電圧信号であったが、検知信号Ｓ４３Ａが電流信号であってもよい。その場合、スイッチ部６０Ａは、緊急停止指令Ｓ１２Ａが入力されると、検知信号Ｓ４３Ａの電流値を変化させる。

図４は、他の変形例に係るモータ駆動装置１Ｂの構成を示すブロック図である。モータ駆動装置１Ｂは、緊急停止指令部２０Ｂ、演算部３０Ｂ、インバータ部４０Ｂおよび駆動信号遮断部５０Ｂを有する。

異常検出部４３Ｂは、モータ９Ｂが平常駆動状態であると判断すると、検知信号Ｓ４３Ｂの出力を停止する。また、異常検出部４３Ｂは、モータ９Ｂが異常状態であると判断すると、演算部３０Ｂの検知信号入力部３３Ｂと駆動信号遮断部５０Ｂとに対し、検知信号Ｓ４３Ｂとして異常信号Ｓ４３２Ｂを出力する。このように、異常検出部４３Ｂは、モータ９Ｂが平常駆動状態である場合に、検知信号Ｓ４３Ｂとして０でない電流値または電圧値を有する平常信号を出力する代わりに、検知信号Ｓ４３Ｂの出力を停止してもよい。

異常信号Ｓ４３２Ｂが駆動信号遮断部５０Ｂに入力されると、駆動信号遮断部５０Ｂは、演算部３０Ｂの駆動信号生成部３１Ｂとインバータ部４０Ｂのスイッチング回路４１Ｂとの間において、駆動信号Ｓ３１Ｂの信号ラインを遮断する。これにより、演算部３０Ｂのみに異常信号Ｓ４３２Ｂが入力される場合と比べ、モータ９Ｂが異常状態に陥った際に、より確実にモータ９Ｂへの駆動電流Ｓ４１Ｂの供給を停止できる。すなわち、モータ９Ｂの使用時における安全性をより向上できる。

図５は、他の変形例に係るモータ駆動装置１Ｃの構成を示すブロック図である。モータ駆動装置１Ｃは、緊急停止指令部２０Ｃ、演算部３０Ｃ、インバータ部４０Ｃおよび駆動信号遮断部５０Ｃを有する。

図５の例では、インバータ部４０Ｃは、スイッチング回路４１Ｃ、温度センサ４２Ｃ、異常検出部４３Ｃおよびインバータ遮断部４４Ｃを有する。インバータ遮断部４４Ｃは、インバータ部４０Ｃの内部であって、演算部３０Ｃの駆動信号生成部３１Ｃとスイッチング回路４１Ｃとの間における駆動信号Ｓ３１Ｃの信号ライン上に設けられる。

異常検出部４３Ｃは、温度センサ４２Ｃから入力される温度Ｓ４２Ｃに基づいてモータ９Ｃが異常状態であると判断すると、演算部３０Ｃの検知信号入力部３３Ｃと、インバータ遮断部４４Ｃとに検知信号Ｓ４３として異常信号Ｓ４３２Ｃを出力する。インバータ遮断部４４Ｃは、異常検出部４３Ｃから異常信号Ｓ４３２Ｃが入力されると、駆動信号生成部３１Ｃとスイッチング回路４１Ｃとの間において駆動信号Ｓ３１Ｃの信号ラインを遮断する。これにより、演算部３０Ｃのみに検知信号Ｓ４３Ｃが入力される場合と比べ、モータ９Ｃが異常状態に陥った際に、より確実にモータ９Ｃへの駆動電流Ｓ４１Ｃの供給を停止できる。すなわち、モータ９Ｃの使用時における安全性をより向上できる。

また、上記の実施形態では、緊急停止信号が演算部と駆動信号遮断部との両方に入力されることにより、第１のＳＴＯ機能および第２のＳＴＯ機能の２つのＳＴＯ機能が実現されたが、本発明はこの限りではない。緊急停止信号は、演算部と駆動信号遮断部とのいずれか一方のみに入力されてもよい。その場合であっても、第１のＳＴＯ機能および第２のＳＴＯ機能のいずれか一方のＳＴＯ機能が実現される。

また、上記の実施形態や変形例では、異常検出部は少なくとも演算部に検知信号を出力したが、本発明はこの限りではない。異常検出部は、駆動信号遮断部のみに検知信号を出力してもよい。すなわち、異常検出部は、演算部および駆動信号遮断部の少なくとも一方に検知信号を出力すればよい。これにより、モータが異常状態に陥った際に、モータへの駆動電流の供給を停止できる。

また、上記の実施形態や変形例に登場した各要素を、矛盾が生じない範囲で、適宜に組み合わせてもよい。

本発明は、モータ駆動装置に利用できる。

１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ モータ駆動装置
９，９Ａ，９Ｂ，９Ｃ モータ
２０，２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ 緊急停止指令部
３０，３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ 演算部
３１，３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃ 駆動信号生成部
３２ 停止信号入力部
３３，３３Ａ，３３Ｂ，３３Ｃ 検知信号入力部
４０，４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃ インバータ部
４１，４１Ｂ，４１Ｃ スイッチング回路
４２，４２Ｃ 温度センサ
４３，４３Ａ，４３Ｂ，４３Ｃ 異常検出部
４４Ｃ インバータ遮断部
５０，５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃ 駆動信号遮断部
６０Ａ スイッチ部
６１Ａ トランジスタ
Ｓ９Ａ モータ電流
Ｓ１１，Ｓ１１Ａ 駆動指令
Ｓ１２，Ｓ１２Ａ 緊急停止指令
Ｓ２０，Ｓ２０Ａ 緊急停止信号
Ｓ３１，Ｓ３１Ａ，Ｓ３１Ｂ，Ｓ３１Ｃ 駆動信号
Ｓ３２ 第１停止信号
Ｓ３３，Ｓ３３Ａ 第２停止信号
Ｓ４１，Ｓ４１Ａ，Ｓ４１Ｂ，Ｓ４１Ｃ 駆動電流
Ｓ４１１Ａ シャント電圧
Ｓ４２，Ｓ４２Ｃ 温度
Ｓ４３，Ｓ４３Ａ，Ｓ４３Ｂ 検知信号
Ｓ４３１，Ｓ４３１Ａ 平常信号
Ｓ４３２，Ｓ４３２Ａ，Ｓ４３２Ｂ，Ｓ４３２Ｃ 異常信号
Ｓ４３３Ａ 停止信号

Claims (10)

1. モータに駆動電流を供給するモータ駆動装置であって、
   前記モータの各相に駆動電流を供給する複数のスイッチング素子を有するインバータ部と、
   外部から入力される駆動指令に基づいて、前記スイッチング素子に駆動信号を出力する演算部と、
   前記演算部と前記インバータ部との間において、前記駆動信号の信号ライン上に設けられる駆動信号遮断部と、
   前記モータの駆動状態に基づいて、前記演算部および前記駆動信号遮断部の少なくとも一方に検知信号を出力する、異常検出部と、
   を有し、
   前記異常検出部は、前記モータが異常状態であると判断すると、前記演算部および前記駆動信号遮断部の少なくとも一方へ、前記検知信号として異常信号を出力し、
   前記駆動信号遮断部は、緊急停止信号および前記異常信号の少なくとも一方が入力されると、前記演算部と前記インバータ部との間において前記駆動信号の信号ラインを遮断し、
   前記演算部は、前記緊急停止信号および前記異常信号の少なくとも一方が入力されると前記駆動信号の出力を停止する、モータ駆動装置。
2. 請求項１に記載のモータ駆動装置であって、
   前記演算部は、前記異常信号が入力されると、前記演算部が行う他の全ての動作よりも優先して前記駆動信号の出力を停止する、モータ駆動装置。
3. 請求項１または請求項２に記載のモータ駆動装置であって、
   前記インバータ部が前記異常検出部を有する、モータ駆動装置。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のモータ駆動装置であって、
   前記異常検出部は、前記モータに流れる電流値、または、前記スイッチング素子の発熱温度を検出し、検出された前記電流値または前記発熱温度が予め設定された閾値を超えた場合に前記異常信号を出力する、モータ駆動装置。
5. 請求項１ないし請求項４のいずれかに記載のモータ駆動装置であって、
   前記異常検出部は、前記モータが平常駆動状態であると判断すると、前記検知信号として平常信号を出力し、
   前記平常信号は、０でない所定の電圧値あるいは０でない所定の電流値を有する信号であり、
   前記異常信号は、前記平常信号と異なる０でない所定の電圧値、あるいは、前記平常信号と異なる０でない所定の電流値を有する信号である、モータ駆動装置。
6. 請求項５に記載のモータ駆動装置であって、
   前記異常検出部と前記演算部との間において前記検知信号の信号ラインに接続されるスイッチ部
   をさらに有し、
   前記スイッチ部は、前記緊急停止信号が入力されると、前記検知信号の電流値または電圧値を変化させる、モータ駆動装置。
7. 請求項６に記載のモータ駆動装置であって、
   前記スイッチ部は、ＮＰＮ型トランジスタであり、
   前記トランジスタのベースには、前記緊急停止信号が入力され、
   前記トランジスタのコレクタは、前記異常検出部と前記演算部との間において前記検知信号の信号ラインに接続され、
   前記トランジスタのエミッタは、接地され、
   前記緊急停止信号から前記トランジスタに前記緊急停止信号が入力されると、前記検知信号が、前記平常信号よりも電圧値が低下した停止信号となり、
   前記演算部は、前記検知信号が前記停止信号であると判断すると、前記駆動信号の出力を停止する、モータ駆動装置。
8. 請求項１ないし請求項７のいずれかに記載のモータ駆動装置であって、
   前記演算部に前記異常信号が入力された場合、前記駆動指令が一旦オフとなった後で前記駆動指令が再入力された場合に限り、前記演算部は前記駆動信号を出力する、モータ駆動装置。
9. 請求項１ないし請求項８のいずれかに記載のモータ駆動装置であって、
   前記モータが異常状態であると前記異常検出部が判断すると、前記インバータ部は、前記モータへの前記駆動電流の供給を停止する、モータ駆動装置。
10. 請求項９に記載のモータ駆動装置であって、
    前記インバータ部は、
    前記モータが異常状態であると前記異常検出部が判断すると、前記演算部から前記スイッチング素子に入力される前記駆動信号を遮断するインバータ遮断部
    をさらに有する、モータ駆動装置。

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