JP2018182988A - Motor driving device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えば自動車用ダンパ等に適用可能なモータ駆動装置に関する。 The present invention relates to a motor drive device applicable to, for example, a damper for an automobile.
従来より、電磁力により減衰力を発生させるいわゆる電磁ダンパ装置(電磁サスペンション装置)が知られている。この電磁ダンパ装置は、車体側と車輪側のうち一方側に設けられた磁石部材と、他方側に設けられたコイル部材とを有し、車輪の上下方向の力を受けてコイル部材と磁石部材とが相対的に変位することにより生じる電磁力によって減衰力を発生させるモータを備える。モータには、例えば、リニアモータや回転モータが用いられる(例えば特許文献1参照)。 Conventionally, a so-called electromagnetic damper device (electromagnetic suspension device) that generates a damping force by an electromagnetic force is known. This electromagnetic damper device has a magnet member provided on one side of the vehicle body side and the wheel side, and a coil member provided on the other side, and receives a force in the vertical direction of the wheel to receive the coil member and the magnet member. And a motor generating a damping force by an electromagnetic force generated by relative displacement of As a motor, for example, a linear motor or a rotary motor is used (see, for example, Patent Document 1).
この種の電磁ダンパ装置は、典型的には、U、V、Wの3相の巻線を備えたモータと、これら3相の各巻線にインバータによって正弦波でなる電圧を印加してモータをPWM(Pulse Width Modulation)制御する駆動回路とを有する。コイル部材に流れる電流量によって、その減衰力を調整することが可能であり、例えば、バッテリ電源を使って積極的にコイル部材に電流を流すことで、大きな減衰力を得ることができる(例えば特許文献2参照)。 In this type of electromagnetic damper device, a motor is typically provided with three-phase windings of U, V, and W, and a voltage of a sine wave is applied to each of the three-phase windings by an inverter. And a drive circuit that performs PWM (Pulse Width Modulation) control. The damping force can be adjusted by the amount of current flowing through the coil member, and a large damping force can be obtained, for example, by positively supplying a current to the coil member using a battery power supply (for example, a patent) Reference 2).
特許文献2に記載のように従来の電磁ダンパ装置においては、インバータ回路とモータとが直接的に接続されている。このため、例えば外部電源(バッテリ)が喪失すると、モータの各相の電磁コイルがオープン状態となり、その結果、モータがフリー状態になることでダンパ機能が喪失するという問題がある。
As described in
以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、電源喪失時においても所定のダンパ機能を確保することができるモータ駆動装置を提供することにある。 In view of the above circumstances, an object of the present invention is to provide a motor drive device capable of securing a predetermined damper function even when power is lost.
上記目的を達成するため、本発明の一形態に係るモータ駆動装置は、第1の位相を有する第1の駆動電流が通電可能な第1のコイル部と、前記第1の位相と異なる第2の位相を有する第2の駆動電流が通電可能な第2のコイル部と、前記第1及び第2の位相と異なる第3の位相を有する第3の駆動電流が通電可能な第3のコイル部とを含むモータを駆動するモータ駆動装置であって、駆動回路と、スイッチ回路とを具備する。
上記駆動回路は、上記第1のコイル部に電気的に接続可能な第1の出力端子と、上記第2のコイル部に電気的に接続可能な第2の出力端子と、上記第3のコイル部に電気的に接続可能な第3の出力端子とを有する。上記駆動回路は、上記第1〜第3の出力端子を介して上記第1〜第3のコイル部へそれぞれ供給される上記第1〜第3の駆動電流を生成する。
上記スイッチ回路は、上記モータと上記駆動回路との間に介装される。上記スイッチ回路は、上記第1〜第3の出力端子と上記第1〜第3のコイル部との間を各々接続する接続状態と、上記第1〜第3の出力端子と上記第1〜第3のコイル部との間を各々遮断し上記第1〜第3のコイル部を相互に短絡させる短絡状態とを選択的に切り替え可能に構成される。
In order to achieve the above object, a motor drive device according to an aspect of the present invention includes a first coil portion to which a first drive current having a first phase can be supplied, and a second coil portion different from the first phase. A second coil portion capable of conducting a second drive current having a phase of 3 and a third coil portion capable of conducting a third drive current having a third phase different from the first and second phases. A motor drive device for driving a motor including the drive circuit and the switch circuit.
The drive circuit includes a first output terminal electrically connectable to the first coil portion, a second output terminal electrically connectable to the second coil portion, and the third coil. And a third output terminal electrically connectable to the part. The drive circuit generates the first to third drive currents respectively supplied to the first to third coil parts via the first to third output terminals.
The switch circuit is interposed between the motor and the drive circuit. The switch circuit has a connection state in which the first to third output terminals and the first to third coil portions are connected to each other, the first to third output terminals, and the first to third output terminals. It is configured to be selectively switchable between a short circuit state in which the first to third coil sections are mutually short-circuited by interrupting the coil sections 3 and 3 respectively.
上記モータ駆動装置において、スイッチ回路が短絡状態のとき、電磁コイルを構成する各相のコイル部は相互に短絡状態になるため、電磁コイルに対する磁性体部の相対変位の際、電磁誘導により各コイル部に誘導起電力が発生し、上記相対変位を阻害する所定の電磁力が生じる。したがって、例えば外部電源の喪失時においても、スイッチ回路が短絡状態に切り替えられることで、モータによる所定のダンパ機能が確保される。 In the motor drive device described above, when the switch circuit is in a short circuited state, the coil portions of the respective phases constituting the electromagnetic coil are in a shorted state with each other. An induced electromotive force is generated in the part to generate a predetermined electromagnetic force that inhibits the relative displacement. Therefore, even when the external power supply is lost, for example, the switch circuit is switched to the short circuit state, whereby a predetermined damper function by the motor is secured.
上記モータ駆動装置は、上記駆動回路への電源供給を監視する電源監視部をさらに具備してもよい。上記電源監視部は、上記駆動回路への電源供給が遮断されたとき、上記接続状態から上記短絡状態へ切り替えるための第1の切替信号を上記スイッチ回路へ出力する。
これにより、電源遮断時にスイッチ回路が短絡状態へ自動的に切り替えられるため、外部電源の喪失時においても所期のダンパ機能が確保される。
The motor drive device may further include a power supply monitoring unit that monitors power supply to the drive circuit. The power supply monitoring unit outputs, to the switch circuit, a first switching signal for switching the connection state to the short circuit state when the power supply to the drive circuit is cut off.
As a result, the switch circuit is automatically switched to the short circuit state when the power is shut off, so that the intended damper function is secured even when the external power is lost.
上記電源監視部は、上記駆動回路への電源供給が再開されたとき、上記短絡状態から上記接続状態へ切り替えるための第2の切替信号を上記スイッチ回路へ出力するように構成されてもよい。
これにより、電源復旧時においてスイッチ回路を接続状態へ自動的に復帰させることができる。
The power supply monitoring unit may be configured to output a second switching signal for switching from the short circuit state to the connection state to the switch circuit when power supply to the drive circuit is resumed.
Thus, the switch circuit can be automatically returned to the connected state when the power is restored.
上記モータ駆動装置は、上記駆動回路及び上記スイッチ回路を制御する制御回路をさらに具備してもよい。上記制御回路は、上記第1〜第3の駆動電流がゼロのときに、上記スイッチ回路を上記短絡状態から上記接続状態へ切り替えるように構成される。
これにより、短絡状態から接続状態への切り替え時において第1〜第3の出力端子とスイッチ回路との間におけるアーク等の発生を防止し、スイッチ回路の保護を図ることができる。
The motor drive device may further include a control circuit that controls the drive circuit and the switch circuit. The control circuit is configured to switch the switch circuit from the short circuit state to the connection state when the first to third drive currents are zero.
As a result, when switching from the short-circuited state to the connected state, the occurrence of an arc or the like between the first to third output terminals and the switch circuit can be prevented, and the switch circuit can be protected.
以上述べたように、本発明によれば、電源喪失時においても所定のダンパ機能を確保することができる。 As described above, according to the present invention, a predetermined damper function can be secured even when the power is lost.
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
<第1の実施形態>
図1は、本発明の第1の実施形態に係るモータ駆動装置1を備えた電磁ダンパ装置100の構成を概略的に示すブロック図である。
First Embodiment
FIG. 1 is a block diagram schematically showing a configuration of an
[モータ駆動装置]
本実施形態のモータ駆動装置1は、モータ10を駆動する駆動回路20と、スイッチ回路30とを備える。モータ駆動装置1はさらに、制御回路40と、電源監視部50とを備える。
[Motor drive unit]
The
電磁ダンパ装置100は、車両の各車輪に設置される電磁サスペンション装置として構成され、車輪の上下方向の振動を電磁力により減衰させることで、車体の姿勢を安定に維持し、乗員に快適な乗り心地や安定した操縦性を提供するためのものである。
The
モータ10は、リニアモータあるいは回転モータで構成され、本実施形態では後述するように円筒型リニアモータで構成される。モータ10は、3相モータで構成され、位相が各々120°異なる3相の駆動電流が通電可能な電磁コイル11を有する。電磁コイル11は、U相(第1の位相)の第1の駆動電流が通電可能な第1のコイル部11Aと、V相(第2の位相)の第2の駆動電流が通電可能な第2のコイル部11Bと、W相(第3の位相)の第3の駆動電流が通電可能な第3のコイル部11Cとを含む。
The
図2は、駆動回路20の概略構成図である。
FIG. 2 is a schematic block diagram of the
図2に示すように、駆動回路20は、モータ10を駆動する回路であって、外部電源としてのバッテリEに接続された3相インバータ回路で構成される。駆動回路20は、モータ10の3相のコイル部11A,11B,11Cにそれぞれ対応したスイッチング素子211,212,221,222,231,232を有する。これらのスイッチング素子は、本実施形態ではMOSFETで構成される。
As shown in FIG. 2, the
スイッチング素子211,212,221,222,231,232は、制御回路40からの制御信号によりオン・オフ制御されることで、第1の駆動電流(U相)、第2の駆動電流(V相)、第3の駆動電流(W相)をそれぞれ生成する。駆動回路20は、スイッチ回路30を介して第1〜第3の駆動電流をモータ10の第1〜第3のコイル部11A〜11Cへそれぞれ出力する第1〜第3の出力端子24A,24B,24Cを有する。
The
駆動回路20は、各車輪について各々独立した回路で構成されるが、これに限られず、一部の車輪については共通の回路で構成されてもよい。
Although the
制御回路40は、CPUやメモリ等を含むコンピュータで構成される。制御回路40は、車輪のばね下やばね上等に設置される複数の図示しない加速度センサの出力に基づいて、モータ10の各コイル部へ供給される第1〜第3の駆動電流を生成するための制御信号を駆動回路20へ出力する。
The
より具体的に、制御回路40は、車両の上下振動を抑制するようにモータ10の制御量を算出する論理演算部として構成される。演算方法は特に限定されず、例えば、ばね下加速度信号及びばね上加速度信号を車輪ごとに入力し、各加速度信号に積分処理やフィルタリング処理を施してばね下速度及びばね上速度を求め、これらばね下速度及びばね上速度に各々所定のゲインを乗じた値の和を上記制御量として算出する。この制御量は、モータ10への通電制御量に相当し、車輪ごとに独立して算出される。
More specifically, the
制御回路40はさらに、上記制御量に応じたパルス幅で駆動回路20のスイッチング素子211,212,221,222,231,232をオン・オフ制御する。これにより駆動回路20において、バッテリEの電源電圧を基に第1〜第3の駆動電流が生成される。モータ10からの発電電流が目標通電量に対して多ければ、その差分だけバッテリEに回生電流が流れ、逆に、モータ10からの発電電流が目標通電量に対して少なければ、その差分だけバッテリEからモータ10に通電される。
The
なお、バッテリEは、図示しない発電機(オルタネータ)に電気的に接続されており、図示しないエンジンの始動によりバッテリEは充電可能に構成される。 The battery E is electrically connected to a generator (alternator) not shown, and the battery E is configured to be chargeable by starting the engine not shown.
図3は、スイッチ回路30の概略構成図である。
FIG. 3 is a schematic block diagram of the
スイッチ回路30は、モータ10と駆動回路20との間に介装され、モータ10と駆動回路20との間を電気的に接続するオン状態(接続状態)と、モータ10と駆動回路20との間を電気的に遮断するオフ状態(短絡状態)とを選択的に切り替えることが可能に構成される。
The
図3に示すように、スイッチ回路30は、各相に対応する3つの固定接点31A,31B,31C及び3つの可動接点32A,32B,32Cを有する。固定接点31A〜31Cは、短絡ライン33を介して相互に電気的に接続されており、可動接点32A〜32Cは、第1〜第3のコイル部11A〜11Cにそれぞれ電気的に接続される。
As shown in FIG. 3, the
スイッチ回路30がオン状態のとき、可動接点32A〜32Cは、図3において実線で示すように第1〜第3の出力端子24A〜21Cにそれぞれ接続される。これにより、駆動回路20からモータ10のコイル部11A〜11Cへ第1〜第3の駆動電流がそれぞれ供給される。
When the
一方、スイッチ回路30がオフ状態のとき、可動接点32A〜32Cは、図3において二点鎖線で示すように、固定接点31A〜31Cへそれぞれ接続される。これにより、モータ10の各コイル部11A〜11Cは、駆動回路20(出力端子24A〜21C)と遮断されるとともに、短絡ライン33を介して相互に接続される。
On the other hand, when the
可動接点32A〜32Cは、典型的には、メカニカルスイッチや電磁スイッチ等で構成される。この場合、出力端子24A、固定接点31A及び可動接点32Aは相互にユニット化されたスイッチ部SAで構成することができる。同様に、出力端子24C、固定接点31B及び可動接点32Bはスイッチ部SBで、また、出力端子21C、固定接点31C及び可動接点32Cはスイッチ部SCで、それぞれ構成される。なお、これらスイッチ部SA〜SCは、MOSFET等の半導体スイッチング素子で構成されてもよい。
The
本実施形態においてスイッチ回路30は、電源監視部50の出力に基づいて、オン状態とオフ状態との間で切り替えられるように構成される。電源監視部50は、バッテリEから駆動回路20への給電を監視し、給電が継続しているときはスイッチ回路30をオン状態に維持し、給電が停止したときはスイッチ回路30をオン状態からオフ状態へ切り替える第1の切替信号をスイッチ回路30へ出力する。また、電源監視部50は、駆動回路20への電源供給が再開されたとき、オフ状態からオン状態へ切り替えるための第2の切替信号をスイッチ回路30へ出力するように構成される。
In the present embodiment, the
給電の停止とは、典型的には、バッテリEと駆動回路20との間を接続する電源ラインの断線等による給電の停止を意味するが、これに加えて、バッテリEの劣化や充電量の所定以上の低下など、制御回路40において算定された通電制御量に相当する駆動電流を駆動回路20において生成することができない状態が対象とされてもよい。
Stopping the power supply typically means stopping the power supply due to disconnection of the power supply line connecting the battery E and the
電源監視部50からスイッチ回路30へ出力される第1及び第2の切り替え信号には、典型的には、バッテリEの電源電圧を基に調整された電圧信号が用いられる。
Typically, voltage signals adjusted based on the power supply voltage of the battery E are used for the first and second switching signals output from the power
スイッチ回路30の各スイッチ部SA〜SCは、無給電時に可動接点32A〜32Cが固定接点31A〜31Cへ付勢されるノーマリオフ(B接点)タイプのスイッチ機構で構成されるのが好ましい。この場合、電源監視部50は、上記電源ラインと各可動接点32A〜32Cとの間を接続する単純な給電ラインで簡素に構成することができる。当該給電ラインには、抵抗素子や整流素子等の適宜の受動素子が含まれてもよい。
Each switch portion SA to SC of the
あるいは、電源監視部50は、上記電源ラインの電圧(ライン電圧)を検出する電圧検出部と、ライン電圧と基準電圧とを比較する比較器とを含み、ライン電圧が基準電圧以下のときスイッチ回路30への電圧供給を遮断する回路で構成されてもよい。あるいは、電源監視部50は、制御回路40の一部として構成されてもよい。
Alternatively, the power
[モータ]
続いて、モータ10の詳細について説明する。図4は、モータ10の一構成例を示す円筒型リニアモータの概略断面図である。図においてX、Y及びZ軸は相互に直交する3軸方向を示し、Z軸はモータ10の軸心方向に相当する。
[motor]
Subsequently, the details of the
モータ10は、図4に示すように、固定部110と、可動部120とを有し、車両の各車輪と車体との間に取り付けられる車両用ダンパとして構成される。モータ10は、例えば、固定部110が車体側に、可動部120が車輪側にそれぞれ接続される。なおこれに限られず、固定部110が車輪側に、可動部120が車体側にそれぞれ接続されてもよい。
As shown in FIG. 4, the
固定部110は、中空部111aを有する円筒状の第1の筒部材111と、第1の筒部材111の内部に配置された複数の電磁コイル11(図1及び図3の電磁コイル11に相当)とを有する。第1の筒部材111は、Z軸方向に平行な軸心を有し、その内周面に磁性材料で構成されたコイルホルダ112を介して電磁コイル11を保持する。第1の筒部材111の一端部(図4において上端部)は開口し、他端部(図4において下端部)はアダプタ114を介してベース部115に固定される。
The fixing
可動部120は、第2の筒部材121と、永久磁石125を支持するシャフト123(磁性体部)とを有する。第2の筒部材121は、Z軸方向に平行な軸心を有し、第1の筒部材111に対してZ軸方向に相対変位可能に第1の筒部材111の外周面に取り付けられる。第2の筒部材121の一端部(図4において下端部)は開口し、他端部(図4において上端部)にはカバー部122が取り付けられている。シャフト123は、第1の筒部材111の内部をZ軸方向に沿って延び、カバー部122を介して第2の筒部材121に固定される。シャフト123の一端部(図4において上端部)は振動受け部124と接続される。
The
以下、モータ10の各部の詳細な構成について説明する。
The detailed configuration of each part of the
第1の筒部材111は、第2の筒部材121の内部に挿入され、第2の筒部材121の内周面に当接する。第1の筒部材111の上記一端部側の外周面には、第1スライドリングR1が設けられている。第1スライドリングR1は環状形状を有し、その外周面が第2の筒部材121の内周面に当接するように構成される。第1の筒部材111は、可動部120の固定部110に対するZ軸方向の摺動をガイドする機能を有する。
The first
コイルホルダ112は、第1の筒部材111と同心的な円筒状に形成され、第1の筒部材111の内周面に固定される。コイルホルダ112は、その内周面側において複数のリング状巻線(コイル部11A〜11C)で構成された電磁コイル11を保持する。各リング状巻線は、Z軸方向に沿って所定の間隔を空けて配列され、中空部111aと連通する空芯部を有する。
The
電磁コイル11を構成する各コイル部11A〜11Cは、スイッチ回路30に接続される。本実施形態において各リング状巻線は、U相、V相及びW相の3つのコイル部11A〜11Cに分けられており、各相のコイル部11A〜11Cがスイッチ回路30の可動接点32A〜32Cにそれぞれ接続されている。
The
ベース部115は、支持部116を介して車体側の支持体Sに支持される。ベース部115は概略円筒形状を有し、その一端部にアダプタ114が固定され、反対側の他端部にボトムガイド部117が固定される。支持部116は、ベース部115の外周面のX軸方向に対向する2か所にそれぞれ取り付けられ、ベース部115と支持体Sとの間を相互に連結する。本実施形態において支持部116は、ベース部115をX軸まわりに回転可能に支持するトラニオンで構成される。
The
アダプタ114は環状形状を有し、ベース部115の一端(図4において上端)に取り付けられ、ベース部115と第1の筒部材111とを連結させる。アダプタ114は、第2の筒部材121の上記一端部に径外方へ突出するように設けられたフランジ部124Aに当接可能に構成される。アダプタ114は、可動部120のベース部115に対する最近接位置を規定する係止部として機能し、第2の筒部材121がアダプタ114に当接する位置は、モータ10の最大収縮位置に相当する(図4参照)。
The
ボトムガイド部117は、第1の筒部材111と同心的な円筒状の部材であり、可動部120のシャフト123の他端に取り付けられたストッパ126のZ軸方向に沿った移動をガイドする機能を有する。ボトムガイド部117のベース部115側の一端部には、ストッパ126と当接可能に径内方に突出する環状の突出部117aが設けられている。ボトムガイド部117は、可動部120のベース部115に対する最大離間位置を規定する係止部として機能し、ストッパ126がボトムガイド部117の突出部117aに当接する位置は、モータ10の最大伸長位置に相当する。
The
第2の筒部材121は、第1の筒部材111と同心的な円筒状の部材で構成される。第2の筒部材121のフランジ部124A近傍の端部には、第2スライドリングR2が設けられている。第2スライドリングR2は環状形状を有し、その内周面が第1の筒部材111の外周面に当接するように構成される。
The second
本実施形態では、第2の筒部材121の内周面に当接する第1スライドリングR1と、第1の筒部材111の外周面に当接する第2スライドリングR2とを有するため、可動部120の固定部110に対するZ軸方向への相対移動(相対変位)を安定にガイドすることができる。
In the present embodiment, since the first slide ring R1 in contact with the inner peripheral surface of the second
カバー部122は、第2の筒部材121の一端部を閉塞し、モータ10の内部(中空部111a)への異物等の侵入を防止する。カバー部122の中心部には、シャフト123の一端部を保持する円筒状の保持部122aが設けられており、この保持部122aを介してシャフト123が第2の筒部材121に固定される。
The
ストッパ126は、シャフト123の他端部に接続され、ボトムガイド部117の内周面に摺動可能な周縁部を有する円盤状に形成される。ストッパ126の周縁部には、カバー部122に向かってZ軸方向に延びる環状の突出部126aが設けられており、モータ10の最大伸長位置においてボトムガイド部117の突出部117aに当接可能に構成される。したがって、突出部126aのZ軸方向の寸法により、モータ10の最大伸長位置を任意に調整することができる。
The
シャフト123は、Z軸方向を長手方向とする円筒棒状の部材であり、中空部111aに挿通され、電磁コイル11を構成する複数のリング状巻線の空芯部を貫通する。シャフト123は、その両端がカバー部122及びストッパ126にそれぞれ保持されることで、第1の筒部材111の軸心上に位置決めされる。これにより、シャフト123が軸振れを起こすことなくZ軸方向に移動可能となり、さらに、Z軸と直交する方向からの偏荷重に対する耐久性が確保される。
The
シャフト123は、軸部本体123aと、軸部本体123aに挿通された筒状の複数の永久磁石125と、複数の永久磁石125各々の間に介装された環状の継鉄Fとを有する。軸部本体123aはカバー部122の保持部122aを貫通し、振動受け部124に接続される。振動受け部124は、車輪等の振動系の振動をモータ10へ伝達する任意の構造に構成される。
The
複数の永久磁石125は、Z軸方向に沿って配列され、同極同士がZ軸方向に対向するようにシャフト123に保持される。永久磁石125の種類は特に限定されず、例えば、アルニコ磁石、フェライト磁石又はネオジム磁石等が採用されてもよい。
The plurality of
永久磁石125の大きさや数は特に限定されず、電磁コイル11を構成するリング状巻線の数や配列ピッチ等に応じて適宜設定可能である。また、本実施形態ではシャフト123のほぼ全軸長の範囲にわたって永久磁石125が配列されるが、少なくとも、電磁コイル11の空芯部を通過し得る軸長の範囲にわたって永久磁石125が配列されていればよい。
The size and the number of the
シャフト123のZ軸方向に沿った位置や変位は、検出部210によって検出される。検出部210は、固定部110内の任意の位置(例えば、ボトムガイド部117の突出部117a)に設けられ、シャフト123が保持する永久磁石125とZ軸方向と直交する方向に対向している。検出部210は、永久磁石125のN極からS極に向かう磁束の磁束密度を検出し、固定部110に対する可動部120(シャフト123)の相対位置情報を含む検出信号を制御回路40へ出力する。
The position and displacement of the
固定部110及び可動部120を構成する部材(第1の筒部材111、第2の筒部材121、アダプタ114、ベース部115、ボトムガイド部117、カバー部122、ストッパ126等)は非磁性体で構成され、モータ10の剛性及び耐久性を確保する観点から金属材料であることが好ましい。
The members constituting the fixed
[電磁ダンパ装置の動作]
続いて、本実施形態の電磁ダンパ装置100の典型的な動作について説明する。
[Operation of electromagnetic damper device]
Subsequently, a typical operation of the
図示しないエンジンの始動により、駆動回路20及び制御回路40は、バッテリEから電源供給を受け、スイッチ回路30は、電源監視部50を介して、図3において実線で示すオン状態に切り替えられる。
When the engine (not shown) is started, the
走行する車両の各車輪が上下方向に振動すると、モータ10の可動部120(シャフト123)は、ストローク方向(Z軸方向)に作用する力を受けて、固定部110(電磁コイル11)に対して相対変位する。制御回路40は、各車輪のばね下加速度信号やばね上加速度信号、モータ10の検出部210の出力に基づいて、モータ10に対する通電制御量を車輪ごとに算出し、制御信号として駆動回路20の各スイッチング素子211,212,221,222,231,232へ出力する。
When each wheel of the traveling vehicle vibrates in the vertical direction, the movable portion 120 (shaft 123) of the
駆動回路20の各スイッチング素子211,212,221,222,231,232は、制御回路40からの制御信号に基づいてオン・オフ制御され、モータ10の電磁コイル11(第1〜第3のコイル部11A〜11C)へ供給される第1〜第3の駆動電流を生成する。生成された第1〜第3の駆動電流は、オン状態にあるスイッチ回路30を介して、モータ10の電磁コイル11へ供給される。
Each switching
このように電磁コイル11の第1〜第3のコイル部11A〜11Cが第1〜第3の駆動電流で通電制御されることにより、モータ10は、各車輪の振動速度に応じた最適な減衰力に調整されるとともに、車輪の振動状態に応じて最適な減衰力となるように可変に制御される。これにより車両の乗り心地や操縦安定性の向上が実現される。
As described above, when the first to
一方、何等かの理由によりバッテリEによる駆動回路20への給電が遮断されると、電源監視部50は、スイッチ回路30を図3において二点鎖線で示すオフ状態に切り替えるための第1の切替信号をスイッチ回路30へ出力する。これにより、各可動接点32A〜32Cは、固定接点31A〜31Cへ接続されることで、短絡ライン33を介して相互に短絡する。
On the other hand, when power supply to drive
これにより、モータ10においては、電磁コイル11に対するシャフト123(永久磁石125)の相対変位の際、電磁誘導により電磁コイル11に誘導起電力が発生する。電磁コイル11の各端子間は、オフ状態にあるスイッチ回路30において短絡しているため、各コイル部11A〜11Cに誘導電流が流れることで、シャフト123に対しその移動を阻害する所定の電磁力が作用する。このようにしてモータ10による振動減衰作用が得られる。
Thus, in the
一方、バッテリEの給電が復旧すると、電源監視部50は、スイッチ回路30を図3において実線で示すオン状態に切り替えるための第2の切り替え信号をスイッチ回路30へ出力する。これにより、電源復旧時においてスイッチ回路30をオン状態へ自動的に復帰させて、上述した所期の減衰力制御を速やかに実行することが可能となる。
On the other hand, when the power supply of the battery E is restored, the power
以上のように本実施形態の電磁ダンパ装置100によれば、外部電源(バッテリE)の喪失時においても、スイッチ回路30がオフ状態に切り替えられることで、モータ10による所定のダンパ機能が確保される。これにより、電源喪失時においても車両の乗り心地や操縦安定性が確保される。
As described above, according to the
しかも、スイッチ回路30のオフ状態において、モータ10の各コイル部11A〜11Cと駆動回路20(出力端子24A〜21C)との間の接続が遮断されるため、モータ10で発電された電流を駆動回路20へ漏出させることなく、振動減衰力の発生源として効率よく利用することができる。この場合、短絡ライン33に適宜の電気抵抗値を有する抵抗素子が介装されてもよく、これにより短絡ライン33での電流の抵抗を調整できるため、モータ10による振動減衰力の最適化を図ることができる。
Moreover, in the OFF state of the
また、本実施形態によれば、モータ10は、振動系の直線振動がダイレクトに入力される円筒型リニアモータで構成されているため、直線振動を回転運動に変換するボールネジ機構を備えた回転型のモータと比較してバックラッシュが存在せず、したがって振幅が小さい微小な振動に対しても安定した減衰作用を得ることができる。また、高速度の振動にも十分に追従することができるため、比較的高い周波数帯域においても安定した振動減衰特性が得られる。
Further, according to the present embodiment, since the
さらに本実施形態の電磁ダンパ装置100によれば、モータ10の支持部116にトラニオン構造が採用されているため、モータ10のX軸周りの回動が許容される。これにより、X軸まわりに傾動しつつ所定の振動減衰作用が得られることから、車両用サスペンションシステムに用いて好適な電磁ダンパ装置100を提供することができる。
Furthermore, according to the
<第2の実施形態>
図5は、本発明の第2の実施形態に係るモータ駆動装置2を備えた電磁ダンパ装置200の構成を概略的に示すブロック図である。以下、第1の実施形態と異なる構成について主に説明し、第1の実施形態と同様の構成については同様の符号を付しその説明を省略または簡略化する。
Second Embodiment
FIG. 5 is a block diagram schematically showing the configuration of an
本実施形態のモータ駆動装置2は、制御回路41が電源監視部50の機能を含む点で、第1の実施形態と異なる。制御回路41は、第1の実施形態と同様に、バッテリEから駆動回路20への電源供給が遮断されたとき、オン状態(接続状態)からオフ状態(短絡状態)へ切り替えるための第1の切替信号をスイッチ回路30へ出力するように構成される。また、制御回路41は、駆動回路20への電源供給が再開されたとき、オフ状態からオン状態へ切り替えるための第2の切替信号をスイッチ回路30へ出力するように構成される。
The
特に本実施形態では、制御回路41は、電源復旧時において、第1〜第3の駆動電流がゼロのときに第2の切り替え信号を出力して、スイッチ回路30をオフ状態からオン状態へ切り替えるように構成される。これにより、オフ状態からオン状態への切り替え時において第1〜第3の出力端子24A〜21Cと可動接点32A〜32Cとの間におけるアーク等の発生を防止し、スイッチ回路30の保護を図ることができる。
In particular, in the present embodiment, the
図6は、制御回路41において実行される第2の切り替え信号の生成手順の一例を示すフローチャートである。
FIG. 6 is a flowchart showing an example of a generation procedure of the second switching signal performed in the
制御回路41は、電源監視部50においてバッテリEから駆動回路20への電源供給が再開されたことを検出すると、スイッチ回路30のオフ状態を維持したまま、UVW各相の駆動電流(第1〜第3の駆動電流)がゼロ(例えば、PWM制御でデューティ比50%)となるように、各スイッチング素子211,212,221,222,231,232をオン・オフ制御するための予備制御指令を生成し、これを駆動回路20へ出力する(ステップ101)。続いて制御回路41は、予備制御指令を出力してから所定時間経過したか否かを判定し、所定時間が経過したときはスイッチ回路30をオン状態にするための第2の切り替え信号をスイッチ回路30へ出力する(ステップ102,103)。
When the
上記所定時間は特に限定されず、典型的には、予備制御指令が出力されてから電流値がゼロの駆動電流を各相において生成できる適宜の時間が設定され、例えば0.5秒程度とされる。これにより、スイッチ回路30をオン状態に切り替えたときに出力端子24A〜24Cと可動接点32A〜32Cとの間にアークが発生することを防止して、これら端子間の保護を図りながら安定した電気的接続が可能となる。
The predetermined time is not particularly limited, and typically, an appropriate time that can generate a drive current having a current value of zero in each phase after the preliminary control command is output is set, for example, about 0.5 seconds. Ru. As a result, when the
なお、制御回路41は、上述のように予備制御指令から所定時間経過後にスイッチ回路30をオン状態に切り替える制御とは異なる制御を実行するように構成されてもよい。例えば、各相の駆動電流を検出可能な電流センサを利用し、これら電流センサの出力に基づき、制御回路41が各相の駆動電流ゼロを検出した時点でスイッチ回路30をオン状態へ切り替えるように構成されてもよい。
The
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形態にのみ限定されるものではなく種々変更を加え得ることは勿論である。 As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited only to the above-mentioned embodiment, of course, a various change can be added.
例えば以上の実施形態では、モータ10として図4に示したリニアモータを例に挙げて説明したが、これに限られず、回転型のモータが採用されてもよい。
For example, although the linear motor shown in FIG. 4 was mentioned as an example and demonstrated as the
また以上の実施形態では、モータ駆動装置1,2として、電磁ダンパ装置100,200への適用例を説明したが、これに限られず、例えば航空機の舵面に設けられる各種アクチュエータにも本発明は適用可能である。
Moreover, although the example of an application to the
1,2…モータ駆動装置
10…モータ
11…電磁コイル
11A〜11C…コイル部
20…駆動回路
24A〜24C…出力端子
30…スイッチ回路
31A〜31C…固定接点
32A〜32C…可動接点
33…短絡ライン
40,41…制御回路
50…電源監視部
100,200…電磁ダンパ装置
110…固定部
111…第1の筒部
120…可動部
121…第2の筒部
123…シャフト
125…永久磁石
E…バッテリ
SA〜SC…スイッチ部
1, 2 ...
Claims (4)
前記第1のコイル部に電気的に接続可能な第1の出力端子と、前記第2のコイル部に電気的に接続可能な第2の出力端子と、前記第3のコイル部に電気的に接続可能な第3の出力端子とを有し、前記第1〜第3の出力端子を介して前記第1〜第3のコイル部へそれぞれ供給される前記第1〜第3の駆動電流を生成する駆動回路と、
前記第1〜第3の出力端子と前記第1〜第3のコイル部との間を各々接続する接続状態と、前記第1〜第3の出力端子と前記第1〜第3のコイル部との間を各々遮断し前記第1〜第3のコイル部を相互に短絡させる短絡状態とを選択的に切り替え可能に構成され、前記モータと前記駆動回路との間に介装されたスイッチ回路と
を具備するモータ駆動装置。 A first coil portion to which a first drive current having a first phase can be supplied, and a second coil portion to which a second drive current having a second phase different from the first phase can be supplied A motor drive apparatus for driving a motor including: a third coil portion to which a third drive current having a third phase different from the first and second phases can be supplied,
The first output terminal electrically connectable to the first coil portion, the second output terminal electrically connectable to the second coil portion, and the third coil portion electrically And a third output terminal that can be connected, and generates the first to third drive currents respectively supplied to the first to third coil parts via the first to third output terminals. Driving circuit, and
A connection state in which the first to third output terminals and the first to third coil portions are respectively connected, the first to third output terminals, and the first to third coil portions And a switch circuit interposed between the motor and the drive circuit. The switch circuit is configured to be selectively switchable between a short circuit state in which each of the first to third coil sections are mutually short-circuited. Motor driving device equipped with
前記駆動回路への電源供給を監視する電源監視部をさらに具備し、
前記電源監視部は、前記駆動回路への電源供給が遮断されたとき、前記接続状態から前記短絡状態へ切り替えるための第1の切替信号を前記スイッチ回路へ出力するように構成される
モータ駆動装置。 The motor drive device according to claim 1, wherein
The apparatus further comprises a power supply monitoring unit monitoring power supply to the drive circuit,
The power supply monitoring unit is configured to output, to the switch circuit, a first switching signal for switching the connection state to the short circuit state when power supply to the drive circuit is interrupted. .
前記電源監視部は、前記駆動回路への電源供給が再開されたとき、前記短絡状態から前記接続状態へ切り替えるための第2の切替信号を前記スイッチ回路へ出力するように構成される
モータ駆動装置。 The motor drive device according to claim 2,
The power supply monitoring unit is configured to output, to the switch circuit, a second switching signal for switching from the short circuit state to the connection state when power supply to the drive circuit is resumed. .
前記駆動回路及び前記スイッチ回路を制御する制御回路をさらに具備し、
前記制御回路は、前記第1〜第3の駆動電流がゼロのときに、前記スイッチ回路を前記短絡状態から前記接続状態へ切り替えるように構成される
モータ駆動装置。 The motor drive device according to any one of claims 1 to 3, wherein
And a control circuit for controlling the drive circuit and the switch circuit,
The control circuit is configured to switch the switch circuit from the short circuit state to the connection state when the first to third drive currents are zero.
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