JP4400220B2 - Motor and drive device - Google Patents
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Description
本発明は、界磁磁界により電機子に誘起される逆起電力を、機械的手段によって抑制可能としたモータ、該モータを含んで構成される駆動装置、および逆起電力の影響の抑制に好適に利用可能な可動ブラシ装置に関する。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is suitable for a motor capable of suppressing back electromotive force induced in an armature by a field magnetic field by mechanical means, a drive device including the motor, and suppression of the influence of back electromotive force. The present invention relates to a movable brush device that can be used in the field.
自動車の走行用動力源として利用しうるモータとして、ロータとステータの一方に永久磁石が設けられた永久磁石モータがある。この永久磁石モータでは、高速回転時に電機子のコイルに誘起される逆起電力が増加すると、電機子に給電するインバータ駆動回路の出力電圧制限によりコイルに供給される電流が減少するため、トルクが低下し、最高回転数も低く抑えられてしまうという弊害が生じる場合がある。 As a motor that can be used as a power source for driving an automobile, there is a permanent magnet motor in which a permanent magnet is provided on one of a rotor and a stator. In this permanent magnet motor, when the back electromotive force induced in the armature coil during high-speed rotation increases, the current supplied to the coil decreases due to the output voltage limitation of the inverter drive circuit that supplies power to the armature. There is a case where a negative effect that the maximum rotational speed is suppressed to a low value may occur.
そこで、例えば特許文献1では、永久磁石モータの一次電流を界磁電流成分とトルク電流成分とに分けてベクトル制御する電気自動車において、この永久磁石モータが所定回転数以上で高速回転していることを条件に、モータの永久磁石により発生している磁界と逆方向の磁界を発生させるような一次電流の界磁電流成分を電機子コイルに流し、界磁磁界を弱めることにより、モータのトルク特性を高速回転域に延ばす制御を行っている(いわゆる弱め界磁制御)。
Thus, for example, in
また、モータを動力源とする電気自動車や、内燃機関とモータとを組み合わせたハイブリッド車では、減速時にモータを発電機として動作させて電力を回生するいわゆる回生制動が行われるが、その際に減速度が過大になって違和感を与えないように、トルク電流成分の指令値をゼロにして界磁磁束を弱めるような制御を行う方法も提案されている(いわゆる0トルク制御)。 In addition, in an electric vehicle using a motor as a power source and a hybrid vehicle combining an internal combustion engine and a motor, so-called regenerative braking is performed in which power is regenerated by operating the motor as a generator during deceleration. In order to prevent the speed from becoming excessive and causing a sense of incongruity, a method has been proposed in which the command value of the torque current component is set to zero and the field magnetic flux is weakened (so-called zero torque control).
しかし、このような弱め界磁制御や0トルク制御は、制御可能な回転数が限られるため、その範囲を超える高回転では、制御が追従できずに逆起電力による弊害が生じていた。 However, such field-weakening control and zero-torque control are limited in the number of controllable revolutions, and therefore, at high speeds exceeding that range, the control cannot follow and a negative electromotive force has occurred.
そこで、本発明の目的は、界磁磁界により電機子に誘起される逆起電力の影響を抑制するための新規な手段を提供することにある。 Therefore, an object of the present invention is to provide a novel means for suppressing the influence of the counter electromotive force induced in the armature by the field magnetic field.
第1の本発明は、複数のステータコイルを備えたステータと、前記ステータの内側に収容されたロータとからなるモータであって、前記複数のステータコイルを前記ロータからの離間方向に移動させる操作機構を更に備え、前記操作機構は、前記複数のステータコイルが固定される概ね環状のバンドと、前記バンドの周方向長さを操作するアクチュエータと、を備え、前記操作機構は、前記複数のステータコイルをロータから離間させる離間動作に伴い、前記複数のステータコイル間の電気的接続を分断することを特徴とするモータである。 1st this invention is a motor which consists of a stator provided with several stator coils, and the rotor accommodated inside the said stator, Comprising: Operation which moves these stator coils in the separation direction from the said rotor The operation mechanism further includes a substantially annular band to which the plurality of stator coils are fixed, and an actuator for operating a circumferential length of the band, and the operation mechanism includes the plurality of stators. In accordance with the separation operation for separating the coil from the rotor, the electrical connection between the plurality of stator coils is cut off .
第1の本発明では、操作機構により複数のステータコイルをロータからの離間方向に移動させることにより、ステータコイルに鎖交する磁束数が減少するので、これによって電機子に誘起される逆起電力を簡易な構成で抑制することができる。また、操作機構が離間動作に伴い、複数のステータコイル間の電気的接続を分断することにより、逆起電力を一層効果的に抑制できる。 In the first aspect of the present invention, the number of magnetic fluxes interlinked with the stator coil is reduced by moving the plurality of stator coils in the direction away from the rotor by the operating mechanism, and thus the counter electromotive force induced in the armature. Can be suppressed with a simple configuration . Further, the back electromotive force can be more effectively suppressed by separating the electrical connection between the plurality of stator coils with the operation mechanism being separated.
第2の本発明は、請求項1に記載のモータを含んで構成される駆動装置であって、前記操作機構を前記モータの回転数に基づいて制御する制御手段を更に備えたことを特徴とする駆動装置である。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a driving device including the motor according to
第2の本発明では、第1の本発明の効果を高い回転数領域で有効に利用できる。 In the second aspect of the present invention, the effects of the first aspect of the present invention can be effectively utilized in a high rotational speed region.
第3の本発明は、請求項2に記載のモータを含んで構成される駆動装置であって、前記モータまたは前記モータを駆動する駆動回路の故障を検出する故障検出手段と、前記故障が検出された場合に、前記操作機構を制御して前記電気的接続を分断させる制御手段と、を備えたことを特徴とする駆動装置である。 According to a third aspect of the present invention, there is provided a driving device including the motor according to claim 2 , wherein a failure detecting means for detecting a failure of the motor or a driving circuit for driving the motor, and the failure detected And a control means for controlling the operation mechanism to disconnect the electrical connection when the operation is performed.
第3の本発明では、操作機構を制御して、モータまたはモータを駆動するインバータその他の駆動回路が故障した場合に複数のステータコイル間の電気的接続を分断させるので、第1および第2の本発明の構成をフェイルセーフの目的に利用できる。 In a third aspect of the present invention, by controlling the operation mechanism, since to divide the electrical connection between the plurality of stator coils when the inverter other driver circuits for driving the motor or the motor fails, the first and second The configuration of the present invention can be used for fail-safe purposes.
第4の本発明は、請求項1に記載のモータであって、磁性流体を収容するために前記界磁に設けられた流体室と、該流体室に磁性流体を給排する給排機構と、を備えたことを特徴とするモータである。
4th this invention is a motor of
第4の本発明では、界磁に設けられた流体室に収容された磁性流体を、給排機構によって給排するので、簡易な構成によって逆起電力をコントロールできる。 In the fourth aspect of the present invention, since the magnetic fluid accommodated in the fluid chamber provided in the field is supplied and discharged by the supply / discharge mechanism, the back electromotive force can be controlled with a simple configuration.
第5の本発明は、請求項4に記載のモータを含んで構成された駆動装置であって、前記給排機構を制御して、前記モータまたは前記モータを駆動する駆動回路が故障した場合に、前記流体室からほぼ全量または界磁磁界がモータを駆動または回生するまでに及ばない量の磁性流体を排出させる制御手段を備えたことを特徴とする駆動装置である。 According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a driving device including the motor according to claim 4 , wherein the motor or the driving circuit for driving the motor is malfunctioned by controlling the supply / discharge mechanism. The drive device is characterized by comprising a control means for discharging a magnetic fluid in an amount that is substantially the entire amount or a field magnetic field does not reach until the motor is driven or regenerated.
第5の本発明では、給排機構を制御して流体室からほぼ全量または界磁磁界がモータを駆動(または回生)するまでに及ばない量の磁性流体を排出させることにより、電機子における逆起電力を抑制できるので、第4の本発明の構成をフェイルセーフの目的に利用できる。 According to the fifth aspect of the present invention, by controlling the supply / discharge mechanism to discharge the magnetic fluid from the fluid chamber in an amount that is substantially the entire amount or the field magnetic field does not reach until the motor is driven (or regenerated), Since the electromotive force can be suppressed, the configuration of the fourth aspect of the present invention can be used for fail-safe purposes.
本発明の好適な実施形態について、以下に図面を参照しながら説明する。図1は本発明の第1実施形態に係るモータ1を示す。モータ1は回転界磁型の三相交流同期電動機であって、ステータ10およびロータ20を主部材として構成されている。
Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows a
外側電機子であるステータ10は、例えばバネ鋼からなる概ね環状のバンド11に、多数のステータコイル13を概ね等角度間隔に固定したものである。
A
ステータコイル13は、珪素鋼板を積層してなる鉄心13aに、コイル13bを個別に巻回してなる。各ステータコイル13の周方向両側には、隣接するステータコイル13に向けて突出された接続端子13cが備えられている。接続端子13cは、複数のステータコイル13を互いに位置決めすると共に、これら複数のステータコイル13のうち接続の必要なペアを互いに電気的に接続する。なお、複数のステータコイル13のうち接続の必要のないペアについては、それらの間の接続端子13c、13cの境界面には不図示の絶縁層が形成され、このような接続端子13c、13cは単なる位置決め用のスペーサとして機能する。
The
バンド11は、その両端に起立した口金11a,11bを有し、一方の口金11aには油圧シリンダ15のケース15aが固定されている。油圧シリンダ15は、突出後退方向に動作可能なロッド16を有する。ロッド16はリターンスプリング17によって後退方向に常時付勢されており、またロッド16の先端は口金11aを貫通すると共に口金11bに固定されている。
The
なお、本実施形態のモータ1は、V結線された3個1組のステータコイル13を例えば4組備えており、うち1組における2個のステータコイル13の間に口金11a,11bが位置している。本実施形態では油圧シリンダ15を用いた操作機構を1箇所に設けたが、このような操作機構はステータ10上の複数箇所に設けてもよい。
The
ステータ10の内側にはロータ20が、不図示のモータケースによって回転可能に支持されている。ロータ20は、珪素鋼板を積層してなる概ね円柱形の鉄心を主部材として構成されており、この鉄心には、軸方向に延びる流体室12が互いに等角度間隔に形成されている。流体室12には、不図示の磁化用コイルが個別に配設されており、また図2に示される給排機構36が接続されている。ここでロータ20は希土類磁石を内蔵するIPM型モータとしてもよい。
A
したがって、油圧シリンダ15のロッド16が突出方向(図中右方向)に動作すると、口金11a,11bの間隔が拡大し、バンド11の半径が拡大する。この半径の拡大によって、バンド11に固定された複数のステータコイル13がロータ20に対し離間方向に移動し、エアギャップδが拡大することになる。また、油圧シリンダ15のロッド16の突出に伴って、口金11a,11bに対応している接続端子13c,13cが互いに切り離され、これらの接続端子を挟んでいるペアのステータコイル13の間の電気的接続が分断される。
Therefore, when the
流体室12に収容および給排される磁性流体は、いわゆるMR流体(Magneto-Rheological Fluid)であって、例えば粒径が1〜10μm程度の強磁性体粒子を、界面活性剤および耐摩耗剤が添加された鉱油またはシリコン油等の液体中に高濃度で分散させたスラリーであり、外部磁場により磁化された粒子同士が強く引きつけ合うことで高粘度を呈する。
The magnetic fluid accommodated in and discharged from the
図2に示されるように、モータ1には駆動および回生動作を可能とするインバータ31が接続されている。インバータ31は周知の三相ブリッジ回路および昇圧回路などを含み、バッテリ32の直流電力を三相交流に変換し、またはモータ1からの三相交流を直流電力に変換しバッテリ32へ供給する。インバータ31にはモータ電子制御ユニット(以下モータECUという)33からのタイミング信号および電圧指示信号が入力される。
As shown in FIG. 2, an
モータ1の油圧シリンダ15には、油圧制御弁34が接続されている。油圧制御弁34は、オイルパン35およびオイルポンプOPからの油圧を、モータECU33からの指示信号に応じて油圧シリンダ15に供給する。
A
モータ1のロータ20の流体室12(図1に図示)には、ポンプなどからなる給排機構36が接続されている。給排機構36は、モータECU33からの指示信号に応じて、磁性流体タンク37に収容されている磁性流体を流体室12に供給し、また流体室12から排出するように構成されている。
A supply /
本実施形態に係る車両はハイブリッド車であり、モータ1に加えて、ガソリン内燃機関であるエンジン40を備えている。エンジン40にはその制御のためのエンジンECU41が接続されている。
The vehicle according to the present embodiment is a hybrid vehicle, and includes an
モータECU33は、以下に述べる逆起電力抑制処理、ならびに本発明とは別途にエンジンECU41と連携して行われる通常の運転制御を実行するマイクロコンピュータであって、CPU、RAM、ROMおよび入出力ポートを含んでいる。モータECU33の入力側には、エンジンECU41の他に、不図示の回転子軸の近傍に設けられたモータ回転センサ38等の各種センサが接続されている。モータECU33は、そのROMに格納されたプログラムおよび各種のマップに従って、各種センサからの信号を入力し、その入力信号に基づいて演算処理を実行し、その演算結果に基づき各種制御信号を出力する。なお本実施形態および後述する第2実施形態では、理解の容易のためにモータ1の回転数を検出するためのモータ回転センサ38を設けることとしたが、モータ1の回転数は、アクセルペダル踏み込み量などから算出されるモータ回転数指令値およびタイヤ回転センサから取り込んで算出する車速等を利用するなど、他の手段によっても検出することができる。
The motor ECU 33 is a microcomputer that executes back electromotive force suppression processing described below and normal operation control performed in cooperation with the
次に、第1実施形態の動作について説明する。本実施形態におけるエンジン40とモータ1の基本動作は従来と同様であり、車両発進時や低速走行時にはモータ1の駆動力で走行し、通常走行時にはエンジン40を始動させてエンジン出力により走行し、高負荷時にはエンジン40とモータ1との両動力源により走行する。また、車両減速時や制動時には、モータ1を発電機として機能させ、減速エネルギーを電力として回生する。
Next, the operation of the first embodiment will be described. The basic operation of the
以上の一連の動作において、モータ1の回転数が所定値を下回っている場合(モータ1による力行時および電力回生時)には、油圧シリンダ15のロッド16がリターンスプリング17の付勢力により後退位置に保持され、バンド11の口金11a,11bが閉じられている。このとき油圧制御弁34は、油圧シリンダ15への油圧路Aから油圧をドレンすると共に油圧路Bを加圧し、また口金11a,11bを完全に閉じきれない場合には、必要に応じて油圧路Dを加圧するように動作しており、これによって口金11a,11bの閉じ込みを完全にしている。なお、閉じ込みの完了後は油圧路Dが閉じられ、これによって加圧のための電力が低減される。口金11a,11bが完全に閉じられているか否かの検出は、例えばモータ1への各給電線の電流値の検出や、回転数の指示値と現在値との偏差と所定の基準値との比較、あるいは口金11a,11bへのリミットスイッチの設置などによって行うことができる。
In the series of operations described above, when the rotation speed of the
モータ1の回転数が所定の制御開始基準値を超えると、インバータ31に対し、弱め界磁制御、すなわち、モータ1のロータ20により発生している磁界と逆方向の磁界を発生させるような一次電流の界磁電流成分をステータコイル13に流し、界磁磁界を弱めることにより、モータ1のトルク特性を高速回転域に延ばす制御が行われる。
When the rotational speed of the
そして、この弱め界磁制御と並行して、逆起電力抑制処理が行われる。すなわち、モータECU33のデューティ制御によって油圧シリンダ15が突出方向に動作する。この動作はモータ1の回転数に応じて行われ、回転数の上昇に応答して、ステータ10の内径、ひいてはステータコイル13とロータ20との間のエアギャップδが徐々に拡大する。このとき油圧制御弁34は、油圧シリンダ15への油圧路B,Dを多少開いた状態で、油圧路A,C(バックアップ)に油圧を供給するように動作し、これによって油圧シリンダ15の上記動作を実現する。エアギャップδの拡大により、ステータコイル13に鎖交する磁束数が減少し、これによって電機子としてのステータ10に誘起される逆起電力が抑制される。
In parallel with the field weakening control, a back electromotive force suppression process is performed. That is, the
そして、モータ1の回転数が、さらに高回転である所定の切断基準値を超えると、モータECU33の制御によって油圧シリンダ15が更に突出方向に動作する。このとき油圧制御弁34は、油圧路B,Dを開き油圧路A,Cへ更に油圧を供給し、これによって油圧シリンダ15の上記動作を実現する。この動作の結果、口金11a,11bに対応する位置の接続端子13c,13cが互いに切り離され(図3参照)、その両側のステータコイル13間の電気的接続が分断される。この分断により、ステータ10における一部のステータコイル13が電源側から切り離される。
When the rotational speed of the
他方、モータ1の回転数が上記切断基準値を超えると、給排機構36によって流体室12内のほぼ全量または界磁磁界がモータを駆動(または回生)するまでに及ばない量の磁性流体が抜き取られ、磁性流体タンク37に回収される。この磁性流体の排出により、ロータ20からステータ10に作用する磁束数が更に減少させられる。
On the other hand, when the rotational speed of the
以上のとおり、本実施形態では、操作機構としての油圧シリンダ15により複数のステータコイル13をロータ20からの離間方向に移動させるので、ステータコイル13に鎖交する磁束数が減少し、これによってステータ10に誘起される逆起電力を抑制することができる。
As described above, in the present embodiment, since the plurality of stator coils 13 are moved away from the
また本実施形態では、操作機構を、複数のステータコイル13が固定される概ね環状のバンド11と、バンド11の周方向長さを操作する油圧シリンダ15とによって構成したので、簡易な構成によって本発明の所期の効果を得ることができる。
Further, in this embodiment, the operation mechanism is configured by the generally
また本実施形態では、モータ1の回転数が高い領域で、複数のステータコイル13間の電気的接続を分断することとしたので、逆起電力を一層効果的に抑制できる。
In the present embodiment, since the electrical connection between the plurality of stator coils 13 is divided in the region where the rotation speed of the
また本実施形態では、界磁であるロータ20に設けられた流体室12に収容された磁性流体を、給排機構36によって給排するので、簡易な構成によって逆起電力をコントロールできる。
In the present embodiment, since the magnetic fluid accommodated in the
なお、本実施形態の機械的構成を利用して、フェイルセーフの機能を実現することも可能である。すなわち、モータまたはモータを駆動するインバータその他の駆動回路の故障を検出する手段(例えば、これらへの入力に対して出力が所定の対応関係を外れた場合に、故障と判定する処理プログラム)を更に設け、故障が検出された場合に、油圧シリンダ15を制御して複数のステータコイル13間の電気的接続を分断させるようにシステムを構成することも可能である。
Note that a fail-safe function can be realized by using the mechanical configuration of the present embodiment. That is, a means for detecting a failure in a motor or an inverter or other drive circuit that drives the motor (for example, a processing program that determines that a failure occurs when the output deviates from a predetermined correspondence with the input to these) It is also possible to configure the system so as to disconnect the electrical connection between the plurality of stator coils 13 by controlling the
また、同様に、モータまたはモータを駆動するインバータの故障が検出された場合に、給排機構36を制御して流体室12からほぼ全量または界磁磁界がモータを駆動(または回生)するまでに及ばない量の磁性流体を排出させるようにシステムを構成してもよく、これによってステータ10における逆起電力を抑制でき、本実施形態の機械的構成をフェイルセーフの目的に利用できる。
また、本実施形態ではステータコイル13,13間の電気的分断と給排機構36による磁性流体の排出とを、共通の切断基準値を基準値として行うこととしたが、両動作は個別の値を基準値として行ってもよい。また、給排機構36による磁性流体の排出は、給排機構のデューティ制御により段階的または漸増・漸減的に行ってもよい。
Similarly, when a failure of the motor or the inverter that drives the motor is detected, the supply /
In the present embodiment, the electrical disconnection between the stator coils 13 and 13 and the discharge of the magnetic fluid by the supply /
また、本実施形態ではステータコイル13を移動させる操作機構を油圧シリンダ15の利用によって実現したが、本発明における操作機構はこのような構成に限られず、専用のモータを用いるもの、モータ1の動力を利用するもの、エンジン40の動力を利用するもの等、各種の構成を採用することができる。
In the present embodiment, the operation mechanism for moving the
次に、本発明に関連する参考例について説明する。本参考例は、直流モータにおける整流部の新規な構造に関するものであり、より詳細には、ブラシと整流子との接触圧力ないし相対位置を可変としたものである。 Next, reference examples related to the present invention will be described. This reference example relates to a novel structure of a rectifying unit in a DC motor, and more specifically, the contact pressure or relative position between the brush and the commutator is variable.
図4は、本参考例に係る可動ブラシ装置50の構成を概略的に示す。可動ブラシ装置50は、概ね円筒型のケース51と、ケース51の軸方向に移動可能にケース51内に収容された可動子61とを有する。ケース51の外周には、駆動用コイル52a,52bが設置されている。駆動用コイル52a,52bの図中上側に隣接して、ヒータ53が設置されている。
FIG. 4 schematically shows the configuration of the
可動子61は、ケース51の一部を閉塞してケース51内に流体室54を形成する。可動子61は、上面板62、磁気遮蔽板63、永久磁石64およびブラシ65を軸66に固定してなる。ケース51の内面、上面板62および磁気遮蔽板63によって、流体室54が画定されている。磁気遮蔽板63は、JIS−PB系パーマロイ(Ni−Fe)などの飽和磁束密度の大きい材料を用いるのが好適である。なお、図4では理解の容易のため、整流子90を平坦に図示しているが、整流子90は実際には、周知の直流モータにおけるものと同様に、円周状に配置されている。
The
可動子61の上面板62と、ケース51との間には、付勢部材としてのコイルスプリング64が介装されている。コイルスプリング64は押しバネであって、可動子61をその前端側に向けて常時付勢する。
A
ヒータ53はNi−Crなどの電熱材料からなり、電源としてのバッテリ71およびパワートランジスタ72からの給電に伴うジュール熱により、ケース51およびその内部の流体室54を所望の温度に加熱する。パワートランジスタ72のベースには、モータECU73からのパルス信号が供給され、そのデューティ比によって温度が制御される。
The
流体室54には、温度上昇に伴って磁化力が低下する特性、例えば図5に示されるような温度/磁化力特性を有する磁性流体が収容されている。この磁性流体としては、上記第1実施形態で使用されたものと同様のMR流体を用いるのが好適である。
The
モータECU73は、以下に述べるブラシ駆動処理、ならびに本発明とは別途に行われる通常の運転制御を実行するマイクロコンピュータであって、CPU、RAM、ROMおよび入出力ポートを含んでいる。モータECU73の入力側には、モータの回転数を検出すべく不図示の回転子軸の近傍に設けられたモータ回転センサ74等の各種センサが接続されている。モータECU73の出力側には、可動ブラシ装置50のほか、モータ自体の駆動のための不図示のDC−DCコンバータ等が接続されている。モータECU73は、そのROMに格納されたプログラムおよび各種のマップに従って、各種センサからの信号を入力し、その入力信号に基づいて演算処理を実行し、その演算結果に基づき各種制御信号を出力する。
The
以上のとおり構成された本参考例のモータにおける可動ブラシ装置50では、ヒータ53の加熱動作により、流体室54内の磁性流体のうちヒータ53の近傍(図4における領域80A)に存在する部分の磁化力が低下する。他方、駆動用コイル52a,52bの磁気力によって、残余の有効な磁性流体(図4における領域80Bに存在するもの)が吸引され、これにより可動子61がケース51の軸方向に、有効な磁性流体の軸方向長さの中心線81aと駆動用コイル52a,52bの中心線81bとが概ね一致するまで後退させられる。その結果、ブラシ65と整流子90との相対位置が変化することになる。
In the
このような可動ブラシ装置50を利用して、ブラシ65と整流子90との接触面圧を制御することができる。すなわち、回転数および要求トルクが小さい領域において、過度の接触面圧の付与を避けることにより、ブラシの磨耗を軽減することが可能である。具体的には、例えば図6のような要求トルク/回転数/印加電流マップを予め作成しておき、運転者によるアクセルペダル踏み込み量などから決定される要求トルクおよび回転数により、対応する印加電流Iの値を同マップから読み出し、この印加電流値を駆動用コイル52a,52bに印加することによって、ブラシ65を整流子90に対して突出/後退方向に制御する。このような制御によれば、ブラシ65と整流子との接触面圧が過剰にならず、過度の接触面圧の回避により、ブラシ65の磨耗を軽減し寿命を延ばすことができる。
Using such a
ところで、ブラシ65と整流子90との間の電気抵抗値である接触抵抗Rは、ブラシや整流子の磨耗、汚れ、異物の噛み込み等によって変化しうるため、接触面圧と電気抵抗Rとが正しく対応しなくなる場合も考えられる。このような状態の発生を避けるため、本実施形態では、学習処理ないし補正処理によって、接触面圧を修正し、接触抵抗Rを常に適正な値にすることが可能である。
By the way, the contact resistance R, which is an electric resistance value between the
具体的には、モータECU73において、まず、運転者によるアクセルペダル踏み込み量などから決定される要求トルクおよび回転数により、図6の要求トルク/回転数/印加電流マップが参照され、これに従ってモータへの印加電流Iの値が算出される。次に、決定した値の印加電流Iがモータに印加され、その際に位相角θ0において検出される端子電圧値から、現在の接触抵抗R1´が算出される。
Specifically, the
次に、得られた現在の接触抵抗R1´が、図7のような位相角/接触抵抗マップにおける位相角θ0の場合の接触抵抗R1と比較される。同マップに示される接触抵抗R1から検出抵抗R1´が所定値以上ずれている場合には、図8のような接触抵抗/コイル電流マップが参照されてコイル電流Iが決定され、図6の要求トルク/回転数/印加電流マップが補正される(I1→I1´)。以後、補正後の同マップに従って印加電流値を求め、駆動用コイル52a,52bをデューティ制御することでモータを運転する。この印加電流値の補正は、ずれ量ΔRに応じた複数種類の同マップを予め用意しておき、これらからいずれかを選択して使用することで行ってもよいし、初期状態の同マップにおける印加電流値に、ずれ量ΔRに応じた補正量を一律に加算することで近似的に行ってもよい。
Next, the obtained current contact resistance R1 ′ is compared with the contact resistance R1 in the case of the phase angle θ0 in the phase angle / contact resistance map as shown in FIG. When the detection resistance R1 ′ deviates from the contact resistance R1 shown in the map by a predetermined value or more, the coil resistance I is determined by referring to the contact resistance / coil current map as shown in FIG. The torque / rotation speed / applied current map is corrected (I1 → I1 ′). Thereafter, an applied current value is obtained according to the corrected map, and the motor is operated by duty-controlling the driving
このような処理を行うことにより、ブラシ65や整流子90の磨耗、汚れ、異物の噛み込み等によって接触抵抗Rが変化した場合にも、接触抵抗Rが適正な値になるように接触面圧を制御することができる。
By performing such a process, even when the contact resistance R changes due to wear of the
さらに本参考例では、電機子に誘起される逆起電力の影響を抑制することができる。すなわち、モータの回転数が所定の切断基準値を超えると、モータECU73の制御によって駆動用コイル52a,52bに、上記接触面圧制御における印加電流値より更に大きな値の電流を印加することにより、可動子61の永久磁石64をコイル52a,52bに吸引させ、ブラシ65と整流子90とが互いに切り離される高さまで可動子61を上昇させる。これによって両者の間の電気的接続が分断され、両者が実質的に絶縁される。この分断により、電機子であるロータに誘起される逆起電力が電源側ないし負荷側に与える影響を抑制することができる。
Furthermore, in this reference example , the influence of the counter electromotive force induced in the armature can be suppressed. That is, when the rotational speed of the motor exceeds a predetermined cutting reference value, a current larger than the applied current value in the contact surface pressure control is applied to the driving coils 52a and 52b by the control of the
なお、本参考例の機械的構成を利用して、フェイルセーフの機能を実現することも可能である。すなわち、モータまたはモータを駆動する駆動回路の故障を検出する手段(例えば、これらへの入力に対して出力が所定の対応関係を外れた場合に、故障と判定する処理プログラム)を更に設け、故障が検出された場合に、可動ブラシ装置50を制御してブラシ65と整流子90との間の電気的接続を分断させるようにシステムを構成することも可能である。
Note that the fail-safe function can be realized by using the mechanical configuration of this reference example . In other words, a means for detecting a failure of the motor or the drive circuit that drives the motor (for example, a processing program that determines that a failure occurs when the output deviates from a predetermined correspondence with the input to these) is provided. It is also possible to configure the system to control the
また、本参考例では永久磁石64を装備したことにより、制御に対する可動子61の追従性を高めることができるが、本発明に係る可動ブラシ装置は永久磁石64をもたない構成としてもよい。また、第2実施形態では可動ブラシ装置を磁性流体を用いて構成することにより、微細な圧力制御を実行できる利点があるが、ブラシと整流子との接触圧力を回転数に応じて制御する可動ブラシ装置は、他の駆動源、例えば油圧シリンダとソレノイドバルブの組合せや、ソレノイドアクチュエータによって実現してもよい。
In addition, in the present reference example , by providing the
1 モータ
10 ステータ
11 バンド
12,54 流体室
13 ステータコイル
15 油圧シリンダ
50 可動ブラシ装置
66 ブラシ
90 整流子
1
Claims (5)
前記複数のステータコイルを前記ロータからの離間方向に移動させる操作機構を更に備え、
前記操作機構は、前記複数のステータコイルが固定される概ね環状のバンドと、前記バンドの周方向長さを操作するアクチュエータと、を備え、
前記操作機構は、前記複数のステータコイルをロータから離間させる離間動作に伴い、前記複数のステータコイル間の電気的接続を分断することを特徴とするモータ。 A motor comprising a stator having a plurality of stator coils and a rotor housed inside the stator,
An operation mechanism for moving the plurality of stator coils in a direction away from the rotor ;
The operation mechanism includes a generally annular band to which the plurality of stator coils are fixed, and an actuator for operating a circumferential length of the band.
The operation mechanism cuts off the electrical connection between the plurality of stator coils in accordance with a separating operation for separating the plurality of stator coils from the rotor .
前記操作機構を前記モータの回転数に基づいて制御する制御手段を更に備えたことを特徴とする駆動装置。 A drive device comprising the motor according to claim 1 ,
The drive device further comprising a control means for controlling the operation mechanism based on the rotation speed of the motor.
前記モータまたは前記モータを駆動する駆動回路の故障を検出する故障検出手段と、
前記故障が検出された場合に、前記操作機構を制御して前記電気的接続を分断させる制御手段と、
を備えたことを特徴とする駆動装置。 The drive device according to claim 2 ,
A failure detection means for detecting a failure of the motor or a drive circuit for driving the motor;
Control means for controlling the operation mechanism to disconnect the electrical connection when the failure is detected;
A drive device comprising:
磁性流体を収容するために前記ロータに設けられた流体室と、該流体室に磁性流体を給排する給排機構と、を備えたことを特徴とするモータ。 The motor according to claim 1 ,
A motor comprising: a fluid chamber provided in the rotor for containing a magnetic fluid; and a supply / discharge mechanism for supplying and discharging the magnetic fluid to and from the fluid chamber.
前記給排機構を制御して、前記モータまたは前記モータを駆動する駆動回路が故障した場合に、前記流体室からほぼ全量または界磁磁界がモータを駆動または回生するまでに及ばない量の磁性流体を排出させる制御手段を備えたことを特徴とする駆動装置。 A drive device comprising the motor according to claim 4 ,
When the motor or the drive circuit for driving the motor is controlled by controlling the supply / exhaust mechanism, the magnetic fluid of almost the entire amount from the fluid chamber or the amount of magnetic fluid that does not reach the time when the field magnetic field drives or regenerates the motor. A drive device comprising control means for discharging the gas.
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