(57)【要約】【課題】電子スイッチを用いずに構成でき、モータを搭載した物体の安定性を保つことができる発電型ブレーキ装置を提供する。【解決手段】複数のモータコアＡ’，Ｂ’を備えるモータ１’から励磁電流遮断後に発生するモータ電流を用いてこのモータ１’に制動をかける発電型ブレーキ装置において、  前記モータコアＡ’，Ｂ’のそれぞれに対応して設けられ、モータ１’のブレーキ動作時にモータ電流が供給される複数のブレーキ部３０’，３１’と、  これらのブレーキ部３０’，３１’ごとにモータ電流の電流値を取得する電流取得部４’と、  取得されたモータ電流の電流値に基づいてモータ電流のモータコアＡ’，Ｂ’間の位相ずれを検出する位相検出部５’と、  この位相検出部５’の出力に基づいてブレーキ部３０’，３１’の制動力を調整するブレーキ調整部６’と、を備えたことを特徴とする。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のモータコアを備えるモータから励磁電流遮断後に発生するモータ電流を用いてこのモータに制動をかける発電型ブレーキ装置において、前記モータコアのそれぞれに対応して設けられ、前記モータのブレーキ動作時に前記モータ電流が供給される複数のブレーキ部と、これらのブレーキ部ごとに前記モータ電流の電流値を取得する電流取得部と、取得された前記モータ電流の電流値に基づいて前記モータ電流の前記モータコア間の位相ずれを検出する位相検出部と、この位相検出部の出力に基づいて前記ブレーキ部の制動力を調整するブレーキ調整部と、を備えたことを特徴とする発電型ブレーキ装置。
【請求項２】
前記電流取得部は、前記モータコアの所定相のモータ電流を取得し、
前記位相検出部は、前記モータコア間の前記所定相における位相ずれを検出し、
前記ブレーキ調整部は、前記ブレーキ部の前記所定相における制動力を調整することを特徴とする請求項１に記載の発電型ブレーキ装置。
【請求項３】
前記電流取得部は、前記モータコアの各相のモータ電流を取得し、
前記位相検出部は、前記モータコア間の各相同士の位相ずれを検出し、
前記ブレーキ調整部は、前記ブレーキ部の制動力を各相ごとに調整することを特徴とする請求項１に記載の発電型ブレーキ装置。
【請求項４】
前記ブレーキ調整部は、前記複数のブレーキ部の制動力をバランスさせるように調整することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の発電型ブレーキ装置。
【請求項５】
前記ブレーキ部を、ＩＰＭ（Intelligent Power Module）で構成することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の発電型ブレーキ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は発電型ブレーキ装置に関し、詳しくは、複数のモータコアを備えるモータから励磁電流遮断後に発生するモータ電流を用いてこのモータに制動をかける発電型ブレーキ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
位置決め装置などに利用される平面モータでは、スライダに同じ方向に駆動される複数のモータコアを搭載したものが存在する。
【０００３】
図７は、このように複数のモータコアを備えたモータに制動をかける、発電型ブレーキ装置の従来例を示す図である。
【０００４】
モータ１００は、３相（Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相）モータコア１００Ａ，１００Ｂを備えている。これらのモータコア１００Ａ，１００Ｂは、それぞれドライバ２００からの励磁電流を受けて同一方向に駆動される。これら２台のモータコア１００Ａ，１００Ｂからなるモータ１００に対し、１台のブレーキ部３００が設けられている。
【０００５】
ブレーキ部３００は、電子スイッチ５００を介してモータ１００−ドライバ２００間の動力線に接続されている。電子スイッチ５００は複数のスイッチ素子を備え、モータコア１００Ａ，１００Ｂの各相の動力線にこれらのスイッチ素子がそれぞれ対応するように接続されている。
【０００６】
電子スイッチ５００のブレーキ部３００側において、モータコア１００Ａ，１００ＢのＵ相同士、Ｖ相同士、Ｗ相同士の動力線が互いに接続され、各相１本の動力線に合成される。ブレーキ部３００には、合成後の動力線が接続されている。
【０００７】
４００は合成後の動力線に流れる電流を取得する電流取得部である。電流取得部４００は、取得部４００ｕ、取得部４００ｖ、取得部４００ｗから構成され、それぞれ合成後のＵ相、Ｖ相、Ｗ相の動力線の電流を取得する。なお、取得部４００ｗは、取得部４００ｕおよび取得部４００ｖの取得結果に基づいてＷ相の動力線の電流を算出する。各相の電流値は、電流信号Ｓｉｕ，Ｓｉｖ，Ｓｉｗとしてブレーキ部３００に出力される。
【０００８】
モータ１００の通常動作時（すなわち、非ブレーキ動作時）において、電子スイッチ５００は「開」状態に設定される。これにより、ブレーキ部３００がモータ１００−ドライバ２００間の動力線から遮断されるとともに、モータコア１００Ａ，１００Ｂの動力線同士の短絡が阻止される。
【０００９】
一方、モータ１００のブレーキ動作時には、ドライバ２００からモータ１００への励磁電流が遮断されるとともに、電子スイッチ５００が「閉」状態に切り替えられる。モータコア１００Ａ，１００Ｂには、逆起電力によるモータ電流が発生する。これらのモータ電流は電子スイッチ５００の後段で各相ごとに合成され、合成後のモータ電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗがブレーキ部３００に導入される。ブレーキ部３００は、導入されたモータ電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗを電流信号Ｓｉｕ，Ｓｉｖ，Ｓｉｗに基づいて効率的に消費することにより、モータ１００に対する制動力とする。
【００１０】
図８はブレーキ部３００の一例を示す図である。ブレーキ部３００は、ＦＥＴなどのスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６からなるコンバータ部、スイッチング素子Ｑ０および抵抗Ｒ１〜Ｒ３およびコンデンサＣからなる放熱部、積分・ＰＷＭ回路３００ａ、駆動回路３００ｂ、速度検出部３００ｃ、ＤＣ電圧制御部３００ｄ、比較部３００ｅから構成されている。モータ電流ｉｕはスイッチング素子Ｑ１およびＱ２に、モータ電流ｉｖはスイッチング素子Ｑ３およびＱ４に、モータ電流ｉｗはスイッチング素子Ｑ５およびＱ６にそれぞれ接続されている。
【００１１】
電流信号Ｓｉｕ，Ｓｉｖ，Ｓｉｗは、積分・ＰＷＭ回路３００ａおよび速度検出部３００に入力される。積分・ＰＷＭ回路３００ａは、電流信号Ｓｉｕ〜Ｓｉｗをそれぞれ積分し、積分値に応じたＰＷＭ信号を生成する。積分・ＰＷＭ回路３００ａはこのＰＷＭ信号を駆動回路３００ｂに出力し、駆動回路３００ｂはこのＰＷＭ信号に応じてＱ１〜Ｑ６を開閉させる。モータ電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗは適宜放熱部へと導入され、放熱によりエネルギーが消費される。
【００１２】
速度検出部３００ｃは、電流信号Ｓｉｕ〜Ｓｉｗに基づいてモータ１００の速度を算出し、ＤＣ電圧制御部３００ｄに出力する。ＤＣ電圧制御部３００ｄは、モータ１００の速度を所定のテーブルを用いて電圧値に変換する。比較部３００ｅは、ＤＣ電圧制御部３００ｄにて変換された電圧値を抵抗Ｒ２と抵抗Ｒ３の中点電圧と比較し、比較結果に応じてスイッチング素子Ｑ０を開閉させる。
このようにスイッチング素子Ｑ０〜Ｑ６を開閉させることにより、放熱部におけるエネルギー消費の力率が１００％に近づくように制御される。
【００１３】
ブレーキ部３００、電流取得部４００、電子スイッチ５００でブレーキ装置を構成している。
【００１４】
下記特許文献１には、電動機の制動時に発生する起電力を消費・吸収する発電ブレーキ抵抗器を電動機と切り離し可能なブレーキ遮断器および遮断器を備えた発電ブレーキ装置が記載されている。また、下記特許文献２には、ドライバおよびモータに接続された電子スイッチを備えた発電型ブレーキ装置が記載されている。
【００１５】
【特許文献１】特開平０６−４６５０５号公報
【特許文献２】特開２００７−３３００４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
電子スイッチ５００は、モータ１００−ドライバ２００間の動力線に印加されるモータ電圧に見合う耐圧のものを採用する必要がある。しかしながら、電子スイッチには高耐圧のものが少なく、モータ電圧が大きな場合には、そのモータ電圧に対応可能な電子スイッチを入手することが困難な場合がある。したがって、モータ１００の通常動作時にモータコア間の動力線の短絡を防止するためには、電子スイッチ５００を用いない構造が望ましい。
【００１７】
モータコア１台につきブレーキ部３００を１台搭載する構成とすれば、電子スイッチ５００を省略することができ、電子スイッチ５００によるモータコア間の動力線の短絡を防止することができる。しかし、このようにブレーキ部をモータコアと１対１で対応させた場合には、ブレーキ動作時にモータコア間で制動力に差が生じると、モータコア間の制動力のバランスが崩れ、モータコアを搭載したスライダ自体が回転するおそれがある。また、スライダの回転が大きくなるとモータコアに満足な制動力が得られなくなり、スライダがスライダ周囲の構成物と衝突するおそれがある。
【００１８】
本発明は、従来装置の問題をなくし、電子スイッチを用いずに構成でき、モータを搭載した物体の安定性を保つことができる発電型ブレーキ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
上記のような目的を達成するために、請求項１の発明は、
複数のモータコアを備えるモータから励磁電流遮断後に発生するモータ電流を用いてこのモータに制動をかける発電型ブレーキ装置において、
前記モータコアのそれぞれに対応して設けられ、前記モータのブレーキ動作時に前記モータ電流が供給される複数のブレーキ部と、
これらのブレーキ部ごとに前記モータ電流の電流値を取得する電流取得部と、
取得された前記モータ電流の電流値に基づいて前記モータ電流の前記モータコア間の位相ずれを検出する位相検出部と、
この位相検出部の出力に基づいて前記ブレーキ部の制動力を調整するブレーキ調整部と、
を備えたことを特徴とする。
【００２０】
請求項２の発明は、
請求項１に記載の発電型ブレーキ装置において、
前記電流取得部は、前記モータコアの所定相のモータ電流を取得し、
前記位相検出部は、前記モータコア間の前記所定相における位相ずれを検出し、
前記ブレーキ調整部は、前記ブレーキ部の前記所定相における制動力を調整することを特徴とする。
【００２１】
請求項３の発明は、
請求項１に記載の発電型ブレーキ装置において、
前記電流取得部は、前記モータコアの各相のモータ電流を取得し、
前記位相検出部は、前記モータコア間の各相同士の位相ずれを検出し、
前記ブレーキ調整部は、前記ブレーキ部の制動力を各相ごとに調整することを特徴とする。
【００２２】
請求項４の発明は、
請求項１〜３のいずれかに記載の発電型ブレーキ装置において、
前記ブレーキ調整部は、前記複数のブレーキ部の制動力をバランスさせるように調整することを特徴とする。
【００２３】
請求項５の発明は、
請求項１〜４のいずれかに記載の発電型ブレーキ装置において、
前記ブレーキ部を、ＩＰＭ（Intelligent Power Module）で構成することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２４】
請求項１の発明によれば、
モータコアのそれぞれに対応して設けられ、モータのブレーキ動作時にモータ電流が供給される複数のブレーキ部を備えたことにより、電子スイッチを用いずに発電型ブレーキ装置を構成できる。
また、モータ電流のモータコア間の位相ずれを検出する位相検出部と、この位相検出部の出力に基づいてブレーキ部の制動力を調整するブレーキ調整部とを備えたことにより、モータを搭載した物体が回転等を起こすことなく、安定性を保つことができる発電型ブレーキ装置を構成できる。
【００２５】
請求項２の発明によれば、
位相検出部はモータコア間の所定相における位相ずれを検出し、ブレーキ調整部はブレーキ部の前記所定相における制動力を調整するため、複数相のモータコアを用いた場合において特定の相についてのみ制動力の調整を行うことができる。
【００２６】
請求項３の発明によれば、
位相検出部はモータコア間の各相同士の位相ずれを検出し、ブレーキ調整部はブレーキ部の制動力を各相ごとに調整するため、複数相のモータコアを用いた場合に各相ごとに制動力を調整できる。
【００２７】
請求項４の発明によれば、
ブレーキ調整部が複数のブレーキ部の制動力をバランスさせるように調整することにより、モータ全体の制動力を精度良く調整できる。
【００２８】
請求項５の発明によれば、
ブレーキ部をＩＰＭで構成するため、発電型ブレーキ装置を容易かつコンパクトに構成できる。なお、ＩＰＭとは、電力を制御するパワーＭＯＳＦＥＴや絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）などのパワーデバイスの駆動回路や自己保護機能を組み込んだパワーモジュールである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
図１は、実施例１として、本発明の発電型ブレーキ装置を２つの単相モータコアを備えるモータに利用した構成を示す図である。
【実施例１】
【００３０】
モータ１は、２台の単相モータコアＡ，Ｂを備えている。これらのモータコアＡ，Ｂは、それぞれドライバ２から動力線７０，７１を介して励磁電流が供給され、同一方向に駆動される。これら２台のモータコアＡ，Ｂからなるモータ１に対し、各モータコアにそれぞれ対応するように設けられた２台のブレーキ部３０，３１からなるブレーキユニット３が設けられている。
【００３１】
ブレーキ部３０は、電子スイッチを介することなく、動力線８０によって動力線７０に直接接続されている。同様に、ブレーキ部３１は、電子スイッチを介することなく、動力線８１によって動力線７１に直接接続されている。これにより、ブレーキ部３０，３１がモータコアＡ，Ｂにそれぞれ１対１で接続された状態となっている。
【００３２】
モータ１のブレーキ動作時には、ドライバ２からモータ１への励磁電流が遮断され、モータコアＡ，Ｂに逆起電力によるモータ電流ｉ０，ｉ１が発生する。モータ電流ｉ０は、動力線７０，８０を通ってブレーキ部３０に導入され、モータ電流ｉ１は動力線７１，８１を通ってブレーキ部３１に導入される。
【００３３】
４は動力線８０，８１に流れる電流を取得する電流取得部である。電流取得部４は、動力線８０に流れる電流を取得する取得部４０と、動力線８１に流れる電流を検出する取得部４１を備えている。取得部４０，４１は、電流計により動力線８０，８１から直接電流値を検出する。取得部４０にて取得された電流値は、電流信号Ｓｉ０として、ブレーキ部３０および位相検出部５に出力される。同様に、取得部４１にて取得された電流値は、電流信号Ｓｉ１として、ブレーキ部３１および位相検出部５に出力される。
【００３４】
ブレーキ部３０，３１は、導入されたモータ電流ｉ０，ｉ１を電流信号Ｓｉ０，Ｓｉ１に基づいて効率的に消費し、モータ１に対する制動力とする。
【００３５】
ところで、モータ１のブレーキ動作時に、モータコアＡ，Ｂ間で制動力に差が生じると、モータコアＡ，Ｂ間の制動力のバランスが崩れる場合がある。制動力のバランスが崩れる原因としては、モータ１を搭載した物体に加えられる外力や、モータ１やブレーキユニット３を構成する物品の誤差や個体差の影響が考えられる。制動力のバランスが崩れると、モータ電流ｉ０，ｉ１の位相にずれが生じる。そこで、モータ電流ｉ０，ｉ１の位相ずれを検出し、この位相ずれに基づいてモータコアＡ，Ｂ間の制動力の調整を行う。
【００３６】
位相検出部５は、入力された電流信号Ｓｉ０，Ｓｉ１に基づいて、モータ電流ｉ０，ｉ１間の位相ずれを検出する。検出した位相ずれは、位相ずれ信号Ｓｔとしてブレーキ調整部６に出力される。
【００３７】
図２は位相検出部５による位相ずれ検出の手法の説明図である。図２の（ａ１）は、モータコアＡ，Ｂ間の制動力のバランスが取れている状態を示している。図２の（ａ２）は、モータコアＡ，Ｂ間の制動力のバランスが崩れてモータ１が回転した状態を示している。また、図２の（ｂ１）は電流信号Ｓｉ０、（ｂ２）は電流信号Ｓｉ１である。なお、時刻ｔ１，ｔ２は電流信号Ｓｉ１の立ち上がりタイミングとし、時刻ｔ３は電流信号Ｓｉ１の立下りタイミングとする。
【００３８】
位相検出部５は、図示しないコンパレータを通して電流信号Ｓｉ０，Ｓｉ１をデジタル回路に取り込み、電流信号Ｓｉ１の立ち上がりと立下りを監視する。図示しないカウンターにより、電流信号Ｓｉ１の立ち上がりおよび立下りのタイミングから一定時間（Δｔ）カウントし、カウント終了時点における電流信号Ｓｉ０，Ｓｉ１の論理を比較する。
【００３９】
時刻ｔ１において、モータ１は図２の（ａ１）に示すように、モータコアＡ，Ｂ間の制動力のバランスが取れた状態となっている。時刻ｔ１＋Δｔにおいて、電流信号Ｓｉ０，Ｓｉ１はどちらも“Ｈ”信号であり、論理は一致している。そのため、時刻ｔ１において、モータ電流ｉ０，ｉ１の位相は一致していると判断する。
【００４０】
一方、モータコアＡの制動力が強く、時刻ｔ２において図２の（ａ２）に示すようにモータ１が回転していた場合、モータコアＡのモータ電流ｉ０の周波数が低下する。そのため、図２の（ｂ１）に示すように、時刻ｔ２における電流信号Ｓｉ０の周波数が低下する。時刻ｔ２＋Δｔにおいては、電流信号Ｓｉ０は“Ｌ”信号、電流信号Ｓｉ１は“Ｈ”信号であり、論理が一致していない。そのため、時刻ｔ２においてモータ電流ｉ０，ｉ１に位相ずれが発生していると判断する。
【００４１】
また、時刻ｔ３＋Δｔにおいて、電流信号Ｓｉ０は“Ｈ”信号、電流信号Ｓｉ１は“Ｌ”信号であり、論理が一致していない。そのため、時刻ｔ３においてモータ電流ｉ０，ｉ１に位相ずれが発生していると判断する。
【００４２】
図１に戻り説明する。ブレーキ調整部６は、入力された位相ずれ信号Ｓｔに基づいて、モータコアＡ，Ｂ間に生じた制動力の差を打ち消すためのブレーキ調整信号Ｓｂ０，Ｓｂ１を生成する。ブレーキ調整部６は、ブレーキ調整信号Ｓｂ０をブレーキ部３０に、ブレーキ調整信号Ｓｂ１をブレーキ部３１に出力する。
【００４３】
たとえば、モータコアＡにかかる制動力がモータコアＢにかかる制動力よりも強い場合には、ブレーキ調整信号Ｓｂ０としてモータコアＡにかかる制動力を弱める作用を有する信号を生成し、ブレーキ調整信号Ｓｂ１としてモータコアＢにかかる制動力を強める作用を有する信号を生成する。このように、ブレーキ調整部６は、ブレーキ調整信号Ｓｂ０，Ｓｂ１を制御することにより、ブレーキ部３０，３１の制動力がバランスするように調整する。
【００４４】
図３はブレーキ部３０の一例を示す図である。ブレーキ部３０は、ＦＥＴなどのスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２からなるコンバータ部と、コンデンサＣおよびスイッチング素子Ｑ０および抵抗Ｒ１，Ｒ２からなる放熱部、積分・ＰＷＭ回路３０ａ、駆動回路３０ｂ、速度検出部３０ｃ、ＤＣ電圧制御部３０ｄ、比較部３０ｅから構成されている。モータ電流ｉ０はスイッチング素子Ｑ１およびＱ２に接続されている。
【００４５】
電流信号Ｓｉ０およびブレーキ調整信号Ｓｂ０は、積分・ＰＷＭ回路３０ａに入力される。積分・ＰＷＭ回路３０ａは、電流信号Ｓｉ０を積分し、積分値に応じたＰＷＭ信号を生成する。さらに、積分・ＰＷＭ回路３０ａは、ブレーキ調整信号Ｓｂ０に基づいてＰＷＭ信号を調整する。積分・ＰＷＭ回路３０ａは、ブレーキ調整信号Ｓｂ０による調整後のＰＷＭ信号を駆動回路３０ｂに出力し、駆動回路３０ｂは入力されたＰＷＭ信号に応じてＱ１，Ｑ２を開閉させる。モータ電流ｉ０は適宜放熱部へと導入され、放熱によりエネルギーが消費される。
【００４６】
速度検出部３０ｃは、電流信号Ｓｉ０が入力され、電流信号Ｓｉ０に基づいてモータ１の速度を算出し、ＤＣ電圧制御部３０ｄに出力する。ＤＣ電圧制御部３０ｄは、モータ１の速度を所定のテーブルを用いて電圧値に変換する。比較部３０ｅは、ＤＣ電圧制御部３０ｄにて変換された電圧値を抵抗Ｒ２と抵抗Ｒ３の中点電圧と比較し、比較結果に応じてスイッチング素子Ｑ０を開閉させる。
このようにスイッチング素子Ｑ０〜Ｑ２を開閉させることにより、放熱部におけるエネルギー消費の力率が１００％に近づくように制御される。
なお、ブレーキ部３１も図３に示すブレーキ部３０と同様に構成されている。
【００４７】
本実施例は以上のように構成され、
モータコアＡ，Ｂのそれぞれに対応して設けられ、モータ１のブレーキ動作時にモータ電流が供給される複数のブレーキ部３０，３１を備えたことにより、電子スイッチを用いずに発電型ブレーキ装置を構成できる。
また、モータ電流ｉ０，ｉ１の位相ずれを検出する位相検出部５と、この位相検出部５の出力に基づいてブレーキ部３０，３１の制動力を調整するブレーキ調整部６とを備えたことにより、モータ１を搭載した物体が回転等を起こすことなく、安定性を保つことができる発電型ブレーキ装置を構成できる。
【００４８】
また、ブレーキ調整部６がブレーキ部３０，３１の制動力をバランスさせるように調整することにより、モータ１全体の制動力を精度良く調整できる。
【００４９】
なお、ブレーキ部３０，３１をＩＰＭで構成すれば、発電型ブレーキ装置を容易かつコンパクトに構成できる。
【００５０】
また、本実施例では、モータコアＡにかかる制動力がモータコアＢにかかる制動力よりも強い場合に、モータコアＡにかかる制動力を弱めるブレーキ調整信号Ｓｂ０と、モータコアＢにかかる制動力を強めるブレーキ調整信号Ｓｂ１を生成したが、調整信号Ｓｂ０，Ｓｂ１の生成の仕方はこれに限られない。
たとえば、モータコアＡにかかる制動力がモータコアＢにかかる制動力よりも強い場合には、モータコアＡにかかる制動力をモータコアＢにかかる制動力に一致する程度に弱めるブレーキ調整信号Ｓｂ０を生成し、ブレーキ部３０のみを調整するようにしてもよい。
【００５１】
本実施例の発電型ブレーキ装置は、リニアモータのブレーキ装置として利用可能である。また、本実施例の発電型ブレーキ装置は、対象物が搭載されるスライダを有し、このスライダを平板状のプラテン上で位置制御することにより対象物の位置決めを行う位置決め装置において、スライダを移動させるモータのブレーキ装置としても利用可能である。
【実施例２】
【００５２】
図４は本発明の実施例２を示す図である。本実施例は、先の実施例１に対して、制動をかける対象となるモータを３相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）モータコアを備えるモータに変更したものである。なお、本実施例において、添え字ｕはＵ相に対応し、添え字ｖはＶ相に対応し、添え字ｗはＷ相に対応するものとする。
【００５３】
モータ１’は、２台の３相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）モータコアＡ’，Ｂ’を備えている。これらのモータコアＡ’，Ｂ’は、それぞれドライバ２’から動力線７０ｕ〜７０ｗ（以下これらの動力線を代表して動力線７０と記載する。），７１ｕ〜７１ｗ（以下これらの動力線を代表して動力線７１と記載する。）を介して励磁電流が供給され、同一方向に駆動される。これら２台のモータコアＡ’，Ｂ’からなるモータ１’に対し、各モータコアにそれぞれ対応するように設けられた２台のブレーキ部３０’，３１’からなるブレーキユニット３’が設けられている。
【００５４】
ブレーキ部３０’は、電子スイッチを介することなく、動力線８０ｕ〜８０ｗ（以下これらの動力線を代表して動力線８０と記載する。）によって動力線７０に直接接続されている。同様に、ブレーキ部３１’は、電子スイッチを介することなく、動力線８１ｕ〜８１ｗ（以下これらの動力線を代表して動力線８１と記載する。）によって動力線７１に直接接続されている。これにより、ブレーキ部３０’，３１’がモータコアＡ’，Ｂ’にそれぞれ１対１で接続された状態となっている。
【００５５】
モータ１’のブレーキ動作時には、ドライバ２’からモータ１’への励磁電流が遮断され、モータコアＡ’に逆起電力によるモータ電流ｉｕ０〜ｉｗ０（以下これらのモータ電流を代表してモータ電流ｉ０と記載する。）が発生する。また、モータコアＢ’に逆起電力によるモータ電流ｉｕ１〜ｉｗ１（以下これらのモータ電流を代表してモータ電流ｉ１と記載する。）が発生する。モータ電流ｉ０は、動力線７０，８０を通ってブレーキ部３０’に導入され、モータ電流ｉ１は動力線７１，８１を通ってブレーキ部３１’に導入される。
【００５６】
４’は動力線８０，８１に流れる電流を取得する電流取得部である。電流取得部４’は、動力線８０ｕに流れる電流を取得する取得部４０ｕと、動力線８０ｖに流れる電流を取得する取得部４０ｖと、動力線８０ｗに流れる電流を取得する取得部４０ｗと、動力線８１ｕに流れる電流を取得する取得部４１ｕと、動力線８１ｖに流れる電流を取得する取得部４１ｖと、動力線８１ｗに流れる電流を取得する取得部４１ｗとを備えている。
【００５７】
なお、取得部４０ｕ，４０ｖ，４１ｕ，４１ｖは、電流計により動力線８０ｕ，８０ｖ，８１ｕ，８１ｖから直接電流値を検出する。取得部４０ｗは、取得部４０ｕおよび取得部４０ｖの検出結果に基づいて動力線８０ｗの電流を算出する。同様に、取得部４１ｗは、取得部４１ｕおよび取得部４１ｖの検出結果に基づいて動力線８１ｗの電流を算出する。
【００５８】
取得部４０ｕ，４０ｖ，４０ｗにて取得された電流値は、それぞれ電流信号Ｓｉｕ０，Ｓｉｖ０，Ｓｉｗ０（以下これらの電流信号を代表して電流信号Ｓｉ０と記載する。）として、ブレーキ部３０’および位相検出部５’に出力される。同様に、取得部４１ｕ，４１ｖ，４１ｗにて取得された電流値は、それぞれ電流信号Ｓｉｕ１，Ｓｉｖ１，Ｓｉｗ１（以下これらの電流信号を代表して電流信号Ｓｉ１と記載する。）として、ブレーキ部３１’および位相検出部５’に出力される。
【００５９】
ブレーキ部３０’，３１’は、導入されたモータ電流ｉ０，ｉ１を電流信号Ｓｉ０，Ｓｉ１に基づいて効率的に消費し、モータ１’に対する制動力とする。
【００６０】
ところで、モータ１’のブレーキ動作時に、モータコアＡ’，Ｂ’間で制動力に差が生じると、モータコアＡ’，Ｂ’間の制動力のバランスが崩れる場合がある。制動力のバランスが崩れる原因としては、モータ１’を搭載した物体に加えられる外力や、モータ１’やブレーキユニット３’を構成する物品の誤差や個体差の影響が考えられる。制動力のバランスが崩れると、モータ電流ｉ０，ｉ１の位相にずれが生じる。そこで、モータ電流ｉ０，ｉ１の位相ずれを検出し、この位相ずれに基づいてモータコアＡ’，Ｂ’間の制動力の調整を行う。
【００６１】
位相検出部５’は、入力された電流信号Ｓｉ０，Ｓｉ１に基づいて、モータ電流ｉ０，ｉ１間の位相ずれを検出する。
【００６２】
図５は位相検出部５’の構成を示す図である。位相検出部５’は、モータ電流ｉ０，ｉ１間の位相ずれを相ごとに検出する。すなわち、位相検出部５’は、電流信号Ｓｉｕ０，Ｓｉｕ１に基づいてモータ電流ｉｕ０，ｉｕ１間の位相ずれを検出し、電流信号Ｓｉｖ０，Ｓｉｖ１に基づいてモータ電流ｉｖ０，ｉｖ１間の位相ずれを検出し、電流信号Ｓｉｗ０，Ｓｉｗ１に基づいてモータ電流ｉｗ０，ｉｗ１間の位相ずれを検出する。検出した位相ずれは、それぞれ位相ずれ信号Ｓｔｕ，Ｓｔｖ，Ｓｔｗとしてブレーキ調整部６’に出力される。なお、各相における位相ずれは、実施例１の図２と同様の手法で検出する。
【００６３】
図４に戻り説明する。ブレーキ調整部６’は、入力された位相ずれ信号Ｓｔｕ〜Ｓｔｗに基づいて、モータコアＡ’，Ｂ’間に生じた制動力の差を打ち消すためのブレーキ調整信号Ｓｂｕ０，Ｓｂｖ０，Ｓｂｗ０（以下これらのブレーキ調整信号をブレーキ調整信号Ｓｂ０と記載する。），Ｓｂｕ１，Ｓｂｖ１，Ｓｂｗ１（以下これらのブレーキ調整信号をブレーキ調整信号Ｓｂ１と記載する。）を生成する。ブレーキ調整部６’は、ブレーキ調整信号Ｓｂ０をブレーキ部３０’に、ブレーキ調整信号Ｓｂ１をブレーキ部３１’に出力する。
【００６４】
たとえば、モータコアＡ’にかかる制動力がモータコアＢ’にかかる制動力よりも強い場合には、ブレーキ調整信号Ｓｂ０としてモータコアＡ’にかかる制動力を弱める作用を有する信号を生成し、ブレーキ調整信号Ｓｂ１としてモータコアＢ’にかかる制動力を強める作用を有する信号を生成する。このように、ブレーキ調整部６’は、ブレーキ調整信号Ｓｂ０，Ｓｂ１を制御することにより、ブレーキ部３０’，３１’の制動力がバランスするように調整する。
【００６５】
図６はブレーキ部３０’の一例を示す図である。ブレーキ部３０’は、ＦＥＴなどのスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６からなるコンバータ部と、コンデンサＣおよびスイッチング素子Ｑ０および抵抗Ｒ１，Ｒ２からなる放熱部、積分・ＰＷＭ回路３０ａ’、駆動回路３０ｂ’、速度検出部３０ｃ’、ＤＣ電圧制御部３０ｄ’、比較部３０ｅ’から構成されている。モータ電流ｉｕ０はスイッチング素子Ｑ１およびＱ２に、モータ電流ｉｖ０はスイッチング素子Ｑ３およびＱ４に、モータ電流ｉｗ０はスイッチング素子Ｑ５およびＱ６にそれぞれ接続されている。
【００６６】
電流信号Ｓｉ０およびブレーキ調整信号Ｓｂ０は、積分・ＰＷＭ回路３０ａ’に入力される。積分・ＰＷＭ回路３０ａ’は、電流信号Ｓｉ０’を各相ごとに積分し、積分値に応じたＰＷＭ信号を生成する。さらに、積分・ＰＷＭ回路３０ａ’は、ブレーキ調整信号Ｓｂ０に基づいてＰＷＭ信号を調整する。積分・ＰＷＭ回路３０ａ’は、ブレーキ調整信号Ｓｂ０による調整後のＰＷＭ信号を駆動回路３０ｂ’に出力し、駆動回路３０ｂ’は入力されたＰＷＭ信号に応じてＱ１〜Ｑ６を開閉させる。モータ電流ｉ０は適宜放熱部へと導入され、放熱によりエネルギーが消費される。
【００６７】
速度検出部３０ｃ’は、電流信号Ｓｉ０が入力され、電流信号Ｓｉ０に基づいてモータ１’の速度を算出し、ＤＣ電圧制御部３０ｄ’に出力する。ＤＣ電圧制御部３０ｄ’は、モータ１’の速度を所定のテーブルを用いて電圧値に変換する。比較部３０ｅ’は、ＤＣ電圧制御部３０ｄ’にて変換された電圧値を抵抗Ｒ２と抵抗Ｒ３の中点電圧と比較し、比較結果に応じてスイッチング素子Ｑ０を開閉させる。
このようにスイッチング素子Ｑ０〜Ｑ６を開閉させることにより、放熱部におけるエネルギー消費の力率が１００％に近づくように制御される。
なお、ブレーキ部３１’も図６に示すブレーキ部３０’と同様に構成されている。
【００６８】
本実施例は以上のように構成され、
モータコアＡ’，Ｂ’のそれぞれに対応して設けられ、モータ１’のブレーキ動作時にモータ電流が供給される複数のブレーキ部３０’，３１’を備えたことにより、電子スイッチを用いずに発電型ブレーキ装置を構成できる。
また、モータ電流ｉ０，ｉ１の各相の位相ずれを検出する位相検出部５’と、この位相検出部５’の出力に基づいてブレーキ部３０’，３１’の制動力を調整するブレーキ調整部６’とを備えたことにより、モータ１’を搭載した物体が回転等を起こすことなく、安定性を保つことができる発電型ブレーキ装置を構成できる。
【００６９】
また、ブレーキ調整部６’がブレーキ部３０’，３１’の制動力をバランスさせるように調整することにより、モータ１’全体の制動力を精度良く調整できる。
【００７０】
なお、ブレーキ部３０’，３１’をＩＰＭで構成すれば、発電型ブレーキ装置を容易かつコンパクトに構成できる。
【００７１】
また、本実施例では、モータコアＡ’にかかる制動力がモータコアＢ’にかかる制動力よりも強い場合に、モータコアＡ’にかかる制動力を弱めるブレーキ調整信号Ｓｂ０と、モータコアＢ’にかかる制動力を強めるブレーキ調整信号Ｓｂ１を生成したが、調整信号Ｓｂ０，Ｓｂ１の生成の仕方はこれに限られない。
たとえば、モータコアＡ’にかかる制動力がモータコアＢ’にかかる制動力よりも強い場合には、モータコアＡ’にかかる制動力をモータコアＢ’にかかる制動力に一致する程度に弱めるブレーキ調整信号Ｓｂ０を生成し、ブレーキ部３０’のみを調整するようにしてもよい。
【００７２】
また、本実施例では、モータコアＡ’，Ｂ’のすべての相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）について制動力の調整を行ったが、所定の相（たとえばＵ相のみ）についてのみ制動力の調整を行うようにしてもよい。
【００７３】
また、本実施例では、電流取得部４’を位相検出部５’やブレーキ部３’とは別個の機能ブロックとして示したが、位相検出部５’やブレーキ部３’のそれぞれに、動力線８０，８１の電流を取得する電流取得部が設けられていても良い。その場合に、Ｕ相およびＶ相については電流計により電流を検出し、Ｗ相についてはＵ相、Ｖ相の電流値に基づいて算出するようにしてもよい。
【００７４】
また、本実施例では、本発明を３相のモータコアＡ’，Ｂ’を備えたモータに利用した構成を示したが、本発明は３相以外の複数相のモータコアを備えたモータにも利用できる。また、本実施例では、モータコアを２台備えたモータに利用した構成を示したが、モータコアの台数は３台以上であってもよい。
【００７５】
本実施例の発電型ブレーキ装置は、リニアモータのブレーキ装置として利用可能である。また、本実施例の発電型ブレーキ装置は、対象物が搭載されるスライダを有し、このスライダを平板状のプラテン上で位置制御することにより対象物の位置決めを行う位置決め装置において、スライダを移動させるモータのブレーキ装置としても利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】本発明の実施例１を示す図である。
【図２】位相検出部５による位相ずれ検出の手法の説明図である。
【図３】ブレーキ部３０の一例を示す図である。
【図４】本発明の実施例２を示す図である。
【図５】位相検出部５’の構成を示す図である。
【図６】ブレーキ部３０’の一例を示す図である。
【図７】従来の発電型ブレーキ装置の一例を示す図である。
【図８】ブレーキ部３００の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００７７】
１      モータ
Ａ，Ｂ  モータコア
２      ドライバ
３      ブレーキユニット
３０，３１  ブレーキ部
４      電流取得部
５      位相検出部
６      ブレーキ調整部
７０，７１，８０，８１  動力線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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