(57)【要約】【課題】電流指令値通りの電流をモータのコイルに流すことができるモータ駆動回路を提供すること。【解決手段】モータに流れる駆動電流を検出する第１の電流検出器と、この第１の電流検出器の不使用時に、前記モータに流れる前記駆動電流を検出する第２の電流検出器と、前記第１の電流検出器又は前記第２の電流検出器によって検出された値に基づいて前記駆動電流を電流指令値に制御する定電流駆動回路と、前記第１の電流検出器と前記第２の電流検出器を一定間隔で切り替える切り替え器と、を備える。【選択図】図１
2010268544.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータに流れる駆動電流を検出する第１の電流検出器と、
前記第１の電流検出器の不使用時に、前記モータに流れる前記駆動電流を検出する第２の電流検出器と、
前記第１の電流検出器又は前記第２の電流検出器によって検出された値に基づいて前記駆動電流を電流指令値に制御する定電流駆動回路と、
前記第１の電流検出器と前記第２の電流検出器を一定間隔で切り替える切り替え器と、を備えてなることを特徴とするモータ駆動回路。
【請求項２】
請求項１に記載のモータ駆動回路において、
前記電流検出器は、抵抗の両端に生じる電圧の差で前記駆動電流を検出することを特徴とするモータ駆動回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータ駆動回路に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
加工装置、検査装置のステージ等を移動するのに使用されるモータでは、通常、モータコイルに流す電流を制御してステージ等を所望の位置に移動させるようにしている（特許文献１参照）。例えば、ステージ等を所望の位置に移動させるためには、モータ可動子を指定の位置に移動させることが必要で、そのためにホストコンピュータ側から可動子移動に必要な推力を電流値に変換した電流指令値がモータ駆動回路に出力され、モータ駆動回路側ではこの電流指令値に一致する駆動電流を定電流駆動回路からモータコイルに流すようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２０２７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年、より高い指定位置精度が求められることにより、電流指令値に対してもより正確な電流をモータに流すことが要求されている。
【０００５】
このため、定電流駆動回路とモータとの間に電流検出用の抵抗を配置し、この抵抗に駆動電流を流して抵抗の両端に生ずる電圧からモータに実際に流れる電流を検出するようにしている。
【０００６】
しかしながら、抵抗に駆動電流を流すことにより、抵抗は駆動電流によって自己発熱してその抵抗値が上昇する。抵抗値が上昇すると、抵抗の両端の電圧値の差分で電流を検出しているため、実際にモータのコイルに流れる電流値は、電流指令値通りの電流値ではなく、この抵抗値の増加分だけ小さい電流値となる。すなわち、駆動電流を検出する抵抗が自己発熱してその抵抗値が上昇すると、電流指令値通りの電流ではなく、抵抗値の上昇分だけ、電流指令値に相当する電流値よりも小さい値の一定電流値にて安定化してしまう問題があった。
【０００７】
また、抵抗の温度に対する抵抗値の上昇率は必ずしも一定ではなく、抵抗の製造時におけるばらつきによる差異がある。このため、３相リニアモータを含めた多軸のモータを駆動する際には抵抗値の変化による電流値の変化分がそのまま各軸に発生する推力に反映され、推力のばらつきの要因となる可能性があった。
【０００８】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、電流指令値通りの電流をモータのコイルに流すことができるモータ駆動回路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】
【０００９】
本発明は、モータに流れる駆動電流を検出する第１の電流検出器と、前記第１の電流検出器の不使用時に、前記モータに流れる前記駆動電流を検出する第２の電流検出器と、前記第１の電流検出器又は前記第２の電流検出器によって検出された値に基づいて前記駆動電流を電流指令値に制御する定電流駆動回路と、前記第１の電流検出器と前記第２の電流検出器を一定間隔で切り替える切り替え器と、を備えてなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のモータ駆動回路によれば電流指令値通りの電流をモータのコイルに流すことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態を示すモータ駆動回路のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１を参照して、本発明のモータ駆動回路の一実施形態を説明する。同図では、３相リニアモータＭの駆動回路を示しており、該モータＭのＵ相コイルＬ１に電流を流すＵ相駆動回路１０と、Ｖ相コイルＬ２に電流を流すＶ相駆動回路２０及びＷ相コイルＬ３に電流を流すＷ相駆動回路３０とを備える。
【００１３】
これらＵ相駆動回路１０、Ｖ相駆動回路２０及びＷ相駆動回路３０は基本的に同じ回路構成なので、Ｕ相駆動回路１０についてその詳細な構成、動作などについて説明し、Ｖ相駆動回路２０及びＷ相駆動回路３０についてはその説明を省略する。
【００１４】
Ｕ相駆動回路１０は、モータＭのＵ相コイルＬ１に流れる駆動電流がホストコンピュータ側で設定した電流指令値になるように該駆動電流を制御してＵ相コイルＬ１に送る、定電流駆動回路で、誤差検出回路１１とモータドライバ回路１２を備える。
【００１５】
誤差検出回路１１は、オペアンプＵＩと、フィードバック側の積分制御回路１３（抵抗Ｒ２、コンデンサＣ１，Ｃ２）を備える。入力抵抗Ｒ１と積分制御回路１３の時定数により、ホストコンピュータ側からの電流指令値とモータＭ側に流そうとする電流値との差に応じた値がオペアンプＵＩから出力される。この出力はモータドライバ回路１２に入力される。
【００１６】
モータドライバ回路１２は、ＰＷＭ駆動回路やリニア駆動回路などの電圧電流変換回路（不図示）を備え、入力したオペアンプＵＩの出力である電圧値を電流指令値に相当する電流値に変換し、この変換された電流を駆動電流として抵抗Ｒ４を介してＵ相コイルＬ１に流すように動作する。Ｕ相コイルＬ１に実際に流れる電流（駆動電流）は、抵抗Ｒ４の両端、すなわちモータドライバ回路１２側の入力端とＵ相コイルＬ１側の出力端との間に発生する電圧の差として、電流検出回路１４（抵抗Ｒ４と誤差検出回路１１との間の帰還回路に配置）によって検出され、抵抗Ｒ３を介して誤差検出回路１１に入力される。抵抗Ｒ４と電流検出回路１４とによって第１の電流検出器が構成される。
【００１７】
誤差検出回路１１では、再度、電流指令値と抵抗Ｒ４で検出されたＵ相コイルＬ１側に実際に流れる電流値との差を検出し、差分があればこの差分を埋め合わせるようにフィードバック制御し、モータドライバ回路１２から電流指令値通りの一定電流がＵ相コイルＬ１に流れるようにする。
【００１８】
Ｕ相駆動回路１０（モータドライバ回路１２）とモータＭ（Ｕ相コイルＬ１）との間には上述した第１の電流検出器を構成する抵抗Ｒ４とは別の第２の電流検出器を構成する抵抗Ｒ７が配置されており、これら抵抗Ｒ４と抵抗Ｒ７は切り替え器としてのリレー切り替え回路１５によって一定間隔で切り替えられるようにしてある。
【００１９】
リレー切り替え回路１５は、Ｕ相駆動回路１０（モータドライバ回路１２）とモータＭ（Ｕ相コイルＬ１）との間に配置されていて、スイッチＳＷ１Ａ、ＳＷ１Ｂ及びＳＷ１Ｃを備え、スイッチ（ＳＷ）切り替え信号によってこれらスイッチＳＷ１Ａ、ＳＷ１Ｂ及びＳＷ１Ｃが切り替わる。スイッチＳＷ１ＡがＯＮ（閉じ）のときにはスイッチＳＷ１Ｂ及び／又はＳＷ１ＣがＯＦＦ（開く）となり、またスイッチＳＷ１Ｂ及びＳＷ１ＣがＯＮ（閉じ）のときにはスイッチＳＷ１ＡがＯＦＦ（開く）となる。
【００２０】
上述した抵抗Ｒ７はＳＷ１ＢとスイッチＳＷ１Ｃとの間に配置される。抵抗Ｒ７に流れる電流は、上述した電流検出回路１４とは別の電流検出回路１６によって検出される。抵抗Ｒ７と電流検出回路１６とによって上述した第２の電流検出器が構成される。
【００２１】
リレー切り替え回路１５が切り替えられ、スイッチＳＷ１Ｂ及びＳＷ１ＣがＯＮ（閉じ）で、スイッチＳＷ１ＡがＯＦＦ（開く）のとき、モータドライバ回路１２から抵抗Ｒ７を介してＵ相コイルＬ１に電流が流れる。このとき、Ｕ相コイルＬ１に実際に流れる電流（駆動電流）は、抵抗Ｒ７の両端、すなわちスイッチＳＷ１Ｂを介してモータドライバ回路１２側に接続される入力端とスイッチＳＷ１Ｃを介してＵ相コイルＬ１側に接続される出力端との間に発生する電圧の差として、電流検出回路１６によって検出され、抵抗Ｒ３を介して誤差検出回路１１に入力される。誤差検出回路１１では、抵抗Ｒ４で検出した場合と同様に、電流指令値とＵ相コイルＬ１側に実際に流れる電流値との差を検出し、差分があればこの差分を埋め合わせるようにフィードバック制御をし、モータドライバ回路１２から電流指令値通りの一定電流がＵ相コイルＬ１側に流れるようにする。
【００２２】
Ｖ相駆動回路２０はＵ相駆動回路１０と同じ回路構成で、Ｖ相駆動回路２０とモータＭのＶ相コイルＬ２との間にリレー切り替え回路２５が配置される。
【００２３】
リレー切り替え回路２５は、リレー切り替え回路１５と同様にスイッチＳＷ２Ａ、ＳＷ２Ｂ及びＳＷ２Ｃを備え、ＳＷ切り替え信号によりこれらスイッチＳＷ２Ａ、ＳＷ２Ｂ及びＳＷ２Ｃが切り替わる。スイッチＳＷ２ＡがＯＮ（閉じ）のときにはスイッチＳＷ２Ｂ及び／又はＳＷ２ＣがＯＦＦ（開く）となり、またスイッチＳＷ２Ｂ及びＳＷ２ＣがともにＯＮ（閉じ）のときにはスイッチＳＷ２ＡがＯＦＦ（開く）となる。スイッチＳＷ２ＢとスイッチＳＷ２Ｃとの間に、上述した抵抗Ｒ７が配置される。Ｖ相駆動回路２０からモータＭのＶ相コイルＬ２に電流を流すときは、リレー切り替え回路２５によってＶ相駆動回路２０に配置された電流検出用の抵抗（不図示）と抵抗Ｒ７とが一定間隔で切り替えられる。
【００２４】
リレー切り替え回路２５によって抵抗Ｒ７側に切り替えられた時には、Ｖ相コイルＬ２に実際に流れる電流は、抵抗Ｒ７の両端、すなわちスイッチＳＷ２Ｂを介してＶ相駆動回路２０のモータドライバ回路側に接続される入力端とスイッチＳＷ２Ｃを介してＶ相コイルＬ２側に接続される出力端との間に発生する電圧の差として上述した電流検出回路１６によって検出され、Ｕ相駆動回路１０で説明した場合と同様にして、電流指令値とＶ相コイルＬ２側に実際に流れる電流値との差を検出し、差分があればこの差分を埋め合わせるようにフィードバック制御をし、電流指令値通りの一定電流がＶ相コイルＬ２側に流れるようにする。
【００２５】
Ｗ相駆動回路３０は、Ｖ相駆動回路２０と同様にＵ相駆動回路１０と同じ回路構成で、Ｗ相駆動回路３０とモータＭのＷ相コイルＬ３との間にリレー切り替え回路３５が配置される。
【００２６】
リレー切り替え回路３５は、リレー切り替え回路１５、２５と同様に、スイッチＳＷ３Ａ、ＳＷ３Ｂ及びＳＷ３Ｃを備え、ＳＷ切り替え信号によりこれらスイッチＳＷ３Ａ、ＳＷ３Ｂ及びＳＷ３Ｃが切り替わる。スイッチＳＷ３ＡがＯＮ（閉じ）のときにはスイッチＳＷ３Ｂ及び／又はＳＷ３ＣがＯＦＦ（開く）となり、またスイッチＳＷ３Ｂ及びＳＷ３ＣがＯＮ（閉じ）のときにはスイッチＳＷ３ＡがＯＦＦ（開く）となる。スイッチＳＷ３ＢとスイッチＳＷ３Ｃとの間に、上述した抵抗Ｒ７が配置される。Ｗ相駆動回路２０からＷ相コイルＬ３に電流を流すときは、リレー切り替え回路３５によってＷ相駆動回路３０に配置された電流検出用の抵抗（不図示）と抵抗Ｒ７とが一定間隔で切り替えられる。
【００２７】
リレー切り替え回路３５によって抵抗Ｒ７側に切り替えられた時には、Ｗ相コイルＬ３に実際に流れる電流は、抵抗Ｒ７の両端、すなわちスイッチＳＷ３Ｂを介してＷ相駆動回路３０のモータドライバ回路側に接続される入力端とスイッチＳＷ３Ｃを介してＷ相コイルＬ３側に接続される出力端との間に発生する電位の差として上述した電流検出回路１６によって検出され、Ｕ相駆動回路１０で説明した場合と同様にして電流指令値とＷ相コイルＬ３側に実際に流れる電流値との差を検出し、差分があればこの差分を埋め合わせるようにフィードバック制御をし、電流指令値通りの一定電流がＷ相コイルＬ３側に流れるようにする。
【００２８】
上述したように、抵抗Ｒ７と電流検出回路１６は、Ｕ相駆動回路１０、Ｖ相駆動回路２０及びＷ相駆動回路３０にそれぞれ備えられた第１の電流検出器（Ｕ相駆動回路１０では抵抗Ｒ４と電流検出回路１４）とは別のこれらＵ相駆動回路１０、Ｖ相駆動回路２０及びＷ相駆動回路３０に共通の第２の電流検出器として機能する。
【００２９】
以上のように構成されたモータ駆動回路は、例えばステージなどに配置された３相リニアモータを駆動するのに適用される。
【００３０】
次に、上記実施形態のモータ駆動回路のＵ相駆動回路１０部分の作用を説明する。
【００３１】
通常、モータドライバ回路１２からの出力電流は抵抗Ｒ４を介してスイッチＳＷ１ＡからＵ相コイルＬ１に流れる。この電流は、フィードバック制御のため、抵抗Ｒ４、電流検出回路１４で検出され、抵抗Ｒ３を介して誤差検出回路１１に入力される。誤差検出回路１１では、電流指令値と抵抗Ｒ４で検出されたＵ相コイルＬ１側に実際に流れる電流値との差を検出する。差分があればこの差分を埋め合わせるようにフィードバック制御して、モータドライバ回路１２から電流指令値通りの一定電流がＵ相コイルＬ１に流れるようにする。
【００３２】
今、ステージなどの初期の運転状態においてはモータＭが駆動停止状態から動作するので、電流があまり流れておらず、電流経路にある抵抗Ｒ４の温度（周囲温度及び自己発熱温度を含む）も比較的低い状態にある。ステージなどを連続運転し、しばらく時間が経過すると、電流検出用の抵抗Ｒ４が自己発熱により温度上昇する。一般に抵抗体においては温度上昇により抵抗値が抵抗の仕様値範囲内で上昇する。抵抗Ｒ４も温度上昇によりその抵抗値が仕様値範囲内で上昇して、抵抗Ｒ４の両端で発生する電圧の差は大きくなり、これが電流検出回路１４、抵抗Ｒ３を介して誤差検出回路１１に入力されると、電流指令値よりも大きな電流値にて電流をＵ相コイルＬ１に流していると誤って検出される。抵抗Ｒ４の温度上昇で誤差電圧が発生し、この結果、実際に流れている電流値を下げる方向に制御が働き、電流指令値よりも小さい値の電流がＵ相コイルＬ１に流れるように、定電流駆動回路としてのＵ相駆動回路１０が安定状態に陥ってしまう。
【００３３】
そこで、本実施形態では、一定間隔で、リレー切り替え回路１５にＳＷ切り替え信号を送り、スイッチＳＷ１ＡをＯＮからＯＦＦに、スイッチＳＷ１Ｂ、ＳＷ１ＣをＯＦＦからＯＮに切り替えるようにしている。
【００３４】
これにより、モータドライバ回路１２から第２の電流検出器の抵抗Ｒ７を介してＵ相コイルＬ１に電流が流れるように切り替わる。抵抗Ｒ７に流れる電流は、抵抗Ｒ７の両端に生じる電圧の差として電流検出回路１６によって検出され、抵抗Ｒ３を介して誤差検出回路１１に入力され、誤差検出回路１１で電流指令値と抵抗Ｒ４ではなく、抵抗Ｒ７で検出されたＵ相コイルＬ１側に実際に流れる電流値との差を検出し、差分があればこの差分を埋め合わせるようにフィードバック制御して、抵抗Ｒ４の温度上昇に起因する電流値の減少分を補償（補正）し、Ｕ相コイルＬ１側に実際に流れる電流値が電流指令値となるようにしている。
【００３５】
Ｖ相コイルＬ２、Ｗ相コイルＬ３に駆動電流を流す場合にも、一定間隔で第２の電流検出器の抵抗Ｒ７に切り替えることにより、電流検出器の抵抗の温度上昇に起因する電流値の減少分を補正（補償）することが出来る。
【００３６】
また、抵抗Ｒ７をＵ相の駆動回路１０の外に、Ｖ相、Ｗ相の駆動回路２０，３０にも共通して使用しており、各相にそれぞれ備えられた電流検出器の抵抗の個体差によって生じる誤差分をキャンセルすることが出来る。
【００３７】
さらに、抵抗Ｒ７を各相の駆動回路１０，２０，３０に共通して使用することにより、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相にそれぞれ備えられた電流検出器の各抵抗（Ｕ相駆動回路１０では抵抗Ｒ４）の温度係数のばらつきに関しても補正（補償）することが可能となる。
【００３８】
第２の電流検出器の抵抗Ｒ７については、上述したように基準として使用するため、定格電力の大きい放熱器に取り付けられたものを使用し、抵抗温度係数も数ｐｐｍ／℃程度の低抵抗であることが望ましい。抵抗Ｒ７の設置環境に関しても極力温度変化の少ない安定した環境であることが望ましい。
【００３９】
本実施形態では、３相リニアモータの駆動回路に適用した場合を示したが、これに限定されるものではなく、多軸のＶＣＭモータ、単相のモータなどの駆動回路にも同様に適用することが出来る。また、抵抗Ｒ４、Ｒ７によってモータＭのＵ相コイルＬ１等に流れる電流を検出した場合を示したが、これに限定されるものではなく、例えば電磁的に電流を検出するようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
定電流駆動回路からモータのコイルに流れる電流を検出する際に生じる電圧降下などによる影響を可及的に少なく抑えるようにしてあるので、モータを高精度で制御する必要がある場合に適用すると効果的である。
【符号の説明】
【００４１】
１０    Ｕ相駆動回路
１１    誤差検出回路
１２    モータドライバ回路
１３    積分制御回路
１４    電流検出回路（第１の電流検出器）
１５    リレー切り替え回路
１６    電流検出回路（第２の電流検出器）
２０    Ｖ相駆動回路
２５    リレー切り替え回路
３０    Ｗ相駆動回路
３５    リレー切り替え回路
Ｒ４    抵抗（第１の電流検出器）
Ｒ７    抵抗（第２の電流検出器）
【図１】
2010268544.tif 000003