(57)【要約】【課題】モータ制御装置の異常時にモータだけでなくモータ制御装置も安全に停止させるモータ制御装置を提供する。【解決手段】本開示に係るモータ制御装置１００は、モータ８１を制御する制御信号を出力する制御回路４１と、２次側に補助巻線を有するトランス絶縁部１４と、補助巻線に電気的に接続された補助巻線部２３と、トランス絶縁部１４の１次側を駆動する電源生成回路１２と、トランス絶縁部１４から出力される電圧を安定化させる第１の制御電源部２１と、第１の制御電源部２１の電圧値を電源生成回路１２にフィードバックするフィードバック回路１３と、補助巻線部２３から得られる電圧値を監視する第１の監視回路２２と、を備える。第１の監視回路２２は、補助巻線部２３から得られる電圧値を介して異常を検知した場合、電源生成回路１２を停止させる。【選択図】図１
2018107908.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータを制御する制御信号を出力する制御回路と、
２次側に補助巻線を有するトランス絶縁部と、
前記補助巻線に電気的に接続された補助巻線部と、
前記トランス絶縁部の１次側を駆動する電源生成回路と、
前記トランス絶縁部から出力される電圧を安定化させる第１の制御電源部と、
前記第１の制御電源部が出力する電圧値を前記電源生成回路にフィードバックするフィードバック回路と、
前記補助巻線部から得られる電圧値を監視する第１の監視回路と、を備え、
前記第１の監視回路は、前記補助巻線部から得られる電圧値を介して異常を検知した場合、前記電源生成回路を停止させる、
モータ制御装置。
【請求項２】
前記モータ制御装置は、前記制御信号に基いてモータ駆動部のゲート回路を制御するスイッチ回路をさらに備え、
前記第１の監視回路は、前記異常を検知した場合、前記スイッチ回路を介して前記制御回路から前記ゲート回路に対して出力される前記制御信号を遮断する、
請求項１に記載のモータ制御装置。
【請求項３】
前記モータ制御装置は、外部から入力される信号に従ってＯＮ／ＯＦＦ制御される切替スイッチを有するＡＣ電源切替部をさらに備え、
前記第１の監視回路は、前記異常を検知した場合、前記ＡＣ電源切替部を介して前記トランス絶縁部を交流電源に接続させる、
請求項１又は２に記載のモータ制御装置。
【請求項４】
前記第１の監視回路は、前記補助巻線部を介して電力を供給されることで動作可能であって、前記第１の監視回路が前記異常を検知した場合、前記異常の内容を上位コントローラに通知する、
請求項１〜３のいずれか１項に記載のモータ制御装置。
【請求項５】
前記モータ制御装置は、前記第１の制御電源部から出力された電圧を入力とし、入力された前記電圧とは異なる電圧を出力する第２の制御電源部と、前記第２の制御電源部を監視する第２の監視回路とをさらに備え、
前記第２の監視回路は、前記第２の制御電源部の異常を検知した場合、前記スイッチ回路を介して前記制御回路から前記ゲート回路に対して出力される前記制御信号を遮断するとともに、前記第１の監視回路を介して上位コントローラに前記第２の制御電源部の異常を通知する、
請求項２に記載のモータ制御装置。
【請求項６】
トランス絶縁部の２次側に設けられた補助巻線から得られる電圧値を監視する第１の監視回路が異常を検知するステップと、
前記第１の監視回路が、前記異常を検知した場合、
前記トランス絶縁部の１次側を駆動する電源生成回路を停止させ、
モータ駆動部のゲート回路を制御するスイッチ回路を介して、制御回路から前記ゲート回路に対して出力されるモータを制御する制御信号を遮断させ、
外部から入力される信号に従ってＯＮ／ＯＦＦ制御される切替スイッチを有するＡＣ電源切替部を介して、交流電源をトランス絶縁部に接続させ、
前記補助巻線に電気的に接続された補助巻線部を介して電力を供給され続け、
上位コントローラに前記異常を通知するステップと、
を含むモータ制御方法。
【請求項７】
前記トランス絶縁部から出力される電圧を安定化させる第１の制御電源部から出力された電圧を入力とし、入力された前記電圧とは異なる電圧を出力する第２の制御電源部を監視する第２の監視回路が、前記第２の制御電源部の異常を検知するステップと、
前記第２の監視回路が、前記異常を検知した場合、前記スイッチ回路を介して前記制御信号を遮断させ、前記第１の監視回路を介して前記上位コントローラに前記異常を通知するステップと、
をさらに含む請求項６に記載のモータ制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、モータ制御装置及びモータ制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、特許文献１に示すように、モータ制御装置において異常が発生した場合、異常信号検出回路が、モータの速度指令を無条件に停止させ、モータ動作を停止させる機能を有するものがある。また、特許文献２に示すように、モータ制御装置において異常が発生した場合、保護回路により内部制御用電圧を遮断し、モータ動作を停止させる機能を有するものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平６−０８６４４８号公報
【特許文献２】特開２０１１−１７６８９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、モータ動作を停止させるのみでは、異常となった回路に電圧が印加され続けるため、回路から発煙、発火を生じ、不安全となるおそれがある。また、保護回路へ電力を供給する回路に異常が発生した場合、異常となった回路を停止させることができず、モータ動作を停止させることができない。また、このような場合、外部電源を遮断してモータ及び回路動作を停止させることが考えられるが、外部通信回路の電源も遮断されるため、ユーザがエラーの要因解析などを行うことができない。
【０００５】
本開示は、モータ制御装置の異常時に、モータだけでなくモータ制御装置も安全に停止することができるモータ制御装置及びモータ制御方法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】
【０００６】
本開示の一態様に係るモータ制御装置は、モータを制御する制御信号を出力する制御回路と、２次側に補助巻線を有するトランス絶縁部と、補助巻線に電気的に接続された補助巻線部と、トランス絶縁部の１次側を駆動する電源生成回路と、トランス絶縁部から出力される電圧を安定化させる第１の制御電源部と、第１の制御電源部が出力する電圧値を電源生成回路にフィードバックするフィードバック回路と、補助巻線部から得られる電圧値を監視する第１の監視回路と、を備える。第１の監視回路は、補助巻線部から得られる電圧値を介して異常を検知した場合、電源生成回路を停止させる。
【０００７】
本開示の一態様に係るモータ制御方法は、トランス絶縁部の２次側に設けられた補助巻線から得られる電圧値を監視する第１の監視回路が異常を検知するステップと、第１の監視回路が、前記異常を検知した場合、トランス絶縁部の１次側を駆動する電源生成回路を停止させ、モータ駆動部のゲート回路を制御するスイッチ回路を介して、制御回路からゲート回路に対して出力されるモータを制御する制御信号を遮断させ、外部から入力される信号に従ってＯＮ／ＯＦＦ制御される切替スイッチを有するＡＣ電源切替部を介して、交流電源をトランス絶縁部に接続させ、補助巻線に電気的に接続された補助巻線部を介して電力供給され続け、上位コントローラに異常を通知するステップと、を含む。
【発明の効果】
【０００８】
本開示に係るモータ制御装置及びモータ制御方法は、モータ制御装置の異常時にモータだけでなくモータ制御装置も安全に停止することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、実施の形態に係るモータ制御装置、モータ駆動部及び周辺装置のブロック図である。
【図２】図２は、実施の形態に係るモータ制御装置内の第１の制御電源部の異常時の制御方法を示すシーケンス図である。
【図３】図３は、実施の形態に係るモータ制御装置内の第２の制御電源部の異常時の制御方法を示すシーケンス図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本開示に係るモータ制御装置及びモータ制御方法の実施の形態を、図面に基づき説明する。なお、下記に開示される実施の形態はすべての点で例示であって、本開示に係るモータ制御装置及びモータ制御方法に制限を加える意図はない。本開示の技術的範囲は、実施の形態で開示された内容ではなく、特許請求の範囲の記載によって定められ、さらに、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれると解されるべきである。
【００１１】
以下、適宜図面を参照しながら、実施の形態を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既に良く知られた事項の詳細説明や、実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。
【００１２】
なお、添付図面および以下の説明は、当業者が本開示を十分に理解するために、提供されるのであって、これらにより特許請求の範囲に記載の主題を限定することは意図されていない。
【００１３】
［実施の形態］
図１は、実施の形態に係るモータ制御装置、モータ駆動部および周辺装置のブロック図である。以下、モータ制御装置１００、モータ駆動部２００及び周辺装置（第１の外部電源６１、第２の外部電源６２、上位コントローラ５１、モータ８１）の概要を説明する。
【００１４】
（モータ制御装置の概要）
まず、本実施の形態に係るモータ制御装置１００について説明する。
【００１５】
モータ制御装置１００は、モータ８１の回転を制御したり、モータ制御装置の異常時にモータだけでなく自身（モータ制御装置）も安全に停止させたりする装置である。モータ制御装置１００は、第１の整流部１１、電源生成回路１２、トランス絶縁部１４、補助巻線部２３、ＡＣ電源切替部２４、第１の制御電源部２１，第２の制御電源部３１、フィードバック回路１３、第１の監視回路２２、第２の監視回路３２、制御回路４１、スイッチ回路４２を備える。以下、順に説明する。
【００１６】
第１の整流部１１は、交流電圧を直流電圧に整流平滑する回路であり、例えば４つのダイオード、コンデンサなどで構成される。本実施の形態では、第１の整流部１１は、ブリッジ型全波整流回路であって、一方が第１の外部電源６１に電気的に接続され、他方が電源生成回路１２に電気的に接続されている。第１の整流部１１は、第１の外部電源６１より供給される交流電圧を直流電圧に整流平滑し、得られた直流電圧を電源生成回路１２に出力する。
【００１７】
電源生成回路１２は、トランス絶縁部１４の１次側を駆動する回路であり、例えばスイッチングレギュレータ、スイッチング電源ＩＣ、スイッチング素子などで構成される。本実施の形態では、電源生成回路１２は、第１の整流部１１で整流平滑された直流電圧を、スイッチング素子により高周波の交流電圧に変換し、得られた高周波の交流電圧をトランス絶縁部１４の１次側に出力する。また、電源生成回路１２は、後述するフィードバック回路１３によりフィードバック制御され、第１の制御電源部２１の出力電圧が予め設定された範囲内に収まるよう、スイッチング素子のＯＮ／ＯＦＦ制御の調整を行う。ここで、スイッチング素子としては、例えばＦＥＴ（Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）などがある。
【００１８】
トランス絶縁部１４は、２次側に補助巻線を有する絶縁型のトランスであり、例えばコイル、コア、ボビンなどで構成されており、１次側（入力側）と２次側（出力側）とが絶縁された絶縁型のトランスである。本実施の形態では、トランス絶縁部１４は、第１巻線（主巻線）１４ａ、第２巻線（補助巻線）１４ｂ、第３巻線（主巻線）１４ｃ、第４巻線（補助巻線）１４ｄを有している。また、本実施の形態では、第１巻線１４ａ及び第２巻線１４ｂが１次側であり、第３巻線１４ｃ及び第４巻線１４ｄが２次側である。第１巻線１４ａは電源生成回路１２と、第２巻線１４ｂはＡＣ電源切替部２４と、第３巻線１４ｃは第１の制御電源部２１と、第４巻線１４ｄは補助巻線部２３と電気的に接続されている。トランス絶縁部１４の１次側に入力された交流電圧は、電磁誘導作用により、二次側へ出力される。また、トランス絶縁部１４は、１次側の巻線の巻数と２次側の巻線の巻数との比に応じて、１次側に入力された交流電圧を変圧して２次側へ出力できる。例えば、１次側の巻数をＮ１、２次側の巻数をＮ２、１次側の入力電圧をＶ１、２次側の出力電圧をＶ２とすると、これらの関係は、Ｎ１／Ｎ２＝Ｖ１／Ｖ２となる。本実施の形態では、２次側の巻数を１次側の巻数よりも少なくしており、１次側に入力された交流電圧は降圧されて、２次側へ出力される。
【００１９】
モータ制御装置１００の通常動作時において、電源生成回路１２から第１巻線１４ａを介して入力された高周波の交流電圧が、第３巻線１４ｃを介して第１の制御電源部２１及び第４巻線１４ｄを介して補助巻線部２３に伝わる構成になっている。この場合、ＡＣ電源切替部２４から第２巻線１４ｂに交流電圧は入力されない。また、モータ制御装置１００に異常が発生した場合は、ＡＣ電源切替部２４から第２巻線１４ｂを介して入力された交流電圧が、第４巻線１４ｄを介して補助巻線部２３に伝わる構成になっている。この場合、電源生成回路１２から第１巻線１４ａに交流電圧は入力されず、第３巻線１４ｃを介して第１の制御電源部２１に交流電源は出力されない。詳細な動作については後述する。なお、本実施の形態において、電源生成回路１２とトランス絶縁部１４と、第１の制御電源部２１とで、ＤＣ−ＤＣコンバータ１５を構成している。
【００２０】
補助巻線部２３は、補助巻線に電気的に接続された回路であり、例えばツェナーダイオード、コンデンサなどで構成される。本実施の形態では、補助巻線部２３は、トランス絶縁部１４の第４巻線１４ｄである２次側の補助巻線に電気的に接続されている。本実施の形態では、補助巻線部２３は、以下２つの役割を有する。１つ目は、第１の監視回路２２への電力の供給である。補助巻線部２３は、電源生成回路１２からトランス絶縁部の第１巻線１４ａ、第４巻線１４ｄを介して入力された電圧を、第１の監視回路２２へ出力している。第１の監視回路２２は、補助巻線部２３から入力された電圧を電源として動作している。なお、電源生成回路１２から入力された電圧は、第１巻線１４ａの巻数と第４巻線１４ｄの巻数との比に応じて降圧され、補助巻線部２３に出力されている。２つ目は、第１の制御電源部２１やフィードバック回路１３、電源生成回路１２などの異常検知である。異常検知の方法としては、例えばツェナーダイオードを電圧検出素子として使用する方法がある。異常電圧が補助巻線部２３を構成するツェナーダイオードに印加され、規定のツェナー電圧を超えた場合、ツェナーダイオードに電流が流れる。この電流を後述する第１の監視回路２２が検出することで、補助巻線部２３が異常を検知したと判断される。詳細については後述する。なお、補助巻線部２３は、１次側から第４巻線１４ｄを介して入力された交流電圧を整流、平滑して直流電圧として出力する構成でもよいし、そのまま交流電圧として出力する構成でもよい。
【００２１】
ＡＣ電源切替部２４は、外部から入力される信号に従ってＯＮ／ＯＦＦ制御される切替スイッチを有する回路であり、例えばパワーリレー、スイッチ回路などの切替スイッチで構成される。本実施の形態では、ＡＣ電源切替部２４は、一端が第１の外部電源６１に電気的に接続されており、他端がトランス絶縁部１４の第２巻線１４ｂである１次側の補助巻線に電気的に接続されている。ＡＣ電源切替部２４は、内部に上記に記載した切替スイッチを有しており、外部から入力される信号に従って切替スイッチをＯＮ／ＯＦＦ制御する。ＯＮ制御した場合には、第１の外部電源６１とトランス絶縁部１４とがＡＣ電源切替部２４を介して電気的に接続される。ＯＦＦ制御した場合には、第１の外部電源６１とトランス絶縁部１４とは電気的に接続されない。
【００２２】
第１の制御電源部２１は、トランス絶縁部１４から出力される電圧を安定化させる回路であり、例えば３端子レギュレータ、スイッチングレギュレータ、ダイオード、コンデンサなどで構成される。本実施の形態では、第１の制御電源部２１は、トランス絶縁部１４の第３巻線１４ｃである２次側の主巻線に電気的に接続されている。本実施の形態では、第１の制御電源部２１は、電源生成回路１２からトランス絶縁部１４の第１巻線１４ａ、第３巻線１４ｃを介して入力された高周波交流電圧を１２Ｖの直流電圧に変換する。変換された直流電圧は、第２の制御電源部３１、第２の監視回路３２、ファンやリレーなど（図示せず）の電源として出力される。
【００２３】
第２の制御電源部３１は、第１の制御電源部２１から出力された電圧を入力とし、入力された電圧とは異なる電圧を出力する回路であり、例えば３端子レギュレータ、スイッチングレギュレータ、ダイオード、コンデンサなどで構成される。本実施の形態では、第２の制御電源部３１は、第１の制御電源部２１から入力された１２Ｖの直流電圧を５Ｖ、もしくは３．３Ｖの直流電圧に変換する。変換された直流電圧は、制御回路４１やその他ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）などを含む回路に出力される。
【００２４】
フィードバック回路１３は、第１の制御電源部２１の電圧値を電源生成回路１２にフィードバックする回路であり、例えばフォトカプラ、ダイオード、コンデンサなどで構成される。本実施の形態では、フィードバック回路１３は、第１の制御電源部２１から出力される直流電圧を一定に保つため、第１の制御電源部２１から出力される電圧値を電源生成回路１２にフィードバックする。電源生成回路１２は、フィードバックされた電圧値に基づいて内蔵のスイッチング素子のＯＮ／ＯＦＦ制御を調整することで、トランス絶縁部１４の第１巻線１４ａへの出力電圧を調整する。本実施の形態では、トランス絶縁部１４は絶縁型のトランスであるため、フィードバック回路１３も絶縁型の回路構成であることが好ましい。フィードバック回路１３が非絶縁型であると、トランス絶縁部１４の１次側と２次側とが導通してしまい、絶縁電源として成立しなくなるためである。なお、本実施の形態では、フィードバック回路１３は、第１の制御電源部２１から出力される電圧値を電源生成回路１２にフィードバックする構成であるとしたが、これに限定されない。例えば、フィードバック回路１３は、トランス絶縁部１４の第３巻線１４ｃを介して第１の制御電源部２１に入力される電圧値を電源生成回路１２にフィードバックする構成であってもよい。この構成では、フィードバック回路１３は、トランス絶縁部１４の第３巻線１４ｃから出力される電圧値を電源生成回路１２にフィードバックする。電源生成回路１２は、フィードバックされた電圧値に基づいて内蔵のスイッチング素子のＯＮ／ＯＦＦ制御を調整することで、トランス絶縁部１４の出力電圧を調整する。
【００２５】
第１の監視回路２２は、補助巻線部２３から得られる電圧値を監視する回路であり、例えばＣＰＵ、コンパレータなどで構成される。本実施の形態では、第１の監視回路２２は、補助巻線部２３を介して電源生成回路１２、フィードバック回路１３、トランス絶縁部１４、第１の制御電源部２１の状況を監視する。具体的には、補助巻線部２３の電圧を監視し、予め設定された閾値を超えない場合は正常と判断し、超える場合は異常と判断する。補助巻線部２３の電圧を監視する方法としては、例えば、補助巻線部２３を構成するツェナーダイオードに流れるツェナー電流を検出する方法がある。この場合、閾値はツェナー電圧に相当し、補助巻線部２３の電圧がツェナー電圧を超えない場合は、ツェナーダイオードに電流が流れないため、正常と判断する。補助巻線部２３の電圧がツェナー電圧を超える場合は、ツェナーダイオードに電流が流れるため、異常と判断する。異常と判断した場合、第１の監視回路２２は、トランジスタ、抵抗もしくはバッファを利用して異常信号を作成する。作成された異常信号は、電源生成回路１２、スイッチ回路４２、ＡＣ電源切替部２４、上位コントローラ５１へ出力される。異常発生時の各構成部品の動作については後述する。なお、異常を判定するための電圧閾値は、上限、下限の両方に設定してもよいし、どちらか一方のみに設定してもよい。
【００２６】
第２の監視回路３２は、第２の制御電源部３１を監視する回路であり、例えばＣＰＵ，コンパレータなどで構成される。本実施の形態では、第２の監視回路３２は、第２の制御電源部３１の電圧を監視し、予め設定された閾値を超えない場合は正常と判断し、超える場合は異常と判断する。異常と判断した場合、第２の監視回路３２は、トランジスタ、抵抗もしくはバッファを利用して異常信号を作成する。作成された異常信号は、第１の監視回路２２、スイッチ回路４２へ出力される。異常発生時の各構成部品の動作については後述する。なお、第１の監視回路２２と同様、異常を判定するための電圧閾値は、上限、下限の両方に設定してもよいし、どちらか一方のみに設定してもよい。また、第２の監視回路３２は、第１の監視回路２２と同様に、ツェナーダイオードを用いて第２の制御電源部３１の電圧を監視する構成としてもよい。
【００２７】
制御回路４１は、モータ８１を制御する制御信号を出力する回路であり、例えばＣＰＵなどで構成される。本実施の形態では、制御回路４１は、上位コントローラ５１からの信号に従い、モータ８１の速度、位置、トルクを制御する制御信号を、スイッチ回路４２を介してパワーデバイス７２に出力する。具体的には、パワーデバイス７２を構成するスイッチング素子のＯＮ／ＯＦＦ制御を調整することで、モータ８１を制御している。
【００２８】
スイッチ回路４２は、モータ駆動部２００のゲート回路を制御すると連動する回路であり、例えばスイッチング素子、フォトカプラなどで構成される。本実施の形態では、スイッチ回路４２は、パワーデバイス７２のゲート回路を制御している。ここでいう「パワーデバイス７２のゲート回路を制御する」、とは、制御回路４１から出力される制御信号が、スイッチ回路４２を介してパワーデバイス７２のゲート回路へ出力される、という意味である。つまり、スイッチ回路４２は、スイッチング素子、フォトカプラなどを用いて制御回路４１から出力される制御信号を遮断することができる。なお、ゲート回路とは、パワーデバイス７２を制御する回路であり、例えば、パワーデバイス７２であるスイッチング素子のゲートを制御するフォトカプラ等である。スイッチ回路４２は、第１の監視回路２２、第２の監視回路３２から異常信号を受けた場合、パワーデバイス７２のゲート回路を制御することで制御回路４１から出力される制御信号を遮断する。制御信号を遮断する方法としては、例えば、ゲート回路のフォトカプラに流れる電流をスイッチング素子、フォトカプラなどを用いて遮断する方法がある。これにより、パワーデバイス７２のスイッチング素子の動作を停止させ、モータ８１を停止させる。
【００２９】
（モータ駆動部の概要）
次に、本実施の形態に係るモータ駆動部２００について説明する。モータ駆動部２００は、第２の整流部７１、パワーデバイス７２を備える。
【００３０】
第２の整流部７１は、例えば４つのダイオード、コンデンサなどで構成される。本実施の形態では、第２の整流部７１は、ブリッジ型全波整流回路であって、一方が第２の外部電源６２に電気的に接続され、他方がパワーデバイス７２に電気的に接続されている。第２の整流部は、第２の外部電源６２より供給される交流電圧を直流電圧に整流平滑し、パワーデバイス７２に出力する。
【００３１】
パワーデバイス７２は、例えばＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  Ｇａｔｅ  Ｂｉｐｏｌａｒ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）やＩＰＭ（Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ  Ｐｏｗｅｒ  Ｍｏｄｕｌｅ）等のスイッチング素子で構成される。本実施の形態では、パワーデバイス７２は、６つのスイッチング素子を用いたブリッジ回路で構成されており、上下のスイッチング素子がＯＮ／ＯＦＦ制御され、モータ８１へ電流を出力し、モータ８１を駆動させる。
【００３２】
（周辺装置の概要）
第１の外部電源６１は、本実施の形態では、ＡＣ単相２００Ｖである。モータ制御装置１００は、第１の外部電源６１から電圧供給を受けて動作している。
【００３３】
第２の外部電源６２は、本実施の形態では、ＡＣ３相２００Ｖである。モータ駆動部２００は、第２の外部電源６２から電圧供給を受けて動作している。
【００３４】
上位コントローラ５１は、例えばＣＰＵやディスプレイなどで構成される。本実施の形態では、上位コントローラ５１は、制御回路４１にモータ８１の速度、位置、トルクなどに関する指令信号を出力する。また、上位コントローラ５１は、第１の監視回路２２から出力された異常信号を受信し、ディスプレイ上にモータ制御装置１００内の異常内容及び異常箇所などを表示する。ユーザは表示内容から原因解析及び異常箇所の修理などを行うことができる。
【００３５】
モータ８１は、本実施の形態では、ブラシレスＤＣモータである。モータ８１は、パワーデバイス７２から入力される電流によって駆動される。
【００３６】
（動作）
次に、本実施の形態に係るモータ制御装置１００の異常発生時の動作について説明する。図２は、実施の形態に係るモータ制御装置内の第１の制御電源部の異常時の制御方法を示すシーケンス図である。また、図３は、モータ制御装置内の第２の制御電源部の異常時の制御方法を示すシーケンス図である。以下、順に説明する。
【００３７】
（第１の制御電源部２１に異常が発生した場合の動作）
まず、図２に示すように、第１の制御電源部２１に異常が発生した場合の動作について説明する。
【００３８】
例えば、第１の制御電源部２１に異常が発生し、第１の制御電源部２１から出力される電圧値が規定値よりも低くなる場合を考える。この場合、フィードバック回路１３は、第１の制御電源部２１から出力される電圧を上げるよう、電源生成回路１２へフィードバック信号を出力する。電源生成回路１２は、このフィードバック回路１３から入力された信号に基づいてスイッチング素子のＯＮ／ＯＦＦ制御を調整することで、トランス絶縁部１４の１次側に出力する電圧を上げる。電源生成回路１２からトランス絶縁部１４の１次側に入力された電圧は、巻数比に従って降圧され、第３巻線１４ｃ、第４巻線１４ｄへ出力される。第３巻線１４ｃ、第４巻線１４ｄへ出力された電圧は、それぞれ第１の制御電源部２１、補助巻線部２３へ出力される。第１の制御電源部２１は、入力された電圧を安定化して出力しようとするが、異常のため、規定値の電圧を出力することができない。このため、フィードバック回路１３は、電源生成回路１２へさらにトランス絶縁部１４の１次側に出力する電圧を上げるよう、フィードバック信号を出力する。ここで、電源生成回路１２は、フィードバック信号に従ってさらに出力する電圧を上げるため、トランス絶縁部１４から出力される２次側の電圧もさらに高くなる（Ｓ１）。しかしながら、第１の制御電源部２１は異常となっているため、電源生成回路１２がいくら出力をあげても第１の制御電源部２１から出力される電圧が規定値に達することはない。また、トランス絶縁部１４の第３巻線１４ｃを介して補助巻線部２３に入力される電圧も高くなる。上記に記載したように、第１の監視回路２２は補助巻線部２３から出力される電圧を監視している。上記のフィードバック制御を繰り返すことで、補助巻線部２３に入力電圧が閾値を超えた場合、第１の監視回路２２は、第１の制御電源部２１に異常が発生したと判断し（Ｓ２）、電源生成回路１２、スイッチ回路４２、ＡＣ電源切替部２４、上位コントローラ５１に異常信号を出力する。なお、上述したように、異常が発生したと判断する方法の一つとして、補助巻線部２３を構成するツェナーダイオードながれるツェナー電流を検出する方法がある。以下、異常信号が入力された各構成要素の動作について説明する（Ｓ３〜Ｓ６）。
【００３９】
異常信号が入力された電源生成回路１２は、スイッチングを停止する（Ｓ３）。これにより、電源生成回路１２からトランス絶縁部１４の１次側へ供給される電圧が停止し、異常が発生した第１の制御電源部２１に電圧が入力され続けることを抑制できる。また、電源生成回路１２自体の故障も抑制することができる。
【００４０】
異常信号が入力されたスイッチ回路４２は、パワーデバイス７２を構成するスイッチング素子のゲート回路を制御することで、制御回路４１から出力される制御信号を遮断し、スイッチング素子のＯＮ／ＯＦＦ動作を停止させる（Ｓ４）。例えば、ゲート回路を構成するフォトカプラに流れる電流を遮断させることで、パワーデバイス７２を構成するスイッチング素子のＯＮ／ＯＦＦ動作を停止できる。これにより、モータ８１への出力信号は０となるため、モータ８１は停止する。
【００４１】
異常信号が入力されたＡＣ電源切替部２４は、切替スイッチをＯＮ制御することで、第１の外部電源６１とトランス絶縁部１４とを電気的に接続させる（Ｓ５）。これにより、補助巻線部２３を介して第１の外部電源６１から電力が供給されるため、第１の監視回路２２は、電源生成回路１２が停止しても動作し続けることができる。第１の外部電源６１から供給される電圧の周波数は、商用電源であるため６０Ｈｚ又は５０Ｈｚである。このため、商用電源では、電源生成回路１２と比較して大電力を供給することはできない。しかしながら、異常が発生した場合は、第１の監視回路２２のみを動作させることが目的であり、異常が発生した場合の第１の監視回路２２はそれほど電力を必要としないため問題ない。
【００４２】
異常信号が入力された上位コントローラ５１は、その異常信号に応じた異常内容をディスプレイ等に表示する（Ｓ６）。これにより、ユーザはモータ制御装置に発生した異常内容を把握することができるため、原因解析及び異常箇所の修理が容易となる。
【００４３】
以上、第１の制御電源部２１に異常が発生した場合の動作について述べたが、これらの動作は第１の制御電源部２１の異常時のみに限定されない。補助巻線部２３は、トランス絶縁部１４の２次側の補助巻線に電気的に接続されており、電源生成回路１２の出力に応じて補助巻線部２３に出力される電圧は変動する。つまり電源生成回路１２、もしくはフィードバック回路１３に異常が発生し、トランス絶縁部１４に入力される電圧が異常になった場合でも、第１の監視回路２２が補助巻線部２３を介して異常を検知し、異常信号を各構成要素に出力することができる。
【００４４】
また、本実施の形態では、第１の監視回路２２は、補助巻線部２３から出力される電圧値を監視対象としたがこれに限定されない。例えば、補助巻線部２３内の電流値や温度を監視する構成であってもよい。
【００４５】
（第２の制御電源部３１に異常が発生した場合の動作）
次に、図３に示すように、第２の制御電源部３１に異常が発生した場合の動作について説明する。
【００４６】
例えば、第２の制御電源部３１に異常が発生し、第２の制御電源部３１から出力される電圧値が閾値より高くなる場合を考える。第２の監視回路３２は、第２の制御電源部３１から出力される電圧を監視している。第２の制御電源部３１から出力される電圧値が閾値を超えた場合、第２の監視回路３２は、第２の制御電源部３１に異常が発生したと判断し（Ｓ７）、第１の監視回路２２、スイッチ回路４２に異常信号を出力する。以下、異常信号が入力された各構成要素の動作について説明する（Ｓ８〜Ｓ１０）。
【００４７】
異常信号が入力された第１の監視回路２２は、入力された異常信号を上位コントローラ５１へ出力する（Ｓ８）。第１の監視回路２２を介して第２の監視回路３２からの異常信号が入力された上位コントローラ５１は、その異常信号に応じた異常内容をディスプレイ等に表示する（Ｓ９）。これにより、ユーザはモータ制御装置１００に発生した異常内容を把握することができるため、原因解析及び異常箇所の修理が容易となる。
【００４８】
異常信号が入力されたスイッチ回路４２は、パワーデバイス７２を構成するスイッチング素子のゲート回路を制御することで、スイッチング素子のＯＮ／ＯＦＦ動作を停止させる（Ｓ１０）。例えば、ゲート回路を構成するフォトカプラに流れる電流を遮断させることで、パワーデバイス７２を構成するスイッチング素子のＯＮ／ＯＦＦ動作を停止できる。これにより、モータ８１への出力信号は０となるため、モータ８１は停止する。
【００４９】
なお、本実施の形態では、第２の監視回路３２は、第２の制御電源部３１から出力される電圧値を監視対象としたがこれに限定されない。例えば、第２の制御電源部３１内の電流値や温度を監視する構成であってもよい。
【００５０】
（効果）
本実施の形態に係るモータ制御装置１００は、トランス絶縁部１４の２次側の補助巻線に電気的に接続された補助巻線部２３から出力される電圧値を監視する第１の監視回路２２を備える。第１の監視回路２２は、補助巻線部２３から出力される電圧値を介して電源生成回路１２、フィードバック回路１３、第１の制御電源部２１などを監視しており、異常を検知した場合、電源生成回路１２を停止させる。
【００５１】
また、本実施の形態に係るモータ制御装置１００は、モータ駆動部２００のゲート回路を制御するスイッチ回路４２をさらに備えている。第１の監視回路２２は、異常を検知した場合、スイッチ回路４２を介して制御回路４１から出力されるモータ制御信号を遮断させる。
【００５２】
この構成によれば、モータ制御装置１００内に異常が発生した場合、電源生成回路１２及びモータ８１を安全に停止することができる。つまり、モータ８１を停止させることに加え、電源生成回路１２を停止させることで、第１の制御電源部２１、第２の制御電源部３１も停止させることができる。仮に、モータ８１は停止しているものの、モータ制御装置１００が動作し続けた場合、装置が停止していると勘違いしたユーザが感電する可能性がある。さらに、異常が発生した回路に電圧が印加され続けるため、異常発生箇所が拡大することに加え、発煙、発火の可能性もある。また、電源生成回路１２ではなく、第１の制御電源部２１、第２の制御電源部３１を停止したとしても、電源生成回路１２から第１の制御電源部２１、第２の制御電源部３１に電圧が印加され続けるため、異常発生箇所が拡大することに加え、発煙、発火の可能性もある。本実施の形態では、モータ制御装置１００内に異常が発生した場合、２次側に電力を供給する元となる電源生成回路１２を停止させる構成である為、モータ８１だけでなくモータ制御装置１００も安全に停止することができる。
【００５３】
なお、本実施の形態では、モータ制御装置１００内に異常が発生した場合、電源生成回路１２を停止させる構成であるがこれに限定されない。上記に記載したとおり、モータ制御装置１００内に異常が発生した場合、トランス絶縁部１４の２次側への電力供給を停止できればよいため、例えば第１の整流部１１を停止させる構成であってもよい。つまり、トランス絶縁部１４の１次側を停止させる構成であればよい。
【００５４】
また、本実施の形態に係るモータ制御装置１００は、外部から入力される信号に従ってＯＮ／ＯＦＦ制御される切替スイッチを有するＡＣ電源切替部２４を備える。第１の監視回路２２は、異常を検知した場合、ＡＣ電源切替部２４を介してトランス絶縁部１４を第１の外部電源６１（交流電源）に接続させる。
【００５５】
この構成によれば、電源生成回路１２を停止させた後も、第１の監視回路２２は補助巻線部２３を介して第１の外部電源６１から電力を供給されることで動作可能となり、上位コントローラ５１を介してディスプレイ等にモータ制御装置１００に発生した異常内容、異常箇所を表示することができる。これにより、ユーザは、表示内容から迅速に原因解析及び異常箇所の修理を行うことができる。仮にＡＣ電源切替部２４が無い場合、モータ８１及びモータ制御装置１００は停止するものの、第１の監視回路２２への電力の供給も停止し、上位コントローラ５１に異常内容、異常箇所が表示されない為、異常原因や異常発生箇所の特定が非常に困難となる。
【００５６】
また、本実施の形態に係るモータ制御装置１００は、第１の制御電源部２１から出力された電圧を入力とし、入力された電圧とは異なる直流電圧を出力する第２の制御電源部３１と、第２の制御電源部３１を監視する第２の監視回路３２とを備える。第２の監視回路３２は、第２の制御電源部３１の異常を検知した場合、スイッチ回路４２を介して制御回路４１から出力されるモータ制御信号を遮断し、第１の監視回路２２を介して上位コントローラ５１に第２の制御電源部３１の異常を通知する。
【００５７】
この構成によれば、第２の制御電源部３１の異常時にモータ８１を停止することに加え、ユーザに第２の制御電源部３１に発生した異常内容を知らせることができる。ユーザは、異常内容に基づき、修理及び故障解析を行うことができる。
【００５８】
また、本実施の形態に係るモータ制御方法は、下記２つのステップを含む。１つ目は、２次側に補助巻線を有するトランス絶縁部１４の２次側から得られる電圧値を監視する第１の監視回路２２が異常を検知するステップである（Ｓ２）。２つ目は、第１の監視回路２２が、異常を検知した場合、以下のステップを行う。第１の監視回路２２は、トランス絶縁部１４の１次側を駆動する電源生成回路１２を停止させる（Ｓ３）。第１の監視回路２２は、モータ駆動部２００のゲート回路を制御するスイッチ回路４２を介して、制御回路４１から出力されるモータを制御する制御信号を遮断させる（Ｓ４）。第１の監視回路２２は、外部から入力される信号に従ってＯＮ／ＯＦＦ制御される切替スイッチを有するスイッチ回路４２を介して、第１の外部電源６１をトランス絶縁部１４に接続させる（Ｓ５）。第１の監視回路２２は、補助巻線に電気的に接続された補助巻線部２３を介して電力を供給され続けて動作可能であって、上位コントローラ５１に異常を通知する（Ｓ６）。
【００５９】
また、本実施の形態に係るモータ制御方法は、下記２つのステップをさらに含んでいてもよい。１つ目は、第２の制御電源部３１を監視する第２の監視回路３２が、第２の制御電源部３１の異常を検知するステップである（Ｓ７）。２つ目は、第２の監視回路３２が、異常を検知した場合、スイッチ回路４２を介して制御回路４１から出力されるモータを制御する制御信号を遮断させ（Ｓ１０）、第１の監視回路２２を介して（Ｓ８）上位コントローラ５１に異常を通知するステップである（Ｓ９）。
【００６０】
この制御方法によれば、モータ８１及びモータ制御装置１００を安全に停止できることに加え、上位コントローラ５１のディスプレイ等にモータ制御装置に発生した異常内容、異常箇所を表示することができる。これにより、ユーザは、表示内容から迅速に原因解析及び異常箇所の修理を行うことができる。
【００６１】
（変形例）
以上、実施の形態に係るモータ制御装置１００及びモータ制御方法について説明したが、本開示は、上記実施の形態に限定されない。本開示の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を上記実施の形態に施したものも、本開示の範囲内に含まれる。
【００６２】
例えば、上記実施の形態に係るモータ制御装置１００は、ラッチ回路を備えていてもよい。第１の監視回路２２、第２の監視回路３２によってモータ８１が停止した後、予期せぬタイミングで再び電圧が正常範囲内に復帰した場合、モータ８１が突然動きだし、ユーザに危険を及ぼす可能性がある。そこで、ラッチ回路により、第１の監視回路２２、第２の監視回路３２の出力をラッチし、異常状態を保持して、電圧が正常範囲内に復帰してもユーザが操作するまでモータ８１を駆動させないようにする。この場合、ラッチ回路は、異常時にも動作する必要があるため、異常時に遮断されない電圧、つまり、補助巻線部２３より供給される電圧で動作する構成にしておけばよい。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
本開示に係るモータ制御装置は、内部制御電源の異常時にもモータの安全停止、電子回路の保護、エラー履歴表示が可能となるので、例えば国際規格ＩＥＣ／ＥＮ６１５０８（ＳＩＬ３）などの安全規格を必要とする産業機器分野への適用が可能となる。
【符号の説明】
【００６４】
１１    第１の整流部
１２    電源生成回路
１３    フィードバック回路
１４    トランス絶縁部
１４ａ    第１巻線
１４ｂ    第２巻線
１４ｃ    第３巻線
１４ｄ    第４巻線
１５    ＤＣ−ＤＣコンバータ
２１    第１の制御電源部
２２    第１の監視回路
２３    補助巻線部
２４    ＡＣ電源切替部
３１    第２の制御電源部
３２    第２の監視回路
４１    制御回路
４２    スイッチ回路
５１    上位コントローラ
６１    第１の外部電源
６２    第２の外部電源
７１    第２の整流部
７２    パワーデバイス
８１    モータ
１００    モータ制御装置
２００    モータ駆動部
【図１】
2018107908.tif 000003
【図２】
2018107908.tif 000004
【図３】
2018107908.tif 000005