(57)【要約】【課題】ロックモード時のブレーキ制動距離を短くすることができる発電型ブレーキ装置を実現する。【解決手段】モータから発生する回生電力によるモータ電流を用いて前記モータに制動をかけるブレーキモードと、前記モータにロック電流を印加して前記モータの動きを固定するロックモードとを有する発電型ブレーキ装置において、複数相のモータと、前記モータの歯ピッチ状態を検出する状態検出手段と、前記ロックモード時に、前記状態検出手段で検出された歯ピッチ状態に基づいて前記ロック電流を印加する相を制御するロック電流接続制御手段と、を有することを特徴とする発電型ブレーキ装置。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータから発生する回生電力によるモータ電流を用いて前記モータに制動をかけるブレーキモードと、前記モータにロック電流を印加して前記モータの動きを固定するロックモードとを有する発電型ブレーキ装置において、
複数相のモータと、
前記モータの歯ピッチ状態を検出する状態検出手段と、
前記ロックモード時に、前記状態検出手段で検出された歯ピッチ状態に基づいて前記ロック電流を印加する相を制御するロック電流接続制御手段と、
を有することを特徴とする発電型ブレーキ装置。
【請求項２】
前記ロック電流接続制御手段は、磁気抵抗が小さいと判断される相にロック電流を印加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】
前記ロック電流接続制御手段は、前記モータ電流が増加する傾向にある相を識別し、その相に前記ロック電流を印加することを特徴とする請求項１または２に記載の発電型ブレーキ装置。
【請求項４】
前記状態検出手段は、前記モータ電流に基づいて前記モータの歯ピッチ状態を検出することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の発電型ブレーキ装置。
【請求項５】
前記状態検出手段は、前記モータ電流の立上がりまたは立下がりに基づいて前記モータの歯ピッチ状態を検出することを特徴とする請求項４に記載の発電型ブレーキ装置。
【請求項６】
前記状態検出手段は、前記モータ電流の振幅に基づいて前記モータの歯ピッチ状態を検出することを特徴とする請求項４に記載の発電型ブレーキ装置。
【請求項７】
前記ロック電流は定電流であることを特徴とする請求項１乃至６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、モータから発生する回生電力によるモータ電流を用いて前記モータに制動をかける第１のブレーキモードと、前記モータにロック電流を印加して前記モータの動きを固定するロックモードとを有する発電型ブレーキ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
励磁電流を遮断した後にモータから発生する回生電力を用いる発電型ブレーキ装置については、特許文献１に開示されている。図５は、ロックモードを有する従来の発電型ブレーキ装置の一例を示す機能ブロック図である。
【０００３】
移動制御される平面モータ等に搭載されるモータ部１は、３相の交流モータで構成されている。各相の励磁コイルを、Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗで示す。モータの回転により、各相の励磁コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗに発生する逆起電圧を、Ｅｕ，Ｅｖ，Ｅｗで示す。
【０００４】
モータドライバ２は、ドライブモードの時に互いに１２０度位相がシフトした励磁電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗを各相の励磁コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗに供給する。このモータドライバ２は、図示されていないが、励磁電流の周波数を変更してモータの回転速度を制御するインバータ等の制御手段を備えている。
【０００５】
発電型ブレーキ部３が備えるブレーキリレー３１は、ブレーキ指令Ｇを受けると、ブレーキモードの接点Ｂを選択し、ドライブモードの接点Ｄを介して供給されていたモータ部１への励磁電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗを遮断する。
【０００６】
励磁電流を遮断した後に、モータの回転により各相の励磁コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗに発生していた逆起電圧Ｅｕ，Ｅｖ，Ｅｗを回生電力とするモータ電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗを、モード切り替えリレー３２のブレーキモードの接点Ｂを介して、抵抗ＲとコンデンサＣの並列接続負荷に流して熱変換し、モータを逆回転する方向にブレーキ力を発生させる。
【０００７】
モード切り替えリレー３２は、モード切り替え部４からのモード切り替え指令Ｍを受けると、ブレーキモードの接点Ｂからロックモードの接点Ｒに切り替える。モード切り替え部は、この接点を介してモータ部１の励磁コイルＬｕを経由して他の励磁コイルＬｖ，Ｌｗに定電流のロック電流Ｉｏを印加する。
【０００８】
モード切り替え部４は、速度検出手段４１、モード切り替え手段４２、ロック電流印加手段４３を備える。速度検出手段４１は、モータの速度が所定値Ｖｏに低下した時に検出信号Ｓをモード切り替え手段４２に出力する。
【０００９】
信号Ｓを取得したモード切り替え手段４２は、モード切り替え指令Ｍをモード切り替えリレー３２に出力する。ロック電流印加手段４３は、直流電源４４をモード切り替えリレー３２の接点Ｒを経由してＵ相の励磁コイルＬｕに接続してロック電流Ｉｏを印加する。
【００１０】
図６は、モータの速度検出の概念を示すモータ電流の波形図である。モータ電流は、時刻ｔ０でブレーキモードがオン以降、時間と共に振幅が減少し、同時に周波数が低下（周期Ｔが増加）する。
【００１１】
速度検出手段４１は、電流センサ３３の検出値を入力して周期Ｔを監視し、時刻ｔ１からｔ２までの周期Ｔにより所定の切り替え速度Ｖ０を検出し、検出信号Ｓをモード切り替え手段４２に出力する。時刻ｔ２でブレーキモードからロックモードに切り替えられ、ロックモードのロック電流ＩｏがＵ相の励磁コイルに印加される。
【００１２】
図７は、ロック電流を励磁コイルに印加する接続図である。ロック電流印加手段４３は、所定の固定相、Ｕ相の励磁コイルＬｕに直流電源４４の正極を接続し、並列接続したＶ相及びＷ相の励磁コイルＬｖ，Ｌｗに直流電源４４の負極を接続している。
【００１３】
【特許文献１】特開昭５３−０８０５１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
図８は、モータのスライダ側及びステータ側の歯ピッチの対向状態とモータ電流との関係を示すイメージ図である。図８（Ａ）のように、歯ピッチの山と山が一致したポイントはプラスの最大電流が流れ、このときの対向歯ピッチ間の磁気抵抗は最小となる。図８（Ｂ）のように歯ピッチの山と谷が一致したポイントはマイナスの最大電流が流れ、このときの対向歯ピッチ間の磁気抵抗は最大となる。
【００１５】
ロックモードに遷移する際に、所定の相にロック電流を印加した場合、磁気回路の拘束力でスライダロックさせると、磁気抵抗が最小のポイント、即ち図８（Ａ）に示すスライダ側の歯ピッチの山とステータ側の歯ピッチの山が合うポイントで止まろうとする。
【００１６】
従来の手法では、ロックモードへの遷移の際に、歯ピッチの関係がどのような場合でも（即ち、電流状態がどのような場合でも）固定相Ｕ→Ｖ，Ｗにロック電流Ｉｏを印加していた。そのため、磁気抵抗が最小となるポイントにスライダが安定しようとし、ブレーキ制動距離が最大１ピッチ分長くなってしまう場合がある。
【００１７】
本発明は上述した問題点を解決するためになされたものであり、ロックモード時のブレーキ制動距離を短くすることができる発電型ブレーキ装置を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
このような課題を達成するために、本発明は次の通りの構成になっている。
【００１９】
（１）  モータから発生する回生電力によるモータ電流を用いて前記モータに制動をかけるブレーキモードと、前記モータにロック電流を印加して前記モータの動きを固定するロックモードとを有する発電型ブレーキ装置において、
複数相のモータと、
前記モータの歯ピッチ状態を検出する状態検出手段と、
前記ロックモード時に、前記状態検出手段で検出された歯ピッチ状態に基づいて前記ロック電流を印加する相を制御するロック電流接続制御手段と、
を有することを特徴とする発電型ブレーキ装置。
【００２０】
（２）前記ロック電流接続制御手段は、磁気抵抗が小さいと判断される相にロック電流を印加することを特徴とする（１）に記載の発電型ブレーキ装置。
【００２１】
（３）前記ロック電流接続制御手段は、前記モータ電流が増加する傾向にある相を識別し、その相に前記ロック電流を印加することを特徴とする（１）または（２）に記載の発電型ブレーキ装置。
【００２２】
（４）前記状態検出手段は、前記モータ電流に基づいて前記モータの歯ピッチ状態を検出することを特徴とする（１）乃至（３）のいずれかに記載の発電型ブレーキ装置。
【００２３】
（５）前記状態検出手段は、前記モータ電流の立上がりまたは立下がりに基づいて前記モータの歯ピッチ状態を検出することを特徴とする（４）に記載の発電型ブレーキ装置。
【００２４】
（６）前記状態検出手段は、前記モータ電流の振幅に基づいて前記モータの歯ピッチ状態を検出することを特徴とする（４）に記載の発電型ブレーキ装置。
【００２５】
（７）前記ロック電流は定電流であることを特徴とする（１）乃至（６）のいずれかに記載の発電型ブレーキ装置。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、次のような効果を期待することができる。
（１）モータの歯ピッチの状態を検出し、その状態に応じてロック電流を印加する相を制御することにより、ロック電流を印加するのに最も効率の良い相を判断し、ロックモード時のブレーキ制動距離を短くすることができる。
【００２７】
（２）モータの歯ピッチの状態は、モータ電流を監視することにより把握することができる。歯ピッチの状態の検出は、モータ電流の立上がりまたは立下がりを検出することによって行っても良いし、振幅から判断してもよい。また、モータ電流は各相すべてにおいて監視してもよいし、いずれか一相のみを監視するようにしてもよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明を図面により詳細に説明する。図１は、本発明による発電型ブレーキ装置の基本構成を示す機能ブロック図である。モータ部１およびブレーキモードとロックモードを備えるブレーキ部３の構成は、図５で説明した従来装置と同一構成である。
【００２９】
本発明の特徴部は、モード切り替え部１００の構成にある。モード切り替え部１００において、速度検出手段１０１及びモード切り替え手段１０２は、図５で説明した速度検出手段４１及びモード切り替え手段４２と同一機能である。
【００３０】
モード切り替え部１００において、状態検出手段１０３は、ブレーキモード時の各相のモータ電流が入力される。状態検出手段１０３は、各相のモータ電流の立上がりおよび立下がりを検出し、これに基づいてモータの歯ピッチ状態を検出する。状態検出手段１０３は、検出した歯ピッチ状態を状態検出値としてロック電流接続制御手段１０４に出力する。
【００３１】
ロック電流接続制御手段１０４は、モード切り替え手段１０２のモード切り替え指令Ｍおよび状態検出手段１０３からの状態検出値が入力される。ロック電流接続制御手段１０４は、入力された状態検出値に基づいて、モード切り替え指令Ｍが入力されたタイミングにおける電流の大きい相（すなわち、磁気抵抗の小さい相）を判断し、ロック電流印加手段１０５に出力する。ロック電流印加手段１０５は、ロック電流Ｉｏを生成し、ロック電流接続制御手段１０４から指示された相にロック電流を印加する。
【００３２】
図２は、本発明による発電型ブレーキ装置の一実例を示す機能ブロック図である。図５で説明した従来装置と同一要素には同一符号を付して説明を省略する。以下、本発明の特徴部である状態検出手段１０３、ロック電流接続制御手段１０４の具体的な実施形態について説明する。
【００３３】
状態検出手段１０３は、電流センサ５１，５２，５３によるブレーキモード時のＵ，Ｖ，Ｗ相のモータ電流の検出値ｉｕ，ｉｖ，ｉｗが入力される。状態検出手段１０３は、ｉｕ，ｉｖ，ｉｗの立上がりおよび立下がりを検出して状態検出値Ｆ１〜Ｆ６を生成し、ロック電流接続制御手段１０４に出力する。なお、この実施形態では、速度検出手段１０１は、電流センサ５１によるＵ相の電流検出値を入力している。
【００３４】
図３は、モータ電流の立上がりおよび立下がり検出の概念を示す波形図である。図３（Ａ）は、Ｕ，Ｖ，Ｗ相の電流波形図、（Ｂ）は立上がりおよび立下がり検出タイミングの概念を容易するための矩形波表示図である。
【００３５】
図３（Ｃ）は、Ｕ，Ｖ，Ｗ相の電流値に対応する、スライダ側及びステータ側の歯ピッチの対向状態を示す歯ピッチ図である。以下、状態検出値Ｆ１〜Ｆ６に対応するロック電流印加の最適接続につき説明する。
【００３６】
（Ｆ１）Ｖ相の立上がりタイミングＡからＵ相の立下がりタイミングＢまでの区間では、Ｕ相及びＶ相の電流がプラス側であり、Ｗ相の電流がマイナス側である。そのため、この期間でロックモードへの遷移が発生した場合には、ロック電流の印加はＵ、Ｖ→Ｗ制動距離を最短にする最適な接続である。
【００３７】
（Ｆ２）Ｕ相の立下がりタイミングＢよりＷ相の立上がりタイミングＣの期間では、Ｖ相の電流のみがプラス側であり、Ｖ相及びＷ相の電流がマイナス側である。そのため、この期間の遷移では、Ｖ→Ｕ、Ｗが最適接続である。
【００３８】
（Ｆ３）Ｗ相の立上がりタイミングＣよりＶ相の立下がりタイミングＤの期間では、Ｖ相及びＷ相の電流がプラス側であり、Ｕ相の電流がマイナス側である。そのため、この期間の遷移では、Ｖ、Ｗ→Ｕが最適接続である。
【００３９】
（Ｆ４）Ｖ相の立下がりタイミングＤよりＵ相の立上がりタイミングＥの期間では、Ｗ相の電流のみがプラス側であり、Ｕ相及びＶ相の電流がマイナス側である。そのため、この期間の遷移では、Ｗ→Ｕ、Ｖが最適接続である。
【００４０】
（Ｆ５）Ｕ相の立上がりタイミングＥよりＷ相の立下がりタイミングＦの期間では、Ｗ相及びＵ相の電流がプラス側であり、Ｖ相の電流がマイナス側である。そのため、この期間の遷移では、Ｗ、Ｕ→Ｖが最適接続である。
【００４１】
（Ｆ６）Ｗ相の立下がりタイミングＦよりＶ相の立上がりタイミングＡの期間では、Ｕ相の電流のみがプラス側であり、Ｖ相及びＷ相の電流がマイナス側である。そのため、この期間の遷移では、Ｕ→Ｖ、Ｗが最適接続である。
【００４２】
ロック電流接続制御手段１０４内に設けられた接続選択手段１０６は、入力された状態検出値Ｆ１〜Ｆ６に応じて、ロック電流を印加するのに最も効率の良い相を選択する。選択した相の情報はロック電流印加手段１０５に出力され、ロック電流印加手段１０５はこの相情報に基づき直流電源１０７を各相の励磁コイルに最適接続させる。
【００４３】
図４は、ロック電流を選択的に励磁コイルに印加する接続図である。図４（Ａ）は、ＡＢ間で遷移した場合（状態検出値Ｆ１）のＵ、Ｖ→Ｗの接続図である。直流電源１０７の正極を並列接続したＵ相及びＶ相の励磁コイルＬｕ、Ｌｖに、負極をＷ相の励磁コイルＬｗに接続する。
【００４４】
図４（Ｂ）は、ＦＡ間で遷移した場合（状態検出値Ｆ６）のＵ→Ｖ、Ｗの接続図である。直流電源１０７の正極をＵ相の励磁コイルＬｕに、負極を並列接続したＶ相及びＷ相の励磁コイルＬｖ、Ｌｗに接続する。
図示していないが、他の状態検出値Ｆ２〜Ｆ５においても、同様に状態検出値に応じて接続形態を変更する。
【００４５】
このように、歯ピッチの状態に応じてロック電流の接続形態を制御することにより、ロックモード時の制御ブレーキ制動距離を半ピッチ以下に短縮することが期待できる。
【００４６】
なお、ロック電流接続制御手段１０４においてロック電流を印加する相を判断する際に、前記モータ電流が増加する傾向にある相を識別し、その相に前記ロック電流を印加するようにしてもよい。
【００４７】
以上説明した本実施例では、モータ部の励磁コイルが３相の場合を説明したが、本発明は３相以外の複数相モータに適用することができる。モータの形態としては、平面モータだけではなく、リニアモータ、回転パルスモータ用の回生ブレーキの制御にも展開することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明による発電型ブレーキ装置の基本構成を示す機能ブロック図である。
【図２】本発明による発電型ブレーキ装置の一実施例を示す機能ブロック図である。
【図３】モータ電流の立上がり及び立下がり検出の概念を示す波形図である。
【図４】ロック電流を選択的に励磁コイルに印加する接続図である。
【図５】従来の発電型ブレーキ装置の一例を示す機能ブロック図である。
【図６】モータの速度検出の概念を示す、モータ電流の波形図である。
【図７】ロック電流を励磁コイルに印加する接続図である。
【図８】歯ピッチの対向状態とモータ電流との関係を示すイメージ図である。
【符号の説明】
【００４９】
１  モータ部
３  発電型ブレーキ部
１００  モード切り替え部
１０１  速度検出手段
１０２  モード切り替え手段
１０３  状態検出手段
１０４  ロック電流接続制御手段
１０５  ロック電流印加手段
【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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