(57)【要約】【課題】電源電圧の利用効率を向上させる。【解決手段】Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相のコイル４Ａ，４Ｂ，４Ｃを１組とする固定子コイルを有する３相リニアモータ３において、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相のコイル４Ａ，４Ｂ，４Ｃをそれぞれ、いわゆるフルブリッジの駆動回路１で駆動するようにした。【選択図】図１
2009017692.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相に対応する３つのモータコイルを有する３相リニアモータを駆動するリニアモータ駆動装置において、
前記Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の３巻線をそれぞれフルブリッジの駆動回路で駆動するようにしたことを特徴とするリニアモータ駆動装置。
【請求項２】
前記Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相に対応する３つのモータコイルに流す電流の和がゼロにならないようにする制御手段を備えていることを特徴とする請求項１記載のリニアモータ駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は３相リニアモータを駆動するリニアモータ駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の３相リニアモータとして特開２００２−１４２４９０号公報に記載されたものが知られている。
【０００３】
この３相リニアモータを駆動するには、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の指令電圧を各モータ駆動回路に入力し、±ＨＶの電源から各指令電圧に応じた電流を負荷である３相リニアモータのコイルに供給する。３相リニアモータのＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各コイルのリターン側の端子（中性点）は全て接続され、０Ｖに接続されている。
【０００４】
モータ駆動回路の駆動部は２個のスイッチングデバイスとして、例えばＭＯＳ−ＦＥＴで構成される、いわゆるハーフブリッジ回路である。Ｅｎａｂｌｅ信号をＯＮにすることで、ゲート抵抗を介して両ＭＯＳ−ＦＥＴのゲートをドライブして両ＭＯＳ−ＦＥＴを交互にオンにし、電流を３相リニアモータのコイルに流す。逆に、Ｅｎａｂｌｅ信号をＯＦＦにすることで、両ＭＯＳ−ＦＥＴをオフにする。
【特許文献１】特開２００２−１４２４９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記３相リニアモータでは、電源からコイルに供給されるプラス方向の電圧は＋ＨＶであり、マイナス方向の電圧は−ＨＶであるので、ＭＯＳ−ＦＥＴのスイッチングによって電源からコイルに供給される電圧は最大２ＨＶである。
【０００６】
しかし、３相リニアモータに供給できる電圧（最大電圧の絶対値としての電圧）は電源電圧の半分のＨＶであり、電源電圧の利用効率が悪いという問題があった。
【０００７】
この発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、その課題は電源電圧の利用効率を向上させることである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため請求項１記載の発明は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相に対応する３つのモータコイルを有する３相リニアモータを駆動するリニアモータ駆動装置において、前記Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の３巻線をそれぞれフルブリッジの駆動回路で駆動するようにしたことを特徴とする。
【０００９】
請求項２記載の発明は、請求項１記載のリニアモータ駆動装置において、前記Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相に対応する３つのモータコイルに流す電流の和がゼロにならないようにする制御手段を備えている。
【発明の効果】
【００１０】
この発明によれば電源電圧の利用効率を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１２】
図１はこの発明の一実施形態に係る３相リニアモータの駆動回路を説明する図である。
【００１３】
駆動回路１はＵ相駆動回路２Ａ、Ｖ相駆動回路２Ｂ及びＷ相駆動回路２Ｃを備えている。
【００１４】
Ｕ相駆動回路２Ａには制御部（制御手段）１０からのＵ相指令電圧が入力する。Ｕ相駆動回路２Ａには図示しない直流電源装置（＋ＨＶ）とアース（０Ｖ）とが接続されている。Ｕ相駆動回路２Ａのプラス側の出力端子とマイナス側の出力端子Ｂとは３相リニアモータ３のモータコイル４Ａを介して接続されている。
【００１５】
Ｖ相駆動回路２Ｂには制御部１０からのＶ相指令電圧が入力する。Ｖ相駆動回路２Ｂには図示しない直流電源装置（＋ＨＶ）とアース（０Ｖ）とが接続されている。Ｖ相駆動回路２Ｂのプラス側の出力端子とマイナス側の出力端子とは３相リニアモータ３のモータコイル４Ｂを介して接続されている。
【００１６】
Ｗ相駆動回路２Ｃには制御部１０からのＷ相指令電圧が入力する。Ｗ相駆動回路２Ｃには図示しない直流電源装置（＋ＨＶ）とアース（０Ｖ）とが接続されている。Ｗ相駆動回路２Ｃのプラス側の出力端子とマイナス側の出力端子とは３相リニアモータ３のモータコイル４Ｃを介して接続されている。
【００１７】
駆動回路１に入力されるＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各指令電圧の切替は制御部１０によって行われ、直流電源装置から指令電圧に応じた電流がコイル４Ａ，４Ｂ，４Ｃに供給される。
【００１８】
図２は駆動回路の詳細を説明する図である。
【００１９】
Ｕ相駆動回路２Ａ、Ｖ相駆動回路２Ｂ及びＷ相駆動回路２Ｃは同じ構成であるので、以下Ｕ相駆動回路２Ａについてだけ説明する。
【００２０】
Ｕ相駆動回路２ＡはスイッチングデバイスとしてのＭＯＳ−ＦＥＴＱ１〜Ｑ４とゲート抵抗ｒ１〜ｒ４とＭＯＳ−ＦＥＴドライバ６ａ〜６ｄとバッファ５とを備えている。
【００２１】
ＭＯＳ−ＦＥＴＱ１〜Ｑ４は４個のスイッチングデバイスで構成される、いわゆるフルブリッジ回路を構成する。なお、図示しないが、通常ＭＯＳ−ＦＥＴＱ１〜Ｑ４の出力側にＰＷＭ復調するためにＬＣフィルタ等のＬＰＦが接続される。
【００２２】
ＭＯＳ−ＦＥＴＱ１のソースとＭＯＳ−ＦＥＴＱ２のドレインとの接続点ＡとＭＯＳ−ＦＥＴＱ３のソースとＭＯＳ−ＦＥＴＱ４のドレインとの接続点Ｂとはコイル４Ａを介して接続されている。
【００２３】
ＭＯＳ−ＦＥＴＱ１のゲートはゲート抵抗ｒ１を介してＭＯＳ−ＦＥＴドライバ６ａに接続され、ドレインは直流電源装置（＋ＨＶ）に接続されている。
【００２４】
ＭＯＳ−ＦＥＴＱ２のゲートはゲート抵抗ｒ３を介してＭＯＳ−ＦＥＴドライバ６ｃに接続され、ソースはアースに接続されている。
【００２５】
ＭＯＳ−ＦＥＴＱ３のゲートはゲート抵抗ｒ４を介してＭＯＳ−ＦＥＴドライバ６ｄに接続され、ドレインは直流電源装置（＋ＨＶ）に接続されている。
【００２６】
ＭＯＳ−ＦＥＴＱ４のゲートはゲート抵抗ｒ２を介してＭＯＳ−ＦＥＴドライバ６ｂに接続され、ソースはアースに接続されている。
【００２７】
ＭＯＳ−ＦＥＴドライバ６ａ〜６ｄの入力端子にはバッファ５が接続されている。ＭＯＳ−ＦＥＴドライバ６ａ〜６ｄにはバッファ５を介して比較器（図示せず）からＰＷＭ変調されたＰＷＭ信号が入力する。ＭＯＳ−ＦＥＴドライバ６ａ〜６ｄはＰＷＭ方式によって３相リニアモータ３に印加する電圧を制御する。
【００２８】
３相リニアモータ３は以下のように動作する。
【００２９】
ＭＯＳ−ＦＥＴＱ１とＭＯＳ−ＦＥＴＱ４とを同時にオンすることにより、接続点Ａ側をプラスとするパルス電圧がコイル４Ａに供給される。同様に、ＭＯＳ−ＦＥＴＱ２とＭＯＳ−ＦＥＴＱ３とを同時にオンすることにより、接続点Ｂ側をプラスとするパルス電圧がコイル４Ａに供給される。ＭＯＳ−ＦＥＴＱ１とＭＯＳ−ＦＥＴＱ４とを交互にオン・オフするとともに、ＭＯＳ−ＦＥＴＱ２とＭＯＳ−ＦＥＴＱ３とを交互にオン・オフし、オン・オフする間にＭＯＳ−ＦＥＴＱ１〜Ｑ４が全てオフとなる期間（ｄｅａｄ  ｔｉｍｅ）を設けることによって貫流電流を防止する。
【００３０】
コイル４Ａに供給される電流が０Ａの場合、ＰＷＭ信号のデューティ比が５０％のとき、Ｕ相駆動回路２Ａのプラス側出力端子とマイナス側出力端子とにかかる電圧はともに＋１／２ＨＶになり、３相リニアモータ３に印加される電圧は０Ｖとなる。また、プラス側出力端子を＋ＨＶ、マイナス側出力端子を０Ｖとすることで３相リニアモータ３に＋ＨＶの電圧が印加される。更に、プラス側出力端子を０Ｖ、マイナス側出力端子を＋ＨＶとすることで３相リニアモータ３に＋ＨＶの電圧が印加される。
【００３１】
ところで、３相リニアモータ３は、製造上の誤差（例えばコイルの配置誤差、磁石に発生する磁界の理想値との差、コイルの抵抗値やインダクタンスのバラツキ等に起因して生じる誤差）による推力方向の推力リップル（位置変動）や、推力方向とは異なる方向へ作用するサイドフォース、コギング力等の影響によってスム−ズな動きが得られないことがある。そのため、制御部１０では、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各モータコイル４Ａ，４Ｂ，４Ｃに流れる電流の和が常に０になるように指令電流を制御しているのを、個々の３相リニアモータ３の特性に基づいて、故意に電流の和を一定値分だけオフセットして制御したり、所定の相のモータコイルに供給する電流を他のモータコイルに供給する電流よりも大きくしたり、小さくしたりすることで、推力リップル等の補正できる範囲を任意に設定できるようになり、３相リニアモータ３がスム−ズに動く制御ができるようになった。
【００３２】
この実施形態によれば、３相リニアモータ３のコイル４Ａ，４Ｂ，４Ｃをフルブリッジ回路を有する駆動回路２Ａ，２Ｂ，２Ｃで駆動し、電源電圧がＨＶであるにもかかわらず、３相リニアモータ３のコイル４Ａ，４Ｂ，４ＣにＨＶの電圧を供給できるので、電源電圧の利用効率を向上させることができる。その結果、３相リニアモータ３のコイル４Ａ，４Ｂ，４Ｃに供給する電圧を従来例の２分の１とすることができ、３相リニアモータ３の性能を向上させ、大推力化の要求に対応することができる。また、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相のそれぞれの駆動回路が独立したループを形成しているので、各相間の電流の和が変ったとしても各相で推力リップル等を取り除く補正を行うことができ、３相リニアモータ３のスムーズな動きを得ることができる。
【００３３】
なお、上記実施形態では、スイッチングデバイスとしてＭＯＳ−ＦＥＴを用いたが、ＭＯＳ−ＦＥＴに代えてＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）を用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】図１はこの発明の一実施形態に係る３相リニアモータの駆動回路を説明する図である。
【図２】図２は駆動回路の詳細を説明する図である。
【符号の説明】
【００３５】
１：駆動回路、２Ａ：Ｕ相駆動回路、２Ｂ：Ｖ相駆動回路、２Ｃ：Ｗ相駆動回路、４Ａ，４Ｂ，４Ｃ：モータコイル、１０：制御部（制御手段）。
【図１】
2009017692.tif 000003
【図２】
2009017692.tif 000004