(57)【要約】【課題】フェール時にあっても確実に制動トルクを出力可能なモータを提供することである。【解決手段】上記した目的を達成するため、本発明のモータＭは、電機子における複数相の巻線３のそれぞれに対応して接続される複数の巻線側端子４を備えた巻線側コネクタ５と、各相巻線３へ電流供給する駆動回路６に接続される複数の回路側端子７を備えて巻線側コネクタ５に連結されると対となる回路側端子７と巻線側端子４同士を接続する回路側コネクタ８とを備え、フェール時に各相巻線３を短絡する短絡手段９を回路側コネクタ８が有することを特徴とする。【選択図】図３
2009296729.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電機子における複数相の巻線のそれぞれに対応して接続される複数の巻線側端子を備えた巻線側コネクタと、各相巻線へ電流供給する駆動回路に接続される複数の回路側端子を備えて巻線側コネクタに連結されると対となる回路側端子と巻線側端子同士を接続する回路側コネクタとを備えたモータにおいて、フェール時に各相巻線を短絡する短絡手段を回路側コネクタが有することを特徴とするモータ。
【請求項２】
短絡手段は、各回路側端子間に設置されるノーマルクローズのリレーを備え、電流供給が不能となると各回路側端子同士を接続することを特徴とする請求項１に記載のモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータの改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
およそモータは、直流交流の違いによらず、トルクや回転数を制御するために駆動回路を備えている。そして、駆動回路の一例として、たとえば、モータＭが三相ブラシレスモータとして構成される場合、図４に示すように、スイッチング素子７１，７２、スイッチング素子７３，７４、およびスイッチング素子７５，７６を各々直列に接続したアーム８１，８２，８３を電源Ｅに接続して構成されたものが知られており、この駆動回路におけるスイッチング素子７１，７２，７３，７４，７５，７６を開閉制御してモータＭを駆動することで、モータＭの出力トルクや回転数を制御することができるようになっている（特許文献１参照）。
【０００３】
また、モータのトルクによって減衰力を発生する電磁サスペンション装置にあっては、モータに搭載される駆動回路によってトルクを制御して電磁サスペンション装置の発生減衰力や推力を調節して車体の姿勢を制御するようにするものが知られている。
【０００４】
具体的な電磁サスペンション装置としては、たとえば、ボール螺子ナットとボール螺子ナットに螺合する螺子軸と、螺子軸に連結されるモータとを備え、緩衝器が伸縮する際のボール螺子ナットと螺子軸との直線運動を螺子軸の回転運動に変換し、この螺子軸の回転運動がモータのロータに伝達できるように構成され、モータのトルクを上記駆動回路でコントロールして上記螺子軸とボール螺子ナットとの軸方向の相対運動を抑制する減衰力や積極的に相対運動を助長する推力を発生可能なようにしている（たとえば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００３−３２４９８６号公報（段落番号００３８，図４）
【特許文献２】特開２００３−１０４０２５号公報（発明の詳細な説明欄，図４および図１７）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、モータは、電流供給が可能である場合には駆動回路によって出力トルクを調節することが可能で、電磁サスペンション装置の発生減衰力や推力を狙い通りに制御することが可能であるが、駆動回路における断線やその他の理由によってモータの巻線へ電流供給できない状態となると、モータを積極的に駆動して電磁サスペンション装置に推力を発生させることができないばかりでなく、モータが外部入力によって強制的に駆動させられても制動トルクを発生できず、電磁サスペンション装置が減衰力を全く発生できない事態となる虞がある。
【０００６】
そこで、本発明は、上記した不具合を改善するために創案されたものであって、その目的とするところは、フェール時にあっても確実に制動トルクを出力可能なモータを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記した目的を達成するため、本発明のモータは、電機子における複数相の巻線のそれぞれに対応して接続される複数の巻線側端子を備えた巻線側コネクタと、各相巻線へ電流供給する駆動回路に接続される複数の回路側端子を備えて巻線側コネクタに連結されると対となる回路側端子と巻線側端子同士を接続する回路側コネクタとを備えたモータにおいて、フェール時に各相巻線を短絡する短絡手段を回路側コネクタが有することを特徴とするモータ。
【発明の効果】
【０００８】
本発明のモータによれば、正常動作を望めなくなるフェール時にあっては、短絡手段によって巻線が短絡されるので、外部入力による強制駆動に対して制動トルクを出力することができる。
【０００９】
そして、モータのケース内に短絡手段が収容されるのではなく、ケースに着脱される回路側コネクタが有しているので、ケース内に収容される巻線が発する熱の影響を受けづらくなり、短絡手段への熱的負荷を軽減でき、モータのフェール時の動作における信頼性が向上する。
【００１０】
さらに、駆動回路と巻線の途中に配置されるリード線等に断線がある場合にあっても、短絡手段は、巻線側に配置されているので、確実に巻線を短絡することができる。
【００１１】
よって、このモータにあっては、短絡手段への熱的負荷が軽減されており、フェール時には巻線を短絡手段によって確実に短絡できるから、フェール時に確実に制動トルクを出力することができるのである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図に示した実施の形態に基づき、本発明を説明する。図1は、一実施の形態におけるモータを電磁サスペンション装置に適用した図である。図２は、モータの斜視図である。図３は、モータにおける短絡手段を示した図である。
【００１３】
一実施の形態におけるモータＭは、図１に示すように、電磁サスペンション装置Ｓに適用されており、この電磁サスペンション装置Ｓは、直線運動を回転運動に変換する運動変換機構Ｔと、運動変換機構Ｔにおける回転側の部材をモータＭのロータ１に連結して構成されている。
【００１４】
この電磁サスペンション装置Ｓの場合、運動変換機構Ｔとして、螺子軸１０と螺子軸１０に回転自在に螺合されるボール螺子ナット１１とを備えて構成されている。運動変換機構Ｔは、螺子軸１０を軸方向に直線運動させることによってボール螺子ナット１１を軸周りに回転運動させるか、反対に、ボール螺子ナット１１を軸方向に直線運動させることによって螺子軸１０を軸周りに回転運動させることで、直線運動を回転運動に変換する。
【００１５】
そして、電磁サスペンション装置Ｓにあっては、運動変換機構Ｔの螺子軸１０あるいはボール螺子ナット１１の回転運動を呈する一方をモータＭのロータ１に連結しておき、モータＭを駆動させることで運動変換機構Ｔの螺子軸１０あるいはボール螺子ナット１１の他方に直線運動を呈するように推力を与えることができ、また、外部入力によって直線運動しようとする螺子軸１０あるいはボール螺子ナット１１の他方の動きをモータＭのトルクで抑制することができるようになっている。すなわち、電磁サスペンション装置Ｓは、外部入力による伸縮を抑制する減衰力を発揮するのみならず自身が積極的に伸縮することも可能であり、アクチュエータとしても緩衝器としても機能し、たとえば、図示しない車両のバネ上部材とバネ下部材との間に介装されるとアクティブサスペンションとして機能することが可能である。
【００１６】
なお、図示したところでは、螺子軸１０を回転側としてモータＭのロータ１に連結し、ボール螺子ナット１１を直線運動側としており、ボール螺子ナット１１を内周に保持する筒１８を介してボール螺子ナット１１をバネ上部材やバネ下部材といった制振の対象に連結できるようになっている。
【００１７】
また、運動変換機構Ｔは、螺子軸１０とボール螺子ナット１１とでなる送り螺子機構に限定されるものではなく、他にもラックアンドピニオンのように直線運動を回転運動に変換可能な機構を採用することができ、モータＭのロータ１との連結に際しては減速機等の伝達機構を介してもよい。
【００１８】
つづいて、一実施の形態におけるモータＭは、図１から図３に示すように、図示しない電機子および界磁を収納する筒状のケース２と、ケース２内に回転自在に収容されるロータ１と、電機子における複数相の巻線３のそれぞれに対応して接続される複数の巻線側端子４と、巻線側端子４を内包するとともにケース２に取付けられる巻線側コネクタ５と、各相巻線３へ電流供給する駆動回路６に接続される複数の回路側端子７と、回路側端子７を内包して巻線側コネクタ５に連結されると対となる回路側端子７と巻線側端子４とを接続する回路側コネクタ８と、短絡手段９とを備えて構成されている。
【００１９】
このモータＭの場合、ブラシレスモータとして構成され、ケース２は、円筒状に形成されており、内周で巻線３が巻回されるコアを備えた電機子としてのステータを保持し、界磁となる磁石を外周に装着したロータ１を回転自在に収容しており、ロータ１の一端は、運動変換機構Ｔに連結可能なようにケース２の下端から突出されている。
【００２０】
また、ケース２のロータ１の突出側とは反対側の端部となる図２中上端側にはソケット状の巻線側コネクタ５が取付けられており、この巻線側コネクタ５は、各相巻線３に接続される巻線側端子４を内部に保持している。
【００２１】
なお、このモータＭの場合、電機子にはＵ，Ｖ，Ｗ相の三相の巻線３がＹ結線されて設けられており、巻線側端子４も巻線相数に対応して３つ設けられて、巻線側コネクタ５の底部に保持されて巻線側コネクタ５の内方へと突出されている。なお、巻線３はデルタ結線されてもよい。
【００２２】
すなわち、このモータＭは、本実施の形態の場合、たとえば、Ｕ，Ｖ，Ｗ相の三相の巻線に１２０度の位相差で正弦波電圧を印加して電機子であるステータに回転磁界を発生させて、界磁となる磁石がこれに追随してロータ１を回転駆動させる従来周知の三相ブラシレスモータとして構成されている。なお、巻線数は三相に限られるものでもない。さらに、本実施の形態の場合、モータＭは、ブラシレスモータとして構成されているが、電機子をロータ１とし界磁をステータとするブラシ付のモータとされてもよいし、特に、モータＭの種別、形式は図示したところに限定されるものではない。
【００２３】
他方、駆動回路６は、ケース２外に設けられており、詳細には図示しないが、従来技術の駆動回路と同様に、二つのスイッチング素子を直列に接続した三つのアームを並列接続し、各アームのスイッチング素子間をモータＭの巻線３に接続する周知の駆動回路とされており、スイッチング素子を適宜開閉することで各巻線３へ電流供給してモータＭの発生トルクと回転数を制御できるようになっている。
【００２４】
そして、この駆動回路６の出力端子となる三つの回路側端子７を対応する巻線側端子４に接続させることで、巻線３のそれぞれに電流供給が可能となり、この回路側端子７は、ソケット状の巻線側コネクタ５内に挿入可能な形状に設定される回路側コネクタ８に内包されている。
【００２５】
詳しくは、回路側端子７は、巻線側端子４と接続可能な任意の形状とされ、回路側コネクタ８と巻線側コネクタ５の連結によって巻線側端子４に接触状態に維持されるようになっており、これら回路側端子７と巻線側端子４が仲立ちとなって巻線３と駆動回路６とを電気的に接続状態とすることができる。なお、回路側コネクタ８は、連結だけでなく巻線側コネクタ５から取り外しも可能とされている。
【００２６】
また、具体的には、回路側端子７は、回路側コネクタ８から延びる三つのリード線１２，１３，１４を介して駆動回路６の図示しない各アームにスイッチング素子間に連絡されている。
【００２７】
なお、この実施の形態の場合、巻線側コネクタ５と回路側コネクタ８の連結に際しては、一方を雄形状とし、他方を雌形状として差込による連結を採用しているが、巻線側コネクタ５と回路側コネクタ８の連結を実現できればよいので、形状および構成は任意であり、連結状態の維持に関しても螺子締結その他の連結状態を維持可能な方法を採用することができる。
【００２８】
転じて、短絡手段９は、回路側コネクタ８に内包されており、この実施の形態においては、回路側コネクタ８内に内設されて各回路側端子７と対応するリード線１２，１３，１４とを繋ぐコネクタ内配線２０，２１，２２間を接続して各回路側端子７間に設置されるノーマルクローズの二つのリレー１５，１６を備え、電流供給が不能となるとリレー１５，１６を閉じ動作させて各回路側端子７同士を接続するようになっている。
【００２９】
具体的には、リレー１５，１６は、駆動回路６とは別途設けられるリレードライバ１７によって開閉制御されるようになっており、リレードライバ１７から電流供給を受けている状態では、開いた状態とされて各回路側端子７同士の接続を断った状態に維持され、リレードライバ１７からの電流供給が途絶えると閉動作して各回路側端子７を接続する。
【００３０】
そして、リレードライバ１７は、駆動回路６と共通の電源ラインから電力供給を受けており、電力供給が途絶えると駆動回路６から巻線へ電流供給を行えなくなるのと同様に、リレー１５，１６への電流供給を行えなくなってリレー１５，１６を閉動作させる。
【００３１】
また、リレードライバ１７は、図外のセンサで検知する駆動回路６によってモータＭの駆動を制御するために必要なロータ１の電気角および巻線３に流れている電流の情報をモニタしており、駆動回路６による制御に対しこれら情報に異常が認められる際にも、リレー１５，１６への通電を停止してリレー１５，１６を閉動作させる。具体的には、たとえば、モータＭの巻線３に流れる電流値と、駆動回路６が正常に機能した場合に予定される電流値との差が予め設定される閾値を所定時間超える場合の他、電流センサや電気角センサの自己診断によって異常が検出された場合や、駆動回路６へ指令を送る図示しない上位の制御装置自体の自己診断の結果異常と判断される場合等、およそ制御系統に異常があると判断される場合には、リレードライバ１７は、リレー１５，１６への通電を停止する。
【００３２】
すなわち、リレー１５，１６は、モータＭの駆動に関して電流供給が不能となったり、制御に異常を認めたりするフェール時に、閉動作して各回路側端子７同士を接続して、三つの巻線３を短絡するようになっている。
【００３３】
なお、リレー設置数は、巻線の相数から１を引いた数を設けるようにすれば、全相の巻線を短絡することができる。リレー１５，１６は、接点を電磁石で駆動する電磁式のものの他、半導体素子を利用した半導体リレーを採用するようにしてもよい。
【００３４】
さらに、リレー１５，１６は、誘導負荷である巻線３を短絡することから、閉動作時に過電圧が生じる場合もある。そのため、過電圧を吸収するバリスタ等を設けてリレー１５，１６や巻線３を保護するようにしてもよい。
【００３５】
このように、モータＭは、正常動作を望めなくなるフェール時にあっては、短絡手段９によって巻線３が短絡されることになり、これによって電磁サスペンション装置Ｓは、自身が積極的に伸長するようなアクチュエータとして機能を発揮することができなくはなるものの、外部入力によって強制的に伸縮させられる場合には、モータＭは短絡される巻線３に生じる誘導起電力によって制動トルクを発揮することになり、外部入力による伸縮を抑制する減衰力を発揮することができる。
【００３６】
また、モータＭのケース２内に短絡手段９におけるリレー１５，１６が収容されるのではなく、ケース２に着脱される回路側コネクタ８が有しているので、ケース２内に収容される巻線３が発する熱の影響を受けづらくなり、短絡手段９への熱的負荷を軽減でき、モータＭのフェール時の動作における信頼性が向上する。
【００３７】
さらに、駆動回路６と巻線３との途中に配置されるリード線１２，１３，１４等に断線がある場合にあっても、短絡手段９は、巻線３側に配置されているので、確実に巻線３を短絡することができ、フェールセーフを実現できる。
【００３８】
よって、このモータＭにあっては、短絡手段９への熱的負荷が軽減されており、フェール時には巻線３を短絡手段９によって確実に短絡できるから、フェール時に確実に制動トルクを出力することができるのである。
【００３９】
それゆえ、このモータＭは、減衰力を安定的に発生することを期待される電磁サスペンション装置Ｓの減衰力発生源としてのモータに最適となる。
【００４０】
さらに、制御異常が生じていなくともリレー１５，１６は電流供給をしないとモータＭの巻線を短絡するので、たとえば、モータＭを電磁サスペンション装置Ｓの減衰力発生源として使用する場合には、当該車両を運搬するキャリヤカーに積車するような状況では、キャリヤカーの走行中にキャリヤカー自体が路面凹凸によって振動しても、電流供給せずとも電磁サスペンション装置Ｓが減衰力を発生して積車中の車両の振動を抑制でき、キャリヤカーの走行を安定させることができる。
【００４１】
閉動作して各回路側端子７同士を接続して、三つの巻線３を短絡するようになっている。
【００４２】
また、ケース２内に短絡手段９を組み込む場合には短絡手段９に異常が認められる場合、ケース２およびケース２に固定される主要部品（ロータ１、巻線３を含む電機子、界磁）でなるモータ本体を交換する必要に迫られるが、本実施の形態のモータＭでは、短絡手段９がケース２に着脱可能な回路側コネクタ８内に設けられているので、短絡手段９に異常が認められる場合、回路側コネクタ８を交換するのみで足り、経済性の点で有利となる。
【００４３】
そしてさらに、短絡手段９におけるリレー１５，１６が回路側コネクタ８内に設けられているので、モータＭのケース２内に短絡手段９を組み込むことに比べて、リレードライバ１７とリレー１５，１６とを接続するための端子をケース２に設ける必要が無くなるという利点もある。
【００４４】
以上で、本発明の実施の形態についての説明を終えるが、本発明の範囲は図示されまたは説明された詳細そのものには限定されないことは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】一実施の形態におけるモータを電磁サスペンション装置に適用した図である。
【図２】モータの斜視図である。
【図３】モータにおける短絡手段を示した図である。
【図４】従来のモータ駆動回路の回路図である。
【符号の説明】
【００４６】
１  ロータ
２  ケース
３  巻線
４  巻線側端子
５  巻線側コネクタ
６  駆動回路
７  回路側端子
８  回路側コネクタ
９  短絡手段
１０  螺子軸
１１  ボール螺子ナット
１２，１３，１４  リード線
１５，１６  リレー
１７  リレードライバ
１８  筒
２０，２１，２２  コネクタ内配線
Ｍ  モータ
Ｓ  電磁サスペンション装置
Ｔ  運動変換機構
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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