(57)【要約】      （修正有）【課題】回路構成が単純であってコストアップを抑制することができ、しかも故障箇所の特定が容易なモータ駆動回路を提供する。【解決手段】Ａ／Ｄコンバータ４１は、モータ１０に流れる電流の値をフィードバック信号Ｓｂに変換する。制御部４２は、フィードバック信号Ｓｂと電流指令信号Ｓａとの間の差分を演算して電圧の大きさを示す電圧指令信号Ｓｃを出力する。Ｄ／Ａコンバータ４３は、電圧指令信号ＳｃをＤ／Ａ変換して電圧を出力する。判定部４４は、電圧指令信号Ｓｃとフィードバック信号Ｓｂとに基づいてモータ１０の故障判定を行う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータに流れる電流の値をディジタル検出信号に変換するＡ／Ｄコンバータと、
前記ディジタル検出信号と電流指令信号との間の差分を演算して電圧の大きさを示す電圧指令信号を出力する電圧制御部と、
前記電圧指令信号をＤ／Ａ変換して前記電圧を出力するＤ／Ａコンバータと、
前記電圧指令信号と前記ディジタル検出信号とに基づいて故障判定を行う判定部と
を備えたことを特徴とするモータ駆動装置。
【請求項２】
前記電流を検出する電流検出部を更に備えたことを特徴とする請求項１記載のモータ駆動装置。
【請求項３】
前記判定部は、前記電圧指令信号が前記Ｄ／Ａコンバータの入力信号の最大値と比べて大きく、前記電流が所定値よりも小さく、且つ前記電圧指令信号の出力から所定時間が経過した場合において故障と判定する請求項１記載のモータ駆動装置。
【請求項４】
前記所定値は、前記モータの無負荷運転時のパラメータから決定されることを特徴とする請求項１記載のモータ駆動装置。
【請求項５】
前記判定部は、前記電圧指令信号が所定の閾値に比べて大きく、前記電流が所定値よりも小さく、且つ前記電圧指令信号の出力から所定時間が経過した場合において故障と判定する請求項１記載のモータ駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータを駆動すると共に、その内部機構の故障を診断する機能を有するモータ駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
モータ駆動装置においては、その故障を迅速に診断するため、故障診断装置が設けられることがある。従来の故障診断装置では、例えばモータ駆動電圧等を検知するための電圧検出回路等を別途設けることにより故障診断を行っていた（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
しかしながら、故障診断のために、それ専用の回路を別途設けることは、回路の大規模化とコストアップの原因となっていた。
【特許文献１】特開２００１−２１８４９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、回路構成が単純であってコストアップを抑制することができ、しかも故障箇所の特定が容易な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】
【０００５】
上記目的を達成するため、本発明の一態様に係るモータ駆動回路は、モータに流れる電流の値をディジタル検出信号に変換するＡ／Ｄコンバータと、前記ディジタル検出信号と電流指令信号との間の差分を演算して電圧の大きさを示す電圧指令信号を出力する電圧制御部と、前記電圧指令信号をＤ／Ａ変換して前記電圧を出力するＤ／Ａコンバータと、前記電圧指令信号と前記ディジタル検出信号とに基づいて故障判定を行う判定部とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
この発明によれば、回路構成が単純であってコストアップを抑制することができ、しかも故障箇所の特定が容易なモータ駆動回路を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
次に、本発明の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。
【０００８】
［第１の実施の形態］
図１は、本発明の第１の実施の形態に係るモータ駆動装置の全体構成を示すブロック図である。
【０００９】
本発明の第１の実施の形態において、モータ１０の動作を制御するためのモータ駆動回路は、電流検出器２０、パワートランジスタ回路３０、及びディジタル制御部４０を備えている。
【００１０】
電流検出器２０（電流検出部）は、例えばモータ１０の主線または動力線の一部に設けられ、モータ１０に流れる電流の大きさを検出する。パワートランジスタ回路３０は、ディジタル制御部４０から出力される直流電圧に対し増幅動作・インバータ動作を施して出力する回路である。ディジタル制御部４０は、モータ１０の動作をモニタして所望の動作が得られるように制御を行う。
【００１１】
ディジタル制御部４０は、Ａ／Ｄコンバータ４１、制御部４２、Ｄ／Ａコンバータ４３、及び判定部４４を有する。
【００１２】
Ａ／Ｄコンバータ４１は、電流検出器２０が検出したアナログ値の電流値をディジタル信号であるフィードバック信号Ｓｂ（ディジタル検出信号）に変換する。
【００１３】
制御部４２は、図示しないコンピュータとプログラムとにより、コンピュータ上にソフトウエア的に実現され、ＰＩＤ制御によりモータ１０を制御する。制御部４２は、このフィードバック信号Ｓｂと電流指令信号Ｓａとの間の差分を演算して、その差分に応じた比較信号Ｓｃ´を出力する。この比較信号Ｓｃ´は積分ゲインＫｉ、積分補償器１／Ｓにおいて積分動作される。
【００１４】
また、比較信号Ｓｃ´は、これと並行して比例ゲインＫｐにも入力される。この比例ゲインＫｐからの出力信号と、積分補償器１／Ｓからの出力信号が加算されて電圧指令信号Ｓｃとされ、この電圧指令信号ＳｃがＤ／Ａコンバータ４３にてアナログ信号である電圧値に変換され出力される。すなわち、制御部４２は、ディジタル検出信号であるフィードバック信号Ｓｂと電流指令信号Ｓａとの間の差分を演算して電圧の大きさを示す電圧指令信号Ｓｃを出力する電圧制御部として機能する。
【００１５】
このディジタル制御部４０は更に、この電圧指令信号Ｓｃとフィードバック信号Ｓｂとをそれぞれ所定値と比較して、モータ１０に異常が発生しているか否か判定するため、判定器４４を備えている。この判定器４４も、図示しないコンピュータ及びプログラムによりソフトウエア的に実現可能である。
【００１６】
次に、この実施の形態のモータ駆動装置の動作を図２のフローチャートを参照して説明する。電流指令信号Ｓａとフィードバック信号Ｓｂとの差分Ｓｃ´を比例積分動作して得られた指令信号Ｓｃと、電流検出器２０で検出された電流値に相当するフィードバック信号Ｓｂとが判定器４４において所定値と比較され、この比較の結果が判定器４４から出力される。電流指令信号Ｓａを与えたにも拘わらず、断線その他の理由によりモータ１０に所望の電流が流れない場合には、フィードバック信号Ｓｂも小さくなる。このため、積分補償器１／Ｓが出力する電圧指令信号Ｓｃは大きくなる。
【００１７】
この状態が続くと積分補償器１／Ｓは飽和し、電圧指令信号ＳｃがＤ／Ａコンバータ４３の入力信号の最大値を超えてしまう。そこで、この実施の形態では、電圧指令信号ＳｃがＤ／Ａコンバータ４３の入力信号の最大値を超えたか否かを判定し（ステップＳ１）、超えている場合にはステップＳ２に移行する。
【００１８】
ステップＳ２では、判定器４４において、フィードバック信号Ｓｂに基づいて、モータ１０に電流が流れているか否かを判定する（ステップＳ２）。所定値以上の電流が流れていないと判定される場合にはステップＳ３に移行する。
【００１９】
ステップＳ３では、モータ１０に流れる電流の大きさをモニタしつつ、所定遅れ時間（例えば、モータ１０の巻線抵抗とインダクタンスで求まる電気的時定数の５倍程度の時間）が経過したか否かを判定する。この所定遅れ時間が経過した後においても、まだフィードバック信号Ｓｂが小さい状態が継続していると判定器４４が判断する場合には、モータ１０、パワートランジスタ回路３０、もしくは、電流検出器２０に異常が発生したものとして、異常報知信号を外部に出力する（ステップＳ４）。この異常報知信号は、図示しない表示器において異常報知に用いられたり、又は図示しない緊急停止装置等を動作させてモータ１０を緊急停止させたりするのに用いることができる。
【００２０】
このように、この実施の形態によれば、コンピュータとプログラムにより実現可能なディジタル制御器により、モータの異常を判定することができ、異常の判定のために特別な回路を用意する必要がない。従って、回路構成が単純であってコストアップを抑制することができ、しかも故障箇所の特定が容易なモータ駆動回路を提供することができる。また、電圧指令信号Ｓｃとフィードバック信号Ｓｂとを用いて故障検出を行うため、モータ駆動電圧の低下のみならず、モータ主線の断線、Ｄ／Ａコンバータ又はＡ／Ｄコンバータの故障、電流検出器の故障など、モータ駆動回路の周辺の様々な故障も同時に検出することが可能になる。
【００２１】
［第２の実施の形態］
次に、図３を参照して、本発明の第２の実施の形態に係るモータ駆動装置の構成を説明する。図３において、第１の実施の形態と同一の構成要素に対しては同一の構成要素を付し、以下ではその詳細な説明は省略する。
この実施の形態は、ディジタル制御器４０の制御部４２において、積分補償器１／Ｓによる動作が省略され、比例ゲインＫｐによる比例動作のみで動作している点で第１の実施の形態と異なる。
【００２２】
次に、この実施の形態のモータ駆動装置の動作を図４のフローチャートを参照して説明する。電流指令信号Ｓａとフィードバック信号Ｓｂとの差分Ｓｃ´を比例動作して得られた電圧指令信号Ｓｃと、電流検出器２０で検出された電流値に相当するフィードバック信号Ｓｂとが判定器４４においてそれぞれ所定値と比較され、この比較の結果が判定器４４から出力される。第１の実施の形態の場合と同様に、電流指令信号Ｓａを与えたにも拘わらず、フィードバック信号Ｓｂが所定値よりも小さくなる場合がある。この実施の形態では、電圧指令信号Ｓｃが所定の閾値を超えたか否かを判定し（ステップＳ１１）、超えている場合にはステップＳ１２に移行する。このときの閾値は、モータ１０の最高回転数、走行トルク、無負荷電流、逆起電圧定数等に基づいて決定することができる。この点に関しては後述する。
【００２３】
ステップＳ１２では、判定器４４において、フィードバック信号Ｓｂに基づいて、モータ１０に所定値以上の電流が流れているか否かを判定する（ステップＳ１２）。所定値以上の電流が流れていないと判定される場合にはステップＳ１３に移行する。
【００２４】
ステップＳ１３では、モータ１０に流れる電流の大きさをモニタしつつ、所定遅れ時間が経過したか否かを判定する。この所定遅れ時間が経過した後においても、まだフィードバック信号Ｓｂが小さい状態が継続していると判定器４４が判断する場合には、モータ１０、パワートランジスタ回路３０、もしくは、電流検出器２０に異常が発生したものとして、異常報知信号を外部に出力する（ステップＳ１４）。この異常報知信号は、第１の実施の形態と同様に、図示しない表示器において異常報知に用いられたり、又は図示しない緊急停止装置等を動作させてモータ１０を緊急停止させたりするのに用いることができる。
【００２５】
上述のステップＳ１１における閾値の決定の具体的な手法の一例を説明する。ここでは、無負荷運転時を基準として閾値を決定する手順を説明する。
【００２６】
無負荷運転時の電圧Ｖｎは、最高回転数Ｎｍａｘ、誘起電圧係数ｋ、巻線抵抗Ｒｗ、無負荷電流Ｉｎにより、Ｖｎ＝ｋ・Ｎｍａｘ＋Ｒｗ・Ｉｎと表現できる。
【００２７】
従って、例えばＮｍａｘ＝２０００［ｒｐｍ］、ｋ＝８．８［ｍＶ／ｒｐｍ］、Ｒｗ＝０．５[Ω]、Ｉｎ＝０．５[Ａ]である場合、無負荷運転時の電圧Ｖｎは、
Ｖｎ＝２０００×８．８×１０−３＋０．５×０．５＝１７．８５[Ｖ]
となる。この場合には、電圧指令信号Ｓｃが１７．８５［Ｖ］を超えたときに、フィードバック信号Ｓｂを観測して所定値より小さいか否かを判定する。
なお、ステップＳ１２で電流が流れていないか否かを判定するための閾値は、電流フィードバック回路に混入するノイズやＡＤ変換のオフセット電圧等の影響を軽減するため、無負荷電流Ｉｎを基準として決定するのが望ましい。
【００２８】
以上、発明の実施の形態を説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲内において、種々の変更、追加等が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るモータ駆動装置の全体構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係るモータ駆動装置の動作を示すフローチャートである。
【図３】本発明の第２の実施の形態に係るモータ駆動装置の全体構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係るモータ駆動装置の動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００３０】
１０・・・モータ、  ２０・・・電流検出器、  ３０・・・パワートランジスタ回路、  ４０・・・ディジタル制御部、  ４１・・・Ａ／Ｄコンバータ、  ４２・・・制御部、  ４３・・・Ｄ／Ａコンバータ、  ４４・・・判定部。
【図１】
2009303427.tif 000003
【図２】
2009303427.tif 000004
【図３】
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【図４】
2009303427.tif 000006