JP2018182988A - モータ駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電源喪失時においても所定のダンパ機能を確保する。【解決手段】本発明の一実施形態に係るモータ駆動装置１は、３相のコイル部１１Ａ〜１１Ｃを含むモータ１０を駆動するモータ駆動装置であって、駆動回路２０と、スイッチ回路３０とを具備する。駆動回路２０は、コイル部１１Ａ〜１１Ｃに電気的に接続可能な３つの出力端子２４Ａ〜２４Ｃを有し、これら出力端子を介して各コイル部へそれぞれ供給される３相の駆動電流を生成する。スイッチ回路３０は、モータと駆動回路との間に介装される。スイッチ回路３０は、出力端子２４Ａ〜２４Ｃとコイル部１１Ａ〜１１Ｃとの間を各々接続する接続状態と、出力端子とコイル部との間を各々遮断しコイル部を相互に短絡させる短絡状態とを選択的に切り替え可能に構成される。【選択図】図１

Description

本発明は、例えば自動車用ダンパ等に適用可能なモータ駆動装置に関する。

従来より、電磁力により減衰力を発生させるいわゆる電磁ダンパ装置（電磁サスペンション装置）が知られている。この電磁ダンパ装置は、車体側と車輪側のうち一方側に設けられた磁石部材と、他方側に設けられたコイル部材とを有し、車輪の上下方向の力を受けてコイル部材と磁石部材とが相対的に変位することにより生じる電磁力によって減衰力を発生させるモータを備える。モータには、例えば、リニアモータや回転モータが用いられる（例えば特許文献１参照）。

この種の電磁ダンパ装置は、典型的には、Ｕ、Ｖ、Ｗの３相の巻線を備えたモータと、これら３相の各巻線にインバータによって正弦波でなる電圧を印加してモータをＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御する駆動回路とを有する。コイル部材に流れる電流量によって、その減衰力を調整することが可能であり、例えば、バッテリ電源を使って積極的にコイル部材に電流を流すことで、大きな減衰力を得ることができる（例えば特許文献２参照）。

特開２００８−６２７３８号公報 特開２００７−１６１１００号公報

特許文献２に記載のように従来の電磁ダンパ装置においては、インバータ回路とモータとが直接的に接続されている。このため、例えば外部電源（バッテリ）が喪失すると、モータの各相の電磁コイルがオープン状態となり、その結果、モータがフリー状態になることでダンパ機能が喪失するという問題がある。

以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、電源喪失時においても所定のダンパ機能を確保することができるモータ駆動装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明の一形態に係るモータ駆動装置は、第１の位相を有する第１の駆動電流が通電可能な第１のコイル部と、前記第１の位相と異なる第２の位相を有する第２の駆動電流が通電可能な第２のコイル部と、前記第１及び第２の位相と異なる第３の位相を有する第３の駆動電流が通電可能な第３のコイル部とを含むモータを駆動するモータ駆動装置であって、駆動回路と、スイッチ回路とを具備する。
上記駆動回路は、上記第１のコイル部に電気的に接続可能な第１の出力端子と、上記第２のコイル部に電気的に接続可能な第２の出力端子と、上記第３のコイル部に電気的に接続可能な第３の出力端子とを有する。上記駆動回路は、上記第１〜第３の出力端子を介して上記第１〜第３のコイル部へそれぞれ供給される上記第１〜第３の駆動電流を生成する。
上記スイッチ回路は、上記モータと上記駆動回路との間に介装される。上記スイッチ回路は、上記第１〜第３の出力端子と上記第１〜第３のコイル部との間を各々接続する接続状態と、上記第１〜第３の出力端子と上記第１〜第３のコイル部との間を各々遮断し上記第１〜第３のコイル部を相互に短絡させる短絡状態とを選択的に切り替え可能に構成される。

上記モータ駆動装置において、スイッチ回路が短絡状態のとき、電磁コイルを構成する各相のコイル部は相互に短絡状態になるため、電磁コイルに対する磁性体部の相対変位の際、電磁誘導により各コイル部に誘導起電力が発生し、上記相対変位を阻害する所定の電磁力が生じる。したがって、例えば外部電源の喪失時においても、スイッチ回路が短絡状態に切り替えられることで、モータによる所定のダンパ機能が確保される。

上記モータ駆動装置は、上記駆動回路への電源供給を監視する電源監視部をさらに具備してもよい。上記電源監視部は、上記駆動回路への電源供給が遮断されたとき、上記接続状態から上記短絡状態へ切り替えるための第１の切替信号を上記スイッチ回路へ出力する。
これにより、電源遮断時にスイッチ回路が短絡状態へ自動的に切り替えられるため、外部電源の喪失時においても所期のダンパ機能が確保される。

上記電源監視部は、上記駆動回路への電源供給が再開されたとき、上記短絡状態から上記接続状態へ切り替えるための第２の切替信号を上記スイッチ回路へ出力するように構成されてもよい。
これにより、電源復旧時においてスイッチ回路を接続状態へ自動的に復帰させることができる。

上記モータ駆動装置は、上記駆動回路及び上記スイッチ回路を制御する制御回路をさらに具備してもよい。上記制御回路は、上記第１〜第３の駆動電流がゼロのときに、上記スイッチ回路を上記短絡状態から上記接続状態へ切り替えるように構成される。
これにより、短絡状態から接続状態への切り替え時において第１〜第３の出力端子とスイッチ回路との間におけるアーク等の発生を防止し、スイッチ回路の保護を図ることができる。

以上述べたように、本発明によれば、電源喪失時においても所定のダンパ機能を確保することができる。

本発明の第１の実施形態に係るモータ駆動装置を備えた電磁ダンパ装置の構成を概略的に示すブロック図である。 上記モータ駆動装置における駆動回路の概略構成図である。 上記モータ駆動装置におけるスイッチ回路の概略構成図である。 上記モータ駆動装置におけるモータの構成を示す概略断面図である。 本発明の第２の実施形態に係るモータ駆動装置を備えた電磁ダンパ装置の構成を概略的に示すブロック図である。 上記モータ駆動装置における制御回路において実行される制御フローである。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。

＜第１の実施形態＞
図１は、本発明の第１の実施形態に係るモータ駆動装置１を備えた電磁ダンパ装置１００の構成を概略的に示すブロック図である。

［モータ駆動装置］
本実施形態のモータ駆動装置１は、モータ１０を駆動する駆動回路２０と、スイッチ回路３０とを備える。モータ駆動装置１はさらに、制御回路４０と、電源監視部５０とを備える。

電磁ダンパ装置１００は、車両の各車輪に設置される電磁サスペンション装置として構成され、車輪の上下方向の振動を電磁力により減衰させることで、車体の姿勢を安定に維持し、乗員に快適な乗り心地や安定した操縦性を提供するためのものである。

モータ１０は、リニアモータあるいは回転モータで構成され、本実施形態では後述するように円筒型リニアモータで構成される。モータ１０は、３相モータで構成され、位相が各々１２０°異なる３相の駆動電流が通電可能な電磁コイル１１を有する。電磁コイル１１は、Ｕ相（第１の位相）の第１の駆動電流が通電可能な第１のコイル部１１Ａと、Ｖ相（第２の位相）の第２の駆動電流が通電可能な第２のコイル部１１Ｂと、Ｗ相（第３の位相）の第３の駆動電流が通電可能な第３のコイル部１１Ｃとを含む。

図２は、駆動回路２０の概略構成図である。

図２に示すように、駆動回路２０は、モータ１０を駆動する回路であって、外部電源としてのバッテリＥに接続された３相インバータ回路で構成される。駆動回路２０は、モータ１０の３相のコイル部１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃにそれぞれ対応したスイッチング素子２１１，２１２，２２１，２２２，２３１，２３２を有する。これらのスイッチング素子は、本実施形態ではＭＯＳＦＥＴで構成される。

スイッチング素子２１１，２１２，２２１，２２２，２３１，２３２は、制御回路４０からの制御信号によりオン・オフ制御されることで、第１の駆動電流（Ｕ相）、第２の駆動電流（Ｖ相）、第３の駆動電流（Ｗ相）をそれぞれ生成する。駆動回路２０は、スイッチ回路３０を介して第１〜第３の駆動電流をモータ１０の第１〜第３のコイル部１１Ａ〜１１Ｃへそれぞれ出力する第１〜第３の出力端子２４Ａ，２４Ｂ，２４Ｃを有する。

駆動回路２０は、各車輪について各々独立した回路で構成されるが、これに限られず、一部の車輪については共通の回路で構成されてもよい。

制御回路４０は、ＣＰＵやメモリ等を含むコンピュータで構成される。制御回路４０は、車輪のばね下やばね上等に設置される複数の図示しない加速度センサの出力に基づいて、モータ１０の各コイル部へ供給される第１〜第３の駆動電流を生成するための制御信号を駆動回路２０へ出力する。

より具体的に、制御回路４０は、車両の上下振動を抑制するようにモータ１０の制御量を算出する論理演算部として構成される。演算方法は特に限定されず、例えば、ばね下加速度信号及びばね上加速度信号を車輪ごとに入力し、各加速度信号に積分処理やフィルタリング処理を施してばね下速度及びばね上速度を求め、これらばね下速度及びばね上速度に各々所定のゲインを乗じた値の和を上記制御量として算出する。この制御量は、モータ１０への通電制御量に相当し、車輪ごとに独立して算出される。

制御回路４０はさらに、上記制御量に応じたパルス幅で駆動回路２０のスイッチング素子２１１，２１２，２２１，２２２，２３１，２３２をオン・オフ制御する。これにより駆動回路２０において、バッテリＥの電源電圧を基に第１〜第３の駆動電流が生成される。モータ１０からの発電電流が目標通電量に対して多ければ、その差分だけバッテリＥに回生電流が流れ、逆に、モータ１０からの発電電流が目標通電量に対して少なければ、その差分だけバッテリＥからモータ１０に通電される。

なお、バッテリＥは、図示しない発電機（オルタネータ）に電気的に接続されており、図示しないエンジンの始動によりバッテリＥは充電可能に構成される。

図３は、スイッチ回路３０の概略構成図である。

スイッチ回路３０は、モータ１０と駆動回路２０との間に介装され、モータ１０と駆動回路２０との間を電気的に接続するオン状態（接続状態）と、モータ１０と駆動回路２０との間を電気的に遮断するオフ状態（短絡状態）とを選択的に切り替えることが可能に構成される。

図３に示すように、スイッチ回路３０は、各相に対応する３つの固定接点３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃ及び３つの可動接点３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃを有する。固定接点３１Ａ〜３１Ｃは、短絡ライン３３を介して相互に電気的に接続されており、可動接点３２Ａ〜３２Ｃは、第１〜第３のコイル部１１Ａ〜１１Ｃにそれぞれ電気的に接続される。

スイッチ回路３０がオン状態のとき、可動接点３２Ａ〜３２Ｃは、図３において実線で示すように第１〜第３の出力端子２４Ａ〜２１Ｃにそれぞれ接続される。これにより、駆動回路２０からモータ１０のコイル部１１Ａ〜１１Ｃへ第１〜第３の駆動電流がそれぞれ供給される。

一方、スイッチ回路３０がオフ状態のとき、可動接点３２Ａ〜３２Ｃは、図３において二点鎖線で示すように、固定接点３１Ａ〜３１Ｃへそれぞれ接続される。これにより、モータ１０の各コイル部１１Ａ〜１１Ｃは、駆動回路２０（出力端子２４Ａ〜２１Ｃ）と遮断されるとともに、短絡ライン３３を介して相互に接続される。

可動接点３２Ａ〜３２Ｃは、典型的には、メカニカルスイッチや電磁スイッチ等で構成される。この場合、出力端子２４Ａ、固定接点３１Ａ及び可動接点３２Ａは相互にユニット化されたスイッチ部ＳＡで構成することができる。同様に、出力端子２４Ｃ、固定接点３１Ｂ及び可動接点３２Ｂはスイッチ部ＳＢで、また、出力端子２１Ｃ、固定接点３１Ｃ及び可動接点３２Ｃはスイッチ部ＳＣで、それぞれ構成される。なお、これらスイッチ部ＳＡ〜ＳＣは、ＭＯＳＦＥＴ等の半導体スイッチング素子で構成されてもよい。

本実施形態においてスイッチ回路３０は、電源監視部５０の出力に基づいて、オン状態とオフ状態との間で切り替えられるように構成される。電源監視部５０は、バッテリＥから駆動回路２０への給電を監視し、給電が継続しているときはスイッチ回路３０をオン状態に維持し、給電が停止したときはスイッチ回路３０をオン状態からオフ状態へ切り替える第１の切替信号をスイッチ回路３０へ出力する。また、電源監視部５０は、駆動回路２０への電源供給が再開されたとき、オフ状態からオン状態へ切り替えるための第２の切替信号をスイッチ回路３０へ出力するように構成される。

給電の停止とは、典型的には、バッテリＥと駆動回路２０との間を接続する電源ラインの断線等による給電の停止を意味するが、これに加えて、バッテリＥの劣化や充電量の所定以上の低下など、制御回路４０において算定された通電制御量に相当する駆動電流を駆動回路２０において生成することができない状態が対象とされてもよい。

電源監視部５０からスイッチ回路３０へ出力される第１及び第２の切り替え信号には、典型的には、バッテリＥの電源電圧を基に調整された電圧信号が用いられる。

スイッチ回路３０の各スイッチ部ＳＡ〜ＳＣは、無給電時に可動接点３２Ａ〜３２Ｃが固定接点３１Ａ〜３１Ｃへ付勢されるノーマリオフ（Ｂ接点）タイプのスイッチ機構で構成されるのが好ましい。この場合、電源監視部５０は、上記電源ラインと各可動接点３２Ａ〜３２Ｃとの間を接続する単純な給電ラインで簡素に構成することができる。当該給電ラインには、抵抗素子や整流素子等の適宜の受動素子が含まれてもよい。

あるいは、電源監視部５０は、上記電源ラインの電圧（ライン電圧）を検出する電圧検出部と、ライン電圧と基準電圧とを比較する比較器とを含み、ライン電圧が基準電圧以下のときスイッチ回路３０への電圧供給を遮断する回路で構成されてもよい。あるいは、電源監視部５０は、制御回路４０の一部として構成されてもよい。

［モータ］
続いて、モータ１０の詳細について説明する。図４は、モータ１０の一構成例を示す円筒型リニアモータの概略断面図である。図においてＸ、Ｙ及びＺ軸は相互に直交する３軸方向を示し、Ｚ軸はモータ１０の軸心方向に相当する。

モータ１０は、図４に示すように、固定部１１０と、可動部１２０とを有し、車両の各車輪と車体との間に取り付けられる車両用ダンパとして構成される。モータ１０は、例えば、固定部１１０が車体側に、可動部１２０が車輪側にそれぞれ接続される。なおこれに限られず、固定部１１０が車輪側に、可動部１２０が車体側にそれぞれ接続されてもよい。

固定部１１０は、中空部１１１ａを有する円筒状の第１の筒部材１１１と、第１の筒部材１１１の内部に配置された複数の電磁コイル１１（図１及び図３の電磁コイル１１に相当）とを有する。第１の筒部材１１１は、Ｚ軸方向に平行な軸心を有し、その内周面に磁性材料で構成されたコイルホルダ１１２を介して電磁コイル１１を保持する。第１の筒部材１１１の一端部（図４において上端部）は開口し、他端部（図４において下端部）はアダプタ１１４を介してベース部１１５に固定される。

可動部１２０は、第２の筒部材１２１と、永久磁石１２５を支持するシャフト１２３（磁性体部）とを有する。第２の筒部材１２１は、Ｚ軸方向に平行な軸心を有し、第１の筒部材１１１に対してＺ軸方向に相対変位可能に第１の筒部材１１１の外周面に取り付けられる。第２の筒部材１２１の一端部（図４において下端部）は開口し、他端部（図４において上端部）にはカバー部１２２が取り付けられている。シャフト１２３は、第１の筒部材１１１の内部をＺ軸方向に沿って延び、カバー部１２２を介して第２の筒部材１２１に固定される。シャフト１２３の一端部（図４において上端部）は振動受け部１２４と接続される。

以下、モータ１０の各部の詳細な構成について説明する。

第１の筒部材１１１は、第２の筒部材１２１の内部に挿入され、第２の筒部材１２１の内周面に当接する。第１の筒部材１１１の上記一端部側の外周面には、第１スライドリングＲ１が設けられている。第１スライドリングＲ１は環状形状を有し、その外周面が第２の筒部材１２１の内周面に当接するように構成される。第１の筒部材１１１は、可動部１２０の固定部１１０に対するＺ軸方向の摺動をガイドする機能を有する。

コイルホルダ１１２は、第１の筒部材１１１と同心的な円筒状に形成され、第１の筒部材１１１の内周面に固定される。コイルホルダ１１２は、その内周面側において複数のリング状巻線（コイル部１１Ａ〜１１Ｃ）で構成された電磁コイル１１を保持する。各リング状巻線は、Ｚ軸方向に沿って所定の間隔を空けて配列され、中空部１１１ａと連通する空芯部を有する。

電磁コイル１１を構成する各コイル部１１Ａ〜１１Ｃは、スイッチ回路３０に接続される。本実施形態において各リング状巻線は、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相の３つのコイル部１１Ａ〜１１Ｃに分けられており、各相のコイル部１１Ａ〜１１Ｃがスイッチ回路３０の可動接点３２Ａ〜３２Ｃにそれぞれ接続されている。

ベース部１１５は、支持部１１６を介して車体側の支持体Ｓに支持される。ベース部１１５は概略円筒形状を有し、その一端部にアダプタ１１４が固定され、反対側の他端部にボトムガイド部１１７が固定される。支持部１１６は、ベース部１１５の外周面のＸ軸方向に対向する２か所にそれぞれ取り付けられ、ベース部１１５と支持体Ｓとの間を相互に連結する。本実施形態において支持部１１６は、ベース部１１５をＸ軸まわりに回転可能に支持するトラニオンで構成される。

アダプタ１１４は環状形状を有し、ベース部１１５の一端（図４において上端）に取り付けられ、ベース部１１５と第１の筒部材１１１とを連結させる。アダプタ１１４は、第２の筒部材１２１の上記一端部に径外方へ突出するように設けられたフランジ部１２４Ａに当接可能に構成される。アダプタ１１４は、可動部１２０のベース部１１５に対する最近接位置を規定する係止部として機能し、第２の筒部材１２１がアダプタ１１４に当接する位置は、モータ１０の最大収縮位置に相当する（図４参照）。

ボトムガイド部１１７は、第１の筒部材１１１と同心的な円筒状の部材であり、可動部１２０のシャフト１２３の他端に取り付けられたストッパ１２６のＺ軸方向に沿った移動をガイドする機能を有する。ボトムガイド部１１７のベース部１１５側の一端部には、ストッパ１２６と当接可能に径内方に突出する環状の突出部１１７ａが設けられている。ボトムガイド部１１７は、可動部１２０のベース部１１５に対する最大離間位置を規定する係止部として機能し、ストッパ１２６がボトムガイド部１１７の突出部１１７ａに当接する位置は、モータ１０の最大伸長位置に相当する。

第２の筒部材１２１は、第１の筒部材１１１と同心的な円筒状の部材で構成される。第２の筒部材１２１のフランジ部１２４Ａ近傍の端部には、第２スライドリングＲ２が設けられている。第２スライドリングＲ２は環状形状を有し、その内周面が第１の筒部材１１１の外周面に当接するように構成される。

本実施形態では、第２の筒部材１２１の内周面に当接する第１スライドリングＲ１と、第１の筒部材１１１の外周面に当接する第２スライドリングＲ２とを有するため、可動部１２０の固定部１１０に対するＺ軸方向への相対移動（相対変位）を安定にガイドすることができる。

カバー部１２２は、第２の筒部材１２１の一端部を閉塞し、モータ１０の内部（中空部１１１ａ）への異物等の侵入を防止する。カバー部１２２の中心部には、シャフト１２３の一端部を保持する円筒状の保持部１２２ａが設けられており、この保持部１２２ａを介してシャフト１２３が第２の筒部材１２１に固定される。

ストッパ１２６は、シャフト１２３の他端部に接続され、ボトムガイド部１１７の内周面に摺動可能な周縁部を有する円盤状に形成される。ストッパ１２６の周縁部には、カバー部１２２に向かってＺ軸方向に延びる環状の突出部１２６ａが設けられており、モータ１０の最大伸長位置においてボトムガイド部１１７の突出部１１７ａに当接可能に構成される。したがって、突出部１２６ａのＺ軸方向の寸法により、モータ１０の最大伸長位置を任意に調整することができる。

シャフト１２３は、Ｚ軸方向を長手方向とする円筒棒状の部材であり、中空部１１１ａに挿通され、電磁コイル１１を構成する複数のリング状巻線の空芯部を貫通する。シャフト１２３は、その両端がカバー部１２２及びストッパ１２６にそれぞれ保持されることで、第１の筒部材１１１の軸心上に位置決めされる。これにより、シャフト１２３が軸振れを起こすことなくＺ軸方向に移動可能となり、さらに、Ｚ軸と直交する方向からの偏荷重に対する耐久性が確保される。

シャフト１２３は、軸部本体１２３ａと、軸部本体１２３ａに挿通された筒状の複数の永久磁石１２５と、複数の永久磁石１２５各々の間に介装された環状の継鉄Ｆとを有する。軸部本体１２３ａはカバー部１２２の保持部１２２ａを貫通し、振動受け部１２４に接続される。振動受け部１２４は、車輪等の振動系の振動をモータ１０へ伝達する任意の構造に構成される。

複数の永久磁石１２５は、Ｚ軸方向に沿って配列され、同極同士がＺ軸方向に対向するようにシャフト１２３に保持される。永久磁石１２５の種類は特に限定されず、例えば、アルニコ磁石、フェライト磁石又はネオジム磁石等が採用されてもよい。

永久磁石１２５の大きさや数は特に限定されず、電磁コイル１１を構成するリング状巻線の数や配列ピッチ等に応じて適宜設定可能である。また、本実施形態ではシャフト１２３のほぼ全軸長の範囲にわたって永久磁石１２５が配列されるが、少なくとも、電磁コイル１１の空芯部を通過し得る軸長の範囲にわたって永久磁石１２５が配列されていればよい。

シャフト１２３のＺ軸方向に沿った位置や変位は、検出部２１０によって検出される。検出部２１０は、固定部１１０内の任意の位置（例えば、ボトムガイド部１１７の突出部１１７ａ）に設けられ、シャフト１２３が保持する永久磁石１２５とＺ軸方向と直交する方向に対向している。検出部２１０は、永久磁石１２５のＮ極からＳ極に向かう磁束の磁束密度を検出し、固定部１１０に対する可動部１２０（シャフト１２３）の相対位置情報を含む検出信号を制御回路４０へ出力する。

固定部１１０及び可動部１２０を構成する部材（第１の筒部材１１１、第２の筒部材１２１、アダプタ１１４、ベース部１１５、ボトムガイド部１１７、カバー部１２２、ストッパ１２６等）は非磁性体で構成され、モータ１０の剛性及び耐久性を確保する観点から金属材料であることが好ましい。

［電磁ダンパ装置の動作］
続いて、本実施形態の電磁ダンパ装置１００の典型的な動作について説明する。

図示しないエンジンの始動により、駆動回路２０及び制御回路４０は、バッテリＥから電源供給を受け、スイッチ回路３０は、電源監視部５０を介して、図３において実線で示すオン状態に切り替えられる。

走行する車両の各車輪が上下方向に振動すると、モータ１０の可動部１２０（シャフト１２３）は、ストローク方向（Ｚ軸方向）に作用する力を受けて、固定部１１０（電磁コイル１１）に対して相対変位する。制御回路４０は、各車輪のばね下加速度信号やばね上加速度信号、モータ１０の検出部２１０の出力に基づいて、モータ１０に対する通電制御量を車輪ごとに算出し、制御信号として駆動回路２０の各スイッチング素子２１１，２１２，２２１，２２２，２３１，２３２へ出力する。

駆動回路２０の各スイッチング素子２１１，２１２，２２１，２２２，２３１，２３２は、制御回路４０からの制御信号に基づいてオン・オフ制御され、モータ１０の電磁コイル１１（第１〜第３のコイル部１１Ａ〜１１Ｃ）へ供給される第１〜第３の駆動電流を生成する。生成された第１〜第３の駆動電流は、オン状態にあるスイッチ回路３０を介して、モータ１０の電磁コイル１１へ供給される。

このように電磁コイル１１の第１〜第３のコイル部１１Ａ〜１１Ｃが第１〜第３の駆動電流で通電制御されることにより、モータ１０は、各車輪の振動速度に応じた最適な減衰力に調整されるとともに、車輪の振動状態に応じて最適な減衰力となるように可変に制御される。これにより車両の乗り心地や操縦安定性の向上が実現される。

一方、何等かの理由によりバッテリＥによる駆動回路２０への給電が遮断されると、電源監視部５０は、スイッチ回路３０を図３において二点鎖線で示すオフ状態に切り替えるための第１の切替信号をスイッチ回路３０へ出力する。これにより、各可動接点３２Ａ〜３２Ｃは、固定接点３１Ａ〜３１Ｃへ接続されることで、短絡ライン３３を介して相互に短絡する。

これにより、モータ１０においては、電磁コイル１１に対するシャフト１２３（永久磁石１２５）の相対変位の際、電磁誘導により電磁コイル１１に誘導起電力が発生する。電磁コイル１１の各端子間は、オフ状態にあるスイッチ回路３０において短絡しているため、各コイル部１１Ａ〜１１Ｃに誘導電流が流れることで、シャフト１２３に対しその移動を阻害する所定の電磁力が作用する。このようにしてモータ１０による振動減衰作用が得られる。

一方、バッテリＥの給電が復旧すると、電源監視部５０は、スイッチ回路３０を図３において実線で示すオン状態に切り替えるための第２の切り替え信号をスイッチ回路３０へ出力する。これにより、電源復旧時においてスイッチ回路３０をオン状態へ自動的に復帰させて、上述した所期の減衰力制御を速やかに実行することが可能となる。

以上のように本実施形態の電磁ダンパ装置１００によれば、外部電源（バッテリＥ）の喪失時においても、スイッチ回路３０がオフ状態に切り替えられることで、モータ１０による所定のダンパ機能が確保される。これにより、電源喪失時においても車両の乗り心地や操縦安定性が確保される。

しかも、スイッチ回路３０のオフ状態において、モータ１０の各コイル部１１Ａ〜１１Ｃと駆動回路２０（出力端子２４Ａ〜２１Ｃ）との間の接続が遮断されるため、モータ１０で発電された電流を駆動回路２０へ漏出させることなく、振動減衰力の発生源として効率よく利用することができる。この場合、短絡ライン３３に適宜の電気抵抗値を有する抵抗素子が介装されてもよく、これにより短絡ライン３３での電流の抵抗を調整できるため、モータ１０による振動減衰力の最適化を図ることができる。

また、本実施形態によれば、モータ１０は、振動系の直線振動がダイレクトに入力される円筒型リニアモータで構成されているため、直線振動を回転運動に変換するボールネジ機構を備えた回転型のモータと比較してバックラッシュが存在せず、したがって振幅が小さい微小な振動に対しても安定した減衰作用を得ることができる。また、高速度の振動にも十分に追従することができるため、比較的高い周波数帯域においても安定した振動減衰特性が得られる。

さらに本実施形態の電磁ダンパ装置１００によれば、モータ１０の支持部１１６にトラニオン構造が採用されているため、モータ１０のＸ軸周りの回動が許容される。これにより、Ｘ軸まわりに傾動しつつ所定の振動減衰作用が得られることから、車両用サスペンションシステムに用いて好適な電磁ダンパ装置１００を提供することができる。

＜第２の実施形態＞
図５は、本発明の第２の実施形態に係るモータ駆動装置２を備えた電磁ダンパ装置２００の構成を概略的に示すブロック図である。以下、第１の実施形態と異なる構成について主に説明し、第１の実施形態と同様の構成については同様の符号を付しその説明を省略または簡略化する。

本実施形態のモータ駆動装置２は、制御回路４１が電源監視部５０の機能を含む点で、第１の実施形態と異なる。制御回路４１は、第１の実施形態と同様に、バッテリＥから駆動回路２０への電源供給が遮断されたとき、オン状態（接続状態）からオフ状態（短絡状態）へ切り替えるための第１の切替信号をスイッチ回路３０へ出力するように構成される。また、制御回路４１は、駆動回路２０への電源供給が再開されたとき、オフ状態からオン状態へ切り替えるための第２の切替信号をスイッチ回路３０へ出力するように構成される。

特に本実施形態では、制御回路４１は、電源復旧時において、第１〜第３の駆動電流がゼロのときに第２の切り替え信号を出力して、スイッチ回路３０をオフ状態からオン状態へ切り替えるように構成される。これにより、オフ状態からオン状態への切り替え時において第１〜第３の出力端子２４Ａ〜２１Ｃと可動接点３２Ａ〜３２Ｃとの間におけるアーク等の発生を防止し、スイッチ回路３０の保護を図ることができる。

図６は、制御回路４１において実行される第２の切り替え信号の生成手順の一例を示すフローチャートである。

制御回路４１は、電源監視部５０においてバッテリＥから駆動回路２０への電源供給が再開されたことを検出すると、スイッチ回路３０のオフ状態を維持したまま、ＵＶＷ各相の駆動電流（第１〜第３の駆動電流）がゼロ（例えば、ＰＷＭ制御でデューティ比５０％）となるように、各スイッチング素子２１１，２１２，２２１，２２２，２３１，２３２をオン・オフ制御するための予備制御指令を生成し、これを駆動回路２０へ出力する（ステップ１０１）。続いて制御回路４１は、予備制御指令を出力してから所定時間経過したか否かを判定し、所定時間が経過したときはスイッチ回路３０をオン状態にするための第２の切り替え信号をスイッチ回路３０へ出力する（ステップ１０２，１０３）。

上記所定時間は特に限定されず、典型的には、予備制御指令が出力されてから電流値がゼロの駆動電流を各相において生成できる適宜の時間が設定され、例えば０．５秒程度とされる。これにより、スイッチ回路３０をオン状態に切り替えたときに出力端子２４Ａ〜２４Ｃと可動接点３２Ａ〜３２Ｃとの間にアークが発生することを防止して、これら端子間の保護を図りながら安定した電気的接続が可能となる。

なお、制御回路４１は、上述のように予備制御指令から所定時間経過後にスイッチ回路３０をオン状態に切り替える制御とは異なる制御を実行するように構成されてもよい。例えば、各相の駆動電流を検出可能な電流センサを利用し、これら電流センサの出力に基づき、制御回路４１が各相の駆動電流ゼロを検出した時点でスイッチ回路３０をオン状態へ切り替えるように構成されてもよい。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態にのみ限定されるものではなく種々変更を加え得ることは勿論である。

例えば以上の実施形態では、モータ１０として図４に示したリニアモータを例に挙げて説明したが、これに限られず、回転型のモータが採用されてもよい。

また以上の実施形態では、モータ駆動装置１，２として、電磁ダンパ装置１００，２００への適用例を説明したが、これに限られず、例えば航空機の舵面に設けられる各種アクチュエータにも本発明は適用可能である。

１，２…モータ駆動装置
１０…モータ
１１…電磁コイル
１１Ａ〜１１Ｃ…コイル部
２０…駆動回路
２４Ａ〜２４Ｃ…出力端子
３０…スイッチ回路
３１Ａ〜３１Ｃ…固定接点
３２Ａ〜３２Ｃ…可動接点
３３…短絡ライン
４０，４１…制御回路
５０…電源監視部
１００，２００…電磁ダンパ装置
１１０…固定部
１１１…第１の筒部
１２０…可動部
１２１…第２の筒部
１２３…シャフト
１２５…永久磁石
Ｅ…バッテリ
ＳＡ〜ＳＣ…スイッチ部

Claims (4)

1. 第１の位相を有する第１の駆動電流が通電可能な第１のコイル部と、前記第１の位相と異なる第２の位相を有する第２の駆動電流が通電可能な第２のコイル部と、前記第１及び第２の位相と異なる第３の位相を有する第３の駆動電流が通電可能な第３のコイル部とを含むモータを駆動するモータ駆動装置であって、
   前記第１のコイル部に電気的に接続可能な第１の出力端子と、前記第２のコイル部に電気的に接続可能な第２の出力端子と、前記第３のコイル部に電気的に接続可能な第３の出力端子とを有し、前記第１〜第３の出力端子を介して前記第１〜第３のコイル部へそれぞれ供給される前記第１〜第３の駆動電流を生成する駆動回路と、
   前記第１〜第３の出力端子と前記第１〜第３のコイル部との間を各々接続する接続状態と、前記第１〜第３の出力端子と前記第１〜第３のコイル部との間を各々遮断し前記第１〜第３のコイル部を相互に短絡させる短絡状態とを選択的に切り替え可能に構成され、前記モータと前記駆動回路との間に介装されたスイッチ回路と
   を具備するモータ駆動装置。
2. 請求項１に記載のモータ駆動装置であって、
   前記駆動回路への電源供給を監視する電源監視部をさらに具備し、
   前記電源監視部は、前記駆動回路への電源供給が遮断されたとき、前記接続状態から前記短絡状態へ切り替えるための第１の切替信号を前記スイッチ回路へ出力するように構成される
   モータ駆動装置。
3. 請求項２に記載のモータ駆動装置であって、
   前記電源監視部は、前記駆動回路への電源供給が再開されたとき、前記短絡状態から前記接続状態へ切り替えるための第２の切替信号を前記スイッチ回路へ出力するように構成される
   モータ駆動装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１つに記載のモータ駆動装置であって、
   前記駆動回路及び前記スイッチ回路を制御する制御回路をさらに具備し、
   前記制御回路は、前記第１〜第３の駆動電流がゼロのときに、前記スイッチ回路を前記短絡状態から前記接続状態へ切り替えるように構成される
   モータ駆動装置。

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