JP2003227543A

JP2003227543A - 電磁ダンパ制御装置

Info

Publication number: JP2003227543A
Application number: JP2002026531A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Suda; 義大須田; Koji Hio; 幸司檜尾; Takahiro Kondo; 卓宏近藤; Hideki Yamagata; 英城山形
Original assignee: Kayaba Industry Co Ltd; Foundation for the Promotion of Industrial Science
Current assignee: Foundation for the Promotion of Industrial Science; KYB Corp
Priority date: 2002-02-04
Filing date: 2002-02-04
Publication date: 2003-08-15
Anticipated expiration: 2022-02-04
Also published as: JP4116796B2

Abstract

(57)【要約】【課題】外部からの電源を必要とせず、電磁ダンパに
所望の減衰力を与えることができる電磁ダンパ制御装置
を提供する。【解決手段】磁石が取り付けられた第１部材と、ソレ
ノイドが取り付けられた第２部材とが相対回転可能に組
み合わされ、前記第１部材と前記第２部材との相対回転
運動によってソレノイドにより誘起される電磁力を運動
減衰力として利用する電磁ダンパ用の電磁ダンパ制御装
置において、前記第１部材と前記第２部材との相対回転
運動により前記ソレノイドに生じる電圧によって動作す
る電流制限素子を設け、前記電流制限素子は、前記ソレ
ノイドに生じる電圧に基づいて、前記ソレノイドに流れ
る電流を所定の値に制御して、前記電磁ダンパの減衰力
を制御することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、車両、建造物等に
用いられる電磁ダンパ制御装置に関し、特に外部電源を
加えることなく電磁ダンパの減衰力を制御することがで
きる電磁ダンパ制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、電磁ダンパは相対伸縮可能に設け
られたシリンダとアウターを有し、シリンダの移動によ
ってシリンダに備えられたナットがねじ山を有するボー
ル軸を回転させることによって、ボール軸に接続された
モータの回転によって発生した起電力を用いて、モータ
に流れる電流を制御して、減衰力を発生させている。

【０００３】この電流を制御する電磁ダンパ制御装置と
しては、モータから出力される電流をスイッチングする
トランジスタのスイッチングのデューティ比を変化させ
ることによって、電磁ダンパの誘導電圧を昇圧して、電
磁ダンパに所望の減衰力が得られるようにしたものが提
案されている（例えば、特開２００１−３１１４５２号
公報）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前述した従来の電磁ダ
ンパ制御装置では、このような制御をするための制御回
路を動作させるために電源を必要としており、外部から
電源を供給する必要があり、電源が遮断した状態では減
衰特性が得られない問題があった。また、モータが発生
する電圧に基づいて、制御プログラムによってスイッチ
ングトランジスタのデューティ比を変化させているの
で、電磁ダンパの減衰力を容易に変更することができな
かった。

【０００５】本発明は、外部からの電源を必要とせず、
電磁ダンパに所望の減衰力を与えることができる電磁ダ
ンパ制御装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】第１の発明は、磁石が取
り付けられた第１部材と、ソレノイドが取り付けられた
第２部材とが相対回転可能に組み合わされ、前記第１部
材と前記第２部材との相対回転運動によってソレノイド
により誘起される電磁力を運動減衰力として利用する電
磁ダンパ用の電磁ダンパ制御装置において、前記第１部
材と前記第２部材との相対回転運動により前記ソレノイ
ドに生じる電圧によって動作する電流制限素子を設け、
前記電流制限素子は、前記ソレノイドに生じる電圧に基
づいて、前記ソレノイドに流れる電流を所定の値に制御
して（例えば、ソレノイドに生じる電圧が所定値に至る
と、ソレノイドに流れる電流を所定の一定値に制御し
て）、前記電磁ダンパの減衰力を制御することを特徴と
する。

【０００７】第２の発明は、第１の発明において、前記
電磁ダンパ制御装置は、前記電流制限素子を備えた電流
制限回路が複数並列に接続されて構成され、前記電流制
限回路は、前記ソレノイドに流れる電流を所定の値に制
御する電圧が異なって設定されていることを特徴とす
る。

【０００８】第３の発明は、第１〜第２の発明におい
て、前記電磁ダンパ制御装置は、定電圧を生成する定電
圧素子と、前記ソレノイドに流れる電流を一定の値に制
御する電流制限素子とを備えた電流制限回路を含んで構
成され、前記ソレノイドに生じる電圧が所定の値に至る
と前記定電圧素子が生成する一定の電圧を前記電流制限
素子に加えて、前記電流制限素子に流れる電流を一定の
値に制御することを特徴とする。

【０００９】第４の発明は、第３の発明において、前記
定電圧素子はシャントレギュレータで構成され、前記電
流制限素子は電界効果トランジスタで構成されており、
前記ソレノイドに生じる電圧が所定の値を超えると前記
シャントレギュレータによって定電圧が生成され、該定
電圧を前記電界効果トランジスタのゲートに加えて、前
記電流制限素子のソース・ドレイン間に流れる電流を一
定値に制御することを特徴とする。

【００１０】第５の発明は、第３又は第４の発明におい
て、前記電流制限回路には、前記定電圧素子が生成する
定電圧を設定する設定回路を設けたことを特徴とする。

【００１１】第６の発明は、第４の発明において、前記
定電圧素子を構成するシャントレギュレータは、少なく
とも、高電圧側に接続される第１端子と、低電圧側に接
続される第２端子と、前記シャントレギュレータの動作
の基準電圧を与える基準電圧端子とを有し、前記電流制
限回路には、前記基準電圧端子と前記第１端子又は前記
第２端子との間に可変抵抗素子を接続して、前記シャン
トレギュレータが生成する定電圧を設定する設定回路を
設けたことを特徴とする。

【００１２】第７の発明は、第１〜第６の発明におい
て、前記第１部材をステータとし、前記第２部材をロー
タとして構成したモータと、直線運動するシリンダと、
前記シリンダに螺合する回転部材によって該直線運動を
回転運動に変換する運動変換部材と、を備え、前記回転
部材を前記ロータ又は前記ステータのいずれか一方に連
結し、前記シリンダの移動によって前記モータを回転さ
せ、前記ロータ・ステータ間に作用する電磁力を用いて
減衰力を発生するようにした。

【００１３】第８の発明は、第１〜第６の発明におい
て、前記第１部材をステータとし、前記第２部材をロー
タとして構成したモータと、前記ロータ又は前記ステー
タのいずれか一方に連結されたアーム部材と、前記ロー
タ又はステータの他方に連結された固定部材と、前記ア
ーム部材と前記固定部材との間に介装した補助ダンパ
と、を備え、前記アーム部材の揺動運動によって前記ロ
ータ又は前記ステータの一方を回転させ、前記モータに
作用する電磁力を用いて減衰力を発生するようにした。

【００１４】

【発明の作用および効果】第１の発明では、磁石が取り
付けられた第１部材と、ソレノイドが取り付けられた第
２部材とが相対回転可能に組み合わされ、前記第１部材
と前記第２部材との相対回転運動によってソレノイドに
より誘起される電磁力を運動減衰力として利用する電磁
ダンパ用の電磁ダンパ制御装置において、前記第１部材
と前記第２部材との相対回転運動により前記ソレノイド
に生じる電圧によって動作する電流制限素子を設け、前
記電流制限素子は、前記ソレノイドに生じる電圧に基づ
いて、前記ソレノイドに流れる電流を所定の値に制御し
て、前記電磁ダンパの減衰力を制御するので、電磁ダン
パ制御装置に外部から電源を加えることなく、簡単な回
路構成で電磁ダンパの減衰力を制御することができる。

【００１５】第２の発明では、前記電磁ダンパ制御装置
は、前記電流制限素子を備えた電流制限回路が複数並列
に接続されて構成され、前記電流制限回路は、前記ソレ
ノイドに流れる電流を所定の値に制御する電圧が異なっ
て設定されているので、電磁ダンパの減衰力を多段階に
設定することができる。

【００１６】第３の発明では、前記電磁ダンパ制御装置
は、定電圧を生成する定電圧素子と、前記ソレノイドに
流れる電流を一定の値に制御する電流制限素子とを備え
た電流制限回路を含んで構成され、前記ソレノイドに生
じる電圧が所定の値に至ると前記定電圧素子が生成する
一定の電圧を前記電流制限素子に加えて、前記電流制限
素子に流れる電流を一定の値に制御するので、電磁ダン
パ制御装置に外部から電源を加えることなく、簡単な回
路構成で電磁ダンパの減衰力を制御することができる。

【００１７】第４の発明では、前記定電圧素子はシャン
トレギュレータで構成され、前記電流制限素子は電界効
果トランジスタで構成されており、前記ソレノイドに生
じる電圧が所定の値を超えると前記シャントレギュレー
タによって定電圧が生成され、該定電圧を前記電界効果
トランジスタのゲートに加えて、前記電流制限素子のソ
ース・ドレイン間に流れる電流を一定値に制御するの
で、電磁ダンパ制御装置に外部から電源を加えることな
く、簡単な回路構成で電磁ダンパの減衰力を制御するこ
とができる。

【００１８】第５の発明では、前記電流制限回路には、
前記定電圧素子が生成する定電圧を設定する設定回路を
設けたので、簡単な回路構成で電磁ダンパの減衰力を容
易に設定することができる。

【００１９】第６の発明では、前記定電圧素子を構成す
るシャントレギュレータは、少なくとも、高電圧側に接
続される第１端子と、低電圧側に接続される第２端子
と、前記シャントレギュレータの動作の基準電圧を与え
る基準電圧端子とを有し、前記電流制限回路には、前記
基準電圧端子と前記第１端子又は前記第２端子との間に
可変抵抗素子を接続して、前記シャントレギュレータが
生成する定電圧を設定する設定回路を設けたので、簡単
な回路構成で電磁ダンパの減衰力を容易に設定すること
ができる。

【００２０】第７の発明では、前記第１部材をステータ
とし、前記第２部材をロータとして構成したモータと、
直線運動するシリンダと、前記シリンダに螺合する回転
部材によって該直線運動を回転運動に変換する運動変換
部材と、を備え、前記回転部材を前記ロータ又は前記ス
テータのいずれか一方に連結し、前記シリンダの移動に
よって前記モータを回転させ、前記ロータ・ステータ間
に作用する電磁力を用いて減衰力を発生するようにし、
第８の発明では、前記第１部材をステータとし、前記第
２部材をロータとして構成したモータと、前記ロータ又
は前記ステータのいずれか一方に連結されたアーム部材
と、前記ロータ又はステータの他方に連結された固定部
材と、前記アーム部材と前記固定部材との間に介装した
補助ダンパと、を備え、前記アーム部材の揺動運動によ
って前記ロータ又は前記ステータの一方を回転させ、前
記モータに作用する電磁力を用いて減衰力を発生するよ
うにしたので、電磁ダンパの構成によらず、電磁ダンパ
に適切な減衰力を与えることができる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面に基づいて説明する。

【００２２】図１は、本発明の電磁ダンパ制御装置が適
用される電磁ダンパの構成を示す断面図である。

【００２３】このダンパは、シリンダ１が筒状のアウタ
ー２の内部を摺動可能に収容されて構成されている。シ
リンダ１には、内部にネジ溝が設けられたナット３が、
シリンダ１との間で回転をしないように取り付けられて
いる。また、アウター２の内部にはネジ山が設けられた
軸（ボールネジ）４が回転自在に取り付けられている、
このナット３とボールネジ４とは互いのネジ溝とネジ山
とが係合して、ナット３がボールネジ４を回転させなが
ら、シリンダ１が筒状のアウター２の内部を摺動可能な
ように取り付けられている。ボールネジ４は直流モータ
５の回転軸に連結されている。モータ５は、内部に磁石
とソレノイドを備えており、回転軸に設けられたソレノ
イドが磁石近傍を移動することで、ソレノイドにはモー
タの回転数に比例した誘導起電力が発生する。

【００２４】このように構成された電磁ダンパでは、シ
リンダ１がアウター２内部を軸方向に摺動可能であり、
シリンダ１がアウター２内部を移動するとナット３がボ
ールネジ４に係合して、ボールネジ４を回転させながら
移動する。そして、ボールネジ４の回転によって、モー
タ５が回転してモータ５に誘導起電力が発生する。

【００２５】次に、この電磁ダンパを自動車に適用した
場合について説明する。自動車の車体側にアウター２を
取り付け、サスペンション側にシリンダ１を取り付け
て、自動車に電磁ダンパを取り付けると、車体の上下運
動はシリンダ１とアウター２との伸縮運動となり、車体
の上下運動はボールネジ４の回転運動に変換される。そ
して、モータ５の回転軸が車体の上下運動に合わせて回
転して、モータ５の回転軸（ボールネジ４）の回転数に
比例した誘導起電力がモータ５に発生し、モータ５に電
流が流れる。この誘導起電力に起因して、モータ５の回
転軸（ボールネジ４）の回転方向と逆方向のトルクをモ
ータ５に発生させることができる。この回転方向と逆向
きのトルクは、電磁ダンパが発生する減衰力（荷重）と
なり、モータ５に流れる電流量を可変することで、電磁
ダンパの減衰力を制御することができる。すなわち、モ
ータ５に流れる電流が大きければ、モータ５に発生する
回転方向と逆方向のトルクは大きくなり、モータ５に流
れる電流が小さければ、モータ５に発生する回転方向と
逆方向のトルクは小さくなる。このように、電磁ダンパ
は、モータ５をアクチュエータとして使用してシリンダ
１を動作させる場合と、逆の動作をするものである。

【００２６】このような電磁ダンパは、オイルダンパと
比較して、シリンダの移動に基づくエネルギを回生する
ことができる利点がある。また、ダンパに特別なセンサ
を設けなくても、ダンパの動きを直接知ることができる
（モータの回転数、回転方向によってダンパの動き（伸
縮方向、伸縮量）を検出することができる）。また、ダ
ンパに油を用いないことから、油漏れが生じないオイル
レスダンパとすることができる。また、従来のオイルダ
ンパに比べ、制御性がよく、セミアクティブサスペンシ
ョン等への応用が容易である。また、ダンパの減衰力を
容易に変更することができ、ダンパ用チューニングツー
ルへの応用が期待できる。

【００２７】図２は、本発明の実施の形態の電磁ダンパ
制御回路の構成を示す回路図である。

【００２８】モータ５の出力電圧は電磁ダンパ制御回路
６に入力されており、電磁ダンパ制御回路６がモータ５
に流れる電流を制御して、電磁ダンパの減衰力が制御さ
れる。

【００２９】電磁ダンパ制御回路６は、モータ５からの
出力電流の向きをそろえる半波整流回路７、電流制限回
路１０、１１を逆電圧から保護する逆接続防止回路８、
９、モータ５からの出力電流の大きさを制御する電流制
御回路１０、１１によって構成される。

【００３０】モータ５が正方向（ＣＷ）に回転している
とき、モータ５には、端子Ａを正とし端子Ｂを負とする
起電力が発生しており、モータ５からの出力電流はＩcw
方向に流れる。この電流Ｉcwは整流回路７を介してＣＷ
側電流制御回路１０に流れる（Ｉ７）。また、モータ５
からの電流Ｉcwの一部は、整流回路７を介さずに逆接続
防止回路９を流れてＣＷ側電流制御回路１０に至る（Ｉ
９）。よって、モータ５が正方向（ＣＷ）回転中のモー
タ５の出力電流、すなわちＣＷ側電流制御回路１０に流
れる電流ＩcwはＩcw＝Ｉ７＋Ｉ９となり、正方向に回転中のモータ５に流れる電流Ｉcwの
大きさはＣＷ側電流制御回路１０によって制御される。
このとき逆接続防止回路９よって、ＣＣＷ側電流制御回
路１１には電流が流れないように保護されているので、
ＣＣＷ側電流制御回路１１は動作しない。

【００３１】一方、モータ５が逆方向（ＣＣＷ）に回転
しているとき、モータ５には、端子Ｂを正とし端子Ａを
負とする起電力が発生しており、モータ５からの出力電
流はＩccw方向に流れる。この電流Ｉccwは整流回路７を
介してＣＣＷ側電流制御回路１１に流れる（Ｉ７）。ま
た、モータ５からの電流Ｉccwの一部は、整流回路７を
介さずに逆接続防止回路８を流れてＣＣＷ側電流制御回
路１１に至る（Ｉ８）。よって、モータ５が正方向（Ｃ
ＣＷ）回転中のモータ５の出力電流、すなわちＣＷ側電
流制御回路１１に流れる電流ＩccwはＩccw＝Ｉ７＋Ｉ８となり、この電流Ｉccwの大きさはＣＣＷ側電流制御回
路１１によって制御される。このとき逆接続防止回路８
よって、ＣＷ側電流制御回路１０には電流が流れないよ
うに保護されているので、ＣＷ側電流制御回路１０は動
作しない。

【００３２】図３は、本発明の第１の実施の形態の電流
制御回路１０、１１の構成を示す回路図である。

【００３３】この電流制限回路１０、１１は各々３つの
電流制限回路モジュール２１、２２、２３（図中破線で
囲まれている）が並列に接続されて構成されている。こ
の各電流制限回路モジュールは等しい動作をするので、
第１電流制限回路モジュール２１についてその動作を説
明し、他の電流制限回路モジュール２２、２３の動作の
説明は省略する。

【００３４】モータ５が正方向（ＣＷ）又は逆方向（Ｃ
ＣＷ）に回転することにより発生した起電力は、電流制
御回路１０、１１に電圧Ｖｍとして加えられる。電流制
限回路モジュール２１の正負の端子間にはＶｍを分圧す
る抵抗器ＶＲ１が接続されている。第１の実施の形態で
は、抵抗器ＶＲ１は可変抵抗器によって構成されてお
り、分圧比を変更できるようにして、抵抗器ＶＲ１によ
って分圧された電圧Ｖ１を可変できるように構成されて
いる。抵抗器ＶＲ１の可動接点と負側端子間にはシャン
トレギュレータＲＧ１が接続されており、シャントレギ
ュレータのアノード・カソード間の電圧を所定の基準電
圧（レギュレート電圧）Ｖｇ１より上昇させないように
制御している。

【００３５】また、シャントレギュレータＲＧ１には並
列に抵抗器ＶＲ２が接続されており、シャントレギュレ
ータのアノード・カソード間電圧を分圧して電界効果ト
ランジスタＦＥＴ１のゲート電圧Ｖ２を生成している。
電界効果トランジスタＦＥＴ１は電流制限回路モジュー
ル２１の正負端子間に接続されており、ソース・ドレイ
ン間に流れる電流をゲート電圧Ｖ２によって制御して、
電流制限回路モジュール２１に流れる電流を制御する。
この電界効果トランジスタには、応答速度が速いこと及
びオン抵抗が小さいことから、パワーＭＯＳＦＥＴを用
いると好適である。

【００３６】なお、シャントレギュレータＲＧ１に代え
てツェナーダーオードを使用してもよいが、レギュレー
ト電圧（ツェナ電圧）のバラツキが大きく、温度変化に
よるツェナ電圧の変化が大きくなるので注意が必要であ
る。

【００３７】図４は、本発明の第１の実施の形態におけ
るモータ回転数と出力電圧Ｖｍとの関係を示す特性図で
ある。本図では横軸にモータ５の回転数を、縦軸にモー
タ５が発生する出力電圧Ｖｍを表している。本図より、
モータ５が回転すると、その発電作用によって、モータ
５の回転数に比例した誘導起電力による出力電圧Ｖｍが
発生することが分かる。

【００３８】図５は、本発明の第１の実施の形態におけ
るモータ出力電圧Ｖｍと分圧された電圧Ｖ１との関係を
示す特性図である。本図では横軸にモータ５が発生する
出力電圧Ｖｍを、縦軸にＶＲ１によって分圧された電圧
Ｖ１を表している。本図より、モータ５の回転によるモ
ータ５の出力電圧Ｖｍが徐々に高くなると、ＶＲ１によ
って設定された分圧比に従ってＶ１も上昇し、さらにモ
ータ５の出力電圧Ｖｍが増加して、Ｖ１がシャントレギ
ュレータＲＧ１のレギュレート電圧Ｖｇ１に達すると、
Ｖ１はシャントレギュレータの作用によって一定電圧
（レギュレート電圧）Ｖｇ１に抑えられることが分か
る。

【００３９】図中複数の線は、ＶＲ１によって設定され
る分圧比が変化することによるＶ１−Ｖｍ特性の変化を
示し、図中右下側の線ほどＶＲ１によって設定される分
圧比（Ｖ１／Ｖｍ）が小さい。すなわち、分圧比が小さ
いほど、モータ５の出力電圧Ｖｍが同じであっても、Ｖ
Ｒ１によって分圧されて生じる電圧Ｖ１は低くなる。

【００４０】図６は、本発明の第１の実施の形態におけ
る分圧された電圧Ｖ１とゲート電圧Ｖ２との関係を示す
特性図である。本図では横軸にＶＲ１によって分圧され
た電圧Ｖ１を、縦軸にＶＲ２によって分圧された電圧Ｖ
２を表している。本図より、モータ５の回転によるモー
タ５の出力電圧Ｖｍが上昇し、Ｖ１が徐々に高くなる
と、ＶＲ２によって設定された分圧比に従ってＶ２も上
昇する。そして、さらにモータ５の出力電圧Ｖｍが増加
して、Ｖ１がシャントレギュレータＲＧ１のレギュレー
ト電圧Ｖｇ１に達して、Ｖ１がシャントレギュレータの
作用によってレギュレート電圧Ｖｇ１に抑えられると、
Ｖ２もＶＲ２によって設定された分圧比によって定めら
れる電圧に抑えられることが分かる。

【００４１】図中複数の線は、ＶＲ２によって設定され
る分圧比が変化することによるＶ２−Ｖ１特性の変化を
示し、図中右下側の線ほどＶＲ２によって設定される分
圧比（Ｖ２／Ｖ１）が小さい。すなわち、分圧比が小さ
いほど、Ｖ１が同じであっても、ＶＲ２によって分圧さ
れて生じる電圧Ｖ２は低くなる。また、分圧比（Ｖ２／
Ｖ１）が小さくなると、Ｖ１が飽和したとき（Ｖ１＝Ｖ
ｇ１のとき）の電圧Ｖ２が低くなる。

【００４２】図７は、本発明の第１の実施の形態におけ
る電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）の特性図である。本
図では横軸にドレイン・ソース間電圧（モータの出力電
圧Ｖｍ）を、縦軸にドレイン電流Ｉ１を表している。図
中複数の線はゲート電圧Ｖ２によるドレイン電流Ｉ１の
変化を示し、上に描かれている線ほどゲート電圧（Ｖ
２）は大きくなる。

【００４３】本図によれば、本実施の形態のＦＥＴはゲ
ート電圧Ｖ２が高くなれば、飽和領域ではドレイン電流
Ｉ１が増加し、飽和領域ではドレイン・ソース間電圧Ｖ
ｍによらず、ドレイン電流Ｉ１はほぼ一定となる特性を
有していることが分かる。すなわち、ドレイン・ソース
間電圧Ｖｍによらず、ゲート電圧Ｖ２によってのみドレ
イン電流Ｉ１が制御される。

【００４４】以下、前述した構成を有する電流制限回路
モジュール２１の動作について説明する。

【００４５】モータ５が回転すると、その発電作用によ
って誘導起電力が発生し、出力電圧Ｖｍが電流制限回路
１０、１１（電流制限回路モジュール２１）に加えられ
る。この電流制限回路１０、１１に加えられる出力電圧
Ｖｍはモータ５の回転数に比例する（図４）。シリンダ
１がアウター２中を徐々に速度を増して移動して、モー
タ５の回転数が増加し、Ｖｍが徐々に高くなると、抵抗
器ＶＲ１によって分圧されたＶ１は、抵抗器ＶＲ１によ
って設定された分圧比に従って、電圧Ｖｍに比例して上
昇する（図５）。これに伴い、ＦＥＴ１のゲート電圧Ｖ
２も、抵抗器ＶＲ２によって設定された分圧比に従っ
て、抵抗器ＶＲ１によって分圧された電圧Ｖ１に比例し
て上昇する（図６）。

【００４６】さらに、モータ５の回転数が増加して、抵
抗器ＶＲ１によって分圧された電圧Ｖ１がレギュレート
電圧Ｖｇ１に達すると、シャントレギュレータＲＧ１の
作用によって、電流制限回路１０、１１に加わる出力電
圧Ｖｍがさらに上昇しても、抵抗器ＶＲ１によって分圧
された電圧Ｖ１はレギュレート電圧Ｖｇ１に制限され飽
和状態となる。同様に抵抗器ＶＲ２によって分圧された
電圧Ｖ２も、レギュレート電圧Ｖｇ１及びＶＲ２で設定
される分圧比によって定まる上限値に制限され飽和状態
となる。

【００４７】Ｖ２はＦＥＴ１のゲート電圧なので、ゲー
ト電圧Ｖ２が飽和していない状態では、ゲート電圧Ｖ２
に応じてドレイン電流Ｉ１が流れる（図７）。すなわ
ち、ゲート電圧Ｖ２が上昇するとＦＥＴ１のドレイン電
流Ｉ１が増加して、モータ５に流れる電流Ｉcwを増加さ
せる。なお、ゲート電圧Ｖ２が極めて低い状態ではＦＥ
Ｔ１は動作せず、ＦＥＴ１の動作点を超えるゲート電圧
が加わるまでドレイン電流Ｉ１は流れない。また、ゲー
ト電圧Ｖ２が飽和した状態では、ゲート電圧Ｖ２は一定
の電圧となり、ドレイン電流Ｉ１は一定値となる。

【００４８】すなわち、電流制限回路１０、１１に加わ
るモータの出力電圧Ｖｍが低いとき（Ｖｍを分圧して生
成されたゲート電圧Ｖ２が極めて低いとき）にはドレイ
ン電流Ｉ１は流れないが、モータの出力電圧Ｖｍ（ゲー
ト電圧Ｖ２）が上昇するとＦＥＴ１のドレイン電流Ｉ１
が増加してモータ５に流れる電流Ｉcwを増加させる。そ
して、モータの出力電圧Ｖｍがさらに上昇すると、ゲー
ト電圧Ｖ２は一定の電圧に飽和して、ＦＥＴ１のドレイ
ン電流Ｉ１も一定値となる。

【００４９】図８は、電流制限回路１０、１１の特性図
である。本図では横軸に電流制限回路に加えられる電圧
（モータの出力電圧Ｖｍ）を、縦軸に電流制限回路１０
に流れる電流Ｉcw（又は、電流制限回路１１に流れる電
流Ｉccw）を表している。

【００５０】ドレイン電流Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３が飽和する
点で、Ｉcwに変曲点があり、各変曲点の位置は抵抗器Ｖ
Ｒ１〜ＶＲ６によって、図上、上下左右に変更すること
ができる。また、変曲点の数は電流制御回路内で並列に
接続される電流制限回路モジュールの数によって変化さ
せることができる。

【００５１】すなわち、電流制限回路モジュールの数及
び電流制限回路モジュール内の抵抗器ＶＲ１〜ＶＲ６の
抵抗値を適宜調整することによって、変曲点の数及び位
置を任意に変化させることができ、モータ５に流れる電
流Ｉcwを任意に制御して、モータ５に生じる回転方向と
逆向きのトルクを制御することができる。

【００５２】モータ５の回転数が増加すると、ＦＥＴ１
のゲート電圧Ｖ２が増加し、ドレイン電流Ｉ１が増加す
る。そして、モータ５の回転数がさらに増加すると、Ｆ
ＥＴ１のゲート電圧Ｖ２がレギュレート電圧Ｖｇ１に制
限されて、ドレイン電流Ｉ１が一定の電流値に飽和す
る。そして、モータの出力電圧Ｖｍがドレイン電流Ｉ１
の飽和電圧に達したときに（第１変曲点）、ＦＥＴ２の
ゲート電圧が動作点を超えるように可変抵抗ＶＲ３を調
整する。すなわち、電流制限回路モジュール２１に流れ
る電流（ドレイン電流Ｉ１）が飽和した後に、電流制限
回路モジュール２２に電流（ドレイン電流Ｉ２）が流れ
始めるように電流制限回路モジュール２２を調整する。

【００５３】よって、第１変曲点までの間は第１電流制
限回路モジュールのみが動作して、ＦＥＴ１のドレイン
電流Ｉ１がモータ５に流れるので、モータ電流Ｉcwは、Ｉcw＝Ｉ１となる。さらに、第１変曲点から第２変曲点までの間
は、第１電流制限回路モジュールに流れる電流は飽和し
ているが、第２電流制限回路モジュールが動作して、Ｆ
ＥＴ２のドレイン電流Ｉ２もモータ５に流れるので、モ
ータ電流Ｉcwは、Ｉcw＝Ｉ２＋Ｉ１(飽和) となる。さらに、第２変曲点から第３変曲点までの間
は、第１電流制限回路モジュール及び第２電流制限回路
モジュールに流れる電流は飽和しているが、第３電流制
限回路モジュールが動作して、ＦＥＴ３のドレイン電流
Ｉ３もモータ５に流れるので、モータ電流Ｉcwは、Ｉcw＝Ｉ３＋Ｉ２(飽和)＋Ｉ１(飽和) となる。さらに、第３変曲点を過ぎてからは、第１電流
制限回路モジュール、第２電流制限回路モジュール及び
第３電流制限回路モジュールに流れる電流が飽和してい
るので、モータ電流Ｉcwは、Ｉcw＝Ｉ３(飽和)＋Ｉ２(飽和)＋Ｉ１(飽和) となる。

【００５４】次に、電流制限回路１０、１１の特性図
（図８）における変曲点の位置の移動について説明す
る。以下、第１変曲点の移動について説明するが、他の
変曲点もは同様に移動させることができるの、他の変曲
点についての説明は省略する。

【００５５】前述したように、ＶＲ１によって設定され
る分圧比（Ｖ１／Ｖｍ）が変化することによってＶ１−
Ｖｍ特性が変化する（図５）。すなわち、ＶＲ１による
分圧比が小さいほど、Ｖ１が飽和するときのモータ５の
出力電圧Ｖｍが大きくなり、分圧比が大きいほど、Ｖ１
が飽和するときのモータ５の出力電圧Ｖｍが小さくな
る。つまり、ＶＲ１による分圧比が小さいほど変曲点は
図中右側に移動し、分圧比が大きいほど変曲点は図中左
側に移動する。

【００５６】また、ＶＲ２によって設定される分圧比
（Ｖ２／Ｖ１）が変化することによって、Ｖ２−Ｖ１特
性が変化する（図６）。すなわち、ＶＲ２による分圧比
が小さいほど、Ｖ２の飽和電圧が小さくなり、ＶＲ２に
よる分圧比が大きいほど、Ｖ２の飽和電圧が大きくな
る。つまり、ＶＲ２による分圧比が小さいほど変曲点は
図中下側に移動し、分圧比が大きいほど変曲点は図中上
側に移動する。

【００５７】このように、第１の実施の形態の電磁ダン
パ制御回路によると、モータ５が発生した電圧を分圧し
てＦＥＴ１に流れるドレイン電流Ｉ１を制御するように
構成したので、外部から電源を供給することなく、電磁
ダンパによる減衰力を制御することができる。また、電
流制限回路モジュール内の抵抗器を調整することで、電
流制限回路モジュールの電流−電圧特性を変化させるこ
とができ、電磁ダンパによる減衰力を容易に制御するこ
とができる。また、電磁ダンパ制御回路を複数の電流制
限回路モジュールを並列に接続して構成したので、電磁
ダンパの動作速度（モータ５の回転数）によって、所望
の減衰力を得ることができる。

【００５８】図９は、本発明の第２の実施の形態の電流
制御回路１０、１１内の電流制限回路モジュールの構成
を示す回路図である。この第２の実施の形態では、前述
した第１の実施の形態（図３）と異なり、シャントレギ
ュレータに加えられる基準電圧を変えることによって、
シャントレギュレータのレギュレート電圧を可変するこ
とができるものである。なお、電流制限回路モジュール
以外の電流制御回路１０、１１内の構成は、前述した第
１の実施の形態と同じであるため、その説明は省略す
る。

【００５９】モータ５が正方向（ＣＷ）又は逆方向（Ｃ
ＣＷ）に回転することにより発生した起電力は、電流制
御回路の電流制限回路モジュール２４に出力電圧Ｖｍと
して加えられる。電流制限回路モジュール２４の正負の
端子間にはＶｍを分圧する抵抗器ＶＲ７が接続されてい
る。第２の実施の形態では、抵抗器ＶＲ７は可変抵抗器
によって構成されており、分圧比を変更できるようにし
て、抵抗器ＶＲ７によって分圧された電圧Ｖ７を可変で
きるように構成されている。抵抗器ＶＲ７の可動接点と
負側端子間とのにはシャントレギュレータＲＧ４が接続
されており、シャントレギュレータのアノード・カソー
ド間の電圧を、基準電圧によって定まる所定のレギュレ
ート電圧Ｖｏより上昇させないように制御している。シ
ャントレギュレータＲＧ４の基準電圧端子と電流制限回
路モジュール２４の負端子側との間には抵抗器Ｒが接続
され、シャントレギュレータＲＧ４の基準電圧端子と抵
抗器ＶＲ７の可動接点との間には可変抵抗器ＶＲ９が接
続されている。この可変抵抗器ＶＲ９と抵抗器Ｒとによ
って、Ｖｍを分圧した電圧であるＶ７を分圧することで
シャントレギュレータに加える基準電圧Ｖｇ４を生成し
ている。すなわち、可変抵抗器ＶＲ９を可変することに
よって、Ｖ７の分圧比が変化して、シャントレギュレー
タに加わる基準電圧Ｖｇ４が変化する。

【００６０】また、シャントレギュレータＲＧ４には並
列に抵抗器ＶＲ８が接続されており、シャントレギュレ
ータのアノード・カソード間電圧を分圧して電界効果ト
ランジスタＦＥＴ４のゲート電圧Ｖ９を生成している。
電界効果トランジスタＦＥＴ４は電流制限回路モジュー
ル２４の正負端子間に接続されており、ドレイン電流Ｉ
４をゲート電圧Ｖ９によって制御して、電流制限回路モ
ジュール２４に流れる電流を制御する。

【００６１】以下、第２の実施の形態の電流制限回路モ
ジュール２４の動作について説明する。

【００６２】モータ５が回転すると、その発電作用によ
って誘導起電力が発生し、出力電圧Ｖｍが電流制限回路
１０、１１（電流制限回路モジュール２４）に加えられ
る。この電流制限回路モジュール２４に加えられる出力
電圧Ｖｍはモータ５の回転数に比例して増加する。そし
て、シリンダ１がアウター２中を徐々に速度を増して移
動して、モータ５の回転数が増加し、Ｖｍが徐々に高く
なると、抵抗器ＶＲ７によって分圧されたＶ７は、抵抗
器ＶＲ７によって設定された分圧比に従って、電圧Ｖｍ
に比例して上昇する。これに伴い、ＦＥＴ４のゲート電
圧Ｖ９も、抵抗器ＶＲ８によって設定された分圧比に従
って、抵抗器ＶＲ７によって分圧された電圧Ｖ７に比例
して上昇する。

【００６３】さらに、モータ５の回転数が増加して、抵
抗器ＶＲ７によって分圧された電圧Ｖ７がレギュレート
電圧Ｖｏに達すると、シャントレギュレータＲＧ４の作
用によって、電流制限回路モジュール２４に加わる電圧
Ｖｍがさらに上昇しても、抵抗器ＶＲ７によって分圧さ
れた電圧Ｖ７はレギュレート電圧Ｖｏに制限され飽和状
態となる。同様に抵抗器ＶＲ８によって分圧された電圧
Ｖ９も、レギュレート電圧Ｖｏ及びＶＲ８で設定される
分圧比によって定まる上限値に制限されと飽和状態とな
る。このシャントレギュレータのレギュレート電圧Ｖｏ
はシャントレギュレータの基準電圧端子に加えられる電
圧及び基準電圧端子に接続される抵抗比（ＶＲ９／Ｒ）
によって定まる、例えば、レギュレート電圧Ｖｏは、Ｖｏ＝（１＋ＶＲ９／Ｒ）Ｖｇ４によって与えられるレギュレート電圧を発生するシャン
トレギュレータが提供されており（例えば、ＴＬ４３
１）、可変抵抗の抵抗値ＶＲ９を変化させることで、シ
ャントレギュレータのレギュレート電圧Ｖｏを変化させ
ることができる。

【００６４】Ｖ９はＦＥＴ４のゲート電圧なので、ゲー
ト電圧Ｖ９が飽和していない状態では、ゲート電圧Ｖ９
に応じてドレイン電流Ｉ４が流れる。すなわち、ゲート
電圧Ｖ９が上昇するとＦＥＴ４のドレイン電流Ｉ４が増
加して、モータ５に流れる電流Ｉcwを増加させる。

【００６５】このように、第２の実施の形態では、シャ
ントレギュレータの基準電圧を変えることによって、レ
ギュレート電圧Ｖｏを変化させることができ、ＦＥＴ４
のゲート電圧の調整範囲が広がるので、ドレイン電流の
調整範囲が広くなり、図８に示すＩcw（又はＩccw）変
曲点の調整範囲を広することができる。よって、電磁ダ
ンパの減衰力を設定できる範囲が広くなる。

【００６６】図１０は、本発明の電磁ダンパ制御装置が
適用される別な電磁ダンパの構成を示す図である。

【００６７】図１０に示す電磁ダンパは、前述したシリ
ンダが直線運動をする電磁ダンパ（図１）と異なり、ヒ
ンジのような揺動運動をする部位に適用されるものであ
る。

【００６８】図１０に示す電磁ダンパは、固定部３１と
可動部３２とが、モータ３３を介して相対的に回動可能
に接続されて構成されている。モータ３３は、内部に磁
石とソレノイドを備えており、回転軸に設けられたソレ
ノイドが磁石近傍を移動することで、ソレノイドにはモ
ータの回転速度に比例した誘導起電力が発生する。すな
わち、モータの本体ケース（ステータ）が固定部３１に
取り付けられており、モータの回転軸（ロータ）が可動
部３２に取り付けられている。そして、可動部３２が固
定部３１に対して相対移動するとモータ３３に誘導起電
力が発生する。このときモータ３３に流れる電流を、本
発明に係る電磁ダンパ制御回路で制御することによっ
て、モータ３３の回転方向と逆方向のトルクを制御し
て、揺動部の減衰力を制御することができる。

【００６９】なお、この電磁ダンパでは、モータ３３は
大きなトルクを発生することが要求されるので、固定部
３１とか胴部３２との間に補助的なダンパ３４を設けて
もよい。さらに、ダンパに並列にバネ３５を設け、固定
部３１、可動部３２を所定位置に保持するように構成す
るとよい。また、モータに減速機を設けてモータの発生
するトルクを増幅して稼動部・固定部間に加えるように
構成するとよい。

【００７０】このように、図１０に示す実施の形態で
は、直線運動を回転運動に変換する変換機構を設ける必
要がないので、電磁ダンパを単純な構成とすることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電磁ダンパ制御装置が適用される電磁
ダンパの構成を示す断面図である。

【図２】本発明の実施の形態の電磁ダンパ制御回路の構
成を示す回路図である。

【図３】本発明の第１の実施の形態の電流制御回路の構
成を示す回路図である。

【図４】本発明の第１の実施の形態におけるモータ回転
数と出力電圧Ｖｍとの関係を示す特性図である。

【図５】本発明の第１の実施の形態におけるモータ出力
電圧Ｖｍと分圧された電圧Ｖ１との関係を示す特性図で
ある。

【図６】本発明の第１の実施の形態における分圧された
電圧Ｖ１とゲート電圧Ｖ２との関係を示す特性図であ
る。

【図７】本発明の第１の実施の形態におけるＦＥＴの特
性図である。

【図８】本発明の第１の実施の形態の電磁ダンパ制御回
路の特性図である。

【図９】本発明の第２の実施の形態の電流制限回路モジ
ュールの構成を示す回路図である。

【図１０】本発明の電磁ダンパ制御装置が適用される別
な電磁ダンパの構成図である。

【符号の説明】

１シリンダ２アウター３ナット４ボールネジ５モータ６電磁ダンパ制御回路７整流回路８、９逆接続防止回路１０電流制限回路（ＣＷ回転側）１１電流制限回路（ＣＣＷ回転側）２１第１電流制限回路モジュール２２第２電流制限回路モジュール２３第３電流制限回路モジュール２４電流制限回路モジュール３１可動部３２固定部３３モータ３４ダンパＶＲ１、ＶＲ２、ＶＲ３、ＶＲ７可変抵抗器ＶＲ４、ＶＲ５、ＶＲ６、ＶＲ８可変抵抗器ＲＧ１、ＲＧ２、ＲＧ３、ＲＧ４シャントレギュレー
タＦＥＴ１、ＦＥＴ２、ＦＥＴ３、ＦＥＴ４電界効果ト
ランジスタＲ抵抗器ＶＲ９可変抵抗器

フロントページの続き (72)発明者檜尾幸司東京都目黒区駒場四丁目６番１号東京大学生産技術研究所内 (72)発明者近藤卓宏東京都港区浜松町二丁目４番１号世界貿易センタービルカヤバ工業株式会社内 (72)発明者山形英城東京都港区浜松町二丁目４番１号世界貿易センタービルカヤバ工業株式会社内Ｆターム(参考） 3J048 AA07 AC08 BE09 EA36 EA38

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】磁石が取り付けられた第１部材と、ソレノ
イドが取り付けられた第２部材とが相対回転可能に組み
合わされ、前記第１部材と前記第２部材との相対回転運
動によってソレノイドにより誘起される電磁力を運動減
衰力として利用する電磁ダンパ用の電磁ダンパ制御装置
において、前記第１部材と前記第２部材との相対回転運動により前
記ソレノイドに生じる電圧によって動作する電流制限素
子を設け、前記電流制限素子は、前記ソレノイドに生じる電圧に基
づいて、前記ソレノイドに流れる電流を所定の値に制御
して、前記電磁ダンパの減衰力を制御することを特徴と
する電磁ダンパ制御装置。
【請求項２】前記電磁ダンパ制御装置は、前記電流制限
素子を備えた電流制限回路が複数並列に接続されて構成
され、前記電流制限回路は、前記ソレノイドに流れる電流を所
定の値に制御する電圧が異なって設定されていることを
特徴とする請求項１に記載の電磁ダンパ制御装置。
【請求項３】前記電磁ダンパ制御装置は、定電圧を生成
する定電圧素子と、前記ソレノイドに流れる電流を一定
の値に制御する電流制限素子とを備えた電流制限回路を
含んで構成され、前記ソレノイドに生じる電圧が所定の値に至ると前記定
電圧素子が生成する一定の電圧を前記電流制限素子に加
えて、前記電流制限素子に流れる電流を一定の値に制御
することを特徴とする請求項１又は２に記載の電磁ダン
パ制御装置。
【請求項４】前記定電圧素子はシャントレギュレータで
構成され、前記電流制限素子は電界効果トランジスタで
構成されており、前記ソレノイドに生じる電圧が所定の値を超えると前記
シャントレギュレータによって定電圧が生成され、該定
電圧を前記電界効果トランジスタのゲートに加えて、前
記電流制限素子のソース・ドレイン間に流れる電流を一
定値に制御することを特徴とする請求項３に記載の電磁
ダンパ制御装置。
【請求項５】前記電流制限回路には、前記定電圧素子が
生成する定電圧を設定する設定回路を設けたことを特徴
とする請求項３又は４に記載の電磁ダンパ制御装置。
【請求項６】前記定電圧素子を構成するシャントレギュ
レータは、少なくとも、高電圧側に接続される第１端子
と、低電圧側に接続される第２端子と、前記シャントレ
ギュレータの動作の基準電圧を与える基準電圧端子とを
有し、前記電流制限回路には、前記基準電圧端子と前記第１端
子又は前記第２端子との間に可変抵抗素子を接続して、
前記シャントレギュレータが生成する定電圧を設定する
設定回路を設けたことを特徴とする請求項４に記載の電
磁ダンパ制御装置。
【請求項７】前記第１部材をステータとし、前記第２部
材をロータとして構成したモータと、直線運動するシリンダと、前記シリンダに螺合する回転
部材によって該直線運動を回転運動に変換する運動変換
部材と、を備え、前記回転部材を前記ロータ又は前記ステータのいずれか
一方に連結し、前記シリンダの移動によって前記モータ
を回転させ、前記ロータ・ステータ間に作用する電磁力
を用いて減衰力を発生するようにした請求項１乃至６の
いずれか一つに記載の電磁ダンパ制御装置。
【請求項８】前記第１部材をステータとし、前記第２部
材をロータとして構成したモータと、前記ロータ又は前記ステータのいずれか一方に連結され
たアーム部材と、前記ロータ又はステータの他方に連結
された固定部材と、前記アーム部材と前記固定部材との
間に介装した補助ダンパと、を備え、前記アーム部材の揺動運動によって前記ロータ又は前記
ステータの一方を回転させ、前記モータに作用する電磁
力を用いて減衰力を発生するようにした請求項１乃至６
のいずれか一つに記載の電磁ダンパ制御装置。