JP3183409B2 - ホールディングトルクブレーキ付きモータの制御方法と装置 - Google Patents
ホールディングトルクブレーキ付きモータの制御方法と装置Info
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- JP3183409B2 JP3183409B2 JP10042191A JP10042191A JP3183409B2 JP 3183409 B2 JP3183409 B2 JP 3183409B2 JP 10042191 A JP10042191 A JP 10042191A JP 10042191 A JP10042191 A JP 10042191A JP 3183409 B2 JP3183409 B2 JP 3183409B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、同期形サーボモータの
保持トルクの制御方式に関するものである。
保持トルクの制御方式に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来は、例えば特願平１−２８４８８９
に示すように、モータ部では極対数と同数の正弦波状の
ホールディングトルクをモータ指令電流に常に直流電流
分を付加させる事により発生させ、さらに、ブレーキ部
ではモータ部で発生するホールディングトルクと逆相の
トルクを永久磁石や鉄心を用いて作り出す事により、通
常回転中はそれらを相殺させる事によりコギングのない
出力を得、停電中はブレーキ部で発生させたホールディ
ングトルクによりモータ軸を保持するものである。
に示すように、モータ部では極対数と同数の正弦波状の
ホールディングトルクをモータ指令電流に常に直流電流
分を付加させる事により発生させ、さらに、ブレーキ部
ではモータ部で発生するホールディングトルクと逆相の
トルクを永久磁石や鉄心を用いて作り出す事により、通
常回転中はそれらを相殺させる事によりコギングのない
出力を得、停電中はブレーキ部で発生させたホールディ
ングトルクによりモータ軸を保持するものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところが、従来技術で
は、常にモータ指令電流に直流電流を付加させるためモ
ータ部で発生する損失が増えモータ部が大きくなる事
や、ブレーキ部の形状は、ブレーキ部で発生するホール
ディングトルクがモータ部で発生するホールディングト
ルクと振幅、位相がまったく逆相になるようにするため
に、磁石の着磁、ティースの加工等を精密に行う必要が
あるなどの問題点があった。そこで本発明は、ブレーキ
部で発生するホールディングトルクの形状がモータ部で
発生させたホールディングトルクと完全に逆相で一致し
なくてもモータ部で発生するトルクによりそれを相殺で
きること、更に、モータに付加させる直流電流を調整す
る事によりモータ部で発生する損失を小さくする事を目
的とする。
は、常にモータ指令電流に直流電流を付加させるためモ
ータ部で発生する損失が増えモータ部が大きくなる事
や、ブレーキ部の形状は、ブレーキ部で発生するホール
ディングトルクがモータ部で発生するホールディングト
ルクと振幅、位相がまったく逆相になるようにするため
に、磁石の着磁、ティースの加工等を精密に行う必要が
あるなどの問題点があった。そこで本発明は、ブレーキ
部で発生するホールディングトルクの形状がモータ部で
発生させたホールディングトルクと完全に逆相で一致し
なくてもモータ部で発生するトルクによりそれを相殺で
きること、更に、モータに付加させる直流電流を調整す
る事によりモータ部で発生する損失を小さくする事を目
的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するための方法と装置である。その方法は、電流指令
によりトルクと回転数を制御するモータの回転子端と固
定子端の各々に永久磁石を空隙を介し対向させて設けた
ホールディングトルクブレーキ付きモータの制御方法に
おいて、ホールディングブレーキングトルクに相当する
電流信号をモータの電流指令に帰還するものである。そ
の装置は、モータの回転子端と固定子端の各々に永久磁
石を空隙を介し対向させたホールディングトルクブレー
キ付きモータの制御装置において、モータの電流指令と
ホールディングブレーキングトルクに相当する電流信号
とを比較する比較器と、この比較器の出力とこの出力を
係数倍した電流信号を比較する比較器と、ホールディン
グブレーキングトルクに相当する電流信号を発生する制
御器と、ロータの回転数に応じて前記ホールディングブ
レーキングトルクに相当する電流信号の前記比較器への
帰還を入り切りするスイッチと、ロータの回転数が設定
値であるかどうかを判定し前記スイッチの入り切りを制
御するコンパレータとよりものである。
決するための方法と装置である。その方法は、電流指令
によりトルクと回転数を制御するモータの回転子端と固
定子端の各々に永久磁石を空隙を介し対向させて設けた
ホールディングトルクブレーキ付きモータの制御方法に
おいて、ホールディングブレーキングトルクに相当する
電流信号をモータの電流指令に帰還するものである。そ
の装置は、モータの回転子端と固定子端の各々に永久磁
石を空隙を介し対向させたホールディングトルクブレー
キ付きモータの制御装置において、モータの電流指令と
ホールディングブレーキングトルクに相当する電流信号
とを比較する比較器と、この比較器の出力とこの出力を
係数倍した電流信号を比較する比較器と、ホールディン
グブレーキングトルクに相当する電流信号を発生する制
御器と、ロータの回転数に応じて前記ホールディングブ
レーキングトルクに相当する電流信号の前記比較器への
帰還を入り切りするスイッチと、ロータの回転数が設定
値であるかどうかを判定し前記スイッチの入り切りを制
御するコンパレータとよりものである。
【０００５】
【作用】モータの回転数が設定値以下のときは、モータ
の電流指令にブレーキングトルクに相当する電流信号が
帰還され、ブレーキングトルクの回転中の変動が相殺さ
れる。モータの回転数が設定値以上のときは、ブレーキ
ングトルクに相当する電流信号が帰還がなくなる。
の電流指令にブレーキングトルクに相当する電流信号が
帰還され、ブレーキングトルクの回転中の変動が相殺さ
れる。モータの回転数が設定値以上のときは、ブレーキ
ングトルクに相当する電流信号が帰還がなくなる。
【０００６】
【実施例】本発明で用いるホールディングトルクブレー
キにより発生するホールディングトルクＴは次式で表さ
れる。 Ｔ＝−ｄＷ／ｄθ＝−（Ａ2 ／Ｐ）・Ｂ（θ）・（ｄＢ（θ）／ｄθ） 式１ ここで、Ｗ：ギャップに蓄えられるエネルギー Ａ：ギャップ表面積 Ｐ：ギャップパーミアンス Ｂ（θ）：ギャップ磁束密度 θ：機械角 故に、ブレーキにより発生するホールディングトルクＴ
は、ＡとＰが定数であれば磁束密度Ｂ（θ）が分かれば
計算可能となる。本発明はホールディンクトルクを駆動
モータの電流指令に帰還するようにしてある。以下、図
面により本発明を説明する。第１図において、インバー
タ装置（図示せず）から与えられる電流指令Ｉo とスイ
ッチ１２を介しホールディングトルクに相当する電流信
号Ｉb が比較器１ａで比較される。その出力は、さらに
掛算器３で係数倍（Ｋａ倍）された電流信号Ｋa ＊（Ｉ
o ±Ｉb ）を電流マイナーループ２によりフィドバック
した信号と比較器１ｂで比較される。掛算器３の出力
（Ｋa ／１＋Ｋa ）・（Ｉo ±Ｉb ）は駆動同期モータ
４の電流指令として入力され、駆動同期モータ４の回転
軸１６にマウントされたホールディングトルクブレーキ
５のロータ１５を回転させる。ホールディングトルクブ
レーキ５は図２（ａ）〜（ｃ）に示すように、１極対以
上の永久磁石よりなるホールディングトルクブレーキ５
のロータ１５と、空隙を介し、対向して設けたロータ１
５の磁極対数と同じ極対数の永久磁石１４よりなるホー
ルディングトルクブレーキ５のステータ１３のギャップ
内もしくは側面には、ホール素子や検出コイル等の磁束
密度検出器７が設けてありホールディングトルクブレー
キ５のロータ１５の回転数に対応する周期の波状に変化
する磁束密度Ｂ（θ）を検出する。磁束密度検出器７に
より検出された磁束密度Ｂ（θ）はそれ自身と微分器８
を介し微分した値を掛算器９に入力し掛け合わされＢ
（θ）・（ｄＢ（θ）／ｄθ）とした後、さらに掛算器
１０で係数倍されてスイッチ１２を介し比較器１ａにホ
ールディングトルクＴに相当する電流指令Ｉb として帰
還される。さらに、駆動同期モータ４の回転軸１６には
ホールディングトルクブレーキ５と併設させてタコゼネ
レータ６がマウントされている。タコジェネレータ６の
出力信号Ｖg はコンパレータ１１に入力され、この出力
信号Ｖg が設定されたある値Ｖs 以内であると、スイッ
チ１２は接続され、設定された値Ｖs を越えると解放さ
れるようになっている。
キにより発生するホールディングトルクＴは次式で表さ
れる。 Ｔ＝−ｄＷ／ｄθ＝−（Ａ2 ／Ｐ）・Ｂ（θ）・（ｄＢ（θ）／ｄθ） 式１ ここで、Ｗ：ギャップに蓄えられるエネルギー Ａ：ギャップ表面積 Ｐ：ギャップパーミアンス Ｂ（θ）：ギャップ磁束密度 θ：機械角 故に、ブレーキにより発生するホールディングトルクＴ
は、ＡとＰが定数であれば磁束密度Ｂ（θ）が分かれば
計算可能となる。本発明はホールディンクトルクを駆動
モータの電流指令に帰還するようにしてある。以下、図
面により本発明を説明する。第１図において、インバー
タ装置（図示せず）から与えられる電流指令Ｉo とスイ
ッチ１２を介しホールディングトルクに相当する電流信
号Ｉb が比較器１ａで比較される。その出力は、さらに
掛算器３で係数倍（Ｋａ倍）された電流信号Ｋa ＊（Ｉ
o ±Ｉb ）を電流マイナーループ２によりフィドバック
した信号と比較器１ｂで比較される。掛算器３の出力
（Ｋa ／１＋Ｋa ）・（Ｉo ±Ｉb ）は駆動同期モータ
４の電流指令として入力され、駆動同期モータ４の回転
軸１６にマウントされたホールディングトルクブレーキ
５のロータ１５を回転させる。ホールディングトルクブ
レーキ５は図２（ａ）〜（ｃ）に示すように、１極対以
上の永久磁石よりなるホールディングトルクブレーキ５
のロータ１５と、空隙を介し、対向して設けたロータ１
５の磁極対数と同じ極対数の永久磁石１４よりなるホー
ルディングトルクブレーキ５のステータ１３のギャップ
内もしくは側面には、ホール素子や検出コイル等の磁束
密度検出器７が設けてありホールディングトルクブレー
キ５のロータ１５の回転数に対応する周期の波状に変化
する磁束密度Ｂ（θ）を検出する。磁束密度検出器７に
より検出された磁束密度Ｂ（θ）はそれ自身と微分器８
を介し微分した値を掛算器９に入力し掛け合わされＢ
（θ）・（ｄＢ（θ）／ｄθ）とした後、さらに掛算器
１０で係数倍されてスイッチ１２を介し比較器１ａにホ
ールディングトルクＴに相当する電流指令Ｉb として帰
還される。さらに、駆動同期モータ４の回転軸１６には
ホールディングトルクブレーキ５と併設させてタコゼネ
レータ６がマウントされている。タコジェネレータ６の
出力信号Ｖg はコンパレータ１１に入力され、この出力
信号Ｖg が設定されたある値Ｖs 以内であると、スイッ
チ１２は接続され、設定された値Ｖs を越えると解放さ
れるようになっている。
【０００７】駆動同期モータ４の回転数が、コンパレー
タ１１で設定された値Ｖs を越えない場合は、スイッチ
１２が接続されており、ブレーキギャプもしくはステー
タ内に１つもしくは複数個組み込まれた磁束密度検出器
７により検出された磁束密度Ｂ（θ）をもとに、掛算器
９と掛算器１０でホールディングトルクＴが計算され、
その値は電流指令Ｉb としてホールディングトルクを打
ち消すように、比較器１ａに帰還される。これによりブ
レーキによるホールディングトルク波形とモータによる
ホールディングトルク波形が完全に逆相に一致していな
くとも、モータ出力軸からは常にコギングのない出力ト
ルクを得る事ができる。一方、駆動同期モータ４のロー
タには、速度の２乗に比例した慣性エネルギーが蓄えら
れる。蓄えられた慣性エネルギーがトルク変動を無視で
きるほど大きくなれば、スイッチ１２を解放して電流指
令Ｉb を帰還しなくても、モータ出力軸からはコギング
のない出力トルクを得る事ができる。故に、ギャップに
おけるエネルギー変動が無視できる速度に相当する値Ｖ
s をコンパレータ１１に設定し、スイッチ１２を解放す
れば、これまでホールディングトルクを打ち消すため流
していた電流をなくする事ができ、モータから発生する
損失を少なくすることができる。第３図は他の実施例を
示し、ホールディングトルクブレーキ５のロータ１５も
しくはステータ１３の一方を永久磁石に他方を強磁性体
の突極状にし、永久磁石と鉄心対向形のホールディング
トルクブレーキとしているが、この場合も同様の効果を
生じる。第４図はその他の実施例を示し、実施例の磁束
密度検出器に替えて、ロータ１５の回転位置Ｐを検出す
る位置検出器１７を設け、実施例と同等なホールディン
グトルクブレーキの制御を実現するものである。これ
は、あらかじめモータ軸位置に対応するブレーキによる
ホールディングトルクを記憶しておく記憶装置１８をパ
ルスゼネレータ等の位置検出器１７の出力する位置信号
Ｐに対応して、ロータの回転位置によるホールディング
トルクの値を電流指令Ｉb としてスイッチ１２を介し、
比較器１ａに帰還するものである。
タ１１で設定された値Ｖs を越えない場合は、スイッチ
１２が接続されており、ブレーキギャプもしくはステー
タ内に１つもしくは複数個組み込まれた磁束密度検出器
７により検出された磁束密度Ｂ（θ）をもとに、掛算器
９と掛算器１０でホールディングトルクＴが計算され、
その値は電流指令Ｉb としてホールディングトルクを打
ち消すように、比較器１ａに帰還される。これによりブ
レーキによるホールディングトルク波形とモータによる
ホールディングトルク波形が完全に逆相に一致していな
くとも、モータ出力軸からは常にコギングのない出力ト
ルクを得る事ができる。一方、駆動同期モータ４のロー
タには、速度の２乗に比例した慣性エネルギーが蓄えら
れる。蓄えられた慣性エネルギーがトルク変動を無視で
きるほど大きくなれば、スイッチ１２を解放して電流指
令Ｉb を帰還しなくても、モータ出力軸からはコギング
のない出力トルクを得る事ができる。故に、ギャップに
おけるエネルギー変動が無視できる速度に相当する値Ｖ
s をコンパレータ１１に設定し、スイッチ１２を解放す
れば、これまでホールディングトルクを打ち消すため流
していた電流をなくする事ができ、モータから発生する
損失を少なくすることができる。第３図は他の実施例を
示し、ホールディングトルクブレーキ５のロータ１５も
しくはステータ１３の一方を永久磁石に他方を強磁性体
の突極状にし、永久磁石と鉄心対向形のホールディング
トルクブレーキとしているが、この場合も同様の効果を
生じる。第４図はその他の実施例を示し、実施例の磁束
密度検出器に替えて、ロータ１５の回転位置Ｐを検出す
る位置検出器１７を設け、実施例と同等なホールディン
グトルクブレーキの制御を実現するものである。これ
は、あらかじめモータ軸位置に対応するブレーキによる
ホールディングトルクを記憶しておく記憶装置１８をパ
ルスゼネレータ等の位置検出器１７の出力する位置信号
Ｐに対応して、ロータの回転位置によるホールディング
トルクの値を電流指令Ｉb としてスイッチ１２を介し、
比較器１ａに帰還するものである。
【０００８】
【発明の効果】以上述べてきたように、本発明によれ
ば、ブレーキによるホールディングトルク波とＤＣ電流
を付加させてモータに発生させたコギングトルクが完全
に逆相で一致していなくとも、常にモータトルクにより
ブレーキトルクが打ち消されモータの出力軸からはリッ
プルのない出力トルクを得る事ができる。また、モータ
が高速で回っている間はホールディングトルクを打ち消
すための電流をなくす事ができモータによる損失を小さ
くする事ができる。
ば、ブレーキによるホールディングトルク波とＤＣ電流
を付加させてモータに発生させたコギングトルクが完全
に逆相で一致していなくとも、常にモータトルクにより
ブレーキトルクが打ち消されモータの出力軸からはリッ
プルのない出力トルクを得る事ができる。また、モータ
が高速で回っている間はホールディングトルクを打ち消
すための電流をなくす事ができモータによる損失を小さ
くする事ができる。
【図１】本発明のホールディングトルクブレーキの制御
装置のブロック図
装置のブロック図
【図２】ホールディングトルクブレーキ部の断面図
【図３】他の実施例を示すホールディングトルクブレー
キ部の断面図
キ部の断面図
【図４】その他の実施例を示す制御装置のブロック図
１ａ、１ｂは比較器、２は電流マイナーループ、３は掛
算器、４は同期電動機、５はホールディングトルクブレ
ーキ、６はタコゼネレータ、７は磁束密度検出器、８は
微分器、９は掛算器、１０は掛算器、１１はコンパレー
タ、１２はスイッチ、１３はステータ、１４は永久磁
石、１５はロータ、１６は回転軸、１７は位置検出器、
１８は記憶装置、Ｉo は電流指令、Ｉb はホールディン
グトルクに相当する電流信号、Ｂ（θ）は磁束密度であ
る。
算器、４は同期電動機、５はホールディングトルクブレ
ーキ、６はタコゼネレータ、７は磁束密度検出器、８は
微分器、９は掛算器、１０は掛算器、１１はコンパレー
タ、１２はスイッチ、１３はステータ、１４は永久磁
石、１５はロータ、１６は回転軸、１７は位置検出器、
１８は記憶装置、Ｉo は電流指令、Ｉb はホールディン
グトルクに相当する電流信号、Ｂ（θ）は磁束密度であ
る。
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H02P 5/28 - 5/44 H02P 7/36 - 7/66 H02K 7/106
Claims (8)
- 【請求項１】 電流指令によりトルクと回転数を制御す
るモータの回転子端と固定子端の各々に、永久磁石また
は永久磁石と突極を、空隙を介し対向させて設けたホー
ルディングトルクブレーキ付きモータの制御方法におい
て、前記モータの電流指令に、ホールディングトルクに
相当する電流信号をブレーキングトルクを打ち消すよう
に帰還することを特徴とするホールディングブレーキ付
きモータの制御方法。 - 【請求項２】 前記電流指令に帰還する電流信号が、永
久磁石もしくは永久磁石と鉄心の対向面あるいはホール
ディングトルクブレーキのステータ内もしくはギャップ
内に設けた、磁束密度検出器の出力信号による請求項１
記載のホールディングトルクブレーキ付きモータの制御
方法。 - 【請求項３】 前記磁束密度検出器の出力信号とこの出
力信号を微分したものを掛け合わせた出力信号を係数倍
して得られる信号を、ホールディングトルクを打ち消す
方向に電流指令に加え合わせる請求項１記載のホールデ
ィングトルクブレーキ付きモータの制御方法。 - 【請求項４】 前記電流指令に帰還する電流信号が、モ
ータの回転位置に対応して記憶したホールディングトル
クの値である請求項１記載のホールディングトルクブレ
ーキの制御方法。 - 【請求項５】 前記電流指令に帰還する電流信号が、あ
る決められた速度設定値以上では帰還をなくし、設定値
以下では帰還を行う請求項１ないし３記載のホールディ
ングトルクブレーキの制御方法。 - 【請求項６】 モータの回転子端と固定子端の各々に永
久磁石を空隙を介し対向させたホールディングトルクブ
レーキ付きモータの制御装置において、モータの電流指
令とホールディングトルクに相当する電流信号を比較す
る比較器と、この比較器の出力とこの出力を係数倍した
電流信号を比較する比較器と、ホールディングトルクに
相当する電流信号を発生する制御器と、ロータの回転数
に応じて前記ホールディングトルクに相当する電流信号
の前記比較器への帰還を入り切りするスイッチと、ロー
タの回転数が設定値であるかどうかを判定し前記スイッ
チの入り切りを制御するコンパレータとよりなることを
特徴とするホールディングブレーキ付きモータの制御装
置。 - 【請求項７】 前記ホールディングトルクに相当する電
流信号を発生する制御器が、永久磁石または永久磁石と
突極の対向面あるいはホールディングトルクブレーキの
ステータ内もしくはギャップ内に設けた磁束密度検出器
と、磁束密度を微分する微分器の出力と磁束密度とを掛
け合わせる掛算器と、この掛算器の出力を係数倍する掛
算器よりなる請求項６記載のホールディングブレーキ付
きモータの制御装置。 - 【請求項８】 前記ホールディングトルクに相当する電
流信号を発生する制御器が、ロータの回転位置を検出す
る位置検出器とあらかじめロータの回転位置に対応じて
ホールディングトルクを記憶する記憶装置とよりなる請
求項６記載のホールディングブレーキ付きモータの制御
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10042191A JP3183409B2 (ja) | 1991-04-04 | 1991-04-04 | ホールディングトルクブレーキ付きモータの制御方法と装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10042191A JP3183409B2 (ja) | 1991-04-04 | 1991-04-04 | ホールディングトルクブレーキ付きモータの制御方法と装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04308490A JPH04308490A (ja) | 1992-10-30 |
| JP3183409B2 true JP3183409B2 (ja) | 2001-07-09 |
Family
ID=14273513
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10042191A Expired - Fee Related JP3183409B2 (ja) | 1991-04-04 | 1991-04-04 | ホールディングトルクブレーキ付きモータの制御方法と装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3183409B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3121942B1 (fr) * | 2015-07-23 | 2018-09-12 | Bubendorff | Dispositif de freinage et d'immobilisation d'un rotor d'une machine tournante synchrone |
| EP3203615B1 (de) * | 2016-02-04 | 2021-05-26 | elero GmbH | Antriebsvorrichtung |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6861022B2 (ja) * | 2016-12-14 | 2021-04-21 | 富士変速機株式会社 | モータ及び駆動装置 |
| CN109672283A (zh) * | 2019-01-04 | 2019-04-23 | 北京首航艾启威节能技术股份有限公司 | 一种新型直流无刷电机 |
-
1991
- 1991-04-04 JP JP10042191A patent/JP3183409B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3121942B1 (fr) * | 2015-07-23 | 2018-09-12 | Bubendorff | Dispositif de freinage et d'immobilisation d'un rotor d'une machine tournante synchrone |
| EP3203615B1 (de) * | 2016-02-04 | 2021-05-26 | elero GmbH | Antriebsvorrichtung |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04308490A (ja) | 1992-10-30 |
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