JPH0412696A - Controller for variable gap motor - Google Patents

Controller for variable gap motor

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JPH0412696A
JPH0412696A JP2114398A JP11439890A JPH0412696A JP H0412696 A JPH0412696 A JP H0412696A JP 2114398 A JP2114398 A JP 2114398A JP 11439890 A JP11439890 A JP 11439890A JP H0412696 A JPH0412696 A JP H0412696A
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rotor
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drive
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Abstract

PURPOSE:To obtain a controller for a variable gap motor, which can produce a large torque, can perform precise speed control or position control and can be used as a servo motor, by utilizing rolling motion information of a rotor in the exciting phase control for optimizing production of torque. CONSTITUTION:Rolling position of a rotor, driven through a variable gap motor 3, is detected through a rotor rolling position detecting means 5 and the detection results are provided to a rotor rolling speed detecting means 11 and an excitation center calculating means 9. The excitation center calculating means 9 calculates the center of excitation of a stator for maintaining the excitation phase constant and an excitation pattern generating means 15 determines the excitation pattern of the stator for realizing constant excitation phase. On the other hand, the rotor rolling speed detecting means 11 determines the rolling speed of rotor which is then fed to an excitation center correcting means 13. The excitation center correcting means 13 calculates a correction amount for optimizing the excitation phase thus correcting the excitation pattern of the stator.

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的コ (産業上の利用分野) 本発明は、ロボットの関節駆動などに用いられる低速で
大トルクを発生する可変空隙形モータを制御するための
制御装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Purpose of the Invention (Industrial Application Field) The present invention relates to a control device for controlling a variable gap type motor that generates large torque at low speed and is used for driving the joints of robots. .

(従来の技術) この種の可変空隙形モータは、複数の巻線により回転磁
界を発生するステータと、このステータと異なる中心軸
を有して揺動運動を行うロータと、揺動運動を行うロー
タと接触しロータの揺動運動を減速した回転を発生する
転動手段と、で構成されている。
(Prior Art) This type of variable air gap motor includes a stator that generates a rotating magnetic field using a plurality of windings, a rotor that has a different central axis from the stator and that performs an oscillating motion. It is comprised of a rolling means that comes into contact with the rotor and generates rotation that decelerates the swinging motion of the rotor.

この可変空隙形モータでは、ステータが発生する磁気吸
引力でロータに揺動運動を発生させ、そのロータが揺動
運動しつつ減速機能のある転動手段に接触することによ
り低速大トルクの回転力が得られる。その低慣性により
高パワーレートサーボアクチュエータとして期待されて
いる。
In this variable gap type motor, the magnetic attraction force generated by the stator causes the rotor to oscillate, and while the rotor oscillates, it contacts a rolling means with a deceleration function, which generates a low-speed, large-torque rotational force. is obtained. Due to its low inertia, it is expected to be used as a high power rate servo actuator.

この可変空隙形モータをサーボアクチュエータとして用
いる場合には、速度制御、位置制御なとの複雑な制御が
必要になる。
When this variable gap type motor is used as a servo actuator, complicated controls such as speed control and position control are required.

ところが、可変空隙形モータではこれまで速度制御、位
置制御などはあまり行われたことがなく、−船釣には第
18図(a)、(b)に示されるように巻線結合とし、
商用の三相電源を投入してオーブンループで駆動するほ
か、ステップモータのように励磁巻線を順次ステップ状
に励磁して回転磁界を発生させ、そのパルス周波数によ
って速度を制御したり、パルス数によって位置制御した
りしている。このため、サーボアクチュエータに必要な
精密な速度制御、位置制御を行うことが出来ない。
However, speed control, position control, etc. have not been carried out much with variable gap type motors, and for boat fishing, winding coupling is used as shown in Figures 18 (a) and (b).
In addition to turning on a commercial three-phase power supply and driving it in an oven loop, it also generates a rotating magnetic field by exciting the excitation winding in a stepwise manner like a step motor, and controls the speed by the pulse frequency, or by controlling the number of pulses. The position is controlled by For this reason, precise speed control and position control required for servo actuators cannot be performed.

そこで、上記可変空隙形モータの速度制御を精密に行お
うとした制御装置の例が第19図に示されている。この
速度制御では、各巻線に流す励磁電流の波形と周波数を
精密に制御し、さらに出力軸上の速度検出器を用いて誘
導機形のすべり周波数制御を行っている。
FIG. 19 shows an example of a control device designed to accurately control the speed of the variable gap type motor. In this speed control, the waveform and frequency of the excitation current flowing through each winding are precisely controlled, and a speed detector on the output shaft is used to control the slip frequency of the induction machine.

ところが、この場合でも出力軸の回転情報をもとに制御
を行っているので、精密な位置制御を行うのは困難であ
る。
However, even in this case, since control is performed based on rotation information of the output shaft, it is difficult to perform precise position control.

また、従来のモータの制御で最も高度な制御方法が特開
昭60−62850号公報で提案されている。第20図
に示したようなモータ(ロータを揺動運動させる力の原
理は可変空隙形モータのものとは異なる)において、ロ
ータの揺動運動をクランク軸により取り出し、その情報
をもとに第21図に示される制御装置によりモータを駆
動する。
Furthermore, the most advanced conventional motor control method has been proposed in Japanese Patent Laid-Open No. 60-62850. In the motor shown in Fig. 20 (the principle of the force that causes the rotor to oscillate is different from that of a variable gap type motor), the oscillating motion of the rotor is extracted by the crankshaft, and based on that information, the The motor is driven by the control device shown in FIG.

ところが、この場合は機械的接点によってステータ巻線
の励磁切り替えをする代わりに、ロータの揺動運動の情
報をもとに3相バイポ一ラ駆動回路によって巻線の励磁
切り替えを行っているだけであり、ロータの揺動運動の
情報を十分に利用してクローズトループ制御したものと
は言えない。
However, in this case, instead of switching the excitation of the stator windings using mechanical contacts, the excitation of the windings is simply switched using a three-phase bipolar drive circuit based on information about the rotor's oscillating motion. Therefore, it cannot be said that closed-loop control is performed by fully utilizing information on the rotor's oscillating motion.

また、可変空隙形モータをサーボアクチュエータとして
精密な制御を行うには、ステータとロータの最小空隙位
置とステータ励磁中心のなす角、つまり励磁位相を一定
に保つように駆動することが必要である。ここで示した
上記の例のようにロータの揺動位置に合わせて励磁切り
替えを行うたけでは可変空隙形モータの精密な制御は不
十分である。
Furthermore, in order to precisely control a variable gap type motor as a servo actuator, it is necessary to drive it so that the angle between the minimum gap position between the stator and rotor and the stator excitation center, that is, the excitation phase, is kept constant. Merely switching the excitation in accordance with the swinging position of the rotor as in the above example shown here is insufficient to precisely control the variable air gap motor.

また励磁位相を一定に保ってモータを駆動する際に、最
もトルクを効率的に発生させる励磁位相はロータの揺動
速度およびステータ巻線の励磁電流によって変化するの
で、常に最適な状態てモータを駆動するには、ローラ揺
動速度や励磁電流により励磁位相を補正する必要がある
。このような制御は可変空隙形モータの制御では今まで
行われたことはないが、可変空隙形モータをロボットの
関節駆動用サーボアクチュエータとして利用するには、
今後上記のような励磁位相制御が必要とされる。
In addition, when driving a motor while keeping the excitation phase constant, the excitation phase that generates torque most efficiently changes depending on the rotor's swing speed and the excitation current of the stator winding, so the motor is always operated in the optimal state. To drive, it is necessary to correct the excitation phase using the roller swing speed and excitation current. This type of control has never been performed before for variable gap type motors, but in order to use variable gap type motors as servo actuators for driving joints of robots, it is necessary to
In the future, excitation phase control as described above will be required.

(発明が解決しようとする課題) 以上のように、可変空隙形モータをサーボアクチュエー
タとして利用しようとする場合、商用周波数電源やステ
ップドライバを用いたオーブンループの制御ではサーボ
駆動をすることが出来ないという問題がある。
(Problems to be Solved by the Invention) As described above, when trying to use a variable gap type motor as a servo actuator, servo drive cannot be performed with oven loop control using a commercial frequency power supply or a step driver. There is a problem.

また、ロータの揺動運動情報を用いてステータの巻線の
励磁を切り替えをするだけでは可変空隙形モータを最適
な状態でサーボ駆動することか出来ないという問題かあ
る。
Further, there is a problem in that the variable air gap motor cannot be servo-driven in an optimal state by simply switching the excitation of the stator winding using rotor oscillation motion information.

本発明は上記課題を解決し、ロータの揺動運動情報を利
用して、トルクの発生が最適となるように励磁位相を制
御することにより、より大トルクを発生可能で、かつ速
度制御、位置制御など精密な制御が可能でサーボアクチ
ュエータとして利用することが出来る可変空隙形モータ
の制御装置を提供することが目的である。
The present invention solves the above problems and makes it possible to generate larger torque, speed control, and position It is an object of the present invention to provide a control device for a variable gap type motor that can perform precise control and can be used as a servo actuator.

[発明の構成コ (課題を解決するための手段) 上記目的を達成するため請求項(1)記載の発明では、
可変空隙形モータのロータの揺動位置を検出するロータ
揺動位置検出手段と、ロータ揺動位置検出手段により、
ステータの励磁中心を算出すると共にステータの各巻線
の電流パターンを決定する制御部と、制御部の出力によ
りステータの各巻線を所定の電流値で励磁する多相電流
駆動手段と、を備えたことを特徴としている。
[Configuration of the invention (means for solving the problem) In order to achieve the above object, the invention described in claim (1):
The rotor swing position detection means detects the swing position of the rotor of the variable gap type motor, and the rotor swing position detection means detects the swing position of the rotor of the variable gap motor.
A control unit that calculates the excitation center of the stator and determines the current pattern of each winding of the stator, and a multiphase current drive means that excites each winding of the stator with a predetermined current value using the output of the control unit. It is characterized by

請求項(2)の発明では、多相電流駆動手段は各相独立
の励磁パターン入力と各相共通の駆動電流振幅入力の2
系統を有し、各相の励磁電流は励磁パターン入力と駆動
電流振幅入力を乗算することによって決定することを特
徴としている。
In the invention of claim (2), the multiphase current drive means has two inputs: an excitation pattern input independent of each phase and a drive current amplitude input common to each phase.
The excitation current of each phase is determined by multiplying the excitation pattern input and the drive current amplitude input.

請求項(3)の発明では、モータの駆動トルクと駆動方
向を駆動トルク・駆動方向設定手段を有し、励磁中心算
出手段においてはロータ揺動位置検出手段の出力だけて
なく、駆動トルク・駆動方向設定手段の駆動方向に基づ
き励磁中心を算出することを特徴としている。
In the invention of claim (3), the drive torque and drive direction setting means is provided to set the drive torque and drive direction of the motor, and the excitation center calculation means not only uses the output of the rotor swing position detection means but also sets the drive torque and drive direction of the motor. It is characterized in that the excitation center is calculated based on the driving direction of the direction setting means.

請求項(4)の発明では、ロータ揺動位置検出手段の出
力により、前記ステータの励磁中心を算出する励磁中心
算出手段と、励磁中心算出手段の出力により、ステータ
の各巻線電流パターンを決定する励磁パターン発生手段
と、ロータ揺動位置検出手段の出力によりロータ揺動速
度を検出するロータ揺動速度検出手段と、ロータ揺動速
度検出手段の出力と駆動トルク・駆動方向設定手段の駆
動トルク出力により励磁中心算出手段の出力に補正を加
える励磁中心補正手段を備えたことを特徴としている。
In the invention of claim (4), the excitation center calculation means calculates the excitation center of the stator based on the output of the rotor swing position detection means, and the current pattern of each winding of the stator is determined based on the output of the excitation center calculation means. An excitation pattern generating means, a rotor rocking speed detecting means for detecting the rotor rocking speed based on the output of the rotor rocking position detecting means, an output of the rotor rocking speed detecting means, and a driving torque output of the driving torque/driving direction setting means. The present invention is characterized by comprising excitation center correction means for correcting the output of the excitation center calculation means.

(作用) 請求項(1)の発明では、ロータ揺動位置検出手段によ
って、ロータの揺動運動の位置が検出される。この検出
されたロータの揺動位置の情報から励磁位相を一定に保
つようなステータの励磁中心が制御部で算出される。さ
らに算出された励磁中心を実現するステータ励磁パター
ンが制御部により定められ、この定められた励磁パター
ンで多相電流駆動手段によって複数のステータの巻線を
励磁する。
(Function) In the invention of claim (1), the position of the swinging motion of the rotor is detected by the rotor swinging position detection means. The controller calculates an excitation center of the stator that keeps the excitation phase constant from information on the detected rotor swing position. Furthermore, a stator excitation pattern that realizes the calculated excitation center is determined by the control unit, and the windings of the plurality of stators are excited by the multiphase current drive means using this determined excitation pattern.

これにより、クローズトループ制御系が構成され、速度
制御、位置制御など精密な制御が可能となり、サーボア
クチュエータとして可変空隙形モタを利用することか出
来る。
As a result, a closed loop control system is constructed, and precise control such as speed control and position control is possible, and a variable gap type motor can be used as a servo actuator.

請求項(2)の発明では、ステータの各巻線を励磁する
際に、各巻線の励磁パターンとその励磁振幅を独立に入
力することが出来るので1.励磁位相を一定に保つ励磁
位相制御と、モータの駆動トルクの制御を独立に行うこ
とが出来る。
In the invention according to claim (2), when exciting each winding of the stator, the excitation pattern and the excitation amplitude of each winding can be input independently. Excitation phase control to keep the excitation phase constant and motor drive torque control can be performed independently.

このため、励磁位相制御をハードウェア化してトルクの
制御と分離することなどが可能となり、制御ソフトウェ
アの負担が小さい可変空隙形モタの制御装置が実現する
Therefore, it becomes possible to implement excitation phase control in hardware and separate it from torque control, thereby realizing a control device for a variable air gap motor that requires less burden on control software.

請求項(3)の発明では、モータの駆動方向を考慮した
上で、ロータ揺動位置に励磁位相を加算あるいは減算し
てステータの励磁中心を算出することか出来るので、可
変空隙形モータの正逆転が容易になる。
In the invention of claim (3), the excitation center of the stator can be calculated by adding or subtracting the excitation phase to the rotor swing position, taking into consideration the driving direction of the motor. Reversal becomes easier.

請求項(4)の発明では、ロータ揺動位置検出手段の出
力により、励磁中心算出手段によってステータの励磁中
心が算出され、励磁パターン発生手段によってステータ
の各巻線電流パターンが決定される。
In the invention of claim (4), the excitation center calculation means calculates the excitation center of the stator based on the output of the rotor swing position detection means, and the excitation pattern generation means determines each winding current pattern of the stator.

ロータ揺動速度検出および駆動トルク・駆動方向設定手
段によるロータ揺動速度と駆動トルクの情報から、励磁
位相を最適な状態に維持するために必要な励磁位相の補
正量が励磁中心補正手段によって算出される。
The excitation center correction means calculates the excitation phase correction amount necessary to maintain the excitation phase in the optimum state from the rotor rotation speed and drive torque information obtained by the rotor rotation speed detection and drive torque/drive direction setting means. be done.

このような制御系を構成することにより、常にトルク発
生効率が最適な励磁位相で可変空隙形モータを駆動でき
るクローズトループ制御系が実現し、この種のモータの
持つトルク発生能力を完全に発揮できる可変空隙形モー
タが実現する。
By configuring this kind of control system, a closed-loop control system can be realized that can always drive the variable air gap type motor with the excitation phase that provides the optimum torque generation efficiency, making it possible to fully utilize the torque generation ability of this type of motor. A variable gap type motor is realized.

(実施例) 次に本発明に係る可変空隙形モータの制御装置の実施例
を第1図乃至第17図を用いて説明する。
(Embodiment) Next, an embodiment of a control device for a variable gap type motor according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 17.

第1実施例 第1図は、可変空隙形モータの制御装置1(以下単に「
制御装置」という)の基本構成及びこの制御装置によっ
て制御される可変空隙形モータ3を示すブロック図であ
る。
First Embodiment FIG. 1 shows a control device 1 for a variable gap motor (hereinafter simply "
FIG. 2 is a block diagram showing the basic configuration of a "control device" and a variable gap motor 3 controlled by this control device.

第1図に示されるように、制御装置1は、可変空隙形モ
ータ3のロータの揺動運動時にロータ揺動位置を検出す
るロータ揺動位置検出手段5と、駆動トルク・駆動方向
設定手段7と、励磁中心算出手段9と、ロータ揺動速度
検出手段11と、励磁中心補正手段13と、励磁パター
ン発生手段15と、多相電流駆動手段17と、で構成さ
れている。また駆動トルク・駆動方向設定手段7と励磁
中心補正手段13と、励磁パターン発生手段15と、で
制御部を構成している。
As shown in FIG. 1, the control device 1 includes a rotor swing position detection means 5 for detecting the rotor swing position during swing motion of the rotor of the variable gap motor 3, and a drive torque/drive direction setting means 7. , an excitation center calculation means 9, a rotor swing speed detection means 11, an excitation center correction means 13, an excitation pattern generation means 15, and a multiphase current drive means 17. Further, the drive torque/drive direction setting means 7, the excitation center correction means 13, and the excitation pattern generation means 15 constitute a control section.

く可変空隙形モータ〉 第2図に示されるように、制御装置1により制御される
可変空隙形モータ3は、ハウジング19と、このハウジ
ング19の内壁に固定され、複数の巻線により回転磁界
を発生するステータ21と、このステータ21と異なる
中心軸を有しクランク軸27によって揺動かつ自転自在
とされステータ21の回転磁界により揺動運動を行うロ
ータ23と、揺動運動を行うロータ23と接触して揺動
運動を減速した回転とし大トルクを発生させるための転
動手段25と、て構成されている。
Variable Gap Motor> As shown in FIG. 2, the variable gap motor 3 controlled by the control device 1 is fixed to a housing 19 and an inner wall of the housing 19, and generates a rotating magnetic field using a plurality of windings. A stator 21 that is generated, a rotor 23 that has a center axis different from that of the stator 21 and can be oscillated and rotated by a crankshaft 27 and performs an oscillating motion due to the rotating magnetic field of the stator 21, and a rotor 23 that performs an oscillating motion. It is comprised of a rolling means 25 for contacting and decelerating the rocking motion to generate large torque.

くロータ揺動位置検出手段〉 第2図に示されるようにロータ揺動位置検出手段5は、
揺動(公転)するロータ23を回転可能に支持している
クランク軸27に接続された回転検出器29と、この回
転検出器29により検出されたクランク軸27の回転出
力を処理しロータ揺動位置情報とする処理回路31と、
で構成されている。
Rotor swing position detection means> As shown in FIG. 2, the rotor swing position detection means 5 is
A rotation detector 29 is connected to a crankshaft 27 that rotatably supports the oscillating (revolving) rotor 23, and the rotational output of the crankshaft 27 detected by this rotation detector 29 is processed and the rotor oscillates. A processing circuit 31 for position information;
It consists of

上記回転検出器29は、例えばパルスエンコーダ、ポテ
ンショメータなどの一般的な回転角検出器である。
The rotation detector 29 is a general rotation angle detector such as a pulse encoder or a potentiometer.

また、処理回路31は回転検出器29がインクリメンタ
ルエンコーダの場合には、回転方向弁別回路とカウンタ
か一般的である。また回転検出器29がアブソリュート
エンコーダの場合には特に処理回路を必要としない。さ
らに、ポテンショメータの場合はADコンバータなどの
処理回路が必要である。このほかレゾルバを検出器とし
た場合にはRD変換器(レゾルバ変換器、デジタル変換
器)などが処理回路として必要となる。
Further, when the rotation detector 29 is an incremental encoder, the processing circuit 31 generally includes a rotation direction discrimination circuit and a counter. Furthermore, if the rotation detector 29 is an absolute encoder, no particular processing circuit is required. Furthermore, in the case of a potentiometer, a processing circuit such as an AD converter is required. In addition, when a resolver is used as a detector, an RD converter (resolver converter, digital converter) or the like is required as a processing circuit.

くロータ揺動速度検出手段5〉 ロータ23の揺動速度を検出には、−船釣には特に検出
装置を必要とせず、ロータ揺動位置検出手段5の出力に
若干の処理を加えることによりロータ23の揺動速度検
出を容易に行うことか出来る。
Rotor oscillation speed detection means 5> To detect the oscillation speed of the rotor 23, - For boat fishing, no particular detection device is required, but by adding some processing to the output of the rotor oscillation position detection means 5. The swinging speed of the rotor 23 can be easily detected.

ロータ揺動位置検出手段5の出力がインクリメンタルエ
ンコーダの出力にように周波数出力の場合には、第3図
に示されるように、F/Vコンバータ33によりロータ
揺動速度か得られる。またロータ揺動位置検出器5の出
力がアブソリュートエンコーダやボンテンショメータな
どの出力の場合には、第4図に示される微分処理部35
にロータ揺動位置検出手段5からの出力を入力すること
により速度情報が得られる。
When the output of the rotor swing position detecting means 5 is a frequency output like the output of the incremental encoder, the rotor swing speed is obtained by the F/V converter 33 as shown in FIG. Further, when the output of the rotor swing position detector 5 is the output of an absolute encoder or a bondometer, the differential processing section 35 shown in FIG.
Speed information can be obtained by inputting the output from the rotor swing position detection means 5 to the rotor swing position detection means 5.

なお微分処理部35ては、実際に電気的に微分を行う場
合と、ソフトウェアにより差分処理を行い実質的に微分
を行ったものとして出力する場合とかある。
Note that the differential processing section 35 may actually perform differentiation electrically, or may perform differential processing using software and output the result as substantially differentiated.

く駆動トルク・駆動方向設定手段7〉 可変空隙形モータ3は、DCモータなどのように励磁電
流の正負を逆転することにより発生するトルクを逆転す
ることは出来ず、駆動トルクの値と駆動方向の情報を別
々に利用し励磁の仕方を変更することによりトルクの向
きを制御する必要がある。
Drive torque/drive direction setting means 7> The variable gap motor 3 cannot reverse the torque generated by reversing the positive/negative of the excitation current like a DC motor, and the value of the drive torque and drive direction cannot be reversed. It is necessary to control the direction of the torque by using the information separately and changing the excitation method.

そこで、駆動トルク・駆動方向設定手段7は入力される
正負トルク指令値から駆動トルクの絶対値と駆動方向情
報を分離する機能を有する部分であり、実際にはソフト
ウェアでトルク絶対値と符号を分離して出力する場合と
、電気回路により分離を行う場合がある。
Therefore, the driving torque/driving direction setting means 7 is a part that has a function of separating the absolute value of the driving torque and the driving direction information from the input positive/negative torque command value, and in reality, software separates the absolute torque value and the sign. In some cases, the signal is output as an output signal, and in other cases, it is separated by an electric circuit.

く励磁中心算出手段9〉 可変空隙形モータ3は第5図に示されるように、ロータ
23とステータ21の最小ギャップ位置37とステータ
巻線励磁による吸引力が最大となる励磁中心39のなす
角を励磁位相という。この励磁位相と発生トルクの間に
は第6図に示されるような関係があり、出力トルクTが
最大値Tm*xになる励磁位相θaptを保ってステー
タ21を励磁することにより最も効率的にトルクを発生
することが出来る。
Excitation center calculation means 9> As shown in FIG. 5, the variable gap type motor 3 calculates the angle formed by the minimum gap position 37 between the rotor 23 and the stator 21 and the excitation center 39 where the attractive force due to stator winding excitation is maximum. is called the excitation phase. There is a relationship between this excitation phase and the generated torque as shown in FIG. Can generate torque.

この最適励磁位相を保って駆動するには、常に最小ギャ
ップ位置(ロータ揺動位置)を検出し、ロータの駆動方
向を考慮した上で、その位置に最適励磁位相を加えたス
テータ励磁中心位置を算出しておく必要がある。
In order to drive while maintaining this optimum excitation phase, always detect the minimum gap position (rotor swing position), consider the rotor driving direction, and then set the stator excitation center position by adding the optimum excitation phase to that position. It is necessary to calculate it.

そのため励磁中心算出手段9てはロータ位置検出手段5
の出力であるロータギャップ位置(最小ギャップ位置)
に駆動トルク・駆動方向設定手段7の駆動方向出力を考
慮して最適励磁移動を加え、ステータ上での励磁中心位
置を算出する。この励磁中心算出手段9により一定の励
磁位相で駆動することが可能となる。
Therefore, the excitation center calculation means 9 and the rotor position detection means 5
The rotor gap position (minimum gap position) is the output of
The optimum excitation movement is added to the drive torque/drive direction setting means 7 in consideration of the drive direction output, and the excitation center position on the stator is calculated. This excitation center calculation means 9 enables driving with a constant excitation phase.

具体的な手段としてはマイクロプロセッサなどロータ揺
動位置検出手段5の出力および駆動トルク・駆動方向設
定手段7の駆動方向出力を読み込み、ソフトウェアによ
り加算を行い励磁中心を求める方法、駆動トルク・駆動
方向設定手段7もソフトウェア内に組み込み励磁中心を
算出する方法、ロータ揺動位置検出手段5の出力に加算
器などのハードウェアを用いて励磁位相を加算あるいは
減算を行いその出力を励磁中心とする方法などがある。
Specific methods include a method of reading the output of the rotor swing position detection means 5 such as a microprocessor and the drive direction output of the drive torque/drive direction setting means 7, and adding them using software to obtain the excitation center; A method in which the setting means 7 is also incorporated into the software to calculate the excitation center, and a method in which the excitation phase is added or subtracted using hardware such as an adder to the output of the rotor swing position detection means 5 and the output is set as the excitation center. and so on.

く励磁中心補正手段13〉 可変空隙形モータ3を駆動する際、上記したようにその
励磁位相に最適値か存在する。ところが、実際に可変空
隙形モータ3を駆動する場合、この最適励磁位相はロー
タ23の揺動速度、ステータ21の巻線励磁電流値によ
って変化する。ロータ揺動速度Vに対して最適励磁移送
θ0111は第7図に示されるように、ロータ揺動速度
に対して非線形に増加する。ただしこれは励磁電流値が
一定の場合である。
Excitation Center Correction Means 13 When driving the variable air gap motor 3, as described above, there is an optimum value for the excitation phase. However, when actually driving the variable air gap motor 3, this optimum excitation phase changes depending on the swing speed of the rotor 23 and the value of the winding excitation current of the stator 21. As shown in FIG. 7, the optimum excitation transfer θ0111 with respect to the rotor swing speed V increases non-linearly with respect to the rotor swing speed. However, this is the case where the excitation current value is constant.

また、励磁電流値■ (駆動トルク指令)に対する最適
励磁位相θoplは第8図に示されるような関係になっ
ている(この場合揺動速度は一定で、第8図点線で示さ
れる特性は揺動速度が高い場合である)。
Furthermore, the optimal excitation phase θopl for the excitation current value (drive torque command) has a relationship as shown in Fig. 8 (in this case, the oscillation speed is constant, and the characteristics shown by the dotted line in Fig. 8 are the oscillation speeds). (This is the case when the moving speed is high).

従って、いかなる状態においても最適な励磁位相で駆動
するには、ロータ揺動速度、励磁電流(駆動トルク情報
)を用いて、先に算出した励磁中心を補正する必要かあ
る。
Therefore, in order to drive with the optimum excitation phase in any state, it is necessary to correct the previously calculated excitation center using the rotor swing speed and excitation current (drive torque information).

そこで、励磁中心補正手段13は、ロータ揺動速度検出
手段11の出力と、駆動トルク・駆動方向設定手段7の
駆動トルク出力を用いて、励磁中心算出手段9の出力で
あるステータ21の励磁中心情報に補正を加え、常に最
適な励磁位相となるステータ励磁中心位置を算出する。
Therefore, the excitation center correction means 13 uses the output of the rotor swing speed detection means 11 and the drive torque output of the drive torque/drive direction setting means 7 to calculate the excitation center of the stator 21, which is the output of the excitation center calculation means 9. The information is corrected to calculate the stator excitation center position that always provides the optimum excitation phase.

この、励磁中心補正手段13の具体的な手段として、前
述した励磁中心算出手段9と同様に、マイクロプロセッ
サなどにロータ揺動速度検出手段11の出力および駆動
トルク・駆動方向設定手段7の駆動トルク出力を読み込
み、ソフトウェアにより非線形補正を行い励磁中心を求
める方法、駆動トルク・駆動方向設定手段7もソフトウ
ェア内に組み込み励磁中心を算出する方法、ロータ揺動
速度検出手段11の出力および駆動トルク・駆動方向設
定手段7の駆動トルク出力に非線形補償回路などを接続
し、それらの出力を励磁中心算出手段9の出力に加算器
により加えて励磁中心を補正するといったハードウェア
を用いた方法などが考えられる。
As a concrete means of this excitation center correction means 13, similarly to the excitation center calculation means 9 described above, the output of the rotor swing speed detection means 11 and the drive torque of the drive torque/drive direction setting means 7 are stored in a microprocessor or the like. A method of reading the output and performing non-linear correction using software to obtain the excitation center, a method of incorporating the drive torque/drive direction setting means 7 into the software to calculate the excitation center, and a method of calculating the excitation center by incorporating the drive torque/drive direction setting means 7 into the software, the output of the rotor swing speed detection means 11 and the drive torque/drive. A method using hardware may be considered, such as connecting a nonlinear compensation circuit or the like to the drive torque output of the direction setting means 7, and adding those outputs to the output of the excitation center calculation means 9 using an adder to correct the excitation center. .

く励磁パターン発生手段15〉 これまで求められたステータ励磁中心を実際にステータ
2]上に実現するために必要な各巻線の励磁パターンを
発生させるのがこの部分の機能である。以下励磁パター
ン発ヰ手段15について説明する。
Excitation Pattern Generating Means 15> The function of this part is to generate the excitation pattern for each winding necessary to actually realize the stator excitation center determined so far on the stator 2. The excitation pattern generating means 15 will be explained below.

第9図に示されるように、ステータ21の励磁中It>
位置に対応した各ステータ巻線の励磁電流波形を予め設
定しておく。そして、励磁中心補正手段13の出力によ
りステータ励磁中心39が定まるとその位置に対する各
巻線の励磁パターンIII〜I61が定まる。これを多
相電流駆動手段17に出力することによりステータ21
上の指定位置に励磁中心が生成される。
As shown in FIG. 9, during the excitation of the stator 21,
The excitation current waveform of each stator winding corresponding to the position is set in advance. When the stator excitation center 39 is determined by the output of the excitation center correction means 13, the excitation patterns III to I61 of each winding with respect to that position are determined. By outputting this to the multiphase current driving means 17, the stator 21
An excitation center is generated at the specified position above.

具体的にはあらかじめ定めたステータ21の励磁中心位
置に対応した各ステータ巻線の励磁電流波形データをマ
イクロプロセッサ上のソフトウェア内の配列に格納して
おき励磁中心補正手段13の出力である励磁中心位置デ
ータに対応した励磁パターンを配列から取り出し、多相
電流駆動手段17に出力するといったソフトウェアによ
る方法かある。他には、ステータ励磁中心位置に対応し
た各ステータ巻線の励磁電流波形データをROMなどの
メモリ上に格納しておきハードウェアで構成された励磁
中心をアドレスとしてメモリに入力し、その出力データ
を多相電流駆動手段]7に出力するといったハードウェ
アによる方法がある。
Specifically, excitation current waveform data of each stator winding corresponding to a predetermined excitation center position of the stator 21 is stored in an array in software on a microprocessor, and the excitation center which is the output of the excitation center correction means 13 is stored. There is a software method in which an excitation pattern corresponding to the position data is extracted from the array and outputted to the multiphase current driving means 17. In addition, the excitation current waveform data of each stator winding corresponding to the stator excitation center position is stored in a memory such as ROM, and the excitation center configured by hardware is input to the memory as an address, and the output data is There is a hardware method such as outputting the signal to the multiphase current driving means]7.

なお、第9図に示した例では、ステータ巻線を6相とし
、たか、この相数には制約はなく、8相でも12相でも
全く同様な形式で励磁パターンを発生できる。このこと
は次に述べる多相電流駆動手段19においても同じであ
る。
In the example shown in FIG. 9, the stator winding has six phases, but there is no restriction on the number of phases, and an excitation pattern can be generated in exactly the same manner with eight phases or 12 phases. This also applies to the multiphase current driving means 19 described below.

く多相電流駆動手段17〉 第10図に示されるように、多相電流駆動手段17は、
励磁パターンをディジタル入力し、駆動トルク・駆動方
向設定手段7の駆動トルク出力をディジタル入力に乗算
し、各相の電流指令となるアナログ信号に変換するD/
Aコンバータ41と、その出力である電流指令値に等し
い電流を巻線45に流す電流アンプ43とで構成されて
いる。
Multi-phase current driving means 17> As shown in FIG. 10, the multi-phase current driving means 17 is
The D/D inputs the excitation pattern digitally, multiplies the digital input by the drive torque output of the drive torque/drive direction setting means 7, and converts it into an analog signal that becomes the current command for each phase.
It is composed of an A converter 41 and a current amplifier 43 that causes a current equal to the current command value output from the A converter 41 to flow through a winding 45.

上記構成の多相電流駆動手段17は、励磁位相の制御の
ための励磁パターン入力47は各相に独立で、駆動トル
クを決定する駆動トルク入力49は各相共通とすること
ができ、励磁位相の制御と駆動トルクの制御を独立に行
うことが出来る。
In the multiphase current driving means 17 having the above configuration, the excitation pattern input 47 for controlling the excitation phase can be independent for each phase, the drive torque input 49 for determining the drive torque can be common to each phase, and the excitation pattern input 47 for controlling the excitation phase can be made common to each phase. control and drive torque can be performed independently.

なお、電流アンプはP WM (Pulse Widt
h Mod−ulation )を用いたチョッパ形の
アンプとパワーオペアンプを用いたアンプなどが考えら
れる。
Note that the current amplifier is PWM (Pulse Widt
Possible examples include a chopper type amplifier using h Mod-ulation and an amplifier using a power operational amplifier.

次に本実施例の作用について説明する。Next, the operation of this embodiment will be explained.

可変空隙形モータ3が駆動を開始すると、ステータ21
に発生する回転磁界によりロータ23は揺動運動する。
When the variable gap motor 3 starts driving, the stator 21
The rotor 23 swings due to the rotating magnetic field generated.

この揺動運動の際には、転動手段25によってロータ2
3の揺動運動が減速されて大トルクの自転運動が発生す
る。
During this swinging motion, the rotor 2 is rotated by the rolling means 25.
The oscillating motion of No. 3 is decelerated and a rotational motion with a large torque is generated.

またこの可変空隙形モータ3の制御装置1は、揺動運動
するロータ23の揺動位置がロータ揺動位置検出手段5
によって検出され、この検出結果はロータ揺動速度検出
手段11及び励磁中心算出手段9へ出力される。
Further, the control device 1 for the variable gap type motor 3 is configured so that the swinging position of the rotor 23 which is in swinging motion is determined by the rotor swinging position detection means 5.
This detection result is output to the rotor swing speed detection means 11 and the excitation center calculation means 9.

励磁中心算出手段9は、励磁位相を一定に保つようなス
テータの励磁中心が算出される。励磁中心算出手段9に
よって算出された励磁中心を実現するためのステータ2
1の励磁パターンが、励磁パターン発生手段15によっ
て定められる。この励磁パターン発生手段15によって
定められた励磁パターンで、複数のステータの巻線が励
磁され一方、ロータ揺動速度検出手段11へ出力された
情報からロータ23の揺動速度が求められ、このロータ
揺動速度は励磁中心補正手段13へ出力される。励磁中
心補正手段13は、駆動トルク・駆動方向設定手段7に
よるロータ揺動速度と駆動トルクの情報から、励磁位相
を最適な状態に維持するために必要な励磁位相の補正量
を算出する。
The excitation center calculation means 9 calculates the excitation center of the stator that keeps the excitation phase constant. Stator 2 for realizing the excitation center calculated by the excitation center calculation means 9
One excitation pattern is determined by the excitation pattern generating means 15. The windings of a plurality of stators are excited by the excitation pattern determined by the excitation pattern generating means 15, and the oscillation speed of the rotor 23 is determined from the information output to the rotor oscillation speed detection means 11. The swing speed is output to the excitation center correction means 13. The excitation center correction means 13 calculates the amount of correction of the excitation phase necessary to maintain the excitation phase in an optimal state from the rotor swing speed and drive torque information provided by the drive torque/drive direction setting means 7.

この励磁中心補正手段13により算出された励磁位相の
補正量によって、ステータ23の励磁パターンが補正さ
れて、ステータ23の各巻線が励磁される。
The excitation pattern of the stator 23 is corrected by the excitation phase correction amount calculated by the excitation center correction means 13, and each winding of the stator 23 is excited.

このように、本実施例の可変空隙形モータの制御装置1
によれば、可変空隙形モータが、ロータ23の揺動運動
情報を利用して、トルクの発生が最適となるように励磁
位相を制御することにより、より大トルクを発生するこ
とが出来、かつ速度制御、位置制御など精密な制御が可
能となる。
In this way, the variable gap type motor control device 1 of this embodiment
According to , a variable gap type motor can generate larger torque by controlling the excitation phase to optimize torque generation using information about the swing motion of the rotor 23, and Precise control such as speed control and position control is possible.

従って、クローズトループ制御系が構成され、可変空隙
形モータの位置制御、速度制御など精密な制御が可能と
なり、可変空隙形モータをサーボアクチュエータとして
利用することが可能となる。
Therefore, a closed loop control system is constructed, which enables precise control such as position control and speed control of the variable gap type motor, and allows the variable gap type motor to be used as a servo actuator.

次に他の実施例について説明する。上記第1実施例と同
構成部分については図面に同符号を付して説明を省略す
る。
Next, other embodiments will be described. Components that are the same as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals in the drawings and their explanation will be omitted.

第2実施例 第11図には上記第1実施例の可変空隙形モータ3と異
なる構造の可変空隙形モータ53のロータ揺動位置検出
手段5が示されている。この可変空隙形モータ53は、
ハウジング59と、このl\ウジング59の内壁に固定
された複数の巻線により回転磁界を発生するステータ6
1と、このステータ61と異なる中心軸を有しクランク
軸57によって揺動運動可能とされステータ61の回転
磁界により揺動運動を行うロータ63と、揺動運動を行
うロータと接触して揺動運動を減速した回転とする転動
手段65と、で構成されている。 この可変空隙形モー
タ53のロータ63は揺動(公転)運動はするが自転運
動は行わない。ロータ63は、複数本のクランク軸57
によって揺動可能に支持されており、またこのクランク
軸57により自転が拘束されている。このクランク軸5
7には、ロータ63の揺動運動が出力されるので、この
クランク軸57に回転検出器29を取り付けることによ
りロータ63の揺動位置を検出することか出来る。
Second Embodiment FIG. 11 shows a rotor swing position detecting means 5 of a variable gap motor 53 having a structure different from that of the variable gap motor 3 of the first embodiment. This variable gap type motor 53 is
A stator 6 that generates a rotating magnetic field by a housing 59 and a plurality of windings fixed to the inner wall of the housing 59.
1, a rotor 63 which has a center axis different from that of the stator 61 and is capable of oscillating movement by a crankshaft 57 and performs an oscillating movement due to the rotating magnetic field of the stator 61; and a rolling means 65 that rotates at a reduced speed. The rotor 63 of this variable gap type motor 53 makes an oscillating (revolving) movement but does not make a rotational movement. The rotor 63 has a plurality of crankshafts 57
The crankshaft 57 restrains rotation. This crankshaft 5
7, the swinging motion of the rotor 63 is output, so by attaching the rotation detector 29 to the crankshaft 57, the swinging position of the rotor 63 can be detected.

なお、回転検出器29とその処理回路31につ゛いては
上記第1実施例の回転検出器29と処理回路31と同様
なものである。
The rotation detector 29 and its processing circuit 31 are the same as those of the first embodiment.

従って本実施例の可変空隙形モータ53も上記第1実施
例と同様にロータの揺動運動情報を利用して、トルクの
発生か最適となるように励磁位相を制御することにより
、より大トルクを発生することが出来、かつ速度制御、
位置制御など精密が制御が可能となる。
Therefore, similarly to the first embodiment, the variable gap type motor 53 of this embodiment also utilizes rotor oscillation motion information to control the excitation phase to optimize torque generation, thereby increasing torque. can be generated, and speed control,
Precise control such as position control becomes possible.

第3実施例 さらに、第12図には構造の異なる可変空隙形モータ6
7のロータ揺動位置検出手段5が示されている。この可
変空隙形モータ67はアキシャルギャップタイプであり
、ロータ69はステータ71の回転磁界により揺動する
と共に転動手段73の作用により自転運動を行い、その
自転を出力とする。ロータ69は回転軸とある角度をな
すクランク部を持つ軸75により、揺動かつ自転可能に
支持されている。この軸75には、ロータ69の揺動運
動が出力されるので上記第2図に示された第1実施例、
第11図に示された第2実施例の可変空隙形モータと同
様に回転検出器29と処理回路31を付加することによ
りロータ69の揺動位置を検出することが出来る。
Third Embodiment Furthermore, FIG. 12 shows a variable gap type motor 6 with a different structure.
No. 7 rotor swing position detection means 5 is shown. The variable gap type motor 67 is of an axial gap type, and the rotor 69 swings due to the rotating magnetic field of the stator 71 and rotates on its own axis due to the action of the rolling means 73, and the rotation is used as an output. The rotor 69 is swingably and rotatably supported by a shaft 75 having a crank portion forming a certain angle with the rotating shaft. Since the oscillating motion of the rotor 69 is output to this shaft 75, the first embodiment shown in FIG.
Similar to the variable gap type motor of the second embodiment shown in FIG. 11, by adding a rotation detector 29 and a processing circuit 31, the swinging position of the rotor 69 can be detected.

本実施例においても上記第1、第2実施例と同様にロー
タの揺動運動情報を利用して、トルクの発生が最適とな
るように励磁位相を制御することにより、より大トルク
を発生することが出来、かつ速度制御、位置制御など精
密が制御が可能となる。
In this embodiment as well, similar to the first and second embodiments described above, a larger torque is generated by controlling the excitation phase so that the torque generation is optimal by using rotor oscillation motion information. It also enables precise control such as speed control and position control.

第4実施例 第13図には、機械的手段によらず電気的手段によって
、ロータ77の揺動位置を検出する実施例が示されてい
る。ロータ77にセンサ用磁気回路7つか接続され、ス
テータ81側にもセンサ用磁気回路83が固定されてい
る。ステータ側磁気回路83にはセンサコイル85が取
り付けられている。このセンサコイル85に処理回路8
7から基準信号か入力される。
Fourth Embodiment FIG. 13 shows an embodiment in which the swinging position of the rotor 77 is detected not by mechanical means but by electrical means. Seven sensor magnetic circuits are connected to the rotor 77, and a sensor magnetic circuit 83 is also fixed to the stator 81 side. A sensor coil 85 is attached to the stator side magnetic circuit 83. This sensor coil 85 has a processing circuit 8
A reference signal is input from 7.

ロータ77の揺動によりステータ側センサ用磁気回路8
3とロータ側センサ用磁気回路79の磁気抵抗が変化し
、センサコイル85から出力される信号に基準信号に対
して位相変化が生しる。この信号を処理回路87てレゾ
ルバと同様な原理を用いて処理することによりロータ7
7の揺動位置情報を検出することが出来る。
Due to the swinging of the rotor 77, the stator side sensor magnetic circuit 8
3 and the magnetic resistance of the rotor-side sensor magnetic circuit 79 changes, causing a phase change in the signal output from the sensor coil 85 with respect to the reference signal. By processing this signal in a processing circuit 87 using the same principle as a resolver, the rotor 7
7 swing position information can be detected.

本実施例においても、上記各実施例と同様にロータの揺
動運動情報を利用して、トルクの発生が最適となるよう
に励磁位相を制御することにより、より大トルクを発生
することが出来、かつ速度制御、位置制御など精密が制
御が可能となる。
In this embodiment, as in the above-mentioned embodiments, a larger torque can be generated by controlling the excitation phase so as to optimize torque generation using rotor oscillation motion information. , and allows precise control such as speed control and position control.

第5実施例 第14図には、機械的手段によらず電気的手段によって
、ロータ89の揺動位置を検出する実施例が示されてい
る。本実施例では、ロータ89側センサリング91と、
ステータ93側に取り付けられた4個のギャップセンサ
95によってギャップを測定しその測定値より処理回路
97で暗算を行い、ロータ89の揺動位置を算出する。
Fifth Embodiment FIG. 14 shows an embodiment in which the swinging position of the rotor 89 is detected not by mechanical means but by electrical means. In this embodiment, a rotor 89 side sensor ring 91,
Four gap sensors 95 attached to the stator 93 side measure the gap, and a processing circuit 97 performs mental calculations based on the measured values to calculate the swinging position of the rotor 89.

本実施例においても上記各実施例と同様な効果を得るこ
とが出来る。
In this embodiment as well, the same effects as in each of the above embodiments can be obtained.

次に説明する各実施例は実際の可変空隙形モータの制御
装置の例であり、第15図乃至第17図を用いて説明す
る。
Each of the embodiments described below is an example of an actual control device for a variable gap type motor, and will be explained using FIGS. 15 to 17.

なお、第1実施例と同構成部分については図面に同符号
を付して説明を省略する。
Note that the same reference numerals are given to the same components as in the first embodiment in the drawings, and the explanation thereof will be omitted.

第6実施例 第15図は第6実施例の制御装置99の構成を示すブロ
ック図である。この制御装置99は、可変空隙形モータ
3に取り付けられたロータ揺動位置検出器5の出力であ
るロータ揺動位置情報と、この出力をもとにロータ揺動
速度検出手段11から出力されるロータ揺動速度情報を
マイクロプロセッサ101に入力し、マイクロプロセッ
サ101上のソフトウェア処理により、駆動トルクの励
磁中心を算出する。さらにロータ揺動速度と駆動トルク
の情報により励磁中心を補正し、その励磁中心に対応す
る励磁パターン47を配列から取り出し多相電流駆動手
段17に出力する。
Sixth Embodiment FIG. 15 is a block diagram showing the configuration of the control device 99 of the sixth embodiment. This control device 99 includes rotor swing position information which is the output of the rotor swing position detector 5 attached to the variable gap motor 3 and output from the rotor swing speed detection means 11 based on this output. The rotor swing speed information is input to the microprocessor 101, and the excitation center of the drive torque is calculated by software processing on the microprocessor 101. Further, the excitation center is corrected based on the rotor swing speed and drive torque information, and the excitation pattern 47 corresponding to the excitation center is taken out of the array and output to the multiphase current drive means 17.

またマイクロプロセッサ101て設定された駆動トルク
指令49を多相電流駆動手段17の各相共通の電流値と
して入力する。
Further, the drive torque command 49 set by the microprocessor 101 is inputted as a current value common to each phase of the multiphase current drive means 17.

この第6実施例では、第1図の励磁中心算出手段9と、
駆動トルク・駆動方向設定手段17と、励磁パターン発
生手段15と、がマイクロプロセッサ101に含まれた
ソフトウェアサーボの例であり、ハードウェアが簡単と
なるがマイクロプロセッサ101に大きな処理能力が要
求される。
In this sixth embodiment, the excitation center calculation means 9 of FIG.
This is an example of a software servo in which the drive torque/drive direction setting means 17 and the excitation pattern generation means 15 are included in the microprocessor 101, and although the hardware is simple, the microprocessor 101 is required to have a large processing capacity. .

従って、本実施例によれば、ロータ揺動位置検出手段5
によって検出されたロータの揺動位置情報から励磁位相
を一定に保つようなステータ21の励磁中心がマイクロ
プロセッサ101により算出される。さらにマイクロプ
ロセッサ101はステータ21の励磁パターンを定める
Therefore, according to this embodiment, the rotor swing position detection means 5
The microprocessor 101 calculates the excitation center of the stator 21 that keeps the excitation phase constant from the rotor rocking position information detected by the microprocessor 101. Furthermore, the microprocessor 101 determines the excitation pattern of the stator 21.

この定められた励磁パターンによって多相電流駆動手段
17は複数の巻線を励磁する。
The multiphase current driving means 17 excites a plurality of windings according to the determined excitation pattern.

本実施例によれば、ロータの揺動運動情報を利用して、
トルクの発生が最適となるように励磁位相を制御するこ
とにより、より大トルクを発生することが出来、かつ速
度制御、位置制御など精密が制御が可能となる。
According to this embodiment, using the rotor oscillation motion information,
By controlling the excitation phase so that torque generation is optimal, it is possible to generate larger torque, and it is also possible to precisely control speed control, position control, etc.

さらに、マイクロプロセッサ101を用いることにより
ハードウェアか簡単になる。
Furthermore, using the microprocessor 101 simplifies the hardware.

第7実施例 第16図は第7実施例の制御装置103の構成を示すブ
ロック図である。この第7実施例では、駆動トルク・駆
動方向設定手段7を除いてすべてハードウェアによって
構成されている。
Seventh Embodiment FIG. 16 is a block diagram showing the configuration of the control device 103 of the seventh embodiment. In this seventh embodiment, everything except the drive torque/drive direction setting means 7 is constructed by hardware.

励磁中心の算出は、ロータ揺動速度検出手段1コの出力
と、この出力を速度情報に変換する補正器105に入力
し、揺動速度による補正を加えた励磁位相と、マイクロ
プロセッサ109から出力される駆動トルク出力とをも
とに励磁位相の補正量を算出する補正器111の出力で
ある励信相補正量を、駆動方向情報を考慮して加算する
加算器113によって行われる。
The excitation center is calculated by inputting the output of one rotor oscillation speed detection means, the excitation phase corrected by the oscillation speed, which is input into the corrector 105 that converts this output into speed information, and output from the microprocessor 109. This is performed by an adder 113 that adds the excitation phase correction amount, which is the output of the corrector 111, which calculates the excitation phase correction amount based on the drive torque output.

従って、励磁中心の算出手段と励磁中心補正手段は一体
となって、加算器113、補正器111、補正器105
により構成される。
Therefore, the excitation center calculation means and the excitation center correction means are integrated into the adder 113, the corrector 111, and the corrector 105.
Consisted of.

本実施例の構成は、ハードウェアによって補正を行って
いるので高速ではあるが、補正するデータは非線形特性
を示すのでハードウェアが複雑になるという問題がある
The configuration of this embodiment is high-speed because the correction is performed by hardware, but there is a problem in that the data to be corrected exhibits nonlinear characteristics, making the hardware complicated.

加算器113の出力である励磁データは、各巻線の励磁
パターンを記憶している波形メモリのアドレスとして出
力され、各相の励磁パターンは波形メモリのデータ線か
ら多相電流駆動手段17に出力される。各相の選択は相
選択信号発生器117の信号を波形メモリ115および
多相電流駆動手段17に入力することにより行われる。
The excitation data that is the output of the adder 113 is output as an address of the waveform memory that stores the excitation pattern of each winding, and the excitation pattern of each phase is output from the data line of the waveform memory to the multiphase current driving means 17. Ru. Selection of each phase is performed by inputting a signal from the phase selection signal generator 117 to the waveform memory 115 and the multiphase current driving means 17.

ここでは、波形メモリ115と相選択信号発生器117
が励磁パターン発生手段15に相当する。
Here, the waveform memory 115 and the phase selection signal generator 117
corresponds to the excitation pattern generating means 15.

なお、ここでは、マイクロプロセッサ109は駆動トル
クと駆動方向を出力しているだけだが、ロータ揺動位置
検出手段5の出力とロータ揺動速度検出手段11の出力
を入力すれば、速度制御、位置制御などの精密な制御を
行うことが出来る。
Note that here, the microprocessor 109 only outputs the drive torque and drive direction, but if the output of the rotor swing position detection means 5 and the output of the rotor swing speed detection means 11 are input, it can perform speed control and position control. It is possible to perform precise control such as control.

従って、本実施例によれば、上記各実施例と同様な効果
を得ることが出来る。
Therefore, according to this embodiment, the same effects as those of the above embodiments can be obtained.

第8実施例 第17図には第8実施例の制御装置119の構成が示さ
れている。この第8実施例では、励磁中心算出手段9と
励磁中心補正手段]3の部分(補正器105、補正器1
11)と相選択信号発生の機能をD S P (Dfg
ital Signal Processer) 12
1によって置き換えた構成である。
Eighth Embodiment FIG. 17 shows the configuration of a control device 119 of an eighth embodiment. In this eighth embodiment, the excitation center calculating means 9 and the excitation center correcting means]3 (corrector 105, corrector 1
11) and phase selection signal generation function DSP (Dfg
ital Signal Processor) 12
This is the configuration replaced by 1.

これにより、高速性を必要とされる補正計算が高速演算
可能なりSPによって行われるので、ハードウェアが簡
単になるとともにマイクロプロセッサの負担を軽減する
ことが出来る。
As a result, correction calculations that require high-speed performance are performed by SPs capable of high-speed calculations, which simplifies the hardware and reduces the burden on the microprocessor.

なお、制御装置の構成には、この他にも種々の形態が考
えられるが、先に述べた基本構成要素の機能の変更によ
り本発明の効力が失われることはないことを言うまでも
ない。
Although various other configurations of the control device are possible, it goes without saying that the effect of the present invention will not be lost by changing the functions of the basic components described above.

[発明の効果コ 以上説明したように、本発明に係る可変空隙形モータの
制御装置は、ロータの揺動運動情報を利用しトルクの発
生が最適となるように励磁制御することにより、より大
トルクが発生可能で、かつ速度制御、位置制御の精密な
制御が可能で、可変空隙形モータをサーボアクチュエー
タとして利用することが出来るという優れた効果が得ら
れる。
[Effects of the Invention] As explained above, the control device for a variable air gap type motor according to the present invention can achieve greater torque generation by controlling excitation to optimize torque generation using rotor oscillation motion information. The excellent effects of being able to generate torque, precisely controlling speed and position, and using the variable gap type motor as a servo actuator can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図乃至第10図は本発明に係る可変空隙形モータの
制御装置の実施例を示し第1図は可変空隙形モータの制
御装置の実施例の基本構成を示すブロック図、第2図は
可変空隙形モータの構成を示す断面図、第3図は第ロー
タ揺動速度検出手段の構成を示すブロック図、第4図は
ロータ揺動速度検出手段の他の例を示すブロック図、第
5図は可変空隙形モータの励磁位相を示す説明図、第6
図は励磁位相と出力トルクの関係を示す線図、第7図は
ロータ揺動速度と最適励磁位相の関係を示す線図、第8
図は励磁電流と最適励磁位相の関係を示す線図、第9図
は励磁パターン発生方法を示した図、第10図は多相電
流駆動手段を示すブロック図、第11図は第2実施例の
可変空隙形モータとモータ揺動位置検出手段の他の例を
示す断面図、第12図は第3実施例の可変空隙形モータ
とモータ揺動位置検出手段の他の例を示す断面図、第1
3図は第4実施例の可変空隙形モータとモータ揺動位置
検出手段の他の例を示す断面図、第14図は第5実施例
のロータ揺動位置検出手段の他の例を示す断面図、第1
5図は第6実施例の本発明に係る可変空隙形モータの制
御装置の実際の例を示すブロック図、第16図は第7実
施例の実際の可変空隙形モータの他の例を示すブロック
図、第17図は第8実施例の実際の可変空隙形モータの
例を示すブロック図、第18図(a)乃至第21図は従
来の可変空隙形モータの制御装置を示し第18図(a)
は三相電源が投入されて駆動されるモータを示す平面図
、第18図(b)は第18図(a)に示される電源のパ
ターンを示す線図、第19図は従来の可変空隙形モータ
の制御装置を示すブロック図、第20図は従来の可変空
隙形モータを示す断面図、第21図は従来の可変空隙形
モータの制御装置の構成を示すブロック図である。 1.99.103.119 ・・制御装置(可変空隙形モータの制御装置)3.53
.67・・・可変空隙形モータ5・・・ロータ揺動位置
検出手段 7・・・駆動トルク・駆動方向設定手段9・・・励磁中
心算出手段 11・・・ロータ揺動速度検出手段 13・・・励磁中心補正手段 15・・・励磁パターン発生手段 17・・・多相電流駆動手段 21.61.71.81.93・・・ステータ23.6
3.71.77.89・・・ロータ25a、25b、2
5c 65a、65b、65 c −・・転動手段7’3a、
73b、73c 101・・・マイクロプロセッサ
1 to 10 show an embodiment of a control device for a variable gap motor according to the present invention. FIG. 1 is a block diagram showing the basic configuration of an embodiment of the control device for a variable gap motor. FIG. 3 is a block diagram showing the structure of the rotor swing speed detection means; FIG. 4 is a block diagram showing another example of the rotor swing speed detection means; FIG. The figure is an explanatory diagram showing the excitation phase of a variable air gap type motor.
Figure 7 is a diagram showing the relationship between excitation phase and output torque, Figure 7 is a diagram showing the relationship between rotor rocking speed and optimum excitation phase, and Figure 8 is a diagram showing the relationship between rotor swing speed and optimal excitation phase.
The figure is a diagram showing the relationship between the excitation current and the optimum excitation phase, Fig. 9 is a diagram showing the excitation pattern generation method, Fig. 10 is a block diagram showing the multiphase current driving means, and Fig. 11 is the second embodiment. FIG. 12 is a cross-sectional view showing another example of the variable gap type motor and motor swing position detection means of the third embodiment; 1st
3 is a sectional view showing another example of the variable gap type motor and motor swing position detection means of the fourth embodiment, and FIG. 14 is a cross section showing another example of the rotor swing position detection means of the fifth embodiment. Figure, 1st
FIG. 5 is a block diagram showing an actual example of a control device for a variable air gap motor according to the sixth embodiment of the present invention, and FIG. 16 is a block diagram showing another example of an actual variable air gap motor according to the seventh embodiment. 17 is a block diagram showing an example of an actual variable gap type motor according to the eighth embodiment, and FIGS. 18(a) to 21 show conventional control devices for variable gap type motors. a)
18(b) is a diagram showing the power supply pattern shown in FIG. 18(a), and FIG. 19 is a conventional variable gap type motor. FIG. 20 is a sectional view showing a conventional variable gap type motor, and FIG. 21 is a block diagram showing the configuration of a conventional variable gap type motor control device. 1.99.103.119 ...Control device (control device for variable gap type motor) 3.53
.. 67...Variable air gap type motor 5...Rotor swing position detection means 7...Drive torque/drive direction setting means 9...Excitation center calculation means 11...Rotor swing speed detection means 13... - Excitation center correction means 15...Excitation pattern generation means 17...Multiphase current drive means 21.61.71.81.93...Stator 23.6
3.71.77.89...Rotor 25a, 25b, 2
5c 65a, 65b, 65c ---Rolling means 7'3a,
73b, 73c 101...Microprocessor

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)複数の巻線により回転磁界を発生するステータと
、このステータと異なる中心軸を有し前記ステータの回
転磁界により揺動運動を行うロータと、前記揺動運動を
行うロータと接触し前記ロータの揺動運動を減速した回
転を発生する転動手段とからなる可変空隙形モータを制
御する可変空隙形モータの制御装置において、 前記可変空隙形モータのロータの揺動位置を検出するロ
ータ揺動位置検出手段と、 前記ロータ揺動位置検出手段により、前記ステータの励
磁中心を算出すると共に前記ステータの前記各巻線の電
流パターンを決定する制御部と、前記制御部の出力によ
り前記ステータの前記各巻線を所定の電流値で励磁する
多相電流駆動手段と、 を備えたことを特徴とする可変空隙形モータの制御装置
(1) A stator that generates a rotating magnetic field by a plurality of windings, a rotor that has a different central axis from the stator and that performs an oscillating motion due to the rotating magnetic field of the stator, and a rotor that is in contact with the rotor that performs the oscillating motion and that A control device for a variable gap type motor that controls a variable gap type motor comprising a rolling means that generates rotation by decelerating the oscillating motion of the rotor, a rotor oscillation device for detecting a oscillating position of a rotor of the variable gap type motor. a control section that calculates the excitation center of the stator and determines a current pattern of each of the windings of the stator using the rotor swing position detection means; A control device for a variable air gap motor, comprising: multiphase current drive means for exciting each winding with a predetermined current value.
(2)前記多相電流駆動手段は各相独立の励磁パターン
入力と各相共通の駆動電流振幅入力の2系統を有し、各
相の励磁電流は前記励磁パターン入力と前記駆動電流振
幅入力を乗算することによって決定することを特徴とす
る請求項(1)記載の可変空隙形モータの制御装置。
(2) The multiphase current drive means has two systems: an excitation pattern input independent of each phase and a drive current amplitude input common to each phase, and the excitation current of each phase is generated by inputting the excitation pattern input and the drive current amplitude input. 2. The control device for a variable gap type motor according to claim 1, wherein the control device determines by multiplication.
(3)モータの駆動トルクと駆動方向設定する駆動トル
ク・駆動方向設定手段を設けて、駆動トルク・駆動方向
設定手段により設定された駆動方向に基づき励磁中心を
算出することを特徴とする請求項(1)記載の可変空隙
形モータの制御装置。
(3) A claim characterized in that a drive torque/drive direction setting means for setting the drive torque and drive direction of the motor is provided, and the excitation center is calculated based on the drive direction set by the drive torque/drive direction setting means. (1) A control device for a variable gap type motor as described in (1).
(4)前記ロータ揺動位置検出手段の出力により、前記
ステータの励磁中心を算出する励磁中心算出手段と、 前記励磁中心算出手段の出力により、ステータの各巻線
電流パターンを決定する励磁パターン発生手段と、 前記ロータ揺動位置検出手段の出力によりロータ揺動速
度を検出するロータ揺動速度検出手段と、前記ロータ揺
動速度検出手段の出力と駆動トルク・駆動方向設定手段
の駆動トルク出力により前記励磁中心算出手段の出力に
補正を加える励磁中心補正手段を備えたことを特徴とす
る可変空隙形モータの制御装置。
(4) excitation center calculation means for calculating the excitation center of the stator based on the output of the rotor swing position detection means; excitation pattern generation means for determining each winding current pattern of the stator based on the output of the excitation center calculation means; and a rotor swing speed detection means for detecting the rotor swing speed based on the output of the rotor swing position detection means; 1. A control device for a variable air gap type motor, comprising an excitation center correction means for correcting the output of the excitation center calculation means.
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