JPH04308490A - 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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- JPH04308490A JPH04308490A JP3100421A JP10042191A JPH04308490A JP H04308490 A JPH04308490 A JP H04308490A JP 3100421 A JP3100421 A JP 3100421A JP 10042191 A JP10042191 A JP 10042191A JP H04308490 A JPH04308490 A JP H04308490A
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- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 12
- 230000005291 magnetic effect Effects 0.000 claims description 17
- 230000004907 flux Effects 0.000 claims description 16
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical group [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 7
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 239000003302 ferromagnetic material Substances 0.000 description 1
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
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）・（ｄ
Ｂ（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
＊（Ｉｏ ±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１５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）・（ｄ
Ｂ（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
＊（Ｉｏ ±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１５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Ｖｓ 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１
８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Ｖｓ 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１
８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。
、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
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
【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、１
８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、１
８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。
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 true JPH04308490A (ja) | 1992-10-30 |
| JP3183409B2 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 |
|---|---|---|---|---|
| JP2018098934A (ja) * | 2016-12-14 | 2018-06-21 | 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 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR3039340B1 (fr) * | 2015-07-23 | 2019-07-12 | Bubendorff | Dispositif de freinage et d'immobilisation d'un rotor d'une machine tournante synchrone. |
| ES2883224T3 (es) * | 2016-02-04 | 2021-12-07 | Elero Gmbh | Dispositivo de accionamiento |
-
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 |
|---|---|---|---|---|
| JP2018098934A (ja) * | 2016-12-14 | 2018-06-21 | 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 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3183409B2 (ja) | 2001-07-09 |
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