JPH11248568A - Torque detector for induction motor - Google Patents

Torque detector for induction motor

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Publication number
JPH11248568A
JPH11248568A JP5311798A JP5311798A JPH11248568A JP H11248568 A JPH11248568 A JP H11248568A JP 5311798 A JP5311798 A JP 5311798A JP 5311798 A JP5311798 A JP 5311798A JP H11248568 A JPH11248568 A JP H11248568A
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JP
Japan
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torque
output
current
current sensor
induction motor
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Application number
JP5311798A
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Japanese (ja)
Inventor
Akihiko Morikawa
明彦 森川
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Omron Corp
Original Assignee
Omron Corp
Omron Tateisi Electronics Co
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To detect a torque with good sensitivity and linearity by measuring a primary current of an induction motor. SOLUTION: A sine wave AC of the same frequency, phase, and amplitude as the output of a current sensor A in a torque which is a reference is outputted from a sine wave AC oscillator 12, and a difference from the output of the current sensor A is taken by a subtractor 13 for detection/rectification, so that a torque change is detected as a vector difference between a primary current of the torque which is a reference and a primary current at torque change.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、誘導電動機のトル
ク変化を検出するトルク検出装置に関し、さらに詳しく
は、誘導電動機の1次電流(電源電流)を検出すること
で、誘導電動機の2次電流の変化に比例した信号を算出
し、結果的に誘導電動機の負荷トルクの変化に比例した
信号を出力するようにした誘導電動機のトルク検出装置
に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a torque detector for detecting a change in torque of an induction motor, and more particularly, to a secondary current of an induction motor by detecting a primary current (power supply current) of the induction motor. The present invention relates to a torque detection device for an induction motor, which calculates a signal proportional to a change in the output torque, and outputs a signal proportional to a change in the load torque of the induction motor.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、誘導電動機のトルクを検出する方
法としては、電動機軸にトルクセンサを設置して軸に加
わるトルクを検出する方法や、電動機の入力電流や有効
電力を、電流計、電力計で検出し、電動機負荷トルクを
計算する方法などがあり、これらのなかで、電流計測に
よるトルク推定は、最も低コストで手軽な方法として広
く行われている。
2. Description of the Related Art Conventionally, as a method of detecting the torque of an induction motor, a method of installing a torque sensor on a motor shaft to detect a torque applied to the shaft, a method of measuring an input current or active power of the motor by an ammeter, There is a method of calculating the motor load torque by detecting with a meter, and among these methods, the torque estimation by current measurement is widely performed as the lowest cost and simple method.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、誘導電
動機の1次電流I1-1は、後述の図2に示されるよう
に、トルクに関係の無い1次励磁電流I0と、トルクに
ほぼ比例する1次負荷電流I1-1の合成電流であり、
分離して検出することはできない。また、一般に1次励
磁電流I0は大きく、全負荷状態でも1次電流I1-1の半
分程度を占め、1次励磁電流I0と1次負荷電流I1-1
との位相差が約90°あるため、1次電流の振幅(実効
値など)検出によるトルク推定は、感度が小さく、直線
性が悪いという問題点がある。
[SUMMARY OF THE INVENTION However, the primary current I 1-1 of the induction motor, as shown in FIG. 2 described later, the primary excitation current I 0 unrelated to torque substantially proportional to the torque Is the composite current of the primary load current I 1-1
It cannot be detected separately. In general, the primary exciting current I 0 is large and occupies about half of the primary current I 1-1 even in a full load state, and the primary exciting current I 0 and the primary load current I 1−1
Is about 90 °, the torque estimation by detecting the amplitude (effective value or the like) of the primary current has a problem that sensitivity is small and linearity is poor.

【0004】本発明は、上述の点に鑑みて為されたもの
であって、感度が高く、直線性がよい電流計測によるト
ルク検出装置を提供することを目的とする。
[0004] The present invention has been made in view of the above points, and has as its object to provide a torque detection device that measures current with high sensitivity and good linearity.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明では、上述の目的
を達成するために、次のように構成している。
In order to achieve the above-mentioned object, the present invention is configured as follows.

【0006】すなわち、本発明は、後述するように、誘
導電動機を、ある負荷トルクで運転させたときの1次電
流のべクトルと、トルクが変化したときの1次電流ベク
トルとのベクトル差は、誘導電動機の2次電流およびト
ルク変化に比例するという現象を利用してトルクを検出
するものであり、以下のような構成を有する。
That is, according to the present invention, as will be described later, the vector difference between the primary current vector when the induction motor is operated at a certain load torque and the primary current vector when the torque changes. The torque is detected by utilizing a phenomenon that the torque is proportional to a secondary current and a torque change of the induction motor, and has the following configuration.

【0007】すなわち、請求項1の本発明の誘導電動機
のトルク検出装置は、誘導電動機の1次電流を検出する
電流センサの出力に基づいて、或るトルクを基準とした
トルク変化を検出する誘導電動機のトルク検出装置であ
って、前記或るトルクにおける電流センサの基準出力
と、トルクが変化したときの電流センサの検出出力とに
基づいて、1次電流のベクトル差として前記トルク変化
を検出するものである。
That is, according to the first aspect of the present invention, there is provided an induction motor torque detecting device for detecting a torque change based on a certain torque based on an output of a current sensor for detecting a primary current of the induction motor. A torque detection device for an electric motor, wherein the torque change is detected as a primary current vector difference based on a reference output of a current sensor at the certain torque and a detection output of the current sensor when the torque changes. Things.

【0008】請求項2の本発明の誘導電動機のトルク検
出装置は、請求項1の構成において、前記或るトルクに
おける電流センサの基準出力に相当する出力を与える出
力手段を備えている。
According to a second aspect of the present invention, there is provided an induction motor torque detecting apparatus according to the first aspect, further comprising an output means for providing an output corresponding to a reference output of the current sensor at the certain torque.

【0009】請求項3の本発明の誘導電動機のトルク検
出装置は、請求項2の構成において、前記出力手段は、
前記或るトルクにおける電流センサからの基準出力と同
一の周波数、位相および振幅の正弦波交流を出力する正
弦波交流発振器を備えている。
According to a third aspect of the present invention, in the torque detecting device for an induction motor according to the second aspect, the output means includes:
A sine wave AC oscillator that outputs a sine wave AC having the same frequency, phase, and amplitude as the reference output from the current sensor at the certain torque.

【0010】請求項4の本発明の誘導電動機のトルク検
出装置は、請求項2の構成において、前記出力手段は、
前記或るトルクにおける電流センサからの基準出力と同
一の周波数および位相の正弦波交流を出力する電圧制御
発振器と、前記或るトルクにおける電流センサからの基
準出力の振幅と同一の直流出力を与えるサンプルホール
ド回路とを備えている。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided an induction motor torque detecting device according to the second aspect, wherein the output means includes:
A voltage-controlled oscillator that outputs a sine wave alternating current having the same frequency and phase as the reference output from the current sensor at the certain torque, and a sample that provides the same DC output as the amplitude of the reference output from the current sensor at the certain torque And a hold circuit.

【0011】請求項5の本発明の誘導電動機のトルク検
出装置は、請求項2ないし4のいずれかの構成におい
て、前記或るトルクを基準としたトルク変化の方向を判
別する判別手段を備え、該判別手段は、前記出力手段の
出力を移相する移相回路と、この移相回路の出力と電流
センサの検出出力とを乗算する乗算器と、乗算器の出力
の平均値を算出する平均値算出回路とを有している。
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided an induction motor torque detecting apparatus according to any one of the second to fourth aspects, further comprising a determining means for determining a direction of a torque change based on the certain torque. The discriminating means includes a phase shift circuit that shifts the output of the output means, a multiplier that multiplies the output of the phase shift circuit by a detection output of the current sensor, and an average that calculates an average value of the output of the multiplier. A value calculation circuit.

【0012】請求項1の本発明の誘導電動機のトルク検
出装置によれば、或るトルクにおける電流センサの基準
出力と、トルクが変化したときの電流センサの検出出力
とに基づいて、1次電流のベクトル差としてトルク変化
を検出するので、直線性および感度よくトルクを検出す
ることができる。
According to the torque detection device for an induction motor of the present invention, the primary current is determined based on the reference output of the current sensor at a certain torque and the detection output of the current sensor when the torque changes. Since the change in torque is detected as the vector difference of, the torque can be detected with high linearity and sensitivity.

【0013】請求項2の本発明の誘導電動機のトルク検
出装置によれば、電流センサの基準出力に相当する出力
を与える出力手段を備えているので、出力手段の出力と
電流センサの検出出力とに基づいて、トルク変化を容易
に検出できることになる。
According to the second aspect of the present invention, the torque detecting device for an induction motor includes an output means for providing an output corresponding to the reference output of the current sensor. , The torque change can be easily detected.

【0014】請求項3の本発明の誘導電動機のトルク検
出装置によれば、或るトルクにおける電流センサからの
基準出力と同一の周波数、位相および振幅の正弦波交流
を出力する正弦波交流発振器を備えているので、この正
弦波交流と電流センサの検出出力との差動出力としてト
ルク変化を検出できることになる。
According to the third aspect of the present invention, there is provided a sine wave AC oscillator for outputting a sine wave AC having the same frequency, phase and amplitude as a reference output from a current sensor at a certain torque. As a result, a torque change can be detected as a differential output between the sine wave AC and the detection output of the current sensor.

【0015】請求項4の本発明の誘導電動機のトルク検
出装置によれば、或るトルクにおける電流センサからの
基準出力と同一の周波数および位相の正弦波交流を出力
する電圧制御発振器と、或るトルクにおける電流センサ
からの基準出力の振幅と同一の直流出力を与えるサンプ
ルホールド回路とを備えているので、正弦波交流、電流
センサの検出出力およびサンプルホールド回路の直流出
力とから1次電流のベクトル差を算出することができ
る。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a voltage detecting oscillator for outputting a sine wave alternating current having the same frequency and phase as a reference output from a current sensor at a certain torque. A sample-and-hold circuit for providing the same DC output as the amplitude of the reference output from the current sensor in torque, so that a vector of the primary current is obtained from the sine wave AC, the detection output of the current sensor, and the DC output of the sample-and-hold circuit. The difference can be calculated.

【0016】請求項5の本発明の誘導電動機のトルク検
出装置によれば、或るトルクを基準としたトルク変化の
方向を判別する判別手段を備えているので、或るトルク
を基準として、トルク変化が増加であるか減少であるか
を検出できることになる。
According to the torque detecting device for an induction motor of the present invention, since the discriminating means for discriminating the direction of the torque change based on a certain torque is provided, the torque can be determined based on the certain torque. Whether the change is an increase or a decrease can be detected.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】以下、図面によって本発明の実施
の形態について詳細に説明する。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

【0018】図1は、本発明の一つの実施の形態に係る
誘導電動機のトルク検出装置を設置した状態を示す図で
あり、1は誘導電動機(以下「モータ」という)であ
り、3はモータ1の電源であって、例えば、商用電源ま
たはインバータ装置である。
FIG. 1 is a view showing a state in which a torque detecting device for an induction motor according to one embodiment of the present invention is installed, 1 is an induction motor (hereinafter referred to as “motor”), and 3 is a motor. The first power supply is, for example, a commercial power supply or an inverter device.

【0019】Aは、モータ1に電力を供給して運転させ
たときの、モータ交流電流を検出するための電流センサ
であり、この電流センサAはモータ交流電流を交流のま
ま検出するセンサであればなんでもよく、例えばカレン
トトランス(CT)や磁束検出型電流センサ、抵抗器な
どを使用することができる。
A is a current sensor for detecting a motor AC current when the motor 1 is operated by supplying power thereto. The current sensor A is a sensor for detecting the motor AC current as it is. Anything may be used, for example, a current transformer (CT), a magnetic flux detection type current sensor, a resistor, or the like can be used.

【0020】また電流センサAの設置場所は、モータ1
と電源3の中間部である電線部4だけでなく、電源3の
内部にあってもよい。
The installation location of the current sensor A is
It may be inside the power source 3 as well as the wire portion 4 which is an intermediate portion between the power source 3 and the power source 3.

【0021】本発明に係るトルク検出装置2は、電流セ
ンサAの出力からモータの2次電流の変化やトルク(負
荷トルク、発生トルク)の変化を検出するものであっ
て、その正面パネル55でモータ1のトルク変化を表示
し、増減方向表示56でトルクが或るトルクを基準にし
て増加しているか減少しているかを表示するようになっ
ている。
The torque detecting device 2 according to the present invention detects a change in the secondary current of the motor and a change in torque (load torque, generated torque) from the output of the current sensor A. The change in the torque of the motor 1 is displayed, and an increase / decrease direction display 56 indicates whether the torque is increasing or decreasing based on a certain torque.

【0022】ここで、具体的な実施の形態の説明に先立
って本発明のトルク検出の原理について説明する。
Here, prior to the description of the specific embodiment, the principle of torque detection of the present invention will be described.

【0023】そのために、先ず、2次電流とトルクとが
比例する理由について説明する。
First, the reason why the secondary current is proportional to the torque will be described.

【0024】モータの発生トルクは、回転子電流(2次
電流)と、固定子磁束との間に働くローレンツ力であ
る。
The torque generated by the motor is Lorentz force acting between the rotor current (secondary current) and the stator magnetic flux.

【0025】ところで、固定子磁束は、固定子巻線(1
次巻線)によって発生する磁束であり、固定子巻線は電
源に接続されているため、固定子磁束は電源電圧に釣り
合う逆起電力を発生させるに必要な量であるから、一定
である。なぜなら、固定子巻線の逆起電力は、レンツの
法則よりe=−(dφ/dt)である。
Incidentally, the stator magnetic flux is generated by the stator winding (1).
Secondary winding), and since the stator winding is connected to the power supply, the stator magnetic flux is constant because it is an amount necessary to generate a counter electromotive force that matches the power supply voltage. This is because the back electromotive force of the stator winding is e = − (dφ / dt) according to Lenz's law.

【0026】ところで、電源が商用電源である場合、電
圧および周波数が一定であるため、φは一定となり、ま
た、インバータ電源でモータを運転する場合、インバー
タは通常v/f=―定であり、この場合もφの大きさは
一定となるからである。
When the power source is a commercial power source, φ is constant because the voltage and frequency are constant, and when the motor is driven by the inverter power source, the inverter is usually v / f = -constant. Also in this case, the magnitude of φ is constant.

【0027】ローレンツ力は、磁束と電流が直交する場
合、一般式F=BIL(Fは力、Bは磁束密度、Iは電
流、Lは導線の有効長)で表されるが、誘導電動機の場
合、上式におけるLは回転子の長さや回転子の数で決定
されるため、個々のモータにおいて一定の値である。ま
た、Bは上述の理由で個々のモータにおいて一定であ
り、Iは2次電流(回転子電流)のことであるから、F
とIは比例することになり、つまり個々のモータにおい
て、トルクと2次電流は比例することになる。
The Lorentz force is represented by the general formula F = BIL (F is force, B is magnetic flux density, I is current, and L is the effective length of a conductor) when the magnetic flux and the current are orthogonal to each other. In this case, since L in the above equation is determined by the length of the rotor and the number of rotors, it is a constant value for each motor. Further, B is constant in each motor for the above-mentioned reason, and I is a secondary current (rotor current).
And I are proportional, that is, in each motor, the torque and the secondary current are proportional.

【0028】次に、図2のベクトル図を参照しながら本
発明のトルク検出原理の説明を行う。この図2では、1
相分の電流について記載しており、2次電流はすべて1
次に換算しており、また、1次鉄損、1次銅損、2次鉄
損、2次銅損および漏れリアクタンスは小さく、説明に
は不要であるので、ここでは、省略している。
Next, the principle of torque detection of the present invention will be described with reference to the vector diagram of FIG. In this FIG.
The current of each phase is described, and the secondary current is all 1
The primary iron loss, the primary copper loss, the secondary iron loss, the secondary copper loss, and the leakage reactance are small and unnecessary for the description, and are omitted here.

【0029】モータが完全に無負荷ですべりが0の状態
では、モータの1次電流(電源電流)は1次励磁電流I
0が流れるのみである。この1次励磁電流I0は、1次供
給電圧V1よりも90°位相が遅れる。
When the motor is completely unloaded and the slip is 0, the primary current (power supply current) of the motor is the primary exciting current I
Only 0 flows. The primary exciting current I 0 is delayed by 90 ° in phase from the primary supply voltage V 1 .

【0030】ここからトルクが加わると、すべりが発生
し、回転子に誘導起電力が発生し、2次電流I2-1が流
れる。この2次電流I2-1は、1次励磁電流I0からさら
に位相が90°遅れる。
When a torque is applied from this, slip occurs, an induced electromotive force is generated in the rotor, and a secondary current I2-1 flows. The secondary current I 2-1 further delayed in phase 90 ° from the primary excitation current I 0.

【0031】しかしながら、前述のとおり、磁束は一定
に保たれなければならないため、2次電流I2-1によっ
て発生した磁束を打ち消すような1次負荷電流I1-1
が2次電流I2-1と逆位相で流れる。そして、1次巻線
には、1次励磁電流I0と1次負荷電流I1-1の合成電
流である1次電流I1-1が流れる。
However, as described above, since the magnetic flux must be kept constant, the primary load current I 1−1 that cancels out the magnetic flux generated by the secondary current I 2-1 .
Flows out of phase with the secondary current I2-1 . Then, in the primary winding, the primary excitation current I 0 and the primary load current I 1 'which is a combined current of -1 primary current I 1-1 flows.

【0032】ここからモータの負荷トルクが増加した場
合、2次電流がより多く流れる。即ち、2次電流I2-1
はI2-2へ、1次負荷電流I1-1はI1-2へ、1次電
流I1-1はI1-2へと、それぞれ変化する。
From this, when the load torque of the motor increases, more secondary current flows. That is, the secondary current I 2-1
The to I 2-2, the primary load current I 1 '-1 are I 1' to the -2, primary current I 1-1 are to I 1-2, respectively, changes.

【0033】ここで、実際に直接測定できる電流は、I
1-1およびI1-2のみである。
Here, the current that can actually be measured directly is I
1-1 and I 1-2 only.

【0034】そして、1次電流I1-1と1次電流I1-2
ベクトル差(abの長さ)は、2次電流I2-1と2次電
流I2-2の大きさの差に等しい。よって、1次電流I1-1
と1次電流I1-2とのべクトル差は、2次電流の大きさ
の差に等しく、モータトルクの変化に等しいことが分か
る。
The vector difference (length of ab) between the primary current I 1-1 and the primary current I 1-2 is equal to the magnitude of the secondary current I 2-1 and the secondary current I 2-2 . Equal to the difference. Therefore, the primary current I 1-1
When vector difference mentioned the primary current I 1-2 is equal to the difference between the magnitude of the secondary current, it can be seen equal to the change in the motor torque.

【0035】図3は、モータ負荷トルクに対する、1次
電流の実効値と1次電流のべクトル差を描いたグラフの
一例である。
FIG. 3 is an example of a graph illustrating the effective value of the primary current and the vector difference of the primary current with respect to the motor load torque.

【0036】1次電流のべクトル差は、上述のように2
次電流の差に比例するため、モータ負荷トルクの変化と
比例する。
The vector difference of the primary current is 2 as described above.
Since it is proportional to the difference in the secondary current, it is proportional to the change in the motor load torque.

【0037】一方、1次電流の実効値は、図2より
{(1次励磁電流)2+(2次電流)21/2で表される
ため、モータ負荷トルクと比例関係にならず、図3のよ
うに、特に軽負荷時には感度が小さくなり、直線性も悪
い。さらにグラフの形状が1次励磁電流によって大きく
影響されるため、モータ個々のばらつきの影響を大きく
受けることになり、上述の従来例で説明したような問題
点を生じることになる。
On the other hand, since the effective value of the primary current is represented by {(primary exciting current) 2 + (secondary current) 2 } 1/2 in FIG. 2, it is not proportional to the motor load torque. As shown in FIG. 3, especially at a light load, the sensitivity becomes small and the linearity is poor. Further, since the shape of the graph is greatly affected by the primary excitation current, it is greatly affected by variations in the individual motors, which causes the problems as described in the above-described conventional example.

【0038】本発明は、1次電流のべクトル差は、2次
電流の差に比例するため、モータ負荷トルクの変化に比
例するという点に着目して為されたものであって、モー
タを、或るトルクで運転させたときの1次電流のべクト
ルを電気的手段で記憶しておき、これとトルクが変化し
たときの1次電流ベクトルとのベクトル差を演算してモ
ータのトルク変化を検出するものである。
The present invention focuses on the fact that the vector difference of the primary current is proportional to the change in the motor load torque because it is proportional to the difference in the secondary current. The vector of the primary current when the motor is operated at a certain torque is stored by an electrical means, and the vector difference between the vector and the primary current vector when the torque is changed is calculated to change the torque of the motor. Is to be detected.

【0039】以下、図面に基づいて具体的な実施の形態
について説明する。
Hereinafter, specific embodiments will be described with reference to the drawings.

【0040】(実施の形態1)図4は、本発明の実施の
形態1に係るトルク検出装置のブロック図であり、図1
に対応する部分には、同一の参照符号を付す。
(Embodiment 1) FIG. 4 is a block diagram of a torque detecting device according to Embodiment 1 of the present invention.
Are assigned the same reference numerals.

【0041】電流センサAは、モータに電源を供給する
電線4に流れる交流電流を検出するものであり、この電
流センサAの出力は、被測定電流に比例する形式のもの
であり、被測定電流と同じ周波数の正弦波交流である。
The current sensor A detects an alternating current flowing through the electric wire 4 for supplying power to the motor. The output of the current sensor A is of a type proportional to the current to be measured. It is a sine wave alternating current of the same frequency as.

【0042】11は電流センサAの出力信号を増幅し、
後段の回路のダイナミックレンジに対して適切な信号レ
ベルとするための増幅回路である。
11 amplifies the output signal of the current sensor A,
This is an amplifier circuit for setting a signal level appropriate for a dynamic range of a subsequent circuit.

【0043】12は、基準となる或るトルクにおける電
流センサAの基準出力に相当する正弦波交流を出力する
出力手段としての正弦波交流発振器であり、周波数、位
相、振幅を手動で可変できるものである。
Reference numeral 12 denotes a sine-wave AC oscillator as output means for outputting a sine-wave AC corresponding to the reference output of the current sensor A at a certain reference torque, which can manually change the frequency, phase, and amplitude. It is.

【0044】13は増幅回路11の出力信号から正弦波
交流発振器12の出力信号を減算する減算器である。
Reference numeral 13 denotes a subtracter for subtracting the output signal of the sine wave AC oscillator 12 from the output signal of the amplifier circuit 11.

【0045】14は検波回路または絶対値回路であり、
15は整流回路である。すなわち、減算器13の出力の
振幅に比例した直流信号を出力するものである。
Numeral 14 denotes a detection circuit or an absolute value circuit.
Reference numeral 15 denotes a rectifier circuit. That is, it outputs a DC signal proportional to the amplitude of the output of the subtractor 13.

【0046】図5は、図4の実施の形態の調整方法のフ
ローチャートの一例である。
FIG. 5 is an example of a flowchart of the adjustment method according to the embodiment of FIG.

【0047】操作者は、電流センサAを取り付け(ステ
ップ21)、モータ1を基準となる或る一定の負荷、好
ましくは軽負荷で運転させる(ステップ22)。つぎ
に、一定の負荷で運転させたまま、正弦波交流発振器1
2の周波数、振幅、位相を調整して、整流回路15の出
力が0となるようにする。このとき、正弦波交流発振器
12の出力は、基準となるトルクにおける電流センサA
の出力に対応した増幅回路11の出力と、周波数、振
幅、位相がすべて等しい正弦波交流信号となる(ステッ
プ23)。
The operator attaches the current sensor A (step 21) and operates the motor 1 with a certain reference load, preferably a light load (step 22). Next, while operating at a constant load, the sine wave AC oscillator 1
The output of the rectifier circuit 15 becomes zero by adjusting the frequency, amplitude, and phase of No. 2. At this time, the output of the sine wave AC oscillator 12 is the current sensor A at the reference torque.
(Step 23).

【0048】これで調整は完了し、ここからモータの負
荷トルクを変化させる(ステップ24)と、減算器13
の出力は、図2のべクトルabとなるので、このベクト
ルabの長さを検波回路14と整流回路15で求めるこ
とで、モータの負荷トルクに比例した信号を取り出すこ
とができる。
When the adjustment is completed, the load torque of the motor is changed (step 24).
Is obtained as the vector ab in FIG. 2. By obtaining the length of the vector ab by the detection circuit 14 and the rectification circuit 15, a signal proportional to the load torque of the motor can be extracted.

【0049】(実施の形態2)図6は、本発明の実施の
形態2に係るトルク検出装置のブロック図であり、上述
の実施の形態1に対応する部分には、同一の参照符号を
付す。
(Embodiment 2) FIG. 6 is a block diagram of a torque detecting device according to Embodiment 2 of the present invention. Parts corresponding to those of Embodiment 1 described above are denoted by the same reference numerals. .

【0050】この実施の形態は、負荷トルクの増減方向
を判別できるものであり、正弦波交流発振器12の調整
手順は、上述の実施の形態と同様に図5に示されてい
る。
In this embodiment, the direction in which the load torque increases / decreases can be determined, and the procedure for adjusting the sine wave AC oscillator 12 is shown in FIG. 5, as in the above-described embodiment.

【0051】この実施の形態は、モータを基準となる一
定の負荷に固定して正弦波交流発振器12の調整を行う
際、最も軽い負荷に固定できない場合に、この調整時の
負荷からトルクが増加したときにはプラスの出力を、減
少したときにはマイナスの出力を出せるようにしたもの
である。
In this embodiment, when adjusting the sine-wave AC oscillator 12 with the motor fixed to a fixed reference load, if the lightest load cannot be fixed, the torque increases from the load at the time of this adjustment. In this case, a positive output can be output when the output is reduced, and a negative output can be output when the output is reduced.

【0052】その理由は、図2を見れば分かる通り、負
荷トルクが増加すると、1次電流の位相は増加すること
は明らかである。なぜなら、モータが完全に無負荷のと
きには、一次電流の位相は、V1より90°位相が遅
れ、負荷が増加すると、一次電流の位相はV1に近づい
ていくがV1を超えることはない。よって一次電流の位
相の変化は0から90°であり、位相の進み遅れの判断
は可能である。
The reason is, as can be seen from FIG. 2, it is clear that the phase of the primary current increases as the load torque increases. Because, when the motor is completely unloaded, the phase of the primary current is delayed by 90 ° from V1, and as the load increases, the phase of the primary current approaches V1 but does not exceed V1. Therefore, the change in the phase of the primary current is from 0 to 90 °, and it is possible to determine whether the phase is advanced or delayed.

【0053】そこで、この実施の形態では、基準とした
トルクからのトルク変化の方向を判別する判別手段Bを
設け、この判別手段Bでは、正弦波交流発振器12の交
流信号を、+90°移相回路16にて位相を90°進
め、これと増幅回路11の交流信号を乗算器17で乗算
する。さらに平均値算出回路18にて平均値を求める
と、平均値算出回路18の出力は、正弦波交流発振器1
2の位相よりも増幅回路11の位相が進んだ場合はプラ
スとなり、遅れた場合はマイナスとなる。
Therefore, in this embodiment, a discriminating means B for discriminating the direction of the torque change from the reference torque is provided. In this discriminating means B, the AC signal of the sine wave AC oscillator 12 is shifted by + 90 °. The phase is advanced by 90 ° in the circuit 16, and this is multiplied by the AC signal of the amplifier circuit 11 in the multiplier 17. Further, when the average value is calculated by the average value calculation circuit 18, the output of the average value calculation circuit 18 is
If the phase of the amplifier circuit 11 is ahead of the phase of 2, the output becomes positive, and if it is delayed, the output becomes negative.

【0054】この乗算および平均値算出による正負の判
別について、さらに説明する。
The positive / negative discrimination by the multiplication and the average value calculation will be further described.

【0055】今、正弦波交流発振器12の出力に相当す
る正弦波をAsin(ωt)とし、増幅回路11の出力
に相当する周波数が等しく、位相が異なる正弦波をBs
in(ωt+θ)とすると、+90°移相回路16の出
力は、Asin(ωt)を+90°移相させるので、A
sin(ωt+90°)=Acos(ωt)となり、こ
れをBsin(ωt+θ)と乗算すると、 ABsin(ωt+θ)・cos(ωt) =(AB/2){sin(ωt+θ+ωt)+sin(ωt+θ−ωt)} ∵加法定理 =(AB/2){sin(2ωt+θ)+sinθ} となり、さらに平均すると、sin(2ωt+θ)は零
なので、(AB/2)sinθとなる。
Assume that a sine wave corresponding to the output of the sine wave AC oscillator 12 is Asin (ωt), and a sine wave having the same frequency corresponding to the output of the amplifier circuit 11 and having a different phase is Bs
Assuming that in (ωt + θ), the output of the + 90 ° phase shift circuit 16 shifts Asin (ωt) by + 90 °.
sin (ωt + 90 °) = Acos (ωt). By multiplying this by Bsin (ωt + θ), ABsin (ωt + θ) · cos (ωt) = (AB / 2) {sin (ωt + θ + ωt) + sin (ωt + θ−ωt)} The addition theorem = (AB / 2) {sin (2ωt + θ) + sinθ}, and on average, sin (2ωt + θ) is zero, so that (AB / 2) sinθ.

【0056】したがって、平均値算出回路18の出力
は、正弦波交流発振器12の位相よりも増幅回路11の
位相が進んだ場合(θ>0)はプラスとなり、遅れた場
合(θ<0)はマイナスとなる。
Therefore, the output of the average value calculation circuit 18 is positive when the phase of the amplifier circuit 11 is ahead of the phase of the sine wave AC oscillator 12 (θ> 0), and when the phase is delayed (θ <0). It will be negative.

【0057】19は符号判定回路であり、入力が正数の
とき+1を、負数のとき−1を出力する。20は乗算器
である。この乗算器20の出力は、その大きさは1次電
流のべクトル差の大きさとなり、符号は、正弦波交流発
振器12を調整したときの基準となるトルクから、トル
クが増加するとプラスであり、減少するとマイナスとな
る。
Reference numeral 19 denotes a sign determination circuit which outputs +1 when the input is a positive number and -1 when the input is a negative number. 20 is a multiplier. The magnitude of the output of the multiplier 20 is the magnitude of the vector difference of the primary current, and the sign is positive when the torque increases from the reference torque when the sine wave AC oscillator 12 is adjusted. , Decreasing it becomes negative.

【0058】なお、移相回路16は、+90°の移相で
あったけれども、一般式では、移相回路としては、(3
60k+90)度移相させるものであればよい。ただ
し、kは、0、正または負の整数である。この場合は、
上述の説明のとおり、トルクが基準トルクから増加する
と、平均値算出回路18の出力はプラスとなる。
Although the phase shift circuit 16 has a phase shift of + 90 °, the general formula is (3)
What is necessary is just to shift the phase by 60k + 90) degrees. Here, k is 0, a positive or negative integer. in this case,
As described above, when the torque increases from the reference torque, the output of the average value calculation circuit 18 becomes positive.

【0059】また、移相回路16は、−90°の移相、
つまり一般式では、(360k−90)度移相させる回
路であってもよい。この場合は、上述の説明とは逆に、
トルクが基準トルクから増加すると、平均値算出回路1
8の出力はマイナスとなり、減少するとプラスとなる。
(ただし、kは、0、正または負の整数である。) (実施の形態3)図7は、本発明の実施の形態3に係る
トルク検出装置のブロック図であり、上述の実施の形態
2に対応する部分には、同一の参照符号を付す。
The phase shift circuit 16 has a phase shift of -90 °,
That is, in the general formula, a circuit that shifts the phase by (360k-90) degrees may be used. In this case, contrary to the above description,
When the torque increases from the reference torque, the average value calculation circuit 1
The output of 8 becomes negative, and decreases when it becomes positive.
(However, k is 0, a positive or a negative integer.) (Embodiment 3) FIG. 7 is a block diagram of a torque detection device according to Embodiment 3 of the present invention, and is described in the above embodiment. 2 are denoted by the same reference numerals.

【0060】上述の各実施の形態では、正弦波交流発振
器12を手動で調整して、基準となる或る負荷トルクで
運転させたときの電流センサAの出力と、同じ振幅、周
波数および位相の正弦波交流信号を発生させておき、こ
れと任意のトルク運転時の電流センサA出力との差動出
力を求めたけれども、この実施の形態では、標本取り込
み信号(パルスなど)を入力するだけで発振器の調整が
自動で行えるようにしたものである。
In each of the above-described embodiments, the sine wave AC oscillator 12 is manually adjusted so that the output of the current sensor A when operating at a certain reference load torque has the same amplitude, frequency and phase. Although a sine wave AC signal was generated and a differential output between the sine wave AC signal and the output of the current sensor A during an arbitrary torque operation was obtained, in this embodiment, it is only necessary to input a sample capturing signal (such as a pulse). The oscillator can be automatically adjusted.

【0061】モータがシーケンサ等で運転されている場
合など、標本取り込み信号をシーケンサから受け取るこ
とで、本トルク検出装置が自動的にティーチングされ
て、基準となる或る負荷トルクで運転させたときの電流
センサAの出力と、同じ周波数および位相の正弦波交流
を出力するとともに、前記或る負荷トルクで運転させた
ときの電流センサAの振幅と同じ直流出力を出力する出
力手段Cを設けている。
When the sample receiving signal is received from the sequencer, for example, when the motor is operated by a sequencer or the like, the present torque detecting device is automatically taught and is operated when the motor is operated at a certain reference load torque. Output means C is provided that outputs a sine wave AC having the same frequency and phase as the output of the current sensor A, and outputs a DC output having the same amplitude as that of the current sensor A when operated at the certain load torque. .

【0062】図7において、サンプルホールド回路(S
/H)35および38は、標本取り込み信号がオンのと
きには入力された信号をそのまま出力し、標本取り込み
信号がオフのときには、オフされる直前の入力を出力す
る回路である。
In FIG. 7, the sample hold circuit (S
/ H) 35 and 38 are circuits that output the input signal as it is when the sample capturing signal is on, and output the input immediately before the sample capturing signal is off when the sample capturing signal is off.

【0063】先ず、標本取り込み信号がオンの時、すな
わち、ティーチング時の動作の説明を説明する。
First, a description will be given of the operation when the sample capturing signal is ON, that is, at the time of teaching.

【0064】この実施の形態では、図7において、乗算
器32―平均値算出回路34―サンプルホールド回路
(S/H)35―電圧制御発振器(VCO)36―+9
0°移相回路37―乗算器32のループは、いわゆる位
相差制御発振器(PLL)を構成しており、標本取り込
み時の増幅回路11の出力信号(交流)と同じ周波数、
位相をもち、振幅が単位振幅である正弦波交流を電圧制
御発振器(VCO)36から出力するものである。説明
のために、この部分のみを取り出したのが図8である。
In this embodiment, in FIG. 7, the multiplier 32-the average value calculating circuit 34-the sample / hold circuit (S / H) 35-the voltage controlled oscillator (VCO) 36- + 9 in FIG.
The loop of the 0 ° phase shift circuit 37 and the multiplier 32 constitutes a so-called phase difference controlled oscillator (PLL), and has the same frequency as the output signal (AC) of the amplifier circuit 11 at the time of sampling.
A sine wave alternating current having a phase and an amplitude of a unit amplitude is output from a voltage controlled oscillator (VCO) 36. FIG. 8 shows only this portion taken out for explanation.

【0065】電圧制御発振器(VCO)36は、入力が
正のときは周波数が増加し位相を進め、入力が負のとき
は周波数が減少し位相を遅らす発振器である。+90°
移相回路37は、電圧制御発振器(VCO)36の出力
を+90°移相させるもので、一般的には、(360k
+90)度(kは、0、正または負の整数)移相させる
回路である。また、32は増幅回路11の出力と+90
°移相回路37の出力とを乗算する乗算器である。また
34は乗算器32の出力の平均を求める平均値算出回路
である。
The voltage controlled oscillator (VCO) 36 is an oscillator that increases the frequency and advances the phase when the input is positive, and decreases the frequency and delays the phase when the input is negative. + 90 °
The phase shift circuit 37 is for shifting the phase of the output of the voltage controlled oscillator (VCO) 36 by + 90 °.
+90) degrees (k is 0, a positive or negative integer). Reference numeral 32 denotes the output of the amplifier circuit 11 and +90.
° multiplier for multiplying the output of the phase shift circuit 37. Reference numeral 34 denotes an average value calculation circuit that calculates the average of the output of the multiplier 32.

【0066】ティーチング時におけるこのPLLループ
の動作を図9を用いて説明する。
The operation of the PLL loop during teaching will be described with reference to FIG.

【0067】増幅回路11の出力(交流)のベクトルを
ODとし、電圧制御発振器(VCO)36の出力(交
流)のベクトルをOEとする。+90°移相回路37の
出力は、ベクトルOEを+90°移相させたものである
から、ベクトルOFである。
The output (AC) vector of the amplifier circuit 11 is OD, and the output (AC) vector of the voltage controlled oscillator (VCO) 36 is OE. The output of the + 90 ° phase shift circuit 37 is the vector OF because the vector OE is shifted by + 90 °.

【0068】ここで、ベクトルODの位相がベクトルO
Eよりもδだけ位相が進んでいる場合は、平均値算出回
路34の出力(ODsinδ)は正の値となり、これが
電圧制御発振器(VCO)36に入力されるので、電圧
制御発振器(VCO)36の出力の周波数が上昇しベク
トルOEの位相を進ませる。
Here, the phase of the vector OD is the vector O
When the phase is ahead of E by δ, the output (ODsin δ) of the average value calculation circuit 34 becomes a positive value, which is input to the voltage controlled oscillator (VCO) 36, so that the voltage controlled oscillator (VCO) 36 The output frequency increases to advance the phase of the vector OE.

【0069】逆に、ベクトルODの位相がベクトルOE
よりも遅れていれば、すなわち、δ<0であれば、平均
値算出回路34の出力(ODsinδ)は負の値とな
り、これが電圧制御発振器(VCO)36に入力される
ので、電圧制御発振器36の出力の周波数が下降し位相
を遅らせる。これを繰り返すわけであるから、次第にベ
クトルODとベクトルOEの位相が合い、ついにはロッ
ク状態となる。この時のベクトル図を図11に示す。
Conversely, the phase of the vector OD is the vector OE
If it is later than that, that is, if δ <0, the output (OD sin δ) of the average value calculation circuit 34 becomes a negative value, which is input to the voltage controlled oscillator (VCO) 36, so that the voltage controlled oscillator 36 The frequency of the output goes down and the phase is delayed. Since this is repeated, the phases of the vector OD and the vector OE gradually match, and the lock state is finally attained. A vector diagram at this time is shown in FIG.

【0070】図10は、ベクトルODとベクトルOEの
位相があったときのPLLループの状態を示したもので
ある。
FIG. 10 shows a state of the PLL loop when the vector OD and the vector OE have phases.

【0071】次に、PLLループが働いて、ベクトルO
DとベクトルOEの位相が合った時(ティーチング終了
間際)の、サンプルホールド回路(S/H)35、3
8、平均値算出回路33、34の出力について、図12
と図13を用いて説明する。
Next, the PLL loop operates, and the vector O
When the phase of D and the vector OE match (immediately before the end of teaching), the sample and hold circuit (S / H) 35, 3
8. About the outputs of the average value calculation circuits 33 and 34, FIG.
This will be described with reference to FIG.

【0072】ティーチング終了間際では、電圧制御発振
器(VCO)36の出力は、増幅回路11の出力ODと
周波数、位相が等しく、振幅が単位振幅である正弦波交
流OEである。また、+90°移相回路37の出力は正
弦波交流OFである。
Immediately before the end of the teaching, the output of the voltage controlled oscillator (VCO) 36 is a sine wave AC OE whose frequency and phase are equal to the output OD of the amplifier circuit 11 and whose amplitude is the unit amplitude. The output of the + 90 ° phase shift circuit 37 is a sine wave AC OF.

【0073】よって平均値算出回路33の出力は、正弦
波交流ODと単位振幅の正弦波交流OEの乗算結果の平
均であるので、ODcosδ=ODとなる。よって、サ
ンプルホールド回路(S/H)38の出力もODとな
る。
Therefore, the output of the average value calculation circuit 33 is the average of the result of multiplication of the sine wave AC OD and the sine wave AC OE having the unit amplitude, so that ODcos δ = OD. Therefore, the output of the sample hold circuit (S / H) 38 also becomes OD.

【0074】また平均値算出回路34の出力は、正弦波
交流OEを90°移相させた単位振幅の正弦波交流信号
(OF)とODの乗算結果の平均であるから、ODsi
nδ=0(零)となる。よって、サンプルホールド回路
(S/H)35の出力も0(零)となる。
The output of the average value calculating circuit 34 is the average of the result of multiplication of the sine wave AC signal (OF) of unit amplitude obtained by shifting the sine wave AC OE by 90 ° and the OD.
nδ = 0 (zero). Therefore, the output of the sample / hold circuit (S / H) 35 also becomes 0 (zero).

【0075】次に、以上のようにしてティーチングが終
了して標本取り込み信号がオフし、モータの負荷が変化
した時の動作について図14、図15に基づいて説明す
る。
Next, the operation when the teaching is completed, the sample capturing signal is turned off, and the load on the motor changes as described above will be described with reference to FIGS.

【0076】ティーチング時(標本取り込み信号オン
時)のサンプルホールド回路(S/H)35の出力は0
(直流)、サンプルホールド回路(S/H)38の出力
はOD(直流)、電圧制御発振器(VCO)36の出力
はOE(交流)、+90°移相回路37の出力はOF
(交流)であった。
The output of the sample and hold circuit (S / H) 35 at the time of teaching (when the sample capturing signal is on) is 0
(DC), the output of the sample and hold circuit (S / H) 38 is OD (DC), the output of the voltage controlled oscillator (VCO) 36 is OE (AC), and the output of the + 90 ° phase shift circuit 37 is OF.
(AC).

【0077】その後、標本取り込み信号がオフになり、
サンプルホールド回路(S/H)35,38はオフにな
る直前の電圧を出力し続けるのであるから、実測定時
(標本取り込み信号オフ時)でもサンプルホールド回路
(S/H)35の出力は0であり、サンプルホールド回
路(S/H)38の出力はODである。また電圧制御発
振器(VCO)36の出力は、その入力が0なのでティ
ーチング時の出力OEがそのまま保たれる。よって+9
0°移相回路37の出力もまた、ティーチング時同様、
OFである。
Thereafter, the sample capturing signal is turned off,
Since the sample and hold circuits (S / H) 35 and 38 continue to output the voltage immediately before they are turned off, the output of the sample and hold circuit (S / H) 35 is 0 even during actual measurement (when the sample capturing signal is off). Yes, the output of the sample and hold circuit (S / H) 38 is OD. Further, the output of the voltage controlled oscillator (VCO) 36 has the input of 0, so that the output OE at the time of teaching is kept as it is. Therefore +9
The output of the 0 ° phase shift circuit 37 is also similar to the output during teaching.
OF.

【0078】次に、モータの負荷が変化してモータ電流
の振幅、位相が変化してベクトルOtとなったとする。
このとき平均値算出回路33の出力は、OEは単位振幅
であるから、OtのOEヘの投影Ouの大きさである
(Otcosθ=Ou)。
Next, it is assumed that the load of the motor changes and the amplitude and phase of the motor current changes to become the vector Ot.
At this time, the output of the average value calculation circuit 33 is the size of the projection Au of Ot to the OE because OE is the unit amplitude (Otcos θ = Ou).

【0079】また、平均値算出回路34の出力は、OF
は単位振幅であるから、同様にOtのOFヘの投影ut
の大きさである(Otsinθ=ut)。
The output of the average value calculation circuit 34 is
Is the unit amplitude, and similarly, the projection ut of Ot onto the OF is
(Otsin θ = ut).

【0080】よって、減算器41の出力は、Ou―OD
=Du、減算器42の出力はutとなる。
Therefore, the output of the subtractor 41 is Ou-OD
= Du, the output of the subtractor 42 is ut.

【0081】これらを、図7のように自乗回路43,4
4でそれぞれ自乗し、加算器45で加算し、平方根回路
46で平方根を求めることで、Dtの大きさを求めるこ
とができる。
These are combined with the squaring circuits 43 and 4 as shown in FIG.
4, each squared, added by the adder 45, and the square root is obtained by the square root circuit 46, whereby the magnitude of Dt can be obtained.

【0082】そして、ベクトルODがティーチング時
(基準トルク時)の電流ベクトル、ベクトルOtがティ
ーチング時からトルクを変化させたときの電流ベクトル
であるから、このDtの大きさは、前述の説明のとお
り、ティーチング時の基準となるトルクからのトルク変
化に比例する。
Since the vector OD is a current vector at the time of teaching (at the time of reference torque) and the vector Ot is a current vector at the time of changing the torque from the time of teaching, the magnitude of Dt is as described above. Is proportional to a torque change from a reference torque at the time of teaching.

【0083】次に、ティーチング時(基準トルク時)に
対する、実測定時のトルクの増減の符号の判定である
が、実測定時には、減算器42の出力は、サンプルホー
ルド回路(S/H)35の出力が0であるので、平均値
算出回路34の出力と同じであり、上述の実施の形態2
と同様に、これは、ベクトルOEよりもベクトルOtの
ほうが位相が進んでいれば正、遅れていれば負の値が出
るのであるから、符号判別回路19で符号を判定し、乗
算器20で平方根回路46の出力との掛け算をとれば、
符号つきでトルクを求めることができる。
Next, the sign of the increase or decrease of the torque during the actual measurement with respect to the teaching (at the time of the reference torque) is determined. At the time of the actual measurement, the output of the subtractor 42 is Since the output is 0, the output is the same as the output of the average value calculation circuit 34, and the second embodiment is used.
Similarly to this, the sign is determined by the sign determination circuit 19 and the multiplier 20 determines the sign because the vector Ot has a positive value if the phase is ahead of the vector OE and a negative value if the phase is late. By multiplying with the output of the square root circuit 46,
The torque can be obtained with a sign.

【0084】ここで、平均値算出回路33の出力が、O
uとなり、平均値算出回路34の出力がutとなること
について、さらに説明する。
Here, the output of the average value calculation circuit 33 is O
The fact that the output value becomes u and the output of the average value calculation circuit 34 becomes ut will be further described.

【0085】今、周波数が等しく、位相が異なる2つの
正弦波を乗算器で乗算し、平均値算出回路で平均値を求
めると、その結果は、次のようになる。
Now, when two sine waves having the same frequency and different phases are multiplied by a multiplier and an average value is obtained by an average value calculation circuit, the result is as follows.

【0086】一方の正弦波をAsin(ωt)とし、も
う一方の正弦波をBsin(ωt+θ)とすると、これ
らの2つの正弦波は周波数等しく、位相が、BはAより
θだけ進んでいることになる。
If one sine wave is assumed to be Asin (ωt) and the other sine wave is assumed to be Bsin (ωt + θ), these two sine waves have the same frequency, and the phase of B is ahead of A by θ. become.

【0087】よって乗算結果は、 Asin(ωt)・Bsin(ωt+θ) =ABsin(ωt)・sin(ωt+θ) =(AB/2){cos(ωt−ωt−θ)−cos(ωt+ωt+θ)} ∵加法定理 =(AB/2){cos(−θ)−cos(2ωt+θ)} これを平均すると、cos(2ωt+θ)の項は零とな
るので、(AB/2)cos(−θ)=(AB/2)c
osθとなる。
Thus, the result of the multiplication is: Asin (ωt) · Bsin (ωt + θ) = ABsin (ωt) · sin (ωt + θ) = (AB / 2) {cos (ωt−ωt−θ) −cos (ωt + ωt + θ)} Theorem = (AB / 2) {cos (-. Theta.)-Cos (2.omega.t + .theta.)} When these are averaged, the term cos (2.omega.t + .theta.) Becomes zero, so that (AB / 2) cos (-. Theta.) = (AB / 2) c
osθ.

【0088】また、Asin(ωt)を+90°移相さ
せると、Asin(ωt+90°)=Acos(ωt)
となり、上述の実施の形態2の増減方向の判別で説明し
たように、乗算して平均をとると、(AB/2)sin
θとなる。
When Asin (ωt) is shifted by + 90 °, Asin (ωt + 90 °) = Acos (ωt)
As described in the determination of the increase / decrease direction in the second embodiment, multiplication and averaging yield (AB / 2) sin
θ.

【0089】これを、図14、図15にあてはめる。This is applied to FIG. 14 and FIG.

【0090】すなわち、OEを2sinωtとすると、
OFは2cosωtとなり、OtはBsin(ωt+
θ)とおくことができる。
That is, if OE is 2 sinωt,
OF becomes 2cosωt, and Ot becomes Bsin (ωt +
θ).

【0091】すると平均値算出回路33の出力は、Bc
osθ=Ouとなり、平均算出回路34の出力は、Bs
inθ=utとなる。
Then, the output of the average value calculation circuit 33 is Bc
osθ = Ou, and the output of the average calculation circuit 34 is Bs
inθ = ut.

【0092】また、この実施の形態3の操作手順のフロ
ーチャートを図16に示す。この図16に示されるよう
に、モータを基準となる或る一定の負荷、好ましくは軽
負荷で運転させる(ステップ50)。次に、一定の負荷
で運転させたまま、標本取り込み信号をオンしてティー
チングを開始し(ステップ51)、所定時間経過後に標
本取り込み信号をオフしてティーチングを終了し(ステ
ップ52)、運転を開始してトルク変化を検出する(ス
テップ53)。
FIG. 16 is a flowchart of the operation procedure according to the third embodiment. As shown in FIG. 16, the motor is operated with a certain reference load, preferably a light load (step 50). Next, while operating at a constant load, the sample taking signal is turned on to start teaching (step 51), and after a predetermined time has elapsed, the sample taking signal is turned off to end teaching (step 52). At the start, a torque change is detected (step 53).

【0093】なお、本発明を適用できる誘導電動機は、
かご型および巻き線型いずれでもよく、また、単相、三
相および多相のいずれでもよい。
The induction motor to which the present invention can be applied is:
Any of a cage type and a winding type may be used, and any of a single phase, a three phase and a polyphase may be used.

【0094】[0094]

【発明の効果】以上のように本発明によれば、或るトル
クにおける電流センサの基準出力と、トルクが変化した
ときの電流センサの検出出力とに基づいて、1次電流の
ベクトル差としてトルク変化を検出するので、電流の実
効値や平均値からトルクを推定する従来例に比べて、直
線性および感度よくトルクを検出することができ、特
に、軽負荷時に感度が向上する。
As described above, according to the present invention, based on the reference output of the current sensor at a certain torque and the detection output of the current sensor when the torque changes, the torque is calculated as a vector difference of the primary current. Since the change is detected, the torque can be detected with higher linearity and sensitivity than in the conventional example in which the torque is estimated from the effective value or the average value of the current, and the sensitivity is improved particularly at a light load.

【0095】また、或るトルクにおける電流センサから
の基準出力と同一の周波数、位相および振幅の正弦波交
流を出力する正弦波交流発振器を備えているので、この
正弦波交流と電流センサの検出出力との差動出力として
トルク変化を検出できることになる。
Further, since a sine wave AC oscillator is provided which outputs a sine wave AC having the same frequency, phase and amplitude as the reference output from the current sensor at a certain torque, the sine wave AC and the detection output of the current sensor are provided. Thus, a change in torque can be detected as a differential output from the above.

【0096】また、或るトルクにおける電流センサから
の基準出力と同一の周波数および位相の正弦波交流を出
力する電圧制御発振器と、或るトルクにおける電流セン
サからの基準出力の振幅と同一の直流出力を与えるサン
プルホールド回路とを備えているので、正弦波交流、電
流センサの検出出力およびサンプルホールド回路の直流
出力とから1次電流のベクトル差を算出してトルク変化
を検出することができる。
A voltage-controlled oscillator for outputting a sine wave alternating current having the same frequency and phase as the reference output from the current sensor at a certain torque, and a DC output having the same amplitude as the reference output from the current sensor at a certain torque , The vector change of the primary current can be calculated from the sine wave AC, the detection output of the current sensor, and the DC output of the sample and hold circuit to detect a torque change.

【0097】さらに、トルク変化が、基準となるトルク
から増加しているのか、減少しているのかを判別でき
る。
Further, it is possible to determine whether the torque change is increasing or decreasing from the reference torque.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一つの実施の形態に係るトルク検出装
置の設置状態を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing an installation state of a torque detection device according to one embodiment of the present invention.

【図2】本発明の検出原理を説明するためのモータ電流
のベクトル図である。
FIG. 2 is a vector diagram of a motor current for explaining a detection principle of the present invention.

【図3】モータ負荷トルクに対する1次電流の実効値と
1次電流のべクトル差の変化を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing a change in an effective value of a primary current and a vector difference of the primary current with respect to a motor load torque.

【図4】本発明の実施の形態1のブロック図である。FIG. 4 is a block diagram of the first embodiment of the present invention.

【図5】図4の操作手順を示すフローチャートである。FIG. 5 is a flowchart showing the operation procedure of FIG.

【図6】本発明の実施の形態2のブロック図である。FIG. 6 is a block diagram according to a second embodiment of the present invention.

【図7】本発明の実施の形態3のブロック図である。FIG. 7 is a block diagram according to a third embodiment of the present invention.

【図8】ティーチング時のPLLループの部分を示すブ
ロック図である。
FIG. 8 is a block diagram showing a portion of a PLL loop during teaching.

【図9】図8に対応するベクトル図である。FIG. 9 is a vector diagram corresponding to FIG.

【図10】ティーチング終了時のPLLループの部分を
示すブロック図である。
FIG. 10 is a block diagram showing a portion of a PLL loop at the end of teaching.

【図11】図10に対応するベクトル図である。FIG. 11 is a vector diagram corresponding to FIG. 10;

【図12】ティーチング終了時のPLLループおよびサ
ンプルホールド回路部分を示すブロック図である。
FIG. 12 is a block diagram showing a PLL loop and a sample-and-hold circuit at the end of teaching.

【図13】図12に対応するベクトル図である。FIG. 13 is a vector diagram corresponding to FIG.

【図14】ティーチング終了後の図12に対応するブロ
ック図である。
FIG. 14 is a block diagram corresponding to FIG. 12 after teaching is completed.

【図15】図14に対応するベクトル図である。FIG. 15 is a vector diagram corresponding to FIG. 14;

【図16】図7の操作手順を示すフローチャートであ
る。
FIG. 16 is a flowchart showing the operation procedure of FIG. 7;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 誘導電動機 2 トルク検出装置 3 電源 11 増幅回路 12 正弦波交流発振器 13,41,42 減算器 14 検波回路 15 整流回路 16,37 +90°移相回路 17,20,31,32 乗算器 18,33,34 平均値算出回路 35,38 サンプルホールド回路 36 電圧制御発振器 43,44 自乗回路 45 加算器 46 平方根回路 A 電流センサ B 判別手段 C 出力手段 REFERENCE SIGNS LIST 1 induction motor 2 torque detector 3 power supply 11 amplifying circuit 12 sine-wave AC oscillator 13, 41, 42 subtractor 14 detection circuit 15 rectifier circuit 16, 37 + 90 ° phase shift circuit 17, 20, 31, 32 multiplier 18, 33 , 34 Average value calculation circuit 35, 38 Sample hold circuit 36 Voltage controlled oscillator 43, 44 Square circuit 45 Adder 46 Square root circuit A Current sensor B Discriminating means C Output means

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 誘導電動機の1次電流を検出する電流セ
ンサの出力に基づいて、或るトルクを基準としたトルク
変化を検出する誘導電動機のトルク検出装置であって、 前記或るトルクにおける電流センサの基準出力と、トル
クが変化したときの電流センサの検出出力とに基づい
て、1次電流のベクトル差として前記トルク変化を検出
することを特徴とする誘導電動機のトルク検出装置。
1. A torque detecting device for an induction motor for detecting a torque change based on a certain torque based on an output of a current sensor for detecting a primary current of the induction motor, the current detection device comprising: A torque detecting device for an induction motor, wherein the torque change is detected as a primary current vector difference based on a reference output of a sensor and a detection output of a current sensor when the torque changes.
【請求項2】 前記或るトルクにおける電流センサの基
準出力に相当する出力を与える出力手段を備える請求項
1記載の誘導電動機のトルク検出装置。
2. The torque detecting device for an induction motor according to claim 1, further comprising an output unit for providing an output corresponding to a reference output of the current sensor at the certain torque.
【請求項3】 前記出力手段は、前記或るトルクにおけ
る電流センサからの基準出力と同一の周波数、位相およ
び振幅の正弦波交流を出力する正弦波交流発振器を備え
る請求項2記載の誘導電動機のトルク検出装置。
3. The induction motor according to claim 2, wherein the output means includes a sine wave AC oscillator that outputs a sine wave AC having the same frequency, phase, and amplitude as a reference output from the current sensor at the certain torque. Torque detector.
【請求項4】 前記出力手段は、前記或るトルクにおけ
る電流センサからの基準出力と同一の周波数および位相
の正弦波交流を出力する電圧制御発振器と、前記或るト
ルクにおける電流センサからの基準出力の振幅と同一の
直流出力を与えるサンプルホールド回路とを備える請求
項2記載の誘導電動機のトルク検出装置。
4. The voltage-controlled oscillator for outputting a sinusoidal alternating current having the same frequency and phase as the reference output from the current sensor at the certain torque, and a reference output from the current sensor at the certain torque. 3. The torque detection device for an induction motor according to claim 2, further comprising: a sample-and-hold circuit that provides a DC output having the same amplitude as that of the torque.
【請求項5】 前記或るトルクを基準としたトルク変化
の方向を判別する判別手段を備え、該判別手段は、前記
出力手段の出力を移相する移相回路と、この移相回路の
出力と電流センサの検出出力とを乗算する乗算器と、乗
算器の出力の平均値を算出する平均値算出回路とを有す
る請求項2ないし4のいずれかに記載の誘導電動機のト
ルク検出装置。
5. A phase shifter for determining a direction of a torque change based on the certain torque, wherein the determiner includes a phase shifter for shifting the output of the outputter, and an output of the phase shifter. 5. The torque detection device for an induction motor according to claim 2, further comprising: a multiplier for multiplying the output of the current sensor by the current sensor and an average value calculation circuit for calculating an average value of the output of the multiplier.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104290611A (en) * 2013-07-16 2015-01-21 福特全球技术公司 Method of current sensor related torque error estimation for IPMSM based E-drive system

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CN104290611B (en) * 2013-07-16 2020-10-09 福特全球技术公司 Method for current sensor-related torque error estimation based on IPMSM of electric drive system

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