JPH03150086A - モータ保持トルクの制御方法 - Google Patents
モータ保持トルクの制御方法Info
- Publication number
- JPH03150086A JPH03150086A JP1284889A JP28488989A JPH03150086A JP H03150086 A JPH03150086 A JP H03150086A JP 1284889 A JP1284889 A JP 1284889A JP 28488989 A JP28488989 A JP 28488989A JP H03150086 A JPH03150086 A JP H03150086A
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- JP
- Japan
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- motor
- torque
- rotor
- current
- maintenance torque
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- Control Of Ac Motors In General (AREA)
- Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)
- Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)
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
【発明の詳細な説明】
〔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。
関するものである。
従来のロボット駆動用サーボモータにおける電磁ブレー
キを組み込んだサーボモータの構造を第９図に示す。
キを組み込んだサーボモータの構造を第９図に示す。
第９図に示す従来のサーボモータは、ブレーキ部１１に
内蔵した電磁ブレーキの励磁により、保持（制動）トル
クを発生させるため、強力な磁気回路が必要となり通常
数百ターン巻かれた銅線コイルと鉄による構成部品が必
要であるため、保持（制動）トルクに比較してその重量
は非常に大きくなり、またモータ内にしめるブレーキの
体積も第９図の様に非常に大きなものになっている。ま
たブレーキ用に直流の別電源も必要であるなどの欠点が
ある。
内蔵した電磁ブレーキの励磁により、保持（制動）トル
クを発生させるため、強力な磁気回路が必要となり通常
数百ターン巻かれた銅線コイルと鉄による構成部品が必
要であるため、保持（制動）トルクに比較してその重量
は非常に大きくなり、またモータ内にしめるブレーキの
体積も第９図の様に非常に大きなものになっている。ま
たブレーキ用に直流の別電源も必要であるなどの欠点が
ある。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、小形
化できる非触接の保持トルク発生構造とその駆動方法を
提供することを課題とするものである。
化できる非触接の保持トルク発生構造とその駆動方法を
提供することを課題とするものである。
本発明は上記の課題を解決するためになされたもので、
固定子に多相交流巻線を有し、回転子に永久磁石を用い
て界磁が構成される同期形交流モータにおいて、モータ
内の固定子と回転子にモータ極対数を同数の磁性材料に
より構成された凸形のティースとそれと対向して配置さ
れた同数の永久磁石を設け、モータ軸保持時には、対向
した凸形ティースと永久磁石間で働（回転方向吸引力（
ホールディングトルク）によりモータ軸を保持し、駆動
時には、凸形ティースと永久磁石による保持トルクによ
り発生するブレーキ部分のモータと同極の脈動をモータ
指令電流に直流電流分を付加することにより、モータ部
に脈動と逆相のコギングトルクを発生させることで相殺
させ通常のコギングトルクのない出力を得るようにした
ものである。
固定子に多相交流巻線を有し、回転子に永久磁石を用い
て界磁が構成される同期形交流モータにおいて、モータ
内の固定子と回転子にモータ極対数を同数の磁性材料に
より構成された凸形のティースとそれと対向して配置さ
れた同数の永久磁石を設け、モータ軸保持時には、対向
した凸形ティースと永久磁石間で働（回転方向吸引力（
ホールディングトルク）によりモータ軸を保持し、駆動
時には、凸形ティースと永久磁石による保持トルクによ
り発生するブレーキ部分のモータと同極の脈動をモータ
指令電流に直流電流分を付加することにより、モータ部
に脈動と逆相のコギングトルクを発生させることで相殺
させ通常のコギングトルクのない出力を得るようにした
ものである。
〔実施例〕
第１図は本発明にか＼る保持トルク発生装置（モータ極
数が８極の場合を例示）をモータに組み込んだ場合の実
施例の断面図、第２図は保持トルク発生装置部分のＸ−
Ｘ線断面図、第３図はモータ制御回路図で、本発明にか
−る保持トルク発生装置は第２図に示すように、モータ
と同極対数の磁性凸形ティースｌを持ったリング２とロ
ータ４に取りつけられた凸形ティースｌと対向させて配
置された同数の永久磁石３から構成される装置第１図中
、６はフレーム、７はステータ、８はベアリング、９は
センサ部である。
数が８極の場合を例示）をモータに組み込んだ場合の実
施例の断面図、第２図は保持トルク発生装置部分のＸ−
Ｘ線断面図、第３図はモータ制御回路図で、本発明にか
−る保持トルク発生装置は第２図に示すように、モータ
と同極対数の磁性凸形ティースｌを持ったリング２とロ
ータ４に取りつけられた凸形ティースｌと対向させて配
置された同数の永久磁石３から構成される装置第１図中
、６はフレーム、７はステータ、８はベアリング、９は
センサ部である。
今、第１図において、ティース付リング２を固定して、
ロータ４を時計回りに回転させるときに発生するトルク
Ｔｓ（ホールディングトルク）はｄ θ 但しＷ：ギャップに蓄えられた磁気エネルギーθ：回転
角（機械角） で与えられる．Ｗは 但しＨ（θ）：磁石の起磁力 Ｐ（θ）：パーミアンス
ｊ！：Ｗ１石の厚さ であり、さらにティースの数をＮとし、φを電気角とす
ると、回転されるに必要なトルク（保持トルク）Ｔｌｌ
は ＋２Ｍ（θ）一一−−Ｐ（θ）１ （但し θ＝Ｎ・φ） と書き表わせる。ここで上式波線部分が正弦波になる様
にティースと永久磁石間のギャップを製作すれば、波線
部分をＡ ｓ ｆ ｎ （ Ｎ・ψ）とおけるＴｍ ＝
Ｎ − − １” −Ａｓｉｎ（Ｎ ・φ） −−−
−−− （１）となる。
ロータ４を時計回りに回転させるときに発生するトルク
Ｔｓ（ホールディングトルク）はｄ θ 但しＷ：ギャップに蓄えられた磁気エネルギーθ：回転
角（機械角） で与えられる．Ｗは 但しＨ（θ）：磁石の起磁力 Ｐ（θ）：パーミアンス
ｊ！：Ｗ１石の厚さ であり、さらにティースの数をＮとし、φを電気角とす
ると、回転されるに必要なトルク（保持トルク）Ｔｌｌ
は ＋２Ｍ（θ）一一−−Ｐ（θ）１ （但し θ＝Ｎ・φ） と書き表わせる。ここで上式波線部分が正弦波になる様
にティースと永久磁石間のギャップを製作すれば、波線
部分をＡ ｓ ｆ ｎ （ Ｎ・ψ）とおけるＴｍ ＝
Ｎ − − １” −Ａｓｉｎ（Ｎ ・φ） −−−
−−− （１）となる。
また、同期機に直流電流夏，を付加させてモータの出力
軸を回転させる事を考える．これを第４図に示す２相の
電動機モデルで考えると、同期機の場合回転子電流はｉ
．＝０，ｉ．＝１とおける。
軸を回転させる事を考える．これを第４図に示す２相の
電動機モデルで考えると、同期機の場合回転子電流はｉ
．＝０，ｉ．＝１とおける。
その時、回転子を固定子と任意の角度φΦ所で吸引して
止めようとすると、固定子電流ｉ ，α β にはそれぞれｉ ＝ Ｉ ｙ ｃｏｓφ＋ Ｉ Ｂ
”− １ ｔ ５１１１α φを流せば良い．またその状態で出力軸を回転させてや
るとモータはコギングトルクＴ．を発生し、そのトルク
Ｔ．は Ｔ．＝ｐ−Ｍ・（ｉ −ｉＡ−ｉβ・ｉ．）α で表わされ 、但しｐ：極対数 Ｍ：相互インダクタンス Ｔ．＝ｐ−Ｍ−■・■ｆ３ｉｎφ となり、Ｍ・■＝Φとおくと、 Ｔｍ ＝ Ｐ ”Φ Ｉ，ｓｉｎ（ｐφ） −−−
−−− （２）となる。
止めようとすると、固定子電流ｉ ，α β にはそれぞれｉ ＝ Ｉ ｙ ｃｏｓφ＋ Ｉ Ｂ
”− １ ｔ ５１１１α φを流せば良い．またその状態で出力軸を回転させてや
るとモータはコギングトルクＴ．を発生し、そのトルク
Ｔ．は Ｔ．＝ｐ−Ｍ・（ｉ −ｉＡ−ｉβ・ｉ．）α で表わされ 、但しｐ：極対数 Ｍ：相互インダクタンス Ｔ．＝ｐ−Ｍ−■・■ｆ３ｉｎφ となり、Ｍ・■＝Φとおくと、 Ｔｍ ＝ Ｐ ”Φ Ｉ，ｓｉｎ（ｐφ） −−−
−−− （２）となる。
（１）式と（２）式のトルク変動をそれぞれ第５図（ａ
）。
）。
（ロ）に示す、 （１）、 （２）式ともに正弦波であ
るために、Ｎ−１！．”Ａ Ｎ＝ｐ−Ｉ，＝□ ２ｐ・Φ となる様にブレーキティース数Ｎと直流電流１゜を選定
すれば、第５図（Ｃ）の様にモータの直流電流により発
生するコギングトルクで凸形ティースのついたディスク
と永久磁石により発生する保持トルクを互いに打ち消す
ことができる。
るために、Ｎ−１！．”Ａ Ｎ＝ｐ−Ｉ，＝□ ２ｐ・Φ となる様にブレーキティース数Ｎと直流電流１゜を選定
すれば、第５図（Ｃ）の様にモータの直流電流により発
生するコギングトルクで凸形ティースのついたディスク
と永久磁石により発生する保持トルクを互いに打ち消す
ことができる。
（Ｔ、 十Ｔ、＝０）
故に上記の様にＩｔとＮを設定すれば、第１図の構造の
モータにおいて、モータ回転時にはモータ指令電流Ｉに
直流電流１ｆを付加させて運転する事により、保持トル
ク発生部分で発生するホールディングトルクによるコギ
ングをモータ内で打ち消して通常のコギングトルクのな
い出力を取り出す事ができる、（制御部における直流電
流Ｉｆの付加部分を第３図に示す、） 一方停止時などを想定すると、モータ電流Ｉと直流電流
１．が共に０であるので、前述の保持トルク発生部分の
保持トルクのみが働き、モータ出力軸は保持トルクによ
り固定される。
モータにおいて、モータ回転時にはモータ指令電流Ｉに
直流電流１ｆを付加させて運転する事により、保持トル
ク発生部分で発生するホールディングトルクによるコギ
ングをモータ内で打ち消して通常のコギングトルクのな
い出力を取り出す事ができる、（制御部における直流電
流Ｉｆの付加部分を第３図に示す、） 一方停止時などを想定すると、モータ電流Ｉと直流電流
１．が共に０であるので、前述の保持トルク発生部分の
保持トルクのみが働き、モータ出力軸は保持トルクによ
り固定される。
したがってモータ運転中に指令電源が切れた場合にはモ
ータロータの回転は通常のダイナミックブレーキにより
制動され（モータに抵抗を接続する）最終的には保持ト
ルクにより、ロータは永久磁石と凸形ティースが対向す
る任意の場所で保持され停止する。
ータロータの回転は通常のダイナミックブレーキにより
制動され（モータに抵抗を接続する）最終的には保持ト
ルクにより、ロータは永久磁石と凸形ティースが対向す
る任意の場所で保持され停止する。
第６図に実際の３相の同期機に適用した場合の保持トル
ク発生機構の制御部を含むモータドライブ回路図を示す
。
ク発生機構の制御部を含むモータドライブ回路図を示す
。
上記の様な駆動方法と、永久磁石をとりつけたロータを
ティースのついたうすい円板の保持トルク発生構造によ
り、従来のブレーキに比べて非常に薄形の保持トルク発
生機構の製作が可能となる。
ティースのついたうすい円板の保持トルク発生構造によ
り、従来のブレーキに比べて非常に薄形の保持トルク発
生機構の製作が可能となる。
第７図は異なる実施例を示すもので、凸形ティース付ブ
レーキディスク２３を永久磁石３の両側に接触させたヨ
ーク２０ではさみ込んだ構造のギャップがアキシャル方
向になるようにしたものである。
レーキディスク２３を永久磁石３の両側に接触させたヨ
ーク２０ではさみ込んだ構造のギャップがアキシャル方
向になるようにしたものである。
また、第８図に示すものは、モータ部の永久磁石３を保
持トルク発生機構側に長く突出させ、ブレーキ用の永久
磁石として使用する場合の例を示すものである。
持トルク発生機構側に長く突出させ、ブレーキ用の永久
磁石として使用する場合の例を示すものである。
以上述べた様に、本発明によれば
１、小形の薄手の保持トルク発生機構の製作が可能とな
り、モータの体積が著しく小さくなる。
り、モータの体積が著しく小さくなる。
２ ブレーキ用電源が不必要になる。
という大きな効果がある。
第１図は本発明の実施例の断面図、第２図はＸ−Ｘ線断
面図、第３図は実施例の制御回路図、第４図は２相電動
機のモデル図、第５図はコギングトルクと保持トルクの
変化を示す図、第６図は３相同期機に適用した場合のド
ライブ回路図、第７図は異なる実施例（アキシャルギャ
ップタイプ）の断面図、第８図は他の異なる実施例の断
面図、第９図は従来の電磁ブレーキを組み込んだ場合の
モータの断面図である。 ｌ・・・凸形ティース ２・・・リング ３・・・永久磁石 ４・・・ロータ ５・・・回転軸 ６・・・フレーム ７・・・ステータ ８・・・ベアリング ９・・・センサ部 １０・・・センサ部 １１・・・ブレーキ部 １２・・・モータ部 ２０−・・ヨーク ２１・・・フレーム ２２・・・ギャップ
面図、第３図は実施例の制御回路図、第４図は２相電動
機のモデル図、第５図はコギングトルクと保持トルクの
変化を示す図、第６図は３相同期機に適用した場合のド
ライブ回路図、第７図は異なる実施例（アキシャルギャ
ップタイプ）の断面図、第８図は他の異なる実施例の断
面図、第９図は従来の電磁ブレーキを組み込んだ場合の
モータの断面図である。 ｌ・・・凸形ティース ２・・・リング ３・・・永久磁石 ４・・・ロータ ５・・・回転軸 ６・・・フレーム ７・・・ステータ ８・・・ベアリング ９・・・センサ部 １０・・・センサ部 １１・・・ブレーキ部 １２・・・モータ部 ２０−・・ヨーク ２１・・・フレーム ２２・・・ギャップ
Claims (1)
- 固定子に多相交流巻線を有し、回転子に永久磁石を用い
て界磁が構成される同期形交流モータにおいて、モータ
内の固定子と回転子にモータ極対数を同数の磁性材料に
より構成された凸形のテイースとそれと対向して配置さ
れた同数の永久磁石を設け、モータ軸保持時には、対向
した凸形テイースと永久磁石間で働く回転方向吸引力（
ホールディングトルク）によりモータ軸を保持し、駆動
時には、凸形テイースと永久磁石による保持トルクによ
り発生するブレーキ部分のモータと同極の脈動をモータ
指令電流に直流電流分を付加することにより、モータ部
に脈動と逆相のコギングトルクを発生させることで相殺
させ通常のコギングトルクのない出力を得るようにした
ことを特徴とするモータ保持トルクの制御方式。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1284889A JPH0755074B2 (ja) | 1989-11-02 | 1989-11-02 | モータ保持トルクの制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1284889A JPH0755074B2 (ja) | 1989-11-02 | 1989-11-02 | モータ保持トルクの制御方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03150086A true JPH03150086A (ja) | 1991-06-26 |
| JPH0755074B2 JPH0755074B2 (ja) | 1995-06-07 |
Family
ID=17684352
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1284889A Expired - Fee Related JPH0755074B2 (ja) | 1989-11-02 | 1989-11-02 | モータ保持トルクの制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0755074B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1998021807A1 (en) * | 1996-11-12 | 1998-05-22 | Alliedsignal Inc. | Magnet brake |
| 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 |
| EP3139487B1 (fr) | 2015-08-25 | 2020-06-24 | Selni | Système de freinage et méthode de freinage d'un moteur électrique |
-
1989
- 1989-11-02 JP JP1284889A patent/JPH0755074B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1998021807A1 (en) * | 1996-11-12 | 1998-05-22 | Alliedsignal Inc. | Magnet brake |
| EP3139487B1 (fr) | 2015-08-25 | 2020-06-24 | Selni | Système de freinage et méthode de freinage d'un moteur électrique |
| 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 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0755074B2 (ja) | 1995-06-07 |
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Legal Events
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| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313115 |
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
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| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
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| R350 | Written notification of registration of transfer |
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