JPH0630585A - トルク可変型モータ - Google Patents

トルク可変型モータ

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Publication number
JPH0630585A
JPH0630585A JP4078945A JP7894592A JPH0630585A JP H0630585 A JPH0630585 A JP H0630585A JP 4078945 A JP4078945 A JP 4078945A JP 7894592 A JP7894592 A JP 7894592A JP H0630585 A JPH0630585 A JP H0630585A
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JP
Japan
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torque
motor
control
current
speed
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JP4078945A
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Inventor
Masahide Kimura
正秀 木村
Masami Bushi
正美 武士
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Suzuki Motor Corp
Original Assignee
Suzuki Motor Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】速度制御系と力制御系とを分離し、速度制御系
に対する電源電圧の制御を力制御系の制御と統合して行
うと共に、トルク検出の遅れに基づくトルク制御特性の
劣化を防止すること。 【構成】電機子２と界磁コイル３とを備えたモータ本体
１に対し、速度制御手段４０を備えて、電機子２の通電
電流を制御してモータ１の回転速度を外部指令に追従さ
せ、力制御手段５０を備えて、界磁コイル３の通電電流
を制御してモータ１のトルクを外部指令に追従させ、電
圧制御手段１２を備えて、力制御手段からの制御信号に
応じて速度制御手段に供給する電源電圧を制御するトル
ク可変型モータにおいて、トルク変化検出部１３を設け
て、電機子２の電流と界磁コイル３の電流とに基づいて
モータの負荷トルク変化率を算出し、この信号をトルク
検出信号の内側でフィードバックさせる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、電気自動車や産業用ロ
ボットの駆動用モータ等の用途に対して好適な制御用直
流モータに関し、特に速度，位置の他に力（トルク）の
制御を行うことができるトルク可変型モータに関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】図２は、従来のトルク可変型モータの構
成例を示したものであって、符号１は、電機子２と界磁
コイル３とを有する他励界磁モータ、符号４Ａは、他励
界磁モータ１における電機子２の位置を検出してパルス
を発生するパルス発生器、符号５は、外部からの位置指
令とパルス発生器４Ａのパルス位置とから他励界磁モー
タ１に対する速度指令信号を発生するメインコントロー
ラ、符号６Ａは、パルス発生器４Ａのパルス周波数をＦ
／Ｖ変換して電圧レベルの速度検出信号を発生する周波
数／電圧（Ｆ／Ｖ）変換器、符号７は、メインコントロ
ーラ５の速度指令信号とＦ／Ｖ変換器６Ａの速度検出信
号とから速度偏差を求める減算器、符号８Ａは、この速
度偏差に応じて他励界磁モータ１に対して電機子電流を
供給するＰＷＭ回路、符号９は、他励界磁モータ１のト
ルクを検出してトルク検出信号を発生するトルクセン
サ、符号１０は、外部からの力指令とトルクセンサ９の
トルク検出信号とから他励界磁モータ１に対する力指令
信号を発生する力制御コントローラ、符号１１は、この
力指令信号に応じて他励界磁モータ１に対して界磁電流
を供給するカレントレギュレータ、符号１２は、力制御
コントローラ１０からの制御信号に応じてＰＷＭ回路８
Ａに供給する電源電圧を制御するボルテージレギュレー
タである。
【０００３】メインコントローラ５は、パルス発生器４
Ａからの他励界磁モータ１の回転に応じたパルスによっ
て、位置の情報をフィードバックされて、他励界磁モー
タ１の回転速度を外部指令に追従させる速度指令信号を
発生する。減算器７は、この速度指令信号と、Ｆ／Ｖ変
換器６Ａによって発生した速度検出信号とから速度偏差
を求める。ＰＷＭ回路８Ａは、ＰＷＭ（パルス幅変調）
動作によって、この速度偏差に応じてパルス幅が変化す
る電流を発生して、電機子２に供給することによって、
他励界磁モータ１の速度制御が行われる。
【０００４】また、力制御コントローラ１０は、トルク
センサ９からの、他励界磁モータ１の発生するトルクの
大きさを示すトルク検出信号をフィードバックされて、
他励界磁モータ１の発生するトルクの大きさを、外部か
らの力指令に追従させる力指令信号を発生する。カレン
トレギュレータ１１はこの力指令信号に応じて大きさが
変化する電流を発生して、界磁コイル３に供給すること
によって、他励界磁モータ１の力制御が行われる。これ
と同時に、力制御コントローラ１０は、ボルテージレギ
ュレータ１２に対する制御信号を発生する。
【０００５】ボルテージレギュレータ１２は、力制御コ
ントローラ１０からの制御信号に応じて大きさが変化す
る出力電圧Ｖ0 を発生し、ＰＷＭ回路８Ａに供給するこ
とによって、他励界磁モータ１の発生するトルクを一定
に保つようにする。
【０００６】このように、図２に示されたトルク可変型
モータでは、力（トルク）の制御ループが、速度（位
置）の制御ループから分離しているので、明確なアルゴ
リズムによる制御を行って、トルク制御特性を向上する
ことができるとともに、ボルテージレギュレータの発生
電圧の制御を介して、電機子２に供給する電圧の制御
を、界磁コイル３に供給する電流の制御と統合して行う
ことができるので、電源電圧等の外的要因の変化に基づ
くトルクの変動を防止することができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】このように、図２に示
された従来のトルク可変型モータにおいては、力制御コ
ントローラは、トルク検出信号をフィードバックされ
て、他励界磁モータ１の発生するトルクの大きさを、外
部からの力指令に追従させる力指令信号を発生し、カレ
ントレギュレータ１１はこの力指令信号に応じて他励界
磁モータ１の界磁電流を変化させることによって、他励
界磁モータ１の力制御を行い、さらに、力制御コントロ
ーラからの制御信号に応じて、ボルテージレギュレータ
１２からＰＷＭ回路に供給する電圧を制御することによ
って、トルク制御特性を改善するようにしている。
【０００８】しかしながら、実際にはトルク制御特性は
必ずしも十分には改善されない。特になんらかの原因に
よって負荷やモータの発生トルクが変化した場合でも、
負荷の有する慣性に基づく、いわゆるフライホィール効
果によるトルク検出の遅れが大きいために、制御に時間
的遅れが生じてトルクの過渡的な変動が大きくなること
を避けられず、力指令に追従するトルク特性を保証する
ことができないという問題があった。
【０００９】
【発明の効果】本発明は、このような従来技術の有する
不都合を改善し、特に負荷の変動に対して、リアルタイ
ムでこれに対応して、所定のトルクを可変出力すること
ができる、トルク可変型モータを提供することを、その
目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】トルク可変型モータにお
いては、電機子（２）と界磁コイル（３）とを備えたモ
ータ本体（１）に対して、速度制御手段（４０）を備え
て、電機子（２）に対する通電電流を制御してモータ
（１）の回転速度を外部指令に追従させ、力制御手段
（５０）を備えて、界磁コイル（３）に対する通電電流
を制御してモータ（１）のトルクを外部指令に追従させ
るとともに、電圧制御手段（１２）を備えて、力制御手
段からの制御信号に応じて速度制御手段に供給する電源
電圧を制御することによってトルク制御特性を向上させ
る。本発明の場合は、このようなトルク可変型モータに
対して、負荷検出部（１３）を設けて、電機子（２）の
電流と界磁コイル（３）の電流とモータ（１）の回転速
度とからモータ（１）の負荷を算出し、算出された負荷
に応じて電圧制御手段（１２）に対する力制御手段（５
０）からの制御量を修正することによって、負荷変動に
応じたリアルタイムのトルク制御を可能にする。
【００１１】
【作用】図３は、他励モータのトルク特性を説明するも
のであって、横軸に回転数（Ｎ）を示し、縦軸にトルク
（Ｔ）を示している。他励モータのトルクは、次式によ
って示される。
【００１２】 Ｔ＝ｋ2 ｋ3 ｉf （Ｖ−ｋ1 ｋ3 Ｎｉf ）／Ｒa （１）
【００１３】ここでＶ：電機子電圧，Ｒa ：電機子抵
抗，ｉf ：界磁電流，ｋ1 , ｋ2 , ｋ3 ：定数
【００１４】図３のトルク特性における縦軸上の点は、
各トルク特性における回転数Ｎ＝０のときのトルクすな
わち拘束トルクを示し、その値は、ｋ2 ｋ3 ｉa ｉf に
よっで示される。ここでｉa は電機子電流である。また
横軸上の点は、トルクＴ＝０のときの回転数すなわち無
負荷回転数を示し、その値はＶ／ｋ1 ｋ3 ｉf である。
【００１５】図３から明らかなように、トルク特性は、
電機子電圧Ｖが増大すると平行移動してトルク，回転数
ともに増加する。電機子電圧Ｖが一定のとき、界磁電流
ｉfが増加すると、特性の傾斜が大きくなって、トルク
が増大するとともに回転数が減少し、界磁電流ｉf が減
少すると、特性の傾斜が小さくなって、トルクが減少す
るとともに回転数が増大する。
【００１６】トルク可変型モータにおいては、上述の他
励界磁モータにおいて、速度制御系と力制御系とを分離
することによって、それぞれの制御特性を向上させると
ともに、力制御系からの制御信号によって速度制御系に
対する電源制御系を制御することによって、所要の可変
トルク特性を得るようにしている。
【００１７】この際、力制御系においては、モータのト
ルクを外界トルクセンサによって検出し、この検出量を
用いてトルクの追従制御を行うっている。しかしなが
ら、外界トルクセンサは、外界へ作用するトルクの大き
さによって、モータの発生トルクを検出するものであ
り、外界トルクセンサとモータの間には、その質量によ
って定まる慣性を有する負荷が介在するため、慣性の影
響（フライホィール効果）によって、負荷やモータの発
生トルクが変動しても、外界トルクセンサにおけるトル
ク検出値は直ちに追従して変化しない。このようなトル
ク検出の遅れに基づいて制御の遅れを生じ、、過渡的な
トルク変動が大きくなる。
【００１８】そこで本発明のトルク可変型モータにおい
ては、電機子電流と界磁コイル電流の積によってトルク
を求め、これと速度との積によってモータ負荷を算出す
る。そしてこのようにして求められた負荷の大きさに応
じて、電源制御系に対する力制御系からの制御量を修正
することによって、慣性負荷の存在に基づく制御の遅れ
を少なくして、トルク制御特性をより向上させるように
している。
【００１９】
【実施例】図１は、本発明の一実施例を示したものであ
って、図２におけると同じものを同じ番号で示し、符号
１はモータ本体である他励界磁モータ、符号１２は電圧
制御手段であるボルテージレギュレータ、符号１３は他
励界磁モータ１の負荷を算出する負荷検出部、符号１４
はボルテージレギュレータ１２に対する力制御コントロ
ーラ１０からの制御量を修正する制御レベル可変設定
部、符号１５は他励界磁モータ１に結合された慣性負荷
である。またメインコントローラ５において、符号２１
は位置指令と位置検出器４の位置検出信号とから位置偏
差を求める減算器、符号２２は位置偏差から速度指令信
号を発生する位置制御部、符号２３は、速度偏差から電
流指令信号を発生する速度制御部、符号２４は電流指令
信号と電流センサ２６からの電流検出信号とから電流偏
差を求める減算器、符号２５は電流偏差から電機子電流
を発生する電流制御部、符号２６，２７は電機子電流を
検出する電流センサ、符号２８は界磁コイル電流を検出
する電流センサ、符号２９は力指令と外界トルクセンサ
９のトルク検出信号とからトルク偏差を求める減算器、
符号３０はトルク偏差から力指令信号を発生する力制御
部、符号３１，３２は乗算器である。
【００２０】メインコントローラ５において、減算器２
１は、外部から与えられる位置指令と、位置検出器４か
らの位置検出信号との差を求めて、位置偏差を発生す
る。位置制御部２２は、この位置偏差に応じて、他励界
磁モータ１の位置を位置指令に追従させる速度指令信号
を発生する。減算器７は、この速度指令信号と、速度検
出器６からの速度検出信号との差を求めて、速度偏差を
発生する。
【００２１】速度サーボアンプ８において、速度制御部
２３は、減算器７からの速度偏差に応じて、電機子２に
対して供給する電流の大きさを指令する電流指令信号を
発生する。減算器２４は、電流指令信号と、電流センサ
２６において求められた電機子電流値との差を求めて、
電流偏差を発生する。電流制御部２５は、この電流偏差
に応じて、電機子２に電流を供給することによって、他
励界磁モータ１の速度制御が行われる。
【００２２】また、力制御コントローラ１０において、
減算器２９は、外部から与えられる力指令と、外界トル
クセンサ９からの、慣性負荷１５を介して外界へ作用す
るトルクの大きさを示すトルク検出信号との差を求め
て、トルク偏差を発生する。力制御部３０は、この力偏
差に応じて、力指令信号を発生する。
【００２３】カレントレギュレータ１１はこの力指令信
号に応じて大きさが変化する電流を発生して、界磁コイ
ル３に供給することによって、他励界磁モータ１の力制
御が行われる。これと同時に、力制御コントローラ１０
は、ボルテージレギュレータ１２に対する制御信号を発
生する。
【００２４】ボルテージレギュレータ１２は、力制御コ
ントローラ１０からの制御信号に応じて大きさが変化す
る出力電圧Ｖ0 を発生し、速度サーボアンプ８に供給す
る。
【００２５】負荷検出部１３において、乗算器３１は、
電流センサ２７からの電機子電流検出信号と、電流セン
サ２８からの界磁コイル電流検出信号とを乗算して、他
励界磁モータ１のトルクを表す信号Ｔm ＝ｋｉa ｉ
f （ｋは定数）を発生する。乗算器３２は、乗算器３１
の出力信号と速度検出器６からの速度検出信号とを乗算
して、他励界磁モータ１の負荷に対応する大きさを有す
る制御量修正信号を発生する。
【００２６】制御レベル可変設定部１４は、負荷検出部
１３からの制御量修正信号に応じて、力制御コントロー
ラ１０から発生する制御信号の大きさを修正して、ボル
テージレギュレータ１２に与える。
【００２７】このように、図１に示されたトルク可変型
モータでは、ボルテージレギュレータの発生電圧の制御
を介して、電機子２に供給する電圧の制御を、界磁コイ
ル３に供給する電流の制御と統合して行うことによっ
て、電源電圧等の外的要因の変化に基づくトルクの変動
を防止するとともに、この際、負荷検出部１３によっ
て、電機子電流検出信号と界磁コイル電流検出信号と速
度検出信号とから、直接、他励界磁モータの負荷を検出
して、力制御コントローラからボルテージレギュレータ
に与える制御信号の大きさを修正するようにしたので、
他励界磁モータと外界トルクセンサとの間に介在する慣
性負荷１５の影響に基づく制御の遅れの影響を除去し
て、負荷の変動に対してリアルタイムで対応して、所定
トルクを可変出力することができる。
【００２８】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ト
ルク可変型モータにおいて、外界トルクセンサにおけ
る、負荷や発生トルクの変化に基づくトルク検出の遅れ
に基づく、力制御の遅れを少なくして、特に過渡的なト
ルク制御特性を改善することができる。従って、外的要
因の変動にリアルタイムに応答して、所望のトルク可変
特性を発揮する、トルク可変型モータを実現することが
可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の構成を示す図である。
【図２】従来のトルク可変型モータの構成例を示す図で
ある。
【図３】他励モータのトルク特性を説明する図である。
【符号の説明】
１ モータ ２ 電機子 ３ 界磁コイル １２ 電圧制御手段 １３ 負荷検出部 ４０ 速度制御手段 ５０ 力制御手段
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成５年５月３１日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正内容】
【書類名】 明細書
【発明の名称】 トルク可変型モータ
【特許請求の範囲】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、電気自動車や産業用ロ
ボットの駆動用モータ等の用途に対して好適な制御用直
流モータに関し、特に速度，位置の他に力（トルク）の
制御を行うことができるトルク可変型モータに関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】図３は、従来のトルク可変型モータの構
成例を示したものであって、符号１は、電機子２と界磁
コイル３とを有する他励界磁モータ、符号４Ａは、他励
界磁モータ１における電機子２の位置を検出してパルス
を発生するパルス発生器、符号５は、外部からの位置指
令とパルス発生器４Ａのパルス位置とから他励界磁モー
タ１に対する速度指令信号を発生するメインコントロー
ラ、符号６Ａは、パルス発生器４Ａのパルス周波数をＦ
／Ｖ変換して電圧レベルの速度検出信号を発生する周波
数／電圧（Ｆ／Ｖ）変換器、符号７は、メインコントロ
ーラ５の速度指令信号とＦ／Ｖ変換器６Ａの速度検出信
号とから速度偏差を求める減算器、符号８Ａは、この速
度偏差に応じて他励界磁モータ１に対して電機子電流を
供給するＰＷＭ回路、符号９は、他励界磁モータ１のト
ルクを検出してトルク検出信号を発生するトルクセン
サ、符号１０は、外部からの力指令とトルクセンサ９の
トルク検出信号とから他励界磁モータ１に対する力指令
信号を発生する力制御コントローラ、符号１１は、この
力指令信号に応じて他励界磁モータ１に対して界磁電流
を供給するカレントレギュレータ、符号１２は、力制御
コントローラ１０からの制御信号に応じてＰＷＭ回路８
Ａに供給する電源電圧を制御するボルテージレギュレー
タである。
【０００３】メインコントローラ５は、パルス発生器４
Ａからの他励界磁モータ１の回転に応じたパルスによっ
て、位置の情報をフィードバックされて、他励界磁モー
タ１の回転速度を外部指令に追従させる速度指令信号を
発生する。減算器７は、この速度指令信号と、Ｆ／Ｖ変
換器６Ａによって発生した速度検出信号とから速度偏差
を求める。ＰＷＭ回路８Ａは、ＰＷＭ（パルス幅変調）
動作によって、この速度偏差に応じてパルス幅が変化す
る電流を発生して、電機子２に供給することによって、
他励界磁モータ１の速度制御が行われる。
【０００４】また、力制御コントローラ１０は、トルク
センサ９からの、他励界磁モータ１の発生するトルクの
大きさを示すトルク検出信号をフィードバックされて、
他励界磁モータ１の発生するトルクの大きさを、外部か
らの力指令に追従させる力指令信号を発生する。カレン
トレギュレータ１１はこの力指令信号に応じて大きさが
変化する電流を発生して、界磁コイル３に供給すること
によって、他励界磁モータ１の力制御が行われる。これ
と同時に、力制御コントローラ１０は、ボルテージレギ
ュレータ１２に対する制御信号を発生する。
【０００５】ボルテージレギュレータ１２は、力制御コ
ントローラ１０からの制御信号に応じて大きさが変化す
る出力電圧Ｖ0 を発生し、ＰＷＭ回路８Ａに供給するこ
とによって、他励界磁モータ１の発生するトルクを一定
に保つようにする。
【０００６】このように、図３に示されたトルク可変型
モータでは、力（トルク）の制御ループが、速度（位
置）の制御ループから分離しているので、明確なアルゴ
リズムによる制御を行ってトルク制御特性を向上するこ
とができるとともに、ボルテージレギュレータの発生電
圧の制御を介して、電機子２に供給する電圧の制御を、
界磁コイル３に供給する電流の制御と統合して行うこと
ができるので、電源電圧等の外的要因の変化に基づくト
ルクの変動を防止することができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】このように、図３に示
された従来のトルク可変型モータにおいては、力制御コ
ントローラは、トルク検出信号をフィードバックされ
て、他励界磁モータ１の発生するトルクの大きさを、外
部からの力指令に追従させる力指令信号を発生し、カレ
ントレギュレータ１１はこの力指令信号に応じて他励界
磁モータ１の界磁電流を変化させることによって、他励
界磁モータ１の力制御を行い、さらに、力制御コントロ
ーラからの制御信号に応じて、ボルテージレギュレータ
１２からＰＷＭ回路に供給する電圧を制御することによ
って、トルク制御特性を改善するようにしている。
【０００８】しかしながら、実際にはトルク制御特性は
必ずしも十分には改善されない。特になんらかの原因に
よって負荷やモータの発生トルクが変化した場合でも、
負荷の有する慣性に基づく、いわゆるフライホィール効
果によるトルク検出の遅れが大きいために、制御に時間
的遅れが生じてトルクの過渡的な変動が大きくなること
を避けられず、トルク指令に追従するトルク特性を保証
することができないという問題があった。
【０００９】これを更に詳述する。まず、図４に他励モ
ータのトルク特性を示す。この図４においては、横軸に
回転数（Ｎ）を示し、縦軸にトルク（Ｔ）を示してい
る。他励モータのトルクは、次式によって示される。
【００１０】 Ｔ＝ｋ2 ｋ3 ｉf （Ｖ−ｋ1 ｋ3 Ｎｉf ）／Ｒa （１）
【００１１】ここでＶ：電機子電圧，Ｒa ：電機子抵
抗，ｉf ：界磁電流，ｋ1 , ｋ2 , ｋ3 ：定数
【００１２】図４のトルク特性における縦軸上の点は、
各トルク特性における回転数Ｎ＝０のときのトルクすな
わち拘束トルクを示し、その値は、ｋ2 ｋ3 ｉa ｉf に
よっで示される。ここでｉa は電機子電流である。また
横軸上の点は、トルクＴ＝０のときの回転数すなわち無
負荷回転数を示し、その値はＶ／ｋ1 ｋ3 ｉf である。
【００１３】図４から明らかなように、トルク特性は、
電機子電圧Ｖが増大すると平行移動してトルク，回転数
ともに増加する。電機子電圧Ｖが一定のとき、界磁電流
ｉfが増加すると、特性の傾斜が大きくなって、トルク
が増大するとともに回転数が減少し、界磁電流ｉf が減
少すると、特性の傾斜が小さくなって、トルクが減少す
るとともに回転数が増大する。
【００１４】トルク可変型モータにおいては、上述の他
励界磁モータにおいて、速度制御系と力制御系とを分離
することによって、それぞれの制御特性を向上させると
ともに、力制御系からの制御信号によって速度制御系に
対する電源制御系を制御することによって、所要の可変
トルク特性を得るようにしている。
【００１５】この際、力制御系においては、モータのト
ルクを外界トルクセンサによって検出し、この検出量を
用いてトルクの追従制御を行うっている。しかしなが
ら、外界トルクセンサは、外界へ作用するトルクの大き
さによって、モータの発生トルクを検出するものであ
り、外界トルクセンサとモータの間には、その質量によ
って定まる慣性を有する負荷が介在するため、慣性の影
響（フライホィール効果）によって、負荷やモータの発
生トルクが変動しても、外界トルクセンサにおけるトル
ク検出値は直ちに追従して変化しない。このようなトル
ク検出の遅れに基づいて制御の遅れを生じ、過渡的なト
ルク変動が大きくなる、という不都合があった。
【００１６】
【発明の目的】本発明は、このような従来技術の有する
不都合を改善し、特に負荷の変動に対して、リアルタイ
ムでこれに対応して、所定のトルクを可変出力すること
ができる、トルク可変型モータを提供することを、その
目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】トルク可変型モータにお
いては、電機子２と界磁コイル３とを備えたモータ本体
１に対して、速度制御手段４０を備えて、電機子２に対
する通電電流を制御してモータ１の回転速度を外部指令
に追従させ、トルク制御手段５０を備えて、界磁コイル
３に対する通電電流を制御してモータ１のトルクを外部
指令に追従させるとともに、電圧制御手段１２を備え
て、力制御手段からの制御信号に応じて速度制御手段に
供給する電源電圧を制御することによってトルク制御特
性を向上させる。本発明の場合は、このようなトルク可
変型モータに対して、トルク変化検出部１３を設けて、
電機子２の電流と界磁コイル３の電流とモータ１の回転
速度とからモータ１の負荷トルクを算出し、さらにこの
算出された負荷トルクを微分して変化量を得る。このト
ルク変化量をトルク制御ループのマイナーループとして
フィードバックすることにより、安定したサーボ系が構
成する。
【００１８】
【作用】本発明のトルク可変型モータにおいては、電機
子電流と界磁コイル電流の積に基づいてトルクを求め、
これを微分することで、モータの負荷トルク変動を算出
する。そして、このようにして求められた負荷トルク変
化率をフィードバックすることにより慣性負荷の存在に
基づく制御の遅れを少なくして、トルク制御特性をより
向上させるようにしている。
【００１９】
【実施例】図１は、本発明の一実施例を示したものであ
って、図３におけると同じものを同じ番号で示し、符号
１はモータ本体である他励界磁モータ、符号１２は電圧
制御手段であるボルテージレギュレータ、符号１３は他
励界磁モータ１の負荷トルク変化率を算出するトルク変
化検出部、符号１４はボルテージレギュレータ１２に対
するトルク制御コントローラ１０からの制御量を修正す
る制御レベル可変設定部、符号１５は他励界磁モータ１
に結合された慣性負荷である。またメインコントローラ
５において、符号２１は位置指令と位置検出器４の位置
検出信号とから位置偏差を求める減算器、符号２２は位
置偏差から速度指令信号を発生する位置制御部、符号２
３は、速度偏差から電流指令信号を発生する速度制御
部、符号２４は電流指令信号と電流センサ２６からの電
流検出信号とから電流偏差を求める減算器、符号２５は
電流偏差から電機子電流を発生する電流制御部、符号２
６，２７は電機子電流を検出する電流センサ、符号２８
は界磁コイル電流を検出する電流センサ、符号２９は力
指令と外界トルクセンサ９のトルク検出信号とからトル
ク偏差を求める減算器、符号３０はトルク偏差から力指
令信号を発生する力制御部、符号３１は乗算器、符号３
２は微分器である。
【００２０】メインコントローラ５において、減算器２
１は、外部から与えられる位置指令と、位置検出器４か
らの位置検出信号との差を求めて、位置偏差を発生す
る。位置制御部２２は、この位置偏差に応じて、他励界
磁モータ１の位置を位置指令に追従させる速度指令信号
を発生する。減算器７は、この速度指令信号と、速度検
出器６からの速度検出信号との差を求めて、速度偏差を
発生する。
【００２１】速度サーボアンプ８において、速度制御部
２３は、減算器７からの速度偏差に応じて、電機子２に
対して供給する電流の大きさを指令する電流指令信号を
発生する。減算器２４は、電流指令信号と、電流センサ
２６において求められた電機子電流値との差を求めて、
電流偏差を発生する。電流制御部２５は、この電流偏差
に応じて、電機子２に電流を供給することによって、他
励界磁モータ１の速度制御が行われる。
【００２２】また、力制御コントローラ１０において、
減算器２９は、外部から与えられる力指令と、外界トル
クセンサ９からの、慣性負荷１５を介して外界へ作用す
るトルクの大きさを示すトルク検出信号との差を求め
て、トルク偏差を発生する。力制御部３０は、この力偏
差に応じて、力指令信号を発生する。
【００２３】カレントレギュレータ１１はこの力指令信
号に応じて大きさが変化する電流を発生して、界磁コイ
ル３に供給することによって、他励界磁モータ１の力制
御が行われる。これと同時に、力制御コントローラ１０
は、ボルテージレギュレータ１２に対する制御信号を発
生する。
【００２４】ボルテージレギュレータ１２は、力制御コ
ントローラ１０からの制御信号に応じて大きさが変化す
る出力電圧Ｖ0 を発生し、速度サーボアンプ８に供給す
る。
【００２５】負荷検出部１３において、乗算器３１は、
電流センサ２７からの電機子電流検出信号と、電流セン
サ２８からの界磁コイル電流検出信号とを乗算して、他
励界磁モータ１のトルクを表す信号Ｔm ＝ｋｉa ｉ
f （ｋは定数）を発生する。乗算器３２は、乗算器３１
の出力信号と速度検出器６からの速度検出信号とを乗算
して、他励界磁モータ１の負荷に対応する大きさを有す
る制御量修正信号を発生する。
【００２６】制御レベル可変設定部１４は、負荷検出部
１３からの制御量修正信号に応じて、力制御コントロー
ラ１０から発生する制御信号の大きさを修正して、ボル
テージレギュレータ１２に与える。
【００２７】このように、図１に示されたトルク可変型
モータでは、ボルテージレギュレータの発生電圧の制御
を介して、電機子２に供給する電圧の制御を、界磁コイ
ル３に供給する電流の制御と統合して行うことによっ
て、電源電圧等の外的要因の変化に基づくトルクの変動
を防止するとともに、この際、トルク変化検出部１３に
よって、電機子電流検出信号と界磁コイル電流検出信号
とから他励界磁モータの負荷トルク変化率を検出して、
これをトルク制御ループのマイナーループとしてフィー
ドバックすることにより、他励界磁モータと外界トルク
センサとの間に介在する慣性負荷１５の影響に基づく制
御の遅れの影響を除去して、負荷トルクの変動に対して
リアルタイムで対応して、所定トルクを可変出力するこ
とができる。
【００２８】次に、他の実施例を図２に基づいて説明す
る。この図２に示す実施例は、トルク変化検出器１３か
ら出力される修正量（時間微分量）を前述したカレント
レギュレータに入力するとともに、当該修正量について
はこれを前述したモータの電機子電流ｉa とその界磁電
流ｉf とに基づいて算定した点に特徴を有している。そ
の他の構成は、前述した図１の実施例と同一となってい
る。このようにしても、前述した図１の実施例と同一の
作用効果を備えたものとなっている。
【００２９】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ト
ルク可変型モータにおいて、外界トルクセンサにおけ
る、負荷や発生トルクの変化に基づくトルク検出の遅れ
に基づく、力制御の遅れを少なくして、特に過渡的なト
ルク制御特性を改善することができる。従って、外的要
因の変動にリアルタイムに応答して、所望のトルク可変
特性を発揮する、トルク可変型モータを実現することが
可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の構成を示す図である。
【図２】本発明の他の実施例の構成を示す図である。
【図３】従来のトルク可変型モータの構成例を示す図で
ある。
【図４】他励モータのトルク特性を説明する図である。
【符号の説明】 １ モータ ２ 電機子 ３ 界磁コイル １２ 電圧制御手段 １３ トルク変化検出部 ４０ 速度制御手段 ５０ トルク制御手段
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正内容】
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 電機子と界磁コイルとを備えたモータ本
    体と、該電機子に対する通電電流を制御して該モータの
    回転速度を外部指令に追従させる速度制御手段と、前記
    界磁コイルに対する通電電流を制御して該モータのトル
    クを外部指令に追従させる力制御手段と、該力制御手段
    からの制御信号に応じて前記速度制御手段に供給する電
    源電圧を制御する電圧制御手段とを備えたトルク可変型
    モータにおいて、前記電機子の電流と界磁コイルの電流
    とモータの回転速度とから該モータの負荷を算出する負
    荷検出部を設け、該算出された負荷に応じて前記電圧制
    御手段に対する力制御手段からの制御量を修正すること
    を特徴とするトルク可変型モータ。
JP4078945A 1992-02-29 1992-02-29 トルク可変型モータ Pending JPH0630585A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7374000B2 (en) 2000-02-28 2008-05-20 Hitachi, Ltd. Electric generating system for automobiles and its control method

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7374000B2 (en) 2000-02-28 2008-05-20 Hitachi, Ltd. Electric generating system for automobiles and its control method

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Effective date: 20020611