JPH0755074B2 - 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
- JPH0755074B2 JPH0755074B2 JP1284889A JP28488989A JPH0755074B2 JP H0755074 B2 JPH0755074 B2 JP H0755074B2 JP 1284889 A JP1284889 A JP 1284889A JP 28488989 A JP28488989 A JP 28488989A JP H0755074 B2 JPH0755074 B2 JP H0755074B2
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- JP
- Japan
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- motor
- holding torque
- torque
- rotor
- convex teeth
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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)
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法に
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部の
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。
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部の
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
化できる非接触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。
化できる非接触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と同数の磁性材料に
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と同数の磁性材料に
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。
第１図は本発明にかゝ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
ゝ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１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１と対向させて配
置された同数の永久磁石３から構成されている。
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
ゝ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１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１と対向させて配
置された同数の永久磁石３から構成されている。
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TB（ホールディングトルク）
は 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 l:磁石の厚さ であり、さらにティースの数をＮとし、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）TBは （但しθ＝Ｎ・） と書き表わせる。ここで上式の中括弧内が正弦波になる
様にティースと永久磁石間のギャップを製作すれば、中
括弧内をAsin（Ｎ・）とおけるので、TBは となる。
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TB（ホールディングトルク）
は 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 l:磁石の厚さ であり、さらにティースの数をＮとし、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）TBは （但しθ＝Ｎ・） と書き表わせる。ここで上式の中括弧内が正弦波になる
様にティースと永久磁石間のギャップを製作すれば、中
括弧内をAsin（Ｎ・）とおけるので、TBは となる。
また、同期機に直流電流If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iA
＝O,iB＝Ｉとおける。その時、回転子を固定子と任意の
角度の所で吸引して止めようとすると、固定子電流ｉ
α,iβにはそれぞれｉα＝Ifcos,iβ＝Ifsin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Teを発生し、そのトルクTeは Te＝Ｐ・Ｍ・（ｉα・iA−ｉβ・iB） 但しp:極対数 M:相互インダクタンス で表わされ Te＝−Ｐ・Ｍ・Ｉ・Ifsin となり、Ｍ・Ｉ＝Φとおくと、 Te＝−Ｐ・Φ・Ifsin ……（２） となる。
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iA
＝O,iB＝Ｉとおける。その時、回転子を固定子と任意の
角度の所で吸引して止めようとすると、固定子電流ｉ
α,iβにはそれぞれｉα＝Ifcos,iβ＝Ifsin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Teを発生し、そのトルクTeは Te＝Ｐ・Ｍ・（ｉα・iA−ｉβ・iB） 但しp:極対数 M:相互インダクタンス で表わされ Te＝−Ｐ・Ｍ・Ｉ・Ifsin となり、Ｍ・Ｉ＝Φとおくと、 Te＝−Ｐ・Φ・Ifsin ……（２） となる。
（１）式で表わされる保持トルクのトルク変動と、
（２）式で表わされるコギングトルクのトルク変動を示
すと、第５図（ａ）及び第５（ｂ）に示す通りである。
（２）式で表わされるコギングトルクのトルク変動を示
すと、第５図（ａ）及び第５（ｂ）に示す通りである。
（１），（２）式ともに正弦波であるために、 となる様にブレーキティース数Ｎと直流電流If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。
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。
（TB＋Te＝０） 故に上記の様にIf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If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
If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。
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If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
If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の
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の
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を回転軸５に設け、両側にヨーク20を
設けたブレーキ用永久磁石３をフレーム21に設けた構造
として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を回転軸５に設け、両側にヨーク20を
設けたブレーキ用永久磁石３をフレーム21に設けた構造
として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、モータ部のロータに永久磁
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。
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。
以上述べた様に、本発明によれば （１）．小形の薄平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。
となり、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。 １……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 23……凸形ティース付ディスク
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。 １……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 23……凸形ティース付ディスク
Claims (1)
- 【請求項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と同数
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の同極の
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
方法。
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 JPH03150086A (ja) | 1991-06-26 |
| JPH0755074B2 true 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) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5751127A (en) * | 1995-07-06 | 1998-05-12 | Grimes Aerospace Company | Magnet brake |
| FR3040567B1 (fr) | 2015-08-25 | 2019-08-09 | Selni | Moteur electrique tubulaire comprenant un systeme de freinage avec des moyens de freinage magnetiques |
| JP6861022B2 (ja) * | 2016-12-14 | 2021-04-21 | 富士変速機株式会社 | モータ及び駆動装置 |
-
1989
- 1989-11-02 JP JP1284889A patent/JPH0755074B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03150086A (ja) | 1991-06-26 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313115 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313117 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
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| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |