JPH0816548A - モータ動作特性解析装置 - Google Patents

モータ動作特性解析装置

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JPH0816548A
JPH0816548A JP14995594A JP14995594A JPH0816548A JP H0816548 A JPH0816548 A JP H0816548A JP 14995594 A JP14995594 A JP 14995594A JP 14995594 A JP14995594 A JP 14995594A JP H0816548 A JPH0816548 A JP H0816548A
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JP14995594A
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Masakatsu Fukai
雅克 深井
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Oki Electric Industry Co Ltd
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Oki Electric Industry Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 実験や試作を行わずに実装状態のモータの動
作特性を求める。 【構成】 カタログ等から収集されたパルスモータ及び
ＤＣモータの特性とモータの付加情報が、モータデータ
ベース５０に保存されている。オペレータはモータデー
タベース５０から選択するかまたは直接数値入力するか
で解析対象のモータを指定し、その指定されたモータの
モータ特性がモータ特性入力部１１によりデータ記憶部
４０に書込まれる。また、解析に必要な解析条件がオペ
レータにより指定され、解析条件入力部１２が指定され
た解析条件をデータ記憶部４０に書込む。演算処理部１
３はデータ記憶部４０の記憶している解析条件とモータ
特性に基づき、解析対象モータが装置に所定の装置に実
装された場合の動作特性を計算する。結果表示部２０は
演算処理部１３の計算結果を表示部２０に表示する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、メカトロニクス製品等
の駆動源として使用されるパルスモータ（ステッピング
モータ）及び直流モータ（ＤＣモータ）が、製品に実装
された状態で、いかなる動作特性を示すかを解析するモ
ータ動作特性解析装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、情報機器、ＯＡ機器及びＦＡ機器
等に対して小型軽量化、低価格化、及び高性能化が、市
場で強く要求されている。これらの要求を満たすため
に、駆動源のモータにおける高速性、応答性、及び位置
決め精度等に対する要求も高度化している。従来、これ
ら情報機器、ＯＡ機器及びＦＡ機器等の装置に使用され
るモータの選定は、駆動系の慣性モーメント及び粘性や
摩擦トルク等の負荷の大小と、駆動速度と分解能等との
動作条件から、カタログに示される各仕様を参照して行
われていた。パルスモータに対してカタログから参照さ
れる仕様は、対象モータの特性である速度−トルク特性
カーブと、最大自起動周波数と、最大静止トルクと、ス
テップ角等であり、ＤＣモータの場合の仕様はトルク定
数と、定格トルクと定格回転数等である。しかしカタロ
グの値は標準的な駆動条件下での値でしかないので、モ
ータが製品に組み込まれた状態での駆動方法や動作条件
で、モータが正常に動作するかどうかは分からなかっ
た。そのため、各種実験を行って確認をする方法が採用
されていた。実験の結果、設計で選択したモータを変更
する必要が生じた場合、再度試作や実験を行い、モータ
の適性を確認する必要があった。そのため、多大な試作
費用と、工数が費やされた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来の
モータの選定においては次のような課題があった。モー
タのカタログ値だけでは、製品に実装した状態で正常に
そのモータが動作するかどうか不明である。そのため、
試作及び実験による評価と検証を行って選定したモータ
が適切であったか確認する必要があった。試作及び実験
による評価と検証では、立ち上がり時間や応答性、回転
速度や付加の変動に対する安定性、発熱温度や負荷、及
び駆動回路のばらつきに対するマージン等の様々な項目
について確認することが必要であり、これらをすべて確
認するには多大な実験工数と試作費用が必要であった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】第１の発明は、前記課題
を解決するために、複数のモータのモータ特性を予め保
存しているモータデータベースから解析対象モータの特
性を検索し、該検索された解析対象モータのモータ特性
をデータ記憶部に書込むモータ特性入力部を備え、前記
データ記憶部に記憶されたモータ特性に基づき前記解析
対象モータが所定の装置に実装された場合の動作特性を
解析するようにしている。第２の発明は、第１の発明に
おけるモータデータベース及びモータ特性入力部と、前
記解析を行うための条件を前記データ記憶部に書込む解
析条件入力部と、前記解析を行う演算処理部と、前記解
析結果を表示装置に表示する結果表示部とを、備えてい
る。第３の発明は、解析対象パルスモータのモータ特性
と該解析条件を記憶するデータ記憶部と、前記データ記
憶部に記憶された前記モータ特性及び解析条件に基づき
所定の装置に実装された場合における前記解析対象パル
スモータの自起動周波数に対する慣性負荷特性の解析、
共振周波数解析、１ステップ応答解析、連続動作特性解
析、最適動作解析、または発熱温度解析を行う演算処理
部とを、備えている。第４の発明は、解析対象直流モー
タのモータ特性と該解析条件を記憶するデータ記憶部
と、前記モータ特性と解析条件に基づき所定の装置に実
装された場合における前記解析対象直流モータのトルク
に対する電流特性とトルクに対する速度特性の解析、ま
たは立上り特性解析を行う演算処理部とを、備えてい
る。
【０００５】
【作用】第１の発明によれば、以上のようにモータ動作
特性解析装置を構成したので、モータ特性入力部によ
り、解析対象モータのモータ特性がモータデータベース
から検索され、その検索されたモータ特性がデータ記憶
部に書込まれる。データ記憶部に記憶された解析対象モ
ータのモータ特性に基づき、所定の装置に実装された場
合の解析対象モータの動作特性が、モータ動作特性解析
装置で解析される。第２の発明によれば、モータ特性入
力部によって解析対象モータの特性がモータデータベー
スから検索されてデータ記憶部に書込まれ、解析のため
の条件が解析条件入力部によってデータ記憶部に書込ま
れる。演算処理部はデータ記憶部に記憶された解析対象
モータのモータ特性と解析のための条件から、所定の装
置に実装された場合の解析対象モータの動作特性を解析
し、その解析結果が結果表示部によって表示装置に表示
される。第３の発明によれば、データ記憶部に記憶され
たパルスモータのモータ特性及び解析条件に基づき、解
析対象パルスモータが所定の装置に実装された場合の自
起動周波数に対する慣性負荷特性の解析、共振周波数解
析、１ステップ応答解析、連続動作特性解析、最適動作
解析、または発熱温度解析が、演算処理部で行われる。
第４の発明によれば、データ記憶部に記憶された直流モ
ータのモータ特性及び解析条件に基づき、解析対象直流
モータが所定の装置に実装された場合のトルクに対する
電流特性とトルクに対する速度特性の解析、または立上
り特性解析が演算処理部によって行われる。従って、前
記課題を解決できるのである。
【０００６】
【実施例】図１は、本発明の実施例を示すモータ動作特
性解析装置の全体の構成ブロック図である。このモータ
動作特性解析装置は、製品装置に使用するパルスモータ
及びＤＣモータの実装状態での動作解析を行ってモータ
選定を補助する装置であり、コンピュータ等で構成され
て動作解析を行う主処理手段１０を備えている。主処理
手段１０には表示装置２０と、入力装置３０と、データ
記憶部４０と、モータデータベース５０とが、バスで接
続されている。主処理手段１０はモータ特性入力部１１
と、解析条件入力部１２と、演算処理部１３と、結果表
示部１４とで構成されている。表示装置２０はコマンド
の表示を行うと共に、入力情報及び主処理部１０の計算
結果等を視覚的に表示するためのもので、ＣＲＴ等のデ
ィスプレイで構成されている。入力装置３０はモータの
特性或いは解析条件の数値入力とコマンド選択等を行う
ためのものであり、キーボード或いはマウスで構成され
ている。データ記憶部４０はモータ入力部１１によって
入力されたモータ特性値、解析条件入力１２によって入
力されたモータ特性解析用の解析条件、及び解析結果を
格納する機能を果たすものである。モータデータベース
５０はパルスモータ及びＤＣモータに関する品名、カタ
ログ等に示された基本的な仕様、付加的な情報の図番、
価格、及び大きさ等の情報を予め保存するものである。
【０００７】モータ特性入力部１１は解析に必要なモー
タの特性をデータ記憶部４０へ入力するための処理部で
あり、数値入力部１１−１と図番指定入力部１１−２と
検索処理部１１−３とを有している。解析条件入力部１
２は解析の項目にしたがってモータの駆動方法や駆動電
圧を指定するための駆動条件入力部１２−１と、駆動時
間及び駆動周波数（速度）等の動作条件を指定する動作
条件入力部１２−２と、駆動系のモータ軸に加わる慣性
モーメントＪ、粘性係数Ｄ、及び摩擦トルクＴを入力す
るための負荷特性入力部１２−３とを、備えている。な
お、負荷特性入力部１２−３は、慣性モーメントＪ、粘
性係数Ｄ、及び摩擦トルクＴの各値を直接入力する他
に、駆動系の負荷を解析する他の負荷解析装置６０で求
めた負荷の値を取り込むこともできる構成である。演算
処理部１３はモータの動作特性を解析する処理部であ
り、パルスモータに対する解析演算を行うパルスモータ
解析部１３−１と、ＤＣモータに対する解析演算を行う
ＤＣ解析部１３−２とを、設けている。パルスモータ解
析部１３−１では、自起動周波数に対する慣性負荷特性
の解析（以下、自起動周波数−慣性不可特性解析とい
う）と、共振周波数解析と、１ステップ応答解析と、連
続動作特性解析と、最適動作特性解析と、発熱温度解析
との６種類の解析演算をする機能を有している。ＤＣモ
ータ解析部１３−２は基本特性解析と立上り特性解析と
の２種類の解析演算を行う機能を有している。結果処理
部１４は演算処理部１３の演算結果に対して処理を施
し、表示装置２０に数値出力やグラフ出力を表示する機
能を有している。
【０００８】次に、図１のモータ動作特性解析装置の動
作を、図を参照しつつ説明する。図２は図１中のモータ
データべース５０に保存されたパルスモータに関する保
存情報を示す図であり、図３はＤＣモータに関する保存
情報を示す図である。モータデータべース５０には、図
２及び図３のように、予めカタログ等からモータに関す
る仕様と付加情報とが保存されている。図４は、図１中
のモータ特性入力部の処理を示すフローチャートであ
る。この図に示されたステップＳ１〜Ｓ１３の処理で、
解析対象となるモータのモータ特性が入力され、データ
記憶部４０に格納される。即ち、ステップＳ１でオペレ
ータは、入力装置３０を用いてパルスモータかＤＣモー
タを選択する。ステップＳ２でモータデータベース５０
に対して検索を行うかどうかが判断される。即ち、解析
対象のモータをモータデータベース５０に情報の保存し
ているものを用いるか、他のモータを用いるかが、オペ
レータによって判断される。モータデータベース５０に
情報が保存されているモータを用いる場合、ステップＳ
２の後のステップＳ３で、オペレータは検索方法を指定
する。モータ特性を入力して検索を行うか図番指定によ
る検索を行うかが選択される。モータ特性を入力して検
索行う場合、ステップＳ４において、オペレータは数値
入力部１１−１に検索するモータの特性等を検索条件と
して入力する。
【０００９】図５は、パルスモータの検索条件を示す図
であり、図６は、ＤＣモータの検索条件を示す図であ
る。表示装置２０に表示された図５及び図６のようなパ
ネルに対し、オペレータは検索条件を入力する。続くス
テップＳ５において、検索処理部１１−３は図５或いは
図６のような検索条件に合致するモータをモータデータ
ベース５０から検索する。モータデータベース５０に検
索条件に合致するモータが存在する場合、ステップＳ６
で、その検索条に合致したモータの内の一つを選択す
る。選択されたモータのモータ特性の詳細が、ステップ
Ｓ９で表示装置２０に表示される。ここで、既に検索す
るモータの図番の分かっているような場合、ステップＳ
３で図番指定が選択され、ステップＳ８において、オペ
レータは図番指定を図番指定入力部１１−２に対して行
う。続くステップＳ９において、検索処理部１１−３は
指定された図番に対応するモータをモータデータベース
５０から検索する。モータデータベース５０に図番に合
致するモータが存在する場合、処理はステップＳ９に進
む。ステップＳ１０において、ステップＳ９で表示され
たモータの情報がオペレータにより確認され、その情報
が適正な情報であればデータ記憶部４０に記憶される。
また、モータ情報が不適切である場合、ステップＳ１１
で再検索するか否かが判断され、例えばステップＳ１２
で特性が修正される。一方、ステップＳ２において、解
析対象のモータをモータデータベース５０に情報の保存
しているもの用いずに、他のモータの仕様を用いて解析
する場合がある。例えば、モータデータベース５０にま
だ書込まれていないモータに対して解析を行う場合等
が、考えられる。
【００１０】図７はパルスモータの解析に必要な情報項
目を示す図であり、図８はＤＣモータの解析に必要な情
報項目を示す図である。モータデータベース５０に情報
の保存している以外のモータの仕様を用いて解析を行う
場合、ステップＳ１３において、オペレータは数値入力
部１１−１に対して図７または８に示される解析用の計
算情報と付加情報を入力する。この数値入力部１１−１
に入力された情報は、データ記憶部４０に記憶される。
一方、解析条件入力部１２では、オペレータから指示さ
れたモータの駆動方法や駆動電圧が駆動条件入力部１２
−１によってデータ記憶部４０に入力され、データ記憶
部４０はそれらを記憶する。オペレータによって指示さ
れた駆動時間と駆動周波数が動作条件入力部１２−２に
よってデータ記憶部４０に入力されて格納される。ま
た、オペレータの指示または外部の負荷解析装置６０か
ら入力された駆動系の慣性モーメントＪ、粘性係数Ｄ、
及び摩擦トルクＴが、負荷特性入力部１２−３によって
データ記憶部４０に入力されて記憶される。演算処理部
１３はデータ記憶部４０に格納された解析用の情報を逐
次読出して、モータの各種解析演算を行う。解析演算の
結果が、結果表示部１４を介して表示部２０に出力され
る。
【００１１】次の（１）から（８）で、各種解析の処理
を説明する。 （１）自起動周波数−慣性負荷特性解析 図９は、図１における自起動周波数−慣性負荷特性解析
の処理を示すフローチャートである。図９のステップＳ
２１において、図１のモータ動作特性解析装置中のモー
タ特性入力部１１で、オペレータはモータデータベース
５０から選択するかまたは直接数値入力するかで解析対
象モータの特性を指定し、指定されたモータの特性がデ
ータ記憶部４０に入力される。続くステップＳ２２にお
いて、求めたい慣性負荷の計算範囲Ｊ1 が指定され、ス
テップＳ２３で指定された計算範囲における自起動周波
数ｆが、演算処理部１３で計算される。ステップＳ２４
において、計算結果である自起動周波数ｆが結果表示部
１４の処理により、表示装置２０にグラフ表示される。
【００１２】図１０は、図９の出力結果を示す図であ
る。ここで、自起動周波数ｆと慣性負荷との関係は、モ
ータ単体での最大自起動周波数ｆｓとロータの慣性モー
メントＪR と負荷の慣性モーメントＪL との関係から
（ａ）式のように求めることができる。通常、モータ単
体での自起動周波数はカタログで知ることができるが、
負荷が付加された状態での自起動周波数ｆは不明であ
る。図１のモータ動作特性解析装置では、負荷が付加さ
れた状態での自起動周波数ｆを容易に求めることがで
き、出力結果を用いてパルスモータの立上げ時の起動周
波数を決定することができる。
【数１】 （２）共振周波数解析 図１１は、図１における共振周波数解析の処理を示すフ
ローチャートである。図１１のステップＳ３１におい
て、図１のモータ動作特性解析装置中のモータ特性入力
部１１で、モータデータベース５０から選択するかまた
は直接数値入力するかで解析対象モータの特性を指定
し、指定されたモータの特性がデータ記憶部４０に入力
される。続くステップＳ３２において、負荷特性が負荷
特性入力部１２−３によってデータ記憶部４０に入力さ
れ、ステップＳ３３で演算処理部１３はデータ記憶部４
０に格納されたデータを用いて共振周波数解析を行う。
演算処理部１３は、１相及び２相励磁の場合の共振周波
数の値を（ｂ）式に基づいて求める。次のステップＳ３
４において、演算処理部の計算結果が結果表示部１４の
処理により、表示装置２０に表示される。
【数２】 図１２は、角度とトルク特性カーブを示す図である。パ
ルスモータにおける共振周波数ｆは、パルスモータの角
度−トルク特性における図１２のような安定点Ｐ0 での
傾きに基づき、計算することができる。パルスモータは
ある速度領域において振動が大きくなったり、出力トル
クが低下したりすることがある。そのような速度領域
（共振領域）での使用を避ける必要があるが、図１の装
置は共振周波数解析機能を有しているので、容易にその
共振周波数（速度）を求めることができる。
【００１３】（３）１ステップ応答解析 図１３は、図１における１ステップ応答解析の処理を示
すフローチャートである。図１３のステップＳ４１にお
いて、図１のモータ動作特性解析装置中のモータ特性入
力部１１で、モータデータベース５０から選択するかま
たは直接数値入力するかで解析対象のモータを指定し、
指定されたモータの特性がデータ記憶部４０に入力され
る。ステップＳ４２において、励磁方式として１相励磁
か２相励磁か１−２相励磁かの駆動条件と、ドライブ電
圧と、外部付加抵抗値とが、駆動条件入力部１２−１を
介してデータ記憶部４０に記憶される。続くステップＳ
４３で解析条件の負荷特性を負荷特性入力部１２−３で
データ記憶部４０に取り込み、ステップＳ４４におい
て、演算処理部１３がデータ記憶部４０に記憶された情
報に基づいて解析計算をする。ステップＳ４５におい
て、解析計算の結果である発生トルク、電流波形、モー
タ変位、モータ速度、及び位相面解析図等が出力され
る。図１４は、１ステップ応答の変位出力の例を示す図
である。パルスモータの動特性は基本的に、トルク定数
と励磁電流に比例して発生するモータトルクの角度−ト
ルク特性カーブを正弦波で近似したトルク式と、抵抗と
インダクタンスと逆起電圧とを考慮して表した電圧方程
式と、ロータと負荷の慣性モーメントと粘性抵抗と摩擦
トルクを考慮して表した運動方程式とを、解くことによ
り得られる。本実施例では、各方程式を電流及び速度に
ついて時間方向に離散化し、直接積分して動特性を求め
る。動特性の解析によってモータの変位グラフ、位相面
解析図等が得られ、その結果、オペレータはオーバーシ
ュート量やセトリング時間等が分かる。例えば。図１４
からオペレータはパルスモータの応答性及び安定性を知
ることができる。
【００１４】（４）連続動作特性解析 図１５は、図１における連続動作特性解析の処理を示す
フローチャートである。図１５のステップＳ５１におい
て、図１のモータ動作特性解析装置中のモータ特性入力
部１１で、モータデータベース５０から選択するかまた
は直接数値入力するかで解析対象のモータを指定し、指
定されたモータの特性がデータ記憶部４０に入力され
る。ステップＳ５２において、駆動条件入力部１２−１
により駆動条件が指定され、駆動条件がデータ記憶部４
０に記憶される。続くステップＳ５３において、解析条
件の負荷特性が負荷特性入力部１２−３でデータ記憶部
４０に取り込まれる。ステップＳ５４で動作条件入力部
１２−３により動作条件が指定されてデータ記憶部４０
に格納され、ステップＳ５５において、演算処理部１３
がデータ記憶部４０に記憶された情報に基づいて解析計
算をする。ステップＳ５６で解析計算の結果である発生
トルク、電流波形、モータ変位、モータ速度、位相面解
析図、及びパルスレート等が出力される。
【００１５】ここで、ステップＳ５２における駆動条件
指定について説明をする。まず、ステップＳ５２−１で
励磁方式が指定される。励磁方式としては１相励磁と２
相励磁と１−２相励磁の方式とがあるが、オペレータは
これら３つの励磁方式のうち一つを選択指定する。ま
た、電流の立上り特性改善のために様々な駆動方式がと
られるが、オペレータはステップＳ５２−２でこれら駆
動方式を選択指定する。オペレータの選択指定する駆動
方式としては通常駆動、自励発振の場合の定電流駆動、
他励発振の場合の定電流駆動、過電圧駆動、または２電
圧駆動がある。他励発振の場合の定電流駆動方法は、ド
ライブ電圧Ｖに対して低圧Ｖ−ΔＶ、高圧Ｖ＋ΔＶ、周
期１／ｆの三角波を基準電圧とし、検出用抵抗Ｒｓ×電
流を参照電圧として駆動する方法であり、過電圧駆動方
法は切り替え周波数ｆに対してにまずパルス幅（＜１／
ｆ）の過電圧Ｖ2 の電圧をかけ、それ以降では基準電圧
Ｖ1でモータを駆動する方法である。また、２電圧駆動
方法はパルスの立上りΔｔ秒を過電圧Ｖ2 でモータを駆
動し、それ以降は基準電圧Ｖ1 で駆動する方法である。
オペレータは選択指定された駆動方式に応じて表示装置
２０に表示された表示入力パネルを参照しつつ、駆動パ
ラメータを入力装置３０から入力する。
【００１６】図１６は通常駆動の入力パネル、図１７は
自励発振の定電流駆動の入力パネル、図１８は他励発振
の定電流駆動の入力パネル、図１９は過電圧駆動の入力
パネル、及び図２０は２電圧駆動の入力パネルを、それ
ぞれ示す図である。オペレータは図１６〜図２０の入力
パネルの空白部分に対応するデータを入力し、駆動条件
入力部１２−１はそれらのデータをデータ記憶部４０に
格納する。ステップＳ５４における動作条件の指定につ
いて説明する。動作条件の指定では、まずモータを駆動
するための制御プロファイルを定義する。制御方法とし
ては台形制御、指数関数制御、またはテーブルを直接指
定する方法が可能である。図２１は台形制御の入力パネ
ル、図２２は指数関数制御の入力パネル、図２３はテー
ブルを直接指定する場合の入力パネル、の例をそれぞれ
示す図である。オペレータは台形制御、指数関数制御、
またはテーブルを直接指定する方法のうち一つを選択指
定し、選択指定された駆動方式に応じて図２１〜図２３
のように表示された入力パネルを参照しつつ、駆動パラ
メータを入力装置３０から入力する。ここで、台形制御
の場合、駆動するための時刻と周波数の関係がパラメー
タとして入力され、指数関数制御の場合、駆動における
時刻と周波数を制御するために、次の（ｃ）式を構成す
る各パラメータが入力される。テーブルを直接指定する
方法の場合、各制御点の時刻Ｔと周波数Ｆの値が図２３
のように表示され、オペレータは入力装置３０を介して
各制御点の時刻Ｔと周波数Ｆをそれぞれ入力する。
【００１７】
【数３】 図２４は連続動作解析の出力であるモータ変位グラフの
一例を示す図であり、図２５はモータ変位グラフの他の
例を示す図である。パルスモータが脱調しないで正常に
動作することは重要であり、連続動作特性解析では、オ
ペレータは図２４及び図２５のモータ変位グラフや位相
面解析図から、解析対象モータが正常に動作することを
知ることができる。例えば、図２４はモータの正常な動
作を示し、図２５はモータが脱調することを示してい
る。
【００１８】（５）最適動作解析の処理 図２６は、図１における最適動作解析の処理を示すフロ
ーチャートである。図２６のステップＳ６１において、
図１のモータ動作特性解析装置中のモータ特性入力部１
１で、モータデータベース５０から選択するかまたは直
接数値入力するかで解析対象のモータを指定し、指定さ
れたモータの特性がデータ記憶部４０に入力される。ス
テップＳ６２において、駆動条件入力部１２−１により
駆動条件が指定され、駆動条件がデータ記憶部４０に記
憶される。続くステップＳ６３で解析条件の負荷特性が
負荷特性入力部１２−３でデータ記憶部４０に取り込ま
れる。ステップＳ６４で動作条件入力部１２−３により
動作条件が指定されてデータ記憶部４０に格納され、ス
テップＳ６５において、演算処理部１３がデータ記憶部
４０に記憶された情報に基づいて解析計算をする。な
お、動作条件としては目標速度及び目標動作距離（パル
ス数）が指定される。ステップＳ６６で解析計算の結果
である発生トルク、電流波形、モータ変位、モータ速
度、位相面解析図、及び最適パルスレート等が出力され
る。最適動作解析ではモータが脱調することなしに目標
速度及び目標動作距離に最短時間で達するパルスレート
を考え、位相面上での最大速度の点を結んだ線、即ち位
相面上の軌道の傾きが“０”である包絡線に達した瞬間
を、パルス切替えタイミングとして求める。
【００１９】（６）発熱温度解析 図２７は、図１における発熱温度解析の処理を示すフロ
ーチャートである。図２７のステップＳ７１において、
図１のモータ動作特性解析装置中のモータ特性入力部１
１で、モータデータベース５０から選択するかまたは直
接数値入力するかで解析対象のモータを指定し、指定さ
れたモータの特性がデータ記憶部４０に入力される。ス
テップＳ７２において、駆動条件入力部１２−１により
駆動条件が指定され、駆動条件がデータ記憶部４０に記
憶される。続くステップＳ７３で解析条件の負荷特性が
負荷特性入力部１２−３でデータ記憶部４０に取り込ま
れる。ステップＳ７４で動作条件入力部１２−３により
動作条件が指定されてデータ記憶部４０に格納され、さ
らに、ステップＳ７５でモータの発熱温度解析に必要な
発熱温度計算条件がデータ記憶部４０に記憶される。発
熱温度計算条件としては、例えば自然空冷の場合には熱
の放射率であり、強制空冷の場合にはさらに風速等があ
る。ステップＳ７６において、演算処理部１３がデータ
記憶部４０に記憶された情報に基づいて解析計算をす
る。ステップＳ７７で解析計算の結果であるモータの発
熱温度が表示装置２０に表示される。発熱温度解析では
モータの形状を例えば円柱と考え、モータデータベース
５０で保持するモータの直径と高さからモータの表面積
を求める。モータの表面積と消費電力と対流と放射率と
を考慮した熱伝導率から、モータの発熱温度が計算され
る。
【００２０】（７）ＤＣモータの基本特性解析 図２８は、図１におけるＤＣモータの基本特性解析の処
理を示すフローチャートである。図２８のステップＳッ
プＳ８１において、図１のモータ動作特性解析装置中の
モータ特性入力部１１で、モータデータベース５０から
選択するかまたは直接数値入力するかで解析対象のモー
タを指定し、指定されたモータの特性が検索されてデー
タ記憶部４０に入力される。ステップＳ８２において、
駆動条件入力部１２−１により駆動電圧が指定され、そ
の駆動電圧がデータ記憶部４０に記憶される。続くステ
ップＳ８３で演算処理部１３がデータ記憶部４０に記憶
された情報に基づいて解析計算をする。ステップＳ８４
において、解析結果が結果表示部１４の処理によって、
表示装置２０から例えばグラフ出力される。ＤＣモータ
の基本特性解析におけるグラフ出力は、駆動電圧でのト
ルク−電流特性（Ｔ−Ｉカーブ）とトルク−速度（Ｔ−
Ｎ）カーブである。
【００２１】（８）ＤＣモータの立上り特性解析 図２９は、図１におけるＤＣモータの立上り特性解析の
処理を示すフローチャートである。図２９のステップＳ
ップＳ９１において、図１のモータ動作特性解析装置中
のモータ特性入力部１１で、モータデータベース５０か
ら選択するかまたは直接数値入力するかで解析対象のモ
ータを指定し、指定されたモータの特性が検索されてデ
ータ記憶部４０に入力される。ステップＳ９２におい
て、負荷条件として慣性モーメントＪと粘性係数Ｄと摩
擦トルクＴが負荷特性入力部１２−３から入力されてデ
ータ記憶部４０に記憶される。ステップＳ９３におい
て、駆動電圧が駆動電圧入力部１２−１に指定され、そ
の駆動電圧がデータ記憶部４０に記憶される。続くステ
ップＳ９４で演算処理部１３がデータ記憶部４０に記憶
された情報に基づいて解析計算をする。ステップＳ９５
において、解析結果が結果表示部１４の処理によって、
表示装置２０から出力される。ＤＣモータの動作特性
も、モータのトルク式と電圧方程式と運動方程式を解く
ことにより求めることができる。ＤＣモータの立上り特
性解析ではモータの立上り時間、定常回転数、及び電流
値等が、計算結果として求められる。また、一時的な負
荷変動が問題となることがあるが、負荷条件入力で負荷
変動時間と変動荷重を入力することにより、その負荷変
動も求めることが可能である。
【００２２】以上のように、本実施例では、予めカタロ
グからモータ単独の特性等を収集したモータデータベー
ス５０を備え、解析対象となるモータをモータ特性入力
部１１で検索してモータの特性をデータ記憶部４０に記
憶するようにしている。また、対象モータが実装された
場合の動作を解析するために解析条件入力部１２を設
け、モータの駆動条件や、制御方法等の動作条件や、負
荷条件をデータ記憶部４０に格納し、演算処理部１３で
データ記憶部４０に記憶されている情報に基づき解析を
する構成としている。そのため、次のような利点を発揮
する。 （ｉ） オペレータが解析の都度、カタログ等から解析
対象モータを選択する手間が省け、迅速な解析が可能と
なる。 （ii） モータに関する知識の少ないオペレータでも、
解析条件をパラメータで入力するだけで解析を実行で
き、選定したモータが実装された場合にそのモータが正
常に動作するかどうかを容易に確認できる。 (iii） 試作と実験の繰り返しによる評価及び検証に頼
ることなくモータ解析を行えるので、様々な条件下での
モータの動作特性及び動作マージン等を見ることができ
る。 （iv） パルスモータにおける最適動作解析を行うこと
ができるので、脱調せずにしかも高速な加速パルスレー
トの算出が可能である。 なお、本発明は、上記実施例に限定されず種々の変形が
可能である。例えば各解析において、データ記憶部４０
にモータ特性及び解析条件を入力する順序は、図９，図
１１，図１３，図１５，図２６，図２７，図２８，図２
９に限定されず、例えば、解析条件を先に入力すること
も可能である。
【００２３】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、第１の発明
によれば、モータ特性を保存しているモータデータベー
スから解析対象のモータの特性を求めてデータ記憶部に
書込むモータ特性入力部を備え、そのデータに基づき解
析対象モータが所定の装置に実装された場合の動作特性
を解析する構成としている。よって、オペレータが、例
えば、カタログ等から解析対象モータを選定する必要が
なくなる。そのため、迅速に、かつ、試作及び検証を行
うことなく実装状態におけるモータ動作特性を求めるこ
とができる。第２の発明によれば、第１の発明における
モータ特性入力部と解析条件入力部とを備えているの
で、解析条件をパラメータとして逐次入力することがで
き、設計に対するマージン等を計算することが可能とな
る。また、結果表示部を設けているので、オペレータに
即時に解析結果を表示することができ、解析数の増減を
その場で判断することも可能である。第３の発明によれ
ば、データ記憶部に記憶されたモータ特性及び解析条件
に基づき、解析対象パルスモータの自起動周波数に対す
る慣性負荷特性の解析、共振周波数解析、１ステップ応
答解析、連続動作特性解析、最適動作解析、または発熱
温度解析を行う演算処理部とを備えている。そのため、
高速性、応答性、及び位置決め精度等の市場要求の厳し
い情報機器等のパルスモータが所定の装置に実装された
場合の動作特性を、実験或いは試作を繰り返すこと無く
求めることができ、設計効率化が計れる。第４の発明に
よれば、データ記憶部に記憶されたモータ特性及び解析
条件に基づき、直流モータのトルクに対する電流特性と
トルクに対する速度特性の解析、または立上り特性解析
を行う演算処理部を備えている。そのため、高速性、応
答性、及び位置決め精度等の市場要求の厳しい情報機器
等に用いられる直流モータが、所定の装置に実装された
場合の動作特性を、実験或いは試作を繰り返すこと無く
求めることができ、設計効率化が計れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例を示すモータ動作特性解析装置
の全体の構成ブロック図である。
【図２】図１中のモータデータべース５０に保存された
パルスモータに関する保存情報を示す図である。
【図３】図１中のモータデータべース５０に保存された
ＤＣモータに関する保存情報を示す図である。
【図４】図１中のモータ特性入力部の処理を示すフロー
チャートである。
【図５】パルスモータの検索条件を示す図である。
【図６】ＤＣモータの検索条件を示す図である。
【図７】パルスモータの解析に必要な情報項目を示す図
である。
【図８】ＤＣモータの解析に必要な情報項目を示す図で
ある。
【図９】図１における自起動周波数−慣性負荷特性解析
の処理を示すフローチャートである。
【図１０】図９の出力結果を示す図である。
【図１１】図１における共振周波数解析の処理を示すフ
ローチャートである。
【図１２】角度とトルク特性カーブを示す図である。
【図１３】図１における１ステップ応答解析の処理を示
すフローチャートである。
【図１４】１ステップ応答の変位出力の例を示す図であ
る。
【図１５】図１における連続動作特性解析の処理を示す
フローチャートである。
【図１６】通常駆動の入力パネルを示す図である。
【図１７】自励発振の定電流駆動の入力パネルを示す図
である。
【図１８】他励発振の定電流駆動の入力パネルを示す図
である。
【図１９】過電圧駆動の入力パネルを示す図である。
【図２０】２電圧駆動の入力パネルを示す図である。
【図２１】台形制御の入力パネルを示す図である。
【図２２】指数関数制御の入力パネルを示す図である。
【図２３】テーブルを直接指定する場合の入力パネルを
示す図である。
【図２４】連続動作解析の出力であるモータ変位グラフ
の一例を示す図である。
【図２５】連続動作解析の出力であるモータ変位グラフ
の他の例を示す図である。
【図２６】図１における最適動作解析の処理を示すフロ
ーチャートである。
【図２７】図１における発熱温度解析の処理を示すフロ
ーチャートである。
【図２８】図１におけるＤＣモータの基本特性解析の処
理を示すフローチャートである。
【図２９】図１におけるＤＣモータの立上り特性解析の
処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１１ モータ特性入力部 １２ 解析条件入力部 １３ 演算処理部 １４ 結果表示部 ２０ 表示装置 ３０ 入力装置 ４０ データ記憶部 ５０ モータデータベース
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 // Ｈ０２Ｐ 5/00 Ｚ 8/00 9191−5Ｈ Ｇ０６Ｆ 15/60 ４５０ Ｈ０２Ｐ 8/00 Ｚ

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 複数のモータのモータ特性を予め保存し
    ているモータデータベースから解析対象モータの特性を
    検索し、該検索された解析対象モータのモータ特性をデ
    ータ記憶部に書込むモータ特性入力部を備え、 前記データ記憶部に記憶されたモータ特性に基づき前記
    解析対象モータが所定の装置に実装された場合の動作特
    性を解析する機能を有した、ことを特徴とするモータ動
    作特性解析装置。
  2. 【請求項２】 請求項１記載のモータデータベース及び
    モータ特性入力部と、前記解析を行うための条件を前記
    データ記憶部に書込む解析条件入力部と、前記解析を行
    う演算処理部と、前記解析結果を表示装置に表示する結
    果表示部とを、備えたことを特徴とするモータ動作特性
    解析装置。
  3. 【請求項３】 解析対象パルスモータのモータ特性と該
    解析条件を記憶するデータ記憶部と、 前記データ記憶部に記憶された前記モータ特性及び解析
    条件に基づき所定の装置に実装された場合における前記
    解析対象パルスモータの自起動周波数に対する慣性負荷
    特性の解析、共振周波数解析、１ステップ応答解析、連
    続動作特性解析、最適動作解析、または発熱温度解析を
    行う演算処理部とを、備えたことを特徴とするモータ動
    作特性解析装置。
  4. 【請求項４】 解析対象直流モータのモータ特性と該解
    析条件を記憶するデータ記憶部と、 前記モータ特性と解析条件に基づき所定の装置に実装さ
    れた場合における前記解析対象直流モータのトルクに対
    する電流特性とトルクに対する速度特性の解析、または
    立上り特性解析を行う演算処理部とを、備えたことを特
    徴とするモータ動作特性解析装置。
JP14995594A 1994-06-30 1994-06-30 モータ動作特性解析装置 Withdrawn JPH0816548A (ja)

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