(57)【要約】  複数のインバータと共通のコンバータを用いることにより、小型で効率のよい機械試験装置を提供する。  Ｎ個の入力軸とＭ個の出力軸をもつ機械の試験装置であって、Ｎ個の入力軸に結合された第１モータ（２）〜第Ｎモータ（４）と、Ｍ個の出力軸に結合された第Ｎ＋１モータ（５）〜第Ｎ＋Ｍモータ（７）と、直流電力を交流電力に変換し第１モータ〜第Ｎ＋Ｍモータの回転速度またはトルクを制御する第１インバータ（８）〜第Ｎ＋Ｍインバータ（１３）と、第１インバータ〜第Ｎ＋Ｍインバータにトルク指令または速度指令を与える機械制御部（１４）とを備えた機械試験装置において、交流電力を直流電力に変換し、第１インバータ〜第Ｎ＋Ｍインバータに供給する共通コンバータ（１）を備えた。
2008066069.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｎ個の入力軸とＭ個の出力軸をもつ機械の試験装置であって、Ｎ個の入力軸に結合された第１モータ〜第Ｎモータと、Ｍ個の出力軸に結合された第Ｎ＋１モータ〜第Ｎ＋Ｍモータと、直流電力を交流電力に変換し前記第１モータ〜前記第Ｎ＋Ｍモータの回転速度またはトルクを制御する第１インバータ〜第Ｎ＋Ｍインバータと、前記第１インバータ〜前記第Ｎ＋Ｍインバータにトルク指令または速度指令を与える機械制御部と、を備えた機械試験装置において、
交流電力を直流電力に変換し、前記直流電力を前記第１インバータ〜前記第Ｎ＋Ｍインバータに供給する共通コンバータを備えることを特徴とする機械試験装置。
【請求項２】
前記Ｎは１であり、前記Ｍは２であることを特徴とする請求項１記載の機械試験装置。
【請求項３】
前記Ｎは１であり、前記Ｍは４であることを特徴とする請求項１記載の機械試験装置。
【請求項４】
前記Ｎは２であり、前記Ｍは１であることを特徴とする請求項１記載の機械試験装置。
【請求項５】
前記機械制御部は、上位システムからコマンドを受信しレスポンスを送信する第１通信部と、前記コマンドから速度指令、トルク指令、制御モード信号を生成する指令生成部と、前記コマンドの機械合否判定条件と速度、トルク指令、コンバータ電流から機械の合否を判定する合否判定部と、前記速度指令、トルク指令、制御モード信号を前記インバータと前記コンバータへ送信し、レスポンスを受信する第２通信部と、を備えることを特徴とする請求項１記載の機械試験装置。
【請求項６】
前記インバータは、前記機械制御部から速度指令、トルク指令、制御モード信号を受信し、トルク指令、速度を送信する第３通信部と、前記速度指令と速度からトルク指令を生成する速度制御部と、前記トルク指令と前記機械制御部の外部トルク指令を加算して新たなトルク指令とするトルク加算部と、前記トルク指令から電流指令を生成する電流指令生成部と、前記電流指令と電流から電圧指令を生成する電流制御部と、前記電圧指令からＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ部と、前記ＰＷＭ信号を電力増幅する電力変換部と、を備えることを特徴とする請求項１記載の機械試験装置。
【請求項７】
前記インバータは前記制御モード信号により速度制御モードかトルク制御モードを選択して動作し、前記速度制御モードでは、前記外部トルク指令を零とし、前記トルク指令モードでは、前記速度制御部の生成するトルク指令を零にすることを特徴とする請求項６記載の機械試験装置。
【請求項８】
前記インバータは、前記機械制御部の生成する同期信号に基づき、互いに同期したＰＷＭ信号を生成することを特徴とする請求項６記載の機械試験装置。
【請求項９】
前記コンバータは、３相交流電源を整流して直流電源を生成するダイオード整流部と、前記直流電源の直流電圧を平滑する平滑コンデンサと、前記インバータへ出力するコンバータ電流を検出する電柱検出器と、前記機械制御部から指令を受信し、コンバータ電流をレスポンスとして送信する第４通信部と、を備えることを特徴とする請求項１記載の機械試験装置。
【請求項１０】
前記コンバータは、前記ダイオード整流部と、電源回生用の電力変換器と、を備えることを特徴とする請求項９記載の機械試験装置。
【請求項１１】
前記コンバータは、前記直流電源の直流電圧を設定可能な任意の電圧に制御することを特徴とする請求項９記載の機械試験装置。
【請求項１２】
前記機械制御部は、前記入力軸インバータにトルク指令、前記出力軸インバータに速度指令を与え、前記入力軸インバータの速度と前記出力軸インバータのトルク指令のレスポンスから前記機械の合否を判定することを特徴とする請求項１記載の機械試験装置。
【請求項１３】
前記機械制御部は、前記出力軸のトルク指令が一定になるよう速度指令を制御することを特徴とする請求項１２記載の機械試験装置。
【請求項１４】
前記機械制御部は、前記入力軸インバータに速度指令、前記出力軸インバータにトルク指令を与え、前記入力軸インバータのトルク指令と前記出力軸インバータの速度のレスポンスから前記機械の合否を判定することを特徴とする請求項１記載の機械制御装置。
【請求項１５】
前記機械制御部は、前記入力軸のトルク指令が一定になるよう速度指令を制御することを特徴とする請求項１４記載の機械試験装置。
【請求項１６】
前記機械制御部は、前記トルク指令と前記速度指令と前記コンバータのコンバータ電流のレスポンスに基づいて前記機械の合否を判定することを特徴とする請求項１記載の機械試験装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｎ個の入力軸とＭ個の出力軸をもつ機械の試験装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１３は、特許文献１に開示された従来の機械試験装置の例である。図１３において、１１０はエンジン、１２０はモータ・ジェネレータ、１３０は動力分配機構、１４０はドライブシャフト、１５０ａ、１５０ｂは負荷吸収モータ、１６０は走行模擬装置、１７０ａ、１７０ｂはセンサ、１８０は端末装置、１９０はＥＣＵである。ＥＣＵ１９０の制御のもと、エンジン１１０やモータ・ジェネレータ１２０から出力された駆動出力は、動力分配機構１３０を介してドライブシャフト１４０に伝えら、ドライブシャフト１４０の両端には負荷装置として負荷吸収モータ１５０ａ、１５０ｂが接続されている。負荷吸収モータ１５０ａ、１５０ｂは、車両走行状態を模擬するために、ドライブシャフト１４０に対して仮想的に制動トルクや走行抵抗トルクを発生させる。負荷吸収モータ１５０ａ、１５０ｂは、仮想的に制動トルクや走行抵抗トルクを発生させることで、実際に車両を走らせることなく、さらに、実際の車両に搭載されるブレーキシステムを搭載することなく、模擬的に車両走行状態を作り出し、車両の各種性能試験を行うことができるというものである。【０００３】
図１４は、特許文献２に開示されたトランスミッション試験装置の例である。図１４において、２０１は低慣性駆動モータ、２０２はトランスミッション、２０３は吸収モータ、２０４はハーネス、２０５はＥＣＵ、２０６は電子スロットルである。エンジンに代えて、回転を擬似的に出力する低慣性駆動モータ１を使用し、回転出力軸をトランスミッション２に連結し、回転出力の周波数応答性良くトランスミッション２へ伝えられるように、高剛性結合している。トランスミッション２には、走行時の抵抗を擬似的に与えるため出力軸に吸収モータ３を連結している。トランスミッション２０２は、トルクコンバータ、変速機本体、油圧コントローラから構成されており、エンジンおよびトランスミッションを制御するＥＣＵ（電子制御ユニット）２０５がベンチ用ハーネス４によって接続されている。変速機本体は複数組のプラネタリギヤの他、油圧クラッチや油圧ブレーキ等の油圧摩擦係合要素が内蔵され、油圧コントローラには、一体に形成された油圧回路の他、ＥＣＵ２０５によってデューティ駆動される複数の電磁弁が収納されている。ＥＣＵ５は、車両に搭載され、実エンジンとトランスミッション２０２との制御を行う一体型をしたものであり、電子スロットル２０６に接続されている。【０００４】
図１５は特許文献３に開示されたインバータ試験装置の例である。図１５において、３１０はインバータ試験装置、３１１はＤＣ電源（直流電源）、３１２は第１モータ、３１２ａは第１モータのステータ、３１２ｂは第１モータのロータである。３１３は第２モータ、３１３ａは第２モータのステータ、３１３ｂは第２モータのロータ、３１４は第１回転軸、３１５は第２回転軸、３１６は動力分配機構である。３１７は回転駆動力伝達機構、３１７ａ、３１７ｂは回転駆動力伝達機構のギア、３１７ｃは回転駆動力伝達機構の回転軸、３１７ｄは回転駆動力伝達機構のディファレンシャルギア、３１７ｅ、３１７ｆは回転駆動力伝達機構の出力軸である。３１８は第３回転軸、３１９は回転軸固定装置、３２２はトランスアクスル装置、３２１は負荷装置である。インバータ試験装置３１０は、第１インバータＩＮＶ１、第２インバータＩＮＶ２の２台をセットして試験を行い、ＤＣ電源３１１と３相の第１モータ３１２と第２モータ３１３とを有する。また、２つのモータの回転軸３１４、３１５は動力分配機構３１６で結合されていて、動力分配機構３１６の第３回転軸３１８は回転軸固定装置３１９により固定されている。第２回転軸３１５には回転駆動力伝達機構３１７が接続されていて、回転駆動力伝達機構３１７には負荷装置３２１の出力軸３１７ｅが接続されている。第１、第２インバータＩＮＶ１、ＩＮＶ２は、直流電力を３相交流電力に変換し、３相交流電力を直流電力に変換することもできる。第１、第２インバータＩＮＶ１、ＩＮＶ２は一対で使用される。このインバータ試験装置３１０を用いた場合、第１インバータＩＮＶ１から出力された交流電力のうち、第１、第２モータ３１２、３１３や第２インバータＩＮＶ２の損失と回転軸３１５から回転駆動力伝達機構３１７と出力軸３１７ｅを通じて負荷装置３２１で消費されたエネルギーを除いた分は、第２インバータＩＮＶ２からＤＣ電源３１１側に回生することができる。第１インバータＩＮＶ１から出力された交流出力電力の全てを抵抗などによって消費していた場合に比して、第１インバータＩＮＶ１の出力試験の際に消費する電力を抑制することができるというものである。【０００５】
【特許文献１】特開２００５−２７４３２３号公報
【特許文献２】特開２００６−１７０６８１号公報
【特許文献３】特開２００５−２４５１３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１および２に開示された従来の機械試験装置は、モータジェネレータが生成したパワーを、負荷吸収モータが吸収する記述はあっても、吸収したパワーの処理については開示されていない。また、特許文献３の例は、２台のインバータに対して共通の電源を使用している。しかし、特許文献３の例は、インバータの試験装置であって、機械試験装置ではなく、機械の合否判定にかかわることは開示されていない。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、複数のインバータと共通のコンバータを用いることにより、小型で効率のよい機械試験装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記問題を解決するため、本発明は、次のように構成したのである。
請求項１に記載の発明は、Ｎ個の入力軸とＭ個の出力軸をもつ機械の試験装置であって、Ｎ個の入力軸に結合された第１モータ〜第Ｎモータと、Ｍ個の出力軸に結合された第Ｎ＋１モータ〜第Ｎ＋Ｍモータと、直流電力を交流電力に変換し前記第１モータ〜前記第Ｎ＋Ｍモータの回転速度またはトルクを制御する第１インバータ〜第Ｎ＋Ｍインバータと、前記第１インバータ〜前記第Ｎ＋Ｍインバータにトルク指令または速度指令を与える機械制御部と、を備えた機械試験装置において、交流電力を直流電力に変換し、前記直流電力を前記第１インバータ〜前記第Ｎ＋Ｍインバータに供給する共通コンバータを備えることを特徴とするものである。
請求項２に記載の発明は、請求項１記載の機械試験装置において、前記Ｎは１であり、前記Ｍは２であることを特徴とするものである。
請求項３に記載の発明は、請求項１記載の機械試験装置において、前記Ｎは１であり、前記Ｍは４であることを特徴とするものである。
請求項４に記載の発明は、請求項１記載の機械試験装置において、前記Ｎは２であり、前記Ｍは１であることを特徴とするものである。
請求項５に記載の発明は、請求項１記載の機械試験装置において、前記機械制御部は、上位システムからコマンドを受信しレスポンスを送信する第１通信部と、前記コマンドから速度指令、トルク指令、制御モード信号を生成する指令生成部と、前記コマンドの機械合否判定条件と速度、トルク指令、コンバータ電流から機械の合否を判定する合否判定部と、前記速度指令、トルク指令、制御モード信号を前記インバータと前記コンバータへ送信し、レスポンスを受信する第２通信部と、を備えることを特徴とするものである。
請求項６に記載の発明は、請求項１記載の機械試験装置において、前記インバータは、前記機械制御部から速度指令、トルク指令、制御モード信号を受信し、トルク指令、速度を送信する第３通信部と、前記速度指令と速度からトルク指令を生成する速度制御部と、前記トルク指令と前記機械制御部の外部トルク指令を加算して新たなトルク指令とするトルク加算部と、前記トルク指令から電流指令を生成する電流指令生成部と、前記電流指令と電流から電圧指令を生成する電流制御部と、前記電圧指令からＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ部と、前記ＰＷＭ信号を電力増幅する電力変換部と、を備えることを特徴とするものである。
請求項７に記載の発明は、請求項５記載の機械試験装置において、前記インバータは前記制御モード信号により速度制御モードかトルク制御モードを選択して動作し、前記速度制御モードでは、前記外部トルク指令を零とし、前記トルク指令モードでは、前記速度制御部の生成するトルク指令を零にすることを特徴とするものである。
請求項８に記載の発明は、請求項４記載の機械試験装置において、前記インバータは、前記機械制御部の生成する同期信号に基づき、互いに同期したＰＷＭ信号を生成することを特徴とするものである。
請求項９に記載の発明は、請求項１記載の機械試験装置において、前記コンバータは、３相交流電源を整流して直流電源を生成するダイオード整流部と、前記直流電源の直流電圧を平滑する平滑コンデンサと、前記インバータへ出力するコンバータ電流を検出する電柱検出器と、前記機械制御部から指令を受信し、コンバータ電流をレスポンスとして送信する第４通信部と、を備えることを特徴とするものである。
請求項１０に記載の発明は、請求項８記載の機械試験装置において、前記コンバータは、前記ダイオード整流部と、電源回生用の電力変換器と、を備えることを特徴とするものである。
請求項１１に記載の発明は、請求項９記載の機械試験装置において、前記コンバータは、前記直流電源の直流電圧を設定可能な任意の電圧に制御することを特徴とするものである。
請求項１２に記載の発明は、請求項１記載の機械試験装において、前記機械制御部は、前記入力軸インバータにトルク指令、前記出力軸インバータに速度指令を与え、前記入力軸インバータの速度と前記出力軸インバータのトルク指令のレスポンスから前記機械の合否を判定することを特徴とするものである。
請求項１３に記載の発明は、請求項１２記載の機械試験装置において、前記機械制御部は、前記出力軸のトルク指令が一定になるよう速度指令を制御することを特徴とするものである。
請求項１４に記載の発明は、請求項１記載の機械制御装置において、前記機械制御部は、前記入力軸インバータに速度指令、前記出力軸インバータにトルク指令を与え、前記入力軸インバータのトルク指令と前記出力軸インバータの速度のレスポンスから前記機械の合否を判定することを特徴とするものである。
請求項１５に記載の発明は、請求項１４記載の機械試験装置において、前記機械制御部は、前記入力軸のトルク指令が一定になるよう速度指令を制御することを特徴とするものである。
請求項１６に記載の発明は、請求項１記載の機械試験装置において、前記機械制御部は、前記トルク指令と前記速度指令と前記コンバータのコンバータ電流のレスポンスに基づいて前記機械の合否を判定することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によると、複数のインバータに共通のコンバータを用いることにより、部品点数を低減でき、小型で効率のよい機械試験装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の機械試験装置の構成を示すブロック図
【図２】本発明の機械試験装置の機械制御部の構成を示すブロック図
【図３】本発明の機械試験装置のインバ−タの構成を示すブロック図
【図４】本発明の機械試験装置のコンバータの構成を示すブロック図
【図５】本発明の機械試験装置のコンバータの構成を示すブロック図
【図６】本発明の機械試験装置の動作をシミュレーションしたブロック図
【図７】本発明の機械試験装置の第１実施例の動作を示すシミュレーションタイムチャート
【図８】本発明の機械試験装置で出力を速度の１．８乗に比例したときのシミュレーションタイムチャート
【図９】本発明の機械試験装置のバックラッシがある場合のシミュレーションタイムチャート
【図１０】本発明の機械試験装置の機械振動がある場合のシミュレーションタイムチャート
【図１１】本発明の機械試験装置の第２実施例の動作を示すシミュレーションタイムチャート
【図１２】本発明の機械試験装置のＰＷＭを同期させたときのシミュレーションタイムチャート
【図１３】特許文献１に開示された従来例の構成を示すブロック図
【図１４】特許文献２に開示された従来例の構成を示すブロック図
【図１５】特許文献３に開示された従来例の構成を示すブロック図
【符号の説明】
【００１０】
１  コンバータ
２〜７  インバータ
８〜１３  モータ
１４  機械制御部
１５  機械
２１  指令生成部
２２  合否判定部
２３、２４  通信部
３１  速度制御部
３２  トルク加算部
３３  電流指令生成部
３４  電流制御部
３５  ＰＷＭ部
３６  電力変換部
３７  モータ
３８  速度検出部
３９  通信部
４１  ダイオード整流部
４２  平滑コンデンサ
４３  電流検出部
４４  回生処理部
４５  電圧検出部
４６  通信部
４７  電力変換部
４８  回生コンバータ
１１０  エンジン
１２０  モータ・ジェネレータ
１３０  動力分配機構
１５０ａ、１５０ｂ  負荷吸収モータ
１６０  走行模擬装置
１７０ａ、１７０ｂ  センサ
１８０  操作端末
１９０  ＥＣＵ
２０１  低慣性駆動モータ
２０２  トランスミッション
２０３  吸収モータ
２０４  ハーネス
２０５  ＥＣＵ
２０６  電子スロットル
２０７  パネルＰＣ
２０８  中継ボックス
２１０  制御手段
２１１  条件入力画面
３１０  インバータ試験装置
３１１  ＤＣ電源（直流電源）
３１２  第１モータ
３１２ａ  第１モータのステータ  
３１２ｂ  第１モータのロータ  
３１３  第２モータ
３１３ａ  第２モータのステータ  
３１３ｂ  第２モータのロータ
３１４  第１回転軸
３１５  第２回転軸
３１６  動力分配機構
３１７  回転駆動力伝達機構
３１７ａ、３１７ｂ  回転駆動力伝達機構のギア
３１７ｃ  回転駆動力伝達機構の回転軸
３１７ｄ  回転駆動力伝達機構のディファレンシャルギア
３１７ｅ、３１７ｆ  回転駆動力伝達機構の出力軸
３１８  第３回転軸
３１９  回転軸固定装置
３２１  負荷装置
３２２  トランスアクスル装置
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。
【実施例１】
【００１２】
図１は、本発明の第１実施例の機械試験装置の構成を示すブロック図、図２は機械制御部の構成を示すブロック図、図３はインバータの構成を示すブロック図で、図４、５はコンバータの構成を示すブロック図ある。図１において、１はコンバータ、２〜７はインバータ、８〜１３はモータ、１４は機械制御部である。
図２において、２１は指令生成部、２２は合否判定部、２３は上位システムとの通信部、２４はインバータとの通信部である。
図３において、３１は速度制御部、３２はトルク加算部、３３は電流指令生成部、３４は電流制御部、３５はＰＷＭ部、３６は電力変換部、３７はモータ、３８は速度検出部、３９は機械制御部との通信部である。
図４において、４１はダイオード整流部、４２は平滑コンデンサ、４３は電流検出部、４４は回生処理部、４５は電圧検出部、４６は通信部である。
図５において、４７は電力変換部、４８は回生コンバータである。
次に機械制御部１４の動作について説明する。通信部２３でパソコンなどの上位システムから試験項目、試験内容、合否判定条件を受信する。指令生成部２１は、上位システムの試験項目、試験内容から、インバータを速度制御モードかトルク制御モードかを指定する制御モード信号、速度指令、トルク指令を生成し通信部２４に引渡す。通信部２４は、制御モード信号、速度指令、トルク指令をインバータに送信し、インバータから速度、トルク指令を受信する。合否判定部２２は、速度指令、トルク指令およびインバータの応答である速度、トルク指令から合否を判定する。【００１３】
次にインバータの動作について説明する。通信部３９は、機械制御部１４から送信された制御モード信号、速度指令、トルク指令を受信し、各制御部に伝送する。速度制御部３１は、速度制御モードに指定されたときのみ動作し、速度指令と速度の差をＰＩＤ制御処理してトルク指令を生成する。トルク指令加算部３２は、トルク指令と機械制御部１４から伝送された外部トルク指令を加算し新たなトルク指令を生成する。トルクフィードフォワードを使用する特定の場合を除き、速度制御モードのときは、外部トルク指令は零であり、トルク制御モードのときは速度制御部の生成するトルク指令は零である。電流指令生成部３３は、トルク指令とモータ定数から電流指令を生成する。電流制御部３４は、電流指令とモータ電流の差をＰＩＤ制御処理して電圧指令を生成する。ＰＷＭ部３５は、電圧指令と同期指令に基づいてＰＷＭ信号を生成する。電力変換部３６は、ＰＷＭ信号を絶縁増幅して電力変換器を構成するパワー素子を駆動しモータに電力を供給する。
次に、コンバータの動作について説明する。図４で、ダイオード整流部４１は、６ブリッジのダイオードで構成されており、３相交流電源を整流して直流電源を生成する。平滑コンデンサ４２は、直流電源の直流電圧を平滑し、平滑した直流電力をインバータに供給する。電流検出部４３はインバータに供給する電流を検出し、コンバータ電流信号を生成する。回生処理部４４は、インバータの回生電力により平滑コンデンサ電圧が上昇して所定のレベルに到達すると電力素子をオンして抵抗を平滑コンデンサと並列に接続して放電し、コンデンサ電圧を低下させる。電圧検出部は、平滑コンデンサの電圧を検出してコンバータ電圧信号を生成する。通信部４６はコンバータ電流信号、電圧信号を機械制御部に送信する。図５で、電力変換部４７は、インバータの回生電力を電源に回生する。
次に入出力軸のインバータを駆動したときの波形をシミュレーションタイムチャートに基づいて説明する。
図６は、シミュレーションに使用した制御系と機械のモデルである。入力軸のモータのロータと機械の入力軸の回転体はリジッドに結合しておりロータの慣性モーメントをＪｒ１、入力軸の慣性モーメントをＪｍ１とすると入力軸全体の慣性モーメントはＪ１＝Ｊｒ１＋Ｊｍ１である。出力軸も同様ににＪ２＝Ｊｒ２＋Ｊｍ２である。入力軸から出力軸へのトルクの伝達はばね定数ｋｓのばね系で行い、さらにバックラッシＢＬを付加した。
図７は、１つの入力軸に速度指令、１つの出力軸にトルク指令を与えたときのシミュレーションタイムチャートである。シミュレーションの条件は、入力側および出力側ともに、慣性モーメントＪ１＝Ｊ２＝０．１ｋｇｍ２、モータ抵抗Ｒ１＝Ｒ２＝０．００１Ω、速度制御ゲインｋｖ１＝０．０５Ｎｍｓ／ｒａｄ、粘性制動係数ｋｄ１＝Ｋｄ２＝０．０１Ｎｍｓ／ｒａｄ、ばね定数ｋｓ＝１０００００Ｎｍ／ｒａｄである。加速時間ｔｖａ＝１ｓｅｃ、負荷トルク加速時間ｔｔａ＝１ｓｅｃ、最大速度ωｍａｘ＝３００ｒａｄ／ｓ、最大トルク速度Ｔｒｑｍａｘ＝２００Ｎｍ、バックラッシＢＬ＝０である。入力軸パワーＰｉｎと出力軸パワーＰｏｕｔの合計の入出力パワー差Ｐｄｆは速度加速時は、大きいが一定速度でトルクを増加させたときのパワーはモータとインバータと機械のロスであり電源の電力はほとんど消費しない。速度制御の軸のモータが、トルク制御の軸のモータトルクを外乱トルクとしてとらえ、それに対抗するトルク指令を生成する。トルク制御の軸のモータが発電機として動作すれば速度制御の軸のモータは電動機として動作し、トルク制御の軸のモータが電動機として動作すれば速度制御の軸のモータは発電機として動作する。ただし、加即時にはモータのロータを含む機械系全体の慣性モーメントを加速しなければならず、大きなパワーを必要とする。しかし、加速時間をＴａ＝１ｓｅｃ→１０ｓｅｃに増加させれば、瞬時パワーは１／１０になり、ほとんど無視することができる。機械の合否判定は、入力軸のパワーと出力軸のパワーの総計を入出力パワー差Ｐｄｆとして、入出力パワー差Ｐｄｆを速度、トルクの関数として合格条件をあらかじめ決めておき、合否判定とすることができる。また、一定速度時の速度制御軸のトルク指令が一定になるように速度指令を制御し、このときの速度指令を合否判定条件に加えてもよい。
図８は、出力軸の出力が速度の１．８乗に比例したときのシミュレーションタイムチャートである。コンバータの電源出力は、定速度のとき入力軸の入力パワーＰｉｎと出力軸の出力パワーＰｏｕｔがほとんど打ち消しあう。入出力パワー差、トルク指令、速度を解析することにより機械の合否判定ができる。
図９は、機械にバックラッシＢＬ＝０．１ｒａｄがあるときのシミュレーションタイムチャートで、条件は図４と同一である。トルクが変化するときに振動が発生するので、合否判定としてトルクが変化する加速開始時、加速終了時、減速開始時、減速終了時の振動と、入出力軸のトルク方向反転時の位置誤差などを用いることできる。
図１０は、機械に振動が生じたときのシミュレーションタイムチャートである。トルク指令波形は、機械速度に比例した周波数で脈動しているばかりでなく、機械系の共振周波数点で振動のレベルが大きくなっている。トルク指令の脈動は電源の入出力パワー差にも現れる。これらの波形を解析することにより、機械の合否を判定することができるだけではなく、伝達系の特定部位の不良を検出できる。
【実施例２】
【００１４】
図１１は、本発明の第２実施例で、１つの入力軸にトルク指令を与え、１つの出力軸に速度指令を与えたときのシミュレーションタイムチャートである。シミュレーションの条件は第１実施例と同様で、異なるのは、始動時、入力軸にランプ状の速度指令と出力軸に零トルク指令を与え、最大速度に到達したら、出力軸に速度指令と入力軸にランプ状のトルク指令を与えたことある。第１実施例同様に、速度制御の軸は、トルク制御の軸のトルク指令を外乱ととらえ、それに対抗するトルク指令を生成する。回生、力行の区別はトルク制御の軸を回生にするのか、力行にするのかで決定される。また、実施例１と同様、一定速度時の速度制御軸のトルク指令が一定になるように速度指令を制御し、このときの速度指令を合否判定条件に加えてもよい。
図１２は、本発明の機械試験装置の入力軸と出力軸のＰＷＭを同期させたときのシミュレーション結果である。ＰＷＭ周波数が異なる場合に発生するビートによる騒音を低減できるだけではなくコンデンサのリプル電流を減少させることができる。
【実施例３】
【００１５】
本発明の機械試験装置でＮ＝１、Ｍ＝２またはＭ＝４の例としては、電動自動車、ハイブリッドカーなどがある。また、Ｎ＝２、Ｍ＝１の例としては、各種機械のツインドライブがある。
以上説明したように、総入出力パワー差、各軸のトルク指令、速度を合否判定の基準値と比較したり、説明はしていないが、ＦＦＴなどにより波形解析をしたり、騒音のパワースペクトラムを解析することにより機械の合否を判定でき、電源パワーの消費を低減した機械試験装置を提供できる。
【産業上の利用可能性】
【００１６】
本発明の機械試験装置によると、Ｎ個の入力軸、Ｍ個の出力軸をもつ機械を効率よく試験できるだけではなく、機械のロス、振動から、特定の伝達系の不具合を判定できるので、静止機械、移動機械などの試験装置としての適用が期待できる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【国際調査報告】
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