(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定用回転モータの動力伝達部に結合されるトルク検出器と、
前記トルク検出器と結合され、かつ前記被測定用回転モータに対して発電ブレーキとして作用する直流モータと、
前記直流モータが被測定用回転モータに従動するとき発生する電力を直流に変換する直流変換回路と、
前記直流変換回路と直列に接続された電力消費部と、
前記トルク検出器の検出値に基づき、前記電力消費部での電力消費量を調整し、疑似負荷量を制御する負荷制御部を備えたモータ疑似負荷装置において、
前記直流変換回路の出力電圧と同一極性のバイアス電圧を生成する直流可変電源が前記直流変換回路および電力消費部と直列に接続され、
前記直流可変電源の前記バイアス電圧は、前記負荷制御部からの指令によって前記直流変換回路の出力電圧と加算した電圧が、電力消費部の駆動最低電圧以上となるように制御されることを特徴とするモータ疑似負荷装置。
【請求項２】
前記負荷制御部は設定負荷入力部を備え、前記トルク検出器が検出する負荷トルクと、前記設定負荷入力部によって予め設定した負荷トルクとを比較し、その差異に応じて前記電力消費部に指令を与えることを特徴とする請求項１記載のモータ疑似負荷装置。
【請求項３】
前記電力消費部は、パワートランジスタを備え、コレクタ、エミッタ間に電流を流すことで電力を消費し、かつ前記負荷制御部からの指令によってコレクタ、エミッタ間を流れる電流が制御されることを特徴とする請求項１および２記載のモータ疑似負荷装置。
【請求項４】
前記駆動最低電圧は、前記電力消費部におけるパワートランジスタのコレクタ、エミッタ間電流を流すに必要最低限の電圧であることを特徴とする請求項３記載のモータ疑似負荷装置。
【請求項５】
前記直流可変電源は、前記バイアス電圧が出力電圧検出部によって常時モニタリングされ、ＰＷＭ出力制御部へとフィードバックされ設定した電圧値とする制御が行われることを特徴とする請求項１乃至４記載のモータ疑似負荷装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転モータのトルク特性試験のため、負荷を疑似的に与える装置に関するものである。特に直流モータを発電機として用い、その発電ブレーキ効果によって疑似的な負荷を与える装置を対象としたものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から負荷を疑似的に与える装置を用いたものとしては、回転モータ検査装置が知られている。この種の装置は、被測定用回転モータに対して、その動力伝達軸にトルクメータ（トルク検出器）と一緒に制動器を設け、動力伝達軸がトルクを伝達しているときに生じるねじれによってトルクを検出し、必要とする負荷を、発電機による発電ブレーキ、ヒステリシス損を生じさせるヒステリシスブレーキ、粉末を機械的な抵抗として用いるパウダブレーキなどの制動効果によって与えていた。
【０００３】
発電ブレーキを用いて疑似負荷を与えるものとして、特許文献１には直流モータを被測定用回転モータに従動させ、発電運転をすることで制動効果を与える、所謂発電ブレーキを用いた被測定用回転モータの試験装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平３−２１２１９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
直流モータによる発電ブレーキを用いたモータ疑似負荷装置は、小型であり且つ安価に安定した疑似負荷を与えることが可能となる。しかしながら、被測定用回転モータの動作が低回転域においては、従動する直流モータが与えるべき疑似負荷の元となる電力を発生せず、その結果、負荷をなす回路に電流が流れなくなり、所望する疑似負荷を付与することが出来ないという問題があった。
【０００６】
本発明は、被測定用回転モータの動作が低回転域であっても、負荷をなす回路に電流が流れることで所望する疑似負荷を付与し、低回転域から高回転域まで安定した疑似負荷を付与可能なモータ疑似負荷装置を提供することを課題する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のモータ疑似負荷装置は、
被測定用回転モータの動力伝達部に結合されるトルク検出器と、
前記トルク検出器と結合され、かつ前記被測定用回転モータに対して発電ブレーキとして作用する直流モータと、
前記直流モータが被測定用回転モータに従動するとき発生する電力を直流に変換する直流変換回路と、
前記直流変換回路と直列に接続された電力消費部と、
前記トルク検出器の検出値に基づき、前記電力消費部での電力消費量を調整し、疑似負荷量を制御する負荷制御部を備え、
前記直流変換回路の出力電圧と同一極性のバイアス電圧を生成する直流可変電源が前記直流変換回路および電力消費部と直列に接続され、
前記直流可変電源の前記バイアス電圧は、前記負荷制御部からの指令によって前記直流変換回路の出力電圧と加算した電圧が、電力消費部の駆動最低電圧以上となるように制御されることを特徴とする。
【０００８】
また、前記負荷制御部は設定負荷入力部を備え、前記トルク検出器が検出する負荷トルクと、前記設定負荷入力部によって予め設定した負荷トルクとを比較し、その差異に応じて前記電力消費部に指令を与えることを特徴とする。
【０００９】
また、前記電力消費部は、パワートランジスタを備え、コレクタ、エミッタ間に電流を流すことで電力を消費し、かつ前記負荷制御部からの指令によってコレクタ、エミッタ間に電流が制御されることを特徴とする。
【００１０】
また、前記駆動最低電圧は、前記電力消費部におけるパワートランジスタのコレクタ、エミッタ間電流を流すに必要最低限の電圧であることを特徴とする。
【００１１】
また、前記直流可変電源は、前記バイアス電圧が出力電圧検出部によって常時モニタリングされ、ＰＷＭ出力制御部へとフィードバックされ設定した電圧値とする制御が行われることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係るモータ疑似負荷装置によれば、被測定用回転モータに対して従動する直流モータによって発生する電力が不足する低回転域においても、直流可変電源によって電圧を発生させ電力消費部に電流を流すことが可能となる。よって被測定用回転モータの低回転動作に対しても安定した制動を実現し、低回転域から高回転域まで安定した疑似負荷を与えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明、モータ疑似負荷装置の実施形態を示すブロック図である。
【図２】本発明のモータ疑似負荷装置における直流可変電源の詳細を示すブロック図である。
【図３】本発明のモータ疑似負荷装置における直流可変電源の出力電圧制御の流れ図である。
【図４】本発明のモータ疑似負荷装置における疑似負荷の制御値の決定手順を示す流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、実施形態について図１〜４に基づいて詳細な説明を行う。
【００１５】
図１は本発明の装置全体の概要を示したブロック図である。図１において、モータ疑似負荷装置１は、駆動側カップリング４を介し被測定用回転モータＭの動力伝達軸Ｍｓと連結されている。一方、モータ疑似負荷装置１の装置内では駆動側カップリング４とトルク検出器３の片方の回転軸とは連結され、さらにトルク検出器３の他方の回転軸には従動側カップリング５を介してブラシレス直流モータ２の回転軸が連結されている。
【００１６】
被測定用回転モータＭは、電源Ｐから電力供給を受け駆動制御部Ｄｖによる速度制御が行われ所定の回転速度で駆動される。このときブラシレス直流モータ２は、被測定用回転モータＭに従動することで発電機として作用し電力を発生する。ブラシレス直流モータ２で発生した電力をもとに、直流変換回路１０では直流電圧ＶＭが生成される。また、直流変換回路１０で生成された直流電圧ＶＭは、負荷制御部３０の差動増幅器３６を経て、接続線に重畳された同相ノイズが除去された後、Ａ／Ｄ変換器３７を経てデジタル信号に変換された上でＣＰＵ３２に入力される。
【００１７】
また直流可変電源４０が直流変換回路１０と直列に接続され、図２で示すように直流電源４１から供給された電圧が、絶縁トランス等からなるＤＣ／ＤＣコンバータ４３でバイアス電圧ＶＢに電圧変換され出力される。バイアス電圧ＶＢの電圧値の設定については、負荷制御部３０に備わるＣＰＵ３２からのデジタル信号が、Ｄ／Ａ変換器３５によってアナログ信号に変換され、ＰＷＭ出力制御部４５に基準電圧ＶＢｒｅｆとして入力され設定される。さらに、バイアス電圧ＶＢは出力電圧検出部４４によって常時モニタリングされ、ＰＷＭ出力制御部４５へとフィードバックされ設定した電圧値とする制御が行われる。また、基準電圧ＶＢｒｅｆは、過電圧保護や低電圧保護を行う保護回路４６へも入力され、直流可変電源４０を保護するための限界値が設定され、限界値の範囲内での制御がなされる。
【００１８】
ここでのＣＰＵ３２の処理は、図３の流れ図に示すように、直流変換回路１０の出力電圧ＶＭを検出（Ｓ１）し、出力電圧ＶＭと下限電圧ＶＬとを比較（Ｓ２）を行い、下限電圧ＶＬ以上の場合は、直流可変電源４０のバイアス電圧ＶＢを０Ｖにする（Ｓ３）。また下限電圧ＶＬ未満の場合は、直流変換回路１０の出力電圧ＶＭと直流可変電源４０のバイアス電圧ＶＢとの和が下限電圧ＶＬとなる基準電圧ＶＢｒｅｆを算出（Ｓ４）し、基準電圧ＶＢｒｅｆを出力（Ｓ５）する。尚、下限電圧ＶＬは、後に詳細な動作を説明する電力消費部２０の駆動に必要な最低電圧を示し、中でもパワートランジスタ２１のコレクタＣ、エミッタＥ間にコレクタ電流Ｉｃを流すに必要最低限の電圧を示している。
【００１９】
一方、トルク検出器３は被測定用回転モータＭとブラシレス直流モータ２との間で発生する負荷トルクを検出し、負荷制御部３０へと出力する。
【００２０】
負荷制御部３０では、検出した負荷トルクＴｖを示すアナログ値が、Ａ／Ｄ変換器３１によってデジタル値に変換される。また、キー、スイッチ等の入力装置を備えた設定負荷入力部３３では、予め被測定用回転モータＭに付与する疑似負荷値（負荷トルク）Ｔｔが入力され、その差異をなくす基準電圧ＶＴｒｅｆを電力消費部２０に出力する。
【００２１】
このときのＣＰＵ３２での処理は、図４の流れ図で示すように、検出した負荷トルクＴｖと予め付与すべく設定された負荷トルクＴｔを読込み（Ｓ１１、Ｓ１２）。続いて、検出負荷トルクＴｖと設定負荷トルクＴｔとの差分ｄＴを計算（Ｓ１３）する。差分ｄＴがゼロより大きい場合は、現状の基準電圧ＶＴｒｅｆに差分ｄＴと基準調整値ｄＶとの積を加算し新たな基準電圧ＶＴｒｅｆ（Ｓ１４）とする。また、差分ｄＴがゼロより小さい場合は、現状の出力電圧ＶＴｒｅｆに差分ｄＴと基準調整値ｄＶとの積を減算し新たな基準電圧ＶＴｒｅｆ（Ｓ１５）する。差分ｄＴがゼロの場合は、現状の基準電圧ＶＴｒｅｆを維持（Ｓ１６）する。そして新たに決定した基準電圧ＶＴｒｅｆを出力（Ｓ１７）する。尚、ここで基準調整値ｄＶは、実験的に求めた好適な値とする。
【００２２】
電力消費部２０においては、基準電圧ＶＴｒｅｆ（アナログ値）は制御量増幅器２３の＋端子側へ入力が行われる。ここで、電流検出用抵抗Ｒ１に掛る電圧Ｖｓは、制御量増幅器２２の−入力端子側に入力されるので、制御量増幅器２２の出力は、Ｖｓ＞ＶＴｒｅｆのときは小さく、Ｖｓ＜ＶＴｒｅｆのときはと大きくなるように制御される。
【００２３】
またＶｓは、電力消費部２０におけるパワートランジスタ２１のコレクタＣ、エミッタＥ間を流れるコレクタ電流Ｉｃと電流検出用抵抗Ｒ１の抵抗値Ｒｓによって決定（Ｖｓ＝Ｉｃ×Ｒｓ）し、さらに、パワートランジスタ２１ではトランジスタの増幅作用を利用しているため、ベースＢ、エミッタＥ間を流れるベース電流Ｉｂによってコレクタ電流Ｉｃは制御される。
【００２４】
ベース電流Ｉｂは、制御量増幅器２３の出力がパワートランジスタ・ドライバ２２を経て、パワートランジスタ２１のベースＢ、エミッタＥ間を流れる電流であり、最終的にＶｓ＝ＶＴｒｅｆとなるよう制御される。その結果、パワートランジスタ２１を流れるコレクタ電流Ｉｃの電流量の調整することで、被測定用回転モータＭに付与する疑似負荷、すなわち検出する負荷トルクＴｖを、所望する疑似負荷量（負荷トルク）Ｔｔと一致させることが可能となる。
【００２５】
したがって、被測定用回転モータＭに付与する疑似負荷は、発電ブレーキとして作用するブラシレス直流モータ２の発電した電力によって直流電圧を生成する直流変換回路１０の出力電圧ＶＭと、上述の直流可変電源４０のバイアス電圧ＶＢとの電圧の和による電位差で、パワートランジスタ２１のコレクタＣ、エミッタＥ間をコレクタ電流Ｉｃが流れ、その電流値の大きさによって決定される。また、その消費量すなわちコレクタ電流Ｉｃの大きさはトルク検出器３が検出する負荷トルクＴｖと、所望する負荷トルクＴｔとの差異に応じて、制御量増幅器２３に入力する基準電圧ＶＴｒｅｆを設定することで制御可能となる。
【００２６】
以上、本実施形態においては、被測定用回転モータＭに付与する疑似負荷は、ブラシレス直流モータ２の発電による電力から生成される電圧と、直流可変電源４０のバイアス電圧ＶＢとの和を一定に保つことで被測定用回転モータＭの回転速度に拘わらず制御可能となる。すなわち、ブラシレス直流モータ２による発電が不十分となる、直流変換回路１０の出力電圧ＶＭが低い被測定用回転モータＭの低速回転時に対しても、その電圧不足分を直流可変電源４０のバイアス電圧ＶＢによって補い、電力消費部２０のパワートランジスタ２１に十分なコレクタ電流Ｉｃを流すことができ、ブラシレス直流モータ２と、直流変換回路１０と、直流可変電源４０と、電力消費部２０とを結ぶ回路上を電流が流れ、ブラシレス直流モータ２が被測定用回転モータＭに疑似負荷を与える発電ブレーキ効果を生じさせることが可能となる。
【００２７】
本実施形態では、被測定用回転モータＭの低速回転時に対しては、直流可変電源４０のバイアス電圧ＶＢの補填によって、また高速回転時に対しては、ブラシレス直流モータ２の発電による直流変換回路１０の出力電圧ＶＭによって、電力消費部２０のパワートランジスタ２１にコレクタ電流Ｉｃを流すことが可能となり、その結果ブラシレス直流モータ２の発電ブレーキを制御し、所望する疑似負荷を被測定用回転モータＭに安定して付与することができる。
【００２８】
尚、本発明は前述の実施形態に限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能であることは勿論である。例えば、本実施形態では電力消費部２０においてパワートランジスタ２１での電力消費を行っているが、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）を用いることも可能である。
【符号の説明】
【００２９】
１…モータ疑似負荷装置  ２…ブラシレス直流モータ  ３…トルク検出器  ４…駆動側カップリング  ５…従動側カップリング  １０…直流変換回路  ２０…電力消費部  ２１…パワートランジスタ  ２２…パワートランジスタ・ドライバ  ２３…制御量増幅器  Ｒ１…電流検出用抵抗  ３０…負荷制御部  ３１，３７…Ａ／Ｄ変換器  ３２…ＣＰＵ（中央処理装置）  ３３，…設定負荷入力部  ３４，３５…Ｄ／Ａ変換器  ３６…差動増幅器  ４０…直流可変電源  ４１…直流電源  ４３…ＤＣ／ＤＣコンバータ  ４４…出力電圧検出部  ４５…ＰＷＭ出力制御部  ４６…保護回路
Ｍ…被測定用回転モータ  Ｍｓ…動力伝達軸  Ｐ…被測定用回転モータ用電源  Ｄｖ…駆動制御部
【図１】
0006355130.tif 000002
【図２】
0006355130.tif 000003
【図３】
0006355130.tif 000004
【図４】
0006355130.tif 000005