(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁石が取り付けられた第１部材と、ソレノイドが取り付けられた第２部材とが相対回転可能に組み合わされ、前記第１部材と前記第２部材との相対回転運動によってソレノイドにより誘起される電磁力を運動減衰力として利用する電磁ダンパ用の電磁ダンパ制御装置において、
前記第１部材と前記第２部材との相対回転運動により前記ソレノイドに生じる電圧によって動作する電流制限素子を備えた電流制限回路モジュールが複数並列に接続されて構成され、
前記電流制限素子は、前記ソレノイドに生じる電圧に基づいて、前記ソレノイドに流れる電流を所定の値に制御して、前記電磁ダンパの減衰力を制御し、
前記各電流制限回路モジュールは、前記ソレノイドに流れる電流を所定の値に制御する電圧が異なって設定されていることを特徴とする電磁ダンパ制御装置。
【請求項２】
磁石が取り付けられた第１部材と、ソレノイドが取り付けられた第２部材とが相対回転可能に組み合わされ、前記第１部材と前記第２部材との相対回転運動によってソレノイドにより誘起される電磁力を運動減衰力として利用する電磁ダンパ用の電磁ダンパ制御装置において、
前記第１部材と前記第２部材との相対回転運動により前記ソレノイドに生じる電圧によって動作する電流制限素子を備えた電流制限回路モジュールが複数並列に接続されて構成され、
前記電流制限素子は、前記ソレノイドに生じる電圧に基づいて、前記ソレノイドに流れる電流を所定の値に制御して、前記電磁ダンパの減衰力を制御し、
前記電流制限回路モジュールの動作が切り替わることによって、変曲点を有する電流電圧特性となるように、前記ソレノイドに流れる電流を所定の値に制御して、前記電磁ダンパの減衰力を制御することを特徴とする電磁ダンパ制御装置。
【請求項３】
前記電磁ダンパ制御装置は、定電圧を生成する定電圧素子と、前記ソレノイドに流れる電流を一定の値に制御する電流制限素子とを備えた電流制限回路モジュールを含んで構成され、
前記ソレノイドに生じる電圧が所定の値に至ると前記定電圧素子が生成する一定の電圧を前記電流制限素子に加えて、前記電流制限素子に流れる電流を一定の値に制御することを特徴とする請求項１又は２に記載の電磁ダンパ制御装置。
【請求項４】
前記定電圧素子はシャントレギュレータで構成され、前記電流制限素子は電界効果トランジスタで構成されており、
前記ソレノイドに生じる電圧が所定の値を超えると前記シャントレギュレータによって定電圧が生成され、該定電圧を前記電界効果トランジスタのゲートに加えて、前記電流制限素子のソース・ドレイン間に流れる電流を一定値に制御することを特徴とする請求項３に記載の電磁ダンパ制御装置。
【請求項５】
前記電流制限回路モジュールには、前記定電圧素子が生成する定電圧を設定する設定回路を設けたことを特徴とする請求項３又は４に記載の電磁ダンパ制御装置。
【請求項６】
前記定電圧素子を構成するシャントレギュレータは、少なくとも、高電圧側に接続される第１端子と、低電圧側に接続される第２端子と、前記シャントレギュレータの動作の基準電圧を与える基準電圧端子とを有し、
前記電流制限回路モジュールには、前記基準電圧端子と前記第１端子又は前記第２端子との間に可変抵抗素子を接続して、前記シャントレギュレータが生成する定電圧を設定する設定回路を設けたことを特徴とする請求項４に記載の電磁ダンパ制御装置。
【請求項７】
前記第１部材をステータとし、前記第２部材をロータとして構成したモータと、
直線運動するシリンダと、前記シリンダに螺合する回転部材によって該直線運動を回転運動に変換する運動変換部材と、を備え、
前記回転部材を前記ロータ又は前記ステータのいずれか一方に連結し、前記シリンダの移動によって前記モータを回転させ、前記ロータ・ステータ間に作用する電磁力を用いて減衰力を発生するようにした請求項１乃至６のいずれか一つに記載の電磁ダンパ制御装置。
【請求項８】
前記第１部材をステータとし、前記第２部材をロータとして構成したモータと、
前記ロータ又は前記ステータのいずれか一方に連結されたアーム部材と、前記ロータ又はステータの他方に連結された固定部材と、前記アーム部材と前記固定部材との間に介装した補助ダンパと、を備え、
前記アーム部材の揺動運動によって前記ロータ又は前記ステータの一方を回転させ、前記モータに作用する電磁力を用いて減衰力を発生するようにした請求項１乃至６のいずれか一つに記載の電磁ダンパ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、車両、建造物等に用いられる電磁ダンパ制御装置に関し、特に外部電源を加えることなく電磁ダンパの減衰力を制御することができる電磁ダンパ制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電磁ダンパは相対伸縮可能に設けられたシリンダとアウターを有し、シリンダの移動によってシリンダに備えられたナットがねじ山を有するボール軸を回転させることによって、ボール軸に接続されたモータの回転によって発生した起電力を用いて、モータに流れる電流を制御して、減衰力を発生させている。
【０００３】
この電流を制御する電磁ダンパ制御装置としては、モータから出力される電流をスイッチングするトランジスタのスイッチングのデューティ比を変化させることによって、電磁ダンパの誘導電圧を昇圧して、電磁ダンパに所望の減衰力が得られるようにしたものが提案されている（例えば、特開２００１−３１１４５２号公報）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前述した従来の電磁ダンパ制御装置では、このような制御をするための制御回路を動作させるために電源を必要としており、外部から電源を供給する必要があり、電源が遮断した状態では減衰特性が得られない問題があった。また、モータが発生する電圧に基づいて、制御プログラムによってスイッチングトランジスタのデューティ比を変化させているので、電磁ダンパの減衰力を容易に変更することができなかった。
【０００５】
本発明は、外部からの電源を必要とせず、電磁ダンパに所望の減衰力を与えることができる電磁ダンパ制御装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、磁石が取り付けられた第１部材と、ソレノイドが取り付けられた第２部材とが相対回転可能に組み合わされ、前記第１部材と前記第２部材との相対回転運動によってソレノイドにより誘起される電磁力を運動減衰力として利用する電磁ダンパ用の電磁ダンパ制御装置において、前記第１部材と前記第２部材との相対回転運動により前記ソレノイドに生じる電圧によって動作する電流制限素子を備えた電流制限回路モジュールが複数並列に接続されて構成され、前記電流制限素子は、前記ソレノイドに生じる電圧に基づいて、前記ソレノイドに流れる電流を所定の値に制御して（例えば、ソレノイドに生じる電圧が所定値に至ると、ソレノイドに流れる電流を所定の一定値に制御して）、前記電磁ダンパの減衰力を制御し、前記各電流制限回路モジュールは、前記ソレノイドに流れる電流を所定の値に制御する電圧が異なって設定されていることを特徴する。
【０００７】
第２の発明は、磁石が取り付けられた第１部材と、ソレノイドが取り付けられた第２部材とが相対回転可能に組み合わされ、前記第１部材と前記第２部材との相対回転運動によってソレノイドにより誘起される電磁力を運動減衰力として利用する電磁ダンパ用の電磁ダンパ制御装置において、前記第１部材と前記第２部材との相対回転運動により前記ソレノイドに生じる電圧によって動作する電流制限素子を備えた電流制限回路モジュールが複数並列に接続されて構成され、前記電流制限素子は、前記ソレノイドに生じる電圧に基づいて、前記ソレノイドに流れる電流を所定の値に制御して（例えば、ソレノイドに生じる電圧が所定値に至ると、ソレノイドに流れる電流を所定の一定値に制御して）、前記電磁ダンパの減衰力を制御し、前記電流制限回路モジュールの動作が切り替わることによって、変曲点を有する電流電圧特性となるように、前記ソレノイドに流れる電流を所定の値に制御して、前記電磁ダンパの減衰力を制御することを特徴とする。
【０００８】
第３の発明は、第１〜第２の発明において、前記電磁ダンパ制御装置は、定電圧を生成する定電圧素子と、前記ソレノイドに流れる電流を一定の値に制御する電流制限素子とを備えた電流制限回路モジュールを含んで構成され、前記ソレノイドに生じる電圧が所定の値に至ると前記定電圧素子が生成する一定の電圧を前記電流制限素子に加えて、前記電流制限素子に流れる電流を一定の値に制御することを特徴とする。
【０００９】
第４の発明は、第３の発明において、前記定電圧素子はシャントレギュレータで構成され、前記電流制限素子は電界効果トランジスタで構成されており、前記ソレノイドに生じる電圧が所定の値を超えると前記シャントレギュレータによって定電圧が生成され、該定電圧を前記電界効果トランジスタのゲートに加えて、前記電流制限素子のソース・ドレイン間に流れる電流を一定値に制御することを特徴とする。
【００１０】
第５の発明は、第３又は第４の発明において、前記電流制限回路モジュールには、前記定電圧素子が生成する定電圧を設定する設定回路を設けたことを特徴とする。
【００１１】
第６の発明は、第４の発明において、前記定電圧素子を構成するシャントレギュレータは、少なくとも、高電圧側に接続される第１端子と、低電圧側に接続される第２端子と、前記シャントレギュレータの動作の基準電圧を与える基準電圧端子とを有し、前記電流制限回路モジュールには、前記基準電圧端子と前記第１端子又は前記第２端子との間に可変抵抗素子を接続して、前記シャントレギュレータが生成する定電圧を設定する設定回路を設けたことを特徴とする。
【００１２】
第７の発明は、第１〜第６の発明において、前記第１部材をステータとし、前記第２部材をロータとして構成したモータと、直線運動するシリンダと、前記シリンダに螺合する回転部材によって該直線運動を回転運動に変換する運動変換部材と、を備え、前記回転部材を前記ロータ又は前記ステータのいずれか一方に連結し、前記シリンダの移動によって前記モータを回転させ、前記ロータ・ステータ間に作用する電磁力を用いて減衰力を発生するようにした。
【００１３】
第８の発明は、第１〜第６の発明において、前記第１部材をステータとし、前記第２部材をロータとして構成したモータと、前記ロータ又は前記ステータのいずれか一方に連結されたアーム部材と、前記ロータ又はステータの他方に連結された固定部材と、前記アーム部材と前記固定部材との間に介装した補助ダンパと、を備え、前記アーム部材の揺動運動によって前記ロータ又は前記ステータの一方を回転させ、前記モータに作用する電磁力を用いて減衰力を発生するようにした。
【００１４】
【発明の作用および効果】
第１の発明では、磁石が取り付けられた第１部材と、ソレノイドが取り付けられた第２部材とが相対回転可能に組み合わされ、前記第１部材と前記第２部材との相対回転運動によってソレノイドにより誘起される電磁力を運動減衰力として利用する電磁ダンパ用の電磁ダンパ制御装置において、前記第１部材と前記第２部材との相対回転運動により前記ソレノイドに生じる電圧によって動作する電流制限素子を備えて電流制限回路モジュールが複数並列に接続されて構成され、前記電流制限素子は、前記ソレノイドに生じる電圧に基づいて、前記ソレノイドに流れる電流を所定の値に制御して、前記電磁ダンパの減衰力を制御し、前記各電流制限回路モジュールは、前記ソレノイドに流れる電流を所定の値に制御する電圧が異なって設定されているので、電磁ダンパ制御装置に外部から電源を加えることなく、簡単な回路構成で電磁ダンパの減衰力を制御し、電磁ダンパの減衰力を多段階に設定することができる。
【００１５】
第２の発明では、磁石が取り付けられた第１部材と、ソレノイドが取り付けられた第２部材とが相対回転可能に組み合わされ、前記第１部材と前記第２部材との相対回転運動によってソレノイドにより誘起される電磁力を運動減衰力として利用する電磁ダンパ用の電磁ダンパ制御装置において、前記第１部材と前記第２部材との相対回転運動により前記ソレノイドに生じる電圧によって動作する電流制限素子を備えた電流制限回路モジュールが複数並列に接続されて構成され、前記電流制限素子は、前記ソレノイドに生じる電圧に基づいて、前記ソレノイドに流れる電流を所定の値に制御して、前記電磁ダンパの減衰力を制御し、前記電流制限回路モジュールの動作が切り替わることによって、変曲点を有する電流電圧特性となるように、前記ソレノイドに流れる電流を所定の値に制御するので、前記電磁ダンパの減衰力を制御することができる。
【００１６】
第３の発明では、前記電磁ダンパ制御装置は、定電圧を生成する定電圧素子と、前記ソレノイドに流れる電流を一定の値に制御する電流制限素子とを備えた電流制限回路モジュールを含んで構成され、前記ソレノイドに生じる電圧が所定の値に至ると前記定電圧素子が生成する一定の電圧を前記電流制限素子に加えて、前記電流制限素子に流れる電流を一定の値に制御するので、電磁ダンパ制御装置に外部から電源を加えることなく、簡単な回路構成で電磁ダンパの減衰力を制御することができる。
【００１７】
第４の発明では、前記定電圧素子はシャントレギュレータで構成され、前記電流制限素子は電界効果トランジスタで構成されており、前記ソレノイドに生じる電圧が所定の値を超えると前記シャントレギュレータによって定電圧が生成され、該定電圧を前記電界効果トランジスタのゲートに加えて、前記電流制限素子のソース・ドレイン間に流れる電流を一定値に制御するので、電磁ダンパ制御装置に外部から電源を加えることなく、簡単な回路構成で電磁ダンパの減衰力を制御することができる。
【００１８】
第５の発明では、前記電流制限回路モジュールには、前記定電圧素子が生成する定電圧を設定する設定回路を設けたので、簡単な回路構成で電磁ダンパの減衰力を容易に設定することができる。
【００１９】
第６の発明では、前記定電圧素子を構成するシャントレギュレータは、少なくとも、高電圧側に接続される第１端子と、低電圧側に接続される第２端子と、前記シャントレギュレータの動作の基準電圧を与える基準電圧端子とを有し、前記電流制限回路モジュールには、前記基準電圧端子と前記第１端子又は前記第２端子との間に可変抵抗素子を接続して、前記シャントレギュレータが生成する定電圧を設定する設定回路を設けたので、簡単な回路構成で電磁ダンパの減衰力を容易に設定することができる。
【００２０】
第７の発明では、前記第１部材をステータとし、前記第２部材をロータとして構成したモータと、直線運動するシリンダと、前記シリンダに螺合する回転部材によって該直線運動を回転運動に変換する運動変換部材と、を備え、前記回転部材を前記ロータ又は前記ステータのいずれか一方に連結し、前記シリンダの移動によって前記モータを回転させ、前記ロータ・ステータ間に作用する電磁力を用いて減衰力を発生するようにし、第８の発明では、前記第１部材をステータとし、前記第２部材をロータとして構成したモータと、前記ロータ又は前記ステータのいずれか一方に連結されたアーム部材と、前記ロータ又はステータの他方に連結された固定部材と、前記アーム部材と前記固定部材との間に介装した補助ダンパと、を備え、前記アーム部材の揺動運動によって前記ロータ又は前記ステータの一方を回転させ、前記モータに作用する電磁力を用いて減衰力を発生するようにしたので、電磁ダンパの構成によらず、電磁ダンパに適切な減衰力を与えることができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面に基づいて説明する。
【００２２】
図１は、本発明の電磁ダンパ制御装置が適用される電磁ダンパの構成を示す断面図である。
【００２３】
このダンパは、シリンダ１が筒状のアウター２の内部を摺動可能に収容されて構成されている。シリンダ１には、内部にネジ溝が設けられたナット３が、シリンダ１との間で回転をしないように取り付けられている。また、アウター２の内部にはネジ山が設けられた軸（ボールネジ）４が回転自在に取り付けられている、このナット３とボールネジ４とは互いのネジ溝とネジ山とが係合して、ナット３がボールネジ４を回転させながら、シリンダ１が筒状のアウター２の内部を摺動可能なように取り付けられている。ボールネジ４は直流モータ５の回転軸に連結されている。モータ５は、内部に磁石とソレノイドを備えており、回転軸に設けられたソレノイドが磁石近傍を移動することで、ソレノイドにはモータの回転数に比例した誘導起電力が発生する。
【００２４】
このように構成された電磁ダンパでは、シリンダ１がアウター２内部を軸方向に摺動可能であり、シリンダ１がアウター２内部を移動するとナット３がボールネジ４に係合して、ボールネジ４を回転させながら移動する。そして、ボールネジ４の回転によって、モータ５が回転してモータ５に誘導起電力が発生する。
【００２５】
次に、この電磁ダンパを自動車に適用した場合について説明する。自動車の車体側にアウター２を取り付け、サスペンション側にシリンダ１を取り付けて、自動車に電磁ダンパを取り付けると、車体の上下運動はシリンダ１とアウター２との伸縮運動となり、車体の上下運動はボールネジ４の回転運動に変換される。そして、モータ５の回転軸が車体の上下運動に合わせて回転して、モータ５の回転軸（ボールネジ４）の回転数に比例した誘導起電力がモータ５に発生し、モータ５に電流が流れる。この誘導起電力に起因して、モータ５の回転軸（ボールネジ４）の回転方向と逆方向のトルクをモータ５に発生させることができる。この回転方向と逆向きのトルクは、電磁ダンパが発生する減衰力（荷重）となり、モータ５に流れる電流量を可変することで、電磁ダンパの減衰力を制御することができる。すなわち、モータ５に流れる電流が大きければ、モータ５に発生する回転方向と逆方向のトルクは大きくなり、モータ５に流れる電流が小さければ、モータ５に発生する回転方向と逆方向のトルクは小さくなる。このように、電磁ダンパは、モータ５をアクチュエータとして使用してシリンダ１を動作させる場合と、逆の動作をするものである。
【００２６】
このような電磁ダンパは、オイルダンパと比較して、シリンダの移動に基づくエネルギを回生することができる利点がある。また、ダンパに特別なセンサを設けなくても、ダンパの動きを直接知ることができる（モータの回転数、回転方向によってダンパの動き（伸縮方向、伸縮量）を検出することができる）。また、ダンパに油を用いないことから、油漏れが生じないオイルレスダンパとすることができる。また、従来のオイルダンパに比べ、制御性がよく、セミアクティブサスペンション等への応用が容易である。また、ダンパの減衰力を容易に変更することができ、ダンパ用チューニングツールへの応用が期待できる。
【００２７】
図２は、本発明の実施の形態の電磁ダンパ制御回路の構成を示す回路図である。
【００２８】
モータ５の出力電圧は電磁ダンパ制御回路６に入力されており、電磁ダンパ制御回路６がモータ５に流れる電流を制御して、電磁ダンパの減衰力が制御される。
【００２９】
電磁ダンパ制御回路６は、モータ５からの出力電流の向きをそろえる半波整流回路７、電流制限回路１０、１１を逆電圧から保護する逆接続防止回路８、９、モータ５からの出力電流の大きさを制御する電流制御回路１０、１１によって構成される。
【００３０】
モータ５が正方向（ＣＷ）に回転しているとき、モータ５には、端子Ａを正とし端子Ｂを負とする起電力が発生しており、モータ５からの出力電流はＩcw方向に流れる。この電流Ｉcwは整流回路７を介してＣＷ側電流制御回路１０に流れる（Ｉ７）。また、モータ５からの電流Ｉcwの一部は、整流回路７を介さずに逆接続防止回路９を流れてＣＷ側電流制御回路１０に至る（Ｉ９）。よって、モータ５が正方向（ＣＷ）回転中のモータ５の出力電流、すなわちＣＷ側電流制御回路１０に流れる電流Ｉcwは
Ｉcw＝Ｉ７＋Ｉ９
となり、正方向に回転中のモータ５に流れる電流Ｉcwの大きさはＣＷ側電流制御回路１０によって制御される。このとき逆接続防止回路９よって、ＣＣＷ側電流制御回路１１には電流が流れないように保護されているので、ＣＣＷ側電流制御回路１１は動作しない。
【００３１】
一方、モータ５が逆方向（ＣＣＷ）に回転しているとき、モータ５には、端子Ｂを正とし端子Ａを負とする起電力が発生しており、モータ５からの出力電流はＩｃｃｗ方向に流れる。この電流Ｉｃｃｗは整流回路７を介してＣＣＷ側電流制御回路１１に流れる（Ｉ７）。また、モータ５からの電流Ｉｃｃｗの一部は、整流回路７を介さずに逆接続防止回路８を流れてＣＣＷ側電流制御回路１１に至る（Ｉ８）。よって、モータ５が正方向（ＣＣＷ）回転中のモータ５の出力電流、すなわちＣＣＷ側電流制御回路１１に流れる電流Ｉｃｃｗは
Ｉｃｃｗ＝Ｉ７＋Ｉ８
となり、この電流Ｉｃｃｗの大きさはＣＣＷ側電流制御回路１１によって制御される。このとき逆接続防止回路８よって、ＣＷ側電流制御回路１０には電流が流れないように保護されているので、ＣＷ側電流制御回路１０は動作しない。
【００３２】
図３は、本発明の第１の実施の形態の電流制御回路１０、１１の構成を示す回路図である。
【００３３】
この電流制限回路１０、１１は各々３つの電流制限回路モジュール２１、２２、２３（図中破線で囲まれている）が並列に接続されて構成されている。この各電流制限回路モジュールは等しい動作をするので、第１電流制限回路モジュール２１についてその動作を説明し、他の電流制限回路モジュール２２、２３の動作の説明は省略する。
【００３４】
モータ５が正方向（ＣＷ）又は逆方向（ＣＣＷ）に回転することにより発生した起電力は、電流制御回路１０、１１に電圧Ｖｍとして加えられる。電流制限回路モジュール２１の正負の端子間にはＶｍを分圧する抵抗器ＶＲ１が接続されている。第１の実施の形態では、抵抗器ＶＲ１は可変抵抗器によって構成されており、分圧比を変更できるようにして、抵抗器ＶＲ１によって分圧された電圧Ｖ１を可変できるように構成されている。抵抗器ＶＲ１の可動接点と負側端子間にはシャントレギュレータＲＧ１が接続されており、シャントレギュレータのアノード・カソード間の電圧を所定の基準電圧（レギュレート電圧）Ｖｇ１より上昇させないように制御している。
【００３５】
また、シャントレギュレータＲＧ１には並列に抵抗器ＶＲ２が接続されており、シャントレギュレータのアノード・カソード間電圧を分圧して電界効果トランジスタＦＥＴ１のゲート電圧Ｖ２を生成している。電界効果トランジスタＦＥＴ１は電流制限回路モジュール２１の正負端子間に接続されており、ソース・ドレイン間に流れる電流をゲート電圧Ｖ２によって制御して、電流制限回路モジュール２１に流れる電流を制御する。この電界効果トランジスタには、応答速度が速いこと及びオン抵抗が小さいことから、パワーＭＯＳＦＥＴを用いると好適である。
【００３６】
なお、シャントレギュレータＲＧ１に代えてツェナーダーオードを使用してもよいが、レギュレート電圧（ツェナ電圧）のバラツキが大きく、温度変化によるツェナ電圧の変化が大きくなるので注意が必要である。
【００３７】
図４は、本発明の第１の実施の形態におけるモータ回転数と出力電圧Ｖｍとの関係を示す特性図である。本図では横軸にモータ５の回転数を、縦軸にモータ５が発生する出力電圧Ｖｍを表している。本図より、モータ５が回転すると、その発電作用によって、モータ５の回転数に比例した誘導起電力による出力電圧Ｖｍが発生することが分かる。
【００３８】
図５は、本発明の第１の実施の形態におけるモータ出力電圧Ｖｍと分圧された電圧Ｖ１との関係を示す特性図である。本図では横軸にモータ５が発生する出力電圧Ｖｍを、縦軸にＶＲ１によって分圧された電圧Ｖ１を表している。本図より、モータ５の回転によるモータ５の出力電圧Ｖｍが徐々に高くなると、ＶＲ１によって設定された分圧比に従ってＶ１も上昇し、さらにモータ５の出力電圧Ｖｍが増加して、Ｖ１がシャントレギュレータＲＧ１のレギュレート電圧Ｖｇ１に達すると、Ｖ１はシャントレギュレータの作用によって一定電圧（レギュレート電圧）Ｖｇ１に抑えられることが分かる。
【００３９】
図中複数の線は、ＶＲ１によって設定される分圧比が変化することによるＶ１−Ｖｍ特性の変化を示し、図中右下側の線ほどＶＲ１によって設定される分圧比（Ｖ１／Ｖｍ）が小さい。すなわち、分圧比が小さいほど、モータ５の出力電圧Ｖｍが同じであっても、ＶＲ１によって分圧されて生じる電圧Ｖ１は低くなる。
【００４０】
図６は、本発明の第１の実施の形態における分圧された電圧Ｖ１とゲート電圧Ｖ２との関係を示す特性図である。本図では横軸にＶＲ１によって分圧された電圧Ｖ１を、縦軸にＶＲ２によって分圧された電圧Ｖ２を表している。本図より、モータ５の回転によるモータ５の出力電圧Ｖｍが上昇し、Ｖ１が徐々に高くなると、ＶＲ２によって設定された分圧比に従ってＶ２も上昇する。そして、さらにモータ５の出力電圧Ｖｍが増加して、Ｖ１がシャントレギュレータＲＧ１のレギュレート電圧Ｖｇ１に達して、Ｖ１がシャントレギュレータの作用によってレギュレート電圧Ｖｇ１に抑えられると、Ｖ２もＶＲ２によって設定された分圧比によって定められる電圧に抑えられることが分かる。
【００４１】
図中複数の線は、ＶＲ２によって設定される分圧比が変化することによるＶ２−Ｖ１特性の変化を示し、図中右下側の線ほどＶＲ２によって設定される分圧比（Ｖ２／Ｖ１）が小さい。すなわち、分圧比が小さいほど、Ｖ１が同じであっても、ＶＲ２によって分圧されて生じる電圧Ｖ２は低くなる。また、分圧比（Ｖ２／Ｖ１）が小さくなると、Ｖ１が飽和したとき（Ｖ１＝Ｖｇ１のとき）の電圧Ｖ２が低くなる。
【００４２】
図７は、本発明の第１の実施の形態における電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）の特性図である。本図では横軸にドレイン・ソース間電圧（モータの出力電圧Ｖｍ）を、縦軸にドレイン電流Ｉ１を表している。図中複数の線はゲート電圧Ｖ２によるドレイン電流Ｉ１の変化を示し、上に描かれている線ほどゲート電圧（Ｖ２）は大きくなる。
【００４３】
本図によれば、本実施の形態のＦＥＴはゲート電圧Ｖ２が高くなれば、飽和領域ではドレイン電流Ｉ１が増加し、飽和領域ではドレイン・ソース間電圧Ｖｍによらず、ドレイン電流Ｉ１はほぼ一定となる特性を有していることが分かる。すなわち、ドレイン・ソース間電圧Ｖｍによらず、ゲート電圧Ｖ２によってのみドレイン電流Ｉ１が制御される。
【００４４】
以下、前述した構成を有する電流制限回路モジュール２１の動作について説明する。
【００４５】
モータ５が回転すると、その発電作用によって誘導起電力が発生し、出力電圧Ｖｍが電流制限回路１０、１１（電流制限回路モジュール２１）に加えられる。この電流制限回路１０、１１に加えられる出力電圧Ｖｍはモータ５の回転数に比例する（図４）。シリンダ１がアウター２中を徐々に速度を増して移動して、モータ５の回転数が増加し、Ｖｍが徐々に高くなると、抵抗器ＶＲ１によって分圧されたＶ１は、抵抗器ＶＲ１によって設定された分圧比に従って、電圧Ｖｍに比例して上昇する（図５）。これに伴い、ＦＥＴ１のゲート電圧Ｖ２も、抵抗器ＶＲ２によって設定された分圧比に従って、抵抗器ＶＲ１によって分圧された電圧Ｖ１に比例して上昇する（図６）。
【００４６】
さらに、モータ５の回転数が増加して、抵抗器ＶＲ１によって分圧された電圧Ｖ１がレギュレート電圧Ｖｇ１に達すると、シャントレギュレータＲＧ１の作用によって、電流制限回路１０、１１に加わる出力電圧Ｖｍがさらに上昇しても、抵抗器ＶＲ１によって分圧された電圧Ｖ１はレギュレート電圧Ｖｇ１に制限され飽和状態となる。同様に抵抗器ＶＲ２によって分圧された電圧Ｖ２も、レギュレート電圧Ｖｇ１及びＶＲ２で設定される分圧比によって定まる上限値に制限され飽和状態となる。
【００４７】
Ｖ２はＦＥＴ１のゲート電圧なので、ゲート電圧Ｖ２が飽和していない状態では、ゲート電圧Ｖ２に応じてドレイン電流Ｉ１が流れる（図７）。すなわち、ゲート電圧Ｖ２が上昇するとＦＥＴ１のドレイン電流Ｉ１が増加して、モータ５に流れる電流Ｉcwを増加させる。なお、ゲート電圧Ｖ２が極めて低い状態ではＦＥＴ１は動作せず、ＦＥＴ１の動作点を超えるゲート電圧が加わるまでドレイン電流Ｉ１は流れない。また、ゲート電圧Ｖ２が飽和した状態では、ゲート電圧Ｖ２は一定の電圧となり、ドレイン電流Ｉ１は一定値となる。
【００４８】
すなわち、電流制限回路１０、１１に加わるモータの出力電圧Ｖｍが低いとき（Ｖｍを分圧して生成されたゲート電圧Ｖ２が極めて低いとき）にはドレイン電流Ｉ１は流れないが、モータの出力電圧Ｖｍ（ゲート電圧Ｖ２）が上昇するとＦＥＴ１のドレイン電流Ｉ１が増加してモータ５に流れる電流Ｉcwを増加させる。そして、モータの出力電圧Ｖｍがさらに上昇すると、ゲート電圧Ｖ２は一定の電圧に飽和して、ＦＥＴ１のドレイン電流Ｉ１も一定値となる。
【００４９】
図８は、電流制限回路１０、１１の特性図である。本図では横軸に電流制限回路に加えられる電圧（モータの出力電圧Ｖｍ）を、縦軸に電流制限回路１０に流れる電流Ｉcw（又は、電流制限回路１１に流れる電流Ｉccw）を表している。
【００５０】
ドレイン電流Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３が飽和する点で、Ｉcwに変曲点があり、各変曲点の位置は抵抗器ＶＲ１〜ＶＲ６によって、図上、上下左右に変更することができる。また、変曲点の数は電流制御回路内で並列に接続される電流制限回路モジュールの数によって変化させることができる。
【００５１】
すなわち、電流制限回路モジュールの数及び電流制限回路モジュール内の抵抗器ＶＲ１〜ＶＲ６の抵抗値を適宜調整することによって、変曲点の数及び位置を任意に変化させることができ、モータ５に流れる電流Ｉcwを任意に制御して、モータ５に生じる回転方向と逆向きのトルクを制御することができる。
【００５２】
モータ５の回転数が増加すると、ＦＥＴ１のゲート電圧Ｖ２が増加し、ドレイン電流Ｉ１が増加する。そして、モータ５の回転数がさらに増加すると、ＦＥＴ１のゲート電圧Ｖ２がレギュレート電圧Ｖｇ１に制限されて、ドレイン電流Ｉ１が一定の電流値に飽和する。そして、モータの出力電圧Ｖｍがドレイン電流Ｉ１の飽和値に達したときに（第１変曲点）、ＦＥＴ２のゲート電圧が動作点を超えるように可変抵抗ＶＲ３を調整する。すなわち、電流制限回路モジュール２１に流れる電流（ドレイン電流Ｉ１）が飽和した後に、電流制限回路モジュール２２に電流（ドレイン電流Ｉ２）が流れ始めるように電流制限回路モジュール２２を調整する。
【００５３】
よって、第１変曲点までの間は第１電流制限回路モジュールのみが動作して、ＦＥＴ１のドレイン電流Ｉ１がモータ５に流れるので、モータ電流Ｉcwは、
Ｉcw＝Ｉ１
となる。さらに、第１変曲点から第２変曲点までの間は、第１電流制限回路モジュールに流れる電流は飽和しているが、第２電流制限回路モジュールが動作して、ＦＥＴ２のドレイン電流Ｉ２もモータ５に流れるので、モータ電流Ｉcwは、
Ｉcw＝Ｉ２＋Ｉ１(飽和)
となる。さらに、第２変曲点から第３変曲点までの間は、第１電流制限回路モジュール及び第２電流制限回路モジュールに流れる電流は飽和しているが、第３電流制限回路モジュールが動作して、ＦＥＴ３のドレイン電流Ｉ３もモータ５に流れるので、モータ電流Ｉcwは、
Ｉcw＝Ｉ３＋Ｉ２(飽和)＋Ｉ１(飽和)
となる。さらに、第３変曲点を過ぎてからは、第１電流制限回路モジュール、第２電流制限回路モジュール及び第３電流制限回路モジュールに流れる電流が飽和しているので、モータ電流Ｉcwは、
Ｉcw＝Ｉ３(飽和)＋Ｉ２(飽和)＋Ｉ１(飽和)
となる。
【００５４】
次に、電流制限回路１０、１１の特性図（図８）における変曲点の位置の移動について説明する。以下、第１変曲点の移動について説明するが、他の変曲点も同様に移動させることができるので、他の変曲点についての説明は省略する。
【００５５】
前述したように、ＶＲ１によって設定される分圧比（Ｖ１／Ｖｍ）が変化することによってＶ１−Ｖｍ特性が変化する（図５）。すなわち、ＶＲ１による分圧比が小さいほど、Ｖ１が飽和するときのモータ５の出力電圧Ｖｍが大きくなり、分圧比が大きいほど、Ｖ１が飽和するときのモータ５の出力電圧Ｖｍが小さくなる。つまり、ＶＲ１による分圧比が小さいほど変曲点は図中右側に移動し、分圧比が大きいほど変曲点は図中左側に移動する。
【００５６】
また、ＶＲ２によって設定される分圧比（Ｖ２／Ｖ１）が変化することによって、Ｖ２−Ｖ１特性が変化する（図６）。すなわち、ＶＲ２による分圧比が小さいほど、Ｖ２の飽和電圧が小さくなり、ＶＲ２による分圧比が大きいほど、Ｖ２の飽和電圧が大きくなる。つまり、ＶＲ２による分圧比が小さいほど変曲点は図中下側に移動し、分圧比が大きいほど変曲点は図中上側に移動する。
【００５７】
このように、第１の実施の形態の電磁ダンパ制御回路によると、モータ５が発生した電圧を分圧してＦＥＴ１に流れるドレイン電流Ｉ１を制御するように構成したので、外部から電源を供給することなく、電磁ダンパによる減衰力を制御することができる。また、電流制限回路モジュール内の抵抗器を調整することで、電流制限回路モジュールの電流−電圧特性を変化させることができ、電磁ダンパによる減衰力を容易に制御することができる。また、電磁ダンパ制御回路を複数の電流制限回路モジュールを並列に接続して構成したので、電磁ダンパの動作速度（モータ５の回転数）によって、所望の減衰力を得ることができる。
【００５８】
図９は、本発明の第２の実施の形態の電流制御回路１０、１１内の電流制限回路モジュールの構成を示す回路図である。この第２の実施の形態では、前述した第１の実施の形態（図３）と異なり、シャントレギュレータに加えられる基準電圧を変えることによって、シャントレギュレータのレギュレート電圧を可変することができるものである。なお、電流制限回路モジュール以外の電流制御回路１０、１１内の構成は、前述した第１の実施の形態と同じであるため、その説明は省略する。
【００５９】
モータ５が正方向（ＣＷ）又は逆方向（ＣＣＷ）に回転することにより発生した起電力は、電流制御回路の電流制限回路モジュール２４に出力電圧Ｖｍとして加えられる。電流制限回路モジュール２４の正負の端子間にはＶｍを分圧する抵抗器ＶＲ７が接続されている。第２の実施の形態では、抵抗器ＶＲ７は可変抵抗器によって構成されており、分圧比を変更できるようにして、抵抗器ＶＲ７によって分圧された電圧Ｖ７を可変できるように構成されている。抵抗器ＶＲ７の可動接点と負側端子との間にはシャントレギュレータＲＧ４が接続されており、シャントレギュレータのアノード・カソード間の電圧を、基準電圧によって定まる所定のレギュレート電圧Ｖｏより上昇させないように制御している。シャントレギュレータＲＧ４の基準電圧端子と電流制限回路モジュール２４の負端子側との間には抵抗器Ｒが接続され、シャントレギュレータＲＧ４の基準電圧端子と抵抗器ＶＲ７の可動接点との間には可変抵抗器ＶＲ９が接続されている。この可変抵抗器ＶＲ９と抵抗器Ｒとによって、Ｖｍを分圧した電圧であるＶ７を分圧することでシャントレギュレータに加える基準電圧Ｖｇ４を生成している。すなわち、可変抵抗器ＶＲ９を可変することによって、Ｖ７の分圧比が変化して、シャントレギュレータに加わる基準電圧Ｖｇ４が変化する。
【００６０】
また、シャントレギュレータＲＧ４には並列に抵抗器ＶＲ８が接続されており、シャントレギュレータのアノード・カソード間電圧を分圧して電界効果トランジスタＦＥＴ４のゲート電圧Ｖ９を生成している。電界効果トランジスタＦＥＴ４は電流制限回路モジュール２４の正負端子間に接続されており、ドレイン電流Ｉ４をゲート電圧Ｖ９によって制御して、電流制限回路モジュール２４に流れる電流を制御する。
【００６１】
以下、第２の実施の形態の電流制限回路モジュール２４の動作について説明する。
【００６２】
モータ５が回転すると、その発電作用によって誘導起電力が発生し、出力電圧Ｖｍが電流制限回路１０、１１（電流制限回路モジュール２４）に加えられる。この電流制限回路モジュール２４に加えられる出力電圧Ｖｍはモータ５の回転数に比例して増加する。そして、シリンダ１がアウター２中を徐々に速度を増して移動して、モータ５の回転数が増加し、Ｖｍが徐々に高くなると、抵抗器ＶＲ７によって分圧されたＶ７は、抵抗器ＶＲ７によって設定された分圧比に従って、電圧Ｖｍに比例して上昇する。これに伴い、ＦＥＴ４のゲート電圧Ｖ９も、抵抗器ＶＲ８によって設定された分圧比に従って、抵抗器ＶＲ７によって分圧された電圧Ｖ７に比例して上昇する。
【００６３】
さらに、モータ５の回転数が増加して、抵抗器ＶＲ７によって分圧された電圧Ｖ７がレギュレート電圧Ｖｏに達すると、シャントレギュレータＲＧ４の作用によって、電流制限回路モジュール２４に加わる電圧Ｖｍがさらに上昇しても、抵抗器ＶＲ７によって分圧された電圧Ｖ７はレギュレート電圧Ｖｏに制限され飽和状態となる。同様に抵抗器ＶＲ８によって分圧された電圧Ｖ９も、レギュレート電圧Ｖｏ及びＶＲ８で設定される分圧比によって定まる上限値に制限されと飽和状態となる。このシャントレギュレータのレギュレート電圧Ｖｏはシャントレギュレータの基準電圧端子に加えられる電圧及び基準電圧端子に接続される抵抗比（ＶＲ９／Ｒ）によって定まる。例えば、レギュレート電圧Ｖｏは、Ｖｏ＝（１＋ＶＲ９／Ｒ）Ｖｇ４によって与えられるレギュレート電圧を発生するシャントレギュレータが提供されており（例えば、ＴＬ４３１）、可変抵抗の抵抗値ＶＲ９を変化させることで、シャントレギュレータのレギュレート電圧Ｖｏを変化させることができる。
【００６４】
Ｖ９はＦＥＴ４のゲート電圧なので、ゲート電圧Ｖ９が飽和していない状態では、ゲート電圧Ｖ９に応じてドレイン電流Ｉ４が流れる。すなわち、ゲート電圧Ｖ９が上昇するとＦＥＴ４のドレイン電流Ｉ４が増加して、モータ５に流れる電流Ｉcwを増加させる。
【００６５】
このように、第２の実施の形態では、シャントレギュレータの基準電圧を変えることによって、レギュレート電圧Ｖｏを変化させることができ、ＦＥＴ４のゲート電圧の調整範囲が広がるので、ドレイン電流の調整範囲が広くなり、図８に示すＩcw（又はＩccw）変曲点の調整範囲を広することができる。よって、電磁ダンパの減衰力を設定できる範囲が広くなる。
【００６６】
図１０は、本発明の電磁ダンパ制御装置が適用される別な電磁ダンパの構成を示す図である。
【００６７】
図１０に示す電磁ダンパは、前述したシリンダが直線運動をする電磁ダンパ（図１）と異なり、ヒンジのような揺動運動をする部位に適用されるものである。
【００６８】
図１０に示す電磁ダンパは、固定部３１と可動部３２とが、モータ３３を介して相対的に回動可能に接続されて構成されている。モータ３３は、内部に磁石とソレノイドを備えており、回転軸に設けられたソレノイドが磁石近傍を移動することで、ソレノイドにはモータの回転速度に比例した誘導起電力が発生する。すなわち、モータの本体ケース（ステータ）が固定部３１に取り付けられており、モータの回転軸（ロータ）が可動部３２に取り付けられている。そして、可動部３２が固定部３１に対して相対移動するとモータ３３に誘導起電力が発生する。このときモータ３３に流れる電流を、本発明に係る電磁ダンパ制御回路で制御することによって、モータ３３の回転方向と逆方向のトルクを制御して、揺動部の減衰力を制御することができる。
【００６９】
なお、この電磁ダンパでは、モータ３３は大きなトルクを発生することが要求されるので、固定部３１とか胴部３２との間に補助的なダンパ３４を設けてもよい。さらに、ダンパに並列にバネ３５を設け、固定部３１、可動部３２を所定位置に保持するように構成するとよい。また、モータに減速機を設けてモータの発生するトルクを増幅して稼動部・固定部間に加えるように構成するとよい。
【００７０】
このように、図１０に示す実施の形態では、直線運動を回転運動に変換する変換機構を設ける必要がないので、電磁ダンパを単純な構成とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の電磁ダンパ制御装置が適用される電磁ダンパの構成を示す断面図である。
【図２】本発明の実施の形態の電磁ダンパ制御回路の構成を示す回路図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態の電流制御回路の構成を示す回路図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態におけるモータ回転数と出力電圧Ｖｍとの関係を示す特性図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態におけるモータ出力電圧Ｖｍと分圧された電圧Ｖ１との関係を示す特性図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態における分圧された電圧Ｖ１とゲート電圧Ｖ２との関係を示す特性図である。
【図７】本発明の第１の実施の形態におけるＦＥＴの特性図である。
【図８】本発明の第１の実施の形態の電磁ダンパ制御回路の特性図である。
【図９】本発明の第２の実施の形態の電流制限回路モジュールの構成を示す回路図である。
【図１０】本発明の電磁ダンパ制御装置が適用される別な電磁ダンパの構成図である。
【符号の説明】
１      シリンダ
２      アウター
３      ナット
４      ボールネジ
５      モータ
６      電磁ダンパ制御回路
７      整流回路
８、９  逆接続防止回路
１０      電流制限回路（ＣＷ回転側）
１１      電流制限回路（ＣＣＷ回転側）
２１      第１電流制限回路モジュール
２２      第２電流制限回路モジュール
２３      第３電流制限回路モジュール
２４      電流制限回路モジュール
３１      可動部
３２      固定部
３３      モータ
３４      ダンパ
ＶＲ１、ＶＲ２、ＶＲ３、ＶＲ７  可変抵抗器
ＶＲ４、ＶＲ５、ＶＲ６、ＶＲ８  可変抵抗器
ＲＧ１、ＲＧ２、ＲＧ３、ＲＧ４  シャントレギュレータ
ＦＥＴ１、ＦＥＴ２、ＦＥＴ３、ＦＥＴ４  電界効果トランジスタ
Ｒ        抵抗器
ＶＲ９    可変抵抗器
【図１】
0004116796.tif 000002
【図２】
0004116796.tif 000003
【図３】
0004116796.tif 000004
【図４】
0004116796.tif 000005
【図５】
0004116796.tif 000006
【図６】
0004116796.tif 000007
【図７】
0004116796.tif 000008
【図８】
0004116796.tif 000009
【図９】
0004116796.tif 000010
【図１０】
0004116796.tif 000011