DE19504287A1 - Drehmoment-Erfassungsvorrichtung für einen Wechselstrommotor - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft im allgemeinen eine Drehmoment-Erfassungsvorrichtung für einen Wechselstrommo­ tor und insbesondere eine verbesserte Schaltungsstruktur für eine Drehmoment-Erfassungsvorrichtung zum Messen eines Drehmoments eines Wechselstrommotors auf der Grundlage ei­ nes Phasenstroms, der durch jede Wicklung des Motors fließt.

Eine Drehmoment-Erfassungsvorrichtung eines solchen Typs wird herkömmlicherweise so aufgebaut, daß sie einen Strom erfaßt, der durch jede Wicklung eines Wechselstrommo­ tors fließt, und den größten der erfaßten Ströme ausgibt, um einen Drehmomentwert des Wechselstrommotors anzuzeigen.

Im allgemeinen ändert sich der Strom, der durch jede Wicklung eines Wechselstrommotors fließt, in einer Sinus­ wellenform in Übereinstimmung mit einer Motorrotation. Zum Beispiel weist ein Dreiphasen-Motor einen vorgegebenen Pha­ senwinkel von 120° im elektrischen Winkel auf, während ein Zweiphasen-Motor einen vorgegebenen Phasenwinkel von 180° im elektrischen Winkel aufweist. Somit mißt eine herkömm­ liche Drehmoment-Erfassungsvorrichtung ein Drehmoment eines Wechselstrommotors durch Auswählen einer Wicklung, durch welche ein maximaler Strom fließt, auf der Grundlage einer Motor-Winkelposition, um den Strom der ausgewählten Wick­ lung zu erfassen, um einen Drehmomentwert anzuzeigen.

Eine solche Drehmoment-Erfassungsvorrichtung im Stand der Technik weist jedoch den Nachteil auf, daß eine Ände­ rungskomponente eines Stroms, der durch jede Wicklung fließt, als Brumm in einem gemessenen Drehmomentwert ent­ halten ist, da sich der Strom in jeder Wicklung in einer Sinuswellenform ändert.

Demgemäß wird dann, wenn eine Abweichung zwischen ge­ messenem Motordrehmoment und Zieldrehmoment bestimmt wird, um einen Erregerstrom, der durch jede Wicklung fließt, zu korrigieren, um einen konstanten Wert von Null (0) unter einer Rückkopplungssteuerung aufrecht zu erhalten, ein Steuersignal, das auf der Grundlage der Abweichung gelie­ fert wird, unerwünschterweise Brummkomponenten beinhalten, was zu einer instabilen Rückkopplungssteuerung führt.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, unter Vermeidung der Nachteile im Stand der Technik eine Drehmoment-Erfassungsvorrichtung für einen Wechselstrommo­ tor zu schaffen, welche so aufgebaut ist, daß sie einen Brumm bzw. eine Welligkeit bzw. einen Oberwellengehalt, der bzw. die in einem Phasenstrom, der durch jede Wicklung des Motors fließt, enthalten ist, reduziert, um einen genauen Drehmomentwert auf der Grundlage des brummreduzierten Pha­ senstroms abzuleiten.

Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Drehmoment-Erfassungsvorrichtung für einen Wech­ selstrommotor geschaffen, welche eine Strom-Erfassungsein­ richtung, die die Phasenströme erfaßt, die durch die Wick­ lungen des Wechselstrommotors fließen, eine Winkelpositi­ ons-Erfassungseinrichtung, die eine Winkelposition des Wechselstrommotors erfaßt, eine Drehmoment-Bestimmungsein­ richtung, die einen Drehmomentwert, der den Betrag eines Drehmoments des Wechselstrommotors anzeigt, auf der Grund­ lage der Phasenströme, die durch die Strom-Erfassungsein­ richtung erfaßt werden, in Übereinstimmung mit der Winkel­ position, die durch die Winkelpositions-Erfassungseinrich­ tung erfaßt wird, bestimmt und eine Brumm-Reduzierungsein­ richtung bzw. eine Welligkeits-Reduzierungseinrichtung bzw. eine Oberwellengehalts-Reduzierungseinrichtung aufweist, die einen Brumm bzw. eine Welligkeit bzw. einen Oberwellen­ gehalt reduziert, der bzw. die in dem Drehmomentwert ent­ halten ist, der durch die Drehmoment-Bestimmungseinrichtung in Übereinstimmung mit der Winkelposition, die durch die Winkelpositions-Erfassungseinrichtung erfaßt wird, bestimmt wird.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wählt die Drehmoment-Bestimmungseinrichtung den größten Phasen­ strom aus den Phasenströmen aus, die durch die Wicklungen des Motors fließen, um den größten Phasenstrom zu liefern, der den Drehmomentwert anzeigt.

Die Brumm-Reduzierungseinrichtung beinhaltet einen Speicher, worin Brumm-Korrekturwerte gespeichert sind, die in Übereinstimmung mit Änderungen in den Phasenströmen an jeder vorgegebenen Winkelposition des Motors bestimmt wer­ den. Die Brumm-Reduzierungseinrichtung liest einen der Brumm-Korrekturwerte, der einer Winkelposition des Motors entspricht, aus dem Speicher aus, um den Drehmomentwert, der durch die Drehmoment-Bestimmungseinrichtung bestimmt wird, auf der Grundlage des gelesenen Brumm-Korrekturwerts zu korrigieren.

Die Brumm-Korrekturwerte können auf der Grundlage eines Wertes eines Stroms, der durch jede Wicklung des Wechsel­ strommotors fließt, an allen vorgegebenen Winkelpositionen des Motors bestimmt werden.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeich­ nung näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild, welches ein Motorsteuersy­ stem, das eine Drehmoment-Erfassungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung beinhaltet, darstellt;

Fig. 2 einen Stromlaufplan, welcher eine Schaltungsan­ ordnung des in Fig. 1 gezeigten Motorsteuersystems dar­ stellt;

Fig. 3 einen Graph, welcher eine Wellenform eines Pha­ senstroms, der durch jede Wicklung eines Wechselstrommotors fließt, darstellt;

Fig. 4(a) einen Graph, welcher eine Änderung im Motor­ drehmoment, die durch eine herkömmliche Drehmoment-Erfas­ sungsvorrichtung gemessen wird, darstellt;

Fig. 4(b) einen Graph, welcher eine Änderung im Motor­ drehmoment, die durch eine erfindungsgemäße Drehmoment-Er­ fassungsvorrichtung gemessen wird, darstellt; und

Fig. 5 ein Schaltungs-Blockschaltbild, welches eine Ab­ änderung einer Brumm-Reduzierungseinrichtung einer erfin­ dungsgemäßen Drehmoment-Erfassungsvorrichtung darstellt.

Es wird nun Bezug auf die Zeichnung genommen, worin gleiche Bezugszeichen in verschiedenen Ansichten gleiche Teile bezeichnen; insbesondere wird auf Fig. 1 Bezug genom­ men, in der ein Motorsteuersystem 100 gezeigt ist, das so aufgebaut ist, daß es eine Winkelposition und ein Drehmo­ ment eines Dreiphasen-Motors 10 steuert, welcher in diesem Ausführungsbeispiel zum Betätigen eines Gerätes zum Fest­ ziehen von Schrauben, das auf dem Ende eines Roboterarms befestigt ist, verwendet wird.

Das Motorsteuersystem 100 beinhaltet im wesentlichen einen Drehcodierer bzw. Rotationscodierer 12, eine Signal- Verarbeitungsschaltung 14, eine Strom-Erfassungsschaltung 16 und eine Drehmoment-Bestimmungsschaltung 18.

Der Rotationscodierer 12 liefert der Signal-Verarbei­ tungsschaltung 14 bei jeder Rotationsverschiebung des Drei­ phasen-Motors 12 um einen vorgegebenen Winkel ein Winkelpo­ sitionssignal. Die Signal-Verarbeitungsschaltung 14 nimmt das Winkelpositionssignal aus dem Rotationscodierer 12 auf, um eine Rotationsgeschwindigkeit bzw. Drehzahl VM, eine Winkelposition (tatsächliche Position) und einen elektri­ schen Winkel Θ, der eine Rotor-Winkelposition relativ zu jeder Statorposition des Dreiphasen-Motors anzeigt, abzu­ leiten. Die Strom-Erfassungsschaltung 16 mißt Ströme iMU, iMV bzw. iMW, die durch die Wicklungen der Phasen U, V bzw. W des Dreiphasen-Motors 10 fließen. Die Drehmoment-Bestim­ mungsschaltung 18 leitet ein Drehmoment TM des Dreiphasen- Motors 10 unter Zugrundelegung der durch die Strom-Erfas­ sungsschaltung: 16 erfaßten Ströme, die durch die Phasen U, V und W fließen, ab.

Das Motorsteuersystem 100 beinhaltet desweiteren eine Positions-Steuerschaltung 20, eine Drehzahl-Steuerschaltung 22, eine Drehmoment-Steuerschaltung 24, eine Strom-Steuer­ schaltung 26 und eine Ansteuerschaltung 28.

Die Positions-Steuerschaltung 20 spricht auf ein Posi­ tions-Steuersignal, das aus einer externen Steuereinrich­ tung (nicht gezeigt) ausgegeben wird, und ein Winkelpositi­ onssignal, das aus der Signal-Verarbeitungsschaltung 14 ausgegeben wird, an, um eine Positionsabweichung ep zwi­ schen einer Soll-Winkelposition bzw. Ziel-Winkelposition eines gesteuerten Objekts, die durch das Winkelpositionssi­ gnal spezifiziert ist, und einer tatsächlichen Winkelposi­ tion des Dreiphasen-Motors 10 zu bestimmen. Die Drehzahl- Steuerschaltung 22 bestimmt auf der Grundlage der Positi­ onsabweichung ep eine Ziel-Drehzahl des Dreiphasen-Motors 10 und berechnet eine Drehzahlabweichung ev zwischen der Ziel-Drehzahl und der tatsächlichen Drehzahl vH, die durch die Signal-Verarbeitungsschaltung 14 abgeleitet wird.

Die Drehmoment-Steuerschaltung 24 bestimmt ein Ziel­ drehmoment T des Dreiphasen-Motors 10 auf der Grundlage der Drehzahlabweichung ev und einer Drehmomentabweichung eT zwischen dem Zieldrehmoment T und dem Drehmoment TM des Dreiphasen-Motors 10, das durch die Drehmoment-Bestimmungs­ schaltung 18 bestimmt wird. Die Strom-Steuerschaltung 26 bestimmt auf der Grundlage der Drehmomentabweichung eT ei­ nen Zielstrom, der den Wicklungen der Phasen U, V und W (in der Praxis an die Phasen U und W) zuzuführen ist, um eine Stromabweichung ei zwischen dem Zielstrom und dem Strom, der durch die Wicklungen der Phasen U, V und W fließt, ab­ zuleiten.

Die Ansteuerschaltung 28 steuert eine Stromzufuhr zu den Wicklungen jeder der Phasen U, V und W auf der Grund­ lage der Stromabweichung ei, die durch die Strom-Steuer­ schaltung 26 bestimmt wird.

Die Drehmoment-Steuerschaltung 24 ist, wie in Fig. 2 ge­ zeigt ist, aus einer Zieldrehmoment-Bestimmungsschaltung 24a und einer Drehmomentabweichungs-Bestimmungsschaltung 24b zusammengesetzt. Die Zieldrehmoment-Bestimmungsschal­ tung 24a bestimmt auf der Grundlage der Drehzahlabweichung ev, die durch die Drehzahl-Steuerschaltung 22 geliefert wird, und eines vorbestimmten Steuerparameters Kv das Ziel­ drehmoment T des Dreiphasen-Motors 10, welches erforderlich ist, um die Drehzahlabweichung ev zu kompensieren oder sie auf Null (0) zu verringern. Die Drehmomentabweichungs-Be­ stimmungsschaltung 24b leitet die Drehmomentabweichung eT (= T - TM) zwischen dem Zieldrehmoment T und dem tatsäch­ lichen Drehmoment TM des Dreiphasen-Motors 10, das durch die Drehmoment-Bestimmungsschaltung 18 bestimmt wird, ab und gibt es zu der Strom-Steuerschaltung 26 aus.

Die Zieldrehmoment-Bestimmungsschaltung 24a nimmt, wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, ein Drehmoment-Steuersi­ gnal To, welches durch die externe Steuervorrichtung gelie­ fert wird, auf, um das Zieldrehmoment T des Dreiphasen-Mo­ tors 10 zu bestimmen, um das Drehmoment zum Festziehen der Schrauben, das von einem Gerät zum Festziehen von Schrauben erzeugt wird, auf ein vorgewähltes Drehmoment To einzustel­ len.

Die Strom-Steuerschaltung 26 ist mit einer Zielstrom- Bestimmungsschaltung 30 und Stromabweichungs-Bestimmungs­ schaltungen 32U, 32V und 32W ausgebildet. Die Zielstrom-Be­ stimmungsschaltung 30 ist aus Phasenstrom-Bestimmungsschal­ tungen 30U und 30V zusammengesetzt, welche einen Zielstrom iU bzw. iV, der an die Wicklungen der Phasen U bzw. V des Dreiphasenmotors 10 anzulegen ist, auf der Grundlage der Drehmomentabweichung eT, die durch die Drehmoment-Steuer­ schaltung 24 geliefert wird, des vorbestimmten Steuerpara­ meters Kt und des elektrischen Winkels Θ gemäß den folgen­ den Gleichungen zu bestimmen.

iU = Kt · sinΘ (1)
iV = Kt · sin(Θ + 120°) (2)

Die Stromabweichungs-Bestimmungsschaltungen 32U bzw. 32V bestimmen Stromabweichungen eiU (= iU - iMU) bzw. eiV (= iV - iMV) zwischen den Zielströmen iU bzw. iV, die durch die Zielstrom-Bestimmungsschaltungen 30U bzw 30V berechnet werden, und tatsächlich durch die Wicklungen der Phasen fließenden Strömen iMU bzw. iMV, die durch die Strom-Erfas­ sungsschaltung 16 gemessen werden. Die Stromabweichungs-Be­ stimmungsschaltung 32W bestimmt dann eine Stromabweichung eiW für die Phase W unter Verwendung der folgenden Glei­ chung.

eiW = -eiU - eiV (3)

Die Stromabweichungen eiU, eiV und eiW werden alle zu der Ansteuerschaltung 28 übertragen.

Der Dreiphasen-Motor 10 ist so aufgebaut, daß er den elektrischen Winkel Θ bei jeder Umdrehung zweimal ändert. Die Ströme eiU, eiV bzw. eiW, die durch die Wicklungen der Phasen U, V bzw. W fließen, müssen, wie in Fig. 3 gezeigt ist, so abgestimmt werden, daß sie sich in Übereinstimmung mit dem elektrischen Winkel Θ ändern. Die Strom-Steuer­ schaltung 26 bestimmt somit die Zielströme iU und iV, die den Wicklungen der Phasen U und V zuzuführen sind, und gibt die Stromabweichungen eiU, eiV und eiW, die auf die oben genannte Weise bestimmt worden sind, an die Ansteuerschal­ tung 28 ab, so daß die Ströme iMU, iMV und iMW, die durch die Wicklungen der Phasen U, V und W fließen, zu den Ziel­ strömen iU, iV und iW gesteuert werden.

Die Stromabweichung eiW kann, wie vorhergehend be­ schrieben worden ist, auf der Grundlage der Stromabweichun­ gen eiU und eiV der Phasen U bzw. V ohne Ableiten eines Zielstroms iW, der der Wicklung der Phase W zuzuführen ist, bestimmt werden. Dies beruht auf der Tatsache, daß die Summe der Ströme, die durch alle Wicklungen des Dreiphasen- Motors 10 fließen, Null (0) ist. Demgemäß kann der Ziel­ strom eW gemäß der nachfolgenden Beziehung ausgedrückt wer­ den.

iW = Kt · sin(Θ - 120°) = -iU - iV (4)

Außerdem kann der Strom iMW, der tatsächlich durch die Wicklung der Phase W fließt, auf der Grundlage der Ströme iMU und iMV, die in die Stromabweichungs-Bestimmungsschal­ tungen 32U bzw. 32V eingegeben werden, gemäß der folgenden Beziehung bestimmt werden.

iMW = -iMU - iMV (5)

Somit ergibt sich die Stromabweichung eiW aus

eiW = iW - iMW = -(iU - iMU) - (iV - iMV) = -eiU - eiV.

Dieses Ausführungsbeispiel verwendet, wie aus der vor­ hergehenden Beschreibung ersichtlich ist, die Gleichung (3), um die Stromabweichung eiW auf der Grundlage der Stromabweichungen eiU und eiV zu bestimmen, ohne den Ziel­ strom iW selbst abzuleiten.

Die Strom-Erfassungsschaltung 16 ist an Schaltungslei­ tungen angeschlossen, die sich von der Ansteuerschaltung 28 zu den Wicklungen der Phasen U und V des Dreiphasen-Motors 10 erstrecken, und beinhaltet Stromdetektoren 16U und 16V und eine W-Phasenstrom-Bestimmmungsschaltung 16W. Die Stromdetektoren 16U und 16V erfassen den Strom iMU bzw. iMV, der durch die Wicklungen der Phasen U bzw. V fließt. Die W-Phasenstrom-Bestimmungsschaltung 16W bestimmt den Strom iMW, der durch die Wicklung der Phase W fließt, auf der Grundlage der Ströme iMU und iMV, die durch die Strom­ detektoren 16U bzw. 16V gemessen werden.

Die Strom-Erfassungsschaltung 16 mißt, wie zuvor er­ wähnt worden ist, mittels der Stromdetektoren 16U bzw. 16V direkt die Ströme iMU und iMV, die durch die Wicklungen der Phasen V bzw. W fließen, und bildet mathematisch den Strom iMW, der durch die Wicklung der Phase W fließt, unter Ver­ wendung der Gleichung (5) auf Grund der Tatsache ab, daß die Summe der Ströme iMU, iMV und iMW Null (0) ist.

Die Drehmoment-Bestimmungsschaltung 18 beinhaltet eine Brumm-Reduzierungseinrichtung 36 und eine Auswahlschaltung 38. Die Auswahlschaltung 38 ist so aufgebaut, daß sie den größten der Ströme iMU, iMV und iMW auf der Grundlage des elektrischen Winkels Θ des Dreiphasen-Motors 10, der in der Signal-Verarbeitungsschaltung 14 ermittelt wird, auswählt. Die Brumm-Reduzierungseinrichtung 36 reduziert eine Brumm­ komponente, die in dem Strom, der durch die Auswahlschal­ tung 38 ausgewählt wird, enthalten ist.

Die Ströme iMU, iMV und iMW, die durch die Wicklungen der Phasen U, V bzw. W des Dreiphasen-Motors 10 fließen, werden, wie bereits in Fig. 3 gezeigt worden ist, in Über­ einstimmung mit der Winkelposition oder dem elektrischen Winkel Θ des Dreiphasen-Motors 10 geändert; das Drehmoment des Dreiphasen-Motors 10 kann jedoch auf der Grundlage ei­ nes maximalen Werts eines dadurch fließenden Stroms einfach bestimmt werden. Aufgrund dieser Tatsache bestimmt die Drehmoment-Bestimmungsschaltung 18 auf der Grundlage des elektrischen Winkels Θ zuerst, in welcher Wicklung ein Ma­ ximalwert des Stroms fließt, und tastet dann einen Strom ab, der durch die bestimmte Wicklung fließt.

Obgleich die Ströme iMU, iMV und iMW, die durch die Wicklungen der Phasen U, V bzw. W fließen, ihre positiven und negativen Richtungen, wie es in Fig. 3 gezeigt ist, ab­ wechselnd umkehren, findet die Auswahlschaltung 38 eine Phase, die einen maximalen absoluten Stromwert aufweist, auf der Grundlage des elektrischen Winkels Θ, um einen ab­ soluten Stromwert dieser Phase zu liefern, der ein Drehmo­ ment des Dreiphasen-Motors 10 anzeigt. Genauergesagt ist, wie in Fig. 3 deutlich zu sehen ist, innerhalb eines Be­ reichs von 0 bis 60° im elektrischen Winkel Θ ein Absolut­ wert des Stroms iMV der Phase W der größte, während ein Ab­ solutwert des Stroms iMU der Phase U innerhalb eines Be­ reichs von 60 bis 120° am größten wird. Auf diese Weise wird die Phase, die einen maximalen absoluten Stromwert aufweist, bei jeder Rotation von 60° im elektrischen Winkel Θ geändert, und somit wird der durch die Auswahlschaltung 38 ausgewählte Strom alle 60° des elektrischen Winkels Θ geändert.

Ein so durch die Auswahlschaltung 38 ausgewählter Wert des Stroms entspricht einem Drehmoment des Dreiphasen-Mo­ tors 10 und wird, wie vorhergehend beschrieben worden ist, alle 60° im elektrischen Winkel Θ geändert, d. h., bei jeder Rotation von 30° des Dreiphasen-Motors 10. Wenn ein Strom­ wert, der das Drehmoment des Dreiphasen-Motors 10 anzeigt, direkt in die Drehmoment-Steuerschaltung 24 eingegeben wird, wird daher die in der Drehmoment-Steuerschaltung 24 bestimmte Drehmomentabweichung eT periodisch synchron mit einer Rotation des Dreiphasen-Motors 10 geändert , was zu einer instabilen Motorsteuerung führt. Um dieses Problem zu überwinden, ist die Brumm-Reduzierungseinrichtung 36 zum Reduzieren eines Brumms, der in dem Strom, der durch die Auswahlschaltung 38 ausgewählt wird, enthalten ist, vorge­ sehen, um der Drehmoment-Steuerschaltung 24 einen brummre­ duzierten Strom zuzuführen, der das Drehmoment des Dreipha­ senmotors 10 darstellt.

Die Bestimmung, welcher der Ströme, die durch die Wick­ lungen der Phasen U, V und W fließen, durch die Auswahl­ schaltung 38 ausgewählt worden ist, kann auf der Grundlage des elektrischen Winkels Θ einfach durchgeführt werden und sein Stromwert wird in Übereinstimmung mit der Gleichung, die bei der Bestimmung eines Zielstroms in der Strom-Steu­ erschaltung 26 verwendet worden ist, geändert. Demgemäß ist die Brumm-Reduzierungseinrichtung 36 so aufgebaut, daß sie auf der Grundlage des elektrischen Winkels Θ bestimmt, wel­ che Phase des Stromwerts, der durch die Auswahlschaltung 38 ausgewählt worden ist, einem berechneten brummreduzierten Drehmoment TM entspricht, wobei diejenige der folgenden Gleichungen, die der bestimmten Phase zugehörig ist, ver­ wendet wird.

U-Phase TM = iMU/Ki · sinΘ (6)
V-Phase TM = iMV/Ki · sin(Θ + 120°) (7)
W-Phase TM = iMV/Ki · sin(Θ - 120°) (8)

wobei Ki ein Korrekturwert ist.

Wie vorhergehend beschrieben worden ist, wird die Be­ stimmung des Drehmoments TM des Dreiphasen-Motors 10 durch die Drehmoment-Bestimmungsschaltung 18 unter Verwendung der Ströme iMU, iMV und iMW, die durch die Wicklungen der Pha­ sen U, V bzw. W fließen und durch die Strom-Erfassungs­ schaltung 16 bestimmt werden, nicht nur dadurch erreicht, daß die Auswahlschaltung 38 einen Maximalstrom aus allen Strömen iMU, iMV und iMW auswählt, sondern ebenso durch Verwenden der Brumm-Reduzierungseinrichtung 36, die den Brumm, der in dem ausgewählten Maximalstrom enthalten ist, auf ein Minimum bringt, so daß das stabile Drehmoment TM, das keinen Brumm aufweist, abgeleitet wird. Dies erlaubt es, den Dreiphasen-Motor 10 mit höherer Genauigkeit im Drehmoment und in der Winkelposition zu steuern.

Fig. 4(a) zeigt eine Änderung im Schrauben-Festzieh­ drehmoment, die durch ein herkömmliches Motorsteuersystem gemessen wird, welches die Brumm-Reduzierungseinrichtung 36 nicht aufweist, wenn der Dreiphasen-Motor 10 verwendet wird, um 100 Schrauben mittels eines Geräts zum Festziehen von Schrauben festzuziehen. Ähnlich zeigt Fig. 4(b) eine Än­ derung im Schrauben-Festziehdrehmoment, die durch das Mo­ torsteuersystem 100 der vorliegenden Erfindung gemessen wird, wenn der Dreiphasen-Motor 10 verwendet wird, um 100 Schrauben mittels eines Geräts zum Festziehen von Schrauben festzuziehen. Die Graphen zeigen, daß die Verwendung der Brumm-Reduzierungseinrichtung 36 in der Drehmoment-Bestim­ mungsschaltung 18 die Änderung im Schrauben-Festziehdrehmo­ ment wirkungsvoll eliminiert.

Fig. 5 zeigt eine Abänderung der Brumm-Reduzierungsein­ richtung 36, welche so aufgebaut ist, daß sie einen Brumm, der in dem Strom enthalten ist, der durch die Auswahlschal­ tung 38 geliefert wird, ohne Verwendung der vorhergehenden Gleichungen (6), (7) und (8) reduziert.

Die Brumm-Reduzierungseinrichtung 36, wie sie in der Darstellung gezeigt ist, beinhaltet einen Speicher 36a und eine Korrekturschaltung 36b. Der Speicher speichert darin Korrekturwerte, die dem elektrischen Winkel Θ entsprechen, zum Kompensieren der Brummkomponenten. Die Korrekturschal­ tung 36b gibt in Übereinstimmung mit dem elektrischen Win­ kel Θ einen der Korrekturwerte aus dem Speicher 36a aus und korrigiert einen Wert eines Stroms, der durch die Auswahl­ schaltung 38 ausgewählt worden ist, unter Verwendung des ausgegebenen Korrekturwerts. Diese Anordnungen erzielen eine einfache Schaltungsstruktur der Brumm-Reduzierungsein­ richtung 36.

Außerdem können Brummkomponenten, die in dem Strom, der durch die Auswahlschaltung 38 ausgewählt worden ist, durch Aktivieren des Dreiphasen-Motors 10 experimentell gemessen werden und in dem Speicher 36a für jeden vorgegebenen Wert des elektrischen Winkels Θ gespeichert werden. Dies erlaubt es, die Brummkomponenten ohne den Einfluß einer strukturel­ len Änderung des Dreiphasen-Motors 10 zur Verbesserung der Motor-Steuerungsgenauigkeit aus dem Strom, der durch die Auswahlschaltung 38 geliefert wird, zu entfernen.

In dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel bestimmt die Signal-Verarbeitungsschaltung 14 den elektrischen Winkel Θ des Dreiphasen-Motors 10 auf der Grundlage eines Erfas­ sungssignals, das aus einem Rotationscodierer 12 ausgegeben wird, und die Zielstrom-Bestimmungsschaltung 30, die Aus­ wahlschaltung 38 und die Brumm-Reduzierungseinrichtung 36 arbeiten in Übereinstimmung mit dem elektrischen Winkel Θ. Da der elektrische Winkel Θ einer Winkelposition des Drei­ phasen-Motors 10 entspricht, kann jedoch die Notwendigkeit, den elektrischen Winkel Θ bestimmen zu müssen, durch Be­ treiben der Zielstrom-Bestimmungsschaltung 30, der Auswahl­ schaltung 38 und der Brumm-Reduzierungseinrichtung 36 in Übereinstimmung mit einer Winkelposition des Dreiphasen-Mo­ tors 10 eliminiert werden.

Desweiteren kann das Motorsteuersystem 100 der Erfin­ dung mit einem Zweiphasen-Motor verwendet werden.

In der vorhergehenden Beschreibung ist eine Drehmoment- Erfassungsvorrichtung für einen Wechselstrommotor beschrie­ ben worden, welche eine Strom-Erfassungsschaltung, eine Winkelpositions-Erfassungsschaltung, eine Drehmoment-Erfas­ sungsschaltung und eine Brumm-Reduzierungsschaltung bein­ haltet. Die Strom-Erfassungsschaltung erfaßt einen Phasen­ strom, der durch jede Wicklung des Motors fließt. Die Dreh­ moment-Erfassungseinrichtung bestimmt einen Drehmomentwert, der den Betrag des Drehmoments des Wechselstrommotors an­ zeigt, auf der Grundlage der Phasenströme, die durch die Strom-Erfassungsschaltung erfaßt werden, in Übereinstimmung mit einer Winkelposition, die durch die Winkelpositions-Er­ fassungsschaltung erfaßt wird. Die Brumm-Reduzierungsschal­ tung reduziert einen Brumm, der in einem Drehmomentwert enthalten ist, in Übereinstimmung mit der Winkelposition des Motors, um einen genauen Betrag des Drehmoments des Mo­ tors zu bestimmen.

Claims (5)

1. Drehmoment-Erfassungsvorrichtung für einen Wech­ selstrommotor (10) mit:

einer Strom-Erfassungseinrichtung (16), die Phasen­ ströme, die durch die Wicklungen des Wechselstrommotors (10) fließen, erfaßt;
einer Winkelpositions-Erfassungseinrichtung (12), die eine Winkelposition des Wechselstrommotors (10) erfaßt;
einer Drehmoment-Bestimmungseinrichtung (18), die einen Drehmomentwert, der den Betrag des Drehmoments des Wechsel­ strommotors (10) anzeigt, auf der Grundlage der Phasen­ ströme, die durch die Strom-Erfassungseinrichtung (16) er­ faßt werden, in Übereinstimmung mit der Winkelposition, die durch die Winkelpositions-Erfassungseinrichtung (12) erfaßt wird, bestimmt; und
einer Brumm-Reduzierungseinrichtung (36), die einen Brumm, der in einem Drehmomentwert, der durch die Drehmo­ ment-Bestimmungseinrichtung (18) bestimmt wird, in Überein­ stimmung mit der Winkelposition, die durch die Winkelposi­ tions-Erfassungseinrichtung (12) erfaßt wird, reduziert.

2. Drehmoment-Erfassungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehmoment-Bestimmungsein­ richtung (18) den größten Phasenstrom aus den Phasen­ strömen, die durch die Wicklungen des Motors (10) fließen, auswählt, um den größten Phasenstrom als Anzeige des Drehmomentwerts zu liefern.

3. Drehmoment-Erfassungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Brumm-Reduzierungseinrich­ tung (36) einen Speicher (36a) beinhaltet, worin Brumm-Kor­ rekturwerte, die an jeder vorgegebenen Winkelposition des Motors (10) in Übereinstimmung mit Änderungen in den Pha­ senströmen bestimmt werden, gespeichert sind, wobei die Brumm-Reduzierungseinrichtung (36) aus dem Speicher (36a) einen der Brumm-Korrekturwerte ausliest, der der Winkelpo­ sition des Motors (10) entspricht, um den Drehmomentwert, der durch die Drehmoment-Bestimmungseinrichtung (16) be­ stimmt wird, auf der Grundlage des gelesenen Brumm-Korrek­ turwerts zu korrigieren.

4. Drehmoment-Erfassungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Brumm-Korrekturwerte auf der Grundlage eines Wertes eines Stroms, der durch jede Wicklung des Wechselstrommotors (10) fließt, an jeder der vorgegebenen Winkelpositionen des Motors (10) bestimmt wer­ den.