获得应变计Al?A4的电桥A输出和应变计BI?B4的电桥B输出的平均值，从而能够减少各电桥中的输出误差的影响。
[0072]不过，转矩传感器3也可以作为图1OA所示那样的正交配置而构成图1OB所示那样的电桥电路。图1OA是表示应变计的向转矩传感器3的安装状态的另一例的说明图，图1OB是表示由应变计Al?A4组装而成的电桥电路的说明图
[0073]S卩，将四个应变计Al?A4(或者BI?B4)以相隔90度间隔而分别设置在四个延伸体31上。此时，各自成对的应变计Al和应变计A2、应变计A3和应变计A4配置成位于延伸体31的一侧和另一侧。在这样构成的转矩传感器3中，也能够没有问题地检测电机2的转矩。
[0074]此外，在上述圆板状的转矩传感器3形成有由各延伸体31、外侧环状体32以及内侧环状体34围绕而成的空间33。利用这样的空间33，例如可以设置具有应变计A放大器、能够进行与电源的连接、AD转换或与外部的通信的端子等的基板(未图示)。
[0075]另外，如图8A所示，延伸体31形成为从输出轴的中心沿半径方向的距离越远前端逐渐变细的形状。例如，将延伸体31的前端部宽度t2设为基端部宽度tl的大致1/2。另夕卜，在将各延伸体31形成为尖端变细的情况下，既可以形成与离圆孔30的中心30a的距离成反比例的形状、或者形成从基端侧直到前端侧适当变化缩小率(从基端侧到中途使缩小率大等)的形状。
[0076]另外，延伸体31的宽度至少比转矩传感器3的厚度小。例如，延伸体31最大宽度(在此为基端部宽度tl)设定为不足延伸体31、外侧环状体32以及内侧环状体34的厚度的1/2或者1/2以下即可。另外，所述宽度、厚度的尺寸比等能够根据应变计Al?A4、BI?B4的灵敏度等而适当设定。采用这样的结构，在向延伸体31安装应变计Al?A4(B1?B4)之际，无需进行严格的对位等而能够容易且可靠地进行转矩检测。另外，采用这样的结构，能够输出相对叠加于d轴的高频电流指令而灵敏度高的转矩检测信号。
[0077]关于上述转矩传感器3的配设位置而言，例如在将由电机2驱动的对象作为可动部件、而将与该可动部件连动连结的部件相对作为固定部件的情况下，转矩传感器3能够安装在该固定部件上。并且，将电机2安装在可动部件上。
[0078]如上所述，转矩传感器3具备将多个延伸体31的各前端分别连结的外侧环状体32，故经由这样的外侧环状体32而安装在固定部件上即可。如此，通过将转矩传感器3安装在固定部件上而将电机2安装在可动部件上，在转矩传感器3中经由外侧环状体32来利用基于电机2的驱动力的反作用力，从而能够有效地进行转矩检测。
[0079]固定部件和可动部件为相对概念，如果是图1所示的机器人1，若将基台10设为固定部件则主体部11成为可动部件，若将主体部11设为固定部件则第一臂部12a成为可动部件。同样地，若将第一臂部12a设为固定部件，则肘节部13成为可动部件。
[0080]如以上说明那样，上述实施方式所涉及的电机驱动系统具备电机控制装置4，该电机控制装置4具有推定部43，该推定部43根据由设置在电机2与成为负载的可动部件之间的转矩传感器3检测出的转矩检测信号Tfb，对速度以及位置中的至少一方进行推定。另夕卜，这样的电机控制装置4的推定部43能够接收来自高频电流指令器45的高频电流指令Idhfi,并能够根据高频电流指令IdhfJP转矩检测信号T 来推定电机2的速度以及位置中的至少一方。
[0081]因而，根据本实施方式所涉及的电机驱动系统，能够使耐环境性能提高且大幅地减少转矩脉动等，并且无需采用高价的位置传感器等，故能够降低电机驱动系统的成本。
[0082]另外，本实施方式所涉及的电机驱动系统，无论电机2的永磁铁是埋设型还是表面设置型，与其种类无关而均能够得以适用。因此，例如也能够使用在转子的表面粘贴有永磁铁的功率密度高的SPMM(Surface Permanent Magnet Motor:表面式永磁电机)，从而也有助于电机2的小型化。
[0083]此外，在上述实施方式中，举出了适用于机器人I的例子而对电机驱动系统进行了说明，但也可以适用于由电机2驱动的所有的机构之中。另外，也可以对转矩传感器3的具体结构等适当地进行变更。
[0084]本领域技术人员能容易地导出进一步的效果或变形例。因此，本发明更大范围的实施方式，不限于上面所示、所写的特定详细说明和具有代表性的实施方式。因此，在不脱离权利要求书及其等同物所定义的总的发明理念精神或范围的前提下，能进行各种各样的改变。
[0085]附图符号说明
[0086]2 电机
[0087]3转矩传感器
[0088]4电机控制装置
[0089]5减速器
[0090]6编码器(位置检测器)
[0091]31延伸体
[0092]32外侧环状体
[0093]43推定部
[0094] 55 dq坐标转换器(坐标转换部)
【主权项】
1.一种电机驱动系统，其特征在于，具备: 电机；设置在该电机与负载之间的转矩传感器；以及控制所述电机的驱动的电机控制装置， 所述电机控制装置具备推定部，该推定部根据由所述转矩传感器检测出的转矩检测信号来推定所述电机的速度以及位置中的至少一方。
2.如权利要求1所述的电机驱动系统，其特征在于， 还具备高频电流指令器，该高频电流指令器产生叠加于向所述电机的输出电流的高频电流指令， 所述电机控制装置的推定部根据所述高频电流指令以及所述转矩检测信号来推定所述电机的速度以及位置中的至少一方。
3.如权利要求2所述的电机驱动系统，其特征在于， 所述电机控制装置具备坐标转换部，该坐标转换部对与所述电机同步了的d_q轴旋转坐标系的d轴成分以及q轴成分进行运算，从而导出d轴电流以及q轴电流， 所述推定部具备振动成分抽取部，该振动成分抽取部对将所述高频电流指令叠加于所述d轴时的q轴电流的振动成分进行抽取， 所述推定部根据由该振动成分抽取部抽取出的所述振动成分和叠加于所述d轴的所述高频电流指令的相乘结果，来推定所述电机的速度以及位置中的至少一方。
4.如权利要求1、2或3所述的电机驱动系统，其特征在于， 所述转矩传感器和所述电机、或者与该电机连动连结的减速器一体构成。
5.如权利要求1?4中任一项所述的电机驱动系统，其特征在于， 所述转矩传感器具备多个延伸体，该多个延伸体能安装应变计，且相对于所述电机的输出轴或者与所述电机连动连结的减速器的输出轴而向外方延伸。
6.如权利要求5所述的电机驱动系统，其特征在于， 所述延伸体形成为从所述输出轴的中心沿半径方向的距离越远前端逐渐变细的形状。
7.如权利要求5或6所述的电机驱动系统，其特征在于， 具备相互连动连结的固定部件和可动部件， 在所述固定部件经由将所述多个延伸体的各前端分别连结的环状体而安装有所述转矩传感器，而在所述可动部件安装有所述电机。
8.如权利要求1?7中任一项所述的电机驱动系统，其特征在于， 还具备对所述电机的位置进行检测的位置检测器， 所述电机控制装置在通常驱动时，根据所述位置检测器的检测信号来控制所述电机的驱动，并且根据所述转矩传感器的转矩检测信号来进行转矩补偿， 在所述位置检测器的异常时，使所述推定部根据所述转矩传感器的检测信号来推定所述电机的速度以及位置中的至少一方。
9.一种电机控制装置，其特征在于， 具备推定部，该推定部根据由设置在电机与负载之间的转矩传感器检测出的转矩检测信号，来推定所述速度以及位置中的至少一方。
10.如权利要求9所述的电机控制装置，其特征在于， 所述电机控制装置的推定部能够接收来自高频电流指令器的高频电流指令，并根据所述高频电流指令和所述转矩检测信号来推定所述电机的速度以及位置中的至少一方。
【专利摘要】本发明提供一种耐环境性能良好且能够以低成本构筑的电机驱动系统以及用于该电机驱动系统的电机控制装置。具备电机、设置在电机与负载之间的转矩传感器、以及控制电机的驱动的电机控制装置。电机控制装置具备根据由转矩传感器检测出的转矩检测信号、来推定电机的速度以及位置中的至少一方的推定部。
【IPC分类】H02P21-00, H02P29-00, H02P27-04
【公开号】CN104813580
【申请号】CN201280077161
【发明人】高濑善康, 中村裕司, 久保田义昭, 万羽崇
【申请人】株式会社安川电机
【公开日】2015年7月29日
【申请日】2012年11月20日
【公告号】EP2924871A1, US20150256113, WO2014080456A1