(57)【要約】【課題】同期電動機と位置検出器から一意に決まる磁極間あたりパルス数の誤設定を検出するモータ駆動装置、および磁極間あたりパルス数を自動設定できるモータ駆動装置を提供する。【解決手段】位置検出器が取り付けられた同期電動機を制御するモータ駆動装置において、起動信号１１によりトルク指令１２を出力するトルク指令生成器１と、前記起動信号１１により磁極位置指令１３を出力する磁極位置設定器２と、前記トルク指令１２と前記磁極位置指令１３によりＵＶＷ指令電圧１４を出力する電流制御器４と、位置検出器からの位置情報１５と前記磁極位置指令１３から誤設定検出信号１６を出力する誤設定検出器３を備え、前記誤設定検出器３において、前記磁極位置指令１３の変化に対する前記位置情報１５の変化量から電気角あたりパルス数の誤設定を検出して誤設定検出信号１６を出力することを特徴とするモータ駆動装置。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
位置検出器が取り付けられた同期電動機を制御するモータ駆動装置において、
起動信号によりトルク指令を出力するトルク指令生成器と、
前記起動信号により磁極位置指令を出力する磁極位置設定器と、
前記トルク指令と前記磁極位置指令によりＵＶＷ指令電圧を出力する電流制御器と、
位置検出器からの位置情報と前記磁極位置指令から誤設定検出信号を出力する誤設定検出器を備え、
前記誤設定検出器において、前記磁極位置指令の変化に対する前記位置情報の変化量から電気角あたりパルス数の誤設定を検出して誤設定検出信号を出力することを特徴とするモータ駆動装置。
【請求項２】
位置検出器が取り付けられた同期電動機を制御するモータ駆動装置において、
起動信号によりトルク指令を出力するトルク指令生成器と、
前記起動信号と磁極間あたりパルス数補正値により磁極位置指令を出力する磁極位置設定器と、
前記トルク指令と前記磁極位置指令によりＵＶＷ指令電圧を出力する電流制御器と、
位置検出器からの位置情報と前記磁極位置指令から誤設定検出信号と磁極間あたりパルス数補正値を出力する誤設定検出器を備え、
前記誤設定検出器において、前記磁極位置指令の変化に対する前記位置情報の変化量から正しい磁極間あたりパルス数を導出して磁極間あたりパルス数補正値とすることを特徴とするモータ駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、同期電動機のベクトル制御方法に関し、特に磁極間あたりパルス数の誤設定の検出、および自動設定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、同期電動機のベクトル制御は、絶対位置検出器（レゾルバやアブソリュートエンコーダ）により磁極位置を検出し、磁極位置に同期した位相の正弦波電流の振幅及び位相の制御を行いながら電磁力制御を行うものである。
【０００３】
基本的に発生トルクが最大になる電流位相γｍａｘは、印加する電流によらず発生電磁力が零になる電流位相γｍｉｎを９０°ずらしたものである。この電流位相を求める方法として、発生トルクの極性に応じて電流位相γを更新していく方法がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
この方法は、仮の磁極位置を基準に電気角半周期をＮ分割した位相に電流を印加し、そのときの移動方向Ｄ（＋，０，−）を判定するステップ１と、移動方向Ｄの符号が反転する電気角領域を２分割した位相に電流を印加し、そのときの移動方向Ｄ１を判定するステップ２と、移動方向が＋から０および０から−に変化する電気角領域をそれぞれ２分割した位相に電流を印加し、そのときの移動方向Ｄ２を判定するステップ３と、移動方向が０となる電気角領域の中間点を発生電磁力が零となる位相と決定するステップ４とを備え、ステップ４における零位置Ｐを基準にして電流位相を決定している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−２９６０２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述した技術は、モータの移動量に応じて電流を印加する位相を更新する必要があり、モータの磁極間（Ｎ極間またはＳ極間）あたりの位置検出器のパルス数（以降、磁極間あたりパルス数と記す）の情報が必要となり、パラメータ等で磁極間あたりパルス数を直接設定する、または１回転あたりの磁極数および位置検出器の分解能をパラメータ等で設定し、この情報を基に磁極間あたりパルス数を導出する必要がある。このため、パラメータ等の設定が間違っていた場合、磁極位置の検出が正しく行えないという問題がある。
【０００７】
また、ホールセンサなどを用いて正しい磁極位置が分かる構成とした場合においても、粗い磁極位置情報しか得られないため、前期磁極間あたりパルス数を用いて磁極位置情報を詳細化する必要があり、設定が間違っていた場合、正常にモータが駆動できないという問題がある。
【０００８】
本発明は上記従来の課題を解決するものであり、磁極間あたりパルス数の誤設定を検出できるモータ駆動装置を提供すること、また磁極あたりパルス数を自動で設定できるモータ駆動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】
【０００９】
位置検出器が取り付けられた同期電動機を制御するモータ駆動装置において、
起動信号によりトルク指令を出力するトルク指令生成器と、
前記起動信号により磁極位置指令を出力する磁極位置設定器と、
前記トルク指令と前記磁極位置指令によりＵＶＷ指令電圧を出力する電流制御器と、
位置検出器からの位置情報と前記磁極位置指令から誤設定検出信号を出力する誤設定検出器を備え、
前記誤設定検出器において、前記磁極位置指令の変化に対する前記位置情報の変化量から電気角あたりパルス数の誤設定を検出して誤設定検出信号を出力する。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１に記載のモータ駆動装置によれば、磁極位置指令の変化量に対する位置情報の変化量から、磁極間あたりパルス数の誤設定を検出できる。  また、請求項２に記載のモータ駆動装置によれば、磁極位置指令の変化量に対する位置情報の変化量から、磁極間あたりパルス数の自動設定ができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の形態１におけるモータ駆動装置の主要部ブロック図
【図２】本発明の実施の形態１におけるモータの回転方法の詳細説明図
【図３】本発明の実施の形態１におけるリニアモータの動作方法の詳細説明図
【図４】本発明の実施の形態２におけるモータ駆動装置の主要部ブロック図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
（実施の形態１）
図１は、請求項１に記載のモータ駆動装置のブロック図であり、起動信号１１からトルク指令１２を出力するトルク指令生成器１と、起動信号１１から磁極位置指令１３を出力する磁極位置設定器２と、磁極位置指令１３と位置情報１５から誤設定検出信号１６を出力する誤設定検出器３と、トルク指令１２と磁極位置指令１３からＵＶＷ指令電圧１４を出力する電流制御器４を備えている。
【００１３】
まず、トルク指令１２と磁極位置指令１３によりモータを回転させる方法について説明する。ここでは固定子側に電磁石（電機子）、回転子側に永久磁石を用いたモータで説明する。起動信号１１によりトルク指令１２と磁極位置指令１３が出力され電流制御器４により電流制御が行われる。通常同期型のモータを制御する場合、位置情報１５を介してモータの磁極位置を検出し、その位置に応じて指令電圧を正弦波状に印加し、固定子側に回転磁界を作り出すことで回転子を回転させる。しかしながら、本方式では磁極位置を検出しておらず、磁極位置指令１３を固定値にした状態でトルク指令１２を印加すると、図２（ａ）、（ｂ）に示すように固定子１８側には一定の磁極方向を持つ磁界１９が発生するため、回転子２０はその磁極方向と一致する位置まで移動し停止する（ロック状態）。その状態から磁極位置指令１３を少しずつ変化させると、図２（ｃ）に示すように固定子１８側に発生していた磁界１９が少しずつ動くため、回転子２０もその磁界１９の動きにあわせて回転する。つまり、トルク指令１２を印加し、磁極位置指令１３を変化させることで位置情報１５を使用せずにモータを回転させることができる。これにより、位置情報１５に依存せず、磁極位置指令１３と位置情報１５の変化量のみでモータの回転量を制御することができる。
【００１４】
次に、誤設定検出器３において、磁極位置指令１３と位置情報１５からモータの磁極間あたりパルス数の誤設定を検出する方法について説明する。通常、モータが１磁極間相当移動した際、位置情報１５の変化量は磁極間あたりパルス数の設定値と等しくなる。前述の説明より、磁極位置指令１３を変化させることで、モータの回転量が制御できるため、例えば磁極位置指令１３を１磁極間変化させたときの位置情報１５の変化量が予め設定されている磁極間あたりパルス数の設定値と大きく離れた値（例えば２倍以上または半分以
下など）である場合、磁極間あたりパルス数が正しく設定されていないと判断し、誤設定検出信号１６を発生させる。位置情報１５を用いたフィードバック制御を行っていないため、摩擦力等の影響により必ずしも磁極位置指令１３の変化量どおりの正確なモータの回転量が得られるわけではないが、一般的に利用されている位置検出器の分解能は１回転あたり２のＮ乗（Ｎは正の整数）といったものが主流であり、設定値の誤りは２倍以上または半分以下となると考えられるため、２倍以上または半分以下といった検出精度で問題ない。また、磁極位置指令１３の変化量を大きくすることで、磁極位置指令１３の変化量に対する位置情報１５の変化量の誤差は小さくなり、設定値異常の検出精度が向上できる。
【００１５】
具体的には、図２に示す磁極数が２極の回転型モータを例に説明する。
【００１６】
磁極位置指令１３を初期値に固定し、トルク指令１２を印加する。これにより、モータが回転し、回転子２０の磁極と固定子１８側に発生している磁界１９とが一致する場所で停止する。モータが停止しているかどうかは、位置情報１５の単位時間当たりの変化量がある閾値以内かどうかなどで判断できる。この初期動作は、最大電気角１８０度で正方向／負方向どちらにも動作しうる。初期動作完了後、磁極位置指令１３を一定の変化量で変化させることで、磁極位置指令１３の変化方向に応じて回転子２０が回転する。よって磁極位置指令１３を１磁極間である電気角の３６０度変化させれば、モータは１回転することになる。したがって、磁極位置指令１３を電気角の３６０度変化させる前後の位置情報１５の変化量を測定することで、前述のとおり予め設定されている磁極間あたりパルス数の設定値が正しいかどうか判断でき、誤設定検出信号１６を発生させることで上位コントローラなどにおいて設定値異常の検出が実現できる。
【００１７】
また、初期動作におけるトルク指令１２の印加時に一定の傾きをもたせることで、初期動作の衝撃を和らげることができる。
【００１８】
（実施の形態２）
図４は、請求項２に記載のモータ駆動装置のブロック図であり、起動信号１１からトルク指令１２を出力するトルク指令生成器１と、起動信号１１と磁極間あたりパルス数補正値１７から磁極位置指令１３を出力する磁極位置設定器２と、磁極位置指令１３と位置情報１５から誤設定検出信号１６と磁極間あたりパルス数補正値１７を出力する誤設定検出器３と、トルク指令１２と磁極位置指令１３からＵＶＷ指令電圧１４を出力する電流制御器４を備えている。
【００１９】
基本的動作は実施の形態１と同じであり、ここでは相違点のみ説明する。実施の形態１との相違点は、誤設定検出器３で磁極間あたりパルス数の誤設定を検出して誤設定検出信号１６を発生させるだけでなく、正しい磁極間あたりパルス数を導出して磁極間あたりパルス数補正値１７として出力する点である。
【００２０】
具体的には、磁極位置指令１３を変化させる前後の位置情報１５の変化量を測定し、１磁極間あたりの磁極位置指令１３の変化量に相当するパルス数を導出し、磁極間あたりパルス数補正値１７を磁極位置設定器２に出力する。これ以降は、磁極位置設定器２において、磁極間あたりパルス数補正値１７を用いることで、位置情報１５の変化量に応じて正しく磁極位置指令１３を生成することができる。位置情報１５を用いたフィードバック制御を行っていないため、摩擦力等の影響により必ずしも磁極位置指令１３の変化量どおりの正確なモータの回転量が得られるわけではないが、磁極位置指令１３の変化量を大きくすることで、磁極位置指令１３の変化量に対する位置情報１５の変化量の誤差は小さくなり、より精度良く磁極間あたりパルス数を設定することができる。また、一般的に利用されている位置検出器の分解能は１回転あたり２のＮ乗（Ｎは正の整数）といったものが主流であり、１回転あたりの磁極数と位置検出器の分解能の組合せにおける磁極あたりパル
ス数の設定値は限定されるため、磁極位置指令１３の変化量に相当するパルス数として一番近い設定値を選択することで誤差なく磁極間あたりパルス数を設定することができる。
【００２１】
また、本説明は便宜上回転型モータによる記載となっているが、図３に示すようにリニアモータなどの直線型モータでも本手法を用いることで同様に磁極間あたりパルス数の設定値異常の検出、および正しい磁極間あたりパルス数の設定が可能である。なお、図３におけるリニアモータの場合の動作方法は、図２におけるモータの回転子２０の回転運動が、図３における可動子２１の直線運動に変わっただけで同様であるため、説明を省略する。
【００２２】
また、本説明は便宜上固定子側が電磁石で、回転子側が永久磁石の場合で説明しているが、固定子側が永久磁石で、回転子側が電磁石の場合でも同様の考え方で磁極間あたりパルス数の設定値異常の検出および正しい磁極間あたりパルス数の設定が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００２３】
本発明のモータ駆動装置は、同期電動機と位置検出器の組合せ異常の検出などにも有用である。
【符号の説明】
【００２４】
１    ：トルク指令生成器
２    ：磁極位置設定器
３    ：誤設定検出器
４    ：電流制御器
１１  ：起動信号
１２  ：トルク指令
１３  ：磁極位置指令
１４  ：ＵＶＷ指令電圧
１５  ：位置情報
１６  ：誤設定検出信号
１７  ：磁極間あたりパルス数補正値
１８  ：固定子
１９  ：磁界
２０  ：回転子
２１  ：可動子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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