(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
トルク電流指令値に基づいてモーターを制御するモーター制御装置であって、
前記モーターに流れる電流の波形を示す駆動電流検出波形を検出する電流検出部と、
前記駆動電流検出波形から正弦波状の駆動電流正規化波形を演算する入力波形演算部と、
前記駆動電流正規化波形を固定座標系から回転座標系に変換して界磁電流検出値とトルク電流検出値とを出力する固定／回転座標変換部と、
前記トルク電流指令値と前記トルク電流検出値との偏差及び界磁電流指令値と前記界磁電流検出値との偏差に基づいてトルク電流制御出力と界磁電流制御出力とを制御する電流制御部と、
前記トルク電流制御出力及び前記界磁電流制御出力を回転座標系から固定座標系に変換した電流出力波形を出力する回転／固定座標変換部と、
前記電流出力波形から駆動波形を演算する駆動波形演算部と、
前記駆動波形に応じた電流を前記モーターに出力する通電部と、
前記モーターの電気角を検出する電気角検出部と、
前記駆動波形演算部が用いる複数の乗数表を記憶する記憶部と、
を備え、
前記複数の乗数表は、前記電気角毎に乗数を有し、
前記駆動波形演算部は、前記トルク電流指令値に基づいて前記複数の乗数表から選択された乗数表の乗数と、前記電流出力波形とを、前記電気角毎に乗算して前記駆動波形を演算し、
前記電流出力波形は、正弦波であり、
前記駆動波形は、前記電流出力波形を変形させた波形であることを特徴とするモーター制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載のモーター制御装置であって、
前記電流出力波形は第１電流出力波形と第２電流出力波形とを有し、
前記乗数は第１乗数及び第２乗数を有し、
前記駆動波形演算部は前記第１電流出力波形に前記第１電流出力波形と前記電気角が同じ角度に対応する前記第１乗数を乗算し、前記第２電流出力波形に前記第２電流出力波形と前記電気角が同じ角度に対応する前記第２乗数を乗算して前記駆動波形を演算することを特徴とするモーター制御装置。
【請求項３】
トルク電流指令値に基づいてモーターを制御するモーター制御装置を備えたモーターであって、
前記モーター制御装置は、
前記モーターに流れる電流の波形を示す駆動電流検出波形を検出する電流検出部と、
前記駆動電流検出波形から正弦波状の駆動電流正規化波形を演算する入力波形演算部と、
前記駆動電流正規化波形を固定座標系から回転座標系に変換して界磁電流検出値とトルク電流検出値とを出力する固定／回転座標変換部と、
前記トルク電流指令値と前記トルク電流検出値との偏差及び界磁電流指令値と前記界磁電流検出値との偏差に基づいてトルク電流制御出力と界磁電流制御出力とを制御する電流制御部と、
前記トルク電流制御出力及び前記界磁電流制御出力を回転座標系から固定座標系に変換した電流出力波形を出力する回転／固定座標変換部と、
前記電流出力波形から駆動波形を演算する駆動波形演算部と、
前記駆動波形に応じた電流を前記モーターに出力する通電部と、
前記モーターの電気角を検出する電気角検出部と、
前記駆動波形演算部が用いる複数の乗数表を記憶する記憶部と、
を備え、
前記複数の乗数表は、前記電気角毎に乗数を有し、
前記駆動波形演算部は、前記トルク電流指令値に基づいて前記複数の乗数表から選択された乗数表の乗数と、前記電流出力波形とを、前記電気角毎に乗算して前記駆動波形を演算し、
前記電流出力波形は、正弦波であり、
前記駆動波形は、前記電流出力波形を変形させた波形であることを特徴とするモーター。
【請求項４】
可動部と、前記可動部を駆動するモーターと、トルク電流指令値に基づいて前記モーターを制御するモーター制御装置と、を備え、
前記モーター制御装置は、
前記モーターに流れる電流の波形を示す駆動電流検出波形を検出する電流検出部と、
前記駆動電流検出波形から正弦波状の駆動電流正規化波形を演算する入力波形演算部と、
前記駆動電流正規化波形を固定座標系から回転座標系に変換して界磁電流検出値とトルク電流検出値とを出力する固定／回転座標変換部と、
前記トルク電流指令値と前記トルク電流検出値との偏差及び界磁電流指令値と前記界磁電流検出値との偏差に基づいてトルク電流制御出力と界磁電流制御出力とを制御する電流制御部と、
前記トルク電流制御出力及び前記界磁電流制御出力を回転座標系から固定座標系に変換した電流出力波形を出力する回転／固定座標変換部と、
前記電流出力波形から駆動波形を演算する駆動波形演算部と、
前記駆動波形に応じた電流を前記モーターに出力する通電部と、
前記モーターの電気角を検出する電気角検出部と、
前記駆動波形演算部が用いる複数の乗数表を記憶する記憶部と、
を備え、
前記複数の乗数表は、前記電気角毎に乗数を有し、
前記駆動波形演算部は、前記トルク電流指令値に基づいて前記複数の乗数表から選択された乗数表の乗数と、前記電流出力波形とを、前記電気角毎に乗算して前記駆動波形を演算し、
前記電流出力波形は、正弦波であり、
前記駆動波形は、前記電流出力波形を変形させた波形であることを特徴とするロボット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モーター制御装置、モーター、ロボットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ＦＡ（Ｆａｃｔｏｒｙ  Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ）用モーターの制御に永久磁石を用いたＡＣサーボモーターが用いられている。そして、永久磁石を用いたＡＣサーボモーターなどをベクトル制御により駆動され用いられている。
【０００３】
そして、ベクトル制御方法にてモーターを駆動し駆動電流を検出してフィードバックする方法が特許文献１に開示されている。それによると、駆動装置は駆動電流を検出し、駆動電流を静止／回転座標変換してトルク電流と界磁電流とを算出する。そして、トルク電流指令値とトルク電流との偏差と界磁電流の偏差とをＰＩ（Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ  Ｉｎｔｅｇｒａｌ）演算して電圧指令値を算出する。
【０００４】
次に、電圧指令値を回転／静止座標変換した後、インバーターを介してモーターを駆動していた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−５０２８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
モーターの駆動電流の波形には正弦波が用いられており、周波数、振幅、位相を制御することによりモーターが効率よく駆動される。そして、駆動電流の波形を変えることによりトルクを向上させたり、効率を向上させることができる。しかし、駆動電流の波形を正弦波から変形させたときには、ベクトル制御における座標変換の演算が適用し難い。そこで、従来のベクトル制御では正弦波でない駆動電流をフィードバックしてトルク電流指令値に接近させる制御ができなかった。そこで、所定の駆動波形でモーターを駆動してトルクを制御することができるモーター制御装置が望まれていた。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
【０００８】
［適用例１］
本適用例にかかるモーター制御装置は、トルク電流指令値に基づいてモーターを制御するモーター制御装置であって、前記モーターに流れる電流の波形を示す駆動電流検出波形を検出する電流検出部と、前記駆動電流検出波形から正弦波状の駆動電流正規化波形を演算する入力波形演算部と、前記駆動電流正規化波形を固定座標系から回転座標系に変換して界磁電流検出値とトルク電流検出値とを出力する固定／回転座標変換部と、前記トルク電流指令値と前記トルク電流検出値との偏差及び界磁電流指令値と前記界磁電流検出値との偏差に基づいてトルク電流制御出力と界磁電流制御出力とを制御する電流制御部と、前記トルク電流制御出力及び前記界磁電流制御出力を回転座標系から固定座標系に変換した電流出力波形を出力する回転／固定座標変換部と、前記電流出力波形から駆動波形を演算する駆動波形演算部と、前記駆動波形に応じた電流を前記モーターに出力する通電部と、を備え、前記電流出力波形は正弦波であり前記駆動波形は前記電流出力波形を変形させた波形であることを特徴とする。
【０００９】
本適用例によれば、電流検出部がモーターに流れる駆動電流検出波形を検出する。次に、入力波形演算部は駆動電流検出波形から正弦波状の駆動電流正規化波形を演算する。続いて、固定／回転座標変換部は駆動電流正規化波形を固定座標系から回転座標系に変換して界磁電流検出値とトルク電流検出値とを出力する。駆動電流正規化波形は正弦波状の波形であるので容易に固定座標系から回転座標系に変換することができる。
【００１０】
続いて、電流制御部がトルク電流指令値とトルク電流検出値との偏差及び界磁電流指令値と界磁電流検出値との偏差に基づいてトルク電流制御出力と界磁電流制御出力とを決定する。これにより、モーター制御装置はモーターに流れる電流のうちトルク電流制御出力に相当する電流をトルク電流指令値に近づけるように制御することができる。同様に、モーター制御装置は界磁電流も界磁電流指令値に近づけることができる。
【００１１】
次に、回転／固定座標変換部は電流制御部からトルク電流制御出力と界磁電流制御出力とを入力する。そして、回転／固定座標変換部はトルク電流制御出力及び界磁電流制御出力を回転座標系から固定座標系に変換した電流出力波形を駆動波形演算部に出力する。駆動波形演算部は正弦波状の電流出力波形を変形させた駆動波形を演算して通電部に出力する。通電部は駆動波形に応じた電流をモーターに出力する。これにより、モーター制御装置は正弦波を変形した駆動波形にてモーターを駆動することができる。
【００１２】
従って、モーター制御装置は正弦波を変形した駆動波形にてモーターを駆動し、トルク電流制御出力に相当する電流をトルク電流指令値に近づけるように制御する。その結果、モーター制御装置は所定の波形でモーターを駆動しトルクを制御することができる。
【００１３】
［適用例２］
上記適用例にかかるモーター制御装置において、前記モーターの電気角を検出する電気角検出部と、前記駆動波形演算部が用いる乗数表を記憶する記憶部と、を備え、前記乗数表は前記電気角毎に乗数を有し、前記駆動波形演算部は、前記電気角毎に電流出力波形に前記乗数を乗算して前記駆動波形を演算することを特徴とする。
【００１４】
本適用例によれば、モーター制御装置は電気角検出部を備え、電気角検出部はモーターの電気角を検出する。尚、電気角はモーターの回転角×極対数にて示される角度である。この極対数は磁石にＮＳの組がいくつあるかを示す数である。記憶部は乗数表を記憶し、乗数表は電気角毎に乗数を有している。そして、駆動波形演算部は、電気角毎に電流出力波形に乗数を乗算して駆動波形を演算する。電流出力波形は正弦波状の波形である。従って、乗数表に基づいて駆動波形演算部は正弦波状の波形が変形された駆動波形を演算することができる。
【００１５】
［適用例３］
上記適用例にかかるモーター制御装置において、前記電流出力波形は第１電流出力波形と第２電流出力波形とを有し、前記乗数は第１乗数及び第２乗数を有し、前記駆動波形演算部は前記第１電流出力波形に前記第１電流出力波形と前記電気角が同じ角度に対応する前記第１乗数を乗算し、前記第２電流出力波形に前記第２電流出力波形と前記電気角が同じ角度に対応する前記第２乗数を乗算して前記駆動波形を演算することを特徴とする。
【００１６】
本適用例によれば、記憶部は第１乗数及び第２乗数を記憶している。そして、駆動波形演算部は第１電流出力波形に第１乗数を乗算し、第２電流出力波形に第２乗数を乗算している。従って、第１電流出力波形と第２電流出力波形とに同じ乗数を乗算するときに比べて、モーターの特性に合う適切な第１電流出力波形と第２電流出力波形とを演算することができる。その結果、特徴が明確な駆動波形ができる為、駆動波形の特性を生かしてモーターを駆動することができる。
【００１７】
［適用例４］
上記適用例にかかるモーター制御装置において、前記記憶部は前記乗数表を複数有し、前記駆動波形演算部は前記乗数表を切り換えて前記駆動波形を演算することを特徴とする。
【００１８】
本適用例によれば、記憶部は乗数の表を複数有している。そして、駆動波形演算部は表を切り換えて駆動波形を演算する。これにより、駆動波形演算部は駆動波形を異なるパターンの波形に切り換えることができる。従って、モーター制御装置は効率良くモーターを駆動するときと、トルクを応答性良く駆動するときとで駆動波形を切り換えることができる。
【００１９】
［適用例５］
本適用例にかかるモーターは、トルク電流指令値に基づいてモーターを制御するモーター制御装置を備えたモーターであって、前記モーター制御装置は、前記モーターに流れる電流の波形を示す駆動電流検出波形を検出する電流検出部と、前記駆動電流検出波形から正弦波状の駆動電流正規化波形を演算する入力波形演算部と、前記駆動電流正規化波形を固定座標系から回転座標系に変換して界磁電流検出値とトルク電流検出値とを出力する固定／回転座標変換部と、前記トルク電流指令値と前記トルク電流検出値との偏差及び界磁電流指令値と前記界磁電流検出値との偏差に基づいてトルク電流制御出力と界磁電流制御出力とを制御する電流制御部と、前記トルク電流制御出力及び前記界磁電流制御出力を回転座標系から固定座標系に変換した電流出力波形を出力する回転／固定座標変換部と、前記電流出力波形から駆動波形を演算する駆動波形演算部と、前記駆動波形に応じた電流を前記モーターに出力する通電部と、を備え、前記電流出力波形は正弦波であり前記駆動波形は前記電流出力波形を変形させた波形であることを特徴とする。
【００２０】
本適用例によれば、モーターは正弦波を変形した駆動波形にて駆動され、トルク電流制御出力に相当する電流がトルク電流指令値に近づくように駆動される。その結果、モーターは所定の波形で駆動されトルクが制御されるモーターとすることができる。
【００２１】
［適用例６］
本適用例にかかるロボットは、可動部と、前記可動部を駆動するモーターと、トルク電流指令値に基づいて前記モーターを制御するモーター制御装置と、を備え、前記モーター制御装置は、前記モーターに流れる電流の波形を示す駆動電流検出波形を検出する電流検出部と、前記駆動電流検出波形から正弦波状の駆動電流正規化波形を演算する入力波形演算部と、前記駆動電流正規化波形を固定座標系から回転座標系に変換して界磁電流検出値とトルク電流検出値とを出力する固定／回転座標変換部と、前記トルク電流指令値と前記トルク電流検出値との偏差及び界磁電流指令値と前記界磁電流検出値との偏差に基づいてトルク電流制御出力と界磁電流制御出力とを制御する電流制御部と、前記トルク電流制御出力及び前記界磁電流制御出力を回転座標系から固定座標系に変換した電流出力波形を出力する回転／固定座標変換部と、前記電流出力波形から駆動波形を演算する駆動波形演算部と、前記駆動波形に応じた電流を前記モーターに出力する通電部と、を備え、前記電流出力波形は正弦波であり前記駆動波形は前記電流出力波形を変形させた波形であることを特徴とする。
【００２２】
本適用例によれば、ロボットは可動部と、前記可動部を駆動するモーターと、モーター制御装置と、を備えている。そして、モーターは正弦波を変形した駆動波形にて駆動され、トルク電流制御出力に相当する電流がトルク電流指令値に近づくように駆動することができる。これにより、モーターは状況に応じてトルク優先と効率優先とを切り換えることができる。従って、ロボットは、可動部の移動させる状況に応じて、所定の波形でモーターを駆動しモーターのトルクを管理することができる。
【００２３】
［適用例７］
本適用例にかかるモーター制御方法は、トルク電流指令値に基づいてモーターを制御するモーター制御方法であって、前記モーターに流れる電流の波形を示す駆動電流検出波形を検出し、前記駆動電流検出波形から正弦波状の駆動電流正規化波形を演算し、前記駆動電流正規化波形を固定座標系から回転座標系に変換して界磁電流検出値とトルク電流検出値とを出力し、前記トルク電流指令値と前記トルク電流検出値との偏差及び前記界磁電流検出値に基づいてトルク電流制御出力と界磁電流制御出力とを決定して出力し、前記トルク電流制御出力及び前記界磁電流制御出力を回転座標系から固定座標系に変換した電流出力波形を出力し、前記電流出力波形から駆動波形を演算し、前記駆動波形に応じた電流を前記モーターに出力し、前記電流出力波形は正弦波であり前記駆動波形は前記電流出力波形を変形させた波形であることを特徴とする。
【００２４】
本適用例によれば、電流出力波形は正弦波であり駆動波形は前記電流出力波形を変形させた波形となっている。従って、所定の波形でモーターを駆動することができる。そして、駆動電流検出波形を検出して駆動電流正規化波形を演算し、界磁電流検出値とトルク電流検出値とを算出している。
【００２５】
次に、トルク電流指令値とトルク電流検出値との偏差及び界磁電流検出値に基づいてトルク電流制御出力と界磁電流制御出力とを決定している。続いて、トルク電流制御出力及び界磁電流制御出力から電流出力波形を出力し、電流出力波形から駆動波形を演算している。そして、駆動波形に応じた電流をモーターに出力している。従って、正弦波を変形した駆動波形にてモーターを駆動し、トルク電流制御出力に相当する電流をトルク電流指令値に近づけるように制御している。その結果、モーター制御装置は所定の波形でモーターを駆動しトルクを制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】第１の実施形態にかかわるモーター制御装置の構成を示す電気制御ブロック図。
【図２】モーター制御方法のフローチャート。
【図３】モーター制御方法を説明するための図。
【図４】モーター制御方法を説明するための図。
【図５】モーター制御方法を説明するための図。
【図６】モーター制御方法を説明するための図。
【図７】モーター制御方法を説明するための図。
【図８】第２の実施形態にかかわるモーター制御方法を説明するための図。
【図９】モーター制御方法を説明するための図。
【図１０】第３の実施形態にかかわるモーター制御装置の構成を示す電気制御ブロック図。
【図１１】第４の実施形態にかかわり、（ａ）は、モーターの構成を示す概略斜視図、（ｂ）はロボットの構成を示す概略斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
本実施形態では、モーター制御装置とこのモーター制御装置を用いたモーターの制御方法の特徴的な例について説明する。以下、実施例について図面に従って説明する。尚、各図面における各部材は、各図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各部材毎に縮尺を異ならせて図示している。
【００２８】
（第１の実施形態）
第１の実施形態にかかわるモーター制御装置及びモーターの制御方法について図１〜図７に従って説明する。図１は、モーター制御装置の構成を示す電気制御ブロック図である。図１に示すように、モーター制御装置１にモーター２が接続され、モーター２にはモーターの回転軸２ａの回転角度を検出するエンコーダー３が設置されている。
【００２９】
エンコーダー３はモーター制御装置１と接続され、エンコーダー３の出力信号３ａがモーター制御装置１の角度演算部４に入力される。出力信号３ａはエンコーダー３が所定の角度を回転する毎に出力される矩形波の信号である。角度演算部４は出力信号３ａの矩形波の数を数えることによりエンコーダー３の回転角度を演算し、角度信号４ａを出力する。尚、エンコーダー３が矩形波の数を数えて、数えたデータをシリアル信号にて通信するシリアルエンコーダーを用いてもよい。さらに、エンコーダー３と角度信号４ａとがモーター２に設置されても良い。そして、モーター制御装置１に角度演算部４の信号を受信するインターフェイスを設置しても良い。
【００３０】
モーター制御装置１は他にも総合制御装置５と接続されている。総合制御装置５はモーター制御装置１の第１減算器６と接続され、総合制御装置５は第１減算器６に角度指令信号５ａを出力する。角度指令信号５ａはモーター２の回転軸２ａの回転角度を指令する信号である。
【００３１】
第１減算器６は総合制御装置５から角度指令信号５ａを入力し、角度演算部４から角度信号４ａを入力する。そして、第１減算器６は角度指令信号５ａから角度信号４ａを減算した角度偏差６ａを出力する。第１減算器６は角度制御部７と接続され、第１減算器６は角度制御部７に角度偏差６ａを出力する。
【００３２】
角度制御部７は角度偏差６ａを用いて角速度指令７ａを演算する。角度制御部７は、角度偏差６ａが大きいときには角速度指令７ａを大きくし、角度偏差６ａが小さいときには角速度指令７ａを小さくする。そして、角度偏差６ａが所定の値より大きいときには角速度指令７ａを最大角速度に設定する。角度制御部７は第２減算器８と接続され、角度制御部７は第２減算器８に角速度指令７ａを出力する。
【００３３】
角度演算部４は角速度演算部９と接続され、角速度演算部９は角度信号４ａを入力する。そして、角速度演算部９は角度信号４ａを微分する演算を行い、算出した角速度信号９ａを第２減算器８に出力する。
【００３４】
第２減算器８は角度制御部７から角速度指令７ａを入力し、角速度演算部９から角速度信号９ａを入力する。そして、第２減算器８は角速度指令７ａから角速度信号９ａを減算した角速度偏差８ａを算出し出力する。第２減算器８は角速度制御部１０と接続され、第２減算器８は角速度制御部１０に角速度偏差８ａを出力する。
【００３５】
角速度制御部１０は角速度偏差８ａを用いてトルク電流指令値としてのトルク指令１０ａを演算する。角速度制御部１０は、角速度偏差８ａが大きいときにはトルク指令１０ａを大きくし、角速度偏差８ａが小さいときにはトルク指令１０ａを小さくする。そして、角速度偏差８ａに対応してトルク指令１０ａが判定値より大きくなるときにはトルク指令１０ａを予め設定された最大トルク指令に設定する。角速度制御部１０は第３減算器１１と接続され、角速度制御部１０は第３減算器１１にトルク指令１０ａを出力する。
【００３６】
モーター２は２相のモーターであり、Ａ相駆動電流１２及びＢ相駆動電流１３がモーター制御装置１からモーター２に出力される。モーター制御装置１は電流検出部としてのＡ相電流検出部１４及び電流検出部としてのＢ相電流検出部１５を備えている。Ａ相電流検出部１４は電流検出用抵抗器とＡ／Ｄ（Ａｎａｌｏｇ／Ｄｉｇｉｔａｌ）変換装置を備えている。電流検出用抵抗器は抵抗値が低く発熱による損失が少ない抵抗器となっている。そして、Ａ／Ｄ変換装置が電流検出用抵抗器の両端の電圧をデジタルデータに変換する。これにより、Ａ相電流検出部１４はＡ相駆動電流１２をデジタルデータに変換した駆動電流検出波形としてのＡ相電流信号１４ａを出力する。Ｂ相電流検出部１５はＡ相電流検出部１４と同様の構造となっている。そして、Ｂ相電流検出部１５はＢ相駆動電流１３をデジタルデータに変換した駆動電流検出波形としてのＢ相電流信号１５ａを出力する。Ａ相電流検出部１４及びＢ相電流検出部１５は入力波形演算部１６と接続され、Ａ相電流検出部１４は入力波形演算部１６にＡ相電流信号１４ａを出力し、Ｂ相電流検出部１５は入力波形演算部１６にＢ相電流信号１５ａを出力する。
【００３７】
角度演算部４及び角速度演算部９は電気角演算部１７と接続されている。そして、角度演算部４は電気角演算部１７に角度信号４ａを出力し、角速度演算部９は電気角演算部１７に角速度信号９ａを出力する。電気角演算部１７は角度信号４ａと角速度信号９ａとから電気角信号１７ａを算出する。電気角は回転軸２ａの回転する角度を極対数で掛け算したものであり、極対数が２の永久磁石を有するモーターでは回転軸２ａが９０度回転するとき電気角は１８０度回転することになる。電気角演算部１７は入力波形演算部１６と接続され、電気角演算部１７は入力波形演算部１６に電気角信号１７ａを出力する。エンコーダー３、角度演算部４、電気角演算部１７により電気角検出部が構成されている。
【００３８】
入力波形演算部１６は、さらに、記憶部２０と接続されている。記憶部２０は乗数表としての正規化乗数データ表２０ａを記憶しており、記憶部２０は正規化乗数データ表２０ａを入力波形演算部１６に出力する。正規化乗数データ表２０ａは電気角に対するＡ相正規化乗数及びＢ相正規化乗数を有している。他にも正規化乗数データ表２０ａは複数の乗数表からなり、乗数表は演算に用いる乗数が複数記載された表である。
【００３９】
入力波形演算部１６はＡ相電流検出部１４からＡ相電流信号１４ａを入力し、Ｂ相電流検出部１５からＢ相電流信号１５ａを入力する。さらに、電気角演算部１７から電気角信号１７ａを入力し、記憶部２０から正規化乗数データ表２０ａを入力する。そして、入力波形演算部１６は電気角信号１７ａが示す電気角に対応するＡ相正規化乗数を正規化乗数データ表２０ａから参照してＡ相電流信号１４ａに乗算する。入力波形演算部１６は固定／回転座標変換部２１と接続され、乗算した演算結果である駆動電流正規化波形としてのＡ相検出電流正規化波形１６ａを固定／回転座標変換部２１に出力する。
【００４０】
並行して、入力波形演算部１６は電気角信号１７ａが示す電気角に対応するＢ相正規化乗数を正規化乗数データ表２０ａから参照してＢ相電流信号１５ａに乗算する。入力波形演算部１６は固定／回転座標変換部２１と接続され、乗算した演算結果である駆動電流正規化波形としてのＢ相検出電流正規化波形１６ｂを固定／回転座標変換部２１に出力する。
【００４１】
Ａ相正規化乗数はＡ相電流信号１４ａを正弦波に変換する乗数である。予め、Ａ相電流信号１４ａを測定して、各電気角において正弦波をＡ相電流信号１４ａにて除算することによりＡ相正規化乗数を算出しておく。同様に、予め、Ｂ相電流信号１５ａを測定して、各電気角において正弦波をＢ相電流信号１５ａにて除算することによりＢ相正規化乗数を算出しておく。あるいは、印加する予定の駆動電圧波形とモーターの誘起電圧波形などから推定して求めても良い。
【００４２】
固定／回転座標変換部２１は電気角演算部１７と接続し、電気角演算部１７から電気角信号１７ａを入力する。さらに、固定／回転座標変換部２１は入力波形演算部１６と接続し、入力波形演算部１６からＡ相検出電流正規化波形１６ａ及びＢ相検出電流正規化波形１６ｂを入力する。
【００４３】
固定／回転座標変換部２１はＡ相検出電流正規化波形１６ａ及びＢ相検出電流正規化波形１６ｂにパーク変換（Ｐａｒｋ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ）の演算を行う。そして、固定／回転座標変換部２１はトルク電流検出値としてのトルク検出電流２１ａ及び界磁電流検出値としての界磁検出電流２１ｂを算出する。固定／回転座標変換部２１は第３減算器１１及び第４減算器２２と接続されている。固定／回転座標変換部２１は第３減算器１１にトルク検出電流２１ａを出力し、第４減算器２２に界磁検出電流２１ｂを出力する。
【００４４】
第３減算器１１はトルク指令１０ａ及びトルク検出電流２１ａを入力する。そして、第３減算器１１はトルク指令１０ａからトルク検出電流２１ａを減算してトルク偏差１１ａを算出する。第３減算器１１はトルク電流制御部２３と接続され、トルク電流制御部２３にトルク偏差１１ａを出力する。
【００４５】
トルク電流制御部２３はトルク偏差１１ａの値が０に接近するようにトルク電流制御出力２３ａを演算する。トルク電流制御出力２３ａの演算方法は特に限定されないが、本実施形態では、例えば、ＰＩ（Ｐｒｏｐｏｔｉｏｎａｌ  Ｉｎｔｅｇｒａｌ）制御法を用いている。トルク電流制御部２３は回転／固定座標変換部２４と接続され、回転／固定座標変換部２４にトルク電流制御出力２３ａを出力する。
【００４６】
第４減算器２２は界磁基準指令部２５と接続され、界磁基準指令部２５は第４減算器２２に界磁電流指令値２５ａを出力する。界磁電流指令値２５ａはモーターあるいは用途に合わせて、０またはトルクや速度に応じて算出し出力する。
【００４７】
第４減算器２２は界磁電流指令値２５ａ及び界磁検出電流２１ｂを入力する。そして、第４減算器２２は界磁電流指令値２５ａから界磁検出電流２１ｂを減算して界磁電流偏差２２ａを算出する。第４減算器２２は界磁電流制御部２６と接続され、界磁電流制御部２６に界磁電流偏差２２ａを出力する。
【００４８】
界磁電流制御部２６は界磁電流偏差２２ａの値が０に接近するように界磁電流制御出力としての界磁電流制御出力２６ａを演算する。界磁電流制御出力２６ａの演算方法は特に限定されないが、本実施形態では、例えば、ＰＩ制御法を用いている。界磁電流制御部２６は回転／固定座標変換部２４と接続され、回転／固定座標変換部２４に界磁電流制御出力２６ａを出力する。尚、トルク電流制御部２３及び界磁電流制御部２６により電流制御部が構成されている。
【００４９】
回転／固定座標変換部２４は電気角演算部１７と接続し、電気角演算部１７から電気角信号１７ａを入力する。さらに、回転／固定座標変換部２４はトルク電流制御部２３からトルク電流制御出力２３ａを入力し界磁電流制御部２６から界磁電流制御出力２６ａを入力する。
【００５０】
回転／固定座標変換部２４はトルク電流制御出力２３ａ及び界磁電流制御出力２６ａに逆パーク変換（Ｉｎｖｅｒｓｅ  Ｐａｒｋ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ）の演算を行う。そして、界磁電流制御部２６は第１電流出力波形としてのＡ相正弦波波形２４ａ及び第２電流出力波形としてのＢ相正弦波波形２４ｂを算出する。Ａ相正弦波波形２４ａ及びＢ相正弦波波形２４ｂは正弦波の波形となっている。回転／固定座標変換部２４は駆動波形演算部２７と接続されている。そして、回転／固定座標変換部２４は駆動波形演算部２７にＡ相正弦波波形２４ａ及びＢ相正弦波波形２４ｂを出力する。
【００５１】
駆動波形演算部２７はＡ相正弦波波形２４ａ及びＢ相正弦波波形２４ｂを入力する。さらに、駆動波形演算部２７は記憶部２０から波形変換乗数データ表２０ｂを入力し、電気角演算部１７から電気角信号１７ａを入力する。波形変換乗数データ表２０ｂは複数の乗数表からなり、乗数表は演算に用いる乗数が複数記載された表である。
【００５２】
波形変換乗数データ表２０ｂには電気角信号１７ａと電気角信号１７ａに対応した乗数のデータを有している。乗数は第１乗数と第２乗数とを有している。そして、駆動波形演算部２７は電気角信号１７ａに応じてＡ相正弦波波形２４ａに第１乗数を乗算して駆動波形としてのＡ相駆動波形２７ａを演算する。同様に、駆動波形演算部２７は電気角信号１７ａに応じてＢ相正弦波波形２４ｂに第２乗数を乗算して駆動波形としてのＢ相駆動波形２７ｂを演算する。Ａ相駆動波形２７ａ及びＢ相駆動波形２７ｂは正弦波を変形させた波形となっている。
【００５３】
駆動波形演算部２７はＡ相矩形波形成部２８と接続され、Ａ相矩形波形成部２８にＡ相駆動波形２７ａを出力する。同様に、駆動波形演算部２７はＢ相矩形波形成部２９と接続され、Ｂ相矩形波形成部２９にＢ相駆動波形２７ｂを出力する。
【００５４】
Ａ相矩形波形成部２８はＡ相駆動波形２７ａを入力し、Ａ相駆動波形２７ａの振幅とパルス幅とが比例するＡ相ＰＷＭ信号２８ａ（Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｅ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）を演算する。Ａ相ＰＷＭ信号２８ａはパルス幅が変動する波形となっている。そして、Ａ相矩形波形成部２８はＡ相通電部３０と接続され、Ａ相通電部３０にＡ相ＰＷＭ信号２８ａを出力する。
【００５５】
Ｂ相矩形波形成部２９はＢ相駆動波形２７ｂを入力し、Ｂ相駆動波形２７ｂの振幅とパルス幅とが比例するＢ相ＰＷＭ信号２９ａ（Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｅ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）を演算する。Ｂ相ＰＷＭ信号２９ａはパルス幅が変動する波形となっている。そして、Ｂ相矩形波形成部２９はＢ相通電部３１と接続され、Ｂ相通電部３１にＢ相ＰＷＭ信号２９ａを出力する。
【００５６】
Ａ相通電部３０はＡ相ＰＷＭ信号２８ａを入力する。Ａ相通電部３０はスイッチング回路を備えている。そして、Ａ相ＰＷＭ信号２８ａのパルス幅に相当する時間の間スイッチをオンにし、Ａ相ＰＷＭ信号２８ａが降下して上昇するまでの間はスイッチをオフにする。つまり、Ａ相通電部３０はＡ相ＰＷＭ信号２８ａのデューティー比に対応したＡ相駆動電流１２を通電する。これにより、モーター２の一方のコイルにはＡ相ＰＷＭ信号２８ａに基づいて制御されたＡ相駆動電流１２が通電される。
【００５７】
同様に、Ｂ相通電部３１はＢ相ＰＷＭ信号２９ａを入力する。Ｂ相通電部３１はスイッチング回路を備えている。そして、Ｂ相ＰＷＭ信号２９ａのパルス幅に相当する時間の間スイッチをオンにし、Ｂ相ＰＷＭ信号２９ａが降下して上昇するまでの間はスイッチをオフにする。つまり、Ｂ相通電部３１はＢ相ＰＷＭ信号２９ａのデューティー比に対応したＢ相駆動電流１３を通電する。これにより、モーター２の他方のコイルにはＢ相ＰＷＭ信号２９ａにより制御されたＢ相駆動電流１３が通電される。尚、Ａ相矩形波形成部２８、Ｂ相矩形波形成部２９、Ａ相通電部３０及びＢ相通電部３１により通電部が構成されている。
【００５８】
次に上述したモーター制御装置１が制御する制御方法について図２〜図７にて説明する。図２は、モーター制御方法のフローチャートであり、図３〜図７はモーター制御方法を説明するための図である。図２のフローチャートにおいて、ステップＳ１は、トルク電流指令工程に相当する。この工程は、角度制御及び角速度制御によりトルク指令１０ａを設定する工程である。次にステップＳ５に移行する。ステップＳ１とステップＳ２〜Ｓ４は並行して行われる。ステップＳ２は電流検出工程に相当する。この工程は、モーター２に流れるＡ相駆動電流１２及びＢ相駆動電流１３の波形を検出しＡ相電流信号１４ａ及びＢ相電流信号１５ａを出力する工程である。次にステップＳ３に移行する。ステップＳ３は、電流正規化工程に相当する。この工程は、Ａ相電流信号１４ａ及びＢ相電流信号１５ａを基にして正弦波状のＡ相検出電流正規化波形１６ａ及びＢ相検出電流正規化波形１６ｂを演算する工程である。次にステップＳ４に移行する。
【００５９】
ステップＳ４は、第１座標変換工程に相当する。この工程は、Ａ相検出電流正規化波形１６ａ及びＢ相検出電流正規化波形１６ｂを固定座標系から回転座標系に変換してトルク検出電流２１ａと界磁検出電流２１ｂとを出力する工程である。次にステップＳ５に移行する。ステップＳ５は、回転軸電流演算工程に相当する。この工程は、トルク偏差１１ａ及び界磁電流偏差２２ａに基づいてトルク電流制御出力２３ａと界磁電流制御出力２６ａとを決定して出力する工程である。次にステップＳ６に移行する。ステップＳ６は、第２座標変換工程に相当する。この工程は、トルク電流制御出力２３ａ及び界磁電流制御出力２６ａを回転座標系から固定座標系に変換した正弦波状のＡ相正弦波波形２４ａ及びＢ相正弦波波形２４ｂを出力する工程である。次にステップＳ７に移行する。
【００６０】
ステップＳ７は、駆動波形演算工程に相当する。この工程は、Ａ相正弦波波形２４ａ及びＢ相正弦波波形２４ｂに乗数を乗算してＡ相駆動波形２７ａ及びＢ相駆動波形２７ｂを演算する工程である。次にステップＳ８に移行する。ステップＳ８は、矩形波変換工程に相当する。この工程は、Ａ相駆動波形２７ａの振幅に応じたパルス幅のＡ相ＰＷＭ信号２８ａを演算し、Ｂ相駆動波形２７ｂの振幅に応じたパルス幅のＢ相ＰＷＭ信号２９ａを演算する工程である。次にステップＳ９に移行する。ステップＳ９は、電流出力工程に相当する。この工程は、Ａ相ＰＷＭ信号２８ａ及びＢ相ＰＷＭ信号２９ａのパルス幅に応じて通電する工程である。次にステップＳ１０に移行する。
【００６１】
ステップＳ１０は、継続判定工程に相当する。この工程は、モーターの制御を継続するか終了するかを判断する工程である。モーターの制御を継続すると判断するときは次にステップＳ１及びＳ２に移行する。モーターの制御を終了すると判断するときは制御プロセスを終了する。
【００６２】
次に、図３〜図７を用いて、図２に示したステップと対応させて、モーターの制御方法を詳細に説明する。図３（ａ）はステップＳ１のトルク電流指令工程に対応する図である。図３（ａ）において、縦軸はトルク電流を示し、横軸は時間の経過を示す。そして、トルク指令推移線３４はトルク指令１０ａの推移を示している。トルク指令１０ａは角速度指令７ａと角速度信号９ａとの差を示す角速度偏差８ａが大きいときに高いトルクを出力する指令を出力する。従って、トルク指令推移線３４は角速度偏差８ａの状況に応じて変動する。角速度指令７ａ及び角速度信号９ａの変動が小さいときには、トルク指令推移線３４が示すように変動の小さい推移を示す。
【００６３】
図３（ｂ）はステップＳ２の電流検出工程に対応する図である。図３（ｂ）において、縦軸はトルク電流を示し、０を中央として上側と下側では電流の流れる向きが逆になっている。横軸は時間の経過を示す。そして、Ａ相電流推移線３５はＡ相電流信号１４ａの推移を示し、Ｂ相電流推移線３６はＢ相電流信号１５ａの推移を示している。Ａ相電流信号１４ａはＡ相電流検出部１４がＡ相駆動電流１２の波形をＡＤ変換した波形であり、Ｂ相電流信号１５ａはＢ相電流検出部１５がＢ相駆動電流１３の波形をＡＤ変換した波形である。従って、Ａ相電流推移線３５はＡ相駆動電流１２の波形を示し、Ｂ相電流推移線３６はＢ相駆動電流１３の波形を示している。Ａ相電流推移線３５及びＢ相電流推移線３６は周波数の異なる正弦波が重なった形態の波形となっているが、これは１例であり波形の形状はこの形状に限定されない。
【００６４】
図３（ｃ）〜図３（ｅ）はステップＳ３の電流正規化工程に対応する図である。図３（ｃ）及び図３（ｄ）において、縦軸は乗数を示し、横軸は電気角を示す。図３（ｅ）において、縦軸は電流を示し、０を中央として上側と下側では電流の流れる向きが逆になっている。横軸は電気角を示す。そして、第３乗数線３７及び第４乗数線３８は正規化乗数データ表２０ａに記載されたデータとなっている。正規化乗数データ表２０ａは電気角に対応してＡ相正規化乗数及びＢ相正規化乗数の乗数が設定されている表である。そして、第３乗数線３７は表に記載された電気角に対するＡ相正規化乗数のデータをプロットし連結した線である。第４乗数線３８は表に記載された電気角に対するＢ相正規化乗数のデータをプロットし連結した線である。
【００６５】
入力波形演算部１６はＡ相電流推移線３５が示すＡ相電流信号１４ａに第３乗数線３７が示すＡ相正規化乗数を乗算する。その結果、図３（ｅ）に示すＡ相検出電流正規化波形１６ａが算出される。同様に、入力波形演算部１６はＢ相電流推移線３６が示すＢ相電流信号１５ａに第４乗数線３８が示すＢ相正規化乗数を乗算する。その結果、Ｂ相検出電流正規化波形１６ｂが算出される。尚、前述のように正規化乗数データ表２０ａはモーター２の制御を行う前に事前に用意されたデータである。
【００６６】
図４（ａ）〜図４（ｃ）はステップＳ４の第１座標変換工程に対応する図である。図４（ａ）は座標変換を説明するための図である。図４（ａ）に示すように、Ａ相電流軸３９ａとＢ相電流軸３９ｂの直交する２軸を座標軸とする固定座標３９が設定されている。さらに、界磁電流軸４０ｂとトルク電流軸４０ａの直交する２軸を座標軸とする回転座標４０が設定されている。固定座標３９の原点と回転座標４０の原点とは同一の場所に重ねて設置され、固定座標３９の原点を中心にして回転座標４０が回転する座標となっている。Ａ相電流軸３９ａと界磁電流軸４０ｂとがなす角度は電気角４１であり、電気角４１は固定／回転座標変換部２１が電気角演算部１７から入力する電気角信号１７ａのデータが用いられる。
【００６７】
固定／回転座標変換部２１はＡ相電流軸３９ａの値をＡ相検出電流正規化波形１６ａの値とし、Ｂ相電流軸３９ｂの値をＢ相検出電流正規化波形１６ｂの値とする。そして、固定座標３９にて原点を起点４２ｂとしてＡ相検出電流正規化波形１６ａ及びＢ相検出電流正規化波形１６ｂの値が示す座標を終点４２ａとするベクトルを検出電流ベクトル４２とする。Ａ相検出電流正規化波形１６ａとＢ相検出電流正規化波形１６ｂとは位相が９０度異なる正弦波であり、検出電流ベクトル４２は固定座標３９において原点を中心として回転するベクトルとなる。
【００６８】
次に、固定／回転座標変換部２１は検出電流ベクトル４２の終点４２ａを回転座標４０に投影したときの座標を演算する。固定／回転座標変換部２１は検出電流ベクトル４２をトルク電流軸４０ａに投影した値をトルク検出電流２１ａとし、界磁電流軸４０ｂに投影した値を界磁検出電流２１ｂとする。
【００６９】
検出電流ベクトル４２は固定座標３９の原点を中心にして回転し、回転座標４０も固定座標３９の原点を中心にして回転する。そして、検出電流ベクトル４２が固定座標３９に対して回転する速度と、回転座標４０が固定座標３９に対して回転する速度は同じ速度となっている。従って、検出電流ベクトル４２は回転座標４０に対して回転せずに変動するベクトルとなっている。
【００７０】
図４（ｂ）はトルク検出電流の推移を示す図である。図４（ｂ）において縦軸はトルク検出電流を示し、横軸は時間の経過を示している。トルク検出電流推移線４３はトルク検出電流２１ａの推移を示している。一定のトルクでモーター２を駆動するときにはトルク検出電流推移線４３が示すようにトルク検出電流２１ａは緩やかに変動する曲線となっている。
【００７１】
図４（ｃ）は界磁検出電流の推移を示す図である。図４（ｃ）において縦軸は界磁検出電流を示し、横軸は時間の経過を示している。界磁検出電流推移線４４は界磁検出電流２１ｂの推移を示している。界磁検出電流推移線４４が示すように界磁検出電流２１ｂは緩やかに変動する曲線となっている。
【００７２】
図５（ａ）及び図５（ｂ）はステップＳ５の回転軸電流演算工程に対応する図である。ステップＳ５ではトルク電流制御部２３がトルク指令１０ａとトルク検出電流２１ａとの差を示すトルク偏差１１ａを入力する。トルク電流制御部２３はトルク偏差１１ａを時間軸にて積分した積算値を算出する。そして、積算値に所定の係数を乗算し、トルク偏差１１ａに所定の係数を乗算して加算することによりトルク電流制御出力２３ａを算出する。
【００７３】
図５（ａ）はトルク電流の推移を示す図である。図５（ａ）において縦軸はトルク電流を示し、横軸は時間の経過を示している。トルク電流推移線４５はトルク電流制御出力２３ａの推移を示している。トルク電流推移線４５が示すようにトルク電流制御出力２３ａはトルク偏差１１ａに応じて変動する曲線となっている。
【００７４】
ステップＳ５では界磁電流制御部２６が界磁電流指令値２５ａと界磁検出電流２１ｂとの差を示す界磁電流偏差２２ａを入力する。界磁電流指令値２５ａの値は０であり、界磁電流偏差２２ａは界磁検出電流２１ｂに−１を乗算した値となっている。尚、本実施例では界磁電流指令値２５ａの値としたが、界磁電流指令値２５ａの値は０に限定されない。状況に応じて０以外の値にしても良い。界磁電流制御部２６は界磁電流偏差２２ａを時間軸にて積分する演算を行う。そして、積算値に所定の係数を乗算し、界磁電流偏差２２ａに所定の係数を乗算して加算することにより界磁電流制御出力２６ａを算出する。
【００７５】
図５（ｂ）は界磁電流の推移を示す図である。図５（ｂ）において縦軸は界磁電流を示し、横軸は時間の経過を示している。界磁電流推移線４６は界磁電流制御出力２６ａの推移を示している。界磁電流推移線４６が示すように界磁電流制御出力２６ａは緩やかに変動する曲線であり界磁電流偏差２２ａに応じて変動する曲線となる。
【００７６】
図５（ｃ）及び図６（ａ）はステップＳ６の第２座標変換工程に対応する図である。図５（ｃ）は座標変換を説明するための図である。図５（ｃ）に示すように、ステップＳ４と同様に固定座標３９及び回転座標４０が設定されている。固定座標３９はＡ相電流軸３９ａとＢ相電流軸３９ｂとが直交する座標であり、回転座標４０はトルク電流軸４０ａと界磁電流軸４０ｂとが直交する座標である。そして、固定座標３９の原点を中心にして回転座標４０が回転する。Ａ相電流軸３９ａと界磁電流軸４０ｂとがなす角度が電気角４１となっている。
【００７７】
回転／固定座標変換部２４はトルク電流軸４０ａの値をトルク電流制御出力２３ａの値とし、界磁電流軸４０ｂの値を界磁電流制御出力２６ａの値とする。そして、回転座標４０にて原点を起点４７ｂとしてトルク電流軸４０ａ及び界磁電流軸４０ｂの値が示す座標を終点４７ａとするベクトルを電流ベクトル４７とする。
【００７８】
次に、回転／固定座標変換部２４は電流ベクトル４７の終点４７ａを固定座標３９に投影したときの座標を演算する。回転／固定座標変換部２４は電流ベクトル４７をＡ相電流軸３９ａに投影した値をＡ相電流４８とし、Ｂ相電流軸３９ｂに投影した値をＢ相電流４９とする。
【００７９】
図６（ａ）において、縦軸はデータ値を示し、０を中央として上側と下側ではデータの符合が逆になっている。横軸は電気角の経過を示している。そして、電気角４１は回転軸２ａの回転に伴って増減する。図６（ａ）に示すように電気角４１の経過に伴いＡ相電流４８はＡ相正弦波波形２４ａとなり、Ｂ相電流４９はＢ相正弦波波形２４ｂとなる。そして、Ａ相正弦波波形２４ａとＢ相正弦波波形２４ｂとは位相の異なる正弦波となる。
【００８０】
図６（ｂ）〜図６（ｄ）はステップＳ７の駆動波形演算工程に対応する図である。ステップＳ７において、駆動波形演算部２７は記憶部２０から波形変換乗数データ表２０ｂを入力する。図６（ｂ）及び図６（ｃ）は波形変換乗数データ表２０ｂを説明するための図である。図６（ｂ）及び図６（ｃ）において、縦軸は乗数を示し、横軸は電気角を示す。図６（ｄ）において、縦軸はデータ値を示し、０を中央として上側と下側ではデータの符合が逆になっている。横軸は電気角を示す。そして、第１乗数線５２及び第２乗数線５３は波形変換乗数データ表２０ｂに記載された乗数表のデータとなっている。波形変換乗数データ表２０ｂは電気角４１に対応して乗数が設定されている乗数表である。そして、第１乗数線５２は乗数表に記載された電気角４１に対する乗数である第１乗数のデータをプロットし連結した線である。第２乗数線５３は表に記載された電気角４１に対する乗数である第２乗数のデータをプロットし連結した線である。
【００８１】
駆動波形演算部２７はＡ相正弦波波形２４ａに第１乗数線５２が示す乗数を乗算する。その結果、図６（ｄ）に示すＡ相駆動波形２７ａが算出される。同様に、駆動波形演算部２７はＢ相正弦波波形２４ｂに第２乗数線５３が示す乗数を乗算する。その結果、Ｂ相駆動波形２７ｂが算出される。
【００８２】
波形変換乗数データ表２０ｂの乗数はモーター２の制御を行う前に事前に用意する必要がある。まず、モーター２を駆動する波形のパターンを設定する。例えば、設定した波形がＡ相駆動波形２７ａ及びＢ相駆動波形２７ｂとする。そして、Ａ相駆動波形２７ａに対して駆動周波数が同じ正弦波のデータを用意する。次に、各電気角４１においてＡ相駆動波形２７ａを正弦波で除算することにより第１乗数線５２に相当する乗数のデータを用意する。同様の方法にて第２乗数線５３に相当する乗数のデータも用意しておく。
【００８３】
図７（ａ）及び図７（ｂ）はステップＳ８の矩形波変換工程に対応する図である。図７（ａ）及び図７（ｂ）において、縦軸はスイッチ信号を示し、スイッチがオンの状態とオフの状態を示す。そして、横軸には電気角４１の経過を示す。ステップＳ８において、Ａ相矩形波形成部２８はＡ相駆動波形２７ａの変位をパルス幅に変換する。そして、Ａ相駆動波形２７ａの変位が大きい程デューティー比の大きい矩形波を演算する。その結果、図７（ａ）に示すＡ相ＰＷＭ信号２８ａが算出される。電気角４１が０度のときスイッチがオンとなる時間が最も長く電気角４１の増加にともなってスイッチがオンとなる時間が減少する。スイッチがオンとなる時間が減少する推移はＡ相駆動波形２７ａと同じになっている。
【００８４】
同様に、Ｂ相矩形波形成部２９はＢ相駆動波形２７ｂの変位をパルス幅に変換する。そして、Ｂ相駆動波形２７ｂの変位が大きい程デューティー比の大きい矩形波を演算する。その結果、図７（ｂ）に示すＢ相ＰＷＭ信号２９ａが算出される。電気角４１が０度のときスイッチがオンとなる時間が最も短く電気角４１の増加にともなってスイッチがオンとなる時間が増加する。スイッチがオンとなる時間が増加する推移はＢ相駆動波形２７ｂと同じになっている。Ａ相通電部３０及びＢ相通電部３１が電圧信号で駆動する素子からなるときにはＡ相ＰＷＭ信号２８ａ及びＢ相ＰＷＭ信号２９ａを電圧信号としても良い。
【００８５】
図７（ｃ）及び図７（ｄ）はステップＳ９の電流出力工程に対応する図である。図７（ｃ）及び図７（ｄ）において縦軸は電流を示し、０を中央として上側と下側では電流の流れる向きが逆になっている。横軸は電気角の経過を示している。ステップＳ９の電流出力工程ではＡ相通電部３０がＡ相ＰＷＭ信号２８ａを用いてＡ相駆動電流１２を制御する。Ａ相通電部３０はＡ相ＰＷＭ信号２８ａを用いてＡ相駆動電流１２のオン状態とオフ状態とを切り換える。Ａ相ＰＷＭ信号２８ａがオン状態のときモーター２に通電しオフ状態のとき非通電とする。
【００８６】
その結果、図７（ｃ）及び図７（ｄ）のＡ相電流推移線５４に示すようにＡ相駆動電流１２が推移する。図７（ｃ）に示すようにＡ相電流推移線５４はＡ相ＰＷＭ信号２８ａのパルス幅と連動して増減する。そして、図７（ｄ）のＡ相電流推移線５４は図７（ｃ）のＡ相電流推移線５４の横軸を収縮させた図である。図７（ｄ）のＡ相電流推移線５４に示すように、Ａ相電流推移線５４はＡ相駆動波形２７ａと相似形の波形となる。
【００８７】
同様に、Ｂ相通電部３１がＢ相ＰＷＭ信号２９ａを用いてＢ相駆動電流１３を制御する。Ｂ相通電部３１はＢ相ＰＷＭ信号２９ａを用いてＢ相駆動電流１３のオン状態とオフ状態とを切り換える。Ｂ相ＰＷＭ信号２９ａがオン状態のときモーター２に通電しオフ状態のとき非通電とする。
【００８８】
その結果、図７（ｃ）及び図７（ｄ）のＢ相電流推移線５５に示すようにＢ相駆動電流１３が推移する。図７（ｃ）に示すようにＢ相電流推移線５５はＢ相ＰＷＭ信号２９ａのパルス幅と連動して増減する。そして、図７（ｄ）のＢ相電流推移線５５は図７（ｃ）のＢ相電流推移線５５の横軸を収縮させた図である。図７（ｄ）のＢ相電流推移線５５に示すように、Ｂ相電流推移線５５はＢ相駆動波形２７ｂと相似形の波形となる。
【００８９】
上述したように、本実施形態によれば、以下の効果を有する。
（１）本実施形態によれば、入力波形演算部１６はＡ相電流信号１４ａ及びＢ相電流信号１５ａからＡ相検出電流正規化波形１６ａ及びＢ相検出電流正規化波形１６ｂを演算している。Ａ相検出電流正規化波形１６ａ及びＢ相検出電流正規化波形１６ｂは正弦波状の波形である為、固定／回転座標変換部２１は容易に固定座標系から回転座標系に変換することができる。
【００９０】
（２）本実施形態によれば、トルク電流制御部２３がトルク偏差１１ａに基づいてトルク電流制御出力２３ａを決定している。そして、界磁電流制御部２６が界磁電流偏差２２ａに基づいて界磁電流制御出力２６ａを決定する。これにより、モーター制御装置１はモーター２に流れる電流のうちトルク電流制御出力に相当する電流がトルク指令１０ａに近づけるように制御することができる。
【００９１】
（３）本実施形態によれば、回転／固定座標変換部２４はトルク電流制御出力２３ａ及び界磁電流制御出力２６ａを回転座標系から固定座標系に変換したＡ相正弦波波形２４ａ及びＢ相正弦波波形２４ｂを駆動波形演算部２７に出力する。駆動波形演算部２７は正弦波状のＡ相正弦波波形２４ａ及びＢ相正弦波波形２４ｂを変形させたＡ相駆動波形２７ａ及びＢ相駆動波形２７ｂを演算してＡ相通電部３０及びＢ相通電部３１に出力する。これにより、モーター制御装置１は正弦波を変形した所望の形状のＡ相駆動波形２７ａ及びＢ相駆動波形２７ｂにてモーター２を駆動することができる。
【００９２】
（４）本実施形態によれば、モーター制御装置１は正弦波を変形したＡ相駆動波形２７ａ及びＢ相駆動波形２７ｂにてモーター２を駆動し、トルク電流制御出力２３ａをトルク指令１０ａに近づけるように制御する。その結果、モーター制御装置１は所定の波形でモーター２を駆動しトルクを制御することができる。
【００９３】
（５）本実施形態によれば、駆動波形演算部２７は、記憶部２０から波形変換乗数データ表２０ｂを入力する。そして、駆動波形演算部２７は電気角４１毎にＡ相正弦波波形２４ａ及びＢ相正弦波波形２４ｂに乗数を乗算してＡ相駆動波形２７ａ及びＢ相駆動波形２７ｂを演算する。Ａ相正弦波波形２４ａ及びＢ相正弦波波形２４ｂは正弦波状の波形である。従って、駆動波形演算部２７は正弦波状の波形が変形されたＡ相駆動波形２７ａ及びＢ相駆動波形２７ｂを算出することができる。
【００９４】
（６）本実施形態によれば、記憶部２０は第１乗数及び第２乗数を記憶している。そして、駆動波形演算部２７はＡ相正弦波波形２４ａに第１乗数を乗算し、Ｂ相正弦波波形２４ｂに第２乗数を乗算している。従って、Ａ相正弦波波形２４ａとＢ相正弦波波形２４ｂとに同じ乗数を乗算するときに比べて、モーターの特性に合う適切な波形を演算することができる。その結果、モーターの特性を生かした駆動をすることができる。
【００９５】
（第２の実施形態）
次に、モーター制御方法の一実施形態について図８及び図９のモーター制御方法を説明するための図を用いて説明する。本実施形態が第１の実施形態と異なるところは、波形変換乗数データ表２０ｂが複数のデータ表を備える点にある。尚、第１の実施形態と同じ点については説明を省略する。
【００９６】
本実施形態では、Ａ相正弦波波形２４ａ及びＢ相正弦波波形２４ｂが駆動波形演算部２７に入力される。図８（ａ）において、縦軸はデータ値を示し、０を中央として上側と下側ではデータの符合が逆になっている。横軸は電気角の経過と示す。そして、Ａ相正弦波波形２４ａ及びＢ相正弦波波形２４ｂは正弦波の形状となっている。駆動波形演算部２７が記憶部２０から入力する波形変換乗数データ表２０ｂには電気角４１の値毎に第５乗数が記載されている。図８（ｂ）の縦軸は乗数を示し横軸は電気角を示す。そして、第５乗数線５６は第５乗数のデータをプロットし連結した線である。
【００９７】
そして、駆動波形演算部２７はＡ相正弦波波形２４ａに第５乗数線５６が示す乗数を乗算する。図８（ｃ）の縦軸はデータ値を示し、０を中央として上側と下側ではデータの符合が逆になっている。横軸は電気角を示す。そして、乗算した結果、図８（ｃ）に示す駆動波形としてのＡ相駆動波形２７ｃが算出される。同様に、駆動波形演算部２７はＢ相正弦波波形２４ｂに第５乗数線５６が示す第５乗数を乗算する。その結果、駆動波形としてのＢ相駆動波形２７ｄが算出される。Ａ相駆動波形２７ｃはＡ相正弦波波形２４ａに比べて矩形波に近い波形となっている。同様に、Ｂ相駆動波形２７ｄはＢ相正弦波波形２４ｂに比べて矩形波に近い波形となっている。Ａ相駆動波形２７ｃ及びＢ相駆動波形２７ｄの波形を第１波形とする。
【００９８】
さらに、駆動波形演算部２７が記憶部２０から入力する波形変換乗数データ表２０ｂには電気角４１の値毎に第６乗数が記載されている。図８（ｄ）の縦軸は乗数を示し横軸は電気角を示す。そして、第６乗数線５７は第６乗数のデータをプロットし連結した線である。第６乗数線５７は第５乗数線５６に比べて乗数の最大値と最小値との差が小さく設定されている。
【００９９】
そして、駆動波形演算部２７はＡ相正弦波波形２４ａに第６乗数線５７が示す乗数を乗算する。図８（ｅ）の縦軸はデータ値を示し、０を中央として上側と下側ではデータの符合が逆になっている。横軸は電気角を示す。そして、乗算した結果、図８（ｅ）に示す駆動波形としてのＡ相駆動波形２７ｅが算出される。同様に、駆動波形演算部２７はＢ相正弦波波形２４ｂに第６乗数線５７が示す第６乗数を乗算する。その結果、駆動波形としてのＢ相駆動波形２７ｆが算出される。Ａ相駆動波形２７ｅはＡ相駆動波形２７ｃに比べて正弦波に近い波形となっている。同様に、Ｂ相駆動波形２７ｆはＢ相駆動波形２７ｄに比べて正弦波に近い波形となっている。Ａ相駆動波形２７ｅ及びＢ相駆動波形２７ｆの波形を第２波形とする。
【０１００】
さらに、駆動波形演算部２７が記憶部２０から入力する波形変換乗数データ表２０ｂには電気角４１の値毎に第７乗数が記載されている。図９（ａ）の縦軸は乗数を示し横軸は電気角を示す。そして、第７乗数線５８は第７乗数のデータをプロットし連結した線である。第７乗数線５８は乗数の値が１の定数に設定されている。
【０１０１】
そして、駆動波形演算部２７はＡ相正弦波波形２４ａに第７乗数線５８が示す乗数を乗算する。図９（ｂ）の縦軸はデータ値を示し、０を中央として上側と下側ではデータの符合が逆になっている。横軸は電気角を示す。そして、乗算した結果、図９（ｂ）に示す駆動波形としてのＡ相駆動波形２７ｇが算出される。同様に、駆動波形演算部２７はＢ相正弦波波形２４ｂに第７乗数線５８が示す第７乗数を乗算する。その結果、駆動波形としてのＢ相駆動波形２７ｈが算出される。Ａ相駆動波形２７ｇ及びＢ相駆動波形２７ｈは正弦波の波形となっている。Ａ相駆動波形２７ｇ及びＢ相駆動波形２７ｈの波形を第３波形とする。
【０１０２】
駆動波形演算部２７は正規化乗数データ表２０ａの乗数表を切り換えることによりＡ相矩形波形成部２８及びＢ相矩形波形成部２９に出力する波形を第１波形〜第３波形の何れかに切り換えることができる。これにより、モーター制御装置１はＡ相駆動電流１２及びＢ相駆動電流１３の波形パターンを切り換えることができる。波形パターンがかわるとき、モーター２の駆動特性がかわる。従って、モーター制御装置１は駆動特性を切り換えてモーター２を駆動することができる。
【０１０３】
図９（ｃ）は角度制御部７が出力する角速度指令７ａの例を示している。図９（ｃ）の縦軸は角速度を示し横軸は時間の経過を示す。そして、角速度指令推移線５９は角速度指令７ａの推移を示している。角速度指令推移線５９において加減速が３回行われている。３回の加減速を時間軸の順に第１加減速５９ａ、第２加減速５９ｂ、第３加減速５９ｃとする。そして、加速減速は第１加減速５９ａが小さく、第２加減速５９ｂが次に大きく、第３加減速５９ｃがさらに大きくなっている。
【０１０４】
図９（ｄ）は角速度制御部１０が出力するトルク指令１０ａを示している。図９（ｄ）の縦軸はトルクを示し、０を中央として上側と下側ではトルクをかける向きが逆になっている。横軸は時間の経過を示す。そして、トルク指令推移線６０はトルク指令１０ａの推移を示している。トルク指令推移線６０が示すようにトルク指令１０ａは角速度指令推移線５９が示す加減速と対応している。つまり、トルク指令１０ａは第１加減速５９ａのときが小さく、第２加減速５９ｂのときが次に大きく、第３加減速５９ｃのときがさらに大きくなっている。
【０１０５】
図９（ｅ）は加速の状態と波形との関係をしめしている。図９（ｅ）の縦軸は波形を示し横軸は時間の経過を示す。第１加減速５９ａのとき第３波形であるＡ相駆動波形２７ｇ及びＢ相駆動波形２７ｈを用いる。このときにはトルク指令１０ａのトルクを出力するのに正弦波の駆動波形を用いている。そして、第３波形の駆動波形は効率の良い波形となっている。
【０１０６】
第２加減速５９ｂのとき第２波形であるＡ相駆動波形２７ｅ及びＢ相駆動波形２７ｆを用いる。このときにはトルク指令１０ａのトルクを出力するのに正弦波より矩形波に近い駆動波形を用いてモーター２を駆動する。そして、第２波形の駆動波形は効率よりトルクを優先した波形となっている。
【０１０７】
第３加減速５９ｃのとき第１波形であるＡ相駆動波形２７ｃ及びＢ相駆動波形２７ｄを用いる。このときにはトルク指令１０ａのトルクを出力するのに第２波形よりさらに矩形波に近い駆動波形を用いてモーター２を駆動する。そして、第１波形の駆動波形はトルクを優先した波形となっている。つまり、本実施形態では角速度指令７ａの状況に応じて波形変換乗数データ表２０ｂの乗算表を選択している。そして、モーター制御装置１は効率優先の駆動とトルク優先の駆動とを多段階で選択可能とし、トルク指令１０ａに応じて駆動波形を設定する。そして、駆動波形演算部２７は設定した駆動波形をＡ相矩形波形成部２８及びＢ相矩形波形成部２９に出力する。
【０１０８】
同様に、正規化乗数データ表２０ａは第１波形〜第３波形を正弦波に変換する乗数表を備えている。そして、入力波形演算部１６は適切な乗数表を選択してＡ相電流信号１４ａ及びＢ相電流信号１５ａの波形を正弦波に変換する。
【０１０９】
上述したように、本実施形態によれば、以下の効果を有する。
（１）本実施形態によれば、記憶部２０は波形変換乗数データ表２０ｂに乗数表を複数有している。そして、駆動波形演算部２７は乗数表を切り換えて駆動波形を演算する。これにより、駆動波形演算部２７は駆動波形を異なるパターンの波形に切り換えることができる。従って、モーター制御装置１は効率良くモーターを駆動するときと、トルクを応答性良く駆動するときとで駆動波形を切り換えることができる。
【０１１０】
（第３の実施形態）
次に、モーター制御装置の一実施形態について図１０のモーター制御装置の構成を示す電気制御ブロック図を用いて説明する。本実施形態が第１の実施形態と異なるところは、モーター制御装置が駆動するモーターが３相のモーターである点にある。尚、第１の実施形態と同じ点については説明を省略する。
【０１１１】
すなわち、本実施形態では、図１０に示すように、モーター制御装置６３にモーター６４が接続され、モーター６４にはモーターの回転軸６４ａの回転角度を検出するエンコーダー３が設置されている。
【０１１２】
モーター６４は３相のモーターであり、Ｕ相駆動電流６５、Ｖ相駆動電流６６、Ｗ相駆動電流６７がモーター制御装置６３からモーター６４に出力される。モーター制御装置６３は電流検出部としてのＵ相電流検出部６８、電流検出部としてのＶ相電流検出部６９及び電流検出部としてのＷ相電流検出部７０を備えている。Ｕ相電流検出部６８は電流検出用抵抗器とＡ／Ｄ変換装置を備え、Ｕ相駆動電流６５をデジタルデータに変換した駆動電流検出波形としてのＵ相電流信号６８ａを出力する。Ｖ相電流検出部６９及びＷ相電流検出部７０はＵ相電流検出部６８と同様の構造となっている。そして、Ｖ相電流検出部６９はＶ相駆動電流６６をデジタルデータに変換した駆動電流検出波形としてのＶ相電流信号６９ａを出力し、Ｗ相電流検出部７０はＷ相駆動電流６７をデジタルデータに変換した駆動電流検出波形としてのＷ相電流信号７０ａを出力する。
【０１１３】
Ｕ相電流検出部６８、Ｖ相電流検出部６９及びＷ相電流検出部７０は入力波形演算部７１と接続されている。そして、Ｕ相電流検出部６８は入力波形演算部７１にＵ相電流信号６８ａを出力し、Ｖ相電流検出部６９は入力波形演算部７１にＶ相電流信号６９ａを出力する。Ｗ相電流検出部７０は入力波形演算部７１にＷ相電流信号７０ａを出力する。
【０１１４】
入力波形演算部７１は、さらに、記憶部７２と接続されている。記憶部７２は正規化乗数データ表７２ａを記憶しており、記憶部７２は正規化乗数データ表７２ａを入力波形演算部７１に出力する。正規化乗数データ表７２ａには電気角４１に対するＵ相正規化乗数、Ｖ相正規化乗数及びＷ相正規化乗数が含まれている。
【０１１５】
入力波形演算部７１はＵ相電流検出部６８からＵ相電流信号６８ａを入力し、Ｖ相電流検出部６９からＶ相電流信号６９ａを入力する。さらに、Ｗ相電流検出部７０からＷ相電流信号７０ａを入力する。さらに、電気角演算部１７から電気角信号１７ａを入力し、記憶部７２から正規化乗数データ表７２ａを入力する。そして、入力波形演算部７１は電気角信号１７ａが示す電気角４１に対応するＵ相正規化乗数を正規化乗数データ表７２ａから参照してＵ相電流信号６８ａに乗算する。入力波形演算部７１は３相２相変換部７３と接続され、乗算した演算結果であるＵ相検出電流正規化波形７１ａを３相２相変換部７３に出力する。
【０１１６】
並行して、入力波形演算部７１は電気角信号１７ａが示す電気角４１に対応するＶ相正規化乗数を正規化乗数データ表７２ａから参照してＶ相電流信号６９ａに乗算する。入力波形演算部７１は乗算した演算結果であるＶ相検出電流正規化波形７１ｂを３相２相変換部７３に出力する。同様に、入力波形演算部７１は電気角信号１７ａが示す電気角４１に対応するＷ相正規化乗数を正規化乗数データ表７２ａから参照してＷ相電流信号７０ａに乗算する。入力波形演算部７１は乗算した演算結果であるＷ相検出電流正規化波形７１ｃを３相２相変換部７３に出力する。
【０１１７】
Ｕ相正規化乗数はＵ相電流信号６８ａを正弦波に変換する乗数である。予め、Ｕ相電流信号６８ａを測定して、各電気角４１において正弦波をＵ相電流信号６８ａにて除算することによりＵ相正規化乗数を算出することができる。同様に、Ｖ相電流信号６９ａを測定して、各電気角４１において正弦波をＶ相電流信号６９ａにて除算することによりＶ相正規化乗数を算出することができる。さらに、Ｗ相電流信号７０ａを測定して、各電気角４１において正弦波をＷ相電流信号７０ａにて除算することによりＷ相正規化乗数を算出することができる。
【０１１８】
３相２相変換部７３は３相の電流信号を２相の電流信号に変換する機能を有する。Ｕ相検出電流正規化波形７１ａ、Ｖ相検出電流正規化波形７１ｂ及びＷ相検出電流正規化波形７１ｃの電流信号をＡ相検出電流正規化波形７３ａ及びＢ相検出電流正規化波形７３ｂに変換する。相信号の変換にはクラーク変換が用いられる。
【０１１９】
Ｕ相検出電流をＩｕ、Ｖ相検出電流をＩｖ、Ｗ相検出電流をＩｗ、Ａ相検出電流をＩａ、Ｂ相検出電流をＩｂ、Ｋを係数とするとき、クラーク変換は次式にて演算される。
Ｉａ＝Ｋ（Ｉｕ−１／２×Ｉｖ−１／２×Ｉｗ）
Ｉｂ＝Ｋ（√３／２×Ｉｖ−√３／２×Ｉｗ）
３相２相変換部７３は固定／回転座標変換部２１と接続され、変換した演算結果であるＡ相検出電流正規化波形７３ａ及びＢ相検出電流正規化波形７３ｂを固定／回転座標変換部２１に出力する。尚、Ａ相検出電流正規化波形７３ａ及びＢ相検出電流正規化波形７３ｂが駆動電流正規化波形に相当する。固定／回転座標変換部２１〜回転／固定座標変換部２４までの処理は第１の実施形態と同じであり説明を省略する。
【０１２０】
回転／固定座標変換部２４は２相３相変換部７４と接続されている。そして、回転／固定座標変換部２４が出力するＡ相正弦波波形２４ａ及びＢ相正弦波波形２４ｂは２相３相変換部７４に出力される。２相３相変換部７４は２相の電流信号を３相の電流信号に変換する機能を有する。Ａ相正弦波波形２４ａ及びＢ相正弦波波形２４ｂの電流信号をＵ相正弦波波形７４ａ、Ｖ相正弦波波形７４ｂ及びＷ相正弦波波形７４ｃに変換する。相信号の変換には逆クラーク変換が用いられる。
【０１２１】
Ａ相電流をＩａ、Ｂ相電流をＩｂ、Ｕ相電流をＩｕ、Ｖ相電流をＩｖ、Ｗ相電流をＩｗとするとき逆クラーク変換は次式にて演算される。
Ｉｕ＝Ｉｂ
Ｉｖ＝（−Ｉｂ＋√３×Ｉａ）／２
Ｉｗ＝（−Ｉｂ−√３×Ｉａ）／２
２相３相変換部７４は駆動波形演算部７５と接続され、変換した演算結果であるＵ相正弦波波形７４ａ、Ｖ相正弦波波形７４ｂ及びＷ相正弦波波形７４ｃを駆動波形演算部７５に出力する。
【０１２２】
駆動波形演算部７５はＵ相正弦波波形７４ａ、Ｖ相正弦波波形７４ｂ及びＷ相正弦波波形７４ｃを入力する。さらに、駆動波形演算部７５は記憶部７２から波形変換乗数データ表７２ｂを入力し、電気角演算部１７から電気角信号１７ａを入力する。
【０１２３】
波形変換乗数データ表７２ｂには電気角信号１７ａと電気角信号１７ａに対応した乗数表が含まれている。そして、駆動波形演算部７５は電気角信号１７ａに応じてＵ相正弦波波形７４ａに乗数を乗算して駆動波形としてのＵ相駆動波形７５ａを演算する。同様に、駆動波形演算部７５は電気角信号１７ａに応じてＶ相正弦波波形７４ｂに乗数を乗算して駆動波形としてのＶ相駆動波形７５ｂを演算する。さらに、駆動波形演算部７５は電気角信号１７ａに応じてＷ相正弦波波形７４ｃに乗数を乗算して駆動波形としてのＷ相駆動波形７５ｃを演算する。
【０１２４】
Ｕ相駆動波形７５ａ、Ｖ相駆動波形７５ｂ及びＷ相駆動波形７５ｃは第１の実施形態におけるＡ相駆動波形２７ａやＢ相駆動波形２７ｂのように正弦波を変形させた波形となっている。駆動波形演算部７５はＵ相矩形波形成部７６と接続され、Ｕ相矩形波形成部７６にＵ相駆動波形７５ａを出力する。同様に、駆動波形演算部７５はＶ相矩形波形成部７７と接続され、Ｖ相矩形波形成部７７にＶ相駆動波形７５ｂを出力する。さらに、駆動波形演算部７５はＷ相矩形波形成部７８と接続され、Ｗ相矩形波形成部７８にＷ相駆動波形７５ｃを出力する。
【０１２５】
Ｕ相矩形波形成部７６はＵ相駆動波形７５ａを入力し、Ｕ相駆動波形７５ａの振幅とパルス幅とが比例する矩形波としてのＵ相ＰＷＭ信号７６ａを演算する。Ｕ相ＰＷＭ信号７６ａはパルス幅が変動する波形となっている。そして、Ｕ相矩形波形成部７６はＵ相通電部７９と接続され、Ｕ相通電部７９にＵ相ＰＷＭ信号７６ａを出力する。
【０１２６】
同様に、Ｖ相矩形波形成部７７はＶ相駆動波形７５ｂを入力し、Ｖ相駆動波形７５ｂの振幅とパルス幅とが比例する矩形波としてのＶ相ＰＷＭ信号７７ａを演算する。Ｖ相ＰＷＭ信号７７ａはパルス幅が変動する波形となっている。そして、Ｖ相矩形波形成部７７はＶ相通電部８０と接続され、Ｖ相通電部８０にＶ相ＰＷＭ信号７７ａを出力する。
【０１２７】
さらに、Ｗ相矩形波形成部７８はＷ相駆動波形７５ｃを入力し、Ｗ相駆動波形７５ｃの振幅とパルス幅とが比例する矩形波としてのＷ相ＰＷＭ信号７８ａを演算する。Ｗ相ＰＷＭ信号７８ａはパルス幅が変動する波形となっている。そして、Ｗ相ＰＷＭ信号７８ａはＷ相通電部８１と接続され、Ｗ相通電部８１にＷ相ＰＷＭ信号７８ａを出力する。
【０１２８】
Ｕ相通電部７９はＵ相ＰＷＭ信号７６ａを入力する。Ｕ相通電部７９はスイッチング回路を備えている。そして、Ｕ相ＰＷＭ信号７６ａのパルス幅に相当する時間の間スイッチをオンにし、Ｕ相ＰＷＭ信号７６ａが降下して上昇するまでの間はスイッチをオフにする。つまり、Ｕ相通電部７９はＵ相ＰＷＭ信号７６ａのデューティー比に対応したＵ相駆動電流６５を通電する。これにより、モーター６４の一方のコイルにはＵ相通電部７９により制御されたＵ相駆動電流６５が通電される。
【０１２９】
同様に、Ｖ相通電部８０はＶ相ＰＷＭ信号７７ａを入力する。Ｖ相通電部８０はスイッチング回路を備えている。そして、Ｖ相ＰＷＭ信号７７ａのパルス幅に相当する時間の間スイッチをオンにし、Ｖ相ＰＷＭ信号７７ａが降下して上昇するまでの間はスイッチをオフにする。つまり、Ｖ相通電部８０はＶ相ＰＷＭ信号７７ａのデューティー比に対応したＶ相駆動電流６６を通電する。これにより、モーター６４のもう一方のコイルにはＶ相通電部８０により制御されたＶ相駆動電流６６が通電される。
【０１３０】
さらに、Ｗ相通電部８１はＷ相ＰＷＭ信号７８ａを入力する。Ｗ相通電部８１はスイッチング回路を備えている。そして、Ｗ相ＰＷＭ信号７８ａのパルス幅に相当する時間の間スイッチをオンにし、Ｗ相ＰＷＭ信号７８ａが降下して上昇するまでの間はスイッチをオフにする。つまり、Ｗ相通電部８１はＷ相ＰＷＭ信号７８ａのデューティー比に対応したＷ相駆動電流６７を通電する。これにより、モーター６４の残りのコイルにはＷ相通電部８１により制御されたＷ相駆動電流６７が通電される。尚、Ｕ相矩形波形成部７６、Ｖ相矩形波形成部７７、Ｗ相矩形波形成部７８、Ｕ相通電部７９、Ｖ相通電部８０及びＷ相通電部８１により通電部が構成されている。
【０１３１】
上述したように、本実施形態によれば、以下の効果を有する。
（１）本実施形態によれば、モーター６４が３相のときにもモーター制御装置６３はモーター６４を正弦波と異なるＵ相駆動電流６５、Ｖ相駆動電流６６及びＷ相駆動電流６７にて駆動することができる。従って、モーター制御装置６３は効率良くモーター６４を駆動するときと、トルクを応答性良く駆動するときとで駆動波形を切り換えることができる。
【０１３２】
（２）本実施形態によれば、モーター制御装置６３はＵ相駆動電流６５、Ｖ相駆動電流６６及びＷ相駆動電流６７が正弦波と異なるときにも、回転軸６４ａのトルクを精度良く制御することができる。
【０１３３】
（第４の実施形態）
次に、モーター制御装置を備えたモーター及びロボットの一実施形態について図１１を用いて説明する。尚、第１の実施形態と同じ点については説明を省略する。
【０１３４】
図１１（ａ）は、モーターの構成を示す概略斜視図である。すなわち、本実施形態では、図１１（ａ）に示すように、モーター８４は略直方体のモーター本体８５を備えている。モーター本体８５の１つの面の中央には回転軸８５ａが設置されている。モーター本体８５の内部にはコイルが設置され、回転軸８５ａを中心とする円筒形の磁石が設置されている。そして、コイルに所定の波形の電流を通電することにより回転軸８５ａが回転する。
【０１３５】
そして、モーター本体８５において回転軸８５ａが延在する方向の一端にはエンコーダー８６が設置されている。エンコーダー８６は回転軸８５ａの回転角度を検出する信号を出力する。モーター本体８５の図中上側にはモーター制御装置としてのモーター制御部８７が設置されている。モーター本体８５の内部に設置されたコイル及びエンコーダー８６はモーター制御部８７と電気的に接続されている。
【０１３６】
モーター制御部８７にはコネクター８８が設置され、コネクター８８から角度指令信号５ａを入力することができる。そして、モーター制御部８７は角度指令信号５ａに基づいて駆動電流をモーター本体８５のコイルに出力する。モーター制御部８７は第１の実施形態に記載のモーター制御装置１または第３の実施形態に記載のモーター制御装置６３である。従って、駆動電流は正弦波を変形した波形であってもトルクが制御された駆動を行うことができる。
【０１３７】
図１１（ｂ）はロボットの構成を示す概略斜視図である。すなわち、本実施形態では、図１１（ｂ）に示すように、ロボット９１は車体部９２を備えている。車体部９２は車体本体９２ａを備え、車体本体９２ａの地面側には４つの車輪９２ｂが設置されている。そして、車体本体９２ａには車輪９２ｂを駆動する回転機構が内蔵されている。さらに、車体本体９２ａにはロボット９１の姿勢及び動作を制御するモーター制御装置としての制御部９３が内蔵されている。
【０１３８】
車体本体９２ａ上には本体回転部９４、本体部９５がこの順に重ねて設置されている。本体回転部９４には本体部９５を回転させる回転機構が設置されている。これにより、本体部９５は鉛直方向を回転中心として回動する。本体部９５上には一対の撮像装置９６が設置され、撮像装置９６はロボット９１の周囲を撮影する。そして、撮影した物と撮像装置９６との距離を検出することができる。
【０１３９】
本体部９５の側面のうち互いに逆側を向く２つの面には左腕部９７及び右腕部９８が設置されている。つまり、ロボット９１は双腕ロボットとなっている。左腕部９７及び右腕部９８はそれぞれ可動部としての上腕部９９、下腕部１００、ハンド部１０１を備えている。上腕部９９、下腕部１００、ハンド部１０１は回動または屈曲可能に接続されている。そして、本体部９５には本体部９５に対して上腕部９９を回動させる回転機構１０２が内蔵されている。上腕部９９には上腕部９９に対して下腕部１００を回動させる回転機構１０２が内蔵されている。下腕部１００には下腕部１００に対してハンド部１０１を回動させる回転機構１０２が内蔵されている。さらに、下腕部１００には下腕部１００の長手方向を回転軸にして捻る回転機構１０２が内蔵されている。
【０１４０】
ハンド部１０１はハンド本体１０１ａとハンド本体１０１ａの先端に位置する一対の板状の可動部としての把持部１０１ｂを備えている。ハンド本体１０１ａには把持部１０１ｂを移動しての把持部１０１ｂの間隔を変更させる直動機構１０３が内蔵されている。ハンド部１０１は把持部１０１ｂを開閉して被把持物を把持することができる。
【０１４１】
回転機構１０２及び直動機構１０３はモーター２またはモーター６４を備えている。さらに、車輪９２ｂを回転させる回転機構と本体部９５を回転させる回転機構とはモーター２またはモーター６４を備えている。そして、制御部９３はモーター制御装置１またはモーター制御装置６３を備えている。従って、モーター２またはモーター６４は正弦波を変形させた駆動波形を用いてトルクを制御して駆動することが可能になっている。従って、モーター２またはモーター６４は効率を優先する駆動とトルクを優先する駆動とを切り換えることができる。
【０１４２】
上述したように、本実施形態によれば、以下の効果を有する。
（１）本実施形態によれば、モーター８４は正弦波を変形した駆動波形にて駆動され、トルク電流制御出力２３ａがトルク指令１０ａに近づくように駆動される。その結果、モーター８４は所定の波形で駆動してトルクを制御することができる。これにより、モーター８４は状況に応じてトルク優先と効率優先とを切り換えることができる。
【０１４３】
（２）本実施形態によれば、モーター８４にはモーター制御部８７が設置されている。従って、駆動電流をモーター制御部８７からモーター本体８５に伝送する配線を設置する必要がない。モーター制御部８７に角度指令信号５ａを出力するだけになることから、モーター８４へ通信する配線の数を少なくすることができる。従って、各種の装置にモーター８４を設置し易くすることができる。
【０１４４】
（３）本実施形態によれば、ロボット９１は上腕部９９、下腕部１００、ハンド部１０１、本体回転部９４、車輪９２ｂの可動部と、可動部を駆動するモーター２またはモーター６４を備えている。そして、モーター２を制御するモーター制御装置１またはモーター６４を制御するモーター制御装置６３を備えている。そして、モーター２及びモーター６４は正弦波を変形した駆動波形にて駆動され、トルク電流制御出力２３ａがトルク指令１０ａに近づくように駆動される。その結果、モーター２及びモーター６４は所定の波形で駆動してトルクを制御することができる。これにより、モーター２及びモーター６４は状況に応じてトルク優先と効率優先とを切り換えることができる。従って、ロボット９１は、可動部の移動させる状況に応じて所定の波形でモーター２またはモーター６４を駆動し、モーター２またはモーター６４のトルクを管理することができる。
【０１４５】
尚、本実施形態は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想内で当分野において通常の知識を有する者により種々の変更や改良を加えることも可能である。変形例を以下に述べる。
（変形例１）
前記第１の実施形態では、モーター２が２相のモーターであり、モーター制御装置１は２相のモーターを制御する機能を備えていた。また、前記第３の実施形態では、モーター６４が３相のモーターであり、モーター制御装置６３は３相のモーターを制御する機能を備えていた。モーターは４相以上のモーターでも良く、そのモーターを駆動するモーター制御装置は４相以上のモーターでも良い。モーター制御装置１及びモーター制御装置６３と同様の回路構成にすることにより正弦波を変形した波形でトルクを制御してモーターを駆動することができる。モーターの相数を増やすことにより回転開始時にも角速度変動が少ない回転を実現することができる。
【０１４６】
（変形例２）
前記第１の実施形態では、モーター制御装置１に角度制御部７及び角速度制御部１０が設置されていた。角度制御部７及び角速度制御部１０はモーター制御装置１に入れずに別の装置としても良い。このときにも回路構成は同様の構成にすることができる。そして、回路設計し易い回路構成にすることができる。
【０１４７】
（変形例３）
前記第１の実施形態では、エンコーダー３が回転軸２ａの角度を示す信号を出力した。回転軸２ａの角度はエンコーダー３に限らず、レゾルバでも良い。レゾルバは製造し易い装置であるので、生産性良くモーター２を設置する装置を製造することができる。他にもＡ相駆動電流１２やＢ相駆動電流１３の位相を検出して回転軸２ａの角度を検出しても良い。Ａ相駆動電流１２やＢ相駆動電流１３の位相を検出する方法ではエンコーダー３を設置する必要がないので生産性良くモーター２を設置する装置を製造することができる。
【０１４８】
（変形例４）
前記第４の実施形態では、モーター８４及びロボット９１はモーター制御装置１またはモーター制御装置６３を備えていた。モーター制御装置１またはモーター制御装置６３は他の装置に用いても良い。例えば、ロボットハンド、プリンター、自動車、半導体のハンドラー等の各種装置にモーター制御装置１またはモーター制御装置６３を用いることができる。このときにも、可動部を移動させる状況に応じて所定の波形でモーター２またはモーター６４を駆動し、モーター２またはモーター６４のトルクを管理することができる。
【符号の説明】
【０１４９】
１，６３…モーター制御装置、２，６４…モーター、３…電気角検出部としてのエンコーダー、４…電気角検出部としての角度演算部、１０ａ…トルク電流指令値としてのトルク指令、１４…電流検出部としてのＡ相電流検出部、１４ａ…駆動電流検出波形としてのＡ相電流信号、１５…電流検出部としてのＢ相電流検出部、１５ａ…駆動電流検出波形としてのＢ相電流信号、１６ａ，７３ａ…駆動電流正規化波形としてのＡ相検出電流正規化波形、１６ｂ，７３ｂ…駆動電流正規化波形としてのＢ相検出電流正規化波形、１６，７１…入力波形演算部、１７…電気角検出部としての電気角演算部、２０ａ…乗数表としての正規化乗数データ表、２０ｂ…乗数表としての波形変換乗数データ表、２０…記憶部、２１ａ…トルク電流検出値としてのトルク検出電流、２１ｂ…界磁電流検出値としての界磁検出電流、２１…固定／回転座標変換部、２３…電流制御部としてのトルク電流制御部、２４ａ…電流出力波形及び第１電流出力波形としてのＡ相正弦波波形、２４ｂ…電流出力波形及び第２電流出力波形としてのＢ相正弦波波形、２５ａ…界磁電流指令値、２６ａ…界磁電流制御出力、２６…電流制御部としての界磁電流制御部、２７ａ，２７ｃ，２７ｅ，２７ｇ…駆動波形としてのＡ相駆動波形、２７ｂ，２７ｄ，２７ｆ，２７ｈ…駆動波形としてのＢ相駆動波形、２７…駆動波形演算部、２８…通電部としてのＡ相矩形波形成部、２９…通電部としてのＢ相矩形波形成部、３０…通電部としてのＡ相通電部、３１…通電部としてのＢ相通電部、６８…電流検出部としてのＵ相電流検出部、６８ａ…駆動電流検出波形としてのＵ相電流信号、６９…電流検出部としてのＶ相電流検出部、６９ａ…駆動電流検出波形としてのＶ相電流信号、７０…電流検出部としてのＷ相電流検出部、７０ａ…駆動電流検出波形としてのＷ相電流信号、７５ａ…駆動波形としてのＵ相駆動波形、７５ｂ…駆動波形としてのＶ相駆動波形、７５ｃ…駆動波形としてのＷ相駆動波形、７６…通電部としてのＵ相矩形波形成部、７７…通電部としてのＶ相矩形波形成部、７８…通電部としてのＷ相矩形波形成部、７９…通電部としてのＵ相通電部、８０…通電部としてのＶ相通電部、８１…通電部としてのＷ相通電部、８７…モーター制御装置としてのモーター制御部、９１…ロボット、９３…モーター制御装置としての制御部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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