(57)【要約】  摩擦が大きい場合や負荷が重い場合でも磁極位置推定することができ、また、モータコギングトルクや外乱の影響を受けないモータ制御装置と磁極位置推定方法を提供する。  磁極位置推定部（９）を備えたモータ制御装置において、磁極位置推定部は、１０゜単位の大まかな第１推定磁極位置を生成する低精度磁極位置推定部（２２）と、第１推定磁極位置を生成後１゜単位の精密な第２推定磁極位置を生成する高精度磁極位置推定部（２３）と、第１推定磁極位置か第２推定磁極位置かを選択する推定磁極位置選択部（２４）と、磁極位置推定用速度指令を生成する速度指令自動生成部（２１）と、を備えた。
2009048066.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁極検出機能を持たないエンコーダで検出した同期モータの回転角を電源を投入した位置を基準として電気角に変換する電気角演算部と、前記電気角を使用して磁極位置を推定し推定磁極位置を生成する磁極位置推定部と、前記回転角を回転速度に変換する速度演算部と、前記回転速度と速度指令に基づいてｄ、ｑ軸電流指令を生成する速度制御部と、前記同期モータの３相電流を検出する電流検出部と、前記３相電流をｄ、ｑ軸電流に変換する３相／２相変換部と、前記ｄ、ｑ軸電流と前記ｄ、ｑ軸電流指令に基づいてｄ、ｑ軸電圧指令を生成する電流制御部と、前記ｄ、ｑ軸電圧指令をＵ、Ｖ、Ｗ相電圧指令に変換する２相／３相変換部と、前記Ｕ、Ｖ、Ｗ相電圧指令をパルス幅変調して電力増幅し前記同期モータを駆動するＰＷＭ電力変換部と、を備えたモータ制御装置において、
前記磁極位置推定部は、１０゜単位の大まかな第１推定磁極位置を生成する低精度磁極位置推定部と、第１推定磁極位置を生成後１゜単位の精密な第２推定磁極位置を生成する高精度磁極位置推定部と、前記第１推定磁極位置か前記第２推定磁極位置かを選択する推定磁極位置選択部と、磁極位置推定用速度指令を生成する速度指令自動生成部と、を備え、
前記磁極位置推定用速度指令か通常速度指令かを選択する速度指令選択部とを備えることを特徴とするモータ制御装置。
【請求項２】
前記低精度磁極位置推定部は、モータの電気角３６０゜を４以上の整数ｎを用いてｎ分割し、それぞれの電気角領域の中心を磁極位置０゜に設定し、自動生成した速度指令で動作をさせ、前記速度指令と反対方向に回転（以後逆走と呼ぶ）した電気角領域の分布から第１推定磁極位置を生成することを特徴とする請求項１記載のモータ制御装置。
【請求項３】
前記低精度磁極位置推定部は、逆走した電気角領域の分布の中心位置を第１推定磁極位置としたことを特徴とする請求項１記載のモータ制御装置。
【請求項４】
前記速度指令自動生成部は、逆走と判定した場合、速度指令をただちにゼロにし、前記低精度磁極位置推定部は、現在の磁極位置に１８０°を加算することを特徴とする請求項１記載のモータ制御装置。
【請求項５】
前記低精度磁極位置推定部は、逆走回数があらかじめ設定した所定範囲外の場合、速度制御ゲインを所定量上げて磁極位置推定を行うことを特徴とする請求項１記載のモータ制御装置。
【請求項６】
前記高精度磁極位置推定部は、第１推定磁極位置に４５゜を加算した磁極位置にて磁極位置推定用速度指令で動作させた時のｑ軸電流指令最大値の第１ｑ軸電流最大値と、第１推定磁極位置から４５゜減算したのｑ軸電流指令最大値の第２ｑ軸電流最大値とを比較し、第１ｑ軸電流最大値＞第２ｑ軸電流最大値の場合は、所定角度を第１推定磁極位置から減算し、第１ｑ軸電流最大値＜第２ｑ軸電流最大値の場合は、所定角度加算して第２推定磁極位置とし、これ以後第１推定磁極位置の代わりに第２推定磁極位置から所定角度を加減算して第１ｑ軸電流最大値と第２ｑ軸電流最大値との差が所定値以下になるまで繰り返し、第２推定磁極位置を生成することを特徴とする請求項１記載のモータ制御装置。
【請求項７】
前記高精度磁極位置推定の終了判定を、第１ｑ軸電流最大値と第２ｑ軸電流最大値との差が所定値以下とする代わりに、繰り返し回数で判定し、繰り返し回数が設定可能な１以上の整数ｍを用いてｍ回目の場合、所定角度の１／２ｍを加減算して第２推定磁極位置を生成することを特徴とする請求項６記載のモータ制御装置。
【請求項８】
前記高精度磁極位置推定部は、第１推定磁極位置に設定可能なα゜を加算した磁極位置を使用し磁極位置推定用速度指令で動作させた時のｑ軸電流指令最大値の第１ｑ軸電流最大値をＩｑｍ１、第１推定磁極位置からα゜減算した時のｑ軸電流指令最大値の第２ｑ軸電流最大値をＩｑｍ２として、第２推定磁極位置は第１推定磁極位置に（３６０／２π）・ｔａｎ−１（（Ｉｑｍ２−Ｉｑｍ１）／（（Ｉｑｍ１＋Ｉｑｍ２）・ｔａｎ（α）））度を加算して生成することを特徴とする請求項１記載のモータ制御装置。
【請求項９】
前記α°は４５°であることを特徴とする請求項８記載のモータ制御装置。
【請求項１０】
磁極検出機能を持たないエンコーダで検出した同期モータの回転角を電源を投入した位置を基準として電気角に変換する電気角演算部と、前記電気角を使用して磁極位置を推定し推定磁極位置を生成する磁極位置推定部と、前記回転角を回転速度に変換する速度演算部と、前記回転速度と速度指令に基づいてｄ、ｑ軸電流指令を生成する速度制御部と、前記同期モータの３相電流を検出する電流検出部と、前記３相電流をｄ、ｑ軸電流に変換する３相／２相変換部と、前記ｄ、ｑ軸電流とｄ、ｑ軸電流指令に基づいてｄ、ｑ軸電圧指令を生成する電流制御部と、前記ｄ、ｑ軸電圧指令をＵ、Ｖ、Ｗ相電圧指令に変換する２相／３相変換部と、前記Ｕ、Ｖ、Ｗ相電圧指令をパルス幅変調して電力増幅し前記同期モータを駆動するＰＷＭ電力変換部と、を備えたモータ制御装置の磁極位置推定方法において、
１０゜単位の大まかな第１推定磁極位置を生成するステップＳ１と、
第１推定磁極位置を生成後、１゜単位の精密な第２推定磁極位置を生成するステップＳ２と、
を備えることを特徴とするモータ制御装置の磁極位置推定方法。
【請求項１１】
前記ステップＳ１は、
モータの電気角３６０゜を４以上の整数ｎを用いてｎ分割するステップと、
それぞれの電気角領域の中心を磁極位置０゜に設定するステップと、
自動生成した速度指令で動作をさせるステップと、
逆走した電気角領域の分布からから第１推定磁極位置を生成するステップと、
を備えることを特徴とする請求項１０記載のモータ制御装置の磁極位置推定方法。
【請求項１２】
前記ステップＳ２は、
第１推定磁極位置に４５゜を加算した磁極位置にて磁極位置推定用速度指令で動作させｑ軸電流指令最大値を第１ｑ軸電流最大値とするステップと、
第１推定磁極位置から４５゜減算した時のｑ軸電流指令最大値を第２ｑ軸電流最大値とするステップと、
第１ｑ軸電流最大値＞第２ｑ軸電流最大値の場合は、所定角度を第１推定磁極位置から減算し、第１ｑ軸電流最大値＜第２ｑ軸電流最大値の場合は、所定角度加算して第２推定磁極位置とするステップと、
を備え、以後第１推定磁極位置の代わりに第２推定磁極位置から所定角度を加減算して第１ｑ軸電流最大値と第２ｑ軸電流最大値との差が所定値以下になるまで繰り返し、第２推定磁極位置を生成することを特徴とする請求項１０記載のモータ制御装置の磁極位置推定方法。
【請求項１３】
前記ステップＳ２は、その終了判定を、第１ｑ軸電流最大値と第２ｑ軸電流最大値との差が所定値以下とする代わりに、繰り返し回数で判定し、繰り返し回数が設定可能な１以上の整数ｍを用いてｍ回目の場合、所定角度の２ｍ分の１を加減算して第２推定磁極位置を生成することを特徴とする請求項１０記載のモータ制御装置の磁極位置推定方法。
【請求項１４】
前記ステップＳ２は、第１推定磁極位置に設定可能なα゜を加算した磁極位置を使用し磁極位置推定用速度指令で動作させた時のｑ軸電流指令最大値の第１ｑ軸電流最大値をＩｑｍ１、とするステップと、第１推定磁極位置からα゜減算した時のｑ軸電流指令最大値の第２ｑ軸電流最大値をＩｑｍ２とするステップと、第２推定磁極位置は第１推定磁極位置に（３６０／２π）・ｔａｎ−１（（Ｉｑｍ２−Ｉｑｍ１）／（（Ｉｑｍ１＋Ｉｑｍ２）・ｔａｎ（α）））度を加算して生成するステップと、を備えることを特徴とする請求項１０記載のモータ制御装置の磁極位置推定方法。
【請求項１５】
前記α°は４５°であることを特徴とする請求項１４記載のモータ制御装置の磁極位置推定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁極検出機能を持たないエンコーダを使用して磁極位置を推定する磁極位置推定方法と、それを使用したモータ制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の磁極位置推定方法は、ｎ分割した位相に電流を印加し、そのときの移動方向（＋、０、−）を判定し、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２分割した位相に再度電流を印加する。そのときの移動方向を判定することを数回繰り返し、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し、それを基準にして電流位相を決定するものがある。（例えば、特許文献１）
【特許文献１】特開２００６−２９６０２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来の特許文献１の磁極位置推定方法は、摩擦が大きい場合や負荷が重い場合など電流を印加しても全くモータが動かないことがあり、磁極位置推定ができないという問題点があった。また、発生電磁力が零となる位相を探しているので、モータコギングトルクや外乱が大きい場合その影響を受け、磁極位置推定精度が悪化するという問題点があった。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、摩擦が大きい場合や負荷が重い場合でも磁極位置推定することができ、また、モータコギングトルクや外乱の影響を受けないモータ制御装置と磁極位置推定方法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】
【０００４】
上記問題を解決するため、本発明は、次のように構成したものである。
請求項１記載の発明は、磁極検出機能を持たないエンコーダで検出した同期モータの回転角を電源を投入した位置を基準として電気角に変換する電気角演算部と、前記電気角を使用して磁極位置を推定し推定磁極位置を生成する磁極位置推定部と、前記回転角を回転速度に変換する速度演算部と、前記回転速度と速度指令に基づいてｄ、ｑ軸電流指令を生成する速度制御部と、前記同期モータの３相電流を検出する電流検出部と、前記３相電流をｄ、ｑ軸電流に変換する３相／２相変換部と、前記ｄ、ｑ軸電流と前記ｄ、ｑ軸電流指令に基づいてｄ、ｑ軸電圧指令を生成する電流制御部と、前記ｄ、ｑ軸電圧指令をＵ、Ｖ、Ｗ相電圧指令に変換する２相／３相変換部と、前記Ｕ、Ｖ、Ｗ相電圧指令をパルス幅変調して電力増幅し前記同期モータを駆動するＰＷＭ電力変換部と、を備えたモータ制御装置において、前記磁極位置推定部は、１０゜単位の大まかな第１推定磁極位置を生成する低精度磁極位置推定部と、第１推定磁極位置を生成後１゜単位の精密な第２推定磁極位置を生成する高精度磁極位置推定部と、前記第１推定磁極位置か前記第２推定磁極位置かを選択する推定磁極位置選択部と、磁極位置推定用速度指令を生成する速度指令自動生成部と、を備え、前記磁極位置推定用速度指令か通常速度指令かを選択する速度指令選択部を備えることを特徴とするものである。【０００５】
請求項２記載の発明は、請求項１記載のモータ制御装置において、前記低精度磁極位置推定部は、モータの電気角３６０゜を４以上の整数ｎを用いてｎ分割し、それぞれの電気角領域の中心を磁極位置０゜に設定し、自動生成した速度指令で動作をさせ、前記速度指令と反対方向に回転（以後逆走と呼ぶ）した電気角領域の分布から第１推定磁極位置を生成することを特徴とするものである。
請求項３記載の発明は、請求項１記載のモータ制御装置において、前記低精度磁極位置推定部は、逆走した電気角領域分布の中心位置を第１推定磁極位置としたことを特徴とするものである。
請求項４記載の発明は、請求項１記載のモータ制御装置において、前記速度指令自動生成部は、逆走と判定した場合、速度指令をただちにゼロにし、前記低精度磁極位置推定部は、現在の磁極位置に１８０°を加算することを特徴とするものである。
請求項５記載の発明は、請求項１記載のモータ制御装置において、前記低精度磁極位置推定部は、逆走回数があらかじめ設定した所定範囲外の場合、速度制御ゲインを所定量上げて磁極位置推定を行うことを特徴とするものである。
請求項６記載の発明は、請求項１記載のモータ制御装置において、前記高精度磁極位置推定部は、第１推定磁極位置に４５゜を加算した磁極位置にて磁極位置推定用速度指令で動作させた時のｑ軸電流指令最大値の第１ｑ軸電流最大値と、第１推定磁極位置から４５゜減算した時のｑ軸電流指令最大値の第２ｑ軸電流最大値とを比較し、第１ｑ軸電流最大値＞第２ｑ軸電流最大値の場合は、所定角度を第１推定磁極位置から減算し、第１ｑ軸電流最大値＜第２ｑ軸電流最大値の場合は、所定角度加算して第２推定磁極位置とし、これ以後第１推定磁極位置の代わりに第２推定磁極位置から所定角度を加減算して第１ｑ軸電流最大値と第２ｑ軸電流最大値との差が所定値以下になるまで繰り返し、第２推定磁極位置を生成することを特徴とするものである。
請求項７記載の発明は、請求項６記載のモータ制御装置において、前記高精度磁極位置推定の終了判定を、第１ｑ軸電流最大値と第２ｑ軸電流最大値との差が所定値以下とする代わりに、繰り返し回数で判定し、繰り返し回数が設定可能な１以上の整数ｍを用いてｍ回目の場合、所定角度の２ｍ分の１を加減算して第２推定磁極位置を生成することを特徴とするものである。
請求項８記載の発明は、請求項１記載のモータ制御装置において、前記高精度磁極位置推定部は、第１推定磁極位置にα゜を加算した磁極位置を使用し磁極位置推定用速度指令で動作させた時のｑ軸電流指令最大値の第１ｑ軸電流最大値をＩｑｍ１、第１推定磁極位置からα゜減算した時のｑ軸電流指令最大値の第２ｑ軸電流最大値をＩｑｍ２として、第２推定磁極位置は第１推定磁極位置に（３６０／２π）・ｔａｎ−１（（Ｉｑｍ２−Ｉｑｍ１）／（（Ｉｑｍ１＋Ｉｑｍ２）・ｔａｎ（α）））度を加算して生成することを特徴とするものである。
請求項９記載の発明は、請求項８記載のモータ制御装置において、前記α°は４５°であることを特徴とするものである。【０００６】
請求項１０記載の発明は、磁極検出機能を持たないエンコーダで検出した同期モータの回転角を電源を投入した位置を基準として電気角に変換する電気角演算部と、前記電気角を使用して磁極位置を推定し推定磁極位置を生成する磁極位置推定部と、前記回転角を回転速度に変換する速度演算部と、前記回転速度と速度指令に基づいてｄ、ｑ軸電流指令を生成する速度制御部と、前記同期モータの３相電流を検出する電流検出部と、前記３相電流をｄ、ｑ軸電流に変換する３相／２相変換部と、前記ｄ、ｑ軸電流とｄ、ｑ軸電流指令に基づいてｄ、ｑ軸電圧指令を生成する電流制御部と、前記ｄ、ｑ軸電圧指令をＵ、Ｖ、Ｗ相電圧指令に変換する２相／３相変換部と、前記Ｕ、Ｖ、Ｗ相電圧指令をパルス幅変調して電力増幅し前記同期モータを駆動するＰＷＭ電力変換部と、を備えたモータ制御装置の磁極位置推定方法において、１０°単位の大まかな第１推定磁極位置を生成するステップＳ１と、第１推定磁極位置を生成後、１゜度単位の精密な第２推定磁極位置を生成するステップＳ２と、を備えることを特徴とするものである。【０００７】
請求項１１記載の発明は、請求項１０記載のモータ制御装置の磁極位置推定方法において、前記ステップＳ１は、モータの電気角３６０゜を４以上の整数ｎを用いてｎ分割するステップと、それぞれの電気角領域の中心を磁極位置０゜に設定するステップと、自動生成した速度指令で動作をさせるステップと、逆走した電気角領域の分布からから第１推定磁極位置を生成するステップと、を備えることを特徴とするものである。
請求項１２記載の発明は、請求項１０記載のモータ制御装置の磁極位置推定方法において、前記ステップＳ２は、第１推定磁極位置に４５゜を加算した磁極位置にて磁極位置推定用速度指令で動作させｑ軸電流指令最大値を第１ｑ軸電流最大値とするステップと、第１推定磁極位置から４５゜減算した時のｑ軸電流指令最大値を第２ｑ軸電流最大値とするステップと、第１ｑ軸電流最大値＞第２ｑ軸電流最大値の場合は、所定角度を第１推定磁極位置から減算し、第１ｑ軸電流最大値＜第２ｑ軸電流最大値の場合は、所定角度加算して第２推定磁極位置とするステップと、を備え、以後第１推定磁極位置の代わりに第２推定磁極位置から所定角度を加減算して第１ｑ軸電流最大値と第２ｑ軸電流最大値との差が所定値以下になるまで繰り返し、第２推定磁極位置を生成することを特徴とするものである。
請求項１３記載の発明は、請求項１０記載のモータ制御装置の磁極位置推定方法において、前記ステップＳ２は、その終了判定を、第１ｑ軸電流最大値と第２ｑ軸電流最大値との差が所定値以下とする代わりに、繰り返し回数で判定し、繰り返し回数が設定可能な１以上の整数ｍを用いてｍ回目の場合、所定角度の２ｍ分の１を加減算して第２推定磁極位置を生成することを特徴とするものである。
請求項１４記載の発明は、請求項１０記載のモータ制御装置の磁極位置推定方法において、前記ステップＳ２は、第１推定磁極位置にα゜を加算した磁極位置を使用し磁極位置推定用速度指令で動作させた時のｑ軸電流指令最大値の第１ｑ軸電流最大値をＩｑｍ１、とするステップと、第１推定磁極位置からα゜減算した時のｑ軸電流指令最大値の第２ｑ軸電流最大値をＩｑｍ２とするステップと、第２推定磁極位置は第１推定磁極位置に（３６０／２π）・ｔａｎ−１（（Ｉｑｍ２−Ｉｑｍ１）／（（Ｉｑｍ１＋Ｉｑｍ２）・ｔａｎ（α）））度を加算して生成するステップと、を備えることを特徴とするものである。
請求項１５記載の発明は、請求項１４記載のモータ制御装置の磁極位置推定方法において、前記α°は４５°であることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によると、摩擦が大きい場合や負荷が重い場合でも磁極位置推定することができる。また、モータコギングトルクや外乱の影響を受けない磁極位置推定方法とそれを使用したモータ制御装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明のモータ制御装置の構成を示すブロック図
【図２】本発明の磁極位置推定部の構成を示すブロック図
【図３】本発明の磁極位置推定方法で使用する速度指令を示す図
【図４】本発明の磁極位置推定方法の低精度磁極位置推定ステップＳ１の動作を示すフローチャート
【図５】本発明の磁極位置推定方法の高精度磁極位置推定ステップＳ２の原理を示す図
【図６】本発明の磁極位置推定方法のステップＳ２の原理を示す図
【図７】本発明の磁極位置推定方法のステップＳ２の動作を示すフローチャート
【符号の説明】
【００１０】
１  速度制御部
２  電流制御部
３  ２相／３相変換部
４  ＰＷＭ電力変換部
５  電流検出部
６  ３相／２相変換部
７  電気角演算部
８  速度演算部
９  磁極位置推定部
１０  速度指令選択部
１１  同期モータ
１２  エンコーダ
２１  速度指令自動生成部
２２  低精度磁極位置推定部
２３  高精度磁極位置推定部
２４  推定磁極位置選択部
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下に、本発明の磁極位置推定装置とその推定方法の具体的実施例について、図に基づいて説明する。
【実施例１】
【００１２】
図１は、本発明の構成を示すブロック図である。図において、１は速度制御部、２は電流制御部、３は２相／３相変換部、４はＰＷＭ電力変換部、５は電流検出部である。６は３相／２相変換部、７は電気角演算部、８は速度演算部、９は磁極位置推定部、１０は速度指令選択部である。また、１１は同期モータ、１２はエンコーダである。【００１３】
次に動作について説明する。速度制御部１は速度指令ω＊と回転速度ωの速度偏差に基づいてｄ軸電流指令Ｉｄ＊とｑ軸電流指令Ｉｑ＊を生成する。電流制御部２はｄ軸電流指令Ｉｄ＊とｄ軸電流Ｉｄに基づいてｄ軸電圧指令Ｖｄ＊を生成するとともにｑ軸電流指令Ｉｑ＊とｑ軸電流Ｉｑに基づいてｑ軸電圧指令Ｖｑ＊を生成する。２相／３相変換部３はｄｑ軸電圧指令のｄ軸電圧指令Ｖｄ＊とｑ軸電圧指令Ｖｑ＊と電気角θｅに基づいて３相電圧指令のＵ相電圧指令Ｖｕ＊、Ｖ相電圧指令Ｖｖ＊、Ｗ相電圧指令Ｖｗ＊を生成する。ＰＷＭ電力変換部４は３相電圧指令をＰＷＭ信号にするとともに電力増幅をして同期モータ１１を駆動する。磁極検出機能を持たないエンコ−タ１２はモータ１１の位置を検出してモータ位置を生成する。電気角演算部７は電源投入時のモータ位置を基準にして電気角θｅを生成する。速度演算部８はモータ位置の時間差分をとりモータ速度を生成する。【００１４】
次に本発明の磁極位置推定部の動作について説明する。図２は磁極位置推定部９の構成を示すブロック図である。図において、２１は速度指令自動生成部、２２は低精度磁極位置推定部、２３は高精度磁極位置推定部、２４は推定磁極位置選択部である。速度指令自動生成部２１は磁極位置推定中、速度指令磁極位置推定用速度指令を自動生成する。速度指令選択部１０は磁極位置推定用速度指令を選択し速度制御部１に入力する。速度制御部１は磁極位置推定用速度指令とモータ速度に基づいて速度制御を行う。低精度磁極位置推定部２２は速度演算部９からの速度情報で正常に動作したか逆走したかを判定し、第１推定磁極位置θｅｓ１を生成する。高精度磁極位置推定部２３は速度指令で動作中のｑ軸電流指令Ｉｑ＊またはｑ軸電流Ｉｑから第２推定磁極位置θｅｓ２生成する。推定磁極位置選択部は第１推定磁極位置に代わり第２推定磁極位置を選択する。【００１５】
次に、本発明で使用する速度指令について説明する。
図３は、本発明で使用する速度指令である。同じ位置に戻ってくるように正負で１組としている。また、図中の最高速度、加減速時間、一定速時間、停止時間は自由に選ぶことができる。【００１６】
次に、本発明の磁極位置推定方法の低精度磁極位置推定ステップＳ１について説明する。
図４は、ステップＳ１のフローチャートを示している。
ステップＳ１０１でまず、磁極位置を０°に設定し、ステップＳ１０２へ進む。ステップＳ１０２では、図３の速度指令で、動作を確認する。正常な方向に回転すればステップＳ１０３へ進む。逆走した場合は、ステップＳ１０４へ進む。次にステップＳ１０３で磁極位置を次の領域へ移すため、現在の磁極位置に３６０゜／ｎを加算し、ステップＳ１０８へ進む。ステップＳ１０４では速度指令をゼロにしステップＳ１０５へ進む。ステップＳ１０５で現在の磁極位置に１８０゜を加算し、ステップＳ１０６へ進む。ステップＳ１０６では逆走したときの磁極位置（現在の磁極位置−１８０゜）を保存し、ステップＳ１０７へ進む。ステップＳ１０７では磁極位置を次の領域へ移すため、現在の磁極位置に（−１８０゜＋３６０゜／ｎ）を加算し、ステップＳ１０８へ進む。ステップＳ１０８ではｎ回（全領域）終了か確認し、ｎ回終了していれば、ステップＳ１０９へ進み、終了していなければステップＳ１０２へ戻る。ステップＳ１０９で逆走回数を確認し、あらかじめ設定した１以上ｂ以下の整数ａとしてａ回以上であれば、ステップＳ１１０へ進みａ回より少なければステップＳ１１２へ進む。ステップＳ１１０では逆走回数を確認し、ａ以上ｎ以下の整数ｂとしてｂ回以下であればステップＳ１１１へ進み、ｂ回より多ければステップＳ１１２へ進む。ステップＳ１１１では逆走磁極位置関係を確認し、磁極位置関係が正常であればステップＳ１１５へ進み、異常であればステップＳ１１２へ進む。ステップＳ１１２では速度ループゲインを上げてステップＳ１１３へ進む。ステップＳ１１３では逆走回数および逆走磁極位置をクリアしステップＳ１１４へ進む。ステップＳ１１４では磁極位置を０゜にしステップＳ１０２へ進む。ステップＳ１１５では逆走した磁極位置の平均値を計算しステップＳ１１６へ進む。ステップＳ１１６では逆走極位置平均値に１８０゜加算した値をステップ１の推定磁極位置とする。【００１７】
次に、本発明の磁極位置推定方法の高精度磁極位置推定ステップ２について説明する。
図５および図６は、高精度磁極位置推定を行うステップＳ２の原理を示している。
ステップＳ２ではまず、図５に示すようにステップＳ１で推定した第１推定磁極位置に４５゜を加算し、図３の速度指令で動作させた時に必要なｑ軸電流指令をＩｑ＊１ｄａｔａとする。次に、図６に示すようにステップＳ１で推定した磁極位置から４５゜を減算する。図３の速度指令で動作させた時に必要なｑ軸電流指令をＩｑ＊２ｄａｔａとすると、磁極位置ずれ角θｅｒｒは次式で計算できる。
θｅｒｒ  ＝  ｔａｎ−１（Ｉｑ＊２ｄａｔａ／Ｉｑ＊１ｄａｔａ）−π／４      （１）【００１８】
しかし、Ｉｑ＊１ｄａｔａとＩｑ＊２ｄａｔａの比が大きい場合、速度ループゲインの大きさや摩擦、負荷の重さ、モータコギングトルクなどによっては理想通りの比にはならないことがある。よって、（１）式で一回で磁極位置の修正を行うのではなく、Ｉｑ＊１ｄａｔａとＩ＊２ｄａｔａの大小から修正を行う方向を決定する。次に、第１推定磁極位置を所定角度だけ修正し第２推定磁極位置とする。次に第２推定位置に所定角度θａだけ修正し新たな第２推定磁極位置とする。これを繰り返し行う。修正する角度は繰り返す毎に半分にする。すなわち、１回目はθａ、２回目はθａ／２、３回目はθａ／４、・・・・、ｍ回目はθ／２ｍとする。【００１９】
図７にステップＳ２のフローチャートを示す。ステップＳ２０１で磁極位置にステップＳ１で推定した第１推定磁極位置を設定しステップＳ２０２へ進む。ステップＳ２０２では磁極位置修正角度に設定可能なθａを設定しステップＳ２０３へ進む。ステップＳ２０３では磁極位置に４５゜を加算して図２の速度指令でモータを動作させステップＳ２０４へ進む。ステップＳ２０４では、図２の速度指令の正側動作時のｑ軸電流指令値Ｉｑ＊１ｄａｔａを保存しステップＳ２０５へ進む。ｑ軸電流指令値は正側の平均値、最大値、負側動作時のｑ軸電流指令値のいずれでも良い。ステップＳ２０５では磁極位置から９０゜を減算して、図２の速度指令でモータを動作させ、ステップＳ２０６へ進む。ステップＳ２０６では図２の速度指令の正側動作時のｑ軸電流指令値Ｉｑ＊２ｄａｔａを保存すしステップＳ２０７へ進む。ｑ軸電流指令値は正側の平均値、最大値、負側動作時のｑ軸電流指令値のいずれでも良い。ステップＳ２０７では磁極位置修正回数を確認し、ｍ回であればステップＳ２１２へ、ｍ回でなければステップＳ２０８へ進む。ステップＳ２０８ではＩｑ＊１ｄａｔａとＩｑ＊２ｄａｔａの大きさを比べ、Ｉｑ＊１ｄａｔａがＩｑ＊２ｄａｔａ以下であればステップＳ２０９へ進み、Ｉｑ＊１ｄａｔａがＩ＊２ｄａｔａより大きければステップ（Ｓ２１０へ進む。ステップＳ２０９では磁極位置に（９０゜＋磁極位置修正角度）を加算しステップＳ２１１へ進む。ステップＳ２１０では磁極位置に（９０゜−磁極位置修正角度）を加算しステップＳ２１１へ進む。ステップＳ２１１では磁極位置修正角度を半分にしステップＳ２０４へ進む。ステップＳ２１２では磁極位置にｔａｎ−１（Ｉｑ＊２ｄａｔａ／Ｉｑ＊１ｄａｔａ）を加算しステップＳ２１３へ進む。ステップＳ２１３では現在の磁極位置を第２推定磁極位置の最終値とする。【００２０】
高精度磁極位置推定部の別法として、第１推定磁極位置に設定可能なα゜を加算した磁極位置を使用し磁極位置推定用速度指令で動作させた時のｑ軸電流指令最大値の第１ｑ軸電流最大値をＩｑｍ１とする。また、第１推定磁極位置からα゜減算した時のｑ軸電流指令最大値の第２ｑ軸電流最大値をＩｑｍ２とする。次に、第２推定磁極位置は第１推定磁極位置に（３６０／２π）・ｔａｎ−１（（Ｉｑｍ２−Ｉｑｍ１）／（（Ｉｑｍ１＋Ｉｑｍ２）・ｔａｎ（α）））度を加算して第２推定磁極位置の最終値とする。これは、真の磁極位置と推定磁極位置との磁極位置ずれ角θｅｒｒに対して発生トルクがｃｏｓ（θｅｒｒ）に減少することを利用したものである。θｅｒｒからさらに±α°だけずらしたとき、必要トルクＴｑを発生するために必要なｑ軸電流が、Ｔｑ＝Ｉｑｍ１＊ｃｏｓ（θｅｒｒ＋α）＊Ｋｔ＝Ｉｑｍ２＊ｃｏｓ（θｅｒｒ−α）＊Ｋｔになる。ここでＫｔはトルク定数である。α＝４５°とすればｔａｎ（α）＝１になるのでθｅｒｒを求める演算が簡単になる。
【産業上の利用可能性】
【００２１】
本発明は回転形の同期モータの例で述べたが、リニアモータに対しても同様に有効である。
【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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【国際調査報告】
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