(57)【要約】【課題】  モータドライブ装置の移動子の位置情報の再現性を維持しつつ、速度リップルを低減することができるモータドライブ制御装置、モータドライブ制御方法を提供する。【解決手段】  モータドライブ装置における移動子より出力される位相のずれた２つの正弦波状信号に基づくリサージュ曲線に近似する楕円を示す楕円パラメータを算出する楕円算出部と、前記楕円パラメータにより示される楕円が真円となるように前記２つの正弦波状信号を補正する補正部と、前記補正された２つの正弦波状信号に基づくリサージュ曲線を前記移動子の移動速度を示す速度情報に変換する変換部と、前記速度情報とに基づいて、前記モータドライブ装置を制御する制御部とを有する。【選択図】図４
2011125073.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータドライブ装置における移動子より出力される位相のずれた２つの正弦波状信号に基づくリサージュ曲線に近似する楕円を示す楕円パラメータを算出する楕円算出部と、
前記楕円パラメータにより示される楕円が真円となるように前記２つの正弦波状信号を補正する補正部と、
前記補正された２つの正弦波状信号に基づくリサージュ曲線を前記移動子の移動速度を示す速度情報に変換する変換部と、
前記速度情報とに基づいて、前記モータドライブ装置を制御する制御部と
を備えるモータドライブ制御装置。
【請求項２】
前記モータドライブ装置は、平面モータであることを特徴とする請求項１に記載のモータドライブ制御装置。
【請求項３】
モータドライブ装置における移動子より出力される位相のずれた２つの正弦波状信号に基づくリサージュ曲線に近似する楕円を示す楕円パラメータを算出し、前記楕円パラメータにより示される楕円が真円となるように前記２つの正弦波状信号を補正し、補正した２つの正弦波状信号に基づくリサージュ曲線を前記移動子の移動速度を示す速度情報に変換し、前記速度情報とに基づいて、前記モータドライブ装置を制御するモータドライブ制御方法。
【請求項４】
前記モータドライブ装置は、平面モータであることを特徴とする請求項３に記載のモータドライブ制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータドライブ装置の制御技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、固定子と移動子を有するモータドライブ装置において、移動子の位置情報を検出する技術として、レゾルバより得られるＳＩＮ信号とＣＯＳ信号を用いる技術が知られている。この技術において、位置信号の精度は、ＳＩＮ信号及びＣＯＳ信号に基づくリサージュの真円に対する近似度に依存する。従って、移動子の位置及び速度精度は、レゾルバより得られるＳＩＮ信号及びＣＯＳ信号に正弦と余弦の関係が保たれること、また、これらの信号が波形として安定していることに依存する。
【０００３】
上述した位置情報は、平面モータに適用した場合、特にその精度の維持が困難となる。ここで、平面モータについて説明する。図１２は、従来の平面モータを示す図である。図１２に示すように、平面モータ９は、固定子としてのプラテン９１と移動子としてのスライダ９２を備える。スライダ９２は複数の磁極を有し、プラテン９１、スライダ９２の複数の磁極のそれぞれは、スライダ９２の移動方向に対して直角方向に溝と歯を有する。この平面モータ９において、ある歯から隣の歯までの距離、つまり歯と隣り合う溝との間隔を合わせた距離をピッチと呼び、プラテン９１の歯からスライダ９２の歯までの距離をギャップと呼ぶ。このような平面モータ９において、プラテン９１の歯のピッチは、加工精度、面の粗さ、そりなどに依存する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１１２８６２号公報
【特許文献２】特開２００６−１１２８５９号公報
【特許文献３】特開２００６−９０７４１号公報
【特許文献４】特開２００６−９０７３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
以上のことから、プラテン９１の歯のピッチが場所によって異なる場合、レゾルバからの信号はその影響を受けてしまうという問題が生じる。スライダ９２の制御は、レゾルバからの信号に基づいてなされているため、プラテン９１上のスライダ９２の位置によっては、リサージュが楕円性質や高調波を含む波形になる。このことは、位置情報に基づく速度情報におけるリップル（速度リップル）が生じることを意味する。また、上述した速度リップルを低減させるためにリアルタイムに位置情報に補正をかける場合、位置情報の再現性が低減するという問題がある。これはスライダ９２が静止する直前の動作方向により補正値が異なることに起因する。
【０００６】
本発明は上述した問題点を解決するためになされたものであり、モータドライブ装置の移動子の位置情報の再現性を維持しつつ、速度リップルを低減することができるモータドライブ制御装置、モータドライブ制御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】
【０００７】
上述した課題を解決するため、本発明の一態様は、モータドライブ装置における移動子より出力される位相のずれた２つの正弦波状信号に基づくリサージュ曲線に近似する楕円を示す楕円パラメータを算出する楕円算出部と、前記楕円パラメータにより示される楕円
が真円となるように前記２つの正弦波状信号を補正する補正部と、前記補正された２つの正弦波状信号に基づくリサージュ曲線を前記移動子の移動速度を示す速度情報に変換する変換部と、前記速度情報とに基づいて、前記モータドライブ装置を制御する制御部とを備える。
【０００８】
また、本発明の他の一態様は、モータドライブ装置における移動子より出力される位相のずれた２つの正弦波状信号に基づくリサージュ曲線に近似する楕円を示す楕円パラメータを算出し、前記楕円パラメータにより示される楕円が真円となるように前記２つの正弦波状信号を補正し、補正した２つの正弦波状信号に基づくリサージュ曲線を前記移動子の移動速度を示す速度情報に変換し、前記速度情報とに基づいて、前記モータドライブ装置を制御する。
【発明の効果】
【０００９】
モータドライブ装置の移動子の位置情報の再現性を維持しつつ、速度リップルを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施の形態に係るモータドライブシステムを示す図である。
【図２】スライダの構成を示す図である。
【図３】制御装置のハードウェア構成を示す図である。
【図４】制御装置の機能構成を示す図である。
【図５】制御装置の動作を示すフローチャートである。
【図６】リサージュ曲線を示す図である。
【図７】楕円近似式を示す図である。
【図８】展開された楕円近似式を示す図である。
【図９】未知数Ａ〜Ｅを求めるための行列を示す図である。
【図１０】変位信号を示す図である。
【図１１】変位信号の式を示す図である。
【図１２】従来の平面モータを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態を、図を用いて説明する。
【００１２】
まず、本実施の形態に係るモータドライブシステムの構成について説明する。図１は、本実施の形態に係るモータドライブシステムの構成を示す図である。
【００１３】
図１に示すように、本実施の形態に係るモータドライブシステム１は、モータドライブ装置としての平面モータ２、この平面モータ２に接続され、平面モータ２を制御する制御装置３（モータドライブ制御装置）を備える。平面モータ２は、固定子としてのプラテン２１、移動子としてのスライダ２２を備える。
【００１４】
次に、スライダの構成について説明する。図２は、スライダの構成を示す図である。
【００１５】
図２に示すように、スライダ２２は、コイルが巻かれた複数の突極２２１と、エンコーダとしてのレゾルバ２２２を備える。レゾルバ２２２は、突極２２１のコイルをＳＩＮ相及びＣＯＳ相の交流信号で励磁し、これに基づくＳＩＮ信号及びＣＯＳ信号を示す変位情報を制御装置３に対して出力する。また、スライダ２２は、図示しないパワーアンプを備える。このパワーアンプは、制御装置３から送出される制御情報に基づく制御信号を増幅し、駆動信号としてスライダ２２に伝える。
【００１６】
次に、制御装置のハードウェア構成及び機能構成について説明する。図３は、本制御装置のハードウェア構成を示す図である。また、図４は、制御装置の機能構成を示す図である。
【００１７】
図３に示すように、制御装置３は、ハードウェアとして、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）３１、メモリ３２、スライダ２２との情報の送受を仲介する外部Ｉ／Ｆ３３を備える。また、図４に示すように、制御装置３は、機能として、変位情報取得部４１、リサージュ演算部４２、補正部４３（楕円算出部、補正部）、速度変換部４４（変換部）、位置変換部４５、制御部４６を備える。これらの機能は、ＣＰＵ３１とメモリ３２とが協働することにより実現されるものとする。
【００１８】
変位情報取得部４１は、外部Ｉ／Ｆ３３を介して、位相のずれた２つの信号としてのＳＩＮ信号及びＣＯＳ信号の実測値を示す変位情報をレゾルバ２２２より取得する。リサージュ演算部４２は、変位情報取得部４１により取得された変位情報に基づいて、リサージュ演算を行う。補正部４３は、リサージュ演算により演算されたリサージュ曲線に近似する楕円に基づいて、ＳＩＮ信号及びＣＯＳ信号の補正を行う。速度変換部４４は、補正部４３により補正されたＳＩＮ信号及びＣＯＳ信号に基づくリサージュ曲線を速度情報に変換する。位置変換部４５は、リサージュ演算により演算されたリサージュ曲線を位置情報に変換する。制御部４６は、外部Ｉ／Ｆ３３を介して、速度変換部４４により変換された速度情報と、位置変換部４５により変換された位置情報とに基づく制御情報を、スライダ２２へ送出する。
【００１９】
次に、制御装置の動作について説明する。図５は、制御装置の動作を示すフローチャートである。また、図６は、リサージュ曲線を示す図である。また、図７は、楕円近似式を示す図である。また、図８は、展開された楕円近似式を示す図である。また、図９は、Ａ〜Ｅを求めるための行列を示す図である。また、図１０は、変位信号を示す図である。また、図１１は、変位信号の式を示す図である。
【００２０】
まず、変位情報取得部４１は、レゾルバ２２２より、変位情報を取得する（Ｓ１０１）。
【００２１】
次に、リサージュ演算部４２は、変位情報取得部４１により取得された変位情報に基づいて、図６に示すようなリサージュ曲線ａｂ’を算出する（Ｓ１０２）。図６において、横軸はＳＩＮ信号出力、縦軸はＣＯＳ信号出力を示す。また、リサージュ曲線ａｂは補正目標とする真円であるリサージュ曲線を示し、リサージュ曲線ａｂ’は変位情報に基づくリサージュ曲線を示す。
【００２２】
次に、位置変換部４５は、リサージュ演算部４２により算出されたリサージュ曲線を、位相、つまり位置情報に変換する（Ｓ１０３）。
【００２３】
次に、補正部４３は、楕円近似式により係数を算出する（Ｓ１０４）。以下、この係数の具体的な算出方法について説明する。まず、図６に示すように、楕円の中心を（Ｘ0，Ｙ0）とし、横軸方向の長さをｃ、縦軸方向の長さをｄ、中心と交差する横軸に対する半時計周り方向の傾きをθとした場合、楕円近似式は図７のようになる。この楕円近似式を展開し、未知数部分を変数Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅに置き換えると、式は図８のようになる。
【００２４】
この式の２乗の和が最小となるようなＡ〜Ｅの値を求めるため、Ａ〜Ｅで偏微分し、Ａ〜Ｅを求めるための行列で表すと、式は図９のようになる。図９に示す式におけるＸ及びＹに変位情報における実測値のそれぞれを代入することで、Ａ〜Ｅを求めることができる。本実施の形態においては、Ａ＝０．５７８８２７、Ｂ＝２．７７７７７８、Ｃ＝−０．
０５７８８、Ｄ＝−０．５５５５６、Ｅ＝−０．９４２０７とする。
【００２５】
次に、補正部４３は、係数に基づいて、リサージュ曲線ａｂ’としての楕円のＯＦＦＳＥＴ（Ｘ0，Ｙ0）、振幅比（ｄ／ｃ）、位相差（θ）を算出する（Ｓ１０５）。本実施の形態においては、ＯＦＦＳＥＴを０．１、位相差を０．１７４５３３、振幅比を０．６とする。この場合、変位信号は、図１０に示すような波形ａ，ｂ’となる。図１０において、ａはＳＩＮ信号、ｂ及びｂ’はＣＯＳ信号を示す。ここで、ａ、ｂは理想的な変位信号を示す。ここで理想的な変位信号とは、リサージュ演算を実行した場合に、図６におけるリサージュ曲線ａｂのような真円となる波形を持つＳＩＮ信号またはＣＯＳ信号を示す。また、ｂ’は本実施の形態におけるＣＯＳ信号を示す。ここで、ｂ’は、プラテン２１の変形、交差等により歪みが生じたＣＯＳ信号とする。なお、説明を容易にするため、本実施の形態に係るＳＩＮ信号には歪みが生じていないものとする。これらは、図１１のような式により示される。
【００２６】
次に、補正部４３は、算出したＯＦＦＳＥＴ（Ｘ0，Ｙ0）、振幅比（ｄ／ｃ）、位相差（θ）に基づいて、変位信号を補正する（Ｓ１０６）。本実施の形態においては、ＣＯＳ信号のみが歪んでいるため、ＯＦＦＳＥＴ（Ｘ0，Ｙ0）、振幅比（ｄ／ｃ）、位相差（θ）に基づいて、ＣＯＳ信号を補正することにより、図６に示す楕円を描くリサージュ曲線ａｂ’は、真円を描くリサージュ曲線ａｂとなる。
【００２７】
次に速度変換部ｋ４４は、補正部４３により補正されたリサージュ曲線ａｂを位相情報に変換し（Ｓ１０７）、これを更に速度情報に変換する（Ｓ１０８）。
【００２８】
次に、制御部４６は、制御目標を示す目標値、位置情報及び速度情報に基づいて、スライダ２２に対して制御情報を出力することにより、平面モータ２をフィードバック制御する（Ｓ１０９）。
【００２９】
上述したように、速度情報が基づく変位信号にのみ、楕円が真円となるような楕円補正を行うことによって、位置再現性を確保しつつ、速度リップルを低減させることができる。また、本実施の形態において、モータドライブ装置を平面モータとしたが、本発明は回転モータに対しても適用可能である。
【符号の説明】
【００３０】
１  モータドライブシステム、２  平面モータ、３  モータドライブ制御装置、２１  プラテン、２２  スライダ、２２１  突極、２２２  レゾルバ、３１  ＣＰＵ、３２  メモリ、３３  外部Ｉ／Ｆ、４１  変位情報取得部、４２  リサージュ演算部、４３  補正部、４４  速度変換部、４５  位置変換部、４６  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】
2011125073.tif 000009
【図８】
2011125073.tif 000010
【図９】
2011125073.tif 000011
【図１０】
2011125073.tif 000012
【図１１】
2011125073.tif 000013
【図１２】
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