(57)【要約】【課題】位置検出器の取り付け位置の位置ズレに起因する同期電動機の磁極位置検出の異常を判定する同期電動機の磁極位置検出装置および同期電動機の磁極位置検出方法を提供する。【解決手段】同期電動機１０の磁極位置検出装置１８は、予め決められた基準となる同期電動機１０の基準磁極位置を記憶する記憶部２２と、所定の条件が成立すると、同期電動機１０の磁極位置を検出する磁極位置検出部２０と、記憶部２２に記憶されている基準磁極位置と磁極位置検出部２０が検出した磁極位置とを比較し、両者の差が所定の範囲を超えた場合に磁極位置の検出が異常であると判定する判定部２４と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
同期電動機の磁極位置検出装置であって、
予め決められた基準となる前記同期電動機の基準磁極位置を記憶する記憶部と、
所定の条件が成立すると、前記同期電動機の磁極位置を検出する磁極位置検出部と、
前記記憶部に記憶されている前記基準磁極位置と前記磁極位置検出部が検出した前記磁極位置とを比較し、両者の差が所定の範囲を超えた場合に前記磁極位置の検出が異常であると判定する判定部と、
を備える、同期電動機の磁極位置検出装置。
【請求項２】
請求項１に記載の同期電動機の磁極位置検出装置であって、
前記磁極位置検出部は、前記同期電動機の駆動を制御する制御装置の電源が投入されると、前記所定の条件が成立したと判断する、同期電動機の磁極位置検出装置。
【請求項３】
請求項１に記載の同期電動機の磁極位置検出装置であって、
前記磁極位置検出部は、オペレータにより異常判定を開始する旨の操作がされると、前記所定の条件が成立したと判断する、同期電動機の磁極位置検出装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の同期電動機の磁極位置検出装置であって、
前記判定部によって異常であると判定されると、前記同期電動機の駆動を禁止させる駆動禁止部を備える、同期電動機の磁極位置検出装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の同期電動機の磁極位置検出装置であって、
前記判定部によって異常であると判定されると、異常である旨をオペレータに報知する報知部を備える、同期電動機の磁極位置検出装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の同期電動機の磁極位置検出装置であって、
前記磁極位置検出装置の少なくとも一部は、前記同期電動機の駆動を制御する制御装置または前記制御装置を制御する上位制御装置に設けられている、同期電動機の磁極位置検出装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の同期電動機の磁極位置検出装置であって、
所定の条件が成立すると、前記同期電動機の駆動を制御する制御装置から所定の励磁位相の電流が前記同期電動機に供給され、
前記磁極位置検出部は、前記所定の励磁位相の電流が供給された際の前記同期電動機のロータの回転位置に基づいて、前記磁極位置を検出する、同期電動機の磁極位置検出装置。
【請求項８】
同期電動機の磁極位置検出方法であって、
予め決められた基準となる前記同期電動機の基準磁極位置を記憶部に記憶する記憶ステップと、
所定の条件が成立すると、前記同期電動機の磁極位置を検出する磁極位置検出ステップと、
前記記憶部に記憶されている前記基準磁極位置と検出された前記磁極位置とを比較し、両者の差が所定の範囲を超えた場合に前記磁極位置の検出が異常であると判定する判定ステップと、
を含む、同期電動機の磁極位置検出方法。
【請求項９】
請求項８に記載の同期電動機の磁極位置検出方法であって、
前記磁極位置検出ステップは、前記同期電動機の駆動を制御する制御装置の電源が投入されると、前記所定の条件が成立したと判断する、同期電動機の磁極位置検出方法。
【請求項１０】
請求項８に記載の同期電動機の磁極位置検出方法であって、
前記磁極位置検出ステップは、オペレータにより異常判定を開始する旨の操作がされると、前記所定の条件が成立したと判断する、同期電動機の磁極位置検出方法。
【請求項１１】
請求項８〜１０のいずれか１項に記載の同期電動機の磁極位置検出方法であって、
前記判定ステップによって異常であると判定されると、前記同期電動機の駆動を禁止させる駆動禁止ステップを含む、同期電動機の磁極位置検出方法。
【請求項１２】
請求項８〜１１のいずれか１項に記載の同期電動機の磁極位置検出方法であって、
前記判定ステップによって異常であると判定されると、異常である旨をオペレータに報知する報知ステップを含む、同期電動機の磁極位置検出方法。
【請求項１３】
請求項８〜１２のいずれか１項に記載の同期電動機の磁極位置検出方法であって、
所定の条件が成立すると、前記同期電動機の駆動を制御する制御装置から所定の励磁位相の電流が前記同期電動機に供給され、
前記磁極位置検出ステップは、前記所定の励磁位相の電流が供給された際の前記同期電動機のロータの回転位置に基づいて、前記磁極位置を検出する、同期電動機の磁極位置検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、同期電動機の磁極位置検出の異常を判定する同期電動機の磁極位置検出装置および同期電動機の磁極位置検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
所望するトルクを発生させるためには、同期電動機の磁極位置に対応した位相の電流を同期電動機に供給する必要がある。このため、同期電動機を制御するためには、磁極位置を精度よく検出する必要がある。この磁極位置は、同期電動機に取り付けられたエンコーダ等の位置検出器の検出信号を用いて検出される。
【０００３】
下記に示す特許文献１には、同期電動機の磁極位置検出装置が開示されている。簡単に説明すると、磁極位置検出装置は、ロータ初期位置とロータ現在位置とが一致するように、ＰＩ演算を行って補正量を算出し、この補正量と磁極位置初期設定値とを加算して磁極位置設定値を算出する。そして、磁極位置検出装置は、設定した磁極位置設定値に対応する位置情報を用いて同期電動機へ供給する電流ベクトルを決定する。これにより、複雑な演算を行うことなく、磁極位置を検出することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２５４０４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、経年劣化により回転位置検出器の取り付け位置がズレてしまったり、回転位置検出器の取り付け時に取り付け位置がズレた場合は、所望するトルクを発生させることができず、同期電動機が暴走する虞もある。
【０００６】
そこで、本発明は、位置検出器の取り付け位置の位置ズレに起因する同期電動機の磁極位置検出の異常を判定する同期電動機の磁極位置検出装置および同期電動機の磁極位置検出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】
本発明の第１の態様は、同期電動機の磁極位置検出装置であって、予め決められた基準となる前記同期電動機の基準磁極位置を記憶する記憶部と、所定の条件が成立すると、前記同期電動機の磁極位置を検出する磁極位置検出部と、前記記憶部に記憶されている前記基準磁極位置と前記磁極位置検出部が検出した前記磁極位置とを比較し、両者の差が所定の範囲を超えた場合に前記磁極位置の検出が異常であると判定する判定部と、を備える。
【０００８】
本発明の第２の態様は、同期電動機の磁極位置検出方法であって、予め決められた基準となる前記同期電動機の基準磁極位置を記憶部に記憶する記憶ステップと、所定の条件が成立すると、前記同期電動機の磁極位置を検出する磁極位置検出ステップと、前記記憶部に記憶されている前記基準磁極位置と検出された前記磁極位置とを比較し、両者の差が所定の範囲を超えた場合に前記磁極位置の検出が異常であると判定する判定ステップと、を含む。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、位置検出部の取り付け位置の位置ズレに起因する磁極位置検出の異常を簡単に且つ精度よく判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施の形態の制御システムの電気的な構成図である。
【図２】制御システムの動作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明に係る同期電動機の磁極位置検出装置および同期電動機の磁極位置検出方法について、好適な実施の形態を掲げ、添付の図面を参照しながら以下、詳細に説明する。
【００１２】
［第１の実施の形態］
図１は、同期電動機１０を有する制御システム１２の電気的な構成図である。制御システム１２は、同期電動機１０、上位制御装置１４、制御装置（電動機制御装置）１６、および、磁極位置検出装置１８を備える。
【００１３】
同期電動機１０は、工作機械またはロボット等に取り付けられるサーボモータである。同期電動機１０には、同期電動機１０の回転位置（詳しくは、同期電動機１０のロータの回転位置）を検出する位置検出部（例えば、エンコーダ）１０ａが設けられている。この位置検出部１０ａによる回転位置の検出によって、同期電動機１０の回転速度（詳しくは、同期電動機１０のロータの回転速度）もわかる。
【００１４】
上位制御装置１４は、制御装置１６を制御するものであり、プログラム（例えば、加工プログラム等）またはオペレータの操作にしたがって制御装置１６に速度指令または位置指令を出力する。制御装置１６は、上位制御装置１４から送られた速度指令または位置指令に応じて同期電動機１０を制御する。制御装置１６は、位置検出部１０ａによって検出された同期電動機１０の回転位置または回転速度を用いて同期電動機１０をフィードバック制御する。
【００１５】
磁極位置検出装置１８は、同期電動機１０の磁極位置を検出する。磁極位置検出装置１８は、磁極位置の検出が異常であるか否かを判定する。この磁極位置の検出異常は、位置検出部１０ａの取り付け位置の位置ズレに起因して発生する。磁極位置検出装置１８は、磁極位置検出部２０、記憶部２２、判定部２４、駆動禁止部２６、および、報知部２８を備える。
【００１６】
磁極位置検出部２０は、所定の条件が成立すると、同期電動機１０の回転位置を用いて磁極位置を検出する。磁極位置検出部２０は、同期電動機１０の回転位置を位置検出部１０ａから直接取得してもよいし、制御装置１６から取得してもよい。
【００１７】
ここで、所定の条件が成立すると、制御装置１６は、所定の励磁位相の電流を同期電動機１０（詳しくは、同期電動機１０のステータに巻かれたコイル）に供給する。これにより、同期電動機１０のロータは、所定の励磁位相と磁極の数等によって定まる回転位置で固定される。磁極位置検出部２０は、所定の励磁位相の電流が同期電動機１０に供給されたときの同期電動機（詳しくはロータ）の回転位置（位相）に基づいて、磁極位置を検出する。この磁極位置の検出方法は周知技術なので、詳しい説明は省略する。
【００１８】
所定の条件が成立した場合としては、例えば、制御システム１２の電源が投入された場合、オペレータの操作によって磁極位置検出の異常判定を開始する旨の操作がされた場合等がある。制御システム１２の電源が投入されることで、上位制御装置１４、制御装置１６、および、磁極位置検出装置１８に電力が供給される。
【００１９】
上位制御装置１４は、制御システム１２の電源が投入されると、所定の条件が成立した旨の信号を制御装置１６および磁極位置検出装置１８に出力してもよい。また、上位制御装置１４は、オペレータによる操作を受け付ける入力部を有し、磁極位置検出の異常判定を開始する旨の操作がオペレータによってなされると、所定の条件が成立した旨の信号を制御装置１６および磁極位置検出装置１８に出力してもよい。
【００２０】
記憶部２２には、予め基準となる同期電動機１０の基準磁極位置が記憶されている。この基準磁極位置は、位置検出部１０ａの取り付け位置に誤差がない（位置ズレがない）場合に、磁極位置検出部２０によって検出される磁極位置である。
【００２１】
判定部２４は、磁極位置検出部２０が検出した磁極位置と記憶部２２に記憶されている基準磁極位置とを比較し、両者の差が所定の範囲を超えた場合は、磁極位置の検出が異常である、つまり、位置検出部１０ａの取り付け位置がズレていると判定する。これにより、位置検出部１０ａの取り付け位置の位置ズレに起因する磁極位置検出の異常を簡単に且つ精度よく判定することができる。判定部２４は、磁極位置の検出が異常であると判定すると、異常信号を駆動禁止部２６および報知部２８に出力する。
【００２２】
駆動禁止部２６は、判定部２４から異常信号を受け取ると、アラーム処理として同期電動機１０の駆動を禁止させる。これにより、同期電動機１０を適切に制御できない状態で同期電動機１０が駆動してしまうことを防止することができる。駆動禁止部２６は、駆動禁止信号を上位制御装置１４または制御装置１６に出力することで、同期電動機１０の駆動を禁止させる。上位制御装置１４または制御装置１６は、駆動禁止信号を受け取ると、同期電動機１０の駆動を禁止する。
【００２３】
報知部２８は、判定部２４から異常信号を受け取ると、アラーム処理としてアラームをオペレータに報知する。これにより、磁極位置検出の異常をオペレータは認識することができる。報知部２８は、図示しない表示部を備え、この表示部にアラーム情報を表示することで、アラームをオペレータに報知してもよい。また、報知部２８は、図示しないスピーカまたは発光部を備え、音によってアラームを報知してもよいし、光によってアラームを報知してもよい。
【００２４】
なお、報知部２８は、判定部２４から異常信号を受け取ると、報知手段（表示部、スピーカ、または、発光部等）を備える上位制御装置１４または外部装置に異常信号を出力することで、アラームをオペレータに報知してもよい。上位制御装置１４または外部装置は、異常信号が送られてくると、自身が備える報知手段を用いてアラームをオペレータに報知する。
【００２５】
次に、制御システム１２の動作を、図２のフローチャートにしたがって説明する。図２に示す動作は、所定の条件が成立したときに行われる。
【００２６】
所定の条件が成立すると、ステップＳ１で、制御装置１６は、所定の励磁位相の電流を同期電動機１０に供給する。
【００２７】
次いで、ステップＳ２で、磁極位置検出部２０は、位置検出部１０ａが検出した回転位置に基づいて、磁極位置を検出する。磁極位置検出部２０は、所定の励磁位相の電流が同期電動機１０に供給されたときのロータの回転位置（位相）に基づいて、磁極位置を検出する。
【００２８】
次いで、ステップＳ３で、判定部２４は、記憶部２２から基準磁極位置を読み出し、読み出した基準磁極位置と磁極位置検出部２０が検出した磁極位置とに基づいて、磁極位置の検出が異常であるか否かを判定する。判定部２４は、基準磁極位置と検出された磁極位置とを比較し、両者の差が所定の範囲を超えた場合は、磁極位置の検出が異常である、つまり、位置検出部１０ａの取り付け位置がズレていると判定する。判定部２４は、磁極位置検出が異常であると判定すると異常信号を駆動禁止部２６および報知部２８に出力する。
【００２９】
ステップＳ３で、磁極位置検出が異常であると判定されると、ステップＳ４に進み、駆動禁止部２６および報知部２８は、アラーム処理を行って、本動作を終了する。具体的には、駆動禁止部２６は、アラーム処理として、同期電動機１０の駆動を禁止させる。報知部２８は、アラーム処理として、磁極位置の検出が異常であることをオペレータに報知する。なお、アラーム処理として、同期電動機１０の駆動の禁止とアラームの報知との両方を行うようにしたが、どちらか一方のみを行ってもよい。
【００３０】
ステップＳ３で、磁極位置検出が異常でない、つまり、正常であると判定されると、本動作を終了する。
【００３１】
なお、電源の投入を、所定の条件とすることで、同期電動機１０が駆動する前に、磁極位置検出に異常があるかを判定することができる。また、オペレータによる異常判定を開始する旨の操作を、所定の条件とすることで、オペレータが、磁極位置の検出が正常か異常かを知りたいタイミングで、磁極位置検出に異常があるかを判定することができる。
【００３２】
［変形例］
上記実施の形態を、以下のように変形してもよい。
【００３３】
＜変形例１＞
上記実施の形態においては、上位制御装置１４と制御装置１６との２つに分けて説明したが、１つの制御装置を上位制御装置１４と制御装置１６として機能させてもよい。
【００３４】
＜変形例２＞
上記実施の形態では、制御装置１６は、所定の条件が成立すると、所定の励磁位相の電流を同期電動機１０に供給するようにしたが、磁極位置検出部２０から指令信号が送られてきてから、所定の励磁位相の電流を同期電動機１０に供給してもよい。この場合は、磁極位置検出部２０は、所定の条件が成立すると、磁極位置の検出を開始する前記指令信号を同期電動機１０に出力する。
【００３５】
また、別の方法として、磁極位置検出部２０は、制御装置１６から磁極位置の検出を開始する指令信号が送られてきた場合に、磁極位置の検出を開始してもよい。この場合は、制御装置１６は、所定の条件が成立すると、所定の励磁位相の電流を同期電動機１０に供給するとともに前記指令信号を磁極位置検出部２０に出力する。
【００３６】
＜変形例３＞
磁極位置検出装置１８の少なくとも一部（磁極位置検出部２０、記憶部２２、判定部２４、駆動禁止部２６、および、報知部２８の少なくとも１つ）は、上位制御装置１４または制御装置１６に設けられていてもよい。例えば、記憶部２２および報知部２８を上位制御装置１４に設けてもよい。また、磁極位置検出部２０、判定部２４、および、駆動禁止部２６を制御装置１６に設けてもよい。これにより、磁極位置検出装置１８のコストが低廉になる。
【００３７】
＜変形例４＞
上記変形例１〜３を、矛盾が生じない範囲で任意に組み合わせてもよい。
【００３８】
〔実施の形態から得られる技術的思想〕
上記実施の形態および変形例１〜４から把握しうる技術的思想について、以下に記載する。
【００３９】
＜第１の技術的思想＞
同期電動機（１０）の磁極位置検出装置（１８）であって、予め決められた基準となる同期電動機（１０）の基準磁極位置を記憶する記憶部（２２）と、所定の条件が成立すると、同期電動機（１０）の磁極位置を検出する磁極位置検出部（２０）と、記憶部（２２）に記憶されている基準磁極位置と磁極位置検出部（２０）が検出した磁極位置とを比較し、両者の差が所定の範囲を超えた場合に磁極位置の検出が異常であると判定する判定部（２４）と、を備える。
【００４０】
これにより、位置検出部（１０ａ）の取り付け位置の位置ズレに起因する磁極位置検出の異常を簡単に且つ精度よく判定することができる。
【００４１】
磁極位置検出部（２０）は、同期電動機（１０）の駆動を制御する制御装置（１６、１４）の電源が投入されると、所定の条件が成立したと判断してもよい。これにより、同期電動機（１０）が駆動する前に、磁極位置検出に異常があるかを判定することができる。
【００４２】
磁極位置検出部（２０）は、オペレータにより異常判定を開始する旨の操作がされると、所定の条件が成立したと判断してもよい。これにより、オペレータが、磁極位置の検出が正常か異常かを知りたいタイミングで、磁極位置検出に異常があるかを判定することができる。
【００４３】
磁極位置検出装置（１８）は、判定部（２４）によって異常であると判定されると、同期電動機（１０）の駆動を禁止させる駆動禁止部（２６）を備えてもよい。これにより、同期電動機（１０）を適切に制御できない状態で同期電動機（１０）が駆動してしまうことを防止することができる。
【００４４】
磁極位置検出装置（１８）は、判定部（２４）によって異常であると判定されると、異常である旨をオペレータに報知する報知部（２８）を備えてもよい。これにより、オペレータは、磁極位置の検出に異常があることを認識することができる。
【００４５】
磁極位置検出装置（１８）の少なくとも一部は、同期電動機（１０）の駆動を制御する制御装置（１６）または制御装置（１６）を制御する上位制御装置（１４）に設けられてもよい。これにより、磁極位置検出装置（１８）のコストが低廉になる。
【００４６】
所定の条件が成立すると、同期電動機（１０）の駆動を制御する制御装置（１６、１４）から所定の励磁位相の電流が同期電動機（１０）に供給され、磁極位置検出部（２０）は、所定の励磁位相の電流が供給された際の同期電動機（１０）のロータの回転位置に基づいて、磁極位置を検出してもよい。これにより、簡単に、磁極位置を検出することができる。
【００４７】
＜第２の技術的思想＞
同期電動機（１０）の磁極位置検出方法であって、予め決められた基準となる同期電動機（１０）の基準磁極位置を記憶部（２２）に記憶する記憶ステップと、所定の条件が成立すると、同期電動機（１０）の磁極位置を検出する磁極位置検出ステップと、記憶部（２２）に記憶されている基準磁極位置と検出された磁極位置とを比較し、両者の差が所定の範囲を超えた場合に磁極位置の検出が異常であると判定する判定ステップと、を含む。
【００４８】
これにより、位置検出部（１０ａ）の取り付け位置の位置ズレに起因する磁極位置検出の異常を簡単に且つ精度よく判定することができる。
【００４９】
磁極位置検出ステップは、同期電動機（１０）の駆動を制御する制御装置（１６、１４）の電源が投入されると、所定の条件が成立したと判断してもよい。これにより、同期電動機（１０）が駆動する前に、磁極位置検出に異常があるかを判定することができる。
【００５０】
磁極位置検出ステップは、オペレータにより異常判定を開始する旨の操作がされると、所定の条件が成立したと判断してもよい。これにより、オペレータが、磁極位置の検出が正常か異常かを知りたいタイミングで、磁極位置検出に異常があるかを判定することができる。
【００５１】
磁極位置検出方法は、判定ステップによって異常であると判定されると、同期電動機（１０）の駆動を禁止させる駆動禁止ステップを含んでもよい。これにより、同期電動機（１０）を適切に制御できない状態で同期電動機（１０）が駆動してしまうことを防止することができる。
【００５２】
磁極位置検出方法は、判定ステップによって異常であると判定されると、異常である旨をオペレータに報知する報知ステップを含んでもよい。これにより、オペレータは、磁極位置の検出に異常があることを認識することができる。
【００５３】
所定の条件が成立すると、同期電動機（１０）の駆動を制御する制御装置（１６、１４）から所定の励磁位相の電流が同期電動機（１０）に供給され、磁極位置検出ステップは、所定の励磁位相の電流が供給された際の同期電動機（１０）のロータの回転位置に基づいて、磁極位置を検出してもよい。これにより、簡単に、磁極位置を検出することができる。
【符号の説明】
【００５４】
１０…同期電動機                        １０ａ…位置検出部
１２…制御システム                      １４…上位制御装置
１６…制御装置                          １８…磁極位置検出装置
２０…磁極位置検出部                    ２２…記憶部
２４…判定部                            ２６…駆動禁止部
２８…報知部
【図１】
2019033579.tif 000003
【図２】
2019033579.tif 000004