(57)【要約】【課題】磁極位置推定における誤推定状態を検出し、モータの異常動作を未然に防ぐことができるモータ駆動装置を提供する。【解決手段】磁極位置推定器１は、位置情報１０と移動方向情報１１と磁極推定精度測定結果１７から位相情報１２と電流指令１３と磁極推定精度測定指令１６を出力し、移動方向判別器４は、電流指令１３と位置情報１０から移動方向情報１１を出力し、磁極推定精度測定器５は、磁極推定精度測定結果１７と電流制御切替信号１８を出力し、磁極位置推定器１で決定した電流位相を用いモータを駆動する電流指令１３を出力し、位置情報１０の変化量があらかじめ設定された規定値に達した段階で磁極推定精度測定指令１６を出力することで、磁極推定精度測定結果１７に応じて、磁極推定の終了判定（正常、異常）を行うことを特徴とするモータ駆動装置。【選択図】図１
2015015806.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
位置検出器からの位置情報と移動方向情報と磁極推定精度測定結果から位相情報と電流指令と磁極推定精度測定指令を出力する磁極位置推定器と、
前記位相情報と前記電流指令と電流制御切替信号と電流検出値から電圧指令を出力する電流制御器と、モータに流れる電流を前記電流検出値として出力する電流検出器と、前記電流指令と前記位置情報から前記移動方向情報（＋，０，−）を出力する移動方向判別器と、
前記磁極推定精度測定指令と前記位相情報と前記電流検出値から前記磁極推定精度測定結果と前記電流制御切替信号を出力する磁極推定精度測定器とを備え、
前記磁極位置推定器は、前記位置検出器から得た始動位置である仮の磁極位置を基準にして電気角半周期をＮ分割する前記位相情報と前記電流指令とを出力し、前記移動方向情報を用い、発生電磁力が零となる電気角領域の中間位置から電流位相を決定するものであり、決定した電流位相を用いモータを駆動する前記電流指令を出力し、前記位置情報の変化量があらかじめ設定された規定値に達した段階で前記磁極推定精度測定指令を出力し、前記磁極推定精度測定結果に応じて、磁極推定の終了判定（正常、異常）を行うことを特徴とするモータ駆動装置。
【請求項２】
前記磁極推定精度測定器は、前記磁極推定精度測定指令により、前記電流制御切替信号を出力し、前記電流検出値の０クロス点における位相情報と電気角９０度との誤差を算出し、その誤差があらかじめ設定された規定値より大きい場合は、前記磁極推定精度測定結果を異常とし、規定値より小さい場合は正常とすることを特徴とする請求項１記載のモータ駆動装置。
【請求項３】
前記電流制御器は、前記電流制御切替信号が入力された状態では、電流制御をせずに電圧指令を０とすることで、前記電流検出器で検出される電流検出値が前記モータの誘起電圧による電流値となることを特徴とする請求項１〜２記載のモータ駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、始動時に磁極位置推定を行うモータ駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、モータのベクトル制御は、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。
【０００５】
また、磁極位置の誤推定を検出するために、磁極位置推定完了後に、電流を印加し、そのときの移動方向が所定の方向であれば磁極位置推定は正常と判断し、反対の方向であれば磁極位置推定は異常とする方法もある。（例えば、特許文献２参照）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−２９６０２７号公報
【特許文献２】特開２０１２−２５３９８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述した技術は、磁極位置推定の正常、異常の判断を、移動方向のみで判定しているため、９０度を超える磁極位置推定誤差しか検出できないという課題がある。よって９０度未満の誤差によって生じるトルク不足などを検出することができない。
【０００８】
本発明は上記従来の課題を解決するものであり、誘起電圧によって生じる電流値を検出し、電流指令との位相差を検出することで、磁極位置推定誤差を高精度に検出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】
前記従来の課題を解決するために、本発明のモータ駆動装置は、位置検出器からの位置情報と移動方向情報と磁極推定精度測定結果から位相情報と電流指令と磁極推定精度測定指令を出力する磁極位置推定器と、前記位相情報と前記電流指令と電流制御切替信号と電流検出値から電圧指令を出力する電流制御器と、モータに流れる電流を前記電流検出値として出力する電流検出器と、前記電流指令と前記位置情報から前記移動方向情報（＋，０，−）を出力する移動方向判別器と、前記磁極推定精度測定指令と前記位相情報と前記電
流検出値から前記磁極推定精度測定結果と前記電流制御切替信号を出力する磁極推定精度測定器とを備えたものである。
【００１０】
このような構成のモータ駆動装置は、前記磁極位置推定器は、前記位置検出器から得た始動位置である仮の磁極位置を基準にして電気角半周期をＮ分割する前記位相情報と前記電流指令とを出力し、前記移動方向情報を用い、発生電磁力が零となる電気角領域の中間位置から電流位相を決定するものであり、決定した電流位相を用いモータを駆動する前記電流指令を出力し、前記位置情報の変化量があらかじめ設定された規定値に達した段階で前記磁極推定精度測定指令を出力し、前記磁極推定精度測定結果に応じて、磁極推定の終了判定（正常、異常）を行うことができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のモータ駆動装置によれば、誘起電圧によって生じる電流値を検出し、電流指令との位相差を検出することで、磁極位置推定誤差を高精度に検出できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態１におけるモータ駆動装置のブロック図
【図２】本発明の実施の形態１における移動方向判別器の説明図
【図３】本発明の実施の形態１における磁極推定誤差測定の説明図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１４】
（実施の形態１）
図１は、本発明の請求項１記載のモータ駆動装置におけるブロック図である。
【００１５】
図１において、磁極位置推定器１は、位置情報１０と移動方向情報１１と磁極推定精度測定結果１７から位相情報１２と電流指令１３と磁極推定精度測定指令１６を出力し、電流制御器２は、電流制御切替信号１８と位相情報１２と電流指令１３と電流検出値１５からＵ，Ｖ、Ｗ各相への電圧指令１４を出力し、電流検出器３は各相のモータ電流を検出し電流検出値１５として出力し、移動方向判別器４は、電流指令１３と位置情報１０から移動方向を＋、−、移動なしの３種類に判別し移動方向情報１１として出力し、磁極推定精度測定器５は、磁極推定精度測定指令１６と位相情報１２と電流検出値１５から磁極推定精度測定結果１７と電流制御切替信号１８を出力するものである。
【００１６】
電流制御器２は、電流制御切替信号１８がオフの時は、位相情報１２と電流指令１３から算出される各相への電流指令と各相の電流検出値１５を一致させるよう制御を行い、その出力として電圧指令１４を出力する。また電流制御切替信号１８がオンの時は、電流制御を無効とし、電圧指令１４を０として出力する。なお、電流検出器３の電源にチャージポンプ方式を使用している場合は、例えばＰＷＭ出力を各相とも５０％デューティ固定にするなどの方法も考えられる。
【００１７】
移動方向判別器４は、図２に示すように、磁極位置推定器１から電流指令１３が出力された状態の位置情報１０から、電流指令１３印加開始から終了までの移動量を算出し、その方向を＋、−、移動なしの３種類に判別し、移動方向情報１１として出力する。移動方向判定には、ある一定以下は移動なしと判断し、それ以上動いた場合には方向によって＋、−と判別する。その閾値は、あらかじめ固定値でもよいし、パラメータなどで可変にしておいてもよい。
【００１８】
磁極位置推定器１は、位相情報１２と電流指令１３を出力し、その動作の結果を移動方
向情報１１として受け取り、次の出力の位相情報１２を決定し、再度、位相情報１２と電流指令１３を出力し、またその結果を移動方向情報１１として受け取る、という動作を繰り返し、最終的に、移動方向情報１１が移動なしという状態になる位相情報１２を検出する。さらに位相情報１２が確定したら、その位相情報１２に基づき、モータを駆動する電流指令１３を出力する。モータ動作を位置情報１０で検出し、その変化量（速度に相当）があらかじめ設定されていた規定値以上になった段階で磁極推定精度測定指令１６を出力し、磁極推定精度測定器５で検出された磁極推定精度測定結果１７を受け取る。正常であれば、磁極位置推定動作は正常終了とし、異常であれば、異常終了とするものである。
【００１９】
具体的には、まず最初は３６０°をＮ分割した位相情報１２のそれぞれに対し、電流指令１３を出力し、移動方向情報１１を受け取り、それぞれの移動方向をＤｎに記憶する。そして印加した位相情報に対し、１８０°を加算したところは、移動方向を反対にしてＤｎに記憶させる。例えば、Ｎ＝３にした場合は、位相情報１２＝０°、１２０°、２４０°となり、まずそのときの移動方向をＤ１、Ｄ２、Ｄ３に記憶させる。その１８０°加算した位置は、それぞれ１８０°、３００°、６０°となり、これらは、Ｄ４はＤ１の逆方向、Ｄ５はＤ２の逆方向、Ｄ６はＤ３の逆方向を入れることで、最初の３回の電流指令１３印加に対し、計６個所の移動方向Ｄ１〜Ｄ６を判別する。
【００２０】
次に、最初のＤｎの結果から次の位相情報１２の決め方について説明する。まずＤｎの結果で＋方向／―方向の変化点を見つける。それをＤｎ＋、Ｄｎ−とする。この時点で、電流指令１３を出力しても移動しない場所が６０°の範囲に絞られる。次に、Ｄｎ＋とＤｎ−のちょうど中心の位置を位相情報１２とし、電流指令１３を出力して移動方向を確認する。その時の結果をＤｎ１に記憶させる。Ｄｎ１が＋なら次はＤｎ１とＤｎ−１の中心を位相情報１２とし、Ｄｎ１が−なら次はＤｎ１とＤｎ＋１との中心を位相情報１２として、電流指令１３を出力して移動方向を確認する。これを繰り返すことで、電流指令１３を出力しても移動しない位相情報１２を探し出す。最終的にその位相情報１２で正しいかどうかを磁極推定精度測定器５での結果をもって判断するものである。
【００２１】
磁極推定精度測定器５では、磁極推定精度測定指令１６を受け取ると電流制御切替信号１８を出力し、電流制御器２において電圧指令１４をオフにする。その後、モータは慣性力により一定量動作を続ける。その時に発生する誘起電圧により生じる電流値は、電流検出器３で検出可能となる。図３に示すように、その電流検出値１５のゼロクロス点を検出し、その時の位相情報１２を確認し、その値が電気角９０度であれば磁極推定誤差はなしとなり、電気角９０度からの誤差量があらかじめ設定された規定値以上であれば、磁極推定精度測定結果１７を異常とし、規定値未満であれば、正常とする。なお、ゼロクロス点の検出は、前回値が負でかつ今回値が正などの判定により容易に検出可能である。また、電流検出器３は通常のモータ制御に使用する検出器をそのまま使うことができるため、コストアップせずに実現が可能である。
【００２２】
本発明では磁極位置推定動作完了後に、磁極推定誤差を高い精度で検出することができ、磁極推定位置がずれた状態でのモータ動作を未然に防ぐことができる。また、磁極推定誤差の許容値をパラメータなどで可変にしておくことで、モータの使用条件に適した形での磁極位置推定動作を実現できる。
【００２３】
また、磁極推定誤差をモニタや通信などで外部に伝えることで、磁極位置推定動作の妥当性の検証を行うこともできる。
【００２４】
なお、本説明ではＵ相を基本に説明をしているが、別の相でも同様に対応可能である。
【００２５】
さらに、本発明は、磁極位置推定のやり方として上記記述内容に限定せず、磁極位置推
定を完了した後に磁極位置推定精度測定を実施することで同様の効果があると考えられる。
【産業上の利用可能性】
【００２６】
本発明のモータ駆動装置は、回転形モータのみならず、トルクを推力に置き換えることで、直動形モータ（リニアモータ）の磁極位置推定などにも有用である。
【符号の説明】
【００２７】
１  磁極位置推定器
２  電流制御器
３  電流検出器
４  移動方向判別器
５  磁極推定精度測定器
１０  位置情報
１１  移動方向情報
１２  位相情報
１３  電流指令
１４  電圧指令
１５  電流検出値
１６  磁極推定精度測定指令
１７  磁極推定精度測定結果
１８    電流制御切替信号
【図１】
2015015806.tif 000003
【図２】
2015015806.tif 000004
【図３】
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