(57)【要約】【課題】フィードバック制御を基本的に行うことなく、ロータに取り付けた検出器から得られる正弦波信号、あるいは、内部で生成される各相の正弦波信号を用いて各相の駆動電流を生成して、高速処理が可能で、高価な検出器を必要としないＡＣブラシレスモータの駆動制御方法を提案すること。【解決手段】ＡＣブラシレスモータ１の駆動制御方法では、永久磁石ロータに取り付けた磁極センサー３から、二相の正弦波検出信号を取得し、速度指令に基づき、これらに振幅（電圧）調整を施し、調整後の正弦波信号を用いて各相の電機子巻線に供給する各相の駆動電流を生成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
永久磁石ロータのロータマグネットの回転に同期した三相を発生可能な検出器を、当該永久磁石ロータに取り付け、
当該検出器から、前記永久磁石ロータの各磁極位置を表す一相、二相、または三相の正弦波信号を取得し、
速度指令に基づき、これらの正弦波信号の振幅を調整し、
調整後の正弦波信号を用いて、Ｕ、Ｖ、Ｗの各相の電機子巻線に供給する駆動電流を生成することを特徴とするＰＭ形のＡＣブラシレスモータの駆動制御方法。
【請求項２】
請求項１に記載のＰＭ形のＡＣブラシレスモータの駆動制御方法において、
前記速度指令に基づき、指令速度に合った周波数および振幅となるように前記正弦波信号を調整し、
検出器、内部制御、駆動電流が全て絶対位置的にモータ磁極に同期した、高速処理可能で制御ズレを起こさないＰＭ形のＡＣブラシレスモータの駆動制御方法。
【請求項３】
指令速度(電流)と実速度(電流)の偏差を使うことなく、指令電圧に比例したモータ電圧を制御することを特徴とするＰＭ形のＡＣブラシレスモータの駆動制御方法。
【請求項４】
指令速度(電流)と実速度(電流)の偏差を使うことなく、制御部内で生成した三相正弦波を電圧制御することにより、自由なスリップ周波数を目的により制御でき、低速においても追従性の高い回転が得られることを特徴とするＩＭ形のＡＣブラシレスモータの駆動制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複雑な演算が不要なため高速処理が可能な電圧制御方式のＡＣブラシレスモータの駆動制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＡＣブラシレスモータには、ＡＣインダクションモータ(ＩＭ形)と、ロータに永久磁石を用いたパーマネントマグネットモータ(ＰＭ形)がある。これらのＡＣブラシレスモータの駆動制御方法では、図４に示すように、ロータに取り付けた検出器から、モータの回転角(位置情報)を読み取り、モータのＵ、Ｖ、Ｗの各相の位置に合った三相の正弦波を生成し、モータの速度、回転角を演算することによって得られる各相の駆動電流によりモータを駆動制御している。三相の正弦波駆動信号を生成するために、マイクロプロセッサでは、予め記憶保持している角度に対応付けされた正弦波情報を用いて、モータ回転角に対応した三相の正弦波駆動信号を演算出力している。
【０００３】
ここで、速度指令と電流(トルク)指令として、入力される指令と、速度および電流のフィードバック値との偏差を用いたフィードバック制御が一般に用いられている。フィードバック制御は、言い換えると遅れを利用した遅れのある制御であり、次のような問題点がある。
【０００４】
(１)検出される速度(位置)には最小分解能があり、最小分解能の間は不感帯としてフィードバック制御ができない。
(２)低速回転の制御性の向上、速度変動率の向上などを図るためには、最小分解能を小さくするために高価で高分解能のエンコーダ、レゾルバなどの検出器が必要とされる。
(３)偏差制御の遅れが発生する。
(４)ＣＰＵは、速度フィードバック制御、電流フィードバック制御、三相正弦波処理などの制御動作を実行する必要があるので、必然的に処理時間に遅れが発生する。
(５)このような演算処理が必要であるので、モータ駆動制御回路にはＣＰＵが必須である。
【０００５】
一方、センサーレスによるオープンループ制御では、逆起電力を利用するため高精度の駆動制御が不可能であり、低い回転や精度の要求される位置決め、微小な速度変化制御などを実行できないという問題点がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の課題は、このような点に鑑みて、ロータの位置、速度、電流のフィードバック制御を基本的に行うことなく、ロータに取り付けた検出器から得られる各相の正弦波信号、あるいは、内部で生成される各相の正弦波信号を用いて各相の駆動電流を生成することにより、高速処理が可能で、高価な検出器を必要としないＡＣブラシレスモータの駆動制御方法を提案することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するために、本発明のブラシレスモータの駆動制御方法は、永久磁石ロータに取り付られロータマグネットと同期した三相を発生させる検出器より、当該ロータの各磁極位置を表す一相、二相、または三相の正弦波信号を取得し、速度指令に基づき、これらの正弦波信号の振幅を調整し、調整後の正弦波信号を用いて、Ｕ、Ｖ、Ｗの各相の電機子巻線に供給する駆動電流を生成することを特徴としている。
【０００８】
よって、この駆動制御は、検出された正弦波信号を速度指令に基づき制御し、直接出力することを特徴としている。すなわち速度、電流アンプを持たない駆動方式である。
【０００９】
ここで、ロータの回転速度を検出する検出器が備わっている場合には、指令速度と、検出されたロータの回転速度との速度偏差を求め、この速度偏差に基づき、前記正弦波信号の周波数および振幅を補正することが望ましい。
【００１０】
次に、本発明のＰＭ形のＡＣブラシレスモータの駆動制御方法は、従来のような指令速度(電流)と実速度(電流)の偏差を使うことなく、指令電圧に比例したモータ電圧を制御することを特徴としている。
【００１１】
また、本発明の非同期インダクションモータの駆動制御方法において、従来のような指令速度(電流)と実速度(電流)の偏差を使うことなく、制御部内で生成した三相正弦波を電圧制御することにより、自由なスリップ周波数を目的により制御でき、低速においても追従性の高い回転が得られることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１２】
ＰＭ形のＡＣブラシレスモータの駆動制御において、電機子巻線(Ｕ、Ｖ、Ｗ)、検出器(Ｕ、Ｖ、Ｗ)、内部制御(Ｕ、Ｖ、Ｗ)、ＰＷＭ出力(Ｕ、Ｖ、Ｗ)が、Ｕ、Ｖ、Ｗ相の正弦波で結ばれて常に、(位置と位置、相と相が)同期する状況が形成されるので、高速処理可能な電圧制御による制御ズレのおき得ない駆動方法を実現できる。
【００１３】
ＩＭ形のＡＣブラシレスモータの駆動制御において、内部制御部により生成された三相正弦波を直接出力しているので、電圧と周波数の異なったＡＣ三相波を直接入力しているＡＣ駆動と等価であり、理想のＡＣインダクション制御といえる。
【００１４】
制御要素としてのベクトル成分として、周波数(速度)と振幅(電圧、磁束)があり、また位置情報として一回転アブソリュートの３相Ｕ、Ｖ、Ｗ正弦波信号がある。したがって、本発明による駆動制御方法は、絶対位置同期ベクトル制御方法であるといえる。
【００１５】
本発明を応用することにより、フィードバック制御を不要とし、高速処理が可能で、高価な検出器を必要としないＩＭ形およびＰＭ形のＡＣブラシレスモータの駆動制御方法を実現できる。すなわち、従来の偏差(指令と実測の差)制御に必要なフィードバック(速度、電流、位置)を必要としないので、遅れ要素の無い駆動制御方法を実現できる。また、磁束アンプ(電圧制御部)を、外部、内部条件に応じて任意に制御することにより、今までに無い精密なＩＭ形、ＰＭ形のＡＣブラシレスモータのセンサーレス制御を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下に、図面を参照して、本発明を適用したＡＣブラシレスモータの駆動制御方法を説明する。
【００１７】
(実施の形態１：アナログタイプセンサー付きＰＭ形のＡＣブラシレスモータ)
図１を参照して、磁極センサーを備えたＰＭ形のＡＣブラシレスモータの駆動制御方法を説明する。まず、ＰＭ形のＡＣブラシレスモータ１のロータマグネットの位置を、当該ロータに取り付けた磁極センサー３からＵ、Ｖの二相の正弦波検出信号として出力させる。
【００１８】
これらＵ、Ｖの正弦波検出信号を磁束制御器(乗算器)４Ｕ、４Ｖに供給して、その振幅(電圧)を速度指令に応じて補正する。振幅(電圧)制御を施した後の正弦波信号Ｕ、ＶをＰＷＭ変換器５に供給する。また、これらの信号から生成したＷ相の正弦波信号ＷをＰＷＭ変換器５に供給する。ＰＷＭ変換器５から出力される各相のＰＷＭ信号によりパワー回路６を制御して、各相の電機子巻線に各相の駆動電流を供給してＡＣブラシレスモータ１を回転駆動する。
【００１９】
このように、正弦波信号を直接処理して各相の駆動電流を生成しているので、遅れの無い制御を実現できる。また、演算処理が簡単になるので、ＣＰＵを用いることなくモータ駆動制御回路７を構成することが可能になる。
【００２０】
また、アナログ信号である正弦波検出信号を用いているので、デジタルフィードバックの場合とは異なり最小分解能に制約されることなく細かな制御が可能である。また、一回転内ではアブソリュート位置を検出できる。これに加えて、速度指令がモータの永久磁石ロータの回転に基づき生成されるので、モータの実回転と大きく乖離する指令が発生することがなく、脱調が起きない。
【００２１】
(実施の形態２：デジタルタイプセンサー付きＰＭ形のＡＣブラシレスモータ)
次に、図２には、ＰＭ形のＡＣブラシレスモータのデジタル式の駆動制御方法を示してある。この場合には、検出された一相、二相、または三相の正弦波検出信号(磁極位置信号)を、二相検出の場合にはＡ／Ｄ変換器２７Ｕ、２７Ｖに供給してデジタル信号に変換して振幅制御器２８に供給する。また、速度指令もＡ／Ｄ変換器２７を介してデジタル信号形態にして振幅制御器２８に供給する。振幅制御器２８において、速度指令に応じて、デジタル化された正弦波信号の電圧(振幅)制御を行い、ＰＷＭ変換器２５を介してパワー回路２６を制御して、駆動電流を各相の電機子巻線に通電する。
【００２２】
(実施の形態３：デジタルタイプセンサーレスＰＭ形のＡＣブラシレスモータ)
図３には、ＰＭ形のＡＣブラシレスモータ１のデジタル式の駆動制御方法を示してある。この場合には、速度指令(電圧)をＡ／Ｄ変換器３７においてデジタル化した後に、正弦波発生器３２に供給する。正弦波発生器３２において、速度指令に応じた３相の正弦波信号をデジタル信号形態で生成し、ＰＷＭ変換器３５に供給する。ＰＷＭ回路３５から出力される各相制御用のＰＷＭ信号によってパワー回路３６が制御され、モータ１の各相の電機子巻線に駆動電流が供給される。
【００２３】
本発明を応用したセンサー付きＩＭ形のＡＣモータの駆動制御方法では、図２と同じハード構成を用い、内部処理によって三相正弦波を生成しモータを駆動する。センサーは、実速度を検出し、指令回転速度と実回転速度の差を(スベリ回転数)求め、指令へ加算することにより指令速度に合った回転速度に制御する。
【００２４】
(実施の形態４：デジタルタイプセンサーレスＩＭ形のＡＣブラシレスモータ)
この場合には、図３と同じハード構成を用い、速度指令に応じた周波数の正弦波信号を生成し、これを用いてブラシレスモータ１Ａを駆動する。また、モータ１Ａに適した駆動速度となるように磁束制御を行う。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明によるアナログタイプセンサー付きＰＭ形のＡＣブラシレスモータの駆動制御方法を示すための説明図である。
【図２】本発明によるデジタルタイプセンサー付きＰＭ形のＡＣブラシレスモータのデジタル式の駆動制御方法を示すための説明図である。
【図３】本発明によるデジタルタイプセンサーレスのＰＭ形、ＩＭ形のＡＣブラシレスモータの駆動制御方法を示すための説明図である。
【図４】一般的なモータ駆動制御回路の概略構成図である。
【符号の説明】
【００２６】
１    ＰＭ形のＡＣブラシレスモータ
１Ａ  ＩＭ形のＡＣブラシレスモータ
３    磁極センサー
４Ｕ、４Ｖ  磁束制御器(乗算器)
５、２５、３５  ＰＷＭ変換器
６、２６、３６  パワー回路
２７、２７Ｕ、２７Ｖ、３７  Ａ／Ｄ変換器
【図１】
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【図２】
2008295196.tif 000004
【図３】
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【図４】
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