(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の相を有するモータのいずれかの相の励磁位置を励磁する励磁指令作成部と、
前記モータの回転角度を検出する位置検出器の極性を推定する極性推定部とを有し、
前記極性推定部は、前記モータの複数の前記励磁位置を励磁した際における前記位置検出器により検出された前記モータの回転方向の組み合わせに基づいて、前記モータの磁極位置の候補を二つ抽出し、抽出された二つの前記磁極位置の候補のうちの一方に励磁した際における前記位置検出器により検出された前記モータの回転角度に基づいて、前記位置検出器の極性を推定することを特徴とするモータ制御装置。
【請求項２】
前記極性推定部は、前記一方に励磁した際の回転角度に基づいて、前記磁極位置を推定することを特徴とする請求項１に記載のモータ制御装置。
【請求項３】
前記励磁指令作成部は、前記モータの複数の相のそれぞれに複数の前記励磁位置を有することを特徴とする請求項１又は２に記載のモータ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、位置検出器の極性を推定する機能を備えたモータ制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
モータ制御装置は、位置検出器によって磁極位置を検出し、磁極位置に合わせてモータのＵ相、Ｖ相、Ｗ相電圧を変化させることでモータを制御している。【０００３】
位置検出器の情報から磁極位置を検出してモータを制御するためには、位置検出器のカウント方向とモータの相順とを合わせる必要がある。例えば、モータの相順がＵ相、Ｖ相、Ｗ相の順となる方向に動かした時に、位置検出器をカウント増加方向に合わせるといった具合である。【０００４】
特許文献１には、特定モータの相に励磁し、励磁する位置を変化させモータを動かし、その時の位置検出器のカウントの増減から、位置検出器のカウント方向を自動で設定するモータ制御装置が開示されている。特許文献１に開示されるモータ制御装置は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の順に励磁した時に位置検出器のカウント方向が増大する方向である場合はそのままとし、減少する方向である場合はカウント値の極性を反転させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−１３０５２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
励磁開始時は磁極位置が分からないため、特許文献１に開示されるモータ制御装置は、励磁開始時に励磁位置と磁極位置とのずれ分だけモータが動く問題がある。したがって、モータを用いた機器は、励磁開始時に最大で磁極の回転角度で１８０°分モータが動くことを考慮して、衝突などの問題が生じないように機器を構成する必要があった。【０００７】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、位置検出器の極性推定時におけるモータの回転角度を低減したモータ制御装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、複数の相を有するモータのいずれかの相の励磁位置を励磁する励磁指令作成部と、モータの回転角度を検出する位置検出器の極性を推定する極性推定部とを有する。極性推定部は、モータの複数の励磁位置を励磁した際における位置検出器により検出されたモータの回転方向の組み合わせに基づいて、モータの磁極位置の候補を二つ抽出し、抽出された二つの磁極位置の候補のうちの一方に励磁した際における位置検出器により検出されたモータの回転角度に基づいて、位置検出器の極性を推定する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係るモータ制御装置は、位置検出器の極性推定時におけるモータの回転角度を低減できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態１に係るモータ制御装置の機能ブロック図
【図２】実施の形態１に係るモータ制御装置の制御対象であるモータのＵ，Ｖ，Ｗ相を６０°ごとに六つのエリアに分割した状態を示す図
【図３】実施の形態１に係るモータ制御装置の制御対象であるモータのＵ，Ｖ，Ｗ相に励磁した時の位置検出器のカウントの増減方向を磁極位置ごとに示す図
【図４】実施の形態１に係るモータ制御装置の制御対象であるモータのＵ，Ｖ，Ｗ相に励磁した時の位置検出器のカウントの増減方向を磁極位置ごとに示す図
【図５】実施の形態１に係るモータ制御装置の検出器の極性を推定する処理の流れを示すフローチャート
【図６】実施の形態１に係るモータ制御装置の極性推定部の機能をハードウェアで実現した構成を示す図
【図７】実施の形態１に係るモータ制御装置の極性推定部の機能をソフトウェアで実現した構成を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に、本発明の実施の形態に係るモータ制御装置を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１２】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係るモータ制御装置の機能ブロック図である。モータ制御装置１００は、位置又は速度偏差からトルク指令を作成する指令部１０１と、指令部１０１が作成したトルク指令に合わせてモータ２００に励磁指令を出力する電流制御部１０２と、指令部１０１から励磁開始要求を受けとると電流制御部１０２に代わってモータ２００に対して励磁指令を出力する励磁指令作成部１０３と、指令部１０１の指示に基づき電流制御部１０２又は励磁指令作成部１０３のいずれか一方の出力をモータ２００に伝える切換え部１０５と、位置検出器２０１の極性を推定する極性推定部１０４とを有する。
【００１３】
励磁指令作成部１０３は、モータ２００の複数の相のそれぞれにおける複数の励磁位置を励磁可能であり、いずれかの相のいずれかの励磁位置を順次励磁する。具体的には、励磁指令作成部１０３は、モータ２００のＵ，Ｖ，Ｗ相上にそれぞれ短時間励磁指令を出力する。説明の便宜上、励磁する位置の組み合わせは、Ｕ，Ｖ，Ｗ相上にそれぞれ１回ずつ計３回とする。なお、以下に示す例とは異なる磁極位置及び励磁位置の組み合わせであっても、同様に位置検出器２０１の極性の推定が可能である。
【００１４】
極性推定部１０４は、励磁指令作成部１０３が出力する励磁指令とモータ２００に取り付けられている位置検出器２０１のカウント増減の組み合わせとから、位置検出器２０１の極性を推定する。
【００１５】
次に、極性推定部１０４における位置検出器２０１の極性の推定の実際の処理について説明する。図２は、実施の形態１に係るモータ制御装置の制御対象であるモータのＵ，Ｖ，Ｗ相を６０°ごとに六つのエリアに分割した状態を示す図である。図３及び図４は、実施の形態１に係るモータ制御装置の制御対象であるモータのＵ，Ｖ，Ｗ相に励磁した時の位置検出器のカウントの増減方向を磁極位置ごとに示す図である。図３は、モータ２００が正回転する方向が位置検出器２０１の極性が正の方向である場合であり、図４は、モータ２００が逆回転する方向が位置検出器２０１の正の方向である場合である。図３及び図４中の「＋」印は、位置検出器２０１のカウントが増加することを示し、「−」印は、位置検出器２０１のカウントが減少することを示している。モータ２００のＵ，Ｖ，Ｗ相に励磁すると、励磁した相に近づくようにモータ２００が動くため、Ｕ，Ｖ，Ｗ相上にそれぞれ励磁した時の位置検出器２０１のカウントの増減方向の組み合わせは、図３に示すように、磁極位置ごとに定まる。ここで、モータ２００は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の順となる方向に動かす時が正回転であり、Ｗ相、Ｖ相、Ｕ相の順となる方向に動かす時が逆回転であるとする。
【００１６】
図５は、実施の形態１に係るモータ制御装置の検出器の極性を推定する処理の流れを示すフローチャートである。ステップＳ１において、極性推定部１０４は、Ｕ，Ｖ，Ｗ相上にそれぞれ短時間励磁した時の位置検出器２０１のカウント増減方向の組み合わせを求める。ステップＳ２において、極性推定部１０４は、Ｕ，Ｖ，Ｗ相上にそれぞれ励磁した時の位置検出器２０１のカウントの増減方向の組み合わせに基づいて、分割されたエリアのどこに磁極位置があるのかを推定する。
【００１７】
ただし、Ｕ，Ｖ，Ｗ相上にそれぞれ励磁した時の位置検出器２０１のカウントの増減方向の組み合わせが同じであっても、モータ２００が正回転する方向が位置検出器２０１の極性が正の方向である場合とモータ２００が逆回転する方向が位置検出器２０１の極性が正の方向である場合とで、推定される磁極位置が異なる。例えばＵ，Ｖ，Ｗ相上に励磁した時の位置検出器２０１のカウント増減方向がそれぞれ−，＋，＋の時、モータ２００が正回転する方向が位置検出器２０１の極性が正の方向である場合は、３番のエリア内に磁極位置があると推定される。一方、モータ２００が逆回転する方向が位置検出器２０１の極性が正の方向である場合は、６番のエリア内に磁極位置があると推定される。したがって、ステップＳ２では、磁極位置は一つに特定されず、候補となる二つの磁極位置に絞り込まれる。
【００１８】
ステップＳ３において、極性推定部１０４は、位置検出器２０１の極性を推定する。この際、極性推定部１０４は、ステップＳ２で絞り込んだ二つの磁極位置のうちの一方に励磁する。例えばステップＳ２で３番又は６番に磁極位置があると推定された場合、ステップＳ３では３番又は６番の中心位置に励磁する。ここでは３番の中心位置に励磁するものとする。
【００１９】
この時、実際の磁極位置が３番のエリア内にあれば、励磁位置と磁極位置とのずれは磁極位置単位で３０°以内のため、モータ２００の回転角度は３０°以内となる。一方、実際の磁極位置が６番のエリア内にあれば、励磁位置と磁極位置とのずれは磁極位置単位で１５０°以上となるため、モータ２００の回転角度は３０°よりも大きくなる。したがって、３番の中心位置に励磁した時の回転角度が３０°以内の場合は「モータ２００が正回転する方向が位置検出器２０１の極性が正の方向」と推定することができる。一方、３０°よりも大きい場合は「モータ２００が逆回転する方向が位置検出器２０１の極性が正の方向」であると位置検出器２０１の極性を推定することができる。
【００２０】
また、ステップＳ３の位置検出器２０１の極性の推定過程で励磁した時のモータ２００の回転角度から磁極位置を特定することもできる。３番の中央位置に励磁した時のモータ２００の回転角度が３０°以内の場合は磁極位置が３番のエリアにあることが特定できる。逆に、３番の中央位置に励磁した時のモータ２００の回転角度が３０°よりも大きい場合は、磁極位置が６番のエリアにあることを特定できる。
【００２１】
実施の形態１に係るモータ制御装置１００は、モータ２００の複数の励磁位置を励磁した際における位置検出器２０１により検出されたモータ２００の回転方向の組み合わせに基づいて、モータ２００の磁極位置の候補を二つ抽出し、抽出された二つの磁極位置の候補のうちの一方に励磁した際における位置検出器２０１により検出されたモータ２００の回転角度に基づいて位置検出器２０１の極性を推定するため、微小な回転角度から位置検出器２０１の極性を推定することができる。したがって、立ち上げ時にモータ２００の回転角度が大きいと機器破損の可能性がある装置であっても、位置検出器２０１の極性を自動で設定することができる。
【００２２】
実施の形態１に係るモータ制御装置１００は、モータ２００の磁極位置の候補を二つ抽出する際には、回転方向を検出することで、また、それら二つの候補のうちの一方に励磁する際には、モータ２００の回転角度が一定範囲内に収まるか否かを検出することで、位置検出器２０１の極性推定を行うことができるので、位置検出器２０１の極性推定時におけるモータ２００の回転角度を低減できる。
【００２３】
上記の実施の形態１に係る極性推定部１０４の機能は、処理回路により実現される。処理回路は、専用のハードウェアであっても、記憶装置に格納されるプログラムを実行する処理装置であってもよい。極性推定部１０４には、マイクロコントローラを適用可能であるが、これに限定されない。
【００２４】
処理回路が専用のハードウェアである場合、処理回路は、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、特定用途向け集積回路、フィールドプログラマブルゲートアレイ、又はこれらを組み合わせたものが該当する。図６は、実施の形態１に係るモータ制御装置の極性推定部の機能をハードウェアで実現した構成を示す図である。処理回路２９には、極性推定部１０４の機能を実現する論理回路２９ａが組み込まれている。
【００２５】
処理回路２９が処理装置の場合、極性推定部１０４の機能は、ソフトウェア、ファームウェア、又はソフトウェアとファームウェアとの組み合わせにより実現される。
【００２６】
図７は、実施の形態１に係るモータ制御装置の極性推定部の機能をソフトウェアで実現した構成を示す図である。処理回路２９は、プログラム２９ｂを実行するプロセッサ２９１と、プロセッサ２９１がワークエリアに用いるランダムアクセスメモリ２９２と、プログラム２９ｂを記憶する記憶装置２９３を有する。記憶装置２９３に記憶されているプログラム２９ｂをプロセッサ２９１がランダムアクセスメモリ２９２上に展開し、実行することにより、極性推定部１０４の機能が実現される。ソフトウェア又はファームウェアはプログラム言語で記述され、記憶装置２９３に格納される。プロセッサ２９１は、中央処理装置を例示できるがこれに限定はされない。記憶装置２９３は、ＲＡＭ（Random  Access  Memory）、ＲＯＭ（Read  Only  Memory）、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ（Erasable  Programmable  Read  Only  Memory）、又はＥＥＰＲＯＭ（登録商標）（Electrically  Erasable  Programmable  Read  Only  Memory）といった半導体メモリを適用できる。半導体メモリは、不揮発性メモリでもよいし揮発性メモリでもよい。また記憶装置２９３は、半導体メモリ以外にも、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク又はＤＶＤ（Digital  Versatile  Disc）を適用できる。なお、プロセッサ２９１は、演算結果といったデータを記憶装置２９３に出力して記憶させてもよいし、ランダムアクセスメモリ２９２を介して不図示の補助記憶装置に当該データを記憶させてもよい。
【００２７】
処理回路２９は、記憶装置２９３に記憶されたプログラム２９ｂを読み出して実行することにより、極性推定部１０４の機能を実現する。プログラム２９ｂは、極性推定部１０４の機能を実現する手順及び方法をコンピュータに実行させるものであるとも言える。
【００２８】
なお、処理回路２９は、極性推定部１０４の機能の一部を専用のハードウェアで実現し、極性推定部１０４の機能の一部をソフトウェア又はファームウェアで実現するようにしてもよい。
【００２９】
このように、処理回路２９は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、又はこれらの組み合わせによって、上述の各機能を実現することができる。
【００３０】
以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。
【符号の説明】
【００３１】
２９  処理回路、２９ａ  論理回路、２９ｂ  プログラム、１００  モータ制御装置、１０１  指令部、１０２  電流制御部、１０３  励磁指令作成部、１０４  極性推定部、１０５  切換え部、２００  モータ、２０１  位置検出器、２９１  プロセッサ、２９２  ランダムアクセスメモリ、２９３  記憶装置。
【要約】
モータ制御装置（１００）は、複数の相を有するモータ（２００）のいずれかの相の励磁位置を励磁する励磁指令作成部（１０３）と、モータ（２００）の回転角度を検出する位置検出器（２０１）の極性を推定する極性推定部（１０４）とを有し、極性推定部（１０４）は、モータ（２００）の複数の励磁位置を励磁した際における位置検出器（２０１）により検出されたモータ（２００）の回転方向の組み合わせに基づいて、モータ（２００）の磁極位置の候補を二つ抽出し、抽出された二つの磁極位置の候補のうちの一方に励磁した際における位置検出器（２０１）により検出されたモータ（２００）の回転角度に基づいて、位置検出器（２０１）の極性を推定する。【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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