(57)【要約】【課題】記憶容量が小さく、中性点接続用のケーブルが不要で、モータによって磁束分布が異なる場合に対しても補償の効果が十分に得られるモータ駆動装置を提供することを目的とする。【解決手段】エンコーダ２を装着した永久磁石型モータに平衡３相交流電流を生成するためのｓｉｎテーブル６を搭載したモータ駆動装置において、エンコーダ２内部に搭載され、モータ１の磁束分布を記憶する記憶装置２１と、モータ１に供給する電流に高調波を重畳するために、電源投入時に記憶装置２１に記憶されたモータ１の磁束分布の情報を受取り、この磁束分布の情報とエンコーダ２の出力である電気角を用いて、ｓｉｎテーブル６に高調波を重畳させる高調波重畳部７とを備えたものである。【選択図】　　図１
2004015879.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンコーダを装着した永久磁石型モータに供給する平衡３相交流電流を生成するためのｓｉｎテーブルを搭載したモータ駆動装置において、
前記エンコーダ内部に搭載され、前記モータの磁束分布の情報を記憶する記憶装置と、
前記モータに供給する電流に高調波を重畳するために、電源投入時に前記記憶装置に記憶された前記モータの磁束分布の情報を受取り、この磁束分布の情報と前記エンコーダの出力である電気角を用いて、前記ｓｉｎテーブルに高調波を重畳させる高調波重畳部とを備え、前記モータの磁束分布を次の近似式で与えることを特徴とするモータ駆動装置。
【数１】
2004015879.tif 000013
ここで、Φ１：磁束分布、θ：電気角、ｎ：次数、Ａｎ：ｎ次高調波の振幅比、Ｂｎ：ｎ次高調波の位相。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、モータを駆動するモータ駆動装置に関し、特にモータの磁束分布の歪みが原因で発生するトルクリップルを補償する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の永久磁石型の３相同期モータを駆動するモータ駆動装置は図３のようになっている。図３は従来のモータ駆動装置のブロック図である。
図において、１はモータ、２はエンコーダ、３は速度制御器、４は電流アンプ、５は微分器、６はｓｉｎテーブル、８は加算器、９は乗算器である。
モータ駆動装置の重要な機能の１つは、モータ１に歪みのない平衡３相交流電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗを供給することである。そのために、モータ駆動装置には、ｓｉｎテーブル６が搭載されている。そして、電流の位相は、モータ１の磁極に合せて供給される。言い換えると、モータ１の誘起電圧と同相の電流を供給する。また、電流の振幅は、速度制御器３の出力であるトルク指令τｒに比例する。この時、モータのギャップの磁束分布が正弦波で歪みがなければ、モータの発生トルクは回転角度によらず一定になる。
しかし、実際のモータでは、磁束分布に歪みが存在する。この場合、モータが発生するトルクには、回転角度により周期的に変動するトルクリップルが生じる。このトルクリップルは、サーボモータを用いたシステムの性能を劣化させる。
そこで、前記トルクリップルを低減するための技術として特開平５−２６０７８５号公報が提案されている。図４は特開平５−２６０７８５号公報のトルクリップル補償方法を示すブロック図である。図４に示すものは、図３のｓｉｎテーブル６の代わりに、各相毎に６１のトルクリップル補正電流波形ｉｕ（θ）、ｉｖ（θ）、ｉｗ（θ）を記憶している。各相のトルクリップル補正電流波形６１は、モータ１の各相の誘起電圧波形ｋｕ（θ）、ｋｖ（θ）、ｋｗ（θ）を計測して、次式で求める。
【０００３】
【数２】
2004015879.tif 000003
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、特開平５−２６０７８５号公報では、ｓｉｎテーブルの代わりに３相独立にトルクリップル補正電流波形を記憶するので、記憶容量が大きくなる。また、３相独立にモータ巻線に電流を供給するので、中性点接続用のケーブルが必要になる。さらに、トルクリップル補正電流波形をアンプ側で記憶するので、モータによって磁束分布が異なる場合は、補償の効果が十分に得られないという問題があった。
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり。記憶容量が小さく、中性点接続用のケーブルが不要で、モータによって磁束分布が異なる場合に対しても補償の効果が十分に得られるモータ駆動装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記問題を解決するため、本発明は、エンコーダを装着した永久磁石型モータに供給する平衡３相交流電流を生成するためのｓｉｎテーブルを搭載したモータ駆動装置において、前記エンコーダ内部に搭載され、前記モータの磁束分布の情報を記憶する記憶装置と、前記モータに供給する電流に高調波を重畳するために、電源投入時に前記記憶装置に記憶された前記モータの磁束分布の情報を受取り、この磁束分布の情報と前記エンコーダの出力である電気角を用いて、前記ｓｉｎテーブルに高調波を重畳させる高調波重畳部とを備え、前記モータの磁束分布を次の近似式で与えることを特徴とするものである。
【０００６】
【数３】
2004015879.tif 000004
【０００７】
ここで、Φ１：磁束分布，θ：電気角、ｎ：次数、Ａｎ：ｎ次高調波の振幅比、Ｂｎ：ｎ次高調波の位相。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図に基づいて説明する。
図１は、本発明の実施例を示すモータ駆動装置のブロック図、図２は本発明の効果を示す図であって、（ａ）は補償前、（ｂ）は補償後の状態を示す。なお、本発明が従来技術と同じ構成要素についてはその説明を省略し、異なる点のみ説明する。
図において、２１は記憶装置、７は高調波重畳部である。
【０００９】
本発明が従来技術と異なる構成のうち、記憶装置２１は、モータ１の磁束分布の情報を記憶する。磁束分布は、モータの誘起電圧を計測して得ることができる。そして、磁束分布の情報は、電源投入直後にモータ駆動装置に伝送される。そして、この磁束分布の情報とエンコーダ２の出力であるモータの電気角を用いて高調波重畳部７でｓｉｎテーブルに高調波を重畳する。その結果、モータに供給する電流には、高調波電流が重畳され、トルクリップルを補償することができる。
まず、記憶装置２１で記憶する磁束分布の情報について説明する。
一般に、モータのギャップの磁束分布は、モータの電気角の周期関数であり、次式で表わすことができる。
【００１０】
【数４】
2004015879.tif 000005
【００１１】
ここで、Φ１は磁束分布、θは電気角、ｎは次数、Ａｎはｎ次高調波の振幅比、Ｂｎはｎ次高調波の位相である。
記憶装置２１では、ｎ、Ａｎ、Ｂｎを記憶する。ｎは高々１０程度で十分であり、記憶容量は小さくてよい。モータ毎に磁束分布が異なる場合は、これらの情報は、モータ毎に誘起電圧波形を計測して求める。
【００１２】
次に、高調波重畳部７について説明する。
高調波重畳部７は、記憶装置２１で記憶したｎ、Ａｎ、Ｂｎを受取り、この情報とエンコーダ２の出力であるモータの電気角θを用いて、ｓｉｎテーブルに以下の高調波を重畳する。
【００１３】
【数５】
2004015879.tif 000006
【００１４】
この変換では、３相の電流の合計はゼロとなり、モータの中性点接続用のケーブルは不要である。
以下、具体例を示す。
ここでは、モータの磁束分布に５次と７次の高調波が存在し、高調波と基本波の位相差が０の場合を考える。これは実際のモータの磁束分布としてよくあることである。この場合、記憶装置２１の内容は、表１のようになる。
【００１５】
【表１】
2004015879.tif 000007
【００１６】
そして、モータの各巻線から見た磁束分布は、次式のようになる。
【００１７】
【数６】
2004015879.tif 000008
補償がない場合は、モータの各巻線へはモータ駆動装置から次式で表される電流が供給される。
【００１８】
【数７】
2004015879.tif 000009
【００１９】
さらに、発生トルクは、次式で計算できる。
【００２０】
【数８】
2004015879.tif 000010
【００２１】
Ａ５＝−０．０７、Ａ７＝０．０３として、式６に式４、５を代入して求めた発生トルクを図２（ａ）に示す。このように、発生トルクは電気角の６倍の周波数で変動する。
本発明では、式３で示す高調波をｓｉｎテーブルに重畳するので、モータ駆動装置から供給される電流は、次式のようになる。
【００２２】
【数９】
2004015879.tif 000011
【００２３】
式６に式４、７を代入し、発生トルクを計算し、その結果を図２（ｂ）に示す。同図から分かるように本発明によれはトルクリップルを補償できる。
ただし、この例のように５次と７次の高調波の場合は、次式に示すように、電流は５次高調波だけを重畳してもよい。
【００２４】
【数１０】
2004015879.tif 000012
【００２５】
したがって、本発明に係るモータ駆動装置は、モータ１の磁束分布の情報をエンコーダ内部に設けた記憶装置２１に記憶させ、電源投入直後に磁束分布の情報をモータ駆動装置に伝送し、このモータ駆動装置に伝送された当該磁束分布の情報とエンコーダ２の出力であるモータの電気角を用いて、モータに供給する電流に高調波電流を重畳させる構成にしたので、記憶容量が小さく、中性点接続用のケーブが不要で、各モータ毎に磁束分布のバラツキが大きい場合も、十分に補償の効果が得られ、トルクリップルが低減できるという効果がある。
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、モータ駆動装置は、モータの磁束分布の情報をエンコーダ内部に設けた記憶装置に記憶させ、電源投入直後に磁束分布の情報をモータ駆動装置に伝送し、このモータ駆動装置に伝送された当該磁束分布の情報とエンコーダの出力であるモータの電気角を用いて、モータに供給する電流に高調波電流を重畳させる構成にしたため、記憶容量が小さく、中性点接続用のケーブが不要で、各モータ毎に磁束分布のバラツキが大きい場合も、十分に補償の効果が得られ、トルクリップルを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例を示すモータ駆動装置のブロック図である。
【図２】本発明の効果を示す図であって、（ａ）は補償前、（ｂ）は補償後の状態である。
【図３】従来のモータ駆動装置のブロック図である。
【図４】特開平５−２６０７８５号公報のトルクリップル補償方法を示すブロック図である。
【符号の説明】
１　モータ
２　エンコーダ
２１　記憶装置
３　速度制御器
４　電流アンプ
５　微分器
６　ｓｉｎテーブル
６１　トルクリップル補正電流波形
７　高調波重畳部
８　加算器
９　乗算器
【図１】
2004015879.tif 000014
【図２】
2004015879.tif 000015
【図３】
2004015879.tif 000016
【図４】
2004015879.tif 000017