(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転磁束を検出する磁束検出手段と、前記磁束検出手段から得られる磁束情報信号からモータの回転位置を算出する位置検出手段と、前記位置検出手段の検出位置を用いて前記モータを駆動する制御手段を有するブラシレスモータ制御装置において、前記モータのモータ磁極数が８であり、そして前記磁束情報信号のレベルオフセット補正値を記憶する記憶手段を備え、前記レベルオフセット補正値は、前記モータ磁極数と同一数の連続した極大値と極小値から１回転当りの平均値を求め、予め符号を逆にして前記記憶手段に記憶され、前記磁束情報信号に加算してレベルオフセットを補正することを特徴とするブラシレスモータ制御装置。
【請求項２】
回転位置を検出する位置検出手段と、前記位置検出手段の検出位置と記憶されているモータ定数および誘起電圧定数とトルク指令とからベクトル的にモータ印加電圧を算出し前記モータを駆動する制御手段を有するブラシレスモータ制御装置において、予め正方向無負荷運転時と逆方向無負荷運転時のトルク指令値の絶対値の差が規定値以下になるように調整した位相オフセット補正値を記憶する記憶手段を備え、前記位相オフセット補正値は、正方向無負荷運転時と逆方向無負荷運転時におけるトルク指令の絶対値の差に、比例係数を乗じた値を仮の位相オフセット補正値とし、前記仮の位相オフセット補正値を用いて算出した正方向無負荷運転時と逆方向無負荷運転時におけるトルク指令の絶対値の差に前記比例係数を乗じた値を前記仮の位相オフセット補正値に加えて新しい仮の位相オフセット補正値とし、これを複数回繰り返してトルク指令の絶対値の差が規定値以下になったとき前記記憶手段に記憶され、前記位相オフセット補正値を用いて前記検出位置を補正することを特徴とするブラシレスモータ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、位置検出器を有するブラシレスモータ制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ブラシレスモータを過渡時も含めて滑らかに運転するためには、高価なロータリーエンコーダや電流検出器を用いて正弦波電流で運転している。また、安価な方法としてモータの磁束を検出する磁束検出器の磁束量からモータの位置に変換する位置信号変換器の検出位置を用いてモータを正弦波駆動する方法がある（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００３−１５８８８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
解決しようとする問題点は、位置検出器のレベルオフセットおよび位相オフセットである。磁束検出器を用いて位置を検出する方法では、磁束検出器にレベルオフセットがのった場合、位置検出の誤差が大きくなるために振動等の悪影響が出てくるばかりでなく、モータへの印加電圧に直流成分がのることになるため、モータに直流成分電流が流れてしまい、トルク脈動の原因になるとともにモータの損失が大きくなる。
【０００４】
また、検出器の機械的取り付け精度が悪いと、印加電圧の位相が最適位置からずれる、すなわち位相オフセットがのるため、トルクに寄与しない無効な電流が流れるばかりでなく、正転運転時と、逆転運転時で同じトルク指令を与えたときの出力トルクに差が出てしまうという課題があった。
【０００５】
本発明は、上記従来の課題を解決するものであり、組立が容易で安価かつ低振動、高効率なブラシレスモータ制御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】
【０００６】
上記課題を解決するために本発明は、回転磁束を検出する磁束検出手段と、前記磁束検出手段から得られる磁束情報信号からモータの回転位置を算出する位置検出手段と、前記位置検出手段の検出位置を用いて前記モータを駆動する制御手段を有するモータ制御装置において、前記モータのモータ磁極数が８であり、そして前記磁束情報信号のレベルオフセット補正値を記憶する記憶手段を備え、前記レベルオフセット補正値は、前記モータ磁極数と同一数の連続した極大値と極小値から１回転当りの平均値を求め、予め符号を逆にして前記記憶手段に記憶され、前記磁束情報信号に加算してレベルオフセットを補正する。
【０００７】
また、回転位置を検出する位置検出手段と、前記位置検出手段の検出位置と予め記憶されているモータ定数および誘起電圧定数とトルク指令とからベクトル的にモータ印加電圧を算出し前記モータを駆動する制御手段を有するモータ制御装置において、予め正方向無負荷運転時と逆方向無負荷運転時のトルク指令値の絶対値の差が規定値以下になるように調整した位相オフセット補正値を記憶する記憶手段を備え、前記位相オフセット補正値は、正方向無負荷運転時と逆方向無負荷運転時におけるトルク指令の絶対値の差に、比例係数を乗じた値を仮の位相オフセット補正値とし、前記仮の位相オフセット補正値を用いて算出した正方向無負荷運転時と逆方向無負荷運転時におけるトルク指令の絶対値の差に前記比例係数を乗じた値を前記仮の位相オフセット補正値に加えて新しい仮の位相オフセット補正値とし、これを複数回繰り返してトルク指令の絶対値の差が規定値以下になったとき前記記憶手段に記憶され、前記位相オフセット補正値を用いて前記検出位置を補正する構成をもつもので、組立が容易で安価かつ低振動、高効率なブラシレスモータ制御装置を提供できる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明のブラシレスモータ制御装置によれば、レベルオフセット補正値は、モータ磁極数と同一数の連続した極大値と極小値から１回転当りの平均値を求め、予め符号を逆にして前記記憶手段に記憶されるので、各磁極の磁束信号レベルが一様に考慮され、再現性を保つことができ位置検出精度が良くなるため、印加電圧がアンバランスになって直流成分電流が流れ、トルク脈動や損失の増大になるという悪影響を抑えることができる。
【０００９】
また、予め正方向無負荷運転時と逆方向無負荷運転時におけるトルク指令値の絶対値の差が規定値以下になるように調整した位相オフセット補正値を用いて検出位置を補正するので、位置検出器の取付精度が悪くても位相オフセット補正値を簡単な作業で精度良く算出することができ、印加電圧の位相が最適に保たれ、トルクに寄与しない無効な電流が流れないため、効率が良くなるばかりでなく、正転運転時と、逆転運転時のトルク特性を揃えることができる。
【００１０】
したがって、組立が容易で安価かつ低振動、高効率なブラシレスモータ制御装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
回転磁束を検出する磁束検出手段と、前記磁束検出手段から得られる磁束情報信号からモータの回転位置を算出する位置検出手段と、前記位置検出手段の検出位置を用いて前記モータを駆動する制御手段を有するモータ制御装置において、前記モータのモータ磁極数が８であり、そして前記磁束情報信号のレベルオフセット補正値を記憶する記憶手段を備え、前記レベルオフセット補正値は、前記モータ磁極数と同一数の連続した極大値と極小値から１回転当りの平均値を求め、予め符号を逆にして前記記憶手段に記憶され、前記磁束情報信号に加算してレベルオフセットを補正する。さらに、前記位置検出手段の検出位置と予め記憶されているモータ定数および誘起電圧定数とトルク指令とからベクトル的にモータ印加電圧を算出し前記モータを駆動する制御手段と、予め正方向無負荷運転時と逆方向無負荷運転時のトルク指令値の絶対値の差が規定値以下になるように調整した位相オフセット補正値を記憶する記憶手段を備え、前記位相オフセット補正値は、正方向無負荷運転時と逆方向無負荷運転時におけるトルク指令の絶対値の差に、比例係数を乗じた値を仮の位相オフセット補正値とし、前記仮の位相オフセット補正値を用いて算出した正方向無負荷運転時と逆方向無負荷運転時におけるトルク指令の絶対値の差に前記比例係数を乗じた値を前記仮の位相オフセット補正値に加えて新しい仮の位相オフセット補正値とし、これを複数回繰り返してトルク指令の絶対値の差が規定値以下になったとき前記記憶手段に記憶され、前記位相オフセット補正値を用いて前記検出位置を補正する。
【実施例１】
【００１２】
図１において、界磁磁束を発生するマグネット１の回転磁束を検出する３個のホール素子などを用いた磁束検出手段２を設け、そこから得られる磁束情報信号にレベルオフセット補正値記憶手段３に記憶されているレベルオフセット補正値を加算して補正し、補正された情報より位置検出手段４によりロータの位置情報を得る。
【００１３】
この位置情報は、位相オフセット補正値記憶手段５に記憶された位相オフセット値を加算して補正され、補正された位置情報とそれを微分して得られる速度情報、および速度指令８から制御手段６によりモータへの印加電圧とその位相を算出し、インバータ部を駆動する。
【００１４】
制御手段６は、モータ巻線のインダクタンス情報Ｌや巻線抵抗情報Ｒ、誘起電圧係数情報Ｋｅ、定格電流情報ＩＬからなるモータ定数情報を記憶しており、速度情報と速度指令から求められるトルク指令から定格電流情報ＩＬを用いて算出した電流Ｉと、補正された位置情報とそれを微分して求められる速度情報ωからこれらのモータ定数情報を用いて図２のベクトル図により必要なモータ印加電圧Ｖとその位相を算出する構成となっている。
【００１５】
また、レベルオフセット補正値は３つの磁束検出手段ごとに、図３に示すように磁束情報信号の連続した、モータ磁極数と同一数の極値の平均値の符号を逆にしたもので求めている。
【００１６】
図３はモータ磁極数が８の場合の磁束情報信号の波形であり、レベルオフセット補正値は（Ｓｒ１＋Ｓｓ１＋Ｓｒ２＋Ｓｓ２＋Ｓｒ３＋Ｓｓ３＋Ｓｒ４＋Ｓｓ４）／８で求める。モータ磁極数と同一数の極値の平均をとることで、マグネット極間の磁束量のバラツキがあっても一様に考慮することができ、ばらつきのレベルオフセット補正値への影響を抑えている。
【００１７】
また、位相オフセット値は予め正方向無負荷運転時のトルク指令値と逆方向無負荷運転時のトルク指令値の符号を逆にしたものの差が規定値以下になるように調整した値としている。具体的には、位置検出が正転方向にずれていた場合、正転方向無負荷時のベクトル図は図４の様になる。
【００１８】
図４において、Ｋｅ’×ωは実際の誘起電圧、Ｉ’は実際の電流を表している。トルク指令すなわち電流指令Ｉは誘起電圧計算値Ｋｅ×ωと同方向すなわち正回転方向に大きくなる。また、逆転方向無負荷運転時のベクトル図は図５の様になり、この場合のトルク指令すなわち電流指令Ｉは誘起電圧計算値Ｋｅ×ωと逆方向すなわち正回転方向に大きくなる。
【００１９】
この場合の位相のずれと、正方向無負荷運転時のトルク指令値と逆方向無負荷運転時のトルク指令値の差の実測値は図６の様になり、この差はほぼ比例の関係にあることが解る。そこでその比例係数を正方向無負荷運転時のトルク指令値と逆方向無負荷運転時のトルク指令値の符号を逆にしたもの差に乗じて位相オフセット補正値としている。
【実施例２】
【００２０】
実施例２について図７を用いて説明する。図７において、正方向無負荷運転時のトルク指令Ｔｆと逆方向無負荷運転時のトルク指令Ｔｒの符号を逆にしたものの差ΔＴに規定の係数Ｋを乗じた値を仮の位相オフセット補正値ΔＡとし、仮の位相オフセット補正値ΔＡを用いて検出した正方向無負荷運転時のトルク指令Ｔｆと逆方向無負荷運転時のトルク指令Ｔｒから前記規定の係数Ｋを乗じた値を仮の位相オフセット補正値ΔＡに加えて新しい仮の位相オフセット補正値ΔＡとし、この作業をΔＴが規定の値ΔＴｍｉｎより小さくなるまで複数回繰り返した時のΔＡを位相オフセット補正値ΔＡ０としている。
【００２１】
こうすることにより、位相オフセット補正値が精度の高い方向に収束していくため検出精度が向上することになる。
【産業上の利用可能性】
【００２２】
本発明のブラシレスモータ制御装置は、安価な構成で低振動、高効率、高精度なモータを実現するものであり、省力機器や高効率を要求される用途および簡易的な位置決めをする用途に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施例１におけるブラシレスモータ制御装置の概念図
【図２】本発明の実施例１における印加電圧のベクトル図
【図３】本発明の実施例１における磁束情報信号の波形図
【図４】本発明の実施例１における正転方向無負荷運転時の位置ずれ時のベクトル図
【図５】本発明の実施例１における逆転方向無負荷運転時の位置ずれ時のベクトル図
【図６】本発明の実施例１における位置ずれと正転／逆転時のトルク指令の差の実測データを示す図
【図７】本発明の実施例２における位相オフセット補正値の算出方法説明図
【符号の説明】
【００２４】
１  マグネット
２  磁束検出手段
３  レベルオフセット補正値記憶手段
４  位置検出手段
５  位相オフセット補正値記憶手段
６  制御手段
７  微分手段
８  速度指令
【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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