(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁極位置検出器を用いないＡＣ同期モータの初期磁極推定装置において、
指令推力あるいはトルクパターン発生部と、前記指令推力あるいはトルクパターンによって第１周期区間と第２周期区間を切換えるモードスイッチと、モードスイッチより第１周期区間が選択された場合、磁極位置指令値を磁極位置指令値＋４５度にする第１周期区間位相角度設定部と、前記指令推力あるいはトルクパターンでＡＣ同期モータを運転中に同期モータの速度および位置を検出する第１周期区間速度・位置検出部と、前記第１周期区間での速度および位置検出値を用いて、第１機械定数、第１外乱推力あるいはトルクを演算する第１機械定数・第１外乱推力あるいはトルク演算部と、前記ＡＣ同期モータの速度、位置、第１機械定数および第１外乱推力あるいはトルクを格納する第１メモリ記憶部と、
前記モードスイッチより第２周期区間が選択された場合、磁極位置指令値を磁極位置指令値−４５度にする第２周期区間位相角度設定部と、前記指令推力あるいはトルクパターンでＡＣ同期モータを運転中に同期モータの速度および位置を検出する第２周期区間速度・位置検出部と、前記第２周期区間での速度および位置検出値を用いて第２機械定数、第２外乱推力あるいはトルクを演算する第２機械定数・第２外乱推力あるいはトルク演算部と、前記ＡＣ同期モータの速度、位置、第２機械定数および第２外乱推力あるいはトルクを格納する第２メモリ記憶部とを備えたことを特徴とするＡＣ同期モータの初期磁極推定装置。
【請求項２】
前記指令推力あるいはトルクパターン発生部において、指令推力あるいはトルクパターンは台形波あるいは矩形波で正と負の極性変化を少なくとも１つ以上含むことを特徴とする請求項１記載のＡＣ同期モータの初期磁極推定装置。
【請求項３】
前記指令推力あるいはトルクパターン発生部において、指令推力あるいはトルクパターンを発生する場合、
【数１】
0004650118.tif 000011
を用いて、誤差角がゼロとなるように磁極位置を調整することを特徴とする請求項１記載のＡＣ同期モータの初期磁極推定装置。
【請求項４】
前記第１機械定数・第１外乱推力あるいはトルク演算部および第２機械定数・第２外乱推力あるいはトルク演算部は、
【数２】
0004650118.tif 000012
に基づいていることを特徴とする請求項１記載のＡＣ同期モータの初期磁極推定装置。
【請求項５】
前記算出した第１機械定数、第１外乱推力あるいはトルクおよび第２機械定数、第２外乱推力あるいはトルクを用いて、磁極位置を補正することを特徴とする請求項１又は請求項４記載のＡＣ同期モータの初期磁極推定装置。
【請求項６】
前記第１周期区間速度・位置検出部および第２周期区間速度・位置検出部において、第１周期区間で指令推力あるいはトルクパターンでＡＣ同期モータを運転中に同期モータの速度および位置を検出するタイミングと、第２周期区間で指令推力あるいはトルクパターンでＡＣ同期モータを運転中に同期モータの速度および位置を検出するタイミングは、前記指令推力あるいはトルクが正から負あるいは負から正へ切り替わる点とすることを特徴とする請求項１記載のＡＣ同期モータの初期磁極推定装置。
【請求項７】
前記第１周期区間および第２周期区間共に、前記指令推力あるいはトルクパターン発生部からの指令推力あるいはトルクパターンでＡＣ同期モータを運転した場合、ＡＣ同期モータが回転しない場合に第１周期区間、第２周期区間ともに前記ＡＣ同期モータが回転しない場合の磁極位置に４５度加算して前記ＡＣ同期モータを運転することを特徴とする請求項１記載のＡＣ同期モータの初期磁極推定装置。
【請求項８】
前記ＡＣ同期モータの初期磁極推定装置において、ＡＣ同期モータが機械的に動作できない範囲に入った場合は、初期磁極推定が行える位置まで移動するための指令推力あるいはトルクパターンを入力し、初期磁極推定を行うことを特徴とする請求項１記載のＡＣ同期モータの初期磁極推定装置。
【請求項９】
前記第１周期区間速度・位置検出部および第２周期区間速度・位置検出部は、指令推力あるいはトルクが正から負あるいは負から正へ極性変化するタイミングで前記ＡＣ同期モータの速度および位置を検出する際に、前記指令推力あるいはトルクパターンを所定の倍率α倍に設定して検出することを特徴とする請求項１又は請求項６記載のＡＣ同期モータの初期磁極推定装置。
【請求項１０】
前記指令推力あるいはトルクパターン発生部において、指令推力あるいはトルクパターンは正から負あるいは負から正へ極性変化させた後に移動位置を初期磁極推定開始前の元の位置に戻すように、
【数３】
0004650118.tif 000013
を用いて計算される補正推力あるいはトルクを指令することを特徴とする請求項１又は請求項９記載のＡＣ同期モータの初期磁極推定装置。
【請求項１１】
磁極位置検出器を用いないＡＣ同期モータの初期磁極推定方法において、
指令推力あるいはトルクパターン発生ステップと、前記指令推力あるいはトルクパターンによって第１周期区間と第２周期区間を切換えるモードスイッチと、モードスイッチより第１周期区間が選択された場合、磁極位置指令値を磁極位置指令値＋４５度にする第１周期区間位相角度設定ステップと、前記指令推力あるいはトルクパターンでＡＣ同期モータを運転中に同期モータの速度および位置を検出する第１周期区間速度・位置検出ステップと、前記第１周期区間での速度および位置検出値を用いて、第１機械定数、第１外乱推力あるいはトルクを演算する第１機械定数・第１外乱推力あるいはトルク演算ステップと、前記ＡＣ同期モータの速度、位置、第１機械定数および第１外乱推力あるいはトルクを格納する第１メモリ記憶ステップと、前記モードスイッチより第２周期区間が選択された場合、磁極位置指令値を磁極委指令値−４５度とする第２周期区間位相角度設定ステップと、前記指令推力あるいはトルクパターンでＡＣ同期モータを運転中に同期モータの速度および位置を検出する第２周期区間速度・位置検出ステップと、前記第２周期区間での速度および位置検出値を用いて第２機械定数、第２外乱推力あるいはトルクを演算する第２機械定数・第２外乱推力あるいはトルク演算ステップと、前記ＡＣ同期モータの速度、位置、第２機械定数および第２外乱推力あるいはトルクを格納する第２メモリ記憶ステップとを備えて、前記第１メモリ記憶ステップおよび第２メモリ記憶ステップの記憶内容を基に初期磁極位置を推定することを特徴とするＡＣ同期モータの初期磁極推定方法。
【請求項１２】
前記指令推力あるいはトルクパターン発生ステップにおいて、指令推力あるいはトルクパターンは台形波あるいは矩形波で正と負の極性変化を少なくとも１つ以上含むことを特徴とする請求項１１記載のＡＣ同期モータの初期磁極推定方法。
【請求項１３】
前記指令推力あるいはトルクパターン発生ステップにおいて、指令推力あるいはトルクパターンを発生する場合、
【数４】
0004650118.tif 000014
を用いて誤差角がゼロとなるように磁極位置を調整することを特徴とする請求項１１記載のＡＣ同期モータの初期磁極推定方法。
【請求項１４】
前記第１機械定数・第１外乱推力あるいはトルク演算ステップおよび第２機械定数・第２機械定数・第２外乱推力あるいはトルク演算ステップは、
【数５】
0004650118.tif 000015
に基づいていることを特徴とする請求項１１記載のＡＣ同期モータの初期磁極推定方法。
【請求項１５】
前記算出した第１機械定数、第１外乱推力あるいはトルクおよび第２機械定数、第２外乱推力あるいはトルクを用いて、磁極位置を補正することを特徴とする請求項１１又は請求項１４記載のＡＣ同期モータの初期磁極推定方法。
【請求項１６】
前記第１周期区間速度・位置検出ステップおよび第２周期区間速度・位置検出ステップにおいて、第１周期区間で指令推力あるいはトルクパターンでＡＣ同期モータを運転中に同期モータの速度および位置を検出するタイミングと、第２周期区間で指令推力あるいはトルクパターンでＡＣ同期モータを運転中に同期モータの速度および位置を検出するタイミングは、前記指令推力あるいはトルクが正から負あるいは負から正へ切り替わる点とすることを特徴とする請求項１１記載のＡＣ同期モータの初期磁極推定方法。
【請求項１７】
前記第１周期区間および第２周期区間共に、前記指令推力あるいはトルクパターン発生ステップからの指令推力あるいはトルクパターンでＡＣ同期モータを運転した場合、ＡＣ同期モータが回転しない場合に前記第１周期区間、第２周期区間ともに前記ＡＣモータが回転しない場合の磁極位置に４５度加算して前記ＡＣ同期モータを運転することを特徴とする請求項１１記載のＡＣ同期モータの初期磁極推定方法。
【請求項１８】
前記ＡＣ同期モータの初期磁極推定装置において、ＡＣ同期モータが機械的に動作できない範囲に入った場合は、初期磁極推定を行える位置まで移動するための指令推力あるいはトルクパターンを入力し、初期磁極推定を行うことを特徴とする請求項１１記載のＡＣ同期モータの初期磁極推定方法。
【請求項１９】
前記第１周期区間速度・位置検出ステップおよび第２周期区間速度・位置検出ステップは、指令推力あるいはトルクが正から負あるいは負から正へ極性変化するタイミングで同期モータの速度および位置を検出する際に、指令推力あるいはトルクパターンは所定の倍率α倍に設定して検出することを特徴とする請求項１１又は請求項１６記載のＡＣ同期モータの初期磁極推定方法。
【請求項２０】
前記指令推力あるいはトルクパターン発生ステップは、指令推力あるいはトルクパターンを正から負あるいは負から正へ極性変化させた後に移動位置を初期磁極推定開始前の元の位置に戻すように、
【数６】
0004650118.tif 000016
を用いて計算される補正推力あるいはトルクを指令することを特徴とする請求項１１又は請求項１９記載のＡＣ同期モータの初期磁極推定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リニアと回転機を含んだ永久磁石型ＡＣ同期モータにおいて磁極検出器（ポールセンサ）を用いずにＡＣ同期モータの初期磁極推定を行うＡＣ同期モータの初期磁極推定装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のＡＣ同期モータの初期磁極推定装置は、速度ゲイン制御部とモード区間判断部の結果にしたがって第１または第２周期区間を選択し、第１周期区間を選択した場合は第１トルク演算部を、第２周期区間を選択した場合は第２トルク演算部の演算により、第１と第２のトルク演算部で得られるトルクデータを用いて推定磁極位置を演算している。（例えば、特許文献１と特許文献２に開示された方法がある。図５にその構成を示す）。
図５において、１０１は指令速度パターン発生部、１０２はモード区間判断部、１０３は速度積分ゲインの処理部、１０４はモードスイッチ、１１０１は第１周期区間、１１０２はデータ取得用速度区間判断部、１１０３は第１指令電流演算部、１１０４は第1メモリ記憶部、１２０１は第２周期区間、１２０２はデータ取得用速度区間判断部、１２０３は第２指令電流演算部、１２０４は第２メモリ記憶部であり、指令速度から指令トルク（指令電流）を計算する速度制御部と、指令トルク（指令電流）の通りにＡＣ同期モータを駆動する電流制御部及びＰＷＭ電力変換装置とを備えたＡＣ同期モータ制御装置において、指令速度パターン発生部から発生される指令速度から検出速度を差し引いて速度偏差を計算する速度偏差演算部と、速度偏差に速度ゲインを乗じて指令トルク（指令電流）を計算する速度ゲイン制御部と、指令速度からモード区間（第１周期区間と第２周期区間）の判断処理を行うモード区間判断部と、モード区間判断部での結果に従って第１周期区間と第２周期区間とのいずれかのモード区間に切り換えるモードスイッチと、第１周期区間を選択した場合、指令速度がデータ取得用速度区間かどうかの判断を行うデータ取得用速度区間判断部と、判断されたデータ取得用速度区間で指令トルク（指令電流）から第１指令トルクデータ（第１指令電流データ）を演算する第１指令トルク演算部（第１指令電流演算部）と、第２周期区間を選択した場合、指令速度がデータ取得用速度区間かどうかの判断を行うデータ取得用速度区間判断部と、判断されたデータ取得用速度区間で指令トルク（指令電流）から第２指令トルクデータ（第２指令電流データ）を演算する第２指令トルク演算部（第２指令電流演算部）と、第１指令トルクデータ（第１指令電流データ）と第２指令トルクデータ（第２指令電流データ）の情報を用いて推定初期磁極位置を演算する、という手順がとられていた。
【特許文献１】特開２００１−１５７４８２号公報（第１６頁、第３図）
【特許文献２】特開２００３−１１１４７７号公報（第１６頁、第１７図、第１８図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来のＡＣ同期モータの初期磁極推定装置では、速度制御を行っているので、初期磁極位置が設定と異なると暴走するため、暴走防止機能を必要とし、結果推定時間が増加するという問題があった。
また、摩擦の条件が区間で異なる場合、推定誤差が大きくなるという問題もあった。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、閉ループを用いず暴走しないので、暴走検出機能を省き推定時間を短縮するとともに、摩擦、機械定数を初期磁極推定時に同時に演算し、摩擦条件による誤差補償し正確な磁極位置を推定することができるＡＣ同期モータの初期磁極位置推定装置および推定方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、磁極位置検出器を用いないＡＣ同期モータの初期磁極推定装置において、指令推力あるいはトルクパターン発生部と、前記指令推力あるいはトルクパターンによって第１周期区間と第２周期区間を切換えるモードスイッチと、モードスイッチより第１周期区間が選択された場合、磁極位置指令値を磁極位置指令値＋４５度にする第１周期区間位相角度設定部と、前記指令推力あるいはトルクパターンでＡＣ同期モータを運転中に同期モータの速度および位置を検出する第１周期区間速度・位置検出部と、前記第１周期区間での速度および位置検出値を用いて、第１機械定数、第１外乱推力あるいはトルクを演算する第１機械定数・第１外乱推力あるいはトルク演算部と、前記ＡＣ同期モータの速度、位置、第１機械定数および第１外乱推力あるいはトルクを格納する第１メモリ記憶部と、前記モードスイッチより第２周期区間が選択された場合、磁極位置指令値を磁極位置指令値−４５度にする第２周期区間位相角度設定部と、前記指令推力あるいはトルクパターンでＡＣ同期モータを運転中に同期モータの速度および位置を検出する第２周期区間速度・位置検出部と、前記第２周期区間での速度および位置検出値を用いて第２機械定数、第２外乱推力あるいはトルクを演算する第２機械定数・第２外乱推力あるいはトルク演算部と、前記ＡＣ同期モータの速度、位置、第２機械定数および第２外乱推力あるいはトルクを格納する第２メモリ記憶部とを備えたことを特徴としている。
また、請求項２に記載の発明は、前記指令推力あるいはトルクパターン発生部において、指令推力あるいはトルクパターンは台形波あるいは矩形波で正と負の極性変化を少なくとも１つ以上含むことを特徴としている。
また、請求項３に記載の発明は、前記指令推力あるいはトルクパターン発生部において、指令推力あるいはトルクパターンを発生する場合、
【数７】
0004650118.tif 000002
を用いて、誤差角がゼロとなるように磁極位置を調整することを特徴としている。
また、請求項４に記載の発明は、前記第１機械定数・第１外乱推力あるいはトルク演算部および第２機械定数・第２外乱推力あるいはトルク演算部は、
【数８】
0004650118.tif 000003
に基づいていることを特徴としている。
また、請求項５に記載の発明は、前記算出した第１機械定数、第１外乱推力あるいはトルクおよび第２機械定数、第２外乱推力あるいはトルクを用いて、磁極位置を補正することを特徴としている。
【０００５】
また、請求項６に記載の発明は、前記第１周期区間速度・位置検出部および第２周期区間速度・位置検出部において、第１周期区間で指令推力あるいはトルクパターンでＡＣ同期モータを運転中に同期モータの速度および位置を検出するタイミングと、第２周期区間で指令推力あるいはトルクパターンでＡＣ同期モータを運転中に同期モータの速度および位置を検出するタイミングは、前記指令推力あるいはトルクが正から負あるいは負から正へ切り替わる点とすることを特徴としている。
また、請求項７に記載の発明は、前記第１周期区間および第２周期区間共に、前記指令推力あるいはトルクパターン発生部からの指令推力あるいはトルクパターンでＡＣ同期モータを運転した場合、ＡＣ同期モータが回転しない場合に第１周期区間、第２周期区間ともに前記ＡＣ同期モータが回転しない場合の磁極位置に４５度加算して前記ＡＣ同期モータを運転することを特徴としている。
また、請求項８に記載の発明は、前記ＡＣ同期モータの初期磁極推定装置において、ＡＣ同期モータが機械的に動作できない範囲に入った場合は、初期磁極推定が行える位置まで移動するための指令推力あるいはトルクパターンを入力し、初期磁極推定を行うことを特徴としている。
また、請求項９に記載の発明は、前記第１周期区間速度・位置検出部および第２周期区間速度・位置検出部は、指令推力あるいはトルクが正から負あるいは負から正へ極性変化するタイミングで前記ＡＣ同期モータの速度および位置を検出する際に、前記指令推力あるいはトルクパターンを所定の倍率α倍に設定して検出することを特徴としている。
また、請求項１０に記載の発明は、前記指令推力あるいはトルクパターン発生部において、指令推力あるいはトルクパターンは正から負あるいは負から正へ極性変化させた後に移動位置を初期磁極推定開始前の元の位置に戻すように、
【数９】
0004650118.tif 000004
を用いて計算される補正推力あるいはトルクを指令することを特徴としている。
【０００６】
また、請求項１１に記載の発明は、磁極位置検出器を用いないＡＣ同期モータの初期磁極推定方法において、指令推力あるいはトルクパターン発生ステップと、前記指令推力あるいはトルクパターンによって第１周期区間と第２周期区間を切換えるモードスイッチと、モードスイッチより第１周期区間が選択された場合、磁極位置指令値を磁極位置指令値＋４５度にする第１周期区間位相角度設定ステップと、前記指令推力あるいはトルクパターンでＡＣ同期モータを運転中に同期モータの速度および位置を検出する第１周期区間速度・位置検出ステップと、前記第１周期区間での速度および位置検出値を用いて、第１機械定数、第１外乱推力あるいはトルクを演算する第１機械定数・第１外乱推力あるいはトルク演算ステップと、前記ＡＣ同期モータの速度、位置、第１機械定数および第１外乱推力あるいはトルクを格納する第１メモリ記憶ステップと、前記モードスイッチより第２周期区間が選択された場合、磁極位置指令値を磁極委指令値−４５度とする第２周期区間位相角度設定ステップと、前記指令推力あるいはトルクパターンでＡＣ同期モータを運転中に同期モータの速度および位置を検出する第２周期区間速度・位置検出ステップと、前記第２周期区間での速度および位置検出値を用いて第２機械定数、第２外乱推力あるいはトルクを演算する第２機械定数・第２外乱推力あるいはトルク演算ステップと、前記ＡＣ同期モータの速度、位置、第２機械定数および第２外乱推力あるいはトルクを格納する第２メモリ記憶ステップとを備えて、前記第１メモリ記憶ステップおよび第２メモリ記憶ステップの記憶内容を基に初期磁極位置を推定することを特徴としている。
また、請求項１２に記載の発明は、前記指令推力あるいはトルクパターン発生ステップにおいて、指令推力あるいはトルクパターンは台形波あるいは矩形波で正と負の極性変化を少なくとも１つ以上含むことを特徴としている。
また、請求項１３に記載の発明は、前記指令推力あるいはトルクパターン発生ステップにおいて、指令推力あるいはトルクパターンを発生する場合、
【数１０】
0004650118.tif 000005
を用いて誤差角がゼロとなるように磁極位置を調整することを特徴としている。
【０００７】
また、請求項１４に記載の発明は、前記第１機械定数・第１外乱推力あるいはトルク演算ステップおよび第２機械定数・第２機械定数・第２外乱推力あるいはトルク演算ステップは、
【数１１】
0004650118.tif 000006
に基づいていることを特徴としている。
また、請求項１５に記載の発明は、前記算出した第１機械定数、第１外乱推力あるいはトルクおよび第２機械定数、第２外乱推力あるいはトルクを用いて、磁極位置を補正することを特徴としている。
また、請求項１６に記載の発明は、前記第１周期区間速度・位置検出ステップおよび第２周期区間速度・位置検出ステップにおいて、第１周期区間で指令推力あるいはトルクパターンでＡＣ同期モータを運転中に同期モータの速度および位置を検出するタイミングと、第２周期区間で指令推力あるいはトルクパターンでＡＣ同期モータを運転中に同期モータの速度および位置を検出するタイミングは、前記指令推力あるいはトルクが正から負あるいは負から正へ切り替わる点とすることを特徴としている。
また、請求項１７に記載の発明は、前記第１周期区間および第２周期区間共に、前記指令推力あるいはトルクパターン発生ステップからの指令推力あるいはトルクパターンでＡＣ同期モータを運転した場合、ＡＣ同期モータが回転しない場合に前記第１周期区間、第２周期区間ともに前記ＡＣモータが回転しない場合の磁極位置に４５度加算して前記ＡＣ同期モータを運転することを特徴としている。
【０００８】
また、請求項１８に記載の発明は、前記ＡＣ同期モータの初期磁極推定装置において、ＡＣ同期モータが機械的に動作できない範囲に入った場合は、初期磁極推定を行える位置まで移動するための指令推力あるいはトルクパターンを入力し、初期磁極推定を行うことを特徴としている。
また、請求項１９に記載の発明は、前記第１周期区間速度・位置検出ステップおよび第２周期区間速度・位置検出ステップは、指令推力あるいはトルクが正から負あるいは負から正へ極性変化するタイミングで同期モータの速度および位置を検出する際に、指令推力あるいはトルクパターンは所定の倍率α倍に設定して検出することを特徴とする。
また、請求項２０に記載の発明は、前記指令推力あるいはトルクパターン発生ステップは、指令推力あるいはトルクパターンを正から負あるいは負から正へ極性変化させた後に移動位置を初期磁極推定開始前の元の位置に戻すように、
【数１２】
0004650118.tif 000007
を用いて計算される補正推力あるいはトルクを指令することを特徴としている。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１から６記載の発明によると、閉ループを用いず暴走しないので、暴走検出機能を省き推定時間を短縮するとともに、摩擦、機械定数を初期磁極推定時に同時に演算し、摩擦条件による誤差補償し正確な磁極位置を推定することができる。
また、請求項７から８、および請求項１７から１８記載の発明によると、磁極位置推定開始の範囲を広げることができるとともに、磁極位置推定の失敗を低減することができる。
また、請求項９および請求項１９記載の発明によると、位置・速度等の検出処理を容易にして推定処理時間を短縮できる。
また、請求項１０および請求項２０記載の発明によると、磁極位置推定の精度を向上することができる。
請求項１１から１６記載の発明によると、閉ループを用いず暴走しないので、暴走検出機能を省き推定時間を短縮するとともに、摩擦、機械定数を初期磁極推定時に同時に演算し、摩擦条件による誤差補償し正確な磁極位置を推定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の方法の具体的実施例について、図に基づいて説明する。
【実施例１】
【００１１】
図１は、本発明に係るＡＣ同期モータの初期磁極推定装置の構成を示すブロック図である。
図１において、指令推力あるいはトルクパターン発生部１で、指令推力あるいはトルクパターンを発生し、指令推力あるいはトルクパターンより、モードスイッチ２において、磁極位置推定運転モード（磁極位置推定運転モードには、第１周期区間モード、第２周期区間モードとがある）を判別し、第１周期区間の選択信号あるいは、第２周期区間の選択信号を出力する。第１周期区間の選択信号が出力された場合、第１周期区間位相角度設定部３にて、磁極位置指令値を磁極位置指令値＋４５度にする。推力指令あるいはトルクパターンと磁極位置指令値により、ＡＣ同期モータを運転し、磁極位置推定を開始する。
推力指令あるいはトルクパターンと磁極位置指令値により、ＡＣ同期モータが動作したら、第１周期区間速度、位置検出部４にて、ＡＣ同期モータの速度、位置を検出する。第１周期区間速度、位置検出部４にて、検出したＡＣ同期モータの速度、位置と次の式（２）を用いて、第１機械定数、第１外乱推力あるいはトルク演算部５において、第１機械定数、第１外乱推力あるいはトルクを算出する。
【００１２】
【数１３】
0004650118.tif 000008
第１周期区間速度、位置検出部４にて、検出したＡＣ同期モータの速度、位置と、第１機械定数、第１外乱推力あるいはトルク演算部５において算出した第１機械定数、第１外乱推力あるいはトルクは、第１メモリ記憶部６にてメモリに格納する。
【００１３】
次に、第２周期区間の選択信号が出力された場合は、第２周期区間位相角度設定部７にて、磁極位置指令値を磁極位置指令値を―４５度にして、推力指令あるいはトルクパターンと磁極位置指令値により、ＡＣ同期モータを運転し、磁極位置推定を開始する。推力指令あるいはトルクパターンと磁極位置指令値により、ＡＣ同期モータが動作したら、第２周期区間速度、位置検出手段８にて、前と同様にＡＣ同期モータの速度、位置を検出する。第２周期区間速度、位置検出手段８にて、検出したＡＣ同期モータの速度、位置と式（２）を用いて、第２機械定数、第２外乱推力あるいはトルク演算手段９において、第２機械定数、第２外乱推力あるいはトルクを算出する。
第２周期区間速度、位置検出手段８にて、検出した前記ＡＣ同期モータの速度、位置と、第２機械定数、第２外乱推力あるいはトルク演算手段９において算出した第２機械定数、第２外乱推力あるいはトルクは、第２メモリ記憶手段１０にてメモリに格納する。
【００１４】
第１メモリ記憶手段６と第２メモリ記憶手段１０に格納されたＡＣ同期モータの速度、位置と第１機械定数、第１外乱推力と、第２機械定数、第２外乱推力を用いて、指令推力あるいはトルクパターン発生手段１において発生する指令推力あるいはトルクパターンを補正する。
図４は、本発明の方法に適用する指令推力あるいはトルクパターン図である。
図４のパターンは磁極位置推定の指令推力あるいはトルクパターンの一例である。図中、０〜ｔ５期間が推定角θに＋４５°とする第１周期区間であり、ｔ５〜ｔ１０の期間が推定角θに−４５°とする第２周期区間を表している。また、指令推力は、ｔ１〜ｔ２（１倍定格推力Ａ−２）と、ｔ６〜ｔ７（１倍定格推力Ｂ−２）の区間が、倍率α＝１、とする区間であり、ｔ２〜ｔ４（１．５倍定格推力Ａ−３）と、ｔ７〜ｔ９（−１．５倍定格推力Ｂ−３）の区間が、倍率α＝−１．５、とする区間であり、ｔ４〜ｔ５（１．５倍定格推力Ａ−４）と、ｔ９〜ｔ１０（１．５倍定格推力Ｂ−４）の区間が、倍率α＝＋１．５、とする区間である。
このように、本発明では特許文献に示す従来技術と比較して、位置・速度の検出タイミングを指令推力の極性変化のタイミングで行い、更に検出時には、αを１〜１．５倍に変化させることで、検出処理を容易にして処理時間の短縮を図っるように改良している。
【００１５】
以上の動作を繰り返し、ＡＣ同期モータの動作が落ち着いてきたところで、磁極位置推定を終了し、第１メモリ記憶手段６と第２メモリ記憶手段１０に格納された前記ＡＣ同期モータの位置と次の式（１）を用いてＡＣ同期モータの磁極位置推定を行うことができる。
【００１６】
【数１４】
0004650118.tif 000009
以上のように、本発明では、初期磁極推定処理を行う場合に検出タイミングを指令推力の極性が変化するタイミングで、α＝１．５として検出を行うと共に、式（２）に示すように、摩擦条件による誤差を補償するので、これによって特許文献１、２の従来技術のような、摩擦の条件が区間で異なる場合の推定誤差の拡大を防止して正確な推定を可能にするように、改良するものである。
また、特許文献１、２に示した従来技術では、図５に示した積分ゲインの処理部１０３を設けて、暴走防止機能を付加しているが、本発明では、この点を改良して閉ループを用いないので、暴走防止機構を削減できると共に、磁極推定処理の手順を簡単化して処理時間を短縮できるように、従来技術を改良している。
【００１７】
図２は、本発明の磁極推定装置における推定方法の処理手順を示すフローチャートである。以下、図２を中心に本発明を詳細に説明する。
はじめに各テストの初期化ステップ１１（図２には、ステップ＝Ｓと表示）にて各テストの初期化、現在位置を位置オフセットに格納、テスト角＝４５度とする。次に磁極位置推定時間判別処理ステップ１２で、磁極位置推定時間を判別し、磁極位置推定時間判別ステップ１２に設定した時間内であれば、各テストの初期化ステップ１１を実行し、磁極位置推定時間判別ステップ１２に設定した時間を超えた場合（例えば、時間＞Ｔ０＋０．００５となり、図４のｔ１に達したら）、定格推力の１倍の推力を設定するステップ１３に移行し、定格推力の１倍の推力（α＝１）でＡＣ同期モータを運転する。
続いて、磁極位置推定時間判別ステップ１４で、磁極推定時間を判別し、磁極位置推定時間判別ステップ１４に設定した時間内であれば、定格推力の１倍の推力を設定するステップ１３を実行し、定格推力の１倍の推力でＡＣ同期モータを運転する。
【００１８】
磁極位置推定時間判別ステップ１４に設定した時間（時間＞Ｔ０＋０．０１）を超えた場合、移動距離判別ステップ１５に移行し、設定距離（距離＜１μｍ）より小さい場合は、推定角＝＋４５度のステップ１６にて、推定角＝推定角＋４５度と設定し、すべての変数を初期化し、磁極位置推定時間判別ステップ１２に戻る。設定値より大きい場合、最高移動距離、最高速度判別ステップ１７にて、最高移動距離と最高速度を検出する。次に定格推力の―１．５倍の推力指令を設定するステップ１８にて、定格推力の―１．５倍の推力指令をＡＣ同期モータに与え、ＡＣ同期モータを運転する。（例えば、距離＜１μｍ、を超えてｔ２に達したら、極性変化のタイミングとなり、方向、位置・速度の検出を行う）。
移動方向判別ステップ１９にてＡＣ同期モータの移動方向を判別し、正方向に移動したら定格推力の―１．５倍の推力指令を設定するステップ１８を実行し、逆方向なら、最大移動距離チェックステップ２０に移行し最大移動距離をチェックする。逆方向速度＝最高速度判別ステップ２１にて、逆方向速度＝最高速度でない場合、逆方向速度＝最高速度判別ステップ２１を繰り返し、逆方向速度＝最高速度となると、推力指令補正ステップ２２に移行し、そこで、次の式（４）により、
【数１５】
0004650118.tif 000010
にて、推力補正を行う。
【００１９】
その補正値が推力制限値の範囲であるか否かを推力指令判別ステップ２３で判別し、推力制限値より大きければ、推力指令制限ステップ２４にて推力指令＝推力制限値とする。
次に、移動方向判別ステップ２５、磁極位置推定時間判別ステップ２６、動作判別ステップ２７にてそれぞれ、ＡＣ同期モータの移動方向、磁極位置推定時間、ＡＣ同期モータの動作しない回数をチェックし、３項目がＹＥＳで、磁極位置推定演算ステップ２８に移行し、磁極位置推定値を算出する。
以上を繰り返すことで、磁極位置推定ができる。
【００２０】
このように検出時には、α＝１．５倍、に引き上げることによって、方向、位置・速度の検出処理を容易にすると共に、磁極推定処理時間を短縮し、区間の摩擦条件による誤差を補償して正確な磁極推定を可能にしている。
なお、図２のフローには例として、第１周期区間の検出処理を主体に示しているが、第２周期区間についても、勿論、同様な手順で、方向、位置・速度の検出を行い、最終的にＳ２８の処理による、式（１）の演算によって磁極推定を行うものである。
【実施例２】
【００２１】
次に、本発明の第２実施例について説明する。
図３は、本発明の第２実施例に係る初期磁極推定装置の処理手順を示すフローチャートである。
図３を用いて本発明の請求項８及び１８に該当する推定方法を順を追って説明する。はじめに定格推力指令ステップ２９にて、定格推力指令をＡＣ同期モータに与え、モータを運転する。動作判別ステップ３０にて、モータが移動するか否かを判別する。移動しない場合、推定角＝＋４５度ステップ３１にて、テスト角＝テスト角＋４５度とし、動作判別ステップＢ３０を繰り返す。移動する場合、リミット方向判別ステップ３２にて、リミットのある方向を判別する。
後リミットの場合、移動方向判別ステップ３３の判別結果が正方向で、次の定格推力ステップ３６に移行する。移動方向判別ステップ３３の判別結果が逆方向で、推定角＝＋１８０度ステップ３５にて推定角＝推定角＋１８０度に設定し、次の定格推力ステップ３６に移行する。
前リミットの場合、移動方向判別ステップ３４の判別結果が逆方向で、次の定格推力ステップ３６に移行する。移動方向判別ステップ３４の判別結果が正方向で、推定角＝＋１８０度ステップ３５にて推定角＝推定角＋１８０度に設定し、次の定格推力ステップ３６に移行する。移動距離判別ステップ３７にて移動距離を判別し、設定した移動距離移動するまで、移動距離判別ステップ３７を繰り返し、設定した移動距離移動したら、磁極位置推定開始ステップ３８に移行し、通常の磁極位置推定を行う。
【００２２】
なお、請求項８及び１８に該当する実施例２の場合は、例えば、リニアモータ等の場合で、前リミットと後リミットの位置等により機械的に動作不能点にある場合の処理である。
また、請求項７及び１７に該当するＡＣ同期モータが回転しない場合とは、例えば、位相誤差９０度の場合等のような電磁作用的な原因で回転しないケースに該当し、Ｓ３１の＋４５°の処理で回転可能な場合である。
【産業上の利用可能性】
【００２３】
本発明によれば、磁極検出を用いずにＡＣ同期モータの初期磁極検出が可能であり、磁極検出器が取り付けられない構造のリニアモータやコスト低減が要求されるブラシレスＤＣモータの初期磁極検出装置として利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の方法を適用したＡＣ同期モータの初期磁極推定装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示す初期磁極推定装置における推定方法の処理手順を示すフローチャートである。
【図３】本発明の第２実施例に係る推定方法の処理手順を示すフローチャートである。
【図４】図１に示す初期磁極推定装置の推定方法に適用する指令推力あるいはトルクパターン図を示す図である。
【図５】従来のＡＣ同期モータの初期磁極推定装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００２５】
１  指令推力あるいはトルクパターン発生部
２  モードスイッチ
３  第１周期区間位相角度設定部
４  第１周期区間速度、位置検出部
５  第１機械定数、第１外乱推力あるいはトルク演算部
６  第１メモリ記憶部
７  第２周期区間位相角度設定部
８  第２周期区間速度、位置検出部
９  第２機械定数、第２外乱推力あるいはトルク演算部
１０  第２メモリ記憶部
【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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