(57)【要約】【課題】  永久磁石電動機の運転中の電圧、電流、回転角速度からエンコーダの指示する磁極位置と真の磁極位置の差を推定して、磁極位置誤差補正する方法を提供する。【解決手段】  永久磁石電動機を任意の状態で運転し、正方向回転と逆方向回転にてd軸電流、q軸電流およびd軸電圧を測定するステップＳＴ１と、前記回転速度および前記電圧、電流測定値に基いて、前記永久磁石電動機の磁極位置誤差を推定するステップＳＴ３と、前記永久磁石電動機の磁極位置誤差で前記エンコーダで検出した磁極位置を補正した値を真磁極位置情報として電流制御器、トルク制御器に取り込むステップＳＴ１０を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁極位置検出用のエンコーダを備えた永久磁石電動機の磁極位置誤差を補正する永久磁石電動機の磁極位置誤差補正方法において、前記永久磁石電動機を任意の状態で運転し、正方向回転と逆方向回転にてd軸電流、q軸電流およびd軸電圧を測定するステップと、前記回転速度および前記電圧、電流測定値に基いて、前記永久磁石電動機の磁極位置誤差を推定するステップと、前記永久磁石電動機の磁極位置誤差で前記エンコーダで検出した磁極位置を補正した値を真磁極位置情報として電流制御器、トルク制御器に取り込むステップを備えることを特徴とする永久磁石電動機の磁極位置誤差補正方法。
【請求項２】
以下の式を磁極位置誤差角の推定に用いることを特徴とする請求項１記載の永久磁石電動機の磁極位置誤差補正方法。
sinε  ＝  {(ＶｄR−ＶｄF)−R( idR - idF ) + ωLq ( iqR - iqF)}/{ ２・ωr・KE }  
ただし、εは真磁極位置に対する前記エンコーダにて検出される磁極位置の誤差角（rad）、ωrは前記運転状態における回転角速度（rad/sec）、ＶdF、ＶdRはそれぞれ正方向回転および逆方向回転におけるd軸電圧（Ｖ）、ｉdF、ｉdRはそれぞれ正方向回転および逆方向回転におけるｄ軸電流（Ａ）、ｉｑF、ｉｑRはそれぞれ正方向回転および逆方向回転における軸電流（Ａ）、ωは電気角速度（rad/sec）、Ｒは電機子巻線抵抗（Ω）、Ｌｑはｑ軸インダクタンス（Ｈ）、KEは誘起電圧係数(V/(rad/sec))とする。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の永久磁石電動機の磁極位置誤差補正方法を実行する装置を組み込んだ永久磁石電動機のドライブ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、永久磁石電動機の磁極位置誤差補正に関するものである。  
【背景技術】
【０００２】
一般に、永久磁石同期電動機を駆動するためには、永久磁石が作る磁束の向きである磁極位置を把握する必要があり、そのためのエンコーダが取り付けられていて、磁極位置を検出している。しかしながら、加工あるいは組み立て時に発生する誤差のために前記エンコーダが指示する磁極位置と真の磁極位置には多少の差が生じる。この差を検出して、前記エンコーダの指示する磁極位置を補正して真の磁極位置を求める方法あるいは装置が各種提案されている。例えば、特許文献１には、永久磁石電動機を外部から駆動して、所定速度で回転させたときに生じる誘起電圧の位相とエンコーダで検出される磁極位置の位相を比較して、前記エンコーダが指示する磁極位置と真の磁極位置の求める方法が開示されている。
【特許文献１】特開平１１−１６８８９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、特許文献１に開示された方法は、無負荷誘起電圧の位相を求めるものなので、電動機の運転中に磁極位置を求めることができないという問題があった。
そこで、本発明は永久磁石電動機の運転中の電圧、電流、回転角速度からエンコーダの指示する磁極位置と真の磁極位置の差を推定して、磁極位置誤差補正する方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記課題を解決するために、請求項１の発明は磁極位置検出用のエンコーダを備えた永久磁石電動機の磁極位置誤差を補正する永久磁石電動機の磁極位置誤差補正方法において、前記永久磁石電動機を任意の状態で運転し、正方向回転と逆方向回転にてd軸電流、q軸電流およびd軸電圧を測定するステップと、前記回転速度および前記電圧、電流測定値に基いて、前記永久磁石電動機の磁極位置誤差を推定するステップと、前記永久磁石電動機の磁極位置誤差で前記エンコーダで検出した磁極位置を補正した値を真磁極位置情報として電流制御器、トルク制御器に取り込むステップを備えるものである。
【０００５】
また、請求項２の発明は以下の式を磁極位置誤差角の推定に用いるものである。
sinε  ＝  {(ＶｄR−ＶｄF)−R( idR - idF ) + ωLq ( iqR - iqF)}/{ ２・ωr・KE }  
ただし、εは真磁極位置に対する前記エンコーダにて検出される磁極位置の誤差角（rad）、ωrは前記運転状態における回転角速度（rad/sec）、ＶdF、ＶdRはそれぞれ正方向回転および逆方向回転におけるd軸電圧（Ｖ）、ｉdF、ｉdRはそれぞれ正方向回転および逆方向回転におけるｄ軸電流（Ａ）、ｉｑF、ｉｑRはそれぞれ正方向回転および逆方向回転における軸電流（Ａ）、ωは電気角速度（rad/sec）、Ｒは電機子巻線抵抗（Ω）、Ｌｑはｑ軸インダクタンス（Ｈ）、KEは誘起電圧係数(V/(rad/sec))とする。
【０００６】
また、請求項３の発明は請求項１または請求項２に記載の永久磁石電動機の磁極位置誤差補正方法を実行する装置を永久磁石電動機のドライブ装置を組み込むものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によると、永久磁石電動機の運転中に計測する回転角速度、電圧および電流に基づいて、永久磁石電動機の磁極位置誤差角を推定するとともに、前記誤差を補正して、トルク制御、電流制御の精度を向上する効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下に、本発明を実施するための最良の形態を説明する。
【実施例】
【０００９】
図１は、本発明の実施例を示す磁極位置誤差推定方法のフローチャートである。以下、このフローをステップを追って説明する。
（ステップＳＴ１）正方向回転および逆方向回転における回転角速度、d軸電圧、d軸電流およびq軸電流を測定する。その電圧、電流は３相電流実測値からのd軸、q軸換算値あるいは指令値でも良い。
（ステップＳＴ２）モータパラメータである電機子巻線抵抗、ｑ軸インダクタンス、誘起電圧係数を読込む。
（ステップＳＴ３）前述の回転角速度、d軸電圧、d軸電流、q軸電流、電機子巻線抵抗、ｑ軸インダクタンスおよび誘起電圧係数を下記の式に代入して、磁極位置誤差を推定する。
【００１０】
sinε  ＝  {(ＶｄR−ＶｄF)−R( idR - idF) + ωLq ( iqR - iqF )}/{ ２・ωr・KE}        （式１）
【００１１】
ただし、εは真磁極位置に対する前記エンコーダにて検出される磁極位置の誤差角（rad）、ωrは前記運転状態における回転角速度（rad/sec）、ＶdF、ＶdRはそれぞれ正方向回転および逆方向回転におけるd軸電圧（Ｖ）、ｉdF、ｉdRはそれぞれ正方向回転および逆方向回転におけるｄ軸電流（Ａ）、ｉｑF、ｉｑRはそれぞれ正方向回転および逆方向回転におけるｑ軸電流（Ａ）、ωは電気角速度（rad/sec）、Ｒは電機子巻線抵抗（Ω）、Ｌｑはｑ軸インダクタンス（Ｈ）、KEは誘起電圧係数(V/(rad/sec))
である。
【００１２】
なお、（式１）は次のようにして導かれる。
定常状態における磁極位置誤差εがある場合のdq軸電圧方程式は下記のように示される。
【００１３】
Ｖd＝R・ id−ω・Lq・iq−ωr・KE・sinε        （式２）
Ｖｑ＝ω・Ｌｄ・ｉｄ＋Ｒ・ｉｑ＋ωr・KE・cosε   （式３）
【００１４】
正方向回転および逆方向回転におけるｄ軸電流ｉdF、ｉdRを（式２）に代入して、差をとると次式が得られる。
【００１５】
ＶdＲ−ＶdＦ＝Ｒ（ｉｄＲ−ｉｄＦ）−ωＬｑ（ｉｑＲ−ＩｑＦ）＋２ωrKE sinε                    （式４）
【００１６】
（式４）をsinεについて整理すると（式１）が得られる。
【００１７】
（ステップＳＴ４）機械的に予測される取付誤差により場合分けする。つまり、磁極位置誤差εがπ／１８未満の場合は、ステップＳＴ５に進み、それ以外の場合はステップＳＴ６に進む。
（ステップＳＴ５）磁極位置誤差εがπ／１８未満の場合はsinε≒εが成立するから、sinεを磁極位置誤差とする。
（ステップＳＴ６）磁極位置誤差εがπ／１８を超える場合は、推定テーブル（三角関数テーブル）を参照して、sinεの値に対応するεの値を求め、その値を磁極位置誤差とする。
（ステップＳＴ７）磁極位置誤差補正角をデータ格納する。
【００１８】
図２は、本発明の実施例を示す磁極位置補正方法のフローチャートである。このフローは通常運転時にトルク制御、電流制御において磁極位置の補正をする手順である。以下、このフローをステップを追って説明する。
（ステップＳＴ８）磁極位置補正値を取込む。
（ステップＳＴ９）検出器からの磁極位置検出値を取込む。
（ステップＳＴ１０）真磁極位置を検出器からの情報と補正値により求める。
（ステップＳＴ１１）トルク制御器、電流制御器へ真磁極位置情報を出力する。
【００１９】
図３は、本発明の磁極位置誤差補正方法を実行する装置を組み込んだ永久磁石電動機のドライブ装置の制御ブロック図である。図において、ブロック１は磁極位置誤差推定演算ブロックであり、図１のフローチャートで示した手順で、磁極位置誤差角を推定演算し、磁極位置誤差角を補正値として格納する制御ブロックである。このモードは磁極位置誤差推定演算モードとして実施する。ブロック２は、磁極位置補正ブロックであり、前記ブロック１で演算した補正値を通常運転時に逐次演算されているトルク制御器、電流制御器への補正値として加算する制御ブロックである。
【産業上の利用可能性】
【００２０】
本発明は、永久磁石電動機の磁極位置誤差を補正する方法および装置として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施例を示す磁極位置誤差推定方法のフローチャートである。
【図２】本発明の実施例を示す磁極位置補正方法のフローチャートである。
【図３】本発明の実施例を示す永久磁石電動機のドライブ装置の制御ブロック図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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