(57)【要約】  本開示の課題は、磁極ピッチを確認することができない場合でも、磁極ピッチを同期電動機に応じた値に設定しやすくすることにある。モータ管理システム（１００）は、位置取得部（２４）と、検出部（２３）と、演算部（３）と、を備える。位置取得部（２４）は、同期電動機（１）の可動子（１１）の位置情報を取得する。検出部（２３）は、可動子（１１）が移動した際に、同期電動機（１）に流れる誘導電流に基づく信号波形を検出する。演算部（３）は、信号波形と位置情報とを取得して、同期電動機（１）の磁極ピッチに対応する値を出力する。
2019230414.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
同期電動機の可動子の位置情報を取得する位置取得部と、
前記可動子が移動した際に、前記同期電動機に流れる誘導電流に基づく信号波形を検出する検出部と、
前記信号波形と前記位置情報とを取得して、前記同期電動機の磁極ピッチに対応する値を出力する演算部と、を備える、
モータ管理システム。
【請求項２】
前記演算部は、前記信号波形と前記位置情報とに基づいて前記値を算出し、前記値を前記磁極ピッチとして出力する、
請求項１記載のモータ管理システム。
【請求項３】
前記演算部は、前記信号波形の複数の特徴点を特定し、特定された前記複数の特徴点の各々における前記位置情報に基づいて、前記値を算出する、
請求項２記載のモータ管理システム。
【請求項４】
前記複数の特徴点の各々は、前記誘導電流の波形のゼロクロス点である、
請求項３記載のモータ管理システム。
【請求項５】
前記同期電動機は、互いに位相が異なる複数の相にそれぞれ電流が供給されて駆動するように構成されており、
前記演算部は、前記複数の相のうちいずれか１つの相に流れる前記誘導電流に基づいて、前記値を演算する、
請求項１〜４のいずれか１項に記載のモータ管理システム。
【請求項６】
前記演算部は、前記可動子が前記誘導電流の電気角で１８０度以上動かされた場合に、前記値を演算する、
請求項１〜５のいずれか１項に記載のモータ管理システム。
【請求項７】
前記演算部は、前記複数の特徴点として３以上の特徴点を特定し、特定された３以上の特徴点の各々における前記位置情報に基づいて、前記値を演算する、
請求項３記載のモータ管理システム。
【請求項８】
前記演算部は、前記値を前記同期電動機のピッチ情報として記憶部に書き込む機能を更に有する、
請求項１〜７のいずれか１項に記載のモータ管理システム。
【請求項９】
前記位置取得部は、前記同期電動機に設けられた位置検出器から前記位置情報を取得する、
請求項１〜８のいずれか１項に記載のモータ管理システム。
【請求項１０】
前記演算部は、前記同期電動機を制御するドライバと一体である、
請求項１〜９のいずれか１項に記載のモータ管理システム。
【請求項１１】
同期電動機の可動子の位置情報を取得し、
前記可動子が移動した際に、前記同期電動機に流れる誘導電流に基づく信号波形を検出し、
前記信号波形と前記位置情報とを取得して、前記同期電動機の磁極ピッチに対応する値を出力する、
モータ管理方法。
【請求項１２】
コンピュータシステムに、請求項１１記載のモータ管理方法を実行させるための、
プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、一般にモータ管理システム、モータ管理方法、及びプログラムに関する。より詳細には、本開示は、同期電動機を管理するためのモータ管理システム、モータ管理方法、及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、同期電動機の磁極検出方法が開示されている。この磁極検出方法が用いられる同期電動機の駆動装置は、電流位相と同期電動機の絶対位置との関係を記憶する記憶装置を備えている。そして、この磁極検出方法では、磁極位置推定により得られた電流位相と同期電動機の絶対位置との関係を記憶装置に保存し、次回の電源投入時からは保存しておいた上記関係から、同期電動機の絶対位置での電流位相を計算により導出する。【０００３】
特許文献１に記載されているような磁極検出方法の精度を高めるには、同期電動機に供給される相電流の周期と、同期電動機の可動子の移動距離との関係、つまり磁極ピッチを設定する必要がある。ユーザは、例えば同期電動機に記載されている磁極ピッチを見たり、同期電動機の仕様書などを閲覧したりすることで、磁極ピッチを確認することが可能である。【０００４】
しかしながら、磁極ピッチを確認することができない場合、磁極ピッチを同期電動機に応じた値に設定することが難しい、という問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−１１６７５９号公報
【発明の概要】
【０００６】
本開示は、磁極ピッチを確認することができない場合でも、磁極ピッチを同期電動機に応じた値に設定しやすいモータ管理システム、モータ管理方法、及びプログラムを提供することを目的とする。
【０００７】
本開示の一態様に係るモータ管理システムは、位置取得部と、検出部と、演算部と、を備える。前記位置取得部は、同期電動機の可動子の位置情報を取得する。前記検出部は、前記可動子が移動した際に、前記同期電動機に流れる誘導電流に基づく信号波形を検出する。前記演算部は、前記信号波形と前記位置情報とを取得して、前記同期電動機の磁極ピッチに対応する値を出力する。
【０００８】
本開示の一態様に係るモータ管理方法は、同期電動機の可動子の位置情報を取得する。また、モータ管理方法は、前記可動子が移動した際に、前記同期電動機に流れる誘導電流に基づく信号波形を検出する。また、モータ管理方法は、前記信号波形と前記位置情報とを取得して、前記同期電動機の磁極ピッチに対応する値を出力する。
【０００９】
本開示の一態様に係るプログラムは、コンピュータシステムに、上記のモータ管理方法を実行させるためのプログラムである。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１Ａは、本開示の一実施形態に係るモータ管理システムの概要を示すブロック図である。図１Ｂは、同上のモータ管理システムにおいて、可動子を動かした場合にＵ相に流れる誘導電流に基づく信号波形の一例を示す図である。
【図２】図２は、同上のモータ管理システムの動作を示すフローチャートである。
【図３】図３は、同上のモータ管理システムにおける磁極ピッチを演算する処理の一例を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
（１）構成
以下、本開示の一実施形態に係るモータ管理システム１００の構成について図１を用いて説明する。なお、以下では、同期電動機１（ここでは、固定子１２）における隣り合う磁極間の距離を「磁極ピッチＰ１」という（図１Ｂ参照）。本実施形態のモータ管理システム１００は、検出部２３と、位置取得部２４と、演算部３と、を備えている。位置取得部２４は、同期電動機１の可動子１１の位置情報を取得する。検出部２３は、可動子１１が移動した際に、同期電動機１に流れる誘導電流に基づく信号波形を検出する。演算部３は、信号波形と位置情報とを取得して、同期電動機１の磁極ピッチＰ１に対応する値を出力する。本実施形態では、演算部３は、同期電動機１を制御するドライバ２における処理部２１の機能の一つとして実現される。つまり、本実施形態では、演算部３は、ドライバ２と一体である。
【００１２】
同期電動機１は、リニア同期モータであり、可動子１１と、固定子１２と、位置検出器１３と、を備えている。リニア同期モータは、例えば基板に電子部品を実装するための製造装置のヘッドを移動させるためのアクチュエータ等に用いられる。
【００１３】
可動子１１は、複数のコイル（図示せず）を有しており、固定子１２に対して一方向（図１Ａにおける左右方向）に沿って直線的に往復移動するように構成されている。以下、可動子１１の移動する一方向を「所定方向」ともいう。複数のコイルは、Ｕ相の相電流が流れるコイルと、Ｖ相の相電流が流れるコイルと、Ｗ相の相電流が流れるコイルと、を含んでいる。
【００１４】
固定子１２は、所定方向に延びたレール状であって、可動子１１が移動可能な状態で可動子１１を保持している。固定子１２は、所定方向にほぼ一定の距離で並んだ複数の磁極（図示せず）を有している。複数の磁極の全ては、例えばネオジム磁石等の永久磁石の磁極で形成できる。複数の磁極は、可動子１１の複数のコイルのうちの一つのコイルの中心軸に対して略直交するように配置されている。すなわち、可動子１１が移動した際に、可動子１１の磁極と固定子１２の磁極とは、対向するように配置されている。なお、複数のコイルは、所定方向に沿って、互いに中心軸が略平行となるように、略一定の距離を離して配置されている。また、複数の磁極は、所定方向に沿って互いに極性の異なる磁極（Ｎ極及びＳ極）が交互に並ぶように配置されている。そして、これらの複数の磁極は、略一定の距離を空けて配置されている。
【００１５】
可動子１１の複数のコイルは、それぞれドライバ２の電流供給部２２（後述する）から電流（つまり、三相電流）が供給されることにより、時間経過に伴い変化する磁束を発生する。そして、可動子１１は、複数のコイルの各々と、固定子１２の永久磁石との間に生じる吸引力又は反発力により、所定方向に沿って移動する。つまり、同期電動機１は、互いに位相が異なる複数のコイルのそれぞれに対して、互いに異なる位相（Ｕ相、Ｖ相、及びＷ相）の電流（相電流）が供給されて駆動するように構成されている。また、可動子１１は、複数のコイルの各々に電流が供給されていない状態においても、外力を受けることで所定方向に沿って移動可能である。例えば、可動子１１は、人の手により力を加えられることで所定方向に沿って移動可能である。
【００１６】
位置検出器１３は、可動子１１の位置（ここでは、絶対位置）を検出する。本実施形態では、位置検出器１３は、アブソリュート形のリニアエンコーダであり、可動子１１に取り付けられる検出ヘッドと、検出ヘッドと対向する形で固定子１２に取り付けられるスケールと、を有している。スケールは、所定方向に沿って延びた板状である。また、スケールには、所定方向に沿って、検出ヘッドにより読み取られる複数のパターンが一定間隔で設けられている。位置検出器１３は、検出ヘッドにてスケールのパターンを検出することにより、可動子１１の位置（所定方向における位置）を検出し、検出した可動子１１の位置情報をドライバ２の位置取得部２４に送信する。
【００１７】
ドライバ２は、同期電動機１を制御する、いわゆるサーボドライバ（サーボアンプともいう）であって、処理部２１と、電流供給部２２と、検出部２３と、位置取得部２４と、スイッチ２５と、を備えている。
【００１８】
処理部２１は、例えば、プロセッサ及びメモリを有するコンピュータ（マイクロコンピュータを含む）で構成されている。つまり、処理部２１は、プロセッサ及びメモリを有するコンピュータシステムで実現されている。そして、プロセッサが適宜のプログラムを実行することにより、コンピュータシステムが処理部２１として機能する。すなわち、処理部２１内では、検出部２３又は位置取得部２４によって取得された信号は、ディジタル信号として処理されている。プログラムは、メモリに予め記録されていてもよいし、インターネット等の電気通信回線を通じて、又はメモリカード等の非一時的な記録媒体に記録されて提供されてもよい。
【００１９】
処理部２１は、演算部３としての機能と、記憶部４としての機能と、を有している。演算部３は、処理部２１にてプロセッサが所定のプログラムを実行することにより実現される。記憶部４は、本実施形態では、処理部２１が有するメモリである。
【００２０】
処理部２１は、動作モードとして、同期電動機１を制御する制御モードと、磁極ピッチを演算する設定モードと、を有している。制御モードでは、処理部２１は、メモリ（記憶部４）に記憶されている磁極ピッチＰ１を表すピッチ情報を読み出し、読み出したピッチ情報を用いて同期電動機１を制御する。処理部２１は、例えば図示しない外部のコントローラから指示されるトルクの目標値に応じたトルク指令など、同期電動機１を制御するための指令を生成し、生成した指令を電流供給部２２に与える。設定モードでは、処理部２１の演算部３は、磁極ピッチＰ１を演算し、演算により求めた磁極ピッチＰ１を表すピッチ情報をメモリ（記憶部４）に書き込む。設定モード（言い換えれば、演算部３の動作）については、後述する「（２）動作」にて詳細に説明する。
【００２１】
また、処理部２１は、スイッチ２５（後述する）の状態に応じて動作モードを切り替える機能を有する。本実施形態では、処理部２１は、スイッチ２５が第１状態（後述する）であれば動作モードが制御モードになり、スイッチ２５が第２状態（後述する）であれば動作モードが設定モードになる。
【００２２】
電流供給部２２は、処理部２１の動作モードが制御モードのとき、処理部２１からの指令を受けると、Ｕ相、Ｖ相、及びＷ相の各相について、指令に応じた電流の位相及び振幅を決定する。そして、電流供給部２２は、決定した位相及び振幅の電流（相電流）を、Ｕ相、Ｖ相、及びＷ相の各相について同期電動機１に供給する。本実施形態では、電流供給部２２は、可動子１１の有するＵ相のコイル、Ｖ相のコイル、及びＷ相のコイルのそれぞれにＵ相の相電流、Ｖ相の相電流、及びＷ相の相電流を供給する。
【００２３】
位置取得部２４は、同期電動機１に設けられた位置検出器１３から可動子１１の位置情報を取得する。位置取得部２４は、同期電動機１の位置検出器１３との間で通信するための通信インタフェースを備えている。本実施形態では、位置取得部２４は、シリアル通信用の通信インタフェースを備えている。位置取得部２４は、位置検出器１３との通信により、位置検出器１３で検出された可動子１１の位置情報を取得し、取得した位置情報を処理部２１へ与える。位置取得部２４は、規定のサンプリング時間ごとに、位置検出器１３で検出された位置情報をディジタル信号として処理部２１へ出力している。なお、位置検出器１３が位置情報をアナログ信号で出力する場合、位置取得部２４は、アナログ・ディジタル変換器（Ａ／Ｄ変換器）を含む。この際に、位置取得部２４は、規定のサンプリング時間ごとに位置検出器１３の出力をディジタル信号へと変換して出力する。
【００２４】
検出部２３は、例えばシャント抵抗などの検出素子を有しており、処理部２１の動作モードが設定モードのとき、検出素子に電流が流れることで生じる電圧降下を検出することで、同期電動機１に流れる誘導電流を検出する。本実施形態では、検出部２３は、スイッチ２５を介してＵ相の電線に電気的に接続されており、可動子１１が外力により動かされることで生じるＵ相、Ｖ相、及びＷ相の誘導電流のうち、Ｕ相を流れる誘導電流を検出する。なお、検出部２３は、規定のサンプリング時間ごとに、検出された誘導電流をディジタル信号として処理部２１へ出力している。この際、位置取得部２４は、検出部２３がディジタル信号を出力するタイミングとほぼ同じタイミングで（同期を取って）、位置情報をディジタル信号として出力している。
【００２５】
また、本実施形態では、演算部３は、Ｕ相を流れる誘導電流に基づく信号波形の特徴点として、Ｕ相の誘導電流に基づく信号波形のゼロクロス点を検出する。つまり、演算部３は、検出したＵ相の誘導電流の大きさと基準値とを比較することにより、Ｕ相の誘導電流に基づく信号波形のゼロクロス点を検出する。なお、演算部３は、取得した信号の値（誘導電流の大きさ）が、基準値から規定の範囲内である場合にゼロクロス点であると判定する。
【００２６】
スイッチ２５は、ｃ接点タイプであり、共通端子２５１がＵ相の固定子１２側の電線の一端に電気的に接続されている。また、スイッチ２５の常閉端子２５２は、電流供給部２２に電気的に接続されており、常開端子２５３は、検出部２３に電気的に接続されている。スイッチ２５は、例えばドライバ２に設けられたレバーをユーザが操作することにより、第１状態と第２状態とを切り替えるように構成されている。第１状態は、共通端子２５１と常閉端子２５２とを繋ぐことにより、電流供給部２２を可動子１１のＵ相のコイルに電気的に接続する状態である。第２状態は、共通端子２５１と常開端子２５３とを繋ぐことにより、検出部２３を可動子１１のＵ相のコイルに電気的に接続する状態である。
【００２７】
つまり、スイッチ２５が第１状態にある場合、電流供給部２２から同期電動機１へ三相電流を供給することが可能である。一方、スイッチ２５が第２状態にある場合、可動子１１が外力により動かされることで生じるＵ相、Ｖ相、及びＷ相の誘導電流のうち、Ｕ相を流れる誘導電流を検出部２３にて検出することが可能である。
【００２８】
（２）動作
以下、本実施形態のモータ管理システム１００の動作について図１Ａ、図１Ｂ、及び図２を用いて説明する。図１Ａに示す可動子１１の近傍にある矢印は、可動子１１に外力を加えることにより、可動子１１が固定子１２に対して移動していることを表している。この矢印は、単に説明を補助する目的で記載しているに過ぎず、実体を伴わない。また、以下では、ユーザがスイッチ２５を操作することにより、ドライバ２の処理部２１の動作モードが設定モードになっている、と仮定する。
【００２９】
まず、ドライバ２の電源を投入する（Ｓ１）。上述のように、ドライバ２の処理部２１が設定モードであるので（Ｓ２：Ｙｅｓ）、ドライバ２の処理部２１は、電流供給部２２から同期電動機１へ電流を供給させることなく、待機する。このように設定モードにおいては、同期電動機１へ電流が供給されていない。ただし、Ｕ相の電線はスイッチ２５を介して検出部２３に電気的に接続され、一方、Ｖ相及びＷ相の電線は電流供給部２２に電気的に接続されている。つまり、Ｕ相、Ｖ相、及びＷ相の各相の電線は、電流を流し得る状態にある。
【００３０】
次に、設定モードにおいて、ユーザは、可動子１１を手に持ち、可動子１１を所定方向に沿って移動させる（Ｓ３）。このとき、ユーザは、可動子１１を同じ向きで動かすのが好ましい。可動子１１は、誘導電流に基づく信号波形の特徴点を２つ以上取得できるだけの距離以上に所定方向へ動かされることが必要である。そのために、ドライバ２の取扱説明書などに、設定モードの際にユーザが可動子１１を動かす最小距離あるいは望ましい距離を記載しておくとよい。あるいは、ドライバ２に報知部（図示せず）などを設けておくとよい。報知部は、特徴点を２つ以上取得したことをユーザに示す構成としてもよい。なお、ドライバ２の各種情報を表示する表示装置（図示せず）が、報知部を兼ねた構成であってもよい。このような場合、表示装置で信号波形を表示する構成としてもよい。
【００３１】
なお、ゼロクロス点を誘導電流に基づく信号波形と位置情報から算出する場合、演算部３は、時間情報を用いずともゼロクロス点を算出できる。したがって、演算部３は、可動子１１の移動速度によらず、ゼロクロス点を検出できる。ただし、ユーザは、可動子１１を連続的に動かすことが好ましい。これは、可動子１１の移動を止めると、誘導電流が流れないので、演算部３が可動子１１の動きを停止した位置をゼロクロス点として誤った判定をする可能性を有しているためである。なお、この場合でも、演算部３が、ゼロクロス点を検出した以降も規定時間以上続けて検出部２３からの信号波形を取得し続けることで、誤判定を防止することもできる。つまり、可動子１１の移動を止めた場合、規定時間以上待っても信号出力は０のままである。そこで、演算部３がこのような状態を検出した場合、ゼロクロス点から除外する。そして、処理部２１は、報知部又は表示装置によってエラーを表示する。
【００３２】
ここで、可動子１１が所定方向に沿って移動することで、可動子１１のＵ相のコイル、Ｖ相のコイル、及びＷ相のコイルの各々において、固定子１２の複数の磁極それぞれに発生する磁束が通る量が時間変化に伴って変化する。このため、可動子１１が所定方向に沿って移動するのに伴い、Ｕ相のコイル、Ｖ相のコイル、及びＷ相のコイルには、それぞれ誘導電流が流れる。例えば、図１Ｂに示すように、Ｕ相には、可動子１１が所定方向に沿って連続的に移動することで、正弦波状の誘導電流が流れる。図１Ｂでは、縦軸がＵ相の誘導電流の大きさ、横軸が可動子１１の位置情報を表している。
【００３３】
検出部２３は、可動子１１の移動に伴って生じるＵ相の誘導電流のゼロクロス点、つまりＵ相の誘導電流に基づく信号波形の特徴点を検出する（Ｓ４）。そして、演算部３は、検出部２３にてＵ相の誘導電流に基づく信号波形のゼロクロス点が検出されたタイミングでの可動子１１の位置情報を位置取得部２４から取得することにより、Ｕ相の誘導電流に基づく信号波形の特徴点における可動子１１の位置情報を取得する（Ｓ５）。上記のＳ３〜Ｓ５のステップは、演算部３が上記の位置情報を２つ取得するまで繰り返される（Ｓ６：Ｎｏ）。
【００３４】
演算部３は、Ｕ相の誘導電流に基づく信号波形の特徴点における可動子１１の位置情報を２つ取得すると（Ｓ６：Ｙｅｓ）、磁極ピッチＰ１を演算する（Ｓ７）。つまり、演算部３は、同期電動機１の可動子１１が外力により動かされた場合に、同期電動機１に流れる誘導電流に基づく信号波形の特徴点における可動子１１の位置情報を２つ以上取得する。そして、演算部３は、取得した２つ以上の位置情報に基づいて、磁極ピッチＰ１を演算する。また、本実施形態では、演算部３は、複数の相（Ｕ相、Ｖ相、及びＷ相）のうちいずれか１つの相（Ｕ相）に流れる誘導電流に基づいて、磁極ピッチＰ１を演算する。言い換えれば、演算部３は、互いに位相の異なる複数のコイルのうちいずれか１つのコイルに流れる誘導電流に基づいて、磁極ピッチＰ１を演算する。更に、本実施形態では、演算部３は、Ｕ相の誘導電流に基づく信号波形のゼロクロス点が２つ検出された場合に、言い換えれば可動子１１が誘導電流の電気角で１８０度以上動かされた場合に、磁極ピッチＰ１を演算する。
【００３５】
具体的には、演算部３は、２つの可動子１１の位置情報の差分を２倍した値を磁極ピッチＰ１として求める。図１Ｂに示す例であれば、可動子１１の位置情報が「Ａ１」、「Ａ２」、及び「Ａ３」である場合に、それぞれＵ相の誘導電流がゼロクロスする。したがって、演算部３は、Ｕ相の誘導電流に基づく信号波形のゼロクロス点における可動子１１の位置情報として「Ａ１」及び「Ａ２」を取得した時点で、これらの差分を２倍した値を磁極ピッチＰ１として求める。
【００３６】
つまり、本実施形態では、可動子１１を外力により所定方向に沿って動かした場合に同期電動機１の各相に誘導電流が流れること、及び誘導電流の１周期における可動子１１の移動量が磁極ピッチＰ１に相当することに着目して、磁極ピッチＰ１を推定している。そして、演算部３は、演算により求めた磁極ピッチＰ１を表すピッチ情報を、処理部２１のメモリ（記憶部４）に書き込む（Ｓ８）。つまり、演算部３は、ピッチ情報を記憶部４に書き込む機能を有している。
【００３７】
その後、ユーザがスイッチ２５を操作することにより、ドライバ２の処理部２１の動作モードが、設定モードから制御モードに切り替わったとする（Ｓ２：Ｎｏ）。この場合、ドライバ２の処理部２１は、メモリ（記憶部４）からピッチ情報を読み出し（Ｓ９）、読み出したピッチ情報を用いて同期電動機１を制御する。具体的には、ドライバ２の処理部２１は、同期電動機１のＵ相、Ｖ相、及びＷ相の各相に供給する電流の位相を決定するために、ピッチ情報（磁極ピッチＰ１）を用いる。
【００３８】
上述のように、本実施形態では、演算部３での演算により、磁極ピッチＰ１を求めることができる。このため、本実施形態では、磁極ピッチＰ１を確認することができない場合でも、磁極ピッチＰ１を同期電動機１に応じた値に設定しやすい、という利点がある。
【００３９】
ここで、磁極ピッチＰ１は、ユーザの使用する同期電動機１によって異なるので、基本的に、使用する同期電動機１に応じてユーザがドライバ２にて設定する。この場合、ユーザは、例えば同期電動機１に記載されている磁極ピッチＰ１を見たり、同期電動機１の仕様書などを閲覧したりすることで、磁極ピッチＰ１を確認することが可能である。
【００４０】
しかしながら、ユーザが磁極ピッチＰ１を確認できない事態が生じ得る。例えば、同期電動機１が他の装置に組み込まれているために同期電動機１に記載されている磁極ピッチＰ１を視認できない、又は同期電動機１の仕様書を紛失したために磁極ピッチＰ１を閲覧できない等である。このような事態が生じた場合、ユーザは、磁極ピッチＰ１を正しく設定できずに、同期電動機１がユーザの想定通りに動作しない可能性がある。
【００４１】
本実施形態では、上述のように磁極ピッチＰ１を確認することができない場合でも、使用する同期電動機１に応じた磁極ピッチＰ１を求めることができる。このため、本実施形態では、ユーザが求めた磁極ピッチＰ１をドライバ２にて設定することで、磁極ピッチＰ１を同期電動機１に応じた正しい値に設定しやすく、結果として同期電動機１をユーザの想定通りに動作させやすい、という利点がある。また、本実施形態では、例えばオシロスコープ等の測定装置を同期電動機１に接続せずとも、磁極ピッチＰ１を求めることができる、という利点もある。
【００４２】
（３）変形例
上述の実施形態は、本開示の様々な実施形態の一つに過ぎない。上述の実施形態は、本開示の目的を達成できれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。また、モータ管理システム１００と同様の機能は、モータ管理方法、コンピュータプログラム、又はプログラムを記録した非一時的な記録媒体等で具現化されてもよい。
【００４３】
一態様に係るモータ管理方法は、同期電動機１の可動子１１の位置情報を取得する。また、モータ管理方法は、可動子１１が移動した際に、同期電動機１に流れる誘導電流に基づく信号波形を検出する。また、モータ管理方法は、信号波形と位置情報とを取得して、同期電動機１の磁極ピッチＰ１に対応する値を出力する。
【００４４】
一態様に係るプログラムは、コンピュータシステムに、上記のモータ管理方法を実行させるためのプログラムである。
【００４５】
以下、上述の実施形態の変形例を列挙する。以下の種々の変形例は、適宜組み合わせて適用可能である。
【００４６】
本開示におけるモータ管理システム１００は、例えば演算部３等に、コンピュータシステムを含んでいる。コンピュータシステムは、ハードウェアとしてのプロセッサ及びメモリを主構成とする。コンピュータシステムのメモリに記録されたプログラムをプロセッサが実行することによって、本開示におけるモータ管理システム１００としての機能が実現される。プログラムは、コンピュータシステムのメモリに予め記録されていてもよいが、電気通信回線を通じて提供されてもよいし、コンピュータシステムで読み取り可能なメモリカード、光学ディスク、ハードディスクドライブ等の記録媒体に記録されて提供されてもよい。コンピュータシステムのプロセッサは、半導体集積回路（ＩＣ）又は大規模集積回路（ＬＳＩ）を含む１又は複数の電子回路で構成される。複数の電子回路は、１つのチップに集約されていてもよいし、複数のチップに分散して設けられていてもよい。複数のチップは、１つの装置に集約されていてもよいし、複数の装置に分散して設けられていてもよい。
【００４７】
上述の実施形態では、電流供給部２２から同期電動機１へ電流を供給する経路と、可動子１１を外力により動かした場合に同期電動機１で生じる誘導電流が流れる経路とが同じであるが、これに限定する趣旨ではない。例えば、可動子１１のＵ相のコイルに、電流供給部２２と繋がる電線とは異なる電線を接続し、この電線を流れる誘導電流を検出部２３にて検出するように構成されていてもよい。この態様では、スイッチ２５は不要である。
【００４８】
上述の実施形態では、演算部３はドライバ２と一体に構成されているが、これに限定する趣旨ではない。例えば、演算部３は、ドライバ２とは別の装置としてドライバ２に接続されていてもよい。この場合、演算部３としては、例えばサーバ、汎用のパーソナルコンピュータ、又はタブレット端末などの信号処理装置を用いることもできる。そして、演算部３は、検出部２３及び位置取得部２４から取得した情報に基づいて演算した結果を、記憶部４へ格納する。
【００４９】
また、上述の実施形態では、検出部２３及び位置取得部２４は、いずれもドライバ２と一体に構成されているが、これに限定する趣旨ではない。例えば、検出部２３及び位置取得部２４の少なくともいずれか一方は、ドライバ２とは別の装置としてドライバ２に接続されていてもよい。
【００５０】
上述の実施形態では、記憶部４は、ドライバ２の処理部２１のメモリであるが、これに限定する趣旨ではない。例えば、記憶部４は、ハードディスク、メモリカード、又はＵＳＢ（Universal Serial Bus）メモリのように、ドライバ２に接続される外部記憶装置であってもよい。更に、記憶部４に加えて、演算部３もサーバ等の外部装置に設けられていてもよい。この場合、演算部３とドライバ２との間の通信は、例えばＬＡＮ（Local Area Network）配線などを用いた有線通信、又は無線通信のいずれであってもよい。
【００５１】
上述の実施形態では、同期電動機１は、可動子１１にＵ相、Ｖ相、及びＷ相の各相のコイルを配置し、固定子１２に永久磁石を配置した構成であるが、これに限定する趣旨ではない。例えば、同期電動機１は、可動子１１に永久磁石、固定子１２にＵ相、Ｖ相、及びＷ相の各相のコイルを配置した構成であってもよい。
【００５２】
上述の実施形態において、同期電動機１は、基板に電子部品を実装するための製造装置のヘッドを移動させるためのアクチュエータ等に用いられるが、この用途に限定する趣旨ではなく、他の用途であってもよい。また、上述の実施形態において、同期電動機１はリニア同期モータであるが、これに限定する趣旨ではない。例えば、同期電動機１は、回転式の同期モータであってもよい。
【００５３】
上述の実施形態では、同期電動機１の可動子１１は、設定モードにおいて、ユーザの手により動かされているが、これに限定する趣旨ではない。例えば、可動子１１は、設定モードにおいて、アクチュエータ等の適宜の装置を用いて外力を与えることにより、機械的に動かされてもよい。
【００５４】
上述の実施形態では、検出部２３は、Ｕ相を流れる誘導電流を検出しているが、これに限定する趣旨ではない。例えば、検出部２３は、Ｖ相（又はＷ相）を流れる誘導電流を検出してもよい。この場合、演算部３は、Ｖ相（又はＷ相）を流れる誘導電流に基づく信号波形の特徴点における可動子１１の位置情報を２つ以上取得し、取得した２以上の位置情報に基づいて磁極ピッチＰ１を演算すればよい。また、この場合、スイッチ２５の共通端子２５１は、可動子１１のＶ相（又はＷ相）のコイルに電気的に接続されていればよい。更に、Ｕ相、Ｖ相、及びＷ相の位相差が判っている場合、検出部２３は、Ｕ相、Ｖ相、及びＷ相のうちの２つの相に流れる誘導電流を検出してもよい。そして、演算部３は、これら２つの相の各々に流れる誘導電流に基づく信号波形のゼロクロス点と、これら２つの相の位相差とに基づいて、磁極ピッチＰ１を演算してもよい。
【００５５】
上述の実施形態では、同期電動機１は、三相（Ｕ相、Ｖ相、及びＷ相）電流を供給されることにより駆動する構成であるが、これに限定する趣旨ではない。例えば、同期電動機１は、単相電流を供給されることにより駆動する構成であってもよい。
【００５６】
上述の実施形態では、検出部２３にて検出される誘導電流に基づく信号波形の特徴点はゼロクロス点であるが、これに限定する趣旨ではない。例えば、検出部２３は、誘導電流に基づく信号波形の特徴点として、誘導電流のピーク値を検出するように構成されていてもよい。この場合、演算部３は、誘導電流の２つのピーク値にそれぞれ対応する２つの可動子１１の位置情報に基づいて、磁極ピッチＰ１を演算することが可能である。
【００５７】
上述の実施形態では、位置検出器１３は、アブソリュート型のリニアエンコーダであるが、これに限定する趣旨ではない。例えば、位置検出器１３は、インクリメント型のリニアエンコーダであってもよい。この場合、演算部３は、特徴点を検知した場合（図２のＳ４参照）に、位置取得部２４から取得した位置情報を規定の初期値へリセットしてもよい。例えば、演算部３は、検出部２３で特徴点を検出した場合（図２のＳ４参照）に、位置取得部２４の位置情報を零（初期値）へリセットする。そして、演算部３は、可動子１１の移動に伴って位置取得部２４から出力されるパルス数をカウントアップする。この場合、演算部３は、検出部２３で特徴点を検出してから次の特徴点を検出するまでの間に増加したパルス数を、位置情報として取得することができる（図２のＳ５参照）。
【００５８】
また、上述の実施形態では、演算部３は、検出部２３で特徴点を検出した場合（図２のＳ４参照）に、逐一、位置情報を取得する（図２のＳ５参照）構成であるが、これに限定する趣旨ではない。例えば、検出部２３は、可動子１１の移動を開始してから停止するまでの間、サンプリング時間毎に信号波形をディジタル信号として演算部３へ出力する。一方、位置取得部２４は、可動子１１の移動を開始してから停止するまでの間、サンプリング時間毎に位置情報をディジタル信号として演算部３へ出力する。検出部２３と位置取得部２４は同期しているので、演算部３は、検出部２３から取得したデータと、位置取得部２４から取得したデータとを対応付けて、記憶部４へ格納することができる。そして、この場合、演算部３は、記憶部４へ格納されたデータの中から２つ以上の特徴点を検出し、その特徴点に対応して記憶された位置情報を用いて磁極ピッチＰ１を演算する構成としてもよい。この構成によれば、信号波形にノイズが混入しても、特徴点（誘導電流に基づく信号波形のゼロクロス点）をより正しく判定することができる。
【００５９】
上述の実施形態では、演算部３は、可動子１１が誘導電流の電気角で１８０度以上動かされた場合に、磁極ピッチＰ１を演算するように構成されているが、これに限定する趣旨ではない。例えば、演算部３は、可動子１１が誘導電流の電気角で９０度動かされた場合に、磁極ピッチＰ１を演算するように構成されていてもよい。
【００６０】
例えば、図３に示すように、可動子１１が所定方向に沿って移動することで、Ｕ相に正弦波状の誘導電流が流れると仮定する。図３に示す例では、可動子１１の位置情報が「Ｂ１」である場合に、Ｕ相の誘導電流がゼロクロスする。また、可動子１１の位置情報が「Ｂ２」である場合に、Ｕ相の誘導電流がピーク値に達する。ここで、可動子１１が「Ｂ１」を始点として誘導電流の電気角で９０度動かされた場合、演算部３は、可動子１１の位置情報として「Ｂ１」及び「Ｂ２」を取得した時点で、これらの差分を４倍した値を磁極ピッチＰ１として求めることが可能である。
【００６１】
上述の実施形態では、演算部３は、取得した信号の値（誘導電流の大きさ）が、基準値から規定の範囲内である場合にゼロクロス点であると判定しているが、これに限定する趣旨ではない。例えば、演算部３は、取得した２つの信号の値が、基準値を挟んで変化した場合、その２つの信号のうちのいずれか一方（例えば、基準値に近い方）をゼロクロス点としてもよい。または、演算部３は、取得した２つの信号の値から基準値と交わる値を算出することによって、算出した値をゼロクロス点とする構成であってもよい。更に、演算部３は、任意の時点で取得した信号の値が基準値を超えておらず、次に取得した信号の値が基準値を超えた場合、この信号の値をゼロクロス点とする構成であってもよい。
【００６２】
上述の実施形態では、演算部３は、特徴点（誘導電流に基づく信号波形のゼロクロス点）における可動子１１の位置情報を２つ取得した時点で、磁極ピッチＰ１を演算するように構成されているが、これに限定する趣旨ではない。例えば、演算部３は、特徴点における可動子１１の位置情報を３つ以上取得し、取得した３つ以上の位置情報に基づいて、磁極ピッチＰ１を演算するように構成されていてもよい。この態様では、演算部３は、例えば、取得エラーにより異常な数値を示す位置情報を除外する等して、３つ以上の位置情報のうち有意な位置情報から統計的に磁極ピッチＰ１を算出するのが好ましい。例えば、演算部３は、３つ以上の位置情報から複数の仮磁極ピッチを演算し、複数の仮磁極ピッチの平均値を磁極ピッチＰ１として求めてもよい。
【００６３】
一例として、演算部３が、誘導電流に基づく信号波形の４つのゼロクロス点にそれぞれ対応する４つの可動子１１の位置情報を取得していると仮定する。この場合、演算部３は、１つ目のゼロクロス点及び３つ目のゼロクロス点にそれぞれ対応する２つの可動子１１の位置情報に基づいて、第１仮磁極ピッチを演算する。また、演算部３は、２つ目のゼロクロス点及び４つ目のゼロクロス点にそれぞれ対応する２つの可動子１１の位置情報に基づいて、第２仮磁極ピッチを演算する。そして、演算部３は、第１仮磁極ピッチ及び第２仮磁極ピッチの平均値を演算することにより、磁極ピッチＰ１を求める。
【００６４】
上述の実施形態では、演算部３は、演算により求めた磁極ピッチＰ１を表すピッチ情報を記憶部４に書き込む機能を有しているが、これに限定する趣旨ではない。例えば、演算部３は、ピッチ情報を液晶ディスプレイ等の表示部に表示させる表示機能を有していてもよい。また、演算部３は、ピッチ情報を紙媒体に印刷させる印刷機能を有していてもよい。表示機能及び印刷機能のいずれの機能においても、ピッチ情報をユーザに対して提示することが可能である。また、演算部３が表示機能及び印刷機能のいずれかの機能を有している場合、ピッチ情報を記憶部４に書き込む機能は有していなくてもよい。
【００６５】
上述の実施形態において、スイッチ２５は、機械的スイッチに限られず、モード切り替え信号に応じて接続を切り替える電子スイッチを用いてもよい。この場合、処理部２１又はスイッチ２５へ、スイッチ２５を切り替えるためのモード切り替え信号を入力する構成としてもよい。なお、モード切り替え信号は、例えばドライバ２に設けられたモード切り替え用の機械的なスイッチを操作することによって出力される構成としてもよい。あるいは、モード切り替え信号は、ドライバ２の外部の信号処理装置を操作することによって生成する構成としてもよい。
【００６６】
（まとめ）
以上述べたように、第１の態様に係るモータ管理システム（１００）は、位置取得部（２４）と、検出部（２３）と、演算部（３）と、を備える。位置取得部（２４）は、同期電動機（１）の可動子（１１）の位置情報を取得する。検出部（２３）は、可動子（１１）が移動した際に、同期電動機（１）に流れる誘導電流に基づく信号波形を検出する。演算部（３）は、信号波形と位置情報とを取得して、同期電動機（１）の磁極ピッチ（Ｐ１）に対応する値を出力する。
【００６７】
この態様によれば、磁極ピッチ（Ｐ１）を確認することができない場合でも、磁極ピッチ（Ｐ１）を同期電動機（１）に応じた値に設定しやすい、という利点がある。
【００６８】
第２の態様に係るモータ管理システム（１００）では、第１の態様において、演算部（３）は、信号波形と位置情報とに基づいて上記値を算出し、上記値を磁極ピッチ（Ｐ１）として出力する。
【００６９】
第３の態様に係るモータ管理システム（１００）では、第２の態様において、演算部（３）は、信号波形の複数の特徴点を特定し、特定された複数の特徴点の各々における位置情報に基づいて、上記値を算出する。
【００７０】
第４の態様に係るモータ管理システム（１００）では、第３の態様において、複数の特徴点の各々は、誘導電流の波形のゼロクロス点である。
【００７１】
この態様によれば、誘導電流に基づく信号波形の特徴点を検出しやすい、という利点がある。
【００７２】
第５の態様に係るモータ管理システム（１００）では、第１〜第４のいずれかの態様において、同期電動機（１）は、互いに位相が異なる複数の相（Ｕ相、Ｖ相、及びＷ相）にそれぞれ電流が供給されて駆動するように構成されている。演算部（３）は、複数の相のうちいずれか１つの相に流れる誘導電流に基づいて、上記値を演算する。
【００７３】
この態様によれば、複数の相をそれぞれ流れる全ての誘導電流に基づいて磁極ピッチ（Ｐ１）を演算する場合と比較して、処理負荷を低減することができる、という利点がある。
【００７４】
第６の態様に係るモータ管理システム（１００）では、第１〜第５のいずれかの態様において、演算部（３）は、可動子（１１）が誘導電流の電気角で１８０度以上動かされた場合に、上記値を演算する。
【００７５】
この態様によれば、可動子（１１）が誘導電流の電気角で１８０度未満しか動かされていない場合と比較して、磁極ピッチ（Ｐ１）を演算する精度を向上することができる、という利点がある。
【００７６】
第７の態様に係るモータ管理システム（１００）では、第３の態様において、演算部（３）は、複数の特徴点として３以上の特徴点を特定し、特定された３以上の特徴点の各々における位置情報に基づいて、上記値を演算する。
【００７７】
この態様によれば、可動子（１１）の２つの位置情報に基づいて磁極ピッチ（Ｐ１）を演算する場合と比較して、磁極ピッチ（Ｐ１）を演算する精度を向上することができる、という利点がある。
【００７８】
第８の態様に係るモータ管理システム（１００）では、第１〜第７のいずれかの態様において、演算部（３）は、上記値を同期電動機（１）のピッチ情報として記憶部（４）に書き込む機能を更に有する。
【００７９】
この態様によれば、一度磁極ピッチ（Ｐ１）を演算すれば、記憶部（４）からピッチ情報を読み出すことで磁極ピッチ（Ｐ１）を利用することができる。したがって、この態様によれば、電源を投入するごとに磁極ピッチ（Ｐ１）を演算する場合と比較して、処理負荷を低減することができる、という利点がある。
【００８０】
第９の態様に係るモータ管理システム（１００）は、第１〜第８のいずれかの態様において、位置取得部（２４）は、同期電動機（１）に設けられた位置検出器（１３）から位置情報を取得する。
【００８１】
第１０の態様に係るモータ管理システム（１００）では、第１〜第９のいずれかの態様において、演算部（３）は、同期電動機（１）を制御するドライバ（２）と一体である。
【００８２】
この態様によれば、ドライバ（２）以外の装置を用意することなく、磁極ピッチ（Ｐ１）を演算することができるので、利便性が向上する、という利点がある。
【００８３】
第１１の態様に係るモータ管理方法は、同期電動機（１）の可動子（１１）の位置情報を取得する。また、モータ管理方法は、可動子（１１）が移動した際に、同期電動機（１）に流れる誘導電流に基づく信号波形を検出する。また、モータ管理方法は、信号波形と位置情報とを取得して、同期電動機（１）の磁極ピッチ（Ｐ１）に対応する値を出力する。
【００８４】
この態様によれば、磁極ピッチ（Ｐ１）を確認することができない場合でも、磁極ピッチ（Ｐ１）を同期電動機（１）に応じた値に設定しやすい、という利点がある。
【００８５】
第１２の態様に係るプログラムは、コンピュータシステムに、第１０の態様のモータ管理方法を実行させるためのプログラムである。
【００８６】
この態様によれば、磁極ピッチ（Ｐ１）を確認することができない場合でも、磁極ピッチ（Ｐ１）を同期電動機（１）に応じた値に設定しやすい、という利点がある。
【００８７】
第２〜第１０の態様に係る構成は、モータ管理システム（１００）に必須の構成ではなく、適宜省略可能である。
【符号の説明】
【００８８】
１００  モータ管理システム
１  同期電動機
１１  可動子
１３  位置検出器
２３  検出部
２４  位置取得部
３  演算部
４  記憶部
Ｐ１  磁極ピッチ
【図１】
2019230414.tif 000003
【図２】
2019230414.tif 000004
【図３】
2019230414.tif 000005
【国際調査報告】
2019230414.tif 000006
2019230414.tif 000007
2019230414.tif 000008