CN109391185A - 同步电动机的磁极位置检测装置以及磁极位置检测方法 - Google Patents

同步电动机的磁极位置检测装置以及磁极位置检测方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种同步电动机的磁极位置检测装置以及磁极位置检测方法。该同步电动机(10)的磁极位置检测装置(18)具备：存储部(22)，其存储成为预先决定的基准的同步电动机(10)的基准磁极位置；磁极位置检测部(20)，其在预定条件成立时，检测同步电动机(10)的磁极位置；以及判定部(24)，其比较存储于存储部(22)的基准磁极位置与磁极位置检测部(20)检测出的磁极位置，在两者的差超过了预定范围的情况下，判定为磁极位置的检测存在异常。

Description

同步电动机的磁极位置检测装置以及磁极位置检测方法
技术领域
本发明涉及一种判定同步电动机的磁极位置检测的异常的同步电动机的磁极位置检测装置以及同步电动机的磁极位置检测方法。
背景技术
为了产生所希望的扭矩，需要将与同步电动机的磁极位置对应的相位的电流供给至同步电动机。因此，为了控制同步电动机，需要高精度地检测出磁极位置。使用安装于同步电动机的编码器等位置检测器的检测信号，检测出该磁极位置。
在日本特开2009-254045号公报中公开了同步电动机的磁极位置检测装置。简单进行说明时，磁极位置检测装置以使转子初始位置与转子当前位置一致的方式进行PI运算来计算修正量，将该修正量与磁极位置初始设定值相加来计算出磁极位置设定值。并且，磁极位置检测装置使用与所设定的磁极位置设定值对应的位置信息来决定向同步电动机供给的电流向量。由此，能够不进行复杂的运算而检测出磁极位置。
然而，因老化而旋转位置检测器的安装位置发生偏差，或旋转位置检测器安装时安装位置发生了偏差的情况下，存在无法产生所希望的扭矩，同步电动机失控的可能性。
发明内容
因此，本发明的目的在于，提供一种判定因位置检测器的安装位置的位置偏差引起的同步电动机的磁极位置检测的异常的同步电动机的磁极位置检测装置以及同步电动机的磁极位置检测方法。
本发明的第1方式是同步电动机的磁极位置检测装置，具备：存储部，其存储成为预先决定的基准的所述同步电动机的基准磁极位置；磁极位置检测部，其在预定条件成立时，检测所述同步电动机的磁极位置；以及判定部，其比较存储于所述存储部的所述基准磁极位置与所述磁极位置检测部检测出的所述磁极位置，在两者的差超过了预定范围的情况下，判定为所述磁极位置的检测存在异常。
本发明的第2方式是同步电动机的磁极位置检测方法，包括：存储步骤，将成为预先决定的基准的所述同步电动机的基准磁极位置存储于存储部；磁极位置检测步骤，在预定条件成立时，检测所述同步电动机的磁极位置；以及判定步骤，比较存储于所述存储部的所述基准磁极位置与检测出的所述磁极位置，在两者的差超过了预定范围的情况下，判定为所述磁极位置的检测存在异常。
根据本发明，能够简单且高精度地判定因位置检测部的安装位置的位置偏差引起的磁极位置检测的异常。
根据参照附图说明的以下实施方式的说明，能够容易理解上述目的、特征以及优点。
附图说明
图1是实施方式的控制***的电气结构图。
图2是表示控制***的动作的流程图。
具体实施方式
以下，对于本发明涉及的同步电动机的磁极位置检测装置以及同步电动机的磁极位置检测方法，以优选的实施方式为例，参照附图进行详细说明。
[第1实施方式]
图1是具有同步电动机10的控制***12的电气结构图。控制***12具备同步电动机10、上位控制装置14、控制装置(电动机控制装置)16和磁极位置检测装置18。
同步电动机10是安装在机床或机器人等上的伺服电动机。同步电动机10上设有检测同步电动机10的旋转位置(详细而言，同步电动机10的转子的旋转位置)的位置检测部(例如，编码器)10a。通过该位置检测部10a进行的旋转位置的检测，还可知同步电动机10的转速(详细而言，同步电动机10的转子的转速)。
上位控制装置14是对控制装置16进行控制的装置，按照程序(例如，加工程序等)或操作员的操作向控制装置16输出速度指令或位置指令。控制装置16根据从上位控制装置14发送的速度指令或位置指令，对同步电动机10进行控制。控制装置16使用由位置检测部10a检测出的同步电动机10的旋转位置或转速，对同步电动机10进行反馈控制。
磁极位置检测装置18检测同步电动机10的磁极位置。磁极位置检测装置18判定磁极位置的检测是否异常。该磁极位置的检测异常因位置检测部10a的安装位置的位置偏差而产生。磁极位置检测装置18具备磁极位置检测部20、存储部22、判定部24、驱动禁止部26和通知部28。
当预定条件成立时，磁极位置检测部20使用同步电动机10的旋转位置来检测磁极位置。磁极位置检测部20既可以从位置检测部10a直接取得同步电动机10的旋转位置，也可以从控制装置16取得同步电动机10的旋转位置。
在此，当预定条件成立时，控制装置16将预定的励磁相位的电流供给至同步电动机10(详细而言，缠绕于同步电动机10的定子的线圈)。由此，同步电动机10的转子被固定在由预定的励磁相位和磁极的数量等决定的旋转位置。磁极位置检测部20根据将预定的励磁相位的电流供给至同步电动机10时的同步电动机(详细而言是转子)的旋转位置(相位)，检测出磁极位置。该磁极位置的检测方法是公知技术，因此省略详细的说明。
作为预定的条件成立的情况，例如有接通了控制***12的电源时，通过操作员的操作进行了旨在开始磁极位置检测的异常判定的操作的情况等。通过接通控制***12的电源，向上位控制装置14、控制装置16和磁极位置检测装置18供给电力。
接通控制***12的电源时，上位控制装置14也可以将预定的条件成立的意思的信号输出至控制装置16和磁极位置检测装置18。此外，上位控制装置14具有接受操作员的操作的输入部，通过操作员进行旨在开始磁极位置检测的异常判定的操作时，可以将预定的条件成立的意思的信号输出至控制装置16和磁极位置检测装置18。
存储部22中预先存储有成为基准的同步电动机10的基准磁极位置。该基准磁极位置是在位置检测部10a的安装位置中没有误差(没有位置偏差)的情况下，由磁极位置检测部20检测出的磁极位置。
判定部24比较磁极位置检测部20检测出的磁极位置与存储于存储部22的基准磁极位置，在两者的差超过了预定范围的情况下，判定为磁极位置的检测存在异常，即判定为位置检测部10a的安装位置存在偏差。由此，能够简单且高精度地判定因位置检测部10a的安装位置的位置偏差引起的磁极位置检测的异常。判定部24在判定为磁极位置的检测存在异常时，将异常信号输出至驱动禁止部26和通知部28。
驱动禁止部26在从判定部24取得异常信号时，作为警报处理，禁止同步电动机10的驱动。由此，能够防止同步电动机10在无法恰当地控制同步电动机10的状态下驱动的情况。驱动禁止部26将驱动禁止信号输出至上位控制装置14或控制装置16，由此禁止同步电动机10的驱动。上位控制装置14或控制装置16在取得驱动禁止信号时，禁止同步电动机10的驱动。
通知部28在从判定部24取得异常信号时，作为警报处理将警报通知给操作员。由此，操作员能够识别磁极位置检测的异常。通知部28具备未图示的显示部，可以通过将警报信息显示于该显示部来向操作员通知警报。此外，通知部28具备未图示的扬声器或发光部，既可以通过声音通知警报，也可以通过光通知警报。
另外，通知部28从判定部24取得异常信号时，可以通过向具备通知单元(显示器、扬声器或发光部等)的上位控制装置14或外部装置输出异常信号，来向操作员通知警报。上位控制装置14或外部装置在被发送来异常信号时，使用自身所具备的通知单元向操作员通知警报。
接着，按照图2的流程图，对控制***12的动作进行说明。在预定的条件成立时，进行图2所示的动作。
在预定的条件成立时，在步骤S1中，控制装置16将预定的励磁相位的电流供给至同步电动机10。
接着，在步骤S2中，磁极位置检测部20根据由位置检测部10a检测出的旋转位置检测磁极位置。磁极位置检测部20根据将预定的励磁相位的电流供给至同步电动机10时的转子的旋转位置(相位)，检测磁极位置。
接着，在步骤S3中，判定部24从存储部22读出基准磁极位置，并根据读出的基准磁极位置和磁极位置检测部20检测出的磁极位置，判定磁极位置的检测是否异常。判定部24比较基准磁极位置与检测出的磁极位置，在两者的差超过了预定范围的情况下，判定为磁极位置的检测异常，即判定为位置检测部10a的安装位置存在偏差。判定部24在判定为磁极位置检测存在异常时，将异常信号输出至驱动禁止部26和通知部28。
在步骤S3中，判定为磁极位置检测存在异常时，向步骤S4前进，驱动禁止部26和通知部28进行警报处理，并结束本动作。具体地，驱动禁止部26作为警报处理，禁止同步电动机10的驱动。通知部28作为警报处理，向操作员通知磁极位置的检测存在异常。另外，作为警报处理，进行同步电动机10的驱动的禁止和警报通知这两者，但也可以仅进行任一方。
在步骤S3中，磁极位置检测没有异常，即判定为正常的情况下，结束本动作。
另外，通过以电源接通为预定条件，在同步电动机10驱动前，能够判定磁极位置检测是否存在异常。此外，通过以操作员进行的旨在开始异常判定的操为预定条件，能够在操作员想要知道磁极位置的检测是正常还是异常的定时，判定磁极位置检测中是否存在异常。
[变形例]
也可以如以下所示那样对上述实施方式进行变形。
＜变形例1＞
在上述实施方式中，分为上位控制装置14和控制装置16两部分进行了说明，但也可以使1个控制装置作为上位控制装置14和控制装置16发挥作用。
＜变形例2＞
在上述实施方式中，控制装置16在预定条件成立时，将预定的励磁相位的电流供给至同步电动机10，但也可以从磁极位置检测部20发送来指令信号后，将预定的励磁相位的电流供给至同步电动机10。在该情况下，磁极位置检测部20在预定条件成立时，将开始磁极位置的检测的上述指令信号输出至控制装置16。
此外，作为其他方法，磁极位置检测部20也可以在从控制装置16发送来开始磁极位置的检测的指令信号的情况下，开始磁极位置的检测。在该情况下，控制装置16在预定条件成立时，将预定的励磁相位的电流供给至同步电动机10，并且将所述指令信号输出至磁极位置检测部20。
＜变形例3＞
磁极位置检测装置18的至少一部分(磁极位置检测部20、存储部22、判定部24、驱动禁止部26和通知部28中的至少一个)也可以被设在上位控制装置14或控制装置16上。例如，也可以将存储部22和通知部28设在上位控制装置14上。此外，也可以将磁极位置检测部20、判定部24和驱动禁止部26设在控制装置16上。由此，磁极位置检测装置18的成本降低。
＜变形例4＞
也可以在不发生矛盾的范围内，任意地组合上述变形例1～3。
〔从实施方式获得的技术思想〕
对于可从上述实施方式和变形例1～4掌握的技术思想，如以下记载所示。
＜第1技术思想＞
一种同步电动机10的磁极位置检测装置18，具备：存储部22，其存储成为预先决定的基准的同步电动机10的基准磁极位置；磁极位置检测部20，其在预定条件成立时，检测同步电动机10的磁极位置；以及判定部24，其比较存储于存储部22的基准磁极位置与磁极位置检测部20检测出的磁极位置，在两者的差超过了预定范围的情况下，判定为磁极位置的检测存在异常。
由此，能够简单且高精度地判定因位置检测部10a的安装位置的位置偏差引起的磁极位置检测的异常。
磁极位置检测部20可以在接通控制同步电动机10的驱动的控制装置16、14的电源时，判定为预定条件成立。由此，能够在同步电动机10驱动前，判定在磁极位置检测中是否存在异常。
磁极位置检测部20可以在操作员进行旨在开始异常判定的操作时，判定为预定条件成立。由此，能够在操作员想要知道磁极位置的检测为正常还是异常的定时，判定在磁极位置检测中是否存在异常。
磁极位置检测装置18可以具备驱动禁止部26，该驱动禁止部26在通过判定部24判定为异常时，禁止同步电动机10的驱动。由此，能够防止同步电动机10在无法恰当地控制同步电动机10的状态下驱动的情况。
磁极位置检测装置18也可以具备通知部28，该通知部28在通过判定部24判定为异常时，向操作员通知异常的意思。由此，操作员能够识别在磁极位置的检测中存在异常。
磁极位置检测装置18的至少一部分也可以被设在控制同步电动机10的驱动的控制装置16上或者控制控制装置16的上位控制装置14上。由此，磁极位置检测装置18的成本降低。
当预定条件成立时，从控制同步电动机10的驱动的控制装置16、14向所述同步电动机10供给预定的励磁相位的电流，磁极位置检测部20也可以根据供给了预定的励磁相位的电流时的同步电动机10的转子的旋转位置，检测磁极位置。由此，能够简单地检测磁极位置。
＜第2技术思想＞
一种同步电动机10的磁极位置检测方法，包括：存储步骤，将成为预先决定的基准的同步电动机10的基准磁极位置存储于存储部22；磁极位置检测步骤，在预定条件成立时，检测同步电动机10的磁极位置；以及判定步骤，比较存储于存储部22的基准磁极位置与检测出的磁极位置，在两者的差超过了预定范围的情况下，判定为磁极位置的检测存在异常。
由此，能够简单且高精度地判定因位置检测部10a的安装位置的位置偏差引起的磁极位置检测的异常。
在磁极位置检测步骤中，可以当接通控制同步电动机10的驱动的控制装置16、14的电源时，判定为预定条件成立。由此，能够在同步电动机10驱动前，判定在磁极位置检测中是否存在异常。
在磁极位置检测步骤中，可以当操作员进行旨在开始异常判定的操作时，判定为预定条件成立。由此，能够在操作员想要知道磁极位置的检测为正常还是异常的定时，判定在磁极位置检测中是否存在异常。
磁极位置检测方法可以包括在通过判定步骤判定为异常时，禁止同步电动机10的驱动的驱动禁止步骤。由此，能够防止同步电动机10在无法恰当地控制同步电动机10的状态下驱动的情况。
磁极位置检测方法可以包括在通过判定步骤判定为异常时，向操作员通知表示异常的意思的通知步骤。由此，操作员能够识别在磁极位置的检测中存在异常。
当预定条件成立时，从控制同步电动机10的驱动的控制装置16、14向同步电动机10供给预定的励磁相位的电流，在磁极位置检测步骤中，可以根据供给了预定的励磁相位的电流时的同步电动机10的转子的旋转位置，检测磁极位置。由此，能够简单地检测磁极位置。

Claims (13)

1.一种同步电动机的磁极位置检测装置，其特征在于，
该磁极位置检测装置具备：
存储部，其存储成为预先决定的基准的所述同步电动机的基准磁极位置；
磁极位置检测部，其在预定条件成立时，检测所述同步电动机的磁极位置；以及
判定部，其比较存储于所述存储部的所述基准磁极位置与所述磁极位置检测部检测出的所述磁极位置，在两者的差超过了预定范围的情况下，判定为所述磁极位置的检测存在异常。
2.根据权利要求1所述的同步电动机的磁极位置检测装置，其特征在于，
当接通控制所述同步电动机的驱动的控制装置的电源时，所述磁极位置检测部判定为所述预定条件成立。
3.根据权利要求1所述的同步电动机的磁极位置检测装置，其特征在于，
当操作员进行旨在开始异常判定的操作时，所述磁极位置检测部判定为所述预定条件成立。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的同步电动机的磁极位置检测装置，其特征在于，
该磁极位置检测装置具备驱动禁止部，在通过所述判定部判定为异常时，该驱动禁止部禁止所述同步电动机的驱动。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的同步电动机的磁极位置检测装置，其特征在于，
该磁极位置检测装置具备通知部，该通知部在通过所述判定部判定为异常时，向操作员通知异常的意思。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的同步电动机的磁极位置检测装置，其特征在于，
所述磁极位置检测装置的至少一部分被设在控制所述同步电动机的驱动的控制装置上或者控制所述控制装置的上位控制装置上。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的同步电动机的磁极位置检测装置，其特征在于，
当预定条件成立时，从控制所述同步电动机的驱动的控制装置向所述同步电动机供给预定的励磁相位的电流，
所述磁极位置检测部根据被供给了所述预定的励磁相位的电流时的所述同步电动机的转子的旋转位置，检测所述磁极位置。
8.一种同步电动机的磁极位置检测方法，其特征在于，
包括如下步骤：
存储步骤，将成为预先决定的基准的所述同步电动机的基准磁极位置存储于存储部；
磁极位置检测步骤，在预定条件成立时，检测所述同步电动机的磁极位置；以及
判定步骤，比较存储于所述存储部的所述基准磁极位置与检测出的所述磁极位置，在两者的差超过了预定范围的情况下，判定为所述磁极位置的检测存在异常。
9.根据权利要求8所述的同步电动机的磁极位置检测方法，其特征在于，
在所述磁极位置检测步骤中，当接通控制所述同步电动机的驱动的控制装置的电源时，判定为所述预定条件成立。
10.根据权利要求8所述的同步电动机的磁极位置检测方法，其特征在于，
在所述磁极位置检测步骤中，当操作员进行旨在开始异常判定的操作时，判定为所述预定条件成立。
11.根据权利要求8～10中任一项所述的同步电动机的磁极位置检测方法，其特征在于，
该磁极位置检测方法包括在通过所述判定步骤判定为异常时，禁止所述同步电动机的驱动的驱动禁止步骤。
12.根据权利要求8～11中任一项所述的同步电动机的磁极位置检测方法，其特征在于，
该磁极位置检测方法包括在通过所述判定步骤判定为异常时，向操作员通知异常的意思的通知步骤。
13.根据权利要求8～12中任一项所述的同步电动机的磁极位置检测方法，其特征在于，
当预定条件成立时，从控制所述同步电动机的驱动的控制装置向所述同步电动机供给预定的励磁相位的电流，
在所述磁极位置检测步骤中，根据被供给了所述预定的励磁相位的电流时的所述同步电动机的转子的旋转位置，检测所述磁极位置。
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