JP2008236959A - モータ制御装置およびモータシステム - Google Patents

Abstract

【課題】モータの製造にかかる手間を削減することができるモータ制御装置を提供する。
【解決手段】回転センサから出力されるレゾルバ基準信号の出力の基準時点に関わる出力基準情報を取得し（ステップＳ３）、回転センサからレゾルバ基準信号が出力された時点に関わる信号出力情報を取得し（ステップＳ５）、出力基準情報および信号出力情報に基づいてモータに対する回転センサの取付誤差量を取得し（ステップＳ６）、その取付誤差量を記憶装置に記憶する（ステップＳ８）。制御手段は、記憶装置に記憶されている取付誤差量に基づいてモータに対する制御を補正する。
【選択図】図３

Description

本発明は、回転センサを備えるモータ制御装置およびモータシステムに関する。

従来、ＡＣモータやＤＣモータなどのモータに設置された回転センサを備え、この回転センサによってモータのロータの回転位置を検出し、その検出値に基づいてモータを制御するモータ制御装置がある（例えば、特許文献１参照）。

回転センサとしては、例えばレゾルバ式やホール素子を用いたものがある。このような回転センサは、モータのステータに固定される固定部と、モータのロータに固定される回転部とを有して、この固定部と回転部との位置関係に基づいて、モータの磁極の位相をロータの位置として検出するようになっている。

また、この回転センサは、モータのロータとステータとが規定の位置関係となったときに基準信号を出力するように、固定部と回転部とがモータに設置される。
特開２００４−１１２９４２号公報

しかしながら、このような回転センサにあっては、モータに対する固定部と回転部との取り付けにおいて取付誤差が発生すると、回転センサの出力値が不正確なものとなってしまいモータの制御に悪影響が出てしまう。そこで、このような場合には、製造時にその取付誤差を検出し、その検出した取付誤差を吸収するようにモータの特性を調整するという工程を行なう必要があり、モータの製造に大きな手間がかかるという問題がある。

そこで、本発明は、モータの製造にかかる手間を削減することができるモータ制御装置およびモータシステムを提供することを目的とする。

本発明の第１のモータ制御装置は、モータに取り付けられ、該モータのロータの回転位置を検出するとともに、基準信号を出力する回転センサと、前記回転センサから出力される前記基準信号の出力の基準時点に関わる出力基準情報を取得する第１の取得手段と、前記回転センサから前記基準信号が出力された時点に関わる信号出力情報を取得する第２の取得手段と、前記出力基準情報および前記信号出力情報に基づいて、前記モータに対する前記回転センサの取付誤差の量である取付誤差量を取得する第３の取得手段と、前記取付誤差量を記憶する記憶装置と、前記回転センサから出力される出力値を用いて前記モータを制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記記憶装置に記憶されている前記取付誤差量に基づいて前記モータに対する制御を補正することを特徴とする。

本発明の第２のモータ制御装置は、前記第１のモータ制御装置において、前記モータの誘起電圧の位相を計数する計数手段を備え、前記出力基準情報は、規定の電圧値の前記誘起電圧が発生された時点に対応する前記計数手段の計数値であり、前記信号出力情報は、前記回転センサから前記基準信号が出力された時点に対応する前記計数手段の計数値であり、前記第３の取得手段は、前記出力基準信号としての前記計数値と前記信号出力情報としての前記計数値との差を前記取付誤差量として取得することを特徴とする。

本発明の第３のモータ制御装置は、前記第１又は第２のモータ制御装置において、前記取付誤差量が予め規定された量よりも大きい場合には、前記回転センサの取り付けが異常である旨を警告する警告手段を備えることを特徴とする。

本発明の第１のモータシステムは、モータと、前記モータを制御する前記第１ないし第３のいずれか一つのモータ制御装置と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、記憶装置に記憶されている回転センサの取付誤差量に基づいて、制御手段がモータに対する制御を補正することにより、製造時にモータの特性を調整して回転センサの取付誤差を吸収する必要がないので、モータの製造にかかる手間を削減することができる。

本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。図１は、本実施形態にかかるモータシステムを示す構成図、図２は、本実施形態にかかるセンサ取付誤差検出装置が実行するセンサ取付誤差検出処理を説明するための説明図、図３は、本実施形態にかかるセンサ取付誤差検出装置が実行するセンサ取付誤差検出処理の流れを示すフローチャートである。

図１に示すように、モータシステム１は、モータ２と、このモータ２を制御するモータ制御装置３と、を備えている。

モータ２は、３相交流モータであり、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相を有する。モータ２は、固定部４と、この固定部４に対して回転可能に設けられた回転部５とを有している。固定部４は、筐体やステータなどから構成されている一方、回転部は、ロータや出力軸などから構成されている。

モータ制御装置３は、モータ２に設置された回転センサ６と、モータ２に対する回転センサ６の取付誤差を検出するセンサ取付誤差検出装置７と、モータ２に電力を供給するインバータ８と、インバータ８を制御することでモータ２を制御する制御手段である制御回路部９と、を備えている。

回転センサ６は、レゾルバ式であり、モータ２の固定部４に固定されたセンサ固定部１０と、モータ２の回転部５に固定されたセンサ回転部１１と、を有している。この回転センサ６は、モータ２の回転部５の回転位置を検出するとともに、モータ２の一回転毎に基準信号としてのレゾルバ基準信号を一回出力する。

センサ取付誤差検出装置７は、各種の演算等を行なう演算回路部１２と、モータ２の誘起電圧を検出する電圧検出器１３と、この電圧検出器１３から出力される電圧情報が入力される電圧値入力回路部１４と、回転センサ６から出力される情報が入力されるセンサ入力回路部１５と、モータ２の誘起電圧の位相を係数する係数手段としての位相カウンタ１６と、モータ２に対する回転センサ６の取付誤差の量である取付誤差量を記憶する記憶装置１７と、外部装置（図示せず）に情報を出力する出力回路部１８と、を備えている。このセンサ取付誤差検出装置７は、詳しくは後述するが、第１ないし第３の取得手段および警告手段として機能する。

演算回路部１２は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ（いずれも図示せず）などを有するコンピュータであり、この演算回路部１２に、電圧値入力回路部１４、センサ入力回路部１５、位相カウンタ１６、記憶装置１７、出力回路部１８が接続されている。記憶装置１７は、例えばＥＥＰＲＯＭである。センサ入力回路部１５は、回転センサ６からレゾルバ基準信号が入力されると、レゾルバ基準信号が出力された旨を表す出力有り情報を保持する。

制御回路部９は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ（いずれも図示せず）などを有するコンピュータである。この制御回路部９は、記憶装置１７に接続されており、記憶装置１７に記憶されている情報を読み込み可能である。

次に、センサ取付誤差検出装置７の演算回路部１２が行なうセンサ取付誤差検出処理を説明する。まず、センサ取付誤差検出処理の概要を図２を参照して説明する。モータ２は、モータ２の一回転中にレゾルバ基準信号を１回出力するが、このレゾルバ基準信号は、設計上ではモータ２のある相が制御基準となる規定の誘起電圧（以降、制御基準電圧ともいう）を発生する時点から、誘起電圧の規定の位相分だけ異なる時点で出力されるようになっている。つまり、モータ２が制御基準電圧を発生する時点と回転センサ６がレゾルバ基準信号を出力する時点との間には、設計上の位相差（以後、設計位相差ともいう）χ°が設定されている。換言すると、制御基準電圧から位相差χ°分だけずれた誘起電圧がモータ２から出力される時点と、回転センサ６がレゾルバ基準信号を出力する時点とは、設計上同じである。したがって、制御基準電圧から位相差χ°分だけずれた誘起電圧がモータ２から出力される時点と、回転センサ６がレゾルバ基準信号を出力する時点とを検出し、それらの時点間の位相差（以後、位相誤差ともいう）を算出し、この位相誤差を取付誤差量として取得すれば良い。

ここで、本実施形態では、モータ２が発する制御基準電圧としてＷ相の電圧立上がり時点の電圧、即ち、誘起電圧の最小電圧が採用され、設計位相差χ°が９０°に設定されている。この場合、回転センサ６のレゾルバ基準信号の設計上の出力時点は、Ｗ相の誘起電圧が上昇過程でゼロとなる時点、即ち、Ｗ相の誘起電圧が上昇過程でゼロクロスする時点となる。したがって、この場合、実際にＷ相の誘起電圧が上昇過程でゼロクロスした時点と回転センサ６がレゾルバ基準信号を出力した時点との位相誤差が、取付誤差量となる。以上の設計条件でのセンサ取付誤差検出処理を図２のフローチャートに沿って以下に詳しく説明する。

図３に示すように、演算回路部１２は、Ｗ相の誘起電圧が上昇過程でゼロ、即ち、Ｗ相の誘起電圧が上昇過程でゼロクロスしたかを判定する（ステップＳ１〜Ｓ２）。具体的には、Ｗ相の誘起電圧がゼロになるまで以降の処理を実施せず（ステップＳ１のＮＯ）、Ｗ相の誘起電圧がゼロになったと判定した場合には（ステップＳ１のＹＥＳ）、このゼロを検出した時点の前回（直近）に検出した誘起電圧がゼロよりも小さかったか否か（マイナス値か否か）を判定する（ステップＳ２）。ここで、この前回の誘起電圧値は、該演算回路部１２のＲＡＭに記憶されるようになっている。そして、その前回に検出した誘起電圧がゼロよりも小さい（マイナス値）と判定した場合には（ステップＳ２のＹＥＳ）、該演算回路部１２の位相カウンタ１６の計数値（位相）を読み込み、その計数値を該演算回路部１２のＲＡＭに第１の計数値として記憶する（ステップＳ３）。一方、ステップＳ２において、前回に検出した誘起電圧がゼロよりも小さくない（プラス値）と判定した場合には（ステップＳ２のＮＯ）、再びステップＳ１から処理を実施し、Ｗ相の誘起電圧が上昇過程でゼロクロスしたと判定するまで以上の処理を繰り返す。ここで、ステップＳ３で取得した第１の計数値が、モータから規定の電圧値の誘起電圧が発生された時点に対応する位相カウンタ１６の計数値であり、出力基準情報として機能する。以上のステップＳ１〜Ｓ３によって、回転センサ６から出力されるレゾルバ基準信号の出力の基準時点に関わる出力基準情報を取得する第１の取得手段の機能が実行される。

演算回路部１２は、ステップＳ３を実行した後、センサ入力回路部１５を用いて回転センサ６からレゾルバ基準信号が出力されたか否かを判断する（ステップＳ４）。具体的には、センサ入力回路部１５に、レゾルバ基準信号が出力された旨を表す出力有り情報が保持されている場合には、回転センサ６からレゾルバ基準信号が出力されたと判断する一方、センサ入力回路部１５に、出力有り情報が保持されていない場合には、回転センサ６からレゾルバ基準信号が出力されていないと判断する。そして、回転センサ６からレゾルバ基準信号が出力されていないと判断した場合には（ステップＳ４のＮＯ）、以降の処理を実施せずに、再びステップＳ１から処理を実施する。回転センサ６からレゾルバ基準信号が出力されたと判定した場合には（ステップＳ４のＹＥＳ）、この時点での位相カウンタ１６の計数値を読み込み、その計数値を該演算回路部１２のＲＡＭに第２の計数値として記憶する（ステップＳ５）。ここで、この第２の計数値が、回転センサ６からレゾルバ基準信号が出力された時点に対応する位相カウンタ１６の計数値であり、信号出力情報として機能する。以上のステップＳ４，Ｓ５によって、回転センサ６からレゾルバ基準信号が出力された時点に関わる信号出力情報を取得する第２の取得手段の機能が実行される。

次に、演算回路部１２は、モータ２に対する回転センサ６の取付誤差を算出する（ステップＳ６）。具体的には、ステップＳ５で取得した第２の計数値からステップＳ３で取得した第１の計数値を除算して、それらの差である取付誤差量としての位相誤差を求める。このステップＳ６によって、出力基準情報および信号出力情報に基づいて、モータ２に対する回転センサ６の取付誤差の量である取付誤差量を取得する第３の取得手段の機能が実行される。

次に、演算回路部１２は、ステップＳ６で算出した位相誤差が予め規定された基準量である基準位相差以下であるか否かを判定する（ステップＳ７）。基準位相差は、設計上の許容誤差であり、位相誤差が基準位相差以下の場合には、何ら問題なく装置がその機能を発揮することができる設計となっている。このときの位相誤差は、図２においてα°で示されている。そして、位相誤差が基準位相差以下の場合には（ステップＳ７のＹＥＳ）、その位相誤差（取付誤差量）を学習値として記憶装置１７に記憶させる（ステップＳ８）。

一方、ステップＳ７において、ステップＳ６で算出した位相誤差が基準位相差よりも大きい場合には（ステップＳ７のＮＯ）、回転センサ６の取り付けが異常である旨を表す組付異常フラグを出力回路部１８を介して外部装置に出力し、回転センサ６の取り付けが異常である旨を警告する（ステップＳ９）。このときの位相誤差は、図２においてβ°で示されている。このステップＳ９によって、取付誤差量が予め規定された基準量よりも大きい場合には、回転センサ６の取り付けが異常である旨を警告する警告手段の機能が実行される。

そして、以上のセンサ取付誤差検出処理によって、記憶装置１７に記憶された回転センサ６の位相誤差は、制御回路部９がモータ２を制御する際に使用する。例えば、制御回路部９は、記憶装置１７に記憶されている位相誤差に基づいて回転センサ６から出力される出力値を補正し、補正したその出力値を用いてモータ２を制御する。ここで、制御回路部９が行なう補正は、例えば、位相誤差を打ち消すように、回転センサ６の出力値の位相をずらす補正などである。

以上説明したように、本実施形態では、記憶装置１７に記憶されている回転センサ６の取付誤差量である位相誤差に基づいて、制御回路部９がモータ２に対する制御を補正することにより、製造時にモータ２の特性を調整して回転センサ６の取付誤差を吸収する必要がないので、モータ２の製造にかかる手間を削減することができる。

また、本実施形態では、センサ取付誤差検出処理において、第３の取得手段は、出力レゾルバ基準信号としての第１の計数値と信号出力情報としての第２の計数値との差である位相誤差を取付誤差量として取得することにより、回転センサ６の出力値を位相誤差を用いて容易に補正することができる。

また、本実施形態では、センサ取付誤差検出処理において、位相誤差（取付誤差量）が予め規定された基準位相差よりも大きい場合には、回転センサ６の取り付けが異常である旨をセンサ取付誤差検出装置７が警告するので、製造段階でセンサ取付誤差検出処理を行なうことにより、不良品を摘出することができる。

なお、本発明は、次のような別の実施形態に具現化することができる。以下の別の実施形態でも上記実施形態と同様の作用および効果を得ることができる。

（１）上記各実施形態では、出力基準情報として、Ｗ相の誘起電圧がゼロとなる時点の位相カウンタ１６の計数値を用いた例を説明したが、これに限るものではなく、出力基準情報としては、例えばモータ２の規定の相の任意の電圧が発生した時点の位相カウンタ１６の計数値であっても良い。

本発明の一実施形態にかかるモータシステムを示す構成図。 本発明の一実施形態にかかるセンサ取付誤差検出装置が実行するセンサ取付誤差検出処理を説明するための説明図。 本発明の一実施形態にかかるセンサ取付誤差検出装置が実行するセンサ取付誤差検出処理の流れを示すフローチャート。

符号の説明

１ モータシステム
２ モータ
３ モータ制御装置
５ 回転部
６ 回転センサ
７ センサ取付誤差検出装置（第１〜第３の取得手段，警告手段）
９ 制御回路部（制御手段）
１６ 位相カウンタ（計数手段）
１７ 記憶装置

Claims (4)

1. モータに取り付けられ、該モータのロータの回転位置を検出するとともに、基準信号を出力する回転センサと、
   前記回転センサから出力される前記基準信号の出力の基準時点に関わる出力基準情報を取得する第１の取得手段と、
   前記回転センサから前記基準信号が出力された時点に関わる信号出力情報を取得する第２の取得手段と、
   前記出力基準情報および前記信号出力情報に基づいて、前記モータに対する前記回転センサの取付誤差の量である取付誤差量を取得する第３の取得手段と、
   前記取付誤差量を記憶する記憶装置と、
   前記回転センサから出力される出力値を用いて前記モータを制御する制御手段と、
   を備え、
   前記制御手段は、前記記憶装置に記憶されている前記取付誤差量に基づいて前記モータに対する制御を補正することを特徴とするモータ制御装置。
2. 前記モータの誘起電圧の位相を計数する計数手段を備え、
   前記出力基準情報は、規定の電圧値の前記誘起電圧が発生された時点に対応する前記計数手段の計数値であり、
   前記信号出力情報は、前記回転センサから前記基準信号が出力された時点に対応する前記計数手段の計数値であり、
   前記第３の取得手段は、前記出力基準信号としての前記計数値と前記信号出力情報としての前記計数値との差を前記取付誤差量として取得することを特徴とする請求項１に記載のモータ制御装置。
3. 前記取付誤差量が予め規定された基準量よりも大きい場合には、前記回転センサの取り付けが異常である旨を警告する警告手段を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載のモータ制御装置。
4. モータと、
   前記モータを制御する請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載のモータ制御装置と、
   を備えることを特徴とするモータシステム。

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