JP2010226827A - モータ制御駆動装置及びモータ始動位置決め方法 - Google Patents

Abstract

【課題】回転角度検出手段からの出力に基づくロータ角度値が負の値を示すことなく、かつロータがデッドポイントに位置していたとしても正常に始動位置決めを完了することが出来るものを提供する。
【解決手段】モータ制御駆動装置のモータ制御手段が、始動時に、回転角度検出手段から初期ロータ角度値を取得すると、ロータが第１の角度になるように永久磁石同期モータを制御し、永久磁石同期モータのロータの回転が停止すると、回転角度検出手段から正の値であるロータの第１のロータ角度値を取得し、その後に、ロータが第２の角度になるように永久磁石同期モータを制御し、永久磁石同期モータのロータの回転が停止すると、ロータの回転に応じて取得したロータ回転角度値を第１のロータ角度値に加算することによって第２のロータ角度値を算出し、第２のロータ角度値をロータの始動基準角度値とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、モータ制御駆動装置及びモータ始動位置決め方法に関する。

現在、永久磁石同期モータの始動時におけるロータ初期角度の検出方法として、ロータ角度検出センサ（レゾルバ及びエンコーダ等）により一意に決まるロータ初期角度を検出する方法、あるいは任意の相に直流電流を流すことによってロータを引込む（同期引込み）方法が一般的に採用されている。しかしながら、機構上の制約などによって、２極モータに軸倍角「２」のロータ角度検出センサ（軸１回転で２周期分の信号を出力）を取り付ける場合に、当該ロータ角度検出センサの出力は、ロータ角度１８０度毎に同じ値を示す為に、ロータ角度は一意に決まらない。その為，同期引込みを行ってロータ角度を一意に決定する必要がある。しかしながら、同期引込みを行うと、ロータの特性と初期角度とによって、同期引込み後のロータ角度検出センサからの出力に基づいてプロセッサが算出したロータの始動基準角度値が負の値を示す場合があり、当該値が負の値になることによってロータが逆回転してしまうという事象が発生していた。また、同期引込みを行ってロータの初期位置を検出しようとする場合に、トルクが発生しない位置（デッドポイント）にロータが位置していると、ロータを引き込むことが出来ない為に位置決めを完了することが出来ないという問題も発生していた。

そして、デッドポイントに位置した場合にロータ位置決めを完了することが出来ないという問題を解決する発明として、下記特許文献１には、圧縮機を駆動させるＤＣブラシレスモータのロータ磁極がデッドポイントに位置してしまうことを回避することが出来る圧縮機モータ始動方法が開示されている。この圧縮機モータ始動方法では、ＤＣブラシレスモータを始動させる際、ロータ磁極位置検出手段によって、前記ＤＣブラシレスモータの任意の相１に電流を流し、続いて、相１とは異なる相２に電流を流してロータ位置決めを行い、その後モータを駆動している。

また、下記特許文献２には、ロータの角度を検出する１つの方法として、ロータを大きく回転させなくてもロータ磁極位置を検出することが出来ることによって、同期電動機が機械に取り付けられていたとしても、安全にかつ簡単にロータ磁極位置を検出することが出来る同期電動機のロータ磁極位置検出方法が開示されている。このロータ磁極位置検出方法では、磁極を配したロータと、励磁巻線を施したステータと、ロータ位置を検出するセンサからなる同期電動機において、ステータの所定励磁位相に電流を印加する第１の工程と、前記電流の印加によるロータの移動方向を得る第２の工程と、得られた移動方向に基づいてロータの磁極位置を推定する第３の工程と、前記ロータの推定磁極位置に基づいて次回に電流を印加する所定励磁位相を特定する第４の工程と、前記第１の工程、第２の工程、第３の工程及び第４の工程を繰り返す第５の工程とを具備する。

特開２００４−３２８８５０号公報 特許第３４０８４６８号公報

ところで、上記特許文献１の発明は、永久磁石同期モータのロータがデッドポイントに位置していた場合にロータ位置決めを完了することが出来ないという問題を解決することは出来るが、同期引き込みよってロータ角度検出センサからの出力に基づく角度値が負の値を示すという問題までを解消することは出来ない。また、上記特許文献２の発明は、ロータ磁極位置を検出することが出来るが、ロータ磁極位置の検出における計算処理が複雑であると共に精度良くロータ角度を検出するためにはその計算処理を繰り返し行わなければならない。その為に、当該処理を実行するプロセッサに大きな負荷が掛かってしまう。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、回転角度検出手段からの出力に基づくロータ角度値が負の値を示すことなく、かつロータがデッドポイントに位置していたとしても正常に始動位置決めを完了することが出来るものを提供する。

上記目的を達成するために、本発明では、モータ制御駆動装置に係る第１の解決手段として、永久磁石同期モータのロータの回転角度を検出する回転角度検出手段と、前記永久磁石同期モータに駆動電流を供給するモータ駆動手段と、前記回転角度検出手段の検出結果に基づいて前記モータ駆動手段を制御するモータ制御手段とを、具備するモータ制御駆動装置であって、前記モータ制御手段は、始動時に、前記回転角度検出手段から前記ロータの始動時の初期角度である初期ロータ角度値を取得すると、前記ロータが第１の角度になるように前記永久磁石同期モータへ駆動電流を前記モータ駆動部に供給させ、前記第１の角度になることによって前記ロータの回転が停止すると、前記回転角度検出手段から正の値である前記ロータの第１のロータ角度値を取得し、前記第１のロータ角度値を取得すると、前記回転角度検出手段から正の値のロータ回転角度値が出力される回転方向である第２の角度に前記ロータがなるように前記モータ駆動部に駆動電流を供給させ、前記第２の角度になることによって前記ロータの回転が停止すると、前記回転角度検出手段から取得したロータ角度値を前記第１のロータ回転角度値に加算することによって第２のロータ角度値を算出し、前記第２のロータ角度値を前記ロータの始動基準角度値とするという手段を採用する。

また、本発明では、モータ始動位置決め方法に係る第１の解決手段として、回転角度検出手段がロータの回転角度を検出する永久磁石同期モータのモータ始動位置決め方法であって、始動時に、前記回転角度検出手段から前記ロータの始動時の初期角度である初期ロータ角度値を取得すると、前記ロータが第１の角度になるように前記永久磁石同期モータを駆動させ、前記第１の角度になることによって前記ロータの回転が停止すると、前記回転角度検出手段から正の値である前記ロータの第１のロータ角度値を取得する第１のステップと、第１のステップにおいて前記第１のロータ角度値を取得すると、前記回転角度検出手段から正の値のロータ回転角度値が出力される回転方向である第２の角度に前記ロータがなるように前記永久磁石同期モータを駆動させ、前記第２の角度になることによって前記ロータの回転が停止すると、前記回転角度検出手段から取得したロータ角度値を前記第１のロータ回転角度値に加算することによって第２のロータ角度値を算出し、前記第２のロータ角度値を前記ロータの始動開始基準角度値とする第２のステップとを、具備するという手段を採用する。

本発明によれば、モータ制御駆動装置のモータ制御手段が、始動時に、回転角度検出手段から初期ロータ角度値を取得すると、ロータが第１の角度になるように永久磁石同期モータを制御し、永久磁石同期モータのロータの回転が停止すると、回転角度検出手段から正の値であるロータの第１のロータ角度値を取得し、その後に、ロータが第２の角度になるように永久磁石同期モータを制御し、永久磁石同期モータのロータの回転が停止すると、ロータの回転に応じて取得したロータ回転角度値を第１のロータ角度値に加算することによって第２のロータ角度値を算出し、第２のロータ角度値をロータの始動基準角度値とする。

このように、モータ制御駆動装置が動作することによって、始動時に、ロータを第２の角度にすることが出来ないデッドポイントの角度であったとしても、まずロータを第１の角度にし、その後にロータを第２の角度にする為、ロータがデッドポイントに位置していることによって正常に始動位置決めを完了することが出来ないという問題を解消することが出来る。

また、モータ制御駆動装置では、モータ制御手段が、上述したように、ロータが第１の角度になることによってロータの回転が停止すると、回転角度検出手段が正の値の第１のロータ角度値を取得し、その後に、回転角度検出手段から正の値のロータ回転角度値が出力される回転方向である第２の角度になるようにロータを回転させる為、最終的な始動基準角度値が負の値になることがない。

本発明の一実施形態に係るモータ制御駆動装置Ａの機能ブロック図である。 本発明の一実施形態に係るモータ制御駆動装置Ａの動作を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態に係るモータ制御駆動装置Ａによる永久磁石同期モータＢのロータの回転の一例を示す図である。 本発明の一実施形態に係るモータ制御駆動装置Ａによるデッドポイントである角度の永久磁石同期モータＢのロータの始動位置決めの一例を示す図である。

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。
まず、モータ制御駆動装置Ａの機能構成について、図１を参照して、説明する。図１は、本実施形態に係るモータ制御駆動装置Ａの機能ブロック図である。
モータ制御駆動装置Ａは、負荷である永久磁石同期モータＢを回転駆動させるものであり、図１に示すように回転角度検出センサ１、ロータ角度演算回路２、モータ駆動部３、Ｕ相電流検出部４ａ、Ｖ相電流検出部４ｂ、Ｗ相電流検出部４ｃ、モータ制御部５から構成されている。なお、永久磁石同期モータＢは、２極の同期モータであり、モータ制御駆動装置Ａの制御の下、ロータが回転する。

回転角度検出センサ１は、軸倍角「２」であるレゾルバから構成され、回転角度を示すアナログ信号のロータ角度信号をロータ角度演算回路２へ出力する。軸倍角「２」のレゾルバとは、永久磁石同期モータＢのロータの１回転において２周期のロータ角度信号を出力する。従って、この回転角度検出センサ１は、回転角度０度〜１８０度までの回転角度に応じたロータ角度信号を出力し、回転角度１８０度〜３６０度までの間、回転角度０度〜１８０度と同じロータ角度信号を出力する。すなわち、この回転角度検出センサ１は、１８０度異なるロータの角度では同じロータ角度信号を出力する。

ロータ角度演算回路２は、Ｒ／Ｄ（resolver／digital）コンバータから構成され、回転角度検出センサ１から入力されるアナログ信号を、デジタル信号に変換し、当該デジタル信号をモータ制御部５へ出力する。なお、回転角度検出センサ１及びロータ角度演算回路２が、本実施形態における回転角度検出手段を構成している。

モータ駆動部３は、図１に示すように、直流電源３ａ、昇圧回路３ｂ及びインバータ３ｃから構成されている。
直流電源３ａは、１つあるいは複数のバッテリを直列接続したものであり、所定の直流電源電圧を昇圧回路３ｂへ出力する。
昇圧回路３ｂは、例えばＤＣ／ＤＣコンバータであり、直流電源３ａから供給された直流電源電圧を昇圧してインバータ３ｃへ供給する。
インバータ３ｃは、モータ制御部５から供給されるＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号に基づいて昇圧回路３ｂから供給された直流電圧をスイッチングすることにより、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相からなる３相のモータ駆動電流を生成して永久磁石同期モータＢに供給する。

Ｕ相電流検出部４ａは、インバータ３ｃと永久磁石同期モータＢのＵ相巻線とを接続するＵ相駆動信号線に設けられており、インバータ３ｃからＵ相巻線へ流れるモータ駆動電流Ｉｕを検出してモータ制御部５へ出力する。
Ｖ相電流検出部４ｂは、Ｖ相駆動信号線に設けられており、インバータ３ｃからＶ相巻線へ流れるモータ駆動電流Ｉｖを検出してモータ制御部５へ出力する。
Ｗ相電流検出部４ｃは、Ｗ相駆動信号線に設けられており、インバータ３ｃからＷ相巻線へ流れるモータ駆動電流Ｉｗを検出してモータ制御部５へ出力する。

モータ制御部５は、インバータ３ｃをＰＷＭ制御することによって永久磁石同期モータＢをインバータ３ｃに回転駆動させるものであり、図１に示すように、３相／２相変換部５ａ、電流制御部５ｂ、２相／３相変換部５ｃ、ＰＷＭ信号発生部５ｄ、励磁位相演算部５ｅから構成されている。

３相／２相変換部５ａは、Ｕ相電流検出部４ａ、Ｖ相電流検出部４ｂ、Ｗ相電流検出部４ｃによって各々検出されたＵ相、Ｖ相、Ｗ相のモータ駆動電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗに基づいて永久磁石同期モータＢの回転子上に固定された２次元座標系（ｑ軸とｄ軸とからなる座標系）上におけるｑ軸駆動電流検出量Ｉｑとｄ軸駆動電流検出量Ｉｄとを算出し、ｑ軸駆動電流検出量Ｉｑ及びｄ軸駆動電流検出量Ｉｄを電流制御部５ｂへ出力する。

より詳細には、３相／２相変換部５ａは、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相からなる３次元座標系上のモータ駆動電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗに所定の座標変換を施すことにより上記２次元座標系上のｑ軸駆動電流検出量Ｉｑとｄ軸駆動電流検出量Ｉｄを算出する。なお、上記ｄ軸は、回転子の回転面上において永久磁石の磁束方向に設定された座標軸であり、ｑ軸は、上述したｄ軸に直交する座標軸である。

電流制御部５ｂは、一種のＰＩＤ制御部であり、上位制御装置であるＥＣＵ（Engine Control Units）から供給される角速度指令値ω０と、永久磁石同期モータＢの角速度ωｋとの差分を速度誤差Δωとして演算し、速度誤差Δωに所定の比例積分・微分演算を施すことにより速度誤差Δωに応じたｑ軸電流操作量Ｉｑｓを算出し、ｑ軸電流操作量Ｉｑｓと、３相／２相変換部５ａから供給されるｑ軸駆動電流検出量Ｉｑとの差分として誤差電流ΔＩｑを算出し、当該誤差電流ΔＩｑに所定の比例積分・微分演算を各々施することにより電圧操作量Ｖｑを算出し、電圧操作量Ｖｑを２相／３相変換部５ｃへ出力する。また、電流制御部５ｂは、ＥＣＵから供給されるｄ軸電流操作量Ｉｄｓと、３相／２相変換部５ａから入力されるｄ軸駆動電流検出量Ｉｄとに基づいてｄ軸電流操作量Ｉｄｓに応じたｄ軸電圧操作量Ｖｄを算出し、当該ｄ軸電圧操作量Ｖｄを２相／３相変換部５ｃへ出力する。

２相／３相変換部５ｃは、電流制御部５ｂから入力されたｑ軸電圧操作量Ｖｑとｄ軸電圧操作量Ｖｄとを、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相からなる３次元座標系上の電圧操作量Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗに変換し、当該電圧操作量Ｖｕ，Ｖｖ，ＶｗをＰＷＭ信号発生部５ｄへ出力する。
ＰＷＭ信号発生部５ｄは、上記電圧操作量Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗに基づいてインバータ３ｃをスイッチング動作させるためのＰＷＭ信号を生成してインバータ３ｃへ出力する。モータ制御部５は、正弦波通電方式に基づいて動作するものであり、したがってＰＷＭ信号発生部５ｄは、インバータ３ｃが永久磁石同期モータＢの全回転角（３６０度）に亘ってモータ駆動信号を出力するようにＰＷＭ信号を出力する。

励磁位相演算部５ｅは、ロータ角度演算回路２から入力されたデジタル信号に基づいて永久磁石同期モータＢのステータのＵ相巻線、Ｖ相巻線及びＷ相巻線の励磁位相（励磁のタイミング）を演算し、当該演算結果を２相／３相変換部５ｃへ出力する。

次に、このように構成されたモータ制御駆動装置Ａの動作について、図２を参照して詳しく説明する。図２は、本実施形態に係るモータ制御駆動装置Ａの動作を示すフローチャートである。
モータ制御駆動装置Ａでは、始動時、すなわち電源投入時に、回転角度検出センサ１が、始動時の初期の永久磁石同期モータＢのロータの角度を示すアナログ信号の初期ロータ角度検出信号をロータ角度演算回路２へ出力する。そして、ロータ角度演算回路２は、アナログ信号の初期ロータ角度検出信号をデジタル信号の初期ロータ角度値データへ変換し、当該初期ロータ角度値データを励磁位相演算部５ｅへ出力する。

励磁位相演算部５ｅは、ロータ角度演算回路２からデジタル信号の初期ロータ角度値データが入力されると、初期ロータ角度値データの初期ロータ角度値を取得し（ステップＳ１）、その後に永久磁石同期モータＢのロータの永久磁石のＮ極がステータのＷ相巻線に対向する位置になるように、永久磁石同期モータＢのステータのＵ相巻線、Ｖ相巻線及びＷ相巻線の励磁位相を演算し、当該演算結果を２相／３相変換部５ｃに出力する。そして、２相／３相変換部５ｃは、励磁位相演算部５ｅから入力された演算結果に基づいてＰＷＭ信号発生部５ｄにＰＷＭ信号を出力させることによって、ロータの永久磁石のＮ極がステータのＷ相巻線に対向する位置になるように永久磁石同期モータＢを制御する（ステップＳ２）。
そして、永久磁石同期モータＢのロータは、内部の永久磁石のＮ極が、ステータのＷ相巻線に対向する位置になるように回転する。

回転角度検出センサ１は、永久磁石同期モータＢのロータが回転すると、ロータの回転角度量に応じたアナログ信号のロータ回転角度検出信号をロータ角度演算回路２へ出力する。ロータ角度演算回路２は、アナログ信号のロータ回転角度信号をデジタル信号のロータ回転角度値データへ変換し、当該ロータ回転角度値データを励磁位相演算部５ｅへ出力する。
励磁位相演算部５ｅは、ロータ角度演算回路２から入力されるロータ回転角度値データのロータ回転角度値を読み込み（ステップＳ３）、ロータ回転角度値に基づいて永久磁石同期モータＢのロータの回転が停止したか否か判定する（ステップＳ４）。なお、励磁位相演算部５ｅは、ステップＳ３において、ロータ角度演算回路２から入力されるＡ相，Ｂ相，Ｚ相のパルス信号をパルスカウンタによって読み込むことによって、ロータ回転角度値を認識している。

励磁位相演算部５ｅは、ステップＳ４において『ＮＯ』と判定した場合には、すなわちロータの回転が停止していない場合には、ステップＳ３に移行し、ステップＳ４において『ＹＥＳ』と判定した場合には、すなわち永久磁石同期モータＢのロータの永久磁石のＮ極がステータのＷ相巻線に対向する位置まで回転したことによってロータの回転が停止した場合には、インバータ３ｃから永久磁石同期モータＢへ供給する電流を停止するように、ＰＷＭ信号発生部５ｄを２相／３相変換部５ｃに制御させる（ステップＳ５）。

そして、励磁位相演算部５ｅは、ステップＳ５の後に、初期ロータ角度値データの初期ロータ角度値に、ロータ回転角度値データのロータ回転角度値を加算することによって、第１のロータ角度値を算出し（ステップＳ６）、その後にロータ角度演算回路２から正の値の第１のロータ角度値を取得する（ステップＳ７）。

上記処理について、図３を参照して、具体的に説明する。図３は、モータ制御駆動装置Ａによる永久磁石同期モータＢのロータの回転の一例を示す図である。
例えば、電源投入時に、永久磁石同期モータＢのロータの永久磁石のＮ極が、図３の（ａ）に示すように、Ｕ相巻線から時計回りに６０度の位置にある場合に、励磁位相演算部５ｅは、ステップＳ１において、回転角度検出センサ１が軸倍角「２」のレゾルバによって構成されている為、初期ロータ角度値として「１２０度」を取得する。なお、この際、回転角度検出センサ１は、ロータの永久磁石のＮ極がＵ相巻線の位置とその対向する位置である場合を「０度」として、ロータの角度を検出している。

そして、ステップＳ１の後に、図３の（ｂ）に示すように、永久磁石同期モータＢのロータの永久磁石のＮ極がＷ相巻線に対向する位置まで回転する、すなわち時計回りに回転すると、励磁位相演算部５ｅは、上記ステップＳ３においてロータ回転角度値データのロータ回転角度値を読み込むことによって、ロータ回転角度値として「マイナス６０度」を取得する。そして、このロータ回転角度値が、負の値を示すロータの回転方向、すなわち時計回りの方向が、図３の（ａ）に示すデクリメント方向あり、また、逆にロータ回転角度値が、正の値を示すロータの回転方向、すなわち反時計回りの方向が、図３の（ａ）に示すインクリメント方向である。

そして、励磁位相演算部５ｅは、ステップＳ６において、初期ロータ角度値としての「１２０度」に、ロータ回転角度値としての「マイナス６０度」を加算することによって、第１のロータ角度値として「６０度」を算出し、その後に、ステップＳ７において、ロータ角度演算回路２から正の値の第１のロータ角度値として「６０度」を取得する。

しかしながら、励磁位相演算部５ｅは、ステップＳ６において算出した第１のロータ角度値が、必ずしも正の値になるとは限らない。例えば、電源投入時に、永久磁石同期モータＢのロータの永久磁石のＮ極が、Ｕ相巻線の反時計回り方向に１０度に位置している場合に、ロータの永久磁石のＮ極がＷ相巻線に対向する位置まで回転すると、励磁位相演算部５ｅが、ステップＳ６において算出する第１のロータ角度値は、「マイナス１２０度」になってしまう。そのような場合に、励磁位相演算部５ｅが、ステップＳ７を実行すると、ロータ角度演算回路２から正の値の第１のロータ角度値として「２４０度」を取得する。

そして、励磁位相演算部５ｅは、ステップＳ７の後に、永久磁石同期モータＢのロータの永久磁石のＮ極がステータのＵ相巻線に対向する位置になるように、永久磁石同期モータＢのステータのＵ相巻線、Ｖ相巻線及びＷ相巻線の励磁位相を演算し、当該演算結果を２相／３相変換部５ｃに出力する。そして、２相／３相変換部５ｃは、励磁位相演算部５ｅから入力された演算結果に基づいてＰＷＭ信号発生部５ｄにＰＷＭ信号を出力させることによって、ロータの永久磁石のＮ極がステータのＵ相巻線に対向する位置になるように永久磁石同期モータＢを制御する（ステップＳ８）。
そして、図３の（ｃ）に示すように、永久磁石同期モータＢのロータは、内部の永久磁石のＮ極が、ステータのＵ相巻線に対向する位置になるように回転する。

そして、励磁位相演算部５ｅは、永久磁石同期モータＢのロータの回転によってロータ角度演算回路２から入力されるロータ回転角度値データのロータ回転角度値を読み込み（ステップＳ９）、ロータ回転角度値に基づいて永久磁石同期モータＢのロータの回転が停止したか否か判定する（ステップＳ１０）。励磁位相演算部５ｅは、ステップＳ１０において『ＮＯ』と判定した場合には、すなわちロータの回転が停止していない場合には、ステップＳ９に移行し、ステップＳ１０において『ＹＥＳ』と判定した場合には、すなわち永久磁石同期モータＢのロータの永久磁石のＮ極がステータのＵ相巻線に対向する位置まで回転したことによってロータの回転が停止した場合には、インバータ３ｃから永久磁石同期モータＢへ供給する電流を停止するように、ＰＷＭ信号発生部５ｄを２相／３相変換部５ｃに制御させる（ステップＳ１１）。

そして、励磁位相演算部５ｅは、ステップＳ１１の後に、第１のロータ角度値に、ロータ回転角度値データのロータ回転角度値を加算することによって、第２のロータ角度値を算出し、当該第２のロータ角度値を始動基準角度値としてロータの１回転における「０度」、すなわち３６０度における「０度」とする

以上のように、本実施形態によれば、モータ制御駆動装置Ａにおいて、励磁位相演算部５ｅは、始動時に、ロータ角度演算回路２から初期ロータ角度値データの初期ロータ角度値を取得すると、永久磁石同期モータＢのロータの永久磁石のＮ極がステータのＷ相巻線に対向する位置になるように２相／３相変換部５ｃを制御し、永久磁石同期モータＢのロータの回転が停止すると、ロータの回転に応じて取得したロータ回転角度値を初期ロータ角度値に加算することによって第１のロータ角度値を算出し、その後にロータ角度演算回路２から正の値の第１のロータ角度値を取得する。

その後に、励磁位相演算部５ｅは、永久磁石同期モータＢのロータの永久磁石のＮ極がステータのＵ相巻線に対向する位置になるように２相／３相変換部５ｃを制御し、永久磁石同期モータＢのロータの回転が停止すると、ロータの回転に応じて取得したロータ回転角度値を第１のロータ角度値に加算することによって、第２のロータ角度値を算出し、当該第２のロータ角度値を始動基準角度値とする。

このように、モータ制御駆動装置Ａが動作することによって、始動時に、Ｕ相巻線に対してデッドポイントである角度にロータが位置していたとしても、正常に始動位置決めを完了することが出来る。例えば、図４の（ａ）に示すように、Ｕ相巻線から永久磁石のＮ極が時計回り方向の９０度に位置している、すなわちＵ相巻線に対してロータがデッドポイントに位置していたとする。このような場合でも、モータ制御駆動装置Ａでは、図４の（ｂ）に示すように、永久磁石のＮ極がステータのＷ相巻線に対向する位置になるようにロータを回転させた後に、永久磁石のＮ極がステータのＵ相巻線に対向する位置になるようにロータを回転させる為、ロータがデッポイントに位置していることによって正常に始動位置決めを完了することが出来ないという問題を解消することが出来る。

また、モータ制御駆動装置Ａでは、上述したように、ロータの永久磁石のＮ極がステータのＷ相巻線に対向する位置になった場合に、ロータ角度演算回路２から正の値の第１のロータ角度値を取得し、その後に、Ｗ相巻線のインクリメント方向であるＵ相巻線に永久磁石のＮ極が対向する位置になるようにロータを回転させる為、最終的な始動基準角度値が負の値になることがない。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されることなく、例えば以下のような変形が考えられる。
（１）上記実施形態では、励磁位相演算部５ｅは、永久磁石のＮ極がステータのＷ相巻線に対向する位置になるようにロータを回転させた後に、永久磁石のＮ極がステータのＵ相巻線に対向する位置になるようにロータを回転させたが、本発明はこれに限定されない。

例えば、励磁位相演算部５ｅは、永久磁石のＮ極がステータのＶ相巻線に対向する位置になるようにロータを回転させた後に、永久磁石のＮ極がステータのＷ相巻線に対向する位置になるようにロータを回転させてもよいし、また永久磁石のＮ極がステータのＵ相巻線に対向する位置になるようにロータを回転させた後に、永久磁石のＮ極がステータのＶ相巻線に対向する位置になるようにロータを回転させてもよい。すなわち、励磁位相演算部５ｅは、２回目のロータの回転がインクリメント方向になる回転の組み合わせであれば、どうような組み合わせでもよい。

（２）上記実施形態では、モータ制御部５は、３相／２相変換部５ａ及び電流制御部５ｂを備える構成になっているが、３相／２相変換部５ａ及び電流制御部５ｂがない構成にしてもよい。その場合、Ｕ相電流検出部４ａ、Ｖ相電流検出部４ｂ及びＷ相電流検出部４ｃは必要なく、また、ＥＣＵからの指示は、２相／３相変換部５ｃが受け付けるようになる。

（３）上記実施形態では、３つの電流検出部、すなわち、Ｕ相電流検出部４ａ、Ｖ相電流検出部４ｂ及びＷ相電流検出部４ｃを設けたが、本発明はこれに限定されない。例えば、モータ制御駆動装置Ａに、Ｕ相電流検出部４ａ、Ｖ相電流検出部４ｂ及びＷ相電流検出部４ｃのいずれか２つを配設する。そして、モータ制御部５は、２つの電流検出部から入力される２相のモータ駆動電流から残り１相のモータ駆動電流を算出するようにしてもよい。

（４）上記実施形態では、電流制御部５ｂは、ｄ軸電流操作量ＩｄｓをＥＣＵから供給されたが、本発明はこれに限定されない。
例えば、電流制御部５ｂが、予め決められた値としてｄ軸電流操作量Ｉｄｓを内部メモリに記憶し、当該ｄ軸電流操作量Ｉｄｓに基づいてｄ軸電圧操作量Ｖｄを算出するようにしてもよい。また、電流制御部５ｂが、ＥＣＵから供給される角速度指令値ω０に基づいて、角速度指令値ω０に比例する値としてｄ軸電流操作量Ｉｄｓを算出するようにしてもよい。また、電流制御部５ｂが、速度誤差Δωに基づいて、速度誤差Δωに比例する値としてｄ軸電流操作量Ｉｄｓを算出するようにしてもよい。

（５）上記実施形態に係るモータ制御駆動装置Ａが接続する永久磁石同期モータＢは、例えば、ロータコアに、２つの板形状の永久磁石が、一方はそのＮ極がロータコアの外周側を向くように埋め込まれ、他方はそのＳ極がロータコアの外周側を向くように、１８０°相対する位置に埋め込まれているロータによって構成される２極の同期モータである

また、上述したものに限らず、永久磁石同期モータＢは、ロータコアに、２つの湾曲した板形状の永久磁石が、一方はそのＮ極がロータコアの外周側を向くように埋め込まれ、他方はそのＳ極がロータコアの外周側を向くように、１８０°相対する位置に埋め込まれているロータによって構成される２極の同期モータであってもよい。

また、永久磁石同期モータＢは、ロータコアに、２つの湾曲した板形状の永久磁石が、一方はそのＮ極がロータコアの外周側を向くようにロータ表面に設置され、他方はそのＳ極がロータコアの外周側を向くように、１８０°相対するロータ表面に設置されているロータによって構成される２極の同期モータであってもよい。すなわち、ＳＰＭ（Surface Permanent Magnet）モータ（表面磁石同期モータ）であってもよい。

（６）上記実施形態では、Ｕ相電流検出部４ａ、Ｖ相電流検出部４ｂ、Ｗ相電流検出部４ｃが検出したモータ駆動電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗから、３相／２相変換部５ａが、ｑ軸駆動電流検出量Ｉｑとｄ軸駆動電流検出量Ｉｄを算出している。
しかしながら、図示しないＡ／Ｄコンバータが１つしかない場合には、モータ駆動電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗのサンプリングに遅れが生じてしまう。このような場合には、サンプリング補正回路を、Ｕ相電流検出部４ａ、Ｖ相電流検出部４ｂ、Ｗ相電流検出部４ｃと３相／２相変換部５ａとの間に設けることによって、サンプリング遅れを補正するようにしてもよい。

Ａ…モータ制御駆動装置、Ｂ…永久磁石同期モータ、１…回転角度検出センサ、２…ロータ角度演算回路、３…モータ駆動部、３ａ…直流電源、３ｂ…昇圧回路、３ｃ…インバータ、４ａ…Ｕ相電流検出部、４ｂ…Ｖ相電流検出部、４ｃ…Ｗ相電流検出部、５…モータ制御部、５ａ…３相／２相変換部、５ｂ…電流制御部、５ｃ…２相／３相変換部、５ｄ…ＰＷＭ信号発生部、５ｅ…励磁位相演算部

Claims (2)

1. 永久磁石同期モータのロータの回転角度を検出する回転角度検出手段と、前記永久磁石同期モータに駆動電流を供給するモータ駆動手段と、前記回転角度検出手段の検出結果に基づいて前記モータ駆動手段を制御するモータ制御手段とを、具備するモータ制御駆動装置であって、
   前記モータ制御手段は、始動時に、前記回転角度検出手段から前記ロータの始動時の初期角度である初期ロータ角度値を取得すると、前記ロータが第１の角度になるように前記永久磁石同期モータへ駆動電流を前記モータ駆動部に供給させ、前記第１の角度になることによって前記ロータの回転が停止すると、前記回転角度検出手段から正の値である前記ロータの第１のロータ角度値を取得し、前記第１のロータ角度値を取得すると、前記回転角度検出手段から正の値のロータ回転角度値が出力される回転方向である第２の角度に前記ロータがなるように前記モータ駆動部に駆動電流を供給させ、前記第２の角度になることによって前記ロータの回転が停止すると、前記回転角度検出手段から取得したロータ角度値を前記第１のロータ回転角度値に加算することによって第２のロータ角度値を算出し、前記第２のロータ角度値を前記ロータの始動基準角度値とすることを特徴とするモータ制御駆動装置。
2. 回転角度検出手段がロータの回転角度を検出する永久磁石同期モータのモータ始動位置決め方法であって、
   始動時に、前記回転角度検出手段から前記ロータの始動時の初期角度である初期ロータ角度値を取得すると、前記ロータが第１の角度になるように前記永久磁石同期モータを駆動させ、前記第１の角度になることによって前記ロータの回転が停止すると、前記回転角度検出手段から正の値である前記ロータの第１のロータ角度値を取得する第１のステップと、
   第１のステップにおいて前記第１のロータ角度値を取得すると、前記回転角度検出手段から正の値のロータ回転角度値が出力される回転方向である第２の角度に前記ロータがなるように前記永久磁石同期モータを駆動させ、前記第２の角度になることによって前記ロータの回転が停止すると、前記回転角度検出手段から取得したロータ角度値を前記第１のロータ回転角度値に加算することによって第２のロータ角度値を算出し、前記第２のロータ角度値を前記ロータの始動開始基準角度値とする第２のステップとを、
   具備することを特徴とするモータ始動位置決め方法。
   

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