JP2022120594A - モータ制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】モータの磁極位置の検出に際してモータの可動子の不要な動きを抑制し、且つ、磁極位置の検出に要する時間を可及的に短くする。【解決手段】モータの動作に関連するフィードバック信号が入力される複数の制御器を含むフィードバック系を有するモータ制御装置において、フィードバック系における複数の制御器のうち電流制御器より上位側の制御器によってモータを停止させた状態で、電流制御部により、所定のｄ軸電流を流すための電圧指令を出力する第１処理と、該第１処理の結果、該電流制御器において生成されるｑ軸電流に関する指令値と、該所定のｄ軸電流の値との相関に基づいて、モータの磁極位置を算出する第２処理と、を実行する。【選択図】図４

Description

本発明は、モータ制御装置に関する。

永久磁石同期モータは、高効率、省スペース等の利点を有することから普及が進んでおり、回転モータのみならずリニアモータとしても広く利用されている。永久磁石同期型の回転モータは、永久磁石を有する可動子（回転子）の磁極位置に応じた電圧を印加しないとトルクを発生できない等の問題があるので、磁極位置を正確に把握することが重要である。また、永久磁石型のリニアモータでは、一般的には固定子側に永久磁石を配置するが、回転モータの場合と同じように、可動子と固定子との相関において磁極位置を適切に把握して電圧印加を行わなければならない。周知のように、エンコーダを用いれば、その出力信号である位置信号に基づいてモータの速度及び磁極位置を演算することが可能であるが、インクリメンタルエンコーダを用いる場合には、電源投入時は初期磁極位置が不明であるため、この初期磁極位置を正確に検出して安定に起動する必要がある。

そこで、永久磁石モータの初期磁極位置を推定する従来技術が、以下のように種々提供されている。例えば特許文献１には、特定の電気角度に関連付けられた磁極を発生させてモータの可動子が特定の状態となるように引き込むことで、モータの磁極位置を検出する技術が開示されている。また、例えば、特許文献２や特許文献３には、複数回の電流指令を印加したときの可動子の移動方向に基づいて、モータの磁極位置を検出する技術が開示されている。

特開２０１１－２４２９７号公報 特開２００６－１３６２００号公報 特開２０１５－５７０３０号公報

上記の特許文献１に示す技術によれば、モータの磁極位置の検出に際してモータの可動子が移動することになる。その移動量は、検出処理が行われる時点での可動子の電気角度によるが、最大で１８０度の電気角に相当する移動量となる。そのため、当該移動が、モータの出力軸に接続された負荷装置の不要な変位に繋がり、好ましくない。上記の特許文献２、３に示す技術によれば、モータの磁極位置の検出に際して比較的多くの回数の電流指令が印加されるため、磁極位置の検出に要する時間が長くなり、また、同様にモータの出力軸に接続された負荷装置の不要な変位に繋がり、好ましくない。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、モータの磁極位置の検出に際してモータの可動子の不要な動きを抑制し、且つ、磁極位置の検出に要する時間を可及的に短くする技術を提供することを目的とする。

本発明の一側面に係るモータ制御装置は、モータの動作に関連するフィードバック信号が入力される複数の制御器を含むフィードバック系を有するモータ制御装置であって、前記複数の制御器に含まれる電流制御器において、前記モータに供給される電流に関連するｄ軸電流及びｑ軸電流を制御する電流制御部と、前記モータの磁極位置を検出する処理部
と、を備える。そして、前記フィードバック系における前記複数の制御器のうち前記電流制御器より上位側の制御器によって前記モータを停止させた状態で、前記電流制御部により、所定のｄ軸電流を流すための電圧指令を出力する第１処理と、該第１処理の結果、該電流制御器において生成されるｑ軸電流に関する指令値と、該所定のｄ軸電流の値との相関に基づいて、前記モータの磁極位置を算出する第２処理と、を実行するように構成される。

上記モータ制御装置は、複数の制御器を含むフィードバック系を有しており、これらの制御器によってモータのサーボ制御が実現される。当該フィードバック系は特定の形態のものに限定されない。複数の制御器には、モータへの駆動電流を供給するインバータ等の電力変換器への電圧指令を生成する電流制御器が含まれる。電流制御部は、この電流制御器によりモータのベクトル制御を実現するために、ｄ軸電流及びｑ軸電流を制御する。更に、フィードバック系には、電流制御器以外に、少なくともモータの動作をサーボ制御するための、電流制御器より上位側の制御器が含まれる。上位側の制御器としては、位置制御器や速度制御器が例示できる。

ここで、処理部は、第１処理、第２処理の順で処理を行うことで、モータの磁極位置を検出する。この磁極位置の検出は、例えば、モータ制御装置への電力供給が再開されたときに行われてもよく、その他、ユーザが必要とする任意のタイミングで行われてもよい。第１処理では、電流制御器より上位側の制御器によって前記モータを停止させた状態を形成する。例えば、電流制御器より上位側にある位置制御器に対して、モータを停止させるための位置指令を入力したり、電力供給が再開されたときには基本的にはモータは停止し速度は零であるため、電流制御器より上位側にある速度制御器に対して、速度を零とする指令を入力したりすることで、第１処理におけるモータ停止状態を形成できる。その上で、電流制御部により、所定のｄ軸電流を流すための電圧指令が出力される。ただし、現時点では、モータの磁極はまだ正確に検出されていないため、当該電圧指令は、モータ制御装置が暫定的に保持する磁極位置を前提として生成されればよい。

そして、第１処理の結果、モータにおいて電圧指令に従ってｄ軸電流が流れることになる。しかし、上記の通り、現時点ではモータの磁極はまだ正確に検出されていないため、実際の磁極位置と、現時点でモータ制御装置が保持する磁極位置にはずれが生じている可能性がある。仮にその磁極位置のずれが存在しなければ、出力した電圧指令が全て実際のｄ軸電流の生成に帰結することになるため、ｑ軸側に電流が流れることなくモータの停止状態が維持される。しかし、上記磁極位置のずれが存在すると、電圧指令によりｄ軸電流を流そうとしてもその磁極位置のずれに応じてｑ軸成分の電流が生じ、推力が生じてしまう。そこで、モータの停止状態を維持するために、当該ｑ軸成分を打ち消すべく、電流制御器においてｑ軸電流に関する指令値が生成されることになる。

ｄ軸とｑ軸は直交座標を形成するため、ｑ軸電流に関する指令値と、所定のｄ軸電流の値との間には、例えば、所定の三角関数で表される相関を有することになる。そこで、第２処理では、電流制御器において生成されたｑ軸電流に関する指令値と、所定のｄ軸電流の値との相関に基づいて、モータの磁極位置が算出される。なお、両者の相関は、三角関数で表される関係以外の相関、例えば、両者の数値関係を１対１で画定する相関であってもよい。

このような構成により、上記のモータ制御装置は、モータの磁極位置を検出することができる。このとき、フィードバック系の制御器によってモータを停止させた状態に置くため、モータの可動子が移動する量を可及的に抑制することができる。また、従来技術の電流指令の印加技術のように多回数、所定の処理を繰り返す必要はないため、磁極位置の検出に要する時間の短縮を図ることができる。

ここで、上記の第１処理においては、フィードバック系における複数の制御器のうち電流制御器より上位側の制御器によって、モータを停止させた状態を形成する。そして、そのためには、モータの磁極位置を正確に検出できていない状態であっても、実際の磁極位置と本来の磁極位置とのずれを所定範囲に収めておくのが好ましい。当該所定範囲は、電流制御部による電圧指令に関する電気角で４５度以内が好ましい。

そこで、上記のモータ制御装置において、前記処理部は、前記第１処理の前に行われる処理であって、前記モータの固定子側に設定された直交座標のうち、一方の固定子座標に所定の磁極が発生するように第１の電圧指令を出力したときの前記可動子の移動方向と、続いて該直交座標のうち他方の固定子座標に該所定の磁極が発生するように第２の電圧指令を出力したときの該可動子の移動方向とに基づいて、該モータの磁極位置の範囲を推定する予備的処理を、更に実行するように構成されてもよい。その場合、前記第１処理において、前記予備的処理において推定された前記モータの磁極位置の範囲に基づいて、前記所定のｄ軸電流を流すための電圧指令を出力する。このような構成により、より好適な磁極位置の検出が実現される。

ここで、上述までのモータ制御装置において、前記処理部は、前記第１処理において、前記複数の制御器に含まれる位置制御器に対して前記モータを停止させるための位置指令が入力された状態で、前記電流制御部により前記所定のｄ軸電流を流すための前記電圧指令を出力してもよい。また、別法として、前記処理部は、前記第１処理において、前記複数の制御器に含まれる速度制御器に対して前記モータを停止させるための速度指令が入力された状態で、前記電流制御部により前記所定のｄ軸電流を流すための前記電圧指令を出力してもよい。このような形態以外の、電流制御器より上位側の制御器に対する指令入力を行うことで、モータの停止状態を形成しても構わない。

ここで、上述までのモータ制御装置において、前記処理部は、前記第１処理において、所定の時定数で前記所定のｄ軸電流が流れるように前記電圧指令を出力してもよい。所定のｄ軸電流のための電圧指令が急峻に出力されると、電流制御器での処理が振動的となり、モータの磁極位置の検出の精度に好ましくない影響を及ぼし得る。そこで、所定のｄ軸電流が所定の時定数で立ち上がるように電圧指令を出力するのが好ましい。

また、上述までのモータ制御装置に係る技術思想は、永久磁石同期型の回転モータ、永久磁石同期型のリニアモータの何れにも適用することができる。

モータの磁極位置の検出に際してモータの可動子の不要な動きを抑制し、且つ、磁極位置の検出に要する時間を可及的に短くすることができる。

本発明の実施形態に係るサーボドライバを含むサーボシステムの概略構成を示す図である。 サーボドライバが有するフィードバック系の制御構造を示す図である。 サーボドライバが有する電流制御器の制御構造を示す図である。 本発明のサーボドライバによるモータの磁極位置の推定方法を説明するための図である。 本発明のサーボドライバによるモータの磁極位置の推定処理の流れを示すフローチャートである。 モータの磁極位置の推定処理において、ｄ軸に印加する電流の推移を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付して、その説明は繰り返さない。本開示では、サーボシステムの一つの例示的形態として、産業用システムを示す。しかしながら、本発明に係るサーボシステムの用途は特に限定されるものではない。なお、本願明細書で示される位相は、特段の記載がない場合は、電気角に基づくものである。

＜実施例１＞
図１は、本発明の実施の形態に係るサーボドライバ４を含む制御システムの概略構成図である。制御システムは、ネットワーク１と、モータ２と、負荷装置３と、サーボドライバ４と、ＰＬＣ(Programmable Logic Controller)５とを備える。当該制御システムでは
、ＰＬＣ５で動作指令信号が生成され、それがネットワーク１を介してサーボドライバ４に届けられる。そして、サーボドライバ４は、その動作指令信号に従って制御対象とされる負荷装置３を駆動するように構成されたモータ２をサーボ制御する。ここで、負荷装置３としては、各種の機械装置（例えば、産業用ロボットのアームや搬送装置）が例示でき、モータ２はその負荷装置３を駆動するアクチュエータとして負荷装置３に取り付けられている。例えば、モータ２は、ＡＣサーボモータである。

モータ２にはエンコーダ２１が取り付けられており、エンコーダ２１によりモータ２の動作に関するパラメータ信号がサーボドライバ４の制御部４０にフィードバック送信されている。エンコーダ２１は、インクリメンタル方式のエンコーダである。制御部４０にフィードバック送信されるパラメータ信号（以下、フィードバック信号という）は、たとえばモータ２の回転軸の回転位置（角度）についての位置情報、その回転軸の回転速度の情報等を含む。サーボドライバ４の制御部４０は、ＰＬＣ５からの動作指令信号およびエンコーダ２１からのフィードバック信号に基づいてモータ２のサーボ制御を行い、インバータ６を介してモータ２に駆動電流を供給する。この供給電流は、交流電源７からインバータ６に対して送られる交流電力が利用される。本実施例では、インバータ６は三相交流を受けるタイプのものであるが、単相交流を受けるタイプのものでもよい。なお、サーボドライバ４の制御部４０は、位置制御器４１、速度制御器４２、電流制御器４３を含むフィードバック系を備えている。

ここで、図２に基づいて、サーボドライバ４の制御部４０が有するフィードバック系の制御構造について説明する。制御部４０のフィードバック系は、位置制御器４１、速度制御器４２、電流制御器４３を備えている。位置制御器４１は、例えば、比例制御（Ｐ制御）を行う。具体的には、ＰＬＣ５からの位置指令Ｐ＿ｒｅｆとモータ２の位置現在値Ｐ＿ａｃｔとの偏差である位置偏差に、所定の位置比例ゲインを乗ずることにより速度指令Ｖ＿ｒｅｆを算出する。なお、位置現在値Ｐ＿ａｃｔは、エンコーダ２１の出力が位置検出器４５に入力されて得られる、モータ２の現在位置を意味するパラメータである。

速度制御器４２は、例えば、比例積分制御（ＰＩ制御）を行う。具体的には、位置制御器４１により算出された速度指令Ｖ＿ｒｅｆとモータ２の速度現在値Ｖ＿ａｃｔとの偏差である速度偏差の積分量に所定の速度積分ゲインを乗じ、その算出結果と当該速度偏差の和に所定の速度比例ゲインを乗ずることにより、トルク指令τ＿ｒｅｆを算出する。また、速度制御器４２はＰＩ制御に代えてＰ制御を行ってもよい。なお、速度現在値Ｖ＿ａｃｔは、位置検出器４５の出力が速度検出器４６に入力されて得られる、モータ２の現在速度を意味するパラメータである。

電流制御器４３は、速度制御器４２により算出されたトルク指令τ＿ｒｅｆと、モータ２の位置現在値Ｐ＿ａｃｔ及び速度現在値Ｖ＿ａｃｔと、インバータ６からモータ２に供
給されている駆動電流とに基づいて電流指令を生成し、当該電流指令に基づいて三相交流モータの各相に対応する電圧指令をインバータ６に出力する。当該電圧指令を受けたインバータ６は、モータ２の各相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）に駆動電圧を印加しモータ２を駆動制御する。なお、モータ２に供給されている駆動電流は、電流検出器４４により検出される。図２においては、モータ２の各相に対応する構成は簡略化されて記載されているが、実際には電流検出器４４は、モータ２の各相の巻線に流れる電流を検出し、その各相の電流の値を電流制御器４３に返している。電流制御器４３は、トルク指令に関するフィルタ（１次のローパスフィルタ）や一又は複数のノッチフィルタを含んでもよい。

次に、図３に基づいて、電流制御器４３において形成されている制御構造について説明する。電流制御器４３においてはベクトル制御が行われている。そこで、電流制御器４３に入力されたトルク指令τ＿ｒｅｆは、先ず電流指令演算器５１に入力される。電流指令演算器５１には、更にモータ２の速度現在値Ｖ＿ａｃｔが入力され、ｄ軸電流指令Ｉｄ＿ｒｅｆとｑ軸電流指令Ｉｑ＿ｒｅｆが生成される。そして、ｄ軸電流指令Ｉｄ＿ｒｅｆと、モータ２に現在流れているｄ軸電流Ｉｄとの偏差がｄ軸電流制御器５２に入力され、ｑ軸電流指令Ｉｑ＿ｒｅｆと、モータ２に現在流れているｑ軸電流Ｉｑとの偏差がｑ軸電流制御器５３に入力される。なお、モータ２に現在流れているｄ軸電流Ｉｄとｑ軸電流Ｉｑは、電流検出器４４によって検出されたモータ２のＵ相、Ｖ相、Ｗ相を流れる電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗが電流座標変換器５６に入力され、そこでｄｑ変換処理を施すことで算出される。

ｄ軸電流制御器５２は、モータ２の物性パラメータを考慮して、入力されたｄ軸電流の偏差から、ｄ軸に関する電圧指令Ｖｄを算出し、同じように、ｑ軸電流制御器５３は、モータ２の物性パラメータを考慮して、入力されたｑ軸電流の偏差から、ｑ軸に関する電圧指令Ｖｑを算出する。算出された電圧指令Ｖｄ、Ｖｑは電圧座標変換器５４に入力される。電圧座標変換器５４は、入力されたｄ軸に関する電圧指令とｑ軸に関する電圧指令に対して、ｄｑ軸から三相への変換処理を施し、モータ２の各相への印加電圧の電圧指令Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗを生成する。これらの電圧指令はＰＷＭ演算部５５に引き渡され、そこでインバータ６への指令として形成され、インバータ６に送られる。

このように構成されるサーボドライバ４において、その電源を一度ＯＦＦにし、その後、再び電源を投入したとき、モータ２のエンコーダ２１はインクリメンタル方式のエンコーダであるため、モータ２のサーボ制御を開始する前に、その磁極位置を検出しなければならない。磁極位置を正確に検出しなければモータ２の好適なサーボ制御が困難となり、また、一般的には、電源投入後には速やかで安全なモータ２の稼働が望まれる。そこで、モータ２の磁極位置の検出処理に要する時間を可及的に短くし、且つ、その検出処理の間にモータ２の出力軸の不要な動きを抑制できる磁極位置の検出処理の原理について、図４に基づいて説明する。なお、モータ２は、その出力軸に対しては垂直荷重等の偏荷重が掛からない状態で負荷装置３と接続されているものとする。また、磁極位置の検出処理は、電源投入時ではなく、電源投入後にユーザが必要とする任意のタイミングで行われてもよい。

図４は、モータ２のベクトル制御におけるｄｑ軸の状況を表している。なお、図４に示すｄ軸及びｑ軸は、サーボドライバ４が保持しているベクトル制御上のｄ軸とｑ軸である。したがって、磁極位置の検出処理が行われた後では、このｄ軸とｑ軸は、モータ２の可動子に基づいて理論的に正しく設定されたｄ’軸とｑ’軸とに一致する。しかし、サーボドライバ４の電源投入の直後においては、この正しいｄ’軸とｑ’軸はまだ正確に検出されていない状態である。そこで、図４においては、サーボドライバ４が暫定的に保持しているｄ軸とq軸は、理論的に正しいｄ’軸、ｑ’軸に対してθで表記される角度のずれを
有している。

ここで、本開示の磁極位置の検出処理においては、サーボドライバ４においてはまだ正確な磁極位置は検出されてはいないが、制御部４が有する位置制御器４１、速度制御器４２を用いるとともに、電流制御器４３においてはその時点でサーボドライバ４が暫定的に保持しているｄ’軸とｑ’軸に従ってベクトル制御を行い、モータ２の停止制御を行う。すなわち、この状態ではモータ２の磁極位置は未検出であるため、モータ２の可動子を好適にサーボ制御できる状態とは言えないが、そのような状態であっても制御部４０が有するフィードバック系により一定のモータ２の停止状態を形成することができる。

なお、フィードバック系によるモータ２の停止状態は、位置制御器４１に対してモータ２を停止させるための位置指令、例えば、モータの位置を特定の位置に固定させる位置指令を入力することで形成できる。また、別法として、電源投入時においてモータ２の速度が零である場合には、速度制御器４２に対してモータ２を停止させるための速度指令、すなわち速度を零とする指令を入力することで、フィードバック系によるモータ２の停止状態を形成することができる。

そして、上記のモータ２の停止状態において、ｄ軸に対して所定の電流値の電流が流れるように、且つｑ軸に対しては電流が流れないように電流指令演算器５１によって各軸の電流指令が生成される。図４においては、電流指令演算器５１によって生成されたｄ軸電流指令に対応する電流がベクトルＶ１で表されている。なお、ｑ軸への電流は零となるため、ｑ軸電流指令に対応する電流のベクトルは記載されていない。電流指令演算器５１によってｄ軸電流指令が生成され更にｄ軸電流制御器５２によって電圧指令が生成されることで、モータ２のｄ軸にベクトルＶ１で表される電流が流れることになる。このように制御部４０が有するフィードバック系によりモータ２を停止させた状態でモータ２のｄ軸に電流を流す処理を「第１処理」とする。

ここで、仮に、サーボドライバ４が保持しているｄ軸と、理論的に正しいｄ’軸が一致していると、ｄ軸電流指令Ｉｄ＿ｒｅｆによってｄ軸電流が流れたとしてもｑ軸電流は流れないため、モータ２において可動子に対してトルク等の駆動力は発生しない。しかし、上記の通り、現時点でサーボドライバ４が保持しているｄ軸と、理論的に正しいｄ’軸との間には角度ずれθが存在するため、ベクトルＶ１のｄ’軸成分としてベクトルＶ２で表される電流が生じるとともに、ベクトルＶ１のｑ’軸成分としてベクトルＶ３で表される電流が生じる。このベクトルＶ３で表される電流は、実質的にモータ２の可動子に対して駆動力を発生させる電流となる。しかし、上記の通り、モータ２は、制御部４０が有するフィードバック系により停止した状態に置かれている。その結果、モータ２の停止状態を維持するために、ｑ’軸において、ベクトルＶ３を打ち消す方向にベクトル４で表される電流を発生すべく、ｑ軸における電流指令Ｉｑ＿ｒｅｆが電流指令演算器５１によって生成されることになる。電流指令Ｉｑ＿ｒｅｆに対応する電流がベクトルＶ５で表されている。

そして、当該電流指令Ｉｑ＿ｒｅｆと、第１処理における電流指令Ｉｄ＿ｒｅｆとは、図４に示す角度ずれθについての、下記の式１で示される相関を有している。

・・・（式１）
そこで、電流制御器４３において取得可能な電流指令Ｉｑ＿ｒｅｆと電流指令Ｉｄ＿ｒ
ｅｆに基づいて、角度ずれθを算出することができる。この角度ずれθは、現時点でサーボドライバ４が保持しているｄ軸と、理論的に正しいｄ’軸との間に生じている誤差であるから、判明した角度ずれθによってサーボドライバ４が保持しているｄ軸を補正することで、サーボドライバ４が保持するｄ軸と、理論的に正しいｄ’軸とを一致させて、モータ２の磁極位置を正確に取得することができる。そして、第１処理以降に行われ、角度ずれθを算出してモータ２の磁極位置の検出を行う処理を「第２処理」とする。

続いて、サーボドライバ４の電源投入時に実行されるモータ２の磁極位置の検出処理について、図５に基づいて説明する。図５に示す検出処理は、サーボドライバ４の電源投入時に、サーボドライバ４の制御部４０において所定の制御プログラムが実行されることで実現される。先ずＳ１０１では、インバータ６からモータ２に対して、第１の電圧指令が出力される。この第１の電圧指令は、モータ２の固定子（ステータ）側に設定された直交座標（αβ座標）のうち、一方の固定子座標（例えば、α軸で表される座標）に所定の磁極（例えば、Ｓ極）を発生させる、インバータ６への電圧指令である。この第１の電圧指令によってモータ２の固定子の巻線に、所定の磁極を発生させる電流が流れ、当該発生磁極によって可動子が磁力を受け、その磁力に応じて可動子が移動する。続いて、Ｓ１０２では、インバータ６からモータ２に対して、第２の電圧指令が出力される。この第２の電圧指令は、モータ２の固定子側に設定された直交座標（αβ座標）のうち、他方の固定子座標（例えば、β軸で表される座標）に上記と同じ所定の磁極（例えば、Ｓ極）を発生させる、インバータ６への電圧指令である。この第２の電圧指令によっても、発生磁極によって可動子がＳ１０１での磁力とは異なる磁力を受け、当該磁力に応じて可動子が移動する。

そして、Ｓ１０３では、第１の電圧指令に対応するモータ２の可動子の移動方向と、第２の電圧指令に対応するモータ２の可動子の移動方向とに基づいて、モータ２の磁極位置の範囲を推定する。モータ２の固定子側に設定されたαβ座標に対する、回転子のｄｑ座標のずれに応じて、上記の２回の電圧指令に対応する可動子の移動方向の組合せは、以下のように異なることを利用して、モータ２の磁極位置の範囲推定が行われる。
（１）ずれが０°～９０°の場合：
第１の電圧指令で時計回りに移動し、第２の電圧指令で反時計回りに移動する。
（２）ずれが９０°～１８０°の場合：
第１の電圧指令で時計回りに移動し、第２の電圧指令で時計回りに移動する。
（３）ずれが０°～－９０°の場合：
第１の電圧指令で反時計回りに移動し、第２の電圧指令で反時計回りに移動する。
（４）ずれが－９０°～－１８０°の場合：
第１の電圧指令で反時計回りに移動し、第２の電圧指令で時計回りに移動する。

例えば、Ｓ１０１で可動子が時計回りに移動しＳ１０２で可動子が反時計回りに移動した場合は、αβ座標に対してｄｑ座標のずれが０°～９０°の範囲にあることが推定される。この推定結果を踏まえて、サーボドライバ４が暫定的に保持する磁極位置を決定する。具体的には、例えば、図４に示す座標系において、ｄ軸とｄ’軸とのずれθが電気角で４５°以内に収まるように、暫定的なｄ軸とｑ軸が設定される。この暫定的な磁極位置は、上述したフィードバック系によるモータ２の停止動作を行う第１処理及び第２処理における、当該フィードバック系によるサーボ制御を実現するために利用される。

そして、Ｓ１０３でモータ２の磁極位置の範囲が推定され、暫定的なｄ軸とｑ軸が設定されると、上述した第１処理がＳ１０４で行われ、続いて上述した第２処理がＳ１０５で行われる。これらの処理の結果、モータ２の磁極位置が正確に検出されることになる。

なお、上記の第１処理では、モータ２を停止させた状態でｄ軸に対して所定の電流値の
電流を流して、そのｄ軸電流が、図４でベクトルＶ１で表されている。ここで、当該ｄ軸電流を急峻に発生させると、フィードバック系によりｑ’軸の電流を流すための電流指令が振動的となり、モータ２の磁極位置の検出精度に好ましくない影響を及ぼし得る。そこで、第１処理におけるｄ軸に流す所定の電流値については、図６に示すように、所定の時定数Ｔｄで当該所定の電流値のｄ軸電流が流れるように、電圧座標変換器５４から電圧指令を出力するようにすればよい。

なお、本開示は、モータ２が永久磁石同期型の回転モータの場合、永久磁石同期型のリニアモータの場合の何れにも適用することができる。

＜付記１＞
モータ２の動作に関連するフィードバック信号が入力される複数の制御器を含むフィードバック系を有するモータ制御装置４であって、
前記複数の制御器に含まれる電流制御器４３において、前記モータに供給される電流に関連するｄ軸電流及びｑ軸電流を制御する電流制御部と、
前記モータの磁極位置を検出する処理部と、
を備え、
前記処理部は、
前記フィードバック系における前記複数の制御器のうち前記電流制御器４３より上位側の制御器によって前記モータを停止させた状態で、前記電流制御部により、所定のｄ軸電流を流すための電圧指令を出力する第１処理（Ｓ１０４）と、該第１処理の結果、該電流制御器において生成されるｑ軸電流に関する指令値と、該所定のｄ軸電流の値との相関に基づいて、前記モータの磁極位置を算出する第２処理（Ｓ１０５）と、を実行するように構成される、
モータ制御装置。

２ モータ
４ サーボドライバ
５ ＰＬＣ
６ インバータ
２１ エンコーダ
４１ 位置制御器
４２ 速度制御器
４３ 電流制御器

Claims (6)

1. モータの動作に関連するフィードバック信号が入力される複数の制御器を含むフィードバック系を有するモータ制御装置であって、
   前記複数の制御器に含まれる電流制御器において、前記モータに供給される電流に関連するｄ軸電流及びｑ軸電流を制御する電流制御部と、
   前記モータの磁極位置を検出する処理部と、
   を備え、
   前記処理部は、
   前記フィードバック系における前記複数の制御器のうち前記電流制御器より上位側の制御器によって前記モータを停止させた状態で、前記電流制御部により、所定のｄ軸電流を流すための電圧指令を出力する第１処理と、該第１処理の結果、該電流制御器において生成されるｑ軸電流に関する指令値と、該所定のｄ軸電流の値との相関に基づいて、前記モータの磁極位置を算出する第２処理と、を実行するように構成される、
   モータ制御装置。
2. 前記処理部は、
   前記第１処理の前に行われる処理であって、前記モータの固定子側に設定された直交座標のうち、一方の固定子座標に所定の磁極が発生するように第１の電圧指令を出力したときの前記可動子の移動方向と、続いて該直交座標のうち他方の固定子座標に該所定の磁極が発生するように第２の電圧指令を出力したときの該可動子の移動方向とに基づいて、該モータの磁極位置の範囲を推定する予備的処理を、更に実行するように構成され、
   前記第１処理において、前記予備的処理において推定された前記モータの磁極位置の範囲に基づいて、前記所定のｄ軸電流を流すための電圧指令を出力する、
   請求項１に記載のモータ制御装置。
3. 前記処理部は、前記第１処理において、前記複数の制御器に含まれる位置制御器に対して前記モータを停止させるための位置指令が入力された状態で、前記電流制御部により前記所定のｄ軸電流を流すための前記電圧指令を出力する、
   請求項１又は請求項２に記載のモータ制御装置。
4. 前記処理部は、前記第１処理において、前記複数の制御器に含まれる速度制御器に対して前記モータを停止させるための速度指令が入力された状態で、前記電流制御部により前記所定のｄ軸電流を流すための前記電圧指令を出力する、
   請求項１又は請求項２に記載のモータ制御装置。
5. 前記処理部は、前記第１処理において、所定の時定数で前記所定のｄ軸電流が流れるように前記電圧指令を出力する、
   請求項１から請求項４の何れか１項に記載のモータ制御装置。
6. 前記モータは、永久磁石同期型の回転モータ、又は永久磁石同期型のリニアモータである、
   請求項１から請求項５の何れか１項に記載のモータ制御装置。

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