JPH04331489A - モータ制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】［発明の目的］

【０００２】

【産業上の利用分野】本発明は、運転初期におけるトル
クリップルを改善するようにしたモータ制御装置に関す
る。

【０００３】

【従来の技術】図４には一般的なＡＣサーボモータの制
御装置を示している。周知のように、ＡＣサーボモータ
１は、固定子側に３相の固定子巻線２ｕ，２ｖ，２ｗを
有し、回転子側に永久磁石３を有する構成で、一種の同
期電動機である。回転子には、これの回転位置すなわち
永久磁石３の磁極位置を検出するための回転位置センサ
例えばロータリーエンコーダー４が直結されている。こ
のロータリーエンコーダー４は、図３に示す信号を発生
する。すなわち、回転子の１回転につき１周期となる絶
対位置検出信号としてのＵ信号およびＶ信号並びにＷ信
号を相互に位相が１２０°ずれるように発生すると共に
、１回転につき微小ピッチで多数の相対位置検出信号Ａ
，Ｂを発生し、さらにＵ信号の立上り近傍にて１回転に
つき１パルスの基準位置検出信号Ｚを発生する。

【０００４】前記相対位置検出信号Ａ，Ｂは実際には回
転子１回転につき数千パルスであるが、図面上に示すこ
とは困難であるため、適宜サイクル数を省略してある。 またこれら相対位置検出信号Ａ，Ｂは回転子の回転方向
検出のために９０°位相がずれている。

【０００５】上記ロータリーエンコーダー４の各出力は
磁極位置検出回路５に与えられる。この磁極位置検出回
路５は、図５に示すように絶対位置検出回路５ａと、相
対位置検出回路５ｂと、切替制御回路５ｃとを有して構
成されており、前記Ｕ信号およびＶ信号並びにＷ信号電
流は絶対位置検出回路５ａに与えられ、相対位置検出信
号Ａ，Ｂは相対位置検出回路５ｂに与えられ、そして、
基準位置検出信号Ｚは相対位置検出回路５ｂと切替制御
回路５ｃとに与えられるようになっている。この磁極検
出回路５は、これら各信号に基づいて後述から明らかと
なるが、ＡＣサーボモータ１の各相に１２０°位相がず
れた正弦波電流ｉｕ＊、ｉｖ＊、ｉｗ＊を流すべく位相
指令たる電流位相指令θｒを発生して電流制御形インバ
ータ６を駆動する。これによりＡＣサーボモータ１の各
相に１２０°位相がずれた正弦波電流が与えられてこれ
が駆動制御される。

【０００６】上記構成において、ＡＣサーボモータ１を
起動する場合、最初に電源を投入した時点で回転子の位
置（永久磁石３の磁極位置）を絶対位置として検出する
必要がある。従って、磁極検出回路５は、電源投入時に
Ｕ信号およびＶ信号並びにＷ信号の組合わせにより回転
子の位置を検出する。すなわち、Ｕ信号、Ｖ信号および
Ｗ信号の組合わせコードをもって位置検出信号としてお
り、例えばＵＶＷの信号の組合わせコードが「１０１」
となる検出信号をもって絶対位置３０°検出とし、以下
、「１００」で９０°、「１１０」で１５０°、「１０
１」で２１０°、「０１１」で２７０°、「００１」で
３３０°検出としている。

【０００７】しかして、電源投入時には切替制御回路５
ｃにより出力端子が絶対位置検出装置５ａに切り替えら
れている。電源投入と共に絶対位置検出装置５ａにより
回転子の位置を検出し、この検出位置に応じた電流位相
指令θｒを発生し、インバータ６によりＡＣサーボモー
タ１を起動し、そして回転子の位置を６０°単位で検出
するごとにその位置検出信号に応じて電流位相指令θｒ
を発生してインバータ６を介してＡＣサーボモータ１を
駆動制御する。

【０００８】その後、基準位置検出信号Ｚが与えられる
と、切替制御回路５ｃが出力端子を相対位置検出回路５
ｂに切替える共に、相対位置検出回路５ｂが相対位置検
出信号ＡおよびＢに基づいてカウント動作を開始し、そ
のカウント値により回転子の位置をほぼリニアに検出し
、分解能の良い連続的な電流位相指令θｒを発生する。 なお、この電流位相指令θｒが段階状になると各相電流
ｉｕ＊、ｉｖ＊、ｉｗ＊は階段状となり、所定傾きの直
線状となると各相電流ｉｕ＊、ｉｖ＊、ｉｗ＊は正弦波
形となる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来構成では、電源投入後から最初の基準位置検出信号Ｚ
が入力されるまでの期間は、図５に示すように各相電流
ｉｕ＊、ｉｖ＊、ｉｗ＊は階段状に変化するため、トル
クリップルや振動等が生じる問題がある。特に電源投入
時より微速度で回転させる場合には、最初の基準位置検
出信号が入力されるまでの期間が非常に長くなることも
あり得るのでこの問題は無視することができない。

【００１０】そこで、本発明の目的は、位相指令が階段
状となる期間を極力短くできて、インバータの出力電流
を速やかに正弦波形とすることができるモータ制御装置
を提供するにある。

【００１１】［発明の構成］

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明のモータ制御装置
は、モータの回転子の１回転につき複数の絶対位置検出
信号を発生すると共に微小角度ピッチで多数の相対位置
検出信号を発生する回転位置センサと、前記絶対位置検
出信号に基づき前記回転子の回転角度位置を検出して位
相指令を発生する絶対位置検出手段と、前記相対位置検
出信号に基づいて前記回転子の所定基準位置からの相対
角度位置を検出して位相指令を発生する相対位置検出手
段と、電源投入時点での前記絶対位置検出手段による検
出結果に基づいて仮基準位置を演算する演算手段と、電
源投入時に位相指令を切替て出力する切替制御手段と、
この切替制御手段から出力される位相指令に応じた位相
で任意のスイッチング素子を点弧するインバータとを具
備し、前記切替制御手段は、電源投入時に前記絶対位置
検出手段の検出結果に応じた位相指令を出力し、その後
この絶対位置検出手段の位置検出出力が最初に変化した
ときに、前記相対位置検出手段を前記演算手段の演算結
果に基づいて動作させると共にこの相対位置検出手段に
よる位相指令を切替えて出力する構成となっているとこ
ろに特徴を有する。

【００１３】

【作用】電源が投入されると、絶対位置検出装置により
回転子の位置が検出される。また演算手段により、この
検出位置に例えば所定角度を加えることにより仮基準位
置が求められる。さらに、切替制御手段が、電源投入時
に前記絶対位置検出手段による検出位置結果に応じた位
相指令を出力し、その後この絶対位置検出手段の検出出
力が最初に変化したときに、相対位置検出手段を前記演
算手段の演算結果に基づいて動作させると共にこの相対
位置検出手段による位相指令を切替えて出力する。従っ
て、絶対位置検出手段の検出出力が最初に変化するまで
のみ、位相指令は固定的とされるが、その後は連続的に
変化するようになり、この結果、インバータにおいては
、直ちに、位相ずれのない正弦波の相電流をモータに与
えるようになる。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の一実施例につき図１ないし図
３を参照しながら説明する。図１において、モータ例え
ばＡＣサーボモータ１１は、固定子側に３相の固定子巻
線１２ｕ，１２ｖ，１２ｗを有し、回転子側に永久磁石
１３を有して構成されている。回転子には、これの回転
位置すなわち永久磁石１３の磁極位置を検出するための
回転位置センサ例えばロータリーエンコーダー１４が直
結されている。このロータリーエンコーダー１４は、図
２に示す信号を発生する。なお、その詳細は図３に示し
ている。このロータリーエンコーダー１４は、回転子の
１回転につき１周期となる絶対位置検出信号としてのＵ
信号およびＶ信号並びにＷ信号を相互に位相が１２０°
ずれるように発生すると共に、１回転につき微小ピッチ
で多数の相対位置検出信号Ａ，Ｂを発生し、さらにＵ信
号の立上り近傍にて１回転につき１パルスの基準位置検
出信号Ｚを発生する。

【００１５】前記相対位置検出信号Ａ，Ｂは実際には回
転子１回転につき数千パルスであるが、図２および図３
では適宜サイクル数を省略してある。またこれら相対位
置検出信号Ａ，Ｂは回転子の回転方向検出のために９０
°位相がずれている。

【００１６】上記ロータリーエンコーダー１４の各出力
のうち、Ｕ信号およびＶ信号並びにＷ信号は、絶対位置
検出手段としての絶対位置検出回路１５に与えられ、ま
た、相対位置検出信号Ａ，Ｂは相対位置検出手段として
の相対位置検出回路１６のカウント入力端子に与えられ
ると共に、後述する仮基準位置切替回路２１に与えられ
、そして基準位置検出信号Ｚは相対位置検出回路１６の
クリア入力端子に与えられるようになっている。

【００１７】絶対位置検出回路１５はＵ信号およびＶ信
号並びにＷ信号の組合わせにより回転子の位置を検出す
る。例えばＵ，Ｖ，Ｗの各信号の組合わせコードが「１
０１」となる検出結果をもって絶対位置３０°検出とし
、以下、「１００」で９０°、「１１０」で１５０°、
「１０１」で２１０°、「０１１」で２７０°、「００
１」で３３０°検出としている。そして、この絶対位置
検出回路１５は、その検出結果に応じた位相指令として
の電流位相指令を出力するようになっている。なお、各
検出結果は中間値である。すなわち、例えばＵ，Ｖ，Ｗ
の各信号の組合わせが論理値「１０１」となる場合、回
転子の角度位置は０°から６０°までの範囲であること
から、その中間値である３０°をもって検出値としてい
る。

【００１８】また、前記相対位置検出回路１６は、通常
はそのクリア入力端子に基準位置検出信号Ｚが与えられ
る都度、この基準位置検出信号Ｚに対応する回転子角度
位置を基準位置として相対位置検出信号Ａ，Ｂをアップ
カウントもしくはダウンカウントして回転子の位置を連
続的に検出し、この検出結果に応じた電流位相指令を出
力するようになっている。

【００１９】演算手段１７は、電源投入時における絶対
位置検出回路１５の位置検出結果（３０°，９０°，…
３３０°のいずれか）に角度３０°を加えることで仮基
準位置を演算し、そして記憶する。また演算手段１８は
、電源投入時における絶対位置検出回路１５の位置検出
結果（３０°，９０°，…３３０°のいずれか）に角度
３０°を減じることで仮基準位置を演算し、そして記憶
する。

【００２０】切替制御手段たる切替制御回路１９は、変
化検出回路２０と、仮基準位置切替回路２１と、指令切
替回路２２とを有して構成されている。変化検出回路２
０は、絶対位置検出回路１５の検出出力が電源投入後最
初に変化したときに変化検出信号を発生するようになっ
ている。仮基準位置切替回路２１は、電源投入時後にＡ
Ｃサーボモータ１１の回転方向が正回転のとき演算手段
１７の演算結果を相対位置検出回路１６へ与え、ＡＣサ
ーボモータ１１の回転方向が逆回転のとき演算手段１８
の演算結果を相対位置検出回路１６へ与えるように切替
えるものである。指令切替回路２２は、出力端子を電源
投入時点では前記絶対位置検出回路１５に接続し、変化
検出信号が与えられたときには相対位置検出回路１６に
接続するようになっている。

【００２１】この切替制御回路１９の出力である電流位
相指令θｒは電流制御形インバータ２３に与えられ、こ
のインバータ２３は電流位相指令θｒに基づいて各相電
流ｉｕ＊、ｉｖ＊、ｉｗ＊を発生させてＡＣサーボモー
タ１１を駆動制御するようになっている。

【００２２】上記構成の作用について述べる。電源が投
入される前においては、指令切替回路２２はその出力端
子を絶対位置検出回路１５側に切替えた状態にある。ま
た、仮基準位置切替回路２１は演算手段１７側と接続し
た状態にある。

【００２３】今、電源が投入されると、絶対位置検出回
路１５は、ロータリーエンコーダー１４からのＵ信号お
よびＶ信号並びにＷ信号の組合わせにより回転子の位置
を検出する。いま、Ｕ信号、Ｖ信号およびＷ信号の組合
わせコードが「１０１」であったとして以下説明する。 この場合、絶対位置３０°が検出される。そして、演算
手段１７はこの位置検出結果に角度３０°を加えること
で仮基準位置を演算し、この演算結果（この場合６０°
）を記憶する。また他の演算手段１８はこの位置検出結
果に角度３０°を減じることで仮基準位置を演算し、こ
の演算結果（この場合０°）を記憶する。

【００２４】上記絶対位置検出回路１５はこの時点での
位置検出結果（３０°）に応じた電流位相指令を出力す
る。この場合指令切替回路２２の出力端子がこの絶対位
置検出回路１５側に接続されているから、この絶対位置
検出回路１５の電流位相指令が電流位相指令θｒとして
出力される。インバータ２３はこの電流位相指令θｒに
応じて各相電流ｉｕ＊、ｉｖ＊、ｉｗ＊を発生させてＡ
Ｃサーボモータ１１を駆動する。このとき、仮基準位置
切替回路２１は相対位置検出信号Ａ，Ｂに応じて回転方
向を判定し、正回転であるときには演算手段１７を相対
位置検出回路１６と接続し、逆回転であるときには他の
演算手段１８を相対位置検出回路１６と接続する。

【００２５】この後、回転子の回転により絶対位置検出
回路１５がＵ信号およびＶ信号並びにＷ信号の組合わせ
コードが「１００」に変化すると、これが変化検出回路
２０により検出される。そしてこの変化検出回路２０は
、変化検出出力を演算手段１７，１８に与えるが、この
とき演算手段１７側が相対位置検出回路１６に接続され
ているから、この演算手段１７における演算結果（仮基
準位置６０°）が相対位置検出回路１６のプリセット入
力端子に与えられる。相対位置検出回路１６はこの仮基
準位置６０°に応じたカウント値から相対位置検出信号
Ａ，Ｂに基づきアップカウント動作を開始して逐次回転
子の位置を検出する。そしてその検出結果に応じた電流
位相指令信号を出力する。

【００２６】これと同時に、変化検出回路２０による変
化検出出力が指令切替回路２２に与えられて、この指令
切替回路２２が出力端子を前記絶対位置検出回路１５か
ら相対位置検出回路１６へ切替接続する。従って、この
相対位置検出回路１６の電流位相指令出力が電流位相指
令θｒとして出力されてインバータ２３に与えられる。 これにて、インバータ２３は階段状ではなく所定傾きの
電流位相指令θｒに基づいて、正弦波の各相電流ｉｕ＊
、ｉｖ＊、ｉｗ＊を発生させてＡＣサーボモータ１１を
駆動制御する。

【００２７】この後、相対位置検出回路１６は基準位置
検出信号Ｚが与えられると、以後この基準位置検出信号
Ｚを基準位置として相対位置検出信号Ａ，Ｂに基づきア
ップカウント動作をして位置検出を行なうと共に電流位
相指令を出力する。

【００２８】なお、回転子の回転方向が逆回転である場
合には他の演算手段１８の記憶内容が相対位置検出回路
１６に与えられると共に、相対位置検出回路１６はダウ
ンカウントすることになる。但し、ＡＣサーボモータを
常に一方向のみに回転させる場合であれば、演算手段は
ひとつで良く、この場合仮基準位置切替回路２１は必要
ないものである。

【００２９】このように本実施例によれば、電源投入時
に絶対位置検出回路１５の検出出力が最初に変化するま
でのみ、電流位相指令θｒは固定的とされるが、その後
は相対位置検出回路１６からの連続的な電流位相指令が
電流位相指令θｒとして出力されるので、インバータ２
３においては、電源投入初期に各相電流が階段的になる
にしても、それは最大で回転角６０°までであり、直ち
に、位相ずれのない正弦波の相電流がＡＣサーボモータ
に与えられるようになる。従って、トルクリップルや振
動等の発生を極力抑えることができる。

【００３０】

【発明の効果】本発明は以上の説明から明らかなように
、電源投入後、絶対位置検出手段による検出結果に応じ
た位相指令を出力するが、この絶対位置検出手段の位置
検出出力が最初に変化したときに、相対位置検出手段を
動作させてこの相対位置検出手段による適正な位相指令
を出力するから、インバータにおいては、直ちに位相ず
れのない正弦波の相電流をモータに与えるようになり、
この結果、トルクリップルや振動等の発生を極力抑える
ことができる、という優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示すブロック図

【図２】ロ
ータリーエンコーダーの各出力信号および電流位相指令
並びに各相電流波形を示す図

【図３】ロータリーエンコ
ーダーの各出力信号を示す図

【図４】従来例を示すブロ
ック図

【図５】図２相当図

【符号の説明】

１１はＡＣサーボモータ（モータ）、１４はロータリー
エンコーダー（回転位置センサ）、１５は絶対位置検出
回路、１６は相対位置検出回路、１７，１８は演算手段
、１９は切替制御回路（切替制御手段）である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　モータの回転子の１回転につき複数の
   絶対位置検出信号を発生すると共に微小角度ピッチで多
   数の相対位置検出信号を発生する回転位置センサと、前
   記絶対位置検出信号に基づき前記回転子の回転角度位置
   を検出して位相指令を発生する絶対位置検出手段と、前
   記相対位置検出信号に基づいて前記回転子の所定基準位
   置からの相対角度位置を検出して位相指令を発生する相
   対位置検出手段と、電源投入時点での前記絶対位置検出
   手段による検出結果に基づいて仮基準位置を演算する演
   算手段と、電源投入時に位相指令を切替て出力する切替
   制御手段と、この切替制御手段から出力される位相指令
   に応じた位相で任意のスイッチング素子を点弧するイン
   バータとを具備し、前記切替制御手段は、電源投入時に
   前記絶対位置検出手段の検出結果に応じた位相指令を出
   力し、その後この絶対位置検出手段の位置検出出力が最
   初に変化したときに、前記相対位置検出手段を前記演算
   手段の演算結果に基づいて動作させると共にこの相対位
   置検出手段による位相指令を切替えて出力する構成とな
   っていることを特徴とするモータ制御装置。