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JP4218691B2 - 磁極位置確認方法 - Google Patents

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健一 鈴木
勝 西園
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Description

本発明は、ステータ巻線とマグネットロータの磁極位置情報の確認方法に関する。
従来、コストダウンや耐久性向上のために磁極位置検出器（ＣＳセンサ）のセンサレス化が要望されている。
このセンサレス化を実現するために、様々な磁極位置の推定方法が提案されており、
さらに、推定誤差をもとに自動補正する方法が提案されている (例えば、特許文献１参照)。
特開平１１−１６８８９５号公報
解決しようとする問題点は、磁極位置の推定誤差を算出するためＡＤ変換器を用いてデータの取得を行う場合、ＡＤ変換器の分解能によって精度が決まる。このため、上記特許文献１の技術を実現するには、分解能の高いＡＤ変換器を装置に内蔵する必要がある。
また、磁極位置の自動補正は、接続するモータとの最初のセッティング時に一度だけ必要なものであり、装置に内蔵するとコストアップとなる。
本発明は上記の課題を解決するものであり、ステータ巻線とマグネットロータの磁極位置を安価で簡単に確認できる方法および補正方法を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために本発明は、ステータ巻線とロータマグネットの磁極位置情報に基づいて位置検出器付モータを駆動するモータ制御装置において、モータ巻線に通電する現タイミングでの磁極位置情報を求めるステップ１と、モータ制御装置とモータの結線を外し、モータを外部駆動するステップ２と、ステップ２によりモータから発生する誘起電圧と、位置検出器付モータの位置情報から生成される電流指令とを波形測定装置を用いて測定するステップ３と、ステップ３で測定された誘起電圧と電流指令の位相差から磁極位置のずれを求めるステップ４とを備え、ステップ１において、前記位置検出器付モータには、磁極位置検出のためのＣＳセンサがなく、磁極位置推定から得られる磁極位置を磁極位置情報とし、ステップ４により得られる磁極位置のずれをパラメータに加算することで、磁極位置情報を補正する磁極位置確認方法であり、波形測定装置を用いて電流指令と誘起電圧の位相差から磁極位置ずれを求めることで、精度の高い磁極位置情報を簡単に得ることができる。
本発明の磁極位置確認方法によれば、ＣＳセンサのないセンサレスモータであっても、電流指令と誘起電圧の位相差から磁極位置のずれを簡単に求めることができ、得られた磁極位置のずれに基づき、簡単に磁極位置情報を補正することができる。
また、電流指令のゼロクロスを切替タイミングとする矩形波を用いることで、精度の高い磁極位置情報を得ることができる。
モータ巻線に通電する現タイミングでの磁極位置情報を求めるステップ１と、モータ制御装置とモータの結線を外し、モータを外部駆動するステップ２と、ステップ２によりモータから発生する誘起電圧と、位置検出器付モータの位置情報から生成される電流指令とを波形測定装置を用いて測定するステップ３と、ステップ３で測定された誘起電圧と電流指令の位相差から磁極位置のずれを求めるステップ４とを備え、ステップ１において、前記位置検出器付モータは、磁極位置検出のためのＣＳセンサがなく、磁極位置推定から得られる磁極位置を磁極位置情報とし、ステップ４において、電流指令のゼロクロスを切替タイミングとする矩形波を用いて前記矩形波と誘起電圧の位相差から求めた磁極位置のずれをもとに、磁極位置情報の補正を行う。
以下、本発明の実施例について、図面を参照して説明する。図２において、１はモータ
、２はモータ１の位置を検出する位置検出手段、３は位置検出手段２の出力を入力とする制御部、４は制御部３でステータ巻線とロータマグネットの磁極位置情報をもとに生成された電流指令、５は電流指令４を入力とするモータ駆動回路、６はモータが外部から駆動されることにより発生する誘起電圧、７は波形測定装置である。
本発明は、磁極位置の確認を簡単に行うため、図１に示すステップ１からステップ４に従って処理を行う点に特徴がある。
まず、ステップ１において、ステータ巻線とロータマグネットの磁極位置情報を求め、ステップ２へ移行する。磁極位置情報について、磁極位置検出のためのＣＳセンサがない場合は磁極位置推定から得られる磁極位置を磁極位置情報とし、ＣＳセンサを用いる場合はそのまま磁極位置情報として用いればよい。
次にステップ２では、モータ駆動回路５とモータ１の結線を外し、モータ１を外部から駆動する。
ステップ３では、モータが外部から駆動されることにより発生する誘起電圧と、モータの位置情報から生成される電流指令とを波形測定装置を用いて測定する。
ステップ４では、ステップ３で測定された誘起電圧と電流指令の位相差を求め、この位相差を磁極位置のずれとする。これが基本のステップである。
以下は、上記ステップにて磁極位置のずれを確認できることを示す。
まず、電気角をθre、角速度（電気角基準）をωｒｅ、ｕ、ｖ、ｗ相電機子巻線磁束鎖交数をφｆｕａ、φｆｖａ、φｆｗａ、またφｆｕａ、ｆｖａ、ｆｗａの最大値をΦｆａとすると、下記の式１となる。
Figure 0004218691
さらに、誘起電圧ｅ_ｕａ、ｅ_ｖａ、ｅ_ｗａは、下記の式２となる。
Figure 0004218691
また、ｄ／ｄｔθｒｅ＝ωｒｅであるため結局、下記の式３となる。
Figure 0004218691
一方、電流指令ｓｉｎＵ、ｓｉｎＶ、ｓｉｎＷは、下記の式４となる。
Figure 0004218691
これよりＵ−Ｗ相間の誘起電圧について考えると、Ｕ−Ｗ相間の誘起電圧は、ｅ_ｕ
ａ-ｅ_ｖａとなる。
Figure 0004218691
上記の式５より、Ｕ−Ｗ相間の誘起電圧と、Ｕ相とＷ相の電流指令の差から算出される信号のゼロクロス点は同じとなることがわかる。
さらに、三角関数のｓｉｎの和積公式より、Ｕ相とＷ相の電流指令の差から算出される信号はＡｃｏｓ（θｒｅ＋Ｂ）という形に置き換わるため、Ｕ−Ｗ相間の誘起電圧とＵ相とＷ相の電流指令の差から算出される信号のゼロクロス点のずれ、つまり誘起電圧と電流指令の位相差が、磁極位置のずれとなる。
よって、誘起電圧と電流指令をオシロスコープなどの波形測定装置で測定すれば、二つの波形の位相差より磁極位置のずれを簡単に求めることができる。
また、磁極位置の確認精度は、波形測定機器の精度によるため、ＡＤ変換器より精度の向上が見込まれる。
なお、上述した方法で求めた磁極位置のずれをパラメータに加算することで、簡単に磁極位置情報を補正することができる。
実施例１では、外部駆動誘起電圧と電流指令の位相差から磁極位置のずれを求めたが、Ｕ−Ｗ相間の誘起電圧とＵ相とＷ相の電流指令の差から算出される信号のゼロクロス点がわかればよいので、実施例２では、図３に示すように制御部３からＵ相とＷ相の電流指令の差から算出される信号のゼロクロス点を切替タイミングとする矩形波信号を出力させ、
矩形波信号とＵ−Ｗ相間の誘起電圧とのずれを求めてもよい。
なお、誘起電圧と指令電流の測定箇所については組合せを変えても同じである。
本発明の磁極位置確認方法は、精度の高い磁極位置情報を求めるのに有用である。
本発明の磁極位置確認方法を説明するフローチャート 本発明に実施例１おける要部のブロック構成図 本発明に実施例２おける要部のブロック構成図
符号の説明
１ モータ
２ 位置検出手段
３ 制御部
４ 電流指令
５ モータ駆動回路
６ 誘起電圧
７ 波形測定装置
８ 矩形波

Claims (2)

  1. ステータ巻線とロータマグネットの磁極位置情報に基づいて位置検出器付モータを駆動するモータ制御装置において、モータ巻線に通電する現タイミングでの磁極位置情報を求めるステップ１と、モータ制御装置とモータの結線を外し、モータを外部駆動するステップ２と、ステップ２によりモータから発生する誘起電圧と、位置検出器付モータの位置情報から生成される電流指令とを波形測定装置を用いて測定するステップ３と、ステップ３で測定された誘起電圧と電流指令の位相差から磁極位置のずれを求めるステップ４とを備え、ステップ１において、前記位置検出器付モータは、磁極位置検出のためのＣＳセンサがなく、磁極位置推定から得られる磁極位置を磁極位置情報とし、ステップ４により得られる磁極位置のずれをパラメータに加算することで、磁極位置情報を補正する磁極位置確認方法。
  2. ステップ４において、電流指令のゼロクロスを切替タイミングとする矩形波を用いて前記矩形波と誘起電圧の位相差を求める請求項１に記載の磁極位置確認方法。
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