JP4284435B2 - サーボモータの磁極検出方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、サーボモータの磁極検出方法に関し、特に、ロータの初期磁極位置を決める場合、回転軸の摩擦による位置誤差を少なくするために、ロータを正逆回転させて磁極推定すなわち初期磁極位置を決めるための新規な改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、用いられていたこの種のサーボモータの磁極検出方法としては、社内の製品に用いられているのみで、その内容を示す特許文献及び非特許文献は開示していない。
一般に、サーボモータの場合、Ｕ、Ｖ、Ｗ三相駆動型のモータにエンコーダを取付け、このエンコーダから出力されるＵ、Ｖ、Ｗ相切換信号と、二相のインクリメンタル信号Ａ、Ｂと、原点を示すＺ相の信号とを用いて駆動する方式と、このＵ、Ｖ、Ｗ相切換信号すなわち磁極位置信号を用いないで、前記二相インクリメンタル信号Ａ、Ｂを用いて磁極推定（すなわち磁極位置出し）を行って駆動する方式と、がある。
本発明は後者の方式に関するもので、その従来方法としては次の通りであった。
すなわち、サーボモータの初期駆動の際に、ロータの磁極位置が不明のため、初期の磁極出し時に、ロータが所定の磁極位置に停止するように、予め決められた三相の電流量又はパターンからなる所定の磁極出し電流としての電流指令の電流を印加すると、ロータはその電流に応じて回転した後に停止する。
このロータが停止した停止位置をその所定の磁極位置とし、その位置を原点として三相駆動を行っていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来のサーボモータの磁極検出方法は、以上のように構成されていたため、次のような課題が存在していた。
すなわち、前記磁極出し電流を印加して回転するロータは、回転軸等の機構上の摩擦（外乱）が存在するため、ロータの停止位置が予定の磁極位置すなわち初期磁極位置からずれることになっていた。
前述の場合、サーボモータの制御ドライバ側は、磁極センサがモータに設けられていないため、停止位置のズレを検出することができず、磁極推定すなわち磁極位置出しの誤差が生じ、その後のサーボモータの駆動及び被回転系の制御に悪影響を与えることになっていた。
【０００４】
本発明は、以上のような課題を解決するためになされたもので、特に、ロータの初期磁極位置を決める場合、回転軸の摩擦による位置誤差を少なくするために、ロータを正逆回転させて磁極推定すなわち初期磁極位置を決めるようにしたサーボモータの磁極検出方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明によるサーボモータの磁極検出方法は、磁極センサを有せずエンコーダの二相インクリメンタル信号を用いてＵ、Ｖ、Ｗ三相駆動型のサーボモータを制御し初期磁極位置を決める場合、前記サーボモータに対して所定の三相の磁極出し電流を印加し、前記サーボモータのロータの停止位置を前記磁極出し電流の印加電流比率に応じた位置として初期磁気位置を決定し、その後、前記二相インクリメンタル信号にて前記初期磁極位置をカウンタで加減算してカウント値として求めるサーボモータの磁極検出方法において、前記ロータが一度停止した後、再度前記磁極出し電流の電気角を増減させることで前記ロータを正逆回転させ、前記ロータが再び停止した位置を用いて前記初期磁極位置とする方法である。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、図面と共に本発明によるサーボモータの磁極検出方法の好適な実施の形態について説明する。
尚、本発明に用いるエンコーダ付きのＵ、Ｖ、Ｗ三相のブラシレスモータについては、周知であるため図示を省略する。
前記ブラシレスモータは、図示していないが磁極センサを有さず、エンコーダからの二相インクリメンタル信号のみを用い、この二相インクリメンタル信号を図示しないカウンタでカウントし、そのカウント値によって磁極位置を推定するように構成されている。
【０００７】
まず、前記サーボモータに対して、エンコーダからの二相インクリメンタル信号を用いてロータ（図示せず）の回転を制御する場合に、初期磁極位置を決定する場合、予め設定された電流量又は電流パターンからなる所定の磁極出し電流Ａ（図１に示す）を電流指令Ｉｃｏｍとして印加し、ロータの停止位置を前記磁極出し電流Ａの印加電流比率に応じた位置として初期磁極位置を決定し、その後、前記二相インクリメンタル信号にて初期磁極位置をカウンタ（図示せず）のカウント値として加減算し、初期磁極位置決めを行う（前述迄は従来と同じ）。
【０００８】
前述の場合、前記磁極出し電流Ａを印加してロータが停止した後に、この停止位置（図１では例えば３００度）から再び、左右方向すなわち正逆方向にわずかな電流を印加することにより、すなわち電流の電気角を増減させることで、ロータを正逆方向に往復回転させ（数回行って精度向上を行う）、軸受等の摩擦の影響を少なくし、最終的に停止した位置を用いる場合もあるが、初回停止位置と左右回転動作を複数回行って停止した位置全て（例えば、平均値等を出す）を用いて初期磁極位置を判断している。
従って、従来のように、一度の電流印加で決定するよりも、摩擦等の影響の誤差を少なくすることができる。
【０００９】
尚、前述のように、図１の正逆方向に電流を印加してロータを正逆回転させる状態は、図２の矢印で示されるように変化するものである。
また、前述の一連の動作は、図３で示されるように、第１ステップ１００で初期磁極出しを行う（従来方法）が、本発明では未完了とし、第２ステップ１０１で電気角作り（正逆何れかに電流を印加してロータを回転させること）を行い、第３ステップ１０２でモータの停止確認を行なう。
【００１０】
さらに、第４ステップ１０３で前述と同様の電気角作りを行い、第５ステップ１０４でモータの停止確認を行い、このロータの停止位置を最終的な初期磁極位置として決定する。この電気角作りは、前述では２回行っているが、限定されるものではなく、任意である。また、最後の停止位置だけではなく、前述のように途中等の全ての停止位置を用いて平均値を取る等によって最終的な位置決めとすることもできる。
【００１１】
【発明の効果】
本発明によるサーボモータの磁極検出方法は、以上のように構成されているため、次のような効果を得ることができる。
すなわち、所定の磁極出し電流を印加してロータ回転の電気角作りを行ってロータが停止した後に、再び電流を印加してロータを正逆回転させるため、回転軸受等の機構上の摩擦による位置誤差を除くことができ、初期磁極位置を従来よりも大幅に高精度に決めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明によるサーボモータの磁極検出方法を示す電流波形図である。
【図２】 図１の動作をロータとして見た状態の説明図である。
【図３】 図１及び図２動作を示すフロー図である。
【符号の説明】
Ａ 磁極出し電流
【発明の属する技術分野】
本発明は、サーボモータの磁極検出方法に関し、特に、ロータの初期磁極位置を決める場合、回転軸の摩擦による位置誤差を少なくするために、ロータを正逆回転させて磁極推定すなわち初期磁極位置を決めるための新規な改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、用いられていたこの種のサーボモータの磁極検出方法としては、社内の製品に用いられているのみで、その内容を示す特許文献及び非特許文献は開示していない。
一般に、サーボモータの場合、Ｕ、Ｖ、Ｗ三相駆動型のモータにエンコーダを取付け、このエンコーダから出力されるＵ、Ｖ、Ｗ相切換信号と、二相のインクリメンタル信号Ａ、Ｂと、原点を示すＺ相の信号とを用いて駆動する方式と、このＵ、Ｖ、Ｗ相切換信号すなわち磁極位置信号を用いないで、前記二相インクリメンタル信号Ａ、Ｂを用いて磁極推定（すなわち磁極位置出し）を行って駆動する方式と、がある。
本発明は後者の方式に関するもので、その従来方法としては次の通りであった。
すなわち、サーボモータの初期駆動の際に、ロータの磁極位置が不明のため、初期の磁極出し時に、ロータが所定の磁極位置に停止するように、予め決められた三相の電流量又はパターンからなる所定の磁極出し電流としての電流指令の電流を印加すると、ロータはその電流に応じて回転した後に停止する。
このロータが停止した停止位置をその所定の磁極位置とし、その位置を原点として三相駆動を行っていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来のサーボモータの磁極検出方法は、以上のように構成されていたため、次のような課題が存在していた。
すなわち、前記磁極出し電流を印加して回転するロータは、回転軸等の機構上の摩擦（外乱）が存在するため、ロータの停止位置が予定の磁極位置すなわち初期磁極位置からずれることになっていた。
前述の場合、サーボモータの制御ドライバ側は、磁極センサがモータに設けられていないため、停止位置のズレを検出することができず、磁極推定すなわち磁極位置出しの誤差が生じ、その後のサーボモータの駆動及び被回転系の制御に悪影響を与えることになっていた。
【０００４】
本発明は、以上のような課題を解決するためになされたもので、特に、ロータの初期磁極位置を決める場合、回転軸の摩擦による位置誤差を少なくするために、ロータを正逆回転させて磁極推定すなわち初期磁極位置を決めるようにしたサーボモータの磁極検出方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明によるサーボモータの磁極検出方法は、磁極センサを有せずエンコーダの二相インクリメンタル信号を用いてＵ、Ｖ、Ｗ三相駆動型のサーボモータを制御し初期磁極位置を決める場合、前記サーボモータに対して所定の三相の磁極出し電流を印加し、前記サーボモータのロータの停止位置を前記磁極出し電流の印加電流比率に応じた位置として初期磁気位置を決定し、その後、前記二相インクリメンタル信号にて前記初期磁極位置をカウンタで加減算してカウント値として求めるサーボモータの磁極検出方法において、前記ロータが一度停止した後、再度前記磁極出し電流の電気角を増減させることで前記ロータを正逆回転させ、前記ロータが再び停止した位置を用いて前記初期磁極位置とする方法である。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、図面と共に本発明によるサーボモータの磁極検出方法の好適な実施の形態について説明する。
尚、本発明に用いるエンコーダ付きのＵ、Ｖ、Ｗ三相のブラシレスモータについては、周知であるため図示を省略する。
前記ブラシレスモータは、図示していないが磁極センサを有さず、エンコーダからの二相インクリメンタル信号のみを用い、この二相インクリメンタル信号を図示しないカウンタでカウントし、そのカウント値によって磁極位置を推定するように構成されている。
【０００７】
まず、前記サーボモータに対して、エンコーダからの二相インクリメンタル信号を用いてロータ（図示せず）の回転を制御する場合に、初期磁極位置を決定する場合、予め設定された電流量又は電流パターンからなる所定の磁極出し電流Ａ（図１に示す）を電流指令Ｉｃｏｍとして印加し、ロータの停止位置を前記磁極出し電流Ａの印加電流比率に応じた位置として初期磁極位置を決定し、その後、前記二相インクリメンタル信号にて初期磁極位置をカウンタ（図示せず）のカウント値として加減算し、初期磁極位置決めを行う（前述迄は従来と同じ）。
【０００８】
前述の場合、前記磁極出し電流Ａを印加してロータが停止した後に、この停止位置（図１では例えば３００度）から再び、左右方向すなわち正逆方向にわずかな電流を印加することにより、すなわち電流の電気角を増減させることで、ロータを正逆方向に往復回転させ（数回行って精度向上を行う）、軸受等の摩擦の影響を少なくし、最終的に停止した位置を用いる場合もあるが、初回停止位置と左右回転動作を複数回行って停止した位置全て（例えば、平均値等を出す）を用いて初期磁極位置を判断している。
従って、従来のように、一度の電流印加で決定するよりも、摩擦等の影響の誤差を少なくすることができる。
【０００９】
尚、前述のように、図１の正逆方向に電流を印加してロータを正逆回転させる状態は、図２の矢印で示されるように変化するものである。
また、前述の一連の動作は、図３で示されるように、第１ステップ１００で初期磁極出しを行う（従来方法）が、本発明では未完了とし、第２ステップ１０１で電気角作り（正逆何れかに電流を印加してロータを回転させること）を行い、第３ステップ１０２でモータの停止確認を行なう。
【００１０】
さらに、第４ステップ１０３で前述と同様の電気角作りを行い、第５ステップ１０４でモータの停止確認を行い、このロータの停止位置を最終的な初期磁極位置として決定する。この電気角作りは、前述では２回行っているが、限定されるものではなく、任意である。また、最後の停止位置だけではなく、前述のように途中等の全ての停止位置を用いて平均値を取る等によって最終的な位置決めとすることもできる。
【００１１】
【発明の効果】
本発明によるサーボモータの磁極検出方法は、以上のように構成されているため、次のような効果を得ることができる。
すなわち、所定の磁極出し電流を印加してロータ回転の電気角作りを行ってロータが停止した後に、再び電流を印加してロータを正逆回転させるため、回転軸受等の機構上の摩擦による位置誤差を除くことができ、初期磁極位置を従来よりも大幅に高精度に決めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明によるサーボモータの磁極検出方法を示す電流波形図である。
【図２】 図１の動作をロータとして見た状態の説明図である。
【図３】 図１及び図２動作を示すフロー図である。
【符号の説明】
Ａ 磁極出し電流
Claims (1)
- 磁極センサを有せずエンコーダの二相インクリメンタル信号を用いてＵ、Ｖ、Ｗ三相駆動型のサーボモータを制御し初期磁極位置を決める場合、前記サーボモータに対して所定の三相の磁極出し電流(A)を印加し、前記サーボモータのロータの停止位置を前記磁極出し電流(A)の印加電流比率に応じた位置として初期磁気位置を決定し、その後、前記二相インクリメンタル信号にて前記初期磁極位置をカウンタで加減算してカウント値として求めるサーボモータの磁極検出方法において、
前記ロータが一度停止した後、再度前記磁極出し電流(A)の電気角を増減させることで前記ロータを正逆回転させ、前記ロータが再び停止した位置を用いて前記初期磁極位置とすることを特徴とするサーボモータの磁極検出方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002345612A JP4284435B2 (ja) | 2002-11-28 | 2002-11-28 | サーボモータの磁極検出方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002345612A JP4284435B2 (ja) | 2002-11-28 | 2002-11-28 | サーボモータの磁極検出方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004180451A JP2004180451A (ja) | 2004-06-24 |
| JP4284435B2 true JP4284435B2 (ja) | 2009-06-24 |
Family
ID=32706753
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002345612A Expired - Fee Related JP4284435B2 (ja) | 2002-11-28 | 2002-11-28 | サーボモータの磁極検出方法 |
Country Status (1)
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| JP7501190B2 (ja) | 2020-07-21 | 2024-06-18 | 富士電機株式会社 | 交流同期モータの磁極位置推定装置及び制御装置 |
-
2002
- 2002-11-28 JP JP2002345612A patent/JP4284435B2/ja not_active Expired - Fee Related
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