CN102545738A - 电动机磁极位置校正方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电动机磁极位置校正方法，其包括：通过机械制动器阻止直接驱动电动机的活动元件的运动(步骤S9)；发出指定与现有位置分隔或分离的位置的指令(步骤S10)；检测直接驱动电动机的转矩指令值(步骤S12)；基于检测到的转矩值和预先确定的阈值之间的比较而确定磁极位置校正值(步骤S14和步骤S16)；将确定的磁极位置校正值存储在存储器中(步骤S18)；以及基于存储在存储器中的磁极位置校正值使用获取的电角度补偿值执行电动机控制。

Description

电动机磁极位置校正方法

优先权信息

本申请要求专利申请号为2010-261890、于2010年11月25日申请的日本专利申请的优先权，该申请作为参考整体结合于此。

技术领域

本发明涉及直线型直接驱动电动机或旋转型直接驱动电动机，其能被用于机床的工作台。本发明涉及一种当在电动机和位置检测器之间出现安装误差时能够防止输出转矩减少的技术。

背景技术

当电动机用于直接驱动工作台而不需要使用任何滚珠螺杆或任何减速装置时，直接驱动电动机用于实现机床的工作台的高速和高精度的定位。

当电动机是直接驱动类型时，因为没有减速机构，电动机的定位精度直接影响工作台的定位精度。因此，直接驱动电动机被要求在定位方面足够的精确。一般来说，当电动机运行时，直接驱动电动机需要高分辨率的位置检测器来检测其工作台(为该直接驱动电动机的活动元件)的位置。

一般来说，线性直接驱动电动机包括活动元件(即，活动体)和固定在床身上的定子。另一方面，旋转直接驱动电动机包括转子(即，活动体)和定子。本发明不仅应用于线性驱动电动机，也应用于旋转驱动电动机。在下面的描述中，术语“活动元件”包括各种类型的活动体，包括上述的旋转直接驱动电动机的转子。

图8是示出了用于上述直接驱动电动机的控制系统的电路结构的框图。用于直接驱动电动机11的控制系统包括位置检测器12、两个比例放大器21和22、配电器23、积分放大器24、电流控制单元25、微分器26、三相脉宽调制逆变器28以及电流检测器29。

在图8所示的控制系统中，如果输入位置指令θ*，比例放大器21放大在输入的位置指令θ*的指令值与由位置检测器12(即，在直接驱动电动机中的活动元件的位置)获得的检测值之间的差值。比例放大器21输出放大的差值作为活动元件的速度指令V*。

然后，比例放大器22和积分放大器24共同地对速度指令V*和活动元件的速度之间的差值执行PI操作从而产生转矩指令T*。

微分器26通过对由位置检测器12取得的检测值进行微分能够获得活动元件的速度。配电器23接收转矩指令T*并且产生三相电流指令Iu*、Iv*以及Iw*中的两个电流指令(即，电流指令Iu*和Iv*)。配电器23将产生的电流指令Iu*和Iv*输出到电流控制单元25。在这种情况下，在产生电流指令时，配电器23要考虑到由位置检测器12供应的检测值。

基于从配电器23接收的电流指令Iu*和Iv*以及基于电流指令Iw*，电流控制单元25产生三相电压指令eu*、ev*以及ew*，电流指令Iw*能够从公式表示的关系iu*+iv*+iw*＝0中得到。电流控制单元25将产生的三相电压指令eu*、ev*和ew*输出到三相脉宽调制逆变器28。

基于三相电压指令eu*、ev*以及ew*，三相脉宽调制逆变器28将从DC电源27供应的直流(DC)电压转换成三相交流(AC)电压分量。当三相交流电压分量自三相宽脉调制逆变器28被应用时能够驱动直接驱动电动机11。

实际上应用于直接驱动电动机11的电压分量是三相电压指令eu*、ev*和电流控制单元25能够参照相对于电流检测值iu、iv的差值以及由电流检测器29检测的iw而获得的ew*。

图9示出了当电流相位处于直接驱动电动机的活动元件被固定的状态时可获得的推力/转矩特性。从图9可以理解的是，如果电流保持相同，当电流相位被控制为90°时，所述直接驱动电动机11的推力/转矩能够最大化。

为了有效地产生所述直接驱动电动机的推力/转矩，需要将供应给直接驱动电动机11的定子线圈的电流的相位控制为相对于活动元件的磁极位置具有预定的相位差。

因此，在活动元件的实际位置和由位置检测器12检测的位置检测值之间的相对关系需要与预先在控制电路中已经设定的预定的位置关系相同。

然而，通常在直接驱动电动机11和位置检测器12之间会出现安装误差，这是由于各自的安装孔和内螺纹孔的设定间隙，或者因为机械加工中的机械误差的结果，比如在安装孔和内螺纹孔之间的位置偏差。如果安装误差出现，电流相位θ1等于90°加上误差分量(电角度)的和。因此，输出转矩减少。

进一步地，直接驱动电动机11使用能够提高电动机的定位精度的多级结构。使用多级结构的有利之处在于，能够增加相对于电动机移动距离的电动机控制角度。然而，多级结构的不利之处在于，当安装误差出现时转矩减少很多。更特别的是，现在可以假定旋转型电动机装配有n个极对并且具有关系θ″＝nθ′，其中，θ′表示机械角度并且θ″表示电角度。

例如，如果根据机械角度的安装误差等于+1°，根据电角度装配有四个极对的电动机具有+4°的误差量。根据电角度装配有32个极对的电动机具有+32°的安装误差。

在这种情况下，如图9所示，在前一种情况中输出转矩减少到99.8％的水平(等于减少0.2％的转矩)并且在后一种情况中输出转矩减少到85％的水平(等于减少15％的转矩)。可以理解的是，如果安装误差的量级变大，多级电动机的转矩减少很多。

因此，如果直接驱动电动机使用上述多极结构，直接驱动电动机11和位置检测器12需要被精确的定位。然而，为了确保加工精度和确保组装，由直接驱动电动机11和位置检测器12的各自的安装孔和内螺纹孔的设定间隙不能被忽略。

因此，如JP2000-166278A中所讨论的，完成装配后电子地校正安装误差作为磁极位置校正方法是传统已知的。

然而，在JP2000-166278A中详述的磁极位置校正方法用于在直接驱动电动机和位置检测器之间的安装误差的电子校正。所述方法包括在使得电动机的旋转轴以恒定速度旋转的同时基于d轴电流误差放大器的输出而计算磁极位置校正值。因此，在JP2000-166278A中详述的磁极位置校正方法不能应用于活动角度有限的旋转轴和移动距离有限的线性轴。

进一步地，在初始状态，由于直接驱动电动机和位置检测器的安装操作中的错误或误差，直接驱动电动机和位置检测器之间的位置关系可能非常大地偏离于最佳磁极位置校正值。例如，在没有执行上述磁极位置校正的状态下，根据电角度的角偏移量可能超出±90°的范围。

在这种情况下，术语“安装操作中的错误”指的是电动机的活动元件或转子以不同于或偏离于正常角度的角位置被错误地联接。

进一步地，术语“安装误差”是由于各自的安装孔和内螺纹孔的设定间隙或由于机械加工中的机械误差可能引起的安装角度误差，比如在安装孔和内螺纹孔之间的位置偏差。如果在安装状态中的直接驱动电动机和位置检测器之间的位置关系中的偏差超出了根据电角度的±90°范围的极限，直接驱动电动机变得不可控制。在这种情况下，电动机的定位将会失败并且不能执行磁极位置校正。进一步地，工作台可能异常移动超出了预计活动范围的极限并且可能与相邻的机器零件碰撞并且最终可能受损伤。

本发明解决了上述问题。为此，本发明的目的是提供一种用于使用于工作台的直接驱动电动机的方法。根据本发明，控制系统能够校正在直接驱动电动机和位置检测器之间的安装误差。

进一步地，本发明的另一个目的是提供一种在直接驱动电动机被用于工作台的情况中，如果直接驱动电动机和位置检测器之间出现安装误差时能够实现安全校正的方法。

发明内容

为了达到上述目的，本发明提供了一种用于校正直接驱动电动机的活动元件位置和由联接到直接驱动电动机的位置检测器检测到的活动元件位置检测值之间的相对位置关系的方法。

该磁极位置校正方法包括：通过机械制动器阻止直接驱动电动机的活动元件的运动的步骤；输入位置指令的步骤，该位置指令用于指定不同于现有值的位置作为直接驱动电动机的指令的活动元件位置；检测直接驱动电动机的转矩指令值的步骤；基于检测到的转矩指令值和预先确定的阈值之间的比较而确定磁极位置校正值的步骤；将确定的磁极位置校正值存储在存储器中的步骤；以及使用基于存储在存储器中的磁极位置校正值而取得的电角度补偿值执行电动机控制的步骤。

在根据本发明的电动机磁极位置校正方法中，有用的是，确定磁极位置校正值的步骤包括：当监测到转矩指令值时自动地改变磁极位置校正值的步骤；以及搜索使得转矩指令值变得小于预定的阈值的磁极位置校正值的步骤。

进一步地，在根据本发明的电动机磁极位置校正方法中，有用的是，确定磁极位置校正值的步骤包括：改变磁极位置校正值的步骤；获取在后改变的转矩指令值与在先改变的转矩指令值之间的差值的步骤；以及搜索使得所述差值从负值变为正值的磁极位置校正值的步骤。

进一步地，在根据本发明的电动机磁极位置校正方法中，有用的是，设定转矩指令值的上限值。

进一步地，在根据本发明的电动机磁极位置校正方法中，有用的是，添加下述步骤：当在应用机械制动力而停止活动元件的状态中执行直接驱动电动机的位置控制时，如果直接驱动电动机的转矩指令值超出已经预先设定的阈值，判定直接电动机处于不可控制的状态的步骤，该步骤作为先于输入位置指令的步骤，所述位置指令指定不同于现有值的位置作为直接驱动电动机的指令的活动元件位置。

此外，在根据本发明的电动机磁极位置校正方法中，有用的是，直接驱动电动机和传感器以这样的方式被定位和安装：直接驱动电动机和传感器之间的安装角度以最佳磁极位置校正值为中心有±90的电角度范围。

传统的在JP2000-166278A中详述的磁极位置校正方法包括：在使得电动机的活动元件以恒定速度旋转的同时，基于d轴电流误差放大器的输出而计算磁极位置校正值。因此，需要在磁极位置校正过程中使活动元件以恒定的速度不断地旋转。

因此，如果上述传统的磁极位置校正方法应用于活动范围有限的旋转轴，在完成磁极位置校正之前旋转轴就到达了行程终点。于是，预期的校正不能完全地实现。同样地，如果上述传统的磁极位置校正方法应用于线性轴，在完成磁极位置校正之前线性轴就到达了行程终点。于是，预期的校正不能完全地实现。

相反地，本发明提供了一种能够在活动元件被固定的状态下校正磁极位置的磁极位置校正方法。因此，根据本发明的磁极位置校正方法能够应用于活动角度有限的旋转轴和移动距离有限的线性轴。

更特别地，甚至在直接驱动电动机和位置检测器的检测起点之间的位置关系不是处于理想状态时，在直接驱动电动机的实际位置和位置检测器的检测值之间引起的偏差能够通过控制系统被校正。进一步地，能够实现精确的电流相位控制。因此，当引起偏差时本发明能够消除任何在输出转矩中的减少。进一步地，甚至当直接驱动电动机进入不可控制的状态时，工作台不能移动超出预定的活动范围的极限并且不会引起任何与相邻部件的碰撞。

附图说明

图1是示出了根据本发明的实施例的能够实现电动机磁极位置校正方法的电动机控制系统的示意性配置的框图。

图2是示出了根据本发明的第一实施例的电动机磁极位置校正方法的处理过程的流程图。

图3示出了根据本发明的磁极位置校正值和转矩指令值之间的关系图。

图4是示出了根据本发明的第二实施例的磁极位置校正方法的流程图。

图5是示出了根据本发明的第三实施例的磁极位置校正方法的流程图。

图6是示出了根据本发明的第四实施例的磁极位置校正方法的流程图。

图7示出了由定位机构控制的直接驱动电动机和位置检测器的侧表面，该定位机构能够将直接驱动电动机和位置检测器组装从而得到特定的位置关系。

图8是示出了直接驱动电动机的控制系统的框图。

图9示出了电流相位差和电动机的推力/转矩之间的关系。

具体实施方式

第一实施例

结合图1至图3在下面描述本发明的第一实施例。图1是示出了电动机控制系统1的示意性配置的框图，电动机控制系统1能够实现根据本发明的实施例的电动机磁极位置校正方法。图2是示出了根据本发明的第一实施例的电动机磁极位置校正方法的处理过程的流程图。图3示出了在直接驱动电动机输出恒定推力/转矩的情况下磁极位置校正值和转矩指令值T*之间的关系。

图1中示出的电动机控制系统1包括：包括有CPU(中央处理单元)、存储器44和位置指令设置单元46的控制单元40。中央处理单元42可功能性操作用于读取来自存储器44的磁极位置校正程序并且执行磁极位置校正程序。

存储器包括预先存储有磁极位置校正程序的只读存储器(ROM)和存储有检测数据和其它可重写的数据的随机存取存储器(RAM)。

位置指令设置单元46可功能性操作用于自动地或根据操作人员的人工操作来设置位置指令θ*，并且将位置指令θ*输出到比例放大器，位置指令θ*是用于指示直接驱动电动机的活动元件的位置的指令。

位置指令设置单元46能包括适当的使得操作人员人工输入信息/数据的输入装置，例如开关、键盘和刻度盘。电动机控制系统1包括与相关的图8中描述的那些组成元件相似的组成元件。尽管这些组成元件的描述没有重复，但是这些组成元件由相同的附图标记表示。

为了根据本实施例来取得磁极位置校正值，转矩指令值和磁极位置校正值有下面的关系。当电动机类型是线性直接驱动电动机时，指令值应该是指推力指令值而不是上述的转矩指令值。然而，在下面的描述中，推力指令值应该包含在转矩指令值中。

正如从图3中所示的关系可以理解，当磁极位置校正值是最佳校正值时，转矩指令值是最小的。当磁极位置校正值偏离于最佳校正值时，能够由相同的电流产生的推力/转矩增加。因此，转矩指令值变得更高。因此，磁极位置校正值中的偏差能够通过检测转矩指令值的量来确定。

为了通过检测转矩指令值的量来取得磁极位置校正值中的偏差量，需要使直接驱动电动机进入恒定推力/转矩输出状态。为此，例如，当旋转轴的活动范围没有限制时，采用使直接驱动电动机通过速度控制以恒定的速度旋转和检测在这种状态中取得的转矩指令T*的方法是有用的。

然而，在工作台的活动范围是有限的情况下，工作台不能以指定的恒定速度旋转。因此，在本发明的实施例中，为了使直接驱动电动机输出恒定的推力/转矩，在适当的机械制动力被应用于工作台的状态中，不同于现有值的位置指令被应用于直接驱动电动机，并且在指令位置和工作台之间的位置关系中产生误差。进一步地，当指令位置变化时，适当的转矩指令值(例如，推力/转矩的量)根据本发明能被设置用于将被执行的磁极位置校正。

接下来，根据第一实施例的磁极位置校正方法的调整过程在下面被描述。设置在控制单元40中的中央处理单元42能被配置用于执行软件控制从而实现磁极位置校正方法。可选择地，硬件部件能被用于实现磁极位置校正方法的过程的一部分。

在图2中，首先，在步骤S9中，控制单元40使用机械制动器阻止连接到活动元件的工作台的运动。接下来，在步骤S10中，控制单元40发出用于指定与现有位置分隔或分离的位置的指令。更特别地，自动地或根据操作人员的人工操作，位置指令设置单元46设置位置指令θ*，并且将位置指令θ*输出给比例放大器21。于是，直接驱动电动机进入能够输出恒定推力/转矩的状态。

另一方面，电角度补偿值预先被存储在控制单元40的存储器44中。电角度补偿值是指明位置检测器的检测起点和活动元件的磁极位置之间的相位差的值。进一步地，需要用于校正电角度补偿值的磁极位置校正值也预先被存储在控制单元40的存储器44中。磁极位置校正值是人工地或自动地可变的。

接下来，在步骤S12中，控制单元40检测在直接驱动电动机的定位操作过程中产生的转矩指令值。在随后的步骤S14中，控制单元40将检测到的转矩指令值与预定的阈值进行比较。例如，与位置指令θ*相关的预先存储在存储器44中的值能够被用作阈值。

如果可以确定转矩指令值等于或者大于阈值(步骤S14中的否)，然后在步骤S16中，控制单元40改变磁极位置校正值。进一步地，在步骤S12和步骤S14中，控制单元40检测转矩指令值并且将检测到的值与阈值进行比较。控制单元40在步骤S12、步骤S14和步骤S16中重复上述的循环性过程直至能够得到小于阈值的转矩指令值。

在步骤S12、步骤S14和步骤S16中执行的过程对应于在监测转矩指令值的同时自动地改变磁极位置校正值的步骤和搜索使得转矩指令值变得小于预先确定的阈值的磁极位置校正值的步骤。

然后，如果使得转矩指令值变得小于阈值的磁极位置校正值被找到，则在步骤S18中，控制单元40将检测到的值存储在存储器44中。控制单元40基于存储在存储器44中的校正值供应电角度补偿值到配电器23以便电动机控制。

用于取得最佳校正值的方法是，例如，用于在人工地改变磁极位置校正值的同时搜索使得转矩指令值T*变得小于预先确定的阈值的磁极位置校正值的人工方法，或在自动地改变磁极位置校正值的同时、基于在转矩指令值T*和预定的阈值之间的比较而获取使得转矩指令值T*变得小于预先确定的阈值的磁极位置校正值的自动方法。

能够使用两种方法中的任一种方法来获得本发明的效果。当使用自动地取得磁极位置校正值的方法时，能够快速获得最佳磁极位置校正值。

如上所述，与JP2000-166278A中详述的磁极位置校正方法相比较，根据本发明的磁极位置校正方法的有利之处在于，直接驱动电动机的工作台不需要以恒定的速度旋转或在磁极位置校正中不需要进行完整的旋转。因此，根据本实施例的磁极位置校正方法可应用于活动范围有限的工作台。

第二实施例

图4是示出了根据本发明的第二实施例的电动机磁极位置校正方法的处理过程的流程图。根据第二实施例的方法的有利之处在于，当与第一实施例相比较时，能够精确地获得最佳磁极位置校正值。

在第二实施例中，控制单元40的存储器44作为T*寄存器而存储磁极位置校正值和转矩指令值。首先，在步骤S20和步骤S22中，控制单元40初始化磁极位置校正值并且也初始化T*寄存器。在这种情况下，T*寄存器存储能被应用于直接驱动电动机的最大转矩指令值。

接下来，在步骤S23中，控制单元40使用机械制动器阻止连接到活动元件的工作台的运动。其后，在步骤S24中，经由位置指令设置单元46已经自动地或人工地设置的位置指令θ*被供应给比例放大器21。基于位置指令θ*来驱动直接驱动电动机。活动元件通过位置控制能够被定位在预先确定的位置。

在这种情况下，在步骤S26中，控制单元40检测需要直接驱动电动机所需用来输出足够使活动元件进入静止状态的预定转矩的转矩指令值。在随后的步骤S28中，控制单元40将检测到的转矩指令值与存储在T*寄存器中的值进行比较。

接下来，如果可以确定检测到的转矩指令值T*小于或等于存储在T*寄存器中的值(在步骤S28中的否)，然后在步骤S30中，控制单元40将转矩指令值T*存储在T*寄存器折中。

在随后的步骤S32中，控制单元40将磁极位置校正值加上预先确定的值δ。然后，控制单元40重复上述在步骤S26和步骤S28中的过程来检测转矩指令值T*并且将检测到的转矩指令值T*与T*寄存器中存储的值进行比较。控制单元40重复上述过程直至检测到的转矩指令值T*变得大于在T*寄存器中存储的值。

在步骤S26至步骤S32中的执行的过程对应于改变磁极位置校正值的步骤，获取在后改变的转矩指令值和在先改变的转矩指令值之间的差值的步骤，以及搜索使得所述差值从负值变为正值的磁极位置校正值的步骤。

然后，如果所述使得转矩指令值变得大于存储在T*中的值(在步骤S28中的是)的磁极位置校正值被找到，则在步骤S34中，控制单元40从获得的磁极位置校正值中减去δ量值并且将最终获得的值存储在控制单元40的存储器44中。

存储在存储器44中的校正值能被用作为位置检测器12的磁极位置校正值。因而，控制单元40完成磁极位置校正过程。控制单元40基于上述的磁极位置校正值而将电角度补偿值供应给配电器23用于电动机控制。

本实施例与第一实施例相似之处在于能够基于检测到的转矩指令值获得磁极位置校正值。然而，根据第一实施例，变得小于或等于预定阈值的磁极位置校正值被作为设定值被取得。

另一方面，根据本实施例，使得转矩指令值最小化的磁极位置校正值作为设定值被取得。本实施例能够获得精确的磁极位置校正值并且当直接驱动电动机11和位置检测器12之间出现安装误差时能够防止输出转矩减少。

如上所述，与JP2000-166278A中详述的磁极位置校正方法相比较，根据本实施例的磁极位置校正方法的有利之处在于，直接驱动电动机的工作台不需要以恒定的速度旋转或在磁极位置校正中不需要进行完整的旋转。因此，根据本实施例的磁极位置校正方法可应用于活动范围有限的工作台。

第三实施例

图5是示出了根据本发明的第三实施例的电动机磁极位置校正方法的处理过程的流程图。结合图5所示的流程图在下面描述根据本实施例的磁极位置校正方法的过程。

在第一实施例和第二实施例中描述的磁极位置校正方法中，如果转矩指令被设定为大于或等于电动机的额定推力/转矩，在调整操作中电动机可能被过度加热并且设置在电动机中的热保护器可能强制停止调整。

为了防止上述的问题，有用的是，设定转矩极限函数来防止转矩指令值超出预先确定的恒定值。当适当地设定极限函数用于使转矩指令小于或等于电动机的额定推力/转矩，电动机温度不会超出可允许的温度并且电动机能被防止过度加热。

进一步地，当制动力小于由电动机产生的推力，或当由于在调整操作中的原因出现制动故障，如果电动机在转矩指令值很大的状态中被驱动，电动机可能超出活动范围的极限而运动并且与机器碰撞。设定转矩极限函数对于预先防止上述不期望的现象是有用的。

更特别地，在步骤S50中，控制单元40设定转矩极限值Tlim作为转矩指令值T*的上限值。操作人员可以人工操作位置指令设定单元46的输入装置从而将上述设定值输入到控制单元40。可选择地，控制单元40可以读取预先存储在存储器44中的值。

接下来，在步骤S52中，控制单元40执行磁极位置校正过程从而取得最佳磁极位置校正值。在随后的步骤S54中，控制单元40将取得的最佳磁极位置校正值存储在存储器44中。随后的根据第三实施例的磁极位置校正过程相似于结合第一实施例中图2所示的流程图的步骤S9至步骤S18描述的过程。根据第三实施例的磁极位置校正过程是独特的原因在于，控制单元40将在步骤S12中检测到的转矩指令值T*与上述转矩极限值Tlim进行比较并且以防止转矩指令值T*超出上述转矩极限值的方式生成指令。

然后，控制单元40设定存储在存储器44中的磁极位置校正值作为位置检测器12的磁极位置校正值并且完成磁极位置校正过程。控制单元40基于上述磁极位置校正值而将电角度补偿值供应给配电器23以便电动机控制。

第四实施例

图6是示出根据本发明的第四实施例的电动机磁极位置校正方法的处理过程的流程图。在第四实施例中，制动器(未示出)被设置用于固定连接到活动元件的工作台。根据第四实施例的电动机磁极位置校正方法其特征在下面几方面：控制单元40在由制动器应用制动力的状态中执行直接驱动电动机的位置控制；控制单元40结合直接驱动电动机11的转矩指令值T*而确定直接驱动电动机是否是不可控制的。

如果磁极位置校正值是使直接驱动电动机进入不可控制的状态的值，小的位置误差可以产生过大的转矩指令T*。考虑到上述的现象，有用的是，使用转矩指令值T*的量值来确定当前的磁极位置校正值是否使直接驱动电动机进入不可控制的状态。

首先，在图6所示的步骤S60中，控制单元40将第一转矩极限值Tlim作为转矩指令值T*的上限值。在步骤S60中设定的第一转矩极限值Tlim1与上述机械制动器的制动力相比较是相当小的值。因此，即使当在磁极位置校正值的偏差大于或等于预先确定的值的状态下直接驱动电动机11变得不可控制时，工作台也可通过制动力被静止地固定。

接下来，在步骤S62中，控制单元40应用机械制动力到活动元件从而使活动元件保持静止状态。在步骤S64中，控制单元40启动直接驱动电动机11的位置控制。然后，在步骤S66中，控制单元40检测和确认在活动元件被固定的状态中产生的转矩指令值T*。

在随后的步骤S68中，控制单元40将转矩指令值T*与阈值T*thr进行比较。阈值T*thr是用于计算能够防止电动机变得不可控制的磁极位置校正值的预先确定的值。换句话说，阈值T*thr对于确定转矩指令值T*是否过大是有用的。阈值T*thr是与第一转矩极限值Tlim1相当的值。

如果可以确定的是转矩指令值T*大于或等于阈值T*thr(步骤S68中的不)，则在步骤S70中，控制单元40将磁极位置校正值加上δ量。然后，控制单元40重复上述在步骤S66和步骤S68中的过程来检测转矩指令值T*并且将检测到的转矩指令值T*与阈值T*thr进行比较。控制单元40重复上述过程直至检测到的转矩指令值T*变得小于阈值T*thr。

然后，如果使得转矩指令值T*变得小于阈值T*thr的磁极位置校正值被找到(步骤S68中的是)，则在步骤S72中，控制单元40将检测到的值存储在存储器44中。

接下来，在步骤S74中，控制单元40设定转矩指令值T*的第二转矩极限值Tlim2。第二转矩极限值Tlim2在小于或等于直接驱动电动机的额定推力/转矩的情况下被设定。

然后，在步骤S78中，控制单元40执行最佳磁极位置校正过程。然后，在步骤S79中，控制单元40将获得的最佳磁极位置校正值存储在存储器44中。控制单元40能够使用获得的最佳磁极位置校正值作为位置检测器12的磁极位置校正值。然后，控制单元40完成磁极位置校正。

控制单元40基于上述磁极位置校正值产生校正的电角度补偿值并且将产生的电角度补偿值供应到配电器23以便电动机控制。

结合图7在下面详细描述能够以与旋转直接驱动电动机具有特定位置关系的方式将位置检测器12定位在旋转直接驱动电动机上的定位机构。

直接驱动电动机包括具有三相绕组的定子31和具有大量永久磁铁的活动元件32，永久磁铁沿着活动元件32的圆周方向放置从而形成间隔排列的N极和S极。

位置检测器12包括传感器33和检测齿轮34(即，由传感器33检测的目标)。使用紧固螺栓60将定子31固定到定子外壳36。使用紧固螺栓61将检测齿轮34固定到活动元件32。

能够以预先确定角范围安装直接驱动电动机11和位置检测器12从而防止直接驱动电动机11和位置检测器12变得不可控制的定位结构在下面被描述。在本示例性实施例中，根据电角度防止不可控制性角范围是±90°范围，其中，如图9所示，输出转矩具有正值。为了满足上述的角度要求，直接驱动电动机11和位置检测器12一起被组装以具有特定的位置关系。进一步地，最佳电角度补偿值被设定给控制系统1。

为此，必要的是以维持定子31、活动元件32、传感器33和检测齿轮34之间的不变的位置关系的方式安装直接驱动电动机11。例如，图7所示，当定子31、活动元件32、传感器33和检测齿轮34一起被组装时，定子31的U相位槽中心、活动元件32的永久磁铁的S极、传感器33的中心和检测齿轮34的Z相位35沿直线对齐。

然而，当紧固螺栓60和紧固螺栓61以等节距(uniform pitches)被放置时，当工作人员犯错时上述构件可能被错误地组装，因为甚至当构件随角度彼此偏离时它们也能被组装。于是，已经被设定的电角度补偿以及在直接驱动电动机11与位置检测器12之间的位置关系可能使电动机进入不可控制的状态。

因此，以不规则的节距放置紧固螺栓60和紧固螺栓61是有用的，因为除非构件被正确地被设定为具有预先确定的节距关系，上述构件无法被组装。换句话说，在任何情况下直接驱动电动机11和位置检测器12能一起被组装以具有特定的位置关系。

根据图7中所示的实例，定子31和定子外壳36通过八个紧固螺栓60被组装在一起，其中，七个紧固螺栓60在圆周方向上以等节距(角度A)被放置并且剩余的一个紧固螺栓60以不规则的节距(A″＜A＜A′)被放置。进一步地，使用八个紧固螺栓61将检测齿轮34固定到活动元件32，其中，七个紧固螺栓61在圆周方向上以等节距(角度B)被放置并且剩余的一个紧固螺栓61以不规则的节距(B″＜B＜B′)被放置。

以维持定子31、活动元件32、传感器33和检测齿轮34之间的不变的位置关系的方式组装直接驱动电动机11的定位结构并不限于上述的应用于紧固螺栓的布置。任何其它适当的结构都可以使用。例如，能够使用包括有相互连接的键和键槽的连接结构。

能够以预先确定的角范围安装直接驱动电动机11和位置检测器12从而防止直接驱动电动机11和位置检测器12变得不可控制的定位结构被应用于线性直接驱动电动机。如上所述，根据本实施例的定位结构能够防止工作人员在组装操作中犯错，因为当定位结构参与时，提供了以具有预先确定的位置关系的方式调整电动机和位置检测器的适当的机构。

Claims (6)

1.一种电动机磁极位置校正方法，其用于校正在直接驱动电动机的活动元件位置与由连接到直接驱动电动机的位置检测器检测到的活动元件位置检测值之间的相对位置关系，所述方法包括：

通过机械制动器阻止直接驱动电动机的活动元件的运动的步骤；

输入位置指令的步骤，所述位置指令用于指定不同于现有值的位置作为直接驱动电动机的指令的活动元件位置；

检测直接驱动电动机的转矩指令值的步骤；

基于检测到的转矩指令值和预定的阈值之间的比较而确定磁极位置校正值的步骤；

将确定的磁极位置校正值存储在存储器中的步骤；以及

基于存储在存储器中的磁极位置校正值使用获取的电角度补偿值执行电动机控制的步骤。

2.根据权利要求1所述的电动机磁极位置校正方法，其中，

确定磁极位置校正值的步骤，包括：

在监测转矩指令值的同时自动地改变磁极位置校正值的步骤；

以及搜索使得转矩指令值变得小于预定的阈值的磁极位置校正值的步骤。

3.根据权利要求1所述的电动机磁极位置校正方法，其中，

确定磁极位置校正值的步骤，包括：

改变磁极位置校正值的步骤；

获取在后改变的转矩指令值与在先改变的转矩指令值之间的差值的步骤；以及

搜索使得所述差值从负值变为正值的磁极位置校正值的步骤。

4.根据权利要求1所述的电动机磁极位置校正方法，其中，转矩指令值的上限值被设定。

5.根据权利要求1所述的电动机磁极位置校正方法，进一步包括：

当在应用机械制动力而停止活动元件的状态下执行直接驱动电动机的位置控制时，如果直接驱动电动机的转矩指令值超出预先设定的阈值，则判定直接驱动电动机处于不可控制的状态的步骤，所述步骤被添加作为先于输入位置指令的步骤，所述位置指令指定不同于现有值的位置作为直接驱动电动机的指令的活动元件位置。

6.根据权利要求1所述的电动机磁极位置校正方法，其中，直接驱动电动机和传感器以这样的方式被定位和安装：直接驱动电动机和传感器之间的安装角度以最佳磁极位置校正值为中心有±90的电角度范围。

Images