CN105531919A - 线性电动机的控制装置及控制方法 - Google Patents

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Abstract

线性电动机的控制装置(10)具备:区间估算部,其根据基于多次脉冲通电的动子的移动方向,来估算在对0°至360°的磁极位置进行分割而得到的多个区间的哪一区间中包含线性电动机的当前的磁极位置;磁极位置锁定部,其使估算磁极位置从由区间估算部估算出的区间的最小值或最大值的任意一方朝向另一方以给定的第1变化量进行变化的同时进行脉冲通电,并基于进行了脉冲通电时的动子的运动来使估算磁极位置接近于当前的磁极位置;以及磁极位置检测部,其使由磁极位置锁定部执行接近后的估算磁极位置以比第1变化量小的第2变化量进行变化的同时进行直流励磁,每次使估算磁极位置变化时都获取动子的移动量,在获取到的移动量与第2变化量所对应的移动量一致的情况下,判定为估算磁极位置与当前的磁极位置一致。

Description

线性电动机的控制装置及控制方法
技术领域
本发明涉及线性电动机的控制装置以及控制方法。
本申请基于2013年9月13日在日本申请的特愿2013-190961号主张优先权,并将其内容援引于此。
背景技术
线性电动机若不进行与多个线圈和驱动用磁铁之间的相对位置关系(磁极位置)相应的通电,则不能产生与线性电动机的推力常数相应的推力,其中,多个线圈设置于动子或定子的任意一者,驱动用磁铁设置于动子或定子的另一者。
为此,在开始线性电动机的驱动时,需要了解动子相对于定子的位置。例如,在开始线性电动机的驱动时,通过将与预先规定的磁极位置对应的电流施加至线性电动机一定时间,来进行将动子拉向该磁极位置的动作(直流励磁)(专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:JP特开平5-015179号公报
发明内容
发明要解决的课题
在动子位于相对于预先规定的电角偏离180°的磁极位置的情况下,有可能即使将与该磁极位置对应的电流施加至线性电动机,也不能产生拉引动子的推力,从而不能将动子拉向该磁极位置。另外,在作用于动子的外力存在的情况下,有可能即使将与磁极位置对应的电流施加至线性电动机,也不能将动子拉向磁极位置。在这样的情况下,有可能无法掌握磁极位置,从而无法高精度地进行产生给定的推力或者使其向给定的位置移动的控制。
本发明为了解决上述问题而提出,其目的是,提供一种能够使检测磁极位置的精度得到提高的线性电动机的控制装置以及控制方法。
用于解决课题的手段
根据本发明的第一方式,对线性电动机进行控制的控制装置具备:区间估算部,其根据基于多次脉冲通电的动子的移动方向,来估算在对0°至360°的磁极位置进行分割而得到的多个区间的哪一区间中包含所述线性电动机的当前的磁极位置;磁极位置锁定部,其使估算磁极位置从由所述区间估算部估算出的区间的最小值或最大值的任意一方起朝向另一方以给定的第1变化量进行变化的同时进行脉冲通电,并基于进行了脉冲通电时的所述动子的运动来使估算磁极位置接近于所述当前的磁极位置;以及磁极位置检测部,其使由所述磁极位置锁定部执行接近后的估算磁极位置以比所述第1变化量小的第2变化量进行变化的同时进行直流励磁,每次使估算磁极位置变化时都获取所述动子的移动量,在获取到的移动量与所述第2变化量所对应的移动量一致的情况下,判定为估算磁极位置与所述当前的磁极位置一致。
根据本发明的第二方式,在第一方式所涉及的线性电动机的控制装置中,所述磁极位置锁定部,在连续的2次脉冲通电中所述动子运动的方向不同的情况下,或者在一次脉冲通电中所述动子运动而在另一次脉冲通电中所述动子不动的情况下,判定为使估算磁极位置接近于所述当前的磁极位置的锁定完成。
根据本发明的第三方式,在第二方式所涉及的线性电动机的控制装置中,所述磁极位置检测部,在连续的2次脉冲通电中所述动子运动的方向不同的情况下、和在连续的2次脉冲通电中在本次脉冲通电时所述动子不运动而在上次脉冲通电时所述动子运动、且在上次脉冲通电后所述动子反向运动的情况下、以及在连续的2次脉冲通电中在本次脉冲通电时所述动子运动而在上次脉冲通电时所述动子不运动的情况下、和在连续的2次脉冲通电中在本次脉冲通电时所述动子不运动而在上次脉冲通电时所述动子运动、且在上次脉冲通电后所述动子未反向运动的情况下,对是使估算磁极位置每次增加所述第2变化量的同时进行直流励磁、还是使估算磁极位置每次减少所述第2变化量的同时进行直流励磁进行切换。
根据本发明的第四方式,由对线性电动机进行控制的控制装置进行的控制方法具有:区间估算步骤,根据基于多次脉冲通电的动子的移动方向,来估算在对0°至360°的磁极位置进行分割而得到的多个区间的哪一区间中包含所述线性电动机的当前的磁极位置;磁极位置锁定步骤,使估算磁极位置从在所述区间估算步骤中估算出的区间的最小值或最大值的任意一方朝向另一方以给定的第1变化量进行变化的同时进行脉冲通电,并基于进行了脉冲通电时的所述动子的运动来使估算磁极位置接近于所述当前的磁极位置;以及磁极位置检测步骤,使在所述磁极位置锁定步骤中执行接近后的估算磁极位置以比所述第1变化量小的第2变化量进行变化的同时进行直流励磁,每次使估算磁极位置变化时都获取所述动子的移动量,在获取到的移动量与所述第2变化量所对应的移动量一致的情况下,判定为估算磁极位置与所述当前的磁极位置一致。
发明效果
根据上述线性电动机的控制装置以及控制方法,由于使用抑制了动子的移动量的脉冲通电来锁定线性电动机的当前的磁极位置所在的范围,使进行锁定后的估算磁极位置以第2变化量进行变化的同时进行直流励磁,在每次使估算磁极位置变化时所获取到的动子的移动量与第2变化量的移动量一致的情况下判定为估算磁极位置与线性电动机的当前的磁极位置一致,因此能够使检测磁极位置的精度得到提高。
附图说明
图1是表示本实施方式的线性电动机21的控制装置10的概略框图。
图2是表示d-q座标系中的永磁同步电动机的等效电路的图。
图3是表示同实施方式中的控制装置10所进行的设定初始磁极位置的处理的第1流程图。
图4是表示同实施方式中的控制装置10所进行的设定初始磁极位置的处理的第2流程图。
图5是表示同实施方式中的控制装置10所进行的设定初始磁极位置的处理的第3流程图。
图6是表示同实施方式中的控制装置10所进行的设定初始磁极位置的处理的第4流程图。
图7是表示在同实施方式中控制装置10所进行的电动机动作子程序的流程图。
图8A是表示成为初始磁极位置的设定的对象的线性电动机21的设置例1的图。
图8B是表示成为初始磁极位置的设定的对象的线性电动机21的设置例1的图。
图8C是表示成为初始磁极位置的设定的对象的线性电动机21的设置例1的图。
图9A是表示成为初始磁极位置的设定的对象的线性电动机21的设置例2的图。
图9B是表示成为初始磁极位置的设定的对象的线性电动机21的设置例2的图。
具体实施方式
以下,参照附图来说明本发明的实施方式中的线性电动机的控制装置以及控制方法。图1是表示本实施方式的线性电动机21的控制装置10的概略框图。控制装置10通过在线性电动机21所具备的U、V、W相的线圈中流动三相电枢电流,来产生直线移动的移动磁场,使线性电动机21的动子相对于定子直线移动。
即使是磁场直线移动的可动线圈型永磁同步线性电动机,也与磁场旋转的旋转磁场型同步电动机同样,使用旋转座标的d-q座标系来控制d轴以及q轴的电枢电流。将电动机的固定部分(定子)和旋转部分(动子)均向旋转的正交座标系进行变换的是d-q变换,其座标系是d-q座标系。q轴相对于d轴超前π/2的相位。在永磁同步电动机的情况下,d轴一般采用磁场产生的磁通的方向,在旋转磁场型永磁同步电动机中,d-q座标成为旋转座标。
图2是表示d-q座标系中的永磁同步电动机的等效电路的图。在该图中,vd是d轴电枢电压,vq是q轴电枢电压。Id是d轴电枢电流,iq是q轴电枢电流。Φf是电枢绕组交链磁通数,R是电枢绕组电阻,L是电枢绕组的自电感。若使用q轴电枢电流,则永磁同步电动机的推力T由下式来表示。
T=pφf·iq
在永磁同步电动机的情况下,电枢绕组交链磁通数φf无变动,因此通过控制q轴电枢电流iq,能控制推力。在此,从电动机效率的观点出发,d轴电枢电流id一般被控制为0。为了如此控制电流id、iq,为了控制这些电流,需要控制d轴电枢电压vd以及q轴电枢电压vq。另外,需要掌握d轴和q轴的位置。此时,若在线性电动机21中的实际的d-q座标与在控制装置10中掌握的d^-q^座标(真值)发生偏差,则会在线性电动机21的控制中产生误差,因此需要高精度地获取d^-q^座标。
回到图1,说明控制装置10的构成。控制装置10具备:相位计算器101、速度计算器102、位置计算器103、位置控制器104、速度控制器105、矢量旋转器和3相2相变换器106、d轴电流控制器107、q轴电流控制器108、矢量旋转器和2相3相变换器109、电力变换器110、变流器111、以及初始磁极位置设定器112。
从安装于线性电动机21的编码器22向相位计算器101输入线性电动机21的动子的移动量。若进行初始磁极位置的设定,则相位计算器101基于初始磁极位置和从编码器22输入的移动量,来计算线性电动机21的磁极位置θre(d轴的位置、电角)。相位计算器101将计算出的磁极位置输入至矢量旋转器和3相2相变换器106以及矢量旋转器和2相3相变换器109。
从编码器22向速度计算器102输入线性电动机21的动子的移动量。速度计算器102基于在进行初始磁极位置的设定后所输入的动子的移动量,来计算动子的移动速度。速度计算器102将计算出的移动速度ωrm输入至速度控制器105。
从编码器22向位置计算器103输入线性电动机21的动子的移动量。位置计算器103基于在进行初始磁极位置的设定后所输入的动子的移动量,来计算动子的位置。位置计算器103将计算出的动子的位置θrm输入至位置控制器104。
在位置控制器104,从上级控制装置(未图示)输入位置指令值θ* rm,从位置计算器103输入动子的位置θrm。位置控制器104基于所输入的位置指令值θ* rm与所输入的位置θrm的偏差来计算速度指令值ω* rm。位置控制器104将计算出的速度指令值ω* rm输入至速度控制器105。
速度控制器105从位置控制器104输入速度指令值ω* rm,并从速度计算器102输入移动速度ωrm。速度控制器105基于所输入的速度指令值ω* rm与所输入的移动速度ωrm的偏差来计算q轴电流指令值i* q。速度控制器105将计算出的q轴电流指令值i* q输入至q轴电流控制器108。
向矢量旋转器和3相2相变换器106输入由变流器111输入的三相反馈电流值iu、iv以及根据该电流值iu及iv所计算的三相反馈电流值iw。另外,向矢量旋转器和3相2相变换器106输入由相位计算器101计算的电角(磁极位置)θre。矢量旋转器和3相2相变换器106基于电角θre,根据三相反馈电流值iu、iv、iw来计算d轴电流id以及q轴电流iq。矢量旋转器和3相2相变换器106将计算出的d轴电流id输入至d轴电流控制器107。矢量旋转器和3相2相变换器106将计算出的q轴电流iq输入至q轴电流控制器108。
d轴电流控制器107基于从矢量旋转器和3相2相变换器106输入的d轴电流id与d轴电流指令i* d的偏差,来计算d轴电压指令值V* d
d轴电流控制器107将计算出的d轴电压指令值V* d输入至矢量旋转器和2相3相变换器109。
q轴电流控制器108基于从矢量旋转器和3相2相变换器106输入的q轴电流iq与从速度控制器105输入的q轴电流指令值i* q之间的偏差,来计算q轴电压指令值V* q。q轴电流控制器108将计算出的q轴电压指令值V* q输入至矢量旋转器和2相3相变换器109。
在矢量旋转器和2相3相变换器109,从d轴电流控制器107输入d轴电压指令值V* d,从q轴电流控制器108输入q轴电压指令值V* q,从相位计算器101输入电角θre。矢量旋转器和2相3相变换器109基于电角θre,根据d轴电压指令值V* d和q轴电压指令值V* q来计算三相电压指令值V* u、V* v、V* w。矢量旋转器和2相3相变换器109将计算出的三相电压指令值V* u、V* v、V* w输入至电力变换器110。
电力变换器110基于从矢量旋转器和2相3相变换器109输入的三相电压指令值V* u、V* v、V* w,对从外部的电源提供的电源电压的电压进行变换,并施加至线性电动机21的U、V、W相各自的线圈。由此,控制在线性电动机21中流动的电流,进行线性电动机21的控制。
变流器111测量在线性电动机21的U相以及V相的线圈中流动的电流,并将测量结果输出至矢量旋转器和3相2相变换器106。
初始磁极位置设定器112将q^轴电流设为0,将d^轴电流设为id,产生推力来使线性电动机21动作。初始磁极位置设定器112基于经由编码器22而得到的线性电动机21的动作,检测磁极位置来设定初始磁极位置。在设定初始磁极位置时,位置控制器104以及速度控制器105不动作。
参照图3至图7来说明本实施方式中的控制装置10所进行的设定初始磁极位置的处理。图3至图6是本实施方式中的控制装置10所进行的设定初始磁极位置的处理的流程图。在控制装置10中,若开始电源的提供或者收到来自上级控制装置的指示而开始初始磁极位置的设定,则初始磁极位置设定器112将d^轴磁极位置(电角θre、估算磁极位置)设定为180°(步骤S101),执行电动机动作子程序(步骤S102)。初始磁极位置设定器112在设定d^轴磁极位置时,作为在电动机动作子程序中流动的电流的初始值,将额定电流的(1/n)倍的电流值设定为通电电流值的初始值。n例如是8,将通电电流值的初始值设为额定电流的1/8的电流值。另外,n是基于通过在线性电动机21中产生的推力而使动子开始运动为止的时间来预先规定的。
在此,说明电动机动作子程序中的处理。图7是在本实施方式中控制装置10所进行的电动机动作子程序的流程图。若开始电动机动作子程序,则初始磁极位置设定器112控制矢量旋转器和2相3相变换器109,向线性电动机21的U、V、W相各自的线圈施加预先规定的微小时间的期间的与d^轴磁极位置相对应的U、V、W相的电压,对线性电动机21进行脉冲通电(步骤S201)。在微小时间中,设定从在各线圈中即将流动电流起到实际在各线圈中流动电流而产生推力为止的最小时间。微小时间例如设定为10毫秒。
初始磁极位置设定器112基于由编码器22检测的动子的移动量,来判定动子是否通过步骤S201的通电而移动(步骤S202),在动子移动了的情况下(步骤S202:“是”),结束电动机动作子程序,返回至调用(执行)电动机动作子程序的步骤的下一步骤。
另外,在通过步骤S201的通电而动子并未移动的情况下(步骤S202:“否”),初始磁极位置设定器112判定当前的通电电流值是否为额定电流的2倍以上(步骤S203),在通电电流值为额定电流的2倍以上的情况下(步骤S203:“是”),结束电动机动作子程序,并返回至调用(执行)电动机动作子程序的步骤的下一步骤。
另外,在当前的通电电流值并非额定电流的2倍以上的情况下(步骤S203:“否”),初始磁极位置设定器112将通电电流值变更为当前的通电电流值的2倍(步骤S204),使处理返回至步骤S201,并反复进行在步骤S201至步骤S204间的处理。
在电动机动作子程序中,将与所设定的d^轴磁极位置对应的U、V、W相各自的电压施加至U、V、W相各自的线圈,依次进行基于额定电流的1/n倍,2/n倍,…,2倍的电流的通电,直到动子移动为止。
在图3中,继续对初始磁极位置进行设定的处理的说明。
初始磁极位置设定器112判定线性电动机21通过电动机动作子程序(步骤S102)而进行动作的方向即动子移动的方向是否为预先规定的方向(+方向)(步骤S103)。预先规定的方向例如是磁极位置(电角)增加的方向。
在步骤S102中线性电动机21动作的方向是+方向的情况下(步骤S103:“是”),初始磁极位置设定器112将d^轴磁极位置设定为90°,并将通电电流值设定为额定电流的1/n倍(步骤S104)。初始磁极位置设定器112执行电动机动作子程序(步骤S105)。在步骤S105中执行的电动机动作子程序、以及以下的说明中的电动机动作子程序与使用前述的图7所说明的电动机动作子程序相同。
初始磁极位置设定器112判定线性电动机21通过电动机动作子程序(步骤S105)进行动作的方向是否为+方向(步骤S106)。
在步骤S106的判定中线性电动机21动作的方向为+方向的情况下(步骤S106:“是”),初始磁极位置设定器112将d^轴磁极位置设定为0°,将通电电流值设定为额定电流的1/n倍(步骤S107),并使处理前进至步骤S151(图4)。
另一方面,在步骤S106的判定中线性电动机21动作的方向并非+方向的情况下(步骤S106:“否”),初始磁极位置设定器112将d^磁极位置设定为90°,将通电电流值设定为额定电流的1/n倍(步骤S108),并使处理前进至步骤S151(图4)。
在步骤S102中线性电动机21动作的方向并非+方向的情况下(步骤S103:“否”),初始磁极位置设定器112将d^轴磁极位置设定为270°,并将通电电流值设定为额定电流的1/n倍(步骤S109)。初始磁极位置设定器112执行电动机动作子程序(步骤S110)。
初始磁极位置设定器112判定线性电动机21通过电动机动作子程序(步骤S110)而进行动作的方向是否为+方向(步骤S111)。
在步骤S110的判定中线性电动机21动作的方向是+方向的情况下(步骤S111:“是”),初始磁极位置设定器112将d^轴磁极位置设定为180°,将通电电流值设定为额定电流的1/n倍(步骤S112),并使处理前进至步骤S151(图4)。
另一方面,在步骤S110的判定中线性电动机21动作的方向并非+方向的情况下(步骤S111:“否”),初始磁极位置设定器112将d^轴磁极位置设定为270°,将通电电流值设定为额定电流的1/n倍(步骤S113),并使处理前进至步骤S151(图4)。
初始磁极位置设定器112执行电动机动作子程序(步骤S151),接下来使d^磁极位置增加+5°(第1变化量),并且将通电电流值设定为额定电流的1/n倍(步骤S152),执行电动机动作子程序(步骤S153)。
初始磁极位置设定器112判定在上次电动机动作子程序中线性电动机21是否运动(步骤S154)。
在上次电动机动作子程序中线性电动机21运动的情况下(步骤S154:“是”),初始磁极位置设定器112判定在本次电动机动作子程序中线性电动机21是否运动(步骤S155)。
在本次电动机动作子程序中线性电动机21运动的情况下(步骤S155:“是”),初始磁极位置设定器112判定在上次电动机动作子程序中线性电动机21运动的方向与在本次电动机动作子程序中线性电动机21运动的方向是否相同(步骤S156)。
在上次与本次中线性电动机21向相同方向运动的情况下(步骤S156:“是”),初始磁极位置设定器112使d^轴磁极位置增加+5°,并且将通电电流值设定为额定电流的1/n倍(步骤S157),执行电动机动作子程序(步骤S158),并使处理返回至步骤S154。
另一方面,在上次与本次中线性电动机21未向相同方向运动的情况下(步骤S156:“否”),初始磁极位置设定器112在当前的d^轴磁极位置进行直流励磁(步骤S159),并使处理前进至步骤S171(图5)。
在步骤S155的判定中,在本次电动机动作子程序中线性电动机21未运动的情况下(步骤S155:“否”),初始磁极位置设定器112判定在上次电动机动作子程序中通电停止后线性电动机21是否反向运动(步骤S160)。
在停止通电后反向运动的情况下(步骤S160:“是”),初始磁极位置设定器112在当前的d^轴磁极位置进行直流励磁(步骤S159),并使处理前进至步骤S171(图5)。
另一方面,在停止通电后并未反向运动的情况下(步骤S160:“否”),初始磁极位置设定器112在当前的d^轴磁极位置进行直流励磁(步骤S161),并使处理前进至步骤S181(图6)。
在步骤S154的判定中,在上次电动机动作子程序中线性电动机21未运动的情况下(步骤S154:“否”),初始磁极位置设定器112判定在本次电动机动作子程序中线性电动机21是否运动(步骤S162)。
在本次电动机动作子程序中线性电动机21未运动的情况下(步骤S162:“否”),初始磁极位置设定器112使d^轴磁极位置增加+5°,并且将通电电流值设定为额定电流的1/n倍(步骤S163),执行电动机动作子程序(步骤S164),并使处理返回至步骤S154。
另一方面,在本次电动机动作子程序中线性电动机21运动的情况下(步骤S162:“是”),初始磁极位置设定器112在当前的d^轴磁极位置进行直流励磁(步骤S161),并使处理前进至步骤S181(图6)。
在步骤S159(图4)中的直流励磁之后,初始磁极位置设定器112使d^轴磁极位置减少ΔE(第2变化量),在d^轴磁极位置进行直流励磁(图5.步骤S171)。磁极位置的变化量ΔE是预先规定的变化量,是根据编码器22的检测分辨率、控制装置10的控制分辨率等来规定的。初始磁极位置设定器112获取通过步骤S171的直流励磁从而线性电动机21运动的量,即动子的移动量(步骤S172)。
初始磁极位置设定器112判定在步骤S172中获取到的移动量是否与变化量ΔE所对应的距离一致(步骤S173)。所谓变化量ΔE所对应的距离,是指在d^轴磁极位置从E处(E+ΔE)变化的情况下线性电动机21的动子移动的距离。
在移动量与变化量ΔE所对应的距离一致的情况下(步骤S173:“是”),初始磁极位置设定器112判断为线性电动机21的动子位于当前的d^轴磁极位置,将当前的d^轴磁极位置设定为线性电动机21的初始磁极位置(步骤S174),并结束设定初始磁极位置的处理。
另一方面,在移动量与变化量ΔE所对应的距离不一致的情况下(步骤S173:“否”),初始磁极位置设定器112使处理返回至步骡S171,反复进行步骤S171至步骤S173的处理。
在步骤S161(图4)中的直流励磁之后,初始磁极位置设定器112使d^轴磁极位置增加ΔE,在d^轴磁极位置进行直流励磁(图6.步骤S181),初始磁极位置设定器112获取通过步骤S181的直流励磁从而线性电动机21运动的量,即动子的移动量(步骤S182)。
初始磁极位置设定器112判定在步骤S182中获取到的移动量是否与变化量ΔE所对应的距离一致(步骤S183),在移动量与变化量ΔE所对应的距离一致的情况下(步骤S183:“是”),判断为线性电动机21的动子位于当前的d^磁极位置,将当前的d^轴磁极位置设定为线性电动机21的初始磁极位置(步骤S184),并结束设定初始磁极位置的处理。
另一方面,在移动量与变化量ΔE所对应的距离不一致的情况下(步骤S183:“否”),初始磁极位置设定器112使处理返回至步骤S181,反复进行步骤S181至步骤S183的处理。
如以上说明的那样,控制装置10通过对线性电动机21的实际的d轴磁极位置进行步骤S101至步骤S113的处理,来估算是位于0°至90°、90°至180°、180°至270°、270°至360°(0°)这4个区间当中的哪个区间。控制装置10将估算出的区间中的最小值设定为d^轴磁极位置,一边使d^轴磁极位置偏移给定的量(例如每次5°)一边进行脉冲通电,并基于连续的2次脉冲通电中的线性电动机21的运动,来进行使d^轴磁极位置接近于实际的d轴磁极位置的磁极位置锁定(refinement)。
此时,基于线性电动机21的运动,来判定是否有作用于动子的外力,此外在有外力的情况下判定动子的移动方向是哪个方向。
控制装置10根据外力的有无或外力的方向,来决定是一边对d^轴磁极位置增加给定的变化量ΔE一边进行直流励磁,还是一边减少一边进行直流励磁。控制装置10一边使d^轴磁极位置以变化量ΔE进行变化一边进行直流励磁,并每次进行直流励磁时,都判定线性电动机21的动子的移动量是否与变化量ΔE所对应的移动量一致,在一致的情况下,判定为线性电动机21的实际的d轴磁极位置与d^轴磁极位置一致。即,检测实际的d轴磁极位置。
由此,控制装置10能够高精度地检测线性电动机21的d轴磁极位置,能够使控制线性电动机21的精度得到提高。另外,控制装置10在估算出线性电动机21的实际的d轴磁极位置所在的区间后进行直流励磁,因此能够抑制在进行直流励磁时线性电动机21的动子运动的距离。另外,在进行直流励磁时,使d^轴磁极位置一点一点(ΔE)变化,因此能进一步抑制动子运动的距离。另外,通过一边使d^轴磁极位置每次变化ΔE,一边将编码器22检测的移动量与ΔE所对应的移动量进行比较,从而能够不依赖于开始直流励磁时的实际的d轴磁极位置来进行d轴磁极位置的检测。
参照图8A、图8B及图8C、以及图9A及图9B来说明本实施方式中的控制装置10所进行的初始磁极位置的设定例。图8A、图8B以及图8C是表示成为初始磁极位置的设定的对象的线性电动机21的设置例的图。图8A示出了将杆型的线性电动机21水平设置,外力未作用于动子(rod)的状态。图8B示出了将杆型的线性电动机21垂直设置,在动子的垂直方向上侧的端部安装弹簧等施力构件来与杆的自重相平衡的状态。图8C与图8B同样地,示出了将杆型的线性电动机21垂直设置的情况,但与线性电动机21的方向不同。相对于图8B中垂直方向向上为d轴磁极位置的+方向,图8C中垂直方向向下为d轴磁极位置的+方向。另外,在图8A~图8C的每个图中,均示出了线性电动机21的实际的d轴磁极位置为8°的情况。
若控制装置10对处于图8A、图8B以及图8C所示的状态的线性电动机21开始初始磁极位置的设定,进行d^轴磁极位置180°处的脉冲通电(步骤S101、S102)。通过该脉冲通电从而线性电动机21向+方向运动(步骤S103:“是”),进行在d^轴磁极位置90°处的脉冲通电(步骤S104、S105)。在本次的脉冲通电中线性电动机21也向+方向运动(步骤S106:“是”),将d^轴磁极位置设定为0°,再次进行脉冲通电(步骤S107、S151)。
接下来,进行在使d^轴磁极位置增加+5°后的5°处的脉冲通电(步骤S152、S153)。在上次脉冲通电(在d^磁极位置0°处的脉冲通电)中线性电动机21运动(步骤S154:“是”),在本次脉冲通电(在d^轴磁极位置5°处的脉冲通电)中线性电动机21也运动(步骤S155:“是”),由于都向相同方向运动(步骤S156:“是”),因此进而进行在使d^轴磁极位置增加+5°后的10°处的脉冲通电(步骤S157,S158),处理返回至步骤S154。
虽然在上次脉冲通电(在d^轴磁极位置5°处的脉冲通电)中线性电动机21运动(步骤S154:“是”),在本次脉冲通电(在d^轴磁极位置10°处的脉冲通电)中线性电动机21也运动(步骤S155:“是”),但向不同的方向运动(步骤S156:“否”),因此进行在当前的d^轴磁极位置10°处的直流励磁(步骤S159)。
接下来,进行在从当前的d^轴磁极位置减少ΔE(例如1°)后的d^轴磁极位置9°处的直流励磁(步骤S171),根据编码器22的输出来获取线性电动机21的动子的移动量ΔX(步骤S172)。由于通过在d^轴磁极位置10°处的直流励磁,从而动子被拉到了d^轴磁极位置10°,因此通过在d^轴磁极位置9°处的直流励磁,从而动子会移动d^轴磁极位置1°的量。即,ΔE所对应的移动量与移动量ΔX成为一致(步骤S173:“是”),控制装置10将当前的d^轴磁极位置9°设定为线性电动机21的实际的d轴磁极位置(步骤S174),开始线性电动机21的控制。
图9A以及图9B是表示成为初始磁极位置的设定的对象的线性电动机21的设置例的图。
图9A示出了将杆型的线性电动机21垂直设置,动子因自重而在可动范围的最下侧静止的状态。图9B示出了将杆型的线性电动机21垂直设置,在动子的垂直方向上侧的端部安装弹簧等的施力构件而在铅直方向向上拉起,在可动范围的最上侧静止的状态。相对于图9A是垂直方向朝上为d轴磁极位置的+方向,图9B是垂直方向朝下为d轴磁极位置的+方向。另外,在图9A以及图9B中,都示出了线性电动机21的实际的d轴磁极位置为8°的情况。
若控制装置10对处于图9A以及图9B所示的状态的线性电动机21开始初始磁极位置的设定,则进行d^轴磁极位置180°值的脉冲通电(步骤S101、S102)。通过该脉冲通电从而线性电动机21朝+方向运动(步骤S103:“是”),进行在d^轴磁极位置90°处的脉冲通电(步骤S104,S105)。在本次脉冲通电中线性电动机21也朝+方向运动(步骤S106:“是”),将d^轴磁极位置设定为0°,再次进行脉冲通电(步骤S107、S151)。
接下来,进行在使d^轴磁极位置增加+5°后的5°处的脉冲通电(步骤S152、S153),但如图9A以及图9B所示,动子已到达可动范围的端部,不能朝向d^轴磁极位置5°运动。在上次脉冲通电(在d^轴磁极位置0°处的脉冲通电)中线性电动机21不运动(步骤S154:“否”),在本次脉冲通电(在d^轴磁极位置5°处的脉冲通电)中线性电动机21也不运动(步骤S162:“否”),进而进行在使d^轴磁极位置增加+5°后的10°处的脉冲通电(步骤S163、S164),处理返回至步骤S154。
由于在上次脉冲通电(在d^轴磁极位置5°处的脉冲通电)中线性电动机21未运动(步骤S154:“否”),在本次脉冲通电(在d^轴磁极位置10°处的脉冲通电)中线性电动机21运动(步骤S162:“是”),因此进行在当前的d^轴磁极位置10°处的直流励磁(步骤S161)。
接下来,进行在使当前的d^轴磁极位置增加ΔE(例如1°)后的d^轴磁极位置11°处的直流励磁(步骤S181),根据编码器22的输出来获取线性电动机21的动子的移动量ΔX(步骤S182)。由于通过在d^轴磁极位置10°处的直流励磁,从而动子被拉到了d^轴磁极位置10°,因此通过在d^轴磁极位置11°处的直流励磁,从而动子会移动d^轴磁极位置1°的量。即,ΔE所对应的移动量与移动量ΔX成为一致(步骤S183:“是”),控制装置10将当前的d^轴磁极位置11°设定为线性电动机21的实际的d轴磁极位置(步骤S184),开始线性电动机21的控制。
如此,即使在动子因自重或外力而处于可动范围的端部的情况下,控制装置10也能够以估算出的d^轴磁极位置为基准一边使d^轴磁极位置每次变化给定的量(ΔE)一边进行直流励磁,在此时的移动量ΔX与给定的量(ΔE)对应时,判定为实际的d轴磁极位置与d^轴磁极位置一致,来进行初始磁极位置的设定。由此,即使在外力作用于线性电动机21的情况下,控制装置10也能够高精度地检测线性电动机21的d轴磁极位置,能够使控制线性电动机21的精度得到提高。
在本实施方式的控制装置10中,说明了如下构成:在设定初始磁极位置的处理的步骤S101至步骤S113中估算出实际的d轴磁极位置所在的区间后,将估算出的区间中的最小值设定为d^轴磁极位置(步骤S107、S108、S112、S113),进行磁极位置的锁定(refinement)。但并不限于此,也可以将估算出的区间中的最大值设为d^轴磁极位置来进行磁极位置的锁定。在该情况下,变为将步骤S152、S157、S163中的+5°的增加(第1变化量的增加)替换为-5°的减少,将步骤S171中的ΔE的减少(第2变化量的减少)替换为ΔE的增加,将步骤S181中的ΔE的增加替换为ΔE的减少。
另外,本实施方式的设定初始磁极位置的处理中的步骤S152、S157、S163中的5°、步骤S171、S181中的1°只是一例,也可以是不同的角度(变化量)。但是,步骤S171、S181中的变化量(第2变化量)被规定为比步骤S152、S157、S163中的变化量(第1变化量)小的值。
另外,在本实施方式的设定初始磁极位置的处理中的估算d轴磁极位置存在的区间时,针对将0°至360°的d轴磁极位置划分为90°间隔的4个区间的情况进行了说明。但并不限于此,也可以划分为120°间隔的3区间或60°间隔的6区间等。
上述的实施方式中的控制装置10可以在内部具有计算机系统。在该情况下,上述的设定初始磁极位置的处理过程以程序的形式被存储在计算机可读取的记录介质中,通过由计算机读出并执行该程序,来进行上述处理。在此所谓计算机可读取的记录介质,是指磁盘、光磁盘、CD-ROM、DVD-ROM、半导体存储器等。另外,也可以将该计算机程序通过通信线路分发给计算机,由接收到该分发的计算机执行该程序。
工业实用性
还能够应用于在驱动电动机时掌握动子的磁极位置必不可少的用途。
符号说明
10…控制装置
21…线性电动机

Claims (4)

1.一种线性电动机的控制装置,对线性电动机进行控制,其具备:
区间估算部,其根据基于多次脉冲通电的动子的移动方向,来估算在对0°至360°的磁极位置进行分割而得到的多个区间的哪一区间中包含所述线性电动机的当前的磁极位置;
磁极位置锁定部,其使估算磁极位置从由所述区间估算部估算出的区间的最小值或最大值的任意一方起朝向另一方以给定的第1变化量进行变化的同时进行脉冲通电,并基于进行了脉冲通电时的所述动子的运动来使估算磁极位置接近于所述当前的磁极位置;以及
磁极位置检测部,其使由所述磁极位置锁定部执行接近后的估算磁极位置以比所述第1变化量小的第2变化量进行变化的同时进行直流励磁,每次使估算磁极位置变化时都获取所述动子的移动量,在获取到的移动量与所述第2变化量所对应的移动量一致的情况下,判定为估算磁极位置与所述当前的磁极位置一致。
2.根据权利要求1所述的线性电动机的控制装置,其中,
所述磁极位置锁定部,
在连续的2次脉冲通电中所述动子运动的方向不同的情况下,或者在一次脉冲通电中所述动子运动而在另一次脉冲通电中所述动子不动的情况下,判定为使估算磁极位置接近于所述当前的磁极位置的锁定完成。
3.根据权利要求2所述的线性电动机的控制装置,其中,
所述磁极位置检测部,
在连续的2次脉冲通电中所述动子运动的方向不同的情况下、和在连续的2次脉冲通电中在本次脉冲通电时所述动子不运动而在上次脉冲通电时所述动子运动、且在上次脉冲通电后所述动子反向运动的情况下、以及
在连续的2次脉冲通电中在本次脉冲通电时所述动子运动而在上次脉冲通电时所述动子不运动的情况下、和在连续的2次脉冲通电中在本次脉冲通电时所述动子不运动而在上次脉冲通电时所述动子运动、且在上次脉冲通电后所述动子未反向运动的情况下,
对是使估算磁极位置每次增加所述第2变化量的同时进行直流励磁、还是使估算磁极位置每次减少所述第2变化量的同时进行直流励磁进行切换。
4.一种控制方法,由对线性电动机进行控制的控制装置来进行,其具有:
区间估算步骤,根据基于多次脉冲通电的动子的移动方向,来估算在对0°至360°的磁极位置进行分割而得到的多个区间的哪一区间中包含所述线性电动机的当前的磁极位置;
磁极位置锁定步骤,使估算磁极位置从在所述区间估算步骤中估算出的区间的最小值或最大值的任意一方朝向另一方以给定的第1变化量进行变化的同时进行脉冲通电,并基于进行了脉冲通电时的所述动子的运动来使估算磁极位置接近于所述当前的磁极位置;以及
磁极位置检测步骤,使在所述磁极位置锁定步骤中执行接近后的估算磁极位置以比所述第1变化量小的第2变化量进行变化的同时进行直流励磁,每次使估算磁极位置变化时都获取所述动子的移动量,在获取到的移动量与所述第2变化量所对应的移动量一致的情况下,判定为估算磁极位置与所述当前的磁极位置一致。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI697199B (zh) * 2018-02-01 2020-06-21 日商日立產機系統股份有限公司 磁極位置推定方法及控制裝置

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6191086B2 (ja) * 2015-08-04 2017-09-06 Thk株式会社 リニアアクチュエータの制御装置及び制御方法
WO2020031937A1 (ja) * 2018-08-08 2020-02-13 日本電産株式会社 位置推定方法、モータ制御装置およびモータシステム
JP6739683B1 (ja) * 2019-06-06 2020-08-12 三菱電機株式会社 モータ制御装置
KR20220115936A (ko) * 2019-12-27 2022-08-19 파나소닉 아이피 매니지먼트 가부시키가이샤 리니어 모터 시스템
CN112204560B (zh) 2020-05-07 2024-04-26 株式会社Jsol 计算机程序、模拟方法和模拟装置
JP7514136B2 (ja) * 2020-07-30 2024-07-10 キヤノン株式会社 搬送装置、制御装置及び制御方法
CN115459663A (zh) 2021-05-20 2022-12-09 台达电子工业股份有限公司 马达控制方法
TWI760228B (zh) * 2021-05-20 2022-04-01 台達電子工業股份有限公司 馬達控制方法
JP2023028748A (ja) 2021-08-20 2023-03-03 オムロン株式会社 搬送システム、及び保持装置

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0515179A (ja) * 1991-07-03 1993-01-22 Shinko Electric Co Ltd 同期電動機の起動方法
JP2001078487A (ja) * 1999-09-07 2001-03-23 Fanuc Ltd 同期電動機のロータ磁極位置検出方法
JP2005151752A (ja) * 2003-11-18 2005-06-09 Fanuc Ltd 磁極位置検出装置
WO2007114058A1 (ja) * 2006-03-31 2007-10-11 Thk Co., Ltd. 永久磁石同期モータの磁極位置検出方法
CN101635499A (zh) * 2008-07-25 2010-01-27 日立汽车系统株式会社 圆筒型线性电动机及使用其的电磁悬架及电动动力转向装置
JP2013115878A (ja) * 2011-11-25 2013-06-10 Thk Co Ltd リニアモータ制御装置、及び制御方法

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3805336B2 (ja) 2003-10-22 2006-08-02 ファナック株式会社 磁極位置検出装置及び方法
JP4263582B2 (ja) 2003-11-17 2009-05-13 本田技研工業株式会社 ブラシレスモータ制御装置
US7872438B2 (en) 2005-09-26 2011-01-18 Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki Initial pole position estimating apparatus and method for AC synchronous motor
JP5206619B2 (ja) 2009-08-04 2013-06-12 株式会社デンソー ブラシレス三相直流モータの駆動方法及び駆動制御装置

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0515179A (ja) * 1991-07-03 1993-01-22 Shinko Electric Co Ltd 同期電動機の起動方法
JP2001078487A (ja) * 1999-09-07 2001-03-23 Fanuc Ltd 同期電動機のロータ磁極位置検出方法
JP2005151752A (ja) * 2003-11-18 2005-06-09 Fanuc Ltd 磁極位置検出装置
WO2007114058A1 (ja) * 2006-03-31 2007-10-11 Thk Co., Ltd. 永久磁石同期モータの磁極位置検出方法
CN101635499A (zh) * 2008-07-25 2010-01-27 日立汽车系统株式会社 圆筒型线性电动机及使用其的电磁悬架及电动动力转向装置
JP2013115878A (ja) * 2011-11-25 2013-06-10 Thk Co Ltd リニアモータ制御装置、及び制御方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI697199B (zh) * 2018-02-01 2020-06-21 日商日立產機系統股份有限公司 磁極位置推定方法及控制裝置

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Publication number Publication date
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