JP2000295886A - モータの速度制御装置 - Google Patents
モータの速度制御装置Info
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- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 7
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 abstract description 7
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 17
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- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
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- Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 磁極位置センサにより検出した回転子の回転
位置に基づき速度制御を行うモータの速度制御装置にお
いて、同期モータとして回転速度をオープンループ制御
している状態での脱調を確実に防止すること。 【解決手段】 三相ブラスレスモータ１の速度制御装置
１０Ａの電流指令作成部（２）３２Ａでは、回転速度指
令ω* から演算した回転磁界角θａと、磁極位置センサ
出力ＰＳから求めた回転子の磁気軸位置との差（トルク
角）がπ／２を越えた場合には、この差がπ／２未満と
なるように回転磁界角θａを補正し、補正後の回転磁界
角θａに基づき電流指令Ｉ２* を生成する。この結果、
トルク角を脱調が発生しないπ／２未満に保持すること
ができる。よって、負荷トルクが増加した場合等におい
ても脱調を防止できる。
位置に基づき速度制御を行うモータの速度制御装置にお
いて、同期モータとして回転速度をオープンループ制御
している状態での脱調を確実に防止すること。 【解決手段】 三相ブラスレスモータ１の速度制御装置
１０Ａの電流指令作成部（２）３２Ａでは、回転速度指
令ω* から演算した回転磁界角θａと、磁極位置センサ
出力ＰＳから求めた回転子の磁気軸位置との差（トルク
角）がπ／２を越えた場合には、この差がπ／２未満と
なるように回転磁界角θａを補正し、補正後の回転磁界
角θａに基づき電流指令Ｉ２* を生成する。この結果、
トルク角を脱調が発生しないπ／２未満に保持すること
ができる。よって、負荷トルクが増加した場合等におい
ても脱調を防止できる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、歯科治療用切削機
等の駆動モータとして使用されるような小型で効率の良
いＰＭ（永久磁石界磁）型ブラシレスモータ（ＢＬモー
タ）等に用いるのに適した低速回転時の脱調防止機能を
備えたモータの速度制御装置に関するものである。
等の駆動モータとして使用されるような小型で効率の良
いＰＭ（永久磁石界磁）型ブラシレスモータ（ＢＬモー
タ）等に用いるのに適した低速回転時の脱調防止機能を
備えたモータの速度制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】歯科治療用切削機などの治療器具は、歯
科医師や歯科技工士が手に持って作業する必要があるの
で、小型で軽量であることが要求される。従って、この
ような器具に組み込まれる駆動モータも小型で軽量であ
ることが必要である。これに加えて、歯科治療用切削機
の駆動モータは、低速回転（数回転／分）から高速回転
（数万回転／分）までの広範囲な速度制御が要求され
る。このために、このような用途に用いる駆動モータと
しては、一般に、小型で効率の良いＰＭ（永久磁石界
磁）型ブラシレスモータが用いられている。
科医師や歯科技工士が手に持って作業する必要があるの
で、小型で軽量であることが要求される。従って、この
ような器具に組み込まれる駆動モータも小型で軽量であ
ることが必要である。これに加えて、歯科治療用切削機
の駆動モータは、低速回転（数回転／分）から高速回転
（数万回転／分）までの広範囲な速度制御が要求され
る。このために、このような用途に用いる駆動モータと
しては、一般に、小型で効率の良いＰＭ（永久磁石界
磁）型ブラシレスモータが用いられている。
【０００３】ここで、駆動モータの速度制御を精度良く
行うために、一般に、高分解能のロータリエンコーダが
モータ出力軸に取り付けられる。しかしながら、歯科治
療用切削機等の駆動モータは小型・軽量化が要求されて
いるので、分解能の高いエンコーダを組み込めない場合
がある。そこで、モータの回転子の回転位置を検出する
ための位置センサとして磁極位置センサが用いられてい
る。
行うために、一般に、高分解能のロータリエンコーダが
モータ出力軸に取り付けられる。しかしながら、歯科治
療用切削機等の駆動モータは小型・軽量化が要求されて
いるので、分解能の高いエンコーダを組み込めない場合
がある。そこで、モータの回転子の回転位置を検出する
ための位置センサとして磁極位置センサが用いられてい
る。
【０００４】磁極位置センサは、ホール素子等の磁電変
換素子と、界磁磁石と同一の極対数の磁石とから構成さ
れる。従って、位置分解能は （極対数）×６［パルス／１回転］ と低いので、低速回転状態では滑らかな回転状態を得る
ことができない。
換素子と、界磁磁石と同一の極対数の磁石とから構成さ
れる。従って、位置分解能は （極対数）×６［パルス／１回転］ と低いので、低速回転状態では滑らかな回転状態を得る
ことができない。
【０００５】そこで、従来においては、速度制御のモー
ドを以下の如く切り換える方式が採用されている。すな
わち、低回転速度モードでは同期モータとしてのオープ
ンループ速度制御を実行し、中高速回転速度モードでは
回転速度指令と磁極位置センサの検出信号とに基づくフ
ィードバック速度制御を実行している。
ドを以下の如く切り換える方式が採用されている。すな
わち、低回転速度モードでは同期モータとしてのオープ
ンループ速度制御を実行し、中高速回転速度モードでは
回転速度指令と磁極位置センサの検出信号とに基づくフ
ィードバック速度制御を実行している。
【０００６】図３は、このような２種類のモードで速度
制御を行う従来の三相のＰＭ型ブラシレスモータの速度
制御装置を示す概略機能ブロック図であり、図４はその
各部位の出力信号の波形図である。制御対象のブラシレ
スモータ（ＢＬモータ）１のロータ回転角位置は磁極位
置センサ（ポールセンサ）２によって検出される。ま
た、ブラシレスモータ１の駆動コイルに供給される線電
流ｉｕ、ｉｖが電流センサ３、４によってそれぞれ検出
される。
制御を行う従来の三相のＰＭ型ブラシレスモータの速度
制御装置を示す概略機能ブロック図であり、図４はその
各部位の出力信号の波形図である。制御対象のブラシレ
スモータ（ＢＬモータ）１のロータ回転角位置は磁極位
置センサ（ポールセンサ）２によって検出される。ま
た、ブラシレスモータ１の駆動コイルに供給される線電
流ｉｕ、ｉｖが電流センサ３、４によってそれぞれ検出
される。
【０００７】速度制御装置１０は、中高速回転状態にお
いて、回転速度指令ω* と磁気位置センサの出力ＰＳ
（Ｐｕ、Ｐｖ、Ｐｗ）（図４参照）に基づきフィードバ
ック速度制御を実行する第１の制御部２０と、低回転速
度状態において、同期モータと同様なオープンループ速
度制御を実行する第２の制御部３０とを備えている。第
１の制御部２０から得られる第１の電流指令Ｉ１* （Ｉ
１ｕ* 、Ｉ１ｖ* 、Ｉ１ｗ* ）（図４参照）および第２
の制御部３０から得られる第２の電流指令Ｉ２*は、電
流指令選択部４０に供給される。電流指令選択部４０に
は、モード切り換え信号４１が供給され、この信号４１
に基づき、第１および第２の電流指令の何れか一方が選
択されて、電流指令Ｉ* として電流制御部５０に出力さ
れる。
いて、回転速度指令ω* と磁気位置センサの出力ＰＳ
（Ｐｕ、Ｐｖ、Ｐｗ）（図４参照）に基づきフィードバ
ック速度制御を実行する第１の制御部２０と、低回転速
度状態において、同期モータと同様なオープンループ速
度制御を実行する第２の制御部３０とを備えている。第
１の制御部２０から得られる第１の電流指令Ｉ１* （Ｉ
１ｕ* 、Ｉ１ｖ* 、Ｉ１ｗ* ）（図４参照）および第２
の制御部３０から得られる第２の電流指令Ｉ２*は、電
流指令選択部４０に供給される。電流指令選択部４０に
は、モード切り換え信号４１が供給され、この信号４１
に基づき、第１および第２の電流指令の何れか一方が選
択されて、電流指令Ｉ* として電流制御部５０に出力さ
れる。
【０００８】電流制御部５０は、電流偏差Ｉｅ＝（Ｉ*
−Ｉ）より次式（１）で電圧指令Ｖ* を算出する。
−Ｉ）より次式（１）で電圧指令Ｖ* を算出する。
【０００９】
【数１】
【００１０】算出された電圧指令Ｖ* は電力増幅部６０
に供給される。この電圧増幅部６０は、線形増幅器また
はＰＷＭインバータで構成され、電圧指令Ｖ* に比例し
た３相の電圧を出力し、モータ本体１００の三相の駆動
コイルに対して各相の電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗを供給す
る。
に供給される。この電圧増幅部６０は、線形増幅器また
はＰＷＭインバータで構成され、電圧指令Ｖ* に比例し
た３相の電圧を出力し、モータ本体１００の三相の駆動
コイルに対して各相の電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗを供給す
る。
【００１１】上記の第１の制御部２０は、速度検出部２
１、速度制御部２２および電流指令作成部（１）２３を
備えている。磁極位置センサ２の出力ＰＳ（Ｐｕ、Ｐ
ｖ、Ｐｗ）が供給される速度検出部２１では、単位時間
内のセンサ出力ＰＳのエッジ数を検出することにより、
回転子の実際の回転速度情報ω’が演算される。この回
転速度情報ω’は速度制御部２２に供給される。速度制
御部２２には回転速度指令ω＊が入力されており、当該
速度制御部２２では、速度偏差（ω* −ω’）を算出
し、速度偏差にＰＩ制御則を適用し第１の電流振幅指令
Ｉａｌ* を演算する。
１、速度制御部２２および電流指令作成部（１）２３を
備えている。磁極位置センサ２の出力ＰＳ（Ｐｕ、Ｐ
ｖ、Ｐｗ）が供給される速度検出部２１では、単位時間
内のセンサ出力ＰＳのエッジ数を検出することにより、
回転子の実際の回転速度情報ω’が演算される。この回
転速度情報ω’は速度制御部２２に供給される。速度制
御部２２には回転速度指令ω＊が入力されており、当該
速度制御部２２では、速度偏差（ω* −ω’）を算出
し、速度偏差にＰＩ制御則を適用し第１の電流振幅指令
Ｉａｌ* を演算する。
【００１２】第１の電流振幅指令Ｉａ１* は電流指令作
成部（１）２３に供給され、当該電流指令作成部（１）
２３においては、第１の電流振幅指令Ｉａｌ* とセンサ
出力ＰＳを用いて、矩形波状の第１の電流指令Ｉｌ* を
演算する。電流指令Ｉ１＊は上述したように電流指令選
択部４０に供給される。
成部（１）２３に供給され、当該電流指令作成部（１）
２３においては、第１の電流振幅指令Ｉａｌ* とセンサ
出力ＰＳを用いて、矩形波状の第１の電流指令Ｉｌ* を
演算する。電流指令Ｉ１＊は上述したように電流指令選
択部４０に供給される。
【００１３】一方、第２の制御部３０は、回転磁界角演
算部３１と電流指令作成部（２）３２を備えている。回
転磁界角演算部３１では、回転速度指令ω* を積算する
ことにより、ロータ１回転毎の回転磁界角θａを演算し
ており（図４参照）、この回転磁界角θａは電流指令作
成部（２）３２に供給される。電流指令作成部（２）３
２には、第２の電流指令Ｉａ２* （一定値）が供給され
ており、回転磁界角θａと第２の電流振幅指令（一定
値）Ｉａ２* とから、次式（２）で第２の電流指令Ｉ２
* を算出する。
算部３１と電流指令作成部（２）３２を備えている。回
転磁界角演算部３１では、回転速度指令ω* を積算する
ことにより、ロータ１回転毎の回転磁界角θａを演算し
ており（図４参照）、この回転磁界角θａは電流指令作
成部（２）３２に供給される。電流指令作成部（２）３
２には、第２の電流指令Ｉａ２* （一定値）が供給され
ており、回転磁界角θａと第２の電流振幅指令（一定
値）Ｉａ２* とから、次式（２）で第２の電流指令Ｉ２
* を算出する。
【００１４】
【数２】
【００１５】同期モータとして駆動制御される低回転速
度モードでは、フィードバック電流制御が行われている
ので、ｉ≒Ｉ２* となる。
度モードでは、フィードバック電流制御が行われている
ので、ｉ≒Ｉ２* となる。
【００１６】従って、モータ発生トルクτは式（３）に
より規定される。
より規定される。
【００１７】 τ＝（３／２）・Φｆ・Ｉａ２* ・cos Ψ （３） 但し、Ψ：トルク角（θ−θａ） Φｆ：各相の界磁磁束鎖交数の最大値 上記のようにモータは同期モータの特性を有しているの
で、トルク角は負荷トルクτｌに応じて変化し、定常状
態ではτがτｌに等しい値となる。回転子は回転磁界の
回転速度に等しい回転速度で回転する。
で、トルク角は負荷トルクτｌに応じて変化し、定常状
態ではτがτｌに等しい値となる。回転子は回転磁界の
回転速度に等しい回転速度で回転する。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】この構成のモータの速
度制御装置により制御されるモータが低回転速度モード
の状態において、 τｌ＋（ｄω／ｄｔ）・Ｊ＞（３／２）・Φｆ・Ｉａ２* （４） Ｊ：回転子の慣性モーメント となると、｜Ψ｜＞π／２になるので、脱調状態に陥る
ことになる。
度制御装置により制御されるモータが低回転速度モード
の状態において、 τｌ＋（ｄω／ｄｔ）・Ｊ＞（３／２）・Φｆ・Ｉａ２* （４） Ｊ：回転子の慣性モーメント となると、｜Ψ｜＞π／２になるので、脱調状態に陥る
ことになる。
【００１９】例えば治療又は義歯の加工のための切削作
業中に、歯科治療用切削機の切削刃を歯又は義歯に強く
押し付けて負荷トルクが増加した場合等には、このよう
な脱調状態に陥る。脱調して回転子が拘束状態になる
と、発生トルクは、 τ＝３／２×Φｆ×Ｉａ２* ×cos （ωａ×ｔ） （５） ωａ＝ｄθａ／ｄｔ となって交番状に変化する。従って、切削作業中の歯又
は義歯に傷をつける可能性がある。
業中に、歯科治療用切削機の切削刃を歯又は義歯に強く
押し付けて負荷トルクが増加した場合等には、このよう
な脱調状態に陥る。脱調して回転子が拘束状態になる
と、発生トルクは、 τ＝３／２×Φｆ×Ｉａ２* ×cos （ωａ×ｔ） （５） ωａ＝ｄθａ／ｄｔ となって交番状に変化する。従って、切削作業中の歯又
は義歯に傷をつける可能性がある。
【００２０】本発明の課題は、磁極位置センサにより検
出した回転子の回転位置に基づき速度制御を行うモータ
の速度制御装置において、同期モータとして回転速度を
オープンループ制御している状態での脱調を確実に防止
可能な機構を実現することにある。
出した回転子の回転位置に基づき速度制御を行うモータ
の速度制御装置において、同期モータとして回転速度を
オープンループ制御している状態での脱調を確実に防止
可能な機構を実現することにある。
【００２１】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明のモータの速度制御装置では、磁極位置セ
ンサの出力に基づき脱調が発生する状態に陥ったことを
検出し、このような状態に陥ったことが検出された場合
には、回転速度指令に基づき演算される回転磁界角を、
磁極位置センサによって検出される回転子の磁気軸に一
致する方向に、補正し、これによって、脱調を防止して
いる。
めに、本発明のモータの速度制御装置では、磁極位置セ
ンサの出力に基づき脱調が発生する状態に陥ったことを
検出し、このような状態に陥ったことが検出された場合
には、回転速度指令に基づき演算される回転磁界角を、
磁極位置センサによって検出される回転子の磁気軸に一
致する方向に、補正し、これによって、脱調を防止して
いる。
【００２２】すなわち、本発明は、永久磁石からなる回
転子の回転位置を検出する磁極位置センサと、回転速度
指令に基づき回転磁界角を演算する回転磁界角演算部と
を有し、回転速度制御を、前記回転磁界角に基づくオー
プンループ速度制御により行うモータの速度制御装置に
おいて、前記磁極位置センサの検出信号に基づき求めた
前記回転子の磁気軸の角度位置と前記回転磁界角の角度
差が予め定めた設定値を越えたか否かを検出する脱調検
出部と、この脱調検出部によって前記角度差が前記設定
値を越えたことが検出された場合には、前記角度差が少
なくとも前記設定値以下となるように前記回転磁界角を
補正する回転磁界角補正部とを有することを特徴として
いる。
転子の回転位置を検出する磁極位置センサと、回転速度
指令に基づき回転磁界角を演算する回転磁界角演算部と
を有し、回転速度制御を、前記回転磁界角に基づくオー
プンループ速度制御により行うモータの速度制御装置に
おいて、前記磁極位置センサの検出信号に基づき求めた
前記回転子の磁気軸の角度位置と前記回転磁界角の角度
差が予め定めた設定値を越えたか否かを検出する脱調検
出部と、この脱調検出部によって前記角度差が前記設定
値を越えたことが検出された場合には、前記角度差が少
なくとも前記設定値以下となるように前記回転磁界角を
補正する回転磁界角補正部とを有することを特徴として
いる。
【００２３】ここで、前記回転磁界角補正部では、前記
回転磁界角に対してπ未満の値を加算あるいは減算する
ことにより、当該回転磁界角を補正することができる。
回転磁界角に対してπ未満の値を加算あるいは減算する
ことにより、当該回転磁界角を補正することができる。
【００２４】また、歯科治療用切削機等の駆動モータの
制御装置として利用する場合には、上記の構成に加え
て、前記回転速度制御を、前記オープンループ速度制御
と、前記回転速度指令および前記磁極位置センサの検出
信号に基づくフィードバック速度制御のうちの何れか一
方の制御方式により選択的に行うように構成すればよ
い。
制御装置として利用する場合には、上記の構成に加え
て、前記回転速度制御を、前記オープンループ速度制御
と、前記回転速度指令および前記磁極位置センサの検出
信号に基づくフィードバック速度制御のうちの何れか一
方の制御方式により選択的に行うように構成すればよ
い。
【００２５】
【発明の実施の形態】以下に、図面を参照して、本発明
を適用した歯科治療用切削機の駆動モータとして用いる
のに適した三相ブラシレスモータの速度制御装置を説明
する。
を適用した歯科治療用切削機の駆動モータとして用いる
のに適した三相ブラシレスモータの速度制御装置を説明
する。
【００２６】図１は本例の三相ブラシレスモータの速度
制御装置の概略構成を示す機能ブロック図であり、図２
は低回転速度モードにおける速度制御装置の制御動作の
概略フローチャートである。図１から分かるように、速
度制御装置１０Ａの基本的な構成は図３に示す従来のも
のと同様であるので、対応する部位には同一の符号を付
して説明する。
制御装置の概略構成を示す機能ブロック図であり、図２
は低回転速度モードにおける速度制御装置の制御動作の
概略フローチャートである。図１から分かるように、速
度制御装置１０Ａの基本的な構成は図３に示す従来のも
のと同様であるので、対応する部位には同一の符号を付
して説明する。
【００２７】まず、図１を参照して説明すると、本例の
速度制御装置１０Ａにおいても、制御対象の三相ブラシ
レスモータ１のロータ回転角位置を磁極位置センサ２に
よって検出し、三相の駆動コイルのうちの２つの駆動コ
イルに供給される線電流ｉｕ、ｉｖを電流センサ３、４
によってそれぞれ検出している。また、中高速回転状態
において、回転速度指令ω* と磁気位置センサの出力Ｐ
Ｓ（Ｐｕ、Ｐｖ、Ｐｗ）に基づきフィードバック速度制
御を実行する第１の制御部２０と、低回転速度状態にお
いて、同期モータと同様なオープンループ速度制御を実
行する第２の制御部３０Ａとを備えている。
速度制御装置１０Ａにおいても、制御対象の三相ブラシ
レスモータ１のロータ回転角位置を磁極位置センサ２に
よって検出し、三相の駆動コイルのうちの２つの駆動コ
イルに供給される線電流ｉｕ、ｉｖを電流センサ３、４
によってそれぞれ検出している。また、中高速回転状態
において、回転速度指令ω* と磁気位置センサの出力Ｐ
Ｓ（Ｐｕ、Ｐｖ、Ｐｗ）に基づきフィードバック速度制
御を実行する第１の制御部２０と、低回転速度状態にお
いて、同期モータと同様なオープンループ速度制御を実
行する第２の制御部３０Ａとを備えている。
【００２８】第１の制御部２０から得られる第１の電流
指令Ｉ１* および第２の制御部３０から得られる第２の
電流指令Ｉ２* は電流指令選択部４０に供給され、電流
指令選択部４０は、モード切り換え信号４１に応じて、
中高速回転モードの場合には第１の電流指令を速度制御
用の電流指令Ｉ* として後段側に出力し、低速回転モー
ドの場合には第２の電流指令を電流指令Ｉ* として後段
側に出力する。
指令Ｉ１* および第２の制御部３０から得られる第２の
電流指令Ｉ２* は電流指令選択部４０に供給され、電流
指令選択部４０は、モード切り換え信号４１に応じて、
中高速回転モードの場合には第１の電流指令を速度制御
用の電流指令Ｉ* として後段側に出力し、低速回転モー
ドの場合には第２の電流指令を電流指令Ｉ* として後段
側に出力する。
【００２９】電流制御部５０は、（１）式によって電流
偏差Ｉｅ＝（Ｉ* −Ｉ）から電圧指令Ｖ* を算出し、算
出された電圧指令Ｖ* は電力増幅部６０に供給される。
電圧増幅部６０は電圧指令Ｖ* に比例した３相の電圧を
出力し、モータ本体１００の三相の駆動コイルに対して
各相の電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗを供給する。
偏差Ｉｅ＝（Ｉ* −Ｉ）から電圧指令Ｖ* を算出し、算
出された電圧指令Ｖ* は電力増幅部６０に供給される。
電圧増幅部６０は電圧指令Ｖ* に比例した３相の電圧を
出力し、モータ本体１００の三相の駆動コイルに対して
各相の電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗを供給する。
【００３０】ここで、第１の制御部２０は図３に示す構
成と同一であり、速度検出部２１、速度制御部２２およ
び電流指令作成部（１）２３を備えている。しかるに、
第２の制御部３０Ａは従来構成の第２の制御部３０によ
り実現される機能に加えて、以下に述べるような脱調防
止機能が備わっている。
成と同一であり、速度検出部２１、速度制御部２２およ
び電流指令作成部（１）２３を備えている。しかるに、
第２の制御部３０Ａは従来構成の第２の制御部３０によ
り実現される機能に加えて、以下に述べるような脱調防
止機能が備わっている。
【００３１】図２も参照して詳細に説明すると、第２の
制御部３０Ａは、回転磁界角演算部３１と電流指令作成
部（２）３２を備えている。基本的には、回転磁界角演
算部３１では、回転速度指令ω* を積算することによ
り、ロータ１回転毎の回転磁界角θａを演算しており、
この回転磁界角θａは電流指令作成部（２）３２Ａに供
給される。電流指令作成部（２）３２Ａには、第２の電
流指令Ｉａ２* （一定値）が供給されており、回転磁界
角θａと第２の電流振幅指令（一定値）Ｉａ２*とか
ら、前述した（２）式により、第２の電流指令Ｉ２* を
算出する（図２のステップＳＴ４）。
制御部３０Ａは、回転磁界角演算部３１と電流指令作成
部（２）３２を備えている。基本的には、回転磁界角演
算部３１では、回転速度指令ω* を積算することによ
り、ロータ１回転毎の回転磁界角θａを演算しており、
この回転磁界角θａは電流指令作成部（２）３２Ａに供
給される。電流指令作成部（２）３２Ａには、第２の電
流指令Ｉａ２* （一定値）が供給されており、回転磁界
角θａと第２の電流振幅指令（一定値）Ｉａ２*とか
ら、前述した（２）式により、第２の電流指令Ｉ２* を
算出する（図２のステップＳＴ４）。
【００３２】ここで、治療又は義歯の加工のための切削
作業中に、歯科治療用切削機の切削刃を歯又は義歯に強
く押し付けると、負荷トルクが増加して脱調状態に陥
り、回転子が拘束状態になる。この結果、発生トルクが
交番状に変化するので、切削作業中の歯又は義歯に傷を
つける危険性がある。
作業中に、歯科治療用切削機の切削刃を歯又は義歯に強
く押し付けると、負荷トルクが増加して脱調状態に陥
り、回転子が拘束状態になる。この結果、発生トルクが
交番状に変化するので、切削作業中の歯又は義歯に傷を
つける危険性がある。
【００３３】しかしながら、本例の第２の制御部３０Ａ
では、次のように動作して、モータが脱調状態に陥るこ
とを回避している。まず、電流指令作成部（２）３２Ａ
には磁極位置センサ出力ＰＳ（Ｐｕ、Ｐｖ、Ｐｗ）が入
力されている。電流指令作成部（２）３２Ａでは、回転
磁界角θａと第２の電流振幅指令Ｉａ２* （一定値）か
ら、（２）式で第２の電流指令Ｉ２* を算出する。これ
と同時に磁極位置センサ出力ＰＳと回転磁界角θａを用
いて脱調が発生したか否かを検出する（図２のステップ
ＳＴ１、ＳＴ２）。
では、次のように動作して、モータが脱調状態に陥るこ
とを回避している。まず、電流指令作成部（２）３２Ａ
には磁極位置センサ出力ＰＳ（Ｐｕ、Ｐｖ、Ｐｗ）が入
力されている。電流指令作成部（２）３２Ａでは、回転
磁界角θａと第２の電流振幅指令Ｉａ２* （一定値）か
ら、（２）式で第２の電流指令Ｉ２* を算出する。これ
と同時に磁極位置センサ出力ＰＳと回転磁界角θａを用
いて脱調が発生したか否かを検出する（図２のステップ
ＳＴ１、ＳＴ２）。
【００３４】本例では、回転磁界角演算部３１によって
演算された回転磁界角θａと、磁極位置センサ２の出力
ＰＳに基づき算出した回転子の磁気軸の位置θｅｓｔと
の差、すなわち、推定トルク角Ψｅｓｔが脱調が発生す
るπ／２を越えた場合に、脱調が発生したと判別してい
る。
演算された回転磁界角θａと、磁極位置センサ２の出力
ＰＳに基づき算出した回転子の磁気軸の位置θｅｓｔと
の差、すなわち、推定トルク角Ψｅｓｔが脱調が発生す
るπ／２を越えた場合に、脱調が発生したと判別してい
る。
【００３５】 Ψｅｓｔ＝θｅｓｔ−θａ （６） ｜Ψｅｓｔ｜＞π／２ ：脱調 ｜Ψｅｓｔ｜≦π／２ ：正常 本例においては、推定角度θｅｓｔは、表１に示すよう
に、磁極位置センサ出力ＰＳに対してπ／３毎に変化す
る値が割り当てられている。
に、磁極位置センサ出力ＰＳに対してπ／３毎に変化す
る値が割り当てられている。
【００３６】
【表１】
【００３７】電流指令作成部（２）３２Ａでは、脱調が
検出されなかった場合には、（２）式により、第２の電
流指令Ｉ２* を算出して出力する（図２のステップＳＴ
４）。しかるに、上記のようにして脱調が検出された場
合には、当該電流指令作成部（２）３２Ａに組み込まれ
ている回転磁界角補正部３３において、次式で示すよう
な回転磁界角の補償動作を実行する（図２のステップＳ
Ｔ３）。
検出されなかった場合には、（２）式により、第２の電
流指令Ｉ２* を算出して出力する（図２のステップＳＴ
４）。しかるに、上記のようにして脱調が検出された場
合には、当該電流指令作成部（２）３２Ａに組み込まれ
ている回転磁界角補正部３３において、次式で示すよう
な回転磁界角の補償動作を実行する（図２のステップＳ
Ｔ３）。
【００３８】 Ψｅｓｔ＞０：θａ−θｃｍｐ→θａ （７） Ψｅｓｔ＜０：θａ＋θｃｍｐ→θａ これらの式において、θｃｍｐは角度補正量であり、本
例ではπ／３を採用している。
例ではπ／３を採用している。
【００３９】かかる補償動作によって回転磁界角演算部
３１によって演算された回転磁界角θａが補正され、こ
の結果、推定トルク角Ψｅｓｔ＝π／３となる。即ちト
ルク角Ψ≒π／３になり脱調が回避される。なお、角度
補正量θｃｍｐは０＜θｃｍｐ＜πの範囲内の値とする
ことができる。
３１によって演算された回転磁界角θａが補正され、こ
の結果、推定トルク角Ψｅｓｔ＝π／３となる。即ちト
ルク角Ψ≒π／３になり脱調が回避される。なお、角度
補正量θｃｍｐは０＜θｃｍｐ＜πの範囲内の値とする
ことができる。
【００４０】このようにして補正された後の回転磁界角
θａを用いて、（２）式により第２の電流指令Ｉ２＊が
生成され（図２のステップＳＴ４）、電流指令選択部４
０を経由して、電流制御部５０に供給される。電流制御
部５０では、電流指令Ｉ２*に基づき、（１）式により
電圧指令Ｖ* を生成して出力する（図２のステップＳＴ
５）。以上のようにして、低回転速度モードにおける脱
調が確実に防止されることになる。
θａを用いて、（２）式により第２の電流指令Ｉ２＊が
生成され（図２のステップＳＴ４）、電流指令選択部４
０を経由して、電流制御部５０に供給される。電流制御
部５０では、電流指令Ｉ２*に基づき、（１）式により
電圧指令Ｖ* を生成して出力する（図２のステップＳＴ
５）。以上のようにして、低回転速度モードにおける脱
調が確実に防止されることになる。
【００４１】（その他の実施の形態）なお、脱調を回避
する方法としては、「ブラシレスＤＣサーボモータのホ
ール素子による正弦波／方形波駆動を用いた速度制御
法」（電気学会研究会ＲＭ−９７−１８）に開示されて
いるように、トルク角（本例の（６）式に相当する値）
を検出し、トルク角に応じて電流、或いは印可電圧の振
幅を変化させるものが知られている。トルク角に応じて
電流、或いは印可電圧の振幅を大きくするよう制御して
も、電圧、電流は有限であるため、モータが脱調するお
それを完全に回避できない。このために、この方法で
は、モータ回転が拘束された状態で交番トルクが発生す
るという問題点を解消できない。
する方法としては、「ブラシレスＤＣサーボモータのホ
ール素子による正弦波／方形波駆動を用いた速度制御
法」（電気学会研究会ＲＭ−９７−１８）に開示されて
いるように、トルク角（本例の（６）式に相当する値）
を検出し、トルク角に応じて電流、或いは印可電圧の振
幅を変化させるものが知られている。トルク角に応じて
電流、或いは印可電圧の振幅を大きくするよう制御して
も、電圧、電流は有限であるため、モータが脱調するお
それを完全に回避できない。このために、この方法で
は、モータ回転が拘束された状態で交番トルクが発生す
るという問題点を解消できない。
【００４２】しかしながら、本発明を当該方法と併用す
ることにより、このようなモータ拘束状態における交番
トルクの発生を防止できる。
ることにより、このようなモータ拘束状態における交番
トルクの発生を防止できる。
【００４３】次に、上記の本発明の実施例では電流制御
により回転速度を制御しているが、低速であれば印加電
圧と電流の位相差は僅かであるため、電流制御部、電流
センサを省いてＶ* ＝Ｉ* として印加電圧制御方式によ
りモータ回転速度を制御するようにしてもよいことは勿
論である。
により回転速度を制御しているが、低速であれば印加電
圧と電流の位相差は僅かであるため、電流制御部、電流
センサを省いてＶ* ＝Ｉ* として印加電圧制御方式によ
りモータ回転速度を制御するようにしてもよいことは勿
論である。
【００４４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のモータの
速度制御装置においては、磁極位置センサの出力を用い
てモータが脱調するおそれのある状態に陥ったことを検
出し、このような状態にモータが陥った場合には、脱調
が発生しない状態となるように、回転磁界角を補正する
ようにしている。
速度制御装置においては、磁極位置センサの出力を用い
てモータが脱調するおそれのある状態に陥ったことを検
出し、このような状態にモータが陥った場合には、脱調
が発生しない状態となるように、回転磁界角を補正する
ようにしている。
【００４５】したがって、本発明によれば、同期モータ
としてオープンループ制御により速度制御が行われる状
態において負荷トルクが増加しても、脱調を確実に防止
でき、不所望な交番トルクの発生を回避できる。
としてオープンループ制御により速度制御が行われる状
態において負荷トルクが増加しても、脱調を確実に防止
でき、不所望な交番トルクの発生を回避できる。
【００４６】よって、本発明のモータの速度制御装置を
歯科治療用切削機の駆動モータに適用した場合には、切
削機の切削刃を歯又は義歯に強く押し付けることにより
負荷トルクが増加しても脱調せず交番トルクが発生しな
い。従って、切削作業中の歯又は義歯に意図しない傷を
つけてしまう危険性を回避できる。また、回転拘束状態
でも交番トルクが発生せずに略一定のトルクが発生する
ので、医師や歯科技工師が違和感を感じることがないと
いう利点もある。
歯科治療用切削機の駆動モータに適用した場合には、切
削機の切削刃を歯又は義歯に強く押し付けることにより
負荷トルクが増加しても脱調せず交番トルクが発生しな
い。従って、切削作業中の歯又は義歯に意図しない傷を
つけてしまう危険性を回避できる。また、回転拘束状態
でも交番トルクが発生せずに略一定のトルクが発生する
ので、医師や歯科技工師が違和感を感じることがないと
いう利点もある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用したモータの速度制御装置を示す
概略機能ブロック図である。
概略機能ブロック図である。
【図２】図１の速度制御装置の脱調防止動作を示す概略
フローチャートである。
フローチャートである。
【図３】従来のモータの速度制御装置を示す概略機能ブ
ロック図である。
ロック図である。
【図４】図３の装置における磁極位置センサ出力、第１
の電流指令および回転磁界角を示すタイミングチャート
である。
の電流指令および回転磁界角を示すタイミングチャート
である。
１ 三相ブラシレスモータ ２ 磁極位置センサ ３、４ 電流センサ １０Ａ モータの速度制御装置 ２０ 第１の制御部 ２１ 速度検出部 ２２ 速度制御部 ２３ 電流指令部（１） ３０Ａ 第２の制御部 ３１ 回転磁界角演算部 ３２Ａ 電流指令作成部（２） ３３ 回転磁界角補正部 ４０ 電流指令選択部 ５０ 電流制御部 ６０ 電力増幅部
Claims (3)
- 【請求項１】 永久磁石からなる回転子の回転位置を検
出する磁極位置センサと、回転速度指令に基づき回転磁
界角を演算する回転磁界角演算部とを有し、回転速度制
御を、前記回転磁界角に基づくオープンループ速度制御
により行うモータの速度制御装置において、 前記磁極位置センサの検出信号に基づき求めた前記回転
子の磁気軸の角度位置と前記回転磁界角の角度差が予め
定めた設定値を越えたか否かを検出する脱調検出部と、 この脱調検出部によって前記角度差が前記設定値を越え
たことが検出された場合には、前記角度差が少なくとも
前記設定値以下となるように前記回転磁界角を補正する
回転磁界角補正部とを有することを特徴とするモータの
速度制御装置。 - 【請求項２】 請求項１において、 前記回転磁界角補正部は、前記回転磁界角に対してπ未
満の値を加算あるいは減算することにより、当該回転磁
界角を補正することを特徴とするモータの速度制御装
置。 - 【請求項３】 請求項１または２において、 前記回転速度制御を、前記オープンループ速度制御と、
前記回転速度指令および前記磁極位置センサの検出信号
に基づくフィードバック速度制御のうちの何れか一方の
制御方式により選択的に行うことを特徴とするモータの
速度制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11098299A JP2000295886A (ja) | 1999-04-06 | 1999-04-06 | モータの速度制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11098299A JP2000295886A (ja) | 1999-04-06 | 1999-04-06 | モータの速度制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000295886A true JP2000295886A (ja) | 2000-10-20 |
Family
ID=14216051
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11098299A Withdrawn JP2000295886A (ja) | 1999-04-06 | 1999-04-06 | モータの速度制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000295886A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005184884A (ja) * | 2003-12-16 | 2005-07-07 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | ブラシレスｄｃモータの駆動装置 |
| JP2011501717A (ja) * | 2007-10-18 | 2011-01-13 | ルノー・エス・アー・エス | 動力をバイパスさせる動力ユニットを制御する方法及びシステム |
| JP2014236595A (ja) * | 2013-06-03 | 2014-12-15 | 三菱電機株式会社 | 電動機駆動装置 |
| WO2016194393A1 (ja) * | 2015-05-29 | 2016-12-08 | 株式会社日立産機システム | 電力変換装置および電力変換装置の制御方法 |
| CN110352556A (zh) * | 2017-03-03 | 2019-10-18 | 日本电产株式会社 | 马达控制方法、马达控制系统以及电动助力转向系统 |
| EP3331151B1 (en) * | 2015-07-27 | 2022-06-22 | Hitachi Industrial Equipment Systems Co., Ltd. | Power conversion device and power conversion device control method |
-
1999
- 1999-04-06 JP JP11098299A patent/JP2000295886A/ja not_active Withdrawn
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005184884A (ja) * | 2003-12-16 | 2005-07-07 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | ブラシレスｄｃモータの駆動装置 |
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| WO2016194393A1 (ja) * | 2015-05-29 | 2016-12-08 | 株式会社日立産機システム | 電力変換装置および電力変換装置の制御方法 |
| JP2016226135A (ja) * | 2015-05-29 | 2016-12-28 | 株式会社日立産機システム | 電力変換装置および電力変換装置の制御方法 |
| CN107408906A (zh) * | 2015-05-29 | 2017-11-28 | 株式会社日立产机系统 | 电力转换装置和电力转换装置的控制方法 |
| EP3331151B1 (en) * | 2015-07-27 | 2022-06-22 | Hitachi Industrial Equipment Systems Co., Ltd. | Power conversion device and power conversion device control method |
| CN110352556A (zh) * | 2017-03-03 | 2019-10-18 | 日本电产株式会社 | 马达控制方法、马达控制系统以及电动助力转向系统 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A761 | Written withdrawal of application |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761 Effective date: 20040720 |
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| A977 | Report on retrieval |
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