JP2010057303A - モータ制御方法、モータ制御装置およびブラシレスモータ制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】上述した高性能高価な装置を用いず、また、上述した修正作業を要することなく、センサの取付上の誤差に対して最適な補正を可能として、モータの高効率な回転制御可能とする。
【解決手段】モータ制御に用いるセンサの検出誤差を補正する仮補正値を設定する第１ステップと、上記設定した仮補正値でモータ制御を補正する第２ステップと、仮補正値でのモータ制御値を求める第３ステップと、モータ制御値が最適となる仮補正値を、モータ制御の補正値とする第４ステップと、を含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、モータ制御方法、モータ制御装置およびブラシレスモータ制御装置に関するものである。

ブラシレスモータでは、磁界を電圧として出力する半導体磁気センサであるホール素子等によってロータの永久磁石（ロータマグネット）のＮＳ（磁極）の位置を検出し、これに応じて各相ステータコイルへの電流を切り換えて回転磁界をつくりだし、ロータを回転駆動するようにしている。ロータは回転軸と上記ロータマグネットから構成される。そして、上記ロータの駆動には、ステータコイルの巻線数によって２相駆動式、３相駆動式、５相駆動式などに分類されている。このようにブラシレスモータにおいては、ロータ位置に応じて各相ステータコイルへの電流を切り換える必要がある。そのためにはロータの位置が判る必要があり、ロータ位置を磁気的に検出する例えば上記磁気検出素子等がロータ位置検出センサとしてモータハウジング側に配置されている。このロータ位置検出センサは、ロータマグネットの外周に近接させて配置させてロータマグネットの回転角度を検出したり、あるいは、ロータマグネットとは別体のセンサマグネットを上記回転軸に取付け、このセンサマグネットの回転角度をロータ位置検出センサで検出するようにしたものとかがある。いずれにしても、ロータ位置検出センサにおけるロータマグネットまたはセンサマグネットの磁極に対する取付角度は、所定角度に取り付けられる。

そして、上記ロータ位置検出センサには取付誤差があり、その取付誤差をゼロと仮定してロータ位置検出を行って回転制御を行った場合には、ブラシレスモータの効率が著しく低下してしまうので、従来から、ブラシレスモータ製造工程ではロータ位置検出センサの取付誤差を無くすことが行われている。

しかしながら、従来からのそうした取付誤差を無くす方法では、作業工数が極めて多くかかり、また、特殊で高価な装置を製造工程に導入する必要がある、など多くの課題があった。

また、取付誤差を回路的に補正する技術も開発されているが、複雑な回路構成が必要となる、などの課題があった。
特開２００２−２７２１６３号公報

本発明においては、上記課題に鑑みてなされたものであり、センサには取付誤差があることを前提とし、その取付誤差を製造工程で積極的に解消するものではなく、取付誤差を修正しなくとも、すなわち、作業工程が簡略でかつ特殊な専用装置を用いる必要なく、実質的には取付誤差が無いのと等価な補正を可能とし、かつ、複雑な回路を要することなく、モータを高効率で回転制御できる補正を可能としたものである。

本発明にかかるモータ制御方法は、モータ制御に用いるセンサの検出誤差を補正するために仮補正値を設定する第１ステップと、上記設定した仮補正値でモータ制御を補正する第２ステップと、仮補正値でのモータ制御値を求める第３ステップと、モータ制御値が最適となる仮補正値を、モータ制御の補正値とする第４ステップと、を有することを特徴とするものである。

本発明の制御方法によれば、高価な装置や膨大な誤差修正作業を要することなく、センサの取付位置の誤差を最適補正値で補正してモータを高効率で回転御することができる。

以下、添付した図面を参照して、本発明の実施の形態に係るモータ制御方法を説明する。実施の形態ではモータとしてブラシレスモータに適用して説明する。図１は、実施の形態のモータ制御方法の実施に用いるモータ制御装置の構成を示す。

図中符号を説明すると、１は仮補正値変更装置、２は仮補正値記憶装置、３はモータ制御信号発生装置、４はブラシレスモータ、５はロータ位置検出センサ、６はモータ回転速度算出装置、７Ａは対データ記憶装置、８Ａは最高速度抽出装置、９は最適補正値記憶装置である。

ブラシレスモータ４は、図示を略するステータとロータとを主な構成要素とする。ステータには、３本のステータコイルＵ，Ｖ，Ｗが巻回されてコイルが形成されている。ステータコイルＵ，Ｖ，Ｗは、いわゆるデルタ結線やスター結線で接続されている。ロータは、モータ回転軸の周方向に沿って複数の磁極（Ｎ極及びＳ極）が配置される永久磁石から構成されている。このロータは、インナーロータ型であっても良いし、アウターロータ型であっても良い。

ロータ位置検出センサ５は、例えば、ホール素子と電子回路を備えるホールＩＣが用いられ、ロータの回転位置を検出可能な所定の位置、例えばステータ内周１２０度均等間隔で３つ配置されている。これらロータ位置検出センサ５から出力されるロータ位置情報（ロータ位置検出信号）は、周期的に信号レベルがハイレベルとローレベルとに切り替わり、これら３つの信号レベルの組み合わせでロータ位置を特定することができる。

モータ制御信号発生装置３からブラシレスモータ４のステータコイルにはモータ制御信号が供給される。ブラシレスモータ４では、そのステータコイルにモータ制御信号を供給されることで、ステータコイルにロータを回転させる向きの磁力を発生させ、かつ、この磁力を切り替え励磁させていくことでロータを回転させる。ロータが回転すると、ロータの磁極の変化に対応してロータ位置検出センサ５がロータ位置情報を出力する。このロータ位置情報は、モータ制御信号発生装置３に入力される。

モータ制御信号発生装置３は、ロータ位置情報に応じてモータ回転位相を把握し，そのモータ回転位相に応じてブラシレスモータ４の各ステータコイルへの通電を順次，切り換えていくようにモータ制御信号を発生する。

以上の構成において、本実施の形態の特徴を説明すると、モータ制御信号発生装置３には仮補正値記憶装置２から仮補正値が入力され、当該モータ制御信号発生装置３では、上記ロータ位置情報に対し上記仮補正値により補正処理を行って、モータ制御信号を生成し、このモータ制御信号によりブラシレスモータ４を駆動する。

上記仮補正値は、ロータ位置検出センサ５の取付位置の誤差によるロータ位置検出情報が有するロータ位置検出誤差量を補正するに際して仮り定めされた補正値であり、仮補正値変更装置１により変更することができ、変更された仮補正値は仮補正値記憶装置２に保存される。

そして、モータ回転速度算出装置６は、ロータ位置検出センサ５からのロータ位置情報からモータ制御値の１つであるモータ回転速度を算出し、その算出したモータ回転速度を対データ記憶装置７Ａに入力する。対データ記憶装置７Ａには、仮補正値記憶装置２から仮補正値が入力される。この場合、仮補正値変更装置１から仮補正値が変更され、各仮補正値が第１仮補正値、第２仮補正値、…、第ｎ仮補正値として仮補正値記憶装置２に保存される。そして、これら第１、第２、…、第ｎ仮補正値がモータ制御信号発生装置３に入力され、それに対応したモータ回転速度でブラシレスモータ４が回転するようになっている。したがって、それぞれに対応して、モータ回転速度算出装置６では第１、第２、…、第ｎモータ回転速度が算出され、その算出した第１、第２、…、第ｎモータ回転速度が対データ記憶装置７Ａに入力される。

一方、対データ記憶装置７Ａには、第１、第２、…、第ｎモータ回転速度に加えて、仮補正値記憶装置２からも、第１、第２、…、第ｎ仮補正値が入力される。対データ記憶装置７Ａは、これら仮補正値とモータ回転速度とを対で記憶する。すなわち、対データ記憶装置７Ａは、（第１仮補正値、第１モータ回転速度）を第１対データ、（第２仮補正値、第２モータ回転速度）を第２対データ、…、（第ｎ仮補正値、第ｎモータ回転速度）を第ｎ対データとして記憶する。

そして、最高速度抽出装置８Ａには、上記対データ記憶装置７Ａから第１対データ、第２対データ、…、第ｎ対データが入力される。最高速度抽出装置８Ａは、これら入力された複数の対データの中から、モータ回転速度が最高回転速度となる対データを抽出する。例えば、第１対データ、第２対データ、…、第ｎ対データのうち、第ｍ対データにおけるモータ回転速度が最高回転速度である場合、この第ｍ対データにおける仮補正値を抽出して、最適補正値記憶装置９に入力する。

最適補正値記憶装置９では、上記抽出された最高回転速度とされたモータ回転速度と対になる仮補正値を最適補正値として記憶する。

以上により、実施の形態では、仮補正値変更装置１により、仮補正値を第１、第２、…、第ｎ仮補正値、と変更して、仮補正値記憶装置２に保存する。仮補正値記憶装置２では、これら仮補正値を、順次、モータ制御信号発生装置３に入力する。モータ制御信号発生装置３では、これら各仮補正値でロータ位置検出センサ５からのロータ位置検出情報の補正を行い、この補正したロータ位置検出情報でモータ制御信号を発生して、ブラシレスモータ４を駆動する。そして、モータ回転速度算出装置６で各仮補正値ごとにモータ回転速度を算出する。

そして、仮補正値記憶装置２に保存している仮補正値と、これに対応するものでモータ回転速度算出装置６で算出したモータ回転速度とを、対データ記憶装置７Ａで、対にして記憶する。そして、これら複数の対データを最高速度抽出装置８Ａに入力させ、この最高速度抽出装置８Ａにより、複数の対データの中から、モータ回転速度が最高回転速度となる対データを抽出し、最適補正値記憶装置９では、抽出した対データにおける仮補正値を最適補正値として記憶する。

これにより、ロータ位置検出センサ５に取付誤差があっても、その取付誤差を最適補正値記憶装置９に記憶している最適補正値で相殺することにより、ブラシレスモータ４を高効率で回転駆動させることができるようになる。

図２を参照して本発明の他の実施の形態を説明する、図２において、図１と対応する部分には同一の符号を付している。図２に示す実施の形態では、対データ記憶装置７Ｂに対して、モータ制御値がモータ回転速度ではなく、ブラシレスモータ４から当該ブラシレスモータ４の消費電流値が入力されるようになっている。そして、対データ記憶装置７Ｂは、仮補正値記憶装置２からの第１、第２、…、第ｎ仮補正値に対して消費電流値を対で記憶する。すなわち、（第１仮補正値、第１消費電流値）を第１対データ、（第２仮補正値、第２消費電流値）を第２対データ、…、（第ｎ仮補正値、第ｎ消費電流値）を第ｎ対データとして記憶する。そして、この実施の形態では最高速度抽出装置８Ａに代えて、最低電流値抽出装置８Ｂを設け、上記対データ記憶装置７Ｂから入力される第１対データ、第２対データ、…、第ｎ対データのうち、モータ消費電流が最低消費電流となる対データを抽出する。例えば、第１対データ、第２対データ、…、第ｎ対データのうち、第ｍ´対データにおける消費電流値が最低消費電流値である場合、この第ｍ´対データにおける仮補正値を抽出して、最適補正値記憶装置９に入力する。最適補正値記憶装置９は、上記抽出された最低消費電流値と対になる仮補正値を最適補正値として記憶する。

この実施の形態でも、ロータ位置検出センサ５に取付誤差があっても、その取付誤差を最適補正値記憶装置９に記憶している最適補正値で相殺することにより、ブラシレスモータ４を高効率で回転駆動させることができるようになる。

上述した実施の形態においては、仮補正値変更装置１、仮補正値記憶装置２、モータ制御信号発生装置３、回転速度算出装置６、対データ記憶装置７Ａ，７Ｂ、最高速度抽出装置８Ａ、最低電流値抽出装置８Ｂ、最適補正値記憶装置９をマイクロコンピュータで構成し、上記各部の動作ないし作用をこのマイクロコンピュータに実装したソフト上で行うようにしてもよい。このソフトとしては、上記仮補正値を設定する第１ステップと、この仮補正値でモータ制御を補正する第２ステップと、仮補正値でのモータ制御値を求める第３ステップと、モータ制御値が最適となる仮補正値を、モータ制御の補正値とする第４ステップと、を実行するものである。

以上説明したように本実施の形態では、仮補正値を変更していき、これら複数の仮補正値の中からモータ制御値であるモータ回転速度や消費電流が最適となる仮補正値を選択して、その選択した仮補正値をモータ制御の補正値とするようにしたので、従来のように、高価な装置や膨大な誤差修正作業を要することなく、センサの取付位置の誤差を最適補正値で補正してモータを高効率で回転御することができる。

図１は、本発明の実施の形態のブラシレスモータ制御方法の実施に用いるブラシレスモータ制御装置の構成を示す図である。 図２は、本発明の他の実施の形態のブラシレスモータ制御方法の実施に用いるブラシレスモータ制御装置の構成を示す図である。

符号の説明

１は仮補正値変更装置、２は仮補正値記憶装置、３はモータ制御信号発生装置、４はブラシレスモータ、５はロータ位置検出センサ、６は回転速度算出装置、７Ａ，７Ｂは対データ記憶装置、８Ａは最高速度抽出装置、８Ｂは最低電流値抽出装置、９は最適補正値記憶装置

Claims (6)

1. モータ制御に用いるセンサの検出誤差を補正するために仮補正値を設定する第１ステップと、
   上記設定した仮補正値でモータ制御を補正する第２ステップと、
   仮補正値でのモータ制御値を求める第３ステップと、
   モータ制御値が最適となる仮補正値を、モータ制御の補正値とする第４ステップと、
   を含むモータ制御方法。
2. 上記モータ制御値が、モータ回転速度であり、上記最適制御はモータが最高回転となる制御である、請求項１に記載の方法。
3. 上記モータ制御値が、モータ消費電流であり、上記最適制御は上記モータ消費電流が最低電流値となる制御である、請求項１に記載の方法。
4. 上記モータがブラシレスモータであり、上記センサがロータ位置検出センサである、請求項１ないし３のいずれかに記載の方法。
5. 上記請求項１に記載の各ステップを実行するソフトを実装したマイクロコンピュータを有するモータ制御装置。
6. ロータ位置検出センサの検出誤差を補正するために仮補正値を設定する第１の手段と、
   上記設定した仮補正値を保存する第２の手段と、
   上記保存している仮補正値と、仮補正値でロータ位置検出センサの検出誤差を補正して当該ブラシレスモータを回転制御したときのモータ制御値とを対で記憶する第３の手段と、
   上記仮補正値と上記モータ制御値との複数の対のうち、ブラシレスモータが最適制御となるモータ制御値と対になる仮補正値を最適補正値として記憶する第４の手段と、
   を備え、
   上記記憶している最適補正値でロータ位置検出センサの検出誤差を補正してブラシレスモータを回転制御する、ブラシレスモータ制御装置。

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