JP3332226B2 - Actuator device - Google Patents

Actuator device

Info

Publication number
JP3332226B2
JP3332226B2 JP2000038097A JP2000038097A JP3332226B2 JP 3332226 B2 JP3332226 B2 JP 3332226B2 JP 2000038097 A JP2000038097 A JP 2000038097A JP 2000038097 A JP2000038097 A JP 2000038097A JP 3332226 B2 JP3332226 B2 JP 3332226B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
rotor
rotation angle
phase
rotor shaft
rotation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP2000038097A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2000299970A (en
Inventor
眞二 石井
義博 黒木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
Priority to JP2000038097A priority Critical patent/JP3332226B2/en
Publication of JP2000299970A publication Critical patent/JP2000299970A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3332226B2 publication Critical patent/JP3332226B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明はアクチュエータ装置
に関し、例えばAC(Alternating Current )サーボモ
ータに適用して好適なものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an actuator device, and is suitably applied to, for example, an AC (Alternating Current) servomotor.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、ACサーボモータにおいては、回
転自在に枢支されたロータと、当該ロータを取り囲むよ
うに所定間隔で固定配設された複数のステータ鉄心及び
各ステータ鉄心にそれぞれ巻回された複数のコイルから
なるステータとがモータケース内部に一体に収納される
ことにより構成されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, in an AC servomotor, a rotatably supported rotor, a plurality of stator cores fixedly disposed at predetermined intervals so as to surround the rotor, and each stator core are wound around the rotor. And a stator comprising a plurality of coils are integrally housed inside the motor case.

【0003】またACサーボモータにおいては、通常、
モータケースの外部におけるロータの軸(以下、これを
ロータ軸と呼ぶ)の反回転トルク出力側にロータ軸の回
転位置を検出する回転位置センサが設けられている。
In an AC servomotor, usually,
A rotation position sensor for detecting a rotation position of the rotor shaft is provided on a non-rotation torque output side of a rotor shaft (hereinafter, referred to as a rotor shaft) outside the motor case.

【0004】そしてこのようなACサーボモータを用い
たアクチュエータシステムでは、ACサーボモータとは
別体にコントローラが設けられ、このコントローラにお
いてACサーボモータの回転位置センサから出力される
センサ信号を利用しながら所望回転出力を得るための各
種演算処理を実行し、当該演算結果に基づく駆動電流を
コントローラからACサーボモータに与えるようにして
当該ACサーボモータを回転制御するようになされてい
た。
In an actuator system using such an AC servomotor, a controller is provided separately from the AC servomotor, and the controller uses a sensor signal output from a rotation position sensor of the AC servomotor. Various arithmetic processes for obtaining a desired rotation output are executed, and the rotation of the AC servomotor is controlled by supplying a drive current based on the calculation result from the controller to the AC servomotor.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】ところがかかるアクチ
ュエータシステムでは、コントローラ及びACサーボモ
ータ間を接続するケーブルとして、回転駆動用(コイル
用)に3本、回転位置センサ用に4本から12本の合計7
本から15本の比較的太い線材を必要とし、しかもこの線
材として、ノイズ等の影響や機械的振動による断線対策
を考慮した特殊なケーブル仕様のものが必要となる問題
があった。
However, in such an actuator system, a total of three cables for rotation drive (for coils) and four to twelve cables for rotation position sensors are used as cables connecting the controller and the AC servomotor. 7
There is a problem that 15 to 15 relatively thick wires are required, and special wires having special cable specifications that take into account the effects of noise and the like and disconnection due to mechanical vibration are required.

【0006】またかかるアクチュエータシステムにおい
ては、このようなACサーボモータ及びコントローラ間
の配線に加えて、当該コントローラ及びさらに上位のコ
ントローラ間の交信用配線等が必要であり、このためシ
ステム全体としての配線が多いことから構成が煩雑で組
立性が悪い問題があった。
In such an actuator system, in addition to the wiring between the AC servomotor and the controller, a communication wiring between the controller and a higher-level controller is required. However, there is a problem in that the configuration is complicated and the assemblability is poor because of the large number of components.

【0007】さらにかかるアクチュエータシステムにお
いては、構造的にACサーボモータのロータ及び回転位
置センサが離れた位置に配置されるために、高精度かつ
高速に位置決めを行い得るようにするためにはACサー
ボモータのロータ軸を太くし、かつその結合部の構造材
としても機械的剛性の高いものが必要となるために、シ
ステム全体として重くかつ大きくなる問題があった。
Further, in such an actuator system, since the rotor of the AC servomotor and the rotational position sensor are structurally arranged at distant positions, an AC servomotor is required to perform high-precision and high-speed positioning. Since the rotor shaft of the motor is required to be thick and a structural member of the connecting portion is required to have high mechanical rigidity, there is a problem that the whole system becomes heavy and large.

【0008】さらにかかるアクチュエータシステムにお
いては、回転位置センサが大きく、重いために、高速な
位置決めを行い得るようにするためには、ACサーボモ
ータとして大きいものが必要となり、しかもその軸受け
として高剛性のものが必要となる問題があった。
Further, in such an actuator system, since the rotational position sensor is large and heavy, a large AC servomotor is required to perform high-speed positioning, and the bearing has a high rigidity. There was a problem that required something.

【0009】さらにかかるアクチュエータシステムにお
いては、ACサーボモータが駆動時に発熱するために当
該ACサーボモータに与える駆動電流の最大値が制限さ
れるが、実際上は最大の駆動電流値に対して安全率を含
んだ低い電流しかACサーボモータに与えることができ
ないために、出力トルクに制限を受ける問題があった。
Further, in such an actuator system, since the AC servomotor generates heat when driven, the maximum value of the drive current given to the AC servomotor is limited. However, there is a problem that the output torque is limited because only a low current including the above can be supplied to the AC servomotor.

【0010】本発明は以上の点を考慮してなされたもの
で、アクチュエータシステムの構成を簡易化させると共
に、性能を向上させながら容易に小型化させ得るアクチ
ュエータ装置を提案しようとするものである。
The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to propose an actuator device which can simplify the structure of an actuator system and can be easily reduced in size while improving performance.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
め本発明においては、ロータ及びステータがハウジング
によつて形成された一つの空間内に収納されたアクチユ
エータ装置において、ロータの回転角度を検出する回転
角度検出手段と、回転角度検出手段の検出結果に基づい
て駆動回路に与える電流指令値を決定する演算手段とを
上記空間内に設けるようにした。この結果このアクチユ
エータ装置では、外部との間の配線量を格段的に低減さ
せることができる。
According to the present invention, there is provided an actuator device in which a rotor and a stator are housed in a single space defined by a housing, and detects a rotation angle of the rotor. The rotation angle detection means and a calculation means for determining a current command value to be given to the drive circuit based on the detection result of the rotation angle detection means are provided in the space. As a result, in this actuator device, the amount of wiring between itself and the outside can be significantly reduced.

【0012】また本発明においては、ロータ及びステー
タがハウジングによつて形成された一つの空間内に収納
されたアクチユエータ装置において、ロータの回転角度
を検出する回転角度検出手段と、検出手段の検出結果に
基づいて駆動回路に与える電流指令値を決定する演算手
段とを上記空間内に設け、回転角度検出手段と演算手段
とを同一の基板上に搭載するようにした。この結果この
アクチユエータ装置では、外部との間の配線量を格段的
に低減させることができる。
Further, according to the present invention, in an actuator device in which a rotor and a stator are accommodated in one space formed by a housing, a rotation angle detecting means for detecting a rotation angle of the rotor, and a detection result of the detecting means. Computing means for determining a current command value to be given to the drive circuit based on the above is provided in the space, and the rotation angle detecting means and the computing means are mounted on the same substrate. As a result, in this actuator device, the amount of wiring between itself and the outside can be significantly reduced.

【0013】さらに本発明においては、ロータ及びステ
ータがハウジングによつて形成された一つの空間内に収
納されたアクチユエータ装置において、ステータに駆動
電流を供給する駆動回路と、ロータの回転角度を検出す
る回転角度検出手段と、ロータを構成する駆動用の永久
磁石の温度を検出する温度検出手段と、回転角度検出手
段と温度検出手段の検出結果に基づいて駆動回路に与え
る電流指令値を決定する演算手段とを上記空間内に設
け、回転角度検出手段、温度検出手段及び演算手段を同
一の基板上に搭載するようにした。この結果このアクチ
ユエータ装置では、外部との間の配線量を格段的に低減
させながら、演算手段が温度検出手段の検出結果に基づ
いて駆動回路に与える電流指令値の上限を容易に検出す
ることができる。
Further, according to the present invention, in an actuator device in which a rotor and a stator are housed in one space defined by a housing, a drive circuit for supplying a drive current to the stator and a rotation angle of the rotor are detected. Rotation angle detection means, temperature detection means for detecting the temperature of the driving permanent magnet constituting the rotor, and calculation for determining a current command value to be given to the drive circuit based on the detection results of the rotation angle detection means and the temperature detection means Means are provided in the space, and the rotation angle detecting means, the temperature detecting means and the calculating means are mounted on the same substrate. As a result, in this actuator device, the arithmetic means can easily detect the upper limit of the current command value given to the drive circuit based on the detection result of the temperature detection means while significantly reducing the amount of wiring to the outside. it can.

【0014】さらに本発明においては、アクチュエータ
装置において、ロータの回転を制御する制御手段と、制
御手段が外部とシリアル通信するための通信手段とをハ
ウジング内に設けるようにした。この結果このアクチュ
エータ装置では、かかる通信手段をハウジング外部に設
ける場合に比べて配線量を格段的に低減することができ
る。
Further, in the present invention, in the actuator device, control means for controlling the rotation of the rotor and communication means for performing serial communication with the outside by the control means are provided in the housing. As a result, in this actuator device, the amount of wiring can be remarkably reduced as compared with the case where such communication means is provided outside the housing.

【0015】[0015]

【0016】[0016]

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】以下図面について、本発明の一実
施の形態を詳述する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

【0018】(1)本実施の形態によるACサーボモー
タの構成 図1において、1は全体として本実施の形態によるAC
サーボモータを示し、回転トルクを発生させるモータ部
2と、当該モータ部2において発生された回転トルクを
増幅して出力するトルク増幅部3とから構成されてい
る。
(1) Configuration of AC Servo Motor According to the Present Embodiment In FIG.
It shows a servomotor, and includes a motor unit 2 that generates a rotational torque, and a torque amplifying unit 3 that amplifies and outputs the rotational torque generated in the motor unit 2.

【0019】モータ部2においては、金属等の導電材か
らなるモータケース4の内部に回転軸受け5A、5Bに
より回転自在に枢支されたロータ軸6が設けられ、当該
ロータ軸6にロータ基体7及び図2(B)及び(C)の
ように4極に着磁されたリング状の永久磁石でなるロー
タマグネット8が同軸に一体化されることによりロータ
9が形成されている。
In the motor section 2, a rotor shaft 6 rotatably supported by rotating bearings 5A and 5B is provided inside a motor case 4 made of a conductive material such as metal, and the rotor shaft 6 is attached to a rotor base 7 As shown in FIGS. 2B and 2C, a rotor 9 is formed by coaxially integrating a rotor magnet 8 composed of a ring-shaped permanent magnet magnetized into four poles.

【0020】またモータケース4の内側には、図3及び
図4(A)に示すように、ロータ9を取り囲むように6
つのステータ鉄心10A〜10Fが等間隔(60〔°〕間
隔)で固着されると共に、これら各ステータ鉄心10
(10A〜10F)には、それぞれ巻線が施されること
によりコイル11(11A〜11F)が形成されてい
る。
As shown in FIGS. 3 and 4 (A), the inside of the motor case 4
The stator cores 10A to 10F are fixed at equal intervals (at an interval of 60 °), and each of the stator cores 10A to 10F is fixed.
The coils 11 (11A to 11F) are formed by applying windings to (10A to 10F), respectively.

【0021】これによりモータ部2においては、180
〔°〕対向する2つのコイル11(11A及び11D、
11B及び11E、11C及び11F)の組(合計3組
ある)をそれぞれU相、V相及びW相として、これらU
相、V相及びW相の各コイル11にそれぞれ120 〔°〕
ずつ位相がずれた駆動電流を印加して各コイル11に駆
動電流の電流値に応じた強さの磁界を発生させることに
よってロータ9を介して駆動電流の電流値に応じた大き
さの回転トルクを発生させることができるようになされ
ている。
As a result, in the motor section 2, 180
[°] Two coils 11 (11A and 11D,
11B and 11E, 11C and 11F) (there are three sets in total) as U-phase, V-phase and W-phase, respectively.
120 ° for each of the phase 11, V and W phase coils 11
By applying a drive current having a phase shifted by each step to generate a magnetic field having a strength corresponding to the current value of the drive current in each coil 11, a rotation torque having a magnitude corresponding to the current value of the drive current is passed through the rotor 9. Has been made to be able to generate.

【0022】一方トルク増幅部3においては、図1及び
図5(A)〜(C)に示すように、モータケース4の先
端部に着脱自在に固定されたギアケース12を有する。
そしてこのギアケース12の内部には、当該ギアケース
12の内側面に固定された環状の内歯車13と、ロータ
軸6の先端部に固定された太陽歯車14と、内歯車13
及び太陽歯車14間に120 〔°〕間隔で配置された第1
〜第3の遊星歯車15A〜15Cとからなる遊星歯車機
構16が設けられている。
On the other hand, as shown in FIGS. 1 and 5A to 5C, the torque amplifying section 3 has a gear case 12 which is detachably fixed to the tip of the motor case 4.
Inside the gear case 12, an annular internal gear 13 fixed to the inner surface of the gear case 12, a sun gear 14 fixed to the tip of the rotor shaft 6, and an internal gear 13
And the first gears disposed at intervals of 120 ° between the sun gear 14 and
To a third planetary gear set 15A to 15C.

【0023】また遊星歯車機構16の第1〜第3の遊星
歯車15A〜15Cの各軸17A〜17Cは、それぞれ
ギアケース12の先端に回転自在に配置された出力軸1
8に固定されている。
Each of the shafts 17A to 17C of the first to third planetary gears 15A to 15C of the planetary gear mechanism 16 is an output shaft 1 rotatably disposed at the tip of the gear case 12.
8 is fixed.

【0024】これによりこのトルク増幅部3において
は、モータ部2からロータ軸6を介して与えられる回転
トルクを、遊星歯車機構16を介して増幅して出力軸1
8に伝達し、当該出力軸18を介して外部に出力し得る
ようになされている。
Thus, the torque amplifying section 3 amplifies the rotational torque given from the motor section 2 via the rotor shaft 6 via the planetary gear mechanism 16 and amplifies the rotational torque.
8 and output to the outside via the output shaft 18.

【0025】またトルク増幅部3には、出力軸18に固
着された環状の樹脂マグネット19と、当該樹脂マグネ
ット19の外周面と対向するようにギアケース12の外
周面に固着された第1及び第2の磁気センサ(以下、ホ
ール素子とする)20A、20Bとからなる1回転絶対
角度センサ21が設けられている。
The torque amplifying section 3 has an annular resin magnet 19 fixed to the output shaft 18 and first and second resin magnets 19 fixed to the outer peripheral surface of the gear case 12 so as to face the outer peripheral surface of the resin magnet 19. A one-turn absolute angle sensor 21 including second magnetic sensors (hereinafter, referred to as Hall elements) 20A and 20B is provided.

【0026】この場合樹脂マグネット19は、図5
(A)のように2極にかつ一周に亘って磁束密度φ(θ
g )が図6のように変化するように着磁されると共に、
第1及び第2のホール素子20A、20Bは、図5
(B)のように90〔°〕の位相差をもってギアケース1
2の外周面に固着されている。
In this case, the resin magnet 19 is
As shown in (A), the magnetic flux density φ (θ
g) is magnetized so as to change as shown in FIG.
The first and second Hall elements 20A and 20B are shown in FIG.
Gear case 1 with a phase difference of 90 ° as shown in FIG.
2 is fixed to the outer peripheral surface.

【0027】これにより1回転絶対角度センサ21にお
いては、出力軸18の回転変位を、当該出力軸18の回
転に伴う第1及び第2のホール素子20A、20Bの配
設位置における磁束密度φ(θg )の変化として検出
し、検出結果を第1及び第2のホール素子20A、20
Bからそれぞれ図7に示すようなそれぞれsin(θ
g)及びcos(θg )で与えられる波形の第1及び第
2の1回転絶対角度センサ信号S1A、S1Bとして出
力することができるようになされている。
Thus, in the one-rotation absolute angle sensor 21, the rotational displacement of the output shaft 18 is changed by the magnetic flux density φ () at the position where the first and second Hall elements 20A and 20B are provided with the rotation of the output shaft 18. θg) as a change and the detection result is referred to as the first and second Hall elements 20A, 20A.
B to sin (θ) as shown in FIG.
g) and cos (θg) can be output as first and second one-turn absolute angle sensor signals S1A and S1B having waveforms given by cos (θg).

【0028】かかる構成に加えこのACサーボモータ1
の場合、モータ部2のモータケース4の内部には、ロー
タ軸6の磁極角度を検出するロータ軸磁極角度センサ2
2と、外部の上位コントローラ(図示せず)からの指令
に基づいて出力軸6の回転角度、回転速度及び回転トル
ク等を制御する制御基板23と、制御基板23の制御の
もとにモータ部2の各コイル11に駆動電流を供給する
パワー基板24とが収納されている。
In addition to this configuration, the AC servomotor 1
, A rotor shaft magnetic pole angle sensor 2 for detecting the magnetic pole angle of the rotor shaft 6 is provided inside the motor case 4 of the motor unit 2.
2, a control board 23 for controlling a rotation angle, a rotation speed, a rotation torque, and the like of the output shaft 6 based on a command from an external host controller (not shown), and a motor unit under the control of the control board 23. And a power board 24 for supplying a drive current to each of the second coils 11.

【0029】この場合ロータ軸磁極角度センサ22は、
ロータ9のロータ基体7の前端面に固着された樹脂マグ
ネット25と、制御基板23に搭載された第1〜第4の
磁気センサ(以下、ホール素子とする)26A〜26D
とから形成されている。そして樹脂マグネット25は、
図2(B)及び(C)に示すように、ロータ9のロータ
マグネット8と同じ4極に着磁され、当該ロータマグネ
ット8と同位相でロータ基体7に固着されている。
In this case, the rotor shaft magnetic pole angle sensor 22
A resin magnet 25 fixed to the front end face of the rotor base 7 of the rotor 9 and first to fourth magnetic sensors (hereinafter, referred to as Hall elements) 26A to 26D mounted on the control board 23
And is formed from And the resin magnet 25
As shown in FIGS. 2B and 2C, the rotor 9 is magnetized to the same four poles as the rotor magnet 8, and is fixed to the rotor base 7 in the same phase as the rotor magnet 8.

【0030】また第1〜第4のホール素子26A〜26
Dは、図8(B)に示すように、ロータ軸6と同心円上
に、第1及び第2のホール素子26A、26Bが180
〔°〕対向し、かつ第3及び第4のホール素子26C、
26Dがこれら第1及び第2のホール素子26A、26
Bと同じ方向に45〔°〕位相がずれた位置に位置するよ
うに制御基板23に搭載されている。
The first to fourth Hall elements 26A to 26A
8D, the first and second Hall elements 26A and 26B are 180 ° concentric with the rotor shaft 6 as shown in FIG.
[°] opposing and the third and fourth Hall elements 26C,
26D are the first and second Hall elements 26A, 26
It is mounted on the control board 23 so as to be located at a position shifted by 45 ° in the same direction as B.

【0031】これによりこのロータ軸回転角度センサ2
2においては、ロータ軸6の磁極角度を、当該ローラ軸
6と一体に回転する樹脂マグネット25の回転に伴う第
1〜第4のホール素子26A〜26Dの配設位置におけ
る磁束密度の変化として検出し得るようになされてい
る。
Thus, the rotor shaft rotation angle sensor 2
2, the magnetic pole angle of the rotor shaft 6 is detected as a change in the magnetic flux density at the position where the first to fourth Hall elements 26A to 26D are arranged due to the rotation of the resin magnet 25 that rotates integrally with the roller shaft 6. It is made to be able to do.

【0032】なおロータ軸6の磁極角度とは、ロータ軸
6の機械的な回転角度にロータマグネット8の磁極数の
半分の値を掛けた角度((2)式参照)と定義する。こ
の実施の形態においては、ロータマグネット8が4極に
着磁されているため、磁気角度は0から2πまでの範囲
の値をとる。
Note that the magnetic pole angle of the rotor shaft 6 is defined as an angle obtained by multiplying the mechanical rotation angle of the rotor shaft 6 by a value half the number of magnetic poles of the rotor magnet 8 (see the equation (2)). In this embodiment, since the rotor magnet 8 is magnetized to four poles, the magnetic angle takes a value in a range from 0 to 2π.

【0033】一方制御基板23は、図1、図2(A)、
図8及び図9に示すように、環状に形成されたプリント
配線板の一面側に1チップマイクロコンピュータ27及
びクロック発生用の水晶発振器28が搭載されると共
に、他面側に上述のロータ軸回転角度センサ22の第1
〜第4のホール素子26A〜26Dと、樹脂マグネット
25の温度を検出する温度センサ29とが搭載されるこ
とにより構成されている。
On the other hand, the control board 23 is shown in FIGS.
As shown in FIGS. 8 and 9, a one-chip microcomputer 27 and a crystal oscillator 28 for clock generation are mounted on one surface of a printed wiring board formed in an annular shape, and the above-described rotor shaft rotation is mounted on the other surface. First of angle sensor 22
To the fourth Hall elements 26A to 26D and a temperature sensor 29 for detecting the temperature of the resin magnet 25.

【0034】そしてこの制御基板23においては、図9
のようにロータ軸磁極角度センサ22における第1及び
第2のホール素子26A、26Bの出力と、第3及び第
4のホール素子26C、26Dの出力とをそれぞれ第1
及び第2の減算回路30A、30Bを介して加算して第
1及び第2のロータ軸磁極角度センサ信号S2A、S2
Bとして1チップマイクロコンピュータ27に取り込
み、かつ1回転絶対角度センサ21(図1、図5
(C))からケーブル31(図1)を介して供給される
第1及び第2の1回転絶対角度センサ信号S1A、S1
Bを1チップマイクロコンピュータ27に取り込み得る
ようになされている。
In this control board 23, FIG.
The output of the first and second Hall elements 26A and 26B and the output of the third and fourth Hall elements 26C and 26D in the rotor shaft magnetic pole angle sensor 22
And the second and third rotor shaft magnetic pole angle sensor signals S2A and S2.
B is taken into the one-chip microcomputer 27 and the one-turn absolute angle sensor 21 (FIGS. 1 and 5).
(C)) and the first and second one-turn absolute angle sensor signals S1A, S1 supplied via the cable 31 (FIG. 1).
B can be taken into the one-chip microcomputer 27.

【0035】また制御基板23においては、2本の電源
ライン、1本の汎用のパラレル通信ライン、2本のRS
−232Cシリアル通信ライン及び3本の同期式シリア
ル通信ラインを有する第2のケーブル32(図1)を通
じて上位コントローラと接続されており、かくして1チ
ップマイクロコンピュータ27がこの第2のケーブル3
2を介して駆動電圧を入力し、かつ上位コントローラと
交信することができるようになされている。
In the control board 23, two power supply lines, one general-purpose parallel communication line, and two RS
232C serial communication line and three synchronous serial communication lines are connected to the host controller through a second cable 32 (FIG. 1), and thus the one-chip microcomputer 27 is connected to the second cable 3
2, a driving voltage can be input and communication with a higher-level controller can be performed.

【0036】そして1チップマイクロコンピュータ27
は、この第2のケーブル32を介して上位コントローラ
から与えられる出力軸18(図1)の回転角度、回転速
度又は回転トルクの指定値(以下、これらをそれぞれ指
定回転角度、指定回転速度及び指定回転トルクと呼ぶ)
と、第1及び第2の1回転絶対角度センサ信号S1A、
S1Bと、第1及び第2のロータ軸磁極角度センサ信号
S2A、S2Bと、後述のようにパワー基板24から供
給される第1〜第3の駆動電流検出信号S3A〜S3C
とに基づいて、U相、V相及びW相の各コイル11にそ
れぞれ印加すべき駆動電流の電流値(以下、これらをそ
れぞれ第1〜第3の電流指令値と呼ぶ)を算出し、これ
ら算出した第1〜第3の電流指令値を第3のケーブル3
3を介してパワー基板24に送出するようになされてい
る。
Then, the one-chip microcomputer 27
Is a designated value of the rotation angle, the rotation speed, or the rotation torque of the output shaft 18 (FIG. 1) provided from the host controller via the second cable 32 (hereinafter, these are designated rotation angle, designated rotation speed, and designated (It is called rotation torque)
And the first and second one-turn absolute angle sensor signals S1A,
S1B, first and second rotor shaft magnetic pole angle sensor signals S2A and S2B, and first to third drive current detection signals S3A to S3C supplied from the power board 24 as described later.
, The current values of the drive currents to be applied to the U-phase, V-phase and W-phase coils 11 (hereinafter referred to as first to third current command values, respectively) are calculated. The calculated first to third current command values are transferred to the third cable 3
3 to the power board 24.

【0037】パワー基板24においては、図1、図4
(B)及び(C)に示すように、環状に形成されたプリ
ント配線板の一面側に図10に示すコイル駆動ブロック
34を形成する複数のパワートランジスタチップ35が
搭載されることにより構成されている。
In the power board 24, FIGS.
As shown in (B) and (C), a plurality of power transistor chips 35 forming a coil drive block 34 shown in FIG. 10 are mounted on one surface of a printed wiring board formed in an annular shape. I have.

【0038】そしてこのコイル駆動ブロック34は、制
御基板23の1チップマイクロコンピュータ27から与
えられる第1〜第3の電流指令値に基づいて、モータ部
2のU相、V相及びW相の各コイル11に対してそれぞ
れ対応する電流値の駆動電流を印加することによりモー
タ部2のロータ9を回転駆動させる。
Based on the first to third current command values supplied from the one-chip microcomputer 27 of the control board 23, the coil drive block 34 controls the U-phase, V-phase and W-phase of the motor unit 2. A driving current having a corresponding current value is applied to the coil 11 to rotate the rotor 9 of the motor unit 2.

【0039】またこの際コイル駆動ブロック34は、こ
のときU相、V相及びW相の各コイル11にそれぞれ印
加されている駆動電流の電流値をそれぞれ検出し、検出
結果を第1〜第3の駆動電流検出信号S3A〜S3Cと
して第3のケーブル33(図1)を介して制御基板23
に送出する。
At this time, the coil driving block 34 detects the current values of the driving currents applied to the U-phase, V-phase and W-phase coils 11 at this time, and outputs the detection results to the first to third coils. The control board 23 via the third cable 33 (FIG. 1) as the drive current detection signals S3A to S3C for
To send to.

【0040】このようにしてこのACサーボモータ1で
は、制御基板23の1チップマイクロコンピュータ27
及びパワー基板24のコイル駆動ブロック34からなる
制御回路によって、上位コントローラから与えられた指
定回転角度、指定回転速度又は指定回転トルクに応じて
モータ部2を駆動する。
In this way, in the AC servomotor 1, the one-chip microcomputer 27 of the control board 23
The motor unit 2 is driven in accordance with a specified rotation angle, a specified rotation speed, or a specified rotation torque given by a host controller by a control circuit including a coil drive block 34 of the power board 24.

【0041】(2)1チップマイクロコンピュータ27
及びコイル駆動ブロック34の構成 ここで1チップマイクロコンピュータ27は、図11に
示すように、演算処理ブロック40、レジスタ41、ロ
ータ軸回転角度検出処理ブロック42、トルク−3相電
流信号変換処理ブロック43、電流制御処理ブロック4
4及び第1〜第4のアナログ/ディジタル変換回路45
〜48から構成されている。
(2) One-chip microcomputer 27
As shown in FIG. 11, the one-chip microcomputer 27 includes an arithmetic processing block 40, a register 41, a rotor shaft rotation angle detection processing block 42, and a torque-three-phase current signal conversion processing block 43, as shown in FIG. , Current control processing block 4
Fourth and first to fourth analog / digital conversion circuits 45
~ 48.

【0042】そして1チップマイクロコンピュータ27
では、1回転絶対角度センサ21(図1、図5(C))
から供給される第1及び第2の1回転絶対角度センサ信
号S1A、S1Bを第3のアナログ/ディジタル変換回
路47においてディジタル変換し、得られた第1及び第
2の1回転絶対角度センサデータD1A、D1Bをレジ
スタ41に格納する。
Then, the one-chip microcomputer 27
Then, one-turn absolute angle sensor 21 (FIG. 1, FIG. 5 (C))
The first and second one-turn absolute angle sensor data D1A obtained by digitally converting the first and second one-turn absolute angle sensor signals S1A and S1B supplied from the third analog / digital conversion circuit 47. , D1B in the register 41.

【0043】また1チップマイクロコンピュータ27で
は、第1及び第2の減算回路30A、30B(図9)か
ら与えられるロータ軸磁極角度センサ22の出力に基づ
く第1及び第2のロータ軸磁極角度センサ信号S2A、
S2Bを第2のアナログ/ディジタル変換回路46にお
いてディジタル変換し、得られた第1及び第2のロータ
軸磁極角度センサデータD2A、D2Bをロータ軸回転
角度検出処理ブロック42に入力する。
In the one-chip microcomputer 27, the first and second rotor shaft magnetic pole angle sensors based on the output of the rotor shaft magnetic pole angle sensor 22 given from the first and second subtraction circuits 30A and 30B (FIG. 9). Signal S2A,
S2B is digitally converted in a second analog / digital conversion circuit 46, and the obtained first and second rotor shaft magnetic pole angle sensor data D2A and D2B are input to a rotor shaft rotation angle detection processing block 42.

【0044】ロータ軸回転角度検出処理ブロック42
は、供給される第1及び第2のロータ軸磁極角度センサ
データD2A、D2Bに基づいてロータ軸6の磁極回転
角度(以下、これをロータ軸磁極回転角度と呼ぶ)Pml
と、磁極角度θp とを検出し、ロータ軸回転角度Pmlを
レジスタ41に格納すると共に磁極角度θp をトルク−
3相電流信号変換処理ブロック43に送出する。
Rotor shaft rotation angle detection processing block 42
Is based on the supplied first and second rotor shaft magnetic pole angle sensor data D2A and D2B, and the magnetic pole rotation angle of the rotor shaft 6 (hereinafter referred to as the rotor shaft magnetic pole rotation angle) Pml
And the magnetic pole angle θp are detected, the rotor shaft rotation angle Pml is stored in the register 41, and the magnetic pole angle θp is determined by the torque −
The signal is sent to the three-phase current signal conversion processing block 43.

【0045】なおロータ軸6の磁極回転角度(ロータ軸
磁極回転角度Pml)とは、ロータ軸6の回転に伴い第1
〜第4のホール素子26A〜26Dにより検出される樹
脂マグネット25の隣接する一対のN極及びS極による
磁極変化を1周期(0〜2π)とする角度と定義する。
この実施の形態においては樹脂マグネット25が4極に
着磁されているため、ロータ軸磁極回転角度Pmlは0か
ら4πまでの範囲の値をとる。
Note that the magnetic pole rotation angle of the rotor shaft 6 (rotor shaft magnetic pole rotation angle Pml) is the first
The angle is defined as one cycle (0 to 2π) in which the magnetic pole change by a pair of adjacent N and S poles of the resin magnet 25 detected by the fourth Hall elements 26A to 26D is one cycle.
In this embodiment, since the resin magnet 25 is magnetized to four poles, the rotor shaft magnetic pole rotation angle Pml takes a value in the range of 0 to 4π.

【0046】そして演算処理ブロック40は、このよう
にしてレジスタ41に格納された第1及び第2の1回転
絶対角度センサデータD1A、D1B並びにロータ軸磁
極回転角度Pmlと、上位コントローラから与えられる指
定回転角度、指定回転速度又は指定回転トルクとに基づ
いて、目標とする回転トルク(以下、これを目標回転ト
ルクと呼ぶ)T0 を演算し、演算結果をレジスタ41に
格納する。
Then, the arithmetic processing block 40 specifies the first and second one-turn absolute angle sensor data D1A and D1B and the rotor shaft magnetic pole rotation angle Pml stored in the register 41 in this way, and the designation given from the host controller. A target rotation torque (hereinafter referred to as a target rotation torque) T0 is calculated based on the rotation angle, the specified rotation speed or the specified rotation torque, and the calculation result is stored in the register 41.

【0047】このレジスタ41に格納された目標トルク
T0 は、トルク−3相電流信号変換処理ブロック43に
より読み出される。そしてトルク−3相電流信号変換処
理ブロック43は、この目標トルクT0 と、ロータ軸回
転角度検出処理ブロック42から与えられるロータ軸6
の磁極角度θp とに基づいて、モータ部2におけるU
相、V相、W相の各コイル11にそれぞれ印加すべき駆
動電流の電流値を表す上述の第1〜第3の電流指令値U
r 、Vr 、Wr をそれぞれ算出し、これを電流制御処理
ブロック44に送出する。
The target torque T0 stored in the register 41 is read out by the torque / three-phase current signal conversion processing block 43. The torque-three-phase current signal conversion processing block 43 outputs the target torque T0 and the rotor shaft 6 given from the rotor shaft rotation angle detection processing block 42.
Of the motor unit 2 based on the magnetic pole angle θp of
The above-described first to third current command values U representing the current values of the drive currents to be applied to the respective coils 11 of the phase, V phase and W phase
r, Vr, and Wr are calculated and sent to the current control processing block 44.

【0048】またこのとき電流制御処理ブロック44に
は、第1のアナログ/ディジタル変換回路45から、パ
ワー基板24から与えられる第1〜第3の駆動電流検出
信号S3A〜S3Cをディジタル変換することにより得
られた第1〜第3の駆動電流検出データD3A、D3B
が与えられる。
At this time, the current control processing block 44 converts the first to third drive current detection signals S3A to S3C supplied from the power board 24 from the first analog / digital conversion circuit 45 into digital signals. The obtained first to third drive current detection data D3A, D3B
Is given.

【0049】かくして電流制御処理ブロック44は、こ
れら第1〜第3の電流指令値Ur 、Vr 、Wr と、第1
〜第3の駆動電流検出データD3A、D3Bとに基づい
て、第1〜第3の電流指令値Ur 、Vr 、Wr に対して
電圧変動に対する補償処理を含む所定の信号処理を施し
た後これをPWM(Pulse Width Modulation)変調し、
得られた第1〜第3のPWM信号S4A〜S4Cを第3
のケーブル33を介してこれをパワー基板24のコイル
駆動ブロック34に送出する。
Thus, the current control processing block 44 determines the first to third current command values Ur, Vr, Wr and the first
Based on the third drive current detection data D3A, D3B, the first to third current command values Ur, Vr, Wr are subjected to predetermined signal processing including compensation processing for voltage fluctuations, and PWM (Pulse Width Modulation) modulation,
The obtained first to third PWM signals S4A to S4C are converted to third signals.
This is sent to the coil drive block 34 of the power board 24 via the cable 33 of FIG.

【0050】なお第3のケーブル33には、第1〜第3
のPWM信号S4A〜S4C用にそれぞれ2本のライン
が設けられている。そして電流制御処理ブロック44
は、出力軸18(図1)を正転駆動するときには第1〜
第3のPWM信号S4A〜S4Cをそれぞれ一方の第1
のラインを介してパワー基板24のコイル駆動ブロック
34に送出すると共に、第1〜第3のPWM信号S4A
〜S4Cにおける論理「0」レベルの信号(以下、これ
らを第1〜第3の基準信号と呼ぶ)S5A〜S5Cを他
方の各第2のラインをそれぞれ介してパワー基板24の
コイル駆動ブロック34に送出する。
Note that the third cable 33 has first to third
Are provided for the PWM signals S4A to S4C. And the current control processing block 44
When the output shaft 18 (FIG. 1) is driven forward,
Each of the third PWM signals S4A to S4C is connected to one of the first PWM signals S4A to S4C.
, And to the coil drive block 34 of the power board 24, and the first to third PWM signals S4A
To S4C (hereinafter, referred to as first to third reference signals) S5A to S5C are applied to the coil drive block 34 of the power board 24 via the other second lines, respectively. Send out.

【0051】また電流制御処理ブロック44は、出力軸
18を逆転駆動するときには第1〜第3のPWM信号S
4A〜S4Cをそれぞれ第2のラインを介してパワー基
板24のコイル駆動ブロック34に送出すると共に、第
1〜第3の基準信号S5A〜S5Cをそれぞれ各第1の
ラインを介してパワー基板24のコイル駆動ブロック3
4に送出する。
When the output shaft 18 is driven to rotate in the reverse direction, the current control processing block 44 controls the first to third PWM signals S
4A to 4C are respectively sent to the coil drive block 34 of the power board 24 via the second line, and the first to third reference signals S5A to S5C are respectively sent to the power board 24 via the first line. Coil drive block 3
4

【0052】コイル駆動ブロック34においては、図1
0に示すように、U相、V相、W相の各コイル11にそ
れぞれ対応させて、それぞれ4個の増幅器50A〜50
Cからなる同様構成の第1〜第3のゲートドライブ回路
51A〜51Cと、それぞれ2個のPNP型トランジス
タTR1、TR2及び2個のNPN型トランジスタTR
3、TR4からなる同様構成の第1〜第3のインバータ
回路52A〜52Cから構成されている。
In the coil drive block 34, FIG.
As shown in FIG. 0, four amplifiers 50A to 50A correspond to the U-phase, V-phase, and W-phase coils 11, respectively.
C, first to third gate drive circuits 51A to 51C having the same configuration, two PNP transistors TR1, TR2 and two NPN transistors TR, respectively.
3 and TR4, and comprises first to third inverter circuits 52A to 52C of the same configuration.

【0053】そしてこのコイル駆動ブロック34では、
U相、V相及びW相の各第1のラインがそれぞれ対応す
る第1〜第3のゲートドライブ回路51A〜51Cの第
1及び第3の増幅器50A、50Cをそれぞれ介して対
応する第1〜第3のインバータ回路52A〜52Cの第
2のPNP型トランジスタTR2のベース及び第1のN
PN型トランジスタTR3のベースと接続され、U相、
V相及びW相の各第2のラインがそれぞれ対応する第1
〜第3のゲートドライブ回路52A〜52Cの第2及び
第4の増幅器50B、50Dをそれぞれ介して対応する
第1〜第3のインバータ回路52A〜52Cの第2のP
NP型トランジスタTR2のベース及び第1のNPN型
トランジスタTR4のベースと接続されている。
In the coil driving block 34,
U-phase, V-phase and W-phase first lines correspond to the first to third amplifiers 50A and 50C of the corresponding first to third gate drive circuits 51A to 51C, respectively. The base of the second PNP transistor TR2 of the third inverter circuits 52A to 52C and the first N
Connected to the base of the PN transistor TR3,
Each of the V-phase and W-phase second lines corresponds to the first
To the third gate drive circuits 52A to 52C via the second and fourth amplifiers 50B and 50D, respectively, corresponding to the second P of the first to third inverter circuits 52A to 52C.
The base is connected to the base of the NP transistor TR2 and the base of the first NPN transistor TR4.

【0054】またこのコイル駆動ブロック34では、モ
ータ部2のU相、V相及びW相の各コイル11がそれぞ
れ対応する第1〜第3のインバータ回路52A〜52C
における第1のPNP型トランジスタTR1のコレクタ
及び第1のNPN型トランジスタTR3のコレクタの接
続中点と、第2のPNP型トランジスタTR2のコレク
タ及び第2のNPN型トランジスタTR4のコレクタの
接続中点との間に接続されている。
In the coil drive block 34, the U-phase, V-phase and W-phase coils 11 of the motor section 2 correspond to the first to third inverter circuits 52A to 52C, respectively.
, The connection midpoint between the collector of the first PNP transistor TR1 and the collector of the first NPN transistor TR3, and the connection midpoint between the collector of the second PNP transistor TR2 and the collector of the second NPN transistor TR4. Connected between

【0055】これによりこのコイル駆動ブロック34に
おいては、U相、V相及びW相の各相毎に、第1又は第
2のラインを介して与えられる第1〜第3のPWM信号
S4A〜S4Cをそれぞれ対応する第1〜第3のインバ
ータ回路52A〜52Cにおいてアナログ波形の駆動電
流Iu 、Iv 、Iw に変換し、これらをそれぞれ対応す
るU相、V相及びW相の各コイル11に印加することが
できるようになされている。
As a result, in the coil drive block 34, the first to third PWM signals S4A to S4C provided via the first or second line for each of the U, V and W phases. Are converted into analog waveform drive currents Iu, Iv, Iw in the corresponding first to third inverter circuits 52A to 52C, and these are applied to the corresponding U-phase, V-phase, and W-phase coils 11, respectively. It has been made possible.

【0056】またコイル駆動ブロック34においては、
U相、V相及びW相の各コイル11に供給する駆動電流
Iu 、Iv 、Iw の大きさを第1〜第3のインバータ回
路52A〜52Cにそれぞれ設けられたコイルからなる
電流センサ53により検出し、検出結果を上述のように
第1〜第3の第1〜第3の駆動電流検出信号S3A〜S
3Cとして制御基板23の1チップマイクロコンピュー
タ27の第1のアナログ/ディジタル変換回路45(図
11)に送出するようになされている。
In the coil drive block 34,
The magnitudes of the drive currents Iu, Iv, and Iw supplied to the U-phase, V-phase, and W-phase coils 11 are detected by current sensors 53 including coils provided in the first to third inverter circuits 52A to 52C. Then, the detection results are converted to the first to third first to third drive current detection signals S3A to S3A as described above.
The data is sent to the first analog / digital conversion circuit 45 (FIG. 11) of the one-chip microcomputer 27 of the control board 23 as 3C.

【0057】(3)1チップマイクロコンピュータ27
の各処理ブロックの詳細構成 ここで、1チップマイクロコンピュータ27の演算処理
ブロック40、ロータ軸回転角度検出処理ブロック4
2、トルク−3相電流信号変換処理ブロック43及び電
流制御処理ブロック44について、それぞれ構成を詳細
に説明する。
(3) One-chip microcomputer 27
Here, the arithmetic processing block 40 of the one-chip microcomputer 27, the rotor shaft rotation angle detection processing block 4
The configurations of the 2, torque-three-phase current signal conversion processing block 43 and the current control processing block 44 will be described in detail.

【0058】(3−1)演算処理ブロック40の詳細構
成 まず演算処理ブロック40は、図11からも明らかなよ
うに、CPU(Central Processing Unit )60と、各
種プログラムが格納されたROM(Read OnlyMemory)
61と、CPU60のワークメモリとしてのRAM(Ra
ndom Access Memory)62と、汎用のパラレル通信に対
応したパラレル通信用入出力回路63と、上位コントロ
ーラとの間の入出力インターフェース回路でなるシリア
ル通信用入出力回路64と、サーボ割込みのための1
〔ms〕周期のサーボ割込信号S10及びPWM周期であ
る50〔μm 〕周期のPWMパルス信号S11を発生する
カウンタ・タイマ・コントロール回路65と、カウンタ
・タイマ・コントロール回路65からサーボ割込信号S
10が正しく発生されているかをCPU60が判断する
ための1〔ms〕周期以上の所定周期の基準信号でなるウ
ォッチドッグ信号S12を発生するウォッチドッグ信号
発生回路66とがCPUバス67を介して相互に接続さ
れることにより構成されている。
(3-1) Detailed Configuration of Arithmetic Processing Block First, as apparent from FIG. 11, the arithmetic processing block 40 includes a CPU (Central Processing Unit) 60 and a ROM (Read Only Memory) storing various programs. )
61 and a RAM (Ra
ndom Access Memory) 62, a parallel communication input / output circuit 63 corresponding to general-purpose parallel communication, a serial communication input / output circuit 64 serving as an input / output interface circuit between the host controller, and a 1
A counter timer control circuit 65 for generating a servo interrupt signal S10 having a [ms] cycle and a PWM pulse signal S11 having a PWM cycle of 50 [μm], and a servo interrupt signal S from the counter timer control circuit 65.
A watchdog signal generating circuit 66 for generating a watchdog signal S12 which is a reference signal having a predetermined cycle of 1 [ms] cycle or longer for the CPU 60 to determine whether or not the clock signal 10 is correctly generated is mutually connected via a CPU bus 67. It is constituted by being connected to.

【0059】この場合CPU60は、シリアル通信用入
出力回路64を介して上位コントローラから電源電圧
(5〔V〕)が供給されると、まずROM61に格納さ
れた初期プログラムに基づいて、パラレル通信用入出力
回路63、シリアル通信用入出力回路64、カウンタ・
タイマ・コントロール回路65、ロータ軸回転角度検出
処理ブロック42、トルク−3相電流信号変換処理ブロ
ック43、電流制御処理ブロック44に対する各種初期
値やパラメータの設定処理等の立上がり処理を実行す
る。
In this case, when the power supply voltage (5 [V]) is supplied from the host controller via the serial communication input / output circuit 64, the CPU 60 first executes the parallel communication based on the initial program stored in the ROM 61. I / O circuit 63, I / O circuit 64 for serial communication, counter
The timer / control circuit 65, the rotor shaft rotation angle detection processing block 42, the torque / three-phase current signal conversion processing block 43, and the current control processing block 44 execute start-up processing such as setting processing of various initial values and parameters.

【0060】またCPU60は、この結果としてカウン
タ・タイマ・コントロール回路65から与えられるサー
ボ割込信号S10及びROM61に格納された対応する
プログラムに基づいて、上述のように目標回転トルクT
0 を生成するモータ回転制御演算処理や、進相制御処
理、温度補償制御処理及びシリアル通信制御処理を1
〔ms〕内に時分割的に実行する。なおこれら各処理モー
ド時におけるCPU60の処理については後述する。
As described above, the CPU 60 determines the target rotational torque T based on the servo interrupt signal S10 given from the counter / timer control circuit 65 and the corresponding program stored in the ROM 61 as described above.
The motor rotation control calculation processing for generating 0, the phase advance control processing, the temperature compensation control processing, and the serial communication control processing are performed as one.
Execute in time division within [ms]. The processing of the CPU 60 in each of these processing modes will be described later.

【0061】ここでシリアル通信用入出力回路64の構
成について説明する。このシリアル通信用入出力回路6
4においては、RS−232Cシリアル通信方式及び同
期式シリアル通信方式のいずれにも対応できるように構
成されている。
Here, the configuration of the serial communication input / output circuit 64 will be described. This serial communication input / output circuit 6
4 is configured to be compatible with both the RS-232C serial communication system and the synchronous serial communication system.

【0062】実際上シリアル通信用入出力回路64は、
例えばRS−232Cシリアル通信方式での通信時に
は、2本のラインを用いて送信信号としてのTXD信
号、受信信号としてのRXD信号を送受することにより
通信を行う。このときデータ転送速度は9600〔ビット/
秒〕、転送データ長は8ビット、ストップビット1ビッ
ト及びスタートビット1ビットで、パリティビットなし
のデータ構造により転送フォーマットで上位コントロー
ラとの通信が行われる。
In practice, the serial communication input / output circuit 64
For example, during communication using the RS-232C serial communication method, communication is performed by transmitting and receiving a TXD signal as a transmission signal and an RXD signal as a reception signal using two lines. At this time, the data transfer rate is 9600 [bits /
[Sec], the transfer data length is 8 bits, 1 stop bit and 1 start bit, and communication with the host controller is performed in a transfer format by a data structure without a parity bit.

【0063】またシリアル通信用入出力回路64は、同
期式シリアル通信方式での通信時には、3本のラインを
用いて送信信号としてのTXD信号、受信信号としての
RXD信号及び同期クロック信号を送受することにより
通信を行う。このときデータ転送速度は800 又は1500
〔キロビット/秒〕、同期キャラクタデータは2バイ
ト、転送データ長は1バイト(8ビット)から数十バイ
トのデータ構造による転送フォーマットで上記コントロ
ーラとの通信が行われる。
The serial communication input / output circuit 64 transmits and receives a TXD signal as a transmission signal, an RXD signal as a reception signal, and a synchronization clock signal using three lines during communication in the synchronous serial communication system. Communication is performed by the At this time, the data transfer speed is 800 or 1500
[Kbit / sec], communication with the controller is performed in a transfer format with a data structure of 2 bytes of synchronous character data and a transfer data length of 1 byte (8 bits) to several tens of bytes.

【0064】そしてこの通信方式では、高速にデータ通
信を行えるため実時間でコマンドを与えることができ
る。なおNバイトのデータを転送する場合、1フレーム
のデータ構造は、「同期キャラクタ1+同期キャラクタ
2+データ1(8ビット)+データ2(8ビット)+…
…+データN(8ビット)+同期キャラクタ1+同期キ
ャラクタ2」のような構造となる。
In this communication method, a command can be given in real time because data communication can be performed at high speed. When transferring N-byte data, the data structure of one frame is represented by “synchronous character 1 + synchronous character 2 + data 1 (8 bits) + data 2 (8 bits) +.
.. + Data N (8 bits) + synchronous character 1 + synchronous character 2 ”.

【0065】(3−2)ロータ軸回転角度検出処理ブロ
ック42の詳細構成 次にロータ軸回転角度検出処理ブロック42の構成を詳
細に説明する。なおその前提として、先にロータ軸磁極
角度センサ22(図1)の構成について説明する。
(3-2) Detailed Configuration of Rotor Shaft Rotation Angle Detection Processing Block 42 Next, the configuration of the rotor shaft rotation angle detection processing block 42 will be described in detail. As a premise, the configuration of the rotor shaft magnetic pole angle sensor 22 (FIG. 1) will be described first.

【0066】まずロータ軸磁極角度センサ22において
は、樹脂マグネット25が、ロータマグネット8と同極
に着磁され、当該ロータマグネット8と同位相でロータ
基体7に固着されている。そして樹脂マグネット25の
着磁パターンは、最大磁束密度をφ0 として、磁束密度
φ(θp )が図12及び次式
First, in the rotor shaft magnetic pole angle sensor 22, the resin magnet 25 is magnetized to the same polarity as the rotor magnet 8, and is fixed to the rotor base 7 in the same phase as the rotor magnet 8. The magnetization pattern of the resin magnet 25 has a maximum magnetic flux density of φ0 and a magnetic flux density φ (θp) of FIG.

【0067】[0067]

【数1】 (Equation 1)

【0068】となるように選定されている。Is selected so that

【0069】ここでθp はロータ軸6の磁束角度であ
る。そしてこの磁極角度θp とロータ軸6の機械的な回
転角度θm との関係は、磁極数をP(本実施の形態にお
いては4)として次式
Here, θp is the magnetic flux angle of the rotor shaft 6. The relationship between the magnetic pole angle θp and the mechanical rotation angle θm of the rotor shaft 6 is represented by the following equation, where the number of magnetic poles is P (4 in the present embodiment).

【0070】[0070]

【数2】 (Equation 2)

【0071】と表すことができる。Can be expressed as

【0072】一方ロータ軸磁極角度センサ22の第1〜
第4のホール素子26A〜26Dは、図8(B)につい
て上述したように樹脂マグネット25と対向し、かつロ
ータ軸6と同心円上の次式
On the other hand, the first to third rotor shaft magnetic pole angle sensors 22
The fourth Hall elements 26A to 26D face the resin magnet 25 as described above with reference to FIG.

【0073】[0073]

【数3】 (Equation 3)

【0074】[0074]

【数4】 (Equation 4)

【0075】[0075]

【数5】 (Equation 5)

【0076】[0076]

【数6】 (Equation 6)

【0077】で与えられる位置に位置するように制御基
板23に搭載されている。
Is mounted on the control board 23 so as to be located at the position given by

【0078】なお(3)式〜(6)式において、θ0 は
1つのコイル11の位置を原点とする座標位置を示し、
以下においては1つのU相のコイル11Aの極中心位置
をθ0 =0とする(図4(A)参照)。さらに座標位置
θ0 が次式
In the expressions (3) to (6), θ0 indicates a coordinate position with the position of one coil 11 as an origin.
In the following, the pole center position of one U-phase coil 11A is assumed to be θ0 = 0 (see FIG. 4A). Further, the coordinate position θ0 is given by

【0079】[0079]

【数7】 (Equation 7)

【0080】で与えられるその隣のコイル11B、11
FをV相とし、座標位置θ0 が次式
The coils 11B and 11 adjacent to
Let F be the V phase and the coordinate position θ0 be

【0081】[0081]

【数8】 (Equation 8)

【0082】で与えられるコイル11F、11CをW相
とする。なお極中心位置がθ0 =0のコイル11Aと18
0 〔°〕対向するコイル11DはU相となる。
The coils 11F and 11C given by are set to the W phase. The coils 11A and 18 whose pole center positions are θ0 = 0
0 [°] The opposing coil 11D becomes U-phase.

【0083】因にステータ鉄心10(図3)の極数Ps
(本実施の形態においては4)と、樹脂マグネット25
の磁極数Pとの関係は、次式
The number of poles Ps of the stator core 10 (FIG. 3)
(4 in the present embodiment) and the resin magnet 25
Is related to the number of magnetic poles P by the following equation:

【0084】[0084]

【数9】 (Equation 9)

【0085】で与えられる。Is given by

【0086】そして上述のように配置された第1〜第4
のホール素子26A〜26Dの出力Sh1、Sh2、Sh3、
Sh4は、これら第1〜第4の素子26A〜26Dのセン
サ感度係数をG0 、ロータ軸6の回転角度をθm として
それぞれ次式
Then, the first to fourth elements arranged as described above
Output Sh1, Sh2, Sh3 of the Hall elements 26A to 26D of
Sh4 is expressed by the following equation, where G0 is the sensor sensitivity coefficient of the first to fourth elements 26A to 26D, and θm is the rotation angle of the rotor shaft 6.

【0087】[0087]

【数10】 (Equation 10)

【0088】[0088]

【数11】 [Equation 11]

【0089】[0089]

【数12】 (Equation 12)

【0090】[0090]

【数13】 (Equation 13)

【0091】のようになる。従ってロータ軸6が1回転
するとき、第1〜第4のホール素子26A〜26Dの出
力Sh1、Sh2、Sh3、Sh4の信号レベルが樹脂マグネッ
ト25の磁極数Pに比例して変化する。
Is as follows. Therefore, when the rotor shaft 6 makes one rotation, the signal levels of the outputs Sh1, Sh2, Sh3, Sh4 of the first to fourth Hall elements 26A to 26D change in proportion to the magnetic pole number P of the resin magnet 25.

【0092】ただし実際上は組み立ての際にロータ軸6
と、第1〜第4のホール素子26A〜26Dのセンサ面
との直角度に精度誤差が生じたり、同心度に誤差が生じ
るため、これら誤差をそれぞれφe1、φe2、θe1、θe2
として、第1〜第4のホール素子26A〜26Dの実際
の出力Sh1′、Sh2′、Sh3′、Sh4′は、それぞれ次
However, in practice, the rotor shaft 6
And an error in the squareness of the first to fourth Hall elements 26A to 26D with the sensor surfaces or an error in the concentricity, these errors are respectively represented by φe1, φe2, θe1, θe2.
The actual outputs Sh1 ', Sh2', Sh3 ', Sh4' of the first to fourth Hall elements 26A to 26D are respectively expressed by the following equations.

【0093】[0093]

【数14】 [Equation 14]

【0094】[0094]

【数15】 (Equation 15)

【0095】[0095]

【数16】 (Equation 16)

【0096】[0096]

【数17】 [Equation 17]

【0097】となる。## EQU10 ##

【0098】そしてこれら実際の第1及び第2のホール
素子26A、26Bの各出力Sh1′、Sh2′を加算した
第1のセンサ信号Sh12 (本実施の形態においては、図
9の第1のロータ軸磁極角度センサ信号S2Aに相当)
と、第3及び第4のホール素子26C、26Dの各出力
Sh3′、Sh4′を加算した第2のセンサ信号Sh34 (本
実施の形態においては、図9の第2のロータ軸磁極角度
センサ信号S2Bに相当)は、θe1、θe2が十分に小さ
いものとして、それぞれ次式
The first sensor signal Sh12 (in this embodiment, the first rotor shown in FIG. 9) obtained by adding the actual outputs Sh1 'and Sh2' of the first and second Hall elements 26A and 26B. (Corresponds to the shaft magnetic pole angle sensor signal S2A)
And a second sensor signal Sh34 obtained by adding the outputs Sh3 'and Sh4' of the third and fourth Hall elements 26C and 26D (in the present embodiment, the second rotor shaft magnetic pole angle sensor signal shown in FIG. 9). S2B), assuming that θe1 and θe2 are sufficiently small, respectively

【0099】[0099]

【数18】 (Equation 18)

【0100】[0100]

【数19】 [Equation 19]

【0101】として表すことができる。なおこの第1及
び第2のセンサ信号Sh12 、Sh34 の波形を図13に示
す。
It can be expressed as FIG. 13 shows the waveforms of the first and second sensor signals Sh12 and Sh34.

【0102】そしてこれら第1及び第2のセンサ信号S
h12 、Sh34 に基づいて、以下の手順によりロータ軸6
の磁極角度θp 及びロータ軸磁極回転速度Pmlを求める
ことができる。
The first and second sensor signals S
Based on h12 and Sh34, the rotor shaft 6
And the rotor shaft magnetic pole rotation speed Pml can be obtained.

【0103】すなわち、まずその初期値を0として磁極
角度演算値θx を設定し、次式
That is, first, the magnetic pole angle calculation value θx is set by setting the initial value to 0, and the following equation is obtained.

【0104】[0104]

【数20】 (Equation 20)

【0105】を演算する。Is calculated.

【0106】そしてEθx =0とならない場合には、θ
x を次式
If Eθx = 0 does not hold, θ
x is

【0107】[0107]

【数21】 (Equation 21)

【0108】により算出する。ここでKrp1は比例ゲイ
ン、Kri1は積分ゲインをそれぞれ示し、ともに正の定
数である。
Is calculated. Here, Krp1 indicates a proportional gain and Kri1 indicates an integral gain, both of which are positive constants.

【0109】この算出したθx を用いて(20)式を再
び演算し、この後Eθx =0となるまでこれを繰り返
す。この結果Eθx はゼロ値に収束してゆき、このとき
θx が次式
Using the calculated θx, the equation (20) is calculated again, and thereafter, this is repeated until Eθx = 0. As a result, Eθx converges to a zero value. At this time, θx becomes

【0110】[0110]

【数22】 (Equation 22)

【0111】として与えられ、これがすなわちロータ軸
磁極回転角度Pmlに相当する。
This corresponds to the rotor shaft magnetic pole rotation angle Pml.

【0112】またこのようにしてロータ軸磁極回転角度
Pmlが得られると、ロータ軸磁極回転角度Pmlと、磁極
角度θp との間に次式
When the rotor shaft magnetic pole rotation angle Pml is obtained in this manner, the following equation is obtained between the rotor shaft magnetic pole rotation angle Pml and the magnetic pole angle θp.

【0113】[0113]

【数23】 (Equation 23)

【0114】の関係があることから、ロータ軸磁極回転
角度Pmlに基づいて磁極角度θp も求めることができ
る。なお(23)式においてNx は0以上の整数を表
す。
From the relationship, the magnetic pole angle θp can be obtained based on the rotor shaft magnetic pole rotation angle Pml. In the formula (23), Nx represents an integer of 0 or more.

【0115】かかる原理に基づいてロータ軸回転角度検
出処理ブロック42は、図14に示すように構成されて
いる。そしてこのロータ軸回転角度検出処理ブロック4
2では、ロータ軸磁極角度センサ22から第2のアナロ
グ/ディジタル変換回路46を介して与えられる第1及
び第2のロータ軸磁極角度センサデータD2A、D2B
を演算器70に入力する。
Based on this principle, the rotor shaft rotation angle detection processing block 42 is configured as shown in FIG. And this rotor shaft rotation angle detection processing block 4
2, the first and second rotor shaft magnetic pole angle sensor data D2A and D2B provided from the rotor shaft magnetic pole angle sensor 22 via the second analog / digital conversion circuit 46.
Is input to the arithmetic unit 70.

【0116】このとき演算器70には、後述のように関
数変換器71から先行して算出した磁極角度演算値θx
の正弦値(sinθx )及び余弦値(cosθx )が与
えられる。
At this time, the arithmetic unit 70 has the magnetic pole angle arithmetic value θx previously calculated from the function converter 71 as described later.
Sine value (sin θx) and cosine value (cos θx) are given.

【0117】かくして演算器70は、第1及び第2のロ
ータ軸磁極角度センサデータD2A、D2Bと、先行し
て算出した磁極角度演算値θx の正弦値及び余弦値とに
基づいて(20)式を演算することにより、(2)式で
与えられる磁極角度θp と、そのときのθx との誤差を
演算し、演算結果を第1の乗算器72に送出する。
Thus, the computing unit 70 obtains the equation (20) based on the first and second rotor shaft magnetic pole angle sensor data D2A and D2B and the sine value and cosine value of the magnetic pole angle calculation value θx calculated in advance. Is calculated, the error between the magnetic pole angle θp given by the equation (2) and θx at that time is calculated, and the calculation result is sent to the first multiplier 72.

【0118】そしてこの乗算結果には、この後第1の乗
算器72において次式
The multiplication result is then added to the first multiplier 72 by the following equation.

【0119】[0119]

【数24】 (Equation 24)

【0120】(ただしSはラプラス演算子)で与えられ
る積分ゲインが乗算され、第2の乗算器73において比
例ゲインKrp1が乗算され、加算器74において1/S
(Sはラプラス演算子)が乗算される。
(Where S is a Laplace operator) is multiplied by an integral gain, multiplied by a proportional gain Krp1 in a second multiplier 73, and 1 / S
(S is a Laplace operator).

【0121】この結果加算器74から磁極角度演算値θ
x が出力されて、これが関数変換器71に送出されると
共に、磁極角度演算器75に与えられる。かくして磁極
角度演算器75は、このときの磁極角度演算値θx の値
をロータ軸磁極角度Pmlとしてレジスタ41(図11)
に格納する。
As a result, the calculated magnetic pole angle θ
x is output and sent to the function converter 71 and is also applied to the magnetic pole angle calculator 75. Thus, the magnetic pole angle calculator 75 sets the value of the calculated magnetic pole angle θx at this time as the rotor shaft magnetic pole angle Pml in the register 41 (FIG. 11).
To be stored.

【0122】またこのとき磁極角度演算器75は、これ
と共に(23)式におけるNx の値を0から順番に増加
させながら0から2πまでの範囲に入るθp の値を求
め、これを磁気角度θp としてトルク−3相電流信号変
換処理ブロック43に送出する。
At this time, the magnetic pole angle calculator 75 calculates the value of θp in the range from 0 to 2π while increasing the value of Nx in equation (23) in order from 0, and calculates the magnetic angle θp To the torque-three-phase current signal conversion processing block 43.

【0123】このようにしてロータ軸回転角度検出処理
ブロック42では、第1及び第2のロータ軸磁極角度セ
ンサデータD2A、D2Bに基づいて磁極角度θp 及び
ロータ軸磁極回転角度Pmlを検出する。
In this manner, the rotor shaft rotation angle detection processing block 42 detects the magnetic pole angle θp and the rotor shaft magnetic pole rotation angle Pml based on the first and second rotor shaft magnetic pole angle sensor data D2A and D2B.

【0124】なおロータ軸回転角度検出処理ブロック4
2において、上述のような磁気角度θp 及びロータ軸磁
極回転角度Pm1の演算処理は、演算処理ブロック40の
カウンタ・タイマ・コントロール回路65から与えられ
るPWMパルス信号S11に基づいて行われる。
The rotor shaft rotation angle detection processing block 4
In 2, the arithmetic processing of the magnetic angle θp and the rotor shaft magnetic pole rotation angle Pm1 is performed based on the PWM pulse signal S11 given from the counter / timer control circuit 65 of the arithmetic processing block 40.

【0125】従ってこのロータ軸回転角度検出処理ブロ
ック42から出力される磁気角度θp 及びロータ軸磁極
回転角度Pm1は、PWMパルス信号S11の周期である
50〔μs 〕毎に更新される。
Therefore, the magnetic angle θp and the rotor shaft magnetic pole rotation angle Pm1 output from the rotor shaft rotation angle detection processing block 42 are the cycle of the PWM pulse signal S11.
Updated every 50 [μs].

【0126】(3−3)トルク−3相電流信号変換処理
ブロック43の詳細構成 トルク−3相電流信号変換処理ブロック43は、図15
に示すように、レジスタ41(図11)に格納された目
標回転トルクT0 を後述のPWMパルス周期(50〔μs
〕周期)で読み出し、当該目標回転トルクT0 と、ロ
ータ軸回転角度検出処理ブロック42(図14)から与
えられる磁極角度θp とに基づいて次式
(3-3) Detailed Configuration of Torque-Three-Phase Current Signal Conversion Processing Block 43
As shown in FIG. 11, the target rotation torque T0 stored in the register 41 (FIG. 11) is changed to a PWM pulse cycle (50 [μs
] Period, and based on the target rotation torque T0 and the magnetic pole angle θp given from the rotor shaft rotation angle detection processing block 42 (FIG. 14),

【0127】[0127]

【数25】 (Equation 25)

【0128】[0128]

【数26】 (Equation 26)

【0129】[0129]

【数27】 [Equation 27]

【0130】を演算することにより、第1〜第3の電流
指令値Ur 、Vr 及びWr を算出し、これらを電流制御
処理ブロック44(図11)に送出する。
By calculating the above, first to third current command values Ur, Vr and Wr are calculated and sent to the current control processing block 44 (FIG. 11).

【0131】なおこの第1〜第3の電流指令値Ur 、V
r 及びWr の演算処理は、演算処理ブロック40のカウ
ンタ・タイマ・コントロール回路65から与えられるP
WMパルス信号S11に基づいて行われる。従ってこれ
ら第1〜第3の電流指令値Ur 、Vr 及びWr もPWM
パルス信号S11の周期である50〔μs 〕毎に更新され
る。
The first to third current command values Ur, V
The arithmetic processing of r and Wr is performed by the P,
This is performed based on the WM pulse signal S11. Therefore, these first to third current command values Ur, Vr and Wr are also PWM.
It is updated every 50 [μs] which is the cycle of the pulse signal S11.

【0132】(3−4)電流制御処理ブロック44の詳
細構成 一方電流制御処理ブロック44には、図16に示すよう
に、U相、V相及びW相の各コイル11にそれぞれ対応
させて、減算回路80A〜80C、第1及び第2の乗算
回路81A〜81C、82A〜82C及びPWM変換器
83A〜83Cからなる第1〜第3の信号処理系84A
〜84Cが設けられている。
(3-4) Detailed Configuration of Current Control Processing Block 44 On the other hand, as shown in FIG. 16, the current control processing block 44 has a U-phase, a V-phase, and a W-phase coils 11 respectively. First to third signal processing systems 84A including subtraction circuits 80A to 80C, first and second multiplication circuits 81A to 81C, 82A to 82C, and PWM converters 83A to 83C.
To 84C.

【0133】そしてこの電流制御処理ブロック44で
は、これら第1〜第3の信号処理系84A〜84Cにお
いて、トルク−3相電流信号変換処理ブロック43(図
15)から与えられる第1〜第3の電流指令値Ur 、V
r 、Wr と、パワー基板24から与えられる第1〜第3
の駆動電流検出信号S3A〜S3Cとに基づいて、電圧
変動の補償処理を含む所定の信号処理を施しながら、第
1〜第3のPWM信号S4A〜S4C及び第1〜第3の
基準信号S5A〜S5Cを生成し得るようになされてい
る。
In the current control processing block 44, in the first to third signal processing systems 84A to 84C, the first to third signals supplied from the torque / three-phase current signal conversion processing block 43 (FIG. 15). Current command value Ur, V
r, Wr, and the first to third signals given from the power board 24.
Based on the drive current detection signals S3A to S3C, the first to third PWM signals S4A to S4C and the first to third reference signals S5A to S3C are subjected to predetermined signal processing including voltage fluctuation compensation processing. S5C can be generated.

【0134】実際上第1〜第3の信号処理系84A〜8
4Cにおいては、それぞれ供給される第1〜第3の電流
指令値Ur 、Vr 及びWr と、第1〜第3の駆動電流検
出信号S3A〜S3Cとの誤差を減算回路80A〜80
Cにおいて検出し、検出結果を第1の乗算回路81A〜
81Cに送出する。
Actually, the first to third signal processing systems 84A to 84A
In 4C, the difference between the supplied first to third current command values Ur, Vr and Wr and the first to third drive current detection signals S3A to S3C is subtracted by subtraction circuits 80A to 80C.
C, and outputs the detection results to the first multiplication circuits 81A to 81A.
Send to 81C.

【0135】そして第1〜第3の信号処理系84A〜8
4Cでは、この後この誤差を0に収束させるため、この
誤差に対して各第1の乗算回路81A〜81Cにおいて
ラプラス演算子をSとして次式
The first to third signal processing systems 84A to 84A-8
4C, to converge this error to 0, the first multiplication circuits 81A to 81C set the Laplace operator to S, and

【0136】[0136]

【数28】 [Equation 28]

【0137】で与えられる積分ゲインを乗算し、乗算結
果に第2の乗算回路82A〜82Cにおいて比例ゲイン
Krpを乗算する。
The multiplication result is multiplied by the proportional gain Krp in the second multiplication circuits 82A to 82C.

【0138】そしてこのようにして得られたそれぞれ次
Then, the following equations obtained in this manner are obtained.

【0139】[0139]

【数29】 (Equation 29)

【0140】[0140]

【数30】 [Equation 30]

【0141】[0141]

【数31】 (Equation 31)

【0142】で与えられる各第2の乗算回路82A〜8
2Cから出力される値X1 、X2 、X3 が、それぞれU
相、V相及びW相の各コイル11に実際に印加すべき駆
動電流の電流値であり、これら値X1 、X2 、X3 がそ
れぞれ対応するPWM変換器83A〜83Cに与えられ
る。
Each of the second multiplication circuits 82A to 82A given by
The values X1, X2, X3 output from 2C are respectively U
These are the current values of the drive currents to be actually applied to the phase, V-phase, and W-phase coils 11, and these values X1, X2, X3 are given to the corresponding PWM converters 83A to 83C, respectively.

【0143】そして各PWM変換器83A〜83Cは、
それぞれ供給される値X1 、X2 、X3 に基づいて、そ
れぞれ50〔μs 〕周期のパルスのパルス幅を制御するこ
とにより第1〜第3のPWM信号S4A〜S4Cと、第
1〜第3の基準信号S5A〜S5Cとを発生する。
Then, each of the PWM converters 83A to 83C is
The first to third PWM signals S4A to S4C and the first to third reference signals are controlled by controlling the pulse width of each 50 [μs] cycle pulse based on the supplied values X1, X2, X3. The signals S5A to S5C are generated.

【0144】実際上各PWM変換器83A〜83Cは、
図17に示すように、それぞれ供給される値X1 、X2
、X3 を図示しない内部レジスタにセットし、値X1
、X2、X3 が正のときには、当該値X1 、X2 、X3
を演算処理ブロック40のカウンタ・タイマ・コントロ
ール回路65から与えられる50〔μs 〕周期のPWMパ
ルス信号S11の立ち上がりエッジ毎に第1のPWMパ
ルス信号発生回路85A内のダウンカウンタ(図示せ
ず)にセットする。
Actually, each of the PWM converters 83A to 83C is
As shown in FIG. 17, the supplied values X1, X2
, X3 are set in an internal register (not shown), and the value X1
, X2, X3 are positive, the values X1, X2, X3
Is supplied to a down counter (not shown) in the first PWM pulse signal generating circuit 85A at every rising edge of the PWM pulse signal S11 having a period of 50 [μs] given from the counter timer control circuit 65 of the arithmetic processing block 40. set.

【0145】そしてこのダウンカウンタは、演算処理ブ
ロック40(図11)のCPUクロック(0.1 〔μs
〕)の立ち上がりエッジ毎にカウンタ値を減少させて
ゼロ値で停止する。従って第1のPWMパルス信号発生
回路85Aの出力は、ダウンカウンタのカウント値がゼ
ロ値になるまで出力が論理「1」レベル、カウンタ値が
ゼロ値となってからは論理「0」レベルとなる。
This down counter is provided by the CPU clock (0.1 μs) of the arithmetic processing block 40 (FIG. 11).
]), The counter value is decremented at each rising edge, and stopped at zero value. Therefore, the output of the first PWM pulse signal generation circuit 85A becomes a logic "1" level until the count value of the down counter becomes zero, and becomes a logic "0" level after the counter value becomes zero. .

【0146】また次のPWMパルス信号S11の立ち上
がりエッジで再びレジスタに格納された値X1 、X2 、
X3 が第1のPWMパルス信号発生回路85Aのダウン
カウンタに再びセットされて上述の処理が繰り返され
る。
At the next rising edge of the PWM pulse signal S11, the values X1, X2,.
X3 is set again in the down counter of the first PWM pulse signal generation circuit 85A, and the above processing is repeated.

【0147】従って第1のPWMパルス信号発生回路8
5Aからは、レジスタに格納される値X1 、X2 、X3
が更新されるまで、当該値X1 、X2 、X3 に比例した
一定のパルス幅Tonの第1〜第3のPWM信号S4A〜
S4Cが出力され、第2のPWMパルス信号発生回路8
5Aからは、論理「0」レベルの基準信号S5A〜S5
Cが出力される。
Therefore, the first PWM pulse signal generating circuit 8
From 5A, the values X1, X2, X3 stored in the registers
Is updated, the first to third PWM signals S4A to S4A to have a constant pulse width Ton proportional to the values X1, X2, and X3.
S4C is output and the second PWM pulse signal generation circuit 8
5A, reference signals S5A to S5 of logic "0" level
C is output.

【0148】一方、各PWM変換器83A〜83Cにお
いては、値X1 、X2 、X3 が負の値であった場合には
その絶対値を演算して正の整数に変換した後、この値を
第2のPWMパルス信号発生回路85B内のダウンカウ
ンタ(図示せず)にセットする。
On the other hand, in each of the PWM converters 83A to 83C, if the values X1, X2 and X3 are negative values, the absolute values are calculated and converted into positive integers, and then these values are converted to positive integers. 2 is set in a down counter (not shown) in the PWM pulse signal generation circuit 85B.

【0149】この結果このときには第2のPWMパルス
信号発生回路85Bからは、上述の第1のPWMパルス
信号発生回路85Aと同様にして、レジスタに格納され
る値X1 、X2 、X3 が更新されるまで、当該値X1 、
X2 、X3 に比例した一定のパルス幅Tonの第1〜第3
のPWM信号S4A〜S4Cが出力される。またこのと
き第1のPWMパルス信号発生回路85Bからは、論理
「0」レベルの基準信号S5A〜S5Cが出力される。
As a result, at this time, the values X1, X2, and X3 stored in the registers are updated from the second PWM pulse signal generation circuit 85B in the same manner as the above-described first PWM pulse signal generation circuit 85A. Up to the value X1,
The first to third constant pulse width Ton proportional to X2 and X3
PWM signals S4A to S4C are output. At this time, first PWM pulse signal generation circuit 85B outputs reference signals S5A to S5C of logic "0" level.

【0150】このようにして第1〜第3のPWM変換器
83A〜83Cにおいては、供給される値X1 、X2 、
X3 に応じたパルス幅Tonの第1〜第3のPWM信号S
4A〜S4C及び第1〜第3の基準信号S5A〜S5C
を生成し、これをそれぞれ第3のケーブル33を介して
パワー基板24のコイル駆動ブロック34に送出するよ
うになされている。
Thus, in the first to third PWM converters 83A to 83C, the supplied values X1, X2,
The first to third PWM signals S having a pulse width Ton corresponding to X3
4A to S4C and first to third reference signals S5A to S5C
Is generated and sent to the coil drive block 34 of the power board 24 via the third cable 33.

【0151】(4)コイル駆動電流と出力トルクの関係 ここでこのACサーボモータ1におけるモータ部2のU
相、V相及びW相の各コイル11に印加する駆動電流I
u 、Iv 、Iw と、出力軸18を介して外部に出力され
る回転トルク(以下、出力トルクと呼ぶ)との関係につ
いて説明する。
(4) Relationship between Coil Drive Current and Output Torque
Drive current I applied to each phase 11, V-phase and W-phase coil 11
The relationship between u, Iv, and Iw and the rotational torque output to the outside via the output shaft 18 (hereinafter, referred to as output torque) will be described.

【0152】まずU相、V相及びW相の各コイル11に
駆動電流Iu 、Iv 、Iw を印加したときにおけるこれ
らU相、V相及びW相の各コイル11の交差する磁束密
度をφu 、φv 、φw とすると、出力トルクT(θp )
は、モータ部2のロータ軸6の磁極角度θp を用いて次
First, when drive currents Iu, Iv, and Iw are applied to the U-phase, V-phase, and W-phase coils 11, the magnetic flux density at which these U-phase, V-phase, and W-phase coils 11 intersect is φu, Assuming φv and φw, the output torque T (θp)
Is expressed by the following equation using the magnetic pole angle θp of the rotor shaft 6 of the motor unit 2.

【0153】[0153]

【数32】 (Equation 32)

【0154】のように与えられる。なおこの(32)式
において、K0 は各コイル11に駆動電流Iu 、Iv 、
Iw を印加したときの一定の係数値を表す。
Is given as follows. In the equation (32), K0 is the driving current Iu, Iv,
It represents a constant coefficient value when Iw is applied.

【0155】ここでU相、V相及びW相の各コイル11
に印加する駆動電流Iu 、Iv 、Iw は、上述のように
それぞれ次式
Here, each of the U-phase, V-phase and W-phase coils 11
The drive currents Iu, Iv, Iw applied to

【0156】[0156]

【数33】 [Equation 33]

【0157】[0157]

【数34】 (Equation 34)

【0158】[0158]

【数35】 (Equation 35)

【0159】のように制御され、このため各磁束密度は
φu 、φv 、φw はそれぞれ次式、
The magnetic flux densities φu, φv, φw are respectively expressed by the following equations:

【0160】[0160]

【数36】 [Equation 36]

【0161】[0161]

【数37】 (37)

【0162】[0162]

【数38】 (38)

【0163】となる。Is obtained.

【0164】従って出力トルクT(θp )は、これら
(33)式〜(38)式を(32)式に代入して、次式
Therefore, the output torque T (θp) is obtained by substituting the equations (33) to (38) into the equation (32), and

【0165】[0165]

【数39】 [Equation 39]

【0166】と表すことができる。Can be expressed as follows.

【0167】従ってこのACサーボモータ1では、各コ
イル11に印加する駆動電流Iu 、Iv 、Iw の大きさ
に比例した出力トルクが得られることが分かる。
Accordingly, it can be seen that in the AC servomotor 1, an output torque proportional to the magnitude of the drive currents Iu, Iv, Iw applied to each coil 11 can be obtained.

【0168】(5)ACサーボモータ1におけるソフト
ウェア制御 次にこのACサーボモータ1の演算処理ブロック40
(図11)におけるソフトウェア制御について説明す
る。
(5) Software Control in AC Servo Motor 1 Next, the arithmetic processing block 40 of the AC servo motor 1
The software control in FIG. 11 will be described.

【0169】演算処理ブロック40では、上述のように
CPU60がカウンタ・タイマ・コントロール回路65
から与えられるサーボ割込信号S10及びROM61に
格納された対応するプログラムに基づいて、1〔ms〕内
に時分割的にモータ回転制御演算処理、進相制御処理、
温度補償制御処理及びシリアル通信制御処理を実行す
る。以下、これら各処理モード時におけるCPU60の
処理について説明する。
In the arithmetic processing block 40, the CPU 60 operates the counter / timer control circuit 65 as described above.
Based on the servo interrupt signal S10 given by the controller and the corresponding program stored in the ROM 61, the motor rotation control arithmetic processing, the phase advance control processing,
A temperature compensation control process and a serial communication control process are executed. Hereinafter, processing of the CPU 60 in each of these processing modes will be described.

【0170】(5−1)モータ回転制御演算処理モード
時におけるCPU60の処理 モータ回転制御演算処理モード時におけるCPU60の
処理は、上述のように上位コントローラから与えられる
指定回転位置、指定回転速度又は指定回転トルクの値の
指定に応じた目標回転トルクT0 を算出することであ
る。
(5-1) Processing of CPU 60 in Motor Rotation Control Calculation Processing Mode The processing of the CPU 60 in the motor rotation control calculation processing mode is, as described above, a specified rotation position, a specified rotation speed, or a specified rotation speed given from the host controller. The purpose is to calculate a target rotation torque T0 according to the specification of the rotation torque value.

【0171】そしてCPU60は、この目標回転トルク
T0 を、上位コントローラから指定回転位置Pref が与
えられている場合には、ロータ軸回転角度検出処理ブロ
ック42によりレジスタ41に格納されるロータ軸磁極
回転角度Pm1に基づいて出力軸18(図1)の回転位置
Pm を算出すると共に、この回転位置Pm を用いて次式
When the designated rotational position Pref is given from the host controller, the CPU 60 sets the target rotational torque T0 to the rotor shaft magnetic pole rotation angle stored in the register 41 by the rotor shaft rotation angle detection processing block 42. The rotational position Pm of the output shaft 18 (FIG. 1) is calculated based on the rotational position Pm1.

【0172】[0172]

【数40】 (Equation 40)

【0173】[0173]

【数41】 [Equation 41]

【0174】をそれぞれ演算することにより、指定回転
位置Pref に対する目標の回転速度Vmrefと、出力軸の
現在の回転速度Vm とを算出する。そしてこのようにし
て得られた(40)式及び(41)式から次式
By calculating respectively, the target rotation speed Vmref for the designated rotation position Pref and the current rotation speed Vm of the output shaft are calculated. Then, from the equations (40) and (41) obtained as described above, the following equation is obtained.

【0175】[0175]

【数42】 (Equation 42)

【0176】の演算を実行することにより目標回転トル
クT0 を算出する。
By executing the above calculation, the target rotation torque T0 is calculated.

【0177】また上位コントローラから指定回転速度V
ref が与えられている場合には、(41)式を用いて出
力軸18の現在の回転速度Vm を算出し、この回転速度
Vmに基づいて次式
[0177] The designated rotational speed V
When ref is given, the current rotation speed Vm of the output shaft 18 is calculated using the equation (41), and based on the rotation speed Vm, the following equation is obtained.

【0178】[0178]

【数43】 [Equation 43]

【0179】を演算することにより目標回転トルクT0
を算出する。また上位コントローラから指定回転トルク
Tref が与えられている場合には、これをそのまま目標
回転トルクT0 とする。
By calculating the target rotation torque T0,
Is calculated. When the designated rotational torque Tref is given from the host controller, this is directly used as the target rotational torque T0.

【0180】なおこれら(40)〜(43)式におい
て、Sはラプラス演算子を示し、Kpp、Kvi及びKvpは
それぞれ上位コントローラにより設定される制御ゲイン
パラメータを表す。この制御ゲインパラメータKpp、K
vi及びKvpの値を変化させることにより、指定回転角度
Pref や指定回転速度Vref に対するACサーボモータ
1の応答を変化させることができる。
In these equations (40) to (43), S represents a Laplace operator, and Kpp, Kvi, and Kvp each represent a control gain parameter set by an upper controller. The control gain parameters Kpp, K
By changing the values of vi and Kvp, the response of the AC servomotor 1 to the specified rotation angle Pref and the specified rotation speed Vref can be changed.

【0181】因にこのようなモータ回転制御演算処理モ
ード時におけるCPU60の具体的な処理手順を図18
に示す。
The specific processing procedure of the CPU 60 in the motor rotation control calculation processing mode is shown in FIG.
Shown in

【0182】CPU60は、上位コントローラから指定
回転角度Pref が与えられた場合、まずレジスタ41に
格納された第1及び第2の絶対角度センサデータD1
A、D1Bに基づいてロータ軸6の磁極回転数(以下、
ロータ軸磁極回転数と呼ぶ)Nm を算出する(ステップ
SP1)。
When the designated rotation angle Pref is given from the host controller, the CPU 60 firstly stores the first and second absolute angle sensor data D1 stored in the register 41.
A, D1B based on the magnetic pole rotation speed of the rotor shaft 6 (hereinafter, referred to as
Nm is calculated (step SP1).

【0183】なおロータ軸磁極回転数Nm とは、ロータ
軸6の回転に伴いロータ軸磁極角度センサ22の第1〜
第4のホール素子26A〜26Dにより検出される樹脂
マグネット25の隣接する一対のN極及びS極による磁
束変化を1回転とする回転数と定義する。この実施の形
態においては、樹脂マグネット25は4極に着磁されて
いるため、ロータ軸6が機械的に1回転するとロータ軸
磁極回転数Nm は2となる。
Note that the rotor shaft magnetic pole rotation speed Nm refers to the first to the first of the rotor shaft magnetic pole angle sensors 22 as the rotor shaft 6 rotates.
The number of rotations is defined as one rotation of a magnetic flux change by a pair of adjacent N and S poles of the resin magnet 25 detected by the fourth Hall elements 26A to 26D. In this embodiment, since the resin magnet 25 is magnetized into four poles, the number of rotations Nm of the magnetic pole of the rotor shaft becomes 2 when the rotor shaft 6 makes one rotation mechanically.

【0184】そしてこのロータ軸磁極回転数Nm は、図
19に示すロータ軸磁極回転数検出処理手順に従って、
それぞれsinθg 、cosθg で表される第1及び第
2の1回転絶対角度センサ信号S1A、S1Bの位相θ
g をレジスタ41に格納された第1及び第2の絶対角度
センサデータD1A、D1Bに基づいてソフトウエア処
理により算出し(ステップSP1A)、この位相θg に
トルク増幅部3の遊星ギア機構部16のギア比Nを乗算
し(ステップSP1B)、この乗算結果を2πで割り算
してその割算結果の整数部分にロータ軸磁極角度センサ
22(図1)の樹脂マグネット25の磁極数(本実施の
形態においては4)の半分の値Np を乗算する(ステッ
プSP1C)ことにより得ることができる。
The rotor shaft magnetic pole rotation speed Nm is calculated according to the rotor shaft magnetic pole rotation speed detection processing procedure shown in FIG.
The phase θ of the first and second one-turn absolute angle sensor signals S1A and S1B represented by sin θg and cos θg, respectively.
g is calculated by software processing based on the first and second absolute angle sensor data D1A and D1B stored in the register 41 (step SP1A), and the phase θg of the planetary gear mechanism 16 of the torque amplifying unit 3 is calculated. The gear ratio N is multiplied (step SP1B), the result of the multiplication is divided by 2π, and the number of magnetic poles of the resin magnet 25 of the rotor shaft magnetic pole angle sensor 22 (FIG. Can be obtained by multiplying by half the value Np of 4) (step SP1C).

【0185】またCPU60は、図18に示すように、
このようにして算出したロータ軸磁極回転数Nm と、レ
ジスタ41に格納されたロータ軸磁極回転角度データP
m1とに基づき、次式
As shown in FIG. 18, the CPU 60
The rotor shaft magnetic pole rotation speed Nm calculated in this manner is compared with the rotor shaft magnetic pole rotation angle data P stored in the register 41.
Based on m1,

【0186】[0186]

【数44】 [Equation 44]

【0187】で与えられるPm0を初期値として、次式Using Pm0 given by the following equation as an initial value,

【0188】[0188]

【数45】 [Equation 45]

【0189】の演算を実行することによりそのときの出
力軸18の回転角度Pm を算出する(ステップSP
2)。
By executing the above calculation, the rotation angle Pm of the output shaft 18 at that time is calculated (step SP).
2).

【0190】そしてCPU60は、指定回転角度Pref
からこの回転角度Pm を減算することにより、指定回転
角度Pref に対する誤差(以下、これを回転角度誤差と
呼ぶ)Pe を検出する(ステップSP3)。
Then, the CPU 60 sets the designated rotation angle Pref.
By subtracting the rotation angle Pm from the above, an error Pe (hereinafter, referred to as a rotation angle error) with respect to the designated rotation angle Pref is detected (step SP3).

【0191】続いてCPU60は、この回転角度誤差P
e に比例ゲインKppを乗算することにより、指定回転角
度Pref に対する目標回転角度Vmrefを算出する(ステ
ップSP4)。
Subsequently, the CPU 60 determines that the rotation angle error P
The target rotation angle Vmref with respect to the specified rotation angle Pref is calculated by multiplying e by the proportional gain Kpp (step SP4).

【0192】次いでCPU60は、レジスタ41に格納
されたロータ軸磁極回転角度Pm1を微分することにより
そのときの出力軸の回転速度Vm を算出する(ステップ
SP5)と共に、この後ステップSP4において算出し
た目標回転速度VmrefからステップSP5において算出
した回転速度Vm を減算することにより速度誤差Veを
算出する(ステップSP6)。
Next, the CPU 60 calculates the rotation speed Vm of the output shaft at that time by differentiating the rotor shaft magnetic pole rotation angle Pm1 stored in the register 41 (step SP5), and thereafter calculates the target speed calculated in step SP4. The speed error Ve is calculated by subtracting the rotation speed Vm calculated in step SP5 from the rotation speed Vmref (step SP6).

【0193】続いてCPU60は、この速度誤差Ve に
次式
Subsequently, the CPU 60 adds the following equation to the speed error Ve.

【0194】[0194]

【数46】 [Equation 46]

【0195】で与えられる速度積分ゲイン及び比例ゲイ
ンKvpを順次乗算する(ステップSP7及びステップS
P8)。これにより目標回転トルクT0 を得ることがで
きる。
Are sequentially multiplied by the speed integral gain and the proportional gain Kvp given by (Step SP7 and Step S7).
P8). Thus, the target rotation torque T0 can be obtained.

【0196】なおCPU60は、モータ回転制御演算処
理モード時、上位コントローラから指定回転速度Vref
が与えられているときにはこの処理をステップSP6に
から開始し、回転トルクTref が与えられているときに
はこれをそのまま目標回転トルクT0 としてレジスタ4
1に格納する。
In the motor rotation control arithmetic processing mode, the CPU 60 sends the designated rotation speed Vref from the host controller.
Is applied, the process starts from step SP6. When the rotational torque Tref is applied, this is used as it is as the target rotational torque T0 in the register 4.
1 is stored.

【0197】(5−2)進相制御処理モード時における
CPU60の処理 まず進相制御について説明する。モータ部2のU相、V
相及びW相の各コイル11に供給する各駆動電流Iu 、
Iv 、Iw は、それぞれトルク−3相電流信号変換処理
ブロック43及び電流制御処理ブロック44においてそ
れぞれ(33)式、(34)式及び(35)式となるよ
うに制御される。
(5-2) Processing of CPU 60 in the phase advance control processing mode First, the phase advance control will be described. U phase, V of motor unit 2
Drive currents Iu supplied to the phase 11 and W phase coils 11,
Iv and Iw are controlled in the torque-three-phase current signal conversion processing block 43 and the current control processing block 44, respectively, so as to satisfy the equations (33), (34) and (35).

【0198】このとき例えばロータ9が高速に回転して
いると、パワー基板24の各インバータ回路52A〜5
2Cにこれら(33)式、(34)式及び(35)式の
ような駆動電流Iu 、Iv 、Iw が与えられても実際に
U相、V相及びW相の各コイル11に流れる駆動電流I
u 、Iv 、Iw はコイル11のインピーダンスにより遅
れが生じ、この結果出力トルクが低下する。
At this time, if the rotor 9 is rotating at a high speed, for example, each of the inverter circuits 52A-5
Even when the drive currents Iu, Iv, Iw as given by the equations (33), (34) and (35) are given to the 2C, the drive currents actually flowing through the U-phase, V-phase and W-phase coils 11 I
u, Iv, and Iw are delayed by the impedance of the coil 11, and as a result, the output torque decreases.

【0199】進相制御とは、この問題を改善するために
次式
The phase advance control is to solve this problem by the following equation.

【0200】[0200]

【数47】 [Equation 47]

【0201】[0201]

【数48】 [Equation 48]

【0202】[0202]

【数49】 [Equation 49]

【0203】のようにU相、V相及びW相の各コイル1
1に印加する駆動電流Iu 、Iv 、Iw の位相を予めロ
ータ9の回転速度に応じた補正値θoff 分だけ進ませて
おく制御のことである。
Each of the U-phase, V-phase and W-phase coils 1
This is control in which the phases of the drive currents Iu, Iv, Iw applied to 1 are advanced in advance by a correction value θoff corresponding to the rotation speed of the rotor 9 in advance.

【0204】そして実際上CPU60は、この進相制御
処理として補正値θoff を例えば図18におけるステッ
プSP5において算出した回転速度Vm を利用して、次
Then, in practice, the CPU 60 calculates the correction value θoff as the phase advance control process using the rotational speed Vm calculated in step SP5 in FIG.

【0205】[0205]

【数50】 [Equation 50]

【0206】により算出してこれらをトルク−3相電流
信号変換処理ブロック43に与えることにより、当該ト
ルク−3相電流信号変換処理ブロック43において発生
させる第1〜第3の電流指令値Ur 、Vr 、Wr をそれ
ぞれ(47)式〜(49)式のように補正値θoff 分だ
け進相させるように制御する。
The first to third current command values Ur and Vr generated in the torque-three-phase current signal conversion processing block 43 are calculated and given to the torque-three-phase current signal conversion processing block 43. , Wr are controlled so as to be advanced by the correction value θoff as shown in the equations (47) to (49).

【0207】なお(50)式においてKv は、出力軸1
8の回転速度の大きさと、進相補正の量との関係を決め
るゲインで、モータ部2の各コイル11の仕様により決
定される定数である。
In equation (50), Kv is the output shaft 1
8 is a gain that determines the relationship between the magnitude of the rotation speed and the amount of phase advance correction, and is a constant determined by the specifications of each coil 11 of the motor unit 2.

【0208】(5−3)温度補償制御処理モード時にお
けるCPU60の処理 永久磁石を用いたACサーボモータでは、コイルに流れ
る電流による発熱や渦電流損による発熱が生じる。こう
した熱により永久磁石の磁気特性が変化する。一般的に
高温の雰囲気でコイル電流を流し、高い磁束密度を加え
ると永久磁石は減磁してしまう。このためコイル電流の
最大値は、安全性をもたせるために一般的に低く抑えら
れた設計となっている。
(5-3) Processing of CPU 60 in Temperature Compensation Control Processing Mode In an AC servomotor using a permanent magnet, heat is generated by current flowing through the coil and heat is generated by eddy current loss. Such heat changes the magnetic properties of the permanent magnet. Generally, when a coil current is applied in a high temperature atmosphere and a high magnetic flux density is applied, the permanent magnet is demagnetized. For this reason, the maximum value of the coil current is generally designed to be low in order to provide safety.

【0209】温度補償制御とは、温度により許容される
最大電流を制御することにより永久磁石のもつ磁気特性
を有効に利用する制御である。
The temperature compensation control is a control for effectively utilizing the magnetic characteristics of the permanent magnet by controlling the maximum current allowed by the temperature.

【0210】この実施の形態の場合、図9に示すよう
に、制御基板23の温度センサ29から出力される温度
センサ信号S14が1チップマイクロコンピュータ27
の第4のアナログ/ディジタル変換回路48を介して温
度センサデータD14としてレジスタ41に格納され
る。
In the case of this embodiment, as shown in FIG. 9, the temperature sensor signal S14 output from the temperature sensor 29 of the control
Is stored in the register 41 through the fourth analog / digital conversion circuit 48 as the temperature sensor data D14.

【0211】そしてCPU60は、この温度センサデー
タD14の値THに基づいて、(33)式〜(35)式
におけるI0 の最大値Imax を次式
The CPU 60 calculates the maximum value Imax of I0 in the equations (33) to (35) based on the value TH of the temperature sensor data D14 according to the following equation.

【0212】[0212]

【数51】 (Equation 51)

【0213】により演算し、この演算結果に基づいてト
ルク−3相電流信号変換処理ブロック43を制御するこ
とにより、モータ部2のU相、V相及びW相の各コイル
11に流す駆動電流Iu 、Iv 、Iw の上限を設定す
る。なおKthは、永久磁石(本実施の形態においてはロ
ータ9のロータマグネット8(図1))の温度特性に応
じて決まる温度係数である。
By controlling the torque-three-phase current signal conversion processing block 43 based on the calculation result, the drive current Iu flowing through each of the U-phase, V-phase and W-phase coils 11 of the motor unit 2 is calculated. , Iv, Iw. Kth is a temperature coefficient determined according to the temperature characteristics of the permanent magnet (in the present embodiment, the rotor magnet 8 of the rotor 9 (FIG. 1)).

【0214】(5−4)シリアル通信処理モード時にお
けるCPU60の処理 CPU60は、シリアル通信処理モード時、上位コント
ローラとの間で通信を行い、制御コマンドや変更パラメ
ータを入力し、またはモニタ用に内部信号を送信する。
(5-4) Processing of the CPU 60 in the Serial Communication Processing Mode In the serial communication processing mode, the CPU 60 communicates with the host controller, inputs control commands and change parameters, or performs internal monitoring. Send a signal.

【0215】(5−5)外力推定処理モード時における
CPU60の処理 ここでこのACサーボモータ1の場合、演算処理ブロッ
ク40では、上述のようなモータ回転制御演算処理、進
相制御処理、温度補償制御処理及びシリアル通信制御処
理に加えて、出力軸18に与えられる外力(負荷トル
ク)の大きさを推定し得るようになされている。
(5-5) Processing of CPU 60 in External Force Estimation Processing Mode In the case of the AC servomotor 1, the arithmetic processing block 40 executes the above-described motor rotation control arithmetic processing, phase advance control processing, and temperature compensation. In addition to the control processing and the serial communication control processing, the magnitude of the external force (load torque) applied to the output shaft 18 can be estimated.

【0216】この場合一般的なモータにおける出力トル
クTm と、ロータの機械的な回転角度θm と、出力軸に
与えられる外力Td と、ギア機構の出力角度(以下、出
力軸の回転角度とする)θg との関係は、図20のよう
に表すことができる。
In this case, the output torque Tm of a general motor, the mechanical rotation angle θm of the rotor, the external force Td applied to the output shaft, and the output angle of the gear mechanism (hereinafter referred to as the rotation angle of the output shaft) The relationship with θg can be represented as shown in FIG.

【0217】すなわちロータの機械的な回転角度θm
は、出力トルクTm からギア機構の構造的な負荷トルク
Tdmを減算し、その減算結果に次式
That is, the mechanical rotation angle θm of the rotor
Subtracts the structural load torque Tdm of the gear mechanism from the output torque Tm.

【0218】[0218]

【数52】 (Equation 52)

【0219】を乗算することにより算出することができ
る。なおJm はロータの慣性モーメントを表し、Dm は
ロータの軸受け等との摩擦係数を表す。
Can be calculated by multiplying Jm represents the moment of inertia of the rotor, and Dm represents the coefficient of friction between the rotor and the bearing.

【0220】また出力軸の回転角度θg は、外力Td
と、ギア機構の構造的な負荷トルクTdmにギア機構のギ
ア比Nを乗算した乗算結果(以下、これを構造的出力軸
負荷トルクと呼ぶ)Tdlとを加算し、この加算結果Tdl
に次式
The rotation angle θg of the output shaft is equal to the external force Td.
And a multiplication result Tdl obtained by multiplying the structural load torque Tdm of the gear mechanism by the gear ratio N of the gear mechanism (hereinafter referred to as a structural output shaft load torque) Tdl, and the addition result Tdl
Where

【0221】[0221]

【数53】 (Equation 53)

【0222】を乗算することにより算出することができ
る。なおJl はギア機構における慣性モーメント、Dl
はギア機構内における摩擦係数、Sはラプラス演算子を
それぞれ示す。
Can be calculated by multiplying Jl is the moment of inertia in the gear mechanism, Dl
Denotes a coefficient of friction in the gear mechanism, and S denotes a Laplace operator.

【0223】そしてギア機構の構造的な負荷Tdmは、出
力軸の回転角度θg にギア機構におけるギア比Nを乗算
した乗算結果をモータロータの機械的な回転角度θm か
ら減算し、減算結果にギア機構におけるばね係数Kg を
乗算することにより算出することができる。
The structural load Tdm of the gear mechanism is obtained by subtracting the multiplication result obtained by multiplying the rotation angle θg of the output shaft by the gear ratio N of the gear mechanism from the mechanical rotation angle θm of the motor rotor. Can be calculated by multiplying by the spring coefficient Kg.

【0224】かかる原理に基づいて、CPU60は、図
21に示す以下の手順に従って外部から出力軸18に与
えられる外力の大きさを推定する。
Based on this principle, the CPU 60 estimates the magnitude of the external force applied to the output shaft 18 from the outside according to the following procedure shown in FIG.

【0225】すなわちCPU60は、まず外力の推定値
(以下、これを外力推定値と呼ぶ)Tdeとして適当な大
きさの初期値を発生し、当該外力推定値Tdeと、遊星歯
車機構16の構造的出力軸負荷トルクTdlとの加算結果
に次式
That is, the CPU 60 first generates an initial value of an appropriate size as an estimated value of external force (hereinafter, referred to as an estimated value of external force) Tde. The estimated value of external force Tde and the structural value of the planetary gear mechanism 16 The following equation is added to the result of addition with the output shaft load torque Tdl.

【0226】[0226]

【数54】 (Equation 54)

【0227】を乗算することにより出力軸18の数学モ
デル的な回転角度θgmを算出する。
Is multiplied to calculate a mathematical model rotation angle θgm of the output shaft 18.

【0228】そして演算により求められる実際の出力軸
18の回転角度θg からこの回転角度θgmを減算するこ
とにより、実際の回転角度θg に対する数学モデルの回
転角度θgmの誤差(以下、これをモデル誤差と呼ぶ)E
θg を算出すると共に、このモデル誤差Eθg に次式
By subtracting this rotation angle θgm from the actual rotation angle θg of the output shaft 18 obtained by the calculation, the error of the rotation angle θgm of the mathematical model with respect to the actual rotation angle θg (hereinafter referred to as a model error) Call) E
θg is calculated and the model error Eθg is

【0229】[0229]

【数55】 [Equation 55]

【0230】で与えられる推定ゲインを乗算することに
より外力推定値Tdeを算出する。なおこの(55)式に
おいて、Ka は一定の正の係数値である。
The estimated external force Tde is calculated by multiplying the estimated gain given by In the equation (55), Ka is a constant positive coefficient value.

【0231】そしてCPU60は、この後外力推定値T
deを新たに得られた外力推定値Tdeに順次更新しながら
上述の演算処理を繰り返す。この結果このような演算処
理を繰り返すことによってモデル誤差Eθg はゼロ値に
収束してゆき、これに伴って外力推定値Tdeも実際に出
力軸18に与えられる外力の大きさに近づいてゆく。
Then, the CPU 60 calculates the external force estimated value T
The above-described calculation processing is repeated while sequentially updating de to the newly obtained external force estimated value Tde. As a result, the model error Eθg converges to a zero value by repeating such calculation processing, and accordingly, the estimated external force Tde also approaches the magnitude of the external force actually applied to the output shaft 18.

【0232】そしてモデル誤差Eθg が0となったとき
の外力推定値Tdeが実際に出力軸18に与えられている
外力と推定することができ、CPU60はこの値を演算
により得られた外力推定値Tdeとする。
The estimated external force Tde when the model error Eθg becomes 0 can be estimated as the external force actually applied to the output shaft 18, and the CPU 60 calculates this value as the estimated external force obtained by the calculation. Let it be Tde.

【0233】そしてCPU60は、この後この外力推定
値Tdeを上位コントローラに送信したり、または上位コ
ントローラの制御のもとに、この外力推定値Tdeに基づ
いて、出力軸18に与えられる外力に拮抗した出力トル
クの発生及び出力トルク制御や、外力を上回る出力トル
クの発生及び出力制御、又は外力を下回る出力トルクの
発生及び出力制御を実行する。
Thereafter, the CPU 60 transmits the external force estimated value Tde to the upper controller, or antagonizes the external force applied to the output shaft 18 based on the external force estimated value Tde under the control of the upper controller. And control of the output torque, the generation and output control of the output torque exceeding the external force, or the generation and output control of the output torque below the external force.

【0234】なおこの実施の形態の場合においては、上
述のように1回転絶対角度センサ21により検出される
出力軸18の回転変位に基づいて当該出力軸18に与え
られる外力の大きさを推定するようになされている。こ
のためトルク増幅部3の減速機構(遊星歯車機構16)
は、出力軸18に与えられる外力に比例して入力軸(ロ
ータ軸6)が変位を生じるのに十分な可逆駆動性(バッ
クドライバビリティ)をもつように構築されている。
In the case of this embodiment, the magnitude of the external force applied to the output shaft 18 is estimated based on the rotational displacement of the output shaft 18 detected by the one-turn absolute angle sensor 21 as described above. It has been made like that. Therefore, the speed reduction mechanism of the torque amplifying unit 3 (the planetary gear mechanism 16)
Is constructed such that the input shaft (rotor shaft 6) has sufficient reversible driveability (back drivability) to cause displacement in proportion to an external force applied to the output shaft 18.

【0235】(6)本実施の形態の動作及び効果 以上の構成において、このACサーボモータ1では、上
位コントローラから与えられる指定回転角度、指定回転
速度又は指定回転トルクに基づいて制御基板23の1チ
ップマイクロコンピュータ27においてU相、V相及び
W相の各コイル11に印加すべき駆動電流Iu 、Iv 、
Iw の値でなる第1〜第3の電流指令値Ur 、Vr 、W
r をそれぞれ算出し、当該算出した第1〜第3の電流指
令値Ur、Vr 、Wr に基づく第1〜第3のPWM信号
S4A〜S4Cをパワー基板24のコイル駆動ブロック
34に送出する。
(6) Operation and Effect of the Present Embodiment In the above configuration, the AC servomotor 1 uses one of the control boards 23 based on a specified rotation angle, a specified rotation speed, or a specified rotation torque given from the host controller. In the chip microcomputer 27, the drive currents Iu, Iv, to be applied to the U-phase, V-phase and W-phase coils 11
First to third current command values Ur, Vr, W
r is calculated, and the first to third PWM signals S4A to S4C based on the calculated first to third current command values Ur, Vr, Wr are sent to the coil drive block 34 of the power board 24.

【0236】そしてパワー基板24のコイル駆動ブロッ
ク34は、供給される第1〜第3のPWM信号S4A〜
S4Cに基づいて駆動電流Iu 、Iv 、Iw を生成し、
これをU相、V相及びW相の各コイル11に印加するよ
うにしてロータ9を回転駆動する。
The coil driving block 34 of the power board 24 supplies the supplied first to third PWM signals S4A to S4A.
Generating drive currents Iu, Iv, Iw based on S4C,
This is applied to the U-phase, V-phase and W-phase coils 11 to rotate the rotor 9.

【0237】そしてこのACサーボモータ1では、上述
のようにロータ9の回転を制御する制御手段としての制
御基板23及びパワー基板24が、ロータ9や、ステー
タ鉄心10A及びコイル11からなるステータと一体に
モータケース4の内部に収納されているため、外部との
接続配線量を格段的に減少させることができると共に、
アクチュエータシステム全体としての配線量をも減少さ
せることができる。
In the AC servomotor 1, the control board 23 and the power board 24 as control means for controlling the rotation of the rotor 9 are integrated with the rotor 9 and the stator including the stator core 10A and the coil 11 as described above. Since it is housed inside the motor case 4, the amount of connection wiring with the outside can be reduced remarkably,
The amount of wiring for the entire actuator system can also be reduced.

【0238】またこの場合において、PWM変換器83
A〜83C(スイッチング素子)が導電材からなるモー
タケース4の内部に収納されており、このため例えば従
来のACサーボモータのようにPWM信号(スイッチン
グ信号)を外部からACサーボモータに与える場合に比
べてスイッチングノイズが外部に悪影響を及ぼすのを格
段的に低減することができる。またこのことからACサ
ーボモータ1と上位コントローラとを接続する第2のケ
ーブル32として比較的一般的なものを使用することが
できる。
In this case, the PWM converter 83
A to 83C (switching elements) are housed inside the motor case 4 made of a conductive material. Therefore, for example, when a PWM signal (switching signal) is externally supplied to the AC servomotor as in a conventional AC servomotor. In comparison, the adverse effect of switching noise on the outside can be remarkably reduced. Therefore, a relatively common second cable 32 for connecting the AC servomotor 1 to the host controller can be used.

【0239】さらにこのACサーボモータ1では、ロー
タ軸磁極角度センサ22をモータケース4内部における
ロータ9の近傍に配置し、当該ロータ軸磁極角度センサ
22の出力に基づいてロータの回転角度θm を求めるよ
うにしているため、ロータ軸6を太くすることなく高精
度かつ高速の位置決めを行い得るようにすることがで
き、その分全体として小型に構築することができる。
Further, in the AC servomotor 1, the rotor shaft magnetic pole angle sensor 22 is arranged near the rotor 9 inside the motor case 4, and the rotor rotation angle θm is obtained based on the output of the rotor shaft magnetic pole angle sensor 22. As a result, high-precision and high-speed positioning can be performed without increasing the thickness of the rotor shaft 6, and the overall size can be reduced.

【0240】またこのようにロータ軸磁極角度センサ2
2をモータケース4内部におけるロータ9の近傍に配置
しているため、機械的な変動が少なく、ロータ軸6の回
転角度を安定して検出するもことができる。
In addition, as described above, the rotor shaft magnetic pole angle sensor 2
Since 2 is arranged near the rotor 9 inside the motor case 4, there is little mechanical fluctuation and the rotation angle of the rotor shaft 6 can be detected stably.

【0241】さらにこのACサーボモータ1では、温度
センサ29をモータケース4内部におけるロータマグネ
ット8の近傍に設けられているため、当該温度センサ2
9の出力に基づいて、ロータマグネット8の磁気特性に
応じて実際に各コイル11に印加できる駆動電流Iu 、
Iv 、Iw の上限を正確にかつ容易に求めることがで
き、その分駆動電流Iu 、Iv 、Iw の上限を従来のよ
うに安全性を含んで設定する場合に比べて、当該上限を
上昇させて最大出力トルクを増加させることができる。
Further, in the AC servomotor 1, since the temperature sensor 29 is provided near the rotor magnet 8 inside the motor case 4, the temperature sensor 2
9, the drive current Iu which can be actually applied to each coil 11 according to the magnetic characteristics of the rotor magnet 8,
The upper limits of Iv and Iw can be obtained accurately and easily, and the upper limits of the drive currents Iu, Iv and Iw are increased by an amount corresponding to the upper limit of the drive currents Iu, Iv and Iw including the safety. The maximum output torque can be increased.

【0242】さらにこのACサーボモータ1では、ロー
タ9及び当該ロータ9の回転を制御する制御回路とが平
面上に配置されているため、小型偏平に構築することが
できる。
Further, in the AC servomotor 1, since the rotor 9 and the control circuit for controlling the rotation of the rotor 9 are arranged on a plane, the AC servomotor 1 can be constructed in a small and flat shape.

【0243】さらにこのACサーボモータ1では、構造
が簡単でかつ部品点数が少ないため、製造時における組
立作業や調整作業を容易化させ得る利点もある。
Further, the AC servomotor 1 has an advantage that the structure is simple and the number of parts is small, so that the assembling work and the adjusting work at the time of manufacturing can be simplified.

【0244】以上の構成によれば、上位コントローラの
制御のもとにモータ部2の回転を制御する制御基板23
及びパワー基板24をロータ9及びスタータと一体にモ
ータケース4の内部に収納するようにしたことによりA
Cサーボモータ1の外部との接続配線量を格段的に減少
させることができると共に、アクチュエータシステム全
体としての配線量をも減少させることができ、かくして
アクチュエータシステム全体としての構成を簡易化させ
得るACサーボモータを実現できる。
According to the above configuration, the control board 23 for controlling the rotation of the motor unit 2 under the control of the host controller
And the power board 24 is housed in the motor case 4 integrally with the rotor 9 and the starter.
The amount of wiring connected to the outside of the C servomotor 1 can be significantly reduced, and the amount of wiring of the entire actuator system can be reduced, thus simplifying the configuration of the entire actuator system. A servo motor can be realized.

【0245】またロータ軸6の回転角度を検出するロー
タ軸磁極角度センサ22をモータケース4内部における
ロータ9の近傍に配置するようにしたことにより、ロー
タ軸6を太くすることなく高精度かつ高速位置決めを行
い得るようにすることができ、かくして性能を向上させ
ながら小型化をも図ることのできるACサーボモータを
実現できる。
Further, the rotor shaft magnetic pole angle sensor 22 for detecting the rotation angle of the rotor shaft 6 is arranged near the rotor 9 inside the motor case 4, so that the rotor shaft 6 can be formed with high accuracy and high speed without making the rotor shaft 6 thick. An AC servomotor that can perform positioning and thus can be downsized while improving performance can be realized.

【0246】さらに温度センサ29をモータケース4内
部におけるロータマグネット8の近傍に設けるようにし
たことにより、当該温度センサ29の出力に基づいて、
ロータマグネット8の磁気特性に応じて実際に各コイル
11に印加できる駆動電流Iu 、Iv 、Iw の上限を正
確にかつ容易に求めることができ、その分駆動電流Iu
、Iv 、Iw の上限を従来のように安全性を含んで設
定する場合に比べて、当該上限を上昇させて最大出力ト
ルクを増加させることができ、かくして性能を向上させ
得るACサーボモータを実現できる。
Further, by providing the temperature sensor 29 near the rotor magnet 8 inside the motor case 4, based on the output of the temperature sensor 29,
The upper limits of the drive currents Iu, Iv, Iw that can be actually applied to each coil 11 can be accurately and easily obtained according to the magnetic characteristics of the rotor magnet 8, and the drive current Iu
, Iv, and Iw can be increased and the maximum output torque can be increased, thereby realizing an AC servomotor capable of improving the performance, as compared with the case where the upper limit is set including safety as in the past. it can.

【0247】(7)他の実施の形態 なお上述の実施の形態においては、本発明をACサーボ
モータに適用するようにした場合について述べたが、本
発明はこれに限らず、要は、回転自在に枢支された回転
軸(本実施の形態においてはロータ軸6)と、回転軸を
回転駆動する駆動手段(本実施の形態においてはロータ
9と、ステータ鉄心10及びコイルからなるステータ)
とがハウジング(本実施の形態においてはモータケース
4)内に収納されたアクチュエータ装置であるのなら
ば、この他種々のアクチュエータ装置に広く適用するこ
とができる。
(7) Other Embodiments In the above-described embodiment, the case where the present invention is applied to the AC servomotor has been described. However, the present invention is not limited to this. A rotating shaft (rotor shaft 6 in the present embodiment) freely pivoted, and driving means for rotating the rotating shaft (in the present embodiment, a rotor 9, a stator core 10, and a stator comprising a coil).
If these are actuator devices housed in a housing (motor case 4 in the present embodiment), the present invention can be widely applied to various other actuator devices.

【0248】また上述の実施の形態においては、例えば
ロータマグネット8を4極に着磁するようにした場合に
ついて述べたが、本発明はこれに限らず、例えば8極や
これ以外の極数に着磁するようにしても良い。
Further, in the above-described embodiment, for example, a case has been described in which the rotor magnet 8 is magnetized to four poles. However, the present invention is not limited to this. For example, the number of poles may be eight or other. It may be magnetized.

【0249】さらに上述の実施の形態においては、ロー
タ9の回転を制御する制御手段としての制御基板23及
びパワー基板24を別体に形成するようにした場合につ
いて述べたが、本発明はこれに限らず、一体に形成する
ようにしても良い。
Further, in the above-described embodiment, the case has been described where the control board 23 and the power board 24 as control means for controlling the rotation of the rotor 9 are formed separately, but the present invention is not limited to this. The invention is not limited to this, and may be formed integrally.

【0250】さらに上述の実施の形態においては、1チ
ップマイクロコンピュータ27が上位コントローラから
与えられる指定回転角度、指定回転速度又は指定回転ト
ルクに基づいてロータ9の回転を制御するようにした場
合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えば予
めプログラムされている回転角度や、回転速度又は回転
トルクの変化パターンに基づいてロータ9の回転を制御
するようにしても良い。
Further, in the above-described embodiment, a case is described in which one-chip microcomputer 27 controls the rotation of rotor 9 based on a specified rotation angle, a specified rotation speed, or a specified rotation torque given from a host controller. However, the present invention is not limited to this. For example, the rotation of the rotor 9 may be controlled based on a pre-programmed rotation angle or a change pattern of the rotation speed or the rotation torque.

【0251】さらに上述の実施の形態においては、ロー
タ軸6の回転変位を検出する回転軸回転変位検出手段と
してのロータ軸磁極角度センサ22を、所定パターンで
着磁さた樹脂マグネット25(第1の構成部)と、第1
〜第4のホール素子26A〜26D(第2の構成部)と
で構成するようにした場合について述べたが、本発明は
これに限らず、この他種々の構成を広く適用することが
できる。
Furthermore, in the above-described embodiment, the rotor shaft magnetic pole angle sensor 22 as the rotation shaft rotation displacement detecting means for detecting the rotation displacement of the rotor shaft 6 is replaced with the resin magnet 25 (first Component) and the first
Although the description has been given of the case where it is configured with the fourth to fourth Hall elements 26A to 26D (second configuration part), the present invention is not limited to this, and various other configurations can be widely applied.

【0252】さらに上述の実施の形態においては、ロー
タ軸6の回転変位として、ロータ軸6の磁極角度θp を
検出するようにした場合について述べたが、本発明はこ
れに限らず、磁極角度θp 以外の回転変位情報を検出す
るようにしても良い。
Further, in the above-described embodiment, a case has been described in which the magnetic pole angle θp of the rotor shaft 6 is detected as the rotational displacement of the rotor shaft 6, but the present invention is not limited to this, and the magnetic pole angle θp Other rotational displacement information may be detected.

【0253】さらに上述の実施の形態においては、ロー
タ部2においてパワー基板24から供給される駆動電流
Iu 、Iv 、Iw の電流値に応じた大きさの磁界を発生
させる磁界発生手段としてコイル11を適用するように
した場合について述べたが、本発明はこれに限らず、こ
の他種々の磁界発生手段を広く適用することができる。
Further, in the above-described embodiment, the coil 11 is used as magnetic field generating means for generating a magnetic field having a magnitude corresponding to the current values of the driving currents Iu, Iv, Iw supplied from the power board 24 in the rotor section 2. Although the description has been given of the case where the present invention is applied, the present invention is not limited to this, and various other magnetic field generating means can be widely applied.

【0254】さらに上述の実施の形態においては、U
相、V相及びW相の各コイル11に印加する駆動電流I
u 、Iv 、Iw の電流値を検出する駆動電流値検出手段
をコイル53(図10)により構成するようにした場合
について述べたが、本発明はこれに限らず、この他種々
の構成の駆動電流値検出手段を広く適用することができ
る。
Further, in the above embodiment, U
Drive current I applied to each phase 11, V-phase and W-phase coil 11
Although the case where the drive current value detecting means for detecting the current values of u, Iv and Iw is constituted by the coil 53 (FIG. 10) has been described, the present invention is not limited to this, and the drive of various other structures is also possible. The current value detecting means can be widely applied.

【0255】さらに上述の実施の形態においては、制御
基板23の1チップコンピュータ27に、上位コントロ
ーラとの通信するためのシリアル通信機能としてRS−
232Cシリアル通信機能及び同期式シリアル通信機能
をもたせるようにした場合について述べたが、本発明は
これに限らず、これ以外のシリアル通信機能をもたせる
ようにしても良い。
Further, in the above-described embodiment, the one-chip computer 27 of the control board 23 has an RS-communication function as a serial communication function for communicating with the host controller.
Although the case where the 232C serial communication function and the synchronous serial communication function are provided has been described, the present invention is not limited to this, and another serial communication function may be provided.

【0256】さらに上述の実施の形態においては、モー
タ部2において発生された回転トルクを増幅するトルク
増幅手段を、図5に示すような遊星歯車機構16により
構成するようにした場合について述べたが、本発明はこ
れに限らず、この他種々の構成を広く適用することがで
きる。
Further, in the above-described embodiment, the case has been described where the torque amplifying means for amplifying the rotational torque generated in the motor section 2 is constituted by the planetary gear mechanism 16 as shown in FIG. However, the present invention is not limited to this, and various other configurations can be widely applied.

【0257】さらに上述の実施の形態においては、出力
軸18の回転変位を検出する出力軸回転変位検出手段と
しての1回転絶対角度センサ21を樹脂マグネット19
と、第1及び第2のホール素子20A、20Bとにより
構成するようにした場合について述べたが、本発明はこ
れに限らず、この他種々の構成を広く適用することがで
きる。
Further, in the above-described embodiment, the one-rotation absolute angle sensor 21 as the output shaft rotational displacement detecting means for detecting the rotational displacement of the output shaft 18 is connected to the resin magnet 19.
And the first and second Hall elements 20A and 20B have been described. However, the present invention is not limited to this, and various other configurations can be widely applied.

【0258】さらに上述の実施の形態においては、1回
転絶対角度センサ21から出力される第1及び第2の1
回転絶対角度センサ信号S1A、S1Bと、ロータ軸磁
極角度センサ22の出力に基づく第1及び第2のロータ
軸磁極角度センサ信号S2A、S2Bとに基づいて外部
から出力軸18に与えられる負荷トルク(外力)を検出
する演算手段を、1チップマイクロコンピュータ27に
より構成するようにした場合について述べたが、本発明
はこれに限らず、これを1チップマイクロコンピュータ
27と別体に設けるようにしても良い。
Further, in the above-described embodiment, the first and second signals output from the one-rotation absolute angle sensor 21 are output.
The load torque applied to the output shaft 18 from the outside based on the rotation absolute angle sensor signals S1A and S1B and the first and second rotor shaft magnetic pole angle sensor signals S2A and S2B based on the output of the rotor shaft magnetic pole angle sensor 22 ( Although the calculation means for detecting the external force) has been described as being constituted by the one-chip microcomputer 27, the present invention is not limited to this, and it may be provided separately from the one-chip microcomputer 27. good.

【0259】さらに上述の実施の形態においては、パワ
ー基板24において検出されたU相、V相及びW相の各
コイル11に印加される各駆動電流Iu 、Iv 、Iw に
基づいて各駆動電流Iu 、Iv 、Iw の電流値をフィー
ドバック制御するようにして、電源電圧の変動の影響を
減少させるようにした場合について述べたが、本発明は
これに限らず、オープンループ制御によりV相及びW相
の各コイル11に印加される各駆動電流Iu 、Iv 、I
w の電流値を制御するようにしても良い。
Further, in the above-described embodiment, each drive current Iu based on each drive current Iu, Iv, Iw applied to each of the U-phase, V-phase, and W-phase coils 11 detected on power board 24. , Iv, and Iw are feedback-controlled to reduce the influence of fluctuations in the power supply voltage. However, the present invention is not limited to this, and the present invention is not limited to this. Drive currents Iu, Iv, I
The current value of w may be controlled.

【0260】実際上、このような方法としては、電源電
圧Vcmの大きさを検出し、当該検出結果に基づいて電流
制御処理ブロック44におけるゲインGv を次式
Actually, as such a method, the magnitude of the power supply voltage Vcm is detected, and based on the detection result, the gain Gv in the current control processing block 44 is calculated by the following equation.

【0261】[0261]

【数55】 [Equation 55]

【0262】のように可変するようにすれば良い。It is sufficient to make it variable as shown in FIG.

【0263】[0263]

【発明の効果】上述のように本発明によれば、ロータ及
びステータがハウジングによつて形成された一つの空間
内に収納されたアクチユエータ装置において、ロータの
回転角度を検出する回転角度検出手段と、回転角度検出
手段の検出結果に基づいて駆動回路に与える電流指令値
を決定する演算手段とを上記空間内に設けるようにした
ことにより、外部との間の配線量を格段的に低減させる
ことができ、かくしてアクチユエータシステムの構成を
簡易化させ得るアクチユエータ装置を実現できる。
As described above, according to the present invention, in an actuator device in which a rotor and a stator are housed in one space formed by a housing, a rotation angle detecting means for detecting a rotation angle of the rotor is provided. And calculating means for determining a current command value to be given to the drive circuit based on the detection result of the rotation angle detecting means are provided in the space, so that the amount of wiring to the outside can be significantly reduced. Thus, an actuator device that can simplify the configuration of the actuator system can be realized.

【0264】また本発明によれば、ロータ及びステータ
がハウジングによつて形成された一つの空間内に収納さ
れたアクチユエータ装置において、ロータの回転角度を
検出する回転角度検出手段と、検出手段の検出結果に基
づいて駆動回路に与える電流指令値を決定する演算手段
とを上記空間内に設け、回転角度検出手段と演算手段と
を同一の基板上に搭載するようにしたことにより、外部
との間の配線量を格段的に低減させることができ、かく
してアクチユエータシステムの構成を簡易化させ得るア
クチユエータ装置を実現できる。
According to the present invention, in an actuator device in which a rotor and a stator are accommodated in one space formed by a housing, a rotation angle detecting means for detecting a rotation angle of the rotor, and a detecting means for the detecting means. A calculation means for determining a current command value to be given to the drive circuit based on the result is provided in the space, and the rotation angle detection means and the calculation means are mounted on the same substrate, so that a connection with the outside can be obtained. Thus, the amount of wiring can be significantly reduced, and an actuator device that can simplify the configuration of the actuator system can be realized.

【0265】さらに本発明によれば、ロータ及びステー
タがハウジングによつて形成された一つの空間内に収納
されたアクチユエータ装置において、ステータに駆動電
流を供給する駆動回路と、ロータの回転角度を検出する
回転角度検出手段と、ロータを構成する駆動用の永久磁
石の温度を検出する温度検出手段と、回転角度検出手段
と温度検出手段の検出結果に基づいて駆動回路に与える
電流指令値を決定する演算手段とを上記空間内に設け、
回転角度検出手段、温度検出手段及び演算手段を同一の
基板上に搭載するようにしたことにより、外部との間の
配線量を格段的に低減させながら、演算手段が温度検出
手段の検出結果に基づいて駆動回路に与える電流指令値
の上限を容易に検出することができ、かくして性能を向
上させ得るアクチユエータ装置を実現できる。
Further, according to the present invention, in an actuator device in which a rotor and a stator are housed in one space formed by a housing, a drive circuit for supplying a drive current to the stator and a rotation angle of the rotor are detected. Rotation angle detection means, a temperature detection means for detecting the temperature of the driving permanent magnet constituting the rotor, and a current command value to be given to the drive circuit based on the detection results of the rotation angle detection means and the temperature detection means. Computing means in the space,
The rotation angle detection means, the temperature detection means and the calculation means are mounted on the same substrate, so that the calculation means can reduce the amount of wiring between the outside and the detection results of the temperature detection means. The upper limit of the current command value to be given to the drive circuit can be easily detected based on this, and an actuator device that can improve the performance can be realized.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本実施の形態によるACサーボモータの構成を
示す断面図である。
FIG. 1 is a sectional view showing a configuration of an AC servomotor according to the present embodiment.

【図2】ロータ及びロータ軸磁極角度センサの構成を示
す略線図である。
FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a configuration of a rotor and a rotor shaft magnetic pole angle sensor;

【図3】ロータ及びステータ鉄心の位置関係を示す略線
図である。
FIG. 3 is a schematic diagram illustrating a positional relationship between a rotor and a stator core.

【図4】ステータ及びパワー基板の構成を示す略線図で
ある。
FIG. 4 is a schematic diagram illustrating configurations of a stator and a power board.

【図5】トルク増幅部の構成を示す略線図である。FIG. 5 is a schematic diagram illustrating a configuration of a torque amplifying unit.

【図6】1回転絶対角度センサにおける樹脂マグネット
の着磁パターンの説明に供する特性曲線図である。
FIG. 6 is a characteristic curve diagram for describing a magnetization pattern of a resin magnet in a one-turn absolute angle sensor.

【図7】1回転絶対角度センサ信号の波形を示す特性曲
線図である。
FIG. 7 is a characteristic curve diagram showing a waveform of a one-rotation absolute angle sensor signal.

【図8】制御基板の構成を示す略線図である。FIG. 8 is a schematic diagram illustrating a configuration of a control board.

【図9】制御基板の構成を示すブロック図である。FIG. 9 is a block diagram illustrating a configuration of a control board.

【図10】パワー基板の構成を示す回路図である。FIG. 10 is a circuit diagram showing a configuration of a power board.

【図11】1チップマイクロコンピュータの構成を示す
ブロック図である。
FIG. 11 is a block diagram showing a configuration of a one-chip microcomputer.

【図12】ロータ軸磁極角度センサにおける樹脂マグネ
ットの着磁パターンの説明に供する特性曲線図である。
FIG. 12 is a characteristic curve diagram for describing a magnetization pattern of a resin magnet in the rotor shaft magnetic pole angle sensor.

【図13】第1及び第2のセンサ信号(第1及び第2の
ロータ軸磁極角度センサ信号)の波形を示す特性曲線図
である。
FIG. 13 is a characteristic curve diagram showing waveforms of first and second sensor signals (first and second rotor shaft magnetic pole angle sensor signals).

【図14】ロータ軸回転角度検出処理ブロックの構成を
示すブロック図である。
FIG. 14 is a block diagram illustrating a configuration of a rotor shaft rotation angle detection processing block.

【図15】トルク−3相電流信号変換処理ブロックの構
成を示すブロック図である。
FIG. 15 is a block diagram illustrating a configuration of a torque-three-phase current signal conversion processing block.

【図16】電流制御処理ブロックの構成を示すブロック
図である。
FIG. 16 is a block diagram illustrating a configuration of a current control processing block.

【図17】PWM変換器の処理の説明に供する略線図で
ある。
FIG. 17 is a schematic diagram used for explaining a process performed by the PWM converter;

【図18】モータ回転制御処理モード時におけるCPU
の演算処理の説明に供するブロック図である。
FIG. 18 shows a CPU in a motor rotation control processing mode.
FIG. 4 is a block diagram for explaining the arithmetic processing of FIG.

【図19】モータ軸磁極回転数検出処理手順を示すブロ
ック図である。
FIG. 19 is a block diagram illustrating a motor shaft magnetic pole rotation speed detection processing procedure.

【図20】ロータ及びギア機構の関係の数学モデルを示
すブロック図である。
FIG. 20 is a block diagram showing a mathematical model of a relationship between a rotor and a gear mechanism.

【図21】外力推定処理モード時におけるCPUの演算
処理の説明に供するブロック図である。
FIG. 21 is a block diagram for describing arithmetic processing of a CPU in an external force estimation processing mode;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1……ACサーボモータ、2……モータ部、3……トル
ク増幅部、4……モータケース、6……ロータ軸、8…
…ロータマグネット、9……ロータ、10、10A〜1
0F……ステータ鉄心、11、11A〜11F……コイ
ル、16……遊星歯車機構、18……出力軸、19、2
5……樹脂マグネット、20A、20B、26A〜26
D……ホール素子、21……1回転絶対角度センサ、2
2……ロータ軸磁極角度センサ、23……制御基板、2
4……パワー基板、27……1チップマイクロコンピュ
ータ、29……温度センサ、31〜33……ケーブル、
34……コイル駆動ブロック、40……演算処理ブロッ
ク、42……ロータ軸回転角度検出ブロック、43……
トルク−3相電流信号変換処理ブロック、44……電流
制御処理ブロック、52A〜52C……インバータ回
路、60……CPU、64……シリアル通信用入出力回
路、83A〜83C……PWM変換器、S1A、S1B
……1回転絶対角度センサ信号、S2A、S2B……ロ
ータ軸磁極角度センサ信号、S3A〜S3C……駆動電
流検出信号、S4A〜S4B……PWM信号、S13…
…温度センサ信号、Ur 、Vr 、Wr ……電流指令値、
Iu 、Iv 、Iw ……駆動電流、θp ……磁気角度、P
m1……ロータ軸磁極回転角度、Pref ……指定回転角
度、Vref ……指定回転速度、Tref ……指定回転トル
ク、T0 ……目標回転トルク、Tde……外力推定値。
1 ... AC servo motor, 2 ... Motor part, 3 ... Torque amplifier, 4 ... Motor case, 6 ... Rotor shaft, 8 ...
... rotor magnet, 9 ... rotor, 10, 10A-1
0F: stator core, 11, 11A to 11F: coil, 16: planetary gear mechanism, 18: output shaft, 19, 2
5 ... Resin magnet, 20A, 20B, 26A-26
D: Hall element, 21: one-turn absolute angle sensor, 2
2 ... rotor shaft magnetic pole angle sensor, 23 ... control board, 2
4 Power board 27 27 1-chip microcomputer 29 Temperature sensor 31-33 Cable
34 ... Coil drive block, 40 ... Calculation processing block, 42 ... Rotor shaft rotation angle detection block, 43 ...
Torque-three-phase current signal conversion processing block, 44... Current control processing block, 52A to 52C... Inverter circuit, 60... CPU, 64... Serial communication input / output circuit, 83A to 83C. S1A, S1B
... one-rotation absolute angle sensor signal, S2A, S2B ... rotor shaft magnetic pole angle sensor signal, S3A to S3C ... drive current detection signal, S4A to S4B ... PWM signal, S13 ...
... Temperature sensor signals, Ur, Vr, Wr ... Current command values,
Iu, Iv, Iw: drive current, θp: magnetic angle, P
m1 ... rotor shaft magnetic pole rotation angle, Pref ... designated rotation angle, Vref ... designated rotation speed, Tref ... designated rotation torque, T0 ... target rotation torque, Tde ... external force estimated value.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平8−87330(JP,A) 特開 昭60−257754(JP,A) 特開 平3−93442(JP,A) 特開 昭63−43592(JP,A) 特開 平10−105206(JP,A) 特開 平9−133586(JP,A) 実開 平3−25894(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H02K 29/08 H02K 21/14 H02P 6/12 H02K 7/116 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-8-87330 (JP, A) JP-A-60-257754 (JP, A) JP-A-3-93442 (JP, A) JP-A-63-1987 43592 (JP, A) JP-A-10-105206 (JP, A) JP-A-9-133586 (JP, A) JP-A-3-25894 (JP, U) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) H02K 29/08 H02K 21/14 H02P 6/12 H02K 7/116

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】回転自在に枢支されたロータと、上記ロー
タにトルクを発生させるステータとがハウジングによつ
て形成された一つの空間内に収納されたアクチユエータ
装置において、 上記ステータに駆動電流を供給する駆動回路と、 上記ロータの回転角度を検出する回転角度検出手段と、 上記回転角度検出手段の検出結果に基づいて上記駆動回
路に与える電流指令値を決定する演算手段とを上記空間
内に具えることを特徴とするアクチユエータ装置。
An actuator device in which a rotor rotatably supported and a stator for generating torque in the rotor are housed in one space formed by a housing, wherein a drive current is supplied to the stator. A drive circuit for supplying, a rotation angle detection means for detecting a rotation angle of the rotor, and a calculation means for determining a current command value to be given to the drive circuit based on a detection result of the rotation angle detection means, in the space. An actuator device, comprising:
【請求項2】回転自在に枢支されたロータと、上記ロー
タにトルクを発生させるステータとがハウジングによつ
て形成された一つの空間内に収納されたアクチユエータ
装置において、 上記ステータに駆動電流を供給する駆動回路と、 上記ロータの回転角度を検出する回転角度検出手段と、 上記検出手段の検出結果に基づいて上記駆動回路に与え
る電流指令値を決定する演算手段とを上記空間内に具
え、 上記回転角度検出手段と上記演算手段とが同一の基板上
に搭載されたことを特徴とするアクチユエータ装置。
2. An actuator device in which a rotor rotatably supported on a rotor and a stator for generating a torque on the rotor are housed in one space formed by a housing, wherein a drive current is supplied to the stator. A drive circuit for supplying, a rotation angle detection means for detecting a rotation angle of the rotor, and a calculation means for determining a current command value to be given to the drive circuit based on a detection result of the detection means, provided in the space, An actuator device, wherein the rotation angle detecting means and the calculating means are mounted on the same substrate.
【請求項3】上記演算手段は、外部とシリアル通信する
ための通信手段を具えることを特徴とする請求項2に記
載のアクチユエータ装置。
3. The actuator device according to claim 2, wherein said arithmetic means includes communication means for performing serial communication with an external device.
【請求項4】回転自在に枢支されたロータと、上記ロー
タにトルクを発生させるステータとがハウジングによつ
て形成された一つの空間内に収納されたアクチユエータ
装置において、 上記ステータに駆動電流を供給する駆動回路と、 上記ロータの回転角度を検出する回転角度検出手段と、 上記ロータを構成する駆動用の永久磁石の温度を検出す
る温度検出手段と、 上記回転角度検出手段と上記温度検出手段の検出結果に
基づいて上記駆動回路に与える電流指令値を決定する演
算手段とを上記空間内に具え、 上記回転角度検出手段、上記温度検出手段及び上記演算
手段が同一の基板上に搭載されたことを特徴とするアク
チユエータ装置。
4. An actuator device in which a rotatably supported rotor and a stator for generating torque in the rotor are housed in one space formed by a housing, wherein a drive current is supplied to the stator. A drive circuit for supplying, a rotation angle detection means for detecting a rotation angle of the rotor, a temperature detection means for detecting a temperature of a driving permanent magnet constituting the rotor, the rotation angle detection means and the temperature detection means Computing means for determining a current command value to be given to the drive circuit based on the detection result in the space, wherein the rotation angle detecting means, the temperature detecting means, and the computing means are mounted on the same substrate. An actuator device characterized in that:
JP2000038097A 1999-02-10 2000-02-09 Actuator device Expired - Lifetime JP3332226B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000038097A JP3332226B2 (en) 1999-02-10 2000-02-09 Actuator device

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3338699 1999-02-10
JP11-33386 1999-02-10
JP2000038097A JP3332226B2 (en) 1999-02-10 2000-02-09 Actuator device

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2001347996A Division JP3402597B2 (en) 1999-02-10 2001-11-13 Actuator device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2000299970A JP2000299970A (en) 2000-10-24
JP3332226B2 true JP3332226B2 (en) 2002-10-07

Family

ID=26372069

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2000038097A Expired - Lifetime JP3332226B2 (en) 1999-02-10 2000-02-09 Actuator device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3332226B2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7166981B2 (en) 2004-03-29 2007-01-23 Sanyo Electric Co., Ltd. Actuator, motor unit and controller unit
US7821219B2 (en) 2007-03-27 2010-10-26 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Motor control apparatus and motor control method

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100837988B1 (en) 2000-11-20 2008-06-13 소니 가부시끼 가이샤 Device and method for controlling operation of legged robot, and robot device
JP4758001B2 (en) * 2000-12-06 2011-08-24 株式会社アイエイアイ Servomotor
JP4552353B2 (en) 2001-05-11 2010-09-29 ソニー株式会社 Servo actuator and its position detector
JP2003088178A (en) * 2001-09-12 2003-03-20 Sumitomo Heavy Ind Ltd Gear motor with inverter
WO2003078109A1 (en) 2002-03-15 2003-09-25 Sony Corporation Operation control device for leg-type mobile robot and operation control method, and robot device
DE60336992D1 (en) 2002-03-18 2011-06-16 Sony Corp ROBOTIC DEVICE WITH CONTROL METHOD
JP4127043B2 (en) * 2002-12-11 2008-07-30 ソニー株式会社 Legged mobile robot and actuator device applied as joint axis of legged mobile robot
JP4447279B2 (en) * 2003-10-15 2010-04-07 キヤノンアネルバ株式会社 Deposition equipment
JP2009050122A (en) * 2007-08-22 2009-03-05 Muscle Corp Electric cylinder and its drive controller
JP2009196625A (en) * 2008-01-24 2009-09-03 Advics Co Ltd Brake hydraulic pressure control device
JP5314067B2 (en) * 2011-03-10 2013-10-16 株式会社アイエイアイ Servomotor
JP2015186355A (en) * 2014-03-24 2015-10-22 日本電産コパル株式会社 Actuator for vehicle
JP2019033550A (en) * 2015-12-25 2019-02-28 日立オートモティブシステムズ株式会社 Control device for electric motor and electric brake device
US11624521B2 (en) 2017-09-11 2023-04-11 Mitsubishi Electric Corporation Electric motor and air-conditioning apparatus including same

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7166981B2 (en) 2004-03-29 2007-01-23 Sanyo Electric Co., Ltd. Actuator, motor unit and controller unit
US7821219B2 (en) 2007-03-27 2010-10-26 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Motor control apparatus and motor control method

Also Published As

Publication number Publication date
JP2000299970A (en) 2000-10-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6548981B1 (en) Actuator
JP3332226B2 (en) Actuator device
US7486043B2 (en) Controller for motor
JP3467961B2 (en) Control device for rotating electric machine
US5834918A (en) Self-tuning tracking controller for permanent-magnet synchronous motors
US7538510B2 (en) Controller for motor
JP3661864B2 (en) Stepping motor drive device
JP3402597B2 (en) Actuator device
CN101286725A (en) Deriving method of motor rotative velocity and location of rotor in synchronous electric machine vector control system
CN112217436B (en) Method for inhibiting permanent magnet synchronous motor rotating speed pulsation caused by current measurement error
CN110729940A (en) Method for detecting initial phase of permanent magnet synchronous motor
US6885970B2 (en) Saliency-based position estimation in permanent magnet synchronous motors
JP3397013B2 (en) Control device for synchronous motor
EP0104909B1 (en) Servomotor control method and apparatus therefor
CN110601633A (en) Permanent magnet synchronous motor initial phase detection system
JP6780855B2 (en) Servo actuator
JP3796556B2 (en) Method and apparatus for controlling magnet-embedded synchronous motor
JP2004320847A (en) Method of controlling stepping motor, and stepping motor controller
US5200682A (en) Motor current phase delay compensating method and apparatus thereof
CN113467229B (en) Alternating current servo driving method
JP2004274855A (en) Method and device for detection and adjustment of rotor position
JP2004336949A (en) Motor drive control method and motor drive controller
JPH03178590A (en) Controller for brushless synchronous motor
JP2764002B2 (en) Position control system
JPH07303390A (en) Servomotor system

Legal Events

Date Code Title Description
TRDD Decision of grant or rejection written
R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 3332226

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080726

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090726

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090726

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100726

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100726

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110726

Year of fee payment: 9

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120726

Year of fee payment: 10

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130726

Year of fee payment: 11

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

EXPY Cancellation because of completion of term