JP4375638B2 - モータ回転軸の絶対位置検出方法 - Google Patents
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- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
- H02P6/14—Electronic commutators
- H02P6/16—Circuit arrangements for detecting position
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気誘導型センサを用いて、モータ回転軸の絶対回転位置を高分解能で検出可能なモータ回転軸の絶対位置検出方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
磁気誘導型センサは、そのセンサ出力信号波形の１周期内において、絶対回転角度位置を検出可能である。これは、２相のセンサ出力信号から合成される位相信号と、センサ励磁信号との位相差から角度を検出する原理に基づいている。また、信号１周期内の位置の分解能は、信号検出回路の分解能に依存している。
【０００３】
例えば、信号検出回路の分解能が１２ビットであるとすると、検出対象の回転軸１回転で、センサ出力信号周期が１周期となる磁気誘導型センサ（以下、このセンサを１Ｘセンサと呼ぶ。）の場合には、回転軸１回転内での絶対角度位置を検出することができるので、１２ビットのアブソリュートセンサを実現できる。このセンサを高分解能化するためには、回転軸１回転当たりのセンサ検出信号周期を増やせばよい。
【０００４】
例えば、回転軸１回転当たり１６周期のセンサ検出信号を発生させると、分解能は、１２ビットの１６倍（２の４乗倍）、すなわち１６ビットになる。しかしながら、このように分解能を高めると、回転軸１回転当たりに発生するセンサ出力信号の各周期が１６周期分のうちの何番目のものであるのかを特定できないので、絶対回転位置検出ができない。
【０００５】
そこで、アブソリュートセンサを高分解能化するために、複数のセンサを組み合わせて用いる方法が採用されている。例えば、１Ｘセンサと多極センサの組み合わせや、ｎ極および（ｎ＋１）極の多極センサの組み合わせ等が知られている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の方法は、２つ以上のセンサが必要となるとともに、各センサの信号検出回路も必要となるので、コスト高となり、また寸法も大型化してしまう。
【０００７】
本発明の課題は、かかる従来の問題点に鑑みて、コスト高および寸法増加を招くことなく高分解能化を達成可能なモータ回転軸の絶対位置検出方法を提案することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明では、ＡＣサーボモータにおける磁極位置検出方法の一つである自動力率検出方式に着目し、当該方式により検出される磁極原点と、磁気誘導型センサによる検出信号とを組み合わせることにより、高分解能で絶対回転位置を検出できるようにしている。
【０００９】
すなわち、本発明のモータ回転軸の絶対位置検出方法では、ＡＣサーボモータの極数をＮ（Ｎ：正の偶数）とし、当該ＡＣサーボモータの回転軸に取り付けた磁気誘導型センサの出力信号における回転軸１回転当たりの周期をｎ（ｎ：２以上の整数）とし、ａ（Ｎ／２）≠ｂｎ（ａ，ｂは整数）の関係を満たすようにＮおよびｎを設定する。
【００１０】
そして、前記ＡＣサーボモータの１回転毎に現れる（Ｎ／２）個の磁極原点を、自動力率検知方式により求め、前記磁気誘導型センサから得られる前記回転軸１回転毎に現れるｎ周期分の検出信号波形の各波形が何番目のものであるのかを、前記（Ｎ／２）個の磁極原点位置に基づき特定し、これにより、前記磁気誘導型センサの検出信号に基づき、前記回転軸の絶対位置を検出することを特徴としている。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下に、図面を参照して、本発明によるモータ回転軸の絶対位置検出方法を更に詳しく説明する。
【００１２】
ＡＣサーボモータでは、ロータの磁極と回転励磁磁界を同期させるために、磁極位置を検出する必要があり、そのために、一般的にはＣＳセンサと呼ばれる磁極センサが取り付けられるが、磁極センサを用いることなく磁極位置を検出するための方法として自動力率検知方式が知られている。この方式は、モータコイルに流す電流と、それによって発生する回転トルクとからロータの回転位置を検出するものであり、この方式を採用することにより、励磁原点を検出することができる。
【００１３】
励磁原点は、モータの極数に応じて存在するので、磁気誘導型センサと組み合わせることにより、絶対回転位置を検出可能になる。一例として、８極のＡＣサーボモータと、３Ｘセンサ（回転軸１回転当たり３周期の検出信号が得られる磁気誘導型センサ）とを組み合わせた場合を例に挙げて検出原理を説明する。
【００１４】
図１（ａ）に示すように、８極のＡＣサーボモータのコイル誘起電圧にはロータ１回転当たり励磁原点が４回現れる。すなわち、機械角で９０度毎に励磁原点が現れる。これに対して、図１（ｂ）に示すように、３Ｘセンサの検出信号はロータ１回転当たり３周期の検出信号であるので、機械角１２０度内において絶対回転角度位置を検出可能である。
【００１５】
従って、図２に示すように、３Ｘセンサの側から見た励磁原点１、２、３、４は、その場所毎に位置を特定できる。すなわち、３Ｘセンサにおける回転軸１回転毎に発生する３周期分の検出信号波形のぞれぞれが、３周期のうちの何番めのものであるかを特定できる。よって、励磁原点を利用することにより、磁気誘導型センサのみを用いて高分解能のアブソリュートセンサを実現できる。
【００１６】
ここで、本発明のアブソリュートセンサを実現可能な条件は、ＡＣサーボモータの極数をＮ、磁気誘導型センサの回転軸１回転当たりの信号周期をｎとすると、
ａ（Ｎ／２）≠ｂｎ （ａ，ｂ：整数）
である。
【００１７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のモータ回転軸の絶対位置検出方法では、ＡＣサーボモータの自動力率検知方式により検出される励磁原点を利用することにより、モータ回転軸１回転当たり多周期の検出信号を発生する磁気誘導型センサのみを用いて、高分解能でモータ回転軸の絶対位置を検出できる。よって、コスト高、寸法の増加を招くことなく、高分解能のアブソリュートセンサを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＡＣサーボモータの励磁原点と、３Ｘセンサの検出信号との関係を示す信号波形図である。
【図２】本発明による絶対位置検出方法による検出原理を示すためのグラフである。
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気誘導型センサを用いて、モータ回転軸の絶対回転位置を高分解能で検出可能なモータ回転軸の絶対位置検出方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
磁気誘導型センサは、そのセンサ出力信号波形の１周期内において、絶対回転角度位置を検出可能である。これは、２相のセンサ出力信号から合成される位相信号と、センサ励磁信号との位相差から角度を検出する原理に基づいている。また、信号１周期内の位置の分解能は、信号検出回路の分解能に依存している。
【０００３】
例えば、信号検出回路の分解能が１２ビットであるとすると、検出対象の回転軸１回転で、センサ出力信号周期が１周期となる磁気誘導型センサ（以下、このセンサを１Ｘセンサと呼ぶ。）の場合には、回転軸１回転内での絶対角度位置を検出することができるので、１２ビットのアブソリュートセンサを実現できる。このセンサを高分解能化するためには、回転軸１回転当たりのセンサ検出信号周期を増やせばよい。
【０００４】
例えば、回転軸１回転当たり１６周期のセンサ検出信号を発生させると、分解能は、１２ビットの１６倍（２の４乗倍）、すなわち１６ビットになる。しかしながら、このように分解能を高めると、回転軸１回転当たりに発生するセンサ出力信号の各周期が１６周期分のうちの何番目のものであるのかを特定できないので、絶対回転位置検出ができない。
【０００５】
そこで、アブソリュートセンサを高分解能化するために、複数のセンサを組み合わせて用いる方法が採用されている。例えば、１Ｘセンサと多極センサの組み合わせや、ｎ極および（ｎ＋１）極の多極センサの組み合わせ等が知られている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の方法は、２つ以上のセンサが必要となるとともに、各センサの信号検出回路も必要となるので、コスト高となり、また寸法も大型化してしまう。
【０００７】
本発明の課題は、かかる従来の問題点に鑑みて、コスト高および寸法増加を招くことなく高分解能化を達成可能なモータ回転軸の絶対位置検出方法を提案することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明では、ＡＣサーボモータにおける磁極位置検出方法の一つである自動力率検出方式に着目し、当該方式により検出される磁極原点と、磁気誘導型センサによる検出信号とを組み合わせることにより、高分解能で絶対回転位置を検出できるようにしている。
【０００９】
すなわち、本発明のモータ回転軸の絶対位置検出方法では、ＡＣサーボモータの極数をＮ（Ｎ：正の偶数）とし、当該ＡＣサーボモータの回転軸に取り付けた磁気誘導型センサの出力信号における回転軸１回転当たりの周期をｎ（ｎ：２以上の整数）とし、ａ（Ｎ／２）≠ｂｎ（ａ，ｂは整数）の関係を満たすようにＮおよびｎを設定する。
【００１０】
そして、前記ＡＣサーボモータの１回転毎に現れる（Ｎ／２）個の磁極原点を、自動力率検知方式により求め、前記磁気誘導型センサから得られる前記回転軸１回転毎に現れるｎ周期分の検出信号波形の各波形が何番目のものであるのかを、前記（Ｎ／２）個の磁極原点位置に基づき特定し、これにより、前記磁気誘導型センサの検出信号に基づき、前記回転軸の絶対位置を検出することを特徴としている。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下に、図面を参照して、本発明によるモータ回転軸の絶対位置検出方法を更に詳しく説明する。
【００１２】
ＡＣサーボモータでは、ロータの磁極と回転励磁磁界を同期させるために、磁極位置を検出する必要があり、そのために、一般的にはＣＳセンサと呼ばれる磁極センサが取り付けられるが、磁極センサを用いることなく磁極位置を検出するための方法として自動力率検知方式が知られている。この方式は、モータコイルに流す電流と、それによって発生する回転トルクとからロータの回転位置を検出するものであり、この方式を採用することにより、励磁原点を検出することができる。
【００１３】
励磁原点は、モータの極数に応じて存在するので、磁気誘導型センサと組み合わせることにより、絶対回転位置を検出可能になる。一例として、８極のＡＣサーボモータと、３Ｘセンサ（回転軸１回転当たり３周期の検出信号が得られる磁気誘導型センサ）とを組み合わせた場合を例に挙げて検出原理を説明する。
【００１４】
図１（ａ）に示すように、８極のＡＣサーボモータのコイル誘起電圧にはロータ１回転当たり励磁原点が４回現れる。すなわち、機械角で９０度毎に励磁原点が現れる。これに対して、図１（ｂ）に示すように、３Ｘセンサの検出信号はロータ１回転当たり３周期の検出信号であるので、機械角１２０度内において絶対回転角度位置を検出可能である。
【００１５】
従って、図２に示すように、３Ｘセンサの側から見た励磁原点１、２、３、４は、その場所毎に位置を特定できる。すなわち、３Ｘセンサにおける回転軸１回転毎に発生する３周期分の検出信号波形のぞれぞれが、３周期のうちの何番めのものであるかを特定できる。よって、励磁原点を利用することにより、磁気誘導型センサのみを用いて高分解能のアブソリュートセンサを実現できる。
【００１６】
ここで、本発明のアブソリュートセンサを実現可能な条件は、ＡＣサーボモータの極数をＮ、磁気誘導型センサの回転軸１回転当たりの信号周期をｎとすると、
ａ（Ｎ／２）≠ｂｎ （ａ，ｂ：整数）
である。
【００１７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のモータ回転軸の絶対位置検出方法では、ＡＣサーボモータの自動力率検知方式により検出される励磁原点を利用することにより、モータ回転軸１回転当たり多周期の検出信号を発生する磁気誘導型センサのみを用いて、高分解能でモータ回転軸の絶対位置を検出できる。よって、コスト高、寸法の増加を招くことなく、高分解能のアブソリュートセンサを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＡＣサーボモータの励磁原点と、３Ｘセンサの検出信号との関係を示す信号波形図である。
【図２】本発明による絶対位置検出方法による検出原理を示すためのグラフである。
Claims (1)
- ＡＣサーボモータの極数をＮ（Ｎ：正の偶数）とし、当該ＡＣサーボモータの回転軸に取り付けた磁気誘導型センサの出力信号における回転軸１回転当たりの周期をｎ（ｎ：２以上の整数）とし、ａ（Ｎ／２）≠ｂｎ（ａ，ｂは整数）の関係を満たすようにＮおよびｎを設定し、
前記ＡＣサーボモータの１回転毎に現れる（Ｎ／２）個の磁極原点を、自動力率検知方式により求め、
前記磁気誘導型センサから得られる前記回転軸１回転毎に現れるｎ周期分の検出信号波形の各波形が何番目のものであるのかを、前記（Ｎ／２）個の磁極原点位置に基づき特定し、
前記磁気誘導型センサの検出信号に基づき、前記回転軸の絶対位置を検出することを特徴とするモータ回転軸の絶対位置検出方法。
Priority Applications (3)
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|---|---|---|---|
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| DE10135961.6A DE10135961B4 (de) | 2000-01-25 | 2001-07-24 | Verfahren zum Ermitteln einer Absolut-Drehstellung einer Motorwelle |
| US09/912,924 US20020030488A1 (en) | 2000-01-25 | 2001-07-25 | Method of detecting an absolute rotational position of a motor shaft |
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| JP2000015441A JP4375638B2 (ja) | 2000-01-25 | 2000-01-25 | モータ回転軸の絶対位置検出方法 |
| DE10135961.6A DE10135961B4 (de) | 2000-01-25 | 2001-07-24 | Verfahren zum Ermitteln einer Absolut-Drehstellung einer Motorwelle |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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| DE102011086368A1 (de) * | 2011-11-15 | 2013-05-16 | Robert Bosch Gmbh | Positionserkennung für einen Läufer eines Antriebsmotors |
| DE102012204917A1 (de) * | 2012-03-27 | 2013-10-02 | Beckhoff Automation Gmbh | Positionserfassungsvorrichtung und Verfahren zum Erfassen einer Position eines beweglichen Elements einer Antriebsvorrichtung |
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| JP3410801B2 (ja) * | 1994-03-29 | 2003-05-26 | 多摩川精機株式会社 | アブソリュート信号検出方法及びアブソリュートエンコーダ |
| JP4002308B2 (ja) | 1995-08-10 | 2007-10-31 | 株式会社アミテック | 誘導型回転位置検出装置 |
| JP3281561B2 (ja) * | 1996-12-25 | 2002-05-13 | シャープ株式会社 | モータ速度制御装置 |
| US6252367B1 (en) * | 1999-01-11 | 2001-06-26 | Fanuc Ltd. | Servo controller |
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- 2000-01-25 JP JP2000015441A patent/JP4375638B2/ja not_active Expired - Fee Related
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2001
- 2001-07-24 DE DE10135961.6A patent/DE10135961B4/de not_active Expired - Lifetime
- 2001-07-25 US US09/912,924 patent/US20020030488A1/en not_active Abandoned
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE10135961A1 (de) | 2003-02-06 |
| DE10135961B4 (de) | 2019-02-07 |
| US20020030488A1 (en) | 2002-03-14 |
| JP2001208565A (ja) | 2001-08-03 |
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