JP5332637B2 - Control device for electric motor and device provided with the same - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、電動モータの制御装置に関する。 The present invention relates to an electric motor control device.
電動モータの一種として、例えば下記の特許文献1に記載されたブラシレスモータが知られている。
As a kind of electric motor, for example, a brushless motor described in
ブラシレスモータは、サーボモータとして利用されることが多い。サーボモータでは、電流値や回転数の測定値に応じてモータが制御される。しかし、従来は、電流値の測定に関して十分な工夫がなされていないのが実情であった。 Brushless motors are often used as servo motors. In the servo motor, the motor is controlled in accordance with the measured current value and rotation speed. However, in the past, the actual situation is that sufficient measures have not been taken regarding the measurement of the current value.
本発明は、電動モータの制御目的に適した電流計測値を求め、この電流計測値に応じてモータ制御を実行する技術を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a technique for obtaining a current measurement value suitable for the purpose of controlling an electric motor and executing motor control in accordance with the current measurement value.
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。
本発明の第1の形態は、電動モータの制御装置であって、
電動モータのコイル電流値を検出する電流検出部と、
前記電動モータの電気角の各半周期のうちの一部の区間における前記コイル電流値に関わる計測値を求める計測値算出部と、
前記計測値に基づいて前記電動モータの制御を実行する制御部と、
を備え、
前記一部の区間は、前記電動モータの電気角の各半周期の中心を基準に設定される、制御装置である。
第1の形態によれば、電動モータの電気角の各半周期のうちの一部の区間におけるコイル電流値に関わる計測値を求め、電動モータの制御目的に適した電流計測値を得ることができ、この電流計測値に応じてモータ制御を実行することが可能である。また、実際のモータトルクと相関の高い電流計測値が得られるので、トルクループの精度を高めることが可能である。
本発明の第2の形態は、電動モータの制御装置であって、
電動モータのコイル電流値を検出する電流検出部と、
前記電動モータの電気角の各半周期のうちの一部の区間における前記コイル電流値に関わる計測値を求める計測値算出部と、
前記計測値に基づいて前記電動モータの制御を実行する制御部と、
を備え、
前記一部の区間は、前記コイル電流値が0を超える期間の全体で無く一部である、制御装置である。
この第2の形態によれば、電動モータの電気角の各半周期のうちの一部の区間におけるコイル電流値に関わる計測値を求め、電動モータの制御目的に適した電流計測値を得ることができ、この電流計測値に応じてモータ制御を実行することが可能である。また、実際のモータトルクと相関の高い電流計測値が得られるので、トルクループの精度を高めることが可能である。
本発明の第3の形態は、電動モータの制御装置であって、
電動モータのコイル電流値を検出する電流検出部と、
前記電動モータの電気角の各半周期のうちの一部の区間における前記コイル電流値に関わる計測値を求める計測値算出部と、
前記計測値に基づいて前記電動モータの制御を実行する制御部と、
を備え、
前記計測値算出部は、前記一部の区間を、複数の候補区間のうちの任意の区間に設定可能である、制御装置である。
この第3の形態によれば、電動モータの電気角の各半周期のうちの一部の区間におけるコイル電流値に関わる計測値を求め、電動モータの制御目的に適した電流計測値を得ることができ、この電流計測値に応じてモータ制御を実行することが可能である。また、容易に適切な電流測定区間を設定することが可能である。
本発明の第4の形態は、電動モータの制御装置であって、
電動モータのコイル電流値を検出する電流検出部と、
前記電動モータの電気角の各半周期のうちの一部の区間における前記コイル電流値に関わる計測値を求める計測値算出部と、
前記計測値に基づいて前記電動モータの制御を実行する制御部と、
を備え、
前記計測値算出部は、
機械角を検出するエンコーダからの出力信号の機械角を電気角に変換することによって電気角信号を生成する機械角/電気角変換部と、
前記電気角信号に基づいて前記一部の区間を表す区間信号を生成する区間信号生成部と、
前記区間信号に応じて、前記一部の区間において前記計測値を求める演算部と、
を含む、制御装置である。
この第4の形態によれば、電動モータの電気角の各半周期のうちの一部の区間におけるコイル電流値に関わる計測値を求め、電動モータの制御目的に適した電流計測値を得ることができ、この電流計測値に応じてモータ制御を実行することが可能である。また、エンコーダの信号に基づいて一部の区間を適宜設定しつつ、電流計測値を求めることが可能である。
SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to solve at least a part of the problems described above, and the invention can be implemented as the following forms or application examples.
A first aspect of the present invention is an electric motor control device,
A current detector for detecting a coil current value of the electric motor;
A measurement value calculation unit for obtaining a measurement value related to the coil current value in a partial section of each half cycle of the electrical angle of the electric motor;
A control unit that executes control of the electric motor based on the measured value;
With
The partial section is a control device that is set based on the center of each half cycle of the electrical angle of the electric motor.
According to the first embodiment, a measurement value related to the coil current value in a part of each half cycle of the electrical angle of the electric motor is obtained, and a current measurement value suitable for the control purpose of the electric motor can be obtained. The motor control can be executed in accordance with the measured current value. In addition, since a current measurement value having a high correlation with the actual motor torque can be obtained, the accuracy of the torque loop can be increased.
A second aspect of the present invention is an electric motor control device,
A current detector for detecting a coil current value of the electric motor;
A measurement value calculation unit for obtaining a measurement value related to the coil current value in a partial section of each half cycle of the electrical angle of the electric motor;
A control unit that executes control of the electric motor based on the measured value;
With
The partial section is a control device that is a part rather than the entire period in which the coil current value exceeds zero.
According to the second embodiment, a measurement value related to the coil current value in a part of each half cycle of the electrical angle of the electric motor is obtained, and a current measurement value suitable for the control purpose of the electric motor is obtained. The motor control can be executed in accordance with the measured current value. In addition, since a current measurement value having a high correlation with the actual motor torque can be obtained, the accuracy of the torque loop can be increased.
A third aspect of the present invention is an electric motor control device,
A current detector for detecting a coil current value of the electric motor;
A measurement value calculation unit for obtaining a measurement value related to the coil current value in a partial section of each half cycle of the electrical angle of the electric motor;
A control unit that executes control of the electric motor based on the measured value;
With
The measurement value calculation unit is a control device capable of setting the partial section as an arbitrary section among a plurality of candidate sections.
According to the third embodiment, the measurement value related to the coil current value in a part of each half cycle of the electrical angle of the electric motor is obtained, and the current measurement value suitable for the control purpose of the electric motor is obtained. The motor control can be executed in accordance with the measured current value. It is also possible to easily set an appropriate current measurement section.
A fourth aspect of the present invention is an electric motor control device,
A current detector for detecting a coil current value of the electric motor;
A measurement value calculation unit for obtaining a measurement value related to the coil current value in a partial section of each half cycle of the electrical angle of the electric motor;
A control unit that executes control of the electric motor based on the measured value;
With
The measurement value calculation unit
A mechanical angle / electrical angle converter that generates an electrical angle signal by converting the mechanical angle of the output signal from the encoder that detects the mechanical angle into an electrical angle;
A section signal generation unit that generates a section signal representing the partial section based on the electrical angle signal;
In accordance with the section signal, a calculation unit for obtaining the measurement value in the partial section;
Is a control device.
According to the fourth embodiment, the measurement value related to the coil current value in a part of each half cycle of the electrical angle of the electric motor is obtained, and the current measurement value suitable for the control purpose of the electric motor is obtained. The motor control can be executed in accordance with the measured current value. Moreover, it is possible to obtain the current measurement value while appropriately setting a part of the interval based on the encoder signal.
[適用例1]
電動モータの制御装置であって、
電動モータのコイル電流値を検出する電流検出部と、
前記電動モータの電気角の各半周期のうちの一部の区間における前記コイル電流値に関わる計測値を求める計測値算出部と、
前記計測値に基づいて前記電動モータの制御を実行する制御部と、
を備える制御装置。
この制御装置によれば、電動モータの電気角の各半周期のうちの一部の区間におけるコイル電流値に関わる計測値を求め、電動モータの制御目的に適した電流計測値を得ることができ、この電流計測値に応じてモータ制御を実行することが可能である。
[Application Example 1]
A control device for an electric motor,
A current detector for detecting a coil current value of the electric motor;
A measurement value calculation unit for obtaining a measurement value related to the coil current value in a partial section of each half cycle of the electrical angle of the electric motor;
A control unit that executes control of the electric motor based on the measured value;
A control device comprising:
According to this control device, a measurement value related to the coil current value in a partial section of each half cycle of the electric angle of the electric motor can be obtained, and a current measurement value suitable for the control purpose of the electric motor can be obtained. The motor control can be executed in accordance with the measured current value.
[適用例2]
適用例1記載の制御装置であって、
前記一部の区間は、前記電動モータの電気角の各半周期の中心を基準に設定される、制御装置。
この構成によれば、実際のモータトルクと相関の高い電流計測値が得られるので、トルクループの精度を高めることが可能である。
[Application Example 2]
A control device according to Application Example 1,
The control unit, wherein the partial section is set based on a center of each half cycle of an electrical angle of the electric motor.
According to this configuration, a current measurement value highly correlated with the actual motor torque can be obtained, so that the accuracy of the torque loop can be increased.
[適用例3]
適用例1又は2記載の制御装置であって、
前記一部の区間は、前記コイル電流値が0を超える期間の全体で無く一部である、制御装置。
この構成によっても、実際のモータトルクと相関の高い電流計測値が得られるので、トルクループの精度を高めることが可能である。
[Application Example 3]
A control device according to Application Example 1 or 2,
The control unit, wherein the partial section is not a whole of a period in which the coil current value exceeds zero.
Even with this configuration, a current measurement value having a high correlation with the actual motor torque can be obtained, so that the accuracy of the torque loop can be increased.
[適用例4]
適用例1ないし3のいずれかに記載の制御装置であって、
前記計測値算出部は、前記一部の区間を、複数の候補区間のうちの任意の区間に設定可能である、制御装置。
この構成によれば、容易に適切な電流測定区間を設定することが可能である。
[Application Example 4]
The control device according to any one of Application Examples 1 to 3,
The measurement value calculation unit is a control device capable of setting the partial section as an arbitrary section among a plurality of candidate sections.
According to this configuration, it is possible to easily set an appropriate current measurement section.
[適用例5]
適用例1ないし4のいずれかに記載の制御装置であって、
前記計測値算出部は、
機械角を検出するエンコーダからの出力信号の機械角を電気角に変換することによって電気角信号を生成する機械角/電気角変換部と、
前記電気角信号に基づいて前記一部の区間を表す区間信号を生成する区間信号生成部と、
前記区間信号に応じて、前記一部の区間において前記計測値を求める演算部と、
を含む、制御装置。
この構成によれば、エンコーダの信号に基づいて一部の区間を適宜設定しつつ、電流計測値を求めることが可能である。
[Application Example 5]
The control device according to any one of Application Examples 1 to 4,
The measurement value calculation unit
A mechanical angle / electrical angle converter that generates an electrical angle signal by converting the mechanical angle of the output signal from the encoder that detects the mechanical angle into an electrical angle;
A section signal generation unit that generates a section signal representing the partial section based on the electrical angle signal;
In accordance with the section signal, a calculation unit for obtaining the measurement value in the partial section;
Including a control device.
According to this configuration, it is possible to obtain the current measurement value while appropriately setting a part of the interval based on the encoder signal.
なお、本発明は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、磁石集合体、それを用いた電動モータ、発電機、それらの制御方法、それらを用いたアクチュエータや電子機器、燃料電池使用機器、ロボット、移動体等の形態で実現することができる。 The present invention can be realized in various forms, for example, a magnet assembly, an electric motor using the magnet, a generator, a control method thereof, an actuator or electronic device using the same, a fuel cell, and the like. It can be realized in the form of a device used, a robot, a moving body, or the like.
図1は、本発明の一実施例としてのモータ制御システムを示すブロック図である。このモータシステムは、制御装置100と、サーボモータ10と、を備えている。サーボモータ10は、ロータの回転角(位相)を検出するために、磁気センサ20とエンコーダ30とを備えている。なお、磁気センサ20とエンコーダ30の一方は省略可能である。
FIG. 1 is a block diagram showing a motor control system as an embodiment of the present invention. This motor system includes a
制御装置100は、CPUを含む主制御部110と、駆動制御回路120と、PWM制御部130と、ブリッジ回路140と、電流検出部150と、計測値算出部160とを備えている。計測値算出部160は、電流検出部150から出力される検出電流信号Imesと、磁気センサ20から出力される磁気センサ信号Smagと、エンコーダ30から出力されるエンコーダ信号Sencとに基づいて、最大電流値Imax及び平均電流値Iaveとモータ回転数Nmesとを算出する演算回路である。この演算の内容については後述する。駆動制御回路120とPWM制御部130は、最大電流値Imax及び/又は平均電流値Iaveとモータ回転数Nmesとに基づいてサーボモータ10の制御を実行する。具体的には、駆動制御回路120は、最大電流値Imax及び/又は平均電流値Iaveとモータ回転数Nmesとに基づいてPWM制御におけるパルス幅を調整する調整値を決定し、この調整値に基づいてPWM制御部130がPWM制御信号を生成する。ブリッジ回路140は、複数のスイッチング素子で構成されるHブリッジ回路であり、このブリッジ回路140からサーボモータ10の電磁コイルに駆動電圧が供給される。なお、電流検出部150は、ブリッジ回路140に流れる電流(すなわちモータ10のコイル電流)を測定する電流センサである。
The
図2は、計測値算出部160の内部構成を示すブロック図である。計測値算出部160は、電流値算出部200と、回転数算出部300とを備えている。回転数算出部300は、エンコーダ30から供給されるエンコーダ信号Senc(例えばA相/B相信号)から、モータ回転数Nmesと回転方向を決定する。この演算内容は周知なので、詳しい説明は省略する。
FIG. 2 is a block diagram illustrating an internal configuration of the measurement
電流値算出部200は、クロック信号生成部210と、カウンタ220と、電流値積算器230と、除算器240と、最大電流値決定部245と、イネーブル信号生成部250と、機械角/電気角変換部260とを含んでいる。クロック信号生成部210は、一定周波数のクロック信号CLKを生成して、カウンタ220やイネーブル信号生成部250に供給する。機械角/電気角変換部260は、エンコーダ30の出力信号Sencの機械角を電気角に変換することによって電気角を表す電気角信号Sangを生成し、イネーブル信号生成部250に供給する。電流値算出部200内の各回路は、このクロック信号CLKに同期してそれぞれの処理を実行する。
The current
図3(a)〜(g)は、電流値算出部200による処理の一例を示すタイミングチャートである。磁気センサ信号Smagは、モータの電気角の位相を示す信号である。この例では、磁気センサ信号Smagの信号波形は、電気角の各半周期(π区間)毎に極性が反転する正弦波であり、これは逆起電力波形とほぼ同じ波形である。図3(b)の例では、検出電流値Imesは、各π区間の中心付近の短い期間にのみ発生している。例えば、モータの外部負荷(トルク)が小さく回転数が大きい場合には、このように極く短い区間にのみ電流が流れる状態となる。電流検出区間Pim(図3(d))は、検出電流値Imesがゼロを超える区間である。この電流検出区間Pimを示す信号(以下、「電流検出区間信号」と呼ぶ)は、イネーブル信号生成部250内のコンパレータ(図示省略)で生成される。
3A to 3G are timing charts showing an example of processing by the current
イネーブル信号生成部250は、検出電流信号Imesと磁気センサ信号Smagとのうちの少なくとも一方に基づいて、イネーブル信号Enbを生成する。図3(e)の例では、イネーブル信号Enbのアクティブな区間Penb(「イネーブル区間」と呼ぶ)は、電流検出区間Pimと同一に設定されている。電流値積算器230は、イネーブル区間Penbにおいて検出電流値Imesを積分することによって、積算電流値Isumを求める(図3(f))。また、カウンタ220は、イネーブル区間Penbにおいてクロック信号CLKのパルス数をカウントすることによって、カウント値Nを求める(図3(g))。除算器240は、積算電流値Isumをカウント値Nで除算することによって、イネーブル区間Penbにおける平均電流値Iaveを求める。また、最大電流値決定部245は、イネーブル区間Penbにおける電流の最大値を決定する。なお、イネーブル区間Penbは、通常は、各π区間毎に設定されるので、最大電流値Imax及び平均電流値Iaveも各π区間毎に得られる。なお、最大電流値Imaxと平均電流値Iaveの両方を求める必要は無く、いずれか一方のみを求めるようにしてもよい。
The enable
こうして得られた最大電流値Imax及び平均電流値Iaveは、モータ回転数Nmesとともに、計測値算出部160から駆動制御回路120(図1)に供給される。駆動制御回路120とPWM制御部130は、これの計測値に基づくフィードバック制御を行うことによって、サーボモータ10の制御を実行する。具体的には、例えば、駆動制御回路120は、電流の位相補正のための進角制御や、PID制御を利用した位置制御、速度制御、トルク制御等の各種の制御を実行可能である。
The maximum current value Imax and the average current value Iave obtained in this way are supplied from the measured
図4(a)〜(g)は、電流値算出部200による処理の他の例を示すタイミングチャートである。図3(a)〜(g)との違いは、イネーブル区間Penbの長さだけである。すなわち、図4において、イネーブル区間Penbは、電流検出区間Pimの全体ではなく、その中央を中心とした一部の区間に設定されている。従って、積算電流値Isum、最大電流値Imax、及び、平均電流値Iaveは、この短いイネーブル区間Penbにおける検出電流値Imesの積分値、最大値、及び、平均値である。図4(c)に示すように、イネーブル区間Penbは、モータ電流のピーク付近のみを含んでおり、その裾野部分を含まない区間である。モータのトルクは、モータ電流のピーク付近の寄与が最も高いので、このように電流検出区間Pimの全体ではない一部の区間において最大電流値Imax及び平均電流値Iaveを測定すると、実際のトルクと最大電流値Imax及び平均電流値Iaveとの相関をより高められる可能性がある。この結果、フィードバック制御におけるトルクループの精度を高めることができるという利点がある。なお、イネーブル信号Enbは、電流検出区間Pimの期間を計測し、計測された計測値SPimから、次の電流検出区間Pimの中心期間をイネーブル期間Penbとして表す信号として生成することも可能である。或いは、機械角/電気角変換部260で得られた電気角信号Sang(エンコーダ30の出力信号Sencの機械角を電気角に変換した信号)に基づいて、イネーブル信号生成部250が、π/2点を中心とする期間をイネーブル期間Penbとして表す信号を生成してもよい。なお、イネーブル信号Enbは、電流検出区間Pimのうちの、電流計測に利用される一部の区間を表す信号であり、この意味で、「区間信号」と呼ぶことも可能である。
4A to 4G are timing charts showing other examples of processing by the current
図5(a)〜(g)は、電流値算出部200による処理のさらに他の例を示すタイミングチャートである。ここでは、モータ10は始動直後の状態にあり、ほぼすべての区間においてモータ電流が発生している。すなわち、電流検出区間Pimは、電気角の半周期の長さにほぼ等しい。イネーブル区間Penbは、各半周期の中央を中心とした所定長さの区間に設定されている。例えば、イネーブル区間Penbは、半周期の長さ(π区間)の90〜95%に設定可能である。このようにイネーブル区間Penbを設定すれば、逆起電力波形の極性が反転する時点の近傍の区間を除外して、最大電流値Imax及び平均電流値Iaveを測定することができる。「逆起電力波形の極性が反転する時点」は、磁気センサ信号Smagの極性が反転するタイミングであり、モータの電気角の位相がnπ(nは任意の整数)となるタイミングである。モータの電気角の位相がnπ(nは任意の整数)となるタイミングの近傍では、コイル電流として、駆動方向とは逆極性の電流が流れてしまう場合がある。このような逆極性のコイル電流は、モータトルクに寄与しないので、電流測定から除外することが好ましい。そこで、図5では、イネーブル区間Penbを、電流検出区間Pimの中央を中心とした一部の区間(すなわち、各π期間の中央を中心とした一部の区間)に設定することによって、実際のモータトルクと最大電流値Imax及び平均電流値Iaveとの相関をより高めている。この結果、フィードバック制御におけるトルクループの精度を高めることが可能である。
5A to 5G are timing charts showing still another example of processing by the current
なお、イネーブル信号Enbは電流検出区間信号Pimから生成することが可能であり、或いは、磁気センサ信号Smag(より一般的にはモータの電気角の位相を示す信号)から生成することも可能である。また、上述したように、エンコーダ30の出力信号Sencが表す機械角を電気角に変換した電気角信号Sangを用いてイネーブル信号Enbを生成することも可能である。イネーブル信号Enbの生成方法は、CPU110からイネーブル信号生成部250に供給される設定値ESET(図2)に基づいて設定される。
The enable signal Enb can be generated from the current detection interval signal Pim, or can be generated from the magnetic sensor signal Smag (more generally, a signal indicating the phase of the electrical angle of the motor). . Further, as described above, the enable signal Enb can be generated using the electrical angle signal Sang obtained by converting the mechanical angle represented by the output signal Senc of the
また、イネーブル信号Enbを生成する具体的な回路としては、種々の回路構成及びロジックを利用可能である。例えば、電流検出区間Pimを示す信号の立ち上がりエッジから、所定の第1の期間の経過後にイネーブル信号EnbをHレベルに立ち上げ、その後の所定の第2の期間の経過後にイネーブル信号EnbをLレベルに立ち下げるように回路を構成することができる。この場合に、第1の期間と第2の期間の長さは、そのπ区間に先行するπ区間における電流検出区間Pimの長さに基づいてCPU110が決定可能である。この決定方法によれば、イネーブル区間Penbを、厳密では無いが、電流検出区間Pimのほぼ中心に設定することができる。また、通常は、イネーブル区間Penbはπ区間のほぼ中心に位置する。磁気センサ信号Smagからイネーブル信号Enbを生成する回路構成も、上述と類似のものを採用可能である。
Various circuit configurations and logics can be used as specific circuits for generating the enable signal Enb. For example, from the rising edge of the signal indicating the current detection period Pim, the enable signal Enb is raised to H level after a lapse of a predetermined first period, and the enable signal Enb is changed to L level after a lapse of a predetermined second period thereafter. The circuit can be configured to fall to In this case, the length of the first period and the second period can be determined by the
上述したように、イネーブル区間Penbは、π区間の一部の区間に設定されるが、イネーブル区間Penbの候補区間の個数の最大値は、クロック信号CLKの周波数fclkと、π区間の長さに応じて決まる数である。例えば、イネーブル区間Penbをπ区間の中央を中心とした左右対称の区間に設定する場合には、候補区間の個数の最大値は、π区間の長さをクロック周波数fclkで除した値の半分になる。実際の候補区間の数は、この最大値以下の任意の数(例えば5個)に設定することが可能である。CPU110は、このような有限個の候補区間の任意の1つをイネーブル区間Penbとして設定する設定値ESET(図2)を、イネーブル信号生成部250に設定することができる。同様に、CPU110は、電流検出区間Pimの一部の区間として設定可能な複数の候補区間の任意1つをイネーブル区間Penbとして設定することも可能である。複数の候補区間のうちのいずれをイネーブル区間Penbとして設定すべきかについては、予め実験を行い、モータの動作状態に応じた適切な区間を経験的に予め決定しておくことが可能である。
As described above, the enable interval Penb is set as a part of the π interval, but the maximum value of the number of candidate intervals of the enable interval Penb depends on the frequency fclk of the clock signal CLK and the length of the π interval. The number is determined accordingly. For example, when the enable section Penb is set to a symmetric section centered on the center of the π section, the maximum number of candidate sections is half of the value obtained by dividing the length of the π section by the clock frequency fclk. Become. The actual number of candidate sections can be set to an arbitrary number (for example, five) less than or equal to this maximum value. The
以上のように、上記実施例では、各π区間の全体又は電流検出区間Pimの全体では無く、その一部のイネーブル区間Penbにおいて最大電流値Imax及び/又は平均電流値Iaveを算出してモータの制御を実行するので、電流計測値(最大電流値Imax及び/又は平均電流値Iave)と実際のモータトルクとの相関をより高めることができ、フィードバック制御におけるトルクループの精度を高めることが可能である。 As described above, in the above-described embodiment, the maximum current value Imax and / or the average current value Iave is calculated in the enable section Penb instead of the entire π section or the entire current detection section Pim, and the motor Since the control is executed, the correlation between the current measurement value (the maximum current value Imax and / or the average current value Iave) and the actual motor torque can be further increased, and the accuracy of the torque loop in the feedback control can be increased. is there.
・変形例:
なお、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
・ Modification:
The present invention is not limited to the above-described examples and embodiments, and can be implemented in various modes without departing from the gist thereof. For example, the following modifications are possible.
・変形例1:
上記実施例で説明した回路構成は一例であり、これ以外の任意の回路構成を採用するようことが可能である。例えば、制御装置100(図1)はPWM制御部130を有しているが、PWM制御以外の制御方法を利用してモータを制御してもよい。また、平均電流算出部200の回路構成としても、図2の構成以外の種々の構成を採用可能である。
・ Modification 1:
The circuit configuration described in the above embodiment is an example, and any other circuit configuration can be employed. For example, the control device 100 (FIG. 1) includes the
・変形例2:
上記実施例では、最大電流値Imax及び/又は平均電流値Iaveを用いてモータの制御を実行していたが、この変わりに、積算電流値Isumを用いてモータの制御を実行してもよい。なお、最大電流値Imax,平均電流値Iave又は積算電流値Isumに一定の係数を乗じた値も、最大電流値Imax,平均電流値Iave又は積算電流値Isumと実質的に同じ電流計測値(すなわち、コイル電流値に関わる計測値)を示すものと考えることが可能である。
In the above embodiment, the motor control is executed using the maximum current value Imax and / or the average current value Iave. Instead, the motor control may be executed using the integrated current value Isum. Note that a value obtained by multiplying the maximum current value Imax, the average current value Iave, or the integrated current value Isum by a certain coefficient is a current measurement value that is substantially the same as the maximum current value Imax, the average current value Iave, or the integrated current value Isum (that is, It is possible to consider that the measured value related to the coil current value).
・変形例3:
上記実施例では、イネーブル区間Penbは、π区間又は電流検出区間Pimの中央を中心とする区間に設定されていたが、イネーブル区間Penbをこれ以外の区間に設定してもよい。しかし、イネーブル区間Penbを、π区間又は電流検出区間Pimの中央を中心とする区間に設定すれば、実際のモータトルクとの相関が高い電流計測値を得ることができるという利点がある。一方、例えばイネーブル区間Penbを、モータの電気角の位相のnπ(nは任意の整数)近傍の期間に設定すれば、モータトルクとの相関が低い無効な電流のみを測定することができる。従って、このような電流計測値を利用して、無効な電流値がゼロに近くなるようにモータの制御を実行することも可能である。
・ Modification 3:
In the above embodiment, the enable section Penb is set to a section centered on the center of the π section or the current detection section Pim, but the enable section Penb may be set to a section other than this. However, if the enable section Penb is set to a section centered on the center of the π section or the current detection section Pim, there is an advantage that a current measurement value having a high correlation with the actual motor torque can be obtained. On the other hand, for example, if the enable section Penb is set to a period in the vicinity of nπ (n is an arbitrary integer) of the electrical angle phase of the motor, only an invalid current having a low correlation with the motor torque can be measured. Therefore, it is possible to control the motor using such a current measurement value so that the invalid current value becomes close to zero.
・変形例4:
本発明は、ファンモータ、時計(針駆動)、ドラム式洗濯機(単一回転)、ジェットコースタ、振動モータなどの種々の装置のモータに適用可能である。本発明をファンモータに適用した場合には、上述した種々の効果(低消費電力、低振動、低騒音、低回転ムラ、低発熱、高寿命)が特に顕著である。このようなファンモータは、例えば、デジタル表示装置や、車載機器、燃料電池式パソコン、燃料電池式デジタルカメラ、燃料電池式ビデオカメラ、燃料電池式携帯電話などの燃料電池使用機器、プロジェクタ等の各種装置のファンモータとして使用することができる。本発明のモータは、さらに、各種の家電機器や電子機器のモータとしても利用可能である。例えば、光記憶装置や、磁気記憶装置、ポリゴンミラー駆動装置等において、本発明によるモータをスピンドルモータとして使用することが可能である。また、本発明によるモータは、移動体やロボット用のモータとしても利用可能である。
-Modification 4:
The present invention can be applied to motors of various devices such as a fan motor, a timepiece (hand drive), a drum-type washing machine (single rotation), a roller coaster, and a vibration motor. When the present invention is applied to a fan motor, the various effects described above (low power consumption, low vibration, low noise, low rotation unevenness, low heat generation, long life) are particularly remarkable. Such fan motors are, for example, various devices such as digital display devices, in-vehicle devices, fuel cell computers, fuel cell digital cameras, fuel cell video cameras, fuel cell mobile phones, and other fuel cell equipment. It can be used as a fan motor for the device. The motor of the present invention can also be used as a motor for various home appliances and electronic devices. For example, the motor according to the present invention can be used as a spindle motor in an optical storage device, a magnetic storage device, a polygon mirror drive device, or the like. The motor according to the present invention can also be used as a motor for a moving body or a robot.
図6は、本発明の実施例によるモータを利用したプロジェクタを示す説明図である。このプロジェクタ600は、赤、緑、青の3色の色光を発光する3つの光源610R、610G、610Bと、これらの3色の色光をそれぞれ変調する3つの液晶ライトバルブ640R、640G、640Bと、変調された3色の色光を合成するクロスダイクロイックプリズム650と、合成された3色の色光をスクリーンSCに投写する投写レンズ系660と、プロジェクタ内部を冷却するための冷却ファン670と、プロジェクタ600の全体を制御する制御部680と、を備えている。冷却ファン670を駆動するモータとしては、上述した各種のブラシレスモータを利用することができる。
FIG. 6 is an explanatory diagram showing a projector using a motor according to an embodiment of the present invention. The
図7(A)〜(C)は、本発明の実施例によるモータを利用した燃料電池式携帯電話を示す説明図である。図7(A)は携帯電話700の外観を示しており、図7(B)は、内部構成の例を示している。携帯電話700は、携帯電話700の動作を制御するMPU710と、ファン720と、燃料電池730とを備えている。燃料電池730は、MPU710やファン720に電源を供給する。ファン720は、燃料電池730への空気供給のために携帯電話700の外から内部へ送風するため、或いは、燃料電池730で生成される水分を携帯電話700の内部から外に排出するためのものである。なお、ファン720を図7(C)のようにMPU710の上に配置して、MPU710を冷却するようにしてもよい。ファン720を駆動するモータとしては、上述した各種のブラシレスモータを利用することができる。
7A to 7C are explanatory views showing a fuel cell type mobile phone using a motor according to an embodiment of the present invention. FIG. 7A shows the appearance of the
図8は、本発明の実施例によるモータ/発電機を利用した移動体の一例としての電動自転車(電動アシスト自転車)を示す説明図である。この自転車800は、前輪にモータ810が設けられており、サドルの下方のフレームに制御回路820と充電池830とが設けられている。モータ810は、充電池830からの電力を利用して前輪を駆動することによって、走行をアシストする。また、ブレーキ時にはモータ810で回生された電力が充電池830に充電される。制御回路820は、モータの駆動と回生とを制御する回路である。このモータ810としては、上述した各種のブラシレスモータを利用することが可能である。
FIG. 8 is an explanatory diagram showing an electric bicycle (electrically assisted bicycle) as an example of a moving body using a motor / generator according to an embodiment of the present invention. In this
図9は、本発明の実施例によるモータを利用したロボットの一例を示す説明図である。このロボット900は、第1と第2のアーム910,920と、モータ930とを有している。このモータ930は、被駆動部材としての第2のアーム920を水平回転させる際に使用される。このモータ930としては、上述した各種のブラシレスモータを利用することが可能である。
FIG. 9 is an explanatory diagram showing an example of a robot using a motor according to an embodiment of the present invention. The
10…サーボモータ
20…磁気センサ
30…エンコーダ
100…制御装置
110…主制御部(CPU)
120…駆動制御回路
130…PWM制御部
140…ブリッジ回路
150…電流検出部
160…計測値算出部
200…電流算出部
210…クロック信号生成部
220…カウンタ
230…電流値積算器
240…除算器
245…最大電流値決定部
250…イネーブル信号生成部
260…機械角/電気角変換部
300…回転数算出部
600…プロジェクタ
610R,610G,610B…光源
640R,640G,640B…液晶ライトバルブ
650…クロスダイクロイックプリズム
660…投写レンズ系
670…冷却ファン
680…制御部
700…携帯電話
710…MPU
720…ファン
730…燃料電池
800…自転車
810…モータ
820…制御回路
830…充電池
900…ロボット
910,920…アーム
930…モータ
DESCRIPTION OF
DESCRIPTION OF
720:
Claims (9)
電動モータのコイル電流値を検出する電流検出部と、
前記電動モータの電気角の各半周期のうちの一部の区間における前記コイル電流値に関わる計測値を求める計測値算出部と、
前記計測値に基づいて前記電動モータの制御を実行する制御部と、
を備え、
前記一部の区間は、前記電動モータの電気角の各半周期の中心を基準に設定される、制御装置。 A control device for an electric motor,
A current detector for detecting a coil current value of the electric motor;
A measurement value calculation unit for obtaining a measurement value related to the coil current value in a partial section of each half cycle of the electrical angle of the electric motor;
A control unit that executes control of the electric motor based on the measured value;
Equipped with a,
The control unit , wherein the partial section is set based on a center of each half cycle of an electrical angle of the electric motor .
電動モータのコイル電流値を検出する電流検出部と、
前記電動モータの電気角の各半周期のうちの一部の区間における前記コイル電流値に関わる計測値を求める計測値算出部と、
前記計測値に基づいて前記電動モータの制御を実行する制御部と、
を備え、
前記一部の区間は、前記コイル電流値が0を超える期間の全体で無く一部である、制御装置。 A control device for an electric motor,
A current detector for detecting a coil current value of the electric motor;
A measurement value calculation unit for obtaining a measurement value related to the coil current value in a partial section of each half cycle of the electrical angle of the electric motor;
A control unit that executes control of the electric motor based on the measured value;
Equipped with a,
The control unit , wherein the partial section is not a whole of a period in which the coil current value exceeds zero .
電動モータのコイル電流値を検出する電流検出部と、
前記電動モータの電気角の各半周期のうちの一部の区間における前記コイル電流値に関わる計測値を求める計測値算出部と、
前記計測値に基づいて前記電動モータの制御を実行する制御部と、
を備え、
前記計測値算出部は、前記一部の区間を、複数の候補区間のうちの任意の区間に設定可能である、制御装置。 A control device for an electric motor,
A current detector for detecting a coil current value of the electric motor;
A measurement value calculation unit for obtaining a measurement value related to the coil current value in a partial section of each half cycle of the electrical angle of the electric motor;
A control unit that executes control of the electric motor based on the measured value;
Equipped with a,
The measurement value calculation unit is a control device capable of setting the partial section as an arbitrary section among a plurality of candidate sections .
電動モータのコイル電流値を検出する電流検出部と、
前記電動モータの電気角の各半周期のうちの一部の区間における前記コイル電流値に関わる計測値を求める計測値算出部と、
前記計測値に基づいて前記電動モータの制御を実行する制御部と、
を備え、
前記計測値算出部は、
機械角を検出するエンコーダからの出力信号の機械角を電気角に変換することによって電気角信号を生成する機械角/電気角変換部と、
前記電気角信号に基づいて前記一部の区間を表す区間信号を生成する区間信号生成部と、
前記区間信号に応じて、前記一部の区間において前記計測値を求める演算部と、
を含む、制御装置。 A control device for an electric motor,
A current detector for detecting a coil current value of the electric motor;
A measurement value calculation unit for obtaining a measurement value related to the coil current value in a partial section of each half cycle of the electrical angle of the electric motor;
A control unit that executes control of the electric motor based on the measured value;
Equipped with a,
The measurement value calculation unit
A mechanical angle / electrical angle converter that generates an electrical angle signal by converting the mechanical angle of the output signal from the encoder that detects the mechanical angle into an electrical angle;
A section signal generation unit that generates a section signal representing the partial section based on the electrical angle signal;
In accordance with the section signal, a calculation unit for obtaining the measurement value in the partial section;
Including a control device.
請求項1ないし4のいずれかに記載の制御装置と、
前記制御装置によって制御される電動モータと、
を備える電子機器。 Electronic equipment,
A control device according to any one of claims 1 to 4 ,
An electric motor controlled by the control device;
Electronic equipment comprising.
前記電子機器はプロジェクタである、電子機器。 The electronic device according to claim 5 ,
The electronic device is an electronic device, which is a projector.
請求項1ないし4のいずれかに記載の制御装置と、
前記制御装置によって制御される電動モータと、
前記制御装置に電源を供給する燃料電池と、
を備える、燃料電池使用機器。 Fuel cell equipment,
A control device according to any one of claims 1 to 4 ,
An electric motor controlled by the control device;
A fuel cell for supplying power to the control device;
An apparatus using a fuel cell.
請求項1ないし4のいずれかに記載の制御装置と、
前記制御装置によって制御される電動モータと、
を備えるロボット。 A robot,
A control device according to any one of claims 1 to 4 ,
An electric motor controlled by the control device;
Robot equipped with.
前記制御装置によって制御される電動モータと、
を備える移動体。 A control device according to any one of claims 1 to 4 ,
An electric motor controlled by the control device;
A moving object comprising:
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