JPH0336979A

JPH0336979A - 可変リラクタンス型ａｃサーボモータ制御方式

Info

Publication number: JPH0336979A
Application number: JP1167098A
Authority: JP
Inventors: Hideaki Oku; 秀明奥
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 1989-06-30
Filing date: 1989-06-30
Publication date: 1991-02-18

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、可変リラクタンス型ＡＣサーボモータの制御
方式に関する。

従来の技術可変リラクタンス型ＡＣサーボモータは、ロータとステ
ータに突極を設け、ステータの各突極に巻かれた励磁巻
線に励磁電流を流し、励磁電流が流されたステータ突極
に発生する磁気吸引力によってロータの突極を引き寄せ
モータの回転力とするものである。従って、回転力の方
向は、励磁電流の正負によるのではなく、ロータの回転
位置、即ち、ロータ突極位置とステータ突極位置と回転
させようとする回転方向に応じて、励磁する相（励磁す
るステータ突極）をどこにするか決定し、順次励磁する
相を切換えてロータを所望する方向に回転させるもので
ある。

従来のこの励磁方法は、ロータを回転させる方向にロー
タ突極を引き寄せる励磁相（ステータ突極）にトルク指
令（電流指令）の励磁電流を流し、逆方向にロータ突極
を引き寄せる励磁相（ステータ突極）には励磁電流を流
さないように制御されている。即ち、従来は励磁するか
しないかの２値の制御によってロータを回転制御してい
る。

そのため、ある位置にロータを停止させようとする場合
、その目標位置からのロータ位置ずれの方向に着目して
、変位の方向と逆向きの力をロータに与える相を励磁し
、目標位置に戻す方法が採用されている。

例えば、第２図（ａ）〜（Ｃ）は可変リラクタンスＡＣ
サーボモータにおける位置決め時の各相への励磁方法を
説明する図で、２０はロータ、２１はステータである。

この例では、４突極のロータ２１と６突極のステータ２
１でかつ３相励磁の例を示しており、Ａ、　Ａ”、　　
Ｂ、　　Ｂ＝、　　Ｃ。

Ｃ′は、Ａ相、Ｂ相、Ｃ相のステータ突極を示し、ステ
ータ突極Ａ、Ａ”にはＡ相の励磁巻線（図示せず）が巻
かれ、ステータ突極Ｂ、Ｂ＝にはＢ相の励磁巻線が巻か
れ、また、ステータ突極Ｃ１Ｃ′にはＣ相の励磁巻線が
巻かれている。

第２図（ａ）の位置にロータ２０を位置決めしようとす
る場合に、第２図（ｂ）に示すような位置ずれが生じた
場合、位置ずれ方向とは逆方向、即ち、図中、反時計方
向にロータ２０を回転させるトルクを発生させるＡ相、
Ｂ相のステータ突極Ａ、　Ａ＝、　　Ｂ、　　Ｂ＝の励
磁巻線に励磁電流を流し、Ｃ相のステータ突極のの励磁
巻線には電流は流さない。

一方、第２図（ｃ）に示すような位置ずれが生じた場合
には、ロータ２０を時計方向に回転させるＡ相、Ｃ相の
ステータ突極Ａ、　Ａ−、Ｃ，Ｃ”の励磁巻線には励磁
電流を流し、Ｂ相には電流を流さない。

このようにして、ロータ２０の位置を目標とする第３図
（ａ）に示す位置に位置決めしている。

発明が解決しようとする課題上述した従来の励磁方法において、位置決めしようとす
るとき、イナーシャや外乱によってロータが回転しすぎ
て位置ずれが生じた場合、今まで励磁していた相の電流
を切って別の相に電流を流す必要がある。そのため、位
置決めすべきロータ位置によっては、励磁相の切替えが
頻繁に起こってロータが振動し収束せず、位置決めが困
難になるという問題が生じていた。

そこで、本発明の目的は、上記従来技術の欠点を改善し
、位置決めが容易な可変リラクタンス型ＡＣサーボモー
タの制御方式を提供することにある。

課題を解決するための手段可変リラクタンス型ＡＣサーボモータ制御方式において
、本発明は、上記サーボモータのロータ回転位置とロー
タを回転させる方向より、該ロータを回転させる方向へ
トルクを発生させる励磁相には指令トルク指令（の絶対
値）を入力し、上記ロータを回転させる方向とは逆方向
のトルクを発生させる励磁相には、トルク指令が大きく
なるほど零に近づく出力を発生する減衰関数回路の出力
を入力することによって上記課題を解決した。

作用従来の可変リラクタンス型サーボモータの駆動制御にお
いては、ロータを回転させる方向にトルクを発生させる
励磁相にのみ励磁電流を流し、逆方向のトルクを発生さ
せる励磁相には励磁電流を流さなかった。しかし、本発
明においては、従来励磁電流を流さなかった励磁相にト
ルク指令の大きさが大きくなるにつれて零に近づく指令
、即ち、励磁電流を流すことにより、位置偏差が大きく
、速度偏差も大きく、そのためトルク指令も大きいとき
には、回転させようとする方向にトルクを発生させる励
磁相には大きな励磁電流が流れ、回転させる方向とは逆
方向にトルクを発生させる励磁相の励磁電流は小さくな
る。また、そのときのトルク損失は小さく問題にはなら
ない。

一方、位置決めを行うときや、位置決めによりサーボモ
ータのロータが停止している状態で、外乱によりロータ
位置が変位した場合などにおいては、位置偏差が小さく
値速度偏差も小さく、トルク指令も小さい場合には位置
偏差を解消する方向へのトルクを発生させる励磁相には
トルク指令の値をそのまま従来と同様に励磁し、逆方向
へトルクを発生させる励磁相も励磁する。その結果、位
置偏差が小さくなればなるほど、両方向へ作用するトル
クが近似してくるから位置決めが容易となり、従来のよ
うにロータ回転及びオーバーシュートすることもなくな
り、位置決め時にロータが振動することはなくなり、ど
のようなロータ位置であってもロータを位置決めするこ
とができる。

実施例第１図は本発明の一実施例のブロック図で、図中、符号
１は位置ループ補償回路で、ＫＰは比例ゲインである。

また、符号２は速度ループの補償回路ある。また、符号
３はパルスコーグ９からの信号（周波数）を電圧に変換
し、可変リラクタンス型サーボモータ８の現在速度に対
応する電圧を出力するｆ　／　ｖ変換器である。符号４
は減衰関数回路、５Ａ〜５Ｃは切換回路で、該切換回路
５Ａ〜５Ｃは同一構成であり、代表して切換回路５Ａの
み詳細に図示している。すなわち、切換信号発生回路１
１とスイッチング素子としてのトランジスタ１．２．１
３及びインバータ１４で構成されている。また、６Ａ〜
６Ｃは可変リラクタンス型のＡＣサーボモータ８のＡ、
　　Ｂ、　　Ｃの励磁相（第２図に示す例における突極
Ａ、　Ａ”、　　Ｂ、　　Ｂ”、　Ｃ。

Ｃ′の励磁巻線で電流を流す相を意味する）の電流ルー
プ補償回路、７八〜７Ｃは各相の電力増幅器、８Ａ〜８
Ｃは各相の励磁電流を検出する電流検出器、符号９は可
変リラクタンス型ＡＣサーボモータ、符号１０はバルス
コーダである。

位置指令Ｐｅｍｄが入力されると、該位置指令Ｐｅｍｄ
からパルスゴーダ１０で検出されるサーボモータの現在
位置を減じて位置偏差を求め、該位置偏差に位置ループ
ゲインＫＰを乗じて速度指令Ｖｅｍｄを求める。そして
、該速度指令Ｖｃｍｄから、ｆ　／　ｖ変換器３から出
力される現在モータ速度を減じて速度偏差を求め速度ル
ープ処理（比例積分制御など）を行い、トルク指令Ｔｃ
ｍｄ（電流指令）を求める。なお、このトルク指令Ｔｃ
ｍｄを求めるまでは従来の可変リラクタンス型のＡＣサ
ーボモータの制御と同一である。

減衰関数回路４ではトルク指令Ｔ　ｃ　ｍ　ｄの値が大
きくなるにつれて零に近づく出力を発生ずる。

本実施例では、除算器で構成され、トルク指令Ｔｃｍｄ
が入力されると次の第（１）式の演算を行って出力ｙを
出力する。

ｙ　＝　１／　（ａ−Ｔ　ｃ　ｍ　ｄ）　　　　−（１
）なお、ａは定数である。

また、上記減衰関数回路４は除算器以外のもので構成し
てもよく、例えば、トルク指令Ｔ　ｃｍｄの大゛きさが
大きくなるにつれて指数関数的に零に近づく、第（２）
示すような出力ｙを出力するものである。

ｙ＝　ｅ−１°Ｔｅ１ｄ　　　　　　　−−−−（２）
切換回路５Ａ〜５Ｃは切換信号発生手段１１からの出力
される信号によってトランジスタ１２゜１３を切換え、
速度ループ制御処理によって出力されるトルク指令Ｔｃ
ｍｄか、減衰関数回路からの出力ｙ　（＝１／　（ａＴ
ｃｍｄ））を励磁電流指令として出力する。

切換信号発生手段１１の構成は、サーボモータ８のロー
タの電気角とトルク指令Ｔｃｍｄの正。

負に応じて各相Ａ、　　Ｂ、　Ｃへの励磁指令を出力す
る従来の切換信号発生手段と同−構成である。即ち、ロ
ータの電気角に応じて、励磁すべき相と励磁しない相の
パターンがＲＯＭに記憶（例えばｒＯＪ、ｒｌＪで記憶
）されており、ロータの電気角とトルク指令Ｔｃｍｄの
正、負に応じて該ＲｏＭのアドレスが指定され、該アド
レスに記憶した各相への励磁信号が出力される。ただし
、従来は各相Ａ、　　Ｂ、　　Ｃへの励磁信号が、例え
ば「１」のときにはトルク指令Ｔｃｍｄを各相の励磁巻
線への電流指令として出力し、励磁信号が「０」のとき
にはトルク指令Ｔｃｍｄを電流指令として出力せず、励
磁巻線には電流を流さないようにしたが、本発明におい
ては、従来の方式で電流を流すべき励磁巻線に対しては
、即ち、上記例で励磁信号が「１」のときにはトランジ
スタ１２をオン、トランジスタ１３をオフとしてトルク
指令Ｔｃｍｄを励磁巻線の電流指令として出力し、従来
電流を流さない励磁巻線に対しては、即ち、上記例で励
磁信号がｒＯＪのときトランジスタ１２をオフ、トラン
ジスタ１３をオンとし、減衰関数回路４からの出力ｙ　
（＝１／　（ａ−Ｔｃｍｄ））を電流指令として出力す
るようにしている。

なお、切換信号発生手段１１のＲＯＭに記憶されている
励磁信号パターンは、本実施例のように３相（Ａ、　Ｂ
、　Ｃ）の励磁の場合、２π／３位相のずれた励磁信号
（「１」または「０」）パターンが記憶されている。

各相の切換回路５Ａ〜５Ｃの出力から、従来と同様、対
応する相の電流検出器８Ａ〜８Ｃで検出した励磁電流が
減じられてその差により電流ループ補償回路６Ａ〜６Ｃ
で電流ループ処理が行われ、電力増幅器７Ａ〜７Ｃで増
幅され、各相の励磁巻線に電流が流されサーボモータ９
を駆動することとなる。

即ち、本発明においては、従来、指令回転方向へのトル
クを発生させる励磁すべき相（励磁巻線）には従来と同
様トルク指令（電流指令）Ｔｃｍｄを指令し励磁するが
、従来励磁しない相（指令回転方向とは逆方向のトルク
を発生させる相）に対し、減衰関数回路の出力によって
励磁する点が従来の駆動制御方式と異なるものである。

その結果、位置偏差が大きく、それにより速度偏差も大
きくなり、トルク指令Ｔｅｍｄも大きい場合には、ロー
タを指令回転方向へ回転させる相の励磁巻線に流れる電
流も大きくなり、大きなトルクを発生させる一方、指令
回転方向とは逆方向へのトルクを発生させる相の励磁巻
線の電流は減衰関数回路４から出力される信号ｙ（−１
／（ａ・Ｔｅｍｄ））により小さな電流しか流れないか
ら、ロータは指令方向に回転させられることになる。

一方、位置決め時などにおいて、位置偏差が小さくなる
とトルク指令Ｔｃｍｄも小さくなり、逆に減衰関数回路
４の出力は大きくなるから、ロータの回転トルクは小さ
くなり、ロータはオーバーシュート（回転しすぎ）する
ことなく目標位置決め位置に停止させることができる。

例えば、第２図（ａ）の状態にロータ２０を位置決めす
るとき、第２図（ｂ）に示すような位置ずれが生じた場
合には、該位置ずれ（位置偏差）に応じたトルク指令Ｔ
ｃｍｄが出力され、位置ずれを修正する方向にトルクを
出力するＡ相、Ｂ相のステータ突極Ａ、　Ａ−、Ｂ、　
　Ｂ−の励磁巻線には、トルク指令Ｔ　ｃ　ｍ　ｄに応
じた励磁電流が流れ、逆方向にロータ２０を回転させる
トルクを生じるＣ相のステータ突極Ｃ，Ｃ”の励磁巻線
には減衰関数回路４の出力Ｙ　（＝１／　（ａ−Ｔｃｍ
ｄ））に応じた励磁電流が流れるため、ロータ１はオー
バーシュート（回転しすぎ）することなく第２図（ａ）
の状態に位置決めされる。

また、第２図（Ｃ）に示すように位置ずれ（位置偏差）
が生じた場合には、Ａ相、Ｃ相の励磁巻線にトルク指令
Ｔｃｍｄに応じた励磁電流が流れ、ロータ２０を時計方
向に回転させようとするトルクを発生させ、また、位置
ずれを増大させるようなトルクを発生させるＢ相のステ
ータ突極Ｂ。

Ｂ′の励磁巻線には減衰関数回路４からの出力ｙ（＝１
／　（ａ−Ｔｃｍｄ））に応じた励磁電流が流れ、ロー
タ２０の回転を制動するように作用するのでロータ２０
はオーバーシュートすることなく、その結果、振動も生
ぜず、第２図（ａ）の位置に位置決めされることとなる
。

発明の効果本発明においては、従来、無励磁にした相（指令回転方
向とは逆方向のトルクを生じる相）に対し、トルク指令
が大きくなるに従って零に近づく信号を該相の電流指令
として励磁するようにしたから、位置決め時にサーボモ
ータのロータが回転しすぎる（オーバーシュート）こと
を防止することができ、位置決め目標位置を中心にロー
タが振動することはなくなる。また、励磁相を従来のよ
うに切換えるのではなく、各相に流す電流を連続的に調
整するので、位置決めが安定し任意の位置に振動を起こ
すことなく位置決めすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のブロック図、第２図（ａ）
〜（Ｃ）は可変リラクタンス型ＡＣサーボモータの位置
決め時の動作説明図である。１・・・位置ループ補償回路、２・・・速度ループ補償
回路、３・・・周波数／電圧変換器（ｆ　／　ｖ変換器
）、４・・・減衰関数回路、５Ａ〜５Ｃ・・・切換回路
、６Ａ〜６Ｃ・・・電流ループ補償回路、７Ａ〜７Ｃ・
・・電力増幅器、８八〜８Ｃ・・・電流検出器、９・・
・可変リラクタンス型サーボモータ、１．０・・・バル
スコーダ、１１・・・切換信号発生手段、１２．１３・
・・トランジスタ、１４・・・インバータ、２０・・・
ロータ、２１・・・ステータ、Ａ、Ａ−・・・Ａ相のス
テータ突極、Ｂ、　　Ｂ−・・・Ｂ相のステータ突極、
Ｃ，Ｃ＝・・・Ｃ相のステータ突極。

Claims

【特許請求の範囲】

可変リラクタンス型ＡＣサーボモータ制御方式において
、上記サーボモータのロータ回転位置とロータを回転さ
せる方向より、該ロータを回転させる方向へトルクを発
生させる励磁相には指令トルク指令を入力し、上記ロー
タを回転させる方向とは逆方向のトルクを発生させる励
磁相には、トルク指令が大きくなるほど零に近づく出力
を発生する減衰関数回路の出力を入力するようにしたこ
とを特徴とする可変リラクタンス型ＡＣサーボモータ制
御方式。