JPH0919191A - 回転モータ又はリニアモータの回転子の位置決め方法 - Google Patents
回転モータ又はリニアモータの回転子の位置決め方法Info
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-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- 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
- H02P6/006—Controlling linear motors
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- 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
- H02P6/18—Circuit arrangements for detecting position without separate position detecting elements
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P8/00—Arrangements for controlling dynamo-electric motors rotating step by step
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- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 回転モータ又はリニアモータの回転子の位置
決めを容易にかつ正確に実現する方法、及びこの方法を
簡単な回路構成によって実現する回路装置を提供する。 【解決手段】 測定電流発生器を設け、測定回路が、測
定電流によって発生した固定子巻線(6、60)の無効
電圧降下を測定するための電圧測定回路(3、30)か
ら形成されており、回転子のそれぞれの制御される目標
値の位置に対して、制御される固定子巻線(6、60)
のインダクタンスを求める。
決めを容易にかつ正確に実現する方法、及びこの方法を
簡単な回路構成によって実現する回路装置を提供する。 【解決手段】 測定電流発生器を設け、測定回路が、測
定電流によって発生した固定子巻線(6、60)の無効
電圧降下を測定するための電圧測定回路(3、30)か
ら形成されており、回転子のそれぞれの制御される目標
値の位置に対して、制御される固定子巻線(6、60)
のインダクタンスを求める。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、第1の発明では、
少なくとも2つの固定子巻線と、突極を有する回転子と
を備えた回転モータ又はリニアモータ、例えばステップ
モータ、同期モータ等の回転子の位置決め方法に関し、
第2の発明では、第1の発明の方法を実施した回路装置
に関する。本発明の方法では制御過程において、制御さ
れる目標値に対する回転子の位置の実際値、例えば回転
子の回転角又は回転子の変位を求め、回転子の目標値の
位置を得るための励磁電流を、制御される固定子巻線の
インダクタンスに依存して変化する。
少なくとも2つの固定子巻線と、突極を有する回転子と
を備えた回転モータ又はリニアモータ、例えばステップ
モータ、同期モータ等の回転子の位置決め方法に関し、
第2の発明では、第1の発明の方法を実施した回路装置
に関する。本発明の方法では制御過程において、制御さ
れる目標値に対する回転子の位置の実際値、例えば回転
子の回転角又は回転子の変位を求め、回転子の目標値の
位置を得るための励磁電流を、制御される固定子巻線の
インダクタンスに依存して変化する。
【0002】また、本発明の方法を実施する回路装置で
は、モータの固定子巻線を制御するために、固定子巻線
が励磁電流発生器に接続されており、回転子の位置の目
標値偏差を補償するために、これらの励磁電流発生器の
それぞれ1つの制御入力側がそれぞれ1つの制御回路の
出力側に接続されており、制御回路の出力電圧が、制御
される固定子巻線のインダクタンスによって求められ、
固定子巻線はそれぞれ1つの測定回路の入力側に接続さ
れており、測定回路の出力側は、制御回路の入力側に接
続されている。
は、モータの固定子巻線を制御するために、固定子巻線
が励磁電流発生器に接続されており、回転子の位置の目
標値偏差を補償するために、これらの励磁電流発生器の
それぞれ1つの制御入力側がそれぞれ1つの制御回路の
出力側に接続されており、制御回路の出力電圧が、制御
される固定子巻線のインダクタンスによって求められ、
固定子巻線はそれぞれ1つの測定回路の入力側に接続さ
れており、測定回路の出力側は、制御回路の入力側に接
続されている。
【0003】
【従来の技術】この種の公知の方法は特に、モータの回
転子の位置決めを、例えば軸上に取り付けられているセ
ンサによって実施できない場合、或いはそのようなセン
サの装置を省略したい場合に適用される。
転子の位置決めを、例えば軸上に取り付けられているセ
ンサによって実施できない場合、或いはそのようなセン
サの装置を省略したい場合に適用される。
【0004】例えばステップモータが所謂フルステップ
動作又は半ステップ動作で動作すると、このステップモ
ータが位置制御装置によって制御されなくとも、モータ
の回転子は、固定子巻線に加えられる制御パルスに相応
する位置に正確に進む。但し、モータが機械的負荷によ
って過負荷されないこと、つまり制御パルスが、モータ
の機械的負荷を克服できる程度のエネルギーを有するこ
とが条件である。
動作又は半ステップ動作で動作すると、このステップモ
ータが位置制御装置によって制御されなくとも、モータ
の回転子は、固定子巻線に加えられる制御パルスに相応
する位置に正確に進む。但し、モータが機械的負荷によ
って過負荷されないこと、つまり制御パルスが、モータ
の機械的負荷を克服できる程度のエネルギーを有するこ
とが条件である。
【0005】ステップモータを、正弦波電流を用いて固
定子巻線を制御することによって、所謂“マイクロステ
ップ作動”で作動することができる。通常、そのように
作動されるステップモータは、閉ループ制御回路が無く
とも、つまり測定及び位置補正をしなくても目標位置に
正確に進む。しかしながら、ステップモータが不特定な
何らかの負荷の影響を受けていると、正確な位置決めを
行うために、回転子の実際の位置を求め、必要であれば
補正する必要がある。つまり、実質的に閉ループ位置制
御回路を設ける必要がある。
定子巻線を制御することによって、所謂“マイクロステ
ップ作動”で作動することができる。通常、そのように
作動されるステップモータは、閉ループ制御回路が無く
とも、つまり測定及び位置補正をしなくても目標位置に
正確に進む。しかしながら、ステップモータが不特定な
何らかの負荷の影響を受けていると、正確な位置決めを
行うために、回転子の実際の位置を求め、必要であれば
補正する必要がある。つまり、実質的に閉ループ位置制
御回路を設ける必要がある。
【0006】IEEE Trasactions on
Industrial Electronics(第
36巻、No.4、1989)から、ステップモータの
回転子の位置決め方法が公知であり、この方法では、励
磁電流の立上り時間を測定する。つまり、回転子の突極
を有するステップモータの固定子巻線が電圧を用いて制
御されると、このことによって形成される励磁電流の立
上り時間が、回転子の位置に依存する。それぞれの回転
子の位置に対して対応する立上り時間が既知であるの
で、この既知の値を測定結果と比較することによって、
実際の回転子の位置が求められる。
Industrial Electronics(第
36巻、No.4、1989)から、ステップモータの
回転子の位置決め方法が公知であり、この方法では、励
磁電流の立上り時間を測定する。つまり、回転子の突極
を有するステップモータの固定子巻線が電圧を用いて制
御されると、このことによって形成される励磁電流の立
上り時間が、回転子の位置に依存する。それぞれの回転
子の位置に対して対応する立上り時間が既知であるの
で、この既知の値を測定結果と比較することによって、
実際の回転子の位置が求められる。
【0007】しかしながら、測定された立上り時間と既
知の立上り時間との比較を行うのに、高価な回路装置が
必要であり、またこのような比較を演算処理に置換する
ことはできない。なぜなら、励磁電流の立上り時間の、
回転子の位置への依存性を、数学的関数によって正確に
は表すことができないからである。
知の立上り時間との比較を行うのに、高価な回路装置が
必要であり、またこのような比較を演算処理に置換する
ことはできない。なぜなら、励磁電流の立上り時間の、
回転子の位置への依存性を、数学的関数によって正確に
は表すことができないからである。
【0008】WO92/01331から、電流変換器を
介して給電される、有利には永久磁石励磁形ダンパーレ
ス同期機の、センサを使わないで回転角を測定信号によ
って検出する方法及び回路装置が公知である。ここでは
測定信号として、給電される電力変換器によって発生す
る電圧の跳躍的変化が用いられ、検出された測定データ
が、固定子のリアクタンスの依存性から回転子の位置を
計算する計算機に供給される。必要な測定を行うため
に、固有の測定モジュールが機械制御システムを介して
コントロールを行い、測定を行い、測定値を引き続いて
コントロールのために再び機械の閉ループ制御装置に供
給している。
介して給電される、有利には永久磁石励磁形ダンパーレ
ス同期機の、センサを使わないで回転角を測定信号によ
って検出する方法及び回路装置が公知である。ここでは
測定信号として、給電される電力変換器によって発生す
る電圧の跳躍的変化が用いられ、検出された測定データ
が、固定子のリアクタンスの依存性から回転子の位置を
計算する計算機に供給される。必要な測定を行うため
に、固有の測定モジュールが機械制御システムを介して
コントロールを行い、測定を行い、測定値を引き続いて
コントロールのために再び機械の閉ループ制御装置に供
給している。
【0009】しかしながら、この方法による回転子の位
置の検出は、比較的コストがかかり、この方法に対応す
る回路装置も非常に高価である。つまり、例えば正確な
位置制御と位置測定を行うために、2つの別個の回路群
を設けなければならない。
置の検出は、比較的コストがかかり、この方法に対応す
る回路装置も非常に高価である。つまり、例えば正確な
位置制御と位置測定を行うために、2つの別個の回路群
を設けなければならない。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、回転
モータ又はリニアモータの回転子の位置決めを、容易に
かつ正確に実現する冒頭に述べた形式の方法、及びこの
方法を実施する、モータを制御する機能と回転子の位置
を検出する機能を簡単な回路構成によって実現する回路
装置を提供することである。
モータ又はリニアモータの回転子の位置決めを、容易に
かつ正確に実現する冒頭に述べた形式の方法、及びこの
方法を実施する、モータを制御する機能と回転子の位置
を検出する機能を簡単な回路構成によって実現する回路
装置を提供することである。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記課題は本発明によ
り、制御される固定子巻線の励磁電流に周期的な測定電
流を重畳し、この周期的な測定電流は、モータの回転周
波数より高い周波数を有しており、実質的に固定子巻線
の励磁に影響を与えず、前記測定電流によって発生した
固定子巻線における無効電圧降下を測定し、その無効電
圧降下を用いてインダクタンスを求めることにより解決
される。
り、制御される固定子巻線の励磁電流に周期的な測定電
流を重畳し、この周期的な測定電流は、モータの回転周
波数より高い周波数を有しており、実質的に固定子巻線
の励磁に影響を与えず、前記測定電流によって発生した
固定子巻線における無効電圧降下を測定し、その無効電
圧降下を用いてインダクタンスを求めることにより解決
される。
【0012】本発明の実施例において、測定電流は三角
波状である。このことにより、制御される巻線のインダ
クタンスを、簡単な計算により求めることができる。
波状である。このことにより、制御される巻線のインダ
クタンスを、簡単な計算により求めることができる。
【0013】また、上記課題は本発明の回路装置によ
り、測定電流発生器を設け、この測定回路が、測定電流
によって発生した固定子巻線の無効電圧降下を測定する
ための電圧測定回路から形成されており、回転子のそれ
ぞれの制御される目標値の位置に対して、制御される固
定子巻線のインダクタンスを求めることにより解決され
る。
り、測定電流発生器を設け、この測定回路が、測定電流
によって発生した固定子巻線の無効電圧降下を測定する
ための電圧測定回路から形成されており、回転子のそれ
ぞれの制御される目標値の位置に対して、制御される固
定子巻線のインダクタンスを求めることにより解決され
る。
【0014】さらに本発明では、励磁電流発生器が正弦
波電圧発生器から構成されており、測定電流発生器が方
形波電圧発生器から構成されており、これらの出力側
は、それぞれ1つの重畳回路の入力側に接続されてお
り、この重畳回路は正弦波電圧に方形波電圧を重畳し、
重畳回路の出力側は、積分素子の入力側に接続されてお
り、積分素子の出力側は、電圧/電流変換器の入力側に
接続されており、電圧/電流変換器の出力側は、モータ
のそれぞれ1つの固定子巻線に接続されており、測定回
路は、差動増幅器によって構成されており、差動増幅器
の2つの入力側はそれぞれの固定子巻線に接続されてお
り、差動増幅器の出力側はそれぞれの制御回路の入力側
に接続されている。
波電圧発生器から構成されており、測定電流発生器が方
形波電圧発生器から構成されており、これらの出力側
は、それぞれ1つの重畳回路の入力側に接続されてお
り、この重畳回路は正弦波電圧に方形波電圧を重畳し、
重畳回路の出力側は、積分素子の入力側に接続されてお
り、積分素子の出力側は、電圧/電流変換器の入力側に
接続されており、電圧/電流変換器の出力側は、モータ
のそれぞれ1つの固定子巻線に接続されており、測定回
路は、差動増幅器によって構成されており、差動増幅器
の2つの入力側はそれぞれの固定子巻線に接続されてお
り、差動増幅器の出力側はそれぞれの制御回路の入力側
に接続されている。
【0015】本発明では、積分素子が演算増幅器によっ
て構成されており、演算増幅器の出力側は、抵抗とコン
デンサとから成る並列回路を介して、演算増幅器の反転
入力側に接続されており、演算増幅器の非反転入力側は
アースに接続されている。
て構成されており、演算増幅器の出力側は、抵抗とコン
デンサとから成る並列回路を介して、演算増幅器の反転
入力側に接続されており、演算増幅器の非反転入力側は
アースに接続されている。
【0016】さらに、差動増幅器が、演算増幅器によっ
て構成されており、演算増幅器の反転入力側は、一方で
は第1の抵抗を介して演算増幅器の出力側に接続されて
おり、他方では第2の抵抗を介して固定子巻線の第1の
巻線端部に接続されており、演算増幅器の非反転入力側
は、一方では第3の抵抗を介してアースに接続されてお
り、他方では第4の抵抗を介して固定子巻線の第2の巻
線端部に接続されている。
て構成されており、演算増幅器の反転入力側は、一方で
は第1の抵抗を介して演算増幅器の出力側に接続されて
おり、他方では第2の抵抗を介して固定子巻線の第1の
巻線端部に接続されており、演算増幅器の非反転入力側
は、一方では第3の抵抗を介してアースに接続されてお
り、他方では第4の抵抗を介して固定子巻線の第2の巻
線端部に接続されている。
【0017】本発明によれば、電圧/電流変換器が、演
算増幅器によって構成されており、演算増幅器の反転入
力側は、一方では抵抗を介してアースに接続されてお
り、他方では固定子巻線を介して、演算増幅器の出力側
に接続されており、演算増幅器の非反転入力側は、電圧
/電流変換器の入力側を形成している。
算増幅器によって構成されており、演算増幅器の反転入
力側は、一方では抵抗を介してアースに接続されてお
り、他方では固定子巻線を介して、演算増幅器の出力側
に接続されており、演算増幅器の非反転入力側は、電圧
/電流変換器の入力側を形成している。
【0018】
【発明の実施の形態】本発明の方法、即ち少なくとも2
つの固定子巻線6、60と、突極を有する回転子とを備
えた回転モータ又はリニアモータ、例えばステップモー
タ、同期モータ等の回転子の位置決め方法を詳細に説明
する。本発明の方法では制御過程において、制御される
目標値に対する回転子の位置の実際値、例えば回転子の
回転角又は回転子の変位を求め、回転子の目標値の位置
を得るための励磁電流を、制御される固定子巻線のイン
ダクタンスに依存して変化する。
つの固定子巻線6、60と、突極を有する回転子とを備
えた回転モータ又はリニアモータ、例えばステップモー
タ、同期モータ等の回転子の位置決め方法を詳細に説明
する。本発明の方法では制御過程において、制御される
目標値に対する回転子の位置の実際値、例えば回転子の
回転角又は回転子の変位を求め、回転子の目標値の位置
を得るための励磁電流を、制御される固定子巻線のイン
ダクタンスに依存して変化する。
【0019】例えばステップモータを閉ループ位置制御
回路によって制御する場合、ステップモータの実際の位
置を目標位置と比較して、この比較結果に相応して実際
の位置を目標位置に合わせるために、ステップモータの
実際の位置を求めなければならない。回転子突極を有す
るモータでは、固定子巻線のインダクタンスが回転子の
位置に依存しており、従ってこの固定子巻線のインダク
タンスが、回転子の実際位置の値の尺度として用いられ
る。
回路によって制御する場合、ステップモータの実際の位
置を目標位置と比較して、この比較結果に相応して実際
の位置を目標位置に合わせるために、ステップモータの
実際の位置を求めなければならない。回転子突極を有す
るモータでは、固定子巻線のインダクタンスが回転子の
位置に依存しており、従ってこの固定子巻線のインダク
タンスが、回転子の実際位置の値の尺度として用いられ
る。
【0020】磁気飽和によって、固定子巻線の励磁電流
とこれによって生じる起磁力との間に線形関係はない。
この非線形関係は、例えば2倍に上昇したモータの機械
的負荷を克服するために2倍の励磁電流を用いてモータ
を制御すると、ネガティブに作用する。起磁力は、この
ような状況では励磁電流のように2倍にはならず、小さ
な値だけ僅かに大きくなるにすぎない。それ故、このよ
うな手段で高くなった機械的負荷を克服することはでき
ない。
とこれによって生じる起磁力との間に線形関係はない。
この非線形関係は、例えば2倍に上昇したモータの機械
的負荷を克服するために2倍の励磁電流を用いてモータ
を制御すると、ネガティブに作用する。起磁力は、この
ような状況では励磁電流のように2倍にはならず、小さ
な値だけ僅かに大きくなるにすぎない。それ故、このよ
うな手段で高くなった機械的負荷を克服することはでき
ない。
【0021】この非線形関係は、鉄心回路の相対透磁率
の電流依存性によって決定されている。これに対して、
起磁力も、鉄心を持つコイルのインダクタンスも、相対
透磁率に線形に依存している。従って起磁力の電流への
非線形依存性を、コイルのインダクタンスを測定し、励
磁電流を追従調整することによって実現できる。
の電流依存性によって決定されている。これに対して、
起磁力も、鉄心を持つコイルのインダクタンスも、相対
透磁率に線形に依存している。従って起磁力の電流への
非線形依存性を、コイルのインダクタンスを測定し、励
磁電流を追従調整することによって実現できる。
【0022】F=k1*μr*i k1は、鉄心回路定数。
【0023】μrは、相対透磁率。
【0024】iは、コイルに流れる電流 Fは、起磁力。
【0025】L=k2*μr k2は、コイル定数 Lは、コイルのインダクタンス。
【0026】2つの材料定数k1及びk2が既知である
と、コイルのインダクタンスの測定に基づいて、実際の
起磁力も求めることができる。
と、コイルのインダクタンスの測定に基づいて、実際の
起磁力も求めることができる。
【0027】F=(k1*L*i)/k2 閉ループ制御回路によって、コイルの電流を変化するこ
とによって、起磁力の目標値が常に得られ、既述の制御
問題が回避されるようにすることができる。
とによって、起磁力の目標値が常に得られ、既述の制御
問題が回避されるようにすることができる。
【0028】突極を有するモーターでは固定子巻線のイ
ンダクタンスは、回転子の位置と直接関連しているの
で、求められた固定子巻線のインダクタンスから、回転
子の位置を推定することができる。
ンダクタンスは、回転子の位置と直接関連しているの
で、求められた固定子巻線のインダクタンスから、回転
子の位置を推定することができる。
【0029】インダクタンスは、本発明によって、電流
の変化の際に固定子巻線の電圧を監視することによって
求めることができる。
の変化の際に固定子巻線の電圧を監視することによって
求めることができる。
【0030】u=L*(di/dt) この式は、それぞれの測定の際のdi/dtが一定で既
知であると、単純化できる。このことは、電流の時間に
対する直線的な変化によって、つまり電流の三角波状時
間経過を用いて達成することができる。そのような測定
電流の振幅と周波数を、測定電流がモータの駆動に寄与
しないように選択する場合、モータの駆動に必要な固定
子巻線の励磁電流に測定電流が重畳される。この条件
は、測定電流が例えば励磁電流より100倍大きな周波
数と、1/100の振幅を有する場合に十分満たされ
る。
知であると、単純化できる。このことは、電流の時間に
対する直線的な変化によって、つまり電流の三角波状時
間経過を用いて達成することができる。そのような測定
電流の振幅と周波数を、測定電流がモータの駆動に寄与
しないように選択する場合、モータの駆動に必要な固定
子巻線の励磁電流に測定電流が重畳される。この条件
は、測定電流が例えば励磁電流より100倍大きな周波
数と、1/100の振幅を有する場合に十分満たされ
る。
【0031】このような条件を満たすことは重要であ
る。なぜなら、周期的測定信号によって発生する固定子
の起磁力の変化が、例えば正確な位置決めの際に大きな
妨害となる不規則な動きを招くかもしれないからであ
る。
る。なぜなら、周期的測定信号によって発生する固定子
の起磁力の変化が、例えば正確な位置決めの際に大きな
妨害となる不規則な動きを招くかもしれないからであ
る。
【0032】制御される固定子巻線のインダクタンスの
測定は、本発明の方法に基づき、制御される固定子巻線
の励磁電流に周期的な測定電流が重畳され、測定電流に
よって発生した固定子巻線の無効電圧降下を測定し、そ
の無効電圧降下を用いてインダクタンスを求めることに
よって行われる。周期的な測定電流は、モータの回転周
波数より高い周波数を有しており、実質的に固定子巻線
の励磁に影響を与えない。
測定は、本発明の方法に基づき、制御される固定子巻線
の励磁電流に周期的な測定電流が重畳され、測定電流に
よって発生した固定子巻線の無効電圧降下を測定し、そ
の無効電圧降下を用いてインダクタンスを求めることに
よって行われる。周期的な測定電流は、モータの回転周
波数より高い周波数を有しており、実質的に固定子巻線
の励磁に影響を与えない。
【0033】このようにインダクタンスを求めるため
に、簡単な計算ステップのみが必要であるので(前記の
式参照)、このような計算は迅速に必要な正確性をもっ
て、簡単な構成の計算装置によって実施される。
に、簡単な計算ステップのみが必要であるので(前記の
式参照)、このような計算は迅速に必要な正確性をもっ
て、簡単な構成の計算装置によって実施される。
【0034】次に本発明の回路装置を実施の形態に基づ
き図を用いて詳細に説明する。
き図を用いて詳細に説明する。
【0035】図1は、本発明の方法を実施する回路装置
の主要素子を略図にて示す。本発明の回路装置では、モ
ータの固定子巻線6、60を制御するために、固定子巻
線6、60が励磁電流発生器に接続されており、回転子
の位置の目標値偏差を補償するために、これらの励磁電
流発生器のそれぞれ1つの制御入力側がそれぞれ1つの
制御回路の出力側に接続されており、制御回路の出力電
圧が、制御される固定子巻線6、60のインダクタンス
によって求められ、固定子巻線6、60はそれぞれ1つ
の測定回路3、30の入力側に接続されており、測定回
路の出力側は、制御回路の入力側に接続されている。
の主要素子を略図にて示す。本発明の回路装置では、モ
ータの固定子巻線6、60を制御するために、固定子巻
線6、60が励磁電流発生器に接続されており、回転子
の位置の目標値偏差を補償するために、これらの励磁電
流発生器のそれぞれ1つの制御入力側がそれぞれ1つの
制御回路の出力側に接続されており、制御回路の出力電
圧が、制御される固定子巻線6、60のインダクタンス
によって求められ、固定子巻線6、60はそれぞれ1つ
の測定回路3、30の入力側に接続されており、測定回
路の出力側は、制御回路の入力側に接続されている。
【0036】本発明の回路装置は、次のような原理に基
づいて動作する。励磁電流に重畳される測定信号を発生
する測定電流発生器が設けられている。このような測定
回路は、測定電流によって発生した固定子巻線6、60
の無効電圧降下を測定するための電圧測定回路3、30
から形成されており、回転子のそれぞれの制御される目
標値の位置に対して、制御される固定子巻線6、60の
インダクタンスが求められる。
づいて動作する。励磁電流に重畳される測定信号を発生
する測定電流発生器が設けられている。このような測定
回路は、測定電流によって発生した固定子巻線6、60
の無効電圧降下を測定するための電圧測定回路3、30
から形成されており、回転子のそれぞれの制御される目
標値の位置に対して、制御される固定子巻線6、60の
インダクタンスが求められる。
【0037】2つの固定子巻線を有するステップモータ
のために設計されている本発明の図示の実施形態では、
上述の作動原理が実現される。しかし、本発明はモータ
の構造に関して制限されず、むしろ、例えば同期モータ
等の任意の、突極を有する回転子を備えたモータの回転
子位置が本発明により求められる。
のために設計されている本発明の図示の実施形態では、
上述の作動原理が実現される。しかし、本発明はモータ
の構造に関して制限されず、むしろ、例えば同期モータ
等の任意の、突極を有する回転子を備えたモータの回転
子位置が本発明により求められる。
【0038】励磁電流発生器は正弦波電圧発生器から構
成されており、測定電流発生器は方形波電圧発生器から
構成されている。これらの出力側は、それぞれ1つの重
畳回路の入力側に接続されており、重畳回路は、正弦波
電圧に方形波電圧を重畳する。正弦波電圧発生器、方形
波電圧発生器、及び重畳回路は、ディジタル信号プロセ
ッサ16によって構成されている。重畳回路の出力側
は、ディジタル/アナログ変換器160又は161を介
して、積分素子4又は40の入力側に接続されている。
成されており、測定電流発生器は方形波電圧発生器から
構成されている。これらの出力側は、それぞれ1つの重
畳回路の入力側に接続されており、重畳回路は、正弦波
電圧に方形波電圧を重畳する。正弦波電圧発生器、方形
波電圧発生器、及び重畳回路は、ディジタル信号プロセ
ッサ16によって構成されている。重畳回路の出力側
は、ディジタル/アナログ変換器160又は161を介
して、積分素子4又は40の入力側に接続されている。
【0039】この積分素子4又は40は、演算増幅器1
3又は130によって構成されている。演算増幅器13
又は130の出力側は、抵抗15又は150とコンデン
サ14又は140とから成る並列回路を介して、演算増
幅器13又は130の反転入力側に接続されており、演
算増幅器13又は130の非反転入力側は、アースに接
続されている。
3又は130によって構成されている。演算増幅器13
又は130の出力側は、抵抗15又は150とコンデン
サ14又は140とから成る並列回路を介して、演算増
幅器13又は130の反転入力側に接続されており、演
算増幅器13又は130の非反転入力側は、アースに接
続されている。
【0040】そのような積分素子4又は40によって、
正弦波電圧又は余弦波電圧は曲線の形において変化せ
ず、位相のずれが生じるにすぎない。しかしながら、重
畳された方形波電圧は、三角波電圧に変換される。
正弦波電圧又は余弦波電圧は曲線の形において変化せ
ず、位相のずれが生じるにすぎない。しかしながら、重
畳された方形波電圧は、三角波電圧に変換される。
【0041】積分素子4又は40の出力側は、電圧/電
流変換器2又は20の入力側に接続されており、電圧/
電流変換器2又は20の出力側は、ステップモータの固
定子巻線6又は60に接続されている。
流変換器2又は20の入力側に接続されており、電圧/
電流変換器2又は20の出力側は、ステップモータの固
定子巻線6又は60に接続されている。
【0042】電圧/電流変換器2又は20は、演算増幅
器5又は50によって構成されている。演算増幅器5又
は50の反転入力側は、一方では抵抗7又は70を介し
てアースに接続されており、他方では固定子巻線6又は
60を介して、演算増幅器5又は50の出力側に接続さ
れており、演算増幅器5又は50の非反転入力側は、電
圧/電流変換器2又は20の入力側を形成している。
器5又は50によって構成されている。演算増幅器5又
は50の反転入力側は、一方では抵抗7又は70を介し
てアースに接続されており、他方では固定子巻線6又は
60を介して、演算増幅器5又は50の出力側に接続さ
れており、演算増幅器5又は50の非反転入力側は、電
圧/電流変換器2又は20の入力側を形成している。
【0043】この電圧/電流変換器2又は20は、信号
プロセッサ16によって処理され送出された制御信号及
び測定信号を、巻線を制御するために必要な電流に変換
する。
プロセッサ16によって処理され送出された制御信号及
び測定信号を、巻線を制御するために必要な電流に変換
する。
【0044】測定回路3又は30は、差動増幅器によっ
て形成されている。差動増幅器の2つの入力側は固定子
巻線に接続されており、出力側は制御回路の入力側に接
続されている。前記制御回路も信号プロセッサ16によ
って構成されており、そのために、差動増幅器の出力側
がアナログ/ディジタル変換器170又は171を介し
て制御回路の入力側に接続されていなければならない。
て形成されている。差動増幅器の2つの入力側は固定子
巻線に接続されており、出力側は制御回路の入力側に接
続されている。前記制御回路も信号プロセッサ16によ
って構成されており、そのために、差動増幅器の出力側
がアナログ/ディジタル変換器170又は171を介し
て制御回路の入力側に接続されていなければならない。
【0045】差動増幅器は、演算増幅器12又は120
によって構成されている。演算増幅器12又は120の
反転入力側は、一方では第1の抵抗9又は90を介して
演算増幅器12又は120の出力側に接続されており、
他方では第2の抵抗8又は80を介して固定子巻線6又
は60の第1の巻線端部に接続されている。演算増幅器
12又は120の非反転入力側は、一方では第3の抵抗
11又は110を介してアースに接続されており、他方
では第4の抵抗10又は100を介して固定子巻線6又
は60の第2の巻線端部に接続されている。
によって構成されている。演算増幅器12又は120の
反転入力側は、一方では第1の抵抗9又は90を介して
演算増幅器12又は120の出力側に接続されており、
他方では第2の抵抗8又は80を介して固定子巻線6又
は60の第1の巻線端部に接続されている。演算増幅器
12又は120の非反転入力側は、一方では第3の抵抗
11又は110を介してアースに接続されており、他方
では第4の抵抗10又は100を介して固定子巻線6又
は60の第2の巻線端部に接続されている。
【0046】固定子巻線6又は60の端子は双方とも所
定の既知の電位に接続されていないので、巻線端子の電
位だけを取り出し、固定子巻線6又は60の印加電圧を
計算することはできない。従って図で示すように差動増
幅器を設ける必要があり、この差動増幅器の出力電圧
は、2つの巻線端子の電位差から求められる。
定の既知の電位に接続されていないので、巻線端子の電
位だけを取り出し、固定子巻線6又は60の印加電圧を
計算することはできない。従って図で示すように差動増
幅器を設ける必要があり、この差動増幅器の出力電圧
は、2つの巻線端子の電位差から求められる。
【0047】スイッチ21又は22を用いて、制御回路
の入力側は、測定回路3又は30の出力側か、或いは積
分素子4又は40の出力側に選択的に接続される。この
構成により、積分素子4又は40によって発生した電圧
を検査し、回路部品の許容偏差によって場合によって生
ずる固定子巻線の制御電圧の“エラー電圧”を、固定子
巻線のインダクタンスを計算する際に考慮することがで
きる。
の入力側は、測定回路3又は30の出力側か、或いは積
分素子4又は40の出力側に選択的に接続される。この
構成により、積分素子4又は40によって発生した電圧
を検査し、回路部品の許容偏差によって場合によって生
ずる固定子巻線の制御電圧の“エラー電圧”を、固定子
巻線のインダクタンスを計算する際に考慮することがで
きる。
【0048】
【発明の効果】本発明によれば、回転子の位置を、イン
ダクタンスの測定によって容易にかつ正確に目標値に調
整することができる。
ダクタンスの測定によって容易にかつ正確に目標値に調
整することができる。
【0049】本発明の回路装置により、簡単でメンテナ
ンスの容易な構造を持つ回路装置を実現できる。
ンスの容易な構造を持つ回路装置を実現できる。
【0050】さらに簡単な回路装置によって、高品質の
2つの電圧信号を発生することができる。従って、固定
子巻線の正確な制御及び正しい測定結果が得られる。
2つの電圧信号を発生することができる。従って、固定
子巻線の正確な制御及び正しい測定結果が得られる。
【0051】本発明によって構成された積分素子は、巻
線制御信号のすべての周波数領域において非常に正確に
動作する。
線制御信号のすべての周波数領域において非常に正確に
動作する。
【0052】本発明の差動増幅器の構成により、実際に
固定子巻線コイルに生じている電圧が、正確に取り出さ
れ、処理される。
固定子巻線コイルに生じている電圧が、正確に取り出さ
れ、処理される。
【0053】本発明による電圧/電流変換器は、制御す
るのに好都合であり、高い測定周波数の場合にも確実に
作動する。
るのに好都合であり、高い測定周波数の場合にも確実に
作動する。
【図1】本発明の方法を実施する回路装置の主要素子を
略線的に示す。
略線的に示す。
2、20 電圧/電流変換器 3、30 測定回路 4、40 積分素子 5、50 演算増幅器 6、60 固定子巻線 7、70 抵抗 8、80 抵抗 9、90 抵抗 10、100 抵抗 11、110 抵抗 12、120 演算増幅器 13、130 演算増幅器 14、140 コンデンサ 15、150 抵抗 16 信号プロセッサ 21、22 スイッチ 160、161 ディジタル/アナログ変換器 170、171 アナログ/ディジタル変換器
Claims (7)
- 【請求項1】 制御過程において、制御される目標値に
対する回転子の位置の実際値、例えば回転子の回転角又
は回転子の変位を求め、回転子の目標値の位置を得るた
めの励磁電流を、制御される固定子巻線のインダクタン
スに依存して変化する、少なくとも2つの固定子巻線
(6、60)と、突極を有する回転子とを備えた回転モ
ータ又はリニアモータ、例えばステップモータ、同期モ
ータ等の回転子の位置決め方法において、 制御される固定子巻線(6、60)の励磁電流に周期的
な測定電流を重畳し、この周期的な測定電流は、モータ
の回転周波数より高い周波数を有しており、実質的に固
定子巻線の励磁に影響を与えず、前記測定電流によって
発生した固定子巻線における無効電圧降下を測定し、そ
の無効電圧降下を用いてインダクタンスを求めることを
特徴とする回転モータ又はリニアモータの回転子の位置
決め方法。 - 【請求項2】 測定電流が三角波状であることを特徴と
する、請求項1に記載の回転モータ又はリニアモータの
回転子の位置決め方法。 - 【請求項3】 モータの固定子巻線(6、60)を制御
するために、固定子巻線(6、60)が励磁電流発生器
に接続されており、回転子の位置の目標値偏差を補償す
るために、これらの励磁電流発生器のそれぞれ1つの制
御入力側がそれぞれ1つの制御回路の出力側に接続され
ており、制御回路の出力電圧が、制御される固定子巻線
(6、60)のインダクタンスによって決定され、固定
子巻線(6、60)はそれぞれ1つの測定回路(3、3
0)の入力側に接続されており、測定回路の出力側は、
制御回路の入力側に接続されている、請求項1又は2に
記載の回転モータ又はリニアモータの回転子の位置決め
方法を実施する回路装置において、 測定電流発生器が設けられており、この測定回路は、測
定電流によって発生した固定子巻線(6、60)の無効
電圧降下を測定するための電圧測定回路(3、30)か
ら形成されており、回転子のそれぞれの制御される目標
値の位置に対して、制御される固定子巻線(6、60)
のインダクタンスが求められることを特徴とする、請求
項1又は2に記載の回転モータ又はリニアモータの回転
子の位置決め方法を実施する回路装置。 - 【請求項4】 励磁電流発生器が正弦波電圧発生器から
構成されており、測定電流発生器が方形波電圧発生器か
ら構成されており、これらの出力側は、それぞれ1つの
重畳回路の入力側に接続されており、この重畳回路は正
弦波電圧に方形波電圧を重畳し、重畳回路の出力側は、
積分素子(4、40)の入力側に接続されており、積分
素子(4、40)の出力側は、電圧/電流変換器(2、
20)の入力側に接続されており、電圧/電流変換器
(2、20)の出力側は、モータのそれぞれ1つの固定
子巻線(6、60)に接続されており、測定回路(3、
30)は、差動増幅器によって構成されており、前記差
動増幅器の2つの入力側はそれぞれの固定子巻線(6、
60)に接続されており、差動増幅器の出力側はそれぞ
れの制御回路の入力側に接続されていることを特徴とす
る、請求項3に記載の回路装置。 - 【請求項5】 積分素子(4、40)が、演算増幅器
(13、130)によって構成されており、演算増幅器
(13、130)の出力側は、抵抗(15、150)と
コンデンサ(14、140)とから成る並列回路を介し
て、演算増幅器(13、130)の反転入力側に接続さ
れており、演算増幅器(13、130)の非反転入力側
はアースに接続されていることを特徴とする、請求項4
に記載の回路装置。 - 【請求項6】 差動増幅器が、演算増幅器(12、12
0)によって構成されており、演算増幅器(12、12
0)の反転入力側は、一方では第1の抵抗(9、90)
を介して演算増幅器(12、120)の出力側に接続さ
れており、他方では第2の抵抗(8、80)を介して固
定子巻線(6、60)の第1の巻線端部に接続されてお
り、演算増幅器(12、120)の非反転入力側は、一
方では第3の抵抗(11、110)を介してアースに接
続されており、他方では第4の抵抗(10、100)を
介して固定子巻線(6、60)の第2の巻線端部に接続
されていることを特徴とする、請求項4に記載の回路装
置。 - 【請求項7】 電圧/電流変換器(2、20)が、演算
増幅器(5、50)によって構成されており、演算増幅
器(5、50)の反転入力側は、一方では抵抗(7、7
0)を介してアースに接続されており、他方では固定子
巻線(6、60)を介して、演算増幅器(5、50)の
出力側に接続されており、演算増幅器(5、50)の非
反転入力側は、電圧/電流変換器(2、20)の入力側
を形成していることを特徴とする、請求項4に記載の回
路装置。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
AT909/95 | 1995-05-30 | ||
AT0090995A AT405352B (de) | 1995-05-30 | 1995-05-30 | Verfahren zur läuferpositionsbestimmung für einen rotations- oder linear-motor und schaltungsanordnung zur durchführung dieses verfahrens |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0919191A true JPH0919191A (ja) | 1997-01-17 |
Family
ID=3502635
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP8136988A Pending JPH0919191A (ja) | 1995-05-30 | 1996-05-30 | 回転モータ又はリニアモータの回転子の位置決め方法 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5691613A (ja) |
EP (1) | EP0746090A3 (ja) |
JP (1) | JPH0919191A (ja) |
AT (1) | AT405352B (ja) |
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