JPH10127082A - 同期電動機の磁極位置検出方法 - Google Patents
同期電動機の磁極位置検出方法Info
- Publication number
- JPH10127082A JPH10127082A JP8271151A JP27115196A JPH10127082A JP H10127082 A JPH10127082 A JP H10127082A JP 8271151 A JP8271151 A JP 8271151A JP 27115196 A JP27115196 A JP 27115196A JP H10127082 A JPH10127082 A JP H10127082A
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- JP
- Japan
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- phase
- magnetic pole
- rotor
- detector
- stator
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 磁極位置を示すパルスを発生させる高価な絶
対値エンコーダを備える必要がなく、また負荷がかかっ
ている場合でも正確に同期電動機の磁極を検出する方法
を提供する。 【解決手段】 エンコーダ３及び位相検出器４を持つ同
期電動機２のロータ磁極位置の検出方法において、同期
電動機２の起動に先立って位相検出器４の現在の位置を
原点とし、同期電動機２のステータに設定した原点位置
に直流電流Ｉr及びそのＫ倍の直流電流をそれぞれ流す
ことによりロータが回転した後のそれぞれの位置を位相
検出器４の原点からの位相θ1、θ2として位相計算部９
に取り込み、位相計算部９において、θ1とθ2とからス
テータの原点位置から見たロータの磁極位置θを θ＝
（θ1−θ2）／（Ｋ−１） により求め、位相検出器４
の位相を磁極位置θで初期化する同期電動機の磁極位置
検出方法。
対値エンコーダを備える必要がなく、また負荷がかかっ
ている場合でも正確に同期電動機の磁極を検出する方法
を提供する。 【解決手段】 エンコーダ３及び位相検出器４を持つ同
期電動機２のロータ磁極位置の検出方法において、同期
電動機２の起動に先立って位相検出器４の現在の位置を
原点とし、同期電動機２のステータに設定した原点位置
に直流電流Ｉr及びそのＫ倍の直流電流をそれぞれ流す
ことによりロータが回転した後のそれぞれの位置を位相
検出器４の原点からの位相θ1、θ2として位相計算部９
に取り込み、位相計算部９において、θ1とθ2とからス
テータの原点位置から見たロータの磁極位置θを θ＝
（θ1−θ2）／（Ｋ−１） により求め、位相検出器４
の位相を磁極位置θで初期化する同期電動機の磁極位置
検出方法。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、同期電動機のロー
タ磁極位置の検出方法に関する。
タ磁極位置の検出方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】同期電動機はロータの磁極位置に対して
ある角度を持つ位置に電流を流すことによってトルクを
発生させることができる。このため、ロータの磁極位置
と電流を流すステータとの位置関係を知る必要がある。
通常、位相の検出は、電動機のロータに取り付けられた
エンコーダなどのパルス発生器が発生するパルスをカウ
ンタ等からなる位相検出器に取り込み、位相を検出す
る。従来、磁極位置を示すパルスを発生させるリファレ
ンスエンコーダを用いてパルスが入力された時に位相を
初期化する方法や、絶対位置を記憶できる絶対値エンコ
ーダを利用して位相検出器の位相を初期化する方法によ
って、ステータに対するロータ磁極位置を検出してい
た。また、特開昭６０−２１０１７９号公報には、始動
時に直流電流を流して同期状態に引き込み、その状態か
ら始動する方法が開示されている。
ある角度を持つ位置に電流を流すことによってトルクを
発生させることができる。このため、ロータの磁極位置
と電流を流すステータとの位置関係を知る必要がある。
通常、位相の検出は、電動機のロータに取り付けられた
エンコーダなどのパルス発生器が発生するパルスをカウ
ンタ等からなる位相検出器に取り込み、位相を検出す
る。従来、磁極位置を示すパルスを発生させるリファレ
ンスエンコーダを用いてパルスが入力された時に位相を
初期化する方法や、絶対位置を記憶できる絶対値エンコ
ーダを利用して位相検出器の位相を初期化する方法によ
って、ステータに対するロータ磁極位置を検出してい
た。また、特開昭６０−２１０１７９号公報には、始動
時に直流電流を流して同期状態に引き込み、その状態か
ら始動する方法が開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところが、前記の従来
技術では、磁極位置を示すパルスを発生させる絶対値エ
ンコーダを用いているため、パルス発生器が高価であ
り、また絶対値エンコーダやリファレンスエンコーダ等
のパルス発生器を電動機に取り付ける際にパルス発生器
と電動機の磁極位置とを位置合わせする必要があり、生
産効率が悪く、コストがかかるという問題があった。ま
た、特開昭６０−２１０１７９号公報に開示された方法
では、始動時に負荷がかかっている場合には単に直流電
流を流すだけでは正確に磁極の位置を検出できないとい
う問題があった。本発明が解決しようとする課題は、磁
極の絶対位置を示すパルスを発生させる絶対値エンコー
ダのような高価なパルス発生器を特別に備える必要がな
く、また負荷がかかっている場合でも正確に同期電動機
の磁極を検出する方法を提供することにある。
技術では、磁極位置を示すパルスを発生させる絶対値エ
ンコーダを用いているため、パルス発生器が高価であ
り、また絶対値エンコーダやリファレンスエンコーダ等
のパルス発生器を電動機に取り付ける際にパルス発生器
と電動機の磁極位置とを位置合わせする必要があり、生
産効率が悪く、コストがかかるという問題があった。ま
た、特開昭６０−２１０１７９号公報に開示された方法
では、始動時に負荷がかかっている場合には単に直流電
流を流すだけでは正確に磁極の位置を検出できないとい
う問題があった。本発明が解決しようとする課題は、磁
極の絶対位置を示すパルスを発生させる絶対値エンコー
ダのような高価なパルス発生器を特別に備える必要がな
く、また負荷がかかっている場合でも正確に同期電動機
の磁極を検出する方法を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、本発明は、ロータの位置を検出する位置検出器及び
前記位置検出器の出力に基づいてロータの位相を検出す
る位相検出器を持つ同期電動機のロータ磁極位置の検出
方法において、前記同期電動機の起動に先立って前記位
相検出器の現在の位置を読み込んでその位置を前記位相
検出器の原点として位相計算部に設定し、前記同期電動
機のステータに設定した原点位置に直流電流Ｉrを流す
ことにより前記ロータが回転した後の位置を前記位相検
出器の原点からの位相θ1として前記位相計算部に取り
込み、さらに前記ステータの原点位置に前記直流電流Ｉ
rのＫ倍の直流電流を流すことにより前記ロータが回転
した後の位置を前記位相検出器の原点からの位相θ2と
して前記位相計算部に取り込み、前記位相計算部におい
て、前記θ1と前記θ2とから前記ステータの原点位置か
ら見たロータの磁極位置θを θ＝（θ1−θ2）／（Ｋ−１） により求め、前記位相検出器の位相を前記磁極位置θで
初期化するものである。この方法において、前記ステー
タの原点位置に直流電流を流す前に、前記ステータの原
点位置に対して微小な角度θDだけ離れた位置に直流電
流Ｉrを流し、前記ステータの原点位置に直流電流を流
した時にロータ磁軸を確実に引き込むようにすることが
できる。
め、本発明は、ロータの位置を検出する位置検出器及び
前記位置検出器の出力に基づいてロータの位相を検出す
る位相検出器を持つ同期電動機のロータ磁極位置の検出
方法において、前記同期電動機の起動に先立って前記位
相検出器の現在の位置を読み込んでその位置を前記位相
検出器の原点として位相計算部に設定し、前記同期電動
機のステータに設定した原点位置に直流電流Ｉrを流す
ことにより前記ロータが回転した後の位置を前記位相検
出器の原点からの位相θ1として前記位相計算部に取り
込み、さらに前記ステータの原点位置に前記直流電流Ｉ
rのＫ倍の直流電流を流すことにより前記ロータが回転
した後の位置を前記位相検出器の原点からの位相θ2と
して前記位相計算部に取り込み、前記位相計算部におい
て、前記θ1と前記θ2とから前記ステータの原点位置か
ら見たロータの磁極位置θを θ＝（θ1−θ2）／（Ｋ−１） により求め、前記位相検出器の位相を前記磁極位置θで
初期化するものである。この方法において、前記ステー
タの原点位置に直流電流を流す前に、前記ステータの原
点位置に対して微小な角度θDだけ離れた位置に直流電
流Ｉrを流し、前記ステータの原点位置に直流電流を流
した時にロータ磁軸を確実に引き込むようにすることが
できる。
【０００５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図に基づ
いて説明する。図１は本発明に係る方法を実施するため
の制御装置の構成を示すブロック図である。図１におい
て、１は与えられた電圧指令に対して同期電動機２に電
圧を出力する主回路である。主回路１は、例えばＰＷＭ
出力部とＩＧＢＴ等から構成されたインバータ部からな
る。各相電圧指令計算部６は、同期電動機２に出力する
Ｕ，Ｖ，Ｗ各相の電圧を計算し、主回路１に対して電圧
指令を出力する。３は同期電動機２の回転方向および回
転位置を検出する位置検出器としてのエンコーダであ
り、同期電動機２の回転にしたがって９０度位相の異な
る２つの方形波パルスを出力する。位相検出器４では、
エンコーダ３から出力されたパルスをカウントしてロー
タの位相を計算する。図１の一点鎖線で囲まれた位相制
御部５、制御部７、切替手段８及び位相計算部９が本発
明を実施するブロックである。各相電圧指令計算部６は
各相電圧の計算を、制御部７からの指令値を位相検出器
４または位相指令部５から与えられる位相を用いて各相
に分解することによって行う。切替手段８は各相電圧指
令計算部６に与える位相を位相検出器４または位相指令
部５のいずれかを選択するものである。始動時は切替手
段８を位相指令部５側に切り替え、位相指令部５によっ
て、同期電動機２に対して２つの大きさの異なる直流電
流を流し、そのときのロータの回転位置θ1，θ2を位相
検出器４で検出して位相計算部９に保存し、位相計算部
９により同期電動機２の磁極位置を演算して位相検出器
４を初期化する。その時点で切替手段８を位相検出器４
側に切り替え、その後は位相検出器４の位相を用いて各
相電圧指令を計算し、運転指令として各相の電圧指令計
算部６により主回路１に電圧指令を出力するようにして
いる。なお、切替手段８は図ではスイッチのシンボルを
用いて表示しているが、実際には、位相指令部５、各相
電圧指令計算部６、制御部７、位相計算部９とともにＣ
ＰＵを用いたソフトウエアにより構成される。
いて説明する。図１は本発明に係る方法を実施するため
の制御装置の構成を示すブロック図である。図１におい
て、１は与えられた電圧指令に対して同期電動機２に電
圧を出力する主回路である。主回路１は、例えばＰＷＭ
出力部とＩＧＢＴ等から構成されたインバータ部からな
る。各相電圧指令計算部６は、同期電動機２に出力する
Ｕ，Ｖ，Ｗ各相の電圧を計算し、主回路１に対して電圧
指令を出力する。３は同期電動機２の回転方向および回
転位置を検出する位置検出器としてのエンコーダであ
り、同期電動機２の回転にしたがって９０度位相の異な
る２つの方形波パルスを出力する。位相検出器４では、
エンコーダ３から出力されたパルスをカウントしてロー
タの位相を計算する。図１の一点鎖線で囲まれた位相制
御部５、制御部７、切替手段８及び位相計算部９が本発
明を実施するブロックである。各相電圧指令計算部６は
各相電圧の計算を、制御部７からの指令値を位相検出器
４または位相指令部５から与えられる位相を用いて各相
に分解することによって行う。切替手段８は各相電圧指
令計算部６に与える位相を位相検出器４または位相指令
部５のいずれかを選択するものである。始動時は切替手
段８を位相指令部５側に切り替え、位相指令部５によっ
て、同期電動機２に対して２つの大きさの異なる直流電
流を流し、そのときのロータの回転位置θ1，θ2を位相
検出器４で検出して位相計算部９に保存し、位相計算部
９により同期電動機２の磁極位置を演算して位相検出器
４を初期化する。その時点で切替手段８を位相検出器４
側に切り替え、その後は位相検出器４の位相を用いて各
相電圧指令を計算し、運転指令として各相の電圧指令計
算部６により主回路１に電圧指令を出力するようにして
いる。なお、切替手段８は図ではスイッチのシンボルを
用いて表示しているが、実際には、位相指令部５、各相
電圧指令計算部６、制御部７、位相計算部９とともにＣ
ＰＵを用いたソフトウエアにより構成される。
【０００６】図２は本発明の実施例のフローチャート、
図３は負荷と位相の関係を示す説明図を示す。Ｕ，Ｖ，
Ｗ相の三相の巻線を持つステータに設定した原点をＵ相
位置にとると、ロータの磁軸の位置はＵ相位置を基準と
した回転角度で表される。Ｕ相に直流電流Ｉrを流すと
磁界が発生し、ロータの磁軸が引き込まれる。この基本
原理を利用して磁極位置を検出する。磁極位置検出の第
１ステップとして、図１の制御部７により、Ｕ相位置か
らθDだけ離れた位相に直流電流Ｉrを流す。実際のロー
タ磁極位置がθDに対して０または１８０°の位置でな
い場合は、必ずロータはθDに引き込まれる方向に移動
する。これによって、次のステップでＵ相位置に直流電
流を流した時に、磁軸を確実にＵ相位置に引き込むこと
ができる。第１ステップでは移動に要する最大の時間ｔ
1を予め設定しておき、設定時間ｔ1が経過した後に次の
ステップに移行する。第２ステップでは、制御部７によ
りＵ相位置（位相０°）に直流電流Ｉrを流す。ロータ
磁極位置はθDの付近から０°の位置に引き込まれる方
向に移動する。負荷がある場合、ロータ位置は負荷角θ
1’だけ離れた位置で停止する。この時、位相計算部９
では、位相検出部４で検出した位相θ1を取り込み、位
相計算部９に記憶しておく。第３ステップとして、位相
０°のままで直流電流をＩrのＫ倍にする。負荷がある
場合、ロータ位置は負荷角θ2’だけ離れた位置で停止
する。この時、位相検出部４で検出した位相θ2を読み
込み、位相計算部９に記憶しておく。
図３は負荷と位相の関係を示す説明図を示す。Ｕ，Ｖ，
Ｗ相の三相の巻線を持つステータに設定した原点をＵ相
位置にとると、ロータの磁軸の位置はＵ相位置を基準と
した回転角度で表される。Ｕ相に直流電流Ｉrを流すと
磁界が発生し、ロータの磁軸が引き込まれる。この基本
原理を利用して磁極位置を検出する。磁極位置検出の第
１ステップとして、図１の制御部７により、Ｕ相位置か
らθDだけ離れた位相に直流電流Ｉrを流す。実際のロー
タ磁極位置がθDに対して０または１８０°の位置でな
い場合は、必ずロータはθDに引き込まれる方向に移動
する。これによって、次のステップでＵ相位置に直流電
流を流した時に、磁軸を確実にＵ相位置に引き込むこと
ができる。第１ステップでは移動に要する最大の時間ｔ
1を予め設定しておき、設定時間ｔ1が経過した後に次の
ステップに移行する。第２ステップでは、制御部７によ
りＵ相位置（位相０°）に直流電流Ｉrを流す。ロータ
磁極位置はθDの付近から０°の位置に引き込まれる方
向に移動する。負荷がある場合、ロータ位置は負荷角θ
1’だけ離れた位置で停止する。この時、位相計算部９
では、位相検出部４で検出した位相θ1を取り込み、位
相計算部９に記憶しておく。第３ステップとして、位相
０°のままで直流電流をＩrのＫ倍にする。負荷がある
場合、ロータ位置は負荷角θ2’だけ離れた位置で停止
する。この時、位相検出部４で検出した位相θ2を読み
込み、位相計算部９に記憶しておく。
【０００７】負荷が一定であれば第２、第３ステップで
の直流電流と位相は図３に示すような関係になる。図３
からθ1’とθ2’の関係は、 ｓｉｎθ1’＝Ｋ＊ｓｉｎθ2’ θ1’，θ2’−０と考えると、 θ1’＝Ｋ＊θ2’ と近似できる。 第３ステップの状態で、ロータの実際の位相θ2’を求
めて位相検出器の位相を初期化することによって、位相
検出器の位相と実際のロータ磁極位置とを一致させるこ
とができる。θ2’を位相検出器３の任意の原点からの
位相θ1，θ2を用いて計算すると、 θ1’−θ2’＝θ1−θ2 θ1’＝Ｋ＊θ2’ より （Ｋ−１）θ2’＝θ1−θ2 θ2’＝（θ1−θ2）／（Ｋ−１） となる。ロータの実際の位相θ2’をあらためてθとお
くと、 θ＝（θ1−θ2）／（Ｋ−１） となる。これにより、ロータに負荷がかかっていても、
負荷の大きさに関係なくロータの位置を正確に検出する
ことができる。
の直流電流と位相は図３に示すような関係になる。図３
からθ1’とθ2’の関係は、 ｓｉｎθ1’＝Ｋ＊ｓｉｎθ2’ θ1’，θ2’−０と考えると、 θ1’＝Ｋ＊θ2’ と近似できる。 第３ステップの状態で、ロータの実際の位相θ2’を求
めて位相検出器の位相を初期化することによって、位相
検出器の位相と実際のロータ磁極位置とを一致させるこ
とができる。θ2’を位相検出器３の任意の原点からの
位相θ1，θ2を用いて計算すると、 θ1’−θ2’＝θ1−θ2 θ1’＝Ｋ＊θ2’ より （Ｋ−１）θ2’＝θ1−θ2 θ2’＝（θ1−θ2）／（Ｋ−１） となる。ロータの実際の位相θ2’をあらためてθとお
くと、 θ＝（θ1−θ2）／（Ｋ−１） となる。これにより、ロータに負荷がかかっていても、
負荷の大きさに関係なくロータの位置を正確に検出する
ことができる。
【０００８】なお、流す直流電流Ｉrは、負荷角が小さ
くなるようになるべく大きな直流電流を流す方が誤差が
小さくなる。前記のようにして求めた同期電動機２の磁
極位置θで位相検出器を初期化する。その時点で切替手
段８を位相検出器４側に切り替え、その後は位相検出器
４の位相に基づいて各相電圧指令を計算し、運転指令と
して各相の電圧指令計算部６により主回路１に電圧指令
を出力し、同期電動機２の運転を行う。
くなるようになるべく大きな直流電流を流す方が誤差が
小さくなる。前記のようにして求めた同期電動機２の磁
極位置θで位相検出器を初期化する。その時点で切替手
段８を位相検出器４側に切り替え、その後は位相検出器
４の位相に基づいて各相電圧指令を計算し、運転指令と
して各相の電圧指令計算部６により主回路１に電圧指令
を出力し、同期電動機２の運転を行う。
【０００９】
【発明の効果】上述したように、本発明によれば、始動
時は同期電動機２に対して２つの大きさの異なる直流電
流を流し、そのときのロータの２つの回転位置を検出
し、その回転位置の差と流した直流電流の大きさの差に
基づいて同期電動機のロータの磁極位置を演算して位相
検出器を初期化することにより、負荷かかっていても、
負荷の大きさに関係なくロータの磁極位置を正確に求め
ることができるので、同期電動機のエンコーダや位相検
出器に磁極の検出手段が不要になり、構造が簡素化され
るとともに、従来行われていた電動機に取り付ける際の
電動機の磁極位置合わせが不要となり、生産効率が向上
し、コストが低減する。
時は同期電動機２に対して２つの大きさの異なる直流電
流を流し、そのときのロータの２つの回転位置を検出
し、その回転位置の差と流した直流電流の大きさの差に
基づいて同期電動機のロータの磁極位置を演算して位相
検出器を初期化することにより、負荷かかっていても、
負荷の大きさに関係なくロータの磁極位置を正確に求め
ることができるので、同期電動機のエンコーダや位相検
出器に磁極の検出手段が不要になり、構造が簡素化され
るとともに、従来行われていた電動機に取り付ける際の
電動機の磁極位置合わせが不要となり、生産効率が向上
し、コストが低減する。
【図１】 本発明に係る方法を実施するための制御装置
の構成を示すブロック図である。
の構成を示すブロック図である。
【図２】 本発明の実施例を示すフローチャートであ
る。
る。
【図３】 負荷と位相の関係を示す説明図である。
１ 主回路、２ 同期電動機、３ エンコーダ（位置検
出器）、４ 位相検出器、５ 位相指令部、６ 各相電
圧指令計算部、７ 制御部、８ 切替手段、９位相計算
部
出器）、４ 位相検出器、５ 位相指令部、６ 各相電
圧指令計算部、７ 制御部、８ 切替手段、９位相計算
部
Claims (2)
- 【請求項１】 ロータの位置を検出する位置検出器及び
前記位置検出器の出力に基づいてロータの位相を検出す
る位相検出器を持つ同期電動機のロータ磁極位置の検出
方法において、 前記同期電動機の起動に先立って前記位相検出器の現在
の位置を読み込んでその位置を前記位相検出器の原点と
して位相計算部に設定し、 前記同期電動機のステータに設定した原点位置に直流電
流Ｉrを流すことにより前記ロータが回転した後の位置
を前記位相検出器の原点からの位相θ1として前記位相
計算部に取り込み、 さらに前記ステータの原点位置に前記直流電流ＩrのＫ
倍の直流電流を流すことにより前記ロータが回転した後
の位置を前記位相検出器の原点からの位相θ2として前
記位相計算部に取り込み、 前記位相計算部において、前記θ1と前記θ2とから前記
ステータの原点位置から見たロータの磁極位置θを θ＝（θ1−θ2）／（Ｋ−１） により求め、前記位相検出器の位相を前記磁極位置θで
初期化することを特徴とする同期電動機の磁極位置検出
方法。 - 【請求項２】 前記ステータの原点位置に直流電流を流
す前に、前記ステータの原点位置に対して微小な角度θ
Dだけ離れた位置に直流電流Ｉrを流し、前記ステータの
原点位置に直流電流を流した時にロータ磁軸を確実に引
き込むようにすることを特徴とする請求項１記載の同期
電動機の磁極位置検出方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8271151A JPH10127082A (ja) | 1996-10-14 | 1996-10-14 | 同期電動機の磁極位置検出方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8271151A JPH10127082A (ja) | 1996-10-14 | 1996-10-14 | 同期電動機の磁極位置検出方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10127082A true JPH10127082A (ja) | 1998-05-15 |
Family
ID=17496051
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8271151A Pending JPH10127082A (ja) | 1996-10-14 | 1996-10-14 | 同期電動機の磁極位置検出方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10127082A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100696131B1 (ko) | 2005-04-01 | 2007-03-22 | 엘지전자 주식회사 | 영구자석 보조형 동기 릴럭턴스 모터의 회전자 초기 위치측정방법 |
| CN110793553A (zh) * | 2019-11-07 | 2020-02-14 | 歌尔股份有限公司 | 零点定位方法、系统、伺服电机及存储介质 |
-
1996
- 1996-10-14 JP JP8271151A patent/JPH10127082A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100696131B1 (ko) | 2005-04-01 | 2007-03-22 | 엘지전자 주식회사 | 영구자석 보조형 동기 릴럭턴스 모터의 회전자 초기 위치측정방법 |
| CN110793553A (zh) * | 2019-11-07 | 2020-02-14 | 歌尔股份有限公司 | 零点定位方法、系统、伺服电机及存储介质 |
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