JPH10313588A - Rotor position detection device of electric motor - Google Patents

Rotor position detection device of electric motor

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JPH10313588A
JPH10313588A JP9120822A JP12082297A JPH10313588A JP H10313588 A JPH10313588 A JP H10313588A JP 9120822 A JP9120822 A JP 9120822A JP 12082297 A JP12082297 A JP 12082297A JP H10313588 A JPH10313588 A JP H10313588A
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JP
Japan
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rotor
position detection
electric motor
poles
pitch
Prior art date
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Pending
Application number
JP9120822A
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Japanese (ja)
Inventor
Masayuki Nashiki
政行 梨木
Takanori Yokochi
孝典 横地
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Okuma Corp
Original Assignee
Okuma Machinery Works Ltd
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Publication date
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  • Control Of Electric Motors In General (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To detect the absolute position of an electric motor within one rotation, by setting the number of rotor poles in a position detection rotor in a rotor pitch position detection means for detecting a relative position to a value that does not have a common divisior for the number of rotor magnet poles of the electric motor, and by performing a fixed processing based on both rotor positions. SOLUTION: When the coil winding of an electric motor is utilized for detecting a position, the change in a coil winding inductance and a rotor position Xmes 2 that is calculated based on the change are 6 periods within a machine angle of 360 deg. since the number of magnetic poles of the rotor is 6. On the other hand, in the case of a rotor pitch position detection means, the degree of magnetic coupling and a position detection value Xmes 1 that is calculated based on it are 7 periods in a machine angle of 360 deg. since the number of rotor poles is 7. In this manner, when the number of rotor poles of the rotor pitch position detection means for detecting a relative position is 7 for the number of magnetic poles of the electric motor of 6 and there us no common divisor a position in the machine angle of 360 deg. of the rotor can be determined based on the Xmes 1 and the Xmes 2.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は電動機の位置または
速度等を制御する電動機制御に用いられる回転子位置検
出装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a rotor position detecting device used for motor control for controlling the position or speed of a motor.

【0002】[0002]

【従来の技術】電動機の回転子の位置または速度等を制
御する場合、通常は電動機または電動機が動作させる被
回転体等に設けられている位置検出装置から現在位置検
出値を受け取り、公知の技術により電動機の回転子また
は被回転体の位置または速度等を制御している。
2. Description of the Related Art When controlling the position or speed of a rotor of an electric motor, a current position detection value is usually received from a position detection device provided on the electric motor or a rotating body operated by the electric motor, and a known technique is used. Controls the position or speed of the rotor of the electric motor or the rotating body.

【0003】以下に図を用いて従来技術における電動機
の回転子位置検出方法を説明する。まず、電動機または
被回転体に位置検出装置を取り付けて制御するという現
在最も一般的に行われている位置制御方法に用いられて
いる位置検出方法について、例をもとに以下に説明を行
う。なお、該ロータピッチ位置検出装置のことを以下で
は単に検出器と呼ぶことにする。図6は検出器に内蔵さ
れる位置検出ロータ8及び位置検出ステータポール9の
断面の一例を示した図である。図からも示されるとお
り、ロータ8は電動機の回転子軸に同期して回転する部
分であり、等間隔に6等分されたロータ極が設けられて
おり、高透磁率材料から作られている。一方、ステータ
ポール9はロータ8の外周から一定間隔で8等分に等間
隔に並べられたものであり、これも高透磁率材料を使用
している。また、ステータポール9にはいずれも検出用
一次巻線が巻かれており、その巻き方は図中+Sで示さ
れるステータポール9と−Sで示されるステータポール
9に巻かれた巻線はつながっており、ただし巻く方向は
逆である。このことは、+Cで示されるステータポール
9と−Cで示されるステータポール9についても同様で
あり、巻く回数はいずれも同一である。このように巻か
れている巻線が一次巻線である。また、ステータポール
9が取り付けられている位置検出ステータにも巻線が巻
かれており、これを検出用二次巻線と呼ぶ。一次巻線と
二次巻線の間の関係は、一次巻線が入力側で二次巻線が
出力側であり、一次巻線には一定周期のsin波及びc
os波をなす電流が通電される。図6においてロータ8
には6等分されたロータ極がついていることは前述した
が、図にも示すようにこのロータ極間の角度を電気角3
60゜とすると、ロータ8において一周分の6分の1で
あるロータ60゜分が電気角360゜にあたる。なお、
ロータ8における一周分を機械角360゜と呼ぶ。電気
角360゜分だけロータ8が回転した場合、例えば+C
で示されるステータポール9とロータ8との磁気結合度
は両者の距離に比例するため、図7の上側のような波形
になる。これは、図6中+Cのステータポール9が磁気
結合度最大の位置では−Cのステータポール9が磁気結
合度最小であって、該角度から電気角180゜分ずらし
た位置ではその逆の関係になり、さらにそれぞれから電
気角90゜ずらした位置では+Cと−Cのステータポー
ル9の磁気結合度が等しくなり、相殺し合うことによ
る。また、+Sのステータポール9についての磁気結合
度は図7には図示していないが前記波形に対して電気角
で90゜ずらした位置に存在する。このように、一次巻
線に一定のsin波及びcos波をなす電流を通電する
ことにより二次巻線にはそれぞれ磁気結合度により相応
の起電力が発生する。検出器によって位置検出を行う際
は、二次巻線から発せられる出力波形と一次巻線に加え
た入力波形のいずれかとの位相差を求めることにより、
ロータ8及び電動機の回転子の位置を求めることができ
る。なお、以上の一連の位置検出の方法についてのさら
に詳細については公知であるので説明を省略する。
A conventional method for detecting a rotor position of an electric motor will be described with reference to the drawings. First, a description will be given below of an example of a position detection method used in a position control method which is currently most generally performed, in which a position detection device is attached to an electric motor or a rotating body for control. Note that the rotor pitch position detecting device is hereinafter simply referred to as a detector. FIG. 6 is a diagram showing an example of a cross section of the position detection rotor 8 and the position detection stator pole 9 incorporated in the detector. As shown in the figure, the rotor 8 is a portion that rotates in synchronization with the rotor shaft of the electric motor, is provided with rotor poles equally divided into six parts, and is made of a material having high magnetic permeability. . On the other hand, the stator poles 9 are arranged at regular intervals from the outer periphery of the rotor 8 at equal intervals, and are also made of a material having high magnetic permeability. Further, the primary winding for detection is wound on each of the stator poles 9, and the winding manner is such that the windings wound on the stator pole 9 indicated by + S and the stator poles indicated by −S are connected. However, the winding direction is opposite. This is the same for the stator pole 9 indicated by + C and the stator pole 9 indicated by -C, and the number of turns is the same. The winding wound in this way is the primary winding. A winding is also wound around the position detection stator to which the stator pole 9 is attached, and this is called a secondary winding for detection. The relationship between the primary winding and the secondary winding is such that the primary winding is on the input side and the secondary winding is on the output side.
An electric current forming an os wave is supplied. In FIG. 6, the rotor 8
As described above, the rotor poles are divided into six equal parts.
Assuming that it is 60 °, the rotor 60, which is one sixth of one rotation of the rotor 8, corresponds to the electrical angle of 360 °. In addition,
One rotation of the rotor 8 is called a mechanical angle of 360 °. When the rotor 8 rotates by an electrical angle of 360 °, for example, + C
Since the degree of magnetic coupling between the stator pole 9 and the rotor 8 is proportional to the distance between them, the waveform is as shown in the upper part of FIG. This is because the −C stator pole 9 has the smallest magnetic coupling degree at the position where the + C stator pole 9 has the maximum magnetic coupling degree in FIG. 6, and the opposite relationship exists at the position shifted by 180 electrical degrees from the angle. Further, at positions shifted by an electrical angle of 90 ° from each other, the degree of magnetic coupling of the + C and −C stator poles 9 becomes equal and cancel each other. Although not shown in FIG. 7, the magnetic coupling degree of the + S stator pole 9 exists at a position shifted by 90 electrical degrees with respect to the waveform. In this way, by applying a current forming a fixed sine wave and a cos wave to the primary winding, a corresponding electromotive force is generated in the secondary winding depending on the degree of magnetic coupling. When performing position detection by the detector, by calculating the phase difference between the output waveform emitted from the secondary winding and any of the input waveforms applied to the primary winding,
The positions of the rotor 8 and the rotor of the electric motor can be determined. It is to be noted that the details of the above-described series of position detection methods are known in the art, and thus description thereof is omitted.

【0004】以上の検出器は電動機に位置検出用ロータ
及びステータを設けた従来の例を示したが、次に、電動
機自体の巻線を利用することにより、電動機の回転子位
置を検出する従来の方法について説明する。通常、電動
機を駆動する場合には、電動機と結合しているアンプ内
のパワートランジスタを通して固定子内の巻線に電流が
通電される。この通電を利用する従来の位置検出方法
は、電動機の駆動前または電動機駆動中のいずれかまた
は両方に、実際に巻線に流れた実電流Imesの電流指
令Icomに対する応答を計測することによって位置検
出を行う。特に図8のように固定子側から見た回転子の
磁気抵抗が回転子の回転位置により異なる回転子のスリ
ット構造を持つ場合では、該磁気抵抗の差異により固定
子に対する回転子の位置により巻線のインダクタンスの
値が大きく異なってくるため、位置検出を行い易い。
今、通電電流をI、インダクタンスをL、電圧をVとし
た場合に
The above detector has been described as a conventional example in which a motor is provided with a position detecting rotor and a stator. Next, a conventional method for detecting a rotor position of a motor by utilizing windings of the motor itself. The method will be described. Usually, when driving a motor, a current is supplied to a winding in a stator through a power transistor in an amplifier connected to the motor. A conventional position detection method using this energization is to detect the position by measuring the response to the current command Icom of the actual current Imes actually flowing in the winding before or during driving of the motor or both. I do. In particular, in the case where the rotor has a slit structure in which the magnetic resistance of the rotor viewed from the stator side differs according to the rotational position of the rotor as shown in FIG. 8, the difference in the magnetic resistance causes the winding to vary depending on the position of the rotor with respect to the stator. Since the value of the inductance of the wire greatly differs, the position can be easily detected.
Now, assuming that the conduction current is I, the inductance is L, and the voltage is V,

【数1】V∝L×(dI/dt) … (1) であることは公知であるので、前述の通り巻線に流れた
実電流の電流指令に対する応答を示す(dI/dt)を
計測することによって位置検出を行うことが可能にな
る。通常、制御装置内の磁極ピッチ位置検出手段におい
ては、上記計算式に基づいた一定の処理が行われて磁極
ピッチ内の回転子位置検出が行われ、位置検出値Xme
s2が生成される。
Since it is known that V∝L × (dI / dt) (1), (dI / dt) indicating the response to the current command of the actual current flowing through the winding is measured as described above. By doing so, it becomes possible to perform position detection. Normally, in the magnetic pole pitch position detecting means in the control device, a fixed process based on the above formula is performed to detect the rotor position within the magnetic pole pitch, and the detected position value Xme
s2 is generated.

【0005】一方、電動機の制御装置においては、前記
の如く検出した回転子の位置をもとに公知の通り以下の
ような制御が行われる。図9及び図10は従来の制御方
式を示すブロック図の一例である。図9は前記検出器を
用いた場合、図10は前述の電動機巻線を利用した位置
検出を行う場合のいずれもブロック図の一例を示す。い
ずれの図においても図中、1は第1比較器、2は位置ル
ープゲイン、3は第2比較器、4は速度ループゲイン、
5は微分器である。図9と図10が異なる点は図9は検
出器から送出されてくる位置データをそのまま位置検出
値Xmes0として使っているのに対し、図10の場合
は電流指令Icomと実電流Imesから前述の処理を
行い、磁極ピッチ位置検出手段7において位置検出値X
mes0を求めている。その他の処理は両者とも同一で
あり、第1比較器1では位置指令値Xcomと前述の検
出器または巻線を利用して得られる位置検出値Xmes
0との差から位置誤差Xdiffを計算する。さらに、
位置ループゲイン2は位置誤差Xdiffに定数を乗ず
ることにより速度指令値Vcomを算出する。第2比較
器3では微分器5で位置検出値Xmes0が微分される
ことにより得られる速度検出値Vmesと速度指令値V
comとの差を求め、速度誤差Vdiffを算出する。
さらに、速度ループゲイン4では速度誤差Vdiffに
定数を乗じて電流指令Icomを算出している。以上
が、電動機の制御装置が行う処理の概要の一例である。
[0005] On the other hand, in the control device of the electric motor, the following control is performed as is known based on the position of the rotor detected as described above. 9 and 10 are examples of block diagrams showing a conventional control method. FIG. 9 shows an example of a block diagram in the case of using the detector, and FIG. 10 shows an example of a block diagram in the case of performing position detection using the above-described motor winding. In each of the figures, 1 is a first comparator, 2 is a position loop gain, 3 is a second comparator, 4 is a velocity loop gain,
5 is a differentiator. 9 is different from FIG. 10 in that FIG. 9 uses the position data sent from the detector as it is as the position detection value Xmes0, whereas in FIG. 10 the current command Icom and the actual current Imes Processing, and the magnetic pole pitch position detecting means 7 detects the position detection value X
mes0 is required. Other processes are the same for both, and the first comparator 1 uses the position command value Xcom and the position detection value Xmes obtained by using the above-described detector or winding.
The position error Xdiff is calculated from the difference from 0. further,
The position loop gain 2 calculates the speed command value Vcom by multiplying the position error Xdiff by a constant. In the second comparator 3, the speed detection value Vmes and the speed command value V obtained by differentiating the position detection value Xmes0 by the differentiator 5 are shown.
com and a speed error Vdiff is calculated.
Further, at the speed loop gain 4, the current command Icom is calculated by multiplying the speed error Vdiff by a constant. The above is an example of the outline of the processing performed by the motor control device.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】検出器及び電動機の巻
線を利用する位置検出方法については前述したが、いず
れについても回転子の絶対位置を機械角で360゜分求
めることができない。通常、検出器の場合には機械角3
60゜分の絶対位置を検出するために、前記のようなロ
ータ8及びステータポール9の組をさらに一組付加して
両者の合成によって機械角360゜分の位置を検出して
いる。この場合のロータ8は電気角=機械角となるよう
に円を偏心させる等公知の方法によりロータ極の数を1
本とすることと等価として実現していることが多い。し
かし、上記のようにさらに一組のロータ8及びステータ
ポール9を付加することになれば、検出器全体の構造が
複雑になる上に部品点数も増加するためコストアップの
要因となる。その一方で、検出器の機械角=電気角とな
るようにロータ極が例えば6本であるようなロータ8と
ステータポール9の組を除いて、前記のロータ極が1本
と等価である組のみで位置検出することも考えられる
が、この方法では位置検出の精度が前記方法に比べて悪
化することになり、電動機の動作を精密に制御すること
が困難になってくる。以上のことから、従来の検出器に
おいては、コスト等の理由により、ロータ極が複数であ
るロータ8とステータポール9の組合せのみで機械角3
60゜分である電動機の一回転内絶対位置の位置検出を
行いたいという要求があった。
The position detection method using the detector and the winding of the electric motor has been described above, but in any case, the absolute position of the rotor cannot be obtained by 360 ° in mechanical angle. Normally, in case of detector, mechanical angle 3
In order to detect the absolute position of 60 °, one more set of the rotor 8 and the stator pole 9 as described above is added, and the position of the mechanical angle of 360 ° is detected by combining the two. In this case, the number of rotor poles is set to 1 by a known method such as eccentricity of a circle so that electrical angle = mechanical angle.
It is often realized as being equivalent to a book. However, if a further set of rotors 8 and stator poles 9 are added as described above, the structure of the entire detector becomes complicated and the number of parts increases, resulting in an increase in cost. On the other hand, except for a set of the rotor 8 and the stator pole 9 having six rotor poles such that the mechanical angle of the detector = electrical angle, a set in which the above-mentioned rotor pole is equivalent to one rotor pole is provided. Although it is conceivable to perform position detection only by using this method, the accuracy of position detection is deteriorated in this method as compared with the above method, and it becomes difficult to precisely control the operation of the motor. From the above, in the conventional detector, for reasons such as cost, the mechanical angle 3 is determined only by the combination of the rotor 8 and the stator pole 9 having a plurality of rotor poles.
There has been a demand to detect the absolute position within one rotation of the motor, which is 60 °.

【0007】一方、前述した電動機の巻線を利用するこ
とにより位置検出を行う方法についても位置検出できる
のが電動機の回転子の磁極ピッチ分にしかすぎない。こ
れは、インダクタンス変化が回転子の磁極と巻線の位置
関係で決まるためである。ただし、図8に示すような回
転子における磁極とは、図8において回転子に形成され
たスリットが回転子外周に対してほぼ直交している部分
であり、図8中では6極ということになる。前記の通り
巻線のインダクタンスの変化は回転子の一磁極ピッチが
一周期にあたるため、巻線を利用した該位置検出方法に
おいては、位置検出は一磁極ピッチ分しか行うことがで
きないことになる。
On the other hand, in the method of detecting the position by using the winding of the motor described above, the position can be detected only by the magnetic pole pitch of the rotor of the motor. This is because the inductance change is determined by the positional relationship between the magnetic poles of the rotor and the windings. However, the magnetic pole in the rotor as shown in FIG. 8 is a portion where the slit formed in the rotor in FIG. 8 is substantially orthogonal to the outer periphery of the rotor, and in FIG. Become. As described above, since the inductance of the winding changes one magnetic pole pitch of the rotor in one cycle, in the position detecting method using the winding, position detection can be performed only for one magnetic pole pitch.

【0008】以上のように、従来の技術においては相対
位置を検出する前記の検出器においても、電動機の巻線
を利用することにより位置検出を行う方法についても、
機械角で360°分にあたる電動機の一回転内における
絶対位置検出を行うことができないという問題点があっ
た。本発明が解決しようとする課題は、上記問題点に対
しどのような対策を講じればよいかという点にある。
As described above, in the prior art, in the above-described detector for detecting the relative position, the method for detecting the position by using the winding of the electric motor is also described.
There is a problem that the absolute position cannot be detected within one rotation of the electric motor corresponding to 360 ° in mechanical angle. The problem to be solved by the present invention lies in what measures should be taken to solve the above problems.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】前述の課題を解決するた
めに本発明にかかる電動機制御装置においては、相対位
置を検出するロータピッチ位置検出手段内の位置検出ロ
ータにおけるロータ極数を電動機の回転子磁極数に対し
て公約数を持たない値に設定し、両者の回転子位置をも
とに一定の処理を行うことにより、電動機の一回転内絶
対位置検出を可能にする。
SUMMARY OF THE INVENTION In order to solve the above-mentioned problems, in a motor control device according to the present invention, the number of rotor poles in a position detecting rotor in a rotor pitch position detecting means for detecting a relative position is determined by the rotation of the motor. By setting a value that does not have a common divisor with respect to the number of slave magnetic poles and performing a constant process based on the rotor positions of both, the absolute position within one rotation of the motor can be detected.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】以下、本発明にかかる好適な実施
形態を図面に従って説明する。図1は本実施形態におけ
る検出法に関して説明を行うための図である。また、図
2は本実施形態における相対位置を検出するロータピッ
チ位置検出手段の位置検出ロータ8と位置検出ステータ
ポール9の断面図の一例である。図1は4つの波形から
なっており、いずれも横軸は機械角であって4つの波形
は0°から360°まで同期している。図1中、上側二
つの波形は図7と同様であり、一番上の波形が図6にお
いて+Cで示されるステータポール9とロータ8との磁
気結合度、上から2番目の波形は該磁気結合度を用いて
求めることができる回転子の位置である。ただし、図2
にも示されるようにここでのロータ8に取り付けられて
いるロータ極数は7である。また、ステータポール9の
配置は図6と同様に8個のステータポール9からなって
おり、各ステータポールは等間隔に並んでいる。なお、
各ステータポール9に巻かれる一次巻線及びステータに
巻かれる二次巻線の巻き方は従来技術と同様であるの
で、説明を省略する。図2に示すようにロータ極が7個
である故に、各ステータポール9とロータ8の磁気結合
度については従来技術と同様であって、ロータ極が1ピ
ッチ分移動する間に360°分の変化をし、図1の一番
上の図に示されるように機械角360°で7周期分の変
化をする。したがって、従来技術と同様に求められる位
置検出値Xmes1についても図中上から2番目の波形
のようになる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments according to the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram for describing a detection method according to the present embodiment. FIG. 2 is an example of a sectional view of the position detecting rotor 8 and the position detecting stator pole 9 of the rotor pitch position detecting means for detecting a relative position in the present embodiment. FIG. 1 is composed of four waveforms, the horizontal axis of which is the mechanical angle, and the four waveforms are synchronized from 0 ° to 360 °. In FIG. 1, the upper two waveforms are the same as in FIG. 7, the uppermost waveform is the magnetic coupling degree between the stator pole 9 and the rotor 8 indicated by + C in FIG. 6, and the second waveform from the top is the magnetic coupling. This is the position of the rotor that can be determined using the degree of coupling. However, FIG.
As shown in FIG. 2, the number of rotor poles attached to the rotor 8 here is seven. The arrangement of the stator poles 9 is made up of eight stator poles 9 as in FIG. 6, and the respective stator poles are arranged at equal intervals. In addition,
The manner of winding the primary winding wound on each stator pole 9 and the secondary winding wound on the stator is the same as in the prior art, and therefore the description is omitted. Since there are seven rotor poles as shown in FIG. 2, the degree of magnetic coupling between each of the stator poles 9 and the rotor 8 is the same as that of the prior art. 1 and changes for 7 cycles at a mechanical angle of 360 ° as shown in the top diagram of FIG. Therefore, the position detection value Xmes1 obtained in the same manner as in the related art also has the second waveform from the top in the figure.

【0011】一方、下側二つの波形は電動機の巻線を利
用することにより、回転子の位置検出を行う場合の巻線
インダクタンスの変化及び位置検出値Xmes2の変化
を示す波形である。前記の通り巻線インダクタンスは回
転子の磁極ピッチ分を1周期として変化するため、図1
中一番下に示すような波形になる。なお、電動機の回転
子の磁極数は6である。また、該インダクタンス波形を
もとにして算出した回転子位置Xmes2は公知の技術
により図1の下から二番目の波形のようになる。以上の
ように、電動の回転子の磁極数は6であるので機械角3
60°の間で位置検出値Xmes2は6周期であり、一
方、ロータピッチ位置検出手段についてはロータ8のロ
ータ極の個数が7個であるため、機械角360°の間で
位置検出値Xmes1は7周期である。
On the other hand, the lower two waveforms are waveforms showing a change in the winding inductance and a change in the position detection value Xmes2 when the position of the rotor is detected by using the winding of the motor. As described above, the winding inductance changes with the pitch of the magnetic pole of the rotor as one cycle.
The waveform is as shown at the bottom. The number of magnetic poles of the rotor of the electric motor is 6. Further, the rotor position Xmes2 calculated based on the inductance waveform becomes like the second waveform from the bottom in FIG. 1 by a known technique. As described above, since the number of magnetic poles of the electric rotor is 6, the mechanical angle is 3
The position detection value Xmes2 is six periods between 60 °, while the number of rotor poles of the rotor 8 is seven for the rotor pitch position detection means. Therefore, the position detection value Xmes1 is between 360 ° mechanical angle. There are seven periods.

【0012】上記のように、例えば電動機の回転子の磁
極数6に対して、相対位置を検出するロータピッチ位置
検出手段におけるロータ8のロータ極個数が7というよ
うに、この両者の間で公約数が存在しない場合は、それ
ぞれの位置検出値Xmes1及びXmes2から回転子
の機械角360°内の位置を決定することができる。そ
のことについて以下に説明を行う。今、求めたい回転子
の位置をθxとし、例えば図1において示されるような
位置であったとする。この場合、Xmes1において検
出された位置をθ1、Xmes2において検出された位
置をθ2とすると、それぞれθ1及びθ2は図に示すだ
けの量になる。ここで、Xmes1の周期をT1、Xm
es2の周期をT2とすると、θxは
As described above, for example, the number of rotor poles of the rotor 8 in the rotor pitch position detecting means for detecting the relative position is 7 with respect to the number of magnetic poles 6 of the rotor of the electric motor. If the number does not exist, the position of the rotor within the mechanical angle of 360 ° can be determined from the position detection values Xmes1 and Xmes2. This will be described below. Now, it is assumed that the position of the rotor to be obtained is θx and the position is, for example, as shown in FIG. In this case, assuming that the position detected in Xmes1 is θ1 and the position detected in Xmes2 is θ2, θ1 and θ2 are only the amounts shown in the figure. Here, the cycle of Xmes1 is T1, Xm
Assuming that the cycle of es2 is T2, θx is

【数2】θx=N1×T1+θ1 …(2)## EQU2 ## θx = N1 × T1 + θ1 (2)

【数3】θx=N2×T2+θ2 …(3) というように2種類の表現をすることができる。ここ
で、数式(2)においてN1というのはθxが存在する
周期の前に位置検出の周期が存在する個数で、図1にお
いてはN1=3である。また、数式(3)におけるN2
についてもN1と同様であり、図1においてはN2=2
である。例えば、図1においてはT1=(360/7)
°≒51.4°、T2=(360/6)°=60°であ
る。ここで、機械角を0°から増加させていった場合
の、θ1とθ2、及びN1、N2との関係を考える。θ
1、θ2ともに機械角0°、N1=N2=0からスター
トし機械角=θ1=θ2を保って増加していくが、θ1
=T1となった時点で、θ1=0°に戻るとともに、こ
こまでN1=0であったのが1増加してN1=1とな
る。さらに機械角が増加していくと、今度はθ2=T2
となった時点でθ2=0°に戻り、N2=1に増加す
る。以上のことを繰り返しながら最終的にN1=6、N
2=5の状態でθ1=T1,θ2=T2となってθ1=
θ2=0に戻るまで続けられる。図3はこのことを示し
た図である。図3において横軸はθ1、縦軸はθ2にな
っており、それぞれT1及びT2は図に示すような位置
である。また、図中上側及び右側に並んでいる数字の組
は、N1とN2の値である。上記の規則に従って決まる
θ1及びθ2の値を連続的に並べてあるのが、図中の実
線であり、これはいくつかの直線でできている。今、前
述したようにそれぞれの位置検出によってθ1及びθ2
を求めることができた場合、図3のようなグラフをあら
かじめ決定しておけば該θ1及びθ2をもとにグラフ上
のある一点を一意に決定することができるため、それを
もとにθxまで決定することができる。すなわち、数式
(2)及び数式(3)においてT1及びT2は、前述の
通りロータピッチ位置検出手段のロータ8のロータ極数
及び電動機の回転子の磁極数によってそれぞれ決まる値
であるため、あらかじめデータとして持っておくことが
可能である。また、図3のようなグラフについてもT1
及びT2が決まれば、グラフの形についても一意に決定
することができ、該グラフの各ポイントをあらかじめ記
憶しておけばθ1及びθ2を検出した場合に、前述した
とおりグラフ上のある一点を決定することができる。ち
なみに、図1に示されたθxを求める場合θ1=θ1
0、θ2=θ20であったとすると、グラフ上の一点は
図3中の丸印で示される点になる。このようにグラフ上
のある一点を決定できた場合、該一点が何本かあるグラ
フの内どの線上の点であるかは、これも各ポイントを記
憶する際に同時に記憶しておけばよい。何本かある内、
それぞれのグラフはいずれも一定のN1とN2である点
の集まりであるのでN1及びN2の値も決定することが
できる。前述の通りT1とT2は決まっているので、数
式(2)または数式(3)からθxを求めることができ
る。ただし、ここでθxを求めるのは数式(3)よりも
数式(2)を用いた方が望ましい。なぜなら電動機の巻
線を利用して得られる位置検出値Xmes2は、公知の
通りノイズ等による誤差がロータピッチ位置検出手段に
よる位置検出値Xmes1に比べると大きいためであ
り、より精密な位置検出を行うためである。
## EQU3 ## Two types of expressions can be expressed as follows: θx = N2 × T2 + θ2 (3) Here, in Equation (2), N1 is the number of positions where the period of position detection exists before the period of θx, and N1 = 3 in FIG. Also, N2 in equation (3)
Is the same as N1, and in FIG. 1, N2 = 2
It is. For example, in FIG. 1, T1 = (360/7)
° ≒ 51.4 °, T2 = (360/6) ° = 60 °. Here, the relationship between θ1 and θ2 and N1 and N2 when the mechanical angle is increased from 0 ° is considered. θ
1 and θ2 are both a mechanical angle of 0 ° and N1 = N2 = 0, and are increased while maintaining the mechanical angle = θ1 = θ2.
= T1, the angle returns to θ1 = 0 °, and N1 = 0 is increased by 1 to N1 = 1. When the mechanical angle further increases, this time θ2 = T2
Is returned to θ2 = 0 ° at the point in time, and increases to N2 = 1. By repeating the above, finally N1 = 6, N
In the state of 2 = 5, θ1 = T1, θ2 = T2, and θ1 =
It is continued until it returns to θ2 = 0. FIG. 3 is a diagram illustrating this. In FIG. 3, the horizontal axis is θ1, and the vertical axis is θ2, and T1 and T2 are positions as shown in the figure. In addition, the set of numbers arranged on the upper side and the right side in the figure are the values of N1 and N2. The values of θ1 and θ2 determined in accordance with the above rules are continuously arranged in a solid line in the figure, which is made up of several straight lines. Now, as described above, θ1 and θ2 are obtained by the respective position detections.
Can be determined, if a graph as shown in FIG. 3 is determined in advance, a certain point on the graph can be uniquely determined based on θ1 and θ2. Can be determined up to. That is, in Equations (2) and (3), T1 and T2 are values determined by the number of rotor poles of the rotor 8 of the rotor pitch position detecting means and the number of magnetic poles of the rotor of the electric motor, respectively, as described above. It is possible to have as. In addition, the graph shown in FIG.
When T2 and T2 are determined, the shape of the graph can be uniquely determined. If θ1 and θ2 are detected by storing each point of the graph in advance, a certain point on the graph is determined as described above. can do. By the way, when θx shown in FIG. 1 is obtained, θ1 = θ1
Assuming that 0 and θ2 = θ20, one point on the graph is a point indicated by a circle in FIG. When a certain point on the graph can be determined in this way, which line on a certain graph is a point on the line may be stored simultaneously when each point is stored. While there are several,
Since each graph is a set of points that are constant N1 and N2, the values of N1 and N2 can also be determined. Since T1 and T2 are determined as described above, θx can be obtained from Expression (2) or Expression (3). However, it is preferable to use Equation (2) rather than Equation (3) to determine θx here. This is because the position detection value Xmes2 obtained by using the winding of the electric motor has an error due to noise or the like that is larger than the position detection value Xmes1 by the rotor pitch position detection means, as is known, and performs more precise position detection. That's why.

【0013】また、Xmes2の誤差が大きいために前
記の方法によって検出したθ1及びθ2による一点が、
図3のグラフ上に乗らないことも考えられる。そのた
め、図4に示すように実線で示されたグラフの周囲に一
定の幅を持たせた誤差許容範囲を設ける。該誤差許容範
囲はグラフの本数に比例して幅を設定するようにし、隣
り合う誤差許容範囲同士の間には、必ず間隙が存在する
ようにし、該間隙を異常発生範囲とする。したがって、
前記方法によって検出したθ1及びθ2を図4のグラフ
上の一点として示した場合、該一点が誤差許容範囲内で
あれば該当するN1とN2を求め、誤差許容範囲内に入
らずに異常範囲内に存在する場合は直ちに異常を発生さ
せる。異常を発生させた後の処理は電動機停止、通電停
止としたり、または前回の位置検出値等をダミーとして
使用する等様々な方法が考えられるが、ここでは特に限
定は行わない。
Further, one point based on θ1 and θ2 detected by the above method because the error of Xmes2 is large,
It is conceivable that the graph does not appear on the graph of FIG. Therefore, as shown in FIG. 4, an error tolerance having a certain width is provided around the graph shown by the solid line. The width of the error allowable range is set in proportion to the number of graphs, and a gap always exists between adjacent error allowable ranges, and the gap is set as an abnormal occurrence range. Therefore,
When θ1 and θ2 detected by the above method are shown as one point on the graph of FIG. 4, if the one point is within the error allowable range, the corresponding N1 and N2 are obtained. If it exists, an abnormality is immediately generated. Various methods can be considered for the processing after the occurrence of the abnormality, such as stopping the motor, stopping the power supply, or using the previous position detection value or the like as a dummy, but the method is not particularly limited here.

【0014】以上の処理によって回転子の機械角360
°分における絶対位置を求めることができるが、該処理
は図5における位置検出値処理部6において実行され
る。図5はロータピッチ位置検出手段と電動機の巻線の
両者を利用して位置検出した場合の制御装置の処理を示
すブロック図の一例である。なお、従来技術を示す図9
または図10と同一番号及び同一記号で示される部分に
ついては、その機能、処理等は同一であるので説明を省
略する。位置検出処理部6においてはロータピッチ位置
検出手段による位置検出値Xmes1と磁極ピッチ位置
検出手段7によって求められた位置検出値Xmes2の
両者を受け取り、前記のような処理を行い最終的な位置
検出値Xmesを求める。なお、その他の処理は前述の
通り省略する。
By the above processing, the mechanical angle 360 of the rotor
Although the absolute position in ° minutes can be obtained, this processing is executed by the position detection value processing unit 6 in FIG. FIG. 5 is an example of a block diagram showing the processing of the control device when the position is detected using both the rotor pitch position detecting means and the winding of the electric motor. FIG. 9 shows the prior art.
Alternatively, the portions indicated by the same numbers and the same symbols as those in FIG. 10 have the same functions, processes, and the like, and thus description thereof will be omitted. The position detection processing section 6 receives both the position detection value Xmes1 obtained by the rotor pitch position detection means and the position detection value Xmes2 obtained by the magnetic pole pitch position detection means 7, performs the above-described processing, and performs the final position detection value. Ask for Xmes. Other processes are omitted as described above.

【0015】以上が、本発明における実施形態の説明で
ある。なお、各説明の中で以下の事項に関しては様々な
変形例が考えられ、説明において示された限りではない
ため、本発明においては特に限定は行わない。まず、電
動機の磁極数を6、ロータピッチ位置検出手段のロータ
8のロータ極数を7、ステータポール9数を8として説
明したが、これらの数については所望の位置検出が行わ
れ、かつ電動機の磁極数とロータピッチ位置検出手段の
ロータ8のロータ極数のあいだに公約数が存在しなけれ
ば特にその数を限定しない。また、ロータピッチ位置検
出手段及び電動機の巻線を利用した位置検出の方法、さ
らに制御装置の処理方法については本文中に示した方法
に限らず、同等の位置検出または制御を行うことができ
ればよいので、特にこの限りではない。さらに誤差許容
範囲の決定の仕方や異常発生に関わる事項等について
も、本文で述べた内容に限らず様々な場合が考えられ
る。その他、位置検出処理部6の処理等、各部における
処理や実現方法等は、機能や効果が同一であれば特にこ
の限りでなく様々な変形例が考えられる。
The above is the description of the embodiment of the present invention. In the description, various modifications are conceivable with respect to the following matters, and are not limited to those described in the description. Therefore, the present invention is not particularly limited. First, the description has been made on the assumption that the number of magnetic poles of the motor is 6, the number of rotor poles of the rotor 8 of the rotor pitch position detecting means is 7, and the number of stator poles 9 is 8. However, for these numbers, desired position detection is performed, and If there is no common divisor between the number of magnetic poles and the number of rotor poles of the rotor 8 of the rotor pitch position detecting means, the number is not particularly limited. Further, the method of detecting the position using the rotor pitch position detecting means and the windings of the electric motor, and the processing method of the control device are not limited to the methods described in the main text, and it is sufficient if equivalent position detection or control can be performed. This is not particularly the case. Further, the method of determining an allowable error range and matters related to occurrence of an abnormality are not limited to the contents described in the text, and various cases can be considered. In addition, the processing and the realization method of each unit such as the processing of the position detection processing unit 6 are not particularly limited as long as the functions and effects are the same, and various modified examples can be considered.

【0016】[0016]

【発明の効果】本発明にかかる電動機制御装置において
は、ロータピッチ位置検出手段内の位置検出ロータにお
けるロータ極数を電動機の磁極数に対して公約数を持た
ない値に設定し、両者の回転子位置検出値をもとに一定
の処理を行うことにより、電動機の一回転内絶対位置検
出が可能になるため、一回転内絶対位置検出が可能な位
置検出器を用いる必要がなく、構造等が簡単な位置検出
手段を取り付けるだけの簡単かつ低コストな構造で同等
の検出精度を達成することができる。
In the motor control device according to the present invention, the number of rotor poles in the position detecting rotor in the rotor pitch position detecting means is set to a value that does not have a common divisor with respect to the number of magnetic poles of the motor, and the rotation of both motors is set. By performing a certain process based on the child position detection value, it is possible to detect the absolute position within one rotation of the electric motor. Therefore, it is not necessary to use a position detector capable of detecting the absolute position within one rotation. However, the same detection accuracy can be achieved with a simple and low-cost structure in which only a simple position detecting means is attached.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明における回転子位置検出値の一例を表
すことによって本発明の位置検出方法を説明する図であ
る。
FIG. 1 is a diagram illustrating a position detection method of the present invention by representing an example of a rotor position detection value in the present invention.

【図2】 本発明におけるロータピッチ位置検出手段の
位置検出ロータ及び位置検出ステータポールの構造の一
例を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing an example of a structure of a position detecting rotor and a position detecting stator pole of a rotor pitch position detecting means in the present invention.

【図3】 本発明における位置検出の計算方法を説明す
る図である。
FIG. 3 is a diagram illustrating a calculation method of position detection according to the present invention.

【図4】 本発明における位置検出の計算方法を説明す
る図である。
FIG. 4 is a diagram illustrating a calculation method of position detection according to the present invention.

【図5】 本発明における制御装置の処理の一例を示す
ブロック図である。
FIG. 5 is a block diagram illustrating an example of a process of a control device according to the present invention.

【図6】 従来技術における検出器のロータ及びステー
タポールの構造の一例を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing an example of a structure of a rotor and a stator pole of a detector according to the related art.

【図7】 従来の検出器における磁気結合度及び位置検
出値を示す図である。
FIG. 7 is a diagram illustrating a magnetic coupling degree and a position detection value in a conventional detector.

【図8】 固定子側から見た回転子の磁気抵抗が回転子
の回転位置により異なる回転子の構造を持つ従来の電動
機における回転子の断面図である。
FIG. 8 is a cross-sectional view of a rotor in a conventional electric motor having a rotor structure in which the magnetic resistance of the rotor as viewed from the stator side varies depending on the rotational position of the rotor.

【図9】 従来の制御装置における処理の一例を示すブ
ロック図である。
FIG. 9 is a block diagram illustrating an example of processing in a conventional control device.

【図10】 従来の制御装置における処理の一例を示す
ブロック図である。
FIG. 10 is a block diagram illustrating an example of processing in a conventional control device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 第1比較器、2 位置ループゲイン、3 第2比較
器、4 速度ループゲイン、5 微分器、6 位置検出
処理部、7 磁極ピッチ位置検出手段、8 位置検出ロ
ータ、9 位置検出ステータポール。
1 first comparator, 2 position loop gain, 3 second comparator, 4 speed loop gain, 5 differentiator, 6 position detection processing unit, 7 magnetic pole pitch position detection means, 8 position detection rotor, 9 position detection stator pole.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 電動機の固定子巻線に通電した電圧ある
いは電流を計測することによって、電動機の回転子磁極
ピッチ分の第1回転子位置を検出する磁極ピッチ位置検
出手段と、電動機の回転子と同期回転する位置検出ロー
タを有し、この位置検出ロータは前記電動機の回転子磁
極数と公約数を持たない整数値に等分されたロータ極を
備え、このロータ極の回転位置を第2回転子位置として
電磁的に検出するロータピッチ位置検出手段と、前記磁
極ピッチ位置検出手段及び前記ロータピッチ位置検出手
段による第1及び第2回転子位置から回転子の1回転内
の絶対位置を算出する絶対位置検出処理部とを備えるこ
とを特徴とする電動機の回転子位置検出装置。
1. A magnetic pole pitch position detecting means for detecting a first rotor position corresponding to a rotor magnetic pole pitch of a motor by measuring a voltage or a current applied to a stator winding of the motor, and a rotor of the motor. And a position detection rotor that rotates synchronously with the rotor. The position detection rotor has a rotor pole equally divided into an integer value having no common divisor with the number of rotor magnetic poles of the electric motor. A rotor pitch position detecting means for electromagnetically detecting a rotor position, and calculating an absolute position within one rotation of the rotor from the first and second rotor positions by the magnetic pole pitch position detecting means and the rotor pitch position detecting means. A rotor position detection device for an electric motor, comprising:
【請求項2】 請求項1において、前記磁極ピッチ位置
検出手段及び前記ロータピッチ位置検出手段による第1
及び第2回転子位置から回転子の1回転内の絶対位置を
算出する際に、一定の誤差許容範囲を持たせ、さらに該
誤差許容範囲外の絶対位置検出値に対しては異常処理を
行うことを特徴とした絶対位置検出処理部を備える電動
機の回転子位置検出装置。
2. The apparatus according to claim 1, wherein said magnetic pole pitch position detecting means and said rotor pitch position detecting means perform a first operation.
When calculating the absolute position within one rotation of the rotor from the second rotor position, a certain error tolerance is provided, and abnormality processing is performed for an absolute position detection value outside the error tolerance. A rotor position detection device for an electric motor, comprising: an absolute position detection processing unit.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001008479A (en) * 1999-06-04 2001-01-12 Lg Electronics Inc Drive device of switched relutance motor and method therefor

Cited By (2)

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JP2001008479A (en) * 1999-06-04 2001-01-12 Lg Electronics Inc Drive device of switched relutance motor and method therefor
US6411060B1 (en) 1999-06-04 2002-06-25 Lg Electronics Inc. Driving device for switched reluctance motor and method therefor

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