JPS5815479A - サ−ボモ−タ用同期電動機の制御方式 - Google Patents
サ−ボモ−タ用同期電動機の制御方式Info
- Publication number
- JPS5815479A JPS5815479A JP56110761A JP11076181A JPS5815479A JP S5815479 A JPS5815479 A JP S5815479A JP 56110761 A JP56110761 A JP 56110761A JP 11076181 A JP11076181 A JP 11076181A JP S5815479 A JPS5815479 A JP S5815479A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- pulse coder
- motor
- angle position
- divided
- synchronous
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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
- H02P25/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details
- H02P25/02—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details characterised by the kind of motor
- H02P25/022—Synchronous motors
- H02P25/03—Synchronous motors with brushless excitation
-
- 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
- H02P25/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details
- H02P25/02—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details characterised by the kind of motor
- H02P25/022—Synchronous motors
- H02P25/024—Synchronous motors controlled by supply frequency
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明はサーボモータ用として使用される同期電動機の
制御方式に関する。
制御方式に関する。
従来、サーボモータとしては、永久磁石型直流電動機が
多用されている０電動機のトルク及び速度が広範囲に、
かつ、連続′的に制御しつるからである。しかし、直流
電動機の電機子に電力を供給するためには整流子を必要
とするが、整流子面における火花放電の発生が避は難く
、この雑音電波が各種放送・無線通信等を妨害するおそ
れがあるばかりでなく、自らの制御系に誤差を発生させ
る可能性ともなり、又、整流子には摩耗の問題が避けが
たいかう、ブラシレスモータをサーボモータとして使用
する努力が生寸れている。この代表的な例がホール効果
を利用したブラシレス直流電動機！あることは周知であ
る。
多用されている０電動機のトルク及び速度が広範囲に、
かつ、連続′的に制御しつるからである。しかし、直流
電動機の電機子に電力を供給するためには整流子を必要
とするが、整流子面における火花放電の発生が避は難く
、この雑音電波が各種放送・無線通信等を妨害するおそ
れがあるばかりでなく、自らの制御系に誤差を発生させ
る可能性ともなり、又、整流子には摩耗の問題が避けが
たいかう、ブラシレスモータをサーボモータとして使用
する努力が生寸れている。この代表的な例がホール効果
を利用したブラシレス直流電動機！あることは周知であ
る。
ブラシレスモータには永久磁石回転界磁型同期電動機も
含まれることは当然〒、この同期電動機をサーボモータ
として利用した場合には、ブラシレス効果に加えて下肥
の特徴がある０ （イ）速度制御要素とトルク制御要素を完全に分離しう
る。すなわち、同期電動機の速度は回転磁界の速度によ
り一義的に決定するから、電機子に印加される周波数の
範囲の全範囲にわたって、如何なる速度においても安定
した回転速度をうることが可能〒あるばかり〒なく、回
転磁界の停止した角位置において正確に回転子を停止さ
せることも、又、その位置に回転子を保持することも可
能〒ある。すなわち回転磁界の方向がある特定の方向に
停止することになるような大きさの三つの独立した直流
電流を夫々対応する三相巻線に印加すれば、その角位置
に回転子を保持することも可能−５６る○換言すれば、
回転子そのものは惰性１回転をつづけながら制動機の制
動力によって停止し、又は、ディジタル的な意味におい
て正確とは言い難い制動力を受けて停止し、その角位置
を二次的にＡルスコーダ等をもって読み取ることにより
回転子の角位置を検知するのマはなく、電機子に印加さ
れる周波数と印加時間との積に対応する角度だけディジ
タル的な意味において正確に回転子は回転し、しかも、
その周波数を次第に減少させて、逐に、ある大きさの三
つの独立した直流電流になすことによって停止させたと
きは、前記と同様、印加された周波数の時間に対する積
分値に対応する角位置に回転子を正確に停止させ、しか
も、その角位置に回転子を保持することが可能である。
含まれることは当然〒、この同期電動機をサーボモータ
として利用した場合には、ブラシレス効果に加えて下肥
の特徴がある０ （イ）速度制御要素とトルク制御要素を完全に分離しう
る。すなわち、同期電動機の速度は回転磁界の速度によ
り一義的に決定するから、電機子に印加される周波数の
範囲の全範囲にわたって、如何なる速度においても安定
した回転速度をうることが可能〒あるばかり〒なく、回
転磁界の停止した角位置において正確に回転子を停止さ
せることも、又、その位置に回転子を保持することも可
能〒ある。すなわち回転磁界の方向がある特定の方向に
停止することになるような大きさの三つの独立した直流
電流を夫々対応する三相巻線に印加すれば、その角位置
に回転子を保持することも可能−５６る○換言すれば、
回転子そのものは惰性１回転をつづけながら制動機の制
動力によって停止し、又は、ディジタル的な意味におい
て正確とは言い難い制動力を受けて停止し、その角位置
を二次的にＡルスコーダ等をもって読み取ることにより
回転子の角位置を検知するのマはなく、電機子に印加さ
れる周波数と印加時間との積に対応する角度だけディジ
タル的な意味において正確に回転子は回転し、しかも、
その周波数を次第に減少させて、逐に、ある大きさの三
つの独立した直流電流になすことによって停止させたと
きは、前記と同様、印加された周波数の時間に対する積
分値に対応する角位置に回転子を正確に停止させ、しか
も、その角位置に回転子を保持することが可能である。
一方、電機子に流れる電流に比例して発生トルクは自動
的に決定するから、十分大きな・々ツクパワーを有する
電源を用い一定値以上の電圧を電機子（二印加しておけ
ば、回転速度とは全く独立に、負荷トルクに対応した電
流が電機子に流入してこれにみあったトルク金発生する
。
的に決定するから、十分大きな・々ツクパワーを有する
電源を用い一定値以上の電圧を電機子（二印加しておけ
ば、回転速度とは全く独立に、負荷トルクに対応した電
流が電機子に流入してこれにみあったトルク金発生する
。
（ロ）同期電動機特に起動巻線（又は制動巻線）を有し
ない同期電動機の欠点は始動トルクが小さいことである
。すなわち、起動巻線（又を−２制動巻線）を有しなく
ても、回転子が回転磁界と同期せず、滑りを伴って回転
しているときは、回転子表面に渦電流が流れて、この渦
電流と回転磁界とが文楽して誘導電動機の原理にもとす
きトルクを発生するが、反撥起動型の場合を除き、その
起動トルクを必ずしも太きくなしえないことである。通
常の同期電動機にあっては、無励磁の状態で、起動巻線
を使用して誘導電動機として始動して同期速度近辺の回
転速度に達してから励磁を開始して同期引き入れをなす
、っさもないと、非常に大きな起動電流が流入して電動
機を焼損するおそれがあるばかりでなく、もし、そのよ
うに大きな起動電流にも耐えるように大きな熱容量を有
するように電動機を製作するとしても、同時に、非常に
大きな同期引き入れトルクを必要とすることになり、そ
のような同期電動機は現実的に設計不可能だからである
。ただ、以上のことは、当初から使用周波数（例えば商
用周波数）の電圧を印加する場合のことであり、筒所は
極めて低周波数の高電圧を大きな・々ツク・ぞワーを有
する電源から印加すれば、当初から同期運転することも
不可能とは言い難く、左様な同期電動機、すなわち、同
期引き入れトルクが極めて大きい永久磁石回転界磁型同
期電動機に、始動時は極めて低周波の高電圧を印加し、
かつ、十分大きな起動電流（すなわち起動トルク）を供
給し、速度制御は印加周波数をゆるやかに変化させて脱
調を防止しながら制御することとし、減速に２１つでも
、ゆるやかに印加周波数を低下して脱調を防止しながら
減速し、停止にあたっては極めてゆるやかに周波数を減
少させて、上記せるとおりの直流励磁に移行することと
すれば、始動時から停止時まで一貫して回転子の位置を
ディジタル的意味において正確に制御しつる筈である。
ない同期電動機の欠点は始動トルクが小さいことである
。すなわち、起動巻線（又を−２制動巻線）を有しなく
ても、回転子が回転磁界と同期せず、滑りを伴って回転
しているときは、回転子表面に渦電流が流れて、この渦
電流と回転磁界とが文楽して誘導電動機の原理にもとす
きトルクを発生するが、反撥起動型の場合を除き、その
起動トルクを必ずしも太きくなしえないことである。通
常の同期電動機にあっては、無励磁の状態で、起動巻線
を使用して誘導電動機として始動して同期速度近辺の回
転速度に達してから励磁を開始して同期引き入れをなす
、っさもないと、非常に大きな起動電流が流入して電動
機を焼損するおそれがあるばかりでなく、もし、そのよ
うに大きな起動電流にも耐えるように大きな熱容量を有
するように電動機を製作するとしても、同時に、非常に
大きな同期引き入れトルクを必要とすることになり、そ
のような同期電動機は現実的に設計不可能だからである
。ただ、以上のことは、当初から使用周波数（例えば商
用周波数）の電圧を印加する場合のことであり、筒所は
極めて低周波数の高電圧を大きな・々ツク・ぞワーを有
する電源から印加すれば、当初から同期運転することも
不可能とは言い難く、左様な同期電動機、すなわち、同
期引き入れトルクが極めて大きい永久磁石回転界磁型同
期電動機に、始動時は極めて低周波の高電圧を印加し、
かつ、十分大きな起動電流（すなわち起動トルク）を供
給し、速度制御は印加周波数をゆるやかに変化させて脱
調を防止しながら制御することとし、減速に２１つでも
、ゆるやかに印加周波数を低下して脱調を防止しながら
減速し、停止にあたっては極めてゆるやかに周波数を減
少させて、上記せるとおりの直流励磁に移行することと
すれば、始動時から停止時まで一貫して回転子の位置を
ディジタル的意味において正確に制御しつる筈である。
以上に述べ・た運転は、起動から停止に至るまで、完全
に同期運転を保つということであシ、起動邑初から回転
磁界に同期して起動させ、停止に至るまで脱調させない
ということ〒ある。しだがって、このような運転を実現
するには、回転磁界に対応する回転子の角位置を検出し
、これら相互間の位置ずれすなわち「同期電動機におけ
る滑り」′を常に減少させるようにトルクを発生させる
負帰還制御系を構成すればよい筈である。このような負
帰還制御系における精度を向上するには回転子を構成す
る永久磁石よりなる各磁極の絶対的角位置を正確に検知
することが必要である。すなわち、高精度の絶対的角位
置検出器が必要である。これを・ξルスコーダをもって
実現するとすれば、極めてビット数の多い・ぐルスコー
ダを必要とすることになる。例えば、３６０°を８，１
９２分割するとすれば、１３ビツト必要とすることにな
り、又、１６，３８４分割することとすれば１４ビツト
必要とすることになり、このようにビット数の多いパル
スコーダを製作スることは容易でなく、又製作したとし
ても誤動作の可能性が大きくな□り信頼性に欠けるうら
みがある０ 本発明の目的は、同期電動機をサーＳ？モータとして使
用した場合得られる上記せる多くの特徴を十分に活用し
つるために必要な、十分に大きな分解能を有しながらビ
ット数の少ないノソルスコーダを使用してなす、サーゼ
モータ用同期電動機の制ａｔ方式を提供することにある
。
に同期運転を保つということであシ、起動邑初から回転
磁界に同期して起動させ、停止に至るまで脱調させない
ということ〒ある。しだがって、このような運転を実現
するには、回転磁界に対応する回転子の角位置を検出し
、これら相互間の位置ずれすなわち「同期電動機におけ
る滑り」′を常に減少させるようにトルクを発生させる
負帰還制御系を構成すればよい筈である。このような負
帰還制御系における精度を向上するには回転子を構成す
る永久磁石よりなる各磁極の絶対的角位置を正確に検知
することが必要である。すなわち、高精度の絶対的角位
置検出器が必要である。これを・ξルスコーダをもって
実現するとすれば、極めてビット数の多い・ぐルスコー
ダを必要とすることになる。例えば、３６０°を８，１
９２分割するとすれば、１３ビツト必要とすることにな
り、又、１６，３８４分割することとすれば１４ビツト
必要とすることになり、このようにビット数の多いパル
スコーダを製作スることは容易でなく、又製作したとし
ても誤動作の可能性が大きくな□り信頼性に欠けるうら
みがある０ 本発明の目的は、同期電動機をサーＳ？モータとして使
用した場合得られる上記せる多くの特徴を十分に活用し
つるために必要な、十分に大きな分解能を有しながらビ
ット数の少ないノソルスコーダを使用してなす、サーゼ
モータ用同期電動機の制ａｔ方式を提供することにある
。
その要旨は、使用する・ξルスコーダに二つの独立した
パルスコーダ素子を設け、第１のノぞルスコーダ素子に
は例えば３〜６ビツト（８分割〜６４分割）・８度の比
較的低頻変のベーシックパルスを、発生させ、第２の・
ξルスコーダ素子には上記第１の・ξルスコーダ素子の
１分割区間をインクリメンタルに数十〜数百分割して、
これら二つのノＲルスコーダ素子の組み合わせにより、
上記に述べた１０．０００分割に相邑する分解能を簡易
に実現させることにある。すなわち、第１のパルスコー
ダ素子によっては絶対的角位置を検知しうるようになし
ておき、第２のパルスコーダ累子によっては相対的角位
置が検知しうるようになしておく。そして、始動時、第
１のノξルスコーダ紫子が１回その角位置領域（セグメ
ント）を変化した時点で回転子の絶対的角位置を検知し
、つづいて第２のパルスコーダ素子によって検知される
相対的な角位置変化量を上記の絶対的角位置に加算して
、インクリメンタルな領域における絶対的角位置を検知
することとしたことにある。
パルスコーダ素子を設け、第１のノぞルスコーダ素子に
は例えば３〜６ビツト（８分割〜６４分割）・８度の比
較的低頻変のベーシックパルスを、発生させ、第２の・
ξルスコーダ素子には上記第１の・ξルスコーダ素子の
１分割区間をインクリメンタルに数十〜数百分割して、
これら二つのノＲルスコーダ素子の組み合わせにより、
上記に述べた１０．０００分割に相邑する分解能を簡易
に実現させることにある。すなわち、第１のパルスコー
ダ素子によっては絶対的角位置を検知しうるようになし
ておき、第２のパルスコーダ累子によっては相対的角位
置が検知しうるようになしておく。そして、始動時、第
１のノξルスコーダ紫子が１回その角位置領域（セグメ
ント）を変化した時点で回転子の絶対的角位置を検知し
、つづいて第２のパルスコーダ素子によって検知される
相対的な角位置変化量を上記の絶対的角位置に加算して
、インクリメンタルな領域における絶対的角位置を検知
することとしたことにある。
以下、図面を参照しつつ、本発明の一実施例にかかるサ
ーブモータ相同期電動機の制御方式に使用される・ξル
スコーダについて説明し、本発明の構成と特有の効果と
を明らかにする。
ーブモータ相同期電動機の制御方式に使用される・ξル
スコーダについて説明し、本発明の構成と特有の効果と
を明らかにする。
第１図は円板型・ぞルスコーダを示す。図におじで、１
は・ξルスコーダを構成する円板であり、３ピントのセ
グメント２ 、２’ 、 ２’を有する第１のノξルス
コーダ素子３を有する。したがって２３−８分割された
領域に対しては絶対的角位置を判読しうる。更に、上記
の８分割された各領域において、インクリメンタルに例
えば２０分割された第２のパ／ｌ／ スコ−ｚ ｚ子４
を有する。この第２のパルスコーダ素子４は相対的角位
置のみを判読しつるりしたがって、同期電動機が始動し
て１回、第１のパルスコーダ素子３の角領域（セグメン
ト）を変化した時点〒１絶対的角位置が検知され、以後
は第２のノξルスコーダ累子４の出力を加算して、逐次
回転子の絶対的角位置が検知されつることになる。
は・ξルスコーダを構成する円板であり、３ピントのセ
グメント２ 、２’ 、 ２’を有する第１のノξルス
コーダ素子３を有する。したがって２３−８分割された
領域に対しては絶対的角位置を判読しうる。更に、上記
の８分割された各領域において、インクリメンタルに例
えば２０分割された第２のパ／ｌ／ スコ−ｚ ｚ子４
を有する。この第２のパルスコーダ素子４は相対的角位
置のみを判読しつるりしたがって、同期電動機が始動し
て１回、第１のパルスコーダ素子３の角領域（セグメン
ト）を変化した時点〒１絶対的角位置が検知され、以後
は第２のノξルスコーダ累子４の出力を加算して、逐次
回転子の絶対的角位置が検知されつることになる。
しだがって、本実権例にあっては、８×２Ｏ−＝１６０
分割まで絶対的角位置の検知をなすことができ、上記す
る同期電動機をサーゼモータとして使用した場合の多く
の利点を十分活用することができる。
分割まで絶対的角位置の検知をなすことができ、上記す
る同期電動機をサーゼモータとして使用した場合の多く
の利点を十分活用することができる。
もつとも、第１の・ぐルスコーダ累子３の各出力をもっ
て、第１の・ぐルスコーダ素子３の出力と第２の、ｅル
スコーダ素子４の出力との加算によって得られた絶対的
角位置を逐次更正することも可能であるが、３６００の
回転をもって再びＯｏにもどすのではなく、何十万〇ま
でも加算するのであれば、この更正はかなり複雑な操作
を必要とするので、必ずしも現実的とは言い難い。
て、第１の・ぐルスコーダ素子３の出力と第２の、ｅル
スコーダ素子４の出力との加算によって得られた絶対的
角位置を逐次更正することも可能であるが、３６００の
回転をもって再びＯｏにもどすのではなく、何十万〇ま
でも加算するのであれば、この更正はかなり複雑な操作
を必要とするので、必ずしも現実的とは言い難い。
以上説明せるとおり、本発明によれば、同期電動機をサ
ーゼモータとして使用した場合得られる諸々の特徴を十
分に活用しうるために必要な、十分に大きな分解能を有
しながらビット数の少ないｔＲルスコーダを使用してな
す、サーゼモータ用同期電動機の制御方式を提供するこ
とが１きる０
ーゼモータとして使用した場合得られる諸々の特徴を十
分に活用しうるために必要な、十分に大きな分解能を有
しながらビット数の少ないｔＲルスコーダを使用してな
す、サーゼモータ用同期電動機の制御方式を提供するこ
とが１きる０
図は本発明の一実施例にかかるサーブモータ相同期電動
機の制御方式に使用されるパルスコーダ１ある。 １、・、パルスコーダ、２，２．２″・・・３ピノトノ
セグメント、３・・第１のノ々ルスコーダ素子、４・・
・第２のパルスコーダ累子。
機の制御方式に使用されるパルスコーダ１ある。 １、・、パルスコーダ、２，２．２″・・・３ピノトノ
セグメント、３・・第１のノ々ルスコーダ素子、４・・
・第２のパルスコーダ累子。
Claims (1)
- 比較的頻度の低いベーシックパルスを発する第１のノソ
ルスコーダ素子と、該ｍ１のノ々ルスコーダ素子の発す
る各・ぐシス間に比較的頻度の高いインクリメンタルノ
でルスを発する第２のノセルスコータ素子とを有する・
ぐルスコーダを用いてなす、サーボモータ用同期電動機
の制御方式０
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56110761A JPS5815479A (ja) | 1981-07-17 | 1981-07-17 | サ−ボモ−タ用同期電動機の制御方式 |
| EP82303719A EP0070693B1 (en) | 1981-07-17 | 1982-07-15 | A control system for a synchronous motor employed as a servomotor |
| DE8282303719T DE3269168D1 (en) | 1981-07-17 | 1982-07-15 | A control system for a synchronous motor employed as a servomotor |
| US06/398,891 US4445076A (en) | 1981-07-17 | 1982-07-16 | Control system for synchronous motor employed as servomotor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56110761A JPS5815479A (ja) | 1981-07-17 | 1981-07-17 | サ−ボモ−タ用同期電動機の制御方式 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5815479A true JPS5815479A (ja) | 1983-01-28 |
Family
ID=14543891
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56110761A Pending JPS5815479A (ja) | 1981-07-17 | 1981-07-17 | サ−ボモ−タ用同期電動機の制御方式 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4445076A (ja) |
| EP (1) | EP0070693B1 (ja) |
| JP (1) | JPS5815479A (ja) |
| DE (1) | DE3269168D1 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPS6055880A (ja) * | 1983-09-02 | 1985-04-01 | Toshiba Mach Co Ltd | 同期電動機の位置制御装置 |
| JPS6059314A (ja) * | 1983-09-12 | 1985-04-05 | Konishiroku Photo Ind Co Ltd | フオ−カスレンズ用位置検出器 |
| JPS6091891A (ja) * | 1983-10-24 | 1985-05-23 | Shibaura Eng Works Co Ltd | Ｓｍ型ａｃサ−ボモ−タのロ−タ位置検出装置 |
| JPH01202620A (ja) * | 1988-02-08 | 1989-08-15 | Teijin Seiki Co Ltd | 光エンコーダ |
| JPH01305316A (ja) * | 1988-06-02 | 1989-12-08 | Toyota Motor Corp | 複合型ロータリエンコーダ |
| JPH0235314A (ja) * | 1988-07-25 | 1990-02-05 | Yaskawa Electric Mfg Co Ltd | 絶対値エンコーダ |
| JPH0239117U (ja) * | 1988-09-09 | 1990-03-15 | ||
| JP2012253971A (ja) * | 2011-06-06 | 2012-12-20 | Aisin Seiki Co Ltd | モータ制御装置 |
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|---|---|---|---|---|
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| JP4279886B2 (ja) | 2007-02-28 | 2009-06-17 | 株式会社日立製作所 | 同期モータ駆動装置および方法 |
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