JPWO2007034689A1 - Ａｃ同期モータの初期磁極位置推定装置およびその方法 - Google Patents

Abstract

推力またはトルクパターンを発生する推力またはトルクパターン発生部と磁極位置指令を発生する磁極位置指令発生部とＡＣ同期モータの位置を検出する位置検出部とを有する磁極検出器を用いないＡＣ同期モータの初期磁極推定装置において、負荷の変動に依らず初期磁極位置を短時間に、精度良く推定することができるＡＣ同期モータの初期磁極位置推定装置およびその方法を提供する。前記磁極位置指令を補正する磁極位置補正部（８）と、前記推力またはトルクパターンを補正する推力またはトルクパターン補正部（９）とを備え、補正の繰り返しにより初期磁極位置を推定する。

Description

本発明は、リニアモータと回転機を含む永久磁石型ＡＣ同期モータにおいて、磁極検出器（ポールセンサ）を用いずにＡＣ同期モータの初期磁極位置推定を行うＡＣ同期モータの初期磁極位置推定装置およびその方法に関する。

従来は磁極検出器を用いて磁極位置を検出し、検出した磁極位置に基づいてＡＣ同期モータを制御していたが、磁極検出器を設けることによりコストがかかり、また信頼性が落ちるという問題があった。特にリニアモータではモータの稼動範囲分だけの磁極検出器が必要であるため、この問題が顕著となっていた。これを解決するため、磁極検出器を用いずにＡＣ同期モータの初期磁極を推定する磁極位置推定手段が使用されている。
従来のＡＣ同期モータの初期磁極位置推定装置は、速度ゲイン制御部とモード区間判断手段の結果にしたがって第１または第２周期区間を選択し、第１周期区間を選択した場合、第１トルク演算手段、第２周期区間を選択した場合、第２トルク演算手段を備え、第１と第２のトルク演算手段で得られるトルクデータを用いて推定磁極位置を演算している（例えば、特許文献１と特許文献２参照）。

図８は、従来のＡＣ同期モータの初期磁極位置推定装置およびその方法を示す図である。図において、１３０１は指令速度パターン発生手段、１３０２はモード区間判断手段、１３０３は速度積分ゲインの処理手段、１３０４はモードスイッチ、１１０１は第１周期区間（ｑ軸指令電流は指令トルク、ｄ軸指令電流は零）、１１０２はデータ取得用速度区間判断手段、１１０３は第１指令電流演算手段、１１０４は第1メモリ記憶手段、１２０１は第２周期区間（ｑ軸指令電流は零、ｄ軸指令電流は指令トルク）、１２０２はデータ取得用速度区間判断手段、１２０３は第２指令電流演算手段、１２０４は第２メモリ記憶手段である。
指令速度から指令トルク（指令電流）を計算する速度制御手段と、指令トルク（指令電流）の通りにＡＣ同期モータを駆動する電流制御手段及びＰＷＭ電力変換装置とを備えたＡＣ同期モータ制御装置において、指令速度パターン発生手段１３０１から発生される前記指令速度から前記検出速度を差し引いて速度偏差を計算する速度偏差演算手段と、前記速度偏差に速度ゲインを乗じて指令トルク（指令電流）を計算する速度ゲイン制御部と、前記指令速度からモード区間（第１周期区間１１０１と第２周期区間１２０１）の判断処理を行うモード区間判断手段１３０２と、前記モード区間判断手段１３０２での結果に従って前記第１周期区間１１０１と前記第２周期区間１２０１とのいずれかのモード区間に切り換えるモードスイッチ１３０４と、前記第１周期区間１１０１を選択した場合、前記指令速度がデータ取得用速度区間かどうかの判断を行うデータ取得用速度区間判断手段１１０２と、判断された前記データ取得用速度区間で前記指令トルク（前記指令電流）から第１指令トルクデータ（第１指令電流データ）を演算する第１指令トルク演算手段（第１指令電流演算手段）１１０３と、前記第２周期区間１２０１を選択した場合、前記指令速度が前記データ取得用速度区間かどうかの判断を行うデータ取得用速度区間判断手段１２０２と、判断された前記データ取得用速度区間で前記指令トルク（前記指令電流）から第２指令トルクデータ（第２指令電流データ）を演算する第２指令トルク演算手段（第２指令電流演算手段）１２０３と、前記第１指令トルクデータ（前記第１指令電流データ）と前記第２指令トルクデータ（前記第２指令電流データ）の情報を用いて推定初期磁極位置を演算するものである。
特開２００１−１５７４８２号公報（第９−１３頁、第３図） 特開２００３−１１１４７７号公報（第８頁、第１７、１８図）

従来のＡＣ同期モータの初期磁極位置推定装置およびその方法では、速度制御を行うため、初期磁極位置が設定と異なる場合に暴走するため暴走防止機能を必要とし、その結果推定時間が増加するという問題があった。また、案内機構の摩擦等の負荷条件が異なる場合、推定誤差が大きくなるという問題もあった。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、初期磁極位置推定中に負荷の変動を検出し、この検出値に基づいて推力またはトルクパターンを修正することにより、負荷の変動に依らず初期磁極位置を短時間に、精度良く推定することができるＡＣ同期モータの初期磁極位置推定装置およびその方法を提供することを目的とする。

上記問題を解決するため、本発明は、次のように構成したのである。
請求項１に記載の発明は、推力またはトルクパターンを発生する推力またはトルクパターン発生部と磁極位置指令を発生する磁極位置指令発生部とＡＣ同期モータの位置を検出する位置検出部とを有する磁極検出器を用いないＡＣ同期モータの初期磁極推定装置において、前記磁極位置指令を補正する磁極位置補正部と、前記推力またはトルクパターンを補正する推力またはトルクパターン補正部とを備え、繰り返し補正により初期磁極位置を推定するものである。
請求項２に記載の発明は、請求項１記載の発明における前記磁極位置補正部が、誤差角演算部において算出する誤差角に基づいて前記磁極位置指令を補正するものである。
請求項３に記載の発明は、請求項２記載の発明における前記誤差角演算部が、磁極位置±４５度の２通りの前記磁極位置指令でＡＣ同期モータを運転させた場合のそれぞれ格納した２通りの検出位置に基づいて、前記誤差角を算出するものである。
請求項４に記載の発明は、請求項１記載の発明における前記推力またはトルクパターン補正部が、二乗平均移動量演算部において算出する二乗平均移動量に基づいて前記推力またはトルクパターンを補正するものである。
請求項５に記載の発明は、請求項４記載の発明における前記二乗平均移動量演算部が、磁極位置±４５度の２通りの前記磁極位置指令でＡＣ同期モータを運転させた場合のそれぞれ格納した２通りの検出位置に基づいて、前記二乗平均移動量を算出するものである。
請求項６に記載の発明は、請求項４記載の発明における前記二乗平均移動量が、予め設定された二乗平均位置基準設定値よりも小さい場合のみ、前記推力またはトルクパターンの振幅値、または、指令時間の補正値を算出し、前記推力またはトルクパターンを補正するものである。
請求項７に記載の発明は、請求項１記載の発明における前記推力またはトルクパターン補正部における前記推力またはトルクパターンの補正は、前記推力またはトルクパターンの振幅値の補正であるものである。
請求項８に記載の発明は、請求項１記載の発明における前記推力またはトルクパターン補正部における前記推力またはトルクパターンの補正は、前記推力またはトルクパターンの指令時間の補正であるものである。
請求項９に記載の発明は、請求項１または４記載の発明における前記推力またはトルクパターン補正部が、前記二乗平均移動量の最大値と前記位置検出部における検出位置に基づいて、現在位置を初期磁極推定開始位置に戻すものである。
請求項１０に記載の発明は、推力またはトルクパターンを発生する推力またはトルクパターン発生部と磁極位置指令を発生する磁極位置指令発生部とＡＣ同期モータの位置を検出する位置検出部とを有する磁極検出器を用いないＡＣ同期モータの初期磁極推定装置において、前記磁極位置指令と、前記推力またはトルクパターンを補正して初期磁極位置を推定するのである。
請求項１１に記載の発明は、請求項１０記載の発明における前記初期磁極推定方法において、磁極位置＋４５度の前記磁極位置指令での検出位置を格納し、磁極位置−４５度の前記磁極位置指令での検出位置を格納し、格納した２つの前記検出位置に基づいて誤差角と二乗平均移動量を算出し、前記誤差角に基づいて前記磁極位置指令を補正し、前記二乗平均移動量に基づいて前記推力またはトルクパターンを補正するのである。
請求項１２に記載の発明は、請求項１記載の発明における前記ＡＣ同期モータが、回転モータまたはリニアモータであるものである。
請求項１３に記載の発明は、請求項１記載の発明における前記推力またはトルクパターン発生部が発生する推力またはトルクパターンは、任意の推力またはトルクパターン波形であるものである。

請求項１記載の発明によると、推力またはトルク指令による位置のオープンループ制御により、負荷の変動に依らず初期磁極位置を推定することができる。また、適用用途による駆動する機構系に対する初期磁極位置の推定精度バラツキを少なくすることができる。
請求項２乃至５記載の発明によると、初期磁極位置推定中に負荷状態を検出し推力またトルクパターンを調節することができる。また、初期磁極位置を短時間に、精度良く推定することができ、初期磁極位置推定値を用いてのＡＣ同期モータ駆動の信頼性向上を図ることができる。
請求項６乃至８記載の発明によると、適用用途による駆動する機構系に応じた初期磁極位置推定方法を選択することができ、汎用性を高めることができる。
請求項９記載の発明によると、現在位置を初期磁極推定開始位置に戻すことができ、初期磁極位置推定の再現性を高めることができ、精度良く推定することができる。
請求項１０または１１記載の発明によると、推力またはトルク指令による位置のオープンループ制御により、負荷の変動に依らず初期磁極位置を推定することができる。また、適用用途による駆動する機構系に対する初期磁極位置の推定精度バラツキを少なくすることができる。
請求項１２記載の発明によると、適用用途による駆動する機構系に依らず初期磁極位置を推定することができる。
請求項１３記載の発明によると、パターンを固定する必要がなく、適用用途による駆動する機構系に応じたパターンを選択することができ、汎用性を高めることができる。

本発明における初期磁極位置推定装置およびその方法の構成を示す概略ブロック図である。 本発明の実施例１における初期磁極位置推定方法を示すフローチャートである。 本発明の実施例２における初期磁極位置推定方法を示すフローチャートである。 本発明における推力またはトルクパターンによるＡＣ同期モータの位置の変化を示す図である。 本発明における推力またはトルクパターンによるＡＣ同期モータの位置の変化が負荷により小さくなる例を示す図である。 本発明の実施例１における指令の推力またはトルクの調節を示す図である。 本発明の実施例２における指令時間の調節を示す図である。 従来のＡＣ同期モータの初期磁極位置推定装置およびその方法を示す図である。

符号の説明

１ 推力またはトルクパターン発生部
２ 磁極位置指令発生部
３１ 第１磁極位置指令部
３２ 第２磁極位置指令部
４１、４２ 位置検出部
５１ 第1位置記憶部
５２ 第２位置記憶部
６ 誤差角演算部
７ 二乗平均移動量演算部
８ 磁極位置補正部
９ 推力またはトルクパターン補正部
１０１ 磁極位置指令（θ_ｅｒｒ＋４５°）適用ステップ
１０２ 推力またはトルクパターン発生部ステップ
１０３ 位置（Ｐ_＋４５）測定ステップ
１０４ 位置（Ｐ_＋４５）格納ステップ
１０５ 磁極位置指令（θ_ｅｒｒ―４５°）適用ステップ
１０６ 推力またはトルクパターン発生部ステップ
１０７ 位置（Ｐ_−４５）測定ステップ
１０８ 位置（Ｐ_−４５）格納ステップ
１０９ 磁極位置誤差θ_ｅｒｒ演算ステップ
１１０ 二乗平均移動量Ｐ演算ステップ
１１１ 推定回数判別ステップ
１１２ 移動量判別ステップ
１１３ 指令の推力またはトルク調節ステップ
２０１ 磁極位置指令（θ_ｅｒｒ＋４５°）適用ステップ
２０２ 推力またはトルクパターン発生部ステップ
２０３ 位置（Ｐ_＋４５）測定ステップ
２０４ 位置（Ｐ_＋４５）格納ステップ
２０５ 磁極位置指令（θ_ｅｒｒ―４５°）適用ステップ
２０６ 推力またはトルクパターン発生部ステップ
２０７ 位置（Ｐ_−４５）測定ステップ
２０８ 位置（Ｐ_−４５）格納ステップ
２０９ 磁極位置誤差θ_ｅｒｒ演算ステップ
２１０ 二乗平均移動量Ｐ演算ステップ
２１１ 推定回数判別ステップ
２１２ 移動量判別ステップ
２１３ 指令時間調節ステップ

以下、本発明の方法の具体的実施例について、図に基づいて説明する。

図１は、本発明における初期磁極位置推定装置およびその方法の構成を示す概略ブロック図である。図において、１は推力またはトルクパターン発生部、２は磁極位置指令発生部、３１は第１磁極位置指令部、３２は第２磁極位置指令部、４１および４２は位置検出部、５１は第1位置記憶部、５２は第２位置記憶部、６は誤差角演算部、７は二乗平均移動量演算部、８は磁極位置補正部、
９は推力またはトルクパターン補正部である。
推力またはトルクパターン発生部１で、推力またはトルクパターンを発生し、磁極位置指令発生部２で磁極位置指令を発生させ、第１磁極位置指令部３１で（磁極位置＋４５度）の磁極位置指令を用いてＡＣ同期モータを運転させ、位置検出部４１でＡＣ同期モータの位置を検出し、第１位置記憶部５１で検出された位置を格納する。また、第２磁極位置指令部３２で（磁極位置−４５度）の磁極位置指令を用いてＡＣ同期モータを運転させ、位置検出部４２でＡＣ同期モータの位置を検出し、第２位置記憶部５２で検出された位置を格納する。
本発明が特許文献１と特許文献２と異なる部分は、速度制御での初期磁極位置推定ではなく、推力またはトルク指令による位置のオープンループ制御である点が大きく異なり、また、磁極位置指令と推力またはトルクパターンを補正して初期磁極位置を推定するための構成要素を備えた部分である。

誤差角演算部６で第１位置記憶部５１と第２位置記憶部５２に記憶した２つの位置を用いて誤差角を演算し、磁極位置補正部８で磁極位置指令発生部２の磁極位置指令を補正する。また、二乗移動量演算部７で第１位置記憶部５１と第２位置記憶部５２に記憶した２つの位置から二乗平均移動量を演算し、推力またはトルクパターン補正部９で、二乗平均移動量と移動量設定値とから推力またはトルク振幅補正値、あるいは、推力またはトルク指令時間補正値を演算し、指令の推力またはトルク、あるいは、指令時間に加算することにより、推力またはトルクパターンの調節を行って、推力またはトルクパターン発生部１に適用する。

図４は、本発明における推力またはトルクパターンによるＡＣ同期モータの位置の変化を示す図である。推力またはトルクパターン発生部１からの推力またはトルクパターンは、正指令推力またはトルク１と逆指令推力またはトルクと正指令推力またはトルク２から構成される。これを磁極位置指令値の＋４５度と−４５度の位置に適用することにより、位置の変化は図４の上段のようになる。（磁極位置指令値＋４５度）の位置変化の大きさと（磁極位置指令値−４５度）の位置変化の大きさは、磁極位置指令と実際の磁極位置とが一致した場合に同じとなるが、磁極位置に誤差がある場合には位置の大きさに差が生じる。

ここで、磁極位置の誤差角をθ_ｅｒｒとすると、磁極位置指令値の＋４５度と−４５度の位置は、磁極位置指令と実際の磁極位置とが一致した場合の位置Ｐ^＊に対し、それぞれ式（１）のようになる。また、誤差角θ_ｅｒｒは式（２）により演算することができる。

また、磁極位置指令値の＋４５度と−４５度の位置の二乗平均値は、磁極位置指令と実際の磁極位置とが一致した場合の位置Ｐ^*の√２倍に一致する。この時のＰ^*を式（３）より二乗平均移動量として演算する。

図５は、本実施例における推力またはトルクパターンによるＡＣ同期モータの位置の変化が負荷により小さくなる例を示す図である。図において、推力またはトルクパターンを一定に固定させて、ＡＣ同期モータに印加する場合に、案内機構の摩擦等の負荷の有無によりＡＣ同期モータの位置（Ｐ_＋４５）と（Ｐ_−４５）が異なることを示している。すなわち、負荷がある場合は移動量が小さくなり、位置検出分解能などの関係から初期磁極位置推定の精度が悪くなる。

図２は、本発明の実施例１における初期磁極位置推定方法を示すフローチャートである。図において、磁極位置指令として２種類のテスト角（θ_ｅｒｒ＋４５°）と（θ_ｅｒｒ−４５°）を使って、指令の推力またはトルクの振幅を調節することを示している。図において、１０１は磁極位置指令（θ_ｅｒｒ＋４５°）適用ステップ、１０２および１０６は推力またはトルクパターン発生部ステップ、１０３は位置（Ｐ_＋４５）測定ステップ、１０４は位置（Ｐ_＋４５）格納ステップ、１０５は磁極位置指令（θ_ｅｒｒ−４５°）適用ステップ、１０７は位置（Ｐ_−４５）測定ステップ、１０８は位置（Ｐ_−４５）格納ステップ、１０９は磁極位置誤差θ_ｅｒｒ演算ステップ、１１０は二乗平均移動量Ｐ演算ステップ、１１１は推定回数判別ステップ、１１２は移動量判別ステップ、１１３は指令の推力またはトルク調節ステップである。

まず、磁極位置指令（θ_ｅｒｒ＋４５°）適用ステップ１０１で磁極位置指令（θ_ｅｒｒ＋４５°）を適用し、推力またはトルクパターン発生部ステップ１０２で指令の推力またはトルクおよび指令時間を用いて、推力またはトルクパターンを発生し、位置（Ｐ_＋４５）測定ステップ１０３で、位置（Ｐ_＋４５）を測定し、位置（Ｐ_＋４５）格納ステップ１０４で、位置記憶装置に測定した位置（Ｐ_＋４５）を格納する。

次に、磁極位置指令（θ_ｅｒｒ−４５°）適用ステップ１０５で磁極位置指令（θ_ｅｒｒ−４５°）を適用し、推力またはトルクパターン発生部ステップ１０６で指令の推力またはトルクおよび指令時間を用いて、推力またはトルクパターンを発生し、位置（Ｐ_−４５）測定ステップ１０７で、位置（Ｐ_−４５）を測定し、位置（Ｐ_−４５）格納ステップ１０８で、位置記憶装置に測定した位置（Ｐ_−４５）を格納する。

次に、磁極位置誤差θ_ｅｒｒ演算ステップ１０９で、位置記憶装置に格納された位置（Ｐ_＋４５）と位置（Ｐ_−４５）を用いて磁極位置誤差（θ_ｅｒｒ）を演算し、二乗平均移動量Ｐ演算ステップ１１０で、二乗平均移動量（Ｐ）を求め、推定回数判別ステップ１１１で、推定演算が１回目かどうかをチェックし、１回目の場合に移動量判別ステップ１１２で、位置記憶装置に格納された位置（Ｐ_ｓａｖｅ）が位置設定値（Ｐ_ｓｅｔ）と比較して小さい場合は、指令の推力またはトルク調節ステップ１１３で推力またはトルク振幅補正値τ_ｃｍｐを求め、指令の推力またはトルクτ_ｃｏｍに加えて指令の推力またはトルクを調節（τ_ｃｏｍ＝τ_ｃｏｍ＋τ_ｃｍｐ）し、再度、磁極位置指令（θ_ｅｒｒ＋４５°）適用ステップ１０１から繰り返す。ここで、位置記憶装置は図１での第１位置記憶部５１と第２位置記憶部５２等のメモリを指すものであり、位置（Ｐ_ｓａｖｅ）は算出した二乗平均移動量（Ｐ）をメモリに格納したものであり、位置設定値（Ｐ_ｓｅｔ）は予め設定された二乗平均位置基準設定値を表すものである。

なお、移動量判別ステップ１１２において、位置記憶装置に格納された位置（Ｐ_ｓａｖｅ）が位置設定値（Ｐ_ｓｅｔ）と比較して小さくない場合は、推力またはトルクパターンを補正せずに、再度、磁極位置指令（θ_ｅｒｒ＋４５°）適用ステップ１０１から繰り返す。すなわち、推定回数判別ステップ１１１において、推定回数が２回以上であれば終了するためであり、推定１回目は誤差角θ_ｅｒｒの推定精度が良くないため、誤差角θ_ｅｒｒと移動量Ｐを調整した後にもう一度推定を繰り返すことで精度を向上させるためである。

図６は、本発明の実施例１における指令の推力またはトルクの調節を示す図である。図において、推定回数１回目の後で磁極位置に補正を加え、推力またはトルク補正値τ_ｃｍｐを指令の推力またはトルクτ_ｃｏｍに加えて、推力またはトルクパターンを調節してＡＣ同期モータに印加することにより、案内機構の摩擦等の負荷状態に関係なくＡＣ同期モータの位置（Ｐ_＋４５）と（Ｐ_−４５）を位置設定値（Ｐ_ｓｅｔ）に合わせることが出来ることを示している。すなわち、位置（Ｐ_＋４５）または（Ｐ_−４５）が位置設定値（Ｐ_ｓｅｔ）よりも小さい時、推力またはトルク指令を大きくすれば良く、指令の指令推力またはトルクτ_ｃｏｍから式（４）を用いて、推力またはトルク振幅補正値τ_ｃｍｐを求め、指令の指令推力またはトルクτ_ｃｏｍを修正する。

図３は、本発明の実施例２における初期磁極位置推定方法を示すフローチャートである。図２において、磁極位置指令として２種類のテスト角（θ_ｅｒｒ＋４５°）と（θ_ｅｒｒ−４５°）を使って、指令の推力またはトルクの指令時間の長さを調節することを示している。図において、２０１は磁極位置指令（θ_ｅｒｒ＋４５°）適用ステップ、２０２および２０６は推力またはトルクパターン発生部ステップ、２０３は位置（Ｐ_＋４５）測定ステップ、２０４は位置（Ｐ_＋４５）格納ステップ、２０５は磁極位置指令（θ_ｅｒｒ−４５°）適用ステップ、２０７は位置（Ｐ_−４５）測定ステップ、２０８は位置（Ｐ_−４５）格納ステップ、２０９は磁極位置誤差θ_ｅｒｒ演算ステップ、２１０は二乗平均移動量Ｐ演算ステップ、２１１は推定回数判別ステップ、２１２は移動量判別ステップ、２１３は指令時間調節ステップである。

まず、磁極位置指令（θ_ｅｒｒ＋４５°）適用ステップ２０１で磁極位置指令（θ_ｅｒｒ＋４５°）を適用し、推力またはトルクパターン発生部ステップ２０２で指令の推力またはトルクおよび指令時間を用いて、推力またはトルクパターンを発生し、位置（Ｐ_＋４５）測定ステップ２０３で、位置（Ｐ_＋４５）を測定し、位置（Ｐ_＋４５）の格納ステップ２０４で、位置記憶装置に測定した位置（Ｐ_＋４５）を格納する。

次に、磁極位置指令（θ_ｅｒｒ−４５°）適用ステップ２０５で磁極位置指令（θ_ｅｒｒ−４５°）を適用し、推力またはトルクパターン発生部ステップ２０６で指令推力またはトルクおよび指令時間を用いて、推力またはトルクパターンを発生し、位置（Ｐ_−４５）測定ステップ２０７で、位置（Ｐ_−４５）を測定し、位置（Ｐ_−４５）の格納ステップ２０８で、位置記憶装置に測定した位置（Ｐ_−４５）を格納する。

次に、磁極位置誤差θ_ｅｒｒ演算ステップ２０９で、位置記憶装置に格納された位置（Ｐ_＋４５）と位置（Ｐ_−４５）を用いて誤差角θ_ｅｒｒを演算し、二乗平均移動量Ｐ演算ステップ２１０で、二乗平均移動量（Ｐ）を求め、推定回数判別ステップ２１１で、推定演算が１回目かどうかをチェックし、１回目の場合に移動量判別ステップ２１２で、位置記憶装置に格納された位置（Ｐ_ｓａｖｅ）が位置設定値（Ｐ_ｓｅｔ）と比較して小さい場合は、指令時間調節ステップ２１３で指令時間補正値Ｔ_ｃｍｐを求め指令時間Ｔ_ｃｏｍに加えて指令時間を調節（Ｔ_ｃｏｍ＝Ｔ_ｃｏｍ＋Ｔ_ｃｍｐ）し、再度、磁極位置指令（θ_ｅｒｒ＋４５°）適用ステップ２０１から繰り返す。ここで、位置記憶装置は図１での第１位置記憶部５１と第２位置記憶部５２等のメモリを指すものであり、位置（Ｐ_ｓａｖｅ）は算出した二乗平均移動量（Ｐ）をメモリに格納したものであり、位置設定値（Ｐ_ｓｅｔ）は予め設定された二乗平均位置基準設定値を表すものである。

なお、移動量判別ステップ２１２で、位置記憶装置に格納された位置（Ｐ_ｓａｖｅ）が位置設定値（Ｐ_ｓｅｔ）と比較して小さくない場合は、指令時間を補正せずに、再度、磁極位置指令（θ_ｅｒｒ＋４５°）適用ステップ２０１から繰り返す。すなわち、推定回数判別ステップ２１１において、推定回数が２回以上であれば終了するためであり、推定１回目は誤差角θ_ｅｒｒの推定精度が良くないため、誤差角θ_ｅｒｒと移動量Ｐを調整した後にもう一度推定を繰り返すことで精度を向上させるためである。

図７は、本発明の実施例２における指令時間の調節を示す図である。図において、推定回数１回目の後で磁極位置に補正を加え、指令時間補正値を指令時間に加えて、推力またはトルクパターンを調節して、ＡＣ同期モータに印加することにより、案内機構の摩擦等の負荷状態に関係なくＡＣ同期モータの位置（Ｐ_＋４５）と（Ｐ_−４５）を位置設定値（Ｐ_ｓｅｔ）に合わせることが出来ることを示している。すなわち、位置（Ｐ_＋４５）または（Ｐ_−４５）が位置設定値（Ｐ_ｓｅｔ）よりも小さい時、指令時間を長くすればよく、指令時間Ｔ_ｃｏｍから式（５）を用いることにより、前記指令時間補正値Ｔ_ｃｍｐを求め、前記指令時間Ｔ_ｃｏｍを修正する。

このように推力またはトルク指令を発生する時間を修正することにより、位置（Ｐ_＋４５）または（Ｐ_−４５）と位置設定値（Ｐ_ｓｅｔ）を一致させることができ、推定精度の確保をしながら短時間で磁極位置を推定することができる。

なお、本発明は、トルクによる位置のオープンループ制御であるため、推力またはトルクパターンで元の位置に戻らない場合がある。この場合、図１の推力またはトルクパターン補正部９において、図２の位置（Ｐ_＋４５）格納ステップ１０４と位置（Ｐ_−４５）格納ステップ１０８の後、または、図３の位置（Ｐ_＋４５）格納ステップ２０４と位置（Ｐ_−４５）格納ステップ２０８の後、式（６）を用いて推力またはトルク振幅補正値τ_ｃｍｐを求め、指令推力またはトルクτ_ｃｏｍを修正することにより、現在位置を初期磁極推定開始位置に戻すことができる。ここで、（Ｐ）は図２の二乗平均移動量Ｐ演算ステップ１１０、または、図３の二乗平均移動量Ｐ演算ステップ２１０で算出する二乗平均移動量であり、（Ｐ_ｍａｘ）はその二乗平均移動量の最大値、αは任意の設定値である。

なお、実施例１において推力またはトルクパターンの振幅値を算出し、あるいは、実施例２において推力またはトルクパターンの指令時間の補正値を算出し、それぞれにおいて個別に推力またはトルクパターンを補正することを記述したが、実施例１における振幅値の補正量が大きい場合にその大きさを制限し、次に実施例２のように指令時間の補正値を算出し、推力またはトルクパターンを最終的に補正するようにしてもよい。

本発明は、リニアモータと回転機を含む永久磁石型ＡＣ同期モータにおいて、磁極検出器（ポールセンサ）を用いずにＡＣ同期モータの初期磁極位置推定を行うＡＣ同期モータの初期磁極位置推定装置およびその方法に関するものであり、初期磁極位置推定中に負荷の変動を検出し、この検出値に基づいて推力またはトルクパターンの振幅値または指令時間を修正するため、リニアモータまたは回転機等の磁極検出器（ポールセンサ）をもたない永久磁石型ＡＣ同期モータで駆動する機構系を有する、例えば、工作機械、実装機、半導体または液晶製造装置、搬送機等の様々な分野に利用することができ、また、リニアガイド、エア軸受等の様々な案内機構にも利用することができる。

Claims (13)

1. 推力またはトルクパターンを発生する推力またはトルクパターン発生部と磁極位置指令を発生する磁極位置指令発生部とＡＣ同期モータの位置を検出する位置検出部とを有する磁極検出器を用いないＡＣ同期モータの初期磁極推定装置において、
   前記磁極位置指令を補正する磁極位置補正部と、
   前記推力またはトルクパターンを補正する推力またはトルクパターン補正部とを備え、
   前記磁極位置指令と前記推力またはトルクパターンの補正を繰り返して初期磁極位置を推定することを特徴とするＡＣ同期モータの初期磁極推定装置。
2. 前記磁極位置補正部が、誤差角演算部において算出する誤差角に基づいて前記磁極位置指令を補正することを特徴とする請求項１記載のＡＣ同期モータの初期磁極推定装置。
3. 前記誤差角演算部が、磁極位置±４５度の２通りの前記磁極位置指令でＡＣ同期モータを運転させた場合のそれぞれ格納した２通りの検出位置に基づいて、前記誤差角を算出することを特徴とする請求項２記載のＡＣ同期モータの初期磁極推定装置。
4. 前記推力またはトルクパターン補正部が、二乗平均移動量演算部において算出する二乗平均移動量に基づいて前記推力またはトルクパターンを補正することを特徴とする請求項１記載のＡＣ同期モータの初期磁極推定装置。
5. 前記二乗平均移動量演算部が、磁極位置±４５度の２通りの前記磁極位置指令でＡＣ同期モータを運転させた場合のそれぞれ格納した２通りの検出位置に基づいて、前記二乗平均移動量を算出することを特徴とする請求項４記載のＡＣ同期モータの初期磁極推定装置。
6. 前記二乗平均移動量が、予め設定された二乗平均位置基準設定値よりも小さい場合のみ、前記推力またはトルクパターンの振幅値、または、指令時間の補正値を算出し、
   前記推力またはトルクパターンを補正することを特徴とする請求項４記載のＡＣ同期モータの初期磁極推定装置。
7. 前記推力またはトルクパターン補正部における前記推力またはトルクパターンの補正は、
   前記推力またはトルクパターンの振幅値の補正であることを特徴とする請求項１記載のＡＣ同期モータの初期磁極推定装置。
8. 前記推力またはトルクパターン補正部における前記推力またはトルクパターンの補正は、
   前記推力またはトルクパターンの指令時間の補正であることを特徴とする請求項１記載のＡＣ同期モータの初期磁極推定装置。
9. 前記推力またはトルクパターン補正部が、前記二乗平均移動量の最大値と前記位置検出部における検出位置に基づいて、現在位置を初期磁極推定開始位置に戻すことを特徴とする請求項１または４記載のＡＣ同期モータの初期磁極推定装置。
10. 推力またはトルクパターンを発生する推力またはトルクパターン発生部と磁極位置指令を発生する磁極位置指令発生部とＡＣ同期モータの位置を検出する位置検出部とを有する磁極検出器を用いないＡＣ同期モータの初期磁極推定装置において、
    前記磁極位置指令と、前記推力またはトルクパターンを補正して初期磁極位置を推定することを特徴とするＡＣ同期モータの初期磁極推定装置の初期磁極推定方法。
11. 前記初期磁極推定方法において、
    磁極位置＋４５度の前記磁極位置指令での検出位置を格納し、
    磁極位置−４５度の前記磁極位置指令での検出位置を格納し、
    格納した２つの前記検出位置に基づいて誤差角と二乗平均移動量を算出し、
    前記誤差角に基づいて前記磁極位置指令を補正し、
    前記二乗平均移動量に基づいて前記推力またはトルクパターンを補正することを特徴とする請求項１０記載のＡＣ同期モータの初期磁極推定装置の初期磁極推定方法。
12. 前記ＡＣ同期モータが、回転モータまたはリニアモータであることを特徴とする請求項１記載のＡＣ同期モータの初期磁極推定装置。
13. 前記推力またはトルクパターン発生部が発生する推力またはトルクパターンは、任意の推力またはトルクパターン波形であることを特徴とする請求項１記載のＡＣ同期モータの初期磁極推定装置。