JP2001078487A - 同期電動機のロータ磁極位置検出方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ロータの移動が少なくて、簡単にかつ安全に
ロータ磁極位置を検出できる同期電動機のロータ磁極位
置検出方法を得る。 【解決手段】 最初は１８０度の励磁位相に直流電流を
流しロータが回転すると止める（Ｓ１〜Ｓ１２）。正回
転ならロータ磁極位置は１８０度〜３６０度の領域にあ
り、その始点１８０度を推定磁極位置θとする。負の回
転であれは゛磁極位置は０度〜１８０度の領域にあり、
その始点０度を推定磁極位置θとする（Ｓ１３，Ｓ１
４）。逆電流を流しロータを元の位置に戻す（Ｓ１５〜
Ｓ１７）。検出領域の幅の１／２の位相量β（今回は９
０度となる）を推定磁極位置に加算し、励磁位相とす
る。以下、同様の処理を行い、磁極位置の存在すると推
定される領域を順次狭める。繰り返し行い、磁極位置が
存在する領域幅を９０、４５、２５．５・・と小さなも
のとする。ロータを格別移動させずに磁極位置を検出で
きる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＮＣ装置で制御さ
れる工作機械、産業機械、ロボット等の各種機械、装置
の駆動源として使用される同期電動機のロータ磁極位置
検出方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】同期電動機においては、ロータ磁極位置
に対して、ある角度（電気角９０度）を持ったステータ
励磁位相に電流を流すことによってトルクを発生させる
ことができるものである。このロータ磁極位置に対して
９０度の角度を持つようにステータ励磁位相を励磁する
には、ロータ磁極位置とステータ励磁位相との位置関係
を知る必要がある。通常この磁極位置検出は電動機のロ
ータに取り付けられたエンコーダやレゾルバなどのセン
サにより検出している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】この磁極位置検出に
は、ロータの絶対位置が必要なため、高価なエンコーダ
やレゾルバなどが必要になる。また、センサを電動機に
取り付ける際、センサと電動機の磁極位置との位置合わ
せが必要となるが、この位置合わせが難しく、結果的に
電動機の生産効率を悪化させ、コストがかかるという問
題がある。

【０００４】この問題を解決する方法として、従来ステ
ータ励磁位相の０度に直流電流を流して、ロータが停止
したところをロータの磁極位置とする検出方法が採用さ
れていた。しかし、この方法は検出時にロータが任意の
方向に電気角で最大１８０度動いてしまうため、電動機
が機械に取り付けられている状態で行うことは非常に危
険であった。

【０００５】そこで、本発明は簡単にかつ安全にロータ
磁極位置を検出できる同期電動機のロータ磁極位置検出
方法を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、磁極を配した
ロータと、励磁巻線を施したステータと、ロータ位置を
検出するセンサからなる同期電動機におけるロータ磁極
位置の検出方法であって、（１）ステータの所定励磁位
相に電流を印加する工程、（２）前記電流の印加による
ロータの移動方向を得る工程、（３）得られた移動方向
に基づいてロータの磁極位置を推定する工程、（４）前
記ロータの推定磁極位置に基づいて次回に電流を印加す
る所定励磁位相を特定する工程、（５）前記（１）〜
（４）の工程を繰り返す工程によりロータの磁極位置を
検出するものである。更には、前記（５）の繰り返す工
程により最終的に得られたロータ磁極位置から、そのと
きセンサで検出されるロータ位置との差を不揮発性メモ
リに書き込む工程を含むようにする。前記（３）の工程
では、ロータ移動方向に基づいて、電流を印加した励磁
位相で２分割された位相領域によってロータ磁極位置を
推定し、前記（４）の工程では、ロータ磁極位置がある
と推定された位相領域をさらに分割する所定励磁位相を
特定し、前記（１）〜（４）の工程を繰り返すことによ
って、ロータ磁極位置があると推定される位相領域を順
次狭めることによって最終的にロータ磁極位置を検出す
る。又、ロータの移動を少なくするために、前記工程
（２）の後に工程（１）での電流印加の逆極性の電流を
所定励磁位相へ印加してロータの位置を元の位置に戻す
ようにする。さらに、前記ロータ磁極位置の検出中に移
動したロータ移動量を補正量として前記推定ロータ磁極
位置に加算することにより、より正確にロータ磁極位置
を求める。ステータ励磁位相とロータ磁極位置の位相が
近づくにつれて発生トルクが低下するから、前記所定励
磁位相への印加電流値は繰り返し時点で変化させるよう
にする。

【０００７】

【発明の実施の形態】図１は、本発明を適用した一実施
形態のＣＮＣ（数値制御装置）で制御される工作機械等
のサーボモータ制御システムのブロック図である。符号
１はＣＮＣで、プログラム等に基づいて、機械の各軸を
駆動する同期電動機で構成されたサーボモータ５への移
動指令の分配を行い、共有メモリ２に書き込む、サーボ
モータを制御するディジタルサーボ回路３は、プロセッ
サ（ＣＰＵ）、ＲＯＭ、ＲＡＭ、不揮発性メモリ（ＲＡ
Ｍ）で構成され、ソフトウエアによるサーボ制御を行
う。ディジタルサーボ回路３のプロセッサは、共有メモ
リ２書き込まれた移動指令と、後述するモータのロータ
位置を検出するセンサ（エンコーダ）６からフィードバ
ックされるサーボモータの回転位置、速度で位置、速度
のループ制御を行いさらに、フィードバック電流に基づ
いて電流ループ制御を行ってサーボ制御を行い、電力増
幅器４を介して同期電動機で構成されたサーボモータ５
を駆動制御する。

【０００８】図２は、前記ディジタルサーボ回路３が実
施するデジタルサーボソフトエアの所定サンプリング周
期毎実施する機能ブロック図である。共有メモリ２を介
してＣＮＣ１から送られてくる移動指令からセンサとし
てのエンコーダ６からの位置フィードバック移動量を減
じて位置の偏差を求め、該位置偏差に位置ループゲイン
を乗じて速度指令を求める位置の制御器１０の処理を行
い、速度制御器２０では、この位置制御器１０から出力
される速度指令からエンコーダ（センサ）６から速度フ
ィードバック信号を減じて速度偏差を求め、比例・積分
制御等の処理を行いトルク指令を求める。電流制御器３
０では、このトルク指令と電流検出器で検出され、フィ
ードバックされる実電流、さらにセンサのエンコーダ６
で検出されるサーボモータ５のロータ位置に基づいて電
流ループ処理を行いサーボモータのＵ、Ｖ、Ｗ相―の電
圧指令を求めインバータ等で構成される電力増幅器４に
出力する。電力増幅器４では、前記電圧指令に基づいて
サーボモータ５の各相に対する電流を求め各相に流す。

【０００９】図３は、前記電流制御器３０が従来から実
施している処理の機能ブロック図である。速度制御器２
０から出力されるトルク指令（電流指令）Ｉに、エンコ
ーダ６で検出されたロータ位置の位相θｓに９０度を加
算した励磁位相ψ（３７）よりＵ、Ｖ、Ｗ相に対するそ
れぞれ２π／３（電気角）ずれた正弦波を乗じて各相の
電流指令を求め、該電流指令から電流検出器で検出され
た各相の実電流Ｉu、Ｉv、Ｉwを減じて電流偏差を求
め、各相電流制御器３８ｕ、３８ｖ、３８ｗで比例積分
制御等を行って各相指令電圧Ｖu、Ｖv、Ｖwを電力増幅
器４に出力し、電力増幅器４では、インバータ等でＰＷ
Ｍ制御を行って各相電流Ｉu、Ｉv、Ｉwをサーボモータ
５に流し駆動する。

【００１０】また図４は、ｄ−ｑ変換を行って電流制御
を行う従来の電流制御器３０の機能ブロック図である。
この電流制御器３０では、ｄ相の電流指令を「０」と
し、ｑ相の電流指令を速度制御器２０から出力されるト
ルク指令Ｉとする。また、電流検出器で検出される各相
の実電流（いずれか２つの相の実電流でよく、図では
Ｕ、Ｖ相の実電流Ｉu、Ｉv）、エンコーダ６で検出され
るロータ位置の位相θｓに９０度を加算した励磁位相ψ
（３７）に基づいて、３相電流から２相電流に変換する
変換器３４でｄ相、ｑ相の電流Ｉd、Ｉqを求める。前記
各ｄ、ｑ相への指令値からこの変換されたフィードバッ
ク電流Ｉd、Ｉqをそれぞれ減じて電流偏差を求め、ｄ相
電流制御器３１、ｑ相電流制御器３２で比例積分等の処
理を行い、ｄ相指令電圧Ｖd、ｑ相指令電圧Ｖqを求め、
この２相の指令電圧Ｖd、Ｖqより、２相電圧から３相電
圧に変換する変換器３３で、Ｕ、Ｖ、Ｗ相の指令電圧Ｖ
u、Ｖv、Ｖwを求め、電力増幅器４に出力し、電力増幅
器４ではサーボモータ５の各相に流す電流Ｉu、Ｉv、Ｉ
wを求め、この各相電流をサーボモータ５に流し駆動制
御する。

【００１１】以上のように、同期電動機をサーボモータ
として用いるサーボ制御システムにおける電流制御器３
０では、図３、図４に示すようにエンコーダ等のセンサ
６で検出されるロータ位置の位相θｓに９０度を加算し
た励磁位相ψに基づいてサーボモータ各励磁相への電圧
指令Ｖu、Ｖv、Ｖwを求めている。エンコーダ等のセン
サ６でロータ位置の位相θｓを検出するには、ステータ
への励磁電流の励磁位相基準とエンコーダで検出される
ロータ位置が所定位置関係になければならない。

【００１２】電流ベクトルをＩ、磁束ベクトルをΦとす
ると、同期電動機に発生するトルクＴは、 Ｔ＝ａ（Ｉ×Φ）・・・・・（１） である。なお、ａは定数、×は外積を意味する。このト
ルクの大きさは、 ｜Ｉ｜｜Φ｜ｓｉｎα・・・・（２） である。なお、αは電流ベクトルＩと磁束ベクトルΦの
なす角であり、励磁位相とロータ磁極位置との角度であ
る。そこで従来は、ステータ励磁位相０度に直流電流を
流し、ロータを回転させ、ロータの回転が停止した位
置、すなわち上記α＝０またはα＝１８０度の位置を検
出し、励磁位相基準に対するロータ位置を検出してい
た。しかし、この方法では、上述したように、ロータが
最大１８０度回転するという欠点があった。

【００１３】そこで、本発明は、ロータを僅かに移動さ
せるだけで、ステータ励磁位相基準に対するロータ位置
を検出する方法を提供するものである。同期電動機を駆
動したとき、そのトルクＴの大きさは上述したように
「｜Ｉ｜｜Φ｜ｓｉｎα」であり、その回転方向は、電
流ベクトルＩと磁束ベクトルΦのなす角αで決まる。こ
の角αが０〜１８０度の区間では、ｓｉｎα＞０で正方
向にロータは回転する。また、α＝１８０〜３６０度で
は、ｓｉｎα＜０でロータは負方向に回転することにな
る。これを利用して本実施形態では、まず、ステータ励
磁位相１８０度に直流電流を流しロータの回転方向を検
出する。正方向に回転すれば、ロータ磁極位置（磁束Φ
の位置）はステータ励磁位相の１８０〜３６０度の領域
幅内にあり、負方向に回転すれば、ロータ磁極位置は０
〜１８０度の領域幅内にあることになる。次にロータ磁
極位置がある領域（１８０〜３６０度の領域か、０〜１
８０度の領域）の中間の励磁位相に直流電流を同様に流
し、ロータの回転方向を検出し、ロータの磁極位置のあ
る領域を検出する。以下これを繰り返し、このロータ磁
極位置のある領域を順次小さな領域とすることによっ
て、このロータ磁極位置を最終的に検出するものであ
る。

【００１４】例えば、ロータ磁極位置がステータ励磁位
相３５０度にあったと仮定する。まず、１８０度の励磁
位相に電流を流すと、α＝３５０−１８０＝１７０とな
り、ｓｉｎ１７０＞０で、ロータは正方向に回転し、ロ
ータ磁極位置は１８０〜３６０度の領域にあることが判
別される。次にこの領域を２分する２７０度の励磁位相
に直流電流を流す。α＝３５０−２７０＝８０度で、ｓ
ｉｎ８０＞０でロータは正方向に回転する。これによ
り、ロータ磁極位置は２７０〜３６０度の領域にあるこ
とが判別される。そこで、２７０〜３６０度の領域の中
間の３１５度の励磁位相に直流電流を流す。この場合も
α＝３５で、回転方向は正方向となり、３１５度と３６
０度の中間の３３７．５度の励磁位相に直流電流を流
す。この場合もα＝１２．５で、正方向に回転するか
ら、３３７．５度と３６０の中間の３４８．７５度の励
磁位相に電流を流す。この場合も正方向に回転するか
ら、３４８．７５度と３６０度の中間の３５４．３７５
度の励磁位相に電流を流す。このとき、α＝３５０−３
５４．３７４＝−４．３７５度となり、ｓｉｎα＜０
で、ロータは負方向に回転するので、次に励磁する位相
は、３４８．７５度と３５４．３７５度の領域の中間の
３５１．５６２７度の励磁位相に直流電流を流し回転方
向を検出する。以下、このようにロータ磁極位置が存在
すると判断される領域を順次狭めて、ロータの回転がな
くなるまで、もしくは所定回数だけの領域判断を行うこ
とによってロータ磁極位置を求める。

【００１５】図５、図６は、本実施形態のディジタルサ
ーボ回路３のプロセッサが実行する磁極位置検出処理の
フローチャートである。システムに電源が投入され、Ｃ
ＮＣ１の入力手段から磁極位置検出指令が入力される
と、ディジタルサーボ回路３のプロセッサは図５、図６
の処理を開始する。

【００１６】まず、プロセッサは、推定磁極位置θを記
憶するレジスタに初期値「０」をセットし、ロータ移動
量δを記憶するレジスタに初期ロータ移動量として
「０」をセットし、励磁する直流電流Ｉを記憶するレジ
スタに初期励磁電流として設定された値Ｉｒをセットす
る（ステップＳ１〜Ｓ３）。エンコーダ６からの信号に
基づいてサーボモータ（同期電動機）５の位置（ロータ
の位置）を記憶する現在値レジスタの値を「０」にクリ
アし（ステップＳ４）、後述するステップＳ６〜ステッ
プＳ２０の処理の繰り返し数を計数する試行カウンタｎ
を「１」にセットする（ステップＳ５）。

【００１７】そして、試行カウンタｎの値が設定されて
いる繰り返し数Ｎを越えているか判断し（ステップＳ
６）、越えてなければ３６０度を２ⁿで割って、ロータ
磁極位置（磁束位置）が予想される領域の位相幅の１／
２の位相量βを求める。最初は、ロータ磁極位置は電気
角０〜３６０度の全領域にあることが推定され、試行カ
ウンタｎは「１」にセットされているから、推定領域の
位相幅の１／２の位相量β＝１８０度が求められる（ス
テップＳ７）。次に、現時点までに推定されている磁極
位置（推定領域の一端であり、この実施形態では始点で
位相角度が小さい方）θに推定領域の位相幅の１／２の
位相量β及びロータ移動量δを加算してステータ励磁位
相φを求める（ステップＳ８）。最初は、θ＝０、β＝
１８０度、δ＝０であるから、ステータ励磁位相φは
「１８０度」として求まる。

【００１８】ロータが停止しているか否か判別し（エン
コーダ６からフィードバックパルスが帰還されたか否か
により判別する）（ステップＳ９）、ロータが停止して
いれば、ステップＳ８で求めた励磁位相φにレジスタに
記憶する直流の励磁電流Ｉ（最初は設定値Ｉｒ）を流す
と共にタイマをスタートさせる（ステップＳ１０）。

【００１９】図７は、このロータ磁極位置検出処理にお
けるデイジタルサーボ回路におけるｄ−ｑ変換して電流
制御を行う電流制御の機能ブロック図である。この図７
に示すように、トルク指令としてレジスタに記憶する直
流電流Ｉが指令され、励磁位相としてステップＳ８で求
めた励磁位相φが指令されることになる。その他は図４
に示す従来の処理と同一であるので、説明は省略する。

【００２０】そしてロータが動いたか否か判別し（エン
コーダからフィードバックパルスが帰還されたか否かに
より判別する）、ロータが移動したことが判別されると
励磁電流を停止し、かつタイマーを停止させる（ステッ
プＳ１１，Ｓ１２）。そして、ロータの回転方向を判別
しロータ磁極位置の領域を判別する（ステップＳ１
３）。

【００２１】前述したように、同期電動機で電流を流し
たとき発生するトルクの大きさは第２式で表され、その
トルクの向きは、磁束ベクトルと電流ベクトルとのなす
角αが０度〜１８０度の間では正（ｓｉｎα＞０）、１
８０度〜３６０度の間では負（ｓｉｎα＜０）であるか
ら、励磁位相φ＝１８０度に直流電流Ｉを流して、ロー
タが正方向に回転したときは、ロータの磁極位置は１８
０度〜３６０度の領域にある。そこで、この場合には、
推定されていた磁極位置θ（＝０）に磁極があると推定
されていた領域の位相幅の１／２の位相量β（＝１８０
度）を加算し、新たな推定磁極位置θ（＝１８０）を求
める。すなわち、推定磁極位置θとして磁極位置が存在
すると推定される領域の始点の位相が記憶されることに
なる。この場合では、ステータ励磁位相１８０度〜３６
０度の領域にロータ磁極位置があるものと推定されたこ
とから、新たな推定磁極位置θとして１８０度が記憶さ
れる（ステップＳ１４）。

【００２２】又、ステップＳ１３で、負方向に回転した
と判別された場合には、ロータの磁極位置は０度〜１８
０度の領域にあるものであり、このときは、推定磁極位
置θは更新せず、ロータ磁極位置があると推定された領
域の０度〜１８０度の始点「０度」がそのまま記憶され
る。

【００２３】ロータが回転したことから、ロータを元の
位置に戻すため、ステップＳ１０で励磁した励磁位相φ
に今回は極性が逆の直流電流−Ｉを流しタイマにステッ
プＳ１２で測定した経過時間をセットしてスタートさせ
る（ステップＳ１５）。そしてタイマーがタイムアップ
すると（ステップＳ１６）、励磁電流を停止する（ステ
ップＳ１７）。すなわち、同じ大きさで極性が逆の励磁
電流を同一時間流すことにより、ロータが移動した分、
逆方向に移動させロータを元の位置に戻すようにする。

【００２４】しかし、ロータを元の位置に戻したとして
も、正確に元の位置に戻るとはいえないことから、現在
位置レジスタの値を読み出し、その値をロータ移動量δ
としてレジスタに格納する（ステップＳ１８）。試行カ
ウンタｎを「１」インクリメントし（ステップＳ１
９）、次に励磁する直流電流Ｉの大きさを次の第３式の
演算を行い求める（ステップＳ２０）。

【００２５】 Ｉ＝Ｉｒ×（１＋ｎ／Ｎ）・・・・・（３） 本発明においては、直流電流Ｉを流す位相とロータ磁極
位置が一致するように順次近づけるものである。すなわ
ち、磁束ベクトルと電流ベクトルが一致するように両者
を近づけるものである。そのため上述した第１式、第２
式で示されるように、ロータを回転させるトルクは、直
流電流値Ｉが一定であると、だんだん小さくなってゆ
く。そのため、本実施形態では、直流電流を励磁する位
相を変える（ロータ磁極位置に近づける）毎に、励磁直
流電流値Ｉを大きくするようにしたものである。

【００２６】そして、ステップＳ６に戻り、ステップＳ
６からステップＳ２０までの処理を試行カウンタｎが設
定値Ｎを越えるまで、繰り返し実行する。

【００２７】試行カウンタｎが「２」の場合には、β＝
９０度となり、１回前の（ステップＳ）１３，Ｓ１４の
処理で更新された推定磁極位置θと、ステップＳ１８で
求めたロータ移動量δと、この推定領域幅の１／２の位
相量βを加算して今回のステータ励磁位相φが求められ
る。

【００２８】前回の動作でロータが正方向に移動し、ロ
ータ磁極位置が１８０度と３６０度の領域にあると推定
されたときには、上述したように推定磁極位置θは１８
０度が記憶され、これに推定領域幅の１／２の位相量β
＝９０度が加算され２７０度となり、それにロータ移動
量δが加算された「２７０度＋δ」が今回の励磁位相と
なる。

【００２９】又、前回のロータの移動が負方向である場
合には、ロータ磁極位置が０度と１８０度の領域にあ
り、推定磁極位置θは０度が記憶されている。これに推
定領域幅の１／２の位相量β＝９０度が加算され９０度
となり、それにロータ移動量δが加算された「９０度＋
δ」が今回の励磁位相となる。

【００３０】ステータ励磁位相「２７０度＋δ」に直流
電流Ｉを流した、ステップＳ１３でロータが正方向に移
動したときは、ロータの磁極位置は２７０度〜３６０度
の間の領域にあり、推定磁極位置θ＝１８０＋９０＝２
７０度と推定し、負方向に移動したときは、ロータの磁
極位置は１８０度〜２７０度の間の領域にあり推定磁極
位置θ＝１８０度と推定する。

【００３１】又、１回目の１８０度の励磁位相に直流電
流を流し他ときロータが負方向に回転し、次に、ステー
タ励磁位相「９０度＋δ」に直流電流Ｉを流し、ステッ
プＳ１３でロータが正方向に移動したときは、ロータの
磁極位置は９０度〜１８０度の間の領域にあり推定磁極
位置θ＝０＋９０＝９０度と推定し、負方向に移動した
ときは、ロータの磁極位置は０度〜９０度の間の領域に
あり推定磁極位置θ＝０度と推定する。

【００３２】以上のようにして、ロータに直流電流を流
してロータ磁極位置がある領域を推定し、かつその領域
幅を順次小さくし（この実施形態では、この領域幅を１
／２に減少させる）、推定磁極位置θ求める。

【００３３】この実施形態において、ｎ＝１で、ロータ
磁極位置がある領域幅βを３６０度の半分の１８０度に
小さくすることができ、ｎ＝２でβ＝９０、ｎ＝３でβ
＝４５、ｎ＝４でβ＝２２．５・・・ｎ＝１０でβ＝
０．３５１６、ｎ＝１１でβ＝０．１７５８とすること
ができる。そして、その領域の始点が推定磁極位置θと
して求められる。そこで、必要とする精度が得られる程
度の設定値Ｎを設定しておき、必要とする精度の推定磁
極位置θを求める。

【００３４】かくして、ステップＳ６で試行カウンタｎ
の値が設定値Ｎを越えた場合には、ステップＳ２１に進
み、推定磁極位置θにロータの移動量δを加算して最終
的な推定磁極位置θを求める。そして、現在位置レジス
タをクリアし、ロータを一回転位置信号が検出されるま
で負方向に回転させる（ステップＳ２２、Ｓ２３）。一
回転位置信号が検出されるとロータの回転を停止させ、
現在位置レジスタから移動量εを読みとる（ステップＳ
２４）。

【００３５】図９（ａ）、（ｂ）は、このステップＳ２
２〜ステップＳ２４の処理の説明図である。ステップＳ
２１までの処理でステータの励磁位相におけるロータの
磁極位置（磁束位置）θが求められている。すなわちス
テータの励磁基準（電気角「０」）から見てθの位相位
置にロータ磁極位置があるとして求められている。この
とき、図９（ａ）に示すように、エンコーダ６の原点、
すなわち、エンコーダ６のステータ側に取り付けられロ
ータ位置を検出する位置と、ロータ側に取り付けられた
エンコーダの回転盤上の一回転信号位置とが正方向にε
だけずれているものとする。

【００３６】そこで、一回転位置信号が検出されるまで
ロータを負方向に回転させると、現在値レジスタの値が
移動量εに達したとき、図９（ｂ）に示すように、一回
転位置信号が検出される。このとき、ロータ磁極位置と
ステータの励磁基準との誤差は（θ−ε）である。すな
わちエンコーダでロータ位置「０」を検出した際には、
磁極位置は励磁基準に対して位相（θ−ε）の位置にあ
ることを意味する。なお、エンコーダ６が符号を含めて
移動量を検出するものであれば、この移動量と推定磁極
位置θを加算して上記誤差を求めればよい。

【００３７】そこで、上記誤差（θ−ε）を計算し補正
量θamrとして不揮発性メモリに書き込み（ステップＳ
２５，Ｓ２６）、この磁極位置検出処理は終了する。

【００３８】そして、通常のサーボモータの制御の場合
には、この不揮発性メモリに記憶された補正量θamrを
エンコーダ６で検出される位置θｓに加算した値が励磁
位置として検出されることになる。

【００３９】図９（ｃ）は、通常のモータ駆動において
励磁位相を求める処理の説明図である。エンコーダ６で
θｓを検出した場合には、この検出値θｓにメモリに記
憶する上記補正量θamrを加算することによって、ステ
ータ励磁基準に対するロータ磁極位置（θｓ＋θamr）
が求まり、これに「９０度」を加えた（θｓ＋θamr＋
９０）が励磁位相ψとして求められることになる。

【００４０】図８は、本発明によって求められた補正量
θamrを用いて、ｄ−ｑ変換を行って電流制御する場合
の機能ブロック図である。この図８と図４に示す従来例
との相違は、励磁位相ψが（θｓ＋θamr＋９０）とな
っている点のみである。他は図４の処理と同一であるの
でその説明は省略する。

【００４１】なお、上述した実施形態ではロータの位置
を検出するセンサとしてインクリメンタル型のエンコー
ダ６を用いたが、絶対値検出器を用いれば、ステップＳ
２１で磁極位置θを求めたとき絶対位置検出器で位置ε
が検出されることになるから、この検出位置εをステッ
プＳ２１で求めた磁極位置θから減じた値（θ−ε）を
補正量θamrとして記憶すればよい。

【００４２】又、本発明は、ロータをできるだけ移動さ
せずロータの磁極位置を検出するものであり、そのため
に上述した実施形態ではロータを僅か移動させるもので
ある。しかし、同期電動機にトルクセンサを取り付けて
おき、所定励磁位相に直流電流を流したとき発生するト
ルク方向を検出し（この場合ロータは回転する必要はな
い）、このトルク方向によって、ロータ磁極位置を検出
するようにしてもよい。

【００４３】又、上記実施形態では、ステップＳ６から
ステップＳ２０の処理を試行カウンタｎが設定数Ｎを越
えるまで実行するようにしたが、この繰り返し数Ｎを設
定するのではなく、求めれたステータ励磁位相に直流電
流を流してもロータが回転しなくなるまで実行するよう
にしてもよい。すなわち、ステップＳ１１でロータが回
転しない場合（もしくはトルクが発生しない場合）に
は、そのときのステップＳ８で求めた励磁位相φが推定
磁極位置θとなる。

【００４４】さらに、上記実施形態では、補正量として
求めたθamrを不揮発性メモリに記憶するようにした
が、必ずしも不揮発性メモリに記憶する必要はない。不
揮発性メモリに記憶しない場合は、この同期電動機を使
用とするシステムに電源を投入した際に図５、図６に示
す処理を実行し、ステップＳ２６で求められた補正量θ
amrを不揮発性メモリの変わりにＲＡＭに記憶するよう
にすればよい。

【００４５】

【発明の効果】本発明は、ロータを大きく回転させるこ
となく、ロータ磁極位置を検出することができるから、
同期電動機が機械に取り付けられている状態でもロータ
磁極位置の検出ができるので、安全にかつ簡単にロータ
磁極位置検出ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用したサーボモータ制御システムの
ブロック図である。

【図２】図１に示すシステムにおけるディジタルサーボ
回路が実行するサーボ制御の機能ブロック図である。

【図３】従来の電流制御器の機能ブロック図である。

【図４】従来のｄ−ｑ変換を行う電流制御器の機能ブロ
ック図である。

【図５】本発明の一実施形態におけるディジタルサーボ
回路のプロセッサが実行する磁極位置検出処理のフロー
チャートである。

【図６】図５に示すフローチャートの続きである。

【図７】同実施形態における磁極位置検出処理中の電流
制御器の機能ブロック図である。

【図８】同実施形態によって求められた補正量に基づい
て励磁位相を求め電流制御するｄ−ｑ変換を行う電流制
御器の機能ブロック図である。

【図９】補正量θamrの求め方及び補正量として使用す
る際の説明図である。

【符号の説明】

５ 同期電動機のサーボモータ ６ エンコーダ（センサ） θｓ センサで検出されたロータ位置 ψ 励磁位相 φ 直流電流の励磁位相 θ 推定磁極位置 ε ロータ磁極位置検出時の検出ロータ位置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5H560 AA07 BB04 DA07 DC12 EB01 GG04 TT01 TT11 TT12 TT13 TT15 XA02 XA04 XA12 XB05

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 磁極を配したロータと、励磁巻線を施し
   たステータと、ロータ位置を検出するセンサからなる同
   期電動機において、（１）ステータの所定励磁位相に電
   流を印加する工程、（２）前記電流の印加によるロータ
   の移動方向を得る工程、（３）得られた移動方向に基づ
   いてロータの磁極位置を推定する工程、（４）前記ロー
   タの推定磁極位置に基づいて次回に電流を印加する所定
   励磁位相を特定する工程、（５）前記（１）〜（４）の
   工程を繰り返す工程によりロータの磁極位置を検出する
   同期電動機のロータ磁極位置検出方法。
2. 【請求項２】 前記（５）の繰り返す工程により最終的
   に得られたロータ磁極位置から、そのときセンサで検出
   されるロータ位置との差を不揮発性メモリに書き込む工
   程を含む請求項１記載のロータ磁極位置検出方法。
3. 【請求項３】 前記（３）の工程では、ロータ移動方向
   に基づいて、電流を印加した励磁位相で２分割された位
   相領域によってロータ磁極位置を推定し、前記（４）の
   工程では、ロータ磁極位置があると推定された位相領域
   をさらに分割する所定励磁位相を特定し、前記（１）〜
   （４）の工程を繰り返すことによって、ロータ磁極位置
   があると推定される位相領域を順次狭めることによって
   最終的にロータ磁極位置を検出する請求項１又は請求項
   ２記載の同期電動機のロータ磁極位置検出方法。
4. 【請求項４】 前記工程（２）の後に、工程（１）での
   電流印加の逆極性の電流を所定励磁位相へ印加する請求
   項１乃至３の内１項記載の同期電動機のロータ磁極位置
   検出方法。
5. 【請求項５】 前記ロータ磁極位置の検出中に移動した
   ロータ移動量を補正量として前記推定ロータ磁極位置に
   加算する請求項１乃至４の内１項記載の同期電動機のロ
   ータ磁極位置検出方法。
6. 【請求項６】 前記所定励磁位相への印加電流値は繰り
   返し時点で変化させる請求項１乃至５の内１項記載の記
   載の同期電動機のロータ磁極位置検出方法。