特許ウォッチ

公開番号2025129952
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-09-05
出願番号2024026949
出願日2024-02-26
発明の名称モータ制御装置
出願人オークマ株式会社
代理人弁理士法人YKI国際特許事務所
主分類H02P 6/08 20160101AFI20250829BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】高速回転中においても回転位置検出精度を高めることができるモータ制御装置を提供する。
【解決手段】モータ制御装置は、2相正弦波信号を出力する位置検出器1と、コントローラと、を備え、前記コントローラは、前記2相正弦波信号の周期の1倍および1/2倍のいずれとも異なるサンプリング周期で、前記2相正弦波信号に基づいて算出した回転位置検出値θに基づいて速度検出値Vを算出し、前記速度検出値Vに含まれる誤差を算出し、特定周波数f_Dの成分|Df|を前記誤差から抽出し、前記特定周波数fDの成分|Df|が規定の目標値以下となるように、前記2相正弦波信号の直流オフセットと振幅差と位相差の少なくとも一つについて補正値を算出し、算出された前記補正値に応じて前記2相正弦波信号を補正する、ように構成されていることを特徴とする。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
モータ制御装置であって、
モータによって回転する回転軸に取り付けられ、２相正弦波信号を出力する回転位置検出器と、
前記２相正弦波信号に基づいて前記回転軸の速度を算出するとともに、算出された速度と速度指令とに基づいて前記モータの駆動を制御するコントローラと、
を備え、前記コントローラは、
前記２相正弦波信号の周期の１倍および１／２倍のいずれとも異なるサンプリング周期で、前記２相正弦波信号に基づいて算出した回転位置検出値に基づいて速度検出値を算出し、
前記速度検出値に含まれる誤差を算出し、
前記２相正弦波信号の周波数と前記回転位置検出値のサンプリング周波数と相関する特定周波数の成分を前記誤差から抽出し、
特定周波数の成分が規定の目標値以下となるように、前記２相正弦波信号の直流オフセットと振幅差と位相差の少なくとも一つについて補正値を算出し、
算出された前記補正値に応じて前記２相正弦波信号を補正する、
ように構成されているモータ制御装置。
続きを表示（約 1,200 文字）【請求項２】
請求項1に記載のモータ制御装置であって、
前記コントローラは、前記補正値を算出するために、前記回転位置検出値のサンプリング周波数と、前記２相正弦波信号の周期と、前記特定周波数と、に基づいて前記速度指令を算出し、設定する、ように構成されているモータ制御装置。
【請求項３】
請求項２に記載のモータ制御装置であって、
前記コントローラは、前記速度指令をＶ
ｃ
、前記回転位置検出値のサンプリング周波数をｆ
Ｓ
、前記回転軸１回転当たりの前記２相正弦波信号の周期数をＴ、前記特定周波数をｆ
Ｄ
、任意の整数をｎとした場合、前記直流オフセットを補正する場合は、Ｖ
Ｃ
＝１／Ｔ（ｆ
Ｓ
／ｎ－ｆ
Ｄ
）の式に基づいて前記速度指令を算出し、前記振幅差または前記位相差を補正する場合には、Ｖ
Ｃ
＝１／２Ｔ（ｆ
Ｓ
／ｎ－ｆ
Ｄ
）の式に基づいて前記速度指令を算出する、
ように構成されているモータ制御装置。
【請求項４】
請求項１に記載のモータ制御装置であって、
前記コントローラは、前記補正値を算出するために、前記回転位置検出値のサンプリング周波数と、前記２相正弦波信号の周期と、前記速度指令と、に基づいて、前記特定周波数を決定する、ように構成されているモータ制御装置。
【請求項５】
請求項４に記載のモータ制御装置であって、
前記コントローラは、前記特定周波数をｆ
Ｄ
、前記回転位置検出値のサンプリング周波数をｆ
Ｓ
、前記回転軸１回転当たりの前記２相正弦波信号の周期数をＴ、前記速度指令をＶ
Ｃ
、任意の整数をｎとした場合、前記直流オフセットを補正する場合は、ｆ
Ｄ
＝ｆ
Ｓ
／ｎ－Ｖ
Ｃ
・Ｔの式に基づいて前記特定周波数を算出し、前記振幅差または前記位相差を補正する場合には、ｆ
Ｄ
＝ｆ
Ｓ
／ｎ－２Ｖ
Ｃ
・Ｔの式に基づいて前記特定周波数を算出する、ように構成されているモータ制御装置。
【請求項６】
請求項１から４のいずれか１項に記載のモータ制御装置であって、
前記コントローラは、
誤差補正モードが指定された場合に、前記補正値を算出し、
前記誤差補正モードが指定されていない場合、メモリに記憶された前記補正値に基づいて前記２相正弦波信号を補正する、
ように構成されているモータ制御装置。
【請求項７】
請求項１から４のいずれか１項に記載のモータ制御装置であって、
前記コントローラは、前記補正値を算出する期間、前記モータを定速回転させる、ように構成されているモータ制御装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本明細書は、回転軸の回転速度に応じた２相正弦波信号を出力する回転位置検出器の誤差を補正する機能を有したモータ制御装置を開示する。
続きを表示（約 1,900 文字）【背景技術】
【０００２】
工作機械の主軸などの回転軸について位置制御または速度制御を行う場合、回転軸の外周に所定の凹凸を設けた歯車を取り付け、その凹凸を磁気センサによる検出器によって互いの位相がπ／２異なる２相正弦波信号として検出し、この２相正弦波信号を処理することによって回転軸の回転角度、または回転速度を検出する方式が知られている。
【０００３】
図３は、２相正弦波信号を出力する回転位置検出器を用いて、回転軸の速度制御を行うモータ制御装置の一般的なブロック図である。回転軸には、位置検出器１が取り付けられ、また、回転軸はモータ２によって駆動される。なお、本図において回転軸はモータ２に直結して駆動される例を示しているが、減速機構を介して駆動される場合もある。
【０００４】
位置検出器１は、回転軸が１回転すると次の式１および式２で表される２相正弦波信号ｘ、ｙをＴ周期分、出力する。以下では、信号ｘを「Ａ相信号」、信号ｙを「Ｂ相信号」と称する場合もある。
JPEG
2025129952000002.jpg
25
170
【０００５】
ここで、ωは、位相角（すなわち回転軸の回転角度）である。また、Θは、正弦波信号の周期であり、回転軸１回転の１／Ｔに相当する。Ｅ
Ａ
，Ｅ
Ｂ
は、２相正弦波信号のそれぞれの振幅であり、理想的にはＥ
Ａ
＝Ｅ
Ｂ
である。Φは２相正弦波信号の位相差であり、理想的にはゼロであり、ゼロの場合にｘとｙは、互いにπ／２の位相が異なる直交信号となる。Ｅ
ＤＣ１
，Ｅ
ＤＣ２
は２相正弦波信号の直流オフセットであり、理想的にはゼロである。
【０００６】
ＡＤ変換器３は、上記２相正弦波信号ｘ，ｙをデジタル変換してＸ，Ｙとする。次に内挿演算部４は２相信号のデジタル値Ｘ，Ｙから式３に基づいて正弦波１周期内の位置検出値θを演算する。
JPEG
2025129952000003.jpg
16
170
【０００７】
上記θは、回転軸１回転をＴ周期で分割した位置であるので、１回転全周の角度を検出するために、パルス化回路５は、２相正弦波信号ｘ，ｙをパルス化し、この２相パルスをカウンタ６がカウントする。すなわち、正弦波信号１周期に対してカウンタ６は、４カウントアップする。なお、図示しないが一般的に位置検出器１は、１回転に１回のマーカ信号を出力しており、カウンタ６は、このマーカ信号でカウントクリアされる。この結果、カウンタ６の出力は、回転軸１回転を０～４Ｔまでカウントした上位位置データとなり、下位２ビットを切り捨てた値と、正弦波１周期内の位置検出値θを加算器７において合成することにより、回転軸全周の位置検出値となる。
【０００８】
これまで述べてきた位置検出値の演算処理は、いずれも検出周期ｔ
Ｓ
毎に実行される離散処理である。検出周期の逆数は、サンプリング周波数ｆ
Ｓ
であり、求められる制御応答に対して十分に高い必要がある。例えば数１００Ｈｚの制御応答が求められる場合には、サンプリング周波数は数ｋＨｚ～数１０ｋＨｚに設定されることが一般的である。このようにして得られた位置検出値から、微分器８において検出周期あたりの変化量を算出することにより、速度検出値Ｖが得られる。
【０００９】
速度指令発生部９の出力した速度指令Ｖ
Ｃ
から減算器１０において速度検出値Ｖを減算し、速度誤差Ｖ
ＤＩＦ
が得られる。この速度誤差Ｖ
ＤＩＦ
は速度制御部１１に入力され、増幅されてモータ２を駆動する電流指令となり、インバータ１２の入力となる。これら減算器１０、速度制御部１１、インバータ１２の働きによってモータ２は速度指令Ｖ
Ｃ
に一致した速度で回転するようフィードバック制御される。
【００１０】
前述したように、一般的に２相正弦波信号には直流オフセットＥ
ＤＣ１
，Ｅ
ＤＣ２
と、振幅差（すなわちＥ
Ａ
とＥ
Ｂ
との差）と、位相差Φと、が含まれる。これらの誤差成分によって、位置検出値には、正しい位置に対する検出誤差Δθが生じる。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許