[發明專利]電動機磁極位置校正方法

有效

• 申請號: 201110391569.1
• 申請日: 2011-11-25
• 公開（公告）號: CN102545738A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發明（設計）人: 川井庸市
• 申請（專利權）人: 大隈株式會社
• 主分類號: H02P6/08
• 分類號: H02P6/08;H02P6/16
• 代理公司: 北京金信立方知識產權代理有限公司 11225
• 代理人: 黃威;張彬

優先權信息

本申請要求專利申請號為2010-261890、于2010年11月25日申請的日本專利申請的優先權，該申請作為參考整體結合于此。

技術領域

本發明涉及直線型直接驅動電動機或旋轉型直接驅動電動機，其能被用于機床的工作臺。本發明涉及一種當在電動機和位置檢測器之間出現安裝誤差時能夠防止輸出轉矩減少的技術。

背景技術

當電動機用于直接驅動工作臺而不需要使用任何滾珠螺桿或任何減速裝置時，直接驅動電動機用于實現機床的工作臺的高速和高精度的定位。

當電動機是直接驅動類型時，因為沒有減速機構，電動機的定位精度直接影響工作臺的定位精度。因此，直接驅動電動機被要求在定位方面足夠的精確。一般來說，當電動機運行時，直接驅動電動機需要高分辨率的位置檢測器來檢測其工作臺(為該直接驅動電動機的活動元件)的位置。

一般來說，線性直接驅動電動機包括活動元件(即，活動體)和固定在床身上的定子。另一方面，旋轉直接驅動電動機包括轉子(即，活動體)和定子。本發明不僅應用于線性驅動電動機，也應用于旋轉驅動電動機。在下面的描述中，術語“活動元件”包括各種類型的活動體，包括上述的旋轉直接驅動電動機的轉子。

圖8是示出了用于上述直接驅動電動機的控制系統的電路結構的框圖。用于直接驅動電動機11的控制系統包括位置檢測器12、兩個比例放大器21和22、配電器23、積分放大器24、電流控制單元25、微分器26、三相脈寬調制逆變器28以及電流檢測器29。

在圖8所示的控制系統中，如果輸入位置指令θ*，比例放大器21放大在輸入的位置指令θ*的指令值與由位置檢測器12(即，在直接驅動電動機中的活動元件的位置)獲得的檢測值之間的差值。比例放大器21輸出放大的差值作為活動元件的速度指令V*。

然后，比例放大器22和積分放大器24共同地對速度指令V*和活動元件的速度之間的差值執行PI操作從而產生轉矩指令T*。

微分器26通過對由位置檢測器12取得的檢測值進行微分能夠獲得活動元件的速度。配電器23接收轉矩指令T*并且產生三相電流指令Iu*、Iv*以及Iw*中的兩個電流指令(即，電流指令Iu*和Iv*)。配電器23將產生的電流指令Iu*和Iv*輸出到電流控制單元25。在這種情況下，在產生電流指令時，配電器23要考慮到由位置檢測器12供應的檢測值。

基于從配電器23接收的電流指令Iu*和Iv*以及基于電流指令Iw*，電流控制單元25產生三相電壓指令eu*、ev*以及ew*，電流指令Iw*能夠從公式表示的關系iu*+iv*+iw*＝0中得到。電流控制單元25將產生的三相電壓指令eu*、ev*和ew*輸出到三相脈寬調制逆變器28。

基于三相電壓指令eu*、ev*以及ew*，三相脈寬調制逆變器28將從DC電源27供應的直流(DC)電壓轉換成三相交流(AC)電壓分量。當三相交流電壓分量自三相寬脈調制逆變器28被應用時能夠驅動直接驅動電動機11。

實際上應用于直接驅動電動機11的電壓分量是三相電壓指令eu*、ev*和電流控制單元25能夠參照相對于電流檢測值iu、iv的差值以及由電流檢測器29檢測的iw而獲得的ew*。

圖9示出了當電流相位處于直接驅動電動機的活動元件被固定的狀態時可獲得的推力/轉矩特性。從圖9可以理解的是，如果電流保持相同，當電流相位被控制為90°時，所述直接驅動電動機11的推力/轉矩能夠最大化。

為了有效地產生所述直接驅動電動機的推力/轉矩，需要將供應給直接驅動電動機11的定子線圈的電流的相位控制為相對于活動元件的磁極位置具有預定的相位差。

因此，在活動元件的實際位置和由位置檢測器12檢測的位置檢測值之間的相對關系需要與預先在控制電路中已經設定的預定的位置關系相同。

然而，通常在直接驅動電動機11和位置檢測器12之間會出現安裝誤差，這是由于各自的安裝孔和內螺紋孔的設定間隙，或者因為機械加工中的機械誤差的結果，比如在安裝孔和內螺紋孔之間的位置偏差。如果安裝誤差出現，電流相位θ1等于90°加上誤差分量(電角度)的和。因此，輸出轉矩減少。

進一步地，直接驅動電動機11使用能夠提高電動機的定位精度的多級結構。使用多級結構的有利之處在于，能夠增加相對于電動機移動距離的電動機控制角度。然而，多級結構的不利之處在于，當安裝誤差出現時轉矩減少很多。更特別的是，現在可以假定旋轉型電動機裝配有n個極對并且具有關系θ″＝nθ′，其中，θ′表示機械角度并且θ″表示電角度。