[发明专利]电动机磁极位置校正方法

说明书

优先权信息

本申请要求专利申请号为2010-261890、于2010年11月25日申请的日本专利申请的优先权，该申请作为参考整体结合于此。

技术领域

本发明涉及直线型直接驱动电动机或旋转型直接驱动电动机，其能被用于机床的工作台。本发明涉及一种当在电动机和位置检测器之间出现安装误差时能够防止输出转矩减少的技术。

背景技术

当电动机用于直接驱动工作台而不需要使用任何滚珠螺杆或任何减速装置时，直接驱动电动机用于实现机床的工作台的高速和高精度的定位。

当电动机是直接驱动类型时，因为没有减速机构，电动机的定位精度直接影响工作台的定位精度。因此，直接驱动电动机被要求在定位方面足够的精确。一般来说，当电动机运行时，直接驱动电动机需要高分辨率的位置检测器来检测其工作台(为该直接驱动电动机的活动元件)的位置。

一般来说，线性直接驱动电动机包括活动元件(即，活动体)和固定在床身上的定子。另一方面，旋转直接驱动电动机包括转子(即，活动体)和定子。本发明不仅应用于线性驱动电动机，也应用于旋转驱动电动机。在下面的描述中，术语“活动元件”包括各种类型的活动体，包括上述的旋转直接驱动电动机的转子。

图8是示出了用于上述直接驱动电动机的控制系统的电路结构的框图。用于直接驱动电动机11的控制系统包括位置检测器12、两个比例放大器21和22、配电器23、积分放大器24、电流控制单元25、微分器26、三相脉宽调制逆变器28以及电流检测器29。

在图8所示的控制系统中，如果输入位置指令θ*，比例放大器21放大在输入的位置指令θ*的指令值与由位置检测器12(即，在直接驱动电动机中的活动元件的位置)获得的检测值之间的差值。比例放大器21输出放大的差值作为活动元件的速度指令V*。

然后，比例放大器22和积分放大器24共同地对速度指令V*和活动元件的速度之间的差值执行PI操作从而产生转矩指令T*。

微分器26通过对由位置检测器12取得的检测值进行微分能够获得活动元件的速度。配电器23接收转矩指令T*并且产生三相电流指令Iu*、Iv*以及Iw*中的两个电流指令(即，电流指令Iu*和Iv*)。配电器23将产生的电流指令Iu*和Iv*输出到电流控制单元25。在这种情况下，在产生电流指令时，配电器23要考虑到由位置检测器12供应的检测值。

基于从配电器23接收的电流指令Iu*和Iv*以及基于电流指令Iw*，电流控制单元25产生三相电压指令eu*、ev*以及ew*，电流指令Iw*能够从公式表示的关系iu*+iv*+iw*＝0中得到。电流控制单元25将产生的三相电压指令eu*、ev*和ew*输出到三相脉宽调制逆变器28。

基于三相电压指令eu*、ev*以及ew*，三相脉宽调制逆变器28将从DC电源27供应的直流(DC)电压转换成三相交流(AC)电压分量。当三相交流电压分量自三相宽脉调制逆变器28被应用时能够驱动直接驱动电动机11。

实际上应用于直接驱动电动机11的电压分量是三相电压指令eu*、ev*和电流控制单元25能够参照相对于电流检测值iu、iv的差值以及由电流检测器29检测的iw而获得的ew*。

图9示出了当电流相位处于直接驱动电动机的活动元件被固定的状态时可获得的推力/转矩特性。从图9可以理解的是，如果电流保持相同，当电流相位被控制为90°时，所述直接驱动电动机11的推力/转矩能够最大化。

为了有效地产生所述直接驱动电动机的推力/转矩，需要将供应给直接驱动电动机11的定子线圈的电流的相位控制为相对于活动元件的磁极位置具有预定的相位差。

因此，在活动元件的实际位置和由位置检测器12检测的位置检测值之间的相对关系需要与预先在控制电路中已经设定的预定的位置关系相同。

然而，通常在直接驱动电动机11和位置检测器12之间会出现安装误差，这是由于各自的安装孔和内螺纹孔的设定间隙，或者因为机械加工中的机械误差的结果，比如在安装孔和内螺纹孔之间的位置偏差。如果安装误差出现，电流相位θ1等于90°加上误差分量(电角度)的和。因此，输出转矩减少。

进一步地，直接驱动电动机11使用能够提高电动机的定位精度的多级结构。使用多级结构的有利之处在于，能够增加相对于电动机移动距离的电动机控制角度。然而，多级结构的不利之处在于，当安装误差出现时转矩减少很多。更特别的是，现在可以假定旋转型电动机装配有n个极对并且具有关系θ″＝nθ′，其中，θ′表示机械角度并且θ″表示电角度。