(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-10-07
(45)【発行日】2024-10-16
(54)【発明の名称】同期電動機の制御装置
(51)【国際特許分類】
H02P 6/16 20160101AFI20241008BHJP
【ＦＩ】
H02P6/16
【請求項の数】
10
(21)【出願番号】P 2023509192
(86)(22)【出願日】2022-03-22
(86)【国際出願番号】 JP2022013130
(87)【国際公開番号】W WO2022202806
(87)【国際公開日】2022-09-29
【審査請求日】2023-10-10
(31)【優先権主張番号】P 2021053884
(32)【優先日】2021-03-26
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(73)【特許権者】
【識別番号】390008235
【氏名又は名称】ファナック株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100099759
【弁理士】
【氏名又は名称】青木 篤
(74)【代理人】
【識別番号】100123582
【弁理士】
【氏名又は名称】三橋 真二
(74)【代理人】
【識別番号】100112357
【弁理士】
【氏名又は名称】廣瀬 繁樹
(74)【代理人】
【識別番号】100169856
【弁理士】
【氏名又は名称】尾山 栄啓
(72)【発明者】
【氏名】妹尾 達也
【審査官】谿花 正由輝
(56)【参考文献】
【文献】特開２００４－１４０９６２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０６－３３５２７３（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０２Ｐ ６／１６
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
同期電動機の制御装置であって、電流位相を固定した直流電流を前記同期電動機に流す指令を生成する直流励磁指令生成部であって、直流励磁中において、前記同期電動機のロータの角加速度又は角速度の少なくともいずれかに基づいて、前記ロータの振動を減衰させる減速トルクが前記ロータにかかるように前記直流電流の大きさを変化させる直流励磁指令生成部と、
所定の検出終了条件が満たされたときの、前記同期電動機の位置検出器の出力信号に基づく前記ロータの角度位置を、磁極位置を表す情報として取得する磁極位置取得部と、を備える同期電動機の制御装置。
【請求項2】
同期電動機の制御装置であって、
電流位相を固定した直流電流を前記同期電動機に流す指令を生成する直流励磁指令生成部であって、前記同期電動機のロータの角加速度又は角速度の少なくともいずれかに基づいて前記ロータに減速トルクをかけるように前記直流電流の大きさを制御する直流励磁指令生成部と、
所定の検出終了条件が満たされたときの、前記同期電動機の位置検出器の出力信号に基づく前記ロータの角度位置を、磁極位置を表す情報として取得する磁極位置取得部と、を備え、
前記直流励磁指令生成部は、前記角加速度の極性が反転したタイミングで前記直流電流の大きさを増加させることで前記減速トルクをかける、同期電動機の制御装置。
【請求項3】
前記直流励磁指令生成部は、前記直流電流の大きさを増加させた後、所定の時間が経過したタイミングで前記直流電流の大きさを低下させる、請求項２に記載の同期電動機の制御装置。
【請求項4】
同期電動機の制御装置であって、
電流位相を固定した直流電流を前記同期電動機に流す指令を生成する直流励磁指令生成部であって、前記同期電動機のロータの角加速度又は角速度の少なくともいずれかに基づいて前記ロータに減速トルクをかけるように前記直流電流の大きさを制御する直流励磁指令生成部と、
所定の検出終了条件が満たされたときの、前記同期電動機の位置検出器の出力信号に基づく前記ロータの角度位置を、磁極位置を表す情報として取得する磁極位置取得部と、
前記位置検出器の出力信号に基づき前記ロータの角加速度を検出する角加速度検出部と、
前記位置検出器の出力信号に基づき前記ロータの角速度を検出する角速度検出部と、を備え、
前記直流励磁指令生成部は、前記角加速度の極性が反転したタイミングで前記直流電流の大きさを増加させた後、前記角速度の極性が反転したタイミングで前記直流電流の大きさを低下させることで、前記ロータに減速トルクをかける、同期電動機の制御装置。
【請求項5】
前記直流励磁指令生成部は、はじめに前記直流電流を第１の電流値とし、
前記角加速度の極性が反転したタイミングで前記直流電流を前記第１の電流値よりも大きい第２の電流値とし、
次に、前記角速度の極性が反転したタイミングで前記直流電流を前記第１の電流値に戻す、請求項４に記載の同期電動機の制御装置。
【請求項6】
前記直流励磁指令生成部は、前記直流電流を増加させ次に前記直流電流を低下させる動作を繰り返し複数回実行した後、一定の値の前記直流電流を前記同期電動機に継続して供給する、請求項３から５のいずれか一項に記載の同期電動機の制御装置。
【請求項7】
前記直流励磁指令生成部は、前記直流電流を増加させ及び低下させるときに、所定の変化率で電流値を変化させる、請求項３から６のいずれか一項に記載の同期電動機の制御装置。
【請求項8】
前記直流励磁指令生成部は、前記直流電流を増加させ及び低下させる動作を繰り返し複数回、実行する場合に、時間の経過とともに前記直流電流の増加及び低下の度合いが次第に緩やかとなるように、前記所定の変化率を変動させる、請求項７に記載の同期電動機の制御装置。
【請求項9】
同期電動機の制御装置であって、
電流位相を固定した直流電流を前記同期電動機に流す指令を生成する直流励磁指令生成部であって、前記同期電動機のロータの角加速度又は角速度の少なくともいずれかに基づいて前記ロータに減速トルクをかけるように前記直流電流の大きさを制御する直流励磁指令生成部と、
所定の検出終了条件が満たされたときの、前記同期電動機の位置検出器の出力信号に基づく前記ロータの角度位置を、磁極位置を表す情報として取得する磁極位置取得部と、を備え、
前記所定の検出終了条件は、前記角加速度のピーク値が所定の閾値以下となることである、同期電動機の制御装置。
【請求項10】
前記所定の検出終了条件は、（１）前記角加速度のピーク値が第１の閾値以下で、且つ、前記角速度のピーク値が第２の閾値以下であること、
（２）前記直流電流の大きさを増加させた後、前記直流電流の大きさを低下させる動作の繰り返し回数が所定回数に達したこと、
のいずれかである、請求項３から８のいずれか一項に記載の同期電動機の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、同期電動機の制御装置に関する。
【背景技術】
【0002】
同期電動機ではロータの磁極位置に応じて適切な位相の電流を流し、所望のトルクを発生させる。このような同期電動機では、電動機の磁極位置と位置検出センサ（例えば、ロータリエンコーダ）の基準位置との角度差を検出すること、すなわち、磁極初期位置を検出する必要が生じる。同期電動機において磁極初期位置を検出する手法として、直流励磁による磁極初期位置検出法が知られている。直流励磁による磁極初期位置検出法では、電流位相を固定した一定の励磁電流をモータに流すことでロータが励磁位相の位置に吸引されて振動し、やがて励磁位相の位置に停止する性質を利用する。
【0003】
これに関し、特許文献１は、「サーボモータを駆動する制御装置において、サーボモータ１の回転子磁極位置を、前記制御装置で直流励磁により所定の位置において固定して、前記サーボモータ１に取り付けられた、基準位置信号を原点とするインクリメンタルエンコーダ２から得られる位置との角度差を検出し、制御装置内のＥＥＲＯＭ１１に記憶するまでの所定の動作を自動で行う構成」を記載する（要約書）。
【0004】
また、特許文献２は、「複数個の磁極を有する永久磁石回転子と、前記永久磁石回転子に所定の空隙を有して配設された複数相の固定子巻線と、前記永久磁石回転子の回転に応じて複数相のセンサ信号を発生するセンサ手段と、前記複数相のセンサ信号より前記永久磁石回転子の回転方向を検出し方向信号を出力する方向検出手段と、前記センサ信号と前記方向信号に応じて第１の複数相の位置信号の振幅値と位相値を変化させて前記永久磁石回転子の初期位置を検出する初期位置検出手段と、前記初期位置と少なくとも１つの前記センサ信号と前記方向信号とに応じて第２の複数相の位置信号を生成する位置検出手段と、前記第１の複数相の位置信号と前記第２の複数相の位置信号とに応じて前記固定子巻線に電力を供給する電力供給手段とを有することを特徴とするブラシレス直流モータ。」を記載する（請求項１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【文献】特開２００１－１０３７８４号公報
【文献】特開平０７－１１１７９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
直流励磁において電流位相を固定した一定の励磁電流が流れている間、ロータは励磁位相の位置に吸引され振動する挙動を示す。この場合の振動はできるだけ小さいことが望ましい。例えば工作機械のテーブルを傾斜させる駆動軸に使用される同期電動機のように、同期電動機が適用される用途によっては、ロータの回転範囲が限定される場合があり、直流励磁中の振動を低減できるようにすることが、よりいっそう求められる。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本開示の一態様は、同期電動機の制御装置であって、電流位相を固定した直流電流を前記同期電動機に流す指令を生成する直流励磁指令生成部であって、直流励磁中において、前記同期電動機のロータの角加速度又は角速度の少なくともいずれかに基づいて、前記ロータの振動を減衰させる減速トルクが前記ロータにかかるように前記直流電流の大きさを変化させる直流励磁指令生成部と、所定の検出終了条件が満たされたときの、前記同期電動機の位置検出器の出力信号に基づく前記ロータの角度位置を、磁極位置を表す情報として取得する磁極位置取得部と、を備える同期電動機の制御装置である。
【発明の効果】
【0008】
直流励磁による磁極位置検出における、ロータの振動の振幅を低減させ、それにより磁極位置検出に要する時間を短縮することが可能となる。
【0009】
添付図面に示される本発明の典型的な実施形態の詳細な説明から、本発明のこれらの目的、特徴および利点ならびに他の目的、特徴および利点がさらに明確になるであろう。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】一実施形態に係る電動機制御装置の構成を表す図である。
【図2】電動機制御装置において磁極位置検出動作が実行される場合の機能構成図である。
【図3】磁極位置検出部の構成を機能的に表すブロック図である。
【図4】比較例として、従来の直流励磁におけるロータの挙動及び励磁電流を表すグラフである。
【図5】本実施形態による減速トルクを生じさせるタイミングを説明するための図である。
【図6】本実施形態による直流励磁におけるロータの挙動及び励磁電流を表すグラフである。
【図7】本実施形態による磁極位置検出動作を表すフローチャートである。
【図8】直流励磁における電流制御の第１の変形例を示すグラフである。
【図9】直流励磁における電流制御の第２の変形例を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【0011】
次に、本開示の実施形態について図面を参照して説明する。参照する図面において、同様の構成部分または機能部分には同様の参照符号が付けられている。理解を容易にするために、これらの図面は縮尺を適宜変更している。また、図面に示される形態は本発明を実施するための一つの例であり、本発明は図示された形態に限定されるものではない。
【0012】
図１は一実施形態に係る電動機制御装置１００の構成を表す図である。図１に示すように、電動機制御装置１００は、上位制御装置１０と、位置制御器２０と、速度制御器３０と、電流制御器４０と、増幅器６０と、電動機２とを備える。電動機２は、ロータと、巻線が設けられるステータとを備える同期電動機である。電動機２は、ロータ位置（磁極位置）を検出するためのセンサとしての位置検出器３を有している。
【0013】
上位制御装置１０は、例えばＣＮＣ（数値制御装置）であり、工作機械等に利用される電動機２の動作を制御する。上位制御装置１０は、例えば、加工プログラムに従って、工作機械を適切に動作させるように電動機２の動作を制御する指令を送出する。上位制御装置１０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、記憶装置、操作部、表示部、入出力インタフェース、ネットワークインタフェース等を有する一般的なコンピュータとしての構成を有していても良い。
【0014】
上位制御装置１０から送出される位置指令は位置制御器２０に入力される。位置制御器２０は、電動機２の位置検出器３からフィードバックされる位置信号から得られる位置情報と、位置指令との偏差を計算する。そして、位置制御器２０は、位置偏差に位置ループゲインを乗じて速度指令を計算し、速度指令を速度制御器３０に送出する。
【0015】
速度制御器３０は、電動機２の位置検出器３からフィードバックされる位置信号から得られる速度情報と、速度指令との間の速度偏差を計算する。そして、速度制御器３０は、速度偏差に基づいて、例えば、比例積分制御により電流指令を計算し、電流指令を電流制御器４０に送出する。
【0016】
電流制御器４０は、入力される電流指令、増幅器からフィードバックされる電動機２のステータに流れる電流の情報、及び位置検出器３によって検出されるロータ位置の情報に基づいて増幅器６０に対する制御指令を生成する。
【0017】
増幅器６０は、電流制御器４０からの制御指令に従って、電動機２のロータの動作に対応する駆動電流を電動機２に供給する。増幅器６０は、半導体スイッチング素子のフルブリッジ回路からなる逆変換器（三相インバータ）を有し、電流制御器４０からの制御指令に基づいて電動機２を制御するための三相電流を出力する。
【0018】
図１の構成において、位置制御器２０、速度制御器３０、電流制御器４０、及び磁極位置検出部５０は、ＣＰＵコア、メモリ、外部機器とのインタフェース機能等が集積されたマイクロコントローラ１により実現されても良い。すなわち、この場合、位置制御器２０、速度制御器３０、電流制御器４０、及び磁極位置検出部５０を、マイクロコントローラ１のＣＰＵの制御下で実行されるソフトウェアの機能として実現することができる。或いは、これらの各機能ブロックを、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等のハードウェアを主体とした構成により実現しても良い。
【0019】
電動機２の動作を適切に制御するためには、ロータの位置（磁極位置）を把握する必要がある。本実施形態において、位置検出器３は、例示として、ロータの位置情報を示す信号（Ａ相信号、Ｂ相信号）と、基準位置を示す基準位置信号とを出力するものとする。この場合、磁極位置検出部５０は、位置検出器３の基準位置と、電動機２のロータの磁極位置との角度差を取得する。これにより、電動機制御装置１００において、ロータの磁極位置を把握することができる。
【0020】
磁極位置検出部５０は、以下で説明する磁極位置検出動作を実行することでこの角度差を検出する。磁極位置検出部５０は、磁極位置を検出するために、電流位相を固定した励磁電流を電動機２のステータに流して磁極位置の検出を行う直流励磁を適用する。本実施形態に係る電動機制御装置１００は、直流励磁による磁極位置の検出におけるロータの振動の大きさを低減し直流励磁における磁極検出動作に要する時間を低減するように構成される。
【0021】
図２は、図１に示した電動機制御装置１００において磁極位置検出動作が実行される場合における機能に着目した場合の機能構成図である。図２に示すように、磁極位置検出動作が行われる場合、磁極位置検出部５０は、固定した電流位相でステータを励磁するための電流位相指令と、励磁電流の値（振幅）を指定する電流振幅指令とを、電流制御器４０に入力する。電流制御器４０は、磁極位置検出部５０から入力される電流位相指令、電流振幅指令、及び増幅器６０からフィードバックされるステータに流れる電流の情報に基づいて増幅器６０に対する制御指令を送出する。増幅器６０は、電流制御器４０からの制御指令に従って、電動機２に対し駆動電流を供給する。
【0022】
また、上位制御装置１０は、位置検出器３の出力情報であるロータの位置情報に基づいてロータの角加速度を算出する角加速度検出部１１と、位置検出器３からの位置情報に基づいてロータの角速度を算出する角速度検出部１２とを備えている。
【0023】
本実施形態に係る磁極位置検出部５０は、直流励磁中に電動機２に流す電流の大きさをロータの角加速度又は角速度の少なくともいずれかを用いて制御することでロータに減速トルクをかけ、電流位相を固定した一定の電流を流し続ける従来の直流励磁による磁極初期位置検出法と比較して、直流励磁時のロータの振動の振幅を小さくし、それにより磁極初期位置検出に要する時間を短縮できるように構成される。図３は、本実施形態に係る磁極位置検出部５０の構成を機能的に表すブロック図である。図３に示すように、磁極位置検出部５０は、直流励磁指令生成部５５と、角加速度／角速度取得部５１と、検出終了条件判定部５２と、磁極位置取得部５３とを有する。
【0024】
直流励磁指令生成部５５は、直流励磁動作中に電動機２に流す直流電流の指令（電流位相指令、電流振幅指令）を生成する。
【0025】
角加速度／角速度取得部５１は、上位制御装置１０から、電動機２のロータの角加速度及び角速度を取得する。
【0026】
検出終了条件判定部５２は、直流励磁による磁極位置検出動作を終了させるための所定の条件が成立したか否かを判定する。
【0027】
磁極位置取得部５３は、磁極位置検出動作を終了する条件が満たされたとき、磁極位置が検出された（磁極位置が励磁位相に合致した）とみなして、このときの位置検出器３により角度位置を、位置検出器３による基準位置に対する磁極位置の角度差を表す情報として磁極位置記憶部５４に記憶する。このように記憶された角度差を用いることで、電動機制御装置１００では、位置検出器３の出力信号から現在のロータの位置（磁極位置）を把握できるようになる。磁極位置検出部５０は、上記のように記憶された角度差を、磁極位置を表す情報として上位制御装置１０、電流制御器４０等に提供する。
【0028】
以下、本実施形態に係る磁極位置検出部５０による磁極位置の検出動作について説明する。はじめに、本実施形態に係る磁極位置検出部５０による磁極位置検出動作の理解のため、比較例として、一定の励磁電流を流し続けることによる一般的な直流励磁による磁極初期位置検出法の動作波形を示すこととする。
【0029】
図４の上段に、一般的な直流励磁による磁極初期位置検出が行われる場合におけるロータ位置を表すグラフ６１を示す。また、図４の下段には、一般的な直流励磁が行われる場合における励磁電流の大きさを表すグラフを示す。図４に示す通り、一般的な直流励磁が開始されると、ロータは固定された励磁位相の位置に吸引されて移動をはじめ、励磁位相の位置（符号６２を付す）を中心とし振動する挙動を示す。振動は徐々に減衰し、ロータはやがて励磁位相の位置で停止する。図４下段に示す通り、一般的な直流励磁中における励磁電流（符号６３を付す）は電流値Ａ１で一定である。
【0030】
これに対し本実施形態においては、磁極位置検出部５０は、磁極初期位置検出動作中において電動機２に流す電流を、図６の下段に一例として示すように、ロータの加速度に基づいてロータに対して減速トルクをかける（減速トルクを生じさせる或いは増加する）ように制御する。これにより、図５の上段に例示するように、磁極初期位置検出動作におけるロータの振動の振幅は、図４の上段に示すような従来の直流励磁による場合の状態と比較して低減され、それにより磁極初期位置検出動作に要する時間も短縮される。以下、磁極位置検出部５０の動作の詳細を説明する。
【0031】
電動機２に電流位相を固定した一定の励磁電流を流し続けた場合に図４上段に示したように振動するロータに減速トルクをかけるため、本実施形態に係る磁極位置検出部５０の直流励磁指令生成部５５は、具体的な電流制御の動作パターンとして、以下のような動作パターンを適用する。
動作パターンＡ：
減速トルクをかける動作の開始：ロータの角加速度の極性が反転したとき
減速トルクをかける動作の終了：ロータの角速度の極性が反転したとき
動作パターンＢ：
減速トルクをかける動作の開始：ロータの角加速度の極性が反転したとき
減速トルクをかける動作の終了：減速トルクをかけてから一定の時間が経過したとき
ここで、一定の時間は、減速トルクをかける時間が不必要に長くならないように決定する。例えば、減速トルクをかける動作を開始してから、次に、角速度の極性が反転するまでの見込み時間以下となるように設定することが好ましい。磁極位置検出部５０は、上記動作パターンＡ或いは動作パターンＢによる動作を、検出終了条件判定部による終了条件が満たされると判定されるまで繰り返す。
動作パターンＡ：
減速トルクをかける動作の開始：ロータの角加速度の極性が反転したとき
減速トルクをかける動作の終了：ロータの角速度の極性が反転したとき
動作パターンＢ：
減速トルクをかける動作の開始：ロータの角加速度の極性が反転したとき
減速トルクをかける動作の終了：減速トルクをかけてから一定の時間が経過したとき
ここで、一定の時間は、減速トルクをかける時間が不必要に長くならないように決定する。例えば、減速トルクをかける動作を開始してから、次に、角速度の極性が反転するまでの見込み時間以下となるように設定することが好ましい。磁極位置検出部５０は、上記動作パターンＡ或いは動作パターンＢによる動作を、検出終了条件判定部による終了条件が満たされると判定されるまで繰り返す。
【0032】
検出終了条件は、ロータの振動が減衰しロータが励磁位相近傍にあると考えられる状態を満たすような条件である。検出終了条件として、例えば、以下のような条件がある。
（ａ１）ロータの角加速度又は角速度の少なくとも一方が所定の閾値以下となっている状態。
（ａ２）ロータの角加速度が閾値（第１の閾値）以下となり、且つ、角速度が閾値（第２の閾値）以下となっている状態。
（ａ３）検出動作の開始から所定回数、電流の増減を繰り返した状態。
なお、検出終了条件が満たされているか否かを判定する場合には、例えば、角加速度、角速度のピーク値を用いる。
（ａ１）ロータの角加速度又は角速度の少なくとも一方が所定の閾値以下となっている状態。
（ａ２）ロータの角加速度が閾値（第１の閾値）以下となり、且つ、角速度が閾値（第２の閾値）以下となっている状態。
（ａ３）検出動作の開始から所定回数、電流の増減を繰り返した状態。
なお、検出終了条件が満たされているか否かを判定する場合には、例えば、角加速度、角速度のピーク値を用いる。
【0033】
図５は、上記動作パターンＡによる減速トルクをかけるタイミングを説明するための図である。図５には、図４上段に示したロータの位置のグラフ６１と共に、この場合におけるロータの角加速度のグラフ７２、及び角速度のグラフ７３を示した。図５に示されるように、ロータ位置がグラフ７１のように変化するとき、角加速度はグラフ７２のように変化し、角速度はグラフ７３のように変化する。したがって、図５における角加速度のグラフ７２の極性が反転するタイミングｔ１、ｔ３等は、減速トルクをかけるタイミングに該当し得る。また、角速度のグラフ７３の極性が反転するタイミングｔ２、ｔ４等は、減速トルクをかける動作を停止するタイミングに該当し得る。図５には、減速トルクをかけるタイミングの例に符号８１を付して示している。
【0034】
図６に、動作パターンＡにしたがって磁極初期位置検出のための直流励磁を行った場合のデータ波形図の例を示す。図６の上段にはロータ位置のグラフ９１を示し、図６の下段にはこの場合の励磁電流のグラフ９３を示す。また、図中、符号９２を付した破線は、励磁位相の位置を表している。図６の下段に示されるように、図４に示す従来の励磁電流と同じ振幅の励磁電流Ａ１で直流励磁の動作を開始する。タイミングＴ１は、ロータの角加速度の極性が反転するタイミングである。タイミングＴ１で、ロータに減速トルクをかける（減速トルクを増加させる）ため、励磁電流を電流値Ａ２まで増加させる。電流を増加させる期間は、次に、ロータの角速度の極性が反転するタイミングＴ２までとする。タイミングＴ２において、増加させた減速トルクを解除するため励磁電流を元の値Ａ１に戻す。
【0035】
次に再び角加速度の極性が反転するタイミングＴ３において、励磁電流を再び電流値Ａ１まで増加させ、減速トルクをかける（減速トルクを増加させる）。そして、次にロータの速度の極性が反転するタイミングＴ４で励磁電流を元の電流値Ａ１に戻し減速トルクをかける（減速トルクを増加させる）動作を解除する。
【0036】
以上の動作によりロータの振動の振幅は十分に減衰し、ロータの位置は励磁位相に近い状態となり、タイミングＴ５にて、例えばロータ速度及びロータ加速度が共に閾値を下回り、検出終了条件が満たされたものとする。磁極位置検出部５０は、この時点でのロータの位置（角度位置）を磁極位置記憶部５４に記憶する。なお、図６の動作例では磁極初期位置検出動作を終了するタイミングから励磁電流を電流値Ａ１に増加させているが、タイミングＴ５以降ではロータの振動は十分に減衰しているので、タイミングＴ５以降での励磁電流の値はこれに限定するものではなく、例えば電流値Ａ１のままとしてもかまわない。
【0037】
なお、図６の動作例において、減速トルクをかける動作を解除する期間（タイミングＴ２からＴ３）において励磁電流を電流値Ａ１まで戻しているが、これは例示であり、タイミングＴ２からＴ３での電流値は、電流値Ａ１よりも小さい値とすればよく、元の電流値Ａ１よりも大きくても良い。
【0038】
【0039】
はじめに、磁極位置検出部５０（直流励磁指令生成部５５）は、固定した励磁位相（位相Ａ）で電流値Ａ１の励磁電流を電動機２に流す（ステップＳ１）。次に、磁極位置検出部５０は電動機２の位置検出器３の出力或いは上位制御装置１０からロータの位置情報を取得する（ステップＳ２）。次に、磁極位置検出部５０（角加速度／角速度取得部５１）は、上位制御装置１０（角加速度検出部１１及び角速度検出部１２）からロータの角加速度及び角速度を取得する（ステップＳ３）。なお、ロータの角加速度、加速度は、磁極位置検出部５０（角加速度／角速度取得部５１）においてロータの位置情報から算出するようにしても良い。
【0040】
次に、磁極位置検出部５０（直流励磁指令生成部５５）は、ロータの角加速度の極性（符号）反転が生じているか否かを判断する（ステップＳ４）。ロータの角加速度の極性反転が生じている場合（Ｓ４：ＹＥＳ）、磁極位置検出部５０は、励磁電流を増加（電流値Ａ１から電流値Ａ２に増加）させることでロータに対する減速トルクをかける（減速トルクを増加させる）（ステップＳ５）。次に処理はステップＳ２に戻る。次に、ステップＳ６での判定結果はＹＥＳ判定となるまでの間、ステップＳ８でのＮＯ判定が続くことで、励磁電流を電流値Ａ２に増加させた状態が継続する（ステップＳ２、Ｓ３、Ｓ４：ＮＯ、Ｓ６：ＮＯ、Ｓ８：ＮＯ）。ここでの動作は、図６におけるタイミングＴ１からＴ２間の動作に対応する。
【0041】
次に、ステップＳ６において、角速度の極性（符号）反転が検出されると（Ｓ６：ＹＥＳ）、処理はステップＳ７に進み、磁極位置検出部５０は、励磁電流を（例えば電流値Ａ１まで）減少させる（ステップＳ７）。そして処理はステップＳ２に戻る。角加速度の再度の反転が検出されるまでの間、励磁電流が低減された状態が継続することとなる（ステップＳ２、Ｓ３、Ｓ４：ＮＯ、Ｓ６：ＮＯ、Ｓ８：ＮＯ）。ここでの動作は、図６におけるタイミングＴ２からＴ３間の動作に対応する。
【0042】
次に再び角加速度の極性反転が検出されると（Ｓ４：ＹＥＳ）、再び励磁電流が電流値Ａ２に増加される（図６のタイミングＴ３に対応）。そして、その後に角速度の極性反転が再び検出されると（Ｓ６：ＹＥＳ）、励磁電流は再び電流値Ａ１に戻される（図６のタイミングＴ４に対応）。そして、ロータの振動が減衰し、ステップＳ８にて検出終了条件（ここでは、角速度及角加速度が共に閾値以下となったこととする）が満たされると（Ｓ８：Ｙｅｓ）、ロータが停止したものとみなし、ロータの停止位置（ロータの位置情報が示す角度位置）を磁極位置記憶部５４に記憶する（ステップＳ９）。なお、ステップＳ８では、一例として、角速度及び角加速度のピーク値を検出して、角速度及び角加速度のピーク値が所定の閾値以下となっているか否かを判定する。
【0043】
以上述べた動作フローにより、直流励磁による磁極初期位置検出動作において、ロータの振動の振幅（ロータの回転の角度幅）を減少させ、またそれにより磁極位置検出に要する時間を短縮することができる。
【0044】
次に、上述した動作パターンＡに関する変形例を説明する。動作パターンＡでは、減速トルクをかける（増加させる）タイミング（タイミングＴ１、Ｔ３等）で電流を電流値Ａ１からＡ２に一気に増加させ、減速トルクを解除するタイミング（タイミングＴ２、Ｔ４等）で電流を電流値Ａ２から電流値Ａ１に一気に低下させる制御を行う例、すなわち、電流を矩形波状に変化させる場合の例であった。ここで記載する変形例は、電流値の変化に時定数を持たせる場合（すなわち、電流値を所定の変化率で変化させる場合）の例である。
【0045】
【0046】
図８に示すグラフ９５は、変形例１による電流制御波形を示す。グラフ９５による制御では、電流の変化に一定の時定数ＴＣ０を持たせる。グラフ９５において、角加速度の極性反転に伴い励磁電流を電流値Ａ１から電流値Ａ３へ増加させる場合の立ち上がりを、時定数ＴＣ０にしたがった変動させる。また、角速度の極性反転の検出により励磁電流を電流値Ａ３から電流値Ａ１に低下させる場合の立下り時間も、立ち上がり時と同じ時定数ＴＣ０で立ち下げる。なお、図８のグラフ９５において、タイミングＴ１１、Ｔ１３、Ｔ１５が角加速度の極性が反転するタイミングに該当し、タイミングＴ１２、Ｔ１４、Ｔ１６が角速度の極性が反転するタイミングに該当する。
【0047】
このように電流波形の変動に時定数を持たせることで、電流の急激な変動によりロータにショックが加わるような事態が生じるのを回避することが可能となる。
【0048】
図９に示すグラフ９６は、変形例２による電流制御波形を示す。グラフ９６に示す電流制御では、電流の変化に時定数を持たせ、且つ、時定数を徐々に変化させる（本例では増加させる）。変形例２の電流制御のグラフ９６における３回の減速トルクの発生部分（三角波状の部分９６ａ、９６ｂ、９６ｃ）における時定数を、それぞれ、ＴＣ１、ＴＣ２、ＴＣ３とすると、本変形例２における時定数は、
ＴＣ１＜ＴＣ２＜ＴＣ３
となるように制御する。なお、図９のグラフ９６において、タイミングＴ２１、Ｔ２３、Ｔ２５が角加速度の極性が反転するタイミングに該当し、タイミングＴ２２、Ｔ２４、Ｔ２６が角速度の極性が反転するタイミングに該当する。
ＴＣ１＜ＴＣ２＜ＴＣ３
となるように制御する。なお、図９のグラフ９６において、タイミングＴ２１、Ｔ２３、Ｔ２５が角加速度の極性が反転するタイミングに該当し、タイミングＴ２２、Ｔ２４、Ｔ２６が角速度の極性が反転するタイミングに該当する。
【0049】
本例の様に電流変化の時定数を徐々に増加させる（変化率を徐々に低減する）ことで、電流制御のはじめの段階では振動低減を優先した比較的急激な減速トルクを生じさせ、後の段階ではロータに対するショック低減を優先したより穏やかな減速トルクを生じさせる制御を行うことが可能となる。
【0050】
以上説明したように、本実施形態によれば、直流励磁による磁極位置検出における、ロータの振動の振幅を低減させ、それにより磁極位置検出に要する時間を短縮することが可能となる。
【0051】
以上、典型的な実施形態を用いて本発明を説明したが、当業者であれば、本発明の範囲から逸脱することなしに、上述の各実施形態に変更及び種々の他の変更、省略、追加を行うことができるのを理解できるであろう。
【0052】
図１、図２、図３に示した機能構成は例示であり、機能構成例としては様々な変形例が有り得る。例えば、上述の実施形態では、上位制御装置１０が角加速度検出器及び角速度検出器を有する構成例を記載しているが、磁極位置検出部がこれらの角加速度検出器及び角速度検出器としての機能を備えていても良い。
【0053】
上述の実施形態における動作パターンＢによる磁極位置検出動作を行う場合には、ロータの速度情報は必ずしも必要でないため、磁極位置検出動作を終了させる検出動作終了条件として、「角加速度（のピーク値）が所定の閾値以下となったこと」を用いることができる。
【0054】
図７に示した磁極位置検出動作の処理を実行するプログラムは、コンピュータに読み取り可能な各種記録媒体（例えば、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュメモリ等の半導体メモリ、磁気記録媒体、ＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ－ＲＯＭ等の光ディスク）に記録することができる。
【符号の説明】
【0055】
１ マイクロコントローラ
２ 電動機
３ 位置検出器
１０ 上位制御装置
２０ 位置制御器
３０ 速度制御器
４０ 電流制御器
５０ 磁極位置検出部
５１ 角加速度／角速度取得部
５２ 検出終了条件判定部
５３ 磁極位置取得部
５４ 磁極位置記憶部
５５ 直流励磁指令生成部
６０ 増幅器
１００ 電動機制御装置
２ 電動機
３ 位置検出器
１０ 上位制御装置
２０ 位置制御器
３０ 速度制御器
４０ 電流制御器
５０ 磁極位置検出部
５１ 角加速度／角速度取得部
５２ 検出終了条件判定部
５３ 磁極位置取得部
５４ 磁極位置記憶部
５５ 直流励磁指令生成部
６０ 増幅器
１００ 電動機制御装置
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】