專(zhuān)利名稱(chēng)：步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于用作控制被驅(qū)動(dòng)裝置的位置及速度的驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置。
背景技術(shù)：
以往，對(duì)于步進(jìn)電機(jī)裝置的電流指令大多是固定值。
為此，即使在步進(jìn)電機(jī)停止時(shí)及低速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)由于流過(guò)規(guī)定的電流故造成消耗電力加大、效率降低的問(wèn)題。
作為相應(yīng)的改善策略，在驅(qū)動(dòng)時(shí)采用盡可能選擇可發(fā)生所需扭矩的電流指令、及在停止時(shí)或停止后達(dá)到規(guī)定時(shí)間后將電流指令降到必要的最小值以減少消耗電力的方法。
但是，即使是在這種情況下在驅(qū)動(dòng)時(shí)設(shè)定規(guī)定的電流指令用以控制步進(jìn)電機(jī)的勵(lì)磁電流，故消耗電力大、效率低，另外在需要高速應(yīng)答的情況下，不能將步進(jìn)電機(jī)的輸出扭矩加大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，可提供降低步進(jìn)電機(jī)的消耗電力、且可在需要高速應(yīng)答的情況下可加大步進(jìn)電機(jī)的輸出扭矩的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置。
采用本發(fā)明，可提供具有通過(guò)外部指令脈沖生成勵(lì)磁角度的勵(lì)磁角度生成裝置、和通過(guò)勵(lì)磁角度及電流指令對(duì)步進(jìn)電機(jī)的勵(lì)磁電流進(jìn)行控制的電流控制裝置、和檢測(cè)步進(jìn)電機(jī)的相電流的電流檢測(cè)裝置、和檢測(cè)步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)角度的角度檢測(cè)裝置、和以相電流及轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)角度算出扭矩成分電流的扭矩成分電流算出裝置、和求出扭矩成分電流的絕對(duì)值的絕對(duì)值變換裝置、和對(duì)于指令速度和轉(zhuǎn)子速度之間的速度偏差在基準(zhǔn)值以下的情況下輸出第1控制信號(hào)及速度偏差超過(guò)基準(zhǔn)值的情況下則輸出第2控制信號(hào)的高速應(yīng)答判斷裝置、和在高速應(yīng)答判斷裝置中輸出第1控制信號(hào)時(shí)對(duì)應(yīng)扭矩成分電流的絕對(duì)值輸出電流指令及在高速應(yīng)答判斷裝置中輸出第2控制信號(hào)時(shí)輸出電流指令的最大電流指令值的電流指令輸出裝置的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置。
對(duì)于步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置，由于可對(duì)應(yīng)于步進(jìn)電機(jī)的負(fù)荷自動(dòng)調(diào)整電流指令，從而改善步進(jìn)電機(jī)的消耗電力，故可以抑制步進(jìn)電機(jī)發(fā)熱，并且可在需要高速應(yīng)答的情況下可加大電流指令使步進(jìn)電機(jī)的扭矩輸出增大。


圖1為本發(fā)明的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置的框圖；圖2、圖3為圖1所示的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置的部分框圖；圖4為電機(jī)向量圖；圖5為本發(fā)明的其他步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置的部分框圖。
具體實(shí)施例方式
通過(guò)圖1-圖3對(duì)本發(fā)明的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置進(jìn)行說(shuō)明。勵(lì)磁角度生成器4根據(jù)加在外部指令脈沖輸入端子2上的外部指令脈沖生成勵(lì)磁角度θ*。COS信號(hào)發(fā)生器6及SIN信號(hào)發(fā)生器8利用勵(lì)磁角度θ*生成COS信號(hào)COS*及SIN信號(hào)SIN*。乘法器36、38將電流指令i*(說(shuō)明見(jiàn)后)分別與COS信號(hào)COS*及SIN信號(hào)SIN*相乘，生成α相電流指令iα*(i*cosθ*)、β相電流指令iβ*(i*sinθ*)。電流控制器10輸入相電流iαf、iβf(說(shuō)明見(jiàn)后)，將流過(guò)步進(jìn)電機(jī)14的勵(lì)磁電流(電機(jī)線圈電流)控制為與α相電流指令iα*、β相電流指令iβ*相一致。PWM變換器12根據(jù)電流控制器10的輸出在步進(jìn)電機(jī)14上施加相應(yīng)的電壓。也就是說(shuō)，步進(jìn)電機(jī)14按照外部指令脈沖的施加情況進(jìn)行正弦波變化的勵(lì)磁電流通電，具有將基本步角進(jìn)行細(xì)分的微步功能，按照外部指令脈沖的施加狀況進(jìn)行步進(jìn)旋轉(zhuǎn)。
另外，編碼器、分解器等的角度檢測(cè)器16被安裝在步進(jìn)電機(jī)14上，角度演算器18根據(jù)角度檢測(cè)器16的信號(hào)輸出檢測(cè)角度(步進(jìn)電機(jī)14的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)角度)θf(wàn)。電流檢測(cè)器22、24則檢測(cè)出步進(jìn)電機(jī)14的相電流iαf、iβf。坐標(biāo)變換器20由檢測(cè)角度θf(wàn)、相電流iαf、iβf演算出扭矩成分電流Iq。此扭矩成分電流Iq由圖4的電機(jī)矢量圖的關(guān)系由下式進(jìn)行表示。
Iq＝-iαf·sinθf(wàn)+iβf·cosθf(wàn)絕對(duì)值變換器26求出扭矩成分電流Iq的絕對(duì)值。最小電流值設(shè)定器30輸出最小電流指令值(電流指令初始值)i*min。在此，最小電流指令值i*min為，在電機(jī)起動(dòng)時(shí)(打開(kāi)電源時(shí))取得起動(dòng)扭矩的所必要的最小值。最大電流指令值設(shè)定器42輸出最大電流指令值i*max。在此，最大電流指令值i*max為，步進(jìn)電機(jī)14的可通電的最大電流值，是針對(duì)電流指令值增高導(dǎo)致的過(guò)電流、變換器破損、電機(jī)過(guò)熱等的進(jìn)行保護(hù)所必要的最大值。
指令速度檢測(cè)器46為通過(guò)將勵(lì)磁角度θ*進(jìn)行微分從而檢測(cè)出指令速度。轉(zhuǎn)子速度檢測(cè)器48通過(guò)將檢測(cè)角度θf(wàn)進(jìn)行微分而檢測(cè)出轉(zhuǎn)子速度。加法器50求得指令速度與轉(zhuǎn)子速度之間的差。絕對(duì)值變換器52求出上述差值的絕對(duì)值即速度偏差。高速應(yīng)答判斷基準(zhǔn)設(shè)定器54輸出規(guī)定的基準(zhǔn)值。比較器56將速度偏差與基準(zhǔn)值進(jìn)行比較，當(dāng)速度偏差超過(guò)基準(zhǔn)值時(shí)輸出一個(gè)時(shí)鐘的高速應(yīng)答判斷信號(hào)。D觸發(fā)器電路58通常輸出第1控制信號(hào)，在輸入了高速應(yīng)答判斷信號(hào)時(shí)輸出第2控制信號(hào)。計(jì)時(shí)器60從第2控制信號(hào)出的時(shí)間點(diǎn)進(jìn)行計(jì)時(shí)。時(shí)間設(shè)定器62輸出事先設(shè)定好的設(shè)定時(shí)間。比較器64在計(jì)時(shí)器60測(cè)量出與設(shè)定時(shí)間相等時(shí)輸出設(shè)定時(shí)間經(jīng)過(guò)信號(hào)。而且，在從比較器64輸出設(shè)定時(shí)間經(jīng)過(guò)信號(hào)時(shí)，D觸發(fā)器電路58再次輸出第1控制信號(hào)。另外，由比較器56、D觸發(fā)器電路58等構(gòu)成高速應(yīng)答判斷器66，高速應(yīng)答判斷器輸出第1、第2控制信號(hào)。
比例控制器28通過(guò)將扭矩成分電流Iq的絕對(duì)值進(jìn)行系數(shù)倍運(yùn)算求得負(fù)荷扭矩對(duì)應(yīng)電流指令值。比例控制器28的上述系數(shù)為1以上。加法器32將最小電流指令值i*min與負(fù)荷扭矩對(duì)應(yīng)電流指令值進(jìn)行加法運(yùn)算。限制器44在最小電流指令值i*min與負(fù)荷扭矩對(duì)應(yīng)電流指令值的和數(shù)在事先設(shè)定的最大電流指令值i*max以下時(shí)輸出上述和數(shù)，在上述和數(shù)超過(guò)最大電流指令值i*max時(shí)輸出最大電流指令值i*max。在從高速應(yīng)答判斷器66輸出第1控制信號(hào)時(shí)、切換開(kāi)關(guān)40輸出限制器44的輸出，在從高速應(yīng)答判斷器66輸出第2控制信號(hào)時(shí)、切換開(kāi)關(guān)40輸出最大電流指令值設(shè)定器42的輸出。由限制器44、切換開(kāi)關(guān)40等構(gòu)成電流指令調(diào)整器34，從電流指令調(diào)整器34輸出切換開(kāi)關(guān)40的輸出，將電流指令調(diào)整器34的輸出作為電流指令i*使用。
其次，勵(lì)磁角度生成器4構(gòu)成由外部指令脈沖生成勵(lì)磁角度的勵(lì)磁角度生成裝置。由COS信號(hào)發(fā)生器6、SIN信號(hào)發(fā)生器8、乘法器36、38及電流控制器10通過(guò)勵(lì)磁角度及電流指令構(gòu)成控制勵(lì)磁電流的電流控制裝置。由電流檢測(cè)器22、24構(gòu)成檢測(cè)步進(jìn)電機(jī)的相電流的電流檢測(cè)裝置。角度檢測(cè)器16及角度演算器18構(gòu)成檢測(cè)步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)角度的角度檢測(cè)裝置。坐標(biāo)變換器20構(gòu)成由相電流及轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)角度算出扭矩成分電流的扭矩成分電流算出裝置。絕對(duì)值變換器26構(gòu)成求出扭矩成分電流的絕對(duì)值的絕對(duì)值變換裝置。高速應(yīng)答判斷66構(gòu)成在指令速度和轉(zhuǎn)子速度之間的速度偏差在基準(zhǔn)值以下時(shí)輸出第1控制信號(hào)以及在速度偏差超過(guò)基準(zhǔn)值時(shí)輸出第2控制信號(hào)的高速應(yīng)答判斷裝置。最大電流指令值設(shè)定器42、最小電流指令設(shè)定器30及電流指令調(diào)整器34構(gòu)成在高速應(yīng)答判斷裝置輸出第1控制信號(hào)時(shí)輸出與扭矩成分電流的絕對(duì)值相對(duì)應(yīng)的電流指令，在高速應(yīng)答判斷裝置輸出第2控制信號(hào)時(shí)將最大電流指令值i*max作為電流指令進(jìn)行輸出的電流指令輸出裝置。比例控制器28構(gòu)成輸出與扭矩成分電流的絕對(duì)值成比例的負(fù)荷扭矩對(duì)應(yīng)電流指令值的比例控制裝置。加法器32構(gòu)成將最小電流指令值i*min與負(fù)荷扭矩對(duì)應(yīng)電流指令值進(jìn)行相加的加法裝置。限制器44構(gòu)成輸出當(dāng)最小電流指令值i*min與負(fù)荷扭矩對(duì)應(yīng)電流指令值的和超過(guò)最大電流指令值時(shí)輸出最大電流指令值的控制裝置。D觸發(fā)器58、計(jì)時(shí)器60、時(shí)間設(shè)定器62及比較器64構(gòu)成從輸出第2控制信號(hào)的時(shí)點(diǎn)到經(jīng)過(guò)了設(shè)定時(shí)間時(shí)輸出第1控制信號(hào)的時(shí)間控制裝置。指令速度檢測(cè)器46構(gòu)成由勵(lì)磁角度的變化檢測(cè)指令速度的指令速度檢測(cè)裝置。轉(zhuǎn)子速度檢測(cè)器48構(gòu)成由轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)角度的變化檢測(cè)轉(zhuǎn)子速度的轉(zhuǎn)子速度檢測(cè)裝置。
對(duì)于此步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置，當(dāng)在外部指令脈沖輸入端子2上施加了指令脈沖時(shí)，勵(lì)磁角度生成器4由外部指令脈沖生成勵(lì)磁角度θ*，COS信號(hào)發(fā)生器6及SIN信號(hào)發(fā)生器8由勵(lì)磁角度θ*生成COS信號(hào)COS*及SIN信號(hào)SIN*，乘法器36、38由COS信號(hào)COS*、SIN信號(hào)及SIN*及電流指令i*生成α相電流指令iα*及β相電流指令iβ*，電流控制器10將流過(guò)步進(jìn)電機(jī)14的勵(lì)磁電流控制為與α相電流指令iα*及β相電流指令iβ*一致，PWM變換器12以電流控制器10的輸出為基礎(chǔ)向步進(jìn)電機(jī)施加規(guī)定的電壓，從而使步進(jìn)電機(jī)14的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。
另外，角度演算器18輸出檢測(cè)角度θf(wàn)，電流檢測(cè)器22、24輸出相電流iαf、iβf，坐標(biāo)變換器20由檢測(cè)角度θf(wàn)、相電流iαf、iβf演算出扭矩成分電流Iq，絕對(duì)值變換器26求出扭矩成分電流Iq的絕對(duì)值。
另外，指令速度檢測(cè)器46檢測(cè)出指令速度，轉(zhuǎn)子速度檢測(cè)器48檢測(cè)出轉(zhuǎn)子速度，加法器50求出指令速度與轉(zhuǎn)子速度的差，絕對(duì)值變換器52求出速度偏差。當(dāng)速度偏差在基準(zhǔn)值以下時(shí)比較器56不輸出高速應(yīng)答判斷信號(hào)而D觸發(fā)器電路58輸出第一控制信號(hào)。當(dāng)速度偏差超過(guò)基準(zhǔn)值時(shí)，由比較器56輸出高速應(yīng)答判斷信號(hào)，D觸發(fā)器電路58輸出第2控制信號(hào)。計(jì)時(shí)器60從速度偏差超過(guò)基準(zhǔn)值的時(shí)點(diǎn)開(kāi)始計(jì)時(shí)，當(dāng)計(jì)時(shí)器60的計(jì)量時(shí)間與時(shí)間設(shè)定器62的設(shè)定時(shí)間相等時(shí)，比較器64輸出設(shè)定時(shí)間經(jīng)過(guò)信號(hào)，D觸發(fā)器電路58再次輸出第1控制信號(hào)。為此，當(dāng)速度偏差在基準(zhǔn)值以下時(shí)則高速應(yīng)答判斷器66輸出第1控制信號(hào)。另一方面，當(dāng)速度偏差超過(guò)基準(zhǔn)值時(shí)則高速應(yīng)答判斷器66輸出第2控制信號(hào)，當(dāng)從速度偏差超過(guò)基準(zhǔn)值的時(shí)點(diǎn)開(kāi)始到經(jīng)過(guò)了設(shè)定時(shí)間后高速應(yīng)答判斷器66再次輸出第1控制信號(hào)。
比例控制器28由扭矩成分電流Iq的絕對(duì)值求出負(fù)荷扭矩對(duì)應(yīng)電流指令值，加法器32將最小電流指令值i*min和負(fù)荷扭矩對(duì)應(yīng)電流指令值進(jìn)行相加。在高速應(yīng)答判斷器66輸出第1控制信號(hào)時(shí)，當(dāng)最小電流指令值i*min與負(fù)荷扭矩對(duì)應(yīng)電流指令值的和數(shù)在最大電流指令值以下時(shí)切換開(kāi)關(guān)40輸出最小電流指令值i*min與負(fù)荷扭矩對(duì)應(yīng)電流指令值的和數(shù)，當(dāng)最小電流指令值i*min與負(fù)荷扭矩對(duì)應(yīng)電流指令值的和超過(guò)最大電流指令值i*max時(shí)切換開(kāi)關(guān)40輸出最大電流指令值i*max。在高速應(yīng)答判斷器66輸出第2控制信號(hào)時(shí)，切換開(kāi)關(guān)40輸出最大電流指令值i*max。為此，當(dāng)速度偏差在基準(zhǔn)值以下時(shí)，電流指令調(diào)整器34輸出最小電流指令值i*min和負(fù)荷扭矩對(duì)應(yīng)電流指令值的相加。但是，當(dāng)最小電流指令值i*min與負(fù)荷扭矩對(duì)應(yīng)電流指令值的相加超過(guò)最大電流指令值i*max時(shí)電流指令調(diào)整器34輸出最大電流指令值i*max。另外，當(dāng)速度偏差超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)，從速度偏差超過(guò)基準(zhǔn)值的時(shí)點(diǎn)開(kāi)始到經(jīng)過(guò)設(shè)定時(shí)間之間電流指令調(diào)整器34輸出最大電流指令值i*max。
如此，對(duì)于步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置，當(dāng)扭矩成分電流Iq的絕對(duì)值變大，由于負(fù)荷扭矩對(duì)應(yīng)電流指令值變大，電流指令i*變大，所以步進(jìn)電機(jī)14的勵(lì)磁電流變大。相反的，當(dāng)扭矩成分電流Iq的絕對(duì)值變小、由于負(fù)荷扭矩對(duì)應(yīng)電流指令值變小，電流指令i*變小，所以步進(jìn)電機(jī)14的勵(lì)磁電流變小。然后，當(dāng)步進(jìn)電機(jī)14停止、負(fù)荷扭矩為零時(shí)，由于電流向量i僅投影在圖4的d軸上，故扭矩成分電流Iq為零。反之，當(dāng)步進(jìn)電機(jī)14處于輸出最大扭矩的狀態(tài)下，電流向量i僅投影在圖4的q軸上，扭矩成分電流Iq為最大。此動(dòng)作對(duì)于驅(qū)動(dòng)時(shí)也相同，扭矩成分電流Iq為與負(fù)荷扭矩相對(duì)應(yīng)的值。隨之，指令速度的變化變小，對(duì)于速度偏差在基準(zhǔn)值以下的情況，在負(fù)荷扭矩的絕對(duì)值變大時(shí)由于負(fù)荷扭矩對(duì)應(yīng)電流指令變大、故步進(jìn)電機(jī)14的勵(lì)磁電流變大，反之在負(fù)荷扭矩的絕對(duì)值變小時(shí)由于負(fù)荷扭矩對(duì)應(yīng)電流指令變小、故步進(jìn)電機(jī)14的勵(lì)磁電流變小，由此可以降低消耗電力、可提高效率、另外可以抑制步進(jìn)電機(jī)14的發(fā)熱。另外，在指令速度急劇變化、速度偏差超過(guò)基準(zhǔn)值的時(shí)，在電流指令i*達(dá)到最大電流指令值i*max后、在需要高速應(yīng)答的情況下步進(jìn)電機(jī)14的扭矩輸出可以變大。另外，由于在速度偏差超過(guò)基準(zhǔn)值時(shí)，從速度偏差超過(guò)基準(zhǔn)值的時(shí)點(diǎn)到經(jīng)過(guò)設(shè)定時(shí)間之間電流指令i*為最大電流指令值i*max，故可以將電流指令i*維持在最大電流指令值i*max直至步進(jìn)電機(jī)的動(dòng)作進(jìn)入穩(wěn)定。另外，即使在負(fù)荷扭矩對(duì)應(yīng)電流指令值為零時(shí)，由于電流指令i*成為最小電流指令值i*min，故可以確保步進(jìn)電機(jī)14起動(dòng)起來(lái)。另外，即使負(fù)荷扭矩電流指令值變大，由于電流指令i*不超過(guò)最大電流指令值i*max，故可以防止變換器破損、電機(jī)過(guò)熱等情況。
圖5中說(shuō)明本發(fā)明的其它步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置。電流指令處理器78輸入負(fù)荷扭矩對(duì)應(yīng)電流指令值、高速應(yīng)答判斷器66發(fā)出的控制信號(hào)，輸出λ3。也就是說(shuō)，當(dāng)高速應(yīng)答判斷器66輸出第1控制信號(hào)時(shí)，電流指令處理器78將負(fù)荷扭矩對(duì)應(yīng)電流指令值作為輸出λ3輸出，當(dāng)高速應(yīng)答判斷器66輸出第2控制信號(hào)時(shí)，電流指令處理器78將零作為輸出λ3進(jìn)行輸出。加法器80求出作為輸出λ3與最大電流指令值i*max的差的差分值ε1。加法器82求出作為輸出λ3與最小電流指令值i*min的差的差分值ε2。電流指令處理器84將差分值ε1、高速應(yīng)答判斷器66發(fā)出的控制信號(hào)進(jìn)行輸入并輸出λ1。也就是說(shuō)，在高速應(yīng)答判斷器66輸出第1控制信號(hào)的情況下，電流指令處理器84當(dāng)差分值ε1在零以下時(shí)將輸出λ1置零，其余情況下使λ1＝ε1。另外，在高速應(yīng)答判斷器66輸出第2控制信號(hào)情況下，電流指令處理器84不管差分值ε1如何，使輸出λ1＝ε1。電流指令處理器86將差分值ε2、高速應(yīng)答判斷器66發(fā)出的控制信號(hào)進(jìn)行輸入并輸出λ2。也就是說(shuō)，對(duì)于高速應(yīng)答判斷器66輸出第1控制信號(hào)的情況，電流指令處理器86在差分值ε2為零以上時(shí)將輸出λ2置零，其余情況下使λ2＝ε2。另外，在高速應(yīng)答判斷器66輸出第2控制信號(hào)的情況下，電流指令處理器86與差分值ε2無(wú)關(guān)，將輸出λ2置零。加法器88從輸出λ3上減去輸出λ1及輸出λ2，輸出電流指令i*。隨之，在高速應(yīng)答判斷器66輸出第1控制信號(hào)的情況下，由于輸出λ3為負(fù)荷扭矩對(duì)應(yīng)電流指令值，當(dāng)負(fù)荷扭矩對(duì)應(yīng)電流指令值在最小電流指令值i*min以上且在最大電流指令值i*max以下時(shí)，由于差分值ε1在零以下、差分值ε2在零以上，故由于輸出λ1、λ2為零所以加法器88輸出負(fù)荷扭矩對(duì)應(yīng)電流指令值，當(dāng)負(fù)荷扭矩對(duì)應(yīng)電流指令值不滿(mǎn)最小電流指令值i*min時(shí)輸出λ1為零、故輸出λ2為從負(fù)荷扭矩對(duì)應(yīng)電流指令值中減去最小指令值i*min的值，所以加法器88輸出最小電流指令值i*min，當(dāng)負(fù)荷扭矩對(duì)應(yīng)電流指令值超過(guò)最大電流指令值i*max時(shí)，輸出λ1為從負(fù)荷扭矩對(duì)應(yīng)電流指令值中減去最大電流指令值i*max的值，由于輸出λ2為零所以加法器88輸出最大電流指令值i*max。另外，當(dāng)高速應(yīng)答判斷器66輸出第2控制信號(hào)時(shí)，不管負(fù)荷扭矩對(duì)應(yīng)電流指令值如何輸出λ3為零、故差分值ε1、輸出λ1為負(fù)的最大電流指令值i*max，另外輸出λ2為零，所以加法器88輸出最大電流指令值i*max。另外，由電流指令處理器、84、86等構(gòu)成電流指令調(diào)整器74，電流指令調(diào)整器74輸出加法器88的輸出，電流指令調(diào)整器74的輸出作為電流指令i*使用。
其次，最大電流指令值設(shè)定器42、最小電流指令值設(shè)定器30及電流指令調(diào)整器74構(gòu)成在從高速應(yīng)答判斷裝置輸出第1控制信號(hào)時(shí)輸出與扭矩成分電流的絕對(duì)值相對(duì)應(yīng)的電流指令，在從高速應(yīng)答判斷裝置輸出第2控制信號(hào)時(shí)將最大電流指令值作為電流指令進(jìn)行輸出的電流指令輸出裝置。電流指令調(diào)整器74構(gòu)成當(dāng)高速應(yīng)答判斷裝置輸出第1控制信號(hào)時(shí)，在與扭矩成分電流的絕對(duì)值成比例的負(fù)荷扭矩對(duì)應(yīng)電流指令值在最小電流指令值以上且在最大電流指令值以下時(shí)，輸出負(fù)荷扭矩對(duì)應(yīng)電流指令值，當(dāng)負(fù)荷扭矩對(duì)應(yīng)電流指令值不滿(mǎn)最小電流指令值時(shí)輸出最小電流指令值，當(dāng)負(fù)荷扭矩對(duì)應(yīng)電流指令值超過(guò)最大電流指令值時(shí)輸出最大電流指令值的電流指令調(diào)整裝置。
在此步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置上，由比例控制器28通過(guò)扭矩成分電流Iq的絕對(duì)值求出負(fù)荷扭矩對(duì)應(yīng)電流指令值，電流指令處理器78輸入負(fù)荷扭矩對(duì)應(yīng)電流指令值、高速應(yīng)答判斷器66發(fā)出的控制信號(hào)并輸出λ3，加法器80由輸出λ3、最大電流指令值i*max求出差分值ε1，加法器82由輸出λ3、最小電流指令值i*min求出差分值ε2，電流指令處理器56、58對(duì)應(yīng)于差分值ε1、ε2、高速應(yīng)答判斷器66發(fā)出的控制信號(hào)輸出輸出λ1、λ2，加法器60對(duì)應(yīng)于輸出λ1-λ3輸出電流指令i*。如此，在高速應(yīng)答判斷器66輸出第1控制信號(hào)的情況下，當(dāng)負(fù)荷扭矩對(duì)應(yīng)電流指令值在最小電流指令值i*min以上且在最大電流指令值i*max以下時(shí)，電流指令調(diào)整器74輸出負(fù)荷扭矩對(duì)應(yīng)電流指令值，當(dāng)負(fù)荷扭矩對(duì)應(yīng)電流指令不滿(mǎn)最小電流指令值i*min時(shí)，電流指令調(diào)整器74將最小電流指令值i*min作為電流指令i*輸出，當(dāng)負(fù)荷扭矩對(duì)應(yīng)電流指令值超過(guò)最大電流指令值i*max時(shí)，電流指令調(diào)整器74將最大電流指令值i*max作為電流指令i*輸出。另外，在高速應(yīng)答判斷器66輸出第2控制信號(hào)的情況下，電流指令調(diào)整器74輸出最大電流指令值i*max。
這樣在步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置上，對(duì)于指令速度變化小、速度偏差在基準(zhǔn)值以下的情況下，負(fù)荷扭矩對(duì)應(yīng)電流指令值在最小電流指令值i*min以上且在最大電流指令值i*max以下時(shí)，電流指令i*為負(fù)荷扭矩對(duì)應(yīng)電流指令值。為此，負(fù)荷扭矩的絕對(duì)值變大時(shí)步進(jìn)電機(jī)14的勵(lì)磁電流變大，相反的負(fù)荷扭矩的絕對(duì)值變小時(shí)步進(jìn)電機(jī)14的勵(lì)磁電流變小，所以可以使消耗電力降低、提高效率，另外可以抑制步進(jìn)電機(jī)14的發(fā)熱。另外，在指令速度急劇變化、速度偏差超過(guò)基準(zhǔn)值時(shí)，由于電流指令i*變?yōu)樽畲箅娏髦噶钪礽*max，所以在需要高速應(yīng)答的情況下可以使步進(jìn)電機(jī)14的扭矩輸出變大。另外，由于在速度偏差超過(guò)基準(zhǔn)值時(shí)，從速度偏差超過(guò)基準(zhǔn)值的時(shí)點(diǎn)到經(jīng)過(guò)設(shè)定時(shí)間之間電流指令i*為最大電流指令值i*max，故可以將電流指令i*維持在最大電流指令值i*max直至步進(jìn)電機(jī)的動(dòng)作進(jìn)入穩(wěn)定。另外，在負(fù)荷扭矩對(duì)應(yīng)電流指令值不滿(mǎn)最小電流指令值i*min時(shí)，由于電流指令i*為最小電流指令值i*min，故可以保證步進(jìn)電機(jī)14正常起動(dòng)。另外在負(fù)荷扭矩對(duì)應(yīng)電流指令值超過(guò)最大電流指令值i*max時(shí)，電流指令i*為最大電流指令值i*max，可以防止變換器破損、電機(jī)過(guò)熱等情況。
以上僅針對(duì)兩相的步進(jìn)電機(jī)做了詳細(xì)說(shuō)明，對(duì)于多相的步進(jìn)電機(jī)本發(fā)明也同樣適用。
權(quán)利要求
1.一種步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置，包含以下部分、通過(guò)施加外部指令脈沖向步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行正弦波狀變化的勵(lì)磁電流的通電，a)由上述外部指令脈沖生成勵(lì)磁角度的勵(lì)磁角度生成裝置；b)由上述勵(lì)磁角度及電流指令對(duì)上述勵(lì)磁電流進(jìn)行控制的電流控制裝置；c)檢測(cè)上述步進(jìn)電機(jī)的相電流的電流檢測(cè)裝置；d)檢測(cè)上述步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)角度的角度檢測(cè)裝置；e)由上述相電流及上述轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)角度算出扭矩成分電流的扭矩成分電流算出裝置；f)求出上述扭矩成分電流的絕對(duì)值的絕對(duì)值變換裝置；g)指令速度和轉(zhuǎn)子速度之間的速度偏差在基準(zhǔn)值以下時(shí)輸出第1控制信號(hào)，上述速度偏差超過(guò)基準(zhǔn)值時(shí)輸出第2控制信號(hào)的高速應(yīng)答判斷裝置；以及h)在上述高速應(yīng)答判斷裝置輸出第1控制信號(hào)時(shí)，對(duì)應(yīng)于上述扭矩成分電流的絕對(duì)值輸出上述電流指令，在上述高速應(yīng)答判斷裝置輸出第2控制信號(hào)時(shí)，將最大電流指令值作為上述電流指令進(jìn)行輸出的電流指令輸出裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置，上述電流指令輸出裝置中，具有通過(guò)對(duì)第1、第2控制信號(hào)進(jìn)行切換的切換開(kāi)關(guān)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置，上述電流指令輸出裝置中，具有輸出與上述扭矩成分電流的絕對(duì)值成比例的負(fù)荷扭矩對(duì)應(yīng)電流指令值的比例控制裝置。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置，上述電流指令輸出裝置中，具有將最小電流指令值與上述負(fù)荷扭矩對(duì)應(yīng)電流指令值進(jìn)行相加的加法裝置。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置，上述電流指令輸出裝置中，具有當(dāng)上述最小電流指令值與上述負(fù)荷扭矩對(duì)應(yīng)電流指令值的和超過(guò)最大電流指令值時(shí)輸出上述最大電流指令值的控制裝置。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置，上述電流指令輸出裝置中，具有在上述高速應(yīng)答判斷裝置輸出第1控制信號(hào)的情況下，當(dāng)與上述扭矩成分電流的絕對(duì)值成比例的負(fù)荷扭矩對(duì)應(yīng)電流指令值在最小電流指令值以上且在最大電流指令值以下時(shí)輸出上述負(fù)荷扭矩對(duì)應(yīng)電流指令值，當(dāng)上述負(fù)荷扭矩對(duì)應(yīng)電流指令值不滿(mǎn)上述最小電流指令值時(shí)輸出上述最小電流指令值，當(dāng)上述負(fù)荷扭矩對(duì)應(yīng)電流指令值超過(guò)上述最大電流指令值時(shí)輸出上述最大電流指令值的電流指令調(diào)整裝置。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置，上述高速應(yīng)答判斷裝置中，具有在從上述第2控制信號(hào)輸出的時(shí)點(diǎn)開(kāi)始經(jīng)過(guò)了設(shè)定時(shí)間后輸出上述第1控制信號(hào)的時(shí)間限制裝置。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)裝置，上述高速應(yīng)答判斷裝置中，具有從上述勵(lì)磁角度的變化檢測(cè)上述指令速度的指令速度檢測(cè)裝置和帶有從上述轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)速度的變化檢測(cè)上述轉(zhuǎn)子速度的轉(zhuǎn)子速度檢測(cè)裝置。
全文摘要
本發(fā)明的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置具有，由相電流及轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)角度算出扭矩成分電流的扭矩成分電流算出裝置，和求出扭矩成分電流的絕對(duì)值的絕對(duì)值變換裝置，和當(dāng)指令速度與轉(zhuǎn)子速度的速度偏差在基準(zhǔn)值以下時(shí)輸出第1控制信號(hào)及速度偏差超過(guò)基準(zhǔn)值時(shí)輸出第2控制信號(hào)的高速應(yīng)答判斷裝置，和當(dāng)高速應(yīng)答判斷裝置輸出第1控制信號(hào)時(shí)輸出對(duì)應(yīng)于扭矩成分電流絕對(duì)值的電流指令及當(dāng)高速應(yīng)答判斷裝置輸出第2控制信號(hào)時(shí)將最大電流指令作為電流指令輸出的電流指令輸出裝置。
文檔編號(hào)H02P21/00GK1677836SQ20051006257
公開(kāi)日2005年10月5日 申請(qǐng)日期2005年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月30日
發(fā)明者竹森顯緒, 桑野好文, 鷹廣昭 申請(qǐng)人:日本伺服株式會(huì)社