CN110063020B - 具有磁阻马达的马达系统 - Google Patents

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Abstract

无论转子的位置在哪，都生成期望的旋转方向的扭矩，改善磁阻马达的起动特性。本发明的马达系统具有磁阻马达和与该磁阻马达连接的电路。本发明的磁阻马达具有：转子，其具有N个(N是2以上的整数)转子凸极；定子，其具有M个(M是3以上的整数)定子凸极；三相的绕组，它们对定子凸极进行励磁；以及传感器，其检测转子的旋转位置。此外，当使转子从停止状态(初始位置)向第1方向旋转时，电路对三相的绕组进行120度通电，当使转子从停止状态向与第1方向相反的第2方向旋转时，电路对三相的绕组进行180度通电。

Description

具有磁阻马达的马达系统
技术领域
本申请涉及具有磁阻马达的马达系统。
背景技术
正在推进不需要永磁铁的磁阻马达的研究。“磁阻”这一词语表示磁阻抗(magnetic reluctance)。磁阻抗是磁路中的磁通流动的不易程度。磁阻马达使用磁阻扭矩进行旋转驱动而非使用基于永磁铁的磁扭矩。为了产生磁阻扭矩，转子和定子具有双凸极(double salient)构造。
磁阻马达大致分为开关磁阻马达和同步磁阻马达。在开关磁阻马达中，自感根据转子的旋转位置(rotational position)而发生变化，由此产生磁阻扭矩。另一方面，在同步磁阻马达中，自感和互感双方根据转子的旋转位置而发生变化，由此产生磁阻扭矩。
磁阻马达与广泛普及的永磁铁型马达和感应马达相比，扭矩产生机理不同，因此需要更特殊的控制。此外，磁阻马达的基本特性未必是明确的。因此，磁阻马达的控制装置需要根据所采用的磁阻马达的构造而单独设计。
在日本特表2005-538672号公报中公开了检测使开关磁阻马达从静止时起动所需的转子的角度位置(初始相位位置)的方法(0114段落)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特表2005-538672号公报
发明内容
发明要解决的课题
在日本特表2005-538672号公报所公开的方法中，通过对马达的绕组施加脉冲电压来检测转子的停止位置。记载了：为了使转子向任意的旋转方向旋转，由于需要防止在绕组中流动的电流反转，因此隔开规定的时间。因此，需要较长时间以使转子向期望的方向旋转，马达的起动特性较差。
用于解决课题的手段
在例示的实施方式中，本发明的马达系统具有：磁阻马达；以及电路，其与所述磁阻马达连接，所述磁阻马达具有：转子，其具有N个转子凸极，其中，N是2以上的整数；定子，其具有M个定子凸极，其中，M是3以上的整数；三相的绕组，它们对所述定子凸极进行励磁；以及传感器，其检测所述转子的旋转位置。当使所述转子从停止状态向第1方向旋转时，所述电路对所述三相的绕组进行120度通电，当使所述转子从所述停止状态向与所述第1方向相反的第2方向旋转时，所述电路对所述三相的绕组进行180度通电。
发明效果
根据本发明的马达系统的实施方式，由于根据想要使转子旋转的方向而采用不同的励磁图案，因此能够生成期望的方向的扭矩并且唯一地确定旋转方向。因此，能够改善磁阻马达的起动特性。
附图说明
图1A是从传感器磁铁侧观察本发明的实施方式的SR马达的剖视图。
图1B是沿着图1A的B1-B2线的剖视图。
图2是示意性地示出SR马达100的与旋转中心轴线C垂直的截面的其他的图。
图3是示意性地示出SR马达100中的转子10和定子20在旋转的周向上的相对位置关系的图。
图4A是示意性地示出在将360度的电角度的范围分割为十二个角度区域0～XI的例子中转子10和定子20在旋转的周向上的相对位置关系的图。
图4B是示意性地示出在将360度的电角度的范围分割为十二个角度区域0～XI的例子中转子10和定子20在旋转的周向上的其他的相对位置关系的图。
图4C是示意性地示出在将360度的电角度的范围分割为六个角度区域0～5的例子中转子10和定子20在旋转的周向上的相对位置关系的图。
图5是从传感器磁铁侧观察本发明的实施方式的SR马达的图。
图6是示意性地示出将360度的电角度分为六个角度区域0～5的状态的图。
图7是示出本实施方式中的正转时转子位置与励磁状态的关系(励磁图案)的图。
图8A是示出本实施方式中的正转时转子位置与励磁状态的关系的图。
图8B是示出本实施方式中的正转时转子位置与励磁状态的关系的其他的图。
图8C是示出本实施方式中的正转时转子位置与励磁状态的关系的又一图。
图8D是示出本实施方式中的正转时转子位置与励磁状态的关系的又一图。
图8E是示出本实施方式中的正转时转子位置与励磁状态的关系的又一图。
图8F是示出本实施方式中的正转时转子位置与励磁状态的关系的又一图。
图8G是示出本实施方式中的正转时转子位置与励磁状态的关系的又一图。
图8H是示出本实施方式中的正转时转子位置与励磁状态的关系的又一图。
图8I是示出本实施方式中的正转时转子位置与励磁状态的关系的又一图。
图9是示出本实施方式中的正转时在转子10中产生的扭矩的大小与转子位置的关系的曲线图。
图10A是示出表示正转时由U相凸极产生的扭矩的曲线的曲线图。
图10B是示出表示正转时由V相凸极产生的扭矩的曲线的曲线图。
图10C是示出表示正转时由W相凸极产生的扭矩的曲线的曲线图。
图11是示出本实施方式中的反转时转子位置与励磁状态的关系(励磁图案)的图。
图12A是示出本实施方式中的反转时转子位置与励磁状态的关系的图。
图12B是示出本实施方式中的反转时转子位置与励磁状态的关系的其他的图。
图12C是示出本实施方式中的反转时转子位置与励磁状态的关系的又一图。
图12D是示出本实施方式中的反转时转子位置与励磁状态的关系的又一图。
图12E是示出本实施方式中的反转时转子位置与励磁状态的关系的又一图。
图12F是示出本实施方式中的反转时转子位置与励磁状态的关系的又一图。
图12G是示出本实施方式中的反转时转子位置与励磁状态的关系的又一图。
图12H是示出本实施方式中的反转时转子位置与励磁状态的关系的又一图。
图12I是示出本实施方式中的反转时转子位置与励磁状态的关系的又一图。
图13是示出本实施方式中的反转时在转子10中产生的扭矩的大小与转子位置的关系的曲线图。
图14A是示出表示反转时由U相凸极产生的扭矩的曲线的曲线图。
图14B是示出表示反转时由V相凸极产生的扭矩的曲线的曲线图。
图14C是示出表示反转时由W相凸极产生的扭矩的曲线的曲线图。
图15是示出本发明的马达系统的非限定的例示的实施方式的电路图。
图16是示出具有三相全桥电路的其他的逆变电路200A的例子的电路图。
图17是示出具有非对称半桥逆变器的逆变电路200B的例子的电路图。
图18是示出本实施方式中的转子位置与定子凸极的励磁状态的其他的关系(励磁图案)的图。
图19是具有多个三相全桥逆变器200C的逆变电路200D的电路图。
图20是示出本发明的马达系统中的马达控制电路300的硬件结构的例子的图。
具体实施方式
本发明的马达系统具有磁阻马达和与该磁阻马达连接的电路。本发明的磁阻马达具有：转子，其具有N个(N是2以上的整数)转子凸极；定子，其具有M个(M是3以上的整数)定子凸极；三相的绕组，它们对定子凸极进行励磁；以及传感器，其检测转子的旋转位置。此外，当使转子从停止状态(初始位置)向第1方向旋转时，电路对三相的绕组进行120度通电，当使转子从停止状态向与第1方向相反的第2方向旋转时，电路对三相的绕组进行180度通电。
根据本发明的马达系统的实施方式，由于根据使转子旋转的方向而采用不同的励磁图案，因此能够生成期望的方向的扭矩并且唯一地确定旋转方向。更具体而言，当使转子从停止状态(初始位置)向第1方向旋转时，无论转子的停止位置在哪，都能够产生引起第1方向的旋转的扭矩。此外，当使转子从停止位置向第2方向旋转时，无论转子的停止位置在哪，都能够产生引起第2方向的旋转的扭矩。由于能够生成期望的方向的扭矩并且唯一地确定旋转方向，因此能够改善起动特性。
＜磁阻马达＞
以下，对本发明的磁阻马达的非限定的例示的实施方式进行说明。
首先，参照图1A和图1B对本实施方式的马达系统所具备的磁阻马达的基本构造进行说明。本实施方式的磁阻马达是开关磁阻马达。以下，将“开关磁阻马达”简称为“SR马达”。
图1A是从传感器磁铁侧观察本实施方式的SR马达100的剖视图。图1B是沿着图1A的B1-B2线的剖视图。图1A示出了沿着图1B的A1-A2线的截面、沿着A3-A4线的截面以及沿着A5-A6线的截面。在图1A和图1B中示出了包含彼此垂直的X轴、Y轴以及Z轴的右手系XYZ坐标的一部分。图1A中示出的截面是从与旋转中心轴线C平行的Z轴的负侧观察正侧时的截面。在本发明中，Z轴的负侧是SR马达100的后述的传感器磁铁50侧(图1B的左侧)。另外，附图中记载的SR马达100的朝向完全不限定使用本发明的磁阻马达时的朝向。
在本发明中，将从Z轴的负侧观察正侧时、即从传感器磁铁侧(图1B的左侧)观察马达时的顺时针方向的旋转定义为“正转”。将该情况下的逆时针方向的旋转定义为“反转(逆旋转)”。图1A中记载的曲线的箭头示出了“正转(正旋转)”的方向。
本实施方式的SR马达100具备具有四个转子凸极12的转子10和具有六个定子凸极22的定子20。转子10和定子20与公知的SR马达中的转子和定子同样地能够根据用途而具有多种形状及尺寸。转子10和定子20优选由软磁性材料形成，例如能够由层叠的硅钢板构成为任意的形状。
另外，转子凸极12的个数不限于四个，只要是N个(N是2以上的整数)即可。此外，定子凸极22的个数也不限于六个，只要是M个(M是3以上的整数)即可。有时将转子凸极12的个数称为“极数”，将定子凸极22的个数称为“槽数”。定子20中的“槽”是指在周向上相邻排列的两个定子凸极22之间的空间(凹部)。槽的个数与定子凸极22的个数相等。具有N个转子凸极12和M个定子凸极22的构造有时被称为“M-N构造”或者“M槽N极构造”。以下，针对“6-4构造”的SR马达来对本发明的实施方式进行说明，但本发明的马达系统所具备的磁阻马达不限于这样的实施方式。例如，也可以具有“3-2构造”和“6-2构造”。
本实施方式的SR马达100具有对定子凸极22进行励磁的三相的绕组30和与转子10连接而进行旋转的轴40。该例中的绕组30是集中绕组，像后文说明那样与逆变器(在图1A和图1B中未图示)连接。逆变器将SR马达100进行动作所需的电压施加于期望的绕组30，对该绕组30通电流(驱动电流)。当电流在绕组30中流动时，该绕组30内的定子凸极22被励磁而生成磁通。磁通从被励磁的定子凸极22经由磁间隙而入射到邻近的转子凸极12，在转子10和定子20的内部形成封闭的磁路。当根据转子10的旋转位置而使适当的大小的电流在适当的时机在各绕组30内流动时，转子10得到所需的扭矩而在规定的方向上旋转。在本发明中，三相的绕组30分别为U、V以及W相的绕组。在以下的说明中，将卷绕有U相的绕组30的定子凸极22称为“U相凸极”，将卷绕有V相的绕组的定子凸极22称为“V相凸极”，将卷绕有W相的绕组的定子凸极22称为“W相凸极”。
一般情况下，磁阻马达根据与电磁铁吸引铁片的原理相同的原理而旋转。被励磁的定子凸极22对应于“电磁铁”，与被励磁的定子凸极22邻近的转子凸极12对应于“铁片”。当使在绕组30中流动的电流的朝向反转时，生成的磁通的方向也反转。但是，“电磁铁”吸引“铁片”的力不依赖于在绕组30中流动的电流的朝向。
轴40被未图示的轴承支承为能够旋转。轴40固定于转子10，因此转子10与轴40一同旋转。轴40能够经由齿轮等未图示的机械部件而向负载传递扭矩。
SR马达100具有：传感器磁铁50，其固定于轴40的外周；以及多个磁传感器60，它们配置在与传感器磁铁50对置的位置。传感器磁铁50具有沿着轴40的周向(旋转方向)交替地排列的S极和N极。本实施方式中的传感器磁铁50具有沿周向排列的S极、N极、S极、N极总计四个磁极。由于传感器磁铁50固定于轴40，因此该传感器磁铁50伴随着转子10的旋转而与轴40一同绕着旋转中心轴线C旋转。另一方面，各磁传感器60位于相对于定子20固定的位置。三个磁传感器60分别响应于与轴40一同旋转的传感器磁铁50所形成的磁通或者磁场的变化而输出电流或者电压的信号。各个磁传感器60例如可以是霍尔IC。霍尔IC能够检测位于对置位置的传感器磁铁50的磁极从S极变化为N极的时机而使输出信号的电压电平从逻辑低电平(低)变化为逻辑高电平(高)，此外，能够检测磁极从N极变化为S极的时机而使输出信号的电压电平从高变化为低。只要将作为磁传感器的三个霍尔IC分别按照规定的角度间隔配置，则能够根据来自各霍尔IC的输出信号而检测转子10的角度位置。
在本实施方式的SR马达100中，传感器磁铁50的极数(S极的数量与N极的数量的总和)与转子凸极12的个数相等，是四个。换言之，传感器磁铁50的极数与转子凸极12的个数N相等。以往，认为：为了在SR马达100起动时使转子10向规定的方向适当地旋转，需要准确地检测旋转前的转子10的停止位置。因此，以往，转子10的位置检测使用旋转变压器或者旋转编码器那样的高价的旋转角传感器来进行。此外，认为：在使用霍尔IC等磁传感器的情况下，传感器磁铁50的极数最低也需要为转子凸极12的个数N的2倍以上。
以下，参照图2和图3对转子10的位置检测进行更详细的说明。图2示意性地示出了本实施方式的SR马达100的与旋转中心轴线C垂直的截面。图2示出了图1B的从传感器磁铁侧观察到的沿着A1-A2线的截面、沿着A2-A5线的截面以及沿着A5-A6线的截面。在图2中，为了简便，省略了记载绕组30。
图2中的“U”、“V”以及“W”的标号分别表示定子20的“U相凸极”、“V相凸极”以及“W相凸极”。此外，图2中的标号“a”和“b”分别是对四个转子凸极12中的处于电角度360度(机械角度180度)的关系的一组转子凸极12标注的标号。在以后的说明中，有时将标注了标号“a”的转子凸极12称为“转子凸极12a”、将标注了标号“b”的转子凸极12称为“转子凸极12b”。
图3是示意性地示出转子10和定子20在旋转的周向上的相对位置关系的图。在
图3中，为了简便，示出了将沿旋转的周向延伸的曲线转换为图中的横向延伸的直线而得到的配置关系。在图3的例子中，转子10相对于静止的定子20沿箭头的方向移动。该箭头的方向表示“正转”的方向。图3中的标号“U”、“V”、“W”以及标号“a”、“b”标注于与图2所示的被标注了标号的要素对应的要素。
为了使转子10沿图3所示的箭头的方向移动(正转)，需要检测转子10相对于定子20的相对位置(角度位置)，根据该检测到的位置而从“U相凸极”、“V相凸极”以及“W相凸极”中适当地选择要励磁的凸极。如果该选择不适当，则转子10在图3中的左右方向上振动，无法得到固定方向的扭矩。
图4A示出了如下的例子：将从定子20的某个“U相凸极”经由“V相凸极”和“W相凸极”到下一个“U相凸极”为止的360度的电角度的范围分割为十二个角度区域0～XI。各角度区域的宽度是30度的电角度。这里，关注被标注了参照标号“a”的转子凸极12。在图4A的例子中，所关注的转子凸极12a的周向的中心位置(图中用双点划线表示)位于角度区域0。在该情况下，通过选择“U相凸极”进行励磁，产生了使转子10向右侧移动的扭矩。此后，转子10向右侧移动，实现了图4B的例子所示的配置。此时，所关注的转子凸极12a的周向的中心位置(双点划线)位于角度区域I。以往，在所关注的转子凸极12a的周向的中心位置从角度区域0移动到角度区域I的时机停止“U相凸极”的励磁，并选择“W相凸极”进行励磁。
存在如下的技术常识：需要以像上述那样将360度的电角度的范围分割为至少十二个角度区域的精度(30度的电角度的角度分辨率)来检测转子10的位置。认为：为了达成该分辨率，需要使传感器磁铁50的极数为转子10的凸极数N个的2倍以上。与此相对，在本发明的马达系统所具备的磁阻马达中，例如，只要像图4C所示那样将360度的电角度的范围分割为六个角度区域就足够。在该情况下，能够使传感器磁铁50的极数为转子的凸极数、即N个。这样，即使位置检测的精度(角度分辨率)下降，通过进行以下说明的驱动，也能够使转子10向规定的方向适当地旋转。
接下来，参照图5对本实施方式的SR马达100的结构进行更详细的说明。图5是与图1A同样地从传感器磁铁侧观察SR马达100的剖视图。
在本实施方式中，三个磁传感器60由如下的传感器构成：第1磁传感器60U，其配置在第1位置；第2磁传感器60V，其配置在从第1位置沿着轴40的周向旋转了120度+360度×m的电角度后的第2位置；以及第3磁传感器60W，其配置在从第1位置沿着轴40的周向旋转了240度+360度×n后的第3位置。m和n在图示的例子中分别是1和0，但也可以是其他整数的组。在图5的例子中，三个磁传感器60U、60V、60W是位置各120度的机械角度不同的三个霍尔IC。
在图5的配置例中，第1位置的方向是指从连结U相凸极的周向的中心与旋转中心的方向A顺时针旋转了角度θa后的方向。在本实施方式中，该角度θa优选为60度的电角度(30度的机械角度)。角度θa只要以使得从定子凸极22的绕组30泄漏的磁通对磁传感器60的影响小的方式来确定即可，角度θa不限于60度的电角度。在泄漏的磁通的影响不波及磁传感器60的情况下，角度θa是任意的。
在图5中，被标注了参照标号“a”的转子凸极12a的周向的中心用黑色三角形来表示。该转子凸极12a的周向的中心在图5所示的状态下位于从方向A逆时针(向反转方向)旋转了角度θr后的“基准位置(Ref)”。优选的实施方式中的角度θr是105度的电角度。在本实施方式中，该角度是52.5度的机械角度。在以下的说明中，将该转子凸极12的周向的中心相对于该基准位置(Ref)的旋转角度(电角度)定义为转子10的旋转位置，简称为“转子位置”。在图5所示的状态下，转子位置为0度。当转子10正转时，转子位置从0度增加。另外，当转子10反转时，转子位置从0度(＝360度)减少。
在图5的配置例中，当转子位置为0度时，传感器磁铁50的S极与N极的边界位置(S-N)之一位于与第1磁传感器60U对置的位置。因此，当转子10正转并且转子位置通过0度的位置时，第1磁传感器60U的输出信号的电压电平从低变化为高。在本实施方式中，当转子10进行正转时，在第1磁传感器60U的输出信号的电压电平从低变化为高的时机，开始进行U相凸极的励磁。持续进行U相凸极的励磁直至转子10旋转了120度的电角度而第2磁传感器60V的输出信号的电压电平从低变化为高。
参照图6。在本发明中，如图6所示，将电角度360度分为六个角度区域0～5。而且，根据转子位置处于哪个角度区域来切换U、V以及W相凸极的励磁。U、V、W相凸极各自被励磁的期间在正转时与转子10旋转120度的电角度的期间一致。另外，如后所述，U、V、W相凸极各自被励磁的期间在反转时与转子10旋转180度的电角度的期间一致。
首先，参照图7对正转时的动作进行说明。图7是示出本实施方式中的正转时转子位置与定子凸极的励磁状态的关系(励磁图案)的图。在图7中，针对六个角度区域0～5分别记载了三个磁传感器(霍尔IC)60U、60V、60W的输出信号电平和U相凸极、V相凸极以及W相凸极的励磁状态。一个角度区域的宽度是60度的电角度。
在图7中，三个磁传感器60U、60V、60W的输出信号电平分别用粗实线来表示。这些输出信号电平分别在相移了180度的电角度的时机在低与高之间周期性地变化。
在图7中，U相凸极、V相凸极以及W相凸极的励磁状态通过标号“+1”、“-1”以及“0”来识别。“+1”和“-1”分别表示“电流在绕组中沿第1方向流动”和“电流在绕组中沿与第1方向相反的第2方向流动”。“0”表示“电流不流动”。如上所述，在定子凸极22中形成的磁通的方向依赖于在绕组30中流动的电流的朝向，但扭矩的大小和朝向与在绕组30中流动的电流的朝向无关。因此，在本发明中也是，本来，在绕组30中流动的电流的朝向是任意的。可以将图7中记载的“+1”和“-1”分别反转为“-1”和“+1”，也可以将全部“-1”置换为“+1”。但是，如后所述，在绕组中流动图7中例示的方向的电流会带来如下优点：能够采用具有全桥电路的通用并且价格低廉的逆变器。
以下，对通过使U相凸极、V相凸极以及W相凸极的励磁状态在图7所示的时机改变而引起转子10与定子20的位置关系如何变化进行说明。
首先，参照图8A。图8A示意性地示出了转子位置为-15度(角度区域5)的励磁状态。本发明中的转子位置是由转子凸极12a的周向的中心位置规定的。在图5和图6中，该转子凸极12a的周向的中心位置是用黑色三角形表示的。在图8A所示的状态下，在V相凸极的绕组中流动“-1”的电流，在W相凸极的绕组中流动“+1”的电流。因此，在图8A中记载了贯穿V相凸极的朝上的箭头和贯穿W相凸极的朝下的箭头。这些箭头分别示意性地示出了被励磁的定子凸极22在凸极内形成的磁通的朝向。在图8A的位置，与V相凸极邻近的转子凸极12b向V相凸极被吸引，对转子10赋予扭矩。与W相凸极邻近的转子凸极12a向W相凸极被吸引，但该转子凸极12a所受的力朝向转子10的径向外侧，因此不对转子10赋予扭矩。
接下来，参照图8B。图8B示意性地示出了转子位置为0度(角度区域5与角度区域0的边界)的励磁状态。此时的转子位置等同于图5和图6中所示的转子0的旋转位置。此时，磁传感器60U检测到传感器磁铁50中的S极与N极的边界，输出信号电平从低变化为高。其结果为，在V相凸极的绕组中继续流动“-1”的电流，但在W相凸极的绕组中流动的电流停止。取而代之，在U相凸极的绕组中开始流动“+1”的电流。因此，在图8B中记载了贯穿V相凸极的朝上的箭头和贯穿U相凸极的朝下的箭头。在图8B的位置，与V相凸极邻近的转子凸极12b向V相凸极被吸引，对转子10赋予扭矩。
接下来，参照图8C。图8C示意性地示出了转子位置为30度(角度区域0)的励磁状态。在V相凸极的绕组中流动“-1”的电流，在U相凸极的绕组中流动“+1”的电流。因此，在图8C中记载了贯穿V相凸极的朝上的箭头和贯穿U相凸极的朝下的箭头。在图8C的位置，与V相凸极邻近的转子凸极12b向V相凸极被吸引，对转子10赋予扭矩。此外，与U相凸极邻近的转子凸极12a也开始向U相凸极被吸引。
接下来，参照图8D。图8D示意性地示出了转子位置为45度(角度区域0)的励磁状态。在V相凸极的绕组中流动“-1”的电流并且在U相凸极的绕组中流动“+1”的电流的状态持续。在图8D的位置，即使与V相凸极邻近的转子凸极12b向V相凸极被吸引，也不对转子10赋予扭矩。与此相对，与U相凸极邻近的转子凸极12a向U相凸极引被吸引，对转子10赋予扭矩。
这里，再次参照图7。在图7所示的角度区域0中记载了“U非对置”和“V对置”这些文字。“U非对置”表示U相凸极位于不与转子凸极对置的位置。换言之，在“U非对置”时，相邻的两个转子凸极12的中间与U相凸极对置。在该例中，在转子位置为15度时，产生“U非对置”。此外，“V对置”表示V相凸极与转子凸极对置。在该例中，如图8D所示，在转子位置为45度时，产生“V对置”。在图7所示的其他的角度区域1～5中也存在例如“V非对置”和“U对置”等文字，表示相同的意思。
接下来，参照图8E。图8E示意性地示出了转子位置为60度(角度区域0与角度区域1的边界)的励磁状态。在U相凸极的绕组中流动“+1”的电流的状态持续，但在V相凸极的绕组中流动的电流停止。而且，在W相凸极的绕组中开始流动“-1”的电流。在图8E的位置，与U相凸极邻近的转子凸极12a向U相凸极被吸引，对转子10赋予扭矩。
接下来，参照图8F。图8F示意性地示出了转子位置为75度(角度区域1)的励磁状态。在U相凸极的绕组和W相凸极的绕组中流动的电流与图8E中的状态相同。在图8F的位置，W相凸极与相邻的两个转子凸极的中间位置对置(W非对置)。与U相凸极邻近的转子凸极12a向U相凸极被吸引，对转子10赋予扭矩。
接下来，参照图8G。图8G示意性地示出了转子位置为90度(角度区域1)的励磁状态。在U相凸极的绕组和W相凸极的绕组中流动的电流与图8F所示的状态的励磁状态相同。与U相凸极邻近的转子凸极12a向U相凸极被吸引，此外，与W相凸极邻近的转子凸极12b向W相凸极被吸引，对转子10赋予扭矩。
接下来，参照图8H。图8H示意性地示出了转子位置为105度(角度区域1)的励磁状态。在U相凸极的绕组和W相凸极的绕组中流动的电流与图8G所示的状态的励磁状态相同。但是，由于U相凸极与转子凸极12a对置，因此不对转子凸极12a赋予扭矩。与W相凸极邻近的转子凸极12b向W相凸极被吸引，对转子10赋予扭矩。
最后，参照图8I。图8I示意性地示出了转子位置为120度(角度区域1与角度区域2的边界)的励磁状态。在U相凸极的绕组中流动的电流停止，取而代之，在V相凸极的绕组中开始流动“+1”的电流。在W相凸极的绕组中流动的电流不变化。与W相凸极邻近的转子凸极12b向W相凸极被吸引，对转子10赋予扭矩。
图8I所示的转子位置能够通过图5的第2磁传感器60V与传感器磁铁50中的S极和N极的边界位置对置而检测到。
如上所述，通过向U相凸极的绕组通电流而对U相凸极进行励磁的期间是转子位置从0度到120度的期间。换言之，开始向U相凸极的绕组通电流的转子位置(基准位置Ref)是从U相凸极与多个转子凸极12中的任意转子凸极12对置的位置反转了105度的电角度后的位置。安装于轴40的传感器磁铁50中的S极与N极的边界位置是以能够通过第1磁传感器60U检测到转子位置到达了基准位置Ref的方式来确定的。具体而言，在多个转子凸极12中的至少一个转子凸极12的周向的中心与U相凸极的周向的中心一致时，传感器磁铁50的S极与N极的边界位置是从与第2磁传感器60V对置的位置沿着轴40的周向向反转侧反转了大约15度的电角度(7.5度的机械角度)的位置。另外，优选为，传感器磁铁50的S极与N极的边界位置收敛在从与第2磁传感器60V对置的位置沿着轴40的周向向反转侧反转了10度以上并且20度以下的电角度(5度以上并且10度以下的机械角度)的范围内。10度以上并且20度以下的电角度的范围是假定了±5度的电角度作为安装误差。
参照图8A至图8I，主要对U相凸极被励磁的期间(120度的电角度)的转子10的移动进行说明。也能够同样地理解其他相的定子凸极被励磁的期间。能够将按照120度的电角度分别对U相、V相以及W相进行励磁的驱动方式称为“120度通电”。此外，图7所示的正转时的励磁图案实现提前角为45度的驱动。在本实施方式中，将360度的电角度分为六个角度区域，以六个步骤来切换励磁状态(六个步骤驱动)。通过根据转子位置以六个步骤来切换励磁状态，无论转子位置处于哪个角度区域，都始终产生使转子10正转的扭矩。
图9是示出本实施方式中的在转子10中产生的扭矩的大小与转子位置的关系的曲线图。扭矩的大小是通过计算而求出的。在图9的曲线图中记载了表示由U相凸极产生的扭矩的曲线、表示由V相凸极产生的扭矩的曲线、表示由W相凸极产生的扭矩的曲线以及表示总和扭矩的曲线。
图10A、图10B以及图10C分别是示出表示由U相凸极产生的扭矩的曲线、表示由V相凸极产生的扭矩的曲线以及表示由W相凸极产生的扭矩的曲线的曲线图。从这些图可知，根据转子位置，有时由被励磁的两相的定子凸极中的一方产生的扭矩示出为负。例如在转子位置处于0度至15度的范围内时，如图10A所示，由U相凸极产生的扭矩为负，但如图10B所示，由V相凸极产生的扭矩示出了充分大的正值。此外，在转子位置处于45度至60度的范围内时，如图10B所示，由V相凸极产生的扭矩为负，但如图10A所示，由U相凸极产生的扭矩示出了充分大的正值。这样，即使由U相凸极、V相凸极以及W相凸极产生的扭矩的一部分为负，如图9所示，总和扭矩也始终为正。因此，无论使转子10旋转之前的停止位置在何处，只要能够检测转子位置处于六个角度区域0～6中的哪个角度区域内，就能够使转子10始终向正转方向起动。此外，转子位置的检测所需的角度分辨率为60度的电角度，因此不需要分辨率更高的旋转变压器或者旋转编码器等高价的角度传感器。
图7所示的励磁图案在SR马达100向正转方向旋转起动时执行。在转子10开始旋转后，可以根据转子10的转速等而进行实现其他的励磁图案的驱动。例如，可以是，在自第1磁传感器60U的输出信号的电平从低变化为高时起相移了规定的大小的时机开始进行U相凸极的励磁。此外，向U相凸极、V相凸极以及W相凸极的各绕组30通电的期间也不限于“120度通电”，可以根据转子10的转速等而改变。
接下来，参照图11对反转时的动作进行说明。图11是示出本实施方式中的反转时转子位置与定子凸极的励磁状态的关系(励磁图案)的图。图11是与图7对应的附图，针对六个角度区域0～5分别记载了三个磁传感器(霍尔IC)60U、60V、60W的输出信号电平和U相凸极、V相凸极以及W相凸极的励磁状态。在执行图11所示的励磁图案时，转子10反转，因此在转子的停止位置位于例如角度区域5的情况下，转子位置按照角度区域5→角度区域4→角度区域3→···的方式移动。
在图11中也是，与图7同样地，三个磁传感器60U、60V、60W的输出信号电平分别用粗实线来表示。这些输出信号电平分别在相移了180度的电角度的时机在低与高之间周期性地变化。
在图11中，U相凸极、V相凸极以及W相凸极的励磁状态通过标号“+1”、“+0.5”、“0”、“-0.5”以及“-1”的标号来识别。“+1”和“+0.5”分别表示“第1大小的电流在绕组中沿第1方向流动”和“第1大小的一半的第2大小的电流在绕组中沿第1方向流动”。“-1”和“-0.5”分别表示“第1大小的电流在绕组中沿与第1方向相反的第2方向流动”和“第1大小的一半的第2大小的电流在绕组中沿第2方向流动”。“0”表示“电流不流动”。在图11的例子中，U相凸极、V相凸极以及W相凸极始终被励磁，但程度存在差异。
如上所述，在定子凸极22中形成的磁通的方向依赖于在绕组30中流动的电流的朝向，但扭矩的大小和朝向与在绕组30中流动的电流的朝向无关。因此，在本发明中也是，本来，在绕组30中流动的电流的朝向是任意的。可以将图11中记载的“+”和“-”的标号的一部分或者全部反转。但是，像对图7所提到那样，在绕组中流动图11中例示的方向的电流会带来如下优点：能够采用具有全桥电路的通用并且价格低廉的逆变器。
以下，对通过使U相凸极、V相凸极以及W相凸极的励磁状态在图11所示的时机改变而引起转子10与定子20的位置关系如何发生变化进行说明。
首先，参照图12A。图12A示意性地示出了转子位置为180度(角度区域2与角度区域3的边界)的励磁状态。更准确地说是示意性地示出了转子位置从角度区域3移动到角度区域2而切换成了角度区域2的励磁状态的状态。此时，磁传感器60U检测到传感器磁铁50中的S极与N极的边界，输出信号电平从低变化为高。在图12A所示的状态下，在U相凸极的绕组中流动“-1”的电流，在V相凸极的绕组中流动“+0.5”的电流，在W相凸极的绕组中流动“+0.5”的电流。因此，在图12A中记载了贯穿U相凸极的朝上的箭头以及贯穿V相凸极和W相凸极的朝下的箭头。这些箭头分别示意性地示出了被励磁的定子凸极22所形成的凸极内的磁通的朝向。相对较长的箭头表示流动“+1”或者“-1”的电流，相对较短的箭头表示流动“+0.5”或者“-0.5”的电流。
在图12A的位置，与在绕组中流动较大的电流的U相凸极邻近的转子凸极12a向U相凸极被吸引，对转子10赋予反转方向(图中的左方向)的扭矩(负)。V相凸极对转子10赋予正转方向的扭矩(正)，W相凸极对转子10赋予反转方向的扭矩(负)。扭矩的总和值为负，整体上产生反转方向的扭矩。
接下来，参照图12B。图12B示意性地示出了转子位置为120度(角度区域2与角度区域1的边界)的励磁状态。更准确地说是示意性地示出了转子位置从角度区域2移动到角度区域1而切换成了角度区域1的励磁状态的状态。此时，磁传感器60V检测到传感器磁铁50中的S极与N极的边界，输出信号电平从高变化为低。其结果为，在U相凸极、V相凸极以及W相凸极的绕组中分别流动用“-0.5”、“+1”以及“-0.5”来表示的电流。因此，在图12B中记载了贯穿U相凸极和W相凸极的朝上的箭头以及贯穿V相凸极的朝下的箭头。在图12B的位置，与V相凸极邻近的转子凸极12b向V相凸极被吸引，对转子10赋予反转方向的扭矩。W相凸极对转子10赋予正转方向的扭矩，U相凸极对转子10赋予反转方向的扭矩。扭矩的总和值为负，整体上产生反转方向的扭矩。
接下来，参照图12C。图12C示意性地示出了转子位置为105度(角度区域1，U对置)的励磁状态。励磁状态相对于图12B的状态未发生变化。但是，由于U相凸极与转子10的凸极12a对置，因此U相凸极不对转子10赋予扭矩。与V相凸极邻近的转子凸极12b向V相凸极被吸引，对转子10赋予反转方向的扭矩。W相凸极对转子10赋予正转方向的扭矩，但在图12C的位置也是，扭矩的总和值为负，整体上产生反转方向的扭矩。
接下来，参照图12D。图12D示意性地示出了转子位置为90度(角度区域1)的励磁状态。励磁状态相对于图12B和图12C的状态未发生变化。虽然U相凸极和W相凸极双方对转子10赋予正转方向的扭矩，但该扭矩的大小较小。与在绕组中流动相对较大的电流的V相凸极邻近的转子凸极12b向V相凸极被吸引，对转子10赋予反转方向的扭矩。扭矩的总和值为负，整体上产生反转方向的扭矩。
接下来，参照图12E。图12E示意性地示出了转子位置为75度(角度区域1，W非对置)的励磁状态。励磁状态相对于图12D的状态未发生变化，但W相凸极与相邻的两个转子凸极的中间位置对置(W非对置)。因此，不产生基于W相凸极的扭矩。与U相凸极邻近的转子凸极12a向U相凸极被吸引，对转子10赋予正转方向的扭矩。此外，与V相凸极邻近的转子凸极12a向V相凸极被吸引，由此产生的反转方向的扭矩的绝对值相对较大。扭矩的总和值为负，整体上产生反转方向的扭矩。
接下来，参照图12F。图12F示意性地示出了转子位置为60度(角度区域1与角度区域0的边界)的励磁状态。更准确地说是示意性地示出了转子位置从角度区域1移动到角度区域0而切换成了角度区域0的励磁状态的状态。此时，磁传感器60W检测到传感器磁铁50中的S极与N极的边界，输出信号电平从低变化为高。其结果为，在U相凸极、V相凸极以及W相凸极的绕组中分别流动用“+0.5”、“+0.5”以及“-1”来表示的电流。因此，在图12F中记载了贯穿W相凸极的朝上的箭头以及贯穿U相凸极和V相凸极的朝下的箭头。在图12F的位置，与W相凸极邻近的转子凸极12a向W相凸极被吸引，对转子10赋予反转方向的扭矩。U相凸极对转子10赋予正转方向的扭矩，V相凸极对转子10赋予反转方向的扭矩。扭矩的总和值为负，整体上产生反转方向的扭矩。
接下来，参照图12G。图12G示意性地示出了转子位置为45度(角度区域0)的励磁状态。励磁状态相对于图12F的状态未发生变化，但V相凸极与转子凸极12b对置(V对置)。由于V相凸极与转子凸极12b对置，因此不对转子凸极12b赋予扭矩。与W相凸极邻近的转子凸极12a向W相凸极被吸引，对转子10赋予反转方向的扭矩。U相凸极对转子10赋予正转方向的扭矩，但在图12G的位置也是，扭矩的总和值为负，整体上产生反转方向的扭矩。
接下来，参照图12H。图12H示意性地示出了转子位置为30度(角度区域0)的励磁状态。励磁状态相对于图12G的状态未发生变化。虽然U相凸极和V相凸极对转子10赋予正转方向的扭矩，但其大小较小。与W相凸极邻近的转子凸极12a向W相凸极被吸引，对转子10赋予反转方向的扭矩。扭矩的总和值为负，整体上产生反转方向的扭矩。
最后，参照图12I。图12I示意性地示出了转子位置为0度(角度区域0与角度区域5的边界)的励磁状态。更准确地说是示意性地示出了转子位置从角度区域0移动到角度区域5而切换成了角度区域5的励磁状态的状态。此时，磁传感器60U检测到传感器磁铁50中的S极与N极的边界，输出信号电平从高变化为低。其结果为，在U相凸极、V相凸极以及W相凸极的绕组中分别流出用“+1”、“-0.5”以及“-0.5”来表示的电流。因此，在图12I中记载了贯穿V相凸极和W相凸极的朝上的箭头以及贯穿U相凸极的朝下的箭头。在图12F的位置，与U相凸极邻近的转子凸极12b向U相凸极被吸引，对转子10赋予反转方向的扭矩。在该状态下也是，扭矩的总和值为负，整体上产生反转方向的扭矩。
即使转子位置位于其他的角度区域，只要同样地执行图11所示的励磁图案，就能够始终生成负的扭矩而使转子10反转。
图11的励磁图案是将U相、V相以及W相分别按照180度的电角度进行励磁的驱动方式，能够称为“180度通电”。这样的反转时的励磁图案实现了提前角为135度的驱动。无论转子位置处于六个角度区域中的哪个角度区域，都始终产生使转子10反转的扭矩(负)。
图13是示出本实施方式中的在转子10中产生的扭矩的大小与转子位置的关系的曲线图。扭矩的大小是通过计算而求出的。在图13的曲线图中记载了表示由U相凸极产生的扭矩的曲线、表示由V相凸极产生的扭矩的曲线、表示由W相凸极产生的扭矩的曲线以及表示总和扭矩的曲线。
图14A、图14B以及图14C分别是示出表示由U相凸极产生的扭矩的曲线、表示由V相凸极产生的扭矩的曲线以及表示由过W相凸极产生的扭矩的曲线的曲线图。从这些图可知，根据转子位置，有时被励磁的三相的定子凸极中的某个定子凸极所产生的扭矩示出正值。但是，如图13所示，总和扭矩始终为负。因此，无论使转子10旋转之前的停止位置在何处，只要能够检测转子位置处于六个角度区域0～6中的哪个角度区域内，就能够使转子10始终向反转方向起动。与正转的情况同样地，转子位置的检测所需的角度分辨率为60度的电角度，因此不需要分辨率更高的分析器或者旋转编码器等高价的角度传感器。
图11中示出的励磁图案是在SR马达100向反转方向旋转起动时执行的。在转子10开始旋转后，可以根据转子10的转速等而进行实现其他的励磁图案的驱动。例如，可以是，在自第1磁传感器60U的输出信号的电平从低变化为高时起相移了规定的大小的时机开始进行U相凸极的励磁。此外，向U相凸极、V相凸极以及W相凸极的各绕组30通电的期间也不限于“180度通电”，可以根据转子10的转速等而改变。
从图9和图13可知，正转时的总和扭矩的绝对值大于反转时的总和扭矩的绝对值。因此，在实施本发明的马达系统的情况下，只要以需要更大的扭矩的方向的总和扭矩为最大的方式来确定正转方向即可。在本发明中，将从磁铁传感器侧观察时的转子的旋转方向为顺时针方向的旋转定义为“正转”而对实施方式进行了说明。由于“正转”与“反转”处于对称的关系，因此可知：即使将“正转”与“反转”的定义交换也得到本发明的效果。如果进行这样的交换，则图1A所示的结构的左右反转，图1A中的逆时针与“正转”的方向一致。
本发明的马达系统所具有的磁阻马达不限于上述实施方式的开关磁阻马达，也可以是同步磁阻马达。此外，本发明的磁阻马达的构造不限于“6-4构造”，例如，也可以是“3-2构造”和“6-2构造”。
＜马达系统＞
图15是示出本发明的马达系统的非限定的例示的实施方式的电路图。
图15所示的马达系统1000具有上述的SR马达100、与SR马达100的三相(U、V、W相)的绕组电连接的逆变电路200、以及与逆变电路200电连接的马达控制电路300。
马达控制电路300接受磁传感器60的输出，根据转子位置处于图5所示的将360度的电角度六等分而成的六个角度区域中的哪个角度区域，而输出在转子位置旋转360度的电角度的期间切换对三相的绕组施加的电压的驱动信号(栅极控制信号)。根据该驱动信号，逆变电路200对从三相的绕组依次选出的两相的绕组通电流，在规定的时机对各相的定子凸极进行励磁。本实施方式中的马达控制电路300尤其在马达起动时将用于实现图7或图11中示出的励磁图案的驱动信号输入给逆变电路200。选择哪个励磁图案是根据想要使转子旋转的方向而确定的。
图15中例示的逆变电路200是具有全桥逆变器的通用的逆变电路，能够与直流电源400连接而使用。直流电源400可以包含将商用的交流电压转换为直流电压的转换器电路(未图示)。
图15的逆变电路200具有开关元件HS1、HS2、HS3、LS1、LS2、LS3。开关元件HS1、HS2、HS3、LS1、LS2、LS3可以分别是例如内置有回流二极管的MOS型场效应晶体管(MOSFET)或者回流二极管元件并联连接的MOSFET。也可以使用绝缘栅双极晶体管(IGBT)来代替MOSFET。这些开关元件HS1、HS2、HS3、LS1、LS2、LS3构成三相全桥电路。开关元件HS1、HS2、HS3、LS1、LS2、LS3各自的栅电极(栅极端子)与马达控制电路300连接。
更详细而言，开关元件HS1和LS1在与直流电源400的正侧连接的高端线PL和与负侧连接的低端线NL之间经由第1连接点N1而串联连接。第1连接点N1与SR马达100中的U相凸极的绕组的一端连接。开关元件HS2和LS2在高端线PL与低端线NL之间经由第2连接点N2而串联连接。第2连接点N2与SR马达100中的V相凸极的绕组的一端连接。开关元件HS3和LS3在高端线PL与低端线NL之间经由第3连接点N3而串联连接。第3连接点N3与SR马达100中的W相凸极的绕组的一端连接。
在该例中，U相凸极、V相凸极以及W相凸极的绕组通过Y接线或者三角形接线而连接。因此，例如当对U相凸极的绕组通电流时，该电流需要通过V相凸极的绕组和W相凸极的绕组中的至少一方而回流。如果使用具有这样的三相全桥电路的逆变电路200，则能够按照例如图7或图11中示出的励磁图案进行驱动。
根据本发明的马达系统的实施方式，通过按照上述的励磁图案进行驱动，当使转子从停止状态(初始位置)正转时，无论转子的停止位置在哪，都能够产生正转方向的总和扭矩。此外，当使转子从停止位置反转时，无论转子的停止位置在哪，都能够产生反转方向的总和扭矩。因此，能够生成期望的方向的扭矩并唯一地确定旋转方向，因此能够改善磁阻马达的起动特性。
图16是示出具有三相全桥电路的其他的逆变电路200A的例子的电路图。图16的逆变电路200A具有开关元件S1、S2、S3、S4、S5、S6以及二极管D1、D2、D3、D4、D5、D6。开关元件S1、S2、S3、S4、S5、S6典型地是MOSFET或者IGBT。开关元件HS1、HS2、HS3、LS1、LS2、LS3和二极管D1、D2、D3、D4、D5、D6构成三相全桥电路。开关元件S1、S2、S3、S4、S5、S6各自的栅电极与马达控制电路300连接。
更详细而言，开关元件S1和S2在高端线PL与低端线NL之间经由第1连接点N1a而串联连接。二极管D1和D2在高端线PL与低端线NL之间经由第2连接点N1b而串联连接。第1连接点N1a和第2连接点N1b都与SR马达100中的U相凸极的绕组的一端连接。开关元件S3和S4在高端线PL与低端线NL之间经由第3连接点N2a而串联连接。二极管D3和D4在高端线PL与低端线NL之间经由第4连接点N2b而串联连接。第3连接点N2a和第4连接点N2b都与SR马达100中的V相凸极的绕组的一端连接。开关元件S5和S6在高端线PL与低端线NL之间经由第5连接点N3a而串联连接。二极管D5和D6在高端线PL与低端线NL之间经由第6连接点N3b而串联连接。第5连接点N3a和第6连接点N3b都与SR马达100中的W相凸极的绕组的一端连接。
根据图16的逆变电路200A，也能够按照例如图7或图11所示的励磁图案进行驱动。另外，在该例中，U相凸极、V相凸极以及W相凸极的绕组也通过Y接线或者三角形接线而连接。
接下来，参照图17对具有非对称半桥逆变器的逆变电路200B的结构例进行说明。当使用这样的逆变电路200B时，U相凸极、V相凸极以及W相凸极的绕组不相互连接，能够独立地控制在各自的绕组中流动的电流。
图17的逆变电路200B具有开关元件S1、S2、S3、S4、S5、S6和二极管D1、D2、D3、D4、D5、D6。开关元件S1、S2、S3、S4、S5、S6以及二极管D1、D2、D3、D4、D5、D6构成三相半桥电路。开关元件S1、S2、S3、S4、S5、S6各自的栅电极与马达控制电路300连接。
更详细而言，开关元件S1和二极管D1在高端线PL与低端线NL之间经由第1连接点N1a而串联连接。二极管D2和开关元件S2在高端线PL与低端线NL之间经由第2连接点N1b而串联连接。第1连接点N1a和第2连接点N1b分别与SR马达100中的U相凸极的绕组的两端连接。开关元件S3和二极管D3在高端线PL与低端线NL之间经由第3连接点N2a而串联连接。二极管D4和开关元件S4在高端线PL与低端线NL之间经由第4连接点N2b而串联连接。第3连接点N2a和第4连接点N2b分别与SR马达100中的V相凸极的绕组的两端连接。开关元件S5和二极管D5在高端线PL与低端线NL之间经由第5连接点N3a而串联连接。二极管D6和开关元件S6在高端线PL与低端线NL之间经由第6连接点N3b而串联连接。第5连接点N3a和第6连接点N3b分别与SR马达100中的W相凸极的绕组的两端连接。
当使用图17的逆变电路200B时，在U相凸极、V相凸极以及W相凸极的绕组中，电流能够分别独立地向一个方向流动。因此，U相凸极、V相凸极以及W相凸极的励磁状态能够像图18所示那样用“+1”或者“0”来表现。另外，在以电流的朝向相反的方式连接的情况下，能够用“+1”或者“0”来表现励磁状态。
如上所述，在磁阻马达中，在定子20的绕组中流动的电流的朝向对扭矩不造成影响。因此，逆变电路可以包含三个非对称半桥逆变器，也可以包含三相全桥逆变器。
图19是具有两个三相全桥逆变器200C的逆变电路200D的电路图。两个三相全桥逆变器200C分别具有与图16的逆变电路200A相同的结构。该逆变电路200D能够与图17的逆变电路200B同样地动作。
图20示出了马达控制电路300的硬件结构的例子。该例中的马达控制电路300具有彼此通过总线而连接起来的CPU(中央运算单元)320、PWM电路330、ROM(只读存储器)340、RAM(随机存取存储器)350以及I/F(输入输出接口)360。未图示的其他电路或者器件(AD转换器等)也可以附加地与总线连接。PWM电路330向逆变电路200发送驱动信号。该驱动信号输入到逆变电路200中的开关元件的栅极端子，控制各开关元件的接通和断开。对CPU 320的动作进行规定的程序以及数据存储于ROM 340和RAM 350中的至少一方。这样的马达控制电路300例如能够由32位的通用的微控制器而实现。这样的微控制器例如能够由一个或者多个集成电路芯片构成。
马达控制电路300所进行的各种动作是由程序而规定的。该程序在马达起动时生成用于实现图7或图11的励磁图案的驱动信号并输入到逆变电路200中的开关元件的栅极端子。由于在起动后生成的驱动信号能够以实现与转速对应的公知的驱动方法的方式生成，因此这里未记载详细内容。也能够通过对程序的内容的一部分或者全部进行更新而变更马达控制电路300的动作的一部分或者全部。这样的程序的更新可以使用保存有程序的记录介质来进行，也可以通过有线或者无线的通信来进行。通信能够使用图20的I/F 360来进行。马达控制电路300的结构不限于图20所示的结构。
从以上的说明可知，根据本发明的马达系统的实施方式，能够有效地利用在永磁铁马达中广泛使用的、使用了霍尔IC等磁传感器的转子位置传感技术和全桥逆变器而使转子向期望的旋转方向迅速起动。此外，转子位置的检测不限于上述实施方式中的检测的例子。也可以使用其他的转子位置传感技术来代替磁传感器。
产业上的可利用性
本发明马达系统能够用于需要将电力转换为机械能的各种机械设备、装置以及移动体的驱动源。
标号说明
10：转子；12：转子凸极；12a：转子凸极；12b：转子凸极；20：定子；22：定子凸极；30：绕组；40：轴；50：传感器磁铁；60：磁传感器；100：SR马达；200：逆变电路；200A、200B、200D：逆变电路；200C：三相全桥逆变器；300：马达控制电路；320：CPU(中央运算单元)；330：PWM电路；340：ROM(只读存储器)；350：RAM(随机存取存储器)；360：I/F(输入输出接口)；400：电源；1000：马达系统。

Claims (9)

1.一种马达系统，其具有：
磁阻马达；以及
电路，其与所述磁阻马达连接，
所述磁阻马达具有：
转子，其具有N个转子凸极，其中，N是2以上的整数；
定子，其具有M个定子凸极，其中，M是3以上的整数；
三相的绕组，它们对所述定子凸极进行励磁；以及
传感器，其检测所述转子的旋转位置，
当使所述转子从停止状态向第1方向旋转时，所述电路对所述三相的绕组进行120度通电，当使所述转子从所述停止状态向与所述第1方向相反的第2方向旋转时，所述电路对所述三相的绕组进行180度通电，
所述磁阻马达具有与所述转子连接而进行旋转的轴，
所述传感器具有：
传感器磁铁，其固定于所述轴的外周，具有沿着所述轴的周向交替地排列的S极和N极；以及
三个磁传感器，它们配置在与所述传感器磁铁对置的位置，
所述传感器磁铁的极数为N，
所述传感器磁铁的所述S极与所述N极的边界位置位于从与所述三个磁传感器对置的位置沿所述轴的周向相移10度以上并且20度以下的电角度的位置。
2.根据权利要求1所述的马达系统，其中，
N为4，M为6。
3.根据权利要求1或2所述的马达系统，其中，
所述三个磁传感器是位置各错开了120度的机械角的三个霍尔IC。
4.根据权利要求1或2所述的马达系统，其中，
所述三相的绕组通过Y接线或者三角形接线而连接。
5.根据权利要求1或2所述的马达系统，其中，
所述三相的绕组彼此电独立。
6.根据权利要求1或2所述的马达系统，其中，
所述电路具有：
逆变电路，其与所述磁阻马达的所述三相的绕组电连接；以及
马达控制电路，其与所述逆变电路电连接，
所述马达控制电路接受所述磁传感器的输出，根据所述转子的角度位置处于将360度的电角度六等分而成的六个角度区域中的哪个角度区域，而输出在所述转子旋转360度的电角度的期间切换对所述三相的绕组施加的电压的驱动信号。
7.根据权利要求6所述的马达系统，其中，
在所述逆变电路中，响应于所述驱动信号而对从所述三相的绕组依次选出的两相的绕组通电流。
8.根据权利要求7所述的马达系统，其中，
所述逆变电路包含与所述三相的绕组分别连接的三个非对称半桥逆变器。
9.根据权利要求7所述的马达系统，其中，
所述逆变电路包含与所述三相的绕组连接的至少一个三相全桥逆变器。
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