JP2000245185A - 固定子巻線のインダクタンスの変化を利用して回転子位置を検出するモータの駆動方法及び駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ＳＲモータの各相の巻線インダクタンスの違
いによる位置検出信号のずれを補正する。 【解決手段】 固定子１の各相の巻線３のインダクタン
スに対応した電圧を導出し、各相の電圧にもとづいて回
転子２の回転位置に対応した位置検出信号を各相ごとに
出力すると共に、各相の位置検出信号の出力位置が同じ
となるように補正し、補正した位置検出信号を駆動信号
として固定子の巻線に印加する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、固定子巻線のイン
ダクタンスの変化を利用して回転子位置を検出するモー
タ、例えば、スイッチドリラクタンスモータ（以下ＳＲ
モータという）の駆動方法及び駆動装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】図１４に従来のＳＲモータとその駆動回
路図を示す。この図において、１は、ＳＲモータの固定
子で、６個の突極を有する。３は、固定子1 の各突極に
巻装された巻線で、Ｕ相の巻線は、図示のように、互い
に対向する２つの突極に巻装された巻線を直列に接続し
て構成されている。Ｖ相、Ｗ相の巻線についても同様に
構成されている。

【０００３】２は、ＳＲモータの回転子で、等間隔で形
成された４個の突極を有する。Ｖｂは、上記巻線３に駆
動電流を供給する電源、２９はＳＲモータの駆動回路
で、次のように構成されている。即ち、４，５はＵ相の
巻線３に駆動電流を流すためのトランジスタ、６，７
は、上記トランジスタ４、５とそれぞれ直列に接続さ
れ、Ｕ相の巻線３に蓄積された磁気エネルギーを回生す
るためのダイオードである。同様に８、９は、Ｖ相の巻
線３に駆動電流を流すためのトランジスタ、１０、１１
はＶ相の巻線３に蓄積された磁気エネルギーを回生する
ためのダイオード、１２、１３はＷ相の巻線についての
トランジスタ、１４、１５はＷ相の巻線についてのダイ
オードである。

【０００４】次に動作について説明する。トランジスタ
４、５をＯＮすると、電源Ｖｂからトランジスタ４を経
て実線矢印の電流径路２６で示すように、Ｕ相の巻線３
を通ってトランジスタ５から電源Ｖｂに至る駆動電流が
流れる。その後、トランジスタ４、５をＯＦＦすると、
Ｕ相の巻線３に蓄積されている磁気エネルギーによって
点線矢印の電流径路２７で示すように、回生電流が流
れ、電源Ｖｂにエネルギーを回生する。

【０００５】トランジスタ４、５をＯＦＦした後にトラ
ンジスタ８、９をＯＮすると、電源Ｖｂからトランジス
タ８を経てＶ相の巻線及びトランジスタ９を経て駆動電
流が流れ、同様に、トランジスタ８、９をＯＦＦした後
にトランジスタ１２、１３をＯＮすることによってＷ相
の巻線に駆動電流が流れる。これを繰り返すことによっ
てＳＲモータの回転子２を回転することができる。トラ
ンジスタ４、５、トランジスタ８、９、トランジスタ１
２、１３をＯＮまたはＯＦＦするタイミングは、巻線３
に対する回転子２の突極の位置関係で決まるが、これに
ついては後述する。

【０００６】図１５は、図１４に示す駆動回路２９の一
相分（Ｕ相）に、回転子の位置検出を行うセンサレス回
路２８を接続した概略図を示すものである。この図にお
いて、Ｖｃｃは検出用電源、１６は抵抗で、ダイオード
１７を介して駆動回路２９に接続され、電源Ｖｃｃから
巻線３に検出用電流を流し、巻線３のインダクタンスに
相当する電圧を検出するためのものである。なお、ダイ
オード１７は、母線電圧Ｖｂから抵抗１６側に電流が流
れ込むのを防止するためのものである。

【０００７】１９は、回転子２の回転位置を検出する位
置検出回路で、上述した巻線３のインダクタンスに相当
する電圧が入力され、この電圧とあらかじめ設定された
しきい値（図示せず）とを比較して後述するような位置
検出信号を出力するものである。２０は、位置検出信号
にもとづいて、固定子１の各相の巻線に印加する駆動信
号を発生すると共に、そのタイミングを制御する制御回
路で、マイコンなどによって構成されている。１８は、
制御回路２０からのステップ関数信号によってＯＮ、Ｏ
ＦＦが制御され、スイッチの働きをするトランジスタ
で、ＯＮ時に、抵抗１６、巻線３にステップ電圧を供給
する。

【０００８】次にこの回路の動作について説明する。制
御回路２０から出力されたステップ関数信号によってト
ランジスタ１８がＯＮされると、抵抗１６とＳＲモータ
の巻線３（この場合はＵ相）にステップ関数電圧が印加
される。このとき、位置検出回路１９の入力端子には、
抵抗１６と巻線３のインダクタンスのＬＲ直列回路によ
る過渡応答電圧が印加される。位置検出回路１９は、入
力された電圧と、後述するように所定のレベルに設定さ
れたしきい値とを比較し、回転子２の所定の回転位置に
相当するインダクタンス、または電圧に到達したことを
検知して位置検出信号を制御回路２０に出力する。制御
回路２０は、入力された位置検出信号からＳＲモータを
駆動するタイミングを算出し、駆動回路２９に駆動信号
を出力する。

【０００９】図１６は代表的なＳＲモータの固定子１と
回転子２の相対位置関係に対する固定子の巻線のインダ
クタンスの変化を示した図である。横軸は、固定子１と
回転子２の相対位置関係を示すもので、両者の突極が対
向している位置を０度とし、両者の突極のずれの程度を
角度で示したものである。

【００１０】モータの巻線３のインダクタンスは、図示
のように、固定子１の突極と回転子２の突極とが対向し
ている０度の位置で最大となり、回転子2 の突極が固定
子１の突極から離れると、回転子２の回転角に比例して
減少し、固定子１の突極と回転子２の突極が最も離れた
時に最小となる。回転子２に回転トルクを発生させるた
めには、回転角に比例してインダクタンスが変化する期
間に駆動回路２９から巻線３に駆動信号を供給する。一
方、回転子２の回転トルクの方向は、インダクタンスが
増加する範囲と減少する範囲とでは逆となるため、同一
方向に回転トルクを発生させるためには、常に同じ範囲
（一般には増加する範囲）に回転子２がある時に駆動信
号を印加する必要がある。この範囲が、相によって異な
ると回転が不安定となり、効率も低下する。

【００１１】インダクタンスが増加する範囲で駆動信号
を供給するためには、回転子の位置を知る必要がある。
インダクタンスの変化は、図１６に示すように、固定子
１の突極と回転子２の突極とが対向した後は、回転子の
回転角に対して直線的に変化（減少）している。従っ
て、この範囲でのインダクタンスの大きさを検出すれば
固定子１の突極と回転子２の突極が対向した位置からの
回転子２の突極の回転位置を推定することが出来る。即
ち、位置検出回路１９で所定の回転角に相当するインダ
クタンスの大きさに設定されたしきい値と、上述のよう
に変化するインダクタンスとを比較することにより、回
転子２が所定の回転位置に到達したことを推定すること
ができる。制御回路２０は、位置検出回路１９からの信
号と所定の駆動位置との関係にもとづいてＳＲモータ駆
動に最適な回転位置で駆動信号を出力することになる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】従来のＳＲモータの駆
動方法及び装置は、以上のように構成されているが、セ
ンサレス回路から見たＳＲモータの巻線のインダクタン
スは、他相の駆動電流や回生電流による磁界等の影響の
違いにより、各相で大きさが異なるため、回転子の所定
の回転角に相当する巻線インダクタンスの大きさに設定
された単一のしきい値を使用して位置検出を行った場
合、図１７及び図１８に示すように、検出相によって回
転子の検出位置が異なってしまうため、Ｕ相で検出した
位置信号は、Ｖ相やＷ相の他相では最適の位置信号とは
ならず、従って安定した運転ができなくなり、効率も低
下するという問題があった。なお、図１７の（ａ）は回
転角に対する各相の巻線のインダクタンスの変化を示す
特性図、（ｂ）は位置検出信号を示すものである。

【００１３】図１９は、各相の電流による影響の違いを
分かりやすくするため、各電流による磁界を示した図で
ある。図１９（ａ）は、Ｗ相に駆動電流が流れ、Ｖ相に
回生電流が流れているときに、Ｕ相に検出電流を流して
回転子２の回転位置を検出しているときの図である。図
１９（ｂ）は、Ｕ相に駆動電流が流れ、Ｗ相に回生電流
が流れているときに、Ｖ相に検出電流を流して回転子２
の回転位置を検出しているときの図である。図１９
（ｃ）は、Ｖ相に駆動電流が流れ、Ｕ相に回生電流が流
れているときに、Ｗ相に検出電流を流して回転子２の回
転位置を検出しているときの図である。

【００１４】この図から分かるように、位置検出電流に
よる磁界から見た駆動電流、回生電流による磁界は各相
によって異なっている。このため、位置検出電流による
磁界に対する他相の駆動電流、回生電流による磁界の影
響は、各相によって異なることになる。図１７に示すよ
うに、検出された巻線インダクタンスの大きさも各相に
よって異なってくるため、所定の回転子２の位置に相当
するインダクタンスの大きさに設定されたしきい値と、
各相のインダクタンスの大きさとを比較して回転子２が
所定の位置に到達したかどうかを推定するセンサレス駆
動の場合、各相の巻線インダクタンスの違いがそのまま
駆動信号の印加タイミングの違いとなるため、安定した
運転ができず、効率も低下することは上述した通りであ
る。

【００１５】本発明は、このような問題点を解消するた
めになされたもので、各相の巻線のインダクタンスの大
きさに違いがあっても、各相の駆動信号の印加位置を同
じにすることができるモータの駆動方法及び駆動装置を
提供しようとするものである。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明の駆動方法は、複
数対の極を有し、各対の極にそれぞれ異なる相の巻線を
装着した固定子と、固定子の各対の極に順次対向し得る
ようにされた極を有する回転子とを備え、固定子の各相
の巻線のインダクタンスに対応した電圧を導出し、各相
の電圧にもとづいて回転子の回転位置に対応した位置検
出信号を各相ごとに出力すると共に、各相の位置検出信
号の出力位置が同じとなるように補正し、補正した位置
検出信号に基づいて駆動信号を固定子の巻線に印加する
ようにしたものである。

【００１７】本発明の駆動方法は、また、各相ごとに異
なるしきい値を設定して各相の電圧とそれぞれ比較する
ことにより補正するようにしたものである。

【００１８】本発明の駆動方法は、また、各相の電圧を
所定のしきい値と比較して各相ごとの位置検出信号を出
力すると共に、各相の位置検出信号を、各相ごとに異な
った遅延時間要素を経て出力することにより補正するよ
うにしたものである。

【００１９】本発明の駆動方法は、また、複数対の極を
有し、各対の極にそれぞれ異なる相の巻線を装着した固
定子と、固定子の各対の極に順次対向し得るようにされ
た極を有する回転子とを備え、固定子の各相の巻線のイ
ンダクタンスに対応した電圧が同じ大きさとなるように
各相ごとに補正した後、補正した電圧を所定のしきい値
と比較することにより、回転子の回転位置に対応した位
置検出信号を出力し、この信号に基づいて駆動信号を固
定子の巻線に印加するようにしたものである。

【００２０】本発明の駆動方法は、また、各相ごとに異
なる増幅率で電圧を増幅して補正するようにしたもので
ある。

【００２１】本発明の駆動方法は、また、固定子の巻線
に対する駆動信号印加時の駆動電流による磁界と、駆動
信号停止時の回生電流による磁界との合成磁界の方向
に、位置検出時の電流による磁界が発生するように、固
定子の巻線の巻き方を設定するようにしたものである。

【００２２】本発明の駆動方法は、また、固定子の巻線
に対する駆動信号印加時の駆動電流による磁界と、駆動
信号停止時の回生電流による磁界との合成磁界の向き
と、位置検出時の電流による磁界の向きとが一致するよ
うにしたものである。

【００２３】本発明の駆動装置は、固定子の巻線のイン
ダクタンスに対応した電圧を導出する手段と、各相の電
圧にもとづいて回転子の回転位置に対応した位置検出信
号を各相ごとに出力すると共に、各相の位置検出信号の
出力位置が同じとなるように補正する補正手段と、補正
した位置検出信号を駆動信号として固定子の巻線に印加
する制御手段とを備えたものである。

【００２４】本発明の駆動装置は、また、補正手段が、
各相ごとに異なるしきい値を設定して各相の電圧とそれ
ぞれ比較するようにされているものである。

【００２５】本発明の駆動装置は、また、補正手段が、
各相の電圧を所定のしきい値と比較して各相ごとの位置
検出信号を出力すると共に、各相の位置検出信号を各相
ごとに異なった遅延時間要素を経て出力するようにされ
ているものである。

【００２６】本発明の駆動装置は、また、固定子の各相
の巻線のインダクタンスに対応した電圧が同じ大きさと
なるように各相ごとに補正する補正手段と、補正した電
圧を所定のしきい値と比較することにより、回転子の回
転位置に対応した位置検出信号を出力する位置検出手段
と、位置検出信号に基づいて駆動信号を固定子の巻線に
印加する制御手段とを備えたものである。

【００２７】本発明の駆動装置は、また、補正手段が、
各相ごとに異なる増幅率で電圧を増幅するようにされて
いるものである。

【００２８】

【発明の実施の形態】実施の形態１．以下、本発明の実
施の形態１を図にもとづいて説明する。図１は、実施の
形態１のベースとなるセンサレス回路から見たＳＲモー
タの巻線のインダクタンスの変化と位置検出信号との関
係を示す図で、（ａ）は回転角に対する各相の巻線のイ
ンダクタンスの変化を示す特性図、（ｂ）は位置検出信
号を示すものである。モータの巻線３のインダクタンス
は、上述のように、固定子1 の突極と回転子２の突極と
が対向している位置で最大となる（この時の角度を０と
している）。回転子２の突極が固定子１の突極から離れ
ると、インダクタンスは図１（ａ）のように回転子２の
回転角に比例して減少し、固定子１の突極と回転子２の
突極が最も離れた時に最小となる。回転子２の回転角に
対してインダクタンスの大きさが比例するため、インダ
クタンスの大きさが予め設定したしきい値（予め設定し
た回転子の位置に相当するインダクタンスの大きさ）と
なった時に図１（ｂ）に示すように、位置検出信号を出
力することにより、回転子の位置を検出することが出来
る。

【００２９】センサレス回路２８から見た各相の巻線の
インダクタンスは、他相の駆動電流や回生電流による磁
界などの影響により図示するようにそれぞれ大きさが異
なる。このため、各相のしきい値を同じにすれば、出力
される位置検出信号の回転子角が各相で異なってしま
い、位置検出信号と同じタイミングで出力される駆動信
号の印加位置も異なってしまうことになる。そこで、位
置検出信号が各相とも同じ回転位置で出力されるよう
に、各相の巻線のインダクタンスのしきい値を図１
（ａ）に示すように、各巻線のインダクタンスに合わせ
て異なった値にあらかじめ設定する。これにより、各相
の位置検出信号の検出位置を図１（ｂ）に示すように、
同じにすることができるため、ＳＲモータの駆動信号を
印加する印加位置も同じになり、安定した運転が可能と
なる他、効率も改善される。

【００３０】図２は、実施の形態１を示す一相分の回路
構成図である。この図において、１は、ＳＲモータの固
定子で、６個の突極を有する。３は、固定子1 の各突極
に巻装された巻線で、Ｕ相の巻線は、図示のように、互
いに対向する２つの突極に巻装された巻線を直列に接続
して構成されている。Ｖ相、Ｗ相の巻線についても同様
であるが、図２では接続導体は省略している。

【００３１】２は、ＳＲモータの回転子で、等間隔で形
成された４個の突極を有する。Ｖｂは、上記巻線３に駆
動電流を供給する母線電圧源、２９はＳＲモータの駆動
回路で、次のように構成されている。即ち、４，５はＵ
相の巻線３に駆動電流を流すためのトランジスタ、６，
７は、上記トランジスタ４、５とそれぞれ直列に接続さ
れ、Ｕ相の巻線３に蓄積された磁気エネルギーを回生す
るためのダイオードである。２８は、上記巻線のインダ
クタンスに相当する電圧を検出して回転子の位置検出を
行うセンサレス回路で、次のように構成されている。即
ち、Ｖｃｃは検出用電源、１６は抵抗で、ダイオード１
７を介して駆動回路２９に接続され、電源Ｖｃｃから巻
線３に検出用電流を流し、巻線３のインダクタンスに相
当する電圧を検出するためのものである。

【００３２】なお、ダイオード１７は母線電圧源Ｖｂか
ら抵抗１６側に電流が流れ込むのを防止するためのもの
である。１９は回転子２の回転位置を検出して後述する
位置検出信号を出力する位置検出回路で、抵抗２１、２
２の直列接続体を電源Ｖｃｃに接続し、両抵抗の中間点
電位をしきい値として出力するしきい値設定手段と、抵
抗１６とダイオード１７の接続点から得られる上記巻線
３のインダクタンスに相当する電圧を入力し、上記しき
い値と比較する比較回路２３とを有する。比較回路２３
は、上記入力電圧がしきい値に達した時に位置検出信号
を出力するようにされているものである。２０は位置検
出信号にもとづいて固定子１の各相の巻線に印加する駆
動信号のタイミングを制御する制御回路で、マイコンな
どによって構成されている。１８は制御回路２０からの
ステップ関数信号によってＯＮ、ＯＦＦが制御され、ス
イッチの働きをするトランジスタで、ＯＮ時に抵抗１
６、巻線３にステップ電圧を供給する。

【００３３】次に、実施の形態１の動作について説明す
る。制御回路２０から出力されたステップ関数信号によ
ってトランジスタ１８がＯＮされると、抵抗１６とＳＲ
モータの巻線３（この場合はＵ相）にステップ関数電圧
が印加される。このとき、位置検出回路１９の入力端子
には、抵抗１６と巻線３のインダクタンスのＬＲ直列回
路による過渡応答電圧が印加される。位置検出回路１９
は、入力された電圧と、抵抗２１、２２によって設定さ
れたしきい値とを比較回路２３で比較し、入力電圧がし
きい値に到達したことを検知して位置検出信号を制御回
路２０に出力する。制御回路２０は、入力された位置検
出信号からＳＲモータを駆動するタイミングを算出し、
駆動回路２９に駆動信号を出力する。

【００３４】図２の回路において、位置検出回路１９の
抵抗２１、２２の大きさを選択することによりしきい値
を設定することができる。このしきい値設定手段は、各
相ごとに設けられ、それぞれの抵抗２１、２２の値を変
えることにより、各相のしきい値が図１に示したしきい
値となるように設定される。この結果、図１に示すよう
に、位置検出信号が各相とも同じ回転角で出力されるた
め、位置検出信号を検出してから駆動信号を出力するま
でのアルゴリズムを各相同じにすることができ、駆動信
号を印加する位置を各相同じにすることができる。従っ
て、ＳＲモータの巻線インダクタンスが各相によって異
なってもＳＲモータを安定に運転することができ、さら
に、効率も改善できる。なお、本実施の形態では、位置
検出回路１９を独立した回路として設けているが、この
機能を制御回路２０に組み込んでも良い。

【００３５】実施の形態２．次に本発明の実施の形態２
を図にもとづいて説明する。図３は、実施の形態２のベ
ースとなるセンサレス回路から見たＳＲモータの巻線の
インダクタンスの変化と位置検出信号との関係を示す図
で、（ａ）は回転角に対する各相の巻線のインダクタン
スの変化を示す特性図、（ｂ）は実施の形態２によって
各相の巻線のインダクタンスの大きさが同じになった状
態を示す特性図、（ｃ）は位置検出信号を示すものであ
る

【００３６】センサレス回路２８から見た各相の巻線の
インダクタンスが、他相の駆動電流や回生電流による磁
界などの影響により図３（ａ）に示すようにそれぞれ大
きさが異なることは、すでに説明した通りである。そこ
で、各相の巻線のインダクタンス、またはそれに対応す
る検出信号を各相ごとに増幅し、かつ各相の増幅率を図
３（ａ）の各相のインダクタンスの大きさに逆比例する
形で異ならせ、各相の増幅回路の出力がいずれも図３
（ｂ）のように同じ大きさになるようにする。この結
果、検出位置を各相とも同じにすることができ、ＳＲモ
ータの駆動信号を印加する回転位置も各相とも同じにな
るため、安定した運転ができ、効率も改善される。

【００３７】図４は、実施の形態２を示す一相分の回路
構成図で、上述の考え方を具体化したものである。この
図において、図２と同一または相当部分には同一符号を
付して説明を省略する。図２と異なるところは、位置検
出回路１９のしきい値を各相に共通の単一のしきい値と
した点及び位置検出回路１９の入力側に増幅回路２４を
設けた点である。増幅回路２４は、巻線インダクタンス
に相当する検出電圧を増幅するために設けられたもので
ある。また、この増幅回路２４は、各相ごとに設けら
れ、それぞれの増幅率を上述したように異ならせること
により、各増幅回路の出力が図３（ｂ）に示すように同
じ大きさとなるようにされている。

【００３８】次に動作について説明する。制御回路２０
から出力されたステップ関数信号によってトランジスタ
１８がＯＮされると、抵抗１６とＳＲモータの巻線３
（この場合はＵ相）にステップ関数電圧が印加される。
このとき、増幅回路２４の入力端子には、抵抗１６と巻
線３のインダクタンスのＬＲ直列回路による過渡応答電
圧が印加される。入力された電圧は、上述のように、各
相異なることになるが、各相の増幅回路の増幅率を上述
のように異ならせておくことにより、各相の増幅回路の
出力は、それぞれ図３（ｂ）のように同じ大きさとな
る。位置検出回路１９は、各相の増幅回路２４の出力
と、図３（ｂ）に示すような単一のしきい値（所定の回
転位置のインダクタンスに対応する電圧）とを比較し、
増幅回路の出力がしきい値に到達したことを検知して位
置検出信号を制御回路２０に出力する。制御回路２０
は、位置検出信号からＳＲモータを駆動するタイミング
を算出し、そのタイミングで駆動回路２９に駆動信号を
出力する。

【００３９】回転角に対するインダクタンスの大きさ、
または検出電圧が各相によって異なるため、各相の検出
電圧をそれぞれ異なる増幅率で増幅し、同じ大きさにし
た後、位置検出を行う点に特徴がある。なお，本実施の
形態では、位置検出回路１９と増幅回路２４を独立した
回路として設けているが、この機能を制御回路２０に組
み込んでも良い。

【００４０】実施の形態３．次に、本発明の実施の形態
３を図にもとづいて説明する。図５は、実施の形態３を
説明するためのセンサレス回路から見たＳＲモータの巻
線のインダクタンスの変化と位置検出信号、駆動信号と
の関係を示す図で、（ａ）は回転角に対する各相の巻線
のインダクタンスの変化を示す特性図、（ｂ）は各相の
位置検出信号を示す特性図、（ｃ）は位置検出信号と駆
動信号との関係を示す特性図である

【００４１】センサレス回路２８から見た各相の巻線の
インダクタンスが、他相の駆動電流や回生電流による磁
界などの影響により図５（ａ）に示すようにそれぞれ大
きさが異なることは実施の形態２でも説明した通りであ
る。このため、各相に対して単一のしきい値を設定して
いる場合には、比較結果として出力される位置検出信号
の回転角が図５（ｂ）に示すように、各相で異なること
になり、位置検出信号と同じタイミングで出力される駆
動信号の印加位置も各相で異なることになる。

【００４２】回転子の巻線に駆動信号を印加するタイミ
ングは、予め設定してある位置検出信号の検出位置と、
予め設定してある駆動信号印加位置との回転角に相当す
る時間（ｄｅｌａｙ時間）を算出し、位置検出信号を検
出してから駆動信号を印加するようにすれば、予め設定
してある駆動信号印加位置で駆動信号を印加することが
できる。これを各相について順次繰り返すことによって
センサレスでＳＲモータを運転することができる。ｄｅ
ｌａｙ時間は、位置検出信号を出力した位置から駆動信
号を印加する位置までの回転角に相当する時間としてＳ
Ｒモータの回転数から算出することができる。

【００４３】しかし、予め設定してある位置検出信号の
検出位置が、実際には、他相の駆動電流、回生電流によ
る磁界などの影響により図５（ｂ）に示すように、相に
よって異なるため、駆動信号の印加位置も異なる結果と
なり、ＳＲモータを安定して運転することができず、効
率も低下する。

【００４４】そのため、実施の形態３は、図５（ｂ）に
示すように、予め設定した位置検出信号の出力位置と実
際に検出される検出位置との差に相当する時間でｄｅｌ
ａｙ時間を補正するようにしたものである。この結果、
図５（ｂ）のように、各相の位置検出信号の検出位置が
異なれば、それに対応してｄｅｌａｙ時間が変わり、駆
動信号は各相とも同じ位置で印加することができる。

【００４５】予め設定した検出信号の出力位置と実際に
検出される検出位置との差は、ＳＲモータの巻線構成や
回転子２の回転位置を検出するための位置検出電流の大
きさや方向などが決まれば決定されるものであるため、
予め設定した補正の大きさを制御回路２０に組み込んで
おくことができる。

【００４６】実施の形態４．次に、本発明の実施の形態
４を図にもとづいて説明する。図６は、実施の形態４を
示す一相分の回路構成図である。この図において、図４
と同一または相当部分には同一符号を付して説明を省略
する。図４と異なるところは、増幅回路２４を除去した
点及び固定子の巻線の巻き方向を各相ごとに逆にした点
である。２５は、固定子１の突極に巻装され、巻き方向
が各相ごとに逆になっている巻線である。。

【００４７】図７は、実施の形態４による磁界の関係を
示した図である。図７（ａ）は、Ｗ相に駆動電流が流
れ、Ｖ相に回生電流が流れているときに、Ｕ相に検出電
流を流して回転子２の回転位置を検出しているときの図
である。図７（ｂ）は、Ｕ相に駆動電流が流れ、Ｗ相に
回生電流が流れているときに、Ｖ相に検出電流を流して
回転子２の回転位置を検出しているときの図である。図
７（ｃ）は、Ｖ相に駆動電流が流れ、Ｕ相に回生電流が
流れているときに、Ｗ相に検出電流を流して回転子２の
回転位置を検出しているときの図である。

【００４８】図７に示したように、駆動電流による磁界
（実線）と回生電流による磁界（二点鎖線）とを合成し
た方向（直線上）に位置検出電流による磁界（一点鎖
線）が発生するように巻線２５の巻き方を設定する。ま
たは、駆動電流による磁界と回生電流による磁界が位置
検出電流による磁界に対して対称的な方向に発生するよ
うに巻線２５の巻き方を設定する。

【００４９】ＳＲモータの場合、固定子１の突極が励磁
されることにより、固定子１の突極の磁気抵抗が最小と
なる向きに回転子２が磁気吸引され回転するため、励磁
された固定子１の突極の磁極には依存しない。このた
め、巻線２５の巻き方は各相自由に巻くことが可能であ
る。

【００５０】図８は、図１５と同じセンサレス回路側か
ら見たＳＲモータの巻線のインダクタンスの変化と位置
検出信号との関係を示す図で、（ａ）は回転角に対する
各相の巻線のインダクタンスの変化を示す特性図、
（ｂ）は位置検出信号を示すものである。図７に示す磁
界を発生させることにより、位置検出電流による磁界か
ら見た駆動電流、回生電流による磁界関係は各相とも同
じになるため、他相の駆動電流、回生電流による磁界な
どの影響も同じになる。このため、検出された巻線のイ
ンダクタンスの大きさも各相とも同じになる。従って、
図９に示すように、各相の位置検出信号が出力される位
置を同じにすることができる。この結果、ＳＲモータの
駆動信号を印加するタイミングも各相同じになり、安定
した運転をすることができ、効率も改善される。

【００５１】なお、本実施の形態では、固定子１の突極
が６個、回転子２の突極が４個の３相ＳＲモータについ
て説明したが、固定子１の突極が１２個、回転子２の突
極が８個のＳＲモータであっても、検出電流による磁界
から見た他の電流の磁界が各相同じになるようにＳＲモ
ータの巻線を設定すれば、同じ効果が得られることは云
うまでもない。

【００５２】実施の形態５．次に、本発明の実施の形態
５を図にもとづいて説明する。図１０は、実施の形態５
を示す一相分の回路構成図である。この図において、図
６と同一または相当部分には同一符号を付して説明を省
略する。図６と異なるところは、ダイオード１７の陰極
がトランジスタ５とダイオード７の接続点に接続されて
いる点及びトランジスタ１８が、トランジスタ４とダイ
オード６の接続点に接続されている点である。このた
め、ＳＲモータを駆動するためにトランジスタ４、５を
ＯＮしたときに巻線３（この場合はＵ相）に流れる電流
と、固定子２の位置を検出するために制御回路２０から
出力されたステップ関数信号によってトランジスタ１８
がＯＮされることによって流れる位置検出電流の向きと
は逆になる。

【００５３】図１１は、実施の形態５による磁界の関係
を示した図である。図１１（ａ）は、Ｗ相に駆動電流が
流れ、Ｖ相に回生電流が流れているときに、Ｕ相に検出
電流を流して回転子２の回転位置を検出しているときの
図である。図１１（ｂ）は、Ｕ相に駆動電流が流れ、Ｗ
相に回生電流が流れているときに、Ｖ相に検出電流を流
して回転子２の回転位置を検出しているときの図であ
る。図１１（ｃ）は、Ｖ相に駆動電流が流れ、Ｕ相に回
生電流が流れているときに、Ｗ相に検出電流を流して回
転子２の回転位置を検出しているときの図である。

【００５４】実施の形態４で説明したようなＳＲモータ
の巻線の巻き方としているため、駆動電流による磁界
（実線）と回生電流による磁界（二点鎖線）とを合成し
た方向（直線上）に位置検出電流による磁界（一点鎖
線）が発生する。さらに、図１１に示すように、駆動電
流、回生電流と位置検出電流の向きを逆にしてあるた
め、同じ巻線での駆動電流、回生電流による磁界と位置
検出電流による磁界の向きが反対になっている。このた
め、駆動電流による磁界と回生電流による磁界を合成し
た向きに位置検出電流による磁界が発生する。

【００５５】図１２は、図８と同じセンサレス回路側か
ら見たＳＲモータの巻線のインダクタンスの変化と位置
検出信号との関係を示す図である。モータの巻線３のイ
ンダクタンスは、実施の形態４の場合と同様に、図１２
（ａ）のようになるため、所定のしきい値と比較するこ
とにより、巻線のインダクタンスの大きさがしきい値と
一致した時に図１２（ｂ）のように位置検出信号を出力
することが出来る。

【００５６】なお、上述したように、図１１で示す磁界
を発生させることにより、位置検出電流による磁界から
見た駆動電流、回生電流による磁界は各相とも同じにな
るため、他相の駆動電流、回生電流による磁界などの影
響も同じになる。従って、図１２及び図１３に示すよう
に、各相の位置検出信号が出力される位置を同じにする
ことができる。この結果、ＳＲモータの駆動信号を印加
するタイミングも各相同じになり、安定した運転をする
ことができ、効率も改善される。

【００５７】また、駆動電流と回生電流による磁界を合
成した方向と位置検出電流による磁界の方向が同じにな
ることにより、固定子１や回転子２内の磁界関係が各相
同じになり、さらに同じ方向を向く範囲が多くなるた
め、位置検出信号が実施の形態４に比べてさらに安定
し、外乱となる他相の駆動電流や回生電流による磁界の
影響が小さくなる。このため、図１２に示すように、Ｓ
Ｒモータが停止している状態（駆動電流と回生電流が流
れていない状態）と運転している状態（駆動電流と回生
電流が流れている状態）とで位置検出信号が出力される
位置が同じになる結果、巻線のインダクタンスのしきい
値の調整が、モータを停止した状態で簡単に行えるので
生産性が非常に良くなる。

【００５８】なお、本実施の形態では、固定子１の突極
が６個、回転子２の突極が４個の３相ＳＲモータについ
て説明したが、固定子１の突極が１２個、回転子２の突
極が８個のＳＲモータであっても、検出電流による磁界
から見た他の電流の磁界が各相同じになるようにＳＲモ
ータの巻線を設定すれば、同じ効果が得られることは云
うまでもない。また、以上の各実施の形態では、ＳＲモ
ータについて説明したが、これに限られるものではな
く、固定子巻線のインダクタンスの変化を利用して回転
子の位置を検知する他のモータについても同様に実施す
ることが可能である。

【００５９】

【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているため、以下のような効果を奏する。

【００６０】本発明は、各相の位置検出信号の出力位置
が同じとなるように補正するものであるため、制御回路
の制御アルゴリズムが簡略化でき安価な制御回路で制御
することができる。

【００６１】本発明は、また、各相の位置検出信号を、
各相ごとに異なるしきい値と比較することにより、駆動
信号の出力位置が同じとなるようにしたため、制御回路
の制御アルゴリズムが簡略化でき安価な制御回路で制御
することができる。

【００６２】本発明は、また、各相の位置検出信号を各
相ごとに異なる増幅率で増幅することにより、同じ大き
さとなるようにし、その後、所定のしきい値と比較して
駆動信号を出力するようにしたため、制御回路の制御ア
ルゴリズムが簡略化でき安価な制御回路で制御すること
ができる。

【００６３】本発明は、また、各相の位置検出信号を、
各相ごとに異なる遅延時間要素を経て駆動信号とするこ
とにより、駆動信号の印加位置が各相同じになるように
したため、制御回路（マイコン）のアルゴリズムだけの
変更で従来の回路をそのまま利用することができる。

【００６４】本発明は、また、駆動電流と回生電流によ
る磁界の合成磁界の方向に、巻線インダクタンス検出電
流による磁界が発生するようにしたため、モータ巻線の
巻き方または回路構成を変更するだけで従来の回路をそ
のまま流用することができる。

【００６５】本発明は、また、駆動電流と回生電流によ
る磁界の合成磁界の向きと、巻線インダクタンス検出電
流による磁界の向きとが一致するようにしたため、モー
タ巻線の巻き方または回路構成を変更するだけで従来の
回路をそのまま流用することができ、生産性もよくな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施の形態１のベースとなるＳＲモ
ータの巻線インダクタンスの変化と位置検出信号との関
係を示す図である。

【図２】 本発明の実施の形態１を示す一相分の回路構
成図である。

【図３】 本発明の実施の形態２のベースとなるＳＲモ
ータの巻線インダクタンスの変化と位置検出信号との関
係を示す図である。

【図４】 本発明の実施の形態２を示す一相分の回路構
成図である。

【図５】 本発明の実施の形態３を説明するためのＳＲ
モータの巻線インダクタンスの変化と位置検出信号との
関係を示す図である。

【図６】 本発明の実施の形態４を示す一相分の回路構
成図である。

【図７】 本発明の実施の形態４による磁界の関係を示
す図である。

【図８】 本発明の実施の形態４におけるＳＲモータの
巻線インダクタンスの変化と位置検出信号との関係を示
す図である。

【図９】 本発明の実施の形態４における各相の検出角
度を示す図である。

【図１０】 本発明の実施の形態５を示す一相分の回路
構成図である。

【図１１】 本発明の実施の形態５による磁界の関係を
示す図である。

【図１２】 本発明の実施の形態５におけるＳＲモータ
の巻線インダクタンスの変化と位置検出信号との関係を
示す図である。

【図１３】 本発明の実施の形態５における各相の検出
角度を示す図である。

【図１４】 従来の一般的なＳＲモータの駆動回路を示
す概略図である。

【図１５】 従来の一般的なＳＲモータのインダクタン
ス検出回路を示す概略図である。

【図１６】 従来の一般的なＳＲモータの巻線インダク
タンスの変化と位置検出信号との関係を示す図である。

【図１７】 従来の一般的なＳＲモータの各相の巻線イ
ンダクタンスの変化と位置検出信号との関係を示す図で
ある。

【図１８】 従来の一般的なＳＲモータの各相の検出角
度を示す図である。

【図１９】 従来の一般的なＳＲモータの電流による磁
界を示す図である。

【符号の説明】

１ 固定子、 ２ 回転子、 ３、２５ 巻線、４、
５、８、９、１２、１３、１８ トランジスタ、６、
７、１０、１１、１４、１５、１７ ダイオード、１
６、２１、２２ 抵抗、 １９ 位置検出回路、 ２０
制御回路、２３ 比較回路、 ２４ 増幅回路、 ２
６ 駆動電流経路、２７ 回生電流経路、 ２８ セン
サレス回路、 ２９ 駆動回路、Ｖｂ 電源、 Ｖｃｃ
検出用電源。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉野 勇人 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 Ｆターム(参考） 5H550 BB10 CC01 DD09 GG01 HA07 LL35

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数対の極を有し、各対の極にそれぞれ
   異なる相の巻線を装着した固定子と、この固定子の各対
   の極に順次対向し得るようにされた極を有する回転子と
   を備え、上記固定子の各相の巻線のインダクタンスに対
   応した電圧を導出し、各相の電圧にもとづいて上記回転
   子の回転位置に対応した位置検出信号を各相ごとに出力
   すると共に、上記各相の位置検出信号の出力位置が同じ
   となるように補正し、補正した位置検出信号に基づいて
   駆動信号を上記固定子の巻線に印加するようにしたこと
   を特徴とする固定子巻線のインダクタンスの変化を利用
   して回転子位置を検出するモータの駆動方法。
2. 【請求項２】 補正は、各相ごとに異なるしきい値を設
   定して各相の電圧とそれぞれ比較するようにしたことを
   特徴とする請求項１記載の固定子巻線のインダクタンス
   の変化を利用して回転子位置を検出するモータの駆動方
   法。
3. 【請求項３】 補正は、各相の電圧を所定のしきい値と
   比較して各相ごとの位置検出信号を出力すると共に、上
   記各相の位置検出信号を、各相ごとに異なった遅延時間
   要素を経て出力するようにしたことを特徴とする請求項
   １記載の固定子巻線のインダクタンスの変化を利用して
   回転子位置を検出するモータの駆動方法。
4. 【請求項４】 複数対の極を有し、各対の極にそれぞれ
   異なる相の巻線を装着した固定子と、この固定子の各対
   の極に順次対向し得るようにされた極を有する回転子と
   を備え、上記固定子の各相の巻線のインダクタンスに対
   応した電圧が同じ大きさとなるように各相ごとに補正し
   た後、補正した電圧を所定のしきい値と比較することに
   より、上記回転子の回転位置に対応した位置検出信号を
   出力し、この信号に基づいて駆動信号を上記固定子の巻
   線に印加するようにしたことを特徴とする固定子巻線の
   インダクタンスの変化を利用して回転子位置を検出する
   モータの駆動方法。
5. 【請求項５】 補正は、各相ごとに異なる増幅率で電圧
   を増幅するようにしたことを特徴とする請求項４記載の
   固定子巻線のインダクタンスの変化を利用して回転子位
   置を検出するモータの駆動方法。
6. 【請求項６】 複数対の極を有し、各対の極にそれぞれ
   異なる相の巻線を装着した固定子と、この固定子の各対
   の極に順次対向し得るようにされた極を有する回転子と
   を備え、上記固定子の巻線のインダクタンスに対応する
   電圧を所定のしきい値と比較することにより、上記回転
   子の回転位置に対応した位置検出信号を出力し、この位
   置検出信号に基づいて駆動信号を上記固定子の巻線に印
   加するようにしたモータにおいて、上記固定子の巻線に
   対する駆動信号印加時の駆動電流による磁界と、駆動信
   号停止時の回生電流による磁界との合成磁界の方向に、
   位置検出時の電流による磁界が発生するように、上記固
   定子の巻線の巻き方を設定するようにしたことを特徴と
   する固定子巻線のインダクタンスの変化を利用して回転
   子位置を検出するモータの駆動方法。
7. 【請求項７】 複数対の極を有し、各対の極にそれぞれ
   異なる相の巻線を装着した固定子と、この固定子の各対
   の極に順次対向し得るようにされた極を有する回転子と
   を備え、上記固定子の巻線のインダクタンスに対応する
   電圧を所定のしきい値と比較することにより、上記回転
   子の回転位置に対応した位置検出信号を出力し、この位
   置検出信号を駆動信号として上記固定子の巻線に印加す
   るようにしたモータにおいて、上記固定子の巻線に対す
   る駆動信号印加時の駆動電流による磁界と、駆動信号停
   止時の回生電流による磁界との合成磁界の向きと、位置
   検出時の電流による磁界の向きとが一致するようにした
   ことを特徴とする固定子巻線のインダクタンスの変化を
   利用して回転子位置を検出するモータの駆動方法。
8. 【請求項８】 複数対の極を有し、各対の極にそれぞれ
   異なる相の巻線を装着した固定子と、この固定子の各対
   の極に順次対向し得るようにされた極を有する回転子と
   を具備するモータにおいて、上記固定子の各相の巻線の
   インダクタンスに対応した電圧を導出する手段と、各相
   の電圧にもとづいて上記回転子の回転位置に対応した位
   置検出信号を各相ごとに出力すると共に、上記各相の位
   置検出信号の出力位置が同じとなるように補正する補正
   手段と、補正した位置検出信号に基づいて駆動信号を上
   記固定子の巻線に印加する制御手段とを備えたことを特
   徴とする固定子巻線のインダクタンスの変化を利用して
   回転子位置を検出するモータの駆動装置。
9. 【請求項９】 補正手段は、各相ごとに異なるしきい値
   を設定して各相の電圧とそれぞれ比較するようにされて
   いることを特徴とする請求項８記載の固定子巻線のイン
   ダクタンスの変化を利用して回転子位置を検出するモー
   タの駆動装置。
10. 【請求項１０】 補正手段は、各相の電圧を所定のしき
    い値と比較して各相ごとの位置検出信号を出力すると共
    に、上記各相の位置検出信号を各相ごとに異なった遅延
    時間要素を経て出力するようにされていることを特徴と
    する請求項８記載の固定子巻線のインダクタンスの変化
    を利用して回転子位置を検出するモータの駆動装置。
11. 【請求項１１】 複数対の極を有し、各対の極にそれぞ
    れ異なる相の巻線を装着した固定子と、この固定子の各
    対の極に順次対向し得るようにされた極を有する回転子
    とを具備するモータにおいて、上記固定子の各相の巻線
    のインダクタンスに対応した電圧が同じ大きさとなるよ
    うに各相ごとに補正する補正手段と、補正した電圧を所
    定のしきい値と比較することにより、上記回転子の回転
    位置に対応した位置検出信号を出力する位置検出手段
    と、上記位置検出信号に基づいて駆動信号を上記固定子
    の巻線に印加する制御手段とを備えたことを特徴とする
    固定子巻線のインダクタンスの変化を利用して回転子位
    置を検出するモータの駆動装置。
12. 【請求項１２】 補正手段は、各相ごとに異なる増幅率
    で電圧を増幅するようにされていることを特徴とする請
    求項１１記載の固定子巻線のインダクタンスの変化を利
    用して回転子位置を検出するモータの駆動装置。