JP2002262541A - Method for detection of position of three-phase reluctance motor and method for control of the same - Google Patents

Method for detection of position of three-phase reluctance motor and method for control of the same

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JP2002262541A
JP2002262541A JP2001053575A JP2001053575A JP2002262541A JP 2002262541 A JP2002262541 A JP 2002262541A JP 2001053575 A JP2001053575 A JP 2001053575A JP 2001053575 A JP2001053575 A JP 2001053575A JP 2002262541 A JP2002262541 A JP 2002262541A
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JP
Japan
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phase
torque
electrical angle
position detection
motor
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Application number
JP2001053575A
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Japanese (ja)
Inventor
Takashi Hori
敬 堀
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Aichi Elec Co
Original Assignee
Aichi Elec Co
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve a starting torque characteristic in a method for controlling detection of a position of a rotor utilizing a three-phase reluctance-motor position detecting means. SOLUTION: Three position-detection Hall elements Hu1, Hv1, and Hw1 of the three-phase reluctance motor are allocated to provide the interval of 60 deg. or 120 deg. from a desired reference position, a position-detection Hall element Hu2 is allocated to provide a phase difference of 30 deg.×(2n-1) (n is natural number) in terms of an electrical angle for the position-detection Hall element Hu1, position-detection Hall elements Hv2, Hw2 are allocated to provide the interval of 60 deg. or 120 deg. in terms of the electrical angle for a position-detection Hall element Hu2, and a power feeding control is conducted in the electrical angle of 150 deg. based on a position detection signal obtained from the position- detection Hall elements Hu1, Hv1 and Hw1 and Hu2, Hv2 and Hw2 in order to improve the starting torque characteristic.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、ロータの位置検出
手段を有し、前記位置検出手段を用いてロータの位置検
出を行い、位置検出信号にもとづいて通電を行う3相リ
ラクタンスモータの位置検出方法と制御方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a three-phase reluctance motor having a rotor position detecting means for detecting the position of a rotor using the position detecting means and energizing based on a position detection signal. Method and control method.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、3相ブラシレスDCモータの簡易
的な制御方法について図4及び図5で説明する。図4に
は、ロータもしくはロータと同期して回転する軸に位置
検出用マグネットが配置されている。この位置検出用マ
グネットMgと対向配置された位置に、位置検出用ホー
ル素子Hu3,Hv3,Hw3が任意の基準位置より所
定の電気角度分隔てて配置されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, a simple control method of a three-phase brushless DC motor will be described with reference to FIGS. In FIG. 4, a position detecting magnet is arranged on a rotor or a shaft that rotates in synchronization with the rotor. Position detecting Hall elements Hu3, Hv3, and Hw3 are disposed at positions opposed to the position detecting magnet Mg at a predetermined electrical angle from an arbitrary reference position.

【0003】例えば、図4においては3個の位置検出用
ホール素子Hu3,Hv3,Hw3が、任意の基準位置
より120°間隔となるように配置されている。
For example, in FIG. 4, three position detecting Hall elements Hu3, Hv3 and Hw3 are arranged at an interval of 120 ° from an arbitrary reference position.

【0004】図5には、図4の3個の位置検出用ホール
素子Hu3,Hv3,Hw3で得られた位置検出信号の
パターンにしたがって、3相ブリッジに構成された6個
のスイッチング素子U+,U−,V+,V−,W+,W
−を適宜通電させることによってモータを制御させる電
力変換部の基本回路構成を示している。
FIG. 5 shows six switching elements U +, three-phase bridges according to the pattern of position detection signals obtained by the three position detection Hall elements Hu3, Hv3, Hw3 of FIG. U-, V +, V-, W +, W
1 shows a basic circuit configuration of a power conversion unit that controls a motor by appropriately energizing “−”.

【0005】図6には、電気角120°間隔に3個の位
置検出用ホール素子Hu3,Hv3,Hw3を配置し1
20°通電した場合のタイムチャート図を示す。図6の
上段には、其々の位置検出用ホール素子Hu3、Hv
3、Hw3の位置検出信号を表している。下段には、上
段に示した其々の位置検出用ホール素子Hu3、Hv
3、Hw3から検出した位置検出信号に基づいて得られ
る電力変換部の各スイッチング素子U+,U−,V+,
V−,W+,W−への出力信号を表している。位置検出
用ホール素子Hu3,Hv3,Hw3の送出する位置検
出信号のパターンによって図5に示す電力変換部の各ス
イッチング素子U+,U−,V+,V−,W+,W−に
よりモータを駆動している。
In FIG. 6, three Hall elements Hu3, Hv3 and Hw3 for position detection are arranged at an electrical angle of 120 °, and 1
FIG. 4 shows a time chart when 20 ° is energized. In the upper part of FIG. 6, the position detecting Hall elements Hu3, Hv
3, the position detection signal of Hw3. In the lower part, the position detecting Hall elements Hu3, Hv shown in the upper part are shown.
3, each switching element U +, U−, V +, of the power converter obtained based on the position detection signal detected from Hw3
Output signals to V−, W +, W− are shown. The motor is driven by the switching elements U +, U-, V +, V-, W +, W- of the power conversion unit shown in FIG. 5 according to the pattern of the position detection signals sent from the position detection Hall elements Hu3, Hv3, Hw3. I have.

【0006】例えば区間(A)の場合、スイッチング素
子U+とV−が通電状態となり、モータのステータに巻
かれた3相巻線のうちU相からV相へと2相通電するこ
とになる。区間(B)の場合では、スイッチング素子U
+とW−が通電状態となり、3相巻線のうちのU相から
W相へと2相通電することになる。区間(C)以降も同
様に3相巻線のうち2相に通電することとなる。このよ
うに電気角60°を1パターンの通電幅とする2相通電
の繰り返しによってモータを制御させ運転している。
For example, in the section (A), the switching elements U + and V- are energized, and two phases are energized from the U-phase to the V-phase among the three-phase windings wound on the stator of the motor. In the case of the section (B), the switching element U
+ And W- are energized, so that two phases are energized from the U phase to the W phase of the three-phase winding. Similarly, in the section (C) and thereafter, power is supplied to two of the three-phase windings. As described above, the motor is controlled and operated by repeating the two-phase energization with the electric angle of 60 ° as the energization width of one pattern.

【0007】即ち、3個の位置検出の組合せで電気角6
0°毎の1周期あたり6パターンの位置検出信号を検知
し、位置検出信号をもとに図5の電力変換部のスイッチ
ング素子U+,U−,V+,V−,W+,W−を適宜通
電することによってモータを制御運転する。この制御方
法は各スイッチング素子U+,U−,V+,V−,W
+,W−の通電幅が電気角で120°であることから通
常120°通電(以降120°通電と称す)と呼ばれて
いる。
That is, an electrical angle of 6 is obtained by a combination of three position detections.
Detects six patterns of position detection signals per one cycle of every 0 ° and appropriately energizes the switching elements U +, U−, V +, V−, W−, W +, W− of the power conversion unit in FIG. 5 based on the position detection signals. Control operation of the motor. This control method uses the switching elements U +, U-, V +, V-, W
Since the width of the + and W- currents is 120 ° in electrical angle, it is usually called 120 ° current (hereinafter referred to as 120 ° current).

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】前記の120°通電を
用いて3相リラクタンスモータを運転することは可能で
ある。しかしながら、ロータに永久磁石を有しマグネッ
トトルクが発生する3相ブラシレスDCモータに対し、
ロータに永久磁石を持たずリラクタンストルクのみで運
転される3相リラクタンスモータとでは、発生するトル
ク及び通電領域において異なる。
It is possible to operate a three-phase reluctance motor using the aforementioned 120 ° energization. However, for a three-phase brushless DC motor that has a permanent magnet in the rotor and generates magnet torque,
A three-phase reluctance motor that operates only with reluctance torque without having a permanent magnet in the rotor is different in the generated torque and energization region.

【0009】図7において両モータの発生するトルクに
ついて説明する。図7の(a)にはロータの表面に永久
磁石を張り付けた表面張り付け型の3相ブラシレスDC
モータのトルク特性である。この場合のリラクタンスト
ルクは、マグネットトルクの割合に比べて極めて僅かで
ある為考慮を要しない。(b)には3相リラクタンスモ
ータのトルク特性でありリラクタンストルクのみを発生
している。尚、図7の(a)及び(b)ともに、横軸には
電流位相を示すための電気角をとり、縦軸には発生する
トルクを表している。
Referring to FIG. 7, the torque generated by both motors will be described. FIG. 7A shows a surface-attached three-phase brushless DC in which a permanent magnet is attached to the surface of a rotor.
It is a torque characteristic of a motor. The reluctance torque in this case does not need to be considered because it is extremely small as compared with the ratio of the magnet torque. (B) shows the torque characteristics of the three-phase reluctance motor, in which only the reluctance torque is generated. In FIGS. 7A and 7B, the horizontal axis represents an electrical angle for indicating a current phase, and the vertical axis represents generated torque.

【0010】図8には、図7で説明した3相ブラシレス
DCモータのマグネットトルクと、3相リラクタンスモ
ータのリラクタンストルクを同時比較するために簡略的
にトルクのピークを中心として発生するトルクを同時比
較した概念図を示している。
FIG. 8 is a graph showing the relationship between the magnet torque of the three-phase brushless DC motor described with reference to FIG. 7 and the reluctance torque of the three-phase reluctance motor. It shows a conceptual diagram for comparison.

【0011】図8の(a)には3相ブラシレスDCモー
タの発生トルクを示し、図8の(b)には3相リラクタ
ンスモータの発生トルクを示している。図8の(c)に
は両モータの発生トルクを同時比較している。
FIG. 8A shows the generated torque of the three-phase brushless DC motor, and FIG. 8B shows the generated torque of the three-phase reluctance motor. FIG. 8C compares the generated torques of both motors at the same time.

【0012】図8に示す通り3相リラクタンスモータが
2相通電時に発生するトルクの幅が3相ブラシレスDC
モータの電気角180°に対して電気角で90°しかな
い。
As shown in FIG. 8, the three-phase reluctance motor has a three-phase brushless DC when the width of the torque generated when the two-phase current is supplied.
There is only 90 electrical angle to 180 electrical angle of the motor.

【0013】従来の120°通電では、通電パターンの
最小単位である電気角60°の通電区間において最もト
ルクが大きい領域となるように2相通電を行っている。
図8の(a)及び(b)では其々電気角60°の通電幅
を斜線部分で示している。この通電区間60°の通電幅
の両端部分に発生するトルクを比較した場合、3相ブラ
シレスDCモータの通電区間60°の通電幅両端部をT
min1として表し、3相リラクタンスモータの通電区
間60°の通電幅両端部をTmin2として表すと、3
相ブラシレスDCモータのTmin1より3相リラクタ
ンスモータTmin2の方が、通電区間60°の両端部
分で発生するトルクが相当低くなっている。
In the conventional 120 ° energization, two-phase energization is performed so as to be in a region where the torque is the largest in an energization section with an electrical angle of 60 ° which is the minimum unit of the energization pattern.
In (a) and (b) of FIG. 8, the conduction width at an electrical angle of 60 ° is indicated by hatched portions. When comparing the torque generated at both ends of the conduction width of 60 ° in the conduction section, the both ends of the conduction width of 60 ° in the conduction section of the three-phase brushless DC motor are represented by T.
When expressed as Tmin2, the two ends of the conduction width of the conduction section 60 ° of the three-phase reluctance motor are represented as Tmin2.
In the three-phase reluctance motor Tmin2, the torque generated at both ends of the energized section 60 ° is considerably lower than Tmin1 of the phase brushless DC motor.

【0014】両モータの発生トルクが正弦波で発生トル
クの最大値を1と仮定すると、Tmin1は約0.87
倍、Tmin2は約0.50倍となり、2相通電時の3
相リラクタンスモータの発生トルクの最低値が、3相ブ
ラシレスDCモータと比較してかなり低いものとなって
いる。
Assuming that the generated torque of both motors is a sine wave and the maximum value of the generated torque is 1, Tmin1 is about 0.87
And Tmin2 is about 0.50 times, 3 times when two-phase current is applied.
The minimum value of the generated torque of the phase reluctance motor is considerably lower than that of the three-phase brushless DC motor.

【0015】このため、3相リラクタンスモータにおい
て大きな始動トルクを必要とするような機器では、図6
に示した120°通電を行う場合、2相通電のパターン
の切換え付近、つまり通電幅の両端部ではトルク不足と
なり始動できないことがある。このような問題を解決す
るために、より大きなトルクが必要となる。このような
大きなトルクを得るにはモータの体格を大きくしたり、
電力変換部のスイッチング素子等の電力容量を増大させ
る等の対応が必要となり、非常に大きなコストアップの
要因となっている。
Therefore, in a device requiring a large starting torque in a three-phase reluctance motor, FIG.
When the 120 ° energization shown in (1) is performed, the torque may be insufficient near the switching of the two-phase energization pattern, that is, at both ends of the energization width, and the start may not be performed. To solve such a problem, a larger torque is required. In order to obtain such a large torque, the size of the motor must be increased,
It is necessary to take measures such as increasing the power capacity of the switching element and the like of the power conversion unit, which is a very large cost increase factor.

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】本発明は3相リラクタン
スモータのロータもしくはロータと同期して回転する軸
に設置された位置検出用マグネットと対向配置された位
置に、前記ロータの回転角で任意の基準位置より電気角
で60°もしくは120°間隔となるように3個の位置
検出用ホール素子Hu1、Hv1、Hw1が配置されて
おり、前記位置検出用ホール素子Hu1に対して電気角
で30°×(2n―1)(nは自然数)の位相差となる
ように位置検出用ホール素子Hu2が配置され、前記位
置検出用ホール素子Hu2に対して位置検出用ホール素
子Hv2、Hw2が電気角で60°もしくは120°間
隔となるように配置された3相リラクタンスモータの位
置検出方法とすることにより、通電幅の両端部における
トルクの谷間をなくし位置検出精度を上げ安価に製作す
ることができる。
According to the present invention, a rotor of a three-phase reluctance motor or a position detecting magnet provided on a shaft rotating in synchronization with the rotor is disposed at a position opposed to a position detecting magnet by a rotation angle of the rotor. Are arranged at an electrical angle of 60 ° or 120 ° from the reference position, and three Hall elements Hu1, Hv1 and Hw1 are arranged at an electrical angle of 30 ° with respect to the Hall element Hu1. The position detecting Hall element Hu2 is disposed so as to have a phase difference of ° × (2n−1) (n is a natural number), and the position detecting Hall elements Hv2 and Hw2 are electrically angled with respect to the position detecting Hall element Hu2. In this method, the position of the three-phase reluctance motor arranged so as to be spaced at an angle of 60 ° or 120 ° is used to eliminate the torque valley at both ends of the conduction width. It is possible to increase the position detection accuracy and to manufacture it at low cost.

【0017】また、6個の位置検出用ホール素子で検出
した信号をもとに電力変換部のスイッチング素子の通電
幅を電気角で150°通電させる制御方法とすること
で、120°通電時の通電幅の両端部においてのトルク
の谷間をなくし、前記と同様に大きな始動トルクが必要
となるような機器においてもトルク不足を補い良好な始
動特性を得ることができ安価に製作することができる。
In addition, a control method in which the energization width of the switching element of the power conversion unit is energized by 150 ° in electrical angle based on the signals detected by the six position detection Hall elements is used. The torque valleys at both ends of the current-carrying width are eliminated, and even in a device that requires a large starting torque as described above, the lack of torque can be compensated and good starting characteristics can be obtained, and the device can be manufactured at low cost.

【0018】[0018]

【発明の実施の形態】図1に本発明の実施例を示す。図
1には、3相4極のリラクタンスモータのロータもしく
はロータと同期して回転する軸に隣合う極が異極となる
ように4極に着磁された位置検出用マグネットMgが配
置されている。本実施例では、この位置検出用マグネッ
トMgと対向配置された位置にロータ回転電気角で任意
の基準位置より電気角120°間隔となるように3個の
位置検出用ホール素子Hu1,Hv1,Hw1を配置し
ている。この場合のロータ回転電気角で任意の基準位置
より60°間隔としても良い。
FIG. 1 shows an embodiment of the present invention. In FIG. 1, a position detecting magnet Mg magnetized to four poles is arranged so that the rotor adjacent to the rotor rotating in synchronization with the rotor or the rotor of the three-phase four-pole reluctance motor becomes a different pole. I have. In the present embodiment, three position detecting Hall elements Hu1, Hv1, Hw1 are arranged at positions opposed to the position detecting magnet Mg so as to be separated from the arbitrary reference position by an electric angle of 120 ° with respect to the rotor rotational electric angle. Has been arranged. In this case, the electrical angle of the rotor rotation may be set to be 60 ° from an arbitrary reference position.

【0019】例えば、電気角で60°間隔に配置する場
合、位置検出用ホール素子Hu1、Hw1、Hv1の順に
配置させ、中央に位置する位置検出用ホール素子をHw
1とすると、両端の位置検出用ホール素子Hu1とHv
1間は電気角で120°の間隔となり、中央に位置する
位置検出用ホール素子Hw1の位置検出信号を180°
反転することによって仮想的には位置検出用ホール素子
Hu1、Hv1、Hw1を電気角で120°間隔に配置
したことと同じとすることができる。
For example, when the electrical elements are arranged at intervals of 60 °, the Hall elements for position detection Hu1, Hw1, Hv1 are arranged in this order, and the Hall element for position detection located at the center is Hw.
If it is set to 1, Hall elements Hu1 and Hv for position detection at both ends are provided.
1 is an electrical angle of 120 °, and the position detection signal of the position detecting Hall element Hw1 located at the center is 180 °.
By inverting, it can be virtually the same as arranging the position detection Hall elements Hu1, Hv1, and Hw1 at an electrical angle of 120 °.

【0020】更に、位置検出用ホール素子Hu1に対し
て電気角で例えば90°の位相差となるように同円周上
に位置検出用ホール素子Hu2が配置され、この位置検
出ホール素子Hu2に対して位置検出用ホール素子Hv
2及びHw2が電気角で120°の間隔で配置させてい
る。
Further, a position detecting Hall element Hu2 is arranged on the same circumference so as to have a phase difference of, for example, 90 ° in electrical angle with respect to the position detecting Hall element Hu1. Hall element Hv for position detection
2 and Hw2 are arranged at an interval of 120 electrical degrees.

【0021】本実施例においては、位置検出ホール素子
Hu1,Hv1,Hw1を電気角120°間隔に配置
し、位置検出用ホール素子Hu1とHu2の位相差を電
気角90°にした場合を示したが、位相差を30°及び
150°及び210°及び270°及び330°等とな
るような電気角30°×(2n―1)(nは自然数)と
した場合でも同様の効果を得ることができる。
In this embodiment, the case where the position detecting Hall elements Hu1, Hv1, Hw1 are arranged at an electrical angle of 120 ° and the phase difference between the position detecting Hall elements Hu1 and Hu2 is set to an electrical angle of 90 ° is shown. However, the same effect can be obtained even when the phase difference is 30 °, 150 °, 210 °, 270 °, 330 °, etc., and the electrical angle is 30 ° × (2n−1) (n is a natural number). it can.

【0022】また、本実施例では、位置検出用ホール素
子Hu1とHu2についての位相差で説明したが、位置
検出用ホール素子Hv1とHv2との位相差が電気角3
0°×(2n―1)(nは自然数)とし位置検出用ホー
ル素子Hv2に対して位置検出用ホール素子Hu2とH
w2が電気角で60°もしくは120°の間隔としても
良い。また、位置検出用ホール素子Hw1とHw2との
位相差が電気角30°×(2n―1)(nは自然数)と
し位置検出用ホール素子Hw2に対して位置検出用ホー
ル素子Hu2とHv2が電気角で60°もしくは120
°の間隔としても良い。従って、基準となる位置検出用
ホール素子との位相差はいずれにおいても電気角30°
×(2n―1)(nは自然数)を満足できればよく、本
発明の主旨を達成することができる。
In this embodiment, the phase difference between the position detecting Hall elements Hu1 and Hu2 has been described. However, the phase difference between the position detecting Hall elements Hv1 and Hv2 is 3 electrical degrees.
0 ° × (2n−1) (n is a natural number), and the position detecting Hall elements Hu2 and H2 are different from the position detecting Hall element Hv2.
w2 may be an electrical angle of 60 ° or 120 °. The phase difference between the position detecting Hall elements Hw1 and Hw2 is an electrical angle of 30 ° × (2n−1) (n is a natural number), and the position detecting Hall elements Hu2 and Hv2 are electrically connected to the position detecting Hall element Hw2. 60 ° or 120 in angle
° intervals may be used. Therefore, the phase difference between the reference position detection Hall element and the reference position detection Hall element is 30 ° in all cases.
X (2n-1) (n is a natural number) may be satisfied, and the gist of the present invention can be achieved.

【0023】図1の実施例の構成を用いて150°通電
した場合のタイムチャートを図2に示す。図2の上段に
は、其々の位置検出用ホール素子Hu1,Hv1,Hw
1及びHu2,Hv2,Hw2の位置検出信号を表して
いる。下段には、上段に示した其々の位置検出用ホール
素子Hu1,Hv1,Hw1及びHu2,Hv2,Hw
2から検出した位置検出信号に基づいて得られる電力変
換部の各スイッチング素子U+,U−,V+,V−,W
+,W−への出力信号を表している。
FIG. 2 is a time chart in the case where a current of 150 ° is applied using the configuration of the embodiment of FIG. In the upper part of FIG. 2, the position detection Hall elements Hu1, Hv1, Hw are shown.
1 and the position detection signals of Hu2, Hv2, and Hw2. In the lower part, the respective Hall elements Hu1, Hv1, Hw1 and Hu2, Hv2, Hw1 for position detection shown in the upper part are shown.
2, the switching elements U +, U−, V +, V−, W of the power converter obtained based on the position detection signal detected from
+, W- represents an output signal.

【0024】図2では、位置検出用ホール素子Hu1、
Hv1、Hw1は電気角で120°の間隔の位相差で配
置されており、位置検出用ホール素子Hu1に対してH
u2との位相差が電気角で90°あり、位置検出用ホー
ル素子Hu2に対して其々の位置検出用ホール素子Hv
2とHw2は電気角で120°づつ位相をずらしてい
る。
In FIG. 2, the position detecting Hall element Hu1,
Hv1 and Hw1 are arranged at a phase difference of 120 ° in electrical angle, and Hv1 and Hw1 are set to H with respect to the position detection Hall element Hu1.
The phase difference from u2 is 90 ° in electrical angle, and the position detecting Hall element Hv is different from the position detecting Hall element Hu2.
2 and Hw2 are out of phase by 120 ° in electrical angle.

【0025】図1に示した本実施例では、例えば図2の
区間(イ)の場合、スイッチング素子U+とW+とV−
が通電状態となり、モータ側の巻線U相及びW相からV
相へと3相に通電する。次に、区間(ロ)の場合にはス
イッチング素子U+とV−が通電状態となり、モータ側
の巻線U相からV相へと2相に通電する。更に、区間
(ハ)の場合にはスイッチング素子U+とV−とW−が
通電状態となり、モータ側の巻線U相からV相及びW相
へと3相に通電する。この様に3相通電から2相通電、
さらに3相通電へと電気角30°を1パターンの通電幅
とする2相と3相の繰り返し交互通電によってモータを
運転する。
In the embodiment shown in FIG. 1, for example, in the section (a) of FIG. 2, the switching elements U +, W + and V-
Are energized, and the motor windings U-phase and W-phase
Power is supplied to the three phases. Next, in the section (b), the switching elements U + and V- are energized, and energize in two phases from the motor winding U phase to the V phase. Further, in the section (c), the switching elements U +, V- and W- are energized, and energize three phases from the motor winding U phase to the V and W phases. In this way, from three-phase current to two-phase current,
Further, the motor is operated by alternately energizing two phases and three phases in which the electric angle of 30 ° is one pattern of the energizing width to three-phase energization.

【0026】即ち、6個の位置検出の組合せで電気角3
0°毎の1周期あたり12パターンの位置検出信号を検
知し、この位置検出信号をもとに従来例でも示した図5
の電力変換部のスイッチング素子U+,U−,V+,V
−,W+,W−を適宜通電することによってモータを運
転することができる。この場合、各スイッチング素子U
+,U−,V+,V−,W+,W−の通電幅が電気角で
150°となる。(以降、本通電方式を150°通電と
称す。)
That is, an electrical angle of 3 is obtained by a combination of six position detections.
FIG. 5 shows a conventional example based on the detected position detection signals based on the detected position detection signals of 12 patterns per one cycle of every 0 °.
Switching elements U +, U-, V +, V
The motor can be operated by appropriately energizing-, W + and W-. In this case, each switching element U
+, U-, V +, V-, W +, and W- are 150 ° in electrical angle. (Hereafter, this energization method is referred to as 150 ° energization.)

【0027】従って、3相リラクタンスモータで大きな
始動トルクを必要とするような機器においては、電気角
で任意の基準位置より60°もしくは120°間隔とな
るような3個の位置検出用ホール素子Hu1,Hv1,
Hw1を配置し、更に位置検出用ホール素子Hu1に対
して位置検出用ホール素子Hu2が電気角で30°×
(2n−1)(nは自然数)の位相差となるように配置
し、位置検出用ホール素子Hu2に対して位置検出用ホ
ール素子Hv2、Hw2が電気角で60°もしくは12
0°間隔となるように配置することにより、2相通電で
のパターンの切換え付近、つまり通電幅の両端部におけ
るトルク不足による始動不良等の問題を解決することが
できる。このことにより大きなトルクを得るためにモー
タの体格を大きくしたり、電力変換部のスイッチング素
子等の電力容量を増大させる等の対応をする必要もな
く、大幅なコストアップもなくなる。
Therefore, in a device that requires a large starting torque with a three-phase reluctance motor, three position detecting Hall elements Hu1 that are spaced 60 ° or 120 ° from an arbitrary reference position in electrical angle. , Hv1,
Hw1 is arranged, and the Hall element for position detection Hu2 is electrically connected to the Hall element for position detection Hu1 by an electrical angle of 30 ° ×
(2n-1) (n is a natural number), and the position detection Hall elements Hv2 and Hw2 are arranged at an electrical angle of 60 ° or 12 with respect to the position detection Hall element Hu2.
By arranging them at 0 ° intervals, it is possible to solve problems such as poor starting due to insufficient torque near pattern switching in two-phase conduction, that is, at both ends of the conduction width. As a result, it is not necessary to take measures such as increasing the size of the motor in order to obtain a large torque or increasing the power capacity of the switching element and the like of the power conversion unit, and the cost is not significantly increased.

【0028】また、図3には、各通電方法によるトルク
波形概念図を示している。図3の(a)には2相通電の
繰り返し時の発生トルクを示し、図3の(b)には3相
通電の繰り返し時の発生トルクを示している。また図3
の(c)には、2相通電と3相通電を交互に繰り返す1
50°通電時の発生トルクを示している。(a)及び
(b)のトルク特性を比較すると、2相通電時のトルク
の谷にあたる位置に3相通電のトルクの山がきている。
FIG. 3 is a conceptual diagram of a torque waveform according to each energizing method. FIG. 3A shows the generated torque when the two-phase energization is repeated, and FIG. 3B shows the generated torque when the three-phase energization is repeated. FIG.
In (c), two-phase energization and three-phase energization are alternately repeated.
The generated torque at the time of 50 ° conduction is shown. Comparing the torque characteristics of (a) and (b), the peak of the three-phase energization torque is at a position corresponding to the torque valley during the two-phase energization.

【0029】つまり、図3の(a)に示した3相リラク
タンスモータの2相通電時に発生するトルクの幅は、電
気角60°の通電幅が最もトルクが大きい領域となる
が、通電区間60°の両端部分に発生する急激なトルク
変化は、モータの始動トルク特性を悪化させる。また、
(b)の3相通電時に発生するトルクの幅も、電気角6
0°で通電幅が最もトルクが大きい領域となり、前記同
様通電区間60°の両端部分に発生する急激なトルク変
化は、モータの始動トルク特性を悪化する。
That is, the width of the torque generated during the two-phase energization of the three-phase reluctance motor shown in FIG. The abrupt torque change occurring at both ends of ° degrades the starting torque characteristics of the motor. Also,
The width of the torque generated at the time of the three-phase energization shown in FIG.
At 0 °, the energization width is the region where the torque is the largest, and the sudden change in torque occurring at both ends of the energization section 60 ° as described above deteriorates the starting torque characteristics of the motor.

【0030】然るに、図3の(c)に示すように150
°通電として、2相通電と3相通電が交互に繰り返し通
電させることにより、2相通電時の発生するトルクの谷
間となる位置に3相通電時に発生するトルクの最大とな
る位置をたし合わせることによって、安定した最大トル
クを得ることができる。つまり、3相リラクタンスモー
タの2相通電時及び3相通電時に発生する通電区間60
°の両端部分に発生する急激なトルクの谷間を、2相通
電及び3相通電を交互に繰り返し1通電幅を30°とな
るような制御をおこなうことにより急激なトルク変動の
ない安定したトルクとすることができる。
However, as shown in FIG.
As the energization, two-phase energization and three-phase energization are alternately and repeatedly energized, so that the position at which the torque generated during three-phase energization is maximized is matched with the position at the valley of the torque generated during two-phase energization. Thereby, a stable maximum torque can be obtained. That is, an energizing section 60 generated during two-phase energization and three-phase energization of the three-phase reluctance motor.
The two-phase energization and the three-phase energization are alternately repeated to control the steep valley of the torque generated at both ends of the angle so that the width of one energization becomes 30 °. can do.

【0031】従って、3相リラクタンスモータの2相通
電時の切換え付近でのトルク不足による始動不良等の問
題を解決することができる。このことにより大きなトル
クを得ることができ、モータの体格を大きくしたり電力
変換部のスイッチング素子等の電力容量を増大させる等
の対応をする必要がなくなり、大幅なコストアップをし
なくても対応することが可能となる。また、通電区間の
60°の両端部分に発生する急激なトルクの谷間がなく
なるため安定したトルク特性となり制御に起因する音、
振動等を低減することができる。
Therefore, it is possible to solve problems such as poor starting due to insufficient torque near the switching of the three-phase reluctance motor during the two-phase energization. As a result, a large torque can be obtained, and it is not necessary to take measures such as enlarging the size of the motor or increasing the power capacity of the switching elements of the power conversion unit. It is possible to do. In addition, since there is no sharp valley of torque generated at both end portions of the energized section at 60 °, a stable torque characteristic is obtained, and noise caused by control is obtained.
Vibration and the like can be reduced.

【0032】以上の説明は位置ホール素子Hu1,Hv
1,Hw1を電気角120°の間隔に配置し、位置検出
用ホール素子Hu1とHu2の位相差を電気角90°に
し、位置検出用ホール素子Hu2に対してHv2及びH
w2が電気角で120°とした場合を説明したが、位置
ホール素子Hu1,Hv1,Hw1を電気角60°もし
くは120°の間隔に配置し、位置ホール素子Hu1と
Hu2の位相差が電気角30°×(2n―1)(nは自
然数)とし、位置検出用ホール素子Hu2に対してHv
2及びHw2の電気角が60°もしくは120°とする
ことによっても電気角30°毎の12パターンの位置検
出信号を得ることが出来るため本発明を実施することが
可能である。また、前記位置検出用ホール素子Hu1と
Hu2との位相差は、位置検出用ホール素子Hv1とH
v2、Hw1とHw2との位相差としても良く電気角3
0°×(2n―1)(nは自然数)であれば同様の効果
を得ることができる。
The above description is based on the position Hall elements Hu1, Hv
1, Hw1 are arranged at intervals of 120 electrical degrees, the phase difference between the position detecting Hall elements Hu1 and Hu2 is set to an electrical angle of 90 °, and Hv2 and Hv are set with respect to the position detecting Hall elements Hu2.
Although the case where w2 is 120 ° in electrical angle has been described, the position Hall elements Hu1, Hv1 and Hw1 are arranged at intervals of 60 ° or 120 ° in electrical angle, and the phase difference between the position Hall elements Hu1 and Hu2 is 30 electrical degrees. ° × (2n−1) (n is a natural number), and the position detection Hall element Hu2 is Hv
By setting the electrical angle of 2 and Hw2 to 60 ° or 120 °, 12 patterns of position detection signals can be obtained for each electrical angle of 30 °, so that the present invention can be implemented. The phase difference between the position detecting Hall elements Hu1 and Hu2 is determined by the position detecting Hall elements Hv1 and Hv1.
v2, the phase difference between Hw1 and Hw2 may be 3
If 0 ° × (2n−1) (n is a natural number), the same effect can be obtained.

【0033】[0033]

【発明の効果】本発明は3相リラクタンスモータのロー
タもしくはロータと同期して回転する軸に設置された位
置検出用マグネットと対向配置された位置にロータの回
転角で任意の基準位置より電気角で60°もしくは12
0°間隔となるように配置された3個の位置検出用ホー
ル素子Hu1,Hv1,Hw1と、前記位置検出用ホー
ル素子Hu1に対して電気角で30°×(2n―1)
(nは自然数)の位相差となるように位置検出用ホール
素子Hu2に対して位置検出用ホール素子Hv2、Hw
2が電気角で60°もしくは120°間隔となるように
配置し、この位置検出用ホール素子Hu1,Hv1,H
w1及びHu2,Hv2,Hw2から得られる位置検出
信号にもとづいて電気角150°通電の制御を行うこと
により、120°通電時と比較してトルクの谷間となる
位置を底上げできるため、良好な始動特性を得ることが
可能となる。またトルク変化幅も小さくなるため、3相
リラクタンスモータの運転中の振動や騒音も小さくする
ことができる。
The present invention provides a three-phase reluctance motor having a rotation angle of a rotor at an electrical angle from an arbitrary reference position at a position opposed to a position detecting magnet mounted on a rotor or a shaft rotating in synchronization with the rotor. At 60 ° or 12
Three position detecting Hall elements Hu1, Hv1, Hw1 arranged at 0 ° intervals, and an electrical angle of 30 ° × (2n−1) with respect to the position detecting Hall elements Hu1.
(N is a natural number) with respect to the position detection Hall element Hu2 and the position detection Hall element Hv2, Hw so as to have a phase difference of
2 are arranged so as to have an electrical angle of 60 ° or 120 °, and the position detecting Hall elements Hu1, Hv1, H
By controlling the energization of the electrical angle of 150 ° based on the position detection signals obtained from w1, Hu2, Hv2, and Hw2, it is possible to raise the position at the valley of the torque as compared with the energization at 120 °. Characteristics can be obtained. Further, since the torque change width is reduced, vibration and noise during operation of the three-phase reluctance motor can be reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明による実施例を示す位置検出用マグネッ
トの横断面図。
FIG. 1 is a cross-sectional view of a position detecting magnet according to an embodiment of the present invention.

【図2】150°通電時のタイムチャート図。FIG. 2 is a time chart at the time of 150 ° conduction.

【図3】各通電方式によるトルク波形の概念図。FIG. 3 is a conceptual diagram of a torque waveform according to each energization method.

【図4】従来の実施例を示す位置検出用マグネットの横
断面図。
FIG. 4 is a cross-sectional view of a position detecting magnet showing a conventional example.

【図5】電力変換部の概略図。FIG. 5 is a schematic diagram of a power converter.

【図6】120°通電時のタイムチャート図。FIG. 6 is a time chart at the time of 120 ° conduction.

【図7】3相ブラシレスDCモータと3相リラクタンス
モータに発生するトルクの概念図。
FIG. 7 is a conceptual diagram of torque generated in a three-phase brushless DC motor and a three-phase reluctance motor.

【図8】図7に示した各モータトルクを同時比較するた
めに簡略的にトルクのピークを中心とし発生するトルク
を同時比較した概念図。
FIG. 8 is a conceptual diagram in which torques generated around a torque peak are simply compared at the same time in order to simultaneously compare the motor torques shown in FIG. 7;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

Hu1,Hv1,Hw1,Hu2,Hv2,Hw2,H
u3,Hv3,Hw3…位置検出用ホール素子、Mg…
位置検出用マグネット、U+,V+,W+,U−,V
−,W−…スイッチング素子、Tmin1…3相ブラシ
レスDCモータの2相通電時の最低トルク、Tmin2
…3相リラクタンスモータの2相通電時の最低トルク。
Hu1, Hv1, Hw1, Hu2, Hv2, Hw2, H
u3, Hv3, Hw3 ... Hall element for position detection, Mg ...
Position detecting magnet, U +, V +, W +, U-, V
-, W-: switching element, Tmin1: minimum torque of two-phase energized three-phase brushless DC motor, Tmin2
... Minimum torque when a 3-phase reluctance motor is energized in 2 phases.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 3相リラクタンスモータのロータもしく
はロータと同期して回転する軸に設置された位置検出用
マグネットと対向配置された位置に、前記ロータの回転
角で任意の基準位置より電気角で60°もしくは120
°間隔となるように3個の位置検出用ホール素子Hu
1、Hv1、Hw1が配置されており、前記位置検出用
ホール素子Hu1に対して電気角で30°×(2n―
1)(nは自然数)の位相差となるように位置検出用ホ
ール素子Hu2が配置され、前記位置検出用ホール素子
Hu2に対して位置検出用ホール素子Hv2、Hw2が
電気角で60°もしくは120°間隔となるように配置
されたことを特徴とする3相リラクタンスモータの位置
検出方法。
1. A rotation angle of a rotor of a three-phase reluctance motor or an electrical angle from an arbitrary reference position at a position opposed to a position detection magnet mounted on a shaft rotating in synchronization with the rotor. 60 ° or 120
Three position detection Hall elements Hu so as to be spaced at an angle
1, Hv1 and Hw1 are arranged, and the electrical angle is 30 ° × (2n−) with respect to the position detecting Hall element Hu1.
1) The Hall element for position detection Hu2 is arranged so as to have a phase difference of (n is a natural number), and the Hall elements for position detection Hv2 and Hw2 are 60 ° or 120 electrical degrees with respect to the Hall element for position detection Hu2. A method for detecting the position of a three-phase reluctance motor, wherein the three-phase reluctance motor is disposed at an interval.
【請求項2】 前記位置検出用ホール素子から得られる
位置検出信号にもとづいて電気角で150°通電を行う
ことを特徴とする請求項1項に記載の3相リラクタンス
モータの制御方法。
2. The control method for a three-phase reluctance motor according to claim 1, wherein energization is performed at an electrical angle of 150 ° based on a position detection signal obtained from the position detection Hall element.
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