JP2003219682A - 電動機回転子の磁極位置検出方法およびその装置 - Google Patents
電動機回転子の磁極位置検出方法およびその装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 磁極位置検出精度を損なうことなく、磁極位
置推定所要時間を短縮し、または磁極位置検出精度を向
上させる。 【解決手段】 ａｒｃｔａｎ（ｉｂ／ｉａ）を計算する
ことによって位相角（回転子位置角）ｔｈｅｔａを得、
長軸方向の電流ベクトルの大きさの大小関係から永久磁
石の極性を判定する。
置推定所要時間を短縮し、または磁極位置検出精度を向
上させる。 【解決手段】 ａｒｃｔａｎ（ｉｂ／ｉａ）を計算する
ことによって位相角（回転子位置角）ｔｈｅｔａを得、
長軸方向の電流ベクトルの大きさの大小関係から永久磁
石の極性を判定する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、突極性の永久磁
石型同期電動機をＰＷＭインバータを用いて駆動する電
動機駆動システムにおいて、電動機停止時の回転子の磁
極位置を検出するための方法およびその装置に関する。
石型同期電動機をＰＷＭインバータを用いて駆動する電
動機駆動システムにおいて、電動機停止時の回転子の磁
極位置を検出するための方法およびその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来から、回転子が回転しない程度の低
周波交番磁界が発生するように電流制御を行い、印加さ
れる電圧と流れる電流との位相差から磁極方向を推定す
る方法が提案されている（「電機子抵抗に不感なセンサ
レスＰＭモータの静止時磁極位置推定法」、山田他、Ｓ
ＰＣ−９５−１１５、１１−１８行、参照）。
周波交番磁界が発生するように電流制御を行い、印加さ
れる電圧と流れる電流との位相差から磁極方向を推定す
る方法が提案されている（「電機子抵抗に不感なセンサ
レスＰＭモータの静止時磁極位置推定法」、山田他、Ｓ
ＰＣ−９５−１１５、１１−１８行、参照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】前記の方法において
は、電流制御を行うことと、電圧、電流の両者を検出す
ることとが必須であり、しかも電圧と電流との位相差を
検出することが必要であるから、全体として処理が著し
く煩雑になってしまう。
は、電流制御を行うことと、電圧、電流の両者を検出す
ることとが必須であり、しかも電圧と電流との位相差を
検出することが必要であるから、全体として処理が著し
く煩雑になってしまう。
【０００４】また、電流検出精度が低ければ、磁極方向
の推定の精度が低下してしまう。
の推定の精度が低下してしまう。
【０００５】
【発明の目的】この発明は上記の問題点に鑑みてなされ
たものであり、磁極位置検出精度を損なうことなく、磁
極位置推定所要時間を短縮し、または磁極位置検出精度
を向上させることができる電動機回転子の磁極位置検出
方法およびその装置を提供することを目的としている。
たものであり、磁極位置検出精度を損なうことなく、磁
極位置推定所要時間を短縮し、または磁極位置検出精度
を向上させることができる電動機回転子の磁極位置検出
方法およびその装置を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】請求項１の電動機回転子
の磁極位置検出方法は、突極性の永久磁石型同期電動機
をＰＷＭインバータを用いて駆動する電動機駆動システ
ムにおいて、任意の周波数の電圧ベクトルを回転させ、
電動機の固定子巻線に流れる電流を３相−２相変換し、
変換後の座標系における電流ベクトルの軌跡の長軸の傾
きに基づいて電動機停止時の回転子の磁極位置を推定す
る方法である。
の磁極位置検出方法は、突極性の永久磁石型同期電動機
をＰＷＭインバータを用いて駆動する電動機駆動システ
ムにおいて、任意の周波数の電圧ベクトルを回転させ、
電動機の固定子巻線に流れる電流を３相−２相変換し、
変換後の座標系における電流ベクトルの軌跡の長軸の傾
きに基づいて電動機停止時の回転子の磁極位置を推定す
る方法である。
【０００７】請求項２の電動機回転子の磁極位置検出方
法は、前記長軸方向の電流ベクトルの大きさによって、
位置が推定された磁極の極性をさらに判定する方法であ
る。
法は、前記長軸方向の電流ベクトルの大きさによって、
位置が推定された磁極の極性をさらに判定する方法であ
る。
【０００８】請求項３の電動機回転子の磁極位置検出方
法は、電動機に印加される電圧を、所定電圧に達するま
で徐々に増加させる方法である。
法は、電動機に印加される電圧を、所定電圧に達するま
で徐々に増加させる方法である。
【０００９】請求項４の電動機回転子の磁極位置検出方
法は、電動機に印加される電圧の周波数を、所定周波数
所定周波数よりも大きい周波数から徐々に減少させる方
法である。
法は、電動機に印加される電圧の周波数を、所定周波数
所定周波数よりも大きい周波数から徐々に減少させる方
法である。
【００１０】請求項５の電動機回転子の磁極位置検出装
置は、突極性の永久磁石型同期電動機をＰＷＭインバー
タを用いて駆動する電動機駆動システムにおいて、任意
の周波数の電圧ベクトルを回転させ、電動機の固定子巻
線に流れる電流を３相−２相変換し、変換後の座標系に
おける電流ベクトルの軌跡の長軸の傾きに基づいて電動
機停止時の回転子の磁極位置を推定する磁極位置推定手
段を含むものである。
置は、突極性の永久磁石型同期電動機をＰＷＭインバー
タを用いて駆動する電動機駆動システムにおいて、任意
の周波数の電圧ベクトルを回転させ、電動機の固定子巻
線に流れる電流を３相−２相変換し、変換後の座標系に
おける電流ベクトルの軌跡の長軸の傾きに基づいて電動
機停止時の回転子の磁極位置を推定する磁極位置推定手
段を含むものである。
【００１１】請求項６の電動機回転子の磁極位置検出装
置は、前記長軸方向の電流ベクトルの大きさによって、
位置が推定された磁極の極性をさらに判定する極性判定
手段をさらに含むものである。
置は、前記長軸方向の電流ベクトルの大きさによって、
位置が推定された磁極の極性をさらに判定する極性判定
手段をさらに含むものである。
【００１２】請求項７の電動機回転子の磁極位置検出装
置は、前記磁極位置推定手段として、電動機に印加され
る電圧を、所定電圧に達するまで徐々に増加させる電圧
増加手段を含むものを採用するものである。
置は、前記磁極位置推定手段として、電動機に印加され
る電圧を、所定電圧に達するまで徐々に増加させる電圧
増加手段を含むものを採用するものである。
【００１３】請求項８の電動機回転子の磁極位置検出装
置は、前記磁極位置推定手段として、電動機に印加され
る電圧の周波数を、所定周波数所定周波数よりも大きい
周波数から徐々に減少させる周波数減少手段を含むもの
を採用するものである。
置は、前記磁極位置推定手段として、電動機に印加され
る電圧の周波数を、所定周波数所定周波数よりも大きい
周波数から徐々に減少させる周波数減少手段を含むもの
を採用するものである。
【００１４】
【作用】請求項１の電動機回転子の磁極位置検出方法で
あれば、突極性の永久磁石型同期電動機をＰＷＭインバ
ータを用いて駆動する電動機駆動システムにおいて、任
意の周波数の電圧ベクトルを回転させ、電動機の固定子
巻線に流れる電流を３相−２相変換し、変換後の座標系
における電流ベクトルの軌跡の長軸の傾きに基づいて電
動機停止時の回転子の磁極位置を推定するのであるか
ら、磁極位置検出精度を損なうことなく磁極位置推定所
要時間を短縮することができ、または、磁極位置検出精
度を高めることができる。
あれば、突極性の永久磁石型同期電動機をＰＷＭインバ
ータを用いて駆動する電動機駆動システムにおいて、任
意の周波数の電圧ベクトルを回転させ、電動機の固定子
巻線に流れる電流を３相−２相変換し、変換後の座標系
における電流ベクトルの軌跡の長軸の傾きに基づいて電
動機停止時の回転子の磁極位置を推定するのであるか
ら、磁極位置検出精度を損なうことなく磁極位置推定所
要時間を短縮することができ、または、磁極位置検出精
度を高めることができる。
【００１５】請求項２の電動機回転子の磁極位置検出方
法であれば、前記長軸方向の電流ベクトルの大きさによ
って、位置が推定された磁極の極性をさらに判定するの
であるから、磁極の極性を簡単に判定できるほか、請求
項１と同様の作用を達成することができる。
法であれば、前記長軸方向の電流ベクトルの大きさによ
って、位置が推定された磁極の極性をさらに判定するの
であるから、磁極の極性を簡単に判定できるほか、請求
項１と同様の作用を達成することができる。
【００１６】請求項３の電動機回転子の磁極位置検出方
法であれば、電動機に印加される電圧を、所定電圧に達
するまで徐々に増加させるのであるから、突入電流の増
加を防止して突入電流に起因する不都合の発生を防止
し、しかも請求項１または請求項２と同様の作用を達成
することができる。
法であれば、電動機に印加される電圧を、所定電圧に達
するまで徐々に増加させるのであるから、突入電流の増
加を防止して突入電流に起因する不都合の発生を防止
し、しかも請求項１または請求項２と同様の作用を達成
することができる。
【００１７】請求項４の電動機回転子の磁極位置検出方
法であれば、電動機に印加される電圧の周波数を、所定
周波数所定周波数よりも大きい周波数から徐々に減少さ
せるのであるから、突入電流の増加を防止して突入電流
に起因する不都合の発生を防止し、しかも請求項１から
請求項３の何れかと同様の作用を達成することができ
る。
法であれば、電動機に印加される電圧の周波数を、所定
周波数所定周波数よりも大きい周波数から徐々に減少さ
せるのであるから、突入電流の増加を防止して突入電流
に起因する不都合の発生を防止し、しかも請求項１から
請求項３の何れかと同様の作用を達成することができ
る。
【００１８】請求項５の電動機回転子の磁極位置検出装
置であれば、突極性の永久磁石型同期電動機をＰＷＭイ
ンバータを用いて駆動する電動機駆動システムにおい
て、磁極位置推定手段によって、任意の周波数の電圧ベ
クトルを回転させ、電動機の固定子巻線に流れる電流を
３相−２相変換し、変換後の座標系における電流ベクト
ルの軌跡の長軸の傾きに基づいて電動機停止時の回転子
の磁極位置を推定することができる。
置であれば、突極性の永久磁石型同期電動機をＰＷＭイ
ンバータを用いて駆動する電動機駆動システムにおい
て、磁極位置推定手段によって、任意の周波数の電圧ベ
クトルを回転させ、電動機の固定子巻線に流れる電流を
３相−２相変換し、変換後の座標系における電流ベクト
ルの軌跡の長軸の傾きに基づいて電動機停止時の回転子
の磁極位置を推定することができる。
【００１９】したがって、磁極位置検出精度を損なうこ
となく磁極位置推定所要時間を短縮することができ、ま
たは、磁極位置検出精度を高めることができる。
となく磁極位置推定所要時間を短縮することができ、ま
たは、磁極位置検出精度を高めることができる。
【００２０】請求項６の電動機回転子の磁極位置検出装
置であれば、前記長軸方向の電流ベクトルの大きさによ
って、位置が推定された磁極の極性をさらに判定する極
性判定手段をさらに含むのであるから、磁極の極性を簡
単に判定できるほか、請求項５と同様の作用を達成する
ことができる。
置であれば、前記長軸方向の電流ベクトルの大きさによ
って、位置が推定された磁極の極性をさらに判定する極
性判定手段をさらに含むのであるから、磁極の極性を簡
単に判定できるほか、請求項５と同様の作用を達成する
ことができる。
【００２１】請求項７の電動機回転子の磁極位置検出装
置であれば、前記磁極位置推定手段として、電動機に印
加される電圧を、所定電圧に達するまで徐々に増加させ
る電圧増加手段を含むものを採用するのであるから、突
入電流の増加を防止して突入電流に起因する不都合の発
生を防止し、しかも請求項５または請求項６と同様の作
用を達成することができる。
置であれば、前記磁極位置推定手段として、電動機に印
加される電圧を、所定電圧に達するまで徐々に増加させ
る電圧増加手段を含むものを採用するのであるから、突
入電流の増加を防止して突入電流に起因する不都合の発
生を防止し、しかも請求項５または請求項６と同様の作
用を達成することができる。
【００２２】請求項８の電動機回転子の磁極位置検出装
置であれば、前記磁極位置推定手段として、電動機に印
加される電圧の周波数を、所定周波数所定周波数よりも
大きい周波数から徐々に減少させる周波数減少手段を含
むものを採用するのであるから、突入電流の増加を防止
して突入電流に起因する不都合の発生を防止し、しかも
請求項５から請求項７の何れかと同様の作用を達成する
ことができる。
置であれば、前記磁極位置推定手段として、電動機に印
加される電圧の周波数を、所定周波数所定周波数よりも
大きい周波数から徐々に減少させる周波数減少手段を含
むものを採用するのであるから、突入電流の増加を防止
して突入電流に起因する不都合の発生を防止し、しかも
請求項５から請求項７の何れかと同様の作用を達成する
ことができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して、この
発明の電動機回転子の磁極位置検出方法およびその装置
の実施の太陽を詳細に説明する。
発明の電動機回転子の磁極位置検出方法およびその装置
の実施の太陽を詳細に説明する。
【００２４】図１はこの発明の電動機回転子の磁極位置
検出方法の一実施態様が適用される電動機駆動システム
を概略的に示すブロック図である。
検出方法の一実施態様が適用される電動機駆動システム
を概略的に示すブロック図である。
【００２５】この電動機駆動システムは、突極性の永久
磁石型同期電動機１と、永久磁石型同期電動機１に対し
て励磁電圧を供給するインバータ２と、電動機電流を検
出する電流検出部３と、検出された電動機電流を入力と
して所定の処理を行い、インバータ２に対してスイッチ
ング指令を供給するマイコン４とを有している。
磁石型同期電動機１と、永久磁石型同期電動機１に対し
て励磁電圧を供給するインバータ２と、電動機電流を検
出する電流検出部３と、検出された電動機電流を入力と
して所定の処理を行い、インバータ２に対してスイッチ
ング指令を供給するマイコン４とを有している。
【００２６】図２、図３はこの発明の電動機回転子の磁
極位置検出方法の一実施態様を説明するフローチャート
である。
極位置検出方法の一実施態様を説明するフローチャート
である。
【００２７】ステップＳＰ１において、励磁電圧のデュ
ーティーおよび周波数の初期値を設定し、ステップＳＰ
２において、デューティーおよび周波数に基づく励磁電
圧の出力を開始し、ステップＳＰ３において、励磁周期
のカウントが５を越えたか否かを判定し、励磁周期のカ
ウントが５を越えるまでは、ステップＳＰ４において、
励磁電圧のデューティーをΔｖ（任意に設定された値）
だけ増加させるとともに、周波数をΔｆ（任意に設定さ
れた値）だけ減少させ、再びステップＳＰ３の判定を行
う。
ーティーおよび周波数の初期値を設定し、ステップＳＰ
２において、デューティーおよび周波数に基づく励磁電
圧の出力を開始し、ステップＳＰ３において、励磁周期
のカウントが５を越えたか否かを判定し、励磁周期のカ
ウントが５を越えるまでは、ステップＳＰ４において、
励磁電圧のデューティーをΔｖ（任意に設定された値）
だけ増加させるとともに、周波数をΔｆ（任意に設定さ
れた値）だけ減少させ、再びステップＳＰ３の判定を行
う。
【００２８】ステップＳＰ３において励磁周期のカウン
トが５を越えたと判定された場合には、ステップＳＰ５
において、電動機電流を検出し、ステップＳＰ６におい
て、座標を検出し（３相電動機電流を固定軸ａｂ軸を有
する座標系での電流値に変換して、各固定軸方向の電流
値ｉａ、ｉｂを検出し）、ステップＳＰ７において、電
流ベクトルの大きさＩａｂ｛＝（ｉａ2＋ｉｂ2）1/2｝
および位相角ｔｈｅｔａ｛＝ａｒｃｔａｎ（ｉｂ／ｉ
ａ）｝を算出し、ステップＳＰ８において、電流値ｉａ
が正か否かを判定する。
トが５を越えたと判定された場合には、ステップＳＰ５
において、電動機電流を検出し、ステップＳＰ６におい
て、座標を検出し（３相電動機電流を固定軸ａｂ軸を有
する座標系での電流値に変換して、各固定軸方向の電流
値ｉａ、ｉｂを検出し）、ステップＳＰ７において、電
流ベクトルの大きさＩａｂ｛＝（ｉａ2＋ｉｂ2）1/2｝
および位相角ｔｈｅｔａ｛＝ａｒｃｔａｎ（ｉｂ／ｉ
ａ）｝を算出し、ステップＳＰ８において、電流値ｉａ
が正か否かを判定する。
【００２９】電流値ｉａが正であれば、ステップＳＰ９
において、１周期間のＩａｂの最大値をＩａｂｍａｘ１
とし、逆に、電流値ｉａが正でなければ、ステップＳＰ
１０において、１周期間のＩａｂの最大値をＩａｂｍａ
ｘ２とする。
において、１周期間のＩａｂの最大値をＩａｂｍａｘ１
とし、逆に、電流値ｉａが正でなければ、ステップＳＰ
１０において、１周期間のＩａｂの最大値をＩａｂｍａ
ｘ２とする。
【００３０】ステップＳＰ９の処理、またはステップＳ
Ｐ１０の処理が行われた場合には、ステップＳＰ１１に
おいて、励磁周期が終了したか否かを判定し、終了した
と判定された場合には、ステップＳＰ１２において、励
磁周期のカウントが１０を越えたか否かを判定し、ステ
ップＳＰ１１において励磁周期が終了していないと判定
された場合、またはステップＳＰ１２において励磁周期
のカウントが１０を越えていないと判定された場合に
は、再びステップＳＰ５の処理を行う。
Ｐ１０の処理が行われた場合には、ステップＳＰ１１に
おいて、励磁周期が終了したか否かを判定し、終了した
と判定された場合には、ステップＳＰ１２において、励
磁周期のカウントが１０を越えたか否かを判定し、ステ
ップＳＰ１１において励磁周期が終了していないと判定
された場合、またはステップＳＰ１２において励磁周期
のカウントが１０を越えていないと判定された場合に
は、再びステップＳＰ５の処理を行う。
【００３１】逆に、ステップＳＰ１２において励磁周期
のカウントが１０を越えたと判定された場合には、ステ
ップＳＰ１３において、電流ベクトルの最大値Ｉａｂｍ
ａｘ１、Ｉａｂｍａｘ２、および位相角ｔｈｅｔａの平
均値を算出し、ステップＳＰ１４において、電流ベクト
ルの最大値Ｉａｂｍａｘ１の平均値が電流ベクトルの最
大値Ｉａｂｍａｘ２の平均値よりも大きいか否かを判定
し、ステップＳＰ１４において電流ベクトルの最大値Ｉ
ａｂｍａｘ１の平均値が電流ベクトルの最大値Ｉａｂｍ
ａｘ２の平均値よりも大きくないと判定された場合に
は、ステップＳＰ１５において、位相角ｔｈｅｔａの平
均値の１８０°を加算する。
のカウントが１０を越えたと判定された場合には、ステ
ップＳＰ１３において、電流ベクトルの最大値Ｉａｂｍ
ａｘ１、Ｉａｂｍａｘ２、および位相角ｔｈｅｔａの平
均値を算出し、ステップＳＰ１４において、電流ベクト
ルの最大値Ｉａｂｍａｘ１の平均値が電流ベクトルの最
大値Ｉａｂｍａｘ２の平均値よりも大きいか否かを判定
し、ステップＳＰ１４において電流ベクトルの最大値Ｉ
ａｂｍａｘ１の平均値が電流ベクトルの最大値Ｉａｂｍ
ａｘ２の平均値よりも大きくないと判定された場合に
は、ステップＳＰ１５において、位相角ｔｈｅｔａの平
均値の１８０°を加算する。
【００３２】そして、ステップＳＰ１４において電流ベ
クトルの最大値Ｉａｂｍａｘ１の平均値が電流ベクトル
の最大値Ｉａｂｍａｘ２の平均値よりも大きいと判定さ
れた場合、またはステップＳＰ１５の処理が行われた場
合には、そのまま一連の処理を終了する。
クトルの最大値Ｉａｂｍａｘ１の平均値が電流ベクトル
の最大値Ｉａｂｍａｘ２の平均値よりも大きいと判定さ
れた場合、またはステップＳＰ１５の処理が行われた場
合には、そのまま一連の処理を終了する。
【００３３】ただし、このフローチャートに代えて、電
圧のデューティーのみをΔｖだけ増加させること、電圧
の周波数のみをΔｆだけ減少させることが可能であるほ
か、電圧のデューティー、電圧の周波数の両者を変化さ
せないことが可能である。
圧のデューティーのみをΔｖだけ増加させること、電圧
の周波数のみをΔｆだけ減少させることが可能であるほ
か、電圧のデューティー、電圧の周波数の両者を変化さ
せないことが可能である。
【００３４】さらに説明する。
【００３５】ｄｑ軸が図４のように与えられる突極型の
３相永久磁石型同期電動機１に対して、任意のデューテ
ィー、周波数の電圧が印加された状態において、３相永
久磁石型同期電動機１に流れる３相電流（実際に検出す
るのは２相分の電流でもよい）を数１によって固定軸ａ
ｂ軸に座標変換し、ａ相電流ｉａおよびｂ相電流ｉｂを
ａｂ座標系上にプロットすれば、図５に示すように、略
楕円状の電流ベクトル軌跡が得られる。
３相永久磁石型同期電動機１に対して、任意のデューテ
ィー、周波数の電圧が印加された状態において、３相永
久磁石型同期電動機１に流れる３相電流（実際に検出す
るのは２相分の電流でもよい）を数１によって固定軸ａ
ｂ軸に座標変換し、ａ相電流ｉａおよびｂ相電流ｉｂを
ａｂ座標系上にプロットすれば、図５に示すように、略
楕円状の電流ベクトル軌跡が得られる。
【００３６】
【数１】
【００３７】そして、この略楕円軌道の長軸方向が３相
永久磁石型同期電動機１のｄｑ軸上でのｄ軸に相当し、
ａ軸と略楕円軌道の長軸方向とのなす角が回転子のずれ
角（回転子位置角）を表している。
永久磁石型同期電動機１のｄｑ軸上でのｄ軸に相当し、
ａ軸と略楕円軌道の長軸方向とのなす角が回転子のずれ
角（回転子位置角）を表している。
【００３８】したがって、上述のようにａｒｃｔａｎ
（ｉｂ／ｉａ）を計算することによって位相角（回転子
位置角）ｔｈｅｔａを得ることができる。
（ｉｂ／ｉａ）を計算することによって位相角（回転子
位置角）ｔｈｅｔａを得ることができる。
【００３９】また、略楕円軌道の長軸の方向は２方向存
在するので、そのままでは永久磁石の極性を決定するこ
とができない。
在するので、そのままでは永久磁石の極性を決定するこ
とができない。
【００４０】しかし、永久磁石の極性により３相永久磁
石型同期電動機１の固定子巻線のインダクタンスが磁気
飽和の影響を受けて、長軸方向の原点からの電流ベクト
ルの大きさＩａｂｍａｘ１、Ｉａｂｍａｘ２が互いに異
なるため、この長軸方向の電流ベクトルの大きさの大小
関係から永久磁石の極性を判定することができる。さら
に説明する。図６は励磁電流Ｉａと電流ベクトルＩａｂ
との関係を示す図であり、ａ相電流Ｉａの１周期に対し
て電流ベクトルＩａｂのピーク（略楕円軌道の長軸それ
ぞれのピーク）が２つ出ることが分かる。そして、両ピ
ークは、固定子巻線のインダクタンスが磁気飽和の影響
を受けることに起因して互いに異なるので、大小関係か
ら永久磁石の極性を判定することができる。具体的に
は、略楕円軌道の長軸の傾きは、回転子の位置によって
変わり、回転子の電気角１周分の移動に対して１回転す
ることになり、また、回転子の位置に拘わらず、略楕円
軌道の長軸のピークは、ａ相電流Ｉａが正の場合と負の
場合とでそれぞれ１つだけ存在する（前者の場合には
Ｉ、ＩＶ象現、後者の場合にはＩＩ、ＩＩＩ象現に存在
する）のであるから、該当する場合のみに位相角に１８
０°を加算すればよい。
石型同期電動機１の固定子巻線のインダクタンスが磁気
飽和の影響を受けて、長軸方向の原点からの電流ベクト
ルの大きさＩａｂｍａｘ１、Ｉａｂｍａｘ２が互いに異
なるため、この長軸方向の電流ベクトルの大きさの大小
関係から永久磁石の極性を判定することができる。さら
に説明する。図６は励磁電流Ｉａと電流ベクトルＩａｂ
との関係を示す図であり、ａ相電流Ｉａの１周期に対し
て電流ベクトルＩａｂのピーク（略楕円軌道の長軸それ
ぞれのピーク）が２つ出ることが分かる。そして、両ピ
ークは、固定子巻線のインダクタンスが磁気飽和の影響
を受けることに起因して互いに異なるので、大小関係か
ら永久磁石の極性を判定することができる。具体的に
は、略楕円軌道の長軸の傾きは、回転子の位置によって
変わり、回転子の電気角１周分の移動に対して１回転す
ることになり、また、回転子の位置に拘わらず、略楕円
軌道の長軸のピークは、ａ相電流Ｉａが正の場合と負の
場合とでそれぞれ１つだけ存在する（前者の場合には
Ｉ、ＩＶ象現、後者の場合にはＩＩ、ＩＩＩ象現に存在
する）のであるから、該当する場合のみに位相角に１８
０°を加算すればよい。
【００４１】また、以上の説明から分かるように、略楕
円軌跡から位相角を検出するとともに、極性を検出する
のであるから、電流検出精度が低い場合であっても、位
相角、極性の検出精度を高めることができる。
円軌跡から位相角を検出するとともに、極性を検出する
のであるから、電流検出精度が低い場合であっても、位
相角、極性の検出精度を高めることができる。
【００４２】図７は、電圧のデューティー、電圧の周波
数の両者を変化させない状態で、電圧印加開始から位置
推定処理終了までの電動機電流をａｂ軸に座標変換し、
プロットして示す図である。
数の両者を変化させない状態で、電圧印加開始から位置
推定処理終了までの電動機電流をａｂ軸に座標変換し、
プロットして示す図である。
【００４３】図７から分かるように、最初の５周期ほど
は、突入電流が流れ、電流値が安定していないが、０．
２８ｓｅｃで位置推定を達成できている。
は、突入電流が流れ、電流値が安定していないが、０．
２８ｓｅｃで位置推定を達成できている。
【００４４】図８は、電圧のデューティー、電圧の周波
数の両者を変化させた状態で、電圧印加開始から位置推
定処理終了までの電動機電流をａｂ軸に座標変換し、プ
ロットして示す図である。なお、電圧のデューティー
は、２％、６％、１０％の順に変化され、周波数は５０
０Ｈｚ、１４３Ｈｚ、８３．３Ｈｚ、５０Ｈｚの順に変
化された。
数の両者を変化させた状態で、電圧印加開始から位置推
定処理終了までの電動機電流をａｂ軸に座標変換し、プ
ロットして示す図である。なお、電圧のデューティー
は、２％、６％、１０％の順に変化され、周波数は５０
０Ｈｚ、１４３Ｈｚ、８３．３Ｈｚ、５０Ｈｚの順に変
化された。
【００４５】図８から分かるように、突入電流が認めら
れず、位置推定を達成できるまでの所要時間を０．２３
ｓｅｃに短縮できた。
れず、位置推定を達成できるまでの所要時間を０．２３
ｓｅｃに短縮できた。
【００４６】図９は、電圧のデューティーのみを変化さ
せた状態で、電圧印加開始から位置推定処理終了までの
電動機電流をａｂ軸に座標変換し、プロットして示す図
である。なお、電圧のデューティーは、５％、６％、７
％、９％、１０％の順に変化された。
せた状態で、電圧印加開始から位置推定処理終了までの
電動機電流をａｂ軸に座標変換し、プロットして示す図
である。なお、電圧のデューティーは、５％、６％、７
％、９％、１０％の順に変化された。
【００４７】図９から分かるように、突入電流が認めら
れず、位置推定を達成できるまでの所要時間も短縮でき
た。
れず、位置推定を達成できるまでの所要時間も短縮でき
た。
【００４８】図１０は、周波数のみを変化させた状態
で、電圧印加開始から位置推定処理終了までの電動機電
流をａｂ軸に座標変換し、プロットして示す図である。
なお、周波数は２００Ｈｚ、１００Ｈｚ、５０Ｈｚの順
に変化された。
で、電圧印加開始から位置推定処理終了までの電動機電
流をａｂ軸に座標変換し、プロットして示す図である。
なお、周波数は２００Ｈｚ、１００Ｈｚ、５０Ｈｚの順
に変化された。
【００４９】図１０から分かるように、突入電流が認め
られず、位置推定を達成できるまでの所要時間も短縮で
きた。
られず、位置推定を達成できるまでの所要時間も短縮で
きた。
【００５０】
【発明の効果】請求項１の発明は、磁極位置検出精度を
損なうことなく磁極位置推定所要時間を短縮することが
でき、または、磁極位置検出精度を高めることができる
という特有の効果を奏する。
損なうことなく磁極位置推定所要時間を短縮することが
でき、または、磁極位置検出精度を高めることができる
という特有の効果を奏する。
【００５１】請求項２の発明は、磁極の極性を簡単に判
定できるほか、請求項１と同様の効果を奏する。
定できるほか、請求項１と同様の効果を奏する。
【００５２】請求項３の発明は、突入電流の増加を防止
して突入電流に起因する不都合の発生を防止し、しかも
請求項１または請求項２と同様の効果を奏する。
して突入電流に起因する不都合の発生を防止し、しかも
請求項１または請求項２と同様の効果を奏する。
【００５３】請求項４の発明は、突入電流の増加を防止
して突入電流に起因する不都合の発生を防止し、しかも
請求項１から請求項３の何れかと同様の効果を奏する。
して突入電流に起因する不都合の発生を防止し、しかも
請求項１から請求項３の何れかと同様の効果を奏する。
【００５４】請求項５の発明は、磁極位置検出精度を損
なうことなく磁極位置推定所要時間を短縮することがで
き、または、磁極位置検出精度を高めることができると
いう特有の効果を奏する。
なうことなく磁極位置推定所要時間を短縮することがで
き、または、磁極位置検出精度を高めることができると
いう特有の効果を奏する。
【００５５】請求項６の発明は、磁極の極性を簡単に判
定できるほか、請求項５と同様の効果を奏する。
定できるほか、請求項５と同様の効果を奏する。
【００５６】請求項７の発明は、突入電流の増加を防止
して突入電流に起因する不都合の発生を防止し、しかも
請求項５または請求項６と同様の効果を奏する。
して突入電流に起因する不都合の発生を防止し、しかも
請求項５または請求項６と同様の効果を奏する。
【００５７】請求項８の発明は、突入電流の増加を防止
して突入電流に起因する不都合の発生を防止し、しかも
請求項５から請求項７の何れかと同様の効果を奏する。
して突入電流に起因する不都合の発生を防止し、しかも
請求項５から請求項７の何れかと同様の効果を奏する。
【図１】この発明の電動機回転子の磁極位置検出方法の
一実施態様が適用される電動機駆動システムを概略的に
示すブロック図である。
一実施態様が適用される電動機駆動システムを概略的に
示すブロック図である。
【図２】この発明の電動機回転子の磁極位置検出方法の
一実施態様の一部を説明するフローチャートである。
一実施態様の一部を説明するフローチャートである。
【図３】この発明の電動機回転子の磁極位置検出方法の
一実施態様の残部を説明するフローチャートである。
一実施態様の残部を説明するフローチャートである。
【図４】突極型の３相永久磁石型同期電動機１の回転子
の一例を示す概略図である。
の一例を示す概略図である。
【図５】電流ベクトル軌跡の一例を示す図である。
【図６】ａ相電流Ｉａと電流ベクトルＩａｂとの関係を
示す図である。
示す図である。
【図７】電圧のデューティー、電圧の周波数の両者を変
化させない状態で、電圧印加開始から位置推定処理終了
までの電動機電流をａｂ軸に座標変換し、プロットして
示す図である。
化させない状態で、電圧印加開始から位置推定処理終了
までの電動機電流をａｂ軸に座標変換し、プロットして
示す図である。
【図８】電圧のデューティー、電圧の周波数の両者を変
化させた状態で、電圧印加開始から位置推定処理終了ま
での電動機電流をａｂ軸に座標変換し、プロットして示
す図である。
化させた状態で、電圧印加開始から位置推定処理終了ま
での電動機電流をａｂ軸に座標変換し、プロットして示
す図である。
【図９】電圧のデューティーのみを変化させた状態で、
電圧印加開始から位置推定処理終了までの電動機電流を
ａｂ軸に座標変換し、プロットして示す図である。
電圧印加開始から位置推定処理終了までの電動機電流を
ａｂ軸に座標変換し、プロットして示す図である。
【図１０】周波数のみを変化させた状態で、電圧印加開
始から位置推定処理終了までの電動機電流をａｂ軸に座
標変換し、プロットして示す図である。
始から位置推定処理終了までの電動機電流をａｂ軸に座
標変換し、プロットして示す図である。
４ マイコン
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
Ｆターム(参考） 5H560 BB04 BB12 DA14 DC12 EB01
HA09 UA02
Claims (8)
- 【請求項１】 突極性の永久磁石型同期電動機をＰＷＭ
インバータを用いて駆動する電動機駆動システムにおい
て、 任意の周波数の電圧ベクトルを回転させ、電動機の固定
子巻線に流れる電流を３相−２相変換し、変換後の座標
系における電流ベクトルの軌跡の長軸の傾きに基づいて
電動機停止時の回転子の磁極位置を推定することを特徴
とする電動機回転子の磁極位置検出方法。 - 【請求項２】 前記長軸方向の電流ベクトルの大きさに
よって、位置が推定された磁極の極性をさらに判定する
請求項１に記載の電動機回転子の磁極位置検出方法。 - 【請求項３】 電動機に印加される電圧を、所定電圧に
達するまで徐々に増加させる請求項１または請求項２に
記載の電動機回転子の磁極位置検出方法。 - 【請求項４】 電動機に印加される電圧の周波数を、所
定周波数所定周波数よりも大きい周波数から徐々に減少
させる請求項１から請求項３の何れかに記載の電動機回
転子の磁極位置検出方法。 - 【請求項５】 突極性の永久磁石型同期電動機をＰＷＭ
インバータを用いて駆動する電動機駆動システムにおい
て、 任意の周波数の電圧ベクトルを回転させ、電動機の固定
子巻線に流れる電流を３相−２相変換し、変換後の座標
系における電流ベクトルの軌跡の長軸の傾きに基づいて
電動機停止時の回転子の磁極位置を推定する磁極位置推
定手段を含むことを特徴とする電動機回転子の磁極位置
検出装置。 - 【請求項６】 前記長軸方向の電流ベクトルの大きさに
よって、位置が推定された磁極の極性をさらに判定する
極性判定手段をさらに含む請求項５に記載の電動機回転
子の磁極位置検出装置。 - 【請求項７】 前記磁極位置推定手段は、電動機に印加
される電圧を、所定電圧に達するまで徐々に増加させる
電圧増加手段を含むものである請求項５または請求項６
に記載の電動機回転子の磁極位置検出装置。 - 【請求項８】 前記磁極位置推定手段は、電動機に印加
される電圧の周波数を、所定周波数所定周波数よりも大
きい周波数から徐々に減少させる周波数減少手段を含む
ものである請求項５から請求項７の何れかに記載の電動
機回転子の磁極位置検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002011790A JP2003219682A (ja) | 2002-01-21 | 2002-01-21 | 電動機回転子の磁極位置検出方法およびその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002011790A JP2003219682A (ja) | 2002-01-21 | 2002-01-21 | 電動機回転子の磁極位置検出方法およびその装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003219682A true JP2003219682A (ja) | 2003-07-31 |
Family
ID=27649185
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002011790A Pending JP2003219682A (ja) | 2002-01-21 | 2002-01-21 | 電動機回転子の磁極位置検出方法およびその装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003219682A (ja) |
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US7245104B2 (en) | 2005-08-16 | 2007-07-17 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Position-sensorless motor control device |
| JP2007267549A (ja) * | 2006-03-29 | 2007-10-11 | Jtekt Corp | モータ制御装置 |
| JP2007267547A (ja) * | 2006-03-29 | 2007-10-11 | Jtekt Corp | モータ制御装置 |
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| WO2023029790A1 (en) * | 2021-08-31 | 2023-03-09 | Kinetic Technologies International Holdings Lp | A method of determining initial speed for a synchronous motor and a controller therefor |
-
2002
- 2002-01-21 JP JP2002011790A patent/JP2003219682A/ja active Pending
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