JP2004271503A5 - - Google Patents
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Description
本発明は、N対の極とP相とを備える電子スイッチング型電気モータを制御するための装置、そのような装置を備えた軸受及びモータ、同じくそのようなモータを制御するための方法に関する。
それらの高いパワーにより、電子スイッチング・モータあるいはブラシレス・モータは、多数の用途で、機械的要素の回転を制御するために利用可能である。
具体的には、このような用途の一例は、電気式の補助ステアリング・システムを用いた自動車のステアリングの支援である。
具体的には、このような用途の一例は、電気式の補助ステアリング・システムを用いた自動車のステアリングの支援である。
その適用面において最適なトルクを得るために、これらのモータの相における電流の切替を正確に制御する必要がある。
N対の極を備えたコーダに対向して配置されたP個の検出素子が設けられたセンサを備える制御装置の使用方法は既知であり、前記コーダはモータにより回転される。
N対の極を備えたコーダに対向して配置されたP個の検出素子が設けられたセンサを備える制御装置の使用方法は既知であり、前記コーダはモータにより回転される。
三相直流ブラシレス・モータの場合では、電気的に120°位相がずれた3つの電気的スイッチング信号の供給を可能とする機械的な角度によって互いに位相がずれた3つの検出素子を設けることによって、モータの相間の切替を制御可能である。
しかしながら、この種の解決方法は、相中の電流のスイッチング時間の決定において、精度が制限される。
この理由は、既知の制御装置において、スイッチング信号の精度は、磁気コーダの製造及び磁化並びに支持材上の検出素子の位置決めにおける許容誤差の関数であり、これら2つの因子は非ゼロ許容誤差のみを伴って得られるからである。
この理由は、既知の制御装置において、スイッチング信号の精度は、磁気コーダの製造及び磁化並びに支持材上の検出素子の位置決めにおける許容誤差の関数であり、これら2つの因子は非ゼロ許容誤差のみを伴って得られるからである。
従って、これらの許容誤差により、スイッチング信号の間の位相差の精度は電気的に正確な120°ではなく、このことによりモータから供給されるトルクの不要な変調が引き起こされる。
この問題を解決するため、制御装置は、モータ制御の精度を向上させるために、回転子の絶対位置を検知可能な「レゾルバ」型の第2センサを備えることが提案されていた。
しかしながら、この種の解決方法は、「レゾルバ」型センサの寸法に起因して機械的一体化の制限を生じさせるという点において満足のいくものではない。加えて、レゾルバから発信されるアナログ信号を、回転子の絶対位置を計算する復調器へ伝達することに関する別の困難が存在する。
しかしながら、この種の解決方法は、「レゾルバ」型センサの寸法に起因して機械的一体化の制限を生じさせるという点において満足のいくものではない。加えて、レゾルバから発信されるアナログ信号を、回転子の絶対位置を計算する復調器へ伝達することに関する別の困難が存在する。
特にこの欠点を克服するために、本発明は、モータの相巻線中の電流のスイッチングを制御するために、回転子の絶対位置に関する信号を利用する制御装置を提案する。前記絶対位置は、単一の、センサ/コーダ・アセンブリにより得られる。
この目的を達成するために、第1の態様に従って、本発明は、N対の極及びP相を備えた電子スイッチング型電気モータを制御するための装置であって、前記装置は、
モータの回転子と共同して回転するコーダであって、同心状の主多極トラック及び所謂「回転指標」多極トラックを備え、前記回転指標トラックは角度的に等配分されたN個の特異部を備える、コーダと、
コーダと対向し、かつ、コーダから空隙を隔てて配置された固定センサであって、その少なくとも2つは、2つの直角位相の周期的電気信号S1,S2を供給するように主多極トラックと対向して配置され、その少なくとも1つは、電気信号S3を供給するように回転指標トラックと対向して配置された少なくとも3つの検出素子と、信号S1,S2及びS3に基づいて、回転子の角度位置を表す2つの直角位相の方形デジタル位置信号A,B及びコーダの1回転当たりのNパルスの形態で回転指標信号Cを供給可能な電子回路とを備える固定センサと、
2×P×N個のスイッチを備えるモータの相巻線における電流のスイッチングを行うための回路と、
回転指標信号Cのパルスが検出されたとき、前記パルスの角度位置に対応する相巻線における電流のスイッチング論理の状態を決定し、検出された位置信号A,Bに基づいて回転子の角度位置に適合するスイッチング論理の状態を連続的に決定し、回転指標信号C又は位置信号A,Bに基づいて決定された論理の状態に対応する切替のためのスイッチング信号を供給することが可能な、スイッチング回路を制御するための回路と、を備える。
モータの回転子と共同して回転するコーダであって、同心状の主多極トラック及び所謂「回転指標」多極トラックを備え、前記回転指標トラックは角度的に等配分されたN個の特異部を備える、コーダと、
コーダと対向し、かつ、コーダから空隙を隔てて配置された固定センサであって、その少なくとも2つは、2つの直角位相の周期的電気信号S1,S2を供給するように主多極トラックと対向して配置され、その少なくとも1つは、電気信号S3を供給するように回転指標トラックと対向して配置された少なくとも3つの検出素子と、信号S1,S2及びS3に基づいて、回転子の角度位置を表す2つの直角位相の方形デジタル位置信号A,B及びコーダの1回転当たりのNパルスの形態で回転指標信号Cを供給可能な電子回路とを備える固定センサと、
2×P×N個のスイッチを備えるモータの相巻線における電流のスイッチングを行うための回路と、
回転指標信号Cのパルスが検出されたとき、前記パルスの角度位置に対応する相巻線における電流のスイッチング論理の状態を決定し、検出された位置信号A,Bに基づいて回転子の角度位置に適合するスイッチング論理の状態を連続的に決定し、回転指標信号C又は位置信号A,Bに基づいて決定された論理の状態に対応する切替のためのスイッチング信号を供給することが可能な、スイッチング回路を制御するための回路と、を備える。
一実施形態に従って、装置は、
N対の極を備える第3の多極トラックと、
P個の検出素子を備える第2の固定センサであって、前記検出素子は、相巻線における電流を切替えるための信号U,V,Wを供給するように、第3の多極トラックと対向し、かつ、第3の多極トラックから空隙を隔てて配置された固定センサとを更に備える。
N対の極を備える第3の多極トラックと、
P個の検出素子を備える第2の固定センサであって、前記検出素子は、相巻線における電流を切替えるための信号U,V,Wを供給するように、第3の多極トラックと対向し、かつ、第3の多極トラックから空隙を隔てて配置された固定センサとを更に備える。
第2の態様に従って、本発明は、固定部材と結合される固定レースと、回転レースであって、電気モータの回転子と前記レース間に配置された回転体とによって回転される回転レースとを備え、そのような制御装置の少なくとも一つのコーダは回転レースと結合されている軸受を提案する。
第3の態様に従って、本発明は、そのような制御装置が設けられた電子スイッチング・モータを提案する。
第4の態様に従って、本発明は、そのようなモータを制御するための方法を提案する。この方法は、次の一連のステップを含む。
第4の態様に従って、本発明は、そのようなモータを制御するための方法を提案する。この方法は、次の一連のステップを含む。
回転子の回転及びそれによるコーダの回転を許容するように、所定の時系列に従いモータを供給するステップと、
最初の回転指標パルスを検出するステップと、
前記パルスの角度位置に対応するスイッチング論理の状態を決定するステップと、
決定された状態に対応するスイッチング信号をスイッチング回路へ送信するステップと、
位置信号A,Bに基づいてスイッチング論理のその後の状態を反復的に決定し、
決定された状態に対応するスイッチング信号をスイッチング回路へ送信するステップである。
最初の回転指標パルスを検出するステップと、
前記パルスの角度位置に対応するスイッチング論理の状態を決定するステップと、
決定された状態に対応するスイッチング信号をスイッチング回路へ送信するステップと、
位置信号A,Bに基づいてスイッチング論理のその後の状態を反復的に決定し、
決定された状態に対応するスイッチング信号をスイッチング回路へ送信するステップである。
一実施形態に従って、本願の方法は、モータの位相間のスイッチング論理の状態を決定するためのスイッチング信号U,V,Wの初期の使用を提供する。
本発明の他の目的及び利点は、添付の図面を参照した以下の説明で明確となる。
本発明の他の目的及び利点は、添付の図面を参照した以下の説明で明確となる。
本発明は、N対の極及びP相を備えた電子スイッチング・モータ又はブラシレス・モータを制御するための装置に関する。
この種のモータは、N対のN/S磁極を有する回転子1と、相巻線によりそれぞれ形成された複数のPコイルを有する固定子とを備えており、回転子1は、P相巻線における電力供給を制御することにより、既知の様式で回転される。
この種のモータは、N対のN/S磁極を有する回転子1と、相巻線によりそれぞれ形成された複数のPコイルを有する固定子とを備えており、回転子1は、P相巻線における電力供給を制御することにより、既知の様式で回転される。
第1の実施形態では、制御装置は、例えば、図1に示すようなコーダ2を備える。コーダ2は主多極トラック2a及び所謂「回転指標」多極トラック2bを備え、それらは同心状に配置されている。前記回転指標トラックは、角度的に等配分されたN個の特異部2b1を備える。コーダ2は、回転子1と共同して、その回転軸まわりで複数回、回転する。
一実施形態では、コーダ2は多極磁気リングから形成されており、そのリング上には、主トラック2a及び回転指標トラック2bが形成されるように、一定の角度幅で等配分された磁気を有する複数のN及びSの極2cが設けられている。回転指標トラック2bの磁気特異部2b1は、他とは異なる2対の極2cにより形成される。
図1に示す実施形態(P=3,N=5)に従って、リング2の内側に配置された主トラック2a、及びリング2の外側に配置された回転指標トラック2bは50対の極2cを備える。回転指標トラック2bの一対の極2cは、主トラック2aの一対の極2cに対して値φだけ位相がずれている。
回転指標トラック2bは、9対の極2cだけ互いに離間した5つの磁気特異部2b1を備える。各特異部2b1は2対の極2cから形成され、極の幅は、主トラック2aの対応する極に対してある極の位相が−φだけずれるように配置されている。従って、信号Cの各パルスは主トラック2aと回転指標トラック2bとの間の位相差の逆転を検出することに相当する。
制御装置は、コーダ2と対向し、コーダ2から空隙を隔てて配置された固定センサ3も備える。
センサは少なくとも3つの検出素子を備え、それらのうちの少なくとも2つは主トラック2aと対向して配置され、それらのうちの少なくとも1つは回転指標トラック2bと対向して配置される。
センサは少なくとも3つの検出素子を備え、それらのうちの少なくとも2つは主トラック2aと対向して配置され、それらのうちの少なくとも1つは回転指標トラック2bと対向して配置される。
一実施形態では、検出素子は、ホール効果センサ、磁気抵抗器及び巨大磁気抵抗器からなるグループから選択される。
使用されるセンサ3は、主トラック2aと対向して配置された検出素子を使用して2つの直角位相の周期的電気信号S1,S2を供給し、回転指標トラック2bと対向して配置された検出素子を使用して、電気信号S3を供給することができる。
使用されるセンサ3は、主トラック2aと対向して配置された検出素子を使用して2つの直角位相の周期的電気信号S1,S2を供給し、回転指標トラック2bと対向して配置された検出素子を使用して、電気信号S3を供給することができる。
複数の配列された検出素子から信号S1及びS2が得られる原理は、例えば、本出願人によるフランス国特許第2792403号に記載されている。
しかしながら、信号S1及びS2を供給可能な2つの検出素子を備えたセンサ3も既知である。
しかしながら、信号S1及びS2を供給可能な2つの検出素子を備えたセンサ3も既知である。
センサ3は、信号S1、S2及びS3に基づき、直角位相の方形位置デジタル信号A,Bと、コーダ2の1回転毎に5つ(P=3及びN=5)の電気パルスの形式で回転指標信号Cとを供給する電子回路も備える。
デジタル信号A,B及びCを取得する原理と、磁気特異部2b1の多種の実施形態とは、フランス国特許第2769088号及び欧州特許第0871014号に記載されている。
信号A,B及びCに適した電子処理によってセンサ3に対するコーダ2の絶対的な角度位置を精細に得ることができる。
一実施形態に従って、センサ3は、例えば、本出願人によるフランス国特許第2754063号に記載されたタイプの、出力信号の分解能を向上させる補間回路も備える。
一実施形態に従って、センサ3は、例えば、本出願人によるフランス国特許第2754063号に記載されたタイプの、出力信号の分解能を向上させる補間回路も備える。
センサ3は、特定の用途にカスタマイズされた集積回路、必要に応じて部分的に又は全面的に設計された集積回路を参照するためにASICにより設計される回路が形成されるべく、シリコン基板、又は例えばAsGaのような同等物の上に集積され得る。
コーダ/磁気センサ・アセンブリに関して説明しているが、本発明を、光学技術を利用した類似の態様で本発明を具体化することも可能である。例えば、コーダ2を金属又はガラスからなるターゲットにより形成可能であり、この場合は、主トラック2a及び回転指標トラック2bは、上記の多極磁気パターンと類似の光学パターンを形成するようにエッチングされ、検出素子は光学検出器から形成される。
制御装置はモータの相巻線における電流のスイッチングを行う回路も備える。
スイッチング回路は2×P×N個のスイッチを備えており、例えば、各スイッチは、20kHzで動作するMOSFET型の電界効果トランジスタにより形成されており、それらは、適切な方法で相巻線を提供するようにブリッジ内に配置される。
スイッチング回路は2×P×N個のスイッチを備えており、例えば、各スイッチは、20kHzで動作するMOSFET型の電界効果トランジスタにより形成されており、それらは、適切な方法で相巻線を提供するようにブリッジ内に配置される。
2×P×N個のスイッチは、2×P×N個の可能な状態を提供するスイッチング論理に従って、対で作動される。
スイッチング装置の制御、即ち、切替の選択的作動は、
回転指標信号Cのパルスが検出されたとき、パルスの角度位置に対応する、相巻線における電流のスイッチング論理の状態を決定し、
検出された位置信号A,Bに従って、回転子1の角度位置に適合するスイッチング論理の状態を連続的に決定し、
回転指標信号C又は位置信号A,Bにより決定される論理の状態に対応する、スイッチのスイッチング信号を供給すること、
が可能な制御回路により実行される。
スイッチング装置の制御、即ち、切替の選択的作動は、
回転指標信号Cのパルスが検出されたとき、パルスの角度位置に対応する、相巻線における電流のスイッチング論理の状態を決定し、
検出された位置信号A,Bに従って、回転子1の角度位置に適合するスイッチング論理の状態を連続的に決定し、
回転指標信号C又は位置信号A,Bにより決定される論理の状態に対応する、スイッチのスイッチング信号を供給すること、
が可能な制御回路により実行される。
制御回路は、種々のスイッチの開/閉の遷移を決定するスイッチング回路の少なくとも1つのスイッチング論理が集積されたマイクロプロセッサという形で生成され得る。
第1の実施形態に従う制御装置は以下のように機能する。
第1の実施形態に従う制御装置は以下のように機能する。
最初、即ち、装置が運転を開始したときは、モータには所定の制御順序に基づいて電流が供給され、回転子1の回転及びコーダ2の回転が可能となる。
最初の回転指標パルスが検出されるとすぐに、制御回路は、前記パルスの角度位置に対応する相巻線における電流のスイッチング論理の状態を決定し、対応するスイッチング信号をスイッチング回路に送信する。ここで、回転指標パルスは、モータのスイッチング論理の開始に対応するように、回転子1の位置に関して指標付けられ得る。
最初の回転指標パルスが検出されるとすぐに、制御回路は、前記パルスの角度位置に対応する相巻線における電流のスイッチング論理の状態を決定し、対応するスイッチング信号をスイッチング回路に送信する。ここで、回転指標パルスは、モータのスイッチング論理の開始に対応するように、回転子1の位置に関して指標付けられ得る。
次に、位置信号A,Bにより回転指標パルスに関係する回転子1の絶対位置の検知が可能となり、適したスイッチング論理の状態が連続的に決定される。この理由は、回転子1の各位置で、信号A,Bが最適なモータ・トルクを得ることが可能なスイッチング論理の状態に対応するからである。従って、制御回路は、決定された論理の状態に対応するスイッチに対するスイッチング信号をスイッチング回路に供給可能である。
変形例では、スイッチング論理の状態の変化に対応する回転指標パルスが検出されるように、モータの相中の電動力のゼロ合わせに関係して、回転指標パルスの角度の指標付けをする前ステップを提供可能である。このステップは、製造ラインから離れた専用の作業台上で実行可能であり、スイッチング時間を電子的に再調整することが可能となるように、位相差の値を制御回路のEEPROM又はフラッシュ型のメモリに格納可能である。この回転指標パルスの角度位置の記憶により、面倒で費用のかかるコーダの機械的な指標付けを省略することが可能となる。
本発明では、スイッチング時間の決定の精度は回転子1の角度位置の測定精度のみに起因して制限される。
図2及び3に関係して、制御装置の第2の実施形態を説明する。その制御装置は、
N対の極4aを備える第3の多極トラック4と、
P個の検出素子からなる第2の固定センサ5であって、前記検出素子は、相巻線における電流を切替えるための信号U,V,Wを供給すべく、第3の多極トラックと対向し、かつ、第3の多極トラックから空隙を隔てて配置されている第2の固定センサ5と、を更に備える。
図2及び3に関係して、制御装置の第2の実施形態を説明する。その制御装置は、
N対の極4aを備える第3の多極トラック4と、
P個の検出素子からなる第2の固定センサ5であって、前記検出素子は、相巻線における電流を切替えるための信号U,V,Wを供給すべく、第3の多極トラックと対向し、かつ、第3の多極トラックから空隙を隔てて配置されている第2の固定センサ5と、を更に備える。
本実施形態(N=5及びP=3)では、第3の多極トラック4は5対の極4aからなり、センサ5は3つの検出素子を備える。3つの検出素子は、例えば、電気的に120°又は60°だけ位相がずれた3つの電気的スイッチング信号を供給可能な機械的角度だけずれている。
図3に示す変形例では、第3の多極トラック4は、主トラック2a及び回転指標トラック2bと同心にコーダ2に配置される。
図2に示す変形例では、第3の多極トラック4は第2のコーダ6上に設けられ、制御装置は2つのコーダ2,6を備える(図1及び図2)。
図2に示す変形例では、第3の多極トラック4は第2のコーダ6上に設けられ、制御装置は2つのコーダ2,6を備える(図1及び図2)。
第2の実施形態では、同じ1つの測定手段7に一体化される第1及び第2のセンサ3,5を提供可能である。この理由は、それらは同一の検出技術を利用しているからである。
制御装置における第1及び第2の実施形態の機能的な差は、最初の回転指標パルスが検出される前の初期位相に関係する。
制御装置における第1及び第2の実施形態の機能的な差は、最初の回転指標パルスが検出される前の初期位相に関係する。
この理由は、第2の実施形態では、この相中、回転子1の位置に基づくモータの相間のスイッチング論理の状態を決定するのに、スイッチング信号U,V,Wを利用可能であるからである。その理由は、これらの信号U,V,Wは、回転が開始した直後に回転子1の絶対位置を概略的に検知し、対応する論理の状態を決定することができるからである。
従って、この第2の実施形態は、所定の始動手順の使用を必要としない場合は、回転子1の回転が開始した直後から最初の回転指標パルスが検出されるまで、第1の実施形態の場合に比較してより正確にモータを制御可能である。特に、第2の実施形態では、第1の実施形態では存在するかもしれない一時的に不規則な回転を引き起こすことなく、モータを制御することが可能となる。
変形例では、第2の実施形態に基づく装置を使用した制御方法は、位置信号A,Bと回転指標信号Cとを比較する反復的ステップを備え、異常、即ち信号A,Bにより生成される状態と信号Cにより生成される状態との不一致が検出される。そして、異常が検出された場合は、その後のスイッチング時間の決定は、スイッチング信号U,V,Wを利用して実行される。即ち、制御が異常となるような低下したモードに入ることが回避される。
図4〜11に関係して、本発明に従う制御装置の少なくとも1つのコーダ2,6及び/又は少なくとも1つのセンサ3,5を備える軸受について説明する。
軸受は、固定部材と結合される固定外側レース8と、電気モータの回転子1により回転される回転内側レース9と、前記レース間に配置された回転体10とを備える。
軸受は、固定部材と結合される固定外側レース8と、電気モータの回転子1により回転される回転内側レース9と、前記レース間に配置された回転体10とを備える。
本実施形態では、1つ又は複数のコーダ2,6は、電機子11の環状円筒状表面上に成形され、その電機子11は、例えば、縮化(shrinking)工程により内側レース9の一面と結合される。
図4に示す実施形態では、制御装置は、例えば、図1又は3に示すコーダ2を備える。
図5〜11に示す実施形態では、制御装置は、図1及び2にそれぞれ示す2つのコーダ2,6を備える。
図5〜11に示す実施形態では、制御装置は、図1及び2にそれぞれ示す2つのコーダ2,6を備える。
図5、8、9及び11では、各コーダ2,6は電機子11と結合され、一方、図6、7及び11では、2つのコーダ2,6は、同じ一つの電機子11上に隣接して結合される。
図5及び8では、2つのコーダ2,6は回転体10の両側に設けられており、一方、図9及び11では、2つのコーダ2,6は回転体10の同一側に設けられる。図11では、2つのコーダ2,6は互いに対向して配置される。
図5及び8では、2つのコーダ2,6は回転体10の両側に設けられており、一方、図9及び11では、2つのコーダ2,6は回転体10の同一側に設けられる。図11では、2つのコーダ2,6は互いに対向して配置される。
図8〜11では、回転レース9は、少なくとも1つのコーダ2,6が結合された軸方向延長部9aを備える。特に、図8及び9では、コーダ6は、半径方向におけるパルスの読み取りが可能となるように、前記延長部9a上に結合され、他方のコーダ2は、面上でのパルスの読み取りが可能となるように、回転レース9上に結合される。図10では、2つのコーダ2,6を搭載する電機子11は、半径方向におけるパルスの読み取りが可能となるように延長部9a上に結合される。図11では、2つのコーダ2,6は、前記2つのコーダにそれぞれ由来する面上でのパルスの読み取りが可能となるように結合される。
図5〜9及び11に示す実施形態では、少なくとも1つのコーダ2,6は回転レース9と結合され、前記コーダの外側の面は、固定レース8の側面の平面P内及び/又は回転レース9の側面の平面P’内に実質的に含まれる。本出願人による欧州特許第0607719号で詳細に開示されているこの特徴では、軸受内部のコーダ2,6を保護することが可能となり、又、空隙の制御を保った状態でセンサ3,5を軸受から分離することが可能となる。
図5及び6では、平面P及びP’は融合され、2つのコーダ2,6は実質的にこれらの面内に配置される。図7では、平面P及びP’は軸方向にずれており、電機子11は2つの軸方向にずれた面11a,11bも備える。面の各々はコーダ2,6を有し、前記コーダは、平面P及びP’内にそれぞれ実質的に設けられる。図8,9及び11では、1つのコーダ2だけが平面P内に設けられる。
図11に関係して、軸受には2つのセンサ3,5を備える測定手段7が設けられており、前記手段は固定リング8と結合される。
2つのコーダ2,6は互いに離間し、測定手段7を受け止め、センサ3,5の検出素子をそれぞれコーダ2,6と対向し、かつ、コーダ2,6から空隙を隔てて離間するように配置された環状空間を有する(図11a)。測定手段7(図11b)は、両側に2つのセンサ3,5が配置された突出部12aを有するリング12を備え、前記突出部は、前記センサの入力/出力の接続部13を収容する。測定手段7は、例えば、プラスチック・オーバーモールド技術により得られる。
2つのコーダ2,6は互いに離間し、測定手段7を受け止め、センサ3,5の検出素子をそれぞれコーダ2,6と対向し、かつ、コーダ2,6から空隙を隔てて離間するように配置された環状空間を有する(図11a)。測定手段7(図11b)は、両側に2つのセンサ3,5が配置された突出部12aを有するリング12を備え、前記突出部は、前記センサの入力/出力の接続部13を収容する。測定手段7は、例えば、プラスチック・オーバーモールド技術により得られる。
加えて、軸受は、測定手段7を前記軸受の固定レース8に結合可能にする電機子14を備える。
図12〜14及び16、17に関係して、本発明に従う制御装置を備えた電子スイッチング・モータを説明すると、前記モータは、本発明に従う軸受によって回転すべく搭載された回転子1を備える。軸受の外側レース8はモータのケーシング15と結合されており、内側レース9は、例えば縮化工程により前記モータの回転子1と結合される。2つのセンサ3,5は、ケーシング15内の枠15a,15b内にそれぞれ配置され、モータのケーシング15と結合される。変形例では、少なくとも1つのセンサ3,5を軸受の外側レース8に結合させてもよい。
図12〜14及び16、17に関係して、本発明に従う制御装置を備えた電子スイッチング・モータを説明すると、前記モータは、本発明に従う軸受によって回転すべく搭載された回転子1を備える。軸受の外側レース8はモータのケーシング15と結合されており、内側レース9は、例えば縮化工程により前記モータの回転子1と結合される。2つのセンサ3,5は、ケーシング15内の枠15a,15b内にそれぞれ配置され、モータのケーシング15と結合される。変形例では、少なくとも1つのセンサ3,5を軸受の外側レース8に結合させてもよい。
図12〜14では、軸受は回転レース9と結合された2つのコーダ2,6を備える。
図12では、2つのセンサ3,5は、それらがコーダ2,6と対向し、かつ、コーダ2,6から空隙を隔ててそれぞれ配置されるように、ねじ止めによりケーシング15と結合される。センサ3,5は、検出素子と一体化された延長部16aを有するボディ16と、結合ねじ17を受承するための開口部16bと、センサ3,5の入力/出力の接続部13とを備える。
図12では、2つのセンサ3,5は、それらがコーダ2,6と対向し、かつ、コーダ2,6から空隙を隔ててそれぞれ配置されるように、ねじ止めによりケーシング15と結合される。センサ3,5は、検出素子と一体化された延長部16aを有するボディ16と、結合ねじ17を受承するための開口部16bと、センサ3,5の入力/出力の接続部13とを備える。
図13及び14では、2つのセンサ3,5は同じ測定手段7に一つに一体化され、測定手段7は、一体成形の様式で、ボディ18及びセンサ3,5の入力/出力の接続部13を備える。図13では、ボディ18は、検出素子を収容する2つの延長部18a,18bを備え、前記延長部は、回転体10の両側に配置された2つのコーダ2,6から発信されたパルスの読み取りを可能とするために、互いに分離されている。更に、ボディ18は、コーダ2から空隙を隔てて検出素子を位置決め可能とするための弾性支持舌片18cを備える。図14では、ボディ18は、互いに対向して配置された2つのコーダ2,6から発信されるパルスの読み取りを可能とするために、両側に検出素子を収容する延長部18aを備える。
図16及び17では、少なくとも一つのコーダ2,6は回転子1と結合されている。電機子11は、例えば、回転子1の外周面に縮化により統合される。これらの実施形態では、測定手段7は図14aに示す構造と類似の構造を有する。
図16及び17では、制御装置は、図1及び2にそれぞれ示すような2つのコーダ2,6を備える。図16の実施形態では、コーダ2,6の一方は軸受の回転レース9と結合され、コーダ2,6の他方は回転子1と結合される。一方、図17では、2つのコーダ2,6は回転子1と結合されている。
図15では、モータは、図1又は3に示すようなコーダ2を備える制御装置を有する。前記コーダは回転子1と結合され、センサはケーシング15と結合されている。従って、本実施形態では、軸受は制御装置の要素を有していない。
Claims (29)
- N対の極及びP相を備える電子スイッチング型電気モータを制御するための装置であって、
モータの回転子(1)と共同して回転するコーダ(2)であって、同心状の主多極トラック(2a)及び回転指標多極トラック(2b)を備え、前記回転指標多極トラックは角度的に等配分されたN個の特異部(2b1)を備えるコーダと、
前記コーダ(2)と対向し、かつ、コーダ(2)から空隙を隔てて配置された第1の固定センサであって、同第1の固定センサが少なくとも3つの検出素子を備え、同少なくとも3つの検出素子のうちの少なくとも2つの検出素子は、2つの直角位相の周期的電気信号(S1,S2)を供給するように前記主多極トラック(2a)と対向して配置され、前記少なくとも3つの検出素子のうち少なくとも1つの検出素子は、電気信号(S3)を供給するように前記回転指標多極トラック(2b)と対向して配置され、前記3つの電気信号(S1,S2及びS3)に基づいて、回転子(1)の角度位置を表す2つの直角位相の方形デジタル位置信号(A,B)及び前記コーダ(2)の1回転当たりのNパルスの形態で回転指標信号(C)を供給可能な電子回路を備える、第1の固定センサ(3)と、
2×P×N個のスイッチを備えるモータの相巻線における電流のスイッチングを行うための回路と、
前記回転指標信号(C)のパルスが検出されたとき、前記パルスの角度位置に対応する相巻線における電流のスイッチング論理の状態を決定し、検出された前記位置信号(A,B)に基づいて回転子(1)の角度位置に適合するスイッチング論理の状態を連続的に決定し、回転指標信号(C)又は位置信号(A,B)に基づいて決定された論理の状態に対応する切替のためのスイッチング信号を供給することが可能な、スイッチング回路を制御するための回路と、
N対の極(4a)を備える第3の多極トラック(4)と、
P個の検出素子を備える第2の固定センサ(5)であって、前記検出素子は、相巻線における電流を切替えるための信号(U,V,W)を供給すべく、第3の多極トラック(4)と対向し、かつ、第3の多極トラック(4)から空隙を隔てて配置された第2の固定センサとを備える装置。 - 前記第3の多極トラック(4)は、前記主多極トラック(2a)及び前記回転指標多極トラック(2b)と同心の状態で、コーダ(2)上に配置される、請求項1に記載の装置。
- 前記第3の多極トラック(4)は第2のコーダ(6)上に設けられる、請求項1に記載の装置。
- 前記各多極トラック(2a,2b,4)は、一定の角度幅で等配分されたN及びSの磁極が存在する磁気リングから形成され、前記回転指標多極トラック(2b)の磁気特異部(2b1)は、接合が他とは異なる2対の隣接した極から形成される、請求項1〜3のうちいずれか1項に記載の装置。
- 前記第1及び第2の固定センサ(3,5)は同じ1つの測定手段(7)と一体化されている、請求項2〜4のうちいずれか1項に記載の装置。
- 固定部材と結合される固定レース(8)と、
前記電気モータの回転子(1)により回転される回転レース(9)と、
前記固定レース及び回転レース(8,9)間に配置された回転体(10)と、
前記回転レースに結合された少なくとも1つのコーダ(2)とを備える軸受であって、
前記少なくとも1つのコーダ(2)は同心状の主多極トラック(2a)及び回転指標多極トラック(2b)を備え、前記回転指標多極トラックは角度的に等配分されたN個の特異部(2b1)を備え、前記少なくとも1つのコーダ(2)は、N対の極(4a)を有する第3の多極トラック(4)とP個の検出素子を備える固定センサ(5)とを備え、前記検出素子は、相巻線における電流を切替えるための信号(U,V,W)を供給すべく、前記第3の多極トラック(4)と対向し、かつ、前記第3の多極トラック(4)から空隙を隔てて配置される、軸受。 - 前記コーダの外面が前記固定レース(8)の側面の平面P内に含まれるように、前記少なくとも1つのコーダ(2,6)が前記回転レース(9)と結合している、請求項6に記載の軸受。
- 前記コーダの外面が回転レース(9)の側面の平面P’内に包含されるように、前記少なくとも1つのコーダ(2,6)が前記回転レース(9)と結合している、請求項6又は7に記載の軸受。
- 前記回転レース(9)は、前記少なくとも1つのコーダ(2,6)が結合された軸方向延長部(9a)を備える、請求項6〜8のうちいずれか1項に記載の軸受。
- 前記少なくとも1つのコーダ(2,6)が、半径方向におけるパルスの読み取りを可能とすべく前記回転レース(9)と結合されている、請求項6〜9のうちいずれか1項に記載の軸受。
- 前記少なくとも1つのコーダ(2,6)が、面上におけるパルスの読み取りを可能とすべく前記回転レース(9)と結合されている、請求項6〜10のうちいずれか1項に記載の軸受。
- 前記少なくとも1つのコーダ(2,6)が、結合電機子(11)に搭載されている、請求項6〜11のうちいずれか1項に記載の軸受。
- 前記第3の多極トラック(4)が第2のコーダ(6)上に設けられている、請求項12に記載の軸受。
- 前記2つのコーダ(2,6)が同一の結合電機子(11)に搭載されている、請求項13に記載の軸受。
- 前記2つのコーダ(2,6)は前記回転体(10)の同じ側に設けられている、請求項14に記載の軸受。
- 前記2つのコーダ(2,6)は、対向して配置されている、請求項15に記載の軸受。
- 2つのコーダ(2,6)は前記回転体(10)の両側に設けられている、請求項14に記載の軸受。
- 前記第3の多極トラック(4)は、前記主多極トラック(2a)及び前記回転指標多極トラック(2b)と同心の状態で、前記コーダ(2)上に配置されている、請求項6〜17のうちいずれか1項に記載の軸受。
- 前記各多極トラック(2a,2b,4)は、一定の角度幅で等配分されたN及びSの磁極が存在する磁気リングから形成され、前記回転指標多極トラック(2b)の磁気特異部(2b1)は、接合が他とは異なる2対の隣接した極から形成される、請求項6〜18のうちいずれか1項に記載の軸受。
- 前記軸受の前記固定レース(8)と結合され、かつ前記コーダ(2)から空隙を隔てて前記コーダ(2)と対向して配置された少なくとも1つのセンサ(3,5)を備え、同少なくとも1つのセンサ(3,5)が少なくとも3つの検出素子を備え、同少なくとも3つの検出素子のうちの少なくとも2つの検出素子は、2つの直角位相の周期的電気信号(S1,S2)を供給するように前記主多極トラック(2a)と対向して配置され、前記少なくとも3つの検出素子のうち少なくとも1つの検出素子は、電気信号(S3)を供給するように前記回転指標多極トラック(2b)と対向して配置され、前記少なくとも1つのセンサは、前記3つの電気信号(S1,S2及びS3)に基づいて、前記回転子(1)の角度位置を表す2つの直角位相の方形デジタル位置信号(A,B)及び前記コーダ(2)の1回転当たりのNパルスの形態で回転指標信号(C)を供給可能な電子回路を備える、請求項6〜19のうちいずれか1項に記載の軸受。
- 請求項20に記載の軸受による回転のために搭載された回転子(1)を備える、電子スイッチング・モータであって、
2×P×N個のスイッチを備えるモータの相巻線における電流のスイッチングを行うための回路と、
前記回転指標信号(C)のパルスが検出されたとき、前記パルスの角度位置に対応する相巻線における電流のスイッチング論理の状態を決定し、検出された前記位置信号(A,B)に基づいて前記回転子(1)の角度位置に適合するスイッチング論理の状態を連続的に決定し、回転指標信号(C)又は位置信号(A,B)に基づいて決定された論理の状態に対応する切替のためのスイッチング信号を供給することが可能な、スイッチング回路を制御するための回路とを備える電子スイッチング・モータ。 - 請求項20に記載の軸受による回転のために搭載された回転子(1)を備え、前記少なくとも1つのセンサ(3,5)がモータの固定片と結合している、電子スイッチング・モータであって、前記少なくとも1つのセンサ(3,5)が前記コーダ(2)から空隙を隔てて前記コーダ(2)と対向して配置され、同少なくとも1つのセンサ(3,5)が少なくとも3つの検出素子を備え、同少なくとも3つの検出素子のうちの少なくとも2つの検出素子は、2つの直角位相の周期的電気信号(S1,S2)を供給するように前記主多極トラック(2a)と対向して配置され、前記少なくとも3つの検出素子のうち少なくとも1つの検出素子は、電気信号(S3)を供給するように前記回転指標多極トラック(2b)と対向して配置され、前記少なくとも1つのセンサ(3,5)は、前記3つの電気信号(S1,S2及びS3)に基づいて、前記回転子(1)の角度位置を表す2つの直角位相の方形デジタル位置信号(A,B)及び前記コーダ(2)の1回転当たりのNパルスの形態で回転指標信号(C)を供給可能な電子回路を備える、電子スイッチング・モータ。
- 前記少なくとも1つのセンサ(3,5)は、パルスが検出されるコーダ(2,6)から空隙を隔てた検出素子の位置決めを可能とする少なくとも1つの弾性支持舌片(18c)を備える、請求項22に記載のモータ。
- 前記少なくとも1つのコーダ(2,6)は前記回転子(1)と結合している、請求項21〜23のうちいずれか1項に記載のモータ。
- 回転子(1)と、固定片と、請求項1〜5のうちいずれか1項に記載の装置とを備えた電子スイッチング・モータであって、前記少なくとも1つのコーダ(2,6)が前記回転子(1)と結合し、前記第1及び第2の固定センサ(3,5)のうち少なくとも1つのセンサ(3,5)が前記固定片と結合している、電子スイッチング・モータ。
- 請求項21〜25のうちいずれか1項に記載のモータを制御するための方法であって、
前記回転子(1)の回転及びそれによる前記コーダ(2)の回転を許容するように、所定の時系列に従いモータを供給するステップと、
最初の回転指標パルスを検出するステップと、
前記パルスの角度位置に対応するスイッチング論理の状態を決定するステップと、
決定された状態に対応するスイッチング信号をスイッチング回路へ送信するステップと、
位置信号(A,B)に基づいてスイッチング論理のその後の状態を反復的に決定するステップと、
決定された状態に対応するスイッチング信号をスイッチング回路へ送信するステップと、を備える方法。 - 請求項21〜25のうちいずれか1項に記載のモータを制御するための方法であって、
モータの位相間のスイッチング論理の状態を決定するためのスイッチング信号(U,V,W)を初期に使用するステップと、
最初の回転指標パルスを検出するステップと、
前記パルスの角度位置に対応するスイッチング論理の状態を決定するステップと、
決定された状態に対応するスイッチング信号をスイッチング回路へ送信するステップと、
位置信号(A,B)に基づいてスイッチング論理のその後の状態を反復的に決定するステップと、
決定された状態に対応するスイッチング信号をスイッチング回路へ送信するステップと、を備える方法。 - 前記位置信号(A,B)と前記回転指標信号(C)とを比較して、異常を検出し、異常が検出された場合は、前記スイッチング信号(U,V、W)からその後のスイッチング時間を決定する反復的ステップを備える、請求項27に記載の方法。
- モータの相における電動力のゼロ合わせに関係して、回転指標パルスの角度の指標付けをする前ステップを備える、請求項26〜28のうちいずれか1項に記載の方法。
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