JP2004271504A - 角度的に配分された特異部を備える電子スイッチング・モータを制御する装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 本発明は、主多極トラック(2a)及び所謂「回転ピップ」多極トラック(2b)を有するエンコーダ(2)を備えた、電子スイッチング・モータを制御する装置に関し、前記トラックの各々は、前記トラックの全円周にわたってそれぞれ角度的に配分されたN個の同一のセクタ(2c)を備え、回転ピップ・トラック(2b)のセクタ(2c)の各々はM個の角度的に配分された特異部(2b1)を備え、信号A及びBを組合わせて、セクタ(2c)のものよりも小さく、かつセクタ(2c)上におけるエンコーダ(2)の絶対的な角度位置を示す角度長の2進数列を決定すべく回転ピップ信号(C)が生成されるようにM個の特異部(2b1)は角度的に配分されている。また、本発明は、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方法にも関する。
【選択図】 図1
Description
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。
N対の極を備えたエン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、前記エンコーダはモータにより回転される。
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、磁気エン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。
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。
モータの回転子と共同して回転するエンコーダであって、同心状の主多極トラック及び所謂「回転ピップ」多極トラックを備え、前記トラックの各々は、前記トラックの全円周にわたってそれぞれ角度的に配分されたN個の同一のセクタを備え、回転ピップ・トラックのセクタの各々はM個の角度的に配分された特異部を備える、エンコーダと、
エンコーダと対向し、かつ、エンコーダから空隙距離を離間し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ピップ・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及びエンコーダの1回転当たりのN×Mパルスの形態で回転ピップ信号Cを供給可能な電子回路とを備え、信号A及びBを組合わせて、セクタのものよりも小さく、かつセクタ上におけるエンコーダの絶対的な角度位置を示す角度長の2進数列を形成すべく回転ピップ信号Cが生成されるようにM個の特異部が角度的に配分されている固定センサと、
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、
回転ピップ信号Cの2進数列が読み取られたとき前記2進数列と関連する絶対的な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、回転ピップ信号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、を備える装置である。
別の実施形態に従って、制御装置のエンコーダはモータの回転子と結合される。
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。
最初の2進数列を検出するステップと、
前記2進数列と関連する絶対的な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である。
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。
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つは回転ピップ・トラック2bと対向して配置される。
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、回転ピップ・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。
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、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。
右に回転した場合は、2進数列00001を読み取り、
左に回転した場合は、2進数列110を読み取り、
左に回転してから右に回転した場合は、2進数列11000を読み取ることが必要である。
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。
スイッチング装置の制御、即ち、切替の選択的作動は、
2進数列が読み取られたとき、前記2進数列と関連する絶対的な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、
回転ピップ信号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。
制御装置の機能を以下に記載する。
特に、自動車用の電子的補助ステアリングの制御装置を使用する場合は、トルクは、補助トルクが供給されずに、ステアリング・ホイールにより加えられる。
最初の2進数列の検出直後、制御回路は、前記2進数列と関連する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。
加えて、エンコーダ2が、特異部2b1の分布に従って変調される角度まで回転した直後に、モータは最適な形式で制御される。
Claims (12)
- 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装置であって、
モータの回転子(1)と共同して回転するエンコーダ(2)であって、同心状の主多極トラック(2a)及び所謂「回転ピップ」多極トラック(2b)を備え、前記トラックの各々は、前記トラックの全円周にわたってそれぞれ角度的に配分されたN個の同一のセクタ(2c)を備え、回転ピップ・トラック(2b)のセクタ(2c)の各々はM個の角度的に配分された特異部(2b1)を備えるエンコーダと、
前記エンコーダと対向し、かつ、エンコーダから空隙距離を離間して配置された固定センサ(3)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トラック(2a)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ピップ・トラック(2b)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(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)及びエンコーダ(2)の1回転当たりのN×Mパルスの形態で回転ピップ信号(C)を供給可能な電子回路とを備え、信号A及びBを組合わせて、セクタ(2c)のものよりも小さく、かつセクタ(2c)上におけるエンコーダ(2)の絶対的な角度位置を示す角度長の2進数列を決定すべく回転ピップ信号(C)が生成されるようにM個の特異部(2b1)が角度的に配分されている固定センサ(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、
2進数列が読み取られたとき前記2進数列と関連する絶対的な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、回転ピップ信号(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、を備える装置。 - 前記M個の特異部(2b1)の各々を分離する角度距離は互いに異なる、請求項1に記載の装置。
- 前記各多極トラック(2a,2b)は、一定の角度幅で等配分されたN及びSの磁極(2d)が存在する磁気リングから形成され、回転ピップ・トラック(2b)の磁気特異部(2b1)は、磁気転移が他とは異なる2つの隣接した極(2d)から形成される、請求項1又は2に記載の装置。
- 固定部材と結合される固定レース(4)と、電気モータの回転子(1)により回転される回転レース(5)と、前記レース間に配置された回転体(6)とを備える軸受であって、請求項1〜3のうちいずれか1項に記載の制御装置のエンコーダ(2)が回転レース(5)と結合されている軸受。
- 前記エンコーダの外面が固定レース(4)の側面の平面P内に実質的に含まれるように、前記エンコーダ(2)が回転レース(5)と結合している、請求項4に記載の軸受。
- 前記エンコーダ(2)が、結合電機子(7)により搭載されている、請求項4又は5に記載の軸受。
- 制御装置のセンサ(3)が、軸受の固定レース(4)と結合されている、請求項4〜6のうちいずれか1項に記載の軸受。
- 請求項1〜3のうちいずれか1項に記載の制御装置を備え、請求項7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。
- 請求項1〜3のうちいずれか1項に記載の制御装置を備え、請求項4〜6のうちいずれか1項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、センサ(3)がモータの固定片(8)と結合している、電子スイッチング・モータ。
- 請求項1〜3のうちいずれか1項に記載の制御装置を備え、回転子(1)及び固定片(8)を備えた電子スイッチング・モータであって、エンコーダ(2)が回転子(1)と結合し、かつセンサ(3)が固定片(8)と結合している、電子スイッチング・モータ。
- 請求項8〜10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)の回転及び前記エンコーダ(2)の回転を可能とするように、回転子(1)にトクルを供給するステップと、
最初の2進数列を検出するステップと、
前記2進数列と関連する絶対的な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。 - 前記モータの位相中の電動力のゼロ合わせに関係して、回転ピップ・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11に記載の方法。
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