JP2015100141A - Rotational phase detector of synchronous motor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、同期電動機の回転位相を検出するものに係り、特に、1個の位置センサを用いて回転位相を確実かつ高速に検出することができる同期電動機の回転位相検出装置に関するものである。 The present invention relates to an apparatus for detecting the rotational phase of a synchronous motor, and more particularly to a rotational phase detection apparatus for a synchronous motor that can reliably and rapidly detect the rotational phase using a single position sensor.
位置センサを用いた同期電動機の制御装置は、複数の位置センサ信号の時間間隔から演算した回転速度を利用した補間演算により推定位相を生成し、推定位相に基づいてインバータを制御する。例えば、特許文献1には、1個の位置センサを用いたDCファンモータの制御装置において、始動用励磁パターンによって停止状態から低速で始動し、始動用励磁パターンの速度と位置センサにより検出される速度が一致した後に位置センサにより検出された位置に基づく制御に切り替える方法が提案されている。
A control apparatus for a synchronous motor using a position sensor generates an estimated phase by interpolation calculation using a rotation speed calculated from time intervals of a plurality of position sensor signals, and controls an inverter based on the estimated phase. For example, in
特許文献1に開示される技術は、始動用励磁パターンにより始動してから、位置センサにより検出された位置に基づく制御に切り替えるまで時間がかかるため、停止状態から高速に始動を行うことができない。また、特許文献1の技術による始動を予め行い、同期電動機を極低速回転にて余回転させておき、同期電動機の駆動指令が与えられたときに検出速度に基づく位相推定を即座に行う方法も考えられるが、待機状態においても常時余回転させる必要があるため余剰に電力を消費するという課題がある。
The technique disclosed in
本発明の目的は、上記の課題に対し、同期電動機の回転位相を1個の位置センサによって確実かつ高速に検出することが出来る同期電動機の回転位相検出装置を提供することである。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a rotational phase detector for a synchronous motor that can reliably and rapidly detect the rotational phase of the synchronous motor with a single position sensor.
本発明に係る同期電動機の回転位相検出装置は、同期電動機の回転子側に取り付けられたセンサターゲット、および同期電動機の固定子側に取り付けられセンサターゲットとの周方向の相対位置関係に応じてHまたはLの位置センサ信号を出力する1個の位置センサを備え、位置センサ信号に基づき回転子の回転速度を検出しこの回転速度と位置センサ信号とに基づき回転位相を検出するものにおいて、
位置センサ信号が切り替わるときの回転子の回転位置が、同期電動機に発生するコギングトルクで定まる安定停止点から所定の角度以上離反した位置となるよう位置センサを設置したものである。
The rotational phase detection device for a synchronous motor according to the present invention includes a sensor target attached to the rotor side of the synchronous motor and a relative position relationship in the circumferential direction with the sensor target attached to the stator side of the synchronous motor. Or a single position sensor that outputs a position sensor signal of L, detecting the rotational speed of the rotor based on the position sensor signal, and detecting the rotational phase based on the rotational speed and the position sensor signal.
The position sensor is installed so that the rotational position of the rotor when the position sensor signal is switched is a position separated from the stable stop point determined by the cogging torque generated in the synchronous motor by a predetermined angle or more.
以上のように、本発明に係る同期電動機の回転位相検出装置では、位置センサ信号が切り替わるときの回転子の回転位置が、コギングトルクで定まる安定停止点から所定の角度以上離反した位置となるよう位置センサを設置したので、同期電動機の始動時、回転子が、位置センサ信号が切り替わる位置またはその近傍から始動することによる検出位相誤差の増大が防止され、1個の位置センサを用いるものであっても同期電動機の回転位相を確実かつ高速に検出することが出来る。 As described above, in the rotational phase detection device for a synchronous motor according to the present invention, the rotational position of the rotor when the position sensor signal is switched is a position separated by a predetermined angle or more from the stable stop point determined by the cogging torque. Since the position sensor is installed, when the synchronous motor is started, an increase in detection phase error caused by starting the rotor from the position where the position sensor signal is switched or the vicinity thereof is prevented, and one position sensor is used. However, the rotational phase of the synchronous motor can be detected reliably and at high speed.
実施の形態1.
図1は、本発明の実施の形態1における回転位相検出に係る構成を含む同期電動機の制御装置を説明するための構成図である。本実施の形態1では、同期電動機を電動過給機の駆動用に用いる場合を例とする。
電動過給機とは、内燃機関の出力を増加させるために過給機を電動機によって駆動する装置である。従来使用されている過給機(例えば、スーパーチャージャーやターボチャージャー)に比べて、電動過給機は電動機を高速に駆動して過給機を動作させることにより高い始動応答性を持つという特徴がある。そのため、停止状態から同期電動機を高速で始動させる必要がある。
FIG. 1 is a configuration diagram for explaining a synchronous motor control device including a configuration related to rotational phase detection according to
An electric supercharger is a device that drives a supercharger with an electric motor in order to increase the output of an internal combustion engine. Compared to conventional turbochargers (for example, superchargers and turbochargers), electric superchargers are characterized by having high start-up responsiveness by operating the supercharger by driving the motor at high speed. is there. Therefore, it is necessary to start the synchronous motor at a high speed from the stopped state.
先ず、制御装置の概要について説明する。
同期電動機1の回転子の回転位相は、1個のホールIC等の位置センサ2から出力される位置センサ信号に基づき検出され、この位置センサ信号は制御部3へ送られる。制御部3では、速度検出部4において同期電動機1の速度を検出し、位相推定部5において同期電動機1の回転位相を推定してインバータ制御部6へ出力する。インバータ制御部6では、検出された速度・位相に基づいてPWM信号を生成し、インバータ7へゲート信号として出力する。
インバータ7は、ゲート信号に基づき、バッテリ8より供給される直流電力を交流電力へ変換して同期電動機1へと供給し、同期電動機1はコンプレッサ9を駆動して空気を圧縮して過給を行う。
First, an outline of the control device will be described.
The rotational phase of the rotor of the
The
図2および図3は、図1の同期電動機1の制御装置において、回転位相検出を担う位置センサ2とセンサターゲット12の構造・配置を説明するための構成図である。図2は、同期電動機1に位置センサ2とセンサターゲット12を設置した場合の軸方向から見た図を示し、図3は側方から見た部分断面図を示す。
2 and 3 are configuration diagrams for explaining the structure and arrangement of the
センサターゲット12は、同期電動機1の回転子側に取り付けられている。位置センサ2は、固定子側に取り付けられており、センサターゲット12との周方向の相対位置関係に応じて位置センサ信号を出力する。
具体的には、同期電動機1の回転子11には、そのシャフト14を介してセンサターゲット12が設置されている。センサターゲット12は、径方向に凹凸を持つギアトゥース型の磁性体である。
このため、センサターゲット12は、その構成部材が少なく回転軸のバランス調整が容易で、特に電動過給機に適用する場合、その超高速回転遠心力に対して堅固で十分な強度を有するものとなる。
The
Specifically, the
For this reason, the
固定子13に設置された位置センサ2は、磁石を有しており、センサターゲット12との対向距離の上下変化に応じた磁束を検出し、所定の閾値と比較することでセンサターゲット12の凹凸に応じたHまたはLのデジタルの位置センサ信号を出力する。
The
図2に示すように、位置センサ2は、固定子13のコイル10のU相の中央部に設置し、センサターゲット12の凹凸のエッジ部は、回転子11のN極中央に位置するよう配置する場合、後段の図4で説明するように、電気角0degと180degにおいて位置センサ信号のH/L出力が切り替わる。
As shown in FIG. 2, the
なお、本実施の形態1では、例として、位置センサ2にホールICを使用する場合で説明したが、凹凸を形成した磁性体のセンサターゲット12との対向距離の変化に基づく磁気の変化量を実質的に検出できる手段であれば、位置センサとしては、例えば、MRセンサや渦電流センサでもよい。
In the first embodiment, a case where a Hall IC is used as the
図4および図5は、位置センサ2の配置位置の決定方法を説明するための図である。図4は、同期電動機1における電気角とコギングトルクとの関係を示している。コギングトルクは、極数と固定子スロット数との最小公倍数を極対数で除した値の次数の成分である。
コギングトルクの振幅をTa、次数をN、電気角をθeとすると、コギングトルクTcogは式(1)のように表される。本実施の形態1の場合、極数4、極対数2、スロット数6のため、コギングトルクの次数N=6である。
4 and 5 are diagrams for explaining a method for determining the arrangement position of the
Assuming that the amplitude of the cogging torque is Ta, the order is N, and the electrical angle is θe, the cogging torque Tcog is expressed as shown in Equation (1). In the case of the first embodiment, since the number of poles is 4, the number of pole pairs is 2, and the number of slots is 6, the order N of the cogging torque is N = 6.
Tcog = Ta×sin(N×θe) ・・・(1) Tcog = Ta × sin (N × θe) (1)
図4において、白丸で示す所が、いわゆる安定停止点となる。安定停止点は、コギングトルクがゼロで、かつ、その傾きが負、即ち、式(2)が成立する位置に相当する。 In FIG. 4, a place indicated by a white circle is a so-called stable stop point. The stable stop point corresponds to a position where the cogging torque is zero and the inclination is negative, that is, the formula (2) is established.
Tcog=0 and dTcog/dθe<0 ・・・(2) Tcog = 0 and dTcog / dθe <0 (2)
この位置では、コギングトルクがゼロで、その位置を通過しても元に戻ろうとするトルクが働くため、回転子が停止しやすい安定停止点となる。図4の場合、電気角θe=30、90、150、210、270、330degの6箇所がコギングトルクの磁気吸引力により停止しやすい安定停止点となる。 At this position, the cogging torque is zero, and a torque that attempts to return to the original position even when passing through that position acts, so that it becomes a stable stop point at which the rotor is likely to stop. In the case of FIG. 4, the six electrical angles θe = 30, 90, 150, 210, 270, and 330 deg are stable stop points that are easily stopped by the magnetic attraction force of the cogging torque.
この発明は、同期電動機1が、この安定停止点の位置で停止しても、その位置が、位置センサ信号がHからLに、またはLからHに切り替わる位置に合致しないようにすることで、後述するような始動失敗を来すような大きな検出位相誤差の発生を未然に防止し、確実で高速の位相検出を実現するものである。
Even if the
図5は、以上の観点から、位置センサ2を設置すべき位置を決定する要領を説明するものである。
図5は、電気角と回転子11に加わる負荷トルクの関係を示している。負荷トルクTlは、コギングトルクTcogと摩擦トルクTfとの和であり、式(3)のように表される。
FIG. 5 explains the procedure for determining the position where the
FIG. 5 shows the relationship between the electrical angle and the load torque applied to the
Tl = Ta×sin(N×θe)+Tf ・・・(3) Tl = Ta × sin (N × θe) + Tf (3)
図5は、摩擦トルクTfを含めた負荷トルクTlにより、停止しやすい位置(Tl=0かつdTl/dθe<0の位置)が、先の安定停止点から角度Xずれることを示している。
この角度Xは、図5から式(4)で表される。
FIG. 5 shows that the position where Tl = 0 and dTl / dθe <0 is shifted by an angle X from the previous stable stop point due to the load torque Tl including the friction torque Tf.
This angle X is expressed by equation (4) from FIG.
X = {sin−1(Tf/Ta)}/N (0≦X<2π/N) ・・・(4) X = {sin −1 (Tf / Ta)} / N (0 ≦ X <2π / N) (4)
ところで、この摩擦トルクTfは、実際には、Tfを最大値としてその値以下にも変化し、極性も変化し得ることを考えると、停止しやすい位置は、コギングトルクで決まる安定停止点の前後Xの範囲内で変化し得ることになる。
そこで、図4に示すように、安定停止点前後Xの範囲内を位置センサ設置不可範囲とし、位置センサ2は、この不可範囲以外の位置センサ設置可能範囲に設置するようにする。
図2の構成図における場合、安定停止点から30deg離した電気角0deg(図4では、左端に位置する)に位置センサを配置している。
By the way, in consideration of the fact that the friction torque Tf actually changes below the maximum value of Tf, and the polarity can also change, the position where the friction is easy to stop is before and after the stable stop point determined by the cogging torque. It can vary within the range of X.
Therefore, as shown in FIG. 4, the range between the front and rear X of the stable stop point is set as a position sensor installation impossible range, and the
In the configuration diagram of FIG. 2, the position sensor is arranged at an electrical angle of 0 deg (positioned at the left end in FIG. 4) 30 deg away from the stable stop point.
なお、図4の下段は、位置センサ信号の波形を示し、先の図2と対応して判るように、位置センサ2は、固定子13のU相コイルの周方向中央、従って、U相コイルが巻回されるティースの中心に設置されており、位置センサ2は、センサターゲット12の凸部と対向する時はLレベルの信号を、凹部と対向する時はHレベルの信号を出力する。
また、図4の最下段には、回転子11の磁極N(S)をその磁極の周方向中央位置に示す。
The lower part of FIG. 4 shows the waveform of the position sensor signal. As can be seen in correspondence with FIG. 2, the
Further, in the lowermost stage of FIG. 4, the magnetic pole N (S) of the
図6は、同期電動機1の制御部3の動作、主として、その位相推定部5の動作を説明するフローチャートである。先ず、ステップS1では、速度検出部4により位置センサ2からの位置センサ信号が切り替わる時間間隔から回転子11の回転速度を検出して速度検出値を出力する。
但し、後述するように、同期電動機1を所定の始動速度で始動させた後、位置センサ信号の切り替わりが2回検出されるまでの第一期間では、位置センサ信号が切り替わる時間間隔自体が得られないので、この第一期間では、速度検出部4は、速度検出値=0を出力する。
FIG. 6 is a flowchart for explaining the operation of the
However, as will be described later, in the first period after the
ステップS2では、速度検出部4からの速度検出値が0か否かを判断し、速度検出値=0であれば(ステップS2でYES)、即ち、第一期間では、後段の図9で示す第一位相推定手段により推定位相θiを出力する(ステップS3)。
ステップS2でNO、即ち、速度検出値≠0、従って、第一期間が経過して位置センサ信号が切り替わる時間間隔から速度検出値が得られる第二期間に入ると、後段の図7に示す第二位相推定手段により推定位相θiを出力する(ステップS4) 。
ステップS3またはS4からの推定位相θiはインバータ制御部6に出力され、インバータ制御が実行される(ステップS5)。
In step S2, it is determined whether or not the speed detection value from the
In step S2, NO, that is, when the speed detection value is not equal to 0, and therefore the second period in which the speed detection value is obtained from the time interval when the position sensor signal is switched after the first period has elapsed, the second stage shown in FIG. The estimated phase θi is output by the two-phase estimation means (step S4).
The estimated phase θi from step S3 or S4 is output to the inverter control unit 6 to execute inverter control (step S5).
図7は、図6のステップS4の動作を担う第二位相推定手段を示す制御ブロック図である。位置センサ信号がH/Lに切り替わる時間間隔から、電気角分解能180degで位相を検出することができる。
図7において、基準位相検出部16では、位置センサ信号のHまたはLに対応して定まる基準位相、即ち、位置センサ信号がHの場合は180deg、Lの場合は0degを出力する。そして、速度検出部17では、位置センサ信号のH/Lが切り替わるエッジ間隔を計測し、計測した時間から速度を検出する。この基準位相と検出した速度の積分値(補間位相)とを加算して速度補間を行なうことで推定位相θiを出力することができる。
FIG. 7 is a control block diagram showing the second phase estimating means responsible for the operation of step S4 of FIG. From the time interval when the position sensor signal switches to H / L, the phase can be detected with an electrical angle resolution of 180 deg.
In FIG. 7, the reference
図8は、図7の第二位相推定手段の動作を説明するタイミングチャートである。検出速度ωおよび制御時刻tiにおける推定位相θiは、式(5)(6)で求められる。 FIG. 8 is a timing chart for explaining the operation of the second phase estimation means of FIG. The estimated phase θi at the detection speed ω and the control time ti is obtained by equations (5) and (6).
ω = (θ2−θ1)/(t2−t1)=180/(t2−t1)・・・(5)
θi = ω×(ti−t2)+θ2 ・・・(6)
ω = (θ2-θ1) / (t2-t1) = 180 / (t2-t1) (5)
θi = ω × (ti−t2) + θ2 (6)
なお、上式において、検出速度ωは、最新の切り替わり時点(t2)で得られる値、即ち、基準位相最新値θ2から基準位相前回値θ1を差し引いた(θ2−θ1)を検出時間最新値t2から検出時間前回値t1を差し引いた(t2−t1)で除した値を採用する。 In the above equation, the detection speed ω is a value obtained at the latest switching time (t2), that is, a value obtained by subtracting the reference phase previous value θ1 from the reference phase latest value θ2 (θ2−θ1), and the detection time latest value t2. A value obtained by subtracting the previous detection time value t1 from (t2-t1) is used.
図9は、図6のステップS3の動作を担う第一位相推定手段を示す制御ブロック図である。ここでは、速度検出値=0であるので、第二位相推定手段のように検出速度に基づく速度補間を行なうことができない。
そこで、始動速度生成部19により、同期電動機1の始動方法に応じた所定の一定値である始動速度を与え、この始動速度の積分値を加算することで始動時の位相を推定する。
FIG. 9 is a control block diagram showing the first phase estimation means responsible for the operation of step S3 of FIG. Here, since the speed detection value = 0, speed interpolation based on the detection speed cannot be performed as in the second phase estimation means.
Therefore, the starting
図10は、図9の第一位相推定手段の動作を説明するタイミングチャートである。制御時刻tiにおける推定位相θiは、始動速度ωstartを用いて式(7)で求められる。 FIG. 10 is a timing chart for explaining the operation of the first phase estimating means of FIG. The estimated phase θi at the control time ti is obtained by equation (7) using the starting speed ωstart.
θi = ωstart×(ti−t1)+θ2 ・・・(7) θi = ωstart × (ti−t1) + θ2 (7)
ここでは、制御部3は、始動速度ωstartを速度指令として、いわゆるフィードフォワード制御により同期電動機1を回転駆動するので、現実の速度は、始動後0から次第に上昇していくが、位相推定は、一定の速度ωstartを用いて演算されるので、推定位相と位相実値との差が相対的に増大する。
Here, since the
時刻t2に至り、位置センサ信号のH/Lの切り替わりが始動から数えて2回検出されると、速度検出値が得られるので、この時刻t2以降からは、図8で説明したステップS4の第二位相推定手段の速度検出値に基づく確実な位相推定動作となり、特に特許文献1と比較した場合、高速な位相検出が可能となる。
Since the speed detection value is obtained when the switching of the H / L of the position sensor signal is detected twice from the start at time t2, the detected value of step S4 described in FIG. This is a reliable phase estimation operation based on the speed detection value of the two-phase estimation means, and high-speed phase detection is possible particularly when compared with
図11は、始動時における位置センサ信号のレベルが図10と異なる場合の第一位相推定手段の動作を説明するタイミングチャートである。即ち、先の図10では、始動時の位置センサ信号の出力はLレベルでそのときの基準位相はθ1であるが、図11では、始動時の位置センサ信号の出力はHレベルで、従って、そのときの基準位相がθ2となっている点を除いて先の図10の場合と同様である。 FIG. 11 is a timing chart for explaining the operation of the first phase estimating means when the level of the position sensor signal at the start is different from that in FIG. That is, in FIG. 10, the output of the position sensor signal at the start is L level and the reference phase at that time is θ1, whereas in FIG. 11, the output of the position sensor signal at the start is H level. Except for the fact that the reference phase at that time is θ2, it is the same as the case of FIG.
図12は、比較例として示すもので、位置センサ2の設置位置に関する本願発明の要件を逸脱し、あえて、位置センサ信号の切り替わりが安定停止点近傍で生じるよう、位置センサ設置不可範囲内に位置センサ2を設置した状態を示す。
位置センサ2を本願発明本来の位置センサ設置可能範囲内に設置した図4の場合、位置センサ信号がLレベルの区間内(0〜180deg)の安定停止点は、30、90、150degで、回転子11が停止する際の安定停止点からのずれをεとすると、基準位置0degからの推定位相誤差は、30±ε、90±ε、150±εになる。
FIG. 12 shows a comparative example, which deviates from the requirements of the present invention regarding the installation position of the
In the case of FIG. 4 in which the
これに対し、位置センサ2を位置センサ設置不可範囲内の安定停止点に設置した図12の場合、位置センサ信号がLレベルの区間内(30〜210deg)の安定停止点は、30、90、150、210degで、基準位置30degからの推定位相誤差は、±ε、60±ε、120±ε、180±εとなる。従って、推定位相誤差が最大180degと位置センサ信号の分解能まで大きくなる可能性がある。
これは、図10または図11において、始動時から時刻t1に至る間での推定位相誤差が大きくなり得ることを示している。
On the other hand, in the case of FIG. 12 in which the
This indicates that in FIG. 10 or FIG. 11, the estimated phase error during the period from the start to the time t1 can be large.
図13は、位置センサ信号の切り替わりが安定停止点の極近傍に位置する状態で位置センサ2が設置された結果、始動時の位相誤差が大きく、90degを超え、逆トルクが印加されて回転子が逆転し、始動失敗が発生した場合を示している。
FIG. 13 shows that, as a result of the
以上のように、本発明の実施の形態1における同期電動機の回転位相検出装置は、位置センサ信号の切り替わるときの回転子11の回転位置が、安定停止点から、コギングトルクの振幅Ta、摩擦トルクTfを用いた式(4)で求められる角度X以上離反した位置となるよう、位置センサ2を設置したので、用いる位置センサ2が1個であっても位相誤差の極端な増大がなく、また、位置センサ信号の切り替わりが2回検出されれば検出された回転速度に基づく位相検出が可能になり、確実で高速な位相検出が実現する。
As described above, in the synchronous motor rotational phase detection device according to the first embodiment of the present invention, the rotational position of the
実施の形態2.
図14は、本発明の実施の形態2による同期電動機の回転位相検出装置における位置センサ2およびセンサターゲット12を説明するための、同期電動機1を軸方向から見た図である。
先の図2の位置センサ2とセンサターゲット12の配置に対し、相互の位置関係を維持したまま45degずらして配置している。
FIG. 14 is a diagram of the
With respect to the arrangement of the
以上のように、この実施の形態2の同期電動機の回転位相検出装置においても、その位置センサ2とセンサターゲット12との相互の位置関係は先の実施の形態1の場合と同一であるので、位置センサ信号の切り替わるときの回転子11の回転位置が、安定停止点から、先の式(4)で求められる角度X以上離反した位置となるよう、位置センサ2を設置するという条件は実施の形態1の場合と全く同様に充足しており、実施の形態1で説明したと同様の効果を奏する。
As described above, also in the rotational phase detection device of the synchronous motor according to the second embodiment, the mutual positional relationship between the
従って、上述した本発明の条件が満足されるようにしておけば、位置センサ2やセンサターゲット12のそれぞれ固定子13や回転子11への取り付けに係る構造上の条件に応じて適切な取り付け位置を選択すればよい。
Therefore, if the above-described conditions of the present invention are satisfied, an appropriate attachment position according to the structural condition relating to the attachment of the
実施の形態3.
図15は、本発明の実施の形態3におけるセンサターゲット12Aを示す斜視図である。先の実施の形態1では、ギアトゥース形のセンサターゲット12は、径方向に凹凸を持つ形状をしていたが、図15のように、軸方向に位置センサ2Aとの対向距離が上下する凹凸を持つ形状としてもよい。
図16は、位置センサ2Aおよびセンサターゲット12Aを説明するための、同期電動機1を軸方向から見た図、図17は、その各部を側方から見た部分断面図である。
FIG. 15 is a perspective view showing a
16 is a view of the
図16において、センサターゲット12Aのエッジは先の実施の形態1と同様に、N極・S極の中央に配置されている。また、位置センサ2Aは、図17に示すように、センサターゲット12Aの軸方向から凹凸を検出するように配置される。
In FIG. 16, the edge of the
以上のように、本発明の実施の形態3の同期電動機の回転位相検出装置においては、回転子11のシャフト14の軸方向に位置センサ2Aを配置することにより、センサターゲット12Aが高速回転時の遠心力によって径方向に振動した場合においても、位置センサ2Aとセンサターゲット12Aとの距離を一定に保つことができ、軸振動に対して安定した位置センサ信号を得ることができる。
As described above, in the rotational phase detection device for a synchronous motor according to
なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。 It should be noted that the present invention can be freely combined with each other within the scope of the invention, and each embodiment can be appropriately modified or omitted.
本発明に係る同期電動機の回転位相検出装置は、1個の位置センサを用いて、簡便に、回転位相を確実高速に検出できる点で電動過給機に適用するのが適当であるが、電動過給機以外の一般の用途に使用される電動機にも広く適用でき同等の効果を奏することは勿論である。 The rotational phase detection device for a synchronous motor according to the present invention is suitably applied to an electric supercharger in that a rotational phase can be detected easily and reliably using a single position sensor. Needless to say, the present invention can be widely applied to electric motors used for general purposes other than a supercharger, and has the same effect.
1 同期電動機、2,2A 位置センサ、3 制御部、4 速度検出部、
5 位相推定部、11 回転子、12,12A センサターゲット、13 固定子、
16 基準位相検出部、17 速度検出部、18 積分器、19 始動速度生成部。
1 synchronous motor, 2, 2A position sensor, 3 control unit, 4 speed detection unit,
5 phase estimation unit, 11 rotor, 12, 12A sensor target, 13 stator,
16 Reference phase detector, 17 Speed detector, 18 Integrator, 19 Start speed generator.
Claims (7)
前記位置センサ信号が切り替わるときの前記回転子の回転位置が、前記同期電動機に発生するコギングトルクで定まる安定停止点から所定の角度以上離反した位置となるよう前記位置センサを設置したことを特徴とする同期電動機の回転位相検出装置。 One sensor target attached to the rotor side of the synchronous motor and one position sensor signal attached to the stator side of the synchronous motor to output an H or L position sensor signal according to the relative positional relationship with the sensor target in the circumferential direction In this case, the rotational speed of the rotor is detected based on the position sensor signal, and the rotational phase is detected based on the rotational speed and the position sensor signal.
The position sensor is installed such that the rotational position of the rotor when the position sensor signal is switched is a position separated by a predetermined angle or more from a stable stop point determined by a cogging torque generated in the synchronous motor. A rotational phase detector for a synchronous motor.
X={sin−1(Tf/Ta)}/N 2. The predetermined angle X is set by the following equation, where Ta is an amplitude of the cogging torque, N is an order of the cogging torque, and Tf is a friction torque acting when the synchronous motor is stopped. The rotational phase detector of the synchronous motor as described.
X = {sin −1 (Tf / Ta)} / N
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