JP3256134B2 - 同期電動機の回転子位置検出装置 - Google Patents
同期電動機の回転子位置検出装置Info
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- JP3256134B2 JP3256134B2 JP14709896A JP14709896A JP3256134B2 JP 3256134 B2 JP3256134 B2 JP 3256134B2 JP 14709896 A JP14709896 A JP 14709896A JP 14709896 A JP14709896 A JP 14709896A JP 3256134 B2 JP3256134 B2 JP 3256134B2
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- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/64—Electric machine technologies in electromobility
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- Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)
- Brushless Motors (AREA)
- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
- Control Of Ac Motors In General (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、たとえば電気自動
車の主電動機として使用する、同期電動機の回転子の位
置を検出するための同期電動機の回転子位置検出装置に
関するものである。この同期電動機としては、たとえば
回転子に永久磁石を埋め込んだ埋め込み磁石型のものが
使用される。
車の主電動機として使用する、同期電動機の回転子の位
置を検出するための同期電動機の回転子位置検出装置に
関するものである。この同期電動機としては、たとえば
回転子に永久磁石を埋め込んだ埋め込み磁石型のものが
使用される。
【０００２】
【従来の技術】従来電気自動車に主電動機として使用さ
れる同期電動機では、回転子の位置検出に、いわゆるエ
ンコーダやレゾルバが使用されていた。エンコーダを使
用した同期電動機の回転子位置検出装置の一例を図４に
示す。図４において、モータ１にはエンコーダ２が接続
され、エンコーダ２から“１”，“０”の２値のディジ
タル信号として、回転子の原点位置に対応するＺ信号３
と、回転子の回転角を等間隔に分割し交互に“１”か
“０”かで出力するＡ相信号４と、このＡ相信号４と同
パルス数で位相が９０度ずれたＢ相信号５とが出力され
る。これらの信号はアップダウンカウンタ６に入力さ
れ、アップダウンカウンタ６からＺ信号３を基準とした
回転子位置信号が２進信号（２n 位置信号）として出力
され、電動機制御信号となる。
れる同期電動機では、回転子の位置検出に、いわゆるエ
ンコーダやレゾルバが使用されていた。エンコーダを使
用した同期電動機の回転子位置検出装置の一例を図４に
示す。図４において、モータ１にはエンコーダ２が接続
され、エンコーダ２から“１”，“０”の２値のディジ
タル信号として、回転子の原点位置に対応するＺ信号３
と、回転子の回転角を等間隔に分割し交互に“１”か
“０”かで出力するＡ相信号４と、このＡ相信号４と同
パルス数で位相が９０度ずれたＢ相信号５とが出力され
る。これらの信号はアップダウンカウンタ６に入力さ
れ、アップダウンカウンタ６からＺ信号３を基準とした
回転子位置信号が２進信号（２n 位置信号）として出力
され、電動機制御信号となる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】自動車用電動機では、
コストの低廉さが要求されるが、従来のエンコーダ方式
は部品点数も多く、また電動機内部に内蔵することも耐
熱性の点から困難であり、外部設置が必要であり、この
点でコスト的には限界がある。本発明は、信頼性が高
く、低コストで製造でき、かつ静止状態でも回転子位置
を検出可能な同期電動機の回転子位置検出装置を提供す
ることを目的とするものである。
コストの低廉さが要求されるが、従来のエンコーダ方式
は部品点数も多く、また電動機内部に内蔵することも耐
熱性の点から困難であり、外部設置が必要であり、この
点でコスト的には限界がある。本発明は、信頼性が高
く、低コストで製造でき、かつ静止状態でも回転子位置
を検出可能な同期電動機の回転子位置検出装置を提供す
ることを目的とするものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は、同期電動機の
固定子に主巻線とともに回転子位置検出用励磁巻線およ
び回転子位置検出巻線を設け、回転子位置検出用励磁巻
線に特定の検出周波数の励磁電流を供給し、回転子位置
検出巻線から特定の検出周波数の励磁電流による誘起信
号を検出するか、またはパルス幅変調制御によって主巻
線電流が制御される同期電動機の固定子に主巻線ととも
に回転子位置検出巻線を設け、回転子位置検出巻線から
パルス幅変調制御のキャリア信号による誘起信号を検出
するようにしている。また、同期電動機の各相の主巻線
と直列に接続されて各相の電流を流す主巻線電流検出用
一次巻線と、この主巻線電流検出用一次巻線に電磁的に
結合された主巻線電流検出用二次巻線とからなるキャン
セルコイルを、主巻線電流による影響を排除するために
付設する。
固定子に主巻線とともに回転子位置検出用励磁巻線およ
び回転子位置検出巻線を設け、回転子位置検出用励磁巻
線に特定の検出周波数の励磁電流を供給し、回転子位置
検出巻線から特定の検出周波数の励磁電流による誘起信
号を検出するか、またはパルス幅変調制御によって主巻
線電流が制御される同期電動機の固定子に主巻線ととも
に回転子位置検出巻線を設け、回転子位置検出巻線から
パルス幅変調制御のキャリア信号による誘起信号を検出
するようにしている。また、同期電動機の各相の主巻線
と直列に接続されて各相の電流を流す主巻線電流検出用
一次巻線と、この主巻線電流検出用一次巻線に電磁的に
結合された主巻線電流検出用二次巻線とからなるキャン
セルコイルを、主巻線電流による影響を排除するために
付設する。
【０００５】このように、回転子位置検出用励磁巻線に
特定の検出周波数の励磁電流を流すか、またはパルス幅
変調制御のキャリア信号を利用して、それらの誘起信号
を回転子位置検出巻線で検出すると、回転子の回転に伴
って誘起信号の包絡線が変化することになり、かつ励磁
電流の供給またはパルス幅変調制御が同期電動機の静止
状態でも行われるため、誘起信号から回転子位置を静止
状態でも検出可能である。また、検出のための構成が巻
線であり、耐熱性も同期電動機の本体と同程度にでき、
信頼性が高く、コストも安価である。
特定の検出周波数の励磁電流を流すか、またはパルス幅
変調制御のキャリア信号を利用して、それらの誘起信号
を回転子位置検出巻線で検出すると、回転子の回転に伴
って誘起信号の包絡線が変化することになり、かつ励磁
電流の供給またはパルス幅変調制御が同期電動機の静止
状態でも行われるため、誘起信号から回転子位置を静止
状態でも検出可能である。また、検出のための構成が巻
線であり、耐熱性も同期電動機の本体と同程度にでき、
信頼性が高く、コストも安価である。
【０００６】
【発明の実施の形態】
【０００７】
【０００８】
【０００９】本発明の請求項１記載の同期電動機の回転
子位置検出装置は、同期電動機の固定子に主巻線ととも
に回転子位置検出用励磁巻線および回転子位置検出巻線
を設け、同期電動機の各相の主巻線と直列に接続されて
各相の電流を流す主巻線電流検出用一次巻線と、この主
巻線電流検出用一次巻線に電磁的に結合された主巻線電
流検出用二次巻線とからなるキャンセルコイルを設け、
回転子位置検出用励磁巻線に特定の検出周波数の励磁電
流を供給し、回転子位置検出巻線から特定の検出周波数
の励磁電流による誘起信号を検出し、主巻線電流検出用
二次巻線による検出結果に従って回転子位置検出巻線か
ら得られた誘起信号を補正するようにしたことを特徴と
する。
子位置検出装置は、同期電動機の固定子に主巻線ととも
に回転子位置検出用励磁巻線および回転子位置検出巻線
を設け、同期電動機の各相の主巻線と直列に接続されて
各相の電流を流す主巻線電流検出用一次巻線と、この主
巻線電流検出用一次巻線に電磁的に結合された主巻線電
流検出用二次巻線とからなるキャンセルコイルを設け、
回転子位置検出用励磁巻線に特定の検出周波数の励磁電
流を供給し、回転子位置検出巻線から特定の検出周波数
の励磁電流による誘起信号を検出し、主巻線電流検出用
二次巻線による検出結果に従って回転子位置検出巻線か
ら得られた誘起信号を補正するようにしたことを特徴と
する。
【００１０】この構成によると、回転子の回転に伴って
特定の検出周波数の励磁電流による誘起信号の包絡線の
形状が略正弦波状に変化することになり、かつ励磁電流
の供給が同期電動機の静止状態でも行われるため、回転
子位置を静止状態でも検出できる。また、キャンセルコ
イルによって主巻線に流れる主巻線電流を検出すること
ができ、この主巻線電流の検出結果を使用して回転子位
置検出巻線の誘起信号中に含まれる主巻線電流による誘
起信号電圧成分を打ち消すことができ、主巻線電流が流
れることによる検出誤差をなくすことができ、検出精度
を高めることができる。本発明の請求項２記載の同期電
動機の回転子位置検出装置は、パルス幅変調制御によっ
て主巻線電流が制御される同期電動機の固定子に主巻線
とともに回転子位置検出巻線を設け、同期電動機の各相
の主巻線と直列に接続されて各相の電流を流す主巻線電
流検出用一次巻線と、この主巻線電流検出用一次巻線に
電磁的に結合された主巻線電流検出用二次巻線とからな
るキャンセルコイルを設け、回転子位置検出巻線からパ
ルス幅変調制御のキャリア信号による誘起信号を検出
し、主巻線電流検出用二次巻線による検出結果に従って
回転子位置検出巻線から得られた誘起信号を補正するよ
うにしたことを特徴とする。
特定の検出周波数の励磁電流による誘起信号の包絡線の
形状が略正弦波状に変化することになり、かつ励磁電流
の供給が同期電動機の静止状態でも行われるため、回転
子位置を静止状態でも検出できる。また、キャンセルコ
イルによって主巻線に流れる主巻線電流を検出すること
ができ、この主巻線電流の検出結果を使用して回転子位
置検出巻線の誘起信号中に含まれる主巻線電流による誘
起信号電圧成分を打ち消すことができ、主巻線電流が流
れることによる検出誤差をなくすことができ、検出精度
を高めることができる。本発明の請求項２記載の同期電
動機の回転子位置検出装置は、パルス幅変調制御によっ
て主巻線電流が制御される同期電動機の固定子に主巻線
とともに回転子位置検出巻線を設け、同期電動機の各相
の主巻線と直列に接続されて各相の電流を流す主巻線電
流検出用一次巻線と、この主巻線電流検出用一次巻線に
電磁的に結合された主巻線電流検出用二次巻線とからな
るキャンセルコイルを設け、回転子位置検出巻線からパ
ルス幅変調制御のキャリア信号による誘起信号を検出
し、主巻線電流検出用二次巻線による検出結果に従って
回転子位置検出巻線から得られた誘起信号を補正するよ
うにしたことを特徴とする。
【００１１】この構成によると、回転子の回転に伴って
パルス幅変調制御のキャリア信号による誘起信号の包絡
線の形状が略正弦波状に変化することになり、かつパル
ス幅変調制御が同期電動機の静止状態でも行われるた
め、回転子位置を静止状態でも検出できる。この際、特
定の周波数の励磁電流を流す回転子位置検出用励磁巻線
は不要となる。また、キャンセルコイルによって主巻線
に流れる主巻線電流を検出することができ、この主巻線
電流の検出結果を使用して回転子位置検出巻線の誘起信
号中に含まれる主巻線電流による誘起信号電圧成分を打
ち消すことができ、主巻線電流が流れることによる検出
誤差をなくすことができ、検出精度を高めることができ
る。
パルス幅変調制御のキャリア信号による誘起信号の包絡
線の形状が略正弦波状に変化することになり、かつパル
ス幅変調制御が同期電動機の静止状態でも行われるた
め、回転子位置を静止状態でも検出できる。この際、特
定の周波数の励磁電流を流す回転子位置検出用励磁巻線
は不要となる。また、キャンセルコイルによって主巻線
に流れる主巻線電流を検出することができ、この主巻線
電流の検出結果を使用して回転子位置検出巻線の誘起信
号中に含まれる主巻線電流による誘起信号電圧成分を打
ち消すことができ、主巻線電流が流れることによる検出
誤差をなくすことができ、検出精度を高めることができ
る。
【００１２】
【００１３】
【００１４】〔第１の参考例〕 以下本発明の実施の形態の説明の参考となる第１の参考
例について、図１から図３を用いて説明する。図１は第
１の参考例における埋め込み磁石型同期電動機の回転子
位置検出装置の構成を示す概略図である。図１におい
て、７は埋め込み磁石型同期電動機の固定子、８は埋め
込み磁石型同期電動機の回転子、９は回転子８に埋め込
まれた永久磁石、１０，１１，１２は回転子位置検出巻
線、１３は回転子位置検出用励磁巻線である。図２にお
いて、１４は回転子位置検出用励磁巻線１３に供給され
る特定の検出周波数の励磁電流波形、１５は回転子位置
検出巻線１０に誘起する誘起電圧波形、１６は回転子位
置検出巻線１１に誘起する誘起電圧波形、１７は回転子
位置検出巻線１２に誘起する誘起電圧波形を示す。な
お、図１では主巻線の図示を省略している。回転子８内
の永久磁石９からの磁束は通常のマグネットモータと同
一の経路を通り、固定子７から出る磁束は、主に回転子
８の鉄部分を通る。
例について、図１から図３を用いて説明する。図１は第
１の参考例における埋め込み磁石型同期電動機の回転子
位置検出装置の構成を示す概略図である。図１におい
て、７は埋め込み磁石型同期電動機の固定子、８は埋め
込み磁石型同期電動機の回転子、９は回転子８に埋め込
まれた永久磁石、１０，１１，１２は回転子位置検出巻
線、１３は回転子位置検出用励磁巻線である。図２にお
いて、１４は回転子位置検出用励磁巻線１３に供給され
る特定の検出周波数の励磁電流波形、１５は回転子位置
検出巻線１０に誘起する誘起電圧波形、１６は回転子位
置検出巻線１１に誘起する誘起電圧波形、１７は回転子
位置検出巻線１２に誘起する誘起電圧波形を示す。な
お、図１では主巻線の図示を省略している。回転子８内
の永久磁石９からの磁束は通常のマグネットモータと同
一の経路を通り、固定子７から出る磁束は、主に回転子
８の鉄部分を通る。
【００１５】上記の励磁電流の周波数ｆは、例えば、ｆ
1 ＜ｆ2 ＜ｆ3 としたときに、回転子８の回転速度に応
じて、周波数ｆ1 ，ｆ2 ，ｆ3 を使い分け、ロータの回
転速度に対応する基本周波数と励磁電流周波数との分離
が容易にできるようにしている。なお、励磁巻線の個数
は１個でも複数個でもよい。図２に示すように、回転子
位置検出用励磁巻線１３にある特定の検出周波数の励磁
電流１４を流すと、他の回転子位置検出巻線１０，１
１，１２には励磁電流１４による誘起電圧１５，１６，
１７が発生する。
1 ＜ｆ2 ＜ｆ3 としたときに、回転子８の回転速度に応
じて、周波数ｆ1 ，ｆ2 ，ｆ3 を使い分け、ロータの回
転速度に対応する基本周波数と励磁電流周波数との分離
が容易にできるようにしている。なお、励磁巻線の個数
は１個でも複数個でもよい。図２に示すように、回転子
位置検出用励磁巻線１３にある特定の検出周波数の励磁
電流１４を流すと、他の回転子位置検出巻線１０，１
１，１２には励磁電流１４による誘起電圧１５，１６，
１７が発生する。
【００１６】これらの誘起電圧１５，１６，１７は、各
々１２０度の位相差を有した正弦波で近似される包絡線
を持つ。このように包絡線が略正弦波状となるのは、埋
め込み磁石型同期電動機が回転子位置によって固定子側
から見たインダクタンスに差がある構造となっていて、
回転子位置検出用励磁巻線１３と回転子位置検出巻線１
０，１１，１２との電磁的結合の状態が変化するためで
ある。このような１２０度の位相差を持った包絡線をフ
ィルタ等を通して検出すれば、これは前述したように回
転子の位置情報を持っているので、この回転子の位置検
出装置として利用することができるのである。
々１２０度の位相差を有した正弦波で近似される包絡線
を持つ。このように包絡線が略正弦波状となるのは、埋
め込み磁石型同期電動機が回転子位置によって固定子側
から見たインダクタンスに差がある構造となっていて、
回転子位置検出用励磁巻線１３と回転子位置検出巻線１
０，１１，１２との電磁的結合の状態が変化するためで
ある。このような１２０度の位相差を持った包絡線をフ
ィルタ等を通して検出すれば、これは前述したように回
転子の位置情報を持っているので、この回転子の位置検
出装置として利用することができるのである。
【００１７】また、この回転子位置検出用励磁巻線１３
と回転子位置検出巻線１０，１１，１２は、固定子の各
々の相の主巻線と同一の位相の突極、例えば主巻線を施
してある突極その物、または分布巻きされた電動機では
主巻線が巻き込まれた突極群の中心位置に属する一つま
たは複数の突極に巻き込めば、固定子の励磁位相と同位
相の信号を得ることができる。もちろん他の位相位置に
検出巻線を巻き電気的に信号処理して最適通電位相を得
ることも可能である。例えば固定進角する場合この進角
量に相当する位置にあらかじめ回転子位置検出巻線を設
置しておく等の構成も可能である。
と回転子位置検出巻線１０，１１，１２は、固定子の各
々の相の主巻線と同一の位相の突極、例えば主巻線を施
してある突極その物、または分布巻きされた電動機では
主巻線が巻き込まれた突極群の中心位置に属する一つま
たは複数の突極に巻き込めば、固定子の励磁位相と同位
相の信号を得ることができる。もちろん他の位相位置に
検出巻線を巻き電気的に信号処理して最適通電位相を得
ることも可能である。例えば固定進角する場合この進角
量に相当する位置にあらかじめ回転子位置検出巻線を設
置しておく等の構成も可能である。
【００１８】この第１の参考例によると、回転子の回転
に伴って特定の検出周波数の励磁電流による誘起信号の
包絡線の形状が略正弦波状に変化することになり、かつ
励磁電流の供給が同期電動機の静止状態でも行われるた
め、回転子位置を静止状態でも検出できる。また、検出
のための構成が巻線であり、耐熱性も同期電動機の本体
と同程度にでき、信頼性が高く、コストも安価である。
に伴って特定の検出周波数の励磁電流による誘起信号の
包絡線の形状が略正弦波状に変化することになり、かつ
励磁電流の供給が同期電動機の静止状態でも行われるた
め、回転子位置を静止状態でも検出できる。また、検出
のための構成が巻線であり、耐熱性も同期電動機の本体
と同程度にでき、信頼性が高く、コストも安価である。
【００１９】なお、この発明は、埋め込み磁石型同期電
動機だけでなく、リラクタンス型同期電動機にも適用す
ることができる。つまり、スイッチト・リランクタンス
型同期電動機またはシンクロナスリラクタンス型同期電
動機のように、ロータが磁気突極性をもつものであれ
ば、適用可能である。 〔第２の参考例〕 つぎに、この発明の実施の形態の説明の参考となる第２
の参考例について説明する。
動機だけでなく、リラクタンス型同期電動機にも適用す
ることができる。つまり、スイッチト・リランクタンス
型同期電動機またはシンクロナスリラクタンス型同期電
動機のように、ロータが磁気突極性をもつものであれ
ば、適用可能である。 〔第２の参考例〕 つぎに、この発明の実施の形態の説明の参考となる第２
の参考例について説明する。
【００２０】上述した第１の参考例では、回転子の位置
の検出のために、回転子位置検出用巻線１０〜１２の他
に回転子位置検出用励磁巻線１３を設ける場合（図１参
照）について説明したが、この回転子位置検出用励磁巻
線１３を省略することも可能である。すなわち、同期電
動機の主電流の制御にパルス幅変調（ＰＷＭ）方式によ
る電流制御をすることが一般的であるが、このＰＷＭ信
号のキャリア信号による誘起電圧が、回転子位置検出巻
線１０，１１，１２に発生する。この電圧は主電流が一
定であれば図２の誘起電圧１５，１６，１７に示した波
形と類似のものとなるので、これを上述した回転子位置
信号として使用することができる。また、ＰＷＭ信号に
よる誘起電圧を検出する構成であるので、特定の周波数
の励磁電流の供給源も不要となる。
の検出のために、回転子位置検出用巻線１０〜１２の他
に回転子位置検出用励磁巻線１３を設ける場合（図１参
照）について説明したが、この回転子位置検出用励磁巻
線１３を省略することも可能である。すなわち、同期電
動機の主電流の制御にパルス幅変調（ＰＷＭ）方式によ
る電流制御をすることが一般的であるが、このＰＷＭ信
号のキャリア信号による誘起電圧が、回転子位置検出巻
線１０，１１，１２に発生する。この電圧は主電流が一
定であれば図２の誘起電圧１５，１６，１７に示した波
形と類似のものとなるので、これを上述した回転子位置
信号として使用することができる。また、ＰＷＭ信号に
よる誘起電圧を検出する構成であるので、特定の周波数
の励磁電流の供給源も不要となる。
【００２１】電流が変化した場合は、この電流値に応じ
て誘起電圧の波形は変化するが、ＰＷＭ制御回路は主電
流を認識しているので、例えばマイコン等によって、主
電流の変化に伴う誘起電圧波形の変化を補正することは
容易に行うことができる。この第２の参考例によると、
回転子の回転に伴ってパルス幅変調制御のキャリア信号
による誘起信号の包絡線の形状が略正弦波状に変化する
ことになり、かつパルス幅変調制御が同期電動機の静止
状態でも行われるため、回転子位置を静止状態でも検出
できる。また、検出のための構成が巻線であり、耐熱性
も同期電動機の本体と同程度にでき、信頼性が高く、コ
ストも安価である。また、特定の周波数の励磁電流を流
す回転子位置検出用励磁巻線は不要となり、付加する巻
線数が少なく、さらに特定の周波数の励磁電流の供給源
も不要でいっそう安価になる。
て誘起電圧の波形は変化するが、ＰＷＭ制御回路は主電
流を認識しているので、例えばマイコン等によって、主
電流の変化に伴う誘起電圧波形の変化を補正することは
容易に行うことができる。この第２の参考例によると、
回転子の回転に伴ってパルス幅変調制御のキャリア信号
による誘起信号の包絡線の形状が略正弦波状に変化する
ことになり、かつパルス幅変調制御が同期電動機の静止
状態でも行われるため、回転子位置を静止状態でも検出
できる。また、検出のための構成が巻線であり、耐熱性
も同期電動機の本体と同程度にでき、信頼性が高く、コ
ストも安価である。また、特定の周波数の励磁電流を流
す回転子位置検出用励磁巻線は不要となり、付加する巻
線数が少なく、さらに特定の周波数の励磁電流の供給源
も不要でいっそう安価になる。
【００２２】〔第１の実施の形態〕 つぎに、この発明の第１の実施の形態について図３を参
照しながら説明する。図３において、１８，１９，２０
は埋め込み型同期電動機の主巻線であり、２１は主巻線
２０に直列に接続されて主巻線電流が流れる主巻線電流
検出用一次巻線、２２はこの主巻線電流検出用一次巻線
２１に電磁的に結合された主巻線電流検出用二次巻線で
あり、２３Ｗはこの主巻線電流検出用一次巻線２１およ
び主巻線電流検出用二次巻線２２からなるキャンセルコ
イルである。このキャンセルコイル２３Ｗと同様のキャ
ンセルコイル２３Ｕ，２３Ｖが主巻線１８，１９にも接
続されており、この実施の形態は、各相の主巻線電流を
検出するようにし、それらの検出結果に従って図１の第
１の参考例における誘起電圧１５，１６，１７に対して
補正をかけて、主巻線電流による影響を排除し、誘起電
圧１５，１６，１７として主巻線電流の影響のない正確
な値を得ようとするものである。
照しながら説明する。図３において、１８，１９，２０
は埋め込み型同期電動機の主巻線であり、２１は主巻線
２０に直列に接続されて主巻線電流が流れる主巻線電流
検出用一次巻線、２２はこの主巻線電流検出用一次巻線
２１に電磁的に結合された主巻線電流検出用二次巻線で
あり、２３Ｗはこの主巻線電流検出用一次巻線２１およ
び主巻線電流検出用二次巻線２２からなるキャンセルコ
イルである。このキャンセルコイル２３Ｗと同様のキャ
ンセルコイル２３Ｕ，２３Ｖが主巻線１８，１９にも接
続されており、この実施の形態は、各相の主巻線電流を
検出するようにし、それらの検出結果に従って図１の第
１の参考例における誘起電圧１５，１６，１７に対して
補正をかけて、主巻線電流による影響を排除し、誘起電
圧１５，１６，１７として主巻線電流の影響のない正確
な値を得ようとするものである。
【００２３】この構成によると、キャンセルコイル２３
Ｕ，２３Ｖ，２３Ｗによって主巻線１８，１９，２０に
流れる主巻線電流ｉU ，ｉV ，ｉW を検出することがで
き、この主巻線電流ｉU ，ｉV ，ｉW の検出結果を使用
して図１における回転子位置検出巻線１０，１１，１２
の誘起電圧１５，１６，１７中に含まれる主巻線電流ｉ
U ，ｉV ，ｉW による誘起信号電圧成分を打ち消すこと
ができ、主巻線電流ｉ U ，ｉV ，ｉW が流れることによ
る検出誤差をなくすことができ、検出精度を高めること
ができる。
Ｕ，２３Ｖ，２３Ｗによって主巻線１８，１９，２０に
流れる主巻線電流ｉU ，ｉV ，ｉW を検出することがで
き、この主巻線電流ｉU ，ｉV ，ｉW の検出結果を使用
して図１における回転子位置検出巻線１０，１１，１２
の誘起電圧１５，１６，１７中に含まれる主巻線電流ｉ
U ，ｉV ，ｉW による誘起信号電圧成分を打ち消すこと
ができ、主巻線電流ｉ U ，ｉV ，ｉW が流れることによ
る検出誤差をなくすことができ、検出精度を高めること
ができる。
【００２４】なお、上記図３の構成では、相電流のすべ
てを主巻線電流検出用一次巻線２１に流すようにした
が、主巻線電流検出用一次巻線２１と並列にインピーダ
ンスの低い抵抗器あるいはコイルを並列に接続して電流
を分流させるようにし、相電流の一部のみを主巻線電流
検出用一次巻線２１に流すようにしてもよい。このよう
にすると、キャンセルコイル２３Ｗをプリント配線板に
実装したときに、信号回路上で大電流を扱わなくてよく
なる。
てを主巻線電流検出用一次巻線２１に流すようにした
が、主巻線電流検出用一次巻線２１と並列にインピーダ
ンスの低い抵抗器あるいはコイルを並列に接続して電流
を分流させるようにし、相電流の一部のみを主巻線電流
検出用一次巻線２１に流すようにしてもよい。このよう
にすると、キャンセルコイル２３Ｗをプリント配線板に
実装したときに、信号回路上で大電流を扱わなくてよく
なる。
【００２５】また、このキャンセルコイル２３Ｕ，２３
Ｖ，２３Ｗの追加は、回転子位置検出用励磁巻線１３の
ある第１の参考例だけでなく、回転子位置検出用励磁巻
線１３を省いた第２の参考例についても適用できるのは
いうまでもないことである。ここで、主巻線電流ｉU ，
ｉV ，ｉW による影響について、数式を用いて説明す
る。
Ｖ，２３Ｗの追加は、回転子位置検出用励磁巻線１３の
ある第１の参考例だけでなく、回転子位置検出用励磁巻
線１３を省いた第２の参考例についても適用できるのは
いうまでもないことである。ここで、主巻線電流ｉU ，
ｉV ，ｉW による影響について、数式を用いて説明す
る。
【００２６】上記の回転子位置検出巻線１０，１１，１
２の誘起電圧１５，１６，１７には、以上に説明した回
転子位置検出用励磁巻線１６に励磁電流を流すことによ
る電圧成分以外に、主巻線１８，１９，２０に流れる主
巻線電流ｉU ，ｉV ，ｉW による誘導起電圧Ｖ10，
Ｖ11，Ｖ12がそれぞれ発生する。Ｕ相の回転子位置検出
巻線１０の誘導起電圧Ｖ10は、回転子位置検出巻線１０
から見たＵ，Ｖ，Ｗ相の各主巻線１８，１９，２０との
相互インダクタンスをＭUU，ＭUV，ＭUWとすると、〔数
１〕で表すことができる。
２の誘起電圧１５，１６，１７には、以上に説明した回
転子位置検出用励磁巻線１６に励磁電流を流すことによ
る電圧成分以外に、主巻線１８，１９，２０に流れる主
巻線電流ｉU ，ｉV ，ｉW による誘導起電圧Ｖ10，
Ｖ11，Ｖ12がそれぞれ発生する。Ｕ相の回転子位置検出
巻線１０の誘導起電圧Ｖ10は、回転子位置検出巻線１０
から見たＵ，Ｖ，Ｗ相の各主巻線１８，１９，２０との
相互インダクタンスをＭUU，ＭUV，ＭUWとすると、〔数
１〕で表すことができる。
【００２７】
【数１】Ｖ10＝ＭUU（ｄｉU ／ｄｔ）＋ＭUV（ｄｉV ／
ｄｔ）＋ＭUW（ｄｉW ／ｄｔ） 同様に、Ｖ相の回転子位置検出巻線１１の誘導起電圧Ｖ
11は、回転子位置検出巻線１１から見たＵ，Ｖ，Ｗ相の
各主巻線１８，１９，２０との相互インダクタンスをＭ
VU，ＭVV，ＭVWとすると、〔数２〕で表すことができ
る。
ｄｔ）＋ＭUW（ｄｉW ／ｄｔ） 同様に、Ｖ相の回転子位置検出巻線１１の誘導起電圧Ｖ
11は、回転子位置検出巻線１１から見たＵ，Ｖ，Ｗ相の
各主巻線１８，１９，２０との相互インダクタンスをＭ
VU，ＭVV，ＭVWとすると、〔数２〕で表すことができ
る。
【００２８】
【数２】Ｖ11＝ＭVU（ｄｉU ／ｄｔ）＋ＭVV（ｄｉV ／
ｄｔ）＋ＭVW（ｄｉW ／ｄｔ） 同様に、Ｗ相の回転子位置検出巻線１２の誘導起電圧Ｖ
12は、回転子位置検出巻線１２から見たＵ，Ｖ，Ｗ相の
各主巻線１８，１９，２０との相互インダクタンスをＭ
WU，ＭWV，ＭWWとすると、〔数３〕で表すことができ
る。
ｄｔ）＋ＭVW（ｄｉW ／ｄｔ） 同様に、Ｗ相の回転子位置検出巻線１２の誘導起電圧Ｖ
12は、回転子位置検出巻線１２から見たＵ，Ｖ，Ｗ相の
各主巻線１８，１９，２０との相互インダクタンスをＭ
WU，ＭWV，ＭWWとすると、〔数３〕で表すことができ
る。
【００２９】
【数３】Ｖ12＝ＭWU（ｄｉU ／ｄｔ）＋ＭWV（ｄｉV ／
ｄｔ）＋ＭWW（ｄｉW ／ｄｔ） このような主巻線電流の影響のため、主巻線電流ｉU ，
ｉV ，ｉW によるパルス状の誘導起電圧Ｖ10，Ｖ11，Ｖ
12が誘起電圧１５，１６，１７に重畳されて誘起電圧１
５，１６，１７の品位が低下するが、外部にキャンセル
コイル２３Ｕ，２３Ｖ，２３Ｗを設けると、主巻線電流
ｉU ，ｉV ，ｉW による誘導起電圧Ｖ10，Ｖ11，Ｖ12の
影響を排除できる。以下、この点について詳しく説明す
る。
ｄｔ）＋ＭWW（ｄｉW ／ｄｔ） このような主巻線電流の影響のため、主巻線電流ｉU ，
ｉV ，ｉW によるパルス状の誘導起電圧Ｖ10，Ｖ11，Ｖ
12が誘起電圧１５，１６，１７に重畳されて誘起電圧１
５，１６，１７の品位が低下するが、外部にキャンセル
コイル２３Ｕ，２３Ｖ，２３Ｗを設けると、主巻線電流
ｉU ，ｉV ，ｉW による誘導起電圧Ｖ10，Ｖ11，Ｖ12の
影響を排除できる。以下、この点について詳しく説明す
る。
【００３０】つまり、各相のキャンセルコイル２３Ｕ，
２３Ｖ，２３Ｗの相互インダクタンスをそれぞれＭCU，
ＭCV，ＭCWとすると、キャンセルコイル２３Ｕ，２３
Ｖ，２３Ｗの二次側に誘起する電圧ＶC10 ，ＶC11 ，Ｖ
C12 は、Ｕ，Ｖ，Ｗ相それぞれで、〔数４〕、〔数
５〕、〔数６〕に示すようになる。
２３Ｖ，２３Ｗの相互インダクタンスをそれぞれＭCU，
ＭCV，ＭCWとすると、キャンセルコイル２３Ｕ，２３
Ｖ，２３Ｗの二次側に誘起する電圧ＶC10 ，ＶC11 ，Ｖ
C12 は、Ｕ，Ｖ，Ｗ相それぞれで、〔数４〕、〔数
５〕、〔数６〕に示すようになる。
【００３１】
【数４】ＶC10 ＝ＭCU（ｄｉU ／ｄｔ）
【００３２】
【数５】ＶC11 ＝ＭCV（ｄｉV ／ｄｔ）
【００３３】
【数６】ＶC12 ＝ＭCW（ｄｉW ／ｄｔ） ここで、各相互インダクタンスは近似的に定数であると
みなせるので、上記の〔数４〕，〔数５〕，〔数６〕の
信号を使って〔数７〕，〔数８〕，〔数９〕に示すキャ
ンセル信号Ｖ10C ，Ｖ11C ，Ｖ12C を作成することがで
きる。
みなせるので、上記の〔数４〕，〔数５〕，〔数６〕の
信号を使って〔数７〕，〔数８〕，〔数９〕に示すキャ
ンセル信号Ｖ10C ，Ｖ11C ，Ｖ12C を作成することがで
きる。
【００３４】
【数７】Ｖ10C ＝ＫU1・ＭCU（ｄｉU ／ｄｔ）＋ＫU2・
ＭCV（ｄｉV ／ｄｔ）＋ＫU3・ＭCW（ｄｉW ／ｄｔ）
ＭCV（ｄｉV ／ｄｔ）＋ＫU3・ＭCW（ｄｉW ／ｄｔ）
【００３５】
【数８】Ｖ11C ＝ＫV1・ＭCU（ｄｉU ／ｄｔ）＋ＫV2・
ＭCV（ｄｉV ／ｄｔ）＋ＫV3・ＭCW（ｄｉW ／ｄｔ）
ＭCV（ｄｉV ／ｄｔ）＋ＫV3・ＭCW（ｄｉW ／ｄｔ）
【００３６】
【数９】Ｖ12C ＝ＫW1・ＭCU（ｄｉU ／ｄｔ）＋ＫW2・
ＭCV（ｄｉV ／ｄｔ）＋ＫW3・ＭCW（ｄｉW ／ｄｔ） ここで、ＫU1，ＫU2，ＫU3，ＫV1，ＫV2，ＫV3，ＫW1，
ＫW2，ＫW3は定数であり、これらの定数ＫU1，ＫU2，Ｋ
U3，ＫV1，ＫV2，ＫV3，ＫW1，ＫW2，ＫW3を、
ＭCV（ｄｉV ／ｄｔ）＋ＫW3・ＭCW（ｄｉW ／ｄｔ） ここで、ＫU1，ＫU2，ＫU3，ＫV1，ＫV2，ＫV3，ＫW1，
ＫW2，ＫW3は定数であり、これらの定数ＫU1，ＫU2，Ｋ
U3，ＫV1，ＫV2，ＫV3，ＫW1，ＫW2，ＫW3を、
【００３７】
【数１０】ＭUU＝−ＫU1・ＭCU
【００３８】
【数１１】ＭUV＝−ＫU2・ＭCV
【００３９】
【数１２】ＭUW＝−ＫU3・ＭCW
【００４０】
【数１３】ＭVU＝−ＫV1・ＭCU
【００４１】
【数１４】ＭVV＝−ＫV2・ＭCV
【００４２】
【数１５】ＭVW＝−ＫV3・ＭCW
【００４３】
【数１６】ＭWU＝−ＫW1・ＭCU
【００４４】
【数１７】ＭWV＝−ＫW2・ＭCV
【００４５】
【数１８】ＭWW＝−ＫW3・ＭCW になるように選べば、誘起電圧Ｖ10，Ｖ11，Ｖ12を打ち
消すための信号を得ることができ、誘起電圧１５，１
６，１７の品位を高めることができる。ここで、先に示
した〔数１〕においては、一般に、相互インダクタンス
ＭV ，ＭW は相互インダクタンスＭU に比べて十分に小
さいので、〔数１〕は
消すための信号を得ることができ、誘起電圧１５，１
６，１７の品位を高めることができる。ここで、先に示
した〔数１〕においては、一般に、相互インダクタンス
ＭV ，ＭW は相互インダクタンスＭU に比べて十分に小
さいので、〔数１〕は
【００４６】
【数１９】Ｖ10＝ＭUU（ｄｉU ／ｄｔ） と近似しても、実用上差し支えない。この場合はキャン
セル信号として、〔数２０〕を使用すればよく、厳密に
はＭV ，ＭW は回転子位置に関係して変化するが、ＭU
はほとんど変化しないので、回転子位置をフィードバッ
クすることなく使用し得る。
セル信号として、〔数２０〕を使用すればよく、厳密に
はＭV ，ＭW は回転子位置に関係して変化するが、ＭU
はほとんど変化しないので、回転子位置をフィードバッ
クすることなく使用し得る。
【００４７】
【数２０】ＶC10 ＝ＫU1・ＭCU（ｄｉU ／ｄｔ） 同様に、〔数２〕においては、相互インダクタンス
ＭU ，ＭW は相互インダクタンスＭV に比べて十分に小
さいので、〔数２〕は
ＭU ，ＭW は相互インダクタンスＭV に比べて十分に小
さいので、〔数２〕は
【００４８】
【数２１】Ｖ11＝ＭVV（ｄｉV ／ｄｔ） と近似しても、実用上差し支えない。この場合はキャン
セル信号として、〔数２２〕を使用すればよく、厳密に
はＭU ，ＭW は回転子位置に関係して変化するが、ＭV
はほとんど変化しないので、回転子位置をフィードバッ
クすることなく使用し得る。
セル信号として、〔数２２〕を使用すればよく、厳密に
はＭU ，ＭW は回転子位置に関係して変化するが、ＭV
はほとんど変化しないので、回転子位置をフィードバッ
クすることなく使用し得る。
【００４９】
【数２２】ＶC11 ＝ＫV2・ＭCV（ｄｉV ／ｄｔ） 同様に、〔数３〕においては、相互インダクタンス
ＭU ，ＭV は相互インダクタンスＭW に比べて十分に小
さいので、〔数３〕は
ＭU ，ＭV は相互インダクタンスＭW に比べて十分に小
さいので、〔数３〕は
【００５０】
【数２３】 Ｖ11＝ＭWW（ｄｉW ／ｄｔ） と近似しても、実用上差し支えない。この場合はキャン
セル信号として、〔数２４〕を使用すればよく、厳密に
はＭU ，ＭV は回転子位置に関係して変化するが、ＭW
はほとんど変化しないので、回転子位置をフィードバッ
クすることなく使用し得る。
セル信号として、〔数２４〕を使用すればよく、厳密に
はＭU ，ＭV は回転子位置に関係して変化するが、ＭW
はほとんど変化しないので、回転子位置をフィードバッ
クすることなく使用し得る。
【００５１】
【数２４】ＶC12 ＝ＫW3・ＭCW（ｄｉW ／ｄｔ） なお、以上の説明では、同期電動機として３相のものを
示し、検出巻線が相数とおなじ３相分設けた場合を例に
あげて説明したが、この発明は、同期電動機の相数にか
かわりなく適用することができること、また回転子位置
検出巻線は電動機相数より少ない場合でも、残りの相の
位相を演算等によって求めれば実施可能なこと、キャン
セルコイルも必ずしも電動機相数分なくても演算により
残りの相について推定可能なことはいうまでもない。ま
た、同期電動機は、埋め込み磁石型に限らず、他の型
式、例えばスイッチト・リラクタンスモータまたはシン
クロナスリラクタンスモータも使用可能である。
示し、検出巻線が相数とおなじ３相分設けた場合を例に
あげて説明したが、この発明は、同期電動機の相数にか
かわりなく適用することができること、また回転子位置
検出巻線は電動機相数より少ない場合でも、残りの相の
位相を演算等によって求めれば実施可能なこと、キャン
セルコイルも必ずしも電動機相数分なくても演算により
残りの相について推定可能なことはいうまでもない。ま
た、同期電動機は、埋め込み磁石型に限らず、他の型
式、例えばスイッチト・リラクタンスモータまたはシン
クロナスリラクタンスモータも使用可能である。
【００５２】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、エンコ
ーダ等を用いることなく、回転子位置を検出でき、この
検出部分の構成はコイルによるものであり、耐熱性も電
動機本体並にでき、信頼性が高く、コストも安価にでき
るという、有利な効果が得られる。
ーダ等を用いることなく、回転子位置を検出でき、この
検出部分の構成はコイルによるものであり、耐熱性も電
動機本体並にでき、信頼性が高く、コストも安価にでき
るという、有利な効果が得られる。
【図１】第１の参考例における同期電動機の回転子位置
検出装置を含む同期電動機の構成を示す概略図である。
検出装置を含む同期電動機の構成を示す概略図である。
【図２】第１の参考例における同期電動機の回転子位置
検出装置における回転子位置検出用励磁巻線および回転
子位置検出巻線の各励磁電流波形および誘起電圧波形を
示す波形図である。
検出装置における回転子位置検出用励磁巻線および回転
子位置検出巻線の各励磁電流波形および誘起電圧波形を
示す波形図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態におけるキャンセル
コイルの接続を示す概略図である。
コイルの接続を示す概略図である。
【図４】従来のエンコーダを用いた同期電動機の回転子
位置検出装置の構成を示す概略図である。
位置検出装置の構成を示す概略図である。
１ 同期電動機 ２ エンコーダ ３ Ｚ信号 ４ Ａ相信号 ５ Ｂ相信号 ６ アップダウンカウンタ ７ 固定子 ８ 回転子 ９ 永久磁石 １０，１１，１２ 回転子位置検出巻線 １３回転子位置検出用励磁巻線 １８，１９，２０ 主巻線 ２１ 主巻線電流検出用一次巻線 ２２ 主巻線電流検出用二次巻線 ２３Ｕ キャンセルコイル ２３Ｖ キャンセルコイル ２３Ｗ キャンセルコイル
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ // Ｈ０２Ｐ 6/18 Ｈ０２Ｐ 6/02 ３７１Ｔ (56)参考文献 特開 昭59−198894（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−63564（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H02P 5/408 - 5/412 H02P 7/628 - 7/632 H02P 21/00 H02P 6/00 - 6/24 H02K 21/00 - 29/14
Claims (2)
- 【請求項１】 同期電動機の固定子に主巻線とともに回
転子位置検出用励磁巻線および回転子位置検出巻線を設
け、前記同期電動機の各相の主巻線と直列に接続されて
各相の電流を流す主巻線電流検出用一次巻線と、この主
巻線電流検出用一次巻線に電磁的に結合された主巻線電
流検出用二次巻線とからなるキャンセルコイルを設け、
前記回転子位置検出用励磁巻線に特定の検出周波数の励
磁電流を供給し、前記回転子位置検出巻線から前記特定
の検出周波数の励磁電流による誘起信号を検出し、前記
主巻線電流検出用二次巻線による検出結果に従って前記
回転子位置検出巻線から得られた誘起信号を補正するよ
うにしたことを特徴とする同期電動機の回転子位置検出
装置。 - 【請求項２】 パルス幅変調制御によって主巻線電流が
制御される同期電動機の固定子に主巻線とともに回転子
位置検出巻線を設け、前記同期電動機の各相の主巻線と
直列に接続されて各相の電流を流す主巻線電流検出用一
次巻線と、この主巻線電流検出用一次巻線に電磁的に結
合された主巻線電流検出用二次巻線とからなるキャンセ
ルコイルを設け、前記回転子位置検出巻線から前記パル
ス幅変調制御のキャリア信号による誘起信号を検出し、
前記主巻線電流検出用二次巻線による検出結果に従って
前記回転子位置検出巻線から得られた誘起信号を補正す
るようにしたことを特徴とする同期電動機の回転子位置
検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14709896A JP3256134B2 (ja) | 1996-06-10 | 1996-06-10 | 同期電動機の回転子位置検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14709896A JP3256134B2 (ja) | 1996-06-10 | 1996-06-10 | 同期電動機の回転子位置検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09331695A JPH09331695A (ja) | 1997-12-22 |
| JP3256134B2 true JP3256134B2 (ja) | 2002-02-12 |
Family
ID=15422454
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14709896A Expired - Fee Related JP3256134B2 (ja) | 1996-06-10 | 1996-06-10 | 同期電動機の回転子位置検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3256134B2 (ja) |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11215748A (ja) * | 1998-01-23 | 1999-08-06 | Toshiba Corp | 永久磁石形回転電機 |
| JP3719244B2 (ja) | 2002-12-18 | 2005-11-24 | 日産自動車株式会社 | 同軸多重位置検出器およびそれを用いた回転電機 |
| JP2007104738A (ja) | 2005-09-30 | 2007-04-19 | Ebara Corp | ブラシレス同期電動機及びその駆動制御装置 |
| JP5040220B2 (ja) * | 2006-08-30 | 2012-10-03 | 日本電産株式会社 | ブラシレスモータ |
| JP5104241B2 (ja) * | 2007-11-14 | 2012-12-19 | セイコーエプソン株式会社 | ブラシレスモータ |
| KR101035056B1 (ko) * | 2009-07-28 | 2011-05-19 | 전자부품연구원 | 압축기 모터의 위치 추정 장치 |
| US9300194B2 (en) * | 2011-11-09 | 2016-03-29 | Hamilton Sundstrand Corporation | Electromagnetic device |
| CN104919696B (zh) | 2013-01-09 | 2018-05-01 | 恩智浦美国有限公司 | 用于确定多相电动机的转子位置的设备 |
| KR102477863B1 (ko) * | 2015-10-20 | 2022-12-15 | 엘지이노텍 주식회사 | 모터 제어 장치 및 모터 제어 방법 |
| DE102018209710A1 (de) * | 2018-06-15 | 2019-12-19 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren zum Betreiben einer elektrischen Maschine, Steuergerät und elektrische Maschine |
-
1996
- 1996-06-10 JP JP14709896A patent/JP3256134B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH09331695A (ja) | 1997-12-22 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |