JP3268573B2 - スイッチドレラクタンスモ−タの制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、スイッチドレラクタン
スモ−タの制御に関する。

【０００２】

【従来の技術】スイッチドレラクタンスモ−タ（以下、
ＳＲモ−タと言う）は、一般に極部が外側に突出する形
で構成された回転子と、極部が内側に突出する形で構成
された固定子とを備えており、回転子は単に鉄板を積層
して構成した鉄心であり、固定子は極毎に集中巻された
コイルを備えている。このＳＲモ−タは、固定子の各極
が電磁石として動作し、回転子の各極部を固定子の磁力
で吸引することによって回転子が回転する。従って、回
転子の各極の回転位置に応じて、固定子の各極に巻回さ
れたコイルの通電状態を順次に切換えることによって、
回転子を希望する方向に回転させることができる。

【０００３】この種のＳＲモ−タに関する従来技術は、
例えば、特開平１−２９８９４０号公報に開示されてい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ＳＲモ−タは、構造が
簡単で、機械的に頑丈であり、高温下での動作も可能で
ある等々の長所を有しているが、ほとんど実用的に利用
されていないのが実情である。その原因の１つは、回転
時に発生する騒音が大きいことである。

【０００５】ＳＲモ−タにおいては、回転子の各極が特
定の回転位置にある時に、固定子各極に対する通電のオ
ン／オフを切換えるので、その切換時に、回転子に加わ
る磁気吸引力の大きさが急激に変化する。そのため、回
転子及び固定子には、比較的大きな機械振動が発生す
る。この振動によって騒音が生じる。

【０００６】前記特開平１−２９８９４０号公報の技術
においては、立上り及び立下りの緩やかな回転位置信号
を生成し、この回転位置信号を利用して、電気コイルの
通電オン時の電流の立上り及び通電オフ時の電流の立下
りを緩やかにすることが行なわれている。このようにす
ると、ＳＲモ−タの振動及び騒音の発生を抑制すること
が可能である。

【０００７】しかしながら、回転位置信号を利用してい
るため高速回転時のように、電気コイルの通電オン時の
電流の立上り及び通電オフ時の電流の立下りが実質的に
速くなる場合には、騒音を抑制する効果が小さくなる
し、低回転時のように電気コイルの通電オン時の電流の
立上り及び通電オフ時の電流の立下りが実質的に遅くな
る場合には、大きなトルクが必要な時に充分な電流を流
すことができないので、回転子を効率良く回転させるこ
とができない。特に、回転子の回転速度が高くなると、
１回あたりの通電オン時間が短くなるので、流れる電流
が非常に小さくなり、発生する回転トルクが小さくな
る。また、回転数や必要トルクに応じて通電のオン／オ
フを切り換えるタイミングを変化させないと、効率が悪
くなる上、必要トルクがでない可能性もある。

【０００８】従って本発明は、回転トルクの低下を抑制
し、かつＳＲモ−タの回転時に生じる騒音を効率良く抑
制することを課題とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明では、回転子（Ｒ）の回転位置を検出する手
段（１ｄ）、 および、回転子の各極部が特定の回転位置
にある時に回転子駆動用電気コイルの通電のオン／オフ
を切換え電流目標値に電気コイルの電流値を制御する手
段（１６）を含む、スイッチドレラクタンスモ−タの制
御装置において：前記回転子の回転速度を検出する速度
検出手段（１ｅ）；及び前記速度検出手段が検出した回
転子の回転速度に応じた 、 回転子駆動用電気コイルに流
す電流値，前記回転子の各回転位置でオンにする際の該
電流値への立上り波形、 および 、オフにする際の該電流値
からの立下り波形を演算してそれに従う電流目標値を前
記電流値を制御する手段（１６）にあたえる、電流波形
制御手段（１１，１３ａ，１３ｂ，１５）；を設ける。

【００１０】また請求項２の発明では、前記電流波形制
御手段が、電流の立上りに要する所要時間及び立下りに
要する所要時間を、それぞれ、ＳＲモ−タの固有振動周
期の半分よりも大きく定めるように構成する。

【００１１】なお上記括弧内に示した記号は、後述する
実施例中の対応する要素の符号を参考までに示したもの
であるが、本発明の各構成要素は実施例中の具体的な要
素のみに限定されるものではない。

【００１２】

【作用】ＳＲモ−タの一般的な制御方法においては、コ
イルに流す電流の目標値を図９に示すように２値的に、
即ち矩形波によって制御している。目標値のとおりに電
流が流れると仮定すれば、磁束の大きさ及び磁束変化
（時間微分値）は図９に示すように変化するので、電流
をオフからオンに切換えた時、及び電流をオンからオフ
に切換えた時に、非常に大きな磁束変化が生じる。この
ような磁束変化は、磁気吸引力の変化としてＳＲモ−タ
の各部に加わるため、それが変化する時にＳＲモ−タに
大きな機械振動が生じる。実際にコイルに流れる電流は
立上り及び立下りが目標値に対して遅れるが、それでも
磁束の変化は大きいため、騒音が発生する。

【００１３】図１０に示すように、コイルに流す電流の
目標値を、その立上りと立下りが緩やかになるように制
御すれば、励磁切換時の磁束変化幅が小さくなるので、
振動を抑制し騒音のレベルを下げることができる。この
制御は、特開平１−２９８９１０号公報の第８図にも示
されている。しかしながら、前述の通り、電気コイルの
通電オン時の電流の立上り及び通電オフ時の電流の立下
りが実質的に速くなる場合には、騒音を抑制する効果が
小さくなるし、低回転時のように電気コイルの通電オン
時の電流の立上り及び通電オフ時の電流の立下りが実質
的に遅くなる場合には、大きなトルクが必要な時に充分
な電流を流すことができないので、回転子を効率良く回
転させることができない。特に、回転子の回転速度が高
くなると、１回あたりの通電オン時間が短くなるので、
流れる電流が非常に小さくなり、発生する回転トルクが
小さくなる。

【００１４】本発明においては、回転子駆動用電気コイ
ルの通電のオン／オフを切換える際の電流値，それへの
立上り変化波形 、及び、 それからの立下りの変化波形を、
電流波形制御手段が、検出された回転子の回転速度に応
じて変更するので、その時の駆動トルクの低下を抑制
し、かつ騒音レベルを充分に抑制しうる波形を自動的に
選択することができる。

【００１５】ＳＲモ−タの振動によって生じる騒音レベ
ルは、共振によって増幅される。即ち、励磁切換えによ
って生じる振動の周波数が、ＳＲモ−タの固有振動周波
数（共振周波数）と一致する時には、共振が生じ、振動
の振幅が増幅されるので騒音レベルが増大する。

【００１６】請求項２の発明においては、電流の立上り
に要する所要時間及び立下りに要する所要時間を、それ
ぞれ、ＳＲモ−タの固有振動周期の半分よりも大きくす
るように波形を制御するので、磁気吸引力変化の周期も
大きくなり励磁の切り換えによって生じる振動の周波数
は、常にＳＲモ−タの固有振動周波数よりも低くなる。
従って共振の発生が確実に防止され、騒音レベルの増大
が生じない。

【００１７】

【実施例】実施例の装置の構成を図１に示す。図１に示
す装置は、電気自動車の駆動ユニットの主要部分を構成
している。この例では、駆動源として１個のＳＲモ−タ
１が備わっており、このＳＲモ−タ１はコントロ−ラＥ
ＣＵによって制御される。コントロ−ラＥＣＵは、シフ
トレバ−，ブレ−キスイッチ，アクセルスイッチ，及び
アクセル開度センサから入力される情報に基づいて、Ｓ
Ｒモ−タ１の駆動を制御する。電源はバッテリ−から供
給される。

【００１８】ＳＲモ−タ１の基本的な構成とその駆動原
理を図３に示す。図３に示すＳＲモ−タ１は、固定子Ｓ
とその内空間に回動自在に支持された回転子Ｒとで構成
されている。回転子Ｒは、多数枚の薄い鉄板を積層して
構成してあり、外周の互いに９０度ずつずれた位置に、
外側に向かって突出した４つの極部Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃ及
びＲｄが形成されている。固定子Ｓも多数枚の薄い鉄板
を積層して構成してあり、内周の互いに６０度ずつずれ
た位置に、内側に向かって突出した６つの極部Ｓａ，Ｓ
ｂ，Ｓｃ，Ｓｄ，Ｓｅ及びＳｆが形成されている。図３
では一部分だけが示されているが、固定子Ｓの極部Ｓ
ａ，Ｓｂ，Ｓｃ，Ｓｄ，Ｓｅ及びＳｆには、電気コイル
ＣＬがそれぞれ巻回されている。

【００１９】ここで、固定子Ｓの極部Ｓａ，Ｓｄに巻回
したコイルＣＬを第１相、固定子Ｓの極部Ｓｂ，Ｓｅに
巻回したコイルＣＬを第２相、固定子Ｓの極部Ｓｃ，Ｓ
ｆに巻回したコイルを第３相と定義すると、回転子Ｒの
極の位置に応じて、図３に示すように、第１相−第２相
−第３相のコイルＣＬに順次に通電することにより、時
計回りに連続的に回転子Ｒを回転駆動することができ
る。即ち、固定子Ｓの通電した極部が電磁石を構成する
ので、その電磁石に近い位置にある回転子Ｒの極部が電
磁石に吸引されて回転移動する。回転を継続するために
は、回転子Ｒの回転移動に伴なってコイルの通電を切換
える必要がある。実際には、このＳＲモ−タ１の場合、
回転子Ｒが３０度回転する毎に、通電するコイルを第１
相−第２相−第３相と切換えればよい。

【００２０】再び図１を参照して説明を続ける。ＳＲモ
−タ１には、それを駆動するための３相のコイル１ａ，
１ｂ，１ｃ，回転子Ｒの回転位置（角度）を検出する角
度センサ１ｄ，及び回転速度を検出する速度センサ１ｅ
が備わっている。３相のコイル１ａ，１ｂ及び１ｃは、
それぞれ、コントロ−ラＥＣＵ内部のドライバ１８，１
９及び１Ａと接続されており、コイル１ａとドライバ１
８とを接続する信号線，コイル１ｂとドライバ１９とを
接続する信号線，及びコイル１ｃとドライバ１Ａとを接
続する信号線には、それぞれ、電流センサ２，３及び４
が設置されている。これらの電流センサ２，３及び４
は、それぞれ、コイル１ａ，１ｂ及び１ｃに実際に流れ
る電流に比例する電圧を電流信号Ｓ６として出力する。

【００２１】コントロ−ラＥＣＵの内部には、ＣＰＵ
（マイクロコンピュ−タ）１１，入力インタ−フェ−ス
１２，電流マップメモリ１３ａ，波形マップメモリ１３
ｂ，電源回路１４，電流波形生成回路１５，比較回路１
６，出力判定回路１７，ドライバ１８，１９及び１Ａが
備わっている。このコントロ−ラＥＣＵは、シフトレバ
−，ブレ−キスイッチ，アクセルスイッチ，及びアクセ
ル開度センサから入力される情報に基づいて、ＳＲモ−
タ１の駆動速度及び駆動トルクを逐次計算し、その計算
の結果に基づいて、ＳＲモ−タ１のコイル１ａ，１ｂ及
び１ｃの各々に流す電流を制御する。

【００２２】図１の回路の主要部分の具体的な構成を図
２に示す。図２は、ＳＲモ−タ１のコイル１ａの通電を
制御する回路のみを示しており、実際には他のコイル１
ｂ及び１ｃの通電を制御する同様の回路がそれぞれ含ま
れている。

【００２３】図２を参照すると、コイル１ａの一端は、
スイッチングトランジスタ（ＩＧＢＴ）１８ａを介して
電源の高電位ライン１８ｅと接続され、コイル１ａの他
端は、スイッチングトランジスタ（ＩＧＢＴ）１８ｂを
介して電源の低電位ライン１８ｆと接続されている。ま
た、トランジスタ１８ａのエミッタと低電位ライン１８
ｆとの間にはダイオ−ド１８ｃが接続され、トランジス
タ１８ｄのエミッタと高電位ライン１８ｅとの間にはダ
イオ−ド１８ｄが接続されている。従って、トランジス
タ１８ａ及び１８ｂの両方をオン（導通状態）にすれ
ば、電源ライン１８ｅ，１８ｆとコイル１ａとの間に電
流が流れ、いずれか一方、又は両方をオフ（非導通状
態）にすれば、コイル１ａの通電を停止することができ
る。

【００２４】出力判定回路１７には、２つのアンドゲ−
ト１７ａ，１７ｂが備わっている。アンドゲ−ト１７ａ
の出力端子はトランジスタ１８ｂのゲ−ト端子と接続さ
れており、アンドゲ−ト１７ｂの出力端子はトランジス
タ１８ａのゲ−ト端子と接続されている。アンドゲ−ト
１７ａの入力端子には信号Ｓ７２とＳ５が入力され、ア
ンドゲ−ト１７ｂの入力端子には、信号Ｓ７１，Ｓ７２
及びＳ５が入力される。信号Ｓ７１及びＳ７２は、それ
ぞれ、比較回路１６のアナログ比較器１６ａ及び１６ｂ
が出力する２値信号である。また信号Ｓ５は、電流波形
生成回路１５が出力する２値信号である。

【００２５】比較回路１６は２つのアナログ比較器１６
ａ及び１６ｂを備えている。アナログ比較器１６ａは、
電流波形生成回路１５が出力する第１の基準電圧Ｖｒ１
と電流センサ２が検出した電流に対応する信号Ｓ６の電
圧とを比較した結果を２値信号Ｓ７１として出力し、ア
ナログ比較器１６ｂは、電流波形生成回路１５が出力す
る第２の基準電圧Ｖｒ２と電流センサ２が検出した電流
に対応する信号Ｓ６の電圧とを比較した結果を２値信号
Ｓ７２として出力する。この実施例では、常にＶｒ１＜
Ｖｒ２の関係が成立する。

【００２６】信号Ｓ５が高レベルＨであると、信号Ｓ６
の電圧Ｖｓ６と基準電圧Ｖｒ１及びＶｒ２の大小関係に
応じて、次に示すように、ドライバ１８のトランジスタ
１８ａ，１８ｂの状態が３種類のいずれかに設定され
る。即ち、Ｖｓ６＜Ｖｒ１の時には信号Ｓ７１，Ｓ７２
が共に高レベルＨになるので、アンドゲ−ト１７ａ及び
１７ｂの出力が高レベルＨになり、トランジスタ１８
ａ，１８ｂは共にオンになる。Ｖｒ２＜Ｖｓ６の時には
信号Ｓ７１，Ｓ７２が共に低レベルＬになるので、アン
ドゲ−ト１７ａ及び１７ｂの出力が低レベルＬになり、
トランジスタ１８ａ，１８ｂは共にオフになる。Ｖｒ１
＜Ｖｓ６＜Ｖｒ２の時には、信号Ｓ７１が低レベルＬに
なり、信号Ｓ７２が高レベルＨになるので、アンドゲ−
ト１７ａの出力が高レベルＨになり、アンドゲ−ト１７
ｂの出力が低レベルＬになり、トランジスタ１８ａがオ
フし、トランジスタ１８ｂはオンする。

【００２７】つまり、トランジスタ１８ａ，１８ｂが共
にオンする状態と、共にオフする状態と、一方がオンし
て他方がオフする状態とが存在し、いずれの状態になる
かは、Ｖｓ６のレベルが、Ｖｒ１より小，Ｖｒ１とＶｒ
２との間，Ｖｒ２より大の３種類の領域のいずれである
かによって定まる。

【００２８】信号Ｓ５が低レベルＬである時には、比較
回路１６が出力する信号Ｓ７１，Ｓ７２の状態とは無関
係に、常にアンドゲ−ト１７ａ，１７ｂの出力が共に低
レベルＬになり、トランジスタ１８ａ，１８ｂは共にオ
フになる。

【００２９】トランジスタ１８ａ，１８ｂを共にオンし
た時にコイル１ａに流れる電流の立上り特性（上昇の速
さ）は、回路の時定数によって定まり、制御により変え
ることはできない。しかし、電流を遮断する時には、ト
ランジスタ１８ａ，１８ｂを共にオフする場合と、トラ
ンジスタ１８ａをオフに切換えてトランジスタ１８ｂは
オンのままとする場合とで、電流の立下り特性（下降の
速さ）が変わるので、それを切換えて電流の立下りの速
さを調整することができる。即ち、トランジスタ１８
ａ，１８ｂを共にオフする場合には電流の変化が速く、
トランジスタ１８ａをオフに切換えてトランジスタ１８
ｂはオンのままとする場合には電流の変化は遅い。

【００３０】電流の目標値（Ｖｒ１，Ｖｒ２）にほとん
ど変化がない時には、電流の立下り速度が遅い場合で
も、基準のレベル（Ｖｒ１）と実際に流れる電流のレベ
ル（Ｖｓ６）との偏差が増大することはないので、常に
Ｖｓ６＜Ｖｒ２の状態が維持される。従ってこの時に
は、電流の変動幅が小さい。また、通電するコイルの相
を切換える時のように、電流の目標値（Ｖｒ１，Ｖｒ
２）が変更される時には、電流の立下り速度が遅いと、
Ｖｓ６＞Ｖｒ２になる。この場合、２つのトランジスタ
１８ａ，１８ｂが共にオフするので、電流の立下り速度
が上がり、電流は目標値（Ｖｒ１，Ｖｒ２）に追従して
すばやく変化する。目標値の変化がなくなれば、基準電
圧Ｖｒ１と電流レベルＶｓ６との偏差が小さくなるの
で、再び電流の立下り速度が遅くなる。

【００３１】これによって、目標値の変化に対する電流
の追従遅れが防止できるだけでなく、目標値の変化が小
さい時には、電流の変化速度が遅いため、振動及び騒音
の発生が抑制される。

【００３２】ところで、図２に示す比較回路１６が出力
する信号Ｓ７１，Ｓ７２によって電流の立下り速度を切
換える場合には、それを切換えるタイミングとして最適
な時点よりも実際の切換えが多少遅れる傾向がある。即
ち、目標値が急激に低下する時点で、電流の立下りを速
くするのが理想的であるが、実際に電流の偏差が大きく
ならないと信号Ｓ７２がＬにならないので、時間的に遅
れが生じる。このため、目標値が非常に速く変化する場
合、信号Ｓ７１，Ｓ７２による変化速度の自動切換だけ
では、目標値に対する電流の追従性が不足する可能性が
ある。

【００３３】そこでこの実施例では、信号Ｓ５を制御す
ることにより、電流（Ｖｓ６）の大きさとは無関係に、
電流の立下り速度を速くすることができる。即ち、信号
Ｓ５を低レベルＬにすると、信号Ｓ７１，Ｓ７２とは無
関係に、トランジスタ１８ａ，１８ｂが同時にオフする
ので、電流の立下り速度が速くなる。

【００３４】図２を参照すると、電流波形生成回路１５
は、２種類の基準電圧Ｖｒ１，Ｖｒ２と２値信号Ｓ５を
出力する。基準電圧Ｖｒ１，Ｖｒ２及び２値信号Ｓ５
は、それぞれ、メモリ（ＲＡＭ）１５ｂ，１５ａ及び１
５ｃに記憶された情報に基づいて生成される。メモリ１
５ｂ，１５ａ及び１５ｃは、各々のアドレスにそれぞれ
８ビット，８ビット及び１ビットのデ−タを保持してい
る。メモリ１５ａから読み出される８ビットデ−タは、
Ｄ／Ａ変換器１５ｅでアナログ電圧に変換され、増幅器
１５ｇを通って基準電圧Ｖｒ２になる。同様に、メモリ
１５ｂから読み出される８ビットデ−タは、Ｄ／Ａ変換
器１５ｆでアナログ電圧に変換され、増幅器１５ｈを通
って基準電圧Ｖｒ１になる。また、増幅器１５ｇ，１５
ｈの入力には、ＣＰＵ１１が出力するアナログ信号Ｓ１
のレベルが加算される。信号Ｓ１のレベルを調整するこ
とにより、基準電圧Ｖｒ１，Ｖｒ２を微調整することが
できる。また、メモリ１５ｃが出力する１ビットデ−タ
は、アンドゲ−ト１５ｉを通って信号Ｓ５になる。アン
ドゲ−ト１５ｉの一方の入力端子には、ＣＰＵ１１が出
力する２値信号（スタ−ト／ストップ信号）Ｓ３が印加
される。ＳＲモ−タ１を駆動している時には、常時信号
Ｓ３が高レベルＨになるので、メモリ１５ｃの出力信号
がそのまま２値信号Ｓ５になる。

【００３５】メモリ１５ａ，１５ｂ及び１５ｃは、それ
ぞれ多数のアドレスを有しており、各々のアドレスは、
回転子Ｒの回転位置（角度）の各々（１度単位）に対応
付けられている。アドレスデコ−ダ１５ｄは、角度セン
サ１ｄによって検出された回転子の回転位置の信号Ｓ９
から、アドレス情報を生成する。このアドレス情報が、
３組のメモリ１５ａ，１５ｂ及び１５ｃのアドレス入力
端子に同時に入力される。従って、ＳＲモ−タ１が回転
する時には、メモリ１５ａ，１５ｂ及び１５ｃは、各々
回転子の回転位置に応じたアドレスに保持されたデ−タ
を順次に出力する。従って、基準電圧Ｖｒ１，Ｖｒ２及
び２値信号Ｓ５の状態は、回転位置毎に変化しうる。

【００３６】実際には、図４に示すような波形の電流を
３相のコイルに流すために、メモリ１５ａ及び１５ｂに
は、それぞれ図８に示すような通電マップの情報が保持
される。即ち、回転位置（この例では０．５度毎）の各
々に対応付けたアドレスに、その位置で設定すべき電流
の目標値が保持される。メモリ１５ａ及び１５ｂの情報
は、それぞれ基準電圧Ｖｒ２及びＶｒ１に対応している
ので、Ｖｒ２＞Ｖｒ１の関係を満たすように、メモリ１
５ａの内容とメモリ１５ｂの内容とは少し異なってい
る。前述のように、コイル１ａに流れる電流のレベル
は、基準電圧Ｖｒ１に追従するように変化するので、コ
イル１ａに流したい電流の波形を基準電圧Ｖｒ１，Ｖｒ
２としてメモリ１５ｂ及び１５ａに登録しておくことに
より、図４に示すように電流を流すことができる。

【００３７】この実施例では、３相のコイル１ａ，１ｂ
及び１ｃに対する通電／非通電を、図４に示すように回
転子が３０度回転する毎に切換える必要があるが、図４
に示すような波形をメモリ１５ｂ及び１５ａに登録して
おくことにより、３０度毎の通電／非通電の切換えも信
号Ｓ７１，Ｓ７２によって自動的に実施される。即ち、
各コイルの通電／非通電の切換えをＣＰＵ１１が実施す
る必要はない。

【００３８】また、メモリ１５ｃについては、大部分の
アドレスに信号Ｓ５の高レベルＨに対応する「１」の情
報が保持されているが、電流の目標値（Ｖｒ１，Ｖｒ
２）が急激に低下する角度に対応するアドレスには、信
号Ｓ５の低レベルＬに対応する「０」の情報（強制遮断
情報）が保持されている。即ち、電流の目標値（Ｖｒ
１，Ｖｒ２）の波形の立下り開始時点のように、その下
降の傾きが急俊であり、電流の変化速度を速くした方が
良いことが予め予想される回転位置では、信号Ｓ７２に
よる自動切換えを待つことなく、メモリ１５ｃに記憶し
た情報によって信号Ｓ５を低レベルＬに切換え、強制的
に電流変化速度を速くする。これにより、電流変化速度
の切換えに時間遅れが生じるのを避けることができ、目
標値に対する電流の追従性が更に改善される。

【００３９】メモリ１５ａ，１５ｂ及び１５ｃは、書き
込みと読み出しが可能であり、書き込みと読み出しを同
時に実施しうる。メモリ１５ａ，１５ｂ及び１５ｃは、
信号線Ｓ２を介してＣＰＵ１１と接続されており、ＣＰ
Ｕ１１は、必要に応じてメモリ１５ａ，１５ｂ及び１５
ｃの内容を更新する。

【００４０】ＣＰＵ１１の動作の概略を図６に示す。図
６を参照してＣＰＵ１１の動作を説明する。電源がオン
すると、ステップ６１で初期化を実行する。即ち、ＣＰ
Ｕ１１の内部メモリの初期化および内部タイマ，割込等
のモ−ドセットを実施した後、システムの診断を実施
し、異常がなければ次の処理に進む。

【００４１】ステップ６２では、入力インタ−フェ−ス
１２を介して、シフトレバ−，ブレ−キスイッチ，アク
セルスイッチ，アクセル開度センサのそれぞれが出力す
る信号の状態を読取り、その状態のデ−タを内部メモリ
に保存する。ステップ６２で検出した状態に何らかの変
化があった場合には、ステップ６３からステップ６４に
進む。変化がない時には、ステップ６３からステップ６
５に進む。

【００４２】ステップ６４では、ステップ６２で検出し
た各種状態に基づいて、ＳＲモ−タ１の駆動トルクの目
標値を決定する。例えば、アクセル開度センサによって
検出されたアクセル開度が増大した時には、駆動トルク
の目標値も増大する。また、ここで目標トルクの変化を
示すトルク変更フラグをセットする。

【００４３】ステップ６５では、ＳＲモ−タ１の回転速
度を検出する。この実施例では、ＳＲモ−タ１の駆動軸
に連結された速度センサ１ｅが、駆動軸の回転速度に応
じて周期が変化するパルス信号を出力する。ＣＰＵ１１
は、速度センサ１ｅが出力する信号のパルス周期を測定
し、この周期に基づいてＳＲモ−タ１の回転速度を検出
する。検出した回転速度のデ−タは内部メモリに保存す
る。

【００４４】ＳＲモ−タ１の回転速度に変化がある時に
は、ステップ６６からステップ６８に進み、回転速度に
変化がなければステップ６７に進む。ステップ６７で
は、トルク変更フラグの状態を調べ、フラグがセットさ
れている時、即ち目標トルクの変化がある時には、ステ
ップ６８に進み、トルクに変化がない時にはステップ６
２に戻る。

【００４５】ステップ６８では、電流マップメモリ１３
ａからデ−タを入力し、次のステップ６９では、波形マ
ップメモリ１３ｂからデ−タを入力する。この実施例で
は、電流マップメモリ１３ａ及び波形マップメモリ１３
ｂは、予め様々なデ−タを登録した読み出し専用メモリ
（ＲＯＭ）で構成してあり、電流マップメモリ１３ａに
は図７に示すようなデ−タが保持され、波形マップメモ
リ１３ｂには、図１１に示すようなデ−タが保持されて
いる。

【００４６】即ち、電流マップメモリ１３ａには、様々
な目標トルクと様々な回転数（モ−タの回転速度）のそ
れぞれに対応付けられた多数のデ−タＣｎｍ（ｎ：トル
クに対応する列の数値，ｍ：回転数に対応する行の数
値）が保持されており、デ−タＣｎｍの１組には、通電
オン角度，通電オフ角度，及び電流目標値が含まれてい
る。例えば、トルクが２０［Ｎ・ｍ］で回転数が５００
［ｒｐｍ］の時のデ−タＣ３４の内容は、５２．５度，
８２．５度及び２００［Ａ］である。即ち、０〜９０度
の回転位置の範囲内において、特定のコイルに５２．５
〜８２．５度の範囲で２００Ａの電流を流し、０〜５
２．５度の範囲及び８２．５〜９０度の範囲では電流を
遮断することを意味する。ステップ６８では、その時の
トルクと回転数に応じて選択した、Ｃｍｎの１組のデ−
タを入力する。

【００４７】但し、実際にコイルに流す電流の目標値
は、一般的な矩形波状に変化するのではなく、立上り及
び立下りが緩やかな波形になる。この波形が、波形マッ
プメモリ１３ｂに基づいて決定される。

【００４８】図１１に示すように、波形マップメモリ１
３ｂには、様々な回転数（モ−タの回転速度）のそれぞ
れに対応付けられた多数のデ−タＤ１ｎ及びＤ２ｎ
（ｎ：回転数に対応する行の数値）が保持されている。
デ−タＤ１ｎは立上り所要角度であり、電流を低レベル
（０［Ａ］）から高レベル（例えば２００［Ａ］）に立
ち上げるまでの回転角度変化量を示している。デ−タＤ
２ｎは立下り所要角度であり、電流を高レベル（例えば
２００［Ａ］）から低レベル（０［Ａ］）に立ち下げる
までの回転角度変化量を示している。

【００４９】例えば、図７に示す電流マップのＣ３４の
デ−タを使用する場合、通電オン角度である５２．５度
よりＤ１ｎの角度だけ手前の位置から、電流目標値の立
上げを開始し、５２．５度で１００％まで緩やかに立ち
上がるように電流目標値の波形を変化させ、通電オフ角
度である８２．５度よりＤ２ｎの角度だけ手前の位置か
ら、電流目標値の立下げを開始し、８２．５度で立下げ
を完了するように、緩やかに電流目標値を変化させる。

【００５０】波形マップメモリのデ−タＤ１ｎ，Ｄ２ｎ
は、回転数［ｒｐｍ］毎に最適な時間（角度）で電流の
立上り及び立下りが変化するように予め定めてある。即
ち、立上り及び立下りが速すぎると、励磁の切換り時の
磁束の微分値が大きくなり振動及び騒音が大きくなる
し、立上り及び立下りが遅すぎると、駆動トルクが著し
く低下し駆動効率も低下するので、振動及び騒音を充分
に抑制でき、しかも駆動効率の低下も小さくなるような
値が、Ｄ１ｎ，Ｄ２ｎとして定められる。また特に、Ｄ
１ｎに対応する立上り時間とＤ２ｎに対応する立下り時
間は、いずれも、ＳＲモ−タ１の固有振動周波数（共振
周波数）の半周期よりも大きくなるように定めてある。
このようにすると、励磁の切換り時に生じる振動の周波
数が、ＳＲモ−タ１の固有振動周波数よりも低くなるた
め、共振が防止され、振動及び騒音レベルの増大が抑制
される。

【００５１】図６のステップ６９では、その時の回転数
によって波形マップメモリ１３ｂ上から１組のデ−タＤ
１ｎ，Ｄ２ｎを選択し、それらのデ−タをＣＰＵ１１に
入力する。例えば、回転数［ｒｐｍ］が５００の時に
は、デ−タＤ１４及びＤ２４を選択して入力する。

【００５２】次のステップ６Ａでは、ステップ６８で入
力したデ−タＣｎｍ及びステップ６９で入力したデ−タ
Ｄ１ｎ，Ｄ２ｎに基づいて、図８に示すような通電マッ
プのデ−タを生成し、この最新の通電マップによって、
図２に示す電流波形生成回路のメモリ１５ａ，１５ｂ，
１５ｃのデ−タを更新（書き替え）する。勿論、図２に
示す１相分のメモリ１５ａ，１５ｂ，１５ｃに通電マッ
プを書込むだけでなく、３相全てのメモリについて、そ
れぞれ通電マップを作成し、そのデ−タを各々のメモリ
に書き込む。

【００５３】実際には、次のようにして通電マップを作
成する。第３相の場合、デ−タＣｎｍに含まれている通
電オン角度Ａｏｎから立上り所要角度Ｄ１ｎを引いた角
度位置Ａ１の電流目標値を０、通電オン角度Ａｏｎの位
置をＣｎｍに含まれている電流目標値（例えば２００
［Ａ］）とし、角度位置Ａ１とＡｏｎとの間では、その
間を滑らかに立上る曲線で結ぶように、デ−タを補間す
る。即ち、ロ−タ角度の０．５度毎に前記曲線に近似す
る値を計算して求め、それを各々の角度における電流目
標値とする。同様に、デ−タＣｎｍに含まれている通電
オフ角度Ａｏｆｆから立下り所要角度Ｄ２ｎを引いた角
度位置Ａ２では電流目標値をＣｎｍに含まれている電流
目標値（例えば２００［Ａ］）とし、通電オフ角度Ａｏ
ｆｆの位置の電流目標値を０とし、角度位置Ａ２とＡｏ
ｆｆとの間では、その間を滑らかに立下る曲線で結ぶよ
うに、デ−タを補間する。即ち、ロ−タ角度の０．５度
毎に前記曲線に近似する値を計算して求め、それを各々
の角度における電流目標値とする。上記以外の角度位置
には、０を電流目標値として書き込む。

【００５４】また、第１相及び第２相については、第３
相の通電マップのデ−タを、それぞれ３０度及び６０度
ずらしたものをそのまま用いる。このようにして、図８
に示すような通電マップが作成される。なお図８に示す
通電マップは、メモリ１５ｂに書き込まれるデ−タ（Ｖ
ｒ１）のみを示しており、メモリ１５ａに書き込むデ−
タ（Ｖｒ２）は図８の通電マップの値より少し大きい値
になる。

【００５５】この実施例では、メモリ１５ａ，１５ｂ，
１５ｃのデ−タに基づいて電気コイル１ａに流れる電流
が制御されるので、ＣＰＵ１１がメモリ（３相分の１５
ａ，１５ｂ，１５ｃ）に通電マップを書き込むだけで、
それに従うように、各コイルの励磁切り換えが、ハ−ド
ウェア回路により自動的に実施される。

【００５６】ＣＰＵ１１は、上述のステップ６２〜６Ａ
の処理を繰り返し実行する。そして、検出したＳＲモ−
タの回転速度及びトルクが一定の場合には、ステップ６
６−６７−６２を通るが、回転速度が変化した場合、又
はトルクが変化した場合には、ステップ６８−６９−６
Ａ−６Ｂを実行するので、メモリ１５ａ，１５ｂ，１５
ｃ上の通電マップが更新される。

【００５７】次に第２実施例について説明する。この実
施例では、図１に示すＣＰＵ１１の動作が図１２に示す
通りに変更され、電流マップメモリ１３ａの内容（即ち
電流マップ）が図１４に示す通りに変更され、波形マッ
プメモリ１３ｂの内容（即ち波形マップ）が図１３に示
す通りに変更されているが、その他の構成及び動作は前
述の実施例と同一である。

【００５８】図１３を参照すると、この波形マップに
は、多数の波形パタ−ンＮｏ．１，２，３，・・・のそ
れぞれについて、各ロ−タ角度に対応付けた数値デ−タ
（０〜２５５の範囲の値）が波形デ−タとして予め登録
されている。この例では、ロ−タ角度ステップの０が通
電を開始するオン角度（波形が立ち上がり始める角
度）、ロ−タ角度ステップの８９が通電を終了するオフ
角度に対応付けられており、オン角度とオフ角度との間
を９０等分した場合の各ロ−タ角度ステップに対応する
多数の数値デ−タ（電流のレベルを示す）が、それぞれ
の波形パタ−ンについて保持されている。

【００５９】また図１４を参照すると、この電流マップ
には、様々な目標トルクと様々な回転数（モ−タの回転
速度）のそれぞれに対応付けられた多数のデ−タＣｎｍ
（ｎ：トルクに対応する列の数値、ｍ：回転数に対応す
る行の数値）が保持されており、デ−タＣｍｎの１組に
は、通電オン角度，通電オフ角度，電流上限値，及び波
形パタ−ンＮｏ．が含まれている。例えば、トルクが２
０［Ｎ・ｍ］で回転数が５００［ｒｐｍ］の時のデ−タ
Ｃ３４の内容は、５２．５度，８２．５度，２００
［Ａ］，及びパタ−ンＮｏ．３である。

【００６０】図１２を参照すると、ＣＰＵ１１の動作
は、ステップ６Ｂ，６Ｃ及び６Ｄのみが前述の実施例と
異なっている。ステップ６Ｂでは、その時のトルクと回
転数とに応じて１組のデ−タを選択し、電流マップメモ
リから、図１４に示す通電オン角度，通電オフ角度，電
流上限値，及び波形パタ−ンＮｏ．のデ−タを入力す
る。次のステップ６Ｃでは、前のステップ６Ｂで入力し
た波形パタ−ンＮｏ．と一致するロ−タ角度ステップ０
〜８９の１組の波形デ−タを、波形マップメモリから入
力する。次のステップ６Ｄでは、ステップ６Ｂで入力し
たデ−タとステップ６Ｃで入力したデ−タとに基づい
て、図８に示すような通電マップのデ−タを生成する。
即ち、波形マップのロ−タ角度ステップの０〜８９に対
応する各々のデ−タＤｘを、電流マップの通電オン角度
と通電オフ角度との間を９０等分した各ロ−タ角度に対
応付け、各々のロ−タ角度について、電流上限値に（Ｄ
ｘ／２５５）を掛けた結果を電流指示値とする。この最
新の通電マップによって、図２に示す電流波形生成回路
のメモリ１５ａ，１５ｂ，１５ｃのデ−タを更新する。
勿論、図２に示す１相分のメモリ１５ａ，１５ｂ，１５
ｃにデ−タを書き込むだけでなく、３相全てのメモリに
ついて、それぞれ通電マップを作成し、そのデ−タを各
々のメモリに書込む。

【００６１】

【発明の効果】以上のとおり本発明によれば、回転子駆
動用電気コイルの通電のオン／オフを切換える際の電流
値，それへの立上り変化波形 、及び、 それからの立下りの
変化波形を、電流波形制御手段が、検出された回転子の
回転速度に応じて変更するので、最適な通電波形を自動
的に選択することによって、駆動トルクの低下を抑制
し、しかも騒音レベルを充分に抑制することができる。

【００６２】また請求項２の発明においては、電流の立
上りに要する所要時間及び立下りに要する所要時間を、
それぞれ、ＳＲモ−タの固有振動周期の半分よりも大き
くするように波形を制御するので、励磁の切り換えによ
って生じる振動の周波数は、常にＳＲモ−タの固有振動
周波数よりも低くなる。従って共振の発生が確実に防止
され、騒音レベルの増大を避けることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 一実施例の装置の構成を示すブロック図であ
る。

【図２】 図１の主要部分の具体的な構成を示すブロッ
ク図である。

【図３】 実施例で用いたＳＲモ−タの基本的な内部構
造と動作を示す正面図である。

【図４】 実施例のＳＲモ−タを駆動する場合の励磁電
流指示の波形例を示すタイムチャ−トである。

【図５】 ＳＲモ−タに流す励磁電流波形の駆動条件に
応じた変化を示すタイムチャ−トである。

【図６】 ＣＰＵ１１の動作を示すフロ−チャ−トであ
る。

【図７】 電流マップメモリの内容を示すマップであ
る。

【図８】 通電マップメモリの内容を示すマップであ
る。

【図９】 一般的な通電制御を実施した場合の電流，磁
束，磁束変化を示すタイムチャ−トである。

【図１０】 電流の立上り及び立下りを緩やかに変化さ
せた場合の電流，磁束，磁束変化を示すタイムチャ−ト
である。

【図１１】 波形マップメモリの内容を示すマップであ
る。

【図１２】 変形例のＣＰＵ１１の動作を示すフロ−チ
ャ−トである。

【図１３】 変形例の波形マップメモリの内容を示すマ
ップである。

【図１４】 変形例の電流マップメモリの内容を示すマ
ップである。

【符号の説明】

１：ＳＲモ−タ １ａ，１ｂ，１ｃ，
ＣＬ：コイル １ｄ：角度センサ １ｅ：速度センサ ２，３，４：電流センサ １１：ＣＰＵ １２：入力インタ−
フェ−ス １３ａ：電流マップメモリ １３ｂ：波形マップ
メモリ １４：電源回路 １５：電流波形生成
回路 １５ａ，１５ｂ，１５ｃ：メモリ １５ｄ：アドレスデ
コ−ダ １５ｅ，１５ｆ：Ｄ／Ａ変換器 １５ｇ，１５ｈ：増
幅器 １６：比較回路 １６ａ，１６ｂ：ア
ナログ比較器 １７：出力判定回路 １８，１９，１Ａ １８ａ，１８ｂ：トランジスタ（ＩＧＢＴ） １８ｃ，１８ｄ：ダイオ−ド １８ｅ，１８ｆ：電
源ライン Ｖｒ１，Ｖｒ２：基準電圧 Ｒ：回転子 Ｓ：固定子 Ｒａ〜Ｒｄ，Ｓａ〜
Ｓｆ：極部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大 川 明 美 愛知県刈谷市朝日町２丁目１番地 アイ シン精機株式会社内 審査官 川端 修 (56)参考文献 特開 平１−298940（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−15289（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−206387（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−290184（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−91689（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H02P 5/05 H02K 19/10

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転子の回転位置を検出する手段、 およ
   び 、回転子の各極部が特定の回転位置にある時に回転子
   駆動用電気コイルの通電のオン／オフを切換え電流目標
   値に電気コイルの電流値を制御する手段を含む、スイッ
   チドレラクタンスモ−タの制御装置において： 前記回転子の回転速度を検出する速度検出手段；及び前
   記速度検出手段が検出した回転子の回転速度に応じた 、
   回転子駆動用電気コイルに流す電流値，前記回転子の各
   回転位置でオンにする際の該電流値への立上り波形、 お
   よび 、オフにする際の該電流値からの立下り波形、を演算
   してそれに従う電流目標値を前記電流値を制御する手段
   にあたえる、電流波形制御手段； を設けたことを特徴とする、スイッチドレラクタンスモ
   −タの制御装置。
2. 【請求項２】 前記電流波形制御手段は、磁気吸引力変
   化時間がモ−タの固有振動周期の半分よりも大きくなる
   よう、電流の立上りに要する所要時間及び立下りに要す
   る所要時間を、それぞれ、スイッチドレラクタンスモ−
   タの固有振動周期の半分よりも大きく定める、前記請求
   項１記載のスイッチドレラクタンスモ−タの制御装置。