JP3353664B2 - Electrical angle detector - Google Patents

Electrical angle detector

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JP3353664B2
JP3353664B2 JP22010597A JP22010597A JP3353664B2 JP 3353664 B2 JP3353664 B2 JP 3353664B2 JP 22010597 A JP22010597 A JP 22010597A JP 22010597 A JP22010597 A JP 22010597A JP 3353664 B2 JP3353664 B2 JP 3353664B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、同期モータにおけ
る電気角を検出する検出装置に関し、詳しくは回転子の
回転位置の検出に専用のセンサを用いない、いわゆるセ
ンサレスで電気角を検出する技術に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a detection device for detecting an electrical angle in a synchronous motor, and more particularly, to a technology for detecting an electrical angle without using a dedicated sensor for detecting a rotational position of a rotor, that is, without using a sensor. .

【0002】[0002]

【従来の技術】多相交流を巻線に流し、該巻線による磁
界と永久磁石による磁界との相互作用により回転子を回
転させる同期モータで、所望の回転トルクを得るために
は、回転子の位置、即ち電気角に応じて巻線に流す多相
交流を制御する必要がある。従来、センサレスで回転子
の電気角を検出する方法としては、巻線間に高周波電圧
を加え、巻線間の電圧波形から回転子電気角を検出する
装置が提案されている。これは、永久磁石を用いた同期
モータの場合、回転子の回転により巻線間に逆起電力が
生じることを利用したものである。一方、この装置は、
回転子が停止中や低回転中には、上記起電力は生じたと
しても非常に微少であるため、精度よく電気角を検出す
ることはできなかった。
2. Description of the Related Art In order to obtain a desired rotational torque, a synchronous motor that rotates a rotor by flowing a multi-phase alternating current through a winding and an interaction between a magnetic field generated by the winding and a magnetic field generated by a permanent magnet requires a rotor. It is necessary to control the polyphase alternating current flowing through the windings according to the position, that is, the electrical angle. Conventionally, as a method of detecting the electrical angle of a rotor without a sensor, a device that applies a high-frequency voltage between windings and detects the rotor electrical angle from a voltage waveform between the windings has been proposed. This is based on the fact that in the case of a synchronous motor using a permanent magnet, a back electromotive force is generated between the windings due to the rotation of the rotor. On the other hand,
When the rotor is stopped or rotating at a low speed, even if the electromotive force is generated, the electromotive force is extremely small, so that the electrical angle cannot be accurately detected.

【0003】このような課題に鑑み、出願人は、回転子
が停止中または低回転中においても、精度良く回転子の
電気角を検出する装置を提案している(特開平7−17
7788)。これは、モータの巻線間に電圧を印加し、
該印加された電圧に応じて流れる電流の挙動を検出する
ことにより、電気角を検出するものである。
In view of such a problem, the applicant has proposed a device for accurately detecting the electrical angle of the rotor even when the rotor is stopped or rotating at a low speed (Japanese Patent Laid-Open No. 7-17).
7788). This applies a voltage between the windings of the motor,
The electrical angle is detected by detecting the behavior of the current flowing according to the applied voltage.

【0004】具体的に、電気角を検出する原理の一例を
示せば次の通りである。なお、電気角は図4に示した等
価回路におけるθに相当する。U,V,W相からなる三
相モータにおいて各相に比較的小さな電圧をかけた場合
の電気角と電流値の関係を図7に示す。各相の電流は1
20度ずつ位相がずれているため、電気角に応じて各相
に流れる電流の大小関係が変化する。具体的には、電気
角0〜180度の範囲を30度ずつ6つの区分に分けた
場合、図7における区分1および区分4ではV相、区分
2および区分5ではU相、区分3および区分6ではW相
の電流が三相の内、中間の大きさとなる(以下、この電
流を「中間電流」と呼ぶ)。また、図7から分かる通
り、各相の電流は周期的に変化しているが、中間電流は
直線で近似することができる。従って、各相の電流値の
大小関係の比較により、電気角が図7のいずれの区分に
属するかを特定した後、中間電流の電流値と電気角との
関係を示す近似式を用いることにより、0〜180度の
範囲で電気角を特定することができる。一方、電気角1
80度〜360度(図7の区分1’〜区分6’)の範囲
でも同様の関係が成立しているため、同じく電気角を特
定することができる。
A specific example of the principle of detecting an electrical angle is as follows. Note that the electrical angle corresponds to θ in the equivalent circuit shown in FIG. FIG. 7 shows the relationship between the electrical angle and the current value when a relatively small voltage is applied to each phase in a three-phase motor composed of U, V, and W phases. The current of each phase is 1
Since the phases are shifted by 20 degrees, the magnitude relationship of the current flowing in each phase changes according to the electrical angle. Specifically, when the range of electrical angles from 0 to 180 degrees is divided into six sections of 30 degrees each, in sections 1 and 4 in FIG. 7, V phase, in sections 2 and 5, U phase, section 3 and section At 6, the W-phase current has an intermediate magnitude among the three phases (hereinafter, this current is referred to as “intermediate current”). As can be seen from FIG. 7, the current of each phase changes periodically, but the intermediate current can be approximated by a straight line. Accordingly, by comparing the magnitude relationship between the current values of the respective phases, it is determined which of the categories in FIG. 7 the electric angle belongs to, and then by using an approximate expression indicating the relationship between the current value of the intermediate current and the electric angle. , 0 to 180 degrees. On the other hand, electrical angle 1
Since a similar relationship is established in the range of 80 degrees to 360 degrees (sections 1 'to 6' in FIG. 7), the electrical angle can be similarly specified.

【0005】但し、この場合には、電気角0度〜180
度の区間と電気角180度〜360度の区間で、電気角
が180度ずれて対応する区分(例えば区分1と区分
1’)の内、いずれの状態にあるのかを特定することが
できない。具体的には区分1における電気角30度の状
態と、区分1’における電気角210度の状態とが判別
できない。従って、磁石のN極とS極のいずれの磁極が
U相のコイルに近いかという極性判定を別途行うことに
より、電気角がいずれの区間に属しているかを特定する
必要がある。
However, in this case, the electrical angle is 0 degree to 180 degrees.
In the section of degrees and the section of 180 to 360 degrees of electrical angle, it is not possible to specify which of the corresponding sections (for example, section 1 and section 1 ') the electrical angle is shifted by 180 degrees. Specifically, the state of the electrical angle of 30 degrees in section 1 and the state of the electrical angle of 210 degrees in section 1 'cannot be distinguished. Therefore, it is necessary to specify in which section the electrical angle belongs by separately determining the polarity of which of the N pole and the S pole of the magnet is closer to the U-phase coil.

【0006】区間の特定を実現する方法としては、例え
ば図11に示す磁気飽和特性を利用した方法が提案され
ている。図11は、モータのステータを形成する磁性体
に外部から加えられる磁束Hと磁性体内部の磁束Bとの
関係を示したものである。ロータに貼付された永久磁石
のN極がステータのコイルに近い位置にある場合(図1
1の点a)では、磁性体にあらかじめ永久磁石による磁
束が加えられている。この状態でコイルへの通電を行う
と、該通電によって生じる磁束が付加されることによ
り、磁性体内の磁束は非線形に変化する領域に入る(図
11の点b)。一方、S極がステータのコイルに近い位
置にある場合(図11の点c)では、コイルへの通電に
よる磁束が付加されても磁性体内の磁束は線形に変化す
る領域に止まる(図11の点d)。
As a method for specifying a section, for example, a method using magnetic saturation characteristics shown in FIG. 11 has been proposed. FIG. 11 shows the relationship between the magnetic flux H applied from the outside to the magnetic material forming the stator of the motor and the magnetic flux B inside the magnetic material. When the N pole of the permanent magnet attached to the rotor is located near the stator coil (FIG. 1)
At point a), a magnetic flux is applied to the magnetic body by a permanent magnet in advance. When the coil is energized in this state, the magnetic flux generated by the energization is added, so that the magnetic flux in the magnetic body enters a non-linearly changing region (point b in FIG. 11). On the other hand, when the S pole is located at a position close to the coil of the stator (point c in FIG. 11), the magnetic flux in the magnetic body remains in a region where the magnetic flux changes linearly even when the magnetic flux is applied by energizing the coil (FIG. 11). Point d).

【0007】このような磁気飽和特性は、コイルのイン
ダクタンスひいては検出される電流値に影響を与えるも
のであるため、一定期間電圧を印加した後の電流のピー
ク値を計測したり、または電流が所定値となるまでに要
する電圧印加時間を計測すれば、コイルと磁極との位置
関係を知ることができる。つまり、コイルにN極が近い
状態(電気角が0度〜90度または270度〜360度
の区間)にあるのか、S極が近い状態(90度〜270
度の区間)にあるのかを知ることができる。この結果、
先に180度ずれて検出された2つの電気角の内、実際
の電気角が0度〜180度の区間または180度〜36
0度の区間のいずれに属しているのかを特定することが
でき、電気角を0度〜360度の範囲で一義的に検出す
ることができる。
[0007] Since such magnetic saturation characteristics affect the inductance of the coil and thus the detected current value, the peak value of the current after a voltage is applied for a certain period of time is measured, or the current is measured at a predetermined value. The positional relationship between the coil and the magnetic pole can be known by measuring the voltage application time required to reach the value. That is, whether the N pole is close to the coil (the electrical angle is in the range of 0 to 90 degrees or 270 to 360 degrees) or the S pole is close (90 to 270 degrees).
Degree section). As a result,
Of the two electrical angles detected 180 degrees apart earlier, the actual electrical angle is in the range of 0 to 180 degrees or 180 to 36 degrees.
It can be specified to which of the 0-degree sections it belongs, and the electrical angle can be uniquely detected in the range of 0 to 360 degrees.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】しかし、電流のピーク
値を計測したり、または電流が所定値となるまでに要す
る電圧印加時間を計測することにより磁気飽和が生じて
いるか否かを判断する区間判定方法においては、印加す
る電圧パルスを設定することが非常に困難であった。つ
まり、コイルと磁極の位置関係が、図11の点aにおけ
る状態にある場合でも、印加する電圧が低ければ、磁性
体内部の磁束密度は飽和状態に至らないことが起こりう
る。従って、コイルと磁極との関係が図11における原
点付近にある場合であっても、磁気飽和に達し得るよう
な十分高い電圧を印加する必要がある。一方、コイルと
磁極との関係が図11の点cにあるような場合に、あま
りに高い電圧を印加すると同図の点d,aの状態を通り
過ぎ、磁気飽和が生じる可能性もある。また、印加する
電圧値および印加時間は、モータの駆動を制御するトラ
ンジスタインバータの定格を超えないようにする必要も
ある。区間判定方法で印加する電圧パルスは実験的に定
めることになるが、以上の条件を満足する電圧パルスは
非常に限られているため、適切な電圧パルスを設定する
ことが困難であった。
However, a section for determining whether or not magnetic saturation has occurred by measuring the peak value of the current or measuring the voltage application time required for the current to reach a predetermined value. In the determination method, it is very difficult to set a voltage pulse to be applied. That is, even when the positional relationship between the coil and the magnetic pole is in the state at the point a in FIG. 11, if the applied voltage is low, the magnetic flux density inside the magnetic body may not reach the saturated state. Therefore, even when the relationship between the coil and the magnetic pole is near the origin in FIG. 11, it is necessary to apply a voltage high enough to reach magnetic saturation. On the other hand, when the relationship between the coil and the magnetic pole is at the point c in FIG. 11, if a voltage that is too high is applied, the state passes the points d and a in FIG. 11 and magnetic saturation may occur. Further, it is necessary that the applied voltage value and the application time do not exceed the rating of the transistor inverter that controls the driving of the motor. The voltage pulse applied by the section determination method is determined experimentally. However, since the voltage pulse satisfying the above conditions is very limited, it is difficult to set an appropriate voltage pulse.

【0009】また、モータは、ロータに使用される永久
磁石の経年変化やモータ設計時の仕様変化等により、特
性が変化する。従って、区間判定方法における印加電圧
として適切なパルスを実験的に設定できた場合でも、モ
ータの特性変化が生じた場合には、再度電圧パルスの設
定をし直す必要があった。さらに、モータに電力を供給
するバッテリに電圧低下等の電圧変動が生じた場合、上
記の電圧パルスを印加することができない可能性もあっ
た。
Further, the characteristics of the motor change due to the aging of the permanent magnet used for the rotor, the specification change at the time of designing the motor, and the like. Therefore, even if an appropriate pulse can be experimentally set as the applied voltage in the section determination method, it is necessary to set the voltage pulse again when the characteristic of the motor changes. Further, when a voltage fluctuation such as a voltage drop occurs in a battery that supplies power to the motor, there is a possibility that the above voltage pulse cannot be applied.

【0010】本発明は上記課題の少なくとも一部を解決
するためになされ、微妙な電圧パルスの設定(チューニ
ング)をすることなく、電気角を検出できる装置を提供
することを目的とする。
The present invention has been made to solve at least a part of the above problems, and has as its object to provide an apparatus capable of detecting an electrical angle without setting (tuning) fine voltage pulses.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段およびその作用・効果】上
記課題の少なくとも一部を解決するために、本発明では
次の手段を採った。本発明の第1の電気角検出装置は、
多相交流を巻線に流し、該巻線による磁界と永久磁石に
よる磁界との相互作用により回転子を回転させる同期モ
ータの電気角検出装置であって、該巻線に所定の電圧を
印加する電圧印加手段と、該印加した電圧に応じて流れ
る電流の変化率などの電流の挙動を検出する電流検出手
段と、該印加した電圧に応じて流れる電流の挙動に基づ
いて、電気角0〜πもしくはπ〜2πの区間内での電気
角を演算する電気角演算手段と、該検出された電流の変
化率の変動に基づいて、電気角が0〜πもしくはπ〜2
πのいずれの区間に属するかを特定する区間特定手段と
を備えることを要旨とする。
Means for Solving the Problems and Their Functions and Effects In order to solve at least a part of the above problems, the present invention employs the following means. The first electrical angle detection device of the present invention is:
An electric angle detecting device for a synchronous motor that rotates a rotor by an interaction between a magnetic field generated by a winding and a magnetic field generated by a permanent magnet, and applies a predetermined voltage to the winding. A voltage application unit, a current detection unit that detects a current behavior such as a rate of change of a current flowing according to the applied voltage, and an electrical angle of 0 to π based on the behavior of the current flowing according to the applied voltage. Alternatively, an electrical angle calculating means for calculating an electrical angle in a section of π to 2π, and an electrical angle of 0 to π or π to 2 based on the variation of the rate of change of the detected current.
and a section specifying means for specifying which section of π it belongs to.

【0012】かかる構成からなる電気角検出装置によれ
ば、同期モータの巻線に印加された電圧に応じて流れる
電流の変化率を検出することができ、該電流変化率の変
動に基づいて電気角が0〜πもしくはπ〜2πのいずれ
の区間に属するかを特定する。その原理は以下に示す通
りである。なお、電気角0〜πもしくはπ〜2πの区間
内での電気角を演算することができるため、最終的に0
〜2πの範囲で電気角を検出することができる。
According to the electric angle detecting device having such a configuration, the change rate of the current flowing according to the voltage applied to the winding of the synchronous motor can be detected, and based on the change in the current change rate, the electric angle can be detected. It specifies which section the angle belongs to from 0 to π or from π to 2π. The principle is as follows. In addition, since the electrical angle in the section of electrical angle 0 to π or π to 2π can be calculated,
The electrical angle can be detected in a range of up to 2π.

【0013】電気角が0〜πもしくはπ〜2πのいずれ
の区間に属するかを特定する区間特定手段は、電流の変
化率の変動に基づいて該特定を行う点で、電流値に基づ
いて該特定を行っていた原理的に従来技術と大きく相違
する。前述した磁気飽和特性(図11)は、巻線に流れ
る電流に影響を与える。通常、巻線に電圧を印加した場
合、該電圧により生じる磁束の変化に応じて巻線には逆
起電力が発生し、電流が流れるのを阻害する。これがよ
く知られている巻線のインダクタンスによる影響であ
り、電流は巻線のインダクタンスの関数で定まる曲線に
従って増大していく。一方、例えば図11の点bのよう
に磁性体の磁束密度が飽和状態に近づくと、巻線に印加
された電圧により生じる磁束の変化が抑制されるため、
巻線に生じる逆起電力も小さくなる。この結果、巻線に
流れる電流は急激に増加する現象が生じる。つまり、巻
線に流れる電流の変化率が急激に大きくなる部分を検出
できれば、磁性体内部の磁束密度が飽和状態に至ったこ
とが検出される。本発明では、この原理を用いて、電流
変化率の変動に基づいて、磁束密度の飽和状態を検出
し、電気角が0〜πもしくはπ〜2πのいずれの区間に
属するかを特定している。
The section specifying means for specifying whether the electric angle belongs to a section from 0 to π or from π to 2π is based on the current value in that the specification is performed based on the change in the rate of change of the current. In principle, the specification is largely different from the prior art. The above-described magnetic saturation characteristics (FIG. 11) affect the current flowing through the winding. Normally, when a voltage is applied to the winding, a back electromotive force is generated in the winding in accordance with a change in the magnetic flux generated by the voltage, thereby preventing the current from flowing. This is a well-known effect of the winding inductance, and the current increases according to a curve determined by a function of the winding inductance. On the other hand, for example, when the magnetic flux density of the magnetic body approaches the saturation state as at point b in FIG. 11, the change in magnetic flux caused by the voltage applied to the winding is suppressed,
The back electromotive force generated in the winding is also reduced. As a result, a phenomenon occurs in which the current flowing through the winding rapidly increases. In other words, if a portion where the rate of change of the current flowing through the winding rapidly increases can be detected, it is detected that the magnetic flux density inside the magnetic body has reached a saturated state. In the present invention, using this principle, the saturation state of the magnetic flux density is detected based on the fluctuation of the current change rate, and it is specified which section of the electric angle belongs to 0 to π or π to 2π. .

【0014】かかる原理に基づけば、磁束密度が飽和状
態となるまで電圧を継続的に印加することができるた
め、予め電圧パルスを設定しなくても区間特定が可能と
なる。また、電圧印加開始後、いつの時点で磁束密度が
飽和状態となったかが検出できるため、特定の状態(例
えば、図11の点c)の場合には磁束密度が飽和状態と
ならないように電圧値および印加時間を制限する必要も
ない。従って、本発明の電気角検出装置によれば、電圧
パルスのチューニングをすることなく、電気角を検出す
ることができる。
According to such a principle, a voltage can be continuously applied until the magnetic flux density becomes saturated, so that the section can be specified without setting a voltage pulse in advance. Further, since it is possible to detect when the magnetic flux density becomes saturated after the start of the voltage application, in a specific state (for example, point c in FIG. 11), the voltage value and the voltage value are set so that the magnetic flux density does not become saturated. There is no need to limit the application time. Therefore, according to the electrical angle detection device of the present invention, the electrical angle can be detected without tuning the voltage pulse.

【0015】なお、モータのセンサレス制御の技術分野
においては、上述した磁気飽和特性と電流変化率の関係
は、これまで知られておらず、該関係を用いた電気角の
検出は、本出願人が本出願において初めて開示したもの
である。
In the technical field of sensorless control of a motor, the relationship between the above-mentioned magnetic saturation characteristic and the current change rate has not been known so far. Was disclosed for the first time in the present application.

【0016】前記の電気角検出装置において、前記電圧
印加手段は、前記巻線の一の方向に所定の電圧を印加す
る手段であり、前記区間特定手段は、電圧印加開始か
ら、検出された電流変化率の変動値が所定値を超えるま
でに要する電流立ち上がり時間と、特定の電気角に関連
して予め定めた所定の閾値との大小関係に基づいて、電
気角が0〜πもしくはπ〜2πのいずれの区間に属する
かを特定する手段とすることが望ましい。
In the electrical angle detecting device, the voltage applying means is means for applying a predetermined voltage in one direction of the winding, and the section specifying means is configured to detect a detected current from the start of voltage application. Based on the magnitude relationship between the current rise time required for the change value of the rate of change to exceed a predetermined value and a predetermined threshold value related to a specific electric angle, the electric angle is 0 to π or π to 2π. It is desirable to use a means for specifying which section the image belongs to.

【0017】かかる構成によれば、巻線に一の方向に電
圧を印加し、検出された電流変化率の変動値が所定値を
超えるまでに要する電流立ち上がり時間を検出すること
ができる。特定の電気角に関連した電流立ち上がり時間
を閾値とすれば、前記検出された電流立ち上がり時間
と、該閾値との大小関係に基づいて、電気角が0〜πも
しくはπ〜2πのいずれの区間に属するかを特定するこ
とができる。また、電流立ち上がり時間の検出が一度で
済むため、比較的短時間で区間の特定を行うことができ
る。
According to this configuration, it is possible to apply a voltage to the winding in one direction and detect a current rise time required until the detected fluctuation value of the current change rate exceeds a predetermined value. If the current rise time related to a specific electrical angle is set as a threshold, the detected electrical current rise time and, based on the magnitude relationship between the threshold and the electrical angle, the electrical angle can be any of 0 to π or π to 2π. It can be specified whether they belong. Further, since the current rise time can be detected only once, the section can be specified in a relatively short time.

【0018】具体的に説明すれば次の通りである。磁石
コイル巻線に電圧の印加方向が電気角が0〜π/2また
は3/2π〜2πの区間(以下、N極性区間という)に
属しているときは、図11の第1象限に属する状態とな
り、電気角がπ/2〜3/2πの区間(以下、S極性区
間という)に属しているときは、図11の第3象限に属
する状態となる。コイル電流による磁界の方向が電気角
0におけるN極による磁界の方と一致する方向に巻線に
電圧を印加するとすれば、図11から明らかな通り、電
気角がN極性区間に属している場合の方が、S極性区間
に属している場合に比べて、電流立ち上がり時間が短く
なる。言い換えれば、電気角がπ/2の状態における電
流立ち上がり時間を閾値とすれば、電気角がN極性区間
に属している場合の電流立ち上がり時間は該閾値よりも
小さくなり、電気角がS極性区間に属している場合の電
流立ち上がり時間は該閾値よりも大きくなる。従って、
電流立ち上がり時間と所定の閾値との大小関係により、
電気角が0〜πまたはπ〜2πのいずれの区間に属して
いるのかを特定することができる。
The details are as follows. When the application direction of the voltage to the magnet coil winding belongs to the section where the electrical angle is 0 to π / 2 or 3 / 2π to 2π (hereinafter, referred to as N-polar section), the state belongs to the first quadrant of FIG. When the electrical angle belongs to a section of π / 2 to 3 / 2π (hereinafter referred to as an S-polarity section), the state belongs to the third quadrant in FIG. 11. Assuming that a voltage is applied to the winding in a direction in which the direction of the magnetic field due to the coil current coincides with the direction of the magnetic field due to the N pole at the electrical angle 0, as is apparent from FIG. Is shorter in the current rise time than in the case of belonging to the S polarity section. In other words, when the current rise time in the state where the electrical angle is π / 2 is set as the threshold, the current rise time when the electrical angle belongs to the N polarity section is smaller than the threshold, and the electrical angle is in the S polarity section. , The current rise time is longer than the threshold. Therefore,
By the magnitude relation between the current rise time and the predetermined threshold,
It is possible to specify to which section the electrical angle belongs from 0 to π or from π to 2π.

【0019】なお、上記では理解の容易のために、やや
具体的に記載したが、本発明の内容はこれらに限定され
るものではない。例えば、電圧の印加方向は、上述と逆
方向でも成立し得る。また、上記閾値は、電気角0〜π
もしくはπ〜2πの区間内での電気角を演算する電気角
演算手段の演算区分に応じて設定することができる。例
えば、電気角演算手段が、従来技術において図7を用い
て説明したように、電気角を30度(π/6)刻みの区
分内で特定する手段である場合には、上記閾値を電気角
π/6〜π/2のいずれかの状態における電流立ち上が
り時間としてもよい。
Although the above has been described in some detail for easy understanding, the present invention is not limited to these. For example, the direction in which the voltage is applied may be established in the opposite direction. In addition, the threshold value is an electrical angle of 0 to π.
Alternatively, it can be set according to the calculation section of the electrical angle calculation means for calculating the electrical angle in the section from π to 2π. For example, as described with reference to FIG. 7 in the related art, when the electrical angle calculation unit specifies the electrical angle within a unit of 30 degrees (π / 6), the threshold is set to the electrical angle. The current rise time in any state of π / 6 to π / 2 may be used.

【0020】一方、前記の電気角検出装置において、前
記電圧印加手段は、前記巻線の一の方向に第1の所定期
間、所定の電圧を印加する順方向電圧印加手段と、前記
一の方向と逆方向に第2の所定期間、前記所定の電圧と
同じ電圧を印加する逆方向電圧印加手段とからなり、前
記区間特定手段は、前記順方向電圧印加手段による電圧
印加開始から、検出された電流変化率の変動値が所定値
を超えるまでに要する順方向電流立ち上がり時間と、前
記逆方向電圧印加手段による電圧印加開始から、検出さ
れた電流変化率の変動値が所定値を超えるまでに要する
逆方向電流立ち上がり時間との大小関係に基づいて、電
気角が0〜πもしくはπ〜2πのいずれの区間に属する
かを特定する手段とすることも望ましい。
On the other hand, in the electrical angle detecting device, the voltage applying means includes a forward voltage applying means for applying a predetermined voltage in one direction of the winding for a first predetermined period; And a reverse voltage application means for applying the same voltage as the predetermined voltage in the reverse direction for a second predetermined period, and the section identification means is detected from the start of voltage application by the forward voltage application means. The forward current rise time required for the variation value of the current change rate to exceed a predetermined value, and the time required for the detected variation value of the current change rate to exceed the predetermined value from the start of voltage application by the reverse voltage applying means. It is also preferable to use a means for specifying which of 0 to π or π to 2π the electrical angle belongs to, based on the magnitude relationship with the reverse current rise time.

【0021】かかる構成とすれば、巻線に一の方向(順
方向)に電圧を印加して順方向電流立ち上がり時間を検
出することができ、その逆方向に電圧を印加して逆方向
電流立ち上がり時間を検出することができる。順方向電
流立ち上がり時間と逆方向電流立ち上がり時間とは、電
気角に応じた大小関係が生じるため、両者を比較するこ
とにより、電気角が0〜πもしくはπ〜2πのいずれの
区間に属するかを特定することができ、電気角を0〜2
πの範囲で検出することができる。また、この構成にお
いては、順方向と逆方向の電流立ち上がり時間を比較す
るため、一方向の電流立ち上がり時間を計測し所定の閾
値と比較する方法に比べて、検出精度が安定するという
効果がある。つまり、この構成によれば、モータの設計
仕様の変更、バッテリの電圧変動、モータを構成する磁
石の経年変化等の影響を受けることなく、安定して区間
特定を行うことができる。
With this configuration, it is possible to detect a forward current rise time by applying a voltage to the winding in one direction (forward direction), and to apply a voltage in the reverse direction to apply a reverse current rise time. Time can be detected. Since the magnitude of the forward current rise time and the magnitude of the reverse current rise time vary according to the electrical angle, the two are compared to determine whether the electrical angle belongs to a section from 0 to π or π to 2π. The electrical angle can be specified as 0 to 2
It can be detected in the range of π. Further, in this configuration, since the current rise time in the forward direction and the current rise time in the reverse direction are compared, there is an effect that the detection accuracy is stabilized as compared with a method of measuring the current rise time in one direction and comparing with a predetermined threshold value. . In other words, according to this configuration, section identification can be performed stably without being affected by changes in motor design specifications, fluctuations in battery voltage, aging of magnets forming the motor, and the like.

【0022】上記構成による区間特定方法を具体的に説
明すれば次の通りである。電気角が図11の点aの状態
にある場合、コイル電流による磁界の方向が電気角0に
おけるN極による磁界の方と一致する方向(順方向)に
巻線への電圧を印加するとすれば、順方向電流立ち上が
り時間は図11の点bまで移動するのに要する時間であ
る。これに対し、電圧の印加方向を逆方向にした場合、
逆方向電流立ち上がり時間は図11の点cを通り過ぎて
更に点eに達するまでに要する時間である。従って、こ
の場合、順方向電流立ち上がり時間の方が逆方向電流立
ち上がり時間よりも短くなる。
The section specifying method according to the above configuration will be specifically described as follows. When the electrical angle is in the state of the point a in FIG. 11, a voltage is applied to the winding in a direction (forward direction) where the direction of the magnetic field due to the coil current matches the direction of the magnetic field due to the N pole at the electrical angle 0. The forward current rise time is the time required to move to point b in FIG. On the other hand, when the voltage application direction is reversed,
The reverse current rise time is the time required to pass point c in FIG. 11 and further reach point e. Therefore, in this case, the forward current rise time is shorter than the reverse current rise time.

【0023】一方、点aに対し、電気角が180度ずれ
た場合(図11の点cの状態)を考えると、順方向電流
立ち上がり時間は点aを通り過ぎて点bに至るまでに要
する時間であり、逆方向電流立ち上がり時間は点eに至
るまでの時間であるため、順方向電流立ち上がり時間の
方が逆方向電流立ち上がり時間よりも長くなる。以上よ
り、順方向電流立ち上がり時間と逆方向電流立ち上がり
時間を検出し、その大小関係を比較すれば、電気角が0
〜πまたはπ〜2πのいずれの区間に属しているかを特
定することができる。
On the other hand, considering the case where the electrical angle is shifted by 180 degrees with respect to point a (state at point c in FIG. 11), the forward current rise time is the time required to pass point a and reach point b. Since the reverse current rise time is the time to reach the point e, the forward current rise time is longer than the reverse current rise time. From the above, the forward current rise time and the reverse current rise time are detected, and the magnitude relationship is compared.
Π or π-2π can be specified.

【0024】この場合、さらに、前記順方向電圧印加手
段における第1の所定期間は、検出された電流変化率の
変動値が所定値を超えるまでの期間もしくは予め定めら
れた所定期間のいずれか短い方の期間であり、前記逆方
向電圧印加手段における第2の所定期間は、検出された
電流変化率の変動値が所定値を超えるまでの期間もしく
は前記第1の所定期間を超える期間のいずれか短い方の
期間としてもよい。
In this case, the first predetermined period of time in the forward voltage applying means is shorter than a period until the detected fluctuation value of the current change rate exceeds the predetermined value or a predetermined period. The second predetermined period in the reverse voltage applying means is either a period until the detected fluctuation value of the current change rate exceeds a predetermined value or a period exceeding the first predetermined period. The shorter period may be used.

【0025】こうすれば、電圧印加期間を最小限に抑え
ることができるため、短期間で区間特定を行うことがで
きる。まず、順方向電圧印加中に電流変化率の変動値が
所定値を超えた場合について説明する。この場合は、電
流変化率の変動値が所定値を超えた時点で順方向電流立
ち上がり時間が計測できるため、それ以降は順方向電圧
は印加されない。その後、逆方向電圧印加中に検出され
た電流変化率の変動値が所定値を超えた場合には、その
時点で逆方向電流立ち上がり時間が計測できるため、そ
れ以降は逆方向電圧は印加されない。また、順方向電圧
を印加する期間を超えても電流変化率の変動値が所定値
を超えない場合には、その時点で逆方向電流立ち上がり
時間が順方向電流立ち上がり時間よりも長いことが判定
できるため、それ以降は逆方向電圧は印加されない。
In this way, since the voltage application period can be minimized, the section can be specified in a short period. First, a case where the fluctuation value of the current change rate exceeds a predetermined value during application of a forward voltage will be described. In this case, the forward current rise time can be measured when the variation value of the current change rate exceeds a predetermined value, and thereafter, no forward voltage is applied. Thereafter, when the fluctuation value of the current change rate detected during application of the reverse voltage exceeds a predetermined value, the reverse current rise time can be measured at that time, and thereafter, no reverse voltage is applied. In addition, when the fluctuation value of the current change rate does not exceed the predetermined value even after the period in which the forward voltage is applied, it can be determined that the reverse current rise time is longer than the forward current rise time at that time. Therefore, no reverse voltage is applied thereafter.

【0026】次に、順方向電圧の印加が予め定められた
所定の期間を超えても電流変化率の変動値が所定値を超
えない場合について説明する。この場合は、所定の期間
を超えた時点で順方向電圧の印加が停止される。その
後、逆方向電圧印加中に検出された電流変化率の変動値
が所定値を超えた場合には、その時点で逆方向電流立ち
上がり時間が順方向電流立ち上がり時間よりも短いこと
が判定できるため、それ以降は逆方向電圧は印加されな
い。
Next, a case will be described in which the fluctuation value of the current change rate does not exceed the predetermined value even if the application of the forward voltage exceeds a predetermined period. In this case, the application of the forward voltage is stopped when the predetermined period is exceeded. Thereafter, when the fluctuation value of the current change rate detected during application of the reverse voltage exceeds a predetermined value, it can be determined that the reverse current rise time is shorter than the forward current rise time at that time, Thereafter, no reverse voltage is applied.

【0027】以上説明した通り、上記構成を採ることに
より、電圧印加期間を最小限に抑えることができ、短期
間で区間を特定できることが分かる。なお、ここにいう
予め定められた所定の期間は、順方向電圧を印加した場
合または逆方向電圧を印加した場合の少なくとも一方に
おいて電流変化率の変動値が所定値を超え得る期間であ
る。例えば、電気角がπ/2の状態において電流変化率
の変動値が所定値を超えるまでの期間としてもよいし、
電気角0〜πもしくはπ〜2πの区間内での電気角を演
算する電気角演算手段の演算区分に応じて設定するもの
としてもよい。
As described above, by adopting the above configuration, it can be seen that the voltage application period can be minimized and the section can be specified in a short period. Here, the predetermined period is a period in which the fluctuation value of the current change rate can exceed the predetermined value in at least one of the case where the forward voltage is applied and the case where the reverse voltage is applied. For example, a period until the fluctuation value of the current change rate exceeds a predetermined value in a state where the electrical angle is π / 2,
The electric angle may be set in accordance with the calculation section of the electric angle calculation means for calculating the electric angle in the section from 0 to π or π to 2π.

【0028】[0028]

【発明の実施の形態】BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION

(1)実施例の構成 以下、本発明の実施の形態について、実施例を用いて説
明する。図1は、本発明の一実施例としての電気角検出
装置を含むモータ制御装置10の概略構成を示すブロッ
ク図、図2は制御対象となっている三相同期モータ40
の概略構成を示す説明図、図3はこの三相同期モータ4
0の固定子30と回転子50との関係を示す端面図であ
る。
(1) Configuration of Example Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described using an example. FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a motor control device 10 including an electric angle detection device as one embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a three-phase synchronous motor 40 to be controlled.
FIG. 3 is a schematic diagram showing the general configuration of the three-phase synchronous motor 4.
FIG. 5 is an end view showing a relationship between a stator 30 of 0 and a rotor 50.

【0029】まず、図2を用いて、三相同期モータ40
の全体構造について説明する。この三相同期モータ40
は、固定子30と回転子50とこれらを収納するケース
60とからなる。回転子50は、外周に永久磁石51な
いし52が貼付されており、その軸中心に設けられた回
転軸55を、ケース60に設けられた軸受61,62に
より回転自在に軸支している。
First, referring to FIG.
Will be described. This three-phase synchronous motor 40
Is composed of a stator 30, a rotor 50, and a case 60 for accommodating them. The rotor 50 has permanent magnets 51 to 52 affixed to its outer periphery, and a rotating shaft 55 provided at the center of the shaft is rotatably supported by bearings 61 and 62 provided in a case 60.

【0030】回転子50は、無方向性電磁鋼板を打ち抜
いて成形した板状回転子57を複数枚積層したものであ
る。この板状回転子57は、図3に示すように、直交す
る位置に4箇所の突極71ないし74を備える。板状回
転子57を積層した後、回転軸55を圧入し、積層した
板状回転子57を仮止めする。この電磁鋼板を素材とす
る板状回転子57は、その表面に絶縁層と接着層が形成
されており、積層後所定温度に加熱され、接着層が溶融
することにより、固定される。
The rotor 50 is formed by laminating a plurality of plate-like rotors 57 formed by punching non-oriented electrical steel sheets. As shown in FIG. 3, the plate-like rotor 57 has four salient poles 71 to 74 at orthogonal positions. After laminating the plate-like rotors 57, the rotating shaft 55 is press-fitted, and the laminated plate-like rotors 57 are temporarily fixed. The plate-shaped rotor 57 made of this electromagnetic steel sheet has an insulating layer and an adhesive layer formed on its surface, and is heated to a predetermined temperature after lamination to be fixed by melting the adhesive layer.

【0031】こうして回転子50を形成した後、回転子
50の外周面であって、突極71ないし74の中間位置
に、永久磁石51ないし54を軸方向に亘って貼付す
る。永久磁石51ないし54は、回転子50の半径方向
に磁化されており、その極性は隣り合う磁石同士が互い
に異なる磁極となっている。例えば、永久磁石51は外
周面がN極であり、その隣の永久磁石52は外周面がS
極となっている。この永久磁石51,52は、回転子5
0を固定子30に組み付けた状態では、板状回転子57
および板状固定子20を貫く磁路Mdを形成する(図3
破線参照)。
After the rotor 50 is formed in this manner, permanent magnets 51 to 54 are attached to the outer peripheral surface of the rotor 50 at intermediate positions between the salient poles 71 to 74 in the axial direction. The permanent magnets 51 to 54 are magnetized in the radial direction of the rotor 50, and the polarity of adjacent magnets is different from each other. For example, the outer peripheral surface of the permanent magnet 51 has the N pole, and the outer peripheral surface of the adjacent permanent magnet 52 has the S pole.
It is a pole. The permanent magnets 51 and 52 are
0 is assembled to the stator 30, the plate-like rotor 57
And a magnetic path Md penetrating the plate-shaped stator 20 (FIG. 3).
See broken line).

【0032】固定子30を構成する板状固定子20は、
板状回転子57と同じく無方向性電磁鋼板の薄板を打ち
抜くことで形成されており、図3に示すように、計12
個のティース22を備える。ティース22間に形成され
たスロット24には、固定子30に回転磁界を発生させ
るコイル32が巻回されている。尚、板状固定子20の
外縁部には、固定用のボルト34を通すボルト孔が設け
られているが、図3では図示を省略してある。
The plate-like stator 20 constituting the stator 30 is
Like the plate-like rotor 57, it is formed by punching a thin sheet of non-oriented electrical steel sheet, and as shown in FIG.
The teeth 22 are provided. A coil 32 for generating a rotating magnetic field in the stator 30 is wound around a slot 24 formed between the teeth 22. In addition, a bolt hole through which a fixing bolt 34 is passed is provided at an outer edge portion of the plate-shaped stator 20, but is not shown in FIG. 3.

【0033】固定子30は、板状の板状固定子20を積
層し互いに押圧した状態として、接着層を加熱・溶融す
ることで一応固定される。この状態で、コイル32をテ
ィース22に巻回して固定子30を完成した後、これを
ケース60に組み付け、ボルト孔に固定用のボルト34
を通し、これを締め付けて全体を固定する。更に回転子
50をケース60の軸受61,62により回転自在に組
み付けることにより、この三相同期モータ40は完成す
る。
The stator 30 is temporarily fixed by heating and melting the adhesive layer in a state where the plate-like plate-like stators 20 are stacked and pressed against each other. In this state, the coil 32 is wound around the teeth 22 to complete the stator 30, which is assembled to the case 60, and the fixing bolt 34 is inserted into the bolt hole.
And tighten it to secure the whole. Further, the three-phase synchronous motor 40 is completed by rotatably assembling the rotor 50 with the bearings 61 and 62 of the case 60.

【0034】固定子30のコイル32に回転磁界を発生
するよう励磁電流を流すと、図3に示すように、隣接す
る突極および板状回転子57,板状固定子20を貫く磁
路Mqが形成される。尚、上述した永久磁石51により
形成される磁束が回転子50を径方向に貫く軸をd軸と
呼び、固定子30のコイル32により形成される磁束が
回転子50を径方向に貫く軸をq軸と呼ぶ。また、d軸
が電気的にq軸に対してなす角を電気角と呼ぶ。図4に
本実施例の三相同期モータの等価回路を示す。図4に示
す通り、電気角は等価回路におけるU相コイルと磁極の
角度に相当する。
When an exciting current is applied to the coil 32 of the stator 30 so as to generate a rotating magnetic field, a magnetic path Mq penetrating the adjacent salient poles and the plate-like rotor 57 and the plate-like stator 20 as shown in FIG. Is formed. Note that an axis through which the magnetic flux formed by the permanent magnet 51 penetrates the rotor 50 in the radial direction is called a d-axis, and an axis through which the magnetic flux formed by the coil 32 of the stator 30 passes through the rotor 50 in the radial direction. Call it the q-axis. The angle that the d-axis electrically forms with the q-axis is called an electrical angle. FIG. 4 shows an equivalent circuit of the three-phase synchronous motor of this embodiment. As shown in FIG. 4, the electrical angle corresponds to the angle between the U-phase coil and the magnetic pole in the equivalent circuit.

【0035】次に、図1に従ってモータ制御装置10の
構成について説明する。モータ制御装置10は、外部か
らのトルク指令を受けて三相同期モータ40の三相
(U,V,W相)のモータ電流を制御する制御用ECU
100、三相同期モータ40のU相電流Au、V相電流
Av、W相電流Awを検出する電流センサ102、10
3、104、検出された電流の高周波ノイズを除去する
フィルタ106、107、108、検出した電流値をデ
ィジタルデータに変換する2個のアナログディジタル変
換器(ADC)112、113、114から構成されて
いる。
Next, the configuration of the motor control device 10 will be described with reference to FIG. The motor control device 10 controls the three-phase (U, V, W phase) motor current of the three-phase synchronous motor 40 in response to an external torque command.
100, current sensors 102, 10 for detecting the U-phase current Au, the V-phase current Av, and the W-phase current Aw of the three-phase synchronous motor 40
3, 104, filters 106, 107, 108 for removing high frequency noise of the detected current, and two analog-to-digital converters (ADCs) 112, 113, 114 for converting the detected current value into digital data. I have.

【0036】制御用ECU100の内部には、図示する
ように、算術論理演算を行なうマイクロプロセッサ(C
PU)120、このCPU120が行う処理や必要なデ
ータを予め記憶したROM122、処理に必要なデータ
等を一時的に読み書きするRAM124、計時を行なう
クロック126等が設けられており、バスにより相互に
接続されている。このバスには、入力ポート116や出
力ポート118も接続されており、CPU1201は、
これらのポート116,118を介して、三相同期モー
タ40のU,V,Wの各相に流れる電流Au,Av,A
wを読み込んだりむことができる。
As shown, a microprocessor (C) for performing arithmetic and logical operations is provided in the control ECU 100.
PU) 120, a ROM 122 preliminarily storing the processing and necessary data performed by the CPU 120, a RAM 124 for temporarily reading and writing data required for the processing, a clock 126 for clocking, and the like. Have been. The input port 116 and the output port 118 are also connected to this bus, and the CPU 1201
Through these ports 116 and 118, currents Au, Av and A flowing in the U, V and W phases of the three-phase synchronous motor 40, respectively.
w can be read.

【0037】また、モータ電流制御回路100には、ト
ルク指令に基づいて決定されたモータの各相電流Au,
Av,Awが得られるようモータの各コイル間に電圧を
印加する電圧印加部130が、その出力部に設けられて
いる。CPU120からの制御出力が、この電圧印加部
130に出力されており、三相同期モータ40の各コイ
ルに印加される電圧を外部から制御することが可能とな
っている。
Further, the motor current control circuit 100 includes the motor phase currents Au, determined based on the torque command.
A voltage application unit 130 that applies a voltage between the coils of the motor so as to obtain Av and Aw is provided at the output unit. The control output from the CPU 120 is output to the voltage application unit 130, and the voltage applied to each coil of the three-phase synchronous motor 40 can be controlled from outside.

【0038】なお、以上のモータ制御装置10の構成の
内、電流センサ102〜104、フィルタ106〜10
8、ADC112〜114および制御用ECU100が
電気角検出装置に相当する。
It should be noted that, among the configurations of the motor control device 10 described above, the current sensors 102 to 104 and the filters 106 to
8. The ADCs 112 to 114 and the control ECU 100 correspond to an electric angle detecting device.

【0039】(2)電気角検出処理 本実施例の電気角検出装置10による電気角検出ルーチ
ンについて図5を用いて説明する。電気角検出ルーチン
は、モータ40の動作を制御するための種々のルーチン
とともにCPU120により定期的に実行されるルーチ
ンである。なお、以下の説明においては、電気角0〜π
もしくはπ〜2πの範囲で算出された電気角をそれぞれ
電気角φ1,φ2と呼び(また両者をまとめてφと呼
ぶ)、電気角0〜2πの範囲で特定された電気角を電気
角θと呼んで区別する。電気角検出ルーチンが開始され
ると、CPU120は、パルスパタン決定処理を行う
(ステップS100)。ここで、パルスパタン決定処理
の内容を図6に基づいて説明する。
(2) Electric Angle Detecting Process An electric angle detecting routine by the electric angle detecting device 10 of this embodiment will be described with reference to FIG. The electric angle detection routine is a routine periodically executed by the CPU 120 together with various routines for controlling the operation of the motor 40. In the following description, electrical angles of 0 to π
Alternatively, the electrical angles calculated in the range of π to 2π are called electrical angles φ1 and φ2 (both are collectively called φ), and the electrical angles specified in the range of electrical angles 0 to 2π are electrical angles θ. Call and distinguish. When the electric angle detection routine is started, the CPU 120 performs a pulse pattern determination process (Step S100). Here, the contents of the pulse pattern determination processing will be described with reference to FIG.

【0040】パルスパタン決定処理では、CPU120
はまず、U相電流Auを検出する(ステップS10
5)。具体的には、CPU120は、電圧印加部130
に制御信号を出力し、磁気飽和を生じない程度の比較的
低い電圧をU−VW相間に印加し、電圧印加から所定期
間経過した時点で、電流センサ102の出力をフィルタ
106、ADC112を介してU相電流として読み込
む。次に、CPU120は、同様の処理により、電流セ
ンサ103、フィルタ107、ADC113を介してV
相電流を検出する(ステップS110)。また、同様の
処理により、電流センサ104、フィルタ108、AD
C114を介してW相電流を検出する(ステップS11
5)。こうして検出されたU,V,W相の電流Au、A
v、Awに基づいて電気角存在区分(n)の判定を行い
(ステップS120)、電気角φ1を算出する(ステッ
プS125)。この判定内容について図7を用いて説明
する。
In the pulse pattern determination process, the CPU 120
First detects the U-phase current Au (step S10).
5). Specifically, CPU 120 includes a voltage application unit 130
And a relatively low voltage that does not cause magnetic saturation is applied between the U-VW phases. At a point in time when a predetermined period has elapsed from the voltage application, the output of the current sensor 102 is passed through the filter 106 and the ADC 112. Read as U-phase current. Next, the CPU 120 performs the same processing to output the voltage V through the current sensor 103, the filter 107, and the ADC 113.
A phase current is detected (step S110). Further, by the same processing, the current sensor 104, the filter 108, the AD
The W-phase current is detected via C114 (step S11)
5). U, V, W phase currents Au, A
The electrical angle existence category (n) is determined based on v and Aw (step S120), and the electrical angle φ1 is calculated (step S125). This determination will be described with reference to FIG.

【0041】上記ステップにより検出された電流Au、
Av、Awの変化の様子を図7に示す。各相間の電流
は、位相が120度ずつずれているから、電気角0度〜
180度に着目すると、各相の電流の大小関係は、30
度ずつ変化し、全部で次の6通りの組み合わせになるこ
とが分かる。 区分1(0〜30度) →Au>Av>Aw 区分2(30〜60度) →Av>Au>Aw 区分3(60〜90度) →Av>Aw>Au 区分4(90〜120度) →Aw>Av>Au 区分5(120〜150度)→Aw>Au>Av 区分6(150〜180度)→Au>Aw>Av
The current Au detected in the above steps,
FIG. 7 shows a state of change of Av and Aw. The current between the phases is shifted from the electrical angle of 0 degree because the phases are shifted by 120 degrees.
Focusing on 180 degrees, the magnitude relation of the current of each phase is 30
It can be seen that it changes by degrees and the following six combinations are obtained in total. Category 1 (0 to 30 degrees) → Au>Av> Aw Category 2 (30 to 60 degrees) → Av>Au> Aw Category 3 (60 to 90 degrees) → Av>Aw> Au Category 4 (90 to 120 degrees) → Aw>Av> Au classification 5 (120-150 degrees) → Aw>Au> Av classification 6 (150-180 degrees) → Au>Aw> Av

【0042】各区分の各相電流のうち、中間の大きさを
持つもの(例えば区分1ではAv、区分2ではAu・・
・)と電気角φ1との関係は、この区分で直線であると
みなして近似することができる。つまり、各相の電流平
均値をAav、n番目の区分で直線近似する電流をA
n、直線の傾きをmとすれば、電気角φ1は次式(1)
により表される。 φ1=(n−1)×30+15+sgn(Aav−A
n)×m・・・(1) なお、ここで、sgnは区分1,3,5の場合は値1を
とり、区分2,4,6の場合は値−1をとる関数であ
る。また、区分1,4ではAn=Av、区分2,5では
An=Au、区分3,6ではAn=Awである。これら
の関係は、電気角180〜360度においても同様に成
立する。
Of the phase currents in each section, those having an intermediate magnitude (for example, Av in section 1, Au in section 2)
.) And the electrical angle φ1 can be approximated by regarding this section as a straight line. That is, the current average value of each phase is Aav, and the current that is linearly approximated by the nth section is A
If n and the inclination of the straight line are m, the electrical angle φ1 is given by the following equation (1).
Is represented by φ1 = (n−1) × 30 + 15 + sgn (Aav−A
n) × m (1) Here, sgn is a function that takes a value of 1 for categories 1, 3, and 5, and a value of −1 for categories 2, 4, and 6. In addition, An = Av in sections 1 and 4, An = Au in sections 2 and 5, and An = Aw in sections 3 and 6. These relationships also hold for electrical angles of 180 to 360 degrees.

【0043】具体例としてAu=130A、Av=95
A、Aw=112A、m=1.5の場合について説明す
る。このとき、各相の電流の大小関係は、Au>Aw>
Avとなっているから電気角φ1は区分6に属している
ことが分かる。従って、上式(1)においてn=6、s
gn=−1、Aav=112.3Aを代入すると電気角
φ1=165度と求まる。電気角180〜360度に着
目すれば、区分6’において同様の関係が成立するか
ら、電気角φ2=345度と求まる。つまり、この段階
では、電気角は0〜2πの範囲で一義的には決定されな
い。
As a specific example, Au = 130A, Av = 95
A, Aw = 112A and m = 1.5 will be described. At this time, the magnitude relation of the current of each phase is Au>Aw>
Since it is Av, it is understood that the electrical angle φ1 belongs to the section 6. Therefore, in the above equation (1), n = 6, s
By substituting gn = -1 and Aav = 12.3A, the electrical angle φ1 = 165 degrees is obtained. Paying attention to the electrical angle of 180 to 360 degrees, the same relationship is established in the section 6 ′, so that the electrical angle φ2 = 345 degrees is obtained. That is, at this stage, the electrical angle is not uniquely determined in the range of 0 to 2π.

【0044】なお、上述の具体的では、電気角の算出に
用いる平均電流Aavとして実測した電流値Au,A
v,Awの平均値を用いているが、平均値Aavが制御
上から求められる場合には、その値を用いて算出するも
のとしてもよい。また、電流値を例えばAu、Avのみ
計測し、AwについてはAavから逆算するものとして
もよい。
In the specific example described above, the current values Au, A actually measured as the average current Aav used for calculating the electrical angle are described.
Although the average value of v and Aw is used, when the average value Aav is obtained from the control, it may be calculated using that value. Alternatively, the current value may be measured, for example, only for Au and Av, and Aw may be calculated backward from Aav.

【0045】さらに、上記電気角存在区分(n)の判定
(ステップS120)および電気角算出(ステップS1
25)については、図8に示す通り、次のような方法も
可能である。余弦波の信号の場合、位相が角度0の近傍
では、θ≒(tan2θ)/2という近似式が成り立つ
ことが知られている。各相最大電流Au,Av,Aw
は、その位相が120度ずつずれていることから、この
近似式を各相電流で展開すると、次式(2)を得る。 θ≒(tan2θ)/2 右辺分子=sin2θ=√3(IB−IC) 右辺分母=2cos2θ =2{2IA−(IB+IC)}=6IA … (2) ここで、IAは位相が0度付近で極値を取っている相間
電流と平均値Aavとの偏差であり、IB,ICは、そ
の他の相間電流と平均値Aavとの偏差である。なお、
一つの相間電流が極値を取っているとき、他の2つの相
間電流の平均値からの偏差の符号(±)は、同一とな
る。各相間電流Au,Av,Awの平均値Aavからの
偏差△Au,△Av,△Awの符号と区分の関係を以下
に示す。
Further, the determination of the electric angle existence category (n) (step S120) and the calculation of the electric angle (step S1)
Regarding 25), as shown in FIG. 8, the following method is also possible. In the case of a cosine wave signal, it is known that an approximate expression of θ ≒ (tan2θ) / 2 holds when the phase is near the angle 0. Maximum current Au, Av, Aw for each phase
Since the phase is shifted by 120 degrees, the following equation (2) is obtained by expanding this approximation equation for each phase current. θ ≒ (tan2θ) / 2 Right-side numerator = sin2θ = {3 (IB-IC) Right-side denominator = 2cos2θ = 2 {2IA- (IB + IC)} = 6IA (2) where IA is a pole near phase 0 degree. It is the deviation between the interphase current taking a value and the average value Aav, and IB and IC are the deviations between the other interphase currents and the average value Aav. In addition,
When one interphase current has an extreme value, the sign (±) of the deviation from the average value of the other two interphase currents is the same. The relationship between the signs of the deviations △ Au, △ Av, △ Aw from the average value Aav of the inter-phase currents Au, Av, Aw and the divisions is shown below.

【0046】 区分 △Au △Av △Aw 区分1a(-15〜15度) 正(極値) 負 負 区分2a(15〜45度) 正 正 負(極値) 区分3a(45〜75度) 負 正(極値) 負 区分4a(75〜105度) 負(極値) 正 正 区分5a(105〜135度) 負 負 正(極値) 区分6a(135〜165度) 正 負(極値) 正 従って、図8に示したように、この実施例での区分1a
ないし6aは、−15度を起点として各々30度ずつで
ある。その区分内で近似計算に使用される部分を、図8
に太線で示した。
Category ΔAu ΔAv ΔAw Category 1a (-15 to 15 degrees) Positive (extreme value) Negative Negative Category 2a (15 to 45 degrees) Positive Positive Negative (extreme value) Category 3a (45 to 75 degrees) Negative Positive (extreme value) Negative Category 4a (75 to 105 degrees) Negative (extreme value) Positive Positive Category 5a (105 to 135 degrees) Negative Negative Positive (extreme value) Category 6a (135 to 165 degrees) Positive Negative (extreme value) Correct Therefore, as shown in FIG. 8, the section 1a in this embodiment
Through 6a are each 30 degrees starting from -15 degrees. FIG. 8 shows a portion used for approximation calculation within the section.
Are shown in bold lines.

【0047】上述した6つの区分毎に、上記式(2)に
△Au,△Av,△Awを入れ換えた式を用いて演算を
行えば、電気角φを求めることができる。式(5)は、
位相が0度付近での近似式なので、各区分n毎に、30
×(n−1)度ずつ加える処理も必要となる。各区分毎
の近似式を示すと、A=△Av−△Aw,B=△Au−
△Av,C=△Aw−△Auと定義して、 区分 近似式 1a √3A/6△Au 2a 30+√3B/6△Aw 3a 60+√3C/6△Av 4a 90+√3A/6△Au 5a 120+√3B/6△Aw 6a 180+√3C/6△Av となる。同様にして、電気角180度〜360度の範囲
でも電気角φ2を算出することができる。
The electrical angle φ can be obtained by performing an operation for each of the above-described six sections by using an equation obtained by replacing △ Au, △ Av, and △ Aw in the above equation (2). Equation (5) is
Since the phase is an approximate expression near 0 degrees, 30
A process of adding each (× (n−1)) times is also required. The approximate expression for each section is as follows: A = △ Av− △ Aw, B = △ Au−
Defined as ΔAv, C = ΔAw−ΔAu, and the approximate approximation formula 1a {3A / 6} Au 2a 30 + √3B / 6 △ Aw 3a 60 + √3C / 6 △ Av 4a 90 + √3A / 6 △ Au 5a 120+ {3B / 6} Aw 6a 180+ {3C / 6} Av. Similarly, the electric angle φ2 can be calculated in the electric angle range of 180 degrees to 360 degrees.

【0048】図6に戻り、パルスパタン決定処理の内容
を説明する。前述した処理により電気角存在区分(n)
の判定(ステップS120)および電気角φの算出(ス
テップS125)を実行したCPU120は、電気角存
在区分(n)に基づいて巻線に電圧を印加するためのパ
ルスパタンを決定する(ステップS130)。具体的に
は、電圧を印加する相間として、電気角存在区分(n)
において最大の電流値を与える相を選択する。図7で示
した方法により電気角φが算出されている場合におい
て、先に述べた具体例のように電気角が区分6または区
分6’に属しているときには、三相のなかでU相の電流
値が最大となっているため、CPU120は、電圧を印
加すべき相としてU−VW相間を選択する。これは、言
い換えれば図4に示した等価回路図において、コイル巻
線と磁極の間の角度が最も小さくなる相を選択すること
を意味する。このように電圧を印加する相間を選択する
ことにより、効率的に安定して電気角を検出することが
できるのである。
Returning to FIG. 6, the contents of the pulse pattern determination processing will be described. The electric angle existence class (n) is obtained by the above-described processing.
(Step S120) and the calculation of the electrical angle φ (step S125), the CPU 120 determines a pulse pattern for applying a voltage to the winding based on the electrical angle existence category (n) (step S130). Specifically, the electrical angle existence class (n) is defined as a phase between which a voltage is applied.
Select the phase giving the maximum current value in. In the case where the electric angle φ is calculated by the method shown in FIG. 7, when the electric angle belongs to the section 6 or the section 6 ′ as in the specific example described above, the U-phase among the three phases is used. Since the current value is maximum, the CPU 120 selects between the U-VW phases as the phase to which the voltage is to be applied. This means that, in other words, in the equivalent circuit diagram shown in FIG. 4, the phase in which the angle between the coil winding and the magnetic pole is minimized is selected. Thus, by selecting the phase to which the voltage is applied, the electrical angle can be efficiently and stably detected.

【0049】以上で説明したパルスパタン決定処理を実
行した後、CPU120は図5の電気角検出ルーチンに
戻り、次のステップにおいて、順方向電流立ち上がり時
間(T1)計測処理を実行する(ステップS105)。
上述の具体例で説明した通り、パルスパタン決定処理に
おいては、電気角は0〜2πの範囲で一義的に決定され
ない。電気角を一義的に決定するためには、電気角φが
0〜πもしくはπ〜2πのいずれの区間に属しているの
かを判定(以下、極性判定という)をする必要がある。
順方向電流立ち上がり時間計測処理(ステップS10
5)は極性判定のための一つの処理である。この処理の
内容を図9を用いて説明する。
After executing the pulse pattern determination processing described above, the CPU 120 returns to the electrical angle detection routine of FIG. 5, and executes the forward current rise time (T1) measurement processing in the next step (step S105).
As described in the above specific example, in the pulse pattern determination processing, the electrical angle is not uniquely determined in the range of 0 to 2π. In order to uniquely determine the electrical angle, it is necessary to determine which section of the electrical angle φ belongs to 0 to π or π to 2π (hereinafter, polarity determination).
Forward current rise time measurement processing (step S10
5) is one process for polarity determination. The contents of this processing will be described with reference to FIG.

【0050】順方向電流立ち上がり時間(T1)計測処
理ルーチンが開始されると、CPU120は、初期電流
A0を検出する(ステップS205)。ここで、電流値
A0は、パルスパタン決定処理(ステップS100)に
おいて選択された、電圧を印加すべき相の電流値であ
る。つまり、U−VW相間に電圧を印加するように選択
されている場合は、電流値A0はU相の電流値である。
なお、初期電流A0を検出する時点ではコイル巻線に
は、いずれの相間においても電圧が印加されていない。
CPU120は、初期電流A0の検出とともに、電流変
化率△A0の初期化をするために、電流変化率△A0に
値αを代入する(ステップS205)。値αは後述する
値εよりも十分に大きい値であればよい。
When the forward current rise time (T1) measurement processing routine is started, the CPU 120 detects an initial current A0 (step S205). Here, the current value A0 is the current value of the phase to which the voltage is to be applied, which is selected in the pulse pattern determination process (step S100). That is, when a voltage is selected to be applied between the U-VW phases, the current value A0 is a U-phase current value.
At the time when the initial current A0 is detected, no voltage is applied to the coil winding between any phases.
The CPU 120 substitutes the value α for the current change rate △ A0 to detect the initial current A0 and initialize the current change rate △ A0 (step S205). The value α may be a value sufficiently larger than a value ε described later.

【0051】次に、CPU120は順方向電圧の印加を
開始するとともに、電圧印加開始からの経過時間を計測
するためのタイマT1に値0を代入してリセットする
(S210)。順方向電圧とは、U−VW相間に電圧を
印加する場合、U相をプラスの電圧とし、V,W相を接
地電圧とした状態をいう。CPU120は、このように
電圧が印加されるよう、電圧印加部130に制御信号を
出力するのである。図10にU−VW相間に順方向電圧
を印加する場合の電圧パルスの例を示す。図10におけ
るパルスパタン#1で示された部分が、順方向電圧であ
る。該部分においては、U相の電圧Vuがプラスの値と
なっており、V,W相の電圧Vv,Vwがマイナス状態
となっている。
Next, the CPU 120 starts the application of the forward voltage and substitutes a value 0 into a timer T1 for measuring the elapsed time from the start of the voltage application to reset (S210). The forward voltage refers to a state in which, when a voltage is applied between the U-VW phases, the U phase is set to a positive voltage, and the V and W phases are set to the ground voltage. The CPU 120 outputs a control signal to the voltage application unit 130 so that the voltage is applied as described above. FIG. 10 shows an example of a voltage pulse when a forward voltage is applied between the U-VW phases. The portion indicated by pulse pattern # 1 in FIG. 10 is the forward voltage. In this part, the U-phase voltage Vu has a positive value, and the V and W-phase voltages Vv and Vw are in a negative state.

【0052】次のステップで、CPU120はタイマT
1が所定の限界値TLよりも小さいか否かを判断する
(ステップS215)。タイマT1が限界値TL以上で
ある場合、即ち順方向電圧の印加時間がTLに達した場
合には、CPU120は順方向電圧の印加を一旦停止し
(ステップS245)、電気角検出ルーチン(図5)に
戻る。この際、タイマT1は限界値TLまたはそれ以上
の値となっている。
In the next step, the CPU 120 sets the timer T
It is determined whether 1 is smaller than a predetermined limit value TL (step S215). If the timer T1 is equal to or greater than the limit value TL, that is, if the forward voltage application time has reached TL, the CPU 120 temporarily stops the application of the forward voltage (step S245), and performs an electrical angle detection routine (FIG. 5). Return to). At this time, the timer T1 has a value equal to or greater than the limit value TL.

【0053】タイマT1が限界値TLよりも小さい場合
には、CPU120は時間Tsが経過するのを待つと共
に、タイマT1の値をTs分増加させる(ステップS2
20)。時間Tsとは、電流を検出するサンプリングタ
イムであり、コイル巻線に流れる電流の変化率を十分検
知することができる値を実験的に設定したものである。
また、時間Tsの経過待ち(ステップS220)は、C
PU120がモータの運転を制御するための他のルーチ
ンを実行する間に、時間Ts毎に割り込み処理をかけて
本ルーチンを実行することにより実現されている。
If the timer T1 is smaller than the limit value TL, the CPU 120 waits until the time Ts elapses and increases the value of the timer T1 by Ts (step S2).
20). The time Ts is a sampling time for detecting the current, and is set experimentally to a value at which the change rate of the current flowing through the coil winding can be sufficiently detected.
Waiting for the elapse of the time Ts (step S220)
While the PU 120 executes another routine for controlling the operation of the motor, this routine is executed by executing an interrupt process every time Ts and executing this routine.

【0054】サンプリングタイムTsが経過した後、C
PU120は電流値A1を検出し(ステップS22
5)、電流変化率△A1を算出する(ステップS23
5)。検出する電流値A1は、初期電流A0と同じ相の
電流値である。また、電流変化率△A1は電流値A1と
A0の差分(△A1=A1−A0)である。本ルーチン
が実行される間、サンプリングタイムTsは一定である
ため、電流変化率△A1を求めるのに上記差分をサンプ
リングタイムTsで除する必要はない。サンプリングタ
イムTsが本ルーチンを実行中に変化する可能性がある
場合には、電流変化率△A1は上記差分をさらにサンプ
リングタイムTsで除した値としておく必要がある。
After the elapse of the sampling time Ts, C
The PU 120 detects the current value A1 (Step S22)
5), Calculate the current change rate ΔA1 (Step S23)
5). The current value A1 to be detected is a current value in the same phase as the initial current A0. The current change rate ΔA1 is the difference between the current values A1 and A0 (ΔA1 = A1−A0). Since the sampling time Ts is constant during the execution of this routine, it is not necessary to divide the above difference by the sampling time Ts to obtain the current change rate ΔA1. If the sampling time Ts is likely to change during execution of this routine, the current change rate ΔA1 needs to be a value obtained by further dividing the difference by the sampling time Ts.

【0055】こうして電流変化率を算出した後、CPU
120は、電流変化率△A1と初期の電流変化率△A0
との差分(△A1−△A0)、即ち電流変化率の変動値
が所定の偏差εよりも大きいか否かを判定する(ステッ
プS240)。電流変化率の変動値が所定の偏差ε以下
である場合は、電流値A0および電流変化率△A0をそ
れぞれA1、△A1に置換して(ステップS230)、
再びステップS215以降の処理に戻る。つまり、更に
サンプリング時間Tsの経過を待って、電流変化率の算
出等を行う。一方、電流変化率の変動値が所定の偏差ε
よりも大きい場合には、順方向電圧の印加を停止し(ス
テップS245)、本ルーチンを一旦終了する。
After calculating the current change rate in this way, the CPU
120 is the current change rate ΔA1 and the initial current change rate ΔA0
(△ A1- △ A0), that is, whether or not the variation value of the current change rate is larger than a predetermined deviation ε (step S240). When the variation value of the current change rate is equal to or smaller than the predetermined deviation ε, the current value A0 and the current change rate △ A0 are replaced with A1 and △ A1, respectively (step S230),
The process returns to step S215 and subsequent steps. That is, after the elapse of the sampling time Ts, the calculation of the current change rate and the like are performed. On the other hand, the fluctuation value of the current change rate is equal to the predetermined deviation ε.
If it is larger than this, the application of the forward voltage is stopped (step S245), and the present routine is ended once.

【0056】この様子を図10を用いて説明する。図1
0中のパルスパタン#1におけるU相電流の様子をAu
に示し、U相の電流変化率の様子を△Auに示す。図1
0中の破線は、電流検出のサンプリングタイミングを示
している。図10のAuに示す通り、U相の電流は、電
圧の印加開始(図10のt11)直後は比較的直線に近
い状態で立ち上がるが、時刻t15以降では急激に立ち
上がる。これは、時刻t15の時点でコイル巻線が巻回
されているティース22の磁気飽和(図11における点
bの状態)が生じているからである。
This will be described with reference to FIG. FIG.
The state of the U-phase current in the pulse pattern # 1 during 0 is Au
様 子 Au shows the state of the current change rate of the U phase. FIG.
A broken line in 0 indicates a sampling timing of current detection. As shown by Au in FIG. 10, the U-phase current rises in a state relatively close to a straight line immediately after the start of voltage application (t11 in FIG. 10), but rises sharply after time t15. This is because the magnetic saturation (the state of the point b in FIG. 11) of the teeth 22 around which the coil winding is wound occurs at the time t15.

【0057】パルスパタン#1における電流変化率△A
uの様子は、CPU120により演算される結果をプロ
ットしてある。時刻t11〜t12の間、図11のAu
に示す通り電流は変化しているが、CPU120はこの
電流値を検出していないため、電流変化率△Auは値0
のままである。時刻t12において初めて電流変化率△
Auが算出される。ここでの値は、時刻t11と時刻t
12における電流値を用いて算出された値である。ま
た、このときの電流変化率の変動値δ1は所定の偏差ε
よりも小さい変動値である。電流変化率△Auは、電流
Auが直線的に増加しているため、時刻t16に至るま
では一定の値をとる。時刻t15〜t16の間で電流は
急激に増加しているが、先に述べたのと同様の理由によ
り、電流変化率△Auには変化は現れず、時刻t16に
おいて急激に増加する。ここでの電流変化率の変動値δ
2は所定の偏差εよりも大きい値となる。従って、CP
U120は、時刻t16において順方向の電圧印加を停
止する。
Current change rate ΔA in pulse pattern # 1
As for u, the result calculated by the CPU 120 is plotted. During time t11 to t12, Au in FIG.
, The current has changed, but since the CPU 120 has not detected this current value, the current change rate △ Au has a value of 0.
Remains. At time t12, the current change rate 電流
Au is calculated. The values here are the time t11 and the time t
12 is a value calculated using the current value in FIG. In addition, the variation value δ1 of the current change rate at this time is a predetermined deviation ε.
It is a fluctuation value smaller than. The current change rate △ Au takes a constant value until time t16 because the current Au increases linearly. Although the current sharply increases between times t15 and t16, for the same reason as described above, no change appears in the current change rate △ Au, and the current rapidly increases at time t16. The variation value δ of the current change rate here
2 is a value larger than the predetermined deviation ε. Therefore, CP
U120 stops the forward voltage application at time t16.

【0058】以上より、順方向電流立ち上がり時間(T
1)計測処理ルーチンでは、順方向に電圧を印加開始か
ら、コイル巻線が巻回されているティース22に磁気飽
和が生じ、コイルに流れる電流が急激に増加する(立ち
上がる)までの時間が計測されることが分かる。一方、
順方向の電圧を印加した後の経過時間が、所定の限界値
TLに達しても、所定の偏差εを超えて電流変化率が変
動しない場合には、順方向電流立ち上がり時間(T1)
には所定の限界値TLを若干超える程度の時間が記憶さ
れていることになる。
From the above, the forward current rise time (T
1) In the measurement processing routine, the time from the start of voltage application in the forward direction to the time when magnetic saturation occurs in the teeth 22 around which the coil winding is wound and the current flowing through the coil sharply increases (rises) is measured. It is understood that it is done. on the other hand,
Even if the elapsed time after application of the forward voltage reaches the predetermined limit value TL, if the current change rate does not fluctuate beyond the predetermined deviation ε, the forward current rise time (T1)
Stores a time that slightly exceeds the predetermined limit value TL.

【0059】上記説明において用いた所定の偏差ε等の
値は、電流Auの立ち上がりを適切に検出することがで
きように、それぞれ実験的に求められる。例えば、偏差
εは電流立ち上がり時の電流変化率の変動値(図11の
δ2)よりは小さく、その他の電流変化率の変動値(図
11のδ1)よりは大きい範囲の値である。
The values of the predetermined deviation ε and the like used in the above description are experimentally obtained so that the rise of the current Au can be appropriately detected. For example, the deviation ε is a value in a range that is smaller than the fluctuation value of the current change rate at the time of the rise of the current (δ2 in FIG. 11) and larger than the fluctuation values of the other current change rates (δ1 in FIG. 11).

【0060】また、電圧印加時間の限界値TLは、磁気
飽和が生じるまでに要する最大時間を若干超える値であ
る。この値は、印加する電圧値やモータの電気角の範囲
も考慮して設定する必要がある。本実施例では、先に説
明したパルスパタン決定処理(図5ステップS100)
により、電気角が30度ずつ区切られた区分(図7の区
分1〜6)のいずれの区分に属しているかが判断されて
いるため、極性判定は電気角φが正負30度の範囲にあ
る状態で行えばよい。従って、電圧印加時間の限界値T
Lは、電気角が30度を若干超える状態にあるときに、
対応する磁極において磁気飽和が生じるまでに要する時
間とすればよい。
The limit value TL of the voltage application time is a value slightly exceeding the maximum time required for magnetic saturation to occur. This value needs to be set in consideration of the applied voltage value and the range of the electric angle of the motor. In the present embodiment, the pulse pattern determination processing described above (step S100 in FIG. 5)
, It is determined which of the sections (sections 1 to 6 in FIG. 7) the electrical angle belongs to by 30 degrees, and the polarity determination is that the electrical angle φ is in the range of positive and negative 30 degrees. It may be performed in a state. Therefore, the voltage application time limit value T
L is when the electrical angle is slightly over 30 degrees,
The time required until magnetic saturation occurs in the corresponding magnetic pole may be set.

【0061】なお、限界値TLを設けているのは、例え
ばS極がU相に対抗している場合等、順方向への電圧印
加による電流立ち上がりまでに長時間要する結果、電気
角の検出に時間遅れが生じるのを回避するためである。
従って、このような効果を求める必要がない場合には、
上記ステップS215の判断を削除し、電流が立ち上が
るまで電圧の印加を継続するものとしてもよい。
It is to be noted that the limit value TL is provided because, for example, when the S pole is opposed to the U phase, it takes a long time until the current rises by applying a voltage in the forward direction. This is to avoid a time delay.
Therefore, if it is not necessary to seek such an effect,
The determination in step S215 may be deleted, and the application of the voltage may be continued until the current rises.

【0062】次にCPU120は、電気角検出処理に戻
り、逆方向電流立ち上がり時間(T2)計測処理を実行
する(図5ステップS300)。逆方向電流立ち上がり
時間(T2)計測処理も極性判定のための一つの処理で
ある。この処理の内容を図12を用いて説明する。な
お、図5のフローチャートには示していないが、逆方向
電流立ち上がり時間計測処理(ステップS300)は、
順方向電流立ち上がり時間計測処理(ステップS20
0)が終了した後、コイル巻線に流れる電流が十分減衰
した後に実行される。
Next, the CPU 120 returns to the electrical angle detection processing and executes a reverse current rise time (T2) measurement processing (step S300 in FIG. 5). The reverse current rise time (T2) measurement process is also one process for polarity determination. The contents of this processing will be described with reference to FIG. Although not shown in the flowchart of FIG. 5, the reverse current rise time measurement processing (step S300)
Forward current rise time measurement processing (step S20)
0) is completed, and is executed after the current flowing through the coil winding has sufficiently attenuated.

【0063】逆方向電流立ち上がり時間(T2)計測処
理ルーチンが開始されると、CPU120は、順方向電
流立ち上がり時間(T1)計測処理において計測した相
と同じ相(図10の例ではU相)の初期電流a0を検出
し、電流変化率△a0に値αを代入して初期化する(ス
テップS305)。値αは後述する値εよりも十分に大
きい値であればよく、順方向電流立ち上がり時間(T
1)計測処理における値α(図9ステップS205)と
同じ値である必要はない。
When the reverse current rise time (T2) measurement processing routine is started, the CPU 120 determines the same phase (U phase in the example of FIG. 10) as the phase measured in the forward current rise time (T1) measurement processing. The initial current a0 is detected, and the value α is substituted into the current change rate △ a0 to perform initialization (step S305). The value α may be a value sufficiently larger than the value ε described later, and the forward current rise time (T
1) It does not need to be the same value as the value α in the measurement processing (step S205 in FIG. 9).

【0064】次に、CPU120は逆方向電圧の印加を
開始し、電圧印加開始からの経過時間を計測するための
タイマT2に値0を代入してリセットする(S31
0)。逆方向電圧とは、先に説明した順方向電圧に対す
る逆方向の電圧であり、U−VW相間に電圧を印加する
場合、U相を接地電圧とし、V,W相をプラスの電圧と
した状態をいう。図10におけるパルスパタン#2で示
された部分が、逆方向電圧である。該部分においては、
U相の電圧Vuが接地状態となっており、V,W相の電
圧Vv,Vwがプラスの値となっている。なお、印加さ
れる電圧の絶対値は順方向電流立ち上がり時間計測処理
において印加される電圧値と同一である。
Next, the CPU 120 starts the application of the reverse voltage, substitutes a value of 0 into a timer T2 for measuring the elapsed time from the start of the voltage application, and resets it (S31).
0). The reverse voltage is a voltage in the reverse direction with respect to the forward voltage described above. When a voltage is applied between the U and VW phases, the U phase is set to the ground voltage and the V and W phases are set to the positive voltage. Say. The portion indicated by pulse pattern # 2 in FIG. 10 is the reverse voltage. In this part,
The U-phase voltage Vu is in the ground state, and the V and W-phase voltages Vv and Vw have positive values. Note that the absolute value of the applied voltage is the same as the voltage value applied in the forward current rise time measurement process.

【0065】次のステップで、CPU120はタイマT
2が順方向電流立ち上がり時間T1よりも小さいか否か
を判断する(ステップS315)。タイマT2が時間T
1以上である場合、即ち逆方向電圧の印加時間が順方向
電流立ち上がり時間T1を超えた場合には、CPU12
0は逆方向電圧の印加を一旦停止し(ステップS34
5)、電気角検出ルーチン(図5)に戻る。この際、タ
イマT2は、順方向電流立ち上がり時間T1またはそれ
以上の値となっている。
In the next step, the CPU 120 sets the timer T
It is determined whether or not 2 is shorter than the forward current rise time T1 (step S315). Timer T2 is time T
If it is 1 or more, that is, if the application time of the reverse voltage exceeds the forward current rise time T1, the CPU 12
0 temporarily stops application of the reverse voltage (step S34).
5) Return to the electrical angle detection routine (FIG. 5). At this time, the timer T2 has a value equal to or longer than the forward current rise time T1.

【0066】上記ステップS315において、順方向電
流立ち上がり時間計測処理(図9)と異なり限界値TL
との比較を行っていない。これは、後述する通り、順方
向および逆方向の電流立ち上がり時間T1,T2の計測
が両者の大小を比較するために行っているものであり、
逆方向電流立ち上がり時間T2が順方向電流立ち上がり
時間T1を超えた時点で両者の大小関係は明確となるか
らである。つまり、ステップS315においてT2とT
1の比較を行うようにすることで、本ルーチンの実行に
要する時間が短くなるのである。もっとも、このような
効果を考慮しないのであれば、順方向電流立ち上がり時
間計測処理(図9)と同様、ステップS315において
限界値TLとタイマT2を比較するものとしてもよい。
In step S315, unlike the forward current rise time measurement process (FIG. 9), the limit value TL is set.
And did not compare. As described later, the measurement of the forward and reverse current rise times T1 and T2 is performed to compare the magnitudes of the two.
This is because the magnitude relationship between the two becomes clear when the reverse current rise time T2 exceeds the forward current rise time T1. That is, in step S315, T2 and T
Performing the comparison of 1 shortens the time required to execute this routine. However, if such an effect is not considered, the limit value TL and the timer T2 may be compared in step S315 as in the forward current rise time measurement processing (FIG. 9).

【0067】タイマT2が時間T1よりも小さい場合に
は、CPU120は時間Tsが経過するのを待つと共
に、タイマT2の値をTs分増加させる(ステップS3
20)。また、電流値a1を検出し(ステップS32
5)、電流変化率△a1を算出する(ステップS33
5)。こうして電流変化率を算出した後、CPU120
は、電流変化率の変動値(△a1−△a0)が所定の偏
差εよりも大きいか否かを判定し(ステップS34
0)、該変動値が所定の偏差ε以下である場合は、電流
値a0および電流変化率△a0をそれぞれa1、△a1
に置換して(ステップS330)、再びステップS31
5以降の処理に戻る。つまり、更にサンプリング時間T
sの経過を待って、電流変化率の算出等を行う。一方、
変動値が所定の偏差εよりも大きい場合には、逆方向電
圧の印加を停止し(ステップS345)、本ルーチンを
一旦終了する。これらのステップにおける処理は、順方
向電流立ち上がり時間計測処理のステップS220〜S
245における処理と同様である。なお、所定の偏差ε
は順方向電流立ち上がり時間計測処理における偏差εと
同じ値である。
If the timer T2 is smaller than the time T1, the CPU 120 waits for the time Ts to elapse and increases the value of the timer T2 by Ts (step S3).
20). Further, the current value a1 is detected (step S32).
5), calculate the current change rate △ a1 (step S33)
5). After calculating the current change rate in this manner, the CPU 120
Determines whether the variation value (値 a1- △ a0) of the current change rate is larger than a predetermined deviation ε (step S34).
0), when the fluctuation value is equal to or smaller than the predetermined deviation ε, the current value a0 and the current change rate △ a0 are set to a1 and △ a1 respectively.
(Step S330), and again at step S31
The process returns to step 5 and subsequent steps. That is, the sampling time T
After elapse of s, calculation of the current change rate and the like are performed. on the other hand,
If the fluctuation value is larger than the predetermined deviation ε, the application of the reverse voltage is stopped (step S345), and the present routine is ended once. The processing in these steps is performed in steps S220 to S220 of the forward current rise time measurement processing.
This is the same as the process in H.245. Note that the predetermined deviation ε
Is the same value as the deviation ε in the forward current rise time measurement processing.

【0068】この様子を図10を用いて説明する。図1
0のパルスパタン#2において、Auに示す通り、U相
の電流は電圧の印加開始(図10のt21)直後は比較
的直線に近い状態で立ち上がるが、時刻t23以降では
ティース22の磁気飽和(図11における点eの状態)
が生じるため、電流は急激に立ち上がる。電圧の印加方
向が逆であるため、電流値Auはマイナスの電流となっ
て現れる。以下、電流値Auおよびその変化率△Auに
ついては、全て絶対値で扱うものとする。
This will be described with reference to FIG. FIG.
In the 0 pulse pattern # 2, as shown by Au, the U-phase current rises in a relatively linear state immediately after the start of voltage application (t21 in FIG. 10), but after time t23, the magnetic saturation of the teeth 22 (see FIG. State of point e in 11)
, The current rises rapidly. Since the application direction of the voltage is opposite, the current value Au appears as a negative current. Hereinafter, the current value Au and its change rate △ Au are all treated as absolute values.

【0069】パルスパタン#2における電流変化率△A
uの様子は、時刻t22において電流変化率△Auが算
出され、その変動値δ3は所定の偏差εよりも小さい変
動値である。電流変化率△Auは、電流Auが直線的に
増加しているため、時刻t24に至るまでは一定の値を
とり、時刻t24において急激に増加する。ここでの電
流変化率の変動値δ4は所定の偏差εよりも大きい値と
なる。従って、CPU120は、時刻t24において逆
方向の電圧印加を停止する。
Current change rate ΔA in pulse pattern # 2
In the state of u, the current change rate △ Au is calculated at time t22, and the fluctuation value δ3 is a fluctuation value smaller than the predetermined deviation ε. Since the current Au increases linearly, the current change rate 時刻 Au takes a constant value until time t24, and rapidly increases at time t24. Here, the fluctuation value δ4 of the current change rate is a value larger than the predetermined deviation ε. Therefore, the CPU 120 stops applying the voltage in the reverse direction at the time t24.

【0070】以上より、逆方向電流立ち上がり時間(T
2)計測処理ルーチンでは、逆方向に電圧を印加開始か
ら、コイル巻線が巻回されているティース22に磁気飽
和が生じ、コイルに流れる電流が急激に増加する(立ち
上がる)までの時間が計測されることが分かる。一方、
逆方向の電圧を印加した後の経過時間が、順方向電流立
ち上がり時間T1に達しても、所定の偏差εを超えて電
流変化率が変動しない場合には、逆方向電流立ち上がり
時間(T2)には時間T1を若干超える程度の時間が記
憶されていることになる。
As described above, the reverse current rise time (T
2) In the measurement processing routine, the time from the start of voltage application in the reverse direction to the time when magnetic saturation occurs in the teeth 22 around which the coil winding is wound and the current flowing through the coil rapidly increases (rises) is measured. It is understood that it is done. on the other hand,
Even if the elapsed time after the application of the reverse voltage reaches the forward current rise time T1, if the current change rate does not fluctuate beyond a predetermined deviation ε, the reverse current rise time (T2) Means that a time slightly exceeding the time T1 is stored.

【0071】図5に戻り電気角検出ルーチンについて説
明する。逆方向電流立ち上がり時間計測処理(ステップ
S300)が終了した後、CPU120は順方向電流立
ち上がり時間T1と逆方向電流立ち上がり時間T2の大
小を比較する(ステップS400)。この大小関係によ
り極性判定を行い、先のパルスパタン決定処理(ステッ
プS100)において電気角0〜πおよびπ〜2πにお
いて算出されていた電気角φ1、φ2のいずれかを正し
い値として選択することにより、電気角θを0〜2πの
範囲で一義的に決定するのである。
Returning to FIG. 5, the electrical angle detection routine will be described. After the reverse current rise time measurement processing (Step S300) is completed, the CPU 120 compares the magnitude of the forward current rise time T1 with the magnitude of the reverse current rise time T2 (Step S400). The polarity is determined based on the magnitude relationship, and one of the electrical angles φ1 and φ2 calculated at the electrical angles 0 to π and π to 2π in the previous pulse pattern determination process (step S100) is selected as a correct value. The electrical angle θ is uniquely determined within the range of 0 to 2π.

【0072】時間T1が時間T2よりも大きい場合に
は、先にパルスパタン決定処理(ステップS100)に
おいて判断された電気角φが属する区分に応じて、電気
角0〜πの範囲で算出された電気角φ1または電気角π
〜2πの範囲で算出された電気角φ2を次の通り選択し
て、電気角θを0〜2πの範囲で決定する。電気角φが
区分1〜3又は区分1’〜3’に属していると判断され
ている場合には、電気角π〜2πの範囲で算出された電
気角φ2を選択し電気角θ=φ2となる(ステップS4
05)。電気角φが区分4〜6又は区分4’〜6’に属
していると判断されている場合には、電気角0〜πの範
囲で算出された電気角φ1を選択し電気角θ=φ1とな
る(ステップS405)。
If the time T1 is longer than the time T2, the electric angle calculated in the electric angle range of 0 to π according to the section to which the electric angle φ determined in the pulse pattern determination processing (step S100) belongs. Angle φ1 or electrical angle π
The electrical angle φ2 calculated in the range of 2π to 2π is selected as follows, and the electrical angle θ is determined in the range of 0 to 2π. When it is determined that the electrical angle φ belongs to the sections 1 to 3 or the sections 1 ′ to 3 ′, the electrical angle φ2 calculated in the range of the electrical angle π to 2π is selected, and the electrical angle θ = φ2 (Step S4
05). When it is determined that the electrical angle φ belongs to the sections 4 to 6 or the sections 4 ′ to 6 ′, the electrical angle φ1 calculated in the range of the electrical angles 0 to π is selected, and the electrical angle θ = φ1 (Step S405).

【0073】一方、時間T1が時間T2以下である場合
には、この逆の関係により電気角θが求められる。電気
角φが区分1〜3又は区分1’〜3’に属していると判
断されている場合には、電気角0〜πの範囲で算出され
た電気角φ1を選択し電気角θ=φ1となる(ステップ
S410)。電気角φが区分4〜6又は区分4’〜6’
に属していると判断されている場合には、電気角π〜2
πの範囲で算出された電気角φ2を選択し電気角θ=φ
2となる(ステップS410)。
On the other hand, when the time T1 is equal to or shorter than the time T2, the electrical angle θ is obtained from the reverse relationship. When it is determined that the electrical angle φ belongs to the sections 1 to 3 or the sections 1 ′ to 3 ′, the electrical angle φ1 calculated in the range of the electrical angles 0 to π is selected and the electrical angle θ = φ1 (Step S410). Electrical angle φ is 4-6 or 4'-6 '
If the electrical angle is determined to belong to
The electrical angle φ2 calculated in the range of π is selected, and the electrical angle θ = φ
2 (step S410).

【0074】このような判断により電気角θが決定され
る理由について図13を用いて説明する。図13は図4
に示した三相同期モータ100の等価回路の内、U相と
磁極位置すなわち電気角の関係を示したものである。N
極がU相に対向した状態にあるときが電気角0度の状態
であるから、図7に示した区分1〜6および区分1’〜
6’はそれぞれ図13に示す範囲に磁極がある場合に相
当する。
The reason why the electrical angle θ is determined by such a determination will be described with reference to FIG. FIG. 13 shows FIG.
3 shows the relationship between the U phase and the magnetic pole position, that is, the electrical angle in the equivalent circuit of the three-phase synchronous motor 100 shown in FIG. N
When the pole is in the state facing the U phase, the electrical angle is 0 degree, and therefore, the sections 1 to 6 and the sections 1 ′ to 1 shown in FIG.
6 'corresponds to the case where the magnetic poles are in the range shown in FIG.

【0075】次に図13における磁極位置と順方向電流
立ち上がり時間T1と逆方向電流立ち上がり時間T2と
の関係について説明する。時間T1は、U相に順方向電
圧を印加した場合に、電圧の印加開始から磁気飽和が生
じるまでの時間であり、時間T2はU相に逆方向電圧を
印加することにより磁気飽和が生じるまでに要する時間
に相当する。従って、時間T1が時間T2よりも短い場
合には、N極がU相コイルに近い状態にあり(図13に
おいてハッチングした領域)、時間T1が時間T2より
も長い場合には、S極がU相コイルに近い状態(図13
においてハッチングのない領域)にある。言い換えれ
ば、時間T1が時間T2よりも短い場合には、電気角θ
は区分1〜3または区分4’〜6’に属しており、逆の
場合には、電気角θは区分1’〜3’または区分4〜6
に属していることになる。以上より、時間T1、T2の
大小関係と電気角φが属している区分との関係に応じ
て、電気角θがステップS405、S410の通り求め
られることが分かる。
Next, the relationship between the magnetic pole position and the forward current rise time T1 and the reverse current rise time T2 in FIG. 13 will be described. Time T1 is the time from the start of voltage application until magnetic saturation occurs when a forward voltage is applied to the U phase, and time T2 is the time from when magnetic saturation occurs by applying a reverse voltage to the U phase. The time required for Therefore, when the time T1 is shorter than the time T2, the N pole is close to the U-phase coil (the hatched area in FIG. 13), and when the time T1 is longer than the time T2, the S pole is U State close to phase coil (Fig. 13
In the area without hatching). In other words, when the time T1 is shorter than the time T2, the electrical angle θ
Belongs to sections 1-3 or sections 4′-6 ′, and conversely, the electrical angle θ is section 1′-3 ′ or sections 4-6.
It belongs to. From the above, it can be seen that the electrical angle θ is determined in steps S405 and S410 according to the relationship between the magnitude relationship between the times T1 and T2 and the section to which the electrical angle φ belongs.

【0076】もっとも、本実施例においては、パルスパ
タン決定処理(ステップS100)においてコイル巻線
と磁極が最も近い区分に存在するように電圧を印加する
相を選択しているため、上記判断は更に簡単なものとな
る。具体的に電気角φが属する区分と電圧を印加する相
との関係は、次の通りである。 電気角が区分1、6、1’、6’に存在→U相に電圧印加 電気角が区分4、5、4’、5’に存在→V相に電圧印加 電気角が区分2、3、2’、3’に存在→W相に電圧印加 従って、例えばU相に電圧を印加している場合には、ス
テップS405、S410においては、区分1および
1’、または区分6および区分6’のいずれの区分に属
しているかの判断をすれば電気角θが決定できることに
なる。V相、W相に電圧を印加している場合も同様であ
る。
However, in the present embodiment, since the phase to which the voltage is applied is selected in the pulse pattern determination processing (step S100) so that the coil winding and the magnetic pole exist in the closest section, the above determination is further simplified. It becomes something. Specifically, the relationship between the section to which the electrical angle φ belongs and the phase to which the voltage is applied is as follows. Electric angle exists in sections 1, 6, 1 ', 6' → Voltage applied to U phase Electric angle exists in sections 4, 5, 4 ', 5' → Voltage applied to V phase Electric angle applied to sections 2, 3, 2 ′, 3 ′ → Apply voltage to W phase Therefore, for example, when voltage is applied to the U phase, in steps S405 and S410, sections 1 and 1 ′ or sections 6 and 6 ′ By judging to which of these categories the electric angle θ can be determined. The same applies when a voltage is applied to the V phase and the W phase.

【0077】以上で説明した実施例によれば、コイル巻
線に印加する電圧パルスについて微妙な調整を必要とせ
ず、電気角を安定して検出することができる。本実施例
によれば、極性判定を電圧印加時に流れる電流変化率の
変動に基づいて判定しており、電圧値が低いものであっ
ても、継続的に印加することにより磁気飽和が生じるか
らである。本実施例においても印加する電圧値等は実験
的に設定しておく必要があるが、それは電圧印加部13
0の定格を超える電流が流れないよう電圧の上限値を定
めたり、電流のサンプリングタイムとの関係から適切に
電流変化率が検出できる程度の電圧を設定したりするも
のであって、本実施例が成立する上で本質的なものでは
ない。従って、本実施例によれば、電圧パルスを設定す
る際の労力が非常に軽減されるばかりでなく、モータの
特定変化やバッテリの電圧変動等が生じた場合において
も正確な電気角を安定して検出することができる。
According to the embodiment described above, the electrical angle can be stably detected without requiring fine adjustment of the voltage pulse applied to the coil winding. According to the present embodiment, the polarity is determined based on the change in the rate of change in current flowing when a voltage is applied. Even if the voltage value is low, magnetic saturation occurs due to continuous application of the voltage. is there. In this embodiment as well, it is necessary to experimentally set the voltage value and the like to be applied.
In this embodiment, the upper limit value of the voltage is determined so that a current exceeding the rating of 0 does not flow, or the voltage is set such that the current change rate can be appropriately detected from the relationship with the sampling time of the current. Is not essential to the establishment of Therefore, according to the present embodiment, not only is the labor required for setting the voltage pulse greatly reduced, but also in the case where a specific change of the motor or a voltage fluctuation of the battery occurs, the accurate electrical angle can be stabilized. Can be detected.

【0078】また、本実施例によれば、磁気飽和の影響
により電流が立ち上がった時点で電圧の印加を停止する
ため、電圧の印加時間を必要最小限に抑えることがで
き、短時間で極性判定を行うことができる。この結果、
電圧印加中に生じる異音の発生も低減することができ
る。
Further, according to the present embodiment, the voltage application is stopped when the current rises due to the influence of the magnetic saturation, so that the voltage application time can be minimized, and the polarity determination can be performed in a short time. It can be performed. As a result,
The occurrence of abnormal noise during voltage application can also be reduced.

【0079】なお、上記実施例においては、電流立ち上
がり時間T1,T2を用いているが、極性判定のパラメ
ータはコイルに電圧を印加した際に流れる電流変化率に
基づくものであればどのようなものであってもよい。例
えば、電圧印加後、電流が直線的に変化する部分(図1
0パルスパタン#1における時刻t11〜t15等)を
直線近似し、該直線と検出された電流値との差分が所定
値以上となるまでの時間等をパラメータとするものが考
えられる。
In the above embodiment, the current rise times T1 and T2 are used. However, the parameter for determining the polarity is based on any rate of change in current flowing when a voltage is applied to the coil. It may be. For example, after a voltage is applied, the current changes linearly (see FIG. 1).
A straight line approximation of the times t11 to t15 in the 0 pulse pattern # 1) is used, and the time until the difference between the straight line and the detected current value becomes equal to or more than a predetermined value is used as a parameter.

【0080】また、順方向電流立ち上がり時間計測処理
(図9)および逆方向電流立ち上がり時間計測処理(図
12)における電流変化率の算出も種々の方法を採るこ
とができる。例えば、本実施例のように電流が立ち上が
った時点で電圧の印加を停止するのではなく、順方向お
よび逆方向ともに磁気飽和を十分生じることができる一
定期間、電圧を印加するものとしておき、その間の電流
の挙動を全て検出した上で、電流が立ち上がる時間を求
めるものとしてもよい。本実施例の方法では、電流立ち
上がり時間は必ずサンプリングタイムTsの整数倍とな
るため、最大Ts/2なる誤差を含むことになるが、こ
うすることにより精度よく電流立ち上がり時間を求める
ことができる。
Also, various methods can be used to calculate the current change rate in the forward current rise time measurement processing (FIG. 9) and the reverse current rise time measurement processing (FIG. 12). For example, instead of stopping the application of the voltage when the current rises as in the present embodiment, the voltage is applied for a certain period in which magnetic saturation can be sufficiently generated in both the forward and reverse directions. After detecting all the behaviors of the current, the time required for the current to rise may be determined. In the method of the present embodiment, the current rise time is always an integral multiple of the sampling time Ts, and therefore includes an error of a maximum Ts / 2. By doing so, the current rise time can be obtained with high accuracy.

【0081】電圧印加期間は本実施例の通りとしつつ、
電流変化率の算出方法を変更してもよい。例えば、ある
時刻において検出された電流値A1とその直前のサンプ
リングタイムにおいて検出された電流値A0の他、さら
にもう一つ前のサンプリングタイムにいて検出された電
流値A2を用いて、3点を通る二次曲線(時間tについ
ての二次関数:A=at2+bt+c)を求めることに
より電流変化率を求めるものとしてもよい。電流が直線
状に変化している場合には、時間tの2乗の係数aは値
0または非常に小さな値となる。これに対し、急激に増
加する場合には該係数も増大する。また、こうして求め
られた二次曲線を微分すれば、瞬間的な電流変化率を算
出することもできるため、電流立ち上がり時間を精度よ
く求めることができる。
The voltage application period is the same as in this embodiment,
The calculation method of the current change rate may be changed. For example, in addition to the current value A1 detected at a certain time and the current value A0 detected at the immediately preceding sampling time, a current value A2 detected at the immediately preceding sampling time is used to determine three points. The current change rate may be obtained by obtaining a passing quadratic curve (a quadratic function with respect to time t: A = at2 + bt + c). When the current is changing linearly, the coefficient a of the square of the time t has a value of 0 or a very small value. On the other hand, if it increases rapidly, the coefficient also increases. Also, by differentiating the quadratic curve obtained in this way, the instantaneous current change rate can be calculated, so that the current rise time can be accurately obtained.

【0082】(3)第2実施例による電気角検出処理 次に、図14を用いて本発明の第2の実施例による電気
角検出処理について説明する。この実施例における電気
角検出装置の構成は、先に述べた実施例における構成
(図1〜図4)と同じである。
(3) Electrical Angle Detecting Process According to Second Embodiment Next, an electrical angle detecting process according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The configuration of the electrical angle detecting device in this embodiment is the same as the configuration (FIGS. 1 to 4) in the above-described embodiment.

【0083】図14に示す電気角検出ルーチンは、モー
タ40の動作を制御するための種々のルーチンとともに
CPU120により定期的に実行されるルーチンであ
る。電気角検出ルーチンが開始されると、CPU120
は、パルスパタン決定処理を行い(ステップS10
0)、順方向電流立ち上がり時間(T1)計測処理を行
う(ステップS200)。これらの処理内容は、先に述
べた実施例で説明した処理内容と同一である(図6およ
び図9)。
The electric angle detection routine shown in FIG. 14 is a routine periodically executed by the CPU 120 together with various routines for controlling the operation of the motor 40. When the electric angle detection routine is started, the CPU 120
Performs a pulse pattern determination process (step S10).
0), a forward current rise time (T1) measurement process is performed (step S200). These processing contents are the same as the processing contents described in the above-described embodiment (FIGS. 6 and 9).

【0084】CPU120は、次のステップにおいて、
順方向電流立ち上がり時間T1が予め定められた所定時
間T0よりも大きいか否かを判定する(ステップS50
0)。所定時間T0とは、電気角がある特定の状態にあ
る場合において、コイルに電圧印加を開始した後、磁気
飽和が生じるまでに要する時間である。例えば、電気角
がπ/2であるときに、U相に電圧を印加し電流変化率
の変動値が所定値εを超えるまでに要する時間を所定時
間T0とすることができる。所定時間T0をこのように
設定することにより順方向電流立ち上がり時間T1と所
定時間T0との大小関係に基づいて次の通り極性判定を
することができる。
In the next step, the CPU 120
It is determined whether the forward current rise time T1 is longer than a predetermined time T0 (step S50).
0). The predetermined time T0 is a time required from the start of voltage application to the coil to the occurrence of magnetic saturation when the electrical angle is in a specific state. For example, when the electrical angle is π / 2, the time required for applying a voltage to the U phase and causing the current change rate to exceed the predetermined value ε can be set as the predetermined time T0. By setting the predetermined time T0 in this manner, the polarity can be determined as follows based on the magnitude relationship between the forward current rise time T1 and the predetermined time T0.

【0085】時間T1が所定時間T0よりも大きい場合
において、電気角φが区分1〜3又は区分1’〜3’に
属している場合には電気角θ=φ2となり、電気角φが
区分4〜6又は区分4’〜6’に属している場合には電
気角θ=φ1となる(ステップS505)。一方、時間
T1が時間T0以下である場合には、この逆の関係によ
り電気角θが求められる。電気角φが区分1〜3又は区
分1’〜3’に属している場合には電気角θ=φ1とな
り、電気角φが区分4〜6又は区分4’〜6’に属して
いる場合には電気角θ=φ2となる(ステップS51
0)。
When the time T1 is longer than the predetermined time T0 and the electric angle φ belongs to the divisions 1 to 3 or the divisions 1 ′ to 3 ′, the electric angle θ = φ2, and the electric angle φ becomes the division 4 6 or 4 ′ to 6 ′, the electrical angle θ = φ1 (step S505). On the other hand, when the time T1 is equal to or shorter than the time T0, the electrical angle θ is obtained from the opposite relationship. When the electric angle φ belongs to the sections 1 to 3 or the sections 1 ′ to 3 ′, the electric angle θ = φ1, and when the electric angle φ belongs to the section 4 to 6 or the sections 4 ′ to 6 ′, Is the electrical angle θ = φ2 (step S51).
0).

【0086】このような判断を行う理由を図13を用い
て説明する。順方向電流立ち上がり時間T1は、電気角
が値0のときに最も小さく、電気角の増大とともに大き
くなる。図13においてハッチングを施した領域(区分
1〜3および区分4’〜6’)にN極が存在する場合に
おいて、順方向電流立ち上がり時間T1が最大となるの
はU相コイルに対して磁極がπ/2の位置にある場合で
ある。本実施例では、この状態における順方向電流立ち
上がり時間を所定時間T0としている。従って、時間T
1が所定時間T0よりも小さい場合には、区分1〜3ま
たは区分4’〜6’に電気角が存在することが判定でき
る。V相およびW相に電圧を印加する場合も所定時間T
0は概ね同等の値とできるため、同様にして極性判定を
することができる。従って、ステップS505、S51
0の通り電気角θを特定することができることになる。
The reason for making such a determination will be described with reference to FIG. The forward current rise time T1 is the shortest when the electrical angle is 0, and increases as the electrical angle increases. In FIG. 13, when the N pole exists in the hatched area (sections 1 to 3 and sections 4 ′ to 6 ′), the forward current rise time T1 is maximized because the magnetic pole is higher than the U-phase coil. This is the case where it is at the position of π / 2. In this embodiment, the forward current rise time in this state is set to the predetermined time T0. Therefore, the time T
When 1 is smaller than the predetermined time T0, it can be determined that the electrical angle exists in the sections 1 to 3 or the sections 4 'to 6'. When a voltage is applied to the V phase and the W phase, a predetermined time T
Since 0 can be set to substantially the same value, the polarity can be similarly determined. Therefore, steps S505 and S51
As described above, the electrical angle θ can be specified.

【0087】本実施例によれば、先に述べた実施例と同
様、コイル巻線に印加する電圧パルスについて微妙な調
整を必要とせず、電気角を検出することができる。ま
た、本実施例によれば、電気角逆方向電流立ち上がり時
間を計測する必要がないため、先に述べた実施例に比べ
て短時間で電気角を検出できる。
According to the present embodiment, similarly to the above-described embodiments, the electrical angle can be detected without requiring fine adjustment of the voltage pulse applied to the coil winding. Further, according to the present embodiment, since it is not necessary to measure the electrical angle reverse current rise time, the electrical angle can be detected in a shorter time than in the above-described embodiment.

【0088】なお、本実施例においては、パルスパタン
決定処理(ステップS100)によって電圧を印加する
相を決定する結果、例えばU相に電圧を印加する場合に
は電気角は区分1、1’、6、6’のいずれかに属して
いることになる。つまり、U相と磁極の角度は正負30
度(π/6)の範囲にあることになる。従って、上記所
定時間T0は、電気角がπ/6〜π/2の範囲における
順方向電流立ち上がり時間相当に設定するものとしても
よい。このように電気角が存在する区分を判定する手段
と組み合わせて用いることにより、上記実施例における
極性判定は、時間の経過や温度変化に伴うモータの特性
変化の影響を受けることなく安定して電気角を検出する
ことができる。
In the present embodiment, as a result of determining the phase to which the voltage is applied by the pulse pattern determination processing (step S100), for example, when the voltage is applied to the U phase, the electrical angles are classified into categories 1, 1 ', and 6. , 6 ′. In other words, the angle between the U phase and the magnetic pole is 30
It will be in the range of degrees (π / 6). Therefore, the predetermined time T0 may be set to a forward current rise time in an electrical angle range of π / 6 to π / 2. By using in combination with the means for judging the section where the electric angle exists, the polarity judgment in the above embodiment can be performed stably without being affected by the change in the characteristics of the motor due to the passage of time or the temperature. Corners can be detected.

【0089】以上、本発明の実施例について説明してき
たが、本発明はこれらに限定されるものではなく、その
要旨を逸脱しない範囲で種々の形態が可能である。例え
ば、電気角検出ルーチンのパルスパタン決定処理(ステ
ップS100)における電気角の算出は、電気角が存在
する区分を判断することなく、0〜πもしくはπ〜2π
の範囲で電気角φを算出することができる手段としても
よい。
Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to these embodiments, and various embodiments can be made without departing from the gist of the present invention. For example, the calculation of the electrical angle in the pulse pattern determination process (step S100) of the electrical angle detection routine is performed without determining the section in which the electrical angle exists, from 0 to π or from π to 2π.
The electric angle φ may be calculated in the range of (1).

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】モータ制御装置10の概略構成を示すブロック
図である。
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a motor control device 10.

【図2】三相同期モータ40の概略構成を示す説明図で
ある。
FIG. 2 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of a three-phase synchronous motor 40.

【図3】三相同期モータ40の固定子30と回転子50
との関係を示す端面図である。
FIG. 3 shows a stator 30 and a rotor 50 of a three-phase synchronous motor 40;
FIG. 6 is an end view showing the relationship with FIG.

【図4】三相同期モータ40の等価回路図である。FIG. 4 is an equivalent circuit diagram of the three-phase synchronous motor 40.

【図5】第1実施例における電気角検出ルーチンのフロ
ーチャートである。
FIG. 5 is a flowchart of an electrical angle detection routine in the first embodiment.

【図6】第1実施例におけるパルスパタン決定処理のフ
ローチャートである。
FIG. 6 is a flowchart of a pulse pattern determination process in the first embodiment.

【図7】電気角の存在区分を説明する説明図である。FIG. 7 is an explanatory diagram for explaining an existing section of an electrical angle.

【図8】電気角の他の存在区分を説明する説明図であ
る。
FIG. 8 is an explanatory diagram illustrating another existing section of the electrical angle.

【図9】順方向電流立ち上がり時間計測処理のフローチ
ャートである。
FIG. 9 is a flowchart of a forward current rise time measurement process.

【図10】コイル巻線の電圧および電流の様子を示すグ
ラフである。
FIG. 10 is a graph showing a state of a voltage and a current of a coil winding.

【図11】ティース22に加えられる外部磁界と内部磁
束密度の関係を示すグラフである。
FIG. 11 is a graph showing a relationship between an external magnetic field applied to a tooth 22 and an internal magnetic flux density.

【図12】逆方向電流立ち上がり時間計測処理のフロー
チャートである。
FIG. 12 is a flowchart of a reverse current rise time measurement process.

【図13】電気角存在区分と極性判定の関係を示す説明
図である。
FIG. 13 is an explanatory diagram showing a relationship between an electrical angle existence category and polarity determination.

【図14】第2実施例における電気角検出ルーチンのフ
ローチャートである。
FIG. 14 is a flowchart of an electrical angle detection routine in a second embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10…モータ制御装置 20…板状固定子 22…ティース 24…スロット 30…固定子 32…コイル 34…ボルト 36…ボルト孔 40…三相同期モータ 50…回転子 51,52,53,54…永久磁石 55…回転軸 57…板状回転子 60…ケース 61,62…軸受 71,72,73,74…突極 100…制御用ECU 102,103,104…電流センサ 106,107,108…フィルタ 112,113,114…ADC 116…入力ポート 118…出力ポート 120…CPU 122…ROM 124…RAM 126…クロック 130…電圧印加部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Motor control apparatus 20 ... Plate stator 22 ... Teeth 24 ... Slot 30 ... Stator 32 ... Coil 34 ... Bolt 36 ... Bolt hole 40 ... Three-phase synchronous motor 50 ... Rotor 51, 52, 53, 54 ... Permanent Magnet 55 Rotating shaft 57 Plate rotor 60 Case 61, 62 Bearing 71, 72, 73, 74 Salient pole 100 Control ECU 102, 103, 104 Current sensor 106, 107, 108 Filter 112 , 113, 114 ADC 116 input port 118 output port 120 CPU 122 ROM 124 RAM 126 clock 130 voltage applying unit

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H02P 5/00 H02P 5/28 - 5/44 H02P 6/00 - 6/24 H02P 7/00 - 7/01 H02P 7/36 - 7/66 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) H02P 5/00 H02P 5/28-5/44 H02P 6/00-6/24 H02P 7/00-7 / 01 H02P 7/36-7/66

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 多相交流を巻線に流し、該巻線による磁
界と永久磁石による磁界との相互作用により回転子を回
転させる同期モータの電気角検出装置であって、 該巻線に所定の電圧を印加する電圧印加手段と、 該印加した電圧に応じて流れる電流の変化率などの電流
の挙動を検出する電流検出手段と、 該印加した電圧に応じて流れる電流の挙動に基づいて、
電気角0〜πもしくはπ〜2πの区間内での電気角を演
算する電気角演算手段と、 該検出された電流の変化率の変動に基づいて、電気角が
0〜πもしくはπ〜2πのいずれの区間に属するかを特
定する区間特定手段と、を備え、 前記電圧印加手段は、 前記巻線の一の方向に第1の所定期間、所定の電圧を印
加する順方向電圧印加手段と、 前記一の方向と逆方向に第2の所定期間、前記所定の電
圧と同じ電圧を印加する逆方向電圧印加手段とからな
り、 前記区間特定手段は、 前記順方向電圧印加手段による電圧印加開始から、検出
された電流変化率の変動値が所定値を超えるまでに要す
る順方向電流立ち上がり時間と、 前記逆方向電圧印加手段による電圧印加開始から、検出
された電流変化率の変動値が所定値を超えるまでに要す
る逆方向電流立ち上がり時間との大小関係に基づいて、
電気角が0〜πもしくはπ〜2πのいずれの区間に属す
るかを特定する手段である電気角検出装置。
1. An electric angle detecting device for a synchronous motor, wherein a polyphase alternating current flows through a winding, and a rotor rotates by an interaction between a magnetic field generated by the winding and a magnetic field generated by a permanent magnet. Voltage applying means for applying a voltage of the following; current detecting means for detecting a behavior of a current such as a rate of change of a current flowing according to the applied voltage; and a behavior of a current flowing according to the applied voltage.
An electrical angle calculating means for calculating an electrical angle within a section of electrical angles of 0 to π or π to 2π; and an electrical angle of 0 to π or π to 2π based on the variation of the rate of change of the detected current. Section specifying means for specifying which section belongs to , wherein the voltage applying means applies a predetermined voltage in one direction of the winding for a first predetermined period.
Forward voltage applying means for applying the predetermined voltage for a second predetermined period in a direction opposite to the one direction.
And a reverse voltage applying means for applying the same voltage as the voltage.
The section identification means detects the voltage from the start of voltage application by the forward voltage application means.
Required until the fluctuation value of the current change rate exceeds the specified value.
From the forward current rise time and the start of voltage application by the reverse voltage application means.
Required until the fluctuation value of the current change rate exceeds the specified value.
Based on the magnitude relationship with the reverse current rise time
Electric angle belongs to any section from 0 to π or π to 2π
Electrical angle detection device, which is a means for specifying whether
【請求項2】 請求項1記載の電気角検出装置であっ
て、 前記順方向電圧印加手段における第1の所定期間は、検
出された電流変化率の変動値が所定値を超えるまでの期
間もしくは予め定められた所定期間のいずれか短い方の
期間であり、 前記逆方向電圧印加手段における第2の所定期間は、検
出された電流変化率の変動値が所定値を超えるまでの期
間もしくは前記第1の所定期間を超える期間のいずれか
短い方の期間である電気角検出装置。
2. The electrical angle detection device according to claim 1 , wherein the first predetermined period in the forward voltage applying means is a period until the detected current change rate exceeds a predetermined value. The second predetermined period in the reverse voltage applying means is a period until the detected fluctuation value of the current change rate exceeds a predetermined value or the second predetermined period. An electrical angle detection device which is a shorter one of the periods exceeding one predetermined period.
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