JP3400436B2 - スイッチドリラクタンスモータの回転子位置整列方法及びその駆動回路 - Google Patents
スイッチドリラクタンスモータの回転子位置整列方法及びその駆動回路Info
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- JP3400436B2 JP3400436B2 JP2001135163A JP2001135163A JP3400436B2 JP 3400436 B2 JP3400436 B2 JP 3400436B2 JP 2001135163 A JP2001135163 A JP 2001135163A JP 2001135163 A JP2001135163 A JP 2001135163A JP 3400436 B2 JP3400436 B2 JP 3400436B2
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- H02P1/00—Arrangements for starting electric motors or dynamo-electric converters
- H02P1/16—Arrangements for starting electric motors or dynamo-electric converters for starting dynamo-electric motors or dynamo-electric converters
- H02P1/163—Arrangements for starting electric motors or dynamo-electric converters for starting dynamo-electric motors or dynamo-electric converters for starting an individual reluctance motor
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はスイッチドリラクタ
ンスモータ(switched reluctance motor：以下ＳＲＭと
略称する）に関するものであり、さらに詳細にはＳＲＭ
の起動時、固定子の各相に流れる電流を検出して、その
大きさを相互比較して最も小さい電流が流れた相に回転
子の位置を整列させることによって、モータの起動時間
を短縮して、回転子位置整列時に生じる騷音を減らすこ
とができるＳＲＭの回転子位置整列方法及びその具現の
ためのＳＲＭ駆動回路に関するものである。
ンスモータ(switched reluctance motor：以下ＳＲＭと
略称する）に関するものであり、さらに詳細にはＳＲＭ
の起動時、固定子の各相に流れる電流を検出して、その
大きさを相互比較して最も小さい電流が流れた相に回転
子の位置を整列させることによって、モータの起動時間
を短縮して、回転子位置整列時に生じる騷音を減らすこ
とができるＳＲＭの回転子位置整列方法及びその具現の
ためのＳＲＭ駆動回路に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】同期電動機（synchronous motor)は交流
電動機の一種として、励磁を変化させることにより力率
調整が可能であり、負荷が変動しても同期速度で回転す
る。ＳＲＭは以上のような同期電動機と同様な特性を有
しているが、直流励磁を有しなく、固定子と回転子との
相対的な位置による磁気抵抗（reluctance）の不均一分
布による変化により生成されるリラクタンストルク（to
rque）により同期運転するモータをいう。
電動機の一種として、励磁を変化させることにより力率
調整が可能であり、負荷が変動しても同期速度で回転す
る。ＳＲＭは以上のような同期電動機と同様な特性を有
しているが、直流励磁を有しなく、固定子と回転子との
相対的な位置による磁気抵抗（reluctance）の不均一分
布による変化により生成されるリラクタンストルク（to
rque）により同期運転するモータをいう。
【０００３】図１は、一般的な３相ＳＲＭの概略的な構
成図である。図１を参照すると、３相ＳＲＭ１００は、
その内周面に複数の突極磁極１０１ｐが形成されてお
り、各突極磁極１０１ｐにはコイル１０１ｃが巻線され
ている固定子１０１と、その固定子１０１の内部空間に
設けられ、その外周面には複数の突出部１０２ｐが形成
されており、その突出部１０２ｐと固定子１０１の突極
磁極１０１ｐとの相対的な位置による磁気抵抗の不均一
分布による変化により生成されるリラクタンストルクに
より回転する回転子１０２と、で構成される。
成図である。図１を参照すると、３相ＳＲＭ１００は、
その内周面に複数の突極磁極１０１ｐが形成されてお
り、各突極磁極１０１ｐにはコイル１０１ｃが巻線され
ている固定子１０１と、その固定子１０１の内部空間に
設けられ、その外周面には複数の突出部１０２ｐが形成
されており、その突出部１０２ｐと固定子１０１の突極
磁極１０１ｐとの相対的な位置による磁気抵抗の不均一
分布による変化により生成されるリラクタンストルクに
より回転する回転子１０２と、で構成される。
【０００４】以上のような構成を有するＳＲＭは、駆動
のために回転子１０２の位置検出が必要である。回転子
１０２の位置検出のために一般的に一個以上のセンサを
用いる。回転子１０２の位置検出のために一個のセンサ
を用いる単一センサ式３相ＳＲＭの場合、初期起動のた
めに回転子１０２を予め設定された回転子位置（整列位
置）に整列（align）させて置かなければならない。こ
のような３相ＳＲＭにおいては、回転子１０２が固定子
巻線のいずれか１相に対して上記整列位置からずれを位
置、すなわち誤整列（misalign）位置にある場合、その
相に対して回転子１０２を整列位置に移動させることが
できない。このような誤整列問題を解決するために従来
は図２に図示されたように、３相（Ａ相、Ｂ相、Ｃ相）
でＡ相→Ｂ相→Ｃ相のように３相を順々に整列させて誤
整列を避けながら所望するいずれかの相に回転子１０２
を整列させたり、Ａ相→Ｂ相の順序のように２相を順々
に整列することによって誤整列を避けながら所望する相
に整列させる方式を取った。この時、所望する相に電圧
パルスを印加することによって整列させるようにする。
すなわち、図２に図示されたように、一定の幅を有する
電圧パルスをはじめは長い時間間隔を置いて印加してい
る途中で、数回のパルス印加後には漸次間隔を縮め所望
する間隔まで縮まる時までパルスを印加して所望する相
に整列させるようにする。
のために回転子１０２の位置検出が必要である。回転子
１０２の位置検出のために一般的に一個以上のセンサを
用いる。回転子１０２の位置検出のために一個のセンサ
を用いる単一センサ式３相ＳＲＭの場合、初期起動のた
めに回転子１０２を予め設定された回転子位置（整列位
置）に整列（align）させて置かなければならない。こ
のような３相ＳＲＭにおいては、回転子１０２が固定子
巻線のいずれか１相に対して上記整列位置からずれを位
置、すなわち誤整列（misalign）位置にある場合、その
相に対して回転子１０２を整列位置に移動させることが
できない。このような誤整列問題を解決するために従来
は図２に図示されたように、３相（Ａ相、Ｂ相、Ｃ相）
でＡ相→Ｂ相→Ｃ相のように３相を順々に整列させて誤
整列を避けながら所望するいずれかの相に回転子１０２
を整列させたり、Ａ相→Ｂ相の順序のように２相を順々
に整列することによって誤整列を避けながら所望する相
に整列させる方式を取った。この時、所望する相に電圧
パルスを印加することによって整列させるようにする。
すなわち、図２に図示されたように、一定の幅を有する
電圧パルスをはじめは長い時間間隔を置いて印加してい
る途中で、数回のパルス印加後には漸次間隔を縮め所望
する間隔まで縮まる時までパルスを印加して所望する相
に整列させるようにする。
【０００５】ところで、以上のような従来の回転子整列
方式は、所望するいずれかの一相に対してまず整列させ
て、それからその次の相に整列させるようになるが、こ
の時ＳＲＭの回転子位置が整列位置から遠く離れている
ほど固定子巻線コイル１０１ｃに多くの電流が流れるよ
うになる。そして、そのような大電流によって整列時高
い騷音が生じる。また、前述したように誤整列を避ける
ために３相或いは２相を順々に整列させるので、モータ
の起動時間が長くなる問題がある。
方式は、所望するいずれかの一相に対してまず整列させ
て、それからその次の相に整列させるようになるが、こ
の時ＳＲＭの回転子位置が整列位置から遠く離れている
ほど固定子巻線コイル１０１ｃに多くの電流が流れるよ
うになる。そして、そのような大電流によって整列時高
い騷音が生じる。また、前述したように誤整列を避ける
ために３相或いは２相を順々に整列させるので、モータ
の起動時間が長くなる問題がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は前記のような
問題点に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、
回転子の初期位置整列時の騷音を減らし、モータの起動
時間を短縮できるＳＲＭの回転子位置整列方法及びそれ
を具現するためのＳＲＭ駆動回路を提供することにあ
る。
問題点に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、
回転子の初期位置整列時の騷音を減らし、モータの起動
時間を短縮できるＳＲＭの回転子位置整列方法及びそれ
を具現するためのＳＲＭ駆動回路を提供することにあ
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために本発明によるＳＲＭの回転子位置整列方法は、
ＳＲＭの起動初期に固定子巻線コイルの複数の各相に同
一の大きさの電圧パルスを印加する第１段階、上記の電
圧パルスの印加によって複数の各相に流れる電流を各々
検出する第２段階、上記の検出された各相の電流の大き
さを相互比較する第３段階、及び上記の比較の結果、最
も小さい電流が流れた相に回転子を整列させる第４段階
で構成されている。
るために本発明によるＳＲＭの回転子位置整列方法は、
ＳＲＭの起動初期に固定子巻線コイルの複数の各相に同
一の大きさの電圧パルスを印加する第１段階、上記の電
圧パルスの印加によって複数の各相に流れる電流を各々
検出する第２段階、上記の検出された各相の電流の大き
さを相互比較する第３段階、及び上記の比較の結果、最
も小さい電流が流れた相に回転子を整列させる第４段階
で構成されている。
【０００８】ここで、望ましくは上記の第１段階におけ
る電圧パルスの印加は、複数の各相に順次的に行われ
る。また、上記の第２段階における電流検出は、電圧パ
ルスの印加後、電圧パルス値が零になる前の所定の時点
で行なわれる。そして、上記の第３段階における電流の
大きさの比較に対する信頼度を高めるために上記の第１
段階及び第２段階を複数回反復して実施する。
る電圧パルスの印加は、複数の各相に順次的に行われ
る。また、上記の第２段階における電流検出は、電圧パ
ルスの印加後、電圧パルス値が零になる前の所定の時点
で行なわれる。そして、上記の第３段階における電流の
大きさの比較に対する信頼度を高めるために上記の第１
段階及び第２段階を複数回反復して実施する。
【０００９】そして、上記の第３段階における電流の大
きさの比較は、上記の第２段階によって検出された各相
の電流を各々累積加算した値の相互比較によって行なわ
れる。また、上記の第４段階で最も小さい電流が流れた
相（以下、整列位置近接相と呼ぶ）に一定の幅の電圧パ
ルスをその印加時間間隔を漸次短くして印加させながら
回転子を整列させたり、上記の整列位置近接相に電圧パ
ルスを印加させるときに、その近接相に流れる電流の
上、下限値を予め設定しておいて、電流が上限値に至れ
ば電圧パルス印加を遮断して、電流が下限値に至れば再
び電圧パルスを印加しながら回転子を整列させる。
きさの比較は、上記の第２段階によって検出された各相
の電流を各々累積加算した値の相互比較によって行なわ
れる。また、上記の第４段階で最も小さい電流が流れた
相（以下、整列位置近接相と呼ぶ）に一定の幅の電圧パ
ルスをその印加時間間隔を漸次短くして印加させながら
回転子を整列させたり、上記の整列位置近接相に電圧パ
ルスを印加させるときに、その近接相に流れる電流の
上、下限値を予め設定しておいて、電流が上限値に至れ
ば電圧パルス印加を遮断して、電流が下限値に至れば再
び電圧パルスを印加しながら回転子を整列させる。
【００１０】一方、前記の目的を達成するために本発明
によるＳＲＭ駆動回路は、各々コイルが巻線された複数
の突極磁極を有する固定子と、その固定子の内部空間に
設けられ、複数の突出部を有する回転子を備えるＳＲＭ
を駆動するための回路において、前記複数の固定子巻線
コイルに各々直列接続され、各巻線コイルへの電流をオ
ン／オフする複数のスイッチング素子、上記の巻線コイ
ルの電流の入力端又は出力端に各々その一端が接続さ
れ、巻線コイルに流れる電流の方向を一方向のみに制限
する複数のダイオード、及び上記の巻線コイルの電流の
出力端に直列になるように接続され、各巻線コイルに流
れる電流を検出するための抵抗を含んで構成される点に
その特徴がある。以上の説明のように本発明によるＳＲ
Ｍの回転子位置整列方法は初期起動のための回転子位置
を整列するとき、各相の電流を検出して最も小さい電流
が流れた相を整列位置近接相として決定してその上に回
転子を整列するようにするので、モータの起動時間を短
縮できて、回転子の初期位置整列時生じる騷音を一層減
らすことができる長所がある。
によるＳＲＭ駆動回路は、各々コイルが巻線された複数
の突極磁極を有する固定子と、その固定子の内部空間に
設けられ、複数の突出部を有する回転子を備えるＳＲＭ
を駆動するための回路において、前記複数の固定子巻線
コイルに各々直列接続され、各巻線コイルへの電流をオ
ン／オフする複数のスイッチング素子、上記の巻線コイ
ルの電流の入力端又は出力端に各々その一端が接続さ
れ、巻線コイルに流れる電流の方向を一方向のみに制限
する複数のダイオード、及び上記の巻線コイルの電流の
出力端に直列になるように接続され、各巻線コイルに流
れる電流を検出するための抵抗を含んで構成される点に
その特徴がある。以上の説明のように本発明によるＳＲ
Ｍの回転子位置整列方法は初期起動のための回転子位置
を整列するとき、各相の電流を検出して最も小さい電流
が流れた相を整列位置近接相として決定してその上に回
転子を整列するようにするので、モータの起動時間を短
縮できて、回転子の初期位置整列時生じる騷音を一層減
らすことができる長所がある。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、添付した図面を参照しなが
ら本発明をより詳細に説明する。図３は、本発明による
ＳＲＭ駆動回路図である。図３を参照すると、本発明に
よるＳＲＭ駆動回路は、各々コイルが巻線された複数の
突極磁極を有する固定子と、その固定子の内部空間に設
けられ、複数の突出部を有する回転子を備えるＳＲＭ１
００（図１参照）を駆動するための回路であり、複数の
固定子巻線コイルＬａ、Ｌｂ、Ｌｃの両端に各々直列接
続され、各巻線コイルＬａ、Ｌｂ、Ｌｃに流れる電流を
オン／オフする複数のスイッチング素子としてのトラン
ジスタＱ１〜Ｑ６と、巻線コイルＬａ、Ｌｂ、Ｌｃの電
流の入力端又は出力端に各々その一端が接続され、巻線
コイルＬａ、Ｌｂ、Ｌｃに流れる電流の方向を一方向の
みに制限する複数のダイオードＤ１〜Ｄ６及び巻線コイ
ルＬａ、Ｌｂ、Ｌｃの電流の出力端に直列になるように
接続され、各巻線コイルＬａ、Ｌｂ、Ｌｃに流れる電流
を検出するための抵抗Ｒｄを含んで構成される。
ら本発明をより詳細に説明する。図３は、本発明による
ＳＲＭ駆動回路図である。図３を参照すると、本発明に
よるＳＲＭ駆動回路は、各々コイルが巻線された複数の
突極磁極を有する固定子と、その固定子の内部空間に設
けられ、複数の突出部を有する回転子を備えるＳＲＭ１
００（図１参照）を駆動するための回路であり、複数の
固定子巻線コイルＬａ、Ｌｂ、Ｌｃの両端に各々直列接
続され、各巻線コイルＬａ、Ｌｂ、Ｌｃに流れる電流を
オン／オフする複数のスイッチング素子としてのトラン
ジスタＱ１〜Ｑ６と、巻線コイルＬａ、Ｌｂ、Ｌｃの電
流の入力端又は出力端に各々その一端が接続され、巻線
コイルＬａ、Ｌｂ、Ｌｃに流れる電流の方向を一方向の
みに制限する複数のダイオードＤ１〜Ｄ６及び巻線コイ
ルＬａ、Ｌｂ、Ｌｃの電流の出力端に直列になるように
接続され、各巻線コイルＬａ、Ｌｂ、Ｌｃに流れる電流
を検出するための抵抗Ｒｄを含んで構成される。
【００１２】以上のような構成を有するＳＲＭ駆動回路
と関連して本発明によるＳＲＭの起動時の回転子位置整
列方法により回転子の位置を整列する過程について説明
する。図４は、本発明によるＳＲＭの起動時の回転子位
置整列方法の実行過程を示した流れ図である。
と関連して本発明によるＳＲＭの起動時の回転子位置整
列方法により回転子の位置を整列する過程について説明
する。図４は、本発明によるＳＲＭの起動時の回転子位
置整列方法の実行過程を示した流れ図である。
【００１３】図４を参照すると、まずＳＲＭの起動初期
に固定子巻線コイルのＡ相（Ｌａ：図３参照）に所定幅
の電圧パルスを印加する（段階４０１）。その後、その
Ａ相Ｌａの電流を検出する（段階４０２）。すなわち、
図３の駆動回路ではじめにトランジスタＱ１とＱ２のみ
をオンさせて電圧パルスを印加すると電流はトランジス
タＱ１→Ａ相巻線コイルＬａ→トランジスタＱ２→抵抗
Ｒｄを経て流れ、この電流は検出抵抗Ｒｄにより検出さ
れ、その検出値は最終的にシステムを全体的に制御する
マイクロプロセッサ（図示せず）に取り込まれる。した
がって、マイクロプロセッサによりＡ相巻線コイルＬａ
の電流が検出されることになる。この時、電流検出は図
５に図示されたように、望ましくは電圧パルスの印加
後、電圧パルス値が零になる前の所定の時点で行なわれ
る。もちろん、電圧パルスの印加後、電圧パルス値が零
になった後の任意の時点で電流を検出する場合もある。
しかし、印加電圧によって流れる電流の波形の特性から
電圧パルス値が零になる前の一定時点における検出値
が、電圧パルス値が零になった後の任意の時点における
検出値に比べてその計測精度及び検出値に対する信頼度
がさらに高いと言える。
に固定子巻線コイルのＡ相（Ｌａ：図３参照）に所定幅
の電圧パルスを印加する（段階４０１）。その後、その
Ａ相Ｌａの電流を検出する（段階４０２）。すなわち、
図３の駆動回路ではじめにトランジスタＱ１とＱ２のみ
をオンさせて電圧パルスを印加すると電流はトランジス
タＱ１→Ａ相巻線コイルＬａ→トランジスタＱ２→抵抗
Ｒｄを経て流れ、この電流は検出抵抗Ｒｄにより検出さ
れ、その検出値は最終的にシステムを全体的に制御する
マイクロプロセッサ（図示せず）に取り込まれる。した
がって、マイクロプロセッサによりＡ相巻線コイルＬａ
の電流が検出されることになる。この時、電流検出は図
５に図示されたように、望ましくは電圧パルスの印加
後、電圧パルス値が零になる前の所定の時点で行なわれ
る。もちろん、電圧パルスの印加後、電圧パルス値が零
になった後の任意の時点で電流を検出する場合もある。
しかし、印加電圧によって流れる電流の波形の特性から
電圧パルス値が零になる前の一定時点における検出値
が、電圧パルス値が零になった後の任意の時点における
検出値に比べてその計測精度及び検出値に対する信頼度
がさらに高いと言える。
【００１４】このようにしてＡ相巻線コイルＬａの電流
が検出された後、次に、巻線コイルのＢ相（Ｌｂ：図３
参照）に電圧パルスを印加して（段階４０３）、上記の
Ａ相Ｌａの場合と同様な過程によりＢ相Ｌｂの電流を検
出する（段階４０４）。その後、巻線コイルのＣ相（Ｌ
ｃ：図３参照）に電圧パルスを印加して（段階４０
５）、上記のＡ（Ｌａ）、Ｂ相（Ｌｂ）の場合と同様な
過程によりＣ相Ｌｃの電流を検出する（段階４０６）。
が検出された後、次に、巻線コイルのＢ相（Ｌｂ：図３
参照）に電圧パルスを印加して（段階４０３）、上記の
Ａ相Ｌａの場合と同様な過程によりＢ相Ｌｂの電流を検
出する（段階４０４）。その後、巻線コイルのＣ相（Ｌ
ｃ：図３参照）に電圧パルスを印加して（段階４０
５）、上記のＡ（Ｌａ）、Ｂ相（Ｌｂ）の場合と同様な
過程によりＣ相Ｌｃの電流を検出する（段階４０６）。
【００１５】以上により第１回目の各相の電流が検出さ
れると、各相の電流検出回数を第２回目、…と増やし
（段階４０７）、上記の段階４０１から段階４０６まで
の過程を反復して遂行する。ここで、このように反復し
て遂行することは後述するように電流比較に対する信頼
度を高めるためである。また、この時、反復して遂行さ
れた各相の検出電流は各相別に各々累積加算される。こ
れは後述する各相の電流比較のためである。
れると、各相の電流検出回数を第２回目、…と増やし
（段階４０７）、上記の段階４０１から段階４０６まで
の過程を反復して遂行する。ここで、このように反復し
て遂行することは後述するように電流比較に対する信頼
度を高めるためである。また、この時、反復して遂行さ
れた各相の検出電流は各相別に各々累積加算される。こ
れは後述する各相の電流比較のためである。
【００１６】このようにして各相の電流検出が数回繰り
返して遂行されると、マイクロプロセッサにより現在の
電流検出回数が予め設定された電流検出回数以上である
かどうかを判別する（段階４０８）。この段階４０８で
現在の電流検出回数が予め設定された電流検出回数未満
であればプログラム進行を段階４０１に戻し、現在の電
流検出回数が予め設定された電流検出回数以上であれば
Ａ相Ｌａ、Ｂ相Ｌｂ、Ｃ相Ｌｃの検出電流の大きさを相
互比較する（段階４０９）。この時、もちろん各相別に
各々累積加算された電流値を相互比較する。ただし、こ
のように累積加算された値を相互比較することに限定さ
れるものではなく、場合によってはそのように累積加算
されたトータルの値を検出回数で割ることにより得られ
る各々の平均値を相互比較する場合もある。
返して遂行されると、マイクロプロセッサにより現在の
電流検出回数が予め設定された電流検出回数以上である
かどうかを判別する（段階４０８）。この段階４０８で
現在の電流検出回数が予め設定された電流検出回数未満
であればプログラム進行を段階４０１に戻し、現在の電
流検出回数が予め設定された電流検出回数以上であれば
Ａ相Ｌａ、Ｂ相Ｌｂ、Ｃ相Ｌｃの検出電流の大きさを相
互比較する（段階４０９）。この時、もちろん各相別に
各々累積加算された電流値を相互比較する。ただし、こ
のように累積加算された値を相互比較することに限定さ
れるものではなく、場合によってはそのように累積加算
されたトータルの値を検出回数で割ることにより得られ
る各々の平均値を相互比較する場合もある。
【００１７】以上により各相の検出電流の比較が完了す
ると、Ａ相Ｌａ、Ｂ相Ｌｂ、Ｃ相Ｌｃの検出電流のうち
電流の大きさが最も小さい相に回転子を移動（回転）さ
せ回転子の位置、すなわちＳＲＭの起動初期の回転子の
位置を所望の位置に整列させる（段階４１０）。図６
は、Ａ相Ｌａ、Ｂ相Ｌｂ、Ｃ相Ｌｃに各々順次的に電圧
パルスを５回印加した後、各相別に検出電流を累積加算
してその値を相互比較して最も小さい値を有する相に回
転子位置を整列させる過程を示したものである。図６に
図示されたように、この場合はＣ相の電流値が最も小さ
いことが分かるので、最終的にそのＣ相に電圧パルスを
印加してＣ相に回転子の位置を整列させるようにされ
る。この時、最終的にＣ相に電圧パルスを印加して回転
子の位置を整列させる時、一定の幅の電圧パルスをその
印加間隔を漸次縮めながら印加するようにする。
ると、Ａ相Ｌａ、Ｂ相Ｌｂ、Ｃ相Ｌｃの検出電流のうち
電流の大きさが最も小さい相に回転子を移動（回転）さ
せ回転子の位置、すなわちＳＲＭの起動初期の回転子の
位置を所望の位置に整列させる（段階４１０）。図６
は、Ａ相Ｌａ、Ｂ相Ｌｂ、Ｃ相Ｌｃに各々順次的に電圧
パルスを５回印加した後、各相別に検出電流を累積加算
してその値を相互比較して最も小さい値を有する相に回
転子位置を整列させる過程を示したものである。図６に
図示されたように、この場合はＣ相の電流値が最も小さ
いことが分かるので、最終的にそのＣ相に電圧パルスを
印加してＣ相に回転子の位置を整列させるようにされ
る。この時、最終的にＣ相に電圧パルスを印加して回転
子の位置を整列させる時、一定の幅の電圧パルスをその
印加間隔を漸次縮めながら印加するようにする。
【００１８】ここで、この場合Ｃ相を回転子位置整列の
ための相（近接相）として決定するようになることにつ
いて詳細に説明する。ＳＲＭにおける一相に対するイン
ダクタンス（inductance）は、固定子と回転子との相対
位置によって決定される。図７は固定子１２極、回転子
８極構造の３相ＳＲＭの回転子位置に対する各相のイン
ダクタンスを示す図である。
ための相（近接相）として決定するようになることにつ
いて詳細に説明する。ＳＲＭにおける一相に対するイン
ダクタンス（inductance）は、固定子と回転子との相対
位置によって決定される。図７は固定子１２極、回転子
８極構造の３相ＳＲＭの回転子位置に対する各相のイン
ダクタンスを示す図である。
【００１９】図７によると、各相のインダクタンスは、
回転子が整列位置にある時各々最大値を示すことが分か
る。以上のようなＳＲＭにおいて、停止状態にある時の
任意の一相の電圧を数式で表現するとｖ＝Ｌｄｉ／ｄｔ
である。したがって、任意の一相に流れる電流ｉは次の
式（１）のように示すことができる。
回転子が整列位置にある時各々最大値を示すことが分か
る。以上のようなＳＲＭにおいて、停止状態にある時の
任意の一相の電圧を数式で表現するとｖ＝Ｌｄｉ／ｄｔ
である。したがって、任意の一相に流れる電流ｉは次の
式（１）のように示すことができる。
【００２０】
【数１】
ここで、Ｌは回転子と固定子との相対的な位置で決定さ
れる一相当りのインダクタンスを示す。上記の式（１）
で、一定の幅の電圧パルスを印加する場合、電流ｉはイ
ンダクタンスＬにより決定され、その大きさはインダク
タンスＬに反比例する。したがって、各相に流れる電流
の大きさｉは整列位置に近いほど（すなわち、インダク
タンスが大きくなるほど）小さくなって、整列位置と遠
ざかるほど（すなわち、誤整列位置になるほど）大きく
なる。
れる一相当りのインダクタンスを示す。上記の式（１）
で、一定の幅の電圧パルスを印加する場合、電流ｉはイ
ンダクタンスＬにより決定され、その大きさはインダク
タンスＬに反比例する。したがって、各相に流れる電流
の大きさｉは整列位置に近いほど（すなわち、インダク
タンスが大きくなるほど）小さくなって、整列位置と遠
ざかるほど（すなわち、誤整列位置になるほど）大きく
なる。
【００２１】本発明は以上のような原理を利用したもの
であり、したがって前記の図６に図示されたような結果
に基づいて電流の大きさが最も小さいＣ相を整列位置近
接相として決定するものである。一方、以上のように整
列位置近接相としてＣ相を探して、電圧パルスを印加さ
せながら回転子の位置を整列する場合において、前記の
ように一定の幅の電圧パルスをその印加間隔を漸次縮め
ながら印加させる場合もあるが、図８に図示されたよう
に近接相Ｃ相に流れる電流の上、下限値を予め設定して
おいて、電流が上限値に至れば電圧パルス印加を遮断し
て、電流が下限値に至れば電圧パルスを再び印加する方
式が用いられる場合もある。この両者における最も大き
い相違点は前者の方式が一定の幅の電圧パルスを印加す
ることに対し、後者の方式は印加電圧パルスの幅が変動
するという点である。前者の方式による場合、回転子の
位置を整列することにおいて、一定の幅の電圧パルスが
印加されるので、回転子が設定された整列位置に接近し
ながら瞬間的にその整列位置を外れる場合が発生するこ
とがある。後者の方式は前者のそのような状況を考慮し
たものであって、近接相Ｃ相に流れる電流を予め設定さ
れた電流上、下限値内に維持させながら（電圧パルスの
幅を可変させながら）電圧パルスを印加するので、前者
の方式に比べて回転子の位置をさらに精密に整列させる
ことができる方式ということができる。
であり、したがって前記の図６に図示されたような結果
に基づいて電流の大きさが最も小さいＣ相を整列位置近
接相として決定するものである。一方、以上のように整
列位置近接相としてＣ相を探して、電圧パルスを印加さ
せながら回転子の位置を整列する場合において、前記の
ように一定の幅の電圧パルスをその印加間隔を漸次縮め
ながら印加させる場合もあるが、図８に図示されたよう
に近接相Ｃ相に流れる電流の上、下限値を予め設定して
おいて、電流が上限値に至れば電圧パルス印加を遮断し
て、電流が下限値に至れば電圧パルスを再び印加する方
式が用いられる場合もある。この両者における最も大き
い相違点は前者の方式が一定の幅の電圧パルスを印加す
ることに対し、後者の方式は印加電圧パルスの幅が変動
するという点である。前者の方式による場合、回転子の
位置を整列することにおいて、一定の幅の電圧パルスが
印加されるので、回転子が設定された整列位置に接近し
ながら瞬間的にその整列位置を外れる場合が発生するこ
とがある。後者の方式は前者のそのような状況を考慮し
たものであって、近接相Ｃ相に流れる電流を予め設定さ
れた電流上、下限値内に維持させながら（電圧パルスの
幅を可変させながら）電圧パルスを印加するので、前者
の方式に比べて回転子の位置をさらに精密に整列させる
ことができる方式ということができる。
【００２２】
【発明の効果】以上の説明のように本発明によるＳＲＭ
の回転子位置整列方法は、初期起動のための回転子位置
を整列させるときに、各相の電流を検出して最も小さい
電流が流れた相を整列位置近接相として決定してその相
に回転子を整列するようにするので、モータの起動時間
を短縮できて、回転子の初期位置整列時に生じる騷音を
一層減らすことができる長所がある。
の回転子位置整列方法は、初期起動のための回転子位置
を整列させるときに、各相の電流を検出して最も小さい
電流が流れた相を整列位置近接相として決定してその相
に回転子を整列するようにするので、モータの起動時間
を短縮できて、回転子の初期位置整列時に生じる騷音を
一層減らすことができる長所がある。
【図１】一般的な３相ＳＲＭの概略的な構成を示す図で
ある。
ある。
【図２】３相ＳＲＭにおける従来の回転子整列方式を示
す概要図である。
す概要図である。
【図３】本発明によるＳＲＭ駆動回路を示す図である。
【図４】本発明によるＳＲＭの回転子位置整列方法の実
行過程を示した流れ図である。
行過程を示した流れ図である。
【図５】本発明によるＳＲＭの回転子位置整列方法にお
いて、各相の印加電圧パルスによる電流の検出時点を説
明する図である。
いて、各相の印加電圧パルスによる電流の検出時点を説
明する図である。
【図６】本発明によるＳＲＭの回転子位置整列方法によ
って整列位置近接相を探して回転子位置を整列させる過
程を説明する図である。
って整列位置近接相を探して回転子位置を整列させる過
程を説明する図である。
【図７】一般的な３相ＳＲＭにおいて、回転子位置に対
する各相のインダクタンスの変化を示す図である。
する各相のインダクタンスの変化を示す図である。
【図８】本発明によるＳＲＭの回転子位置整列方法によ
って決定された近接相に電圧パルスを印加するときの、
電流制限値を利用した電圧パルス印加方式を説明する図
である。
って決定された近接相に電圧パルスを印加するときの、
電流制限値を利用した電圧パルス印加方式を説明する図
である。
１００…３相ＳＲＭ
１０１…固定子
１０１ｃ…固定子巻線コイル
１０１ｐ…固定子突極磁極
１０２…回転子
１０２ｐ…回転子突出部
Ｄ１〜Ｄ２…ダイオード
Ｑ１〜Ｑ２…トランジスタ
Ｌａ，Ｌｂ，Ｌｃ…ＳＲＭの３相巻線コイル
Ｒｄ…（電流検出用）抵抗
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平11−146677（ＪＰ，Ａ)
特開 平10−225174（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−207783（ＪＰ，Ａ)
特開 平11−346464（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H02P 5/05
H02P 6/20
Claims (7)
- 【請求項１】 スイッチドリラクタンスモータの起動初
期に固定子巻線コイルの複数の各相に同一の大きさの電
圧パルスを印加する第１段階、 前記電圧パルスの印加によって前記複数の各相に流れる
電流を各々検出する第２段階、 前記の検出された各相の電流の大きさを相互比較する第
３段階、及び 前記相互比較の結果、最も小さい電流が流れた相に回転
子の位置を整列させる第４段階を含むことを特徴とする
スイッチドリラクタンスモータの回転子位置整列方法。 - 【請求項２】 前記第１段階における前記電圧パルスの
印加は、前記複数の各相に順次的に行なわれることを特
徴とする請求項１に記載のスイッチドリラクタンスモー
タの回転子位置整列方法。 - 【請求項３】 前記第２段階における電流検出は、前記
電圧パルスの印加後、該電圧パルス値が零になる前の所
定の時点で行なわれることを特徴とする請求項１に記載
のスイッチドリラクタンスモータの回転子位置整列方
法。 - 【請求項４】 前記第３段階における前記電流の大きさ
の相互比較に対する信頼度を高めるために、前記第１段
階及び第２段階を複数回反復して実施することを特徴と
する請求項１に記載のスイッチドリラクタンスモータの
回転子位置整列方法。 - 【請求項５】 前記第３段階における前記電流の大きさ
の相互比較は、前記第２段階によって検出された前記各
相に流れる電流を各々累積加算した値の相互比較により
行われることを特徴とする請求項１に記載のスイッチド
リラクタンスモータの回転子位置整列方法。 - 【請求項６】 前記第４段階における回転子位置整列
は、前記最も小さい電流が流れた相に一定の幅の前記電
圧パルスをその印加時間間隔を漸次短くして印加するこ
とにより行われることを特徴とする請求項１に記載のス
イッチドリラクタンスモータの回転子位置整列方法。 - 【請求項７】 前記最も小さい電流が流れた相に前記電
圧パルスを印加することによって行う前記第４段階にお
ける回転子位置整列において、該相に流れる電流の上限
値及び下限値を予め設定しておいて、前記電流が前記上
限値に至れば前記電圧パルスの印加を遮断し、前記電流
が前記下限値に至れば再び前記電圧パルスを印加するこ
とにより行われることを特徴とする請求項１に記載のス
イッチドリラクタンスモータの回転子位置整列方法。
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|---|---|
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| KR100713776B1 (ko) * | 2005-10-04 | 2007-05-02 | 에스알텍 주식회사 | 검출 전류의 비교를 통한 에스알엠의 여자 위치 검출 방법및 장치 |
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