JP5988033B2 - 検出方法および三相永久磁石同期モータ - Google Patents
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Description
本実施形態のモータは、コイルにパルス電流を通電したときの過渡応答を利用して、ロータの初期位置を検出する。このため、まず、コイルの過渡応答について説明する。
i=V/R{1−exp(−R/L・t)} (1)
図5は、本発明の一実施形態に係るモータ1の構成を示した図である。図5に示すように、本実施形態のモータ1は、電機子10、ロータ20、および回路基板30を有する。
図6は、回路基板30に搭載された電子回路31と、モータ1の3つのコイル12u,12v,12wとを含む回路図である。既述の通り、コイル12u,12v,12wは、それぞれ、抵抗とインダクタンスとを直列接続したRL直列回路と見なすことができる。図6に示すように、本実施形態の電子回路31は、インバータ回路40、マイクロコントローラ50、および電流測定部60を有する。
<4−1.通電および過渡電流の測定>
続いて、上述したモータ1において、回転開始前におけるロータ20の磁極と、各コイル12u,12v,12wとの間の相対的な周方向の初期位置を検出する処理について、説明する。図7は、当該検出処理の流れを示すフローチャートである。
ここで、各パルス電流の通電後には、各コイル12u,12v,12wに磁束が残る。この残留磁束は、ロータ20から生じる磁束と同様に、過渡電流iの測定値に影響を与える。したがって、過渡電流iを正確に測定するためには、残留磁束の影響を相殺できる通電シーケンスを選択することが、好ましい。
各パルス電流71〜76の過渡電流iの大きさが測定されると、マイクロコントローラ50は、次の式(2)に従って、過渡電流の差分値Δiu,Δiv,Δiwを算出する(ステップS2)。
Δiu=iuv+iuw−ivu−iwu
Δiv=ivw+ivu−iwv−iuv (2)
Δiw=iwu+iwv−iuw−ivw
iuv:U相のコイルからV相のコイルへ流れる過渡電流iの測定値
iuw:U相のコイルからW相のコイルへ流れる過渡電流iの測定値
ivw:V相のコイルからW相のコイルへ流れる過渡電流iの測定値
ivu:V相のコイルからU相のコイルへ流れる過渡電流iの測定値
iwu:W相のコイルからU相のコイルへ流れる過渡電流iの測定値
iwv:W相のコイルからV相のコイルへ流れる過渡電流iの測定値
以上、本発明の例示的な実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではない。
Δiuv=iuv−ivu
Δivw=ivw−iwv (3)
Δiwu=iwu−iuw
9 中心軸
10 電機子
11 ステータコア
12u,12v,12w コイル
13 中性点
20 ロータ
21 マグネット
30 回路基板
31 電子回路
40 インバータ回路
41uh,41ul,41vh,41vl,41wh,41wl スイッチング素子
42 電圧源
43 アース
44 ダイオード
50 マイクロコントローラ
51uh,51ul,51vh,51vl,51wh,51wl ゲート出力部
52 A/D変換器
60 電流測定部
61 シャント抵抗
62 差動増幅器
71 第1パルス電流
72 第2パルス電流
73 第3パルス電流
74 第4パルス電流
75 第5パルス電流
76 第6パルス電流
111 コアバック
112u,112v,112w ティース
Claims (10)
- 三相永久磁石同期モータにおいて、回転開始前におけるロータの磁極と、三相の各コイルとの間の相対的な周方向の初期位置を検出する検出方法であって、
a)三相に対応する3つのコイルから選択されるUV・VW・WUの組み合わせに対して、それぞれ、一方向と他方向とにパルス電流を通電し、各パルス電流の通電開始から一定時間後の過渡電流の大きさを測定して測定値を得るステップと、
b)前記ステップa)において得られた複数の過渡電流の測定値の大小関係に基づいて、前記初期位置を検出するステップと、
を有し
前記ステップb)は、
b−1)各相のコイルにおいて、一方向へ流れる2つのパルス電流の過渡電流の測定値の合計と、他方向へ流れる2つのパルス電流の過渡電流の測定値の合計との差分値を取得するステップと、
b−2)前記b−1)において取得された前記差分値に基づいて、前記初期位置を検出するステップと、
を有する検出方法。 - 請求項1に記載の検出方法であって、
前記ステップa)では、
U相のコイルからV相のコイルへ流れる第1パルス電流と、
U相のコイルからW相のコイルへ流れる第2パルス電流と、
V相のコイルからW相のコイルへ流れる第3パルス電流と、
V相のコイルからU相のコイルへ流れる第4パルス電流と、
W相のコイルからU相のコイルへ流れる第5パルス電流と、
W相のコイルからV相のコイルへ流れる第6パルス電流と、
をこの順に通電する通電シーケンスを、少なくとも1回行う検出方法。 - 請求項1に記載の検出方法であって、
前記ステップa)では、
U相のコイルからV相のコイルへ流れる第1パルス電流と、
W相のコイルからV相のコイルへ流れる第2パルス電流と、
W相のコイルからU相のコイルへ流れる第3パルス電流と、
V相のコイルからU相のコイルへ流れる第4パルス電流と、
V相のコイルからW相のコイルへ流れる第5パルス電流と、
U相のコイルからW相のコイルへ流れる第6パルス電流と、
をこの順に通電する通電シーケンスを、少なくとも1回行う検出方法。 - 請求項1に記載の検出方法であって、
前記ステップa)では、
U相のコイルからV相のコイルへ流れる第1パルス電流と、
V相のコイルからU相のコイルへ流れる第2パルス電流と、
V相のコイルからW相のコイルへ流れる第3パルス電流と、
W相のコイルからV相のコイルへ流れる第4パルス電流と、
W相のコイルからU相のコイルへ流れる第5パルス電流と、
U相のコイルからW相のコイルへ流れる第6パルス電流と、
をこの順に通電する通電シーケンスを、少なくとも1回行う検出方法。 - 請求項1に記載の検出方法であって、
前記ステップa)では、
U相のコイルからV相のコイルへ流れる第1パルス電流と、
V相のコイルからU相のコイルへ流れる第2パルス電流と、
W相のコイルからU相のコイルへ流れる第3パルス電流と、
U相のコイルからW相のコイルへ流れる第4パルス電流と、
V相のコイルからW相のコイルへ流れる第5パルス電流と、
W相のコイルからV相のコイルへ流れる第6パルス電流と、
をこの順に通電する通電シーケンスを、少なくとも1回行う検出方法。 - 請求項2から請求項5までのいずれかに記載の検出方法であって、
前記ステップa)では、1回目の前記通電シーケンスを行う前に、前記第4パルス電流、前記第5パルス電流、および前記第6パルス電流を、この順に通電する準備通電を行う検出方法。 - 請求項2から請求項6までのいずれかに記載の検出方法であって、
前記ステップa)では、前記通電シーケンスを、複数回行う検出方法。 - 中心軸に対して回転可能に支持されるロータと、
前記中心軸の周囲に配列された複数のコイルを有する電機子と、
前記コイルと電気的に接続された回路基板と、
を有し、
前記回路基板は、請求項1から請求項7までのいずれかに記載の検出方法を実行する回路を有し、
前記回路は、前記複数のコイルへの通電を制御するマイクロコントローラを含み、
前記回路は、前記ステップa)において、前記マイクロコントローラ内のA/D変換器を用いて、前記過渡電流の大きさを測定する三相永久磁石同期モータ。 - 請求項7に記載の三相永久磁石同期モータであって、
前記回路は、前記ステップa)において、各パルス電流を通電した後に、前記マイクロコントローラから出力されるゲート信号をOFFとする回生処理を行う三相永久磁石同期モータ。 - 中心軸に対して回転可能に支持されるロータと、
前記中心軸の周囲に配列された複数のコイルを有する電機子と、
前記コイルと電気的に接続された回路基板と、
を有し、
前記回路基板は、請求項1に記載の検出方法を実行する回路を有し、
前記回路は、前記ステップb−2)において、前記複数の前記差分値のそれぞれの正負に基づいて、前記初期位置を検出する三相永久磁石同期モータ。
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