JPH0866082A - 永久磁石形同期電動機の回転子磁極極性検出法 - Google Patents
永久磁石形同期電動機の回転子磁極極性検出法Info
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- JPH0866082A JPH0866082A JP7155108A JP15510895A JPH0866082A JP H0866082 A JPH0866082 A JP H0866082A JP 7155108 A JP7155108 A JP 7155108A JP 15510895 A JP15510895 A JP 15510895A JP H0866082 A JPH0866082 A JP H0866082A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】永久磁石形同期電動機の磁極の位置と極性をセ
ンサを用いることなく検出できるようにする。 【構成】固定子鉄心３の磁束密度を磁化特性上の変曲点
付近に磁化させ、１相の巻線４，５と他の短絡された２
相６，７，８，９との間に正ならびに負方向のパルス電
圧を印加し、パルス電圧印加相の過渡時の両方の応答電
流を求め、応答電流から増磁方向か減磁方向かを判定
し、印加巻線に対向する永久磁石２の部位が磁極中心で
あるか極間であるかを判定して磁極中心のとき印加した
相に対向する磁極がＮ極であるかＳ極であるかを判別で
きるので、センサを用いることなく回転子磁極極性を検
出できる。
ンサを用いることなく検出できるようにする。 【構成】固定子鉄心３の磁束密度を磁化特性上の変曲点
付近に磁化させ、１相の巻線４，５と他の短絡された２
相６，７，８，９との間に正ならびに負方向のパルス電
圧を印加し、パルス電圧印加相の過渡時の両方の応答電
流を求め、応答電流から増磁方向か減磁方向かを判定
し、印加巻線に対向する永久磁石２の部位が磁極中心で
あるか極間であるかを判定して磁極中心のとき印加した
相に対向する磁極がＮ極であるかＳ極であるかを判別で
きるので、センサを用いることなく回転子磁極極性を検
出できる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、永久磁石形同期電動
機の回転子磁極極性を検出する検出法に関する。
機の回転子磁極極性を検出する検出法に関する。
【０００２】
【従来の技術】永久磁石形同期電動機は最大トルクを発
生させるために界磁極の絶対位置を検出する必要があ
る。界磁極の位置を検出する方法としては、レゾルバを
用いる方法がある。これはシンクロまたは類似の装置で
あって、回転子は機械的に駆動されて回転子角度の正弦
または余弦に相当する電気出力を生ずるようになってい
る。これは回転子と同軸上に別個のコイル状のセンサを
設け、回転子の位置に応じて出力電圧を変化させるもの
で、この電圧値により回転子の位置を知ることができ
る。またあらかじめ位置合わせを行うため、回転子位置
が判れば自ずと回転子磁極の極性を知ることができる。
またホール素子を組み合わせて磁極の位置を検出する方
法がある。この方法はホール素子を永久磁石形同期電動
機の電機子巻線の相数と等しい数だけ使用し、電機子巻
線と一定の関係を保って電動機に固定する。回転子軸上
には界磁極と一体になって回転する信号円板を設け、信
号円板がホール素子を通過するときに信号を与え、これ
が磁極の位置信号となる。センサレス位置検出法として
回転子の突極性を利用する方法がある。回転子が突極性
を持つ場合、各相のリアクタンスには回転子の位置によ
って異なるので、リアクタンスを検出して回転子の磁極
位置を検出できる。また、各相の電圧，電流の瞬時値を
３相−２相変換し、ｄ軸，ｑ軸とのずれ角をもとめ回転
子の磁極位置を検出する方法がある。
生させるために界磁極の絶対位置を検出する必要があ
る。界磁極の位置を検出する方法としては、レゾルバを
用いる方法がある。これはシンクロまたは類似の装置で
あって、回転子は機械的に駆動されて回転子角度の正弦
または余弦に相当する電気出力を生ずるようになってい
る。これは回転子と同軸上に別個のコイル状のセンサを
設け、回転子の位置に応じて出力電圧を変化させるもの
で、この電圧値により回転子の位置を知ることができ
る。またあらかじめ位置合わせを行うため、回転子位置
が判れば自ずと回転子磁極の極性を知ることができる。
またホール素子を組み合わせて磁極の位置を検出する方
法がある。この方法はホール素子を永久磁石形同期電動
機の電機子巻線の相数と等しい数だけ使用し、電機子巻
線と一定の関係を保って電動機に固定する。回転子軸上
には界磁極と一体になって回転する信号円板を設け、信
号円板がホール素子を通過するときに信号を与え、これ
が磁極の位置信号となる。センサレス位置検出法として
回転子の突極性を利用する方法がある。回転子が突極性
を持つ場合、各相のリアクタンスには回転子の位置によ
って異なるので、リアクタンスを検出して回転子の磁極
位置を検出できる。また、各相の電圧，電流の瞬時値を
３相−２相変換し、ｄ軸，ｑ軸とのずれ角をもとめ回転
子の磁極位置を検出する方法がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来の永久磁石形同期
電動機はホール素子などの磁極位置センサを設けるた
め、電動機体格が大きくなりセンサーからのケーブルも
必要となる。また、センサのコストや製造する際の取付
けや位置合わせに手間と時間を要するなど、種々の問題
があった。これらの事態を解決するためにセンサレス化
を進める必要があるが、磁極位置が検出できても磁極の
極性即ちＮ極かＳ極かの判別ができないため、電機子巻
線に流す電流の方向を決定できないという問題があっ
た。
電動機はホール素子などの磁極位置センサを設けるた
め、電動機体格が大きくなりセンサーからのケーブルも
必要となる。また、センサのコストや製造する際の取付
けや位置合わせに手間と時間を要するなど、種々の問題
があった。これらの事態を解決するためにセンサレス化
を進める必要があるが、磁極位置が検出できても磁極の
極性即ちＮ極かＳ極かの判別ができないため、電機子巻
線に流す電流の方向を決定できないという問題があっ
た。
【０００４】この発明は、検出用センサを用いることな
く永久磁石形同期電動機の磁極の位置と極性とを検出す
ることができる回転子磁極の極性検出法を提供すること
を目的とする。
く永久磁石形同期電動機の磁極の位置と極性とを検出す
ることができる回転子磁極の極性検出法を提供すること
を目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】回転子表面に永久磁石を
備えた永久磁石形同期電動機において、固定子鉄心の磁
束密度を磁化特性上の変曲点付近に磁化させ、３相の固
定子巻線のうち１相の巻線と他の短絡された２相との間
に正ならびに負方向のパルス電圧を印加する工程と、パ
ルス電圧を印加した相の印加後過渡時の両方の応答電流
の大きさを検出する工程と、検出された応答電流の差の
有無からパルス電圧印加巻線に対向する回転子の永久磁
石の部位が磁極中心であるか極間であるかを判定する工
程と、パルス電圧印加巻線に対向する回転子の永久磁石
の部位が磁極中心のとき、前記検出された応答電流が固
定子鉄心の磁束密度の増磁方向か減磁方向かを判定する
工程と、その判定結果からパルス電圧を印加した相に対
向する磁極がＮ極かＳ極かを判別する工程とからなるこ
とによって、上記目的を達成する。
備えた永久磁石形同期電動機において、固定子鉄心の磁
束密度を磁化特性上の変曲点付近に磁化させ、３相の固
定子巻線のうち１相の巻線と他の短絡された２相との間
に正ならびに負方向のパルス電圧を印加する工程と、パ
ルス電圧を印加した相の印加後過渡時の両方の応答電流
の大きさを検出する工程と、検出された応答電流の差の
有無からパルス電圧印加巻線に対向する回転子の永久磁
石の部位が磁極中心であるか極間であるかを判定する工
程と、パルス電圧印加巻線に対向する回転子の永久磁石
の部位が磁極中心のとき、前記検出された応答電流が固
定子鉄心の磁束密度の増磁方向か減磁方向かを判定する
工程と、その判定結果からパルス電圧を印加した相に対
向する磁極がＮ極かＳ極かを判別する工程とからなるこ
とによって、上記目的を達成する。
【０００６】また、回転子鉄心の磁束密度を磁化特性上
の変曲点付近に磁化させ、３相の固定子巻線のうち１相
の巻線と他の短絡された２相との間に正ならびに負方向
のパルス電圧を印加する工程と、パルス電圧を印加した
相の印加後過渡時の両方の応答電流の大きさを検出する
工程と、検出された応答電流の差の有無からパルス電圧
印加巻線に対向する回転子の永久磁石の部位が磁極中心
であるか極間であるかを判定する工程と、パルス電圧印
加巻線に対向する回転子の永久磁石の部位が磁極中心の
とき、前記検出された応答電流が固定子鉄心の磁束密度
の増磁方向か減磁方向かを判定する工程と、その判定結
果からバルス電圧を印加した相に対向する磁極がＮ極か
Ｓ極かを判別する工程とからなるものとする。
の変曲点付近に磁化させ、３相の固定子巻線のうち１相
の巻線と他の短絡された２相との間に正ならびに負方向
のパルス電圧を印加する工程と、パルス電圧を印加した
相の印加後過渡時の両方の応答電流の大きさを検出する
工程と、検出された応答電流の差の有無からパルス電圧
印加巻線に対向する回転子の永久磁石の部位が磁極中心
であるか極間であるかを判定する工程と、パルス電圧印
加巻線に対向する回転子の永久磁石の部位が磁極中心の
とき、前記検出された応答電流が固定子鉄心の磁束密度
の増磁方向か減磁方向かを判定する工程と、その判定結
果からバルス電圧を印加した相に対向する磁極がＮ極か
Ｓ極かを判別する工程とからなるものとする。
【０００７】また、永久磁石から発生する磁束による固
定子鉄心又は回転子鉄心の磁束密度が磁化特性上の変曲
点付近に達していないときには、固定子巻線に直流励磁
して固定子鉄心又は回転子鉄心の磁束密度を磁化特性上
の変曲点に到達させた後に正ならびに負方向にパルス電
圧を重畳させ、パルス電圧を印加した相に対応する磁極
がＮ極かＳ極かを判別するようにすれば、回転子磁極の
極性を検出するうえに好適である。
定子鉄心又は回転子鉄心の磁束密度が磁化特性上の変曲
点付近に達していないときには、固定子巻線に直流励磁
して固定子鉄心又は回転子鉄心の磁束密度を磁化特性上
の変曲点に到達させた後に正ならびに負方向にパルス電
圧を重畳させ、パルス電圧を印加した相に対応する磁極
がＮ極かＳ極かを判別するようにすれば、回転子磁極の
極性を検出するうえに好適である。
【０００８】
【作用】この発明は、回転子の磁極極性で異なる固定子
巻線のインダクタンスを、巻線に印加した電圧による鉄
心磁束密度変化に対応する電流により検出して、前記固
定子巻線の相に対応する永久磁石の磁極の極性の判別を
行うものである。即ち、図１２に示す固定子鉄心又は回
転子鉄心の磁化特性と磁束密度との関係を示す線図にお
いて、鉄心の磁束密度Ｂを図１２の磁化特性上の変曲点
Ｏ付近とした場合に、固定子巻線に磁束を増磁する方向
に電流を流したときと減磁する方向に電流を流したとき
では磁束の変化が異なり、減磁方向の電流変化Ｈ2 に対
する磁束変化量が大きく、増磁方向の電流変化Ｈ1 に対
する磁束量変化が小さくなる。インダクタンスは磁束変
化量に比例するので、増磁方向のときは減磁方向のとき
に比べて鉄心に対応する固定子巻線のインダクタンスは
小さくなる。このインダクタンスの違いは、図１３の鉄
心における電圧印加後の電流変化を示した特性図のよう
に、固定子巻線より鉄心に電圧Ｖ1 を印加すると鉄心の
前記した磁化特性より増磁方向電流はＡ1 、減磁方向電
流はＡ2 のごとく流れる。従って、図１４に示すように
パルス電圧Ｖp を印加したときは増磁方向電流はＡp1の
ごとく変化し、減磁方向電流はＡp2のごとく変化し電流
の立ち上がりに差としてでてくる。
巻線のインダクタンスを、巻線に印加した電圧による鉄
心磁束密度変化に対応する電流により検出して、前記固
定子巻線の相に対応する永久磁石の磁極の極性の判別を
行うものである。即ち、図１２に示す固定子鉄心又は回
転子鉄心の磁化特性と磁束密度との関係を示す線図にお
いて、鉄心の磁束密度Ｂを図１２の磁化特性上の変曲点
Ｏ付近とした場合に、固定子巻線に磁束を増磁する方向
に電流を流したときと減磁する方向に電流を流したとき
では磁束の変化が異なり、減磁方向の電流変化Ｈ2 に対
する磁束変化量が大きく、増磁方向の電流変化Ｈ1 に対
する磁束量変化が小さくなる。インダクタンスは磁束変
化量に比例するので、増磁方向のときは減磁方向のとき
に比べて鉄心に対応する固定子巻線のインダクタンスは
小さくなる。このインダクタンスの違いは、図１３の鉄
心における電圧印加後の電流変化を示した特性図のよう
に、固定子巻線より鉄心に電圧Ｖ1 を印加すると鉄心の
前記した磁化特性より増磁方向電流はＡ1 、減磁方向電
流はＡ2 のごとく流れる。従って、図１４に示すように
パルス電圧Ｖp を印加したときは増磁方向電流はＡp1の
ごとく変化し、減磁方向電流はＡp2のごとく変化し電流
の立ち上がりに差としてでてくる。
【０００９】図１５は永久磁石形同期電動機の断面図で
ある。図１５において、回転子軸である回転子鉄心１の
外径側に円筒形の永久磁石２が取付けられ径方向に着磁
され、回転子を構成している。この回転子の外径側に電
機子鉄心である固定子鉄心３が配置されて、この固定子
鉄心３に電機子巻線である固定子巻線Ｕ相巻線（正方
向）４、Ｕ相巻線（負方向）５、Ｖ相巻線（正方向）
６、Ｖ相巻線（負方向）７、Ｗ相巻線（正方向）８、Ｗ
相巻線（負方向）９が巻かれている。このような永久磁
石形同期電動機において、固定子鉄心３又は回転子鉄心
１の磁束密度を磁化特性上の変曲点付近に磁化させた場
合には、前記したように巻線相に正ならびに負方向のパ
ルス電圧を印加した過渡時に、鉄心の磁束密度の増磁方
向に電流が流れたときは磁束変化量が少なく応答電流は
大きく、減磁方向に電流が流れたときは磁束変化量が大
きく応答電流は小さい。従って、印加巻線相の電流によ
り発生する磁束と、前記した永久磁石２による磁束が同
方向に固定子鉄心３又は回転子鉄心１に通るときは増磁
となり、印加相の電流による磁束と永久磁石２による磁
束が反対方向に通るときは減磁となる。このようにして
両方の応答電流の大きさから固定子巻線のパルス電圧印
加相に対向する永久磁石磁極の極性を判定することがで
きる。
ある。図１５において、回転子軸である回転子鉄心１の
外径側に円筒形の永久磁石２が取付けられ径方向に着磁
され、回転子を構成している。この回転子の外径側に電
機子鉄心である固定子鉄心３が配置されて、この固定子
鉄心３に電機子巻線である固定子巻線Ｕ相巻線（正方
向）４、Ｕ相巻線（負方向）５、Ｖ相巻線（正方向）
６、Ｖ相巻線（負方向）７、Ｗ相巻線（正方向）８、Ｗ
相巻線（負方向）９が巻かれている。このような永久磁
石形同期電動機において、固定子鉄心３又は回転子鉄心
１の磁束密度を磁化特性上の変曲点付近に磁化させた場
合には、前記したように巻線相に正ならびに負方向のパ
ルス電圧を印加した過渡時に、鉄心の磁束密度の増磁方
向に電流が流れたときは磁束変化量が少なく応答電流は
大きく、減磁方向に電流が流れたときは磁束変化量が大
きく応答電流は小さい。従って、印加巻線相の電流によ
り発生する磁束と、前記した永久磁石２による磁束が同
方向に固定子鉄心３又は回転子鉄心１に通るときは増磁
となり、印加相の電流による磁束と永久磁石２による磁
束が反対方向に通るときは減磁となる。このようにして
両方の応答電流の大きさから固定子巻線のパルス電圧印
加相に対向する永久磁石磁極の極性を判定することがで
きる。
【００１０】また、永久磁石から発生する磁束により固
定子鉄心３又は回転子鉄心１の磁束密度が磁化特性上の
変曲点に達していないときは、固定子巻線に直流励磁し
て固定子鉄心３又は回転子鉄心１の磁束密度を磁化特性
上の変曲点付近に到達さることにより、前記と同じ方法
で回転子磁極の極性を判別することができる。
定子鉄心３又は回転子鉄心１の磁束密度が磁化特性上の
変曲点に達していないときは、固定子巻線に直流励磁し
て固定子鉄心３又は回転子鉄心１の磁束密度を磁化特性
上の変曲点付近に到達さることにより、前記と同じ方法
で回転子磁極の極性を判別することができる。
【００１１】
【実施例】図１は永久磁石形同期電動機において永久磁
石の磁極がＵ相の真下にある場合の磁石及び電流による
磁束を示す図で、（Ａ）はＮ極が真下にある場合を示す
図、（Ｂ）はＳ極が真下にある場合を示す図である。図
１は固定子巻線を短節，集中巻きとしている図１５と同
様の構成であり、図１５と同じ部位は同じ符号を付し説
明を省略する。図１において、固定子鉄心３は、永久磁
石２から発生する磁束により固定子鉄心３の磁束密度が
磁化特性上の変曲点付近に達するように構成してある。
この場合にＵの相固定子鉄心の真下に磁極が存在すると
き、Ｖ，Ｗ相の巻線を短絡し、Ｕ−ＶＷ相間にパルス電
圧を印加する。このときＵ，Ｖ，Ｗ相の電流が図１の示
す如く流れると、磁石による磁束１０は実線矢印の方向
に流れ、電流による磁束１１は破線矢印の方向に流れ
る。その結果Ｕ相の真下にある磁極がＮ極のとき電流は
増磁方向となり、Ｕ相の真下にある磁極がＳ極のとき電
流は減磁方向となる。このため固定子巻線の電流の検出
値が大きければＵ相の真下にある磁極はＮ極、固定子巻
線の応答電流の検出値が小さければＵ相の真下にある磁
極はＳ極であることがわかる。
石の磁極がＵ相の真下にある場合の磁石及び電流による
磁束を示す図で、（Ａ）はＮ極が真下にある場合を示す
図、（Ｂ）はＳ極が真下にある場合を示す図である。図
１は固定子巻線を短節，集中巻きとしている図１５と同
様の構成であり、図１５と同じ部位は同じ符号を付し説
明を省略する。図１において、固定子鉄心３は、永久磁
石２から発生する磁束により固定子鉄心３の磁束密度が
磁化特性上の変曲点付近に達するように構成してある。
この場合にＵの相固定子鉄心の真下に磁極が存在すると
き、Ｖ，Ｗ相の巻線を短絡し、Ｕ−ＶＷ相間にパルス電
圧を印加する。このときＵ，Ｖ，Ｗ相の電流が図１の示
す如く流れると、磁石による磁束１０は実線矢印の方向
に流れ、電流による磁束１１は破線矢印の方向に流れ
る。その結果Ｕ相の真下にある磁極がＮ極のとき電流は
増磁方向となり、Ｕ相の真下にある磁極がＳ極のとき電
流は減磁方向となる。このため固定子巻線の電流の検出
値が大きければＵ相の真下にある磁極はＮ極、固定子巻
線の応答電流の検出値が小さければＵ相の真下にある磁
極はＳ極であることがわかる。
【００１２】図２は永久磁石の極間がＵ相の真下にある
場合の磁石による磁束を示す図である。この場合は固定
子鉄心には永久磁石２からの磁束は殆ど通らず、従って
磁化特性変曲点にはほど遠く、増磁，減磁での固定子巻
線のインダクタンスの変化は現れず、前記したパルス電
圧を印加しても電流の大きさの差が現れない。このよう
なときは検出する相をＶ相かＷ相にすればよい。即ち、
第２図においてＶ相巻線６，７及びＷ相巻線８，９の真
下にある磁石は磁極中央に位置しているので、Ｖ−ＷＵ
間かＷ−ＵＶ間にパルス電圧を印加することにより、前
記したように磁石の極性を判別することが可能となる。
場合の磁石による磁束を示す図である。この場合は固定
子鉄心には永久磁石２からの磁束は殆ど通らず、従って
磁化特性変曲点にはほど遠く、増磁，減磁での固定子巻
線のインダクタンスの変化は現れず、前記したパルス電
圧を印加しても電流の大きさの差が現れない。このよう
なときは検出する相をＶ相かＷ相にすればよい。即ち、
第２図においてＶ相巻線６，７及びＷ相巻線８，９の真
下にある磁石は磁極中央に位置しているので、Ｖ−ＷＵ
間かＷ−ＵＶ間にパルス電圧を印加することにより、前
記したように磁石の極性を判別することが可能となる。
【００１３】前記した実施例では、固定子鉄心３の磁束
密度が永久磁石２から発生する磁束により磁化特性上の
変曲点付近に位置するように設定した構成からなるもの
おいての判定法であるが、回転子鉄心１を磁化性上の変
曲点になるように磁化させた構成からなる永久磁石形同
期電動機でも同様に判別することができる。即ち、図１
の（Ａ）及び（Ｂ）のＵ相固定子鉄心の真下に磁極が存
在する場合に、Ｕ−ＶＷ相間にパルス電圧を印加したと
きに流れる電流による磁束１１と永久磁石２による磁束
１０とが回転子鉄心１内を交差して通る。従って、回転
子鉄心１を前記したように磁化性上の変曲点付近になる
ように設定しておくことにより、図１の（Ａ）のように
Ｕ相の真下にある磁極がＮ極のときＵ−ＶＷ間にパルス
電圧を印加するとＵ相の固定子巻線４，５の応答電流は
増磁方向となり、（Ｂ）のようにＳ極のときの電流は減
磁方向となる。従って、これにより回転子表面に備えた
永久磁石の磁極極性を判別することができる。また、磁
化特性変曲点付近の磁束領域を直流磁場中の回転子鉄心
に設けることにより、前記した電機子側の交流磁場中の
固定子鉄心に設ける場合と比して鉄損の増加を抑えた電
動機構成とすることができる。
密度が永久磁石２から発生する磁束により磁化特性上の
変曲点付近に位置するように設定した構成からなるもの
おいての判定法であるが、回転子鉄心１を磁化性上の変
曲点になるように磁化させた構成からなる永久磁石形同
期電動機でも同様に判別することができる。即ち、図１
の（Ａ）及び（Ｂ）のＵ相固定子鉄心の真下に磁極が存
在する場合に、Ｕ−ＶＷ相間にパルス電圧を印加したと
きに流れる電流による磁束１１と永久磁石２による磁束
１０とが回転子鉄心１内を交差して通る。従って、回転
子鉄心１を前記したように磁化性上の変曲点付近になる
ように設定しておくことにより、図１の（Ａ）のように
Ｕ相の真下にある磁極がＮ極のときＵ−ＶＷ間にパルス
電圧を印加するとＵ相の固定子巻線４，５の応答電流は
増磁方向となり、（Ｂ）のようにＳ極のときの電流は減
磁方向となる。従って、これにより回転子表面に備えた
永久磁石の磁極極性を判別することができる。また、磁
化特性変曲点付近の磁束領域を直流磁場中の回転子鉄心
に設けることにより、前記した電機子側の交流磁場中の
固定子鉄心に設ける場合と比して鉄損の増加を抑えた電
動機構成とすることができる。
【００１４】次に、図３ないし図１０にシュミレーショ
ンの結果を示す。図３は永久磁石形同期電動機の解析形
状を示す図である。図３において回転子鉄心１の外径に
永久磁石２が取り付けられて、図３のごとく着磁されて
回転子を形成して、固定子鉄心３の磁束密度が永久磁石
２による発生磁束により磁化特性変曲点付近になるよう
に設定している。回転子の外側に固定子鉄心３が配置さ
れ固定子鉄心３にＵ相巻線（正方向）４、Ｕ相巻線（負
方向）５、Ｖ相巻線（正方向）６、Ｖ相巻線（負方向）
７、Ｗ相巻線（正方向）８、Ｗ相巻線（負方向）９が巻
かれている。図４は図３におけるＵ相の真下に永久磁石
の極がある場合の磁石による磁束を示す図である。図５
は図３の永久磁石形同期電動機に加える電圧波形を示す
図で、横軸は時間（秒）、縦軸は電圧（Ｖ）を表す。図
６はＵ−ＶＷ間に図５の電圧方向を変えて印加したとき
Ｕ相応答電流を示す線図であり、ＡU1は増磁方向電流、
ＡU2は減磁方向電流を示す。図７は図６の1.2 ｍ秒間の
Ｕ相応答電流を示す線図であり、ＡU1は増磁方向電流、
ＡU2は減磁方向電流を示す。図７における増磁方向電流
と減磁方向電流との最終の差は、1.2 ｍ秒幅のパルス電
圧での上昇電流の差に相当する。
ンの結果を示す。図３は永久磁石形同期電動機の解析形
状を示す図である。図３において回転子鉄心１の外径に
永久磁石２が取り付けられて、図３のごとく着磁されて
回転子を形成して、固定子鉄心３の磁束密度が永久磁石
２による発生磁束により磁化特性変曲点付近になるよう
に設定している。回転子の外側に固定子鉄心３が配置さ
れ固定子鉄心３にＵ相巻線（正方向）４、Ｕ相巻線（負
方向）５、Ｖ相巻線（正方向）６、Ｖ相巻線（負方向）
７、Ｗ相巻線（正方向）８、Ｗ相巻線（負方向）９が巻
かれている。図４は図３におけるＵ相の真下に永久磁石
の極がある場合の磁石による磁束を示す図である。図５
は図３の永久磁石形同期電動機に加える電圧波形を示す
図で、横軸は時間（秒）、縦軸は電圧（Ｖ）を表す。図
６はＵ−ＶＷ間に図５の電圧方向を変えて印加したとき
Ｕ相応答電流を示す線図であり、ＡU1は増磁方向電流、
ＡU2は減磁方向電流を示す。図７は図６の1.2 ｍ秒間の
Ｕ相応答電流を示す線図であり、ＡU1は増磁方向電流、
ＡU2は減磁方向電流を示す。図７における増磁方向電流
と減磁方向電流との最終の差は、1.2 ｍ秒幅のパルス電
圧での上昇電流の差に相当する。
【００１５】図８は永久磁石形同期電動機の極間がＵ相
の真下にある場合の磁石による磁束を示す図である。図
８において図７と同じ部位は同じ符号を付してある。こ
のときＶ相，Ｗ相の下にはそれぞれ極性の異なった磁極
が同じ位置関係で存在しているので、図５の電圧をＵ−
ＶＷ間に印加しＶ，Ｗ相の応答電流を計算したものを図
９に示す。図９においてＡW はＷ相電流を示し、ＡV は
Ｖ相電流を示す。この場合Ｖ相電流は減磁方向，Ｗ相電
流は増磁方向となっている。図１０は図９の1.2 ｍ秒間
迄のＶ相，Ｗ相の応答電流を示す図である。図１０にお
ける1.2 ｍ秒後の最終電流値の差は電圧幅1.2 秒時にお
ける上昇電流の差に相当する。従って電圧印加の方向を
Ｕ−ＶＷ間か、Ｖ−ＷＵ間か、Ｗ−ＵＶ間かあらかじめ
きめておけば、各相の応答電流の大小で増磁か減磁かが
わかり、Ｎ極かＳ極かを判定することができる。
の真下にある場合の磁石による磁束を示す図である。図
８において図７と同じ部位は同じ符号を付してある。こ
のときＶ相，Ｗ相の下にはそれぞれ極性の異なった磁極
が同じ位置関係で存在しているので、図５の電圧をＵ−
ＶＷ間に印加しＶ，Ｗ相の応答電流を計算したものを図
９に示す。図９においてＡW はＷ相電流を示し、ＡV は
Ｖ相電流を示す。この場合Ｖ相電流は減磁方向，Ｗ相電
流は増磁方向となっている。図１０は図９の1.2 ｍ秒間
迄のＶ相，Ｗ相の応答電流を示す図である。図１０にお
ける1.2 ｍ秒後の最終電流値の差は電圧幅1.2 秒時にお
ける上昇電流の差に相当する。従って電圧印加の方向を
Ｕ−ＶＷ間か、Ｖ−ＷＵ間か、Ｗ−ＵＶ間かあらかじめ
きめておけば、各相の応答電流の大小で増磁か減磁かが
わかり、Ｎ極かＳ極かを判定することができる。
【００１６】また、永久磁石２からの磁束で固定子鉄心
３又は回転子鉄心１の磁束密度が磁化特性上の変曲点付
近にないときは、固定子巻線を直流励磁し、固定子鉄心
３又は回転子鉄心１の磁束密度を変曲点付近となるよう
にする。そして、正並びに負方向のパルス電圧を重畳し
て固定子巻線に印加するようにする。図１１は固定子巻
線に前記した直流励磁及びパルス電圧を加えたときの、
電圧，電流波形を示す図である。パルス電圧印加後は、
前記と同様に固定子鉄心３又は回転子鉄心１の磁化特性
と応答電流から回転子の磁極極性を判定することができ
る。なお、この実施例では短節，集中巻の構成について
記載したが全節，分布巻などその他の電機子形状の場合
も同様である。
３又は回転子鉄心１の磁束密度が磁化特性上の変曲点付
近にないときは、固定子巻線を直流励磁し、固定子鉄心
３又は回転子鉄心１の磁束密度を変曲点付近となるよう
にする。そして、正並びに負方向のパルス電圧を重畳し
て固定子巻線に印加するようにする。図１１は固定子巻
線に前記した直流励磁及びパルス電圧を加えたときの、
電圧，電流波形を示す図である。パルス電圧印加後は、
前記と同様に固定子鉄心３又は回転子鉄心１の磁化特性
と応答電流から回転子の磁極極性を判定することができ
る。なお、この実施例では短節，集中巻の構成について
記載したが全節，分布巻などその他の電機子形状の場合
も同様である。
【００１７】
【発明の効果】この発明によれば、永久磁石形同期電動
機の固定子鉄心、又は回転子鉄心の磁束密度が磁化特性
上の変曲点付近になるように設計するか、あるいは固定
子巻線に直流励磁して、固定子鉄心又は回転子鉄心の磁
束密度が磁化特性の変曲点付近になるようにして、固定
子巻線に正ならびに負方向のパルス電圧を印加し、印加
後過渡時における両方の応答電流を検出することにより
固定子巻線の磁束が増磁方向か減磁方向かを検出するこ
とにより、固定子巻線のパルス電圧印加相に対向する永
久磁石の位置と極性とを判定することができるので、特
別なセンサを必要とせずに検出測定の合理化が達成され
る。
機の固定子鉄心、又は回転子鉄心の磁束密度が磁化特性
上の変曲点付近になるように設計するか、あるいは固定
子巻線に直流励磁して、固定子鉄心又は回転子鉄心の磁
束密度が磁化特性の変曲点付近になるようにして、固定
子巻線に正ならびに負方向のパルス電圧を印加し、印加
後過渡時における両方の応答電流を検出することにより
固定子巻線の磁束が増磁方向か減磁方向かを検出するこ
とにより、固定子巻線のパルス電圧印加相に対向する永
久磁石の位置と極性とを判定することができるので、特
別なセンサを必要とせずに検出測定の合理化が達成され
る。
【図１】永久磁石形同期電動機において磁極がＵ相の真
下にある場合の磁石及び電流による磁束を示す図で、
（Ａ）はＮ極が真下にある場合を示す図、（Ｂ）はＳ極
が真下にある場合を示す図である。
下にある場合の磁石及び電流による磁束を示す図で、
（Ａ）はＮ極が真下にある場合を示す図、（Ｂ）はＳ極
が真下にある場合を示す図である。
【図２】永久磁石形同期電動機において極間がＵ相の真
下にある場合の磁石及び電流による磁束を示す図であ
る。
下にある場合の磁石及び電流による磁束を示す図であ
る。
【図３】永久磁石形同期電動機の解析形状を示す図であ
る。
る。
【図４】図３におけるＵ相の真下に永久磁石の磁極があ
る場合の磁石による磁束を示す図である。
る場合の磁石による磁束を示す図である。
【図５】図３の永久磁石形同期電動機に印加する電圧波
形を示す図である。
形を示す図である。
【図６】図５の電圧をＵ−ＶＷ間に方向を変えて印加し
たときＵ相応答電流を示す線図である。
たときＵ相応答電流を示す線図である。
【図７】図６の1.2 ｍ秒間のＵ相応答電流を示す線図で
ある。
ある。
【図８】永久磁石形同期電動機の極間がＵ相の真下にあ
る場合の磁石による磁束を示す図である。
る場合の磁石による磁束を示す図である。
【図９】図５の電圧をＵ−ＶＷ間に印加しＶ，Ｗ相の応
答電流を示す図である。
答電流を示す図である。
【図１０】図９の1.2 ｍ秒間迄のＶ相，Ｗ相の応答電流
を示す図である。
を示す図である。
【図１１】固定子巻線に直流励磁及びパルス電圧を加え
たときの電圧，電流波形を示す図である。
たときの電圧，電流波形を示す図である。
【図１２】鉄心の磁化特性と磁束密度との関係を示す線
図である。
図である。
【図１３】鉄心における電圧印加後の電流の変化を示す
線図である。
線図である。
【図１４】鉄心におけるパルス電圧印加時の電流を示す
線図である。
線図である。
【図１５】永久磁石形同期電動機の縦断面図である。
１ 回転子鉄心 ２ 永久磁石 ３ 固定子鉄心 ４ Ｕ相巻線（正方向） ５ Ｕ相巻線（負方向） ６ Ｖ相巻線（正方向） ７ Ｖ相巻線（負方向） ８ Ｗ相巻線（正方向） ９ Ｗ相巻線（負方向） １０ 磁石による磁束 １１ 電流による磁束
Claims (3)
- 【請求項１】回転子表面に永久磁石を備えた永久磁石形
同期電動機において、固定子鉄心の磁束密度を磁化特性
上の変曲点付近に磁化させ、３相の固定子巻線のうち１
相の巻線と他の短絡された２相との間に正ならびに負方
向のパルス電圧を印加する工程と、パルス電圧を印加し
た相の印加後過渡時の両方の応答電流の大きさを検出す
る工程と、検出された応答電流の差の有無からパルス電
圧印加巻線に対向する回転子の永久磁石の部位が磁極中
心であるか極間であるかを判定する工程と、パルス電圧
印加巻線に対向する回転子の永久磁石の部位が磁極中心
のとき、前記検出された応答電流が固定子鉄心の磁束密
度の増磁方向か減磁方向かを判定する工程と、その判定
結果からパルス電圧を印加した相に対向する磁極がＮ極
かＳ極かを判別する工程とからなることを特徴とする永
久磁石形同期電動機の回転子磁極極性検出法。 - 【請求項２】回転子表面に永久磁石を備えた永久磁石形
同期電動機において、回転子鉄心の磁束密度を磁化特性
上の変曲点付近に磁化させ、３相の固定子巻線のうち１
相の巻線と他の短絡された２相との間に正ならびに負方
向のパルス電圧を印加する工程と、パルス電圧を印加し
た相の印加後過渡時の両方の応答電流の大きさを検出す
る工程と、検出された応答電流の差の有無からパルス電
圧印加巻線に対向する回転子の永久磁石の部位が磁極中
心であるか極間であるかを判定する工程と、パルス電圧
印加巻線に対向する回転子の永久磁石の部位が磁極中心
のとき、前記検出された応答電流が固定子鉄心の磁束密
度の増磁方向か減磁方向かを判定する工程と、その判定
結果からバルス電圧を印加した相に対向する磁極がＮ極
かＳ極かを判別する工程とからなることを特徴とする永
久磁石形同期電動機の回転子磁極極性検出法。 - 【請求項３】請求項１又は請求項２に記載の永久磁石形
同期電動機の回転子磁極極性判定法において、永久磁石
から発生する磁束による固定子鉄心又は回転子鉄心の磁
束密度が磁化特性上の変曲点付近に達していないときに
は、固定子巻線に直流励磁して固定子鉄心又は回転子鉄
心の磁束密度を磁化特性上の変曲点に到達させた後に正
ならびに負方向にパルス電圧を重畳させ、パルス電圧を
印加した相に対応する磁極がＮ極かＳ極かを判別するこ
とを特徴とする永久磁石形同期電動機の回転子磁極極性
検出法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15510895A JP3278032B2 (ja) | 1994-06-14 | 1995-05-30 | 永久磁石形同期電動機の回転子磁極極性検出法 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15533394 | 1994-06-14 | ||
| JP6-155333 | 1994-06-14 | ||
| JP15510895A JP3278032B2 (ja) | 1994-06-14 | 1995-05-30 | 永久磁石形同期電動機の回転子磁極極性検出法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0866082A true JPH0866082A (ja) | 1996-03-08 |
| JP3278032B2 JP3278032B2 (ja) | 2002-04-30 |
Family
ID=26483191
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15510895A Expired - Lifetime JP3278032B2 (ja) | 1994-06-14 | 1995-05-30 | 永久磁石形同期電動機の回転子磁極極性検出法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3278032B2 (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1128543A2 (en) * | 2000-02-28 | 2001-08-29 | Hitachi, Ltd. | Synchronous motor-control apparatus and vehicle using the control apparatus |
| JP2002078392A (ja) * | 2000-08-30 | 2002-03-15 | Hitachi Ltd | 交流電動機の駆動システム |
| US6396183B1 (en) | 1996-04-12 | 2002-05-28 | Hitachi, Ltd. | Permanent magnet rotating electric machine and electrically driven vehicle employing same |
| EP1087518A3 (en) * | 1999-09-27 | 2003-11-26 | Nissan Motor Co., Ltd. | Control device and method for motor/generator |
| JP2007060899A (ja) * | 2006-12-04 | 2007-03-08 | Hitachi Ltd | 永久磁石モータの駆動システム |
| WO2009077258A1 (de) * | 2007-12-18 | 2009-06-25 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren zum sensorlosen betreiben einer elektrischen, elektronisch kommutierenden maschine |
| JP2009183127A (ja) * | 2008-02-01 | 2009-08-13 | Fuji Electric Systems Co Ltd | 永久磁石を有する電気機器のメンテナンス方法 |
| JP2012151965A (ja) * | 2011-01-18 | 2012-08-09 | Daikin Ind Ltd | モータ駆動装置 |
-
1995
- 1995-05-30 JP JP15510895A patent/JP3278032B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7196447B2 (en) | 1996-04-12 | 2007-03-27 | Hitachi, Ltd. | Rotating electric machine |
| US6396183B1 (en) | 1996-04-12 | 2002-05-28 | Hitachi, Ltd. | Permanent magnet rotating electric machine and electrically driven vehicle employing same |
| US6734592B2 (en) | 1996-04-12 | 2004-05-11 | Hitachi, Ltd. | Permanent magnet rotating electric machine and electrically driven vehicle employing same |
| US6949856B2 (en) | 1996-04-12 | 2005-09-27 | Hitachi, Ltd. | Permanent magnet rotating electric machine and electrically driven vehicle employing same |
| US7671502B2 (en) | 1996-04-12 | 2010-03-02 | Hitachi, Ltd. | Driving apparatus |
| US7215055B2 (en) | 1996-04-12 | 2007-05-08 | Hitachi, Ltd. | Vehicle |
| US7417349B2 (en) | 1996-04-12 | 2008-08-26 | Hitachi, Ltd. | Driving apparatus |
| US7956506B2 (en) | 1996-04-12 | 2011-06-07 | Hitachi, Ltd. | Driving apparatus |
| EP1087518A3 (en) * | 1999-09-27 | 2003-11-26 | Nissan Motor Co., Ltd. | Control device and method for motor/generator |
| EP1128543A3 (en) * | 2000-02-28 | 2002-09-11 | Hitachi, Ltd. | Synchronous motor-control apparatus and vehicle using the control apparatus |
| US6501243B1 (en) | 2000-02-28 | 2002-12-31 | Hitachi, Ltd. | Synchronous motor-control apparatus and vehicle using the control apparatus |
| EP1128543A2 (en) * | 2000-02-28 | 2001-08-29 | Hitachi, Ltd. | Synchronous motor-control apparatus and vehicle using the control apparatus |
| JP2002078392A (ja) * | 2000-08-30 | 2002-03-15 | Hitachi Ltd | 交流電動機の駆動システム |
| JP2007060899A (ja) * | 2006-12-04 | 2007-03-08 | Hitachi Ltd | 永久磁石モータの駆動システム |
| JP4632157B2 (ja) * | 2006-12-04 | 2011-02-16 | 日立アプライアンス株式会社 | 永久磁石モータの駆動システム |
| WO2009077258A1 (de) * | 2007-12-18 | 2009-06-25 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren zum sensorlosen betreiben einer elektrischen, elektronisch kommutierenden maschine |
| JP2009183127A (ja) * | 2008-02-01 | 2009-08-13 | Fuji Electric Systems Co Ltd | 永久磁石を有する電気機器のメンテナンス方法 |
| JP2012151965A (ja) * | 2011-01-18 | 2012-08-09 | Daikin Ind Ltd | モータ駆動装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3278032B2 (ja) | 2002-04-30 |
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