JPH09168298A - 多相ダイナモ形電機 - Google Patents
多相ダイナモ形電機Info
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- JPH09168298A JPH09168298A JP8300918A JP30091896A JPH09168298A JP H09168298 A JPH09168298 A JP H09168298A JP 8300918 A JP8300918 A JP 8300918A JP 30091896 A JP30091896 A JP 30091896A JP H09168298 A JPH09168298 A JP H09168298A
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- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K29/00—Motors or generators having non-mechanical commutating devices, e.g. discharge tubes or semiconductor devices
- H02K29/06—Motors or generators having non-mechanical commutating devices, e.g. discharge tubes or semiconductor devices with position sensing devices
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- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
- H02P6/14—Electronic commutators
- H02P6/16—Circuit arrangements for detecting position
- H02P6/18—Circuit arrangements for detecting position without separate position detecting elements
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- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P25/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details
- H02P25/02—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details characterised by the kind of motor
- H02P25/08—Reluctance motors
- H02P25/086—Commutation
- H02P25/089—Sensorless control
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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- H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
- H02P6/14—Electronic commutators
- H02P6/16—Circuit arrangements for detecting position
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- Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
- Brushless Motors (AREA)
- Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 センサを使用することなくロータ位置を検出
し、ロータ位置に基づきステータ巻線の付勢及び消勢を
制御する。 【解決手段】 ステータ組立体（１２）とこれに対し相
対的に運動可能なロータ組立体（１４）とを有するスイ
ッチリラクタンスモータの如き多相ダイナモ形電機（１
０）。ステータ組立体は複数個のステータ極（１８）を
有するステータ（１６）を含み、ロータ組立体は複数個
のロータ極（２２）を有するロータ（２０）を含む。ス
テータ巻線（２４）は各相を順次励磁し消磁すべく所定
のシーケンスにて付勢され消勢される。付勢及び消勢は
少なくとも部分的には瞬間的なロータ位置の関数として
決定される。処理装置（２６）が励磁相のための付勢さ
れたステータ巻線より消磁相のための消勢されたステー
タ巻線に結合された循環電流の波形を検出し、該波形に
基づきロータ位置を求める。
し、ロータ位置に基づきステータ巻線の付勢及び消勢を
制御する。 【解決手段】 ステータ組立体（１２）とこれに対し相
対的に運動可能なロータ組立体（１４）とを有するスイ
ッチリラクタンスモータの如き多相ダイナモ形電機（１
０）。ステータ組立体は複数個のステータ極（１８）を
有するステータ（１６）を含み、ロータ組立体は複数個
のロータ極（２２）を有するロータ（２０）を含む。ス
テータ巻線（２４）は各相を順次励磁し消磁すべく所定
のシーケンスにて付勢され消勢される。付勢及び消勢は
少なくとも部分的には瞬間的なロータ位置の関数として
決定される。処理装置（２６）が励磁相のための付勢さ
れたステータ巻線より消磁相のための消勢されたステー
タ巻線に結合された循環電流の波形を検出し、該波形に
基づきロータ位置を求める。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、多相スイッチリラ
クタンスモータの如きダイナモ形電機に係り、更に詳細
にはダイナモ形電機の相巻線に流れる循環電流の特徴が
ダイナモ形電機の固有の構造的特徴の関数であることを
利用してダイナモ形電機内のロータ位置を検出すること
に係る。
クタンスモータの如きダイナモ形電機に係り、更に詳細
にはダイナモ形電機の相巻線に流れる循環電流の特徴が
ダイナモ形電機の固有の構造的特徴の関数であることを
利用してダイナモ形電機内のロータ位置を検出すること
に係る。
【０００２】
【従来の技術】スイッチリラクタンスモータの如きダイ
ナモ形電機はロータ組立体及びステータ組立体を含み、
ロータ組立体はステータ組立体に対し相対的に運動可能
である。ダイナモ形電機は例えば二相乃至五相を有する
多相ダイナモ形電機である。かかるダイナモ形電機に於
いては、ステータ組立体は複数個の相巻線を含み、各相
巻線はダイナモ形電機の用途に応じた特定のシーケンス
にて付勢される。ステータ組立体は該ステータ組立体の
内周円の周りに互いに隔置され且つ内方へ突出する複数
のステータ歯を有し、ロータ組立体は外方へ突出する複
数個のロータ歯を有している。
ナモ形電機はロータ組立体及びステータ組立体を含み、
ロータ組立体はステータ組立体に対し相対的に運動可能
である。ダイナモ形電機は例えば二相乃至五相を有する
多相ダイナモ形電機である。かかるダイナモ形電機に於
いては、ステータ組立体は複数個の相巻線を含み、各相
巻線はダイナモ形電機の用途に応じた特定のシーケンス
にて付勢される。ステータ組立体は該ステータ組立体の
内周円の周りに互いに隔置され且つ内方へ突出する複数
のステータ歯を有し、ロータ組立体は外方へ突出する複
数個のロータ歯を有している。
【０００３】ダイナモ形電機の構造には固有の種々の特
徴がある。例えばステータ歯の数はロータ歯の数に等し
い。また各ロータ歯及びステータ歯の幅は異なってい
る。また一般にロータ歯とステータ歯との間には所定の
空隙が存在する。この空隙はステータ組立体及びロータ
組立体の周りに均一でなければならない。しかし実際に
は空隙には変動があり、その変動はダイナモ形電機の運
転中にロータ歯がステータ歯を掃引して通過する際に判
別される。ステータ巻線はそれらが一つのステータ歯を
跨ぐよう設けられなければならない。この構造はステー
タの一つの溝内に互いに隣接する巻線の一部を互いに並
べて配置することにより達成されてもよく、或いは巻線
が互いに重ねられることにより達成されてもよい。ステ
ータラミネーション及びロータラミネーションの大きさ
及び形状に加えて、上述の構成により得られるモータの
物理的構造はモータ内に固有の電磁気環境を創成する。
更にこの電磁気環境はモータの相が切り換えられる度に
変化する。即ち或る方向に於ける空隙が他の方向に比し
て僅かに広い場合や狭い場合には、その方向についての
電磁気環境は他の方向についての電磁気環境とは異な
る。
徴がある。例えばステータ歯の数はロータ歯の数に等し
い。また各ロータ歯及びステータ歯の幅は異なってい
る。また一般にロータ歯とステータ歯との間には所定の
空隙が存在する。この空隙はステータ組立体及びロータ
組立体の周りに均一でなければならない。しかし実際に
は空隙には変動があり、その変動はダイナモ形電機の運
転中にロータ歯がステータ歯を掃引して通過する際に判
別される。ステータ巻線はそれらが一つのステータ歯を
跨ぐよう設けられなければならない。この構造はステー
タの一つの溝内に互いに隣接する巻線の一部を互いに並
べて配置することにより達成されてもよく、或いは巻線
が互いに重ねられることにより達成されてもよい。ステ
ータラミネーション及びロータラミネーションの大きさ
及び形状に加えて、上述の構成により得られるモータの
物理的構造はモータ内に固有の電磁気環境を創成する。
更にこの電磁気環境はモータの相が切り換えられる度に
変化する。即ち或る方向に於ける空隙が他の方向に比し
て僅かに広い場合や狭い場合には、その方向についての
電磁気環境は他の方向についての電磁気環境とは異な
る。
【０００４】ダイナモ形電機の運転中に各相を順次励磁
し消磁することは部分的には瞬間的なロータ位置の関数
である。従ってダイナモ形電機の制御に現在使用されて
いる多くの制御方法に於いては、ロータ位置を示す出力
信号を制御装置へ出力するロータ位置センサが使用され
ている。制御装置はロータ位置の情報を処理し、ステー
タ巻線を付勢し消勢すべくステータ巻線へ供給される制
御信号を発生する。
し消磁することは部分的には瞬間的なロータ位置の関数
である。従ってダイナモ形電機の制御に現在使用されて
いる多くの制御方法に於いては、ロータ位置を示す出力
信号を制御装置へ出力するロータ位置センサが使用され
ている。制御装置はロータ位置の情報を処理し、ステー
タ巻線を付勢し消勢すべくステータ巻線へ供給される制
御信号を発生する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従来の種々の制御方法
は良好に機能しダイナモ形電機の所要の制御を達成する
ものではあるが、それらには幾つかの欠点がある。例え
ばセンサが故障するとモータの性能が大きく低下し、モ
ータが作動不良になったり、センサが正常である場合に
比してモータの性能が大きく低下する。更にセンサはそ
れに関連する導線と共にモータのハウジング内の空間を
占有する。またセンサはモータのコストを増大する。特
定の機能を果たすに必要なモータ制御のレベルに応じて
コストはモータのコストのかなりの部分を占める。セン
サを使用することなくロータ位置の情報を得ることがで
きれば、コスト及び性能が改善される。即ちセンサのコ
ストが不要になるだけでなく、センサに関連する導線の
コストや組み込みのコストも不要になる。更に制御方法
が変更され、これにより演算の数が少なくて済むように
なる。このことにより制御装置、従ってモータの応答性
が向上される。
は良好に機能しダイナモ形電機の所要の制御を達成する
ものではあるが、それらには幾つかの欠点がある。例え
ばセンサが故障するとモータの性能が大きく低下し、モ
ータが作動不良になったり、センサが正常である場合に
比してモータの性能が大きく低下する。更にセンサはそ
れに関連する導線と共にモータのハウジング内の空間を
占有する。またセンサはモータのコストを増大する。特
定の機能を果たすに必要なモータ制御のレベルに応じて
コストはモータのコストのかなりの部分を占める。セン
サを使用することなくロータ位置の情報を得ることがで
きれば、コスト及び性能が改善される。即ちセンサのコ
ストが不要になるだけでなく、センサに関連する導線の
コストや組み込みのコストも不要になる。更に制御方法
が変更され、これにより演算の数が少なくて済むように
なる。このことにより制御装置、従ってモータの応答性
が向上される。
【０００６】
【発明の概要】本発明の一つの目的は、ロータ組立体及
びステータ組立体を有する多相スイッチリラクタンスモ
ータの如きダイナモ形電機であって、ステータ組立体は
複数個のステータ巻線を含み、各ステータ巻線は対応す
る相を励磁すべく互いに独立して付勢可能であるダイナ
モ形電機を提供することである。
びステータ組立体を有する多相スイッチリラクタンスモ
ータの如きダイナモ形電機であって、ステータ組立体は
複数個のステータ巻線を含み、各ステータ巻線は対応す
る相を励磁すべく互いに独立して付勢可能であるダイナ
モ形電機を提供することである。
【０００７】本発明の他の一つの目的は、ロータ位置の
検出がステータ巻線の付勢及び消勢を制御し相の切り換
えを制御するために使用されるダイナモ形電機を提供す
ることである。
検出がステータ巻線の付勢及び消勢を制御し相の切り換
えを制御するために使用されるダイナモ形電機を提供す
ることである。
【０００８】また本発明の他の一つの目的は、ロータ位
置センサを使用することなくロータ位置が検出されるダ
イナモ形電機を提供することである。
置センサを使用することなくロータ位置が検出されるダ
イナモ形電機を提供することである。
【０００９】本発明の更に他の一つの目的は、付勢され
た相巻線と他の消勢された相巻線との間に相互に結合さ
れた閉ループ回路経路を有するダイナモ形電機を提供す
ることである。
た相巻線と他の消勢された相巻線との間に相互に結合さ
れた閉ループ回路経路を有するダイナモ形電機を提供す
ることである。
【００１０】本発明の更に他の一つの目的は、励磁相に
流れる電流が相巻線により形成された閉ループ回路経路
に誘導され該回路経路に於いて循環するダイナモ形電機
を提供することである。
流れる電流が相巻線により形成された閉ループ回路経路
に誘導され該回路経路に於いて循環するダイナモ形電機
を提供することである。
【００１１】本発明の更に他の一つの目的は、電流の特
徴が何れの相が任意の時点に於いて励磁状態にあるかに
応じて変化するダイナモ形電機を提供することである。
徴が何れの相が任意の時点に於いて励磁状態にあるかに
応じて変化するダイナモ形電機を提供することである。
【００１２】本発明の更に他の一つの目的は、ロータ位
置を判定するために電流波形及び電圧波形が検出される
ダイナモ形電機を提供することである。
置を判定するために電流波形及び電圧波形が検出される
ダイナモ形電機を提供することである。
【００１３】本発明の更に他の一つの目的は、電流経路
が好ましい回路構造、即ち並列回路構造又は直並列回路
構造にて接続されるよう、追加の電気リード線が各ステ
ータ巻線より延長されたダイナモ形電機を提供すること
である。
が好ましい回路構造、即ち並列回路構造又は直並列回路
構造にて接続されるよう、追加の電気リード線が各ステ
ータ巻線より延長されたダイナモ形電機を提供すること
である。
【００１４】本発明の更に他の一つの目的は、ロータ位
置の指示が、ロータ組立体及びステータ組立体が互いに
他に対し偏心していることの関数、即ちダイナモ形電機
の運転中にロータ歯がステータ歯を掃引して通過する際
に、一つ又はそれ以上のロータ歯と対応するステータ歯
との間の空隙及び隣接するロータ歯とそれに対応するス
テータ歯との間の空隙が変化することの関数であるダイ
ナモ形電機を提供することである。
置の指示が、ロータ組立体及びステータ組立体が互いに
他に対し偏心していることの関数、即ちダイナモ形電機
の運転中にロータ歯がステータ歯を掃引して通過する際
に、一つ又はそれ以上のロータ歯と対応するステータ歯
との間の空隙及び隣接するロータ歯とそれに対応するス
テータ歯との間の空隙が変化することの関数であるダイ
ナモ形電機を提供することである。
【００１５】本発明の更に他の一つの目的は、ロータ位
置の情報が、種々の相巻線の巻数の数を変更することに
より、或いは一つの相巻線の電気抵抗値を他の巻線の電
気抵抗値とは異なる値に設定することにより、或いはス
テータの溝内に於ける相巻線の配置態様を変更すること
によっても生成されるダイナモ形電機を提供することで
ある。
置の情報が、種々の相巻線の巻数の数を変更することに
より、或いは一つの相巻線の電気抵抗値を他の巻線の電
気抵抗値とは異なる値に設定することにより、或いはス
テータの溝内に於ける相巻線の配置態様を変更すること
によっても生成されるダイナモ形電機を提供することで
ある。
【００１６】本発明の更に他の一つの目的は、結合され
た電流より求められたロータ位置の情報に基づく演算に
より相の励磁及び消磁のための必要な情報が与えられる
ダイナモ形電機を提供することである。
た電流より求められたロータ位置の情報に基づく演算に
より相の励磁及び消磁のための必要な情報が与えられる
ダイナモ形電機を提供することである。
【００１７】本発明の更に他の一つの目的は、ロータ位
置センサを必要とせず、モータより延在する追加の導線
のみが使用され、該導線は適正に接続されると十分な信
号強度の波形信号を発生し、その波形がロータ位置の情
報を生成するために処理されるスイッチリラクタンスモ
ータであるダイナモ形電機を提供することである。
置センサを必要とせず、モータより延在する追加の導線
のみが使用され、該導線は適正に接続されると十分な信
号強度の波形信号を発生し、その波形がロータ位置の情
報を生成するために処理されるスイッチリラクタンスモ
ータであるダイナモ形電機を提供することである。
【００１８】本発明の更に他の一つの目的は、閉ループ
回路経路に誘導された電圧もロータ位置の情報を生成す
るために検出可能であるダイナモ形電機を提供すること
である。
回路経路に誘導された電圧もロータ位置の情報を生成す
るために検出可能であるダイナモ形電機を提供すること
である。
【００１９】本発明の更に他の一つの目的は、ロータ位
置センサを使用する同等のダイナモ形電機に比して低廉
であり信頼性に優れ、制御のレベルが実質的に低下する
ことのないダイナモ形電機を提供することである。
置センサを使用する同等のダイナモ形電機に比して低廉
であり信頼性に優れ、制御のレベルが実質的に低下する
ことのないダイナモ形電機を提供することである。
【００２０】本発明によれば、概説すれば、多相ダイナ
モ形電機はステータ組立体及びロータ組立体を有する。
ロータ組立体はステータ組立体に対し相対的に運動可能
である。ステータ組立体は複数個のステータ極を有する
ステータを含み、ロータ組立体は複数個のロータ極を有
するロータを含んでいる。ステータ組立体は更に各相に
対応する互いに独立して付勢可能な複数個のステータ巻
線を含んでいる。これらのステータ巻線は各相を順次励
磁し消磁すべく予め定められたシーケンスにて付勢され
消勢される。各ステータ巻線の付勢及び消勢は少なくと
も部分的には瞬間的なロータ位置の関数として決定され
る。ダイナモ形電機は少なくとも部分的には瞬間的なロ
ータ位置の関数として各相の励磁及び消磁を制御する処
理装置を含んでいる。励磁相のための付勢されたステー
タ巻線に流れる電流が、そのステータ巻線より消磁相の
ための消勢されたステータ巻線に結合される。これらの
付勢されたステータ巻線及び消勢されたステータ巻線は
閉ループ回路経路を形成し、付勢されたステータ巻線に
流れる電流はその回路経路を経て消勢されたステータ巻
線に結合される。処理装置は発生する電流波形よりロー
タ位置を示す情報を導き出す。また処理装置はこの情報
を使用してそれに応じてステータ巻線の付勢及び消勢を
行う。
モ形電機はステータ組立体及びロータ組立体を有する。
ロータ組立体はステータ組立体に対し相対的に運動可能
である。ステータ組立体は複数個のステータ極を有する
ステータを含み、ロータ組立体は複数個のロータ極を有
するロータを含んでいる。ステータ組立体は更に各相に
対応する互いに独立して付勢可能な複数個のステータ巻
線を含んでいる。これらのステータ巻線は各相を順次励
磁し消磁すべく予め定められたシーケンスにて付勢され
消勢される。各ステータ巻線の付勢及び消勢は少なくと
も部分的には瞬間的なロータ位置の関数として決定され
る。ダイナモ形電機は少なくとも部分的には瞬間的なロ
ータ位置の関数として各相の励磁及び消磁を制御する処
理装置を含んでいる。励磁相のための付勢されたステー
タ巻線に流れる電流が、そのステータ巻線より消磁相の
ための消勢されたステータ巻線に結合される。これらの
付勢されたステータ巻線及び消勢されたステータ巻線は
閉ループ回路経路を形成し、付勢されたステータ巻線に
流れる電流はその回路経路を経て消勢されたステータ巻
線に結合される。処理装置は発生する電流波形よりロー
タ位置を示す情報を導き出す。また処理装置はこの情報
を使用してそれに応じてステータ巻線の付勢及び消勢を
行う。
【００２１】
【発明の実施の形態】以下に添付の図を参照しつつ、本
発明を好ましい実施形態について詳細に説明する。
発明を好ましい実施形態について詳細に説明する。
【００２２】添付の図１に多相スイッチリラクタンスモ
ータ、即ちＳＲＭの如きダイナモ形電機が符号１０にて
全体的に示されている。一般にモータ１０は二相乃至五
相を有している。モータ１０はステータ組立体１２とロ
ータ組立体１４とを有し、ロータ組立体はステータ組立
体に対し相対的に運動可能である。ステータ組立体１２
は複数個のステータ極（ステータ歯）１８を有するステ
ータ１６を含んでいる。図１に示されている如く、ステ
ータ１６は１２個のステータ極１８ａ〜１８ｌを有して
いる。ロータ組立体１４は複数個のロータ極（ロータ
歯）２２を有するロータ２０を含んでいる。図１に於い
ては、ロータ２０は８個のロータ極２２ａ〜２２ｈを有
している。またステータ組立体１２は各相に対応して設
けられ相互に独立して付勢可能な複数個のステータ巻線
２４ａ〜２４ｌを有している。
ータ、即ちＳＲＭの如きダイナモ形電機が符号１０にて
全体的に示されている。一般にモータ１０は二相乃至五
相を有している。モータ１０はステータ組立体１２とロ
ータ組立体１４とを有し、ロータ組立体はステータ組立
体に対し相対的に運動可能である。ステータ組立体１２
は複数個のステータ極（ステータ歯）１８を有するステ
ータ１６を含んでいる。図１に示されている如く、ステ
ータ１６は１２個のステータ極１８ａ〜１８ｌを有して
いる。ロータ組立体１４は複数個のロータ極（ロータ
歯）２２を有するロータ２０を含んでいる。図１に於い
ては、ロータ２０は８個のロータ極２２ａ〜２２ｈを有
している。またステータ組立体１２は各相に対応して設
けられ相互に独立して付勢可能な複数個のステータ巻線
２４ａ〜２４ｌを有している。
【００２３】作動に於いては、各モータ相の巻線が順次
付勢され消勢される。この目的で、処理装置２６が負
荷、周波数、ライン電圧、電流等の如き種々のモータ運
転パラメータに応答し、或る特定の巻線を付勢して対応
するモータ相を励磁すべき時点及びその後その巻線を消
勢して対応するモータ相を消磁すべき時点を判定する。
処理装置２６はこのパラメータ情報を受けてこれを処理
する第一の部分２６ａと、適当な出力を発生して巻線の
付勢及び消勢を制御する第二の部分２６ｂとを含んでい
る。相の切り換えが行われるべき時点を少なくとも部分
的に判定する一つの因子はロータ２０の瞬間的な位置で
ある。
付勢され消勢される。この目的で、処理装置２６が負
荷、周波数、ライン電圧、電流等の如き種々のモータ運
転パラメータに応答し、或る特定の巻線を付勢して対応
するモータ相を励磁すべき時点及びその後その巻線を消
勢して対応するモータ相を消磁すべき時点を判定する。
処理装置２６はこのパラメータ情報を受けてこれを処理
する第一の部分２６ａと、適当な出力を発生して巻線の
付勢及び消勢を制御する第二の部分２６ｂとを含んでい
る。相の切り換えが行われるべき時点を少なくとも部分
的に判定する一つの因子はロータ２０の瞬間的な位置で
ある。
【００２４】従来のモータに於いては、ロータ位置を検
出しロータ位置に関する出力信号を処理装置へ出力する
何らかのセンサが必要である。種々の機器や工業的用途
に於いて使用されている多くのモータの運転環境に起因
してセンサの性能が低下したり場合によってはセンサが
故障する。その結果モータの性能が低下する。かかる性
能の低下はモータ、即ちダイナモ形電機の機能停止を意
味するものではないが、モータの運転効率が低下する。
従って本発明の一つの重要な特徴は、ロータ位置センサ
を使用することなくロータ位置が容易に確認され、これ
によりモータ制御の目的でロータ位置の情報が容易に得
られる多相モータを提供することである。かくしてセン
サを使用することなくロータ位置の情報が得られること
により、モータのコストが低減され、またモータの信頼
性が改善される。
出しロータ位置に関する出力信号を処理装置へ出力する
何らかのセンサが必要である。種々の機器や工業的用途
に於いて使用されている多くのモータの運転環境に起因
してセンサの性能が低下したり場合によってはセンサが
故障する。その結果モータの性能が低下する。かかる性
能の低下はモータ、即ちダイナモ形電機の機能停止を意
味するものではないが、モータの運転効率が低下する。
従って本発明の一つの重要な特徴は、ロータ位置センサ
を使用することなくロータ位置が容易に確認され、これ
によりモータ制御の目的でロータ位置の情報が容易に得
られる多相モータを提供することである。かくしてセン
サを使用することなくロータ位置の情報が得られること
により、モータのコストが低減され、またモータの信頼
性が改善される。
【００２５】本発明によれば、処理装置２６はジャンパ
ーＪ又はＪ′（図４（Ａ）及び（Ｂ）、図８（Ｂ）、図
１０（Ｂ）、図１１参照）に於ける電流波形（図５及び
図６参照）に応答する。図５及び図６に示されている如
く、電流波形は二つの成分よりなっている。一方の成分
Ｉc はジャンパーＪに対応するモータ相が励磁状態にな
ることの結果として生じるものである。また他方の成分
Ｃw は他の励磁状態のモータ相に結合されることにより
誘導されるアンバランスなコイル電圧の結果として生じ
るものである。このアンバランスは後述の如き多数の潜
在的な原因により生じる。処理装置２６の第一の部分２
６ａは成分Ｉc 及びＣw の波形を処理してロータ位置の
情報を求める。
ーＪ又はＪ′（図４（Ａ）及び（Ｂ）、図８（Ｂ）、図
１０（Ｂ）、図１１参照）に於ける電流波形（図５及び
図６参照）に応答する。図５及び図６に示されている如
く、電流波形は二つの成分よりなっている。一方の成分
Ｉc はジャンパーＪに対応するモータ相が励磁状態にな
ることの結果として生じるものである。また他方の成分
Ｃw は他の励磁状態のモータ相に結合されることにより
誘導されるアンバランスなコイル電圧の結果として生じ
るものである。このアンバランスは後述の如き多数の潜
在的な原因により生じる。処理装置２６の第一の部分２
６ａは成分Ｉc 及びＣw の波形を処理してロータ位置の
情報を求める。
【００２６】このロータ位置の情報は処理装置２６の第
二の部分２６ｂにより使用され、各ステータ巻線への電
流のオン及びオフを切り換えることによってステータ巻
線の付勢及び消勢が制御される。
二の部分２６ｂにより使用され、各ステータ巻線への電
流のオン及びオフを切り換えることによってステータ巻
線の付勢及び消勢が制御される。
【００２７】また波形の特徴は、ステータ、ステータ巻
線、ロータの固有の構造の関数であることを理解するこ
とも重要である。後に説明する如く、ステータ組立体又
はロータ組立体に対する構造変更であって、波形の特徴
を向上させる変更が行われてよい。しかし変更された各
モータ構造は例えばロータ位置を判定するために使用可
能な特徴を有する波形を発生するものでなければならな
い。
線、ロータの固有の構造の関数であることを理解するこ
とも重要である。後に説明する如く、ステータ組立体又
はロータ組立体に対する構造変更であって、波形の特徴
を向上させる変更が行われてよい。しかし変更された各
モータ構造は例えばロータ位置を判定するために使用可
能な特徴を有する波形を発生するものでなければならな
い。
【００２８】図２に於いて、ロータ２０が回転すると、
各ロータ極はステータ極を掃引して通過する。特に図２
に於いては、ロータ極２２ａがステータ極１８ａを掃引
して通過し、ロータ極２２ｂがステータ極１８ｂを掃引
して通過する状態が図示されている。各ロータ極の外端
により郭定されるロータの外周円は、ステータ極の内端
により郭定されるステータの内周円よりも僅かに小さ
い。従ってロータとステータとの間には空隙Ｇが形成さ
れている。この空隙Ｇは理想的にはロータ及びステータ
の周りに一様であるが、実際にはそうではない。図２に
示されている如く、対応するステータ極１８ａとロータ
極２２ａとの間の空隙Ｇ１の幅はステータ極１８ｂとロ
ータ極２２ｂとの間の空隙Ｇ２の幅とは異なっている。
かかる不均一の影響の研究に於いて、付勢された相巻線
に流れ付勢されていない巻線、即ち消勢された巻線に結
合された電流より生じる電流波形Ｃw は或る電流サイン
を有することが判った。更にロータ位置を検出するため
にこの電流サインを使用することができることが判っ
た。従ってモータに独立のロータ位置センサを組み込む
必要はない。
各ロータ極はステータ極を掃引して通過する。特に図２
に於いては、ロータ極２２ａがステータ極１８ａを掃引
して通過し、ロータ極２２ｂがステータ極１８ｂを掃引
して通過する状態が図示されている。各ロータ極の外端
により郭定されるロータの外周円は、ステータ極の内端
により郭定されるステータの内周円よりも僅かに小さ
い。従ってロータとステータとの間には空隙Ｇが形成さ
れている。この空隙Ｇは理想的にはロータ及びステータ
の周りに一様であるが、実際にはそうではない。図２に
示されている如く、対応するステータ極１８ａとロータ
極２２ａとの間の空隙Ｇ１の幅はステータ極１８ｂとロ
ータ極２２ｂとの間の空隙Ｇ２の幅とは異なっている。
かかる不均一の影響の研究に於いて、付勢された相巻線
に流れ付勢されていない巻線、即ち消勢された巻線に結
合された電流より生じる電流波形Ｃw は或る電流サイン
を有することが判った。更にロータ位置を検出するため
にこの電流サインを使用することができることが判っ
た。従ってモータに独立のロータ位置センサを組み込む
必要はない。
【００２９】図３にはモータ１０のための結線図が図示
されている。この例に於いては、モータ１０は相Ａ〜Ｃ
を有する三相モータである。図４（Ａ）には一組の相巻
線のための簡略化された結線図が図示されている。四つ
の相巻線Ａ１〜Ａ４がある。図４（Ｂ）に示されている
如く、巻線Ａ１及びＡ２は互いに直列に接続され、巻線
Ａ３及びＡ４も互いに直列に接続されている。互いに直
列に接続された巻線Ａ１及びＡ２は互いに直列に接続さ
れた巻線Ａ３及びＡ４と並列に接続されている。本発明
は、巻線Ａ１及びＡ２の互いに接続された共通の端部と
巻線Ａ３及びＡ４の互いに接続された共通の端部との間
に接続されステータ巻線の直並列回路を構成する少なく
とも一つのジャンパー導線Ｊを含んでいる。
されている。この例に於いては、モータ１０は相Ａ〜Ｃ
を有する三相モータである。図４（Ａ）には一組の相巻
線のための簡略化された結線図が図示されている。四つ
の相巻線Ａ１〜Ａ４がある。図４（Ｂ）に示されている
如く、巻線Ａ１及びＡ２は互いに直列に接続され、巻線
Ａ３及びＡ４も互いに直列に接続されている。互いに直
列に接続された巻線Ａ１及びＡ２は互いに直列に接続さ
れた巻線Ａ３及びＡ４と並列に接続されている。本発明
は、巻線Ａ１及びＡ２の互いに接続された共通の端部と
巻線Ａ３及びＡ４の互いに接続された共通の端部との間
に接続されステータ巻線の直並列回路を構成する少なく
とも一つのジャンパー導線Ｊを含んでいる。
【００３０】図６に示されている如く、相巻線１８が付
勢されると、その相巻線中の電流は例えば６Ａの如きピ
ーク電流値まで上昇する。巻線が消勢されると、その巻
線中の電流は減少する。巻線に直流電流が流れない時間
が存在する。これは他のモータ相のための他の巻線が通
常のシーケンスにて付勢されていることによる。モータ
の運転シーケンスに於ける適当な時点に於いて相巻線は
再度付勢され、以上のサイクルが繰返される。
勢されると、その相巻線中の電流は例えば６Ａの如きピ
ーク電流値まで上昇する。巻線が消勢されると、その巻
線中の電流は減少する。巻線に直流電流が流れない時間
が存在する。これは他のモータ相のための他の巻線が通
常のシーケンスにて付勢されていることによる。モータ
の運転シーケンスに於ける適当な時点に於いて相巻線は
再度付勢され、以上のサイクルが繰返される。
【００３１】電流波形Ｃw について見ると、電流波形の
うち相巻線が消勢される部分に顕著な凹部Ｎが存在する
ことが解る。電流波形のこの凹部は消磁相を示す巻線と
励磁相を示す付勢された巻線との間に於ける相互結合に
より発生されることが判っている。更にこの凹部はモー
タ相に対する瞬間的なロータ位置を示すことが判ってい
る。このことは重要である。何故ならば、凹部を含む電
流波形Ｃw が十分な信号強度を有していれば、その波形
は処理装置２６により処理されると必要なロータ位置の
情報を与えるからである。このことは、モータ１０がロ
ータ位置の検出に関しセンサを必要とせず、しかも相の
励磁及び消磁に必要な適当な情報を与えるモータとなり
得ることを意味する。
うち相巻線が消勢される部分に顕著な凹部Ｎが存在する
ことが解る。電流波形のこの凹部は消磁相を示す巻線と
励磁相を示す付勢された巻線との間に於ける相互結合に
より発生されることが判っている。更にこの凹部はモー
タ相に対する瞬間的なロータ位置を示すことが判ってい
る。このことは重要である。何故ならば、凹部を含む電
流波形Ｃw が十分な信号強度を有していれば、その波形
は処理装置２６により処理されると必要なロータ位置の
情報を与えるからである。このことは、モータ１０がロ
ータ位置の検出に関しセンサを必要とせず、しかも相の
励磁及び消磁に必要な適当な情報を与えるモータとなり
得ることを意味する。
【００３２】電流波形Ｃw の生成に関与する因子の一つ
は、ロータとステータとの間にてそれらの周りに存在す
る空隙Ｇが上述の如く偏心していることである。図４
（Ｂ）に示されている如き閉ループの巻線構造に於いて
は、負の電流凹部Ｎは励磁相と他の消磁相との間に於い
て磁束が共有されることによって形成される。何れの相
Ａ〜Ｃが励磁されているかに拘らず、励磁相のための巻
線に流れる電流と他の消磁状態の相のための巻線との間
に相互結合が存在することを理解することが重要であ
る。またモータより処理装置の適当な入力端子へ一対の
リード線を接続することにより、ジャンパーＪを流れる
電流を処理装置へ導くことができる。他の接続は不要で
ある。また電流波形Ｃw を処理することにより得られる
ロータ位置の情報は、或る特定の相が任意の時点に於い
て励磁状態にあるか消磁状態にあるかに拘らず得られ
る。
は、ロータとステータとの間にてそれらの周りに存在す
る空隙Ｇが上述の如く偏心していることである。図４
（Ｂ）に示されている如き閉ループの巻線構造に於いて
は、負の電流凹部Ｎは励磁相と他の消磁相との間に於い
て磁束が共有されることによって形成される。何れの相
Ａ〜Ｃが励磁されているかに拘らず、励磁相のための巻
線に流れる電流と他の消磁状態の相のための巻線との間
に相互結合が存在することを理解することが重要であ
る。またモータより処理装置の適当な入力端子へ一対の
リード線を接続することにより、ジャンパーＪを流れる
電流を処理装置へ導くことができる。他の接続は不要で
ある。また電流波形Ｃw を処理することにより得られる
ロータ位置の情報は、或る特定の相が任意の時点に於い
て励磁状態にあるか消磁状態にあるかに拘らず得られ
る。
【００３３】電流波形の信号強度が必要なロータ位置の
情報を求めるのに十分な強度である限り、処理装置２６
は電流波形の凹部Ｎを顕著にする任意の種々の処理能力
を含んでいてよい。この方法に加えて、同一の結果を達
成する他の方法はステータとロータとの間にてそれらの
周縁の周りに存在する空隙に予め偏差を与えることであ
る。また他の一つの方法はステータ巻線に工夫を凝らす
ことである。例えば図７（Ａ）に示された横に並べられ
た構造によれば、図７（Ｂ）に示された直線的な配列構
造とは異なる状態が得られる。また図７（Ｃ）に示され
ている如く、例えば巻線のうちの一つＡ３が異なる巻数
を有し、これにより巻線の巻数に差が与えられてよい。
また巻線は抵抗値が異なる巻線にて形成されてもよい。
更に図７（Ａ）及び図７（Ｂ）に於いて、ステータ極１
８ａ、１８ｂ又はロータ極２２の幅が変更されてもよ
い。
情報を求めるのに十分な強度である限り、処理装置２６
は電流波形の凹部Ｎを顕著にする任意の種々の処理能力
を含んでいてよい。この方法に加えて、同一の結果を達
成する他の方法はステータとロータとの間にてそれらの
周縁の周りに存在する空隙に予め偏差を与えることであ
る。また他の一つの方法はステータ巻線に工夫を凝らす
ことである。例えば図７（Ａ）に示された横に並べられ
た構造によれば、図７（Ｂ）に示された直線的な配列構
造とは異なる状態が得られる。また図７（Ｃ）に示され
ている如く、例えば巻線のうちの一つＡ３が異なる巻数
を有し、これにより巻線の巻数に差が与えられてよい。
また巻線は抵抗値が異なる巻線にて形成されてもよい。
更に図７（Ａ）及び図７（Ｂ）に於いて、ステータ極１
８ａ、１８ｂ又はロータ極２２の幅が変更されてもよ
い。
【００３４】図４（Ａ）について説明した巻線構造に加
えて、図８（Ａ）及び図８（Ｂ）に示されている如く、
同一の所望の結果を達成すべく他の巻線接続が行われて
もよい。図８（Ｂ）に示されている如く、閉ループの巻
線構造が形成されることによって直並列回路が形成され
る。回路の構造に拘らず、図９（Ａ）及び図９（Ｂ）に
示されている如く、ロータ極２２ａがステータ極１８ａ
を掃引して通過する際に磁束通路Ｆ１が形成される。こ
の磁束通路は一つのモータ相の巻線２４ａに対応するス
テータ極１８ａよりステータとロータとの間の空隙、ス
テータ極を通過して移動するロータ極２２ａ、ロータ２
０、ロータ極２２ｃ、励磁された相のステータ極１８ｄ
の位置に於けるステータとロータとの間の空隙を通過し
て延在している。またこれと同時にステータ極１８ａと
ロータ極２２ａとの間、ロータ極２２ａ及び２２ｂを経
て延在する第二の磁束通路Ｆ２が存在する。巻線２４ａ
及び２４ｄは付勢されるがステータ極１８ｂに対応する
ステータ巻線２４ｂは付勢されない。図には示されてい
ないが、他の消磁モータ相に対応する他の磁束通路も存
在する。その結果が図９（Ｂ）に示されており、結合さ
れた巻線に循環電流が発生する。図５に示された電流波
形の凹部、即ち負の電流部分は励磁モータ相のインダク
タンスが最も小さい部分又はその近傍に於いて生じる。
またかかる結合により消磁モータ相のための互いに結合
された各巻線に異なる電圧が印加される。
えて、図８（Ａ）及び図８（Ｂ）に示されている如く、
同一の所望の結果を達成すべく他の巻線接続が行われて
もよい。図８（Ｂ）に示されている如く、閉ループの巻
線構造が形成されることによって直並列回路が形成され
る。回路の構造に拘らず、図９（Ａ）及び図９（Ｂ）に
示されている如く、ロータ極２２ａがステータ極１８ａ
を掃引して通過する際に磁束通路Ｆ１が形成される。こ
の磁束通路は一つのモータ相の巻線２４ａに対応するス
テータ極１８ａよりステータとロータとの間の空隙、ス
テータ極を通過して移動するロータ極２２ａ、ロータ２
０、ロータ極２２ｃ、励磁された相のステータ極１８ｄ
の位置に於けるステータとロータとの間の空隙を通過し
て延在している。またこれと同時にステータ極１８ａと
ロータ極２２ａとの間、ロータ極２２ａ及び２２ｂを経
て延在する第二の磁束通路Ｆ２が存在する。巻線２４ａ
及び２４ｄは付勢されるがステータ極１８ｂに対応する
ステータ巻線２４ｂは付勢されない。図には示されてい
ないが、他の消磁モータ相に対応する他の磁束通路も存
在する。その結果が図９（Ｂ）に示されており、結合さ
れた巻線に循環電流が発生する。図５に示された電流波
形の凹部、即ち負の電流部分は励磁モータ相のインダク
タンスが最も小さい部分又はその近傍に於いて生じる。
またかかる結合により消磁モータ相のための互いに結合
された各巻線に異なる電圧が印加される。
【００３５】従って本発明によれば、モータの巻線が閉
ループを構成することが重要である。この閉ループは任
意の並列回路構造又は直並列回路構造をなしていてよ
い。直並列回路構造は図４（Ｂ）及び図８（Ｂ）に示さ
れている如き構造であり、並列回路構造は図１０（Ｂ）
に示されている如き構造である。かかる閉ループ構造が
形成されると、モータに電気リード線Ｌ１、Ｌ２を接続
することにより、巻線への電流及び相の切り換えを制御
すべく、他の適当なモータ運転情報と共に電流波形Ｃw
を処理装置２６によって処理することができる。この電
流波形は上述の如く誘導電流が消磁相の巻線に強制的に
流される程の何らかの非対称性（例えば空隙の不均一
性）がモータに存在することにより生じる。
ループを構成することが重要である。この閉ループは任
意の並列回路構造又は直並列回路構造をなしていてよ
い。直並列回路構造は図４（Ｂ）及び図８（Ｂ）に示さ
れている如き構造であり、並列回路構造は図１０（Ｂ）
に示されている如き構造である。かかる閉ループ構造が
形成されると、モータに電気リード線Ｌ１、Ｌ２を接続
することにより、巻線への電流及び相の切り換えを制御
すべく、他の適当なモータ運転情報と共に電流波形Ｃw
を処理装置２６によって処理することができる。この電
流波形は上述の如く誘導電流が消磁相の巻線に強制的に
流される程の何らかの非対称性（例えば空隙の不均一
性）がモータに存在することにより生じる。
【００３６】本発明によれば、ロータ位置を検出する目
的で電流波形を使用することに加えて、同じ目的で電圧
波形Ｖw を使用することも可能である。図１２に示され
ている如く、ダイナモ形電機１０にはフィルタ３２が使
用されており、電圧波形はこのフィルタを経て処理装置
２６′へ供給される。フィルタ３２は電圧波形がこれに
対応する電流波形よりも高いノイズ成分を含んでいるこ
とが判っているので使用される。従ってフィルタは処理
装置がロータ位置の情報を求めるのに十分な信号強度の
凹部Ｎ′を有する電圧波形を生成するために使用される
ノイズフィルタである。図１１に於いて、モータ相Ａ〜
Ｃのための巻線の閉ループを構成する直並列回路がジャ
ンパーＪ′を含んでおり、このジャンパーを横切って電
圧波形が検出される。
的で電流波形を使用することに加えて、同じ目的で電圧
波形Ｖw を使用することも可能である。図１２に示され
ている如く、ダイナモ形電機１０にはフィルタ３２が使
用されており、電圧波形はこのフィルタを経て処理装置
２６′へ供給される。フィルタ３２は電圧波形がこれに
対応する電流波形よりも高いノイズ成分を含んでいるこ
とが判っているので使用される。従ってフィルタは処理
装置がロータ位置の情報を求めるのに十分な信号強度の
凹部Ｎ′を有する電圧波形を生成するために使用される
ノイズフィルタである。図１１に於いて、モータ相Ａ〜
Ｃのための巻線の閉ループを構成する直並列回路がジャ
ンパーＪ′を含んでおり、このジャンパーを横切って電
圧波形が検出される。
【００３７】以上に於いてはロータ組立体及びステータ
組立体を有する多相スイッチリラクタンスモータの如き
ダイナモ形電機について説明した。ステータ組立体は複
数個のステータ巻線を含み、各ステータ巻線は対応する
相を励磁するよう個別に付勢可能である。ロータ位置の
検出はステータ巻線の付勢及び消勢を制御して相の間の
切り換えを制御するために使用され、ロータ位置はセン
サを使用することなく検出される。ダイナモ形電機は励
磁相と他の各消磁相との間の相互に結合された閉ループ
経路を有し、該閉ループ経路を流れる電流がロータ位置
を判定するために検出される。追加のリード線が各ステ
ータ巻線より延長され、ステータ巻線と並列に又は直並
列に接続される。ロータ位置の指示は、ロータ組立体及
びステータ組立体の互いに他に対する偏心、即ち一つの
ロータ極と対応するステータ極との間及び隣接するロー
タ極とそれに対応するステータ極との間の空隙が異なる
ことの関数である。またロータ位置の指示は閉ループ経
路を構成する巻線に相互誘導により発生される電圧の間
のアンバランスの関数である。更にロータ位置の指示を
求める基礎となる波形の特徴は、巻線の巻数の差、巻線
の電気抵抗値の差、ステータの溝内に於けるステータ巻
線の配置態様の関数である。結合された電流より求めら
れる情報に基づく演算により、相巻線を付勢し消勢する
に必要な情報が得られる。閉ループ経路に誘導される電
圧もロータ位置を指示するために使用されてよいが、誘
導電圧と相角度との間の関係は電流よりも線形性が低
い。また電圧信号はノイズ成分を含み、従って使用可能
な信号を得るためにはフィルタリングが必要である。か
くして本発明によれば、センサを使用する同等のダイナ
モ形電機に比して低廉であり且つ信頼性に優れ制御レベ
ルの低下が生じないダイナモ形電機が得られる。
組立体を有する多相スイッチリラクタンスモータの如き
ダイナモ形電機について説明した。ステータ組立体は複
数個のステータ巻線を含み、各ステータ巻線は対応する
相を励磁するよう個別に付勢可能である。ロータ位置の
検出はステータ巻線の付勢及び消勢を制御して相の間の
切り換えを制御するために使用され、ロータ位置はセン
サを使用することなく検出される。ダイナモ形電機は励
磁相と他の各消磁相との間の相互に結合された閉ループ
経路を有し、該閉ループ経路を流れる電流がロータ位置
を判定するために検出される。追加のリード線が各ステ
ータ巻線より延長され、ステータ巻線と並列に又は直並
列に接続される。ロータ位置の指示は、ロータ組立体及
びステータ組立体の互いに他に対する偏心、即ち一つの
ロータ極と対応するステータ極との間及び隣接するロー
タ極とそれに対応するステータ極との間の空隙が異なる
ことの関数である。またロータ位置の指示は閉ループ経
路を構成する巻線に相互誘導により発生される電圧の間
のアンバランスの関数である。更にロータ位置の指示を
求める基礎となる波形の特徴は、巻線の巻数の差、巻線
の電気抵抗値の差、ステータの溝内に於けるステータ巻
線の配置態様の関数である。結合された電流より求めら
れる情報に基づく演算により、相巻線を付勢し消勢する
に必要な情報が得られる。閉ループ経路に誘導される電
圧もロータ位置を指示するために使用されてよいが、誘
導電圧と相角度との間の関係は電流よりも線形性が低
い。また電圧信号はノイズ成分を含み、従って使用可能
な信号を得るためにはフィルタリングが必要である。か
くして本発明によれば、センサを使用する同等のダイナ
モ形電機に比して低廉であり且つ信頼性に優れ制御レベ
ルの低下が生じないダイナモ形電機が得られる。
【００３８】以上の説明より、本発明の幾つかの目的が
達成され、他の有利な結果が得られることが理解されよ
う。
達成され、他の有利な結果が得られることが理解されよ
う。
【００３９】以上に於いては本発明を特定の実施形態に
ついて詳細に説明したが、本発明はこれらの実施形態に
限定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々
の実施形態が可能であることは当業者にとって明らかで
あろう。
ついて詳細に説明したが、本発明はこれらの実施形態に
限定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々
の実施形態が可能であることは当業者にとって明らかで
あろう。
【図１】多相スイッチリラクタンスモータ及びモータ相
の切り換えを制御するための処理装置を示す説明図であ
る。
の切り換えを制御するための処理装置を示す説明図であ
る。
【図２】互いに隣接する二つのステータ極及びロータ極
と共にそれらの極の間の空隙の差を示すモータのステー
タ組立体及びロータ組立体の拡大部分図である。
と共にそれらの極の間の空隙の差を示すモータのステー
タ組立体及びロータ組立体の拡大部分図である。
【図３】モータのための結線図である。
【図４】（Ａ）は図３のモータの一つの相のための巻線
接続を示す結線図であり、（Ｂ）は該巻線接続の略図で
ある。
接続を示す結線図であり、（Ｂ）は該巻線接続の略図で
ある。
【図５】図４（Ｂ）に示されたジャンパーＪに於ける電
流波形を示すグラフである。
流波形を示すグラフである。
【図６】モータ相がターンオン及びターンオフされる際
に図５の電流波形のどの部分が生成されるかを示すグラ
フである。
に図５の電流波形のどの部分が生成されるかを示すグラ
フである。
【図７】（Ａ）及び（Ｂ）はステータの溝内に於ける巻
線の種々の配置態様を示す説明図であり、（Ｃ）は一つ
の巻線が他の巻線に比して少ない巻数を有する巻線構造
を示す説明図である。
線の種々の配置態様を示す説明図であり、（Ｃ）は一つ
の巻線が他の巻線に比して少ない巻数を有する巻線構造
を示す説明図である。
【図８】（Ａ）は他の一つの巻線接続構造を示す結線図
であり、（Ｂ）は該結線図と等価な回路図である。
であり、（Ｂ）は該結線図と等価な回路図である。
【図９】（Ａ）は巻線の間の相互結合を示すモータの説
明図であり、（Ｂ）は結合が如何にして発生するかを示
す説明図である。
明図であり、（Ｂ）は結合が如何にして発生するかを示
す説明図である。
【図１０】（Ａ）は各相毎に互いに並列に接続された二
つの巻線を有するモータの略図であり、（Ｂ）はその回
路図である。
つの巻線を有するモータの略図であり、（Ｂ）はその回
路図である。
【図１１】ロータ位置の情報を得るために電圧が検出さ
れるモータのための一つの直並列巻線回路を示す回路図
である。
れるモータのための一つの直並列巻線回路を示す回路図
である。
【図１２】ロータ位置の検出に電圧波形が使用される本
発明の他の一つの実施形態のブロック図である。
発明の他の一つの実施形態のブロック図である。
１０…ダイナモ形電機（リラクタンスモータ） １２…ステータ組立体 １４…ロータ組立体 １６…ステータ １８…ステータ極 ２０…ロータ ２２…ロータ極 ２４…巻線 ２６…処理装置
【手続補正書】
【提出日】平成８年１１月２８日
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正内容】
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図１１】
【図１２】
【図８】
【図９】
【図１０】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 アラン・ピー・フレンチ アメリカ合衆国 63031 ミズーリ州、フ ロリサント、シャトー・ドゥ・モン・ドラ イヴ 1827
Claims (35)
- 【請求項１】ステータ組立体と該ステータ組立体に対し
相対的に運動可能なロータ組立体とを有する多相ダイナ
モ形電機であって、前記ステータ組立体は複数個のステ
ータ極を有するステータを含み、前記ロータ組立体は複
数個のロータ極を有するロータを含み、前記ステータ組
立体は更に各相に対応して設けられ相互に独立して付勢
可能な複数個のステータ巻線を含み、各ステータ巻線は
各相を順次励磁し消磁すべく予め定められたシーケンス
にて付勢され消勢され、各ステータ巻線の付勢及び消勢
は少なくとも部分的には瞬間的なロータ位置の関数とし
て決定され、前記ダイナモ形電機は瞬間的なロータ位置
を判定する判定手段を含み、前記判定手段は励磁相のた
めの付勢されたステータ巻線より消磁相のための消勢さ
れたステータ巻線に結合された循環電流を検出し、付勢
されたステータ巻線及び消勢されたステータ巻線は閉ル
ープ回路経路を形成するよう互いに接続され、付勢され
たステータ巻線に流れる循環電流は消勢されたステータ
巻線に前記回路経路によって結合され、前記判定手段は
発生する循環電流の波形を検出してロータ位置を指示す
ることを特徴とする多相ダイナモ形電機。 - 【請求項２】請求項１のダイナモ形電機に於いて、一つ
の相の前記ステータ巻線は前記循環電流のための閉ルー
プ回路経路を形成するよう他の相の前記ステータ巻線に
接続され、前記判定手段は前記ステータ巻線の直並列回
路を形成するよう対応するステータ巻線の間に接続され
たジャンパー導線を含んでいることを特徴とするダイナ
モ形電機。 - 【請求項３】請求項２のダイナモ形電機に於いて、前記
ステータ極及び前記ロータ極の先端は互いに隣接しそれ
らの間に空隙が郭定されており、前記空隙の幅は前記ス
テータ及び前記ロータの周円の周りに不均一であり、前
記空隙の幅の不均一性により一つの相に発生される循環
電流波形にサインが生成され、前記サインはその時点に
於いて何れの相が励磁されているかに拘らず瞬間的なロ
ータ位置を示すことを特徴とするダイナモ形電機。 - 【請求項４】請求項３のダイナモ形電機に於いて、前記
判定手段は前記循環電流波形を処理し、前記循環電流波
形より求められたロータ位置の情報を使用して前記ステ
ータ巻線の付勢及び消勢を制御することを特徴とするダ
イナモ形電機。 - 【請求項５】請求項２のダイナモ形電機に於いて、前記
ステータ巻線のうちの一つは他のステータ巻線とは異な
る巻数を有し、前記ステータ巻線の間の巻数の不均一性
によりロータ位置を示すサインが循環電流波形に生成さ
れることを特徴とするダイナモ形電機。 - 【請求項６】請求項２のダイナモ形電機に於いて、前記
ステータ巻線のうちの一つの電気抵抗値は他のステータ
巻線の電気抵抗値とは異なっており、前記ステータ巻線
の電気抵抗値の差によりロータ位置を示すサインが循環
電流波形に生成されることを特徴とするダイナモ形電
機。 - 【請求項７】複数個のステータ極を有するステータと、
各モータ相に対応して設けられ相互に独立して付勢可能
な複数個のステータ巻線とを含むステータ組立体と、 前記ステータ組立体に対し相対的に運動可能であり、複
数個のロータ極を有するロータを含むロータ組立体と、 前記モータ相を順次励磁し消磁すべく予め定められた態
様にて前記ステータ巻線を付勢し消勢する付勢手段であ
って、各ステータ巻線の付勢及び消勢は瞬間的なロータ
位置の関数である付勢手段と、 瞬間的なロータ位置を確認するための処理手段であっ
て、励磁モータ相のための付勢されたステータ巻線より
消磁モータ相のための消勢されたステータ巻線に結合さ
れた循環電流を処理し、付勢されたステータ巻線及び消
勢されたステータ巻線は閉ループ回路経路を形成するよ
う互いに接続され、付勢されたステータ巻線に流れる循
環電流が消勢されたステータ巻線に前記回路経路によっ
て結合され、前記処理手段は発生する循環電流波形を処
理してロータ位置を指示する処理手段と、を含むスイッ
チリラクタンスモータ。 - 【請求項８】請求項７のスイッチリラクタンスモータに
於いて、一つのモータ相の前記ステータ巻線は閉ループ
回路経路を形成するよう他のモータ相の前記ステータ巻
線に接続されていることを特徴とするスイッチリラクタ
ンスモータ。 - 【請求項９】請求項８のスイッチリラクタンスモータに
於いて、前記閉ループ回路経路は並列の回路経路であ
り、前記処理手段は対応するステータ巻線の間に接続さ
れ前記ステータ巻線と共働して直並列回路を形成するジ
ャンパー導線を含んでいることを特徴とするスイッチリ
ラクタンスモータ。 - 【請求項１０】請求項９のスイッチリラクタンスモータ
に於いて、前記ステータ極及び前記ロータ極の先端は互
いに隣接しそれらの間に空隙が郭定されており、前記空
隙の幅は前記ステータ及び前記ロータの周円の周りに不
均一であり、前記空隙の幅の不均一性によりモータ相の
循環電流波形にサインが生成され、前記サインはその時
点に於いて励磁されているモータ相に関し瞬間的なロー
タ位置を示すことを特徴とするスイッチリラクタンスモ
ータ。 - 【請求項１１】請求項１０のスイッチリラクタンスモー
タに於いて、前記処理手段は前記サインを含む前記循環
電流波形を処理し、前記循環電流波形より求められたロ
ータ位置の情報を使用して前記ステータ巻線の付勢及び
消勢を制御することにより前記モータ相を励磁し消磁す
ることを特徴とするスイッチリラクタンスモータ。 - 【請求項１２】請求項９のスイッチリラクタンスモータ
に於いて、前記ステータ巻線のうちの一つは他のステー
タ巻線とは異なる巻数を有し、前記ステータ巻線の巻数
の不均一性によりロータ位置を示すサインが循環電流波
形に生成されることを特徴とするスイッチリラクタンス
モータ。 - 【請求項１３】請求項９のスイッチリラクタンスモータ
に於いて、前記ステータ巻線のうちの一つは他のステー
タ巻線とは異なる電気抵抗値を有し、前記ステータ巻線
の電気抵抗値の差によりロータ位置を示すサインが循環
電流波形に生成されることを特徴とするスイッチリラク
タンスモータ。 - 【請求項１４】複数個のステータ極を有するステータと
複数個のステータ巻線とを含むステータ組立体と、 前記ステータ組立体に対し相対的に運動可能であり、複
数個のロータ極を有するロータを含むロータ組立体と、 瞬間的なロータ位置の関数として前記ステータ巻線を付
勢し消勢する付勢手段であって、前記ステータ極及び前
記ロータ極の先端は互いに隣接しそれらの間に空隙が郭
定されており、前記空隙の幅は前記ステータ及び前記ロ
ータの周円の周りに不均一であり、前記空隙の幅の不均
一性によりモータ相の循環電流波形にサインが生成さ
れ、前記サインは瞬間的なロータ位置を示す付勢手段
と、 前記循環電流波形より前記瞬間的なロータ位置を確認
し、前記ステータ巻線が付勢され消勢されるべき時点を
決定する処理手段と、を含む電気モータ。 - 【請求項１５】請求項１４の電気モータに於いて、前記
モータは多相スイッチリラクタンスモータであることを
特徴とする電気モータ。 - 【請求項１６】請求項１５の電気モータに於いて、前記
ステータ巻線は各モータ相に対応して設けられ相互に独
立して付勢可能なステータ巻線であり、前記ステータ巻
線は前記モータ相を順次励磁し消磁すべく予め定められ
た態様にて付勢され消勢され、各ステータ巻線の付勢及
び消勢は瞬間的なロータ位置の関数であり、前記処理手
段は励磁モータ相のための付勢されたステータ巻線より
消磁モータ相のための消勢されたステータ巻線に結合さ
れた循環電流を処理し、付勢されたステータ巻線及び消
勢されたステータ巻線は閉ループ巻線経路を形成するよ
う互いに接続され、付勢されたステータ巻線に流れる循
環電流が消勢されたステータ巻線に前記回路経路によっ
て結合されることを特徴とする電気モータ。 - 【請求項１７】請求項１６の電気モータに於いて、一つ
のモータ相の前記ステータ巻線は他のモータ相の前記ス
テータ巻線に接続され、並列の閉ループ巻線経路を形成
していることを特徴とする電気モータ。 - 【請求項１８】請求項１７の電気モータに於いて、前記
モータは更に前記ステータ巻線と共働して直並列の巻線
経路を形成するよう対応するステータ巻線の間に接続さ
れたジャンパー導線を含み、前記処理手段は前記巻線経
路内の付勢されたステータ巻線より前記巻線経路内の前
記消勢されたステータ巻線に結合された循環電流より前
記循環電流波形のサインを確認することを特徴とする電
気モータ。 - 【請求項１９】ステータ組立体と該ステータ組立体に対
し相対的に運動可能なロータ組立体とを有する多相ダイ
ナモ形電機であって、前記ステータ組立体は複数個のス
テータ極を有するステータを含み、前記ロータ組立体は
複数個のロータ極を有するロータを含み、前記ステータ
組立体は各相に対応して設けられ相互に独立して付勢可
能な複数個のステータ巻線を含み、各ステータ巻線は各
相を順次励磁し消磁すべく予め定められた態様にて付勢
され消勢され、前記ステータ巻線の付勢及び消勢はロー
タ位置の関数である多相ダイナモ形電機に於いて、瞬間
的なロータ位置を判定する判定手段を含み、前記判定手
段は励磁相のための付勢されたステータ巻線より消磁相
のための消勢されたステータ巻線に結合された循環電流
により生成される循環電流波形を検出し、前記付勢され
たステータ巻線及び消勢されたステータ巻線は閉ループ
回路経路を形成し、前記付勢されたステータ巻線に流れ
る循環電流は前記消勢されたステータ巻線に前記回路経
路によって結合され、発生する循環電流波形はロータ位
置を示す電流サインを有し、前記判定手段は前記循環電
流波形を処理し、前記循環電流波形より求められたロー
タ位置の情報を使用して前記ステータ巻線の付勢及び消
勢を制御することを特徴とする多相ダイナモ形電機。 - 【請求項２０】請求項１９のダイナモ形電機に於いて、
各相のための前記ステータ巻線は前記循環電流のための
閉ループ回路を形成するよう前記ステータ巻線が互いに
接続された回路を形成しており、前記判定手段は直並列
回路を形成するよう対応するステータ巻線の間に接続さ
れたジャンパー導線を含んでいることを特徴とするダイ
ナモ形電機。 - 【請求項２１】請求項２０のダイナモ形電機に於いて、
前記ステータ極及び前記ロータ極の先端は互いに隣接し
それらの間に空隙が郭定されており、前記空隙の幅は前
記ステータ及び前記ロータの周円の周りに不均一であ
り、前記空隙の幅の不均一性により一つの相に発生され
る循環電流波形にサインが生成され、前記サインはその
時点に於いて何れの相が励磁されているかに拘らず瞬間
的なロータ位置を示すことを特徴とするダイナモ形電
機。 - 【請求項２２】ステータ組立体と該ステータ組立体に対
し相対的に運動可能なロータ組立体とを有する多相ダイ
ナモ形電機であって、前記ステータ組立体は複数個のス
テータ極を有するステータを含み、前記ロータ組立体は
複数個のロータ極を有するロータを含み、前記ステータ
組立体は各相に対応して設けられ相互に独立して付勢可
能な複数個のステータ巻線を含み、各ステータ巻線は各
相を順次励磁し消磁すべく予め定められた態様にて付勢
され消勢され、前記ステータ巻線の付勢及び消勢はロー
タ位置の関数である多相ダイナモ形電機に於いて、瞬間
的なロータ位置を判定する判定手段を含み、前記判定手
段は励磁相のための付勢されたステータ巻線と消磁相の
ための消勢されたステータ巻線との間の結合により生成
される電圧波形を検出し、前記付勢されたステータ巻線
及び消勢されたステータ巻線は閉ループ回路経路を形成
し、前記電圧の結合は前記回路経路により生成され、発
生する電圧波形はロータ位置を示す電圧サインを有し、
前記判定手段は前記電圧波形を処理し、前記電圧波形よ
り求められたロータ位置の情報を使用して前記ステータ
巻線の付勢及び消勢を制御することを特徴とする多相ダ
イナモ形電機。 - 【請求項２３】請求項２２のダイナモ形電機に於いて、
前記ダイナモ形電機は更に前記回路経路と前記判定手段
との間に介装され前記電圧波形が処理される前に前記電
圧波形に存在するノイズを除去するフィルタ手段を含ん
でいることを特徴とするダイナモ形電機。 - 【請求項２４】ステータ組立体と該ステータ組立体に対
し相対的に運動可能なロータ組立体とを有する多相ダイ
ナモ形電機であって、前記ステータ組立体は複数個のス
テータ極を有するステータを含み、前記ロータ組立体は
複数個のロータ極を有するロータを含み、前記ステータ
組立体は各相に対応して設けられ相互に独立して付勢可
能な複数個のステータ巻線を含み、各ステータ巻線は各
相を順次励磁し消磁すべく予め定められた態様にて付勢
され消勢され、前記ステータ巻線の付勢及び消勢はロー
タ位置の関数である多相ダイナモ形電機に於いて、各相
のための前記ステータ巻線を順次付勢し消勢すべく瞬間
的なロータ位置を判定する方法にして、 前記ステータ巻線と共働して閉ループ回路経路を形成す
る工程と、 励磁相のためのステータ巻線を経て電流を循環させる工
程と、 前記循環電流を前記消勢されたステータ巻線のうちの少
なくとも一つに結合し、ロータ位置を示す電流サインを
有する循環電流波形を生成させる工程と、 前記電流波形を処理し、前記電流波形より求められたロ
ータ位置の情報を使用して前記ステータ巻線の付勢及び
消勢を制御する工程と、を含んでいることを特徴とする
方法。 - 【請求項２５】請求項２４の方法に於いて、前記ステー
タ巻線と共働して閉ループ回路経路を形成する前記工程
は、前記ステータ巻線が接続された直並列回路を形成す
る工程と、前記ステータと前記ロータとの間に不均一な
空隙が形成されることによりロータ位置を示すサインが
前記電流波形に生成されるよう前記ステータ及び前記ロ
ータを形成する工程とを含んでいることを特徴とする方
法。 - 【請求項２６】複数個のステータ極を有するステータと
各モータ相に対応して設けられ相互に独立して付勢可能
な複数個のステータ巻線とを含むステータ組立体と、前
記ステータ組立体に対し相対的に運動可能であり複数個
のロータ極を有するロータを含むロータ組立体とを有
し、前記ステータ巻線は前記モータ相を順次励磁し消磁
すべく予め定められた態様にて付勢され消勢され、前記
ステータ巻線の付勢及び消勢はロータ位置の関数である
多相スイッチリラクタンスモータに於いて、相の切り換
えを制御する方法にして、 前記ステータ巻線と共働して閉ループ回路経路を形成す
る工程と、 付勢されたステータ巻線に流れる循環電流を前記消勢さ
れたステータ巻線のうちの少なくとも一つに結合し、ロ
ータ位置を示すサインを有する電流波形を生成させる工
程と、 前記電流波形を処理し、前記電流波形より求められたロ
ータ位置の情報を使用して各モータ相のためのステータ
巻線を順次付勢し消勢すべく前記モータの瞬間的なロー
タ位置を判定する工程と、を含んでいることを特徴とす
る方法。 - 【請求項２７】請求項２６の方法に於いて、前記ステー
タ巻線と共働して閉ループ回路経路を形成する前記工程
は、前記ステータ巻線が互いに接続された直並列回路を
形成することを含んでいることを特徴とする方法。 - 【請求項２８】請求項２７の方法に於いて、前記方法は
更に前記ステータと前記ロータとの間に不均一な空隙が
存在し、前記電流波形中の前記サインが前記不均一性に
より生成されるよう前記ステータ及び前記ロータを形成
することを含んでいることを特徴とする方法。 - 【請求項２９】請求項２７の方法に於いて、前記方法は
更に前記ステータ巻線のうちの一つが他のステータ巻線
とは異なる巻数を有するよう前記ステータ巻線を形成
し、前記巻数の不均一性により前記電流波形にロータ位
置を示す前記サインを生成させることを含んでいること
を特徴とする方法。 - 【請求項３０】請求項２７の方法に於いて、前記方法は
更に前記ステータ巻線のうちの一つが他のステータ巻線
とは異なる電気抵抗値を有するよう前記ステータ巻線を
形成し、前記電気抵抗値の不均一性により前記電流波形
にロータ位置を示す前記サインを生成させることを含ん
でいることを特徴とする方法。 - 【請求項３１】請求項２７の方法に於いて、前記方法は
更に一つの相の前記ステータ巻線を他の相の前記ステー
タ巻線とは異なる態様にて前記ステータの溝内に配置
し、前記ステータ巻線の配置態様の不均一性により前記
電流波形にロータ位置を示す前記サインを生成させるこ
とを含んでいることを特徴とする方法。 - 【請求項３２】複数個のステータ極を有するステータと
各モータ相に対応して設けられ相互に独立して付勢可能
な複数個のステータ巻線とを含むステータ組立体と、前
記ステータ組立体に対し相対的に運動可能であり複数個
のロータ極を有するロータを含むロータ組立体とを有
し、前記ステータ極及び前記ロータ極の先端は互いに隣
接しそれらの間に空隙が郭定されており、前記ステータ
巻線は前記モータ相を順次励磁し消磁すべく予め定めら
れた態様にて付勢され消勢され、前記ステータ巻線の付
勢及び消勢はロータ位置の関数である多相スイッチリラ
クタンスモータに於いて、相の切り換えを制御する方法
にして、 前記ステータ巻線と共働して閉ループ回路経路を形成す
る工程と、 付勢されたステータ巻線に流れる循環電流を前記消勢さ
れたステータ巻線のうちの少なくとも一つに結合して電
流波形を生成させ、前記空隙の幅は前記ステータ及び前
記ロータの周円の周りに不均一であり、前記空隙の幅の
不均一性によりその時点に於いて何れの相が励磁されて
いるかに拘らず瞬間的なロータ位置を示すサインを前記
電流波形に生成させる工程と、 前記電流波形を処理し、前記電流波形より求められたロ
ータ位置の情報を使用して各モータ相のためのステータ
巻線を順次付勢し消勢すべく前記モータの瞬間的なロー
タ位置を判定する工程と、を含んでいることを特徴とす
る方法。 - 【請求項３３】請求項３２の方法に於いて、付勢された
ステータ巻線に流れる循環電流を前記消勢されたステー
タ巻線のうちの少なくとも一つに結合することによって
電圧波形が生成され、前記空隙の幅の不均一性により前
記電圧波形に瞬間的なロータ位置を示すサインが生成さ
れ、前記電圧波形の処理工程は前記電圧波形を処理し前
記電圧波形より求められたロータ位置の情報を使用して
瞬間的なロータ位置を判定することを特徴とする方法。 - 【請求項３４】複数個のステータ極を有するステータ
と、各モータ相に対応して設けられ相互に独立して付勢
可能な複数個のステータ巻線とを含み、前記ステータ巻
線は前記モータ相を順次励磁し消磁すべく予め定められ
た態様にて付勢され消勢されるステータ組立体と、 前記ステータ組立体に対し相対的に運動可能であり、複
数個のロータ極を有するロータを含むロータ組立体と、 ロータ位置の関数として前記ステータ巻線を付勢し消勢
する付勢手段であって、前記ステータ極及び前記ロータ
極の先端は互いに隣接しそれらの間に空隙が郭定されて
おり、前記空隙の幅は前記ステータ及び前記ロータの周
円の周りに不均一であり、前記空隙の幅の不均一性によ
り前記モータ相の電流波形又は電圧波形にサインが生成
され、前記サインはロータ位置を示す付勢手段と、 前記電流波形又は電圧波形より前記ロータ位置を確認し
前記ステータ巻線が付勢され消勢されるべき時点を決定
する処理手段であって、励磁モータ相のための付勢され
たステータ巻線より消磁モータ相のための消勢されたス
テータ巻線に結合された循環電流又は電圧を処理し、前
記付勢されたステータ巻線及び消勢されたステータ巻線
は閉ループ巻線経路を形成するよう互いに接続され、付
勢されたステータ巻線に流れる電流又は電圧が消勢され
たステータ巻線に前記巻線経路によって結合される処理
手段と、を含む多相スイッチリラクタンスモータ。 - 【請求項３５】請求項３４のスイッチリラクタンスモー
タに於いて、一つのモータ相の前記ステータ巻線は他の
モータ相の前記ステータ巻線に接続され閉ループ巻線経
路を形成しており、ジャンパー導線が前記ステータ巻線
と共働して直並列回路を形成するよう対応するステータ
巻線の間に接続されており、前記処理手段は前記巻線経
路内の付勢されたステータ巻線より前記巻線経路内の前
記消勢されたステータ巻線への結合により生成された電
流波形又は電圧波形より前記電流波形又は電圧波形のサ
インを確認することを特徴とするスイッチリラクタンス
モータ。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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