JPH10511537A - 同期機を始動させる装置および方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 回転子と巻線を備えた固定子とを有する同期機を始動させる方法および装置。回転子は、固定子に対して初期位置を持っている。この方法は、（ａ）前記巻線に供給されるべき一連の電流ベクトル和の最初のベクトル和を始動する始動位相を初期化し、（ｂ）一連の電流ベクトル和を前記巻線に供給し、（ｃ）ステップ（ｂ）において供給された電流のベクトル和のそれぞれに対して、前記回転子の動きとこの動きの方向とを感知し、（ｄ）ステップ（ｃ）において感知されたそれぞれの動きと方向に対して、前記回転子をその初期位置の方向に戻すために、前記巻線に供給される後続する電流のベクトル和の位相を補償し、（ｅ）一連の電流ベクトル和を供給した後に、前記固定子に対して前記回転子が動いたか否かを感知し、前記回転子が動かなかった場合には、１８０電気角度の倍数以外の値だけ始動位相を増加させて、ステップ（ｂ）に戻り、そうでなければステップ（ｆ）に進み、（ｆ）ステップ（ｅ）の後に、前記巻線に供給された一連のベクトル和の最後の位相値を記憶するステップを含み、これにより同期機がステップ（ｆ）で記憶された位相値に基づいて、いつでも動作できる状態となることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】 同期機を始動させる装置および方法発明の分野 ： 本発明は、回転子と巻線を備えた固定子とを有するＡＣ装置を始動させる方法 および装置に関する。先行技術 ： スコットＷ．カメロン氏による米国特許第５，２２１，８８１号が先行技術と して知られており、この特許は多相ＤＣモータを動作させるための回路を説明し ている。第１コラム第５２行から第６０行において、例として、よく知られてい る方法にしたがい既知の位置においてモータを始動させて、モータの瞬間的また は現在の位置に対する情報を得ていることに言及している。モータの瞬間的な位 置についてのこのような情報を得るための１つの手段は、モータの整流プロセス を使用することによるものであり、浮きコイルを識別することと、固定子により 生成される磁界を通って浮きコイルが動く時にコイルに誘起される起電力である コイルの逆起電力を測定することを含んでいる。モータを始動させるためのこの 方法に関連する欠点は、始動の瞬間における回転子の位置が知られていなければ ならないことである。始動の瞬間における回転子のこの位置を決定するためには 、起電力を測定できるまで固定子に対して回転子を実質的に動かさなければなら ない。特にこれは、モータが重い負荷に接続されており、始動の間に実質的にラ ンダムに回転子を動かすことができない場合に問題となる。 アラン・Ｂ．プルンケット氏による米国特許第４，８１４，６７７号も先行技 術として知られており、これは永久磁石モータの磁界方向制御回路を説明してい る。この特許の第７コラム第２２行から第２９行において、固定子の磁界が印加 された時に回転子をその好ましいアラインメントに移動させるのに電流振幅Ｉａ で十分であることに言及している。回転子のアラインメントを許容するのに十分 な時間だけＩａ電流を供給した後、インバータ３７に電圧を印加して、β軸にし たがって傾斜状電流を生成させている。これはエアギャップに回転起磁力励磁波 を発生させ、回転子の回転を初期化させるトルクを発生させる。再度説明すると 、この動作の欠点は、回転子が重い負荷に接続されている場合に、モータの始動 の間に実質的にランダムに回転子を動かすことができないことである。 ジロー・タヌマ氏らによる米国特許第４，７４８，３８７号も知られており、 これはブラシレスＤＣモータの回転子の始動位置を制御する方法および装置を説 明している。第３コラム第４行から第１５行において、この方法は、モータが始 動した瞬間において、電機子コイルに供給する電流をスイッチングし、始動角度 の位置に対して回転子を位置付けるようにいくつかの異なる位相で電機子コイル を励起させるステップを含んでいることに言及している。回転子が始動角度の位 置に位置付けられた場合を考えると、少なくとも最後の位相が励起される前に回 転子上の負荷動作がキャンセルされ、その後、回転子の角度位置を感知する速度 感知手段の出力パルスをカウントすることにより回転駆動が制御される。回転子 の回転方向は、速度感知手段からの出力パルスと、これらの出力パルスの結果的 に得られるカウント数に基づいて制御される。再度説明すると、モータを始動さ せるこの方法の欠点は、始動動作の間、回転子に接続されている負荷を取り除か なければならないことである。この方法では、負荷がモータに接続されている場 合にはモータの始動ができない。 また、先行技術として知られているものは以下の文献である。 ４，３６８，４１１ キッド氏 ４，４０９，５３０ ネーパ氏ら ４，４２９，２６２ ユーテニック氏 ４，５４６，２９３ ペーターソン氏ら ４，７１２，０５０ ナガサワ氏ら ５，１６２，７０９ オーヒ氏 ５，１９４，７９４ シャーモト氏 ５，２０４，６０４ ラダン氏 ５，２２１，８８０ バーソーロウ氏ら これらの特許のいずれも、モータが重い負荷に接続され、実質的にランダムに 回転子を動かすことができない場合に、モータを始動させる手段を提供していな い。 本発明の目的は、モータが重い負荷に接続されている場合であっても、回転子 と巻線を備えた固定子とを有するＡＣ装置を始動させる方法および装置を提供す ることである。 本発明にしたがうと、回転子と巻線を備えた固定子とを有し、前記回転子が前 記固定子に対する初期位置を持っている同期機を始動させる以下のステップを含 む方法が提供される。 （ａ）前記巻線に供給されるべき電流の連続するベクトル和の最初のベクトル 和の始動位相を初期化し、 （ｂ）それぞれ位相を持っている電流の連続するベクトル和を前記巻線に供給 し、 （ｃ）ステップ（ｂ）において供給された電流のベクトル和のそれぞれに対し て、前記固定子に対する前記回転子の動きとこの動きの方向とを検出し、 （ｄ）ステップ（ｃ）において検出された前記動きと方向のそれぞれに対して 、前記回転子をその初期位置の方向に戻すように、前記巻線に供給される電流の 連続するベクトル和の後続するベクトル和の位相を補償し、 （ｅ）ステップ（ｂ）で電流の連続するベクトル和を供給した後に、前記固定 子に対して前記回転子が動いたか否かを検出し、前記回転子が前記固定子に対し て動かなかった場合には、１８０電気角度の倍数とは異なる値だけ前記始動位相 を増加させて、ステップ（ｂ）に戻り、そうでなければステップ（ｆ）に進み、 （ｆ）ステップ（ｅ）の後に、前記巻線に供給された連続するベクトル和の最 後の位相値を記憶するステップを含み、 これにより同期機がステップ（ｆ）で記憶された位相値からいつでも動作でき る状態となる。 また、本発明にしたがうと、回転子と巻線を備えた固定子とを有し、前記回転 子が前記固定子に対する初期位置を持っている同期機を始動させる装置において 、 前記巻線に供給される電流の連続するベクトル和の最初のベクトル和の始動位 相を初期化する手段と、 それぞれ位相を持っている前記電流の連続するベクトル和を前記巻線に供給す る手段と、 前記供給された電流のベクトル和のそれぞれに対して、前記固定子に対する前 記回転子の動きとこの動きの方向とを検出する手段と、 前記前に検出された動きと方向のそれぞれに対して、前記回転子をその初期位 置の方向に戻すように、前記巻線に供給される電流の連続するベクトル和の後続 するベクトル和の位相を補償する手段と、 前記電流の連続するベクトル和を供給した後に、前記回転子が前記固定子に対 して動かなかった場合には、１８０電気角度の倍数とは異なる値だけ始動位相を 増加させる手段と、 前記巻線に供給された連続するベクトル和の最後の位相値を記憶する手段を具 備し、 これにより同期機が前記記憶手段により記憶された位相値からいつでも動作で きる状態となることを特徴とする同期機を始動させる装置が提供される。 また本発明は、回転子と巻線を備えた固定子とを有する同期機を始動させる以 下のステップを含む方法にも関係している。 （ａ）予め定められた可変位相を持つ電流のベクトル和の予め定められたシー ケンスを前記巻線に供給し、 （ｂ）ステップ（ａ）において供給された電流のベクトル和のそれぞれに対し て、前記固定子に対する前記回転子の動きとこの動きの方向とを検出して記憶し 、 （ｃ）ステップ（ｂ）において検出された前記動きと方向に基づいて、前記位 相に対する関数Ｆ１を設定し、前記ベクトル和のシーケンスの振幅に基づいて、 前記位相に対する関数Ｆ２を設定し、 （ｄ）位相差を得るように、関数Ｆ１およびＦ２から結果として得られる式Ｆ と予め定められた式とを数学的に適合させるステップを含み、 これにより同期機が前記位相差からいつでも動作できる状態となる。 また本発明は、回転子と巻線を備えた固定子とを有する同期機を始動させる装 置において、 予め定められた可変位相を持つ電流のベクトル和の予め定められたシーケンス を前記巻線に供給する手段と、 前記供給された電流のベクトル和のそれぞれに対して、前記固定子に対する前 記回転子の動きとこの動きの方向とを検出して記憶する手段と、 前記動きと前記動きの方向に基づいて、前記位相に対する関数Ｆ１を設定する 手段と、 前記ベクトル和のシーケンスの振幅に基づいて、前記位相に対する関数Ｆ２を 設定する手段と、 位相差を得るように、関数Ｆ１およびＦ２から結果として得られる式Ｆと予め 定められた式とを数学的に適合させる手段とを具備し、 これにより同期機が前記位相差からいつでも動作できる状態となることを特徴 とする同期機を始動させる装置にも関係している。 本発明の目的、効果および他の特徴は、添付した図面を参照して、好ましい実 施形態の以下の限定的でない説明を読むと、さらに明かになるであろう。 図面の簡単な説明 図１は、本発明にしたがった同期機を始動させる装置を示しているブロック図 である。 図２は、本発明にしたがった同期機を始動させる装置を示している別のブロッ ク図である。 図３Ａと３Ｂは、本発明にしたがって同期機を始動させる方法を図示している アルゴリズムを示している。 図４Ａ、４Ｂおよび４Ｃは、本発明にしたがって同期機を始動させる方法を図 示している別のアルゴリズムを示している。 図５Ａ、５Ｂおよび５Ｃは、図１に示されている要素をさらに詳細に示してい るブロック図である。 図６は、図１に示されている要素の一部をさらに詳細に示している回路図であ る。 図７は、同期機の部分的な断面図である。 本発明の好ましい実施形態の詳細な説明 図１を参照すると、（図示されていない）回転子と（図示されていない）巻線 を備えた（図示されていない）固定子を有する同期機（２）を始動させる装置が 図示されている。回転子と巻線を備えた固定子は図７に示されている。このよう な回転子と巻線を備えた固定子を有する同期機は技術的によく知られている。回 転子の初期位置は、固定子に対して未知である。 例えば、同期機は米国特許第５，３２７，０３４号に示されているような電気 車両のモータホイールであってもよい。容易に理解できるように、安全性の理由 から、始動させる間に車両が実質的にランダムな動きをすることは許されない。 この装置は、電源線により固定子の巻線に供給される電流の連続するベクトル 和の最初のベクトル和の始動位相を初期化する手段（６）と、電流の連続するベ クトル和を巻線に供給する手段（６，８，１０および１２）を備えている。連続 するベクトル和のそれぞれは、所定の位相を持っている。 この装置は、供給される電流のベクトル和のそれぞれに対して、固定子に対す る同期機（２）の回転子の動きとともに、この動きの方向も検出する手段（１４ および１６）；検出されたそれぞれの動きとそれぞれの動きの方向に対して、回 転子をその初期位置の方向に戻すように、同期機（２）の巻線に供給される電流 の連続するベクトル和の後続するベクトル和の位相を補償する手段（６）；電流 の連続するベクトル和を供給した後に、同期機（２）の回転子が固定子に対して 動かなかった場合に、１８０電気角度の倍数とは異なる値だけ始動位相を増加さ せる手段（６）も備えている。 この装置は、同期機（２）の回転子に供給された連続するベクトル和の最後の 位相値を記憶する手段（６）も備えている。したがって同期機（２）は、記憶す る手段（６）に記憶されている位相値からいつでも動作できる状態となる。 固定子に対する同期機（２）の回転子の動きとこの動きの方向とを検出する手 段（１４および１６）は、アップダウンカウンタ（１６）と増分エンコーダ（１ ４）とを備えている。増分エンコーダ（１４）には、同期機（２）の回転子に接 続された入力（１８）と、アップダウンカウンタ（１６）の入力（２２）に接続 された出力（２０）とがあり、アップダウンカウンタ（１６）には制御装置（６ ） の入力（３７）に接続された出力（３６）がある。 好ましくは、同期機が車両のモータホイールであり、車両が実質的にランダム な動きをすることが許されない場合、増分エンコーダ（１４）の分解能は、モー タホイールがブレーキ手段により動かないようにされていても、回転子の非常に わずかな動きを検出して補償できるように十分に高く選択しなければならない。 初期化する手段、増加させる手段、記憶する手段、および補償する手段はすべ て、命令を受けるための入力（３９）を備えた制御装置（６）の要素である。制 御装置（６）は、オペレーティングソフトウェアを備えたデジタル信号処理装置 ＴＭ３２０Ｃ３０である。 供給する手段（６，８，１０および１２）は、オペレーティングソフトウェア を備えた制御装置（６）；同期機（２）の巻線に供給される電流を検出するため の入力（２４）と制御装置（６）の入力（２７）に接続されたデジタル出力（２ ６）とを有する電流検出器（８）；電源線（４）により同期機（２）の巻線に電 流の連続するベクトル和を供給するための出力（２８）と制御装置（６）の出力 （２９）からの命令信号を受けるための入力（３０）とを有するインバータ（１ ０）；インバータ（１０）に印加される電源電圧Ｖｄｃを検出するための入力（ ３２）と制御装置（６）の入力（３５）に接続されたデジタル出力（３４）とを 有する電圧検出器（１２）を備えている。 図３を参照すると、回転子と巻線を備えた固定子とを有する同期機（２）を始 動させる方法が示されている。この方法は、先に説明した装置により実行するこ とができる。回転子には、固定子に対する初期位置がある。 この方法は、（ａ）同期機（２）の巻線に供給されるべき電流の連続するベク トル和の最初のベクトル和の始動位相を初期化する第１のステップを含んでいる 。 このステップ（ａ）が、（ｉ）回転子の任意の位置を決定し、変数ＭＥＭＣＮ Ｔにそれを記憶し；（ｉｉ）位相の集積誤差を表している変数ＩＮＴにゼロ値を 記憶し；（ｉｉｉ）振幅を表している変数ＡＶＥにゼロ値を記憶し；（ｉｖ）例 えば０．０２の値を有するｉｎｃ値だけ変数ＡＶＥを増加させ；（ｖ）例えば２ ００の値を有する定数ＡＶＥ最大値よりも変数ＡＶＥが高いか否かを決定し、こ の条件はもちろん初期化ステップ（ａ）において常に否定的であり；（ｖｉ）回 転子の位置を再度検出し、回転子が動いていないことからこの時点で変数ＭＥＭ ＣＮＴと同じ値を持つ変数ＣＮＴにこの位置を記憶し；（ｖｉｉ）以下の式によ り集積誤差を計算し、ＩＮＴ＝Ｋ＊（ＣＮＴ−ＭＥＭＣＮＴ）＋ＩＮＴ、ここで Ｋは定数であり、例えば−０．０２の値を持ち、この時点でＣＮＴがＭＥＭＣＮ Ｔと等しいことからＩＮＴの値は同じままであり；（ｖｉｉｉ）電流の連続する ベクトル和の最初のベクトル和の位相を表している変数ＰＶＥにＣＮＴとＩＮＴ の和を記憶し；（ｉｘ）インバータに印加される電圧を検出し、その値を変数Ｖ ｄｃに記憶し；（ｘ）同期機（２）に供給される３つの電流を検出し、初期化ス テップのこの時点ではゼロ値を持っている変数Ｉａ，ＩｂおよびＩｃにこれらの 値を記憶し；（ｘｉ）ＰＶＥ，ＡＶＥ，Ｖｄｃ，Ｉａ，ＩｂおよびＩｃの値から ＰＷＭａ，ＰＷＭｂおよびＰＷＭｃの値を計算するステップを含んでいることが 好ましい。電流の連続するベクトル和の最初のベクトル和の始動位相はこれで初 期化されたことになる。 この方法は、（ｂ）それぞれ位相を有している電流の連続するベクトル和を巻 線に供給する次のステップも含んでいる。 このステップ（ｂ）が、（ｘｉｉ）図１において番号（１０）で識別されてい るインバータに対して、値ＰＷＭａ，ＰＷＭｂおよびＰＷＭｃから得られる命令 信号Ｃｍｄを生成して、ステップ（ｉｖ）に戻り、ステップ（ｖ）の条件が満た されるまでステップ（ｉｖ）から（ｘｉｉ）を繰り返すステップを含んでいるこ とが好ましい。 さらに正確には、ステップ（ｂ）は、（ｉｖ）巻線に供給される電流の連続す るベクトル和のそれぞれに対して、巻線に供給されるべき電流の連続するベクト ル和の後続するベクトル和の増加した振幅値を決定し；（ｖ）後続するベクトル 和の増加した振幅値が予め定められた振幅値に達したか否かを決定し、後続する ベクトル和の増加した振幅値が予め定められた振幅値に達している場合には、ス テップ（ｂ）の電流の連続するベクトル和の供給を終了して、ステップ（ｅ）に 進み、そうでなければ、ステップ（ｂ）の連続するベクトル和の供給を続けるス テップを含んでいる。 ステップ（ｂ）において、電流の連続するベクトル和のそれぞれが、パルス幅 変調信号により巻線に供給されることが好ましい。 この方法は、（ｃ）ステップ（ｂ）において供給された電流のベクトル和のそ れぞれに対して、固定子に対する同期機（２）の回転子の動きとこの動きの方向 とを検出するステップも含んでいる。このステップは、先のステップ（ｖｉ）， （ｖｉｉ）および（ｖｉｉｉ）により実行されることが好ましい。 この方法は、（ｄ）ステップ（ｃ）において検出された動きと方向のそれぞれ に対して、回転子をその初期位置の方向に戻すように、巻線に供給される電流の 連続するベクトル和の後続するベクトル和の位相を補償するステップも含んでい る。このステップは、先のステップ（ｘｉ）において実行されることが好ましい 。この場合、値ＰＷＭａ，ＰＷＭｂおよびＰＷＭｃは、前記補償を実行するため の最後に計算された集積誤差ＩＮＴを考慮に入れるような方法で計算される。 ステップ（ｄ）において、巻線に供給される電流の連続するベクトル和の後続 するベクトル和の位相は、次の式により補償される。 ＰＶＥ＝ＩＮＴ＋ＣＮＴ，ＩＮＴ＝Ｋ＊ＭＯＶ＋ＩＮＴ１ ここで、ＰＶＥは、電流の連続するベクトル和の後続するベクトル和の位相であ り、ＩＮＴ１は、最後に計算された集積誤差であり、ＩＮＴは集積誤差であり、 ＭＯＶは、ステップ（ｃ）において初期位置に対して検出された動きとこの動き の方向を表している（ＣＮＴ−ＭＥＭＣＮＴ）と等しく、ＣＮＴは、回転子の位 置を表している値であり、Ｋは予め定められた定数である。 この方法は、電流の連続するベクトル和を供給した後に、回転子が固定子に対 して動いたか否かを検出し、回転子が固定子に対して動かない場合に、好ましく は９０電気角度である、１８０電気角度の倍数とは異なる値だけ始動位相を増加 させて、ステップ（ｂ）に戻り、そうでなければステップ（ｆ）に進むステップ （ｅ）も含んでいる。 このステップ（ｅ）は、ステップ（ｖ）の条件が肯定的であることが決定され た後に実行され、また、（ｘｉｉｉ）ＩＮＴがゼロに等しいか否かを確認し、Ｉ ＮＴがゼロに等しいことは回転子が動かなかったことを示し、この条件が肯定的 である場合には、（ｘｉｖ）９０度の値を変数ＩＮＴに記憶し、（ｘｖ）ゼロ値 を変数ＡＶＥに記憶し、ステップ（ｉｖ）に戻る追加のステップを実行するステ ップを含むことが好ましい。 この方法は、（ｆ）ステップ（ｅ）の条件が否定的であることを決定した後に 、巻線に供給される連続するベクトル和の最後の集積誤差値ＩＮＴを変数ＭＰＶ Ｅに記憶するステップを含み、これにより同期機（２）がステップ（ｆ）におい て記憶された集積誤差値からいつでも動作できる状態となる。このステップ（ｆ ）が、（ｘｖｉ）位相誤差値である変数ＭＰＶＥに変数ＩＮＴの値を記憶するス テップを含んでいることが好ましく、これにより同期機はこの位相誤差値からい つでも動作できる状態となる。 図１に示されている装置は、（示されていない）回転子と（示されていない） 巻線を備えた（示されていない）固定子とを有する同期機を始動させる第２の異 なる装置を実現するためにも使用することができる。この第２の装置は、制御装 置のオペレーティングソフトウェアが異なっている点で先に説明した装置と異な っている。 この第２の装置は、電流のベクトル和の予め定められたシーケンスを同期機（ ２）の巻線に供給する手段（６，８，１０および１２）、このベクトル和のシー ケンスは予め定められた可変位相を有し；供給された電流のベクトル和のそれぞ れに対して、固定子に対する同期機（２）の回転子の動きとこの動きの方向とを 検出して記憶する手段（６，１４および１６）；検出された動きと方向に基づい て、位相に対する関数Ｆ１を設定する手段（６）；ベクトル和のシーケンスの振 幅に基づいて、位相に対する関数Ｆ２を設定する手段（６）；位相差を得るよう に、関数Ｆ１およびＦ２から結果として得られた式と予め定められた式とを数学 的に適合させる手段（６）を備え、これにより同期機（２）がこの位相差からい つでも動作できる状態となる。 固定子に対する同期機（２）の回転子の動きとこの動きの方向を検出して記憶 する手段が、オペレーティングソフトウェアを備えた制御装置（６）と、制御装 置（６）の入力（３７）に接続された出力（３６）を有するアップダウンカウン タ（１６）と、同期機（２）の回転子に接続された入力（１８）とアップダウン カウンタ（１６）の入力（２２）に接続された出力（２０）とを有する増分エン コーダ（１４）とを備えていることが好ましい。関数Ｆ１を設定する手段、関数 Ｆ２を設定する手段、関数Ｆ１とＦ２から結果として得られた式を数学的に適合 させる手段がすべて、これらの手段を実現するための適切なオペレーティングソ フトウェアを備えた制御装置（６）の要素であることが好ましい。 供給手段が、適切なオペレーティングソフトウェアを備えた制御装置（６）； 電源線（４）により同期機（２）の巻線に供給された電流を検出するための入力 （２４）と制御装置（６）の入力（２７）に接続されたデジタル出力（２６）と を有する電流検出器（８）；電流の連続するベクトル和を巻線に供給するための 出力（２８）と電源電圧を受けるための入力（１１）と制御装置（６）の出力（ ２９）からの命令信号を受けるための入力（３０）とを有するインバータ（１０ ）；インバータ（１０）に印加される電源電圧Ｖｄｃを検出するための入力（３ ２）と制御装置（６）の入力（３５）に接続されたデジタル出力（３４）とを有 する電圧検出器（１２）を備えていることが好ましい。 図４を参照すると、回転子と巻線を備えた固定子とを有する同期機を始動させ る第２の方法が図示されており、これは先に説明した装置により実行することが できる。 この第２の方法は、（ａ）電流のベクトル和の予め定められたシーケンスを同 期機（２）の巻線に供給するステップを含んでいる。ベクトル和のシーケンスは 、予め定められた可変位相を持っている。 ステップ（ａ）が、（ｉ）同期機（２）の回転子の任意の位置を決定し、この 任意の位置を変数ＭＥＭＣＮＴに記憶し；（ｉｉ）位相を表している変数ＰＶＥ にゼロ値を記憶し；（ｉｉｉ）振幅を表している変数ＡＶＥにＫ１の値を記憶し 、例えばＫ１は２００の値を有し；（ｉｖ）インバータ（１０）に印加される電 圧の値を検出し、この値を変数Ｖｄｃに記憶し；（ｖ）同期機（２）に供給され る電流の値を検出し、それらを変数Ｉａ，ＩｂおよびＩｃに記憶し、電流がまだ 同期機に供給されていないことから、この時点においてこれらの変数はゼロの値 を持ち；（ｖｉ）ＰＶＥ，ＡＶＥ，Ｖｄｃ，Ｉａ，ＩｂおよびＩｃの値からＰＷ Ｍａ，ＰＷＭｂおよびＰＷＭｃの値を計算し；（ｖｉｉ）値ＰＷＭａ，ＰＷＭｂ およびＰＷＭｃからインバータ（１０）に対する命令信号Ｃｍｄを生成し；（ｘ ）ＰＶＥ＋Ｋ２の値を変数ＰＶＥに記憶し、Ｋ２は定数で、例えば１０^-6の値を 持 ち、ＡＶＥ＊Ｋ３の値を変数ＡＶＥに記憶し、Ｋ３は２００μ秒の間隔で−１と ＋１の値の間で交互に変わる値であり；（ｘｉ）変数ＰＶＥの値が、例えば３６ ０°の値を有する定数Ｋ４の値より大きいか否かを確認し、ステップ（ｘｉ）の 条件が否定的である限りステップ（ｉｘ）から（ｘｉ）を繰り返すステップを含 んでいることが好ましい。 ステップ（ａ）において、巻線に供給される電流のベクトル和の予め定められ たシーケンスは、第１の予め定められた位相値から第２の予め定められた位相値 まで変化する予め定められた可変位相を持っていることが好ましい。例えば第１ の予め定められた位相値は０°であり、第２の予め定められた位相値は３６０° であり、後者はＫ４の値である。 ステップ（ａ）において、電流のベクトル和のシーケンスの各ベクトル和は、 パルス幅変調信号により巻線に供給されることが好ましい。 この方法は、（ｂ）ステップ（ａ）において供給された電流のベクトル和のそ れぞれに対して、固定子に対する回転子の動きとこの動きの方向を検出して記憶 するステップも含んでいる。ステップ（ｂ）が、（ｖｉｉｉ）ステップ（ｖｉｉ ）の後であってステップ（ｘｉ）の前に、回転子の位置を検出し、この位置を変 数ＣＮＴに記憶するステップを含んでいることが好ましい。 この方法は、（ｃ）電流のベクトル和の位相に対する回転子の動きの変化とこ れらの動きの異なる方向とを表している関数Ｆ１を設定し、電流のベクトル和の 位相に対する電流のベクトル和の振幅の変化を表している関数Ｆ２を設定するス テップも含んでいる。ステップ（ｃ）が、（ｉｘ）ステップ（ｖｉｉ）の後であ ってステップ（ｘｉ）の前に、電流のベクトル和の位相値のそれぞれに対して、 関数Ｆ１とＦ２を記憶するステップを含んでいることが好ましく、ここで、Ｆ１ ＝ＣＮＴ−ＭＥＭＣＮＴであり、Ｆ２＝ＡＶＥである。 ステップ（ｘｉ）の条件が肯定的である場合、これはデータ収集が終了したこ とを示している。したがって、同期機（２）を停止させることができる。同期機 （２）の停止処理は、（ｘｉｉ）ゼロ値を変数ＡＶＥに記憶し；（ｘｉｉｉ）イ ンバータ（１０）に印加される電圧の値を検出し、この値を変数Ｖｄｃに記憶し ；（ｘｉｖ）同期機（２）に供給される電流の値を検出し、これらの値を変数Ｉ ａ， ＩｂおよびＩｃに記憶し；（ｘｖ）ＰＶＥ，ＡＶＥ，Ｖｄｃ，Ｉａ，Ｉｂおよび Ｉｃの値からＰＷＭａ，ＰＷＭｂおよびＰＷＭｃの値を計算し；（ｘｖｉ）値Ｐ ＷＭａ，ＰＷＭｂおよびＰＷＭｃからインバータ（１０）に対する命令信号Ｃｍ ｄを生成するステップを含んでいる。同期機はその後停止する。 この方法は、（ｄ）変数ＭＰＶＥに記憶される位相差を得るように、関数Ｆ１ とＦ２から結果的に得られた式Ｆと予め定められた式とを数学的に適合させるス テップも含んでいる。同期機は、この位相差からいつでも動作できる状態となる 。ステップ（ｄ）が、（ｘｖｉｉ）関数Ｆ１の２次導関数Ｆ１''を計算し、ここ で、 であり、（ｘｉｖ）式Ｆ＝Ｆ''＊Ｆ２により関数Ｆ１とＦ２から結果として得ら れる式Ｆを得るように、関数Ｆ２により関数Ｆ１''を正規化するステップを含ん でいることが好ましい。 ステップ（ｄ）の適合処理が、最小二乗法によりなされることが好ましい。ス テップ（ｄ）の適合処理を実行するための予め定められた式は、ＡＭＰＬ＊Ｓｉ ｎ（θ＋前記位相差）であるサイン関数を規定し、ここで、ＡＭＰＬは振幅を表 しており、θは可変位相を表している。 図２を参照すると、増分エンコーダ（１４）がインデックス信号（４２）を発 生させるための第２の出力（４０）を備え；アップダウンカウンタ（１６）がイ ンデックス信号を受けるためのロード入力（４４）を備えていることが分かる。 したがって、インデックス信号は、同期モータが回転している時に固定子に対す る回転子の絶対的な位置を確認するロード信号として使用される。 図５を参照すると、図１および図２に示されているＰＷＭａ，ＰＷＭｂおよび ＰＷＭｃの値を計算する制御装置（６）の好ましい実施形態が示されている。命 令電流の値Ｉａｃ，ＩｂｃおよびＩｃｃは、入力３７および３９から得られた値 ＡＶＥおよびＰＶＥから計算される。逆起電力の値ＦＥＭａ，ＦＥＭｂおよびＦ ＥＭｃは、値ＰＶＥ，θおよびΨｄから計算され、ここでΨｄは起磁力を表して いる定数である。誤差値ＥＲａ，ＥＲｂおよびＥＲｃは、命令電流の値Ｉａｃ， ＩｂｃおよびＩｃｃと、電流の値Ｉａ，ＩｂおよびＩｃとから計算される。ＲＥ ａ，ＲＥｂおよびＲＥｃの値は、ＦＥＭａ，ＦＥＭｂ，ＦＥＭｃの値を使用する ＰＩＤ（比例積分微分）アルゴリズムにより計算される。ＰＷＭａ，ＰＷＭｂお よびＰＷＭｃの値は、Ｖｄｃ，ＲＥａ，ＲＥｂおよびＲＥｃから計算され、出力 ２９に供給される。 図６を参照すると、図１および図２に示されているインバータ（１０）の好ま しい実施形態が示されている。出力２８を通して（図１および図２に示されてい る）同期機に電流を供給するために、電力インバータ（１０）が使用される。Ｉ ＧＢＴタイプの６つの電力スイッチ（８０）が、入力（１１）を通して電源Ｖｄ ｃに接続されている。電源スイッチは、ゲート駆動回路（８３）の出力からの命 令信号を受けるための入力（８１）を持っている。これらのゲート駆動回路（８ ３）は、入力３０を通して命令信号ＰＷＭａ，ＰＷＭｂおよびＰＷＭｃを受ける ための入力（７８）を持っている。電源Ｖｄｃをフィルタするために、電力キャ パシタ８２が入力（１１）に対して接続されている。 図７を参照すると、同期機の部分的な断面図が示されている。位相巻線Ａ，Ｂ およびＣが固定子（９２）上に取り付けられている。磁石（９１）が回転子（９ ３）上に取り付けられている。ＭＰＶＥ値は、回転子（９３）のベクトル位置（ ９４）と固定子（９２）のベクトル位置（９５）との間の角度値αである。固定 子（９２）に対する回転子（９３）の動きとこの動きの方向を検出する手段は、 エンコード化固定読取りヘッド（９８）が組み込まれたエンコード化リング（９ ７）を備えている。 例として、同期機を始動させるために使用されるソフトウェアの完全なリスト を以下に示す。 上では好ましい実施形態によって本発明を説明してきたが、添付した請求の範 囲の技術的範囲を逸脱することなく、これらの好ましい実施形態に対する何らか の修正は、本発明の特徴および技術的範囲を変化または変更するものであると思 われないことを指摘しておく。 限定的な所有権または権利がクレームされ規定されている本発明の実施形態は 以下の通りである。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】１９９６年１２月２０日 【補正内容】 明細書 同期機を始動させる装置および方法発明の分野 ： 本発明は、回転子と巻線を備えた固定子とを有するＡＣ装置を始動させる方法 および装置に関する。先行技術 ： 欧州特許出願ＥＰ−Ａ−０，５７１，０７６が先行技術として知られており、 これは、これはブラシレスＤＣ装置を始動させる方法および装置を説明している 。使用される方法を以下に説明する。最初に、電気ベクトルがモータに供給され 、このベクトルの位相は予め定められた値（＋Δｆ）が得られるまで増加される 。回転子の変位の最終的な位置（Ｃ₁）が記憶される。第２に、電気ベクトルが モータに供給され、このベクトルの位相は予め定められた値（−Δｆ）に至るま で減少される。回転子の変位の最終位置（Ｃ₂）が記憶される。磁極ベクトルφ とモータ磁力Ｉの重ね合わせに対応する始動位置の値を決定するように、これら ２つの変位Ｃ₁とＣ₂から平均を得る。 モータを始動させるこの方法に関連する重大な欠点は、始動させる前に、モー タを２度ランダムに変位させなければならないことである。特にこれは、モータ が重い負荷に接続されており、始動前にランダムに回転子を動かすことができな い場合に問題となる。 米国特許第５，３２３，０９４号も先行技術として知られており、位置センサ を備えていないブラシレスＤＣ装置を始動させる方法および装置を説明している 。説明されている方法は、始動シーケンスを供給することにより所望の方向にモ ータの回転子を回転させることからなり、固定子の３つの位相の少なくとも２つ に電圧を印加し、磁界を発生させている。 欧州特許出願ＥＰ−Ａ−０，５７１，０７６の場合のように、モータを始動さ せるこの方法は、モータを始動させる前に、ランダムな方法で回転子を変位させ なければならない重大な欠点を持つ。特にこれは、モータが重い負荷に接続され ており、始動前にランダムに回転子を動かすことができない場合に問題となる。 スコットＷ．カメロン氏による米国特許第５，２２１，８８１号も先行技術と して知られており、この特許は多相ＤＣモータを動作させるための回路を説明し ている。第１コラム第５２行から第６０行において、例として、既知の位置にお いてこのようなモータを始動させて、モータの瞬間的または現在の位置に関連す る情報を生成することを一般的に実行していることに言及している。モータの瞬 間的な位置についての情報を得るための１つの方法は、モータの整流プロセスを 使用することによるものであり、浮きコイルを識別することと、コイルの逆起電 力を、すなわち固定子により生成される磁界を通って浮きコイルが動く時にコイ ルに誘起される起電力を測定することを含んでいる。モータを始動させるための この方法に関連する欠点は、始動の瞬間における回転子の位置が知られていなけ ればならないことである。始動の瞬間における回転子の位置を決定するためには 、起電力を測定できるように、固定子に対して回転子を実質的に動かさなければ ならない。特にこれは、モータが重い負荷に接続されており、始動の間に実質的 にランダムに回転子を動かすことができない場合に問題となる。 アラン・Ｂ．プルンケット氏による米国特許第４，８１４，６７７号も先行技 術として知られており、これは永久磁石モータの磁界方向制御回路を説明してい る。この特許の第７コラム第２２行から第２９行において、固定子の磁界が印加 された時に回転子をその好ましいアラインメントに移動させるのに電流振幅Ｉａ で十分であることに言及している。回転子のアラインメントを許容するのに十分 な時間だけＩａ電流を供給した後、インバータ３７に電圧を印加して、β軸にし 回転子を動かすことができない場合に、モータを始動させる手段を提供していな い。 本発明の目的は、モータが重い負荷に接続されている場合であっても、回転子 と巻線を備えた固定子とを有するＡＣ装置を始動させる方法および装置を提供す ることである。 本発明にしたがうと、回転子と巻線を備えた固定子とを有し、前記回転子が前 記固定子に対する初期位置を持っている同期機を始動させる方法における、（ａ ）前記巻線に供給されるべき電流の連続するベクトル和の最初のベクトル和の始 動位相を初期化し、（ｂ）それぞれ位相を持っている電流の連続するベクトル和 を前記巻線に供給するステップを含む方法において、 （ｃ）ステップ（ｂ）において供給された電流のベクトル和のそれぞれに対し て、前記固定子に対する前記回転子の動きとこの動きの方向とを検出し、 （ｄ）ステップ（ｃ）において検出された前記動きと動きの方向のそれぞれに 対して、前記回転子をその初期位置の方向に戻すように、前記巻線に供給される 電流の連続するベクトル和の後続するベクトル和の位相ＰＶＥを補償し、 （ｅ）ステップ（ｂ）で電流の連続するベクトル和を供給した後に、前記固定 子に対して前記回転子が動いたか否かを検出し、前記回転子が前記固定子に対し て動かなかった場合には、１８０電気角度の倍数とは異なる値だけ前記始動位相 を増加させて、ステップ（ｂ）に戻り、そうでなければステップ（ｆ）に進み、 （ｆ）前記巻線に供給された連続するベクトル和の最後の位相値を記憶するス テップをさらに含み、 これにより、同期機がステップ（ｆ）で記憶された位相値からいつでも動作で きる状態となる。 また、本発明にしたがうと、回転子と巻線を備えた固定子とを有し、前記回転 子が前記固定子に対する初期位置を持っている同期機を始動させる装置における 、前記巻線に供給されるべき電流の連続するベクトル和の最初のベクトル和の始 動位相を初期化する手段と、それぞれ位相を持っている前記電流の連続するベク トル和を前記巻線に供給する手段とを具備する装置において、 前記供給された電流のベクトル和のそれぞれに対して、前記固定子に対する前 記回転子の動きとこの動きの方向とを検出する手段と、 検出された前記動きと前記動きの方向のそれぞれに対して、前記回転子をその 初期位置の方向に戻すように、前記巻線に供給される電流の連続するベクトル和 の後続するベクトル和の位相を補償する手段と、 電流の連続するベクトル和を供給した後に、前記回転子が前記固定子に対して 動かなかった場合には、１８０電気角度の倍数とは異なる値だけ前記始動位相を 増加させる手段と、 前記巻線に供給された連続するベクトル和の最後の位相値を記憶する手段をさ らに具備し、 これにより、同期機が前記記憶手段で記憶された位相値からいつでも動作でき る状態となることを特徴とする同期機を始動させる装置が提供される。 また本発明は、回転子と巻線を備えた固定子とを有する同期機を始動させる方 法における、（ａ）予め定められた可変位相を持つ電流のベクトル和の予め定め られたシーケンスを前記巻線に供給するステップを含む方法において、 （ｂ）ステップ（ａ）において供給された電流のベクトル和のそれぞれに対し て、前記固定子に対する回転子の動きとこの動きの方向とを検出して記憶し、 （ｃ）ステップ（ｂ）において検出された前記動きと方向に基づいて、前記位 相に対する関数Ｆ１を設定し、前記ベクトル和のシーケンスの振幅に基づいて、 前記位相に対する関数Ｆ２を設定し、 （ｄ）位相差を得るように、関数Ｆ１およびＦ２から結果として得られる式Ｆ と予め定められた式とを数学的に適合させるステップをさらに含み、 これにより、同期機が前記位相差からいつでも動作できる状態となる方法にも 関係している。 また本発明は、回転子と巻線を備えた固定子とを有する同期機を始動させる装 置における、予め定められた可変位相を持つ電流のベクトル和の予め定められた シーケンスを前記巻線に供給する手段を具備する装置において、 前記供給された電流のベクトル和のそれぞれに対して、前記固定子に対する前 記回転子の動きとこの動きの方向とを検出して記憶する手段と、 前記動きと前記動きの方向に基づいて、前記位相に対する関数Ｆ１を設定する 手段と、 前記ベクトル和のシーケンスの振幅に基づいて、前記位相に対する関数Ｆ２を 設定する手段と、 位相差を得るように、前記関数Ｆ１およびＦ２から結果として得られる式Ｆと 予め定められた式とを数学的に適合させる手段とをさらに具備し、 これにより、同期機が前記位相差からいつでも動作できる状態となることを特 徴とする同期機を始動させる装置にも関係している。 本発明の目的、効果および他の特徴は、添付した図面を参照して、好ましい実 施形態の以下の限定的でない説明を読むと、さらに明かになるであろう。 図面の簡単な説明 図１は、本発明にしたがった同期機を始動させる装置を示しているブロック図 である。 図２は、本発明にしたがった同期機を始動させる装置を示している別のブロッ ク図である。 図３Ａと３Ｂは、本発明にしたがって同期機を始動させる方法を図示している アルゴリズムを示している。 図４Ａ、４Ｂおよび４Ｃは、本発明にしたがって同期機を始動させる方法を図 示している別のアルゴリズムを示している。 図５Ａ、５Ｂおよび５Ｃは、図１に示されている要素をさらに詳細に示してい るブロック図である。 図６は、図１に示されている要素の一部をさらに詳細に示している回路図であ る。 図７は、同期機の部分的な断面図である。 請求の範囲 １．回転子（９３）と巻線を備えた固定子（９２）とを有し、前記回転子（９３ ）が前記固定子（９２）に対する初期位置を持っている同期機（２）を始動させ る方法における、（ａ）前記巻線に供給されるべき電流の連続するベクトル和の 最初のベクトル和の始動位相を初期化し、（ｂ）それぞれ位相を持っている電流 の連続するベクトル和を前記巻線に供給するステップを含む方法において、 （ｃ）ステップ（ｂ）において供給された電流のベクトル和のそれぞれに対し て、前記固定子（９２）に対する前記回転子（９３）の動きとこの動きの方向と を検出し、 （ｄ）ステップ（ｃ）において検出された前記動きと前記動きの方向のそれぞ れに対して、前記回転子（９３）をその初期位置の方向に戻すように、前記巻線 に供給される電流の連続するベクトル和の後続するベクトル和の位相ＰＶＥを補 償し、 （ｅ）ステップ（ｂ）で電流の連続するベクトル和を供給した後に、前記固定 子（９２）に対して前記回転子（９３）が動いたか否かを検出し、前記回転子（ ９３）が前記固定子（９２）に対して動かなかった場合には、１８０電気角度の 倍数とは異なる値だけ前記始動位相を増加させて、ステップ（ｂ）に戻り、そう でなければステップ（ｆ）に進み、 （ｆ）前記巻線に供給された連続するベクトル和の最後の位相値を記憶するス テップをさらに含み、 これにより、同期機（２）がステップ（ｆ）で記憶された位相値からいつでも 動作できる状態となることを特徴とする同期機を始動させる方法。 ２．ステップ（ｄ）において、前記位相ＰＶＥが次式により計算され、 ＩＮＴ＝Ｋ＊ＭＯＶ＋ＩＮＴ１ ＰＶＥ＝ＩＮＴ＋ＣＮＴ ここで、ＩＮＴ１は前に計算され集積された誤差であり、ＩＮＴは現在の計算さ れ集積された誤差であり、ＭＯＶはステップ（ｃ）で前記初期位置に対して前に 検出された動きとこの動きの方向であり、ＣＮＴは前記回転子（９３）の位置を 表しており、Ｋは予め定められた定数であることを特徴とする請求項１記載の同 期機を始動させる方法。 ３．ステップ（ｄ）において、前記位相ＰＶＥが次式により計算され、 ＩＮＴ＝Ｋ＊ＭＯＶ＋ＩＮＴ１ ＰＶＥ＝Ｋｐ＊ＭＯＶ＋ＩＮＴ＋ＣＮＴ ここで、ＩＮＴ１は前に計算され集積された誤差であり、ＩＮＴは現在の計算さ れ集積された誤差であり、ＭＯＶはステップ（ｃ）で前記初期位置に対して検出 された動きとこの動きの方向であり、ＣＮＴは前記回転子（９３）の位置を表し ており、ＫとＫｐは予め定められた定数であることを特徴とする請求項１記載の 同期機を始動させる方法。 ４．ステップ（ｂ）が、 （ｉ）前記巻線に供給される電流の連続するベクトル和のそれぞれに対して、 前記巻線に供給されるべき電流の連続するベクトル和の後続するベクトル和の増 加した振幅値を決定し、 （ｉｉ）後続するベクトル和の前記増加した振幅値が予め定められた振幅値に 達したか否かを決定し、前記後続するベクトル和の増加した振幅値が前記予め定 められた振幅値に達している場合には、ステップ（ｂ）の電流の連続するベクト ル和の供給を終了して、ステップ（ｅ）に進み、そうでなければ、ステップ（ｂ ）の連続するベクトル和の供給を続けるステップを含んでいることを特徴とする 請求項１記載の同期機を始動させる方法。 ５．ステップ（ｂ）において、前記電流の連続するベクトル和のそれぞれが、パ ルス幅変調信号により前記巻線に供給されることを特徴とする請求項１記載の同 期機を始動させる方法。 ６．前記電流の連続するベクトル和の前記最初のベクトル和が、ゼロ値の振幅と 、ゼロ値の位相を持っていることを特徴とする請求項４記載の同期機を始動させ る方法。 ７．前記増加した振幅値が次式から決定され、 ＡＶ＝ＡＶＥ＋Ｉ ここで、ＡＶは増加した振幅値であり、ＡＶＥは前記巻線に供給された電流の連 続するベクトル和の前の和の振幅値であり、Ｉは定数の値であることを特徴とす る請求項４記載の同期機を始動させる方法。 ８．回転子（９３）と巻線を備えた固定子（９２）とを有する同期機を始動させ る方法における、（ａ）予め定められた可変位相を持つ電流のベクトル和の予め 定められたシーケンスを前記巻線に供給するステップを含む方法において、 （ｂ）ステップ（ａ）において供給された電流のベクトル和のそれぞれに対し て、前記回転子（９２）に対する回転子（９３）の動きとこの動きの方向とを検 出して記憶し、 （ｃ）ステップ（ｂ）において検出された前記動きと前記動きの方向に基づい て、前記位相に対する関数Ｆ１を設定し、前記ベクトル和のシーケンスの振幅に 基づいて、前記位相に対する関数Ｆ２を設定し、 （ｄ）位相差を得るように、前記関数Ｆ１およびＦ２から結果として得られる 式Ｆと予め定められた式とを数学的に適合させるステップをさらに含み、 これにより、同期機（２）が前記位相差からいつでも動作できる状態となるこ とを特徴とする同期機を始動させる方法。 ９．ステップ（ａ）において、前記巻線に供給される電流のベクトル和の前記予 め定められたシーケンスは、第１の予め定められた位相値から第２の予め定めら れた位相値まで変化する予め定められた可変位相を持っていることを特徴とする 請求項８記載の同期機を始動させる方法。 １０．ステップ（ｄ）が、 （ｉ）前記関数Ｆ１の２次導関数Ｆ１''を計算し、 （ｉｉ）関数Ｆ１とＦ２から結果として得られる式Ｆを得るように、関数Ｆ２ により関数Ｆ１''を正規化するステップを含んでいることを特徴とする請求項８ 記載の同期機を始動させる方法。 １１．ステップ（ａ）において、電流のベクトル和のシーケンスの各ベクトル和 は、パルス幅変調信号により前記巻線に供給されることを特徴とする請求項８記 載の同期機を始動させる方法。 １２．ステップ（ｄ）の適合処理が最小二乗法によりなされ、前記予め定められ た式は、式ＡＭＰＬ＊Ｓｉｎ（θ＋前記位相差）により表されるサイン関数を規 定し、ここで、ＡＭＰＬは所定の振幅を表しており、θは可変位相を表している ことを特徴とする請求項８記載の同期機を始動させる方法。 １３．ステップ（ａ）において、前記第１の予め定められた位相値がゼロである ことを特徴とする請求項９記載の同期機を始動させる方法。 １４．ステップ（ｅ）において、前記始動位相が９０電気角度の値だけ増加され ることを特徴とする請求項１記載の同期機を始動させる方法。 １５．回転子（９３）と巻線を備えた固定子（９２）とを有し、前記回転子が前 記固定子（９２）に対する初期位置を持っている同期機（２）を始動させる装置 における、前記巻線に供給されるべき電流の連続するベクトル和の最初のベクト ル和の始動位相を初期化する手段（６）と、それぞれ位相を持っている前記電流 の連続するベクトル和を前記巻線に供給する手段（６，８，１０，１２）とを具 備する装置において、 前記供給された電流のベクトル和のそれぞれに対して、前記固定子（９２）に 対する前記回転子（９３）の動きとこの動きの方向とを検出する手段（１４，１ ６）と、 前に検出された前記動きと前記動きの方向のそれぞれに対して、前記回転子（ ９３）をその初期位置の方向に戻すように、前記巻線に供給される電流の連続す るベクトル和の後続するベクトル和の位相を補償する手段（６）と、 前記電流の連続するベクトル和を供給した後に、前記回転子（９３）が前記固 定子（９２）に対して動かなかった場合には、１８０電気角度の倍数とは異なる 値だけ前記始動位相を増加させる手段（６）と、 前記巻線に供給された連続するベクトル和の最後の位相値を記憶する手段（６ ）とをさらに具備し、 これにより、同期機（２）が前記記憶手段（６）で記憶された位相値からいつ でも動作できる状態となることを特徴とする同期機を始動させる装置。 １６．前記固定子（９２）に対して前記回転子（９３）の動きとこの動きの方向 を検出する手段（１４，１６）が、アップダウンカウンタ（１６）と、前記回転 子（９３）に接続された入力（１８）と前記アップダウンカウンタ（１６）の入 力（２２）に接続された出力（２０）とを有している増分エンコーダ（１４）と を備えていることを特徴とする請求項１５記載の同期機を始動させる装置。 １７．前記初期化する手段（６）、前記増加させる手段（６）、前記記憶する手 段（６）、前記補償する手段（６）はすべて、オペレーティングソフトウェアを 備えた制御装置（６）の要素であることを特徴とする請求項１５記載の同期機を 始動させる装置。 １８．前記増分エンコーダ（１４）がインデックス信号（４２）を発生させるた めの第２の出力（４０）を備え、 前記アップダウンカウンタ（１６）が前記インデックス信号（４２）を受ける ためのロード入力（４４）を備え、 前記インデックス信号（４２）は、同期機（２）が回転している時に前記固定 子（９２）に対する前記回転子（９３）の絶対的な位置を確認するロード信号と して使用されることを特徴とする請求項１６記載の同期機を始動させる装置。 １９．前記供給手段（６，８，１０，１２）が、 オペレーティングソフトウェアを備えた制御装置（６）と、 前記巻線に供給される電流を検出するための入力（２４）と前記制御装置（６ ）の入力（２７）に接続されたデジタル出力（２６）とを有する電流検出器（８ ）と、 前記巻線に前記電流の連続するベクトル和を供給するための出力（２８）と前 記制御装置（６）からの命令信号を受けるための入力（３０）とを有するインバ ータ（１０）と、 前記インバータ（１０）に印加される電源電圧を検出するための入力（３２） と前記制御装置（６）の入力（３５）に接続されたデジタル出力（３４）とを有 する電圧検出器（１２）とを備えていることを特徴とする請求項１５記載の同期 機を始動させる装置。 ２０．回転子（９３）と巻線を備えた固定子（９２）とを有する同期機（２）を 始動させる装置における、予め定められた可変位相を持つ電流のベクトル和の予 め定められたシーケンスを前記巻線に供給する手段（６，８，１０，１２）を具 備する装置において、 前記供給された電流のベクトル和のそれぞれに対して、前記固定子（９２）に 対する前記回転子（９３）の動きとこの動きの方向とを検出して記憶する手段（ ６，１４，１６）と、 前記動きと前記動きの方向に基づいて、前記位相に対する関数Ｆ１を設定する 手段（６）と、 前記ベクトル和のシーケンスの振幅に基づいて、前記位相に対する関数Ｆ２を 設定する手段（６）と、 位相差を得るように、前記関数Ｆ１およびＦ２から結果として得られる式Ｆと 予め定められた式とを数学的に適合させる手段とをさらに具備し、 これにより、同期機（２）が前記位相差からいつでも動作できる状態となるこ とを特徴とする同期機を始動させる装置。 ２１．前記固定子（９２）に対する前記回転子（９３）の動きとこの動きの方向 を検出して記憶する手段（６，１４，１６）が、オペレーティングソフトウェア を備えた制御装置（６）と、前記制御装置（６）に接続された出力（３６）を有 するアップダウンカウンタ（１６）と、前記回転子（９３）に接続された入力（ １８）と前記アップダウンカウンタ（１６）の入力に接続された出力（２０）と を有している増分エンコーダ（１４）とを備えていることを特徴とする請求項２ ０記載の同期機を始動させる装置。 ２２．前記関数Ｆ１を設定する手段（６）と、前記関数Ｆ２を設定する手段（６ ）と、前記関数Ｆ１およびＦ２から結果として得られる式Ｆを数学的に適合させ る手段（６）はすべて、オペレーティングソフトウェアを備えた制御装置（６） の要素であることを特徴とする請求項２０記載の同期機を始動させる装置。 ２３．前記供給手段（６，８，１０，１２）が、 オペレーティングソフトウェアを備えた制御装置（６）と、 前記巻線に供給される電流を検出するための入力（２４）と前記制御装置（６ ）の入力（２７）に接続されたデジタル出力（２６）とを有する電流検出器（８ ）と、 前記電流のベクトル和の前記予め定められたシーケンスを前記巻線に供給する ための出力（２８）と前記制御装置（６）からの命令信号を受けるための入力（ ３０）とを有するインバータ（１０）と、 前記インバータ（１０）に印加される電源電圧を検出するための入力（３２） と前記制御装置（６）の入力（３５）に接続されたデジタル出力（３４）とを有 する電圧検出器（１２）とを備えていることを特徴とする請求項２０記載の同期 機を始動させる装置。 ２４．前記増分エンコーダ（１４）がインデックス信号（４２）を発生させるた めの第２の出力（４０）を備え、 前記アップダウンカウンタ（１６）が前記インデックス信号（４２）を受ける ためのロード入力（４４）を備え、 前記インデックス信号（４２）は、同期機（２）が回転している時に前記固定 子（９２）に対する前記回転子（９３）の絶対的な位置を確認するロード信号と して使用されることを特徴とする請求項２１記載の同期機を始動させる装置。 【図４】 【図４】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，Ｕ Ｇ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，Ｂ Ｙ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＨＵ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ， ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，Ｌ Ｖ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ， ＴＪ，ＴＭ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ (72)発明者 ランベルト、ギースレン カナダ国、ジェイ３ジー・６エイチ５、ケ ベック、ベレイル、アラゴン 666 【要約の続き】 た位相値に基づいて、いつでも動作できる状態となるこ とを特徴とする。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．回転子と巻線を備えた固定子とを有し、前記回転子が前記固定子に対する初 期位置を持っている同期機を始動させる方法において、 （ａ）前記巻線に供給されるべき電流の連続するベクトル和の最初のベクトル 和の始動位相を初期化し、 （ｂ）それぞれ位相を持っている電流の連続するベクトル和を前記巻線に供給 し、 （ｃ）ステップ（ｂ）において供給された電流のベクトル和のそれぞれに対し て、前記固定子に対する前記回転子の動きとこの動きの方向とを検出し、 （ｄ）ステップ（ｃ）において検出された前記動きと方向のそれぞれに対して 、前記回転子をその初期位置の方向に戻すように、前記巻線に供給される電流の 連続するベクトル和の後続するベクトル和の位相ＰＶＥを補償し、 （ｅ）前記電流の連続するベクトル和を供給した後に、前記固定子に対して前 記回転子が動いたか否かを検出し、前記回転子が前記固定子に対して動かなかっ た場合には、１８０電気角度の倍数とは異なる値だけ前記始動位相を増加させて 、ステップ（ｂ）に戻り、そうでなければステップ（ｆ）に進み、 （ｆ）ステップ（ｅ）の後に、前記巻線に供給された連続するベクトル和の最 後の位相値を記憶するステップを含み、 これにより、同期機がステップ（ｆ）で記憶された位相値からいつでも動作で きる状態となることを特徴とする同期機を始動させる方法。 ２．ステップ（ｄ）において、前記位相ＰＶＥが次式により計算され、 ＩＮＴ＝Ｋ＊ＭＯＶ＋ＩＮＴ１ ＰＶＥ＝ＩＮＴ＋ＣＮＴ ここで、ＩＮＴ１は前に計算された集積誤差であり、ＩＮＴは現在の計算された 集積誤差であり、ＭＯＶはステップ（ｃ）で前記初期位置に対して検出された動 きとこの動きの方向であり、ＣＮＴは前記回転子の位置を表しており、Ｋは予め 定められた定数であることを特徴とする請求項１記載の同期機を始動させる方法 。 ３．ステップ（ｄ）において、前記位相ＰＶＥが次式により計算され、 ＩＮＴ＝Ｋ＊ＭＯＶ＋ＩＮＴ１ ＰＶＥ＝Ｋｐ＊ＩＮＴ＋ＣＮＴ ここで、ＩＮＴ１は前に計算された集積誤差であり、ＩＮＴは現在の計算された 集積誤差であり、ＭＯＶはステップ（ｃ）で前記初期位置に対して前に検出され た動きとこの動きの方向であり、ＣＮＴは前記回転子の位置を表しており、Ｋと Ｋｐは予め定められた定数であることを特徴とする請求項１記載の同期機を始動 させる方法。 ４．ステップ（ｂ）が、 （ｉ）前記巻線に供給されるべき電流の連続するベクトル和のそれぞれに対し て、前記巻線に供給される電流の連続するベクトル和の後続するベクトル和の増 加した振幅値を決定し、 （ｉｉ）後続するベクトル和の前記増加した振幅値が予め定められた振幅値に 達したか否かを決定し、後続するベクトル和の増加した振幅値が前記予め定めら れた振幅値に達している場合には、ステップ（ｂ）の電流の連続するベクトル和 の供給を終了して、ステップ（ｅ）に進み、そうでなければ、ステップ（ｂ）の 連続するベクトル和の供給を続けるステップを含んでいることを特徴とする請求 項１記載の同期機を始動させる方法。 ５．ステップ（ｂ）において、電流の連続するベクトル和のそれぞれが、パルス 幅変調信号により前記巻線に供給されることを特徴とする請求項１記載の同期機 を始動させる方法。 ６．電流の連続するベクトル和の前記最初のベクトル和が、ゼロ値の振幅と、ゼ ロ値の位相を持っていることを特徴とする請求項４記載の同期機を始動させる方 法。 ７．前記増加した振幅値が次式から決定され、 ＡＶ＝ＡＶＥ＋Ｉ ここで、ＡＶは増加した振幅値であり、ＡＶＥは前記巻線に供給された電流の連 続するベクトル和の前に計算された和の振幅値であり、Ｉは定数であることを特 徴とする請求項４記載の同期機を始動させる方法。 ８．回転子と巻線を備えた固定子とを有する同期機を始動させる方法において、 （ａ）予め定められた可変位相を持つ電流のベクトル和の予め定められたシー ケンスを前記巻線に供給し、 （ｂ）ステップ（ａ）において供給された電流のベクトル和のそれぞれに対し て、前記固定子に対する前記回転子の動きとこの動きの方向とを検出して記憶し 、 （ｃ）ステップ（ｂ）において検出された前記動きと方向に基づいて、前記位 相に対する関数Ｆ１を設定し、前記ベクトル和のシーケンスの振幅に基づいて、 前記位相に対する関数Ｆ２を設定し、 （ｄ）位相差を得るように、関数Ｆ１およびＦ２から結果として得られる式Ｆ と予め定められた式とを数学的に適合させるステップを含み、 これにより、同期機が前記位相差からいつでも動作できる状態となることを特 徴とする同期機を始動させる方法。 ９．ステップ（ａ）において、前記巻線に供給される電流のベクトル和の前記予 め定められたシーケンスは、第１の予め定められた位相値から第２の予め定めら れた位相値まで変化する予め定められた可変位相を持っていることを特徴とする 請求項８記載の同期機を始動させる方法。 １０．ステップ（ｄ）が、 （ｉ）前記関数Ｆ１の２次導関数Ｆ１''を計算し、 （ｉｉ）関数Ｆ１とＦ２から結果として得られる式Ｆを得るように、関数Ｆ２ により関数Ｆ１''を正規化するステップを含んでいることを特徴とする請求項８ 記載の同期機を始動させる方法。 １１．ステップ（ａ）において、電流のベクトル和のシーケンスの各ベクトル和 は、パルス幅変調信号により前記巻線に供給されることを特徴とする請求項８記 載の同期機を始動させる方法。 １２．ステップ（ｄ）の適合処理が最小二乗法によりなされ、前記予め定められ た式は、式ＡＭＰＬ＊Ｓｉｎ（θ＋前記位相差）で表されるサイン関数を規定し 、ここで、ＡＭＰＬは所定の振幅を表しており、θは可変位相を表していること を特徴とする請求項８記載の同期機を始動させる方法。 １３．ステップ（ａ）において、前記第１の予め定められた位相値がゼロである ことを特徴とする請求項９記載の同期機を始動させる方法。 １４．ステップ（ｅ）において、前記始動位相が９０電気角度の値だけ増加され ることを特徴とする請求項１記載の同期機を始動させる方法。 １５．回転子と巻線を備えた固定子とを有し、前記回転子が前記固定子に対する 初期位置を持っている同期機を始動させる装置において、 前記巻線に供給されるべき電流の連続するベクトル和の最初のベクトル和の始 動位相を初期化する手段と、 それぞれ位相を持っている前記電流の連続するベクトル和を前記巻線に供給す る手段と、 前記供給された電流のベクトル和のそれぞれに対して、前記固定子に対する前 記回転子の動きとこの動きの方向とを検出する手段と、 前記検出された動きと方向のそれぞれに対して、前記回転子をその初期位置の 方向に戻すように、前記巻線に供給される電流の連続するベクトル和の後続する ベクトル和の位相を補償する手段と、 前記電流の連続するベクトル和を供給した後に、前記回転子が前記固定子に対 して動かなかった場合には、１８０電気角度の倍数とは異なる値だけ前記始動位 相を増加させる手段と、 前記巻線に供給された連続するベクトル和の最後の位相値を記憶する手段を具 備し、 これにより、同期機が前記記憶手段で記憶された位相値からいつでも動作でき る状態となることを特徴とする同期機を始動させる装置。 １６．前記固定子に対する前記回転子の動きとこの動きの方向を検出する手段が 、アップダウンカウンタと、前記回転子に接続された入力と前記アップダウンカ ウンタの入力に接続された出力とを有している増分エンコーダとを備えているこ とを特徴とする請求項１５記載の同期機を始動させる装置。 １７．前記初期化する手段、前記増加させる手段、前記記憶する手段、前記補償 する手段はすべて、オペレーティングソフトウェアを備えた制御装置の要素であ ることを特徴とする請求項１５記載の同期機を始動させる装置。 １８．前記増分エンコーダがインデックス信号を発生させるための第２の出力を 備え、 前記アップダウンカウンタが前記インデックス信号を受けるためのロード入力 を備え、 前記インデックス信号は、同期機が回転している時に前記固定子に対する前記 回転子の絶対的な位置を確認するロード信号として使用されることを特徴とする 請求項１６記載の同期機を始動させる装置。 １９．前記供給手段が、 オペレーティングソフトウェアを備えた制御装置と、 前記巻線に供給される電流を検出するための入力と前記制御装置の入力に接続 されたデジタル出力とを有する電流検出器と、 前記電流の連続するベクトル和を前記巻線に供給するための出力と前記制御装 置からの命令信号を受けるための入力とを有するインバータと、 前記インバータに印加される電源電圧を検出するための入力と前記制御装置の 入力に接続されたデジタル出力とを有する電圧検出器とを備えていることを特徴 とする請求項１５記載の同期機を始動させる装置。 ２０．回転子と巻線を備えた固定子とを有する同期機を始動させる装置において 、 予め定められた可変位相を持つ電流のベクトル和の予め定められたシーケンス を前記巻線に供給する手段と、 前記供給された電流のベクトル和のそれぞれに対して、前記固定子に対する前 記回転子の動きとこの動きの方向とを検出して記憶する手段と、 前記動きと前記動きの方向に基づいて、前記位相に対する関数Ｆ１を設定する 手段と、 前記ベクトル和のシーケンスの振幅に基づいて、前記位相に対する関数Ｆ２を 設定する手段と、 位相差を得るように、関数Ｆ１およびＦ２から結果として得られる式Ｆと予め 定められた式とを数学的に適合させる手段とを具備し、 これにより、同期機が前記位相差からいつでも動作できる状態となることを特 徴とする同期機を始動させる装置。 ２１．前記固定子に対する前記回転子の動きとこの動きの方向を検出する手段が 、オペレーティングソフトウェアを備えた制御装置と、前記制御装置に接続され た 出力を有するアップダウンカウンタと、前記回転子に接続された入力と前記アッ プダウンカウンタの入力に接続された出力とを有している増分エンコーダとを備 えていることを特徴とする請求項２０記載の同期機を始動させる装置。 ２２．前記関数Ｆ１を設定する手段と、前記関数Ｆ２を設定する手段と、前記関 数Ｆ１およびＦ２から結果として得られる式Ｆを数学的に適合させる手段はすべ て、オペレーティングソフトウェアを備えた制御装置の要素であることを特徴と する請求項２０記載の同期機を始動させる装置。 ２３．前記供給手段が、 オペレーティングソフトウェアを備えた制御装置と、 前記巻線に供給される電流を検出するための入力と前記制御装置の入力に接続 されたデジタル出力とを有する電流検出器と、 前記巻線に前記電流の連続するベクトル和の前記予め定められたシーケンスを 供給するための出力と前記制御装置からの命令信号を受けるための入力とを有す るインバータと、 前記インバータに印加される電源電圧を検出するための入力と前記制御装置の 入力に接続されたデジタル出力とを有する電圧検出器とを備えていることを特徴 とする請求項２０記載の同期機を始動させる装置。 ２４．前記増分エンコーダがインデックス信号を発生させるための第２の出力を 備え、 前記アップダウンカウンタが前記インデックス信号を受けるためのロード入力 を備え、 前記インデックス信号は、同期機が回転している時に前記固定子に対する前記 回転子の絶対的な位置を確認するロード信号として使用されることを特徴とする 請求項２１記載の同期機を始動させる装置。