JPH11160337A - 機械的に整流される直流電動機における回転速度を検出する方法 - Google Patents
機械的に整流される直流電動機における回転速度を検出する方法Info
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- JPH11160337A JPH11160337A JP10223520A JP22352098A JPH11160337A JP H11160337 A JPH11160337 A JP H11160337A JP 10223520 A JP10223520 A JP 10223520A JP 22352098 A JP22352098 A JP 22352098A JP H11160337 A JPH11160337 A JP H11160337A
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- H02P7/24—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power using discharge tubes or semiconductor devices
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- H02P7/2805—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power using discharge tubes or semiconductor devices using semiconductor devices whereby the speed is regulated by measuring the motor speed and comparing it with a given physical value
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 補償の費用を減少し、かつ障害安全性を維持
し、又は改善できるように、機械的に整流される直流電
動機における回転速度を検出する方法を発展させる。 【解決手段】 電動機Ｍから電動機電圧ＵＭ（ｔ）が、
かつ測定抵抗を介して電動機電流Ｉａ（ｔ）が検出され
る。電動機電流Ｉａ（ｔ）は、一方においてリプル検出
器１に、すなわち電動機電流Ｉａ（ｔ）のリプルから整
流を認識する装置に供給され、他方において電動機状態
モデル２にも供給され、この電動機状態モデルは、その
上さらになお電動機電圧ＵＭ（ｔ）を検出する。リプル
検出器１及び電動機状態モデル２は、それぞれ評価ユニ
ット３に接続されており、この評価ユニットは、電動磯
状態モデルにおいて補外された回転速度及び目標時間範
囲を、電動機電流Ｉａ（ｔ）から検出された回転速度と
比較し、かつ相応してそれぞれさらにありそうな量から
初期値、回転速度及び回転角を準備する。
し、又は改善できるように、機械的に整流される直流電
動機における回転速度を検出する方法を発展させる。 【解決手段】 電動機Ｍから電動機電圧ＵＭ（ｔ）が、
かつ測定抵抗を介して電動機電流Ｉａ（ｔ）が検出され
る。電動機電流Ｉａ（ｔ）は、一方においてリプル検出
器１に、すなわち電動機電流Ｉａ（ｔ）のリプルから整
流を認識する装置に供給され、他方において電動機状態
モデル２にも供給され、この電動機状態モデルは、その
上さらになお電動機電圧ＵＭ（ｔ）を検出する。リプル
検出器１及び電動機状態モデル２は、それぞれ評価ユニ
ット３に接続されており、この評価ユニットは、電動磯
状態モデルにおいて補外された回転速度及び目標時間範
囲を、電動機電流Ｉａ（ｔ）から検出された回転速度と
比較し、かつ相応してそれぞれさらにありそうな量から
初期値、回転速度及び回転角を準備する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電動機電流のリプ
ルの時間経過が検出され、整流の時点が判定され、かつ
それから評価ユニット内において、回転速度及び／又は
回転角が導き出されることによって、電動機電流の整流
の際に生じる波型（リプル）の時間経過から、機械的に
整流される直流電動機における回転速度及び／又は回転
角を検出する方法に関する。
ルの時間経過が検出され、整流の時点が判定され、かつ
それから評価ユニット内において、回転速度及び／又は
回転角が導き出されることによって、電動機電流の整流
の際に生じる波型（リプル）の時間経過から、機械的に
整流される直流電動機における回転速度及び／又は回転
角を検出する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】このような方法は、例えばヨーロッパ特
許出願公開第０６８９０５４号明細書、ヨーロッパ特許
出間公開第０７３０１５６号明細書、及びドイツ連邦共
和国特許出願公開第３９３５５８５号明細書から明らか
である。
許出願公開第０６８９０５４号明細書、ヨーロッパ特許
出間公開第０７３０１５６号明細書、及びドイツ連邦共
和国特許出願公開第３９３５５８５号明細書から明らか
である。
【０００３】直流電動機の電流の交流成分、波型又は英
語の概念によればリプルと称するものを、電動機の回転
速度のための尺度として検出し、評価し、かつ利用する
ことは、一般に周知である。ドイツ連邦共和国特許出顎
公開第３５２７９０６号明細書に、例えばいわゆるゼロ
交差法が記載され、ここでは直流成分を除去した後に、
電流のゼロ交差が検出される。
語の概念によればリプルと称するものを、電動機の回転
速度のための尺度として検出し、評価し、かつ利用する
ことは、一般に周知である。ドイツ連邦共和国特許出顎
公開第３５２７９０６号明細書に、例えばいわゆるゼロ
交差法が記載され、ここでは直流成分を除去した後に、
電流のゼロ交差が検出される。
【０００４】さらに図４ａ及び４ｂに示したように、電
機機械的な電動機状態モデルにより電動機方程式に基付
いて直流電動機の特性を記述できることは、周知であ
る。発電機方程式とも称する電動機方程式、Ｕｑ（ｔ）
＝ｃ・Φ・ｎ（ｔ）、電動機方程式、Ｍｍ（ｔ）＝ｃ１
・Φ・Ｉａ（ｔ）、及び電気的な関係、Ｕｑ＝ＵＭ
（ｔ）−Ｉａ（ｔ）・Ｒａ−Ｌ・（∂Ｉａ（ｔ）／ａ
ｔ）は、同様に文献、例えばリントナ他著：ナーハシュ
ラーゲヴェルク・エレクトテクニーク−エレクトニー
ク、ライプツィッヒ、第２版、１９８３、第１９９頁以
後、から引出すことができる。参照符号（図４ａ、ｂ及
び式も参照）は、相応して同様に選ばれており、個々に
Ｕｑは、誘起された電機子電圧、ｃ、ｃ１、ｃ２は、電
動機定数とも称する電動機に固有の量、Φは、磁束、ｎ
は、回転速度、ＭＬは、負荷モーメント、Ｍｍは、電動
機モーメント、かつＭＢは、それにより得られる加速度
モーメント、Ｉａは、電動機又は電機子電流、ＵＭは、
電動機端子電圧、Ｒａは、電機子抵抗、ＲＫは、外部端
子抵抗、Ｌは、電動機巻線のインダクタンス、かつＪ
は、動くべき部分、例えば窓も含めた回転装置全体の質
量完成モーメントを表わしている。
機機械的な電動機状態モデルにより電動機方程式に基付
いて直流電動機の特性を記述できることは、周知であ
る。発電機方程式とも称する電動機方程式、Ｕｑ（ｔ）
＝ｃ・Φ・ｎ（ｔ）、電動機方程式、Ｍｍ（ｔ）＝ｃ１
・Φ・Ｉａ（ｔ）、及び電気的な関係、Ｕｑ＝ＵＭ
（ｔ）−Ｉａ（ｔ）・Ｒａ−Ｌ・（∂Ｉａ（ｔ）／ａ
ｔ）は、同様に文献、例えばリントナ他著：ナーハシュ
ラーゲヴェルク・エレクトテクニーク−エレクトニー
ク、ライプツィッヒ、第２版、１９８３、第１９９頁以
後、から引出すことができる。参照符号（図４ａ、ｂ及
び式も参照）は、相応して同様に選ばれており、個々に
Ｕｑは、誘起された電機子電圧、ｃ、ｃ１、ｃ２は、電
動機定数とも称する電動機に固有の量、Φは、磁束、ｎ
は、回転速度、ＭＬは、負荷モーメント、Ｍｍは、電動
機モーメント、かつＭＢは、それにより得られる加速度
モーメント、Ｉａは、電動機又は電機子電流、ＵＭは、
電動機端子電圧、Ｒａは、電機子抵抗、ＲＫは、外部端
子抵抗、Ｌは、電動機巻線のインダクタンス、かつＪ
は、動くべき部分、例えば窓も含めた回転装置全体の質
量完成モーメントを表わしている。
【０００５】ヨーロッパ特許出願公開第０６８９０５４
号明細書の類概念を形成する方法において、電流リプル
の発生された信号が、位相シフトされ、かつ位相シフト
されたものが、位相シフトされないものに加算され、又
は引算され、それによりとくに二重整流現象を含まない
信号が得られる。
号明細書の類概念を形成する方法において、電流リプル
の発生された信号が、位相シフトされ、かつ位相シフト
されたものが、位相シフトされないものに加算され、又
は引算され、それによりとくに二重整流現象を含まない
信号が得られる。
【０００６】いわゆるリプルカウント法も、この文献か
ら明らかである。ビルク著の論文、“ウンコンベンツィ
オネレ・ドレーツァールメッスング・ウント・−レーゲ
ルング・バイ・グライヒシュトロームモトーレン”、エ
レクトロニーク２５、１９８４、１２、１４、第７１頁
以後から、同様に電機子電流の整流リプルから回転速度
を増分判定することが引出される。
ら明らかである。ビルク著の論文、“ウンコンベンツィ
オネレ・ドレーツァールメッスング・ウント・−レーゲ
ルング・バイ・グライヒシュトロームモトーレン”、エ
レクトロニーク２５、１９８４、１２、１４、第７１頁
以後から、同様に電機子電流の整流リプルから回転速度
を増分判定することが引出される。
【０００７】前記の文献から、電流リプルの認識及び判
定における基本的な問題も引出され、とくに電源電圧の
障害及び二重整流に対する故障しやすさが引出される。
回路技術上の手間は、あらゆる補償法においてかなりの
ものであり、かつ障害は、最終的に排除することができ
ない。
定における基本的な問題も引出され、とくに電源電圧の
障害及び二重整流に対する故障しやすさが引出される。
回路技術上の手間は、あらゆる補償法においてかなりの
ものであり、かつ障害は、最終的に排除することができ
ない。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、補償
の費用を減少し、かつ障害安全性を維持し、又は改善す
ることができるように、特許請求の範囲第１項の上位概
念に記載の方法をさらに発展させることにある。
の費用を減少し、かつ障害安全性を維持し、又は改善す
ることができるように、特許請求の範囲第１項の上位概
念に記載の方法をさらに発展させることにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】課題は、特許請求の範囲
第１項の特徴部分の特徴によって、次のようにして解決
されている。すなわち電機機械的な電動機方程式が基礎
とする電動機状態モデルの電動機電流のリプルの検出と
並行して、電動機電流及び電動機電圧から、許容される
目標時間範囲が判定され、整流の時点が、許容される目
標時間範囲内にあるときにだけ、評価ユニットによって
考慮され、かつ許容される目標時間範囲内においてリプ
ルが整流に対応付けることができない場合、評価ユニッ
トが、電動機状態モデルからこの目標時間範囲に対する
推定の整流時点を補外する。本発明の有利な変形は、特
許請求の範囲従属請求項から明らかである。
第１項の特徴部分の特徴によって、次のようにして解決
されている。すなわち電機機械的な電動機方程式が基礎
とする電動機状態モデルの電動機電流のリプルの検出と
並行して、電動機電流及び電動機電圧から、許容される
目標時間範囲が判定され、整流の時点が、許容される目
標時間範囲内にあるときにだけ、評価ユニットによって
考慮され、かつ許容される目標時間範囲内においてリプ
ルが整流に対応付けることができない場合、評価ユニッ
トが、電動機状態モデルからこの目標時間範囲に対する
推定の整流時点を補外する。本発明の有利な変形は、特
許請求の範囲従属請求項から明らかである。
【００１０】基本思想は、電動機状態モデルにより許容
される目標時間範囲を判定し、かつこれに対して並列に
行なわれる電動機電流のリプルの時間経過の解析の結果
を、これが目標時間範囲内にあるときにだけ、評価ユニ
ットにおいて考慮することにある。電動機電流及び電動
機電圧の他に電動機状態モデルのために必要な量は、固
定的にあらかじめ与えられるか、しかし又は電動機電流
及び電動機電圧の経過から導き出され、かつ相応して整
合される。電動機インピーダンスは、まだ静摩擦に打勝
つ前に、すでに始動時点において判定される。なぜなら
この場合、回転速度はまだゼロであり、誘起される電機
子電圧Ｕｑは存在しないからである。電動機電流及び電
動機電圧の複数回の検出によって、電動機インピーダン
スの値は、適応に整合することができ、かつ誤りは、こ
のようにしてかなりの程度まで排除することができる。
さらに温度及び負荷に依存した電動機固有の量ｃは、そ
れぞれの整流過程の後に改めて判定することができかつ
このようにして次の補外のために温度及び負荷の影響を
考慮することができる。電動機の動作期間を比較的短く
したい場合、電動機に固有の量ｃは、動作期間全体にわ
たって固定的にあらかじめ与えられた値に維持すること
もできる。なぜならとくに温度の影響は、それに対して
きわめておおいにゆっくとかつ弱く経過するからであ
る。
される目標時間範囲を判定し、かつこれに対して並列に
行なわれる電動機電流のリプルの時間経過の解析の結果
を、これが目標時間範囲内にあるときにだけ、評価ユニ
ットにおいて考慮することにある。電動機電流及び電動
機電圧の他に電動機状態モデルのために必要な量は、固
定的にあらかじめ与えられるか、しかし又は電動機電流
及び電動機電圧の経過から導き出され、かつ相応して整
合される。電動機インピーダンスは、まだ静摩擦に打勝
つ前に、すでに始動時点において判定される。なぜなら
この場合、回転速度はまだゼロであり、誘起される電機
子電圧Ｕｑは存在しないからである。電動機電流及び電
動機電圧の複数回の検出によって、電動機インピーダン
スの値は、適応に整合することができ、かつ誤りは、こ
のようにしてかなりの程度まで排除することができる。
さらに温度及び負荷に依存した電動機固有の量ｃは、そ
れぞれの整流過程の後に改めて判定することができかつ
このようにして次の補外のために温度及び負荷の影響を
考慮することができる。電動機の動作期間を比較的短く
したい場合、電動機に固有の量ｃは、動作期間全体にわ
たって固定的にあらかじめ与えられた値に維持すること
もできる。なぜならとくに温度の影響は、それに対して
きわめておおいにゆっくとかつ弱く経過するからであ
る。
【００１１】特許請求の範囲第４項に記載の方法ステッ
プは、本発明による方法のとくに簡単な置き換えを示し
ている。その際、それぞれまず次の整流時点は、電動機
状態モデルによって補外され、目標時間範囲が確定さ
れ、かつこの目標時間範囲内において電流リプルの時間
経過が観察される。
プは、本発明による方法のとくに簡単な置き換えを示し
ている。その際、それぞれまず次の整流時点は、電動機
状態モデルによって補外され、目標時間範囲が確定さ
れ、かつこの目標時間範囲内において電流リプルの時間
経過が観察される。
【００１２】発明の構想の利点は、障害に基付いて整流
過程が認識できないときに明らかになる。すなわちこの
時なお、評価ユニットに、次の整流時点の補外された推
定の値が得られる。
過程が認識できないときに明らかになる。すなわちこの
時なお、評価ユニットに、次の整流時点の補外された推
定の値が得られる。
【００１３】許容される目標時間範囲内において整流過
程を認識した後に、この認識から現在の回転速度及び回
転角増分の他に、必要な場合には正確な値によって電動
機に固有の量も更新される。少なくとも電動機スタート
のためにあらかじめ与えられる電動機に固有の量のよう
なあらかじめ与えるべき量は、この時、場合によっては
適応に整合され、かつ推定の次の整流時点Ｔ（ｍ＋１）
の回りの許容される目標時間範囲を判定する公差の大き
さΔＴは、特別の手間をかけることなく、電動機制御部
を製造する際に一緒に記憶することができ、又はそれぞ
れの用途に対して定義することができる。
程を認識した後に、この認識から現在の回転速度及び回
転角増分の他に、必要な場合には正確な値によって電動
機に固有の量も更新される。少なくとも電動機スタート
のためにあらかじめ与えられる電動機に固有の量のよう
なあらかじめ与えるべき量は、この時、場合によっては
適応に整合され、かつ推定の次の整流時点Ｔ（ｍ＋１）
の回りの許容される目標時間範囲を判定する公差の大き
さΔＴは、特別の手間をかけることなく、電動機制御部
を製造する際に一緒に記憶することができ、又はそれぞ
れの用途に対して定義することができる。
【００１４】本発明による方法は、電流リプル評価を行
なう周知の方法を補充し、その障害安全性を高め、かつ
とくにさもなければ位置判定の役割のためにしばしば必
要な高価なホールセンサなしでも十分である。
なう周知の方法を補充し、その障害安全性を高め、かつ
とくにさもなければ位置判定の役割のためにしばしば必
要な高価なホールセンサなしでも十分である。
【００１５】
【発明の実施の形態】次に本発明を実施例及び図面によ
り詳細に説明する。
り詳細に説明する。
【００１６】図１は、本方法を実施する装置を概略的な
ブロック回路図で示している。電動機Ｍから電動機電圧
ＵＭ（ｔ）が、かつ測定抵抗を介して電動機電流Ｉａ
（ｔ）が検出される。電動機電流Ｉａ（ｔ）は、一方に
おいていわゆるリプル検出器１に、すなわち電動機電流
Ｉａ（ｔ）のリプルから整流を認識する装置に供給さ
れ、他方において電動機状態モデル２にも供給され、こ
の電動機状態モデルは、その上さらになお電動機電圧Ｕ
Ｍ（ｔ）を検出する。リプル検出器１及び電動機状態モ
デル２は、互いに相互に接続されており、かつ一方にお
いて補外された、他方において電動機電流Ｉａ（ｔ）か
ら実際に検出された結果を交換する。このようにして電
動機状態モデル２は、リプル検出器１に、それぞれ次の
整流過程ＴＫ（ｍ＋１）に対する目標時間範囲Ｔ（ｍ＋
１）＋／−ΔＴをあらかじめ与える。その際、回転速度
ｍを介してそれぞれ１つの回転が検出される。この整流
過程ＴＫ（ｍ＋１）が許容され、かつ目標時間範囲Ｔ
（ｍ＋１）＋／−ΔＴ内に検出されると、偏差に基付い
て必要ならば、この時点ＴＫ（ｍ＋１）に相応して、こ
れから導き出すことができる現在の回転速度ｎ（ｔ）、
及び電動機に固有の量ｃが整合される。
ブロック回路図で示している。電動機Ｍから電動機電圧
ＵＭ（ｔ）が、かつ測定抵抗を介して電動機電流Ｉａ
（ｔ）が検出される。電動機電流Ｉａ（ｔ）は、一方に
おいていわゆるリプル検出器１に、すなわち電動機電流
Ｉａ（ｔ）のリプルから整流を認識する装置に供給さ
れ、他方において電動機状態モデル２にも供給され、こ
の電動機状態モデルは、その上さらになお電動機電圧Ｕ
Ｍ（ｔ）を検出する。リプル検出器１及び電動機状態モ
デル２は、互いに相互に接続されており、かつ一方にお
いて補外された、他方において電動機電流Ｉａ（ｔ）か
ら実際に検出された結果を交換する。このようにして電
動機状態モデル２は、リプル検出器１に、それぞれ次の
整流過程ＴＫ（ｍ＋１）に対する目標時間範囲Ｔ（ｍ＋
１）＋／−ΔＴをあらかじめ与える。その際、回転速度
ｍを介してそれぞれ１つの回転が検出される。この整流
過程ＴＫ（ｍ＋１）が許容され、かつ目標時間範囲Ｔ
（ｍ＋１）＋／−ΔＴ内に検出されると、偏差に基付い
て必要ならば、この時点ＴＫ（ｍ＋１）に相応して、こ
れから導き出すことができる現在の回転速度ｎ（ｔ）、
及び電動機に固有の量ｃが整合される。
【００１７】さらにリプル検出器１及び電動機状態モデ
ル２は、それぞれ評価ユニット３に接続されており、こ
の評価ユニットは、電動磯状態モデルにおいて補外され
た回転速度ｎＭ（ｔ）及び目標時間範囲Ｔ（ｍ＋１）＋
／−ΔＴを、電動機電流Ｉａ（ｔ）から検出された回転
速度ｎ（ｔ）と比較し、かつ相応してそれぞれさらにあ
りそうな量から初期値、回転速度ｎ及び回転角φを準備
する。
ル２は、それぞれ評価ユニット３に接続されており、こ
の評価ユニットは、電動磯状態モデルにおいて補外され
た回転速度ｎＭ（ｔ）及び目標時間範囲Ｔ（ｍ＋１）＋
／−ΔＴを、電動機電流Ｉａ（ｔ）から検出された回転
速度ｎ（ｔ）と比較し、かつ相応してそれぞれさらにあ
りそうな量から初期値、回転速度ｎ及び回転角φを準備
する。
【００１８】図２においてフローチャートによって方法
の経過が視覚化されている。給電電圧への接続によっ
て、経過は自動的にスタートし、かつ電動機電流が存在
するかどうかをテストする。その際、電動機電流は、ま
ず電動機の活性化を認識するために使われる。
の経過が視覚化されている。給電電圧への接続によっ
て、経過は自動的にスタートし、かつ電動機電流が存在
するかどうかをテストする。その際、電動機電流は、ま
ず電動機の活性化を認識するために使われる。
【００１９】電動機が投入され、かつそれにより電動機
電流が流れると、まず電流の上昇は、まだ静摩擦に打勝
たないうちに測定され、かつ電動機インピーダンスが判
定されるが、少なくとも反転点の近くにおいて式、Ｒ＝
ＵＭ／Ｉａにしたがってオーム性成分が判定される。な
ぜなら静摩擦に打勝つ前に、実際に電機子電圧Ｕｑは誘
起されず、かつ誘導成分は、Ｒに対して無視できるほど
小さいからである。この電流上昇評価は、図２において
ブロック１によって示される。
電流が流れると、まず電流の上昇は、まだ静摩擦に打勝
たないうちに測定され、かつ電動機インピーダンスが判
定されるが、少なくとも反転点の近くにおいて式、Ｒ＝
ＵＭ／Ｉａにしたがってオーム性成分が判定される。な
ぜなら静摩擦に打勝つ前に、実際に電機子電圧Ｕｑは誘
起されず、かつ誘導成分は、Ｒに対して無視できるほど
小さいからである。この電流上昇評価は、図２において
ブロック１によって示される。
【００２０】静摩擦モーメントに打勝つことにより、こ
の時に回転する電機子により電圧が誘起され、この電圧
は、式、Ｕｑ＝ＵＭ（ｔ）−Ｉａ（ｔ）・Ｒ−Ｌ・（∂
Ｉａ（ｔ）／∂ｔ）にしたがって電動機電流Ｉａ（ｔ）
及び電動機電圧ＵＭ（ｔ）から永久的に導き出すことが
でき、かつこの電圧は、インダクタンスＬが無視できる
際になおさらに簡単化される。それにより、Ｕｑ≒ｃ・
ｎＭ（ｔ）にしたがって、まず推定の回転速度ｎｍが見
積もられる。この時、推定の回転速度ｎＭ（ｔ）から、
次の整流ＴＫ（ｍ＋１）の目標時間範囲Ｔ（ｍ＋１）＋
／−ΔＴが導き出される。このことは、図２のブロック
２において行なわれる。電動機に固有の量ｃとして、第
１の整流過程に対してあらかじめ与えられた値が利用さ
れるが、この値は、第１の整流の認識の後に、それぞれ
現実化される。
の時に回転する電機子により電圧が誘起され、この電圧
は、式、Ｕｑ＝ＵＭ（ｔ）−Ｉａ（ｔ）・Ｒ−Ｌ・（∂
Ｉａ（ｔ）／∂ｔ）にしたがって電動機電流Ｉａ（ｔ）
及び電動機電圧ＵＭ（ｔ）から永久的に導き出すことが
でき、かつこの電圧は、インダクタンスＬが無視できる
際になおさらに簡単化される。それにより、Ｕｑ≒ｃ・
ｎＭ（ｔ）にしたがって、まず推定の回転速度ｎｍが見
積もられる。この時、推定の回転速度ｎＭ（ｔ）から、
次の整流ＴＫ（ｍ＋１）の目標時間範囲Ｔ（ｍ＋１）＋
／−ΔＴが導き出される。このことは、図２のブロック
２において行なわれる。電動機に固有の量ｃとして、第
１の整流過程に対してあらかじめ与えられた値が利用さ
れるが、この値は、第１の整流の認識の後に、それぞれ
現実化される。
【００２１】さらに回転速度ｎに相当する回転角増分が
なお生じることがあるか、又はすでに前進行程の最後を
越えたかどうかがテストされる。この場合、電動機は遮
断される。
なお生じることがあるか、又はすでに前進行程の最後を
越えたかどうかがテストされる。この場合、電動機は遮
断される。
【００２２】次に電動機電流Ｉａ（ｔ）は、リプル検出
器１（図１参照）によって監視される。その際、図１に
よる評価ユニット３は、リプル検出器１がすでに次の整
流ＴＫ（ｍ＋１）の目標時間範囲Ｔ（ｍ＋１）＋／−Δ
Ｔの外において電流尖頭値を検出するかどうかを監視
し、かつこれらの電流尖頭値を無視する。なぜならこれ
ら電流尖頭値は、例えば給電網への別の負荷の追加接続
によって電動機電流の外部障害に帰するからである。
器１（図１参照）によって監視される。その際、図１に
よる評価ユニット３は、リプル検出器１がすでに次の整
流ＴＫ（ｍ＋１）の目標時間範囲Ｔ（ｍ＋１）＋／−Δ
Ｔの外において電流尖頭値を検出するかどうかを監視
し、かつこれらの電流尖頭値を無視する。なぜならこれ
ら電流尖頭値は、例えば給電網への別の負荷の追加接続
によって電動機電流の外部障害に帰するからである。
【００２３】目標時間範囲Ｔ（ｍ＋１）＋／−ΔＴ内
に、検出可能な電流リプルが生じると、これは、次の整
流過程ＴＫ（ｍ＋１）として認識される。図２における
ブロック３によって暗示しようとするように、この時、
一方においてまず回転速度が具体的に検出され、かつ回
転角増分は、この時点に対する位置計数にセットされ
る。さらに検出された整流過程及び現在の回転速度に基
付いて、電動機に固有の量ｃが改めて検出でき、かつ次
の計算のために整合できる。それにより方法は、変化す
る電動機条件、きわめて異なった前進速度、及び動作の
間の負荷変化又は加熱に整合することができる。
に、検出可能な電流リプルが生じると、これは、次の整
流過程ＴＫ（ｍ＋１）として認識される。図２における
ブロック３によって暗示しようとするように、この時、
一方においてまず回転速度が具体的に検出され、かつ回
転角増分は、この時点に対する位置計数にセットされ
る。さらに検出された整流過程及び現在の回転速度に基
付いて、電動機に固有の量ｃが改めて検出でき、かつ次
の計算のために整合できる。それにより方法は、変化す
る電動機条件、きわめて異なった前進速度、及び動作の
間の負荷変化又は加熱に整合することができる。
【００２４】しかしながら例えば障害に基付いて、電流
リプルが検出されない場合、その代わりに、推定の回転
速度ｎｍ、及びそれから導き出された推定の整流時点Ｔ
（ｍ＋１）が仮定される。回転速度及び回転増分は、相
応して整合され、かつ次の検出可能な電流リプルが生じ
た際に現実化される。
リプルが検出されない場合、その代わりに、推定の回転
速度ｎｍ、及びそれから導き出された推定の整流時点Ｔ
（ｍ＋１）が仮定される。回転速度及び回転増分は、相
応して整合され、かつ次の検出可能な電流リプルが生じ
た際に現実化される。
【００２５】再び電流及び電圧から、推定の回転速度、
及び次の整流過程が導き出され、かつ過程は、前進行程
の最後に到達するまで繰返される。
及び次の整流過程が導き出され、かつ過程は、前進行程
の最後に到達するまで繰返される。
【００２６】それにより本方法によって、評価ユニット
が位置及び回転速度を確実に転送し、かつ二重整流等を
限定することができることを保証することができる。
が位置及び回転速度を確実に転送し、かつ二重整流等を
限定することができることを保証することができる。
【００２７】図３は、この時、周期Ｐ１において、どの
ようにしてきれいに検出可能な電流リプルから整流時点
ＴＫ（ｍ）が判定されるかを示している。このようにし
てとくに第１の整流時点も判定され、それに基付いで次
に電動機に固有の量ｃが現在判定され、かつ次の推定の
整流時点Ｔ（ｍ＋１）が補外される。
ようにしてきれいに検出可能な電流リプルから整流時点
ＴＫ（ｍ）が判定されるかを示している。このようにし
てとくに第１の整流時点も判定され、それに基付いで次
に電動機に固有の量ｃが現在判定され、かつ次の推定の
整流時点Ｔ（ｍ＋１）が補外される。
【００２８】この時、周期Ｐ２において、電流リプルが
又はきれいに検出可能な電流リプル（点線の関数経過に
よって暗示）が、目標時間範囲Ｔ（ｍ＋１）＋／−ΔＴ
内に認識されない場合が示される。この時、推定の整流
時点Ｔ（ｍ＋１）が利用される（図３参照：時間軸上に
おける点マークは、受継がれた整流時点を表わしてい
る）。
又はきれいに検出可能な電流リプル（点線の関数経過に
よって暗示）が、目標時間範囲Ｔ（ｍ＋１）＋／−ΔＴ
内に認識されない場合が示される。この時、推定の整流
時点Ｔ（ｍ＋１）が利用される（図３参照：時間軸上に
おける点マークは、受継がれた整流時点を表わしてい
る）。
【００２９】周期Ｐ３に示すように、電流リプルが、目
標時間範囲Ｔ（ｍ＋１）＋／−ΔＴの外に生じると、こ
れは無視される（時間軸上に点が示されていない）。
標時間範囲Ｔ（ｍ＋１）＋／−ΔＴの外に生じると、こ
れは無視される（時間軸上に点が示されていない）。
【００３０】目標時間範囲Ｔ（ｍ＋１）＋／−ΔＴ内に
生じる電流リプルは、周期Ｐ４に示すように、補外され
た推定のＴ（ｍ＋２）とは相違するときにも、次の整流
時点ＴＫ（ｍ＋２）として認識される。検出された整流
時点ＴＫ（ｍ＋２）は、次の補外のために利用される。
生じる電流リプルは、周期Ｐ４に示すように、補外され
た推定のＴ（ｍ＋２）とは相違するときにも、次の整流
時点ＴＫ（ｍ＋２）として認識される。検出された整流
時点ＴＫ（ｍ＋２）は、次の補外のために利用される。
【図１】本発明を実施する装置の概略ブロック回路図で
ある。
ある。
【図２】方法のフローチャートである。
【図３】電流リプルの起こり得る種々の結果を示す図で
ある。
ある。
【図４】従来の技術による電気的及び機械的な電動機状
態モデルを示す図である。
態モデルを示す図である。
１ リプル検出器 ２ 電動機状態モデル ３ 評価ユニット Ｍ 電動機 ｎ 回転速度 φ 回転角 Ｉａ（ｔ） 電動機電流 ＵＭ（ｔ） 電動機電圧 ＴＫ（ｍ） 整流 Ｔ（ｍ）＋／−ΔＴ 目標時間範囲
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ヴオルフガング・シユルテル ドイツ連邦共和国メールスブルク・クロー ネンシユトラーセ７
Claims (5)
- 【請求項１】 ａ）電動機電流（Ｉａ（ｔ））のリプル
の時間経過が検出され、整流の時点（ＴＫ）が判定さ
れ、かつそれから評価ユニット（３）内において、回転
速度（ｎ）及び／又は回転角（φ）が導き出されること
によって、電動機電流（Ｉａ（ｔ））の整流の際に生じ
る波型（リプル）の時間経過から、機械的に整流される
直流電動機における回転速度（ｎ）及び／又は回転角
（φ）を検出する方法において、 ｂ）電機機械的な電動機方程式が基礎とする電動機状態
モデルの電動機電流（Ｉａ（ｔ））のリプルの検出と並
行して、電動機電流（Ｉａ（ｔ））及び電動機電圧（Ｕ
Ｍ（ｔ））から、許容される目標時間範囲（Ｔ（ｍ）＋
／−ΔＴ）が判定され、 ｃ）整流の時点（ＴＫ（ｍ））が、許容される目標時間
範囲（Ｔ（ｍ）＋／−ΔＴ）内にあるときにだけ、評価
ユニット（３）によって考慮され、かつ ｄ）許容される目標時間範囲（Ｔ（ｍ）＋／−ΔＴ）内
においてリプルが整流に対応付けることができない場
合、評価ユニット（３）が、電動機状態モデルからこの
目標時間範囲（Ｔ（ｍ）＋／−ΔＴ）に対する推定の整
流時点（Ｔ（ｍ））を補外することを特徴とする、機械
的に整流される直流電動機における回転速度（ｎ）及び
／又は回転角（φ）を検出する方法。 - 【請求項２】 静摩擦に打勝つ前に少なくとも一度、電
動機電流（Ｉａ）と電動機電圧（ＵＭ）を判定すること
によって、始動時点における電動機インピーダンスのオ
ーム性成分が判定されることを特徴とする、請求項１記
載の方法。 - 【請求項３】 静摩擦に打勝つ前に、電動機電流及び電
動機電圧が複数回検出され、かつ電動機電流及び電動機
電圧の測定値から、なるべく電動機インピーダンスの値
であるが、少なくともそのオーム性成分（Ｒ）が、適応
に整合されることを特徴とする、請求項２記載の方法。 - 【請求項４】 ａ）電動機電流又は電動機電圧の上昇と
ともに、まだ静摩擦に打勝たないうちに、電動機電流
（Ｉａ（ｔ））及び電動機電圧（ＵＭ（ｔ））が複数回
検出され、かつなるべく電動機インピーダンスの値であ
るが、少なくともそのオーム性成分（Ｒ）が適応に整合
され、 ｂ）電動機電流（Ｉａ（ｔ））及び電動機電圧（ＵＭ
（ｔ））が、なるべく連続的であるが、少なくとも整流
時点の近くにおいて検出され、 ｃ）電動機状態モデルにおいて簡単化された電動機方程
式、Ｕｑ＝ＵＭ（ｔ）−Ｉａ（ｔ）・Ｒ−Ｌ・（∂Ｉａ
（ｔ）／∂ｔ）にしたがって、誘起された電機子電圧
（Ｕｑ（ｔ））が、回転速度に比例する量として判定さ
れ、かつ式、Ｕｑ≒ｃ・ｎＭ（ｔ）にしたがって、推定
の回転速度（ｎＭ（ｔ））が補外され、その際ｃが、電
動機に固有の量であり、この量が、 ｃ１）今までに整流から検出された現在の回転速度（ｎ
（ｔ））及び電動機電流（Ｉａ（ｔ））及び電動機電圧
（ＵＭ）から式、ｃ（ｔ）＝（ＵＭ（ｔ）−Ｉａ（ｔ）
・Ｒ−Ｌ・（∂Ｉａ（ｔ）／∂ｔ）にしたがって整合さ
れ、その際、Ｌが、電動機巻線のインダクタンスであ
り、 ｃ２）又はなるべく電動機スタートのためだけに固定的
にあらかじめ与えられ、 ｄ）推定の回転速度（ｎＭ（ｔ））から、式、Ｔ（ｍ＋
１）＝ＴＫ（ｍ）＋１／ｎＭ（ｔ）にしたがって次の整
流（ＴＫ（ｍ＋１））の目標時間範囲（Ｔ（Ｍ＋１）＋
／−ΔＴ）があらかじめ与えられ、その際、ΔＴが、あ
らかじめ与えられる公差の大きさ、かつＴ（ｍ＋１）
が、推定の次の整流時点であり、 ｅ）目標時間範囲（Ｔ（ｍ＋１）＋／−ΔＴ）におい
て、電動機電流（Ｉａ（ｔ））のリプルの時間経過が観
察され、かつ ｅ１）この時間間隔内に生じたリプルが、許容差得る整
流過程（ＴＫ（ｍ＋１））と認識され、それから現在の
回転速度（ｎ（ｔ）＝ｎ（ＴＫ（ｍ＋１））＝１／（Ｔ
Ｋ（ｍ＋１）−ＴＫ（ｍ）））及び回転角の増分（φ
（Ｔ）＝φ（ＴＫ（ｍ＋１））＝φ（ＴＫ（ｍ））＋１
＝ｍ＋１）が、評価ユニットから転送され、かつ電動機
に固有の量ｃが、（ｃ（ＴＫ（ｍ＋１）））としてステ
ップｃ１）にしたがって（ｎ（ｔ））に基付いて整合さ
れ、又は ｅ２）目標時間範囲（Ｔ（ｍ＋１）＋／−ΔＴ）におい
て、許容される整流過程（ＴＫ（ｍ＋１））が認識され
ない場合に、補外された推定の回転速度（ｎＭ（Ｔ（ｍ
＋１）））が、かつ推定の時点（Ｔ（ｍ＋１）＝１／ｎ
Ｍ（Ｔ（ｍ＋１））＋ＴＫ（ｍ））に回転角（φ（Ｔ）
＝φ（ＴＫ（ｍ））＋１＝ｍ＋１）の増分が、評価ユニ
ットにより転送され、かつ ｆ）目標時間範囲（Ｔ（ｍ＋１）＋／−ΔＴ）の外に生
じるすべてのリプルが無視され、かつ方法ステップｂ）
ないしｅ）が繰返される：ステップを特徴とする、請求
項１記載の方法 - 【請求項５】 とくに第１の不動作位置に対応するゼロ
値からの回転角の増大によって電動機により駆動される
部分における位置検出及び制御のため、とくに同時にま
だ到達していない第２の不動作位置における締付けの認
識のための、請求項１ないし４の１つに記載の方法の利
用。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19729238A DE19729238C1 (de) | 1997-07-09 | 1997-07-09 | Verfahren zum Ermitteln der Drehzahl bei mechanisch kommutierten Gleichstrommotoren |
| DE19729238.0 | 1997-07-09 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11160337A true JPH11160337A (ja) | 1999-06-18 |
| JP4217845B2 JP4217845B2 (ja) | 2009-02-04 |
Family
ID=7835071
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22352098A Expired - Lifetime JP4217845B2 (ja) | 1997-07-09 | 1998-07-03 | 機械的に整流される直流電動機における回転速度を検出する方法 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6144179A (ja) |
| EP (1) | EP0890841B1 (ja) |
| JP (1) | JP4217845B2 (ja) |
| DE (2) | DE19729238C1 (ja) |
| ES (1) | ES2190011T3 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003536356A (ja) * | 2000-06-06 | 2003-12-02 | レオポルト・コスタール・ゲゼルシヤフト・ミト・ベシユレンクテル・ハフツング・ウント・コンパニー・コマンデイトゲゼルシヤフト | 直流電動機の駆動軸の回転位置を算定する方法 |
| JP2003536355A (ja) * | 2000-06-06 | 2003-12-02 | レオポルト・コスタール・ゲゼルシヤフト・ミト・ベシユレンクテル・ハフツング・ウント・コンパニー・コマンデイトゲゼルシヤフト | 直流電動機の駆動軸の回転位置を算定する方法 |
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| JP2004501598A (ja) * | 2000-06-06 | 2004-01-15 | レオポルト・コスタール・ゲゼルシヤフト・ミト・ベシユレンクテル・ハフツング・ウント・コンパニー・コマンデイトゲゼルシヤフト | 直流モータの駆動軸の回転位置を特定する方法 |
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