KR20070047250A - 회전식 전기 기계 제어용 장치 - Google Patents

회전식 전기 기계 제어용 장치 Download PDF

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KR20070047250A
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미쉘 쉐민
프레데릭 르록스
길버트 커낸
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발레오 에뀝망 엘렉뜨리끄 모떼르
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Abstract

본 발명은 회전식 전기 기계의 회전자(4)의 위치[θ(t)]를 결정하는 장치에 관한 것이다. 본 발명은 상기 장치가 고정자(8)에 대해 고정된 다수의 자장 센서(52u, 52v, 52w)로서, 상기 센서에 의해 검지된 자장을 나타내는 다상 전기 신호(su, sv, sw)를 전달하도록 하는, 상기 센서와, 상기 위치에 종속하는 이상성 신호[sinθ(t), cosθ(t)]를 제공할 수 있는 작동자([M])에 의해 다상 전기 신호를 처리하는 수단을 포함한다. 본 발명은 자동차 산업에서 사용되는 회전식 전기 기계에 적용할 수 있다.

Description

회전식 전기 기계 제어용 장치{DEVICE FOR CONTROLLING A ROTATING ELECTRICAL MACHINE}
본 발명은 고정자를 포함하는 회전식 전기 기계의 회전자의 위치를 결정하기 위한 장치에 관한 것이다.
본 발명은, 시동시 또는 500 회전/분에 걸친 출발[승압(boosting)] 시 교류 발전기 모드 및 모터 모드 양자에 있어서, 자동차 산업에서 사용되는 교류 발전기/시동기 또는 가역 기계 분야에서 특히 유리하게 적용된다.
가역 기계는 교류 발전기를 포함하며, 상기 교류 발전기는,
- 종래와 같이 2개의 집전 링(collecting ring)과 2개의 브러시와 연관된 계자 권선을 포함하는 회전자로서, 상기 계자 권선에 의해 여기 전류가 유도되는, 상기 회전자와,
- 3상 구조의 가장 빈번한 경우에 있어, 별 또는 삼각주(delta) 모양으로 연결되고, 교류 발전기 작용으로 변환된 전력을 브릿지 정류자로 전달하는 다수의 코일 또는 권선을 지지하는 다상 고정자를 포함한다. 상기 기계는 상기 기계를 열기 관 및 고정자에 부착하기 위한 전방 및 후방의 2개의 베어링을 갖는다. 고정자는 회전자를 둘러싼다. 회전자는 전방 및 후방 베어링에 의해 지지되는 축에 의해 지지된다. 브러시는 오프로드(offload)에 있는지 충전중(under charge)인지에 따라 베터리에 대해 요구되는 전압으로 교류 발전기의 전압을 유지하기 위해 교류 발전기의 조정 장치에 연결된다.
교류 발전기는 차량의 열기관에 의해 구동되는 회전자의 회전 이동을 고정자 권선에서 유도되는 전류로 변환한다.
또한, 교류 발전기는 가역적일 수 있으며, 전동기 또는 회전축을 통해 회전시 차량의 열기관을 구동할 수 있는 회전식 전기 기계로 구성된다. 이러한 가역 교류 발전기는 교류 발전기/시동기로 지칭된다. 이는 기계적 에너지를 전기 에너지로 변경하거나 역으로 전기 에너지를 기계적 에너지로 변경한다.
따라서, 교류 발전기 모드에서, 교류 발전기/시동기는 특히, 차량 베터리 및 소비 부재를 충전하는 반면, 시동기 모드에서 상기 교류 발전기/시동기는 내연 기관이라고도 칭하는 자동차의 열기관을 구동하여 시동시킨다.
예를 들어, 모터 또는 시동기 모드에 따라 기능하는 자동차 산업에 있어서의 가역 기계에 있어서, 시동기는 전류에 대해 제어를 해야하는데, 이는 시동기를 시동하기 위해 그리고 모터의 기능을 위해 요구되는 회전을 부가하기 위해 필요한 회전력을 회전자에 부가하기 위해서이다. 그러나, 회전자에 부가되는 이러한 회전력 및 고정자의 상에 공급되는 전류는 고정자에 대해 회전자의 각도(θ)로 부여되는 사인 함수이며, 이러한 위치는 정확하게 결정될 필요가 있다.
이를 위해, 최근에는 소정의 가역 전기 기계, 특히 자동차 산업에 사용되는 기계들은 기계의 회전자의 축의 단부에 배치되는 리졸버(resolver)라는 용어에 의해 공지된 장치가 부착된다. 이러한 리졸버는 미국 특허 제 US 2002/0063491 A1 호에 개시된다. 상기 리졸버는 자체적으로, 기계의 회전자 및 고정자에 대해 각각 고정되는 회전자 및 고정자를 구비한다. 상기 리졸버는 그 자체의 회전자로부터 생성되는 자장을 측정한다. 기계의 회전자에 대해 자체적으로 고정되는 상기 회전자에 대해 고정되는 자장은 기계의 실제 회전자의 위치를 나타낸다.
그러나, 이러한 유형의 장치는 얼마간의 결점을 갖는다.
리졸버는 사실상 고가이고, 이를 작동시키는 것은 이러한 리졸버와 커플링 매개변수로부터 기계의 회전자의 정확한 위치를 공급하기 위해 전기적 계산 구성요소의 존재를 요구하는 기계 사이에 작용하는 커플링으로 인해 복잡하다.
또한, 그들은 회전자에 의해 생성되는 유실 자장(stray magnetic field)에 의해 유발되는 것으로 시스템의 오작동을 유발하여 기계의 측정 오차 및 열악한 제어를 유발하는 자기 교란에 민감하다. 이러한 결점을 제한하기 위해서는, 축 단부에서 회전자와 리졸버 사이에 위치되는 스테인리스 스틸 튜브와 같은 자기 보호에 대한 의지물을 갖는 것이 필요하다. 또한, 이러한 장치의 기계적 강도는 이러한 기계가 회전자 축의 단부 상에의 장착으로 인해 기계의 진동에 민감하기 때문에 완전하지 않다.
결국, 염수 분무 및 먼지에 대한 저항성은 완전히 만족스럽지 않다.
발명의 요약
따라서, 본 발명의 목적에 의해 해결될 기술적 문제는 고정자를 포함하는 회전식 전기 기계의 회전자의 위치를 결정하는 장치를 제안하는 것이며, 여기서 상기 위치 결정 장치는 구해진 정확한 위치를 얻을 수 있는 반면, 저렴하고 간단한 실행 및 자기 교란에 덜 민감하다.
본 발명에 따라, 제시된 상기 기술적 문제에 대한 해결책은 고정자에 대해 고정되는 다수의 자장 센서로서, 상기 센서에 의해 검지된 회전 자장을 나타내는 제 1 신호를 전달할 수 있는 자장 센서와, 상기 위치에 따라 제 2 신호를 공급할 수 있는 작동자에 의해 상기 제 1 신호를 처리하는 수단을 포함하는 상기 장치로 구성된다.
제 1 실시예에 따라, 제 1 신호는 3상 전기 신호이며, 제 2 신호는 2상 전기 신호이다.
본 발명에 따라, 상기 작동자는 2상 기준계(reference frame)로 다상 기준계를 투영하기 위한 행렬로 나타난다. 제 1 실시예에 따라, 투영 행렬은 콘코디어(concordia) 행렬이다. 제 2 실시예에 따라, 투영 행렬은 클라크의 행렬(Clark's matrix)이다.
따라서, 이하 상세하게 설명되는 바와 같이, 본 발명에 따른 장치는 회전자의 위치의 정확한 결정을 유도하게 되는데, 이는 상기 위치가 많은 매개변수에 비해 특히 독립적이기 때문이며, 또한 다양한 교란 및 유실 현상에 민감하지 않기 때문이다.
또한, 본 발명의 목적인 측정 장치의 여러 특징은 비용을 절감하고 실행을 간소화하는데 기여한다.
특히, 본 발명은 홀 효과 센서가 될 상기 센서를 준비한다. 이러한 유형의 센서의 이점은 상기 센서는 저렴하고 사용이 간단하다는 점이다. 제 1 실시예에 따라, 다수의 센서는 120°씩 전기적으로 벗어난 3개의 센서로 구성된다.
제 2 실시예에 따라, 다수의 센서는 90°씩 전기적으로 벗어난 2개의 센서로 구성된다.
본 발명에 따른 장치의 기능을 위해 필요한 회전 자장은 2개의 상이한 생성 방법에 따라 얻어질 수 있다.
제 1 생성 방법에 있어서, 상기 자장은 회전자에 의해 발생되는 자장이며, 이에 반해 제 2 생성 방법에 있어서, 상기 자장은 회전자 축에 연결된 자화된 타깃에 의해 발생된다.
각 경우에 있어서, 본 발명에 따른 장치는 고가의 장치를 포함하지 않게 되는데, 이는 제 1 경우에 있어서, 자장은 회전자 자체에 의해 직접 공급되고, 제 2 경우에 있어서는, 자장은 상기 타깃에 의해 공급되기 때문이며, 직접적인 상기 타깃의 회전자의 자장에 대해 회전자의 위치가 구성되기 때문에, 후자는 리졸버보다 덜 비싸다.
비-제한적 예를 들어 제시된, 첨부된 도면에 대해 후속하는 이하의 설명으로 본 발명이 무엇으로 구성되며 어떻게 실행될 수 있는지를 명확하게 이해하게 될 것 이다.
도 1은 본 발명에 따른 위치 결정 장치를 포함하는 회전식 전기 기계의 축방향 단부에 대한 도면,
도 2는 도 1의 회전식 전기 기계의 화살표(2) 방향으로 본 도면,
도 3은 도 1의 본 발명의 결정 장치의 센서 홀더에 대한 개략도,
도 4는 본 발명에 따른 위치 결정 장치의 하나의 실시예를 포함하는 도 1의 회전식 전기 기계의 개략도,
도 5는 도 4의 위치 결정 장치를 생성하는 방법에 대한 도면,
도 6은 도 4의 장치의 센서 출력 신호에 대한 변동을 도시하는 도면,
도 7은 도 4의 위치 결정 장치에 의해 신호의 처리를 위한 순서에 대한 도면.
이하의 설명에 있어서, 갈고리형(claw-type) 회전식 전기 기계를 예로 들고 있다.
도 1은 제 1 실시예로서,
- 3상을 형성하기 위해 3개의 권선(10)이 제공되는 권선형 고정자(8)로서, 극을 포함하는 상기 고정자와,
- 축(3)에 고정되며, 치형부(143)로도 명명되는 갈고리부(41, 42)를 구비한 2개의 자석 휠을 포함하는 회전자(4)로서, 자석 휠 중 하나의 치형부는 서로 맞물려 있고, 회전자에 전류가 공급될 때, 자석 휠 중 하나 상의 치형부는 북극을 형성하며, 이에 반해 다른 자석 휠 상의 치형부는 남극을 형성하고, 이에 따라, 회전자가 자화되어, 북-남극의 쌍이 생성되는, 상기 회전자(4)와,
- 회전자(4)의 위치[θ(t)]를 결정하는 장치와,
- 상기 회전자에 회전 가능하게 고정되거나, 특히 회전자의 축(3)에 연결되는 축선 방향 또는 반경 방향 판독 타깃(50)으로서, 유리하게는 상기 타깃(50)은 자성을 띠고, 예를 들어 영구 자석에 의해 형성되는 규칙적으로 분배되는 남극 및 북극의 변경을 포함하고, 우선적으로 타깃(50)이 회전자(4)의 극과 동일한 다수의 쌍의 자극을 포함하는, 상기 타깃을 포함하는 회전식 전기 기계를 도시한다.
비제한적인 제 2 실시예에 있어서, 회전식 전기 기계는 도 1에 도시된 것과 동등물이나, 타깃(50)을 포함하지 않는다.
8쌍의 극을 포함하는 회전자가 예로서 인용될 것이다.
회전자(4)의 위치[θ(t)]를 결정하는 장치는,
- 인용된 예에서 3상 기계의 경우에 3개가 되는 자장 센서(52)와,
- 상기 3개의 센서(52)를 지지하기 위한 센서 홀더(53)로서, 후방 베어링(14)의 바닥에 고정되는, 상기 센서 홀더와,
- 작동자(M)에 의해 센서(52)로부터 발신되는 제 1 신호를 처리하는 수단(MC)을 포함한다.
제 1 실시예에 따라, 자장 센서(52)는 타깃(50)에 면해 위치되며, 센서 홀더(53)는 도 2에 도시된 바와 같이 타깃(50)에 반대 방향으로 회전되는 후방 베어링(50)의 면에 부착되며, 여기서 도 2는 커버(17) 없이, 도 1의 화살표(2)의 방향에 있어서의 도면이다.
제 1 변형 실시예에서, 센서(52)는 회전자(4)의 축(3)에 수직으로, 타깃(50)에 대해 반경 방향 맞은편에 위치되며, 이때 도 1에 도시된 바와 같이 상기 판독이 반경 방향이 되도록 센서와 타깃 사이에 공기 갭이 형성된다.
제 2 변형 실시예에서, 센서(52)는 회전자(4)의 축(3)의 축선으로, 타깃(50)에 대해 축선 방향 맞은편에 위치되며, 판독이 축선 방향이 되도록 센서와 타깃 사이에 공기 갭이 형성된다.
제 2 실시예에 따라, 자장 센서(52)는 회전자(4)에 면해서 위치되며, 센서 홀더(53)는 전방 베어링(13)의 면에 부착된다.
제 1 변형 실시예에서, 센서(52)는 판독이 반경 방향이 되도록 회전자(4)의 축(3)에 대해 수직으로, 회전자(50)의 측면 상에 반경 방향으로 위치된다.
제 2 변형 실시예에서, 센서(52)는 판독이 축선 방향이 되도록, 회전자(4)의 축(3)의 축선으로, 회전자(4)의 상부에 축선 방향으로 위치된다.
우선적으로, 센서는 센서 홀더(53) 상에서 형성되고, 센서 홀더는 플라스틱 재료로 제조되는 것이 바람직하다. 이는 센서 및 센서 홀더로 구성되는 조립체가 불침투성이어서 염소 분무 및 먼지에 덜 민감하게 된다.
도 3은 반경 방향 판독용 센서 홀더(53)의 하나의 실시예에 대한 예를 도시한다. 상기 센서 홀더(53)는 특히,
- 커넥터(257)로서, 상기 커넥터와 센서(52) 사이에서 금속 트랙이 연결부를 만들고, 기계의 전자부와 연결부를 형성하는, 상기 커넥터와,
- 센서(52)를 수용하기 위한 섹터(55)로서, 상기 센서는 예로서, 반경 방향 판독으로 인용된 예에서 상기 섹터의 내주에 위치되는, 상기 섹터와,
- 인용된 예에서, 후방 베어링(14)에 상기 센서 홀더(53)를 부착하기 위한 러그(53)를 포함한다.
상기 센서 홀더(53)에 대한 더 많은 정보를 위해서는, 국제 공개 제 WO 01/69762 A1 호의 특히 21 페이지 및 22 페이지의 설명을 참조할 수 있음을 인지해야 한다.
도 4는 본 발명에 따른 회전자 위치 결정 장치의 하나의 실시예를 포함하는 회전식 전기 기계(1)의 요소에 대한 개략도이다.
따라서, 고정자(8)의 3개의 상(10u, 10v, 10w), 회전자(4) 및 3개의 센서(52u, 52v, 52w)를 볼 수 있으며, 후자는 상기 센서로부터 발신되는 제 1 신호를 처리하는 수단(MC)에 연결된다.
도 5는 회전자(4)의 위치[θ(t)]를 결정하는 장치에 대한 또 하나의 개략도이다. 보다 상세하게는, 회전자의 표현 위치는 센서 홀더(53)와 관련하여 고정되어, 고정자(8)에 대해 고정된 방향(Ox)에 대해 취해진 회전자의 회전 이동과 관련되는 방향(Oy)의 위치를 의미한다.
유리하게는, 일련의 센서는 서로 전기적으로 120°씩 위상차를 보이는 3개의 홀 효과 센서(52u, 52v, 52w)로 구성된다. 그러나 이러한 센서에 대한 또 하나의 배열이 제공될 수 있는데, 예를 들어 서로 전기적으로 90°씩 위상차를 보이는 2개의 홀 효과 센서 또는 3개 이상의 센서, 예를 들어 전기적으로 72°씩 위상차를 보이는 5개의 센서가 제공될 수 있다. 홀 효과 센서의 이점은 자장을 측정하는 것과, 이렇게 측정된 값을 전압, 주파수, 전류, 수식 등에 동등한 양으로 상기 자장을 나타내는 신호로 전환하는 것이다.
센서(52u, 52v, 52w)는 고정자 내의 회전자의 이동에 의해 생성되고 각 센서에서 검출되는 자장을 나타내는 제 1 신호(su, sv, sw)를 공급하는 것을 목적으로 한다. 3개의 센서는 동시에 상이한 지점에서 자장을 측정한다. 이러한 자장은 다양한 공급원으로부터 발신되는 다양한 자장의 합이다.
따라서, 제 1 실시예에서, 타깃(50)의 경우, 자장은 상기 타깃에 의해 생성되며, 추가로, 공전 필드(stray field)가 회전자(4) 자체의 자석 휠(41, 42)에 의해 생성된다.
제 2 실시예에서, 타깃이 없는 회전자(4)의 경우에, 자장은 회전자(4) 자체에 의해 생성된다.
우선적으로, 제 1 신호는 3상 전기 신호이다. 또한, 제 1 신호는 자장을 나타내는 수치 신호일 수 있다.
도 6은 3상 전기 신호의 경우에 3개의 센서(52u, 52v, 52w)에 의해 전달되는 제 1 신호(su, sv, sw)로 시간에 따른 변화를 도시한다. 이들 제 1 변화는 회전자(4)에 의해 생성되는 자기 교란 및 각각의 센서에 의해 검출된 자장 내의 변화를 재생하는 실질적으로 사인파형의 구성요소를 포함하는 연속적인 오프셋 구성요소(s오프셋)을 갖는다.
따라서, 연속적인 오프셋 구성요소(s오프셋)는 특히, 다음과 같은 사항에 의존함을 인식해야 한다.
- 회전자에 공급되어 상기 회전자가 자화되도록 하는 전류와,
- 센서 자체에 의해 유발되는 측정의 비정밀성.
이러한 오프셋은 2.5V를 가질 수 있다.
또한, 사인파형 구성요소는 회전자(4; 제 2 실시예의 경우) 또는 타깃(50; 제 1 실시예의 경우)에 대해 센서의 위치에 특히 의존하며, 거리에 의해 측정되는 이러한 위치는 도 5에 도시된다. 더욱 상세하게는, 구성요소는 1/R2 함수로서 변화한다.
따라서, 센서(52)가 회전자(4; 제 2 실시예의 경우) 또는 타깃(50; 제 1 실시예의 경우)에 근접할수록, 사인파형 구성요소의 진폭의 변화는 커진다.
예로서, 최대 신호는 센서가 회전자(4; 제 2 실시예의 경우)의 북극 또는 타깃(50; 제 1 실시예의 경우)의 북극에 대향하여 위치될 때 도달된다. 다른 한편으로, 상기 신호는 센서가 회전자(4; 제 2 실시예의 경우)의 남극 또는 타깃(50; 제 1 실시예의 경우)의 남극에 대향하여 위치될 때마다 최소가 된다.
결국, 모든 신호(su, sv, sw)는 탐지된 회전자의 위치[θ(t)]에 직접적으로 종속하게 되는데, 이는 상기 신호의 주파수가 회전자(4; 제 2 실시예의 경우)의 회전 주파수 및 극의 개수에 종속하고, 타깃(50; 제 1 실시예의 경우) 상의 극의 개수에 종속하기 때문이다. 따라서, 센서(52)로부터 발신되는 제 1 신호의 주파수는 회전자(4; 제 2 실시예의 경우)의 쌍의 개수 또는 타깃(50; 제 1 실시예의 경우)의 쌍의 개수에 의해 증가되는 회전자(4)의 회전의 주파수와 동일하다.
도 7은 신호(su, sv, sw)의 위치[θ(t)]를 정확하게 추출할 수 있는 처리 순서에 대한 도면을 보여준다. 이하에 설명되는 전체 처리 순서는 신호 처리 수단(MC)에 영향을 받게 되는데, 상기 수단은 바람직하게는 상기 기계를 제어하는 전자부에 위치되는 마이크로컨트롤러이며, 상기 전자부는 공지된 방식으로 외측 하우징에 위치되거나, 또는 상기 기계와 일체형으로 이루어진다.
제 1 단계에서, 센서(52)로부터 발신되는 제 1 신호(su, sv, sw)가, 회전자(4)의 위치[θ(t)]에 종속하는 제 2 신호[sinθ(t), cosθ(t)]를 공급할 수 있는 투영 행렬(M)로 표시되는 작동자에 적용된다.
비제한적 제 1 실시예에서, 행렬(M)은 2상 기준계로 다상 기준계를 투영하는 행렬이며, 따라서 다상 신호를 2상 신호로 전환한다. 이러한 경우, 다상 기준계는 3상 기준계이다.
따라서,
Figure 112006097904548-PCT00001
단극 구성요소로 지칭되는 제 3 출력 요소(h)는 본 발명의 맥락에서 사용되지 않는다. 이는, 제 1 신호가 정확하게 예를 들어 120°씩 위상차가 나지않도록 적절치 않게 장착되는 경우에 있어서, 홀 효과 센서에 의해 공급되는 신호 사이의 상-전위 오차의 함수가 그 진폭인 신호 및 오프셋 구성요소(s오프셋)의 평균으로 구성된다.
제 1 실시예의 제 1 변형예에 따라, 투영 행렬(M)은 이른바 콘코디어 행렬(C)로 잘 알려진 행렬의 역인 행렬이다.
상기 행렬은,
Figure 112006097904548-PCT00002
는 적용 가능한 콘코디어 행렬의 예이다. 즉,
Figure 112006097904548-PCT00003
제 1 실시예의 제 2 변형예에 따라, 투영 행렬(M)은 클라크 행렬(C)로 잘 알려진 행렬의 역인 행렬이다.
상기 행렬은,
Figure 112006097904548-PCT00004
는 적용 가능한 클라크 행렬의 예이다. 즉,
Figure 112006097904548-PCT00005
이러한 투영 행렬의 계수는 일정하지만, 3상 전류가 취해지는 회전 방향, 전류의 세기 등과 같은 관례의 함수임을 인식해야 한다. 따라서, 다른 표준화 인자를 갖는 것이 가능하다.
제 2 단계에서, 각도[θ(t)] 변수는 회전자(4)의 위치를 나타내는 각도[θ(t)], 2개의 제 2 신호 sinθ(t)와 cosθ(t)로부터 계산된다.
따라서, 전기적으로 360°내에서 회전자(4)의 위치[θ(t)]를 정확하게 결정할 수 있도록 한다. 즉, 인용된 예에서, 360°/8는 45°로 회전자(4)의 8쌍의 극에 대해 기구적으로 동일하다. 다수의 전기적 회전은 극 쌍의 수 곱하기 기구적 회전의 수와 동일하며, 기구적 회전은 회전자의 물리적 360°에 대응함을 다시 인지하게 될 것이다.
사용은 탄젠트 원호 대신 변수로 이루어지며, 이는 제 1 신호(su, sv, sw)의 진폭으로부터 분리될 수 있도록 하며, 변수는 상기 신호의 진폭이 무엇이든 동일하다는 것을 인식해야한다.
또한, 전술한 바와 같이, 이는 탄젠트 원호의 경우에 있어서 180°대신 360°에 걸친 회전자의 위치를 갖는 것이 가능하게 한다.
이미 설명된 처리 공정은 회전자(4)의 위치가 기계를 제어하기 위해 필요한 곳이면 어디든 마이크로컨트롤러(MC)에 의해 실행된다.
따라서, 심지어 시동 전에, 회전자(4)의 위치[θ(t)]를 갖는 것이 가능하며, 홀 효과 센서는 지속적으로 자장을 검출한다.
따라서, 도 7에 도시된 처리 공정의 이점 중 하나는 제 1 신호(su, sv, sw)의 진폭 또는 오프셋(s오프셋)과 같은 매개변수에 독립적이며, 이는 위치[θ(t)] 결정의 결과가 본 발명의 목적에 따른 자기 교란에 덜 민감하도록 한다.
또한, 도 1 내지 도 7에 대해 설명된 본 발명에 따른 장치는 자장 센서(52u, 52v, 52w)의 제 1 출력 신호(su, sv, sw)에 인가될 수 있는 공통 모드 장애에 덜 민감하다는 점이 인식되어야 한다. 공통 모드 장애는 센서에 의해 측정되고 상기 센서의 접지에 대해 언급되는 제 1 신호와, 마이크로컨트롤러(MC)에 의해 수신되고 상기 마이크로컨트롤러(MC)의 접지에 대해 언급되는 제 1 신호 사이의 레퍼런스에 있어서의 차이 때문임이 인식되어야 한다. 2개의 레퍼런스가 서로에 대해 오프셋되고, 이러한 오프셋은 소위 공통 모드 장애라 불리는 오차를 도입하게 된다. 센서에 의해 오프셋(s오프셋)을 제거함으로써(즉, 상기 센서의 접지에 대해 2.5V 기준화됨), 이러한 공통 모드 장애는 제거된다.
결국, 본 발명에 따라 위치를 결정하는 장치는 고정자에 대한 회전자의 위치가 정확하게 인지되어야 하는 모든 전기 기계에서 실행될 수 있음을 인식해야 한다. 따라서, 본 발명은 전기 기계의 모든 유형 및 다른 기능에도 적용 가능하다. 본 발명은 사실상, 교류 발전기만으로서, 모터만으로서 또는 교류 발전기/시동기로서 기능하는 기계 및 비동기식 기계 유형, 갈고리부를 갖고 상호-전극 자석을 구비하거나 구비하지 않은 동기식 기계 또는 영구 자석을 갖는 회전자를 구비한 기계에 적용할 수 있다.

Claims (12)

  1. 고정자(8)를 포함하는 회전식 전기 기계의 회전자(4)의 위치[θ(t)]를 결정하는 장치에 있어서,
    상기 장치는, 상기 고정자(8)에 대해 고정되는 다수의 자장 센서(52u, 52v, 52w)로서, 상기 센서에 의해 감지된 회전 자장을 나타내는 제 1 신호(su, sv, sw)를 전달할 수 있는, 상기 자장 센서와,
    상기 위치[θ(t)]에 종속하는 제 2 신호[sinθ(t), cosθ(t)]를 공급할 수 있는 작동자([M])에 의해 상기 제 1 신호를 처리하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는
    회전자의 위치 결정 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 신호는 3상 전기 신호인 것을 특징으로 하는
    회전자의 위치 결정 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 2 신호는 2상 전기 신호인 것을 특징으로 하는
    회전자의 위치 결정 장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 자장은 상기 회전자(4)에 의해 생성된 자장인 것을 특징으로 하는
    회전자의 위치 결정 장치.
  5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 자장은 상기 회전자(4)의 축(3)에 연결된 자화된 타깃(5)에 의해 생성되는 것을 특징으로 하는
    회전자의 위치 결정 장치.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 작동자([M])는 다상 기준계를 2상 기준계로 투영하기 위한 행렬에 의해 표현되는 것을 특징으로 하는
    회전자의 위치 결정 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 투영 행렬([M])은 역 콘코디어 행렬(inverse Concordia matrix; [C]-1)인 것을 특징으로 하는
    회전자의 위치 결정 장치.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 투영 행렬([M])은 역 클라크 행렬(inverse Clark's matrix;[C]-1)인 것을 특징으로 하는
    회전자의 위치 결정 장치.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 다수의 센서는 120°씩 전기적 위상차를 갖는 3개의 센서로 구성되는 것을 특징으로 하는
    회전자의 위치 결정 장치.
  10. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 다수의 센서는 90°씩 전기적 위상차를 갖는 2개의 센서로 구성되는 것을 특징으로 하는
    회전자의 위치 결정 장치.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 센서(52u, 52v, 52w)는 홀 효과 센서인 것을 특징으로 하는
    회전자의 위치 결정 장치.
  12. 회전자(4) 및 고정자(8)를 포함하는 회전식 전기 기계에 있어서,
    제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 따른 회전자(4)의 위치 결정 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는
    회전식 전기 기계.
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