(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の巻線組ごとに複数相の巻線を持つ多重巻線回転機と、上記多重巻線回転機の回転位置を検出する回転位置検出手段と、上記回転位置検出手段の故障の有無を判定する故障判定手段と、上記回転位置検出手段より検出された回転位置に基づいて上記複数の巻線組に関する電圧指令を演算する制御手段と、上記電圧指令に基づいて上記複数の巻線組に対して電圧を印加する複数の電圧印加手段とを備え、
上記制御手段は、上記故障判定手段が上記回転位置検出手段の故障を判定した場合には、いずれか１つの巻線組に流れる電流が、他の巻線組に流れる電流よりも小さい値となるように上記電圧印加手段に対して、回転位置推定用の電圧指令を出力し、この電圧指令に応じて当該巻線組から得られる電圧と電流の少なくとも１つに基づいて回転位置を推定し、この推定された回転位置に基づき、上記他の巻線組に対して制御を継続するものである多重巻線回転機の駆動装置。
【請求項２】
上記制御手段は、上記回転位置推定用の上記電圧指令に基づいて上記電圧印加手段が上記１つの巻線組に電圧を印加する場合に、当該巻線組に流れる電流が零になるように制御する請求項１に記載の多重巻線回転機の駆動装置。
【請求項３】
上記制御手段は、上記回転位置検出手段の故障判定の前後において上記他の巻線組に対して回転トルクを変化させることなく継続して制御する請求項１または請求項２に記載の多重巻線回転機の駆動装置。
【請求項４】
上記制御手段は、上記回転位置検出手段の故障の前後において、上記他の巻線組に対して回転トルクを変化させないように、上記１つの巻線組の電流を上記他の巻線組に流れる電流よりも小さく設定した場合の減少分だけ等しく上記他の巻線組に流れる電流を増加して制御する請求項１または請求項２に記載の多重巻線回転機の駆動装置。
【請求項５】
複数の巻線組ごとに複数相の巻線を持つ多重巻線回転機と、上記多重巻線回転機の回転位置を検出する回転位置検出手段と、上記回転位置検出手段の故障の有無を判定する故障判定手段と、上記回転位置検出手段より検出された回転位置に基づいて上記複数の巻線組に関する電圧指令を演算する制御手段と、上記電圧指令に基づいて上記複数の巻線組に対して電圧を印加する複数の電圧印加手段とを備え、
上記制御手段は、上記故障判定手段が上記回転位置検出手段の故障を判定した場合には、１つの巻線組に対応する上記電圧印加手段に対して、回転位置推定用の電圧指令を出力し、この電圧指令に応じて当該巻線組から得られる電流に基づいて回転位置を推定するものであって、上記回転位置推定用の電圧指令が当該巻線組を構成する全相の巻線を短絡させるように制御し、かつ全相短絡させる巻線組と全相短絡させない巻線組を各々少なくとも１巻線組設ける構成とし、上記全相短絡させる巻線組から得られる電流に基づいて回転位置を推定し、上記全相短絡させない巻線組を用いて上記回転位置に応じて制御を継続するものである多重巻線回転機の駆動装置。
【請求項６】
上記制御手段は、上記回転位置検出手段の故障の前後において上記全相短絡させない巻線組に対して回転トルクを変化させることなく継続して制御する請求項５に記載の多重巻線回転機の駆動装置。
【請求項７】
上記制御手段は、上記回転位置検出手段の故障の前後において上記全相短絡させない巻線組に対して回転トルクを変化させないように、上記全相短絡させる巻線組の電流の減少分だけ等しく上記全相短絡させない巻線組に流れる電流を増加して制御する請求項５に記載の多重巻線回転機の駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、回転位置検出手段が故障しても回転機の運転を継続できる多重巻線回転機の駆動装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
回転機の駆動装置においては、回転機を所望の状態で運転するために、回転機の回転子の位置を回転位置検出器により検出して制御を行って回転機に印加する電圧指令を作成し、電圧指令に基づいた電圧を電圧印加手段により回転機に印加して回転機を駆動する。
【０００３】
回転機駆動装置を構成する、回転位置検出器、電流検出手段、電圧印加手段、回転機巻線などは故障する場合があり、故障が発生した場合も回転機の運転を継続する手法として、様々な手法が提案されている。
【０００４】
特許文献１では、ロータと、このロータに対向するステータとを備えた回転機を制御するための回転機制御装置において、センサ故障判定部は、レゾルバの故障の有無を判定する。レゾルバに故障が生じていない通常時は、レゾルバが検出する検出回転角を用いて回転機が制御される。レゾルバの故障が発生すると、回転角推定部によって求められる推定回転角を用いて回転機が制御される。
【０００５】
特許文献２では、複数の巻線組ごとに複数相の巻線を持つ多相回転機において、巻線組ごとに設けられ巻線の各相に対応するスイッチング手段を有する複数のインバータ部を備え、スイッチング手段が導通不可となるオフ故障が生じたとき、故障したスイッチング手段を含む故障インバータ部において、多相回転機の回転位置とトルク指令との関数または回転位置とｑ軸電流指令値との関数として算出される故障時相電流指令値に基づき、故障インバータ部の故障したスイッチング手段を除くスイッチング手段を制御するとともに、故障インバータ部ではない正常インバータ部を通常時と同様に制御する。
【０００６】
特許文献３では、複数の相に対応する巻線から構成される複数の巻線組を有する多相回転機において、巻線組ごとに設けられ多相回転機の各相に対応する高電位側スイッチング素子および低電位側スイッチング素子からなるレッグを有する複数系統のインバータ部を備え、スイッチング素子がオフ状態となるような制御を行っても導通状態となるショート故障が発生した場合、故障した系統の全てのスイッチング素子がオフ状態となるよう制御するとともに、故障していない系統の前記レッグにより多相回転機の駆動を継続し、故障した系統においてショート故障に伴い生じる多相回転機の駆動に逆らう出力を、打ち消す、または駆動への影響を低減するよう、故障していない系統のスイッチング素子を制御する。
【０００７】
特許文献４では、運転者の操舵力を回転機の駆動力により補助する電動パワーステアリング装置であって、回転機の駆動力に必要な電流指令値を設定する制御手段と、複数の電力変換器と、複数の前記電力変換器に対応して設けられ複数の電力変換器からそれぞれ電流を供給されることで回転機の駆動力を発生する複数組の巻線と、電力変換器または巻線の故障を検出する故障検出手段とを備え、故障検出手段が故障検出をした場合、電流指令値を正常時よりも低減し、正常な前記電力変換器から対応する巻線へ電流を継続して供給する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１０−２９０３１号公報
【特許文献２】特開２０１１−７８２２１号公報
【特許文献３】特開２０１１−７８２３０号公報
【特許文献４】特開２０１１−１３１８６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１では、回転機においてレゾルバが故障した場合に、回転機の運転を継続する手法が提案されている。しかし、多重巻線回転機において回転位置検出手段が故障した場合には、回転性能の低下をもたらすという課題がある。
【００１０】
特許文献２〜４では、複数の巻線組ごとに複数相の巻線を持つ多重巻線回転機と巻線組ごとに複数の電圧印加手段とを備えており、回転機巻線または電圧印加手段の一部が故障した場合も、残りの正常な回転機巻線と電圧印加手段とで回転機の運転を継続することができる。しかし、回転位置検出手段が故障した場合には適切な対処ができないという課題がある。
【００１１】
この発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、複数の巻線組ごとに複数相の巻線を持つ多重巻線回転機の駆動装置において、回転位置検出手段が故障した場合でも回転性能を最低限に維持しつつ、運転を継続できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この発明に係る多重巻線回転機の駆動装置は、複数の巻線組ごとに複数相の巻線を持つ多重巻線回転機と、上記多重巻線回転機の回転位置を検出する回転位置検出手段と、上記回転位置検出手段の故障の有無を判定する故障判定手段と、上記回転位置検出手段より検出された回転位置に基づいて上記複数の巻線組に関する電圧指令を演算する制御手段と、上記電圧指令に基づいて上記複数の巻線組に対して電圧を印加する複数の電圧印加手段とを備え、
上記制御手段は、上記故障判定手段が上記回転位置検出手段の故障を判定した場合には、いずれか１つの巻線組に流れる電流が、他の巻線組に流れる電流よりも小さい値となるように上記電圧印加手段に対して、回転位置推定用の電圧指令を出力し、この電圧指令に応じて当該巻線組から得られる電圧と電流の少なくとも１つに基づいて回転位置を推定し、この推定された回転位置に基づき、上記他の巻線組に対して制御を継続するものである。
【発明の効果】
【００１３】
この発明によれば、複数の巻線組ごとに複数相の巻線を持つ多重巻線回転機の駆動装置において、回転位置検出手段が故障した場合も、いずれか１つの巻線組に流れる電流が、他の巻線組に流れる電流よりも小さい値となるように上記電圧印加手段に対して、回転位置推定用の電圧指令を出力し、この電圧指令に応じて当該巻線組から得られる電圧と電流の少なくとも１つに基づいて回転位置を推定し、この推定された回転位置に基づき、他の巻線組に対して制御を継続することによって、回転位置検出手段が故障した場合にも、回転性能を最低限に維持しつつ、運転を継続することができるという顕著な効果を奏するものである
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】この発明の実施の形態１における多重巻線回転機の駆動装置の構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１の電流指令ベクトルの動作を示す説明図である。
【図３】この発明の実施の形態１の電流指令ベクトルの動作を示す説明図である。
【図４】この発明の実施の形態１の電流指令ベクトルの動作を示す説明図である。
【図５】この発明の実施の形態２における多重巻線回転機の駆動装置の構成図である。
【図６】この発明の実施の形態２の電流指令ベクトルの動作を示す説明図である。
【図７】この発明の実施の形態２の電流指令ベクトルの動作を示す説明図である。
【図８】この発明の実施の形態３における多重巻線回転機の駆動装置の構成図である。
【図９】この発明の実施の形態４における多重巻線回転機の駆動装置の構成図である。
【図１０】この発明の実施の形態４において、電圧指令に対して高周波電圧指令が印加されたときに流れる高周波電流の電流ベクトル軌跡を示す説明図である。
【図１１】この発明の実施の形態５における多重巻線回転機の駆動装置の構成図である。
【図１２】この発明の実施の形態５において、電圧印加器の構成を示す回路図である。
【図１３】この発明の実施の形態５において、回転位置を推定する場合の処理動作の一例を示すタイミングチャートである。
【図１４】この発明の実施の形態６における多重巻線回転機の駆動装置の構成図である。
【図１５】この発明の実施の形態６において、電圧ベクトルと位相との関係を示す説明図である。
【図１６】この発明の実施の形態６における電流検出部の構成を示すブロック図である。
【図１７】この発明の実施の形態６における回転位置推定手段の構成を示すブロック図である。
【図１８】この発明の実施の形態６において、電圧ベクトル指令、トリガ信号、および電流検出部で検出される各相電流との関係を示すタイミングチャートである。
【図１９】この発明の実施の形態６において、電圧ベクトルの位相が単調増加するように電圧ベクトル指令を時分割で出力した場合における、回転位置に対する電流Δｉ１ｕ、Δｉ１ｖ、Δｉ１ｗの変化を示す説明図である。
【図２０】この発明の実施の形態６において、回転位置推定手段による回転位置推定処理の手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１における多重巻線回転機の駆動装置の構成図である。
この実施の形態１において、多重巻線回転機１（以下、単に回転機１とも言う）は、固定子に対して三相巻線からなる第１巻線組１１と三相巻線からなる第２巻線組１２とを備えるとともに、回転子に永久磁石を用いた同期回転機である。
【００１６】
この回転機１に対して電流検出手段２を介して電圧印加手段３が接続されている。この電圧印加手段３は、各巻線組１１、１２に個別に設けられた電圧印加器３１、３２からなる。また、回転機１に対してその回転位置を検出する回転位置検出手段４が設けられ、また、この回転位置検出手段４の故障を判定する故障判定手段５を備えている。
【００１７】
そして、上記の回転機１は、一方の電圧印加器３１より第１巻線組１１に電圧を印加して第１巻線組１１の各巻線に電流を通電し、同様に他方の電圧印加器３２より第２巻線組１２に電圧を印加して第２巻線組１２の各巻線に電流を通電することで、それら各巻線組１１、１２に通電された電流と、回転子の永久磁石との電磁力により回転する。
【００１８】
電流検出手段２は、回転機電流ｉ１ｕ、ｉ１ｖ、ｉ１ｗ、ｉ２ｕ、ｉ２ｖ、ｉ２ｗを検出する。また、電圧印加手段３は、電圧指令ｖ１ｕ＊、ｖ１ｖ＊、ｖ１ｗ＊、ｖ２ｕ＊、ｖ２ｖ＊、ｖ２ｗ＊に基づいて、インバータなどの電力変換装置により、回転機１に電圧を供給する。
【００１９】
回転位置検出手段４は、回転機１の回転位置θをレゾルバやロータリエンコーダなどの回転位置検出装置により検出する。故障判定手段５は、回転位置検出手段４の故障を判定し、回転位置検出手段４が故障した場合に故障判定信号を出力する。故障判定方法は、例えば特開２０１０−２９０３１号公報において開示されているような方法や、その他公知の方法を適用して回転位置の故障を検出する。
【００２０】
次に、制御手段１００について説明する。
制御手段１００は、電圧印加手段３へ電圧指令を出力する。トルク制御器１０１は、速度やトルクなどの回転機１の所望の運転条件に応じて、ここではトルク指令τ＊から回転機１の回転位置θに同期した回転座標上の電流指令値ｉ１ｄ＊、ｉ１ｑ＊、ｉ２ｄ＊、ｉ２ｑ＊を作成する。このトルク制御器１０１の演算の詳細については後述する。
【００２１】
三相・二相変換器１０９は、回転機１の第１巻線組１１に流れる電流ｉ１ｕ、ｉ１ｖ、ｉ１ｗを静止二軸座標上の電流値ｉ１α、ｉ１βに変換する。同様に、三相・二相変換器１１１は、回転機１の第２巻線組１２に流れる電流ｉ２ｕ、ｉ２ｖ、ｉ２ｗを静止二軸座標上の電流値ｉ２α、ｉ２βに変換する。
【００２２】
一方の座標変換器１０８は、静止二軸上の電流値ｉ１α、ｉ１βを回転座標上の電流値ｉ１ｄ、ｉ１ｑに変換する。同様に、他方の座標変換器１１０は、静止二軸上の電流値ｉ２α、ｉ２βを回転座標上の電流値ｉ２ｄ、ｉ２ｑに変換する。
【００２３】
電流制御器１０３は、第１巻線組１１に関するＤ軸電流指令値ｉ１ｄ＊とＤ軸電流ｉ１ｄの差分、Ｑ軸電流指令値ｉ１ｑ＊とＱ軸電流ｉ１ｑの差分を、それぞれ例えば比例積分制御して、Ｄ軸電圧指令ｖ１ｄ＊、Ｑ軸電圧指令ｖ１ｑ＊を演算する。同様に、電流制御器１０２は、第２巻線組１２に関するＤ軸電流指令値ｉ２ｄ＊とＤ軸電流ｉ２ｄの差分、Ｑ軸電流指令値ｉ２ｑ＊とＱ軸電流ｉ２ｑの差分を、それぞれ例えば比例積分制御して、Ｄ軸電圧指令ｖ２ｄ＊、Ｑ軸電圧指令ｖ２ｑ＊を演算する。
【００２４】
一方の座標変換器１０５は、回転座標上の電圧指令ｖ１ｄ＊、ｖ１ｑ＊を静止二軸上の電圧指令ｖ１α＊、ｖ１β＊に変換する。同様に、他方の座標変換器１０４は、回転座標上の電圧指令ｖ２ｄ＊、ｖ２ｑ＊を静止二軸上の電圧指令ｖ２α＊、ｖ２β＊に変換する。
【００２５】
二相・三相変換器１０７は、静止二軸上の電圧指令ｖ１α＊、ｖ１β＊を各相電圧指令ｖ１ｕ＊、ｖ１ｖ＊、ｖ１ｗ＊に変換する。同様に、二相・三相変換器１０６は、静止二軸上の電圧指令ｖ２α＊、ｖ２β＊を各相電圧指令ｖ２ｕ＊、ｖ２ｖ＊、ｖ２ｗ＊に変換する。
【００２６】
回転位置推定手段１１３は、故障判定手段５が故障判定信号を出力した場合に、電流制御器１０３から出力される第１巻線組１１に関する回転二軸上の電圧指令ｖ１ｄ＊、ｖ１ｑ＊、および座標変換器１０８から出力される回転二軸上の電流ｉ１ｄ、ｉ１ｑに基づいて回転位置を推定する。この場合に推定される回転位置をθｅで表記する。なお、この推定方法としては、例えば電気学会論文誌Ｄ２００３年５月号「回転座標上の適応オブザーバを用いたＰＭ回転機の位置センサレス制御」（以下、非特許文献１という）に記載された方式や、前述の特許文献１に記載された方式など、その他回転機の電圧・電流方程式に基づいて回転位置を推定する方式を用いればよい。
【００２７】
切替部１１２は、故障判定手段５の故障判定信号に基づき、各座標変換器１０８、１１０、１０４、１０５へ出力する回転位置θあるいはθｅを選択する。故障判定手段５が故障判定信号を出力しない場合、回転位置検出手段４より検出した回転位置θを選択し、故障判定手段５が故障判定信号を出力した場合、回転位置推定手段１１３にて推定された回転位置θｅを選択する。そして、この回転位置θまたはθｅの情報が各座標変換器１０４、１０５、１０８、１１０に与えられる。
【００２８】
トルク制御器１０１は、故障判定手段５から故障判定信号を入力した場合と、しない場合とで同一トルク指令τ＊に対して異なる電流指令値ｉ１ｄ＊、ｉ１ｑ＊、ｉ２ｄ＊、ｉ２ｑ＊を演算する。
【００２９】
すなわち、トルク制御器１０１は、故障判定信号を入力しない場合、電流指令値を次式（１）、（２）のように、ｉ１ｄ＊とｉ２ｄ＊とが等しく、またｉ１ｑ＊とｉ２ｑとが等しくなるようにそれぞれ設定する。
【００３０】
図２は、この場合における回転座標上でのベクトル表現であり、ｉ＊は第１巻線組１１と第２巻線組１２の電流指令値をベクトル加算したものである。
【００３１】
ｉ１ｄ＊＝ｉ２ｄ＊                  （１）
ｉ１ｑ＊＝ｉ２ｑ＊                  （２）
【００３２】
一方、トルク制御器１０１は、故障判定信号を入力した場合、電流指令値を下記の式（３）、（４）の関係を満たすように設定する。すなわち、回転位置の推定を行なう巻組（この例では第１巻線組１１）に関する電流指令値の絶対値を小さく設定する。
【００３３】
図３は、この場合における回転座標上でのベクトル表現であり、図２に示した電流指令値に対して比較すると、第２巻線組１２の電流指令値ｉ２ｄ＊、ｉ２ｑ＊は共に同一値、第１巻線組１１の電流指令値ｉ１ｄ＊、ｉ１ｑ＊を共に小さく設定している。
【００３４】
｜ｉ１ｄ＊｜＜｜ｉ２ｄ＊｜          （３）
｜ｉ１ｑ＊｜＜｜ｉ２ｑ＊｜          （４）
【００３５】
また、次式（５）、（６）のように、第１巻線組１１と第２巻線組１２とで、Ｄ軸に関する電流指令値は同一値とし、Ｑ軸に関する電流指令値のみ小さくしても良い。
【００３６】
｜ｉ１ｄ＊｜＝｜ｉ２ｄ＊｜          （５）
｜ｉ１ｑ＊｜＜｜ｉ２ｑ＊｜          （６）
【００３７】
さらに、次式（７）、（８）  のように、第１巻線組１１と第２巻線組１２とで、Ｑ軸に関する電流指令値は同一値とし、Ｄ軸に関する電流指令値のみ小さくしても良い。
【００３８】
｜ｉ１ｄ＊｜＜｜ｉ２ｄ＊｜          （７）
｜ｉ１ｑ＊｜＝｜ｉ２ｑ＊｜          （８）
【００３９】
さらには、図２に対し、電流指令値ｉ１ｄ＊を小さく設定し、その小さくした分だけ等しく電流指令値ｉ２ｄ＊を大きく設定し、かつ電流指令値ｉ１ｑ＊を小さく設定し、その小さくした分だけ等しく電流指令値ｉ２ｑ＊を大きく設定することで、ベクトル加算値ｉ＊を同一としてもよい。図４はこのように各電流指令値ｉ１ｄ＊、ｉ２ｄ＊、ｉ１ｑ＊、ｉ２ｑ＊を設定した場合のベクトル図である。図４に示したように電流指令値を設定すれば、ベクトル加算値ｉ＊は、回転位置検出手段４の故障前の状態と変わらないので、同一の回転トルクで運転継続することが可能である。
【００４０】
以下、上述の式（３）〜（８）あるいは図４に示したように、回転位置を推定する巻線組（この例では第１巻線組１１）に関する電流指令値を小さく設定する理由について説明する。
【００４１】
回転位置推定手段１１３による回転位置θｅの位置推定方法は、次式（９）、（１０）で表されるような回転機１の電圧・電流方程式に基づいて、回転機１の誘起電圧から回転位置θｅを推定する。
【００４２】
Ｖｄ＝Ｒ・ｉｄ＋Ｌｄ・ｐｉｄ−ω・Ｌｑ・ｉｑ              （９）
Ｖｑ＝Ｒ・ｉｑ＋Ｌｑ・ｐｉｑ＋ω・Ｌｄ・ｉｄ＋ω・φ      （１０）
【００４３】
ただし、Ｖｄ：ｄ軸電圧、Ｖｑ：ｑ軸電圧、ｉｄ：ｄ軸電流、ｉｑ：ｑ軸電流、Ｒ：巻線抵抗、Ｌｄ：軸インダクタンス、Ｌｑ：ｑ軸インダクタンス、ω：回転機の回転角速度、φ：回転機の磁石磁束、ｐ：微分演算子である。
【００４４】
このため、回転機１の巻線抵抗値やインダクタンスが回転位置推定精度に関与する。すなわち、回転機１の実際の巻線抵抗値及びインダクタンスと、回転位置推定手段１１３によって回転位置θｅを推定する際に用いる巻線抵抗値及びインダクタンスとに差異が生ずると、回転機１の電圧・電流から誘起電圧を正確に抽出できず、結果して回転位置θｅの推定誤差となる。
【００４５】
ここで、巻線抵抗値は巻線温度によって変動し、インダクタンスは磁気飽和の影響により巻線電流値に応じて変動するため、これらに対して回転位置推定精度を保つことは容易でない。この課題に対して様々な補正方法が提案されているが、補正精度が不十分な場合や、推定精度を向上させるためには複雑なテーブルが必要であることにより制御演算装置として高価なマイコンが必要となる場合もある。
【００４６】
そこで、この実施の形態１では、故障判定手段５から故障判定信号が出力された場合、トルク制御器１０１において、回転位置を推定する第１巻線組１１に関する電流指令値ｉ１ｄ＊、ｉ１ｑ＊を、故障判定信号が出力されない場合に比べて、絶対値が小さくなるように設定する。
【００４７】
電流制御器１０３によって、検出される回転二軸上の電流ｉ１ｄ、ｉ１ｑは電流指令値ｉ１ｄ＊、ｉ１ｑ＊に一致するように制御されるが、その際、故障判定手段５からの故障判定信号に応じて、第１巻線組１１に関して出力する電圧指令ｖ１ｄ＊、ｖ１ｑを、故障判定信号が入力されない場合に比べて小さくすることで、第１巻線組１１に通電する電流を小さく制御した値が出力される。
【００４８】
ここで、電圧方程式である式（９）、（１０）に着目すると、巻線抵抗ＲやインダクタンスＬｄ、Ｌｑを含む項は、電流ｉｄ、ｉｑもしくは電流の微分値ｐｉｄ、ｐｉｑと乗算されている。よって、回転位置θｅの推定を行なうための巻線組に通電する電流指令値を小さく設定することで、巻線抵抗ＲやインダクタンスＬｄ、Ｌｑを含む項の電圧値を小さくできる。特に、式（１０）で、右辺第１〜３項が小さくなり、左辺Ｖｑに占める右辺第４項（誘起電圧項：ωφ）の割合が相対的に高くなるため、巻線抵抗値やインダクタンスの誤差の影響を小さくすることができる。以上の理由から、巻線抵抗値やインダクタンスに誤差が発生する場合においても、回転位置θｅの推定精度が低下するのを抑えることができる。
【００４９】
以上のように、この実施の形態１によれば、回転位置検出手段４が故障した場合に、制御手段１００は、回転位置θｅの推定を行なう巻線組（ここでは一例として第１巻線組１１）に関する電流を小さい値にすべく、電圧指令を出力する。これにより、回転位置検出手段４の故障時において、巻線抵抗やインダクタンスに誤差が生ずる場合でも、非特許文献１や特許文献１に記載された方式に対し、複雑な補正テーブルを新たに設けることなく、高精度に回転位置θｅを推定して円滑に運転継続することが可能となる。
【００５０】
実施の形態２．
図５は、この発明の実施の形態２における多重巻線回転機の駆動装置の構成図である。
この実施の形態２において、上記の実施の形態１（図１）と異なる部分は、制御手段２００におけるトルク制御器２０１、回転位置推定手段２０２である。その他の構成は、基本的に実施の形態１と同様である。
【００５１】
トルク制御器２０１は、故障判定手段５から故障判定信号を入力した場合と、しない場合とで、同一トルク指令τ＊に対して異なる電流指令値ｉ１ｄ＊、ｉ１ｑ＊、ｉ２ｄ＊、ｉ２ｑ＊を演算する。
【００５２】
すなわち、トルク制御器２０１は、故障判定信号を入力しない場合、実施の形態１におけるトルク制御器１０１と同様に、電流指令値を前述の式（１）、（２）のように設定する。
【００５３】
一方、トルク制御器２０１は、故障判定信号を入力した場合、電流指令値を下記の式（１１）、（１２）の関係を満たすように設定する。すなわち、位置推定を行なう第１巻線組１１に関する電流指令値ｉ１ｄ＊、ｉ１ｄ＊を共に零に設定する。図６は、この場合における回転座標上でのベクトル表現である。
【００５４】
ｉ１ｄ＊＝０                            （１１）
ｉ１ｑ＊＝０                            （１２）
【００５５】
あるいは、図６に対して、電流指令値ｉ１ｄ＊を零に設定するとともに、元の電流指令値ｉ１ｄ＊分だけ等しく電流指令値ｉ２ｄ＊を大きく設定し、かつ、電流指令値ｉ１ｑ＊を零に設定するとともに、元の電流指令値ｉ１ｑ＊分だけ等しく電流指令値ｉ２ｑ＊を大きく設定することで、ベクトル加算値ｉ＊を同一としてもよい。図７はこのように各電流指令値ｉ１ｄ＊（＝０）、ｉ２ｄ＊、ｉ１ｑ＊（＝０）、ｉ２ｑ＊を設定した場合のベクトル図である。図７に示したように電流指令値を設定すれば、ベクトル加算値ｉ＊は、回転位置検出手段４の故障前の状態と変わらないので、同一の回転トルクで運転継続することが可能である。
【００５６】
回転位置推定手段２０２は、故障判定手段５が故障判定信号を出力した場合に、電流制御器１０３から出力される第１巻線組１１に関する電圧指令ｖ１ｄ＊、ｖ１ｑ＊に基づいて回転位置θｅを推定する。そして、この推定した回転位置θｅの情報が切替部１１２を介して各座標変換器１０４、１０５、１０８、１１０に与えられる。
【００５７】
なお、この場合の推定方法としては、実施の形態１における回転位置推定手段１１３と同一の方法を用いればよい。ただし、回転位置推定手段２０２が回転位置推定を行なう場合、トルク制御器２０１は第１巻線組１１に関する電流指令値ｉ１ｄ＊、ｉ１ｄ＊は零に設定されている。よって、電流制御器１０３によって第１巻線組１１に関する電流は零に制御されるため、回転位置推定手段１１３のように、回転位置推定に第１巻線組１１に関する電流ｉ１ｄ、ｉ１ｑに関する情報は必要ない。
【００５８】
以下、トルク制御器２０１において第１巻線組１１に関する電流指令値ｉ１ｄ＊、ｉ１ｑ＊を共に零に設定することによる効果について説明する。
【００５９】
第１巻線組１１に関する電流指令値ｉ１ｄ＊、ｉ１ｑ＊を共に零に設定することにより、電流制御器１０３により第１巻線組１１の電流ｉ１ｄ、ｉ１ｑは零に制御される。ここで、電圧方程式である式（９）、（１０）に着目すると、巻線抵抗ＲやインダクタンスＬｄ、Ｌｑを含む項は、電流ｉｄ、ｉｑもしくは電流の微分値ｐｉｄ、ｐｉｑと乗算されている。よって、巻線に通電する電流指令値を零に設定することで、巻線抵抗ＲやインダクタンスＬｄ、Ｌｑを含む項の電圧値は零となる。これにより、特に式（１０）で、右辺第１〜３項が零となり、左辺Ｖｑは右辺第４項（誘起電圧項：ωφ）に等しくなり、巻線抵抗値やインダクタンスの誤差の影響を消すことができる。以上の理由から、巻線抵抗値やインダクタンスに誤差が発生する場合においても、実施の形態１に対してより高精度に回転位置推定精度が低下することを抑えることができる。
【００６０】
つまり、制御手段２００のトルク制御器２０１は、故障判定手段５より故障判定信号が入力されると、これに応じて第１巻線組１１に関する電流指令値ｉ１ｄ＊、ｉ１ｑ＊を共に零に設定し、これに伴い電流制御器１０３により第１巻線組１１に関する電流ｉ１ｄ、ｉ１ｑが共に零になるように制御されるため、回転位置推定手段２０２により、式（１０）のＶｑが誘起電圧項ωφのみに基づいて算出され、抵抗値やインダクタンスの誤差の影響を受けない。その結果、精度良く回転位置θｅを推定することが可能となる。
【００６１】
以上のように、この実施の形態２によれば、回転位置検出手段４が故障した場合に、制御手段２００は、回転位置θｅの推定を行なう巻線組に関する電流を零に制御すべく電圧を出力する。これにより、回転位置検出手段４の故障時において、回転位置推定手段２０２が、巻線抵抗やインダクタンスに誤差が生ずる場合でも、実施の形態１に対して更に高精度に回転位置θｅを推定して円滑に運転継続することが可能となる。
【００６２】
実施の形態３．
図８はこの発明の実施の形態３における多重巻線回転機の駆動装置の構成図である。
この実施の形態３において、実施の形態１、２（図１、図５）と異なる部分は、制御手段３００におけるトルク制御器３０１、回転位置推定手段３０２、高周波電圧指令発生器３０５、および電圧加算部３０３である。その他の構成は、基本的に実施の形態１、２と同じである。
【００６３】
トルク制御器３０１は、速度やトルクなどの回転機１の所望の運転条件に応じて、ここではトルク指令τ＊から回転機１の回転位置θに同期した回転座標上の電流指令値ｉ１ｄ＊、ｉ１ｑ＊、ｉ２ｄ＊、ｉ２ｑ＊を作成する。
【００６４】
高周波電圧指令発生器３０５は、回転位置推定用の高周波電圧指令ｖｕｈ＊、ｖｖｈ＊、ｖｗｈ＊を発生する。また、電圧加算部３０３は、二相・三相変換器１０７の後段に設けられており、故障判定手段５から故障判定信号を入力した場合と、しない場合とで異なる電圧指令ｖ１ｕ＊、ｖ１ｖ＊、ｖ１ｗ＊を出力する。
【００６５】
すなわち、電圧加算部３０３は、故障判定信号を入力した場合、二相・三相変換器１０７の出力ｖ１ｕ'＊、ｖ１ｖ'＊、ｖ１ｗ'＊をそのまま電圧指令ｖ１ｕ＊、ｖ１ｖ＊、ｖ１ｗ＊として出力する。
【００６６】
一方、電圧加算部３０３は、故障判定信号を入力した場合、次式（１３）〜（１５）に示すように、二相・三相変換器１０７の出力ｖ１ｕ'＊、ｖ１ｖ'＊、ｖ１ｗ'＊に対して、高周波電圧指令発生器３０５から与えられる回転位置推定用の高周波電圧指令ｖｕｈ＊、ｖｖｈ＊、ｖｗｈ＊を加算し、この加算したものを電圧指令ｖ１ｕ＊、ｖ１ｖ＊、ｖ１ｗ＊として出力する。
【００６７】
ｖｕｈ＊＝ｖ１ｕ'＊＋ｖｕｈ＊            （１３）
ｖｖｈ＊＝ｖ１ｖ'＊＋ｖｖｈ＊            （１４）
ｖｗｈ＊＝ｖ１ｗ'＊＋ｖｗｈ＊            （１５）
【００６８】
回転位置推定手段３０２は、故障判定手段５が故障判定信号を出力した場合、電流検出手段２で検出される第１巻線組１１の電流に基づいて回転位置θｅを推定する。なお、図８では第１巻線組１１の三相電流のうち、Ｕ相とＶ相の２相の電流ｉ１ｕ、ｉ１ｖを検出する場合について示しているが、これに限らず、三相中の二相以上の電流を検出すればよい。また、この場合の回転位置θｅの推定方法としては、例えば電気学会論文誌Ｄ２０１１年６月号「高周波電圧を用いたＰＭモータの直接位置推定法」（以下、非特許文献２という）など、回転子の突極性を利用し、回転機駆動用の電圧指令とは別に高周波電圧を印加して回転位置θｅを推定する公知の方式を用いることができる。
【００６９】
以上のように、この実施の形態３によれば、回転位置検出手段４が故障した場合に、回転機１の電圧指令ｖ１ｕ＊、ｖ１ｖ＊、ｖ１ｗ＊として、回転位置推定用の高周波電圧指令ｖｕｈ＊、ｖｖｈ＊、ｖｗｈ＊を加算したものを使用し、回転機１の突極性を利用して回転位置θｅを推定することにより、回転機１の運転を継続できる。よって、誘起電圧が小さくなる回転速度の低い場合においても回転位置θｅの推定が可能であるため、回転機１の誘起電圧に基づいて回転位置を推定する方式を採用した特許文献１や実施の形態１、２に対し、回転機１の回転速度が低い状態で回転位置検出手段４が故障した場合でも、回転位置θｅを推定して円滑に運転継続することが可能となる。
【００７０】
実施の形態４．
図９はこの発明の実施の形態４における多重巻線回転機の駆動装置の構成図である。
この実施の形態４において、実施の形態３（図８）と異なる部分は、制御手段４００におけるトルク制御器４０１である。その他の構成は、基本的に実施の形態３と同様である。
【００７１】
トルク制御器４０１は、実施の形態１におけるトルク制御器１０１と同様に、故障判定手段５からの故障判定信号を入力した場合と、しない場合とで同一トルク指令τ＊に対して異なる電流指令値ｉ１ｄ＊、ｉ１ｑ＊、ｉ２ｄ＊、ｉ２ｑ＊を演算する。
【００７２】
すなわち、トルク制御器４０１は、故障判定信号を入力しない場合、電流指令値を前述の式（１）、（２）のように設定する。図２は、この場合における回転座標上でのベクトル表現であり、ｉ＊は第１巻線組１１と第２巻線組１２の電流指令値ｉ１ｄ＊、ｉ１ｑ＊、ｉ２ｄ＊、ｉ２ｑ＊をベクトル加算したものである。
【００７３】
一方、トルク制御器４０１は、故障判定信号を入力した場合、電流指令値を前述の式（３）、（４）、または式（５）、（６）、または式（７）、（８）の関係を満たすように設定する。すなわち、位置推定を行なう第１巻線組１１に関する電流指令値ｉ１ｄ＊、ｉ１ｑ＊の双方あるいは片方を小さく設定する。あるいは、トルク制御器４０１として、実施の形態２におけるトルク制御器２０１の場合と同様に、故障判定手段５が故障判定信号を出力した場合に、第１巻線組１１に関する電流指令値ｉ１ｄ＊、ｉ１ｑ＊を共に零に設定してもよい。
【００７４】
このように、この実施の形態４では故障判定手段５が故障判定信号を出力した場合に、第１巻線組１１に関する電流指令値ｉ１ｄ＊、ｉ１ｑ＊の双方または片方を小さく設定、あるいは電流指令値ｉ１ｄ＊、ｉ１ｑ＊を共に零に設定するが、その場合の効果について、以下説明する。
【００７５】
前述の回転機１の電圧・電流方程式（９）、（１０）において、ｉｄ＝０、ｉｑを一定値（定常状態）とする場合、それぞれ以下の式（１６）、（１７）のようになる。
【００７６】
Ｖｄ＝−ω・Ｌｑ・ｉｑ                    （１６）
Ｖｑ＝Ｒ・ｉｑ＋ω・φ                    （１７）
【００７７】
式（１６）、（１７）より、回転機電圧の実効値Ｖｒｍｓは以下のようになる。
Ｖｒｍｓ＝√（Ｖｄ２＋Ｖｑ２）
＝√｛（ω・Ｌｑ・ｉｑ）２＋（Ｒ・ｉｑ＋ω・φ）２｝        （１８）
【００７８】
式（１８）より、回転速度ωを一定値とすると、回転機１の電流ｉｑの増大に対して、回転機電圧の実効値Ｖｒｍｓは単調に増加する。このように、同一の回転速度ωに対して、回転機１の電流ｉｑが増大すると回転機１の電圧も増大する場合がある。よって、ある一定の回転速度で回転機１を運転中に電流を増大させようとすると、電圧指令を増大させなければならない場合がある。例えば、図９の構成において、電流指令値ｉ１ｑ＊（ただし、ｉ１ｄ＊は零とする）を増大させるとき、電圧指令ｖ１ｕ'＊、ｖ１ｖ'＊、ｖ１ｗ'＊を増大させる必要がある。
【００７９】
一方で、一般に電圧印加手段３が出力可能な電圧には上限があるため、回転機１の電流を増大させるために電圧指令を増大させると、次第に電圧印加手段３が出力可能な電圧に対して余裕がなくなる。よって、上記のように、電圧指令ｖ１ｕ'＊、ｖ１ｖ'＊、ｖ１ｗ'＊を増大させると、高周波電圧指令発生器３０５による高周波電圧指令ｖｕｈ＊、ｖｖｈ＊、ｖｗｈ＊の出力可能な電圧が低下し、その結果、回転位置推定手段３０２にて推定される回転位置θｅの推定精度が低下する。
【００８０】
そこで、この実施の形態４においては、トルク制御器４０１において、第１巻線組１１に関する電流指令値ｉ１ｄ＊、ｉ１ｑ＊の双方あるいは片方を小さく設定、もしくは共に零に設定する。これにより、実施の形態３のトルク制御器３０１のように、故障判定信号によらず常にトルク指令τ＊から電流指令値ｉ１ｄ＊、ｉ１ｑ＊を作成する構成に対して、高周波電圧指令ｖｕｈ＊、ｖｖｈ＊、ｖｗｈ＊の振幅を増大させることが可能となり、その結果、回転位置推定手段３０２にて推定される回転位置θｅの推定精度が向上する。
【００８１】
さらに、この実施の形態４では、実施の形態３の構成に対して、トルク制御器４０１に故障判定信号が入力された場合、電流指令値ｉ１ｄ＊、ｉ１ｑ＊の双方あるいは片方を小さく設定、もしくは電流指令値ｉ１ｄ＊、ｉ１ｑ＊を共に零に設定することによって、回転機１に電流を流すことによりインダクタンス分布が変化して磁気飽和によるインダクタンスの相互干渉による回転位置推定誤差の影響を低下させることが可能となる。
【００８２】
この回転位置推定誤差については、特開２０１０−１６６６３８号公報（以下、特許文献５という）に詳細に述べられており、無負荷時の電流指令値（ｉ１ｄ＊＝ｉ１ｑ＊＝０）における、高周波電圧指令ｖｕｈ＊、ｖｖｈ＊、ｖｗｈ＊に基づいて電圧印加手段３から高周波電圧が印加されたときに流れる高周波電流の電流ベクトル軌跡は、図１０（ａ）のように、長軸をｄ軸、短軸をｑ軸としたｄ−ｑ座標系の電流となる（ただし、ｄ軸インダクタンス＜ｑ軸インダクタンスの場合）。図１０（ａ）より、電流振幅が最も大きい位相とｄ軸とが一致することにより、回転位置θｅを推定することができる。
【００８３】
一方、零でない電流指令値（ｉ１ｄ＊≠０、ｉ１ｑ＊≠０）を与えた場合における高周波電流の電流ベクトル軌跡は、図１０（ｂ）に示すように、ｄｈ軸を長軸、ｑｈ軸を短軸とした楕円であり、ｄｈ軸はｄ軸に対しΔθＬ進み位相となるため、このΔθＬが回転位置θｅの推定誤差ΔθＬとなる。
【００８４】
この推定誤差ΔθＬは、回転機１の固定子や回転子の磁気飽和が原因で発生するため、電流指令値と回転位置の推定誤差ΔθＬは、おおよそ比例関係にあり、上記の特許文献５では、電流指令値に応じた補正方法について提案がされているが、この実施の形態４によれば、位置推定を行なう巻線組（ここでは第１巻線組１１）に関する電流指令値ｉ１ｄ＊、ｉ１ｑ＊の双方または片方の絶対値を低下、もしくは共に零とすることにより、実施の形態３に対して、電流指令値ｉ１ｄ＊、ｉ１ｑ＊に応じた補正等の演算を用いなくても回転位置推定誤差ΔθＬを低下させることが可能となるといった効果を奏する。
【００８５】
実施の形態５．
図１１は、この実施の形態５における多重巻線回転機の駆動装置の構成図である。
この実施の形態５において、実施の形態１（図１）と異なる部分は、制御手段５００におけるトルク制御器５０１、回転位置推定手段５０２、短絡用電圧指令発生器５０５、および切替部５０３である。その他の構成は、基本的に実施の形態１と同様である。
【００８６】
この実施の形態５の特徴は、故障判定手段５により回転位置検出手段４の故障判定がなされた場合には、回転機１の少なくとも１つの巻線組を全相短絡させ、この全相短絡時の少なくとも一つの巻線組に流れる電流に基づいて回転位置θｅを推定して、運転を継続するものであり、以下、その手法について説明する。
【００８７】
トルク制御器５０１は、速度やトルクなどの回転機１の所望の運転条件に応じて、ここではトルク指令τ＊から回転機１の回転位置θに同期した回転座標上の電流指令値ｉ１ｄ＊、ｉ１ｑ＊、ｉ２ｄ＊、ｉ２ｑ＊を作成する。
【００８８】
回転位置推定手段５０２は、故障判定手段５からの故障判定信号を入力した場合、切替部５０３に対して短絡用電圧指令発生器５０５の出力を選択切替するための短絡電圧信号を出力するとともに、これに応じて三相・二相変換器１０９から出力される第１巻線組１１に関する電流ｉ１α、ｉ１βに基づいて回転位置θｅを推定する。
【００８９】
短絡用電圧指令発生器５０５は、一方の電圧印加器３１に対する全相短絡用の電圧指令ｖｕ０＊、ｖｖ０＊、ｖｗ０＊を発生する。また、切替部５０３は、二相・三相変換器１０７の後段に設けられ、回転位置推定手段５０２から短絡電圧信号を入力した場合と、しない場合とで異なる電圧指令ｖ１ｕ＊、ｖ１ｖ＊、ｖ１ｗ＊を出力する。
【００９０】
すなわち、切替部５０３は、短絡電圧信号を入力しない場合、二相・三相変換器１０７の出力ｖ１ｕ'＊、ｖ１ｖ'＊、ｖ１ｗ'＊をそのまま電圧指令ｖ１ｕ＊、ｖ１ｖ＊、ｖ１ｗ＊として出力する。
【００９１】
一方、切替部５０３は、短絡電圧信号を入力した場合、短絡用電圧指令発生器５０５から与えられる電圧印加器３１に対する全相短絡用の電圧指令ｖｕ０＊、ｖｖ０＊、ｖｗ０＊を電圧指令ｖ１ｕ＊、ｖ１ｖ＊、ｖ１ｗ＊として出力する。
【００９２】
ここで、全相短絡用の電圧指令ｖｕ０＊、ｖｖ０＊、ｖｗ０＊が電圧印加器３１に与えられた場合の動作について説明する。
【００９３】
各電圧印加器３１、３２は、図１２に示すような構成のインバータ５１０とする。インバータ５１０は、上アームのスイッチング素子５３０、５３１、５３２、下アームのスイッチング素子５３３、５３４、５３５を有する。上アームのスイッチング素子５３０と下アームのスイッチング素子５３３とが直列に接続され、上アームのスイッチング素子５３１と下アームのスイッチング素子５３４とが直列に接続され、上アームのスイッチング素子５３２と下アームのスイッチング素子５３３とが直列に接続され、直列接続された各スイッチング素子は直流電圧源Ｅｄに並列接続され、この発明における３相分のアーム回路を構成している。
【００９４】
この場合の各スイッチング素子５３０〜５３５は、例えば電界効果トランジスタ（以下ＭＯＳＦＥＴと表記する）Ｑ１〜Ｑ６とダイオードＤ１〜Ｄ６が並列に接続されたものが用いられ、ダイオードＤ１〜Ｄ６の順方向は、直流電圧源Ｅｄのプラス側に向けられている。ＰＷＭ信号生成部５３６は、電圧指令ｖ１ｕ＊、ｖ１ｖ＊、ｖ１ｗ＊を入力し、スイッチング素子５３０〜５３５にＰＷＭ信号を出力する。
【００９５】
ここで、ＰＷＭ信号生成部５３６に、電圧指令ｖ１ｕ＊、ｖ１ｖ＊、ｖ１ｗ＊として、短絡用電圧指令発生器５０５からの全相短絡用の電圧指令ｖｕ０＊、ｖｖ０＊、ｖｗ０＊が入力されると、インバータを構成する上アームのスイッチング素子５３０〜５３２を全てオンさせる信号、または下アームのスイッチング素子５３３〜５３５を全てオンさせる信号を出力して全相を短絡させる。
【００９６】
回転位置推定手段５０２は、故障判定手段５から故障判定信号を入力すると、これに応じて切替部５０３に短絡電圧信号を出力するので、上記のように電圧印加器３１の全相が短絡されるが、その際、第１巻線組１１に関して三相・二相変換器１０９の出力として得られる静止二軸上の電流ｉ１α、ｉ１βに基づいて回転位置θｅを推定する。この場合の回転位置θｅの推定手順を図１３に示すタイミングチャートを参照して説明する。
【００９７】
回転位置推定手段５０２に故障判定信号が入力されると、これに応じて、回転位置推定手段５０２は短絡電圧信号をある一定周期ｔ１毎に一定期間ｔ２にわたって出力するので、各一定期間ｔ２の間、電圧印加器３１の第１巻線組１１が全相短絡される。短絡電圧信号の出力タイミングから一定時間ｔ３後に、回転位置推定手段５０２は三相・二相変換器１０９で得られる第１巻線組１１に関する電流ｉ１α、α１βを取り込む。なお、図１３において、期間ｔ４は、第１巻線組１１に関する電流ｉ１α、α１βの検出開始から回転位置推定手段５０２に入力されるまでに要する時間である。この期間ｔ４の経過後、回転位置推定手段５０２は、入力された第１巻線組１１に関する電流ｉ１α、α１βに基づいて回転位置θｅの推定値演算を行う。
【００９８】
次に、回転位置推定手段５０２において、回転位置θｅの推定演算を行う原理について説明する。
【００９９】
前述の式（９）、（１０）で表される回転機１の電圧・電流方程式を変形すると、次の式（１９）、（２０）に示すように電流に関する状態方程式が得られる。
【０１００】
ｐｉｄ＝−Ｒ/Ｌｄ・ｉｄ＋ω・Ｌｑ/Ｌｄ・ｉｑ＋ｖｄ/Ｌｄ      （１９）
ｐｉｑ＝−ω・Ｌｄ/Ｌｑ・ｉｄ
−Ｒ/Ｌｑ・ｉｑ＋（ｖｑ−ω・φｆ）/Ｌｄ      （２０）
【０１０１】
式（１９）、（２０）を解くと、次式（２１）、（２２）を得る。
ｉｄ＝φｆ/Ｌｄ・（ｃｏｓωｔ−１）            （２１）
ｉｑ＝−φｆ/Ｌｑ・ｓｉｎωｔ                  （２２）
ただし、ω＝一定値、Ｒ＝０、ｖｄ、ｖｑ、ｉｄ、ｉｑの初期値は全て零とする。
【０１０２】
式（２１）、（２２）より、回転機１の回転速度ωが分かれば、三相巻線を短絡した場合のｉｄ、ｉｑを演算することができる。
【０１０３】
そして、式（２１）、（２２）でｉｄ、ｉｑが分かれば、回転子の磁極位置θｅは、次式（２３）で表される電流ベクトルの位相角θｃを用いて、次式（２４）から求めることができる。
【０１０４】
θｃ＝ｔａｎ−１（ｉβ／ｉα）                    （２３）
θｅ＝θｃ−ｔａｎ−１（ｉｑ／ｉｄ）              （２４）
【０１０５】
式（２４）によって磁極位置θｅを求めるには、上記のように回転機１の回転速度ωを知る必要がある。回転機１の第１巻線組１１を全相短絡させた場合に当該巻線組１１に流れる短絡電流の絶対値Ｉｓは、上記の式（２１）、（２２）を用いると、次式（２５）となる。
【０１０６】
Ｉｓ＝√（ｉｄ２＋ｉｑ２）
＝√[{φｆ/Ｌｄ・（ｃｏｓωｔ−１）}２＋{（φｆ/Ｌｑ・（ｓｉｎωｔ）}２]
（２５）
【０１０７】
一方、電流検出手段２の検出出力に基づいて三相・二相変換器１０９で得られる第１巻線組１１に関する電流ｉ１α、α１βと短絡電流Ｉｓとの関係は次式（２６）の関係となる。
【０１０８】
Ｉｓ＝√（ｉ１α２＋α１β２）            （２６）
【０１０９】
よって、式（２６）で得られる短絡電流Ｉｓの値から、式（２５）を用いて回転速度ωを演算し、式（２１）、（２２）でｉｄ、ｉｑを求めれば、式（２４）によって磁極位置θｅを得ることができる。
【０１１０】
また、回転速度ωの演算としては、次式（２６）に示すように、一定時間ｔ１毎に演算したθｅの時間微分から求めても良い。
ω（ｎ＋１）＝｛θｅ（ｎ＋１）−θｅ（ｎ）｝/ｔ１        （２７）
【０１１１】
ただし、θｅ（ｎ＋１）、θｅ（ｎ）はそれぞれ、ｎ＋１、ｎ（ｎ：自然数）回目の短絡電圧信号出力時に計算された回転位置推定値であり、ω（ｎ＋１）は、ｎ＋１回目の全相短絡用の電圧指令ｖｕ０＊、ｖｖ０＊、ｖｗ０＊の出力時に計算された回転速度である。
【０１１２】
なお、この実施の形態５では、第１巻線組１１と第２巻線組１２の内、第１巻線組１１において全相短絡させる場合を例にとって説明したが、これに限らず、全相短絡させる巻線組と全相短絡させない巻線組を各々少なくとも１巻線組設ける構成とすることにより、全相短絡させる巻線組が全相短絡状態の瞬間においても、全相短絡させない巻線組を用いてトルクを出力することにより、回転機１がトルクを継続して出力した状態での運転が可能となる。
【０１１３】
以上のように、この実施の形態５によれば、少なくとも１つの巻線組を全相短絡させ、その全相短絡時に流れる電流に基づいて回転位置推定手段５０２において回転位置θｅの推定を行なうので、電圧印加手段３の動作が停止して回転機１が空転している状態においても回転位置θｅの推定が可能である。したがって、この空転状態から電圧印加手段３を再起動して回転機１を駆動する際にも回転位置θｅを推定して円滑に運転継続することが可能となる。
【０１１４】
実施の形態６．
図１４は、この発明の実施の形態６における多重巻線回転機の駆動装置の構成図である。
この実施の形態６において、実施の形態１（図１）と異なる部分は、制御手段６００におけるトルク制御器６０１、回転位置推定手段６０２、切替部６０３、および電流検出手段２の電流検出部６０４、６０５である。その他の構成は実施の形態１と基本的に同じである。
【０１１５】
トルク制御器６０１は、速度やトルクなどの回転機１の所望の運転条件に応じて、ここではトルク指令τ＊から回転機１の回転位置に同期した回転座標上の電流指令値ｉ１ｄ＊、ｉ１ｑ＊、ｉ２ｄ＊、ｉ２ｑ＊を作成する。
【０１１６】
切替部６０３は、二相・三相変換器１０７の後段に設けられ、故障判定手段５から故障判定信号を入力した場合と、しない場合とで異なる電圧指令ｖ１ｕ＊、ｖ１ｖ＊、ｖ１ｗ＊を出力する。
【０１１７】
すなわち、切替部６０３は、故障判定信号を入力しない場合、二相・三相変換器１０７の出力ｖ１ｕ'＊、ｖ１ｖ'＊、ｖ１ｗ'＊をそのまま電圧指令ｖ１ｕ＊、ｖ１ｖ＊、ｖ１ｗ＊として出力する。
【０１１８】
一方、切替部６０３は、故障判定信号を入力した場合、回転位置推定手段６０２より出力される後述の電圧ベクトル指令を電圧指令ｖ１ｕ＊、ｖ１ｖ＊、ｖ１ｗ＊として出力する。この電圧ベクトル指令については後述する。
【０１１９】
また、回転位置推定手段６０２は、故障判定手段５からの故障判定信号を入力すると、切替部６０３に電圧ベクトル指令を出力すると共に、電圧印加器３１に対して設けられた電流検出部６０４に対して第１巻線組１１の各相の電流ｉ１ｕ、ｉ１ｖ、ｉ１ｗをサンプリングするためのトリガ信号を出力し、これに応じて電流検出部６０４で得られた各相の電流ｉ１ｕ、ｉ１ｖ、ｉ１ｗに基づいて後述する演算処理を行って回転位置θｅを推定して各座標変換器１０４、１０５、１０８、１１０に出力する。
【０１２０】
ここで、電流検出手段２を構成する２つの電流検出部６０４、６０５の内、一方の電圧印加器３１に対応して設けられた電流検出部６０４は、故障判定手段５から故障判定信号を入力した場合と、入力しない場合とで異なる動作をする。
【０１２１】
すなわち、電流検出部６０４は、故障判定信号を入力しない場合、一定時間間隔毎に第１巻線組１１の各相電流を検出し、その検出した各相の電流ｉ１ｕ、ｉ１ｖ、ｉ１ｗをそのまま三相・二相変換器１０９に出力する。
【０１２２】
一方、電流検出部６０４は、故障判定信号を入力した場合、回転位置推定手段６０２から与えられるトリガ信号の立ち上がりタイミングで第１巻線組１１の各相の電流ｉ１ｕ、ｉ１ｖ、ｉ１ｗを検出する。そして、これらの電流ｉ１ｕ、ｉ１ｖ、ｉ１ｗを回転位置推定手段６０２に出力する。なお、他方の電流検出部６０５は、一定の時間間隔毎に第２巻線組１２の各相の電流ｉ２ｕ、ｉ２ｖ、ｉ２ｗを検出し、その検出した各相の電流ｉ２ｕ、ｉ２ｖ、ｉ２ｗを三相・二相変換器１１１に出力する。
【０１２３】
ここで、電圧印加器３１として、実施の形態５（図１２参照）で述べた構成のインバータ５１０を用いる場合、インバータ５１０に電圧指令ｖ１ｕ＊、ｖ１ｖ＊、ｖ１ｗ＊が入力されると、ＰＷＭ信号生成部５３６は、これらの電圧指令ｖ１ｕ＊、ｖ１ｖ＊、ｖ１ｗ＊に基づいてＭＯＳＦＥＴＱ１〜Ｑ６のゲートに印加するゲート信号を生成し、このゲート信号によって各ＭＯＳＦＥＴＱ１〜Ｑ６がオン／オフされる。
【０１２４】
この場合の各ＭＯＳＦＥＴＱ１〜Ｑ６に与えられるゲート信号によって、以下の９つのスイッチングモード「０」〜「８」が生じ、各スイッチングモード「０」〜「８」は、オンするＭＯＳＦＥＴＱ１〜Ｑ６の組み合わせによって、次のように定義される。
【０１２５】
スイッチングモード：    オンするＭＯＳＦＥＴ      ：  対応する電圧ベクトル
「０」        ：      なし                    ：        −
「１」        ：    Ｑ１、Ｑ５、Ｑ６          ：        Ｖ１
「２」        ：    Ｑ１、Ｑ２、Ｑ６          ：        Ｖ２
「３」        ：    Ｑ４、Ｑ２、Ｑ６          ：        Ｖ３
「４」        ：    Ｑ４、Ｑ２、Ｑ３          ：        Ｖ４
「５」        ：    Ｑ４、Ｑ５、Ｑ３          ：        Ｖ５
「６」        ：    Ｑ１、Ｑ５、Ｑ３          ：        Ｖ６
「７」        ：    Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３          ：        Ｖ０
「８」        ：    Ｑ４、Ｑ５、Ｑ６          ：        Ｖ０
【０１２６】
ここで、電圧印加器３１に与えられる電圧指令ｖ１ｕ＊、ｖ１ｖ＊、ｖ１ｗ＊によって生じる上記の各スイッチングモード「１」〜「８」の状態に応じて、第１巻線組１１に発生する電圧状態をそれぞれ電圧ベクトルとして定義すると、電圧ベクトルにはＶ０、Ｖ１〜Ｖ６の状態が存在し、スイッチングモード「１」〜「６」にそれぞれ対応する６つの電圧ベクトルＶ１〜Ｖ６は、図１５に示すように、それぞれ６０度ずつの位相差をもち、かつ大きさが等しいものとなる。また、スイッチングモード「７」、「８」にそれぞれ対応する電圧ベクトルＶ０は、大きさが零の電圧ベクトルとなる。なお、ここでは、上記の各電圧ベクトルＶ１〜Ｖ６、Ｖ０に対応したスイッチングモード「１」〜「６」、［７］（または［８］）を発生させるための各電圧指令ｖ１ｕ＊、ｖ１ｖ＊、ｖ１ｗ＊を電圧ベクトル指令と称する。
【０１２７】
ここで、一例としてスイッチングモード「１」に対応した電圧ベクトルＶ１の大きさを具体的に求めることとする。電圧ベクトルＶ１に対応したスイッチングモード「１」では、ＭＯＳＦＥＴＱ１、Ｑ５、Ｑ６はオンし、ＭＯＳＦＥＴＱ４、Ｑ２、Ｑ３はオフする。したがって、Ｕ相とＶ相との間の線間電圧Ｖｕｖ、Ｖ相とＷ相との間の線間電圧Ｖｖｗ、およびＷ相とＵ相との間の線間電圧Ｖｗｕは、次式（２８）〜（３０）のようになる。
【０１２８】
Ｖｕｖ＝Ｖｕ−Ｖｖ＝Ｅｄ                （２８）
Ｖｖｗ＝Ｖｖ−Ｖｗ＝０                  （２９）
Ｖｗｕ＝Ｖｗ−Ｖｕ＝−Ｅｄ              （３０）
【０１２９】
ただし、「Ｖｕ」は、Ｕ相の電位（中点Ｐｕの電位）であり、「Ｖｖ」は、Ｖ相の電位（中点Ｐｖの電位）であり、「Ｖｗ」は、Ｗ相の電位（中点Ｐｗの電位）である。
さらに、式（２８）〜（３０）から、電位Ｖｕ〜Ｖｗを求めると、各電位Ｖｕ〜Ｖｗは、次式（３１）〜（３３）のようになる。
【０１３０】
Ｖｕ＝（２／３）Ｅｄ                      （３１）
Ｖｖ＝−（１／３）Ｅｄ                    （３２）
Ｖｗ＝−（１／３）Ｅｄ                    （３３）
【０１３１】
したがって、電圧ベクトルＶ１の方向は、図１５に示すように、Ｕ相の方向となる。また、電圧ベクトルＶ１の大きさ｜Ｖ１｜は次式（３４）によって表される。
【０１３２】
｜Ｖ１｜＝（２／３）Ｅｄ−（１／３）Ｅｄ・ｃｏｓ（１２０度）
−（１／３）Ｅｄ・ｃｏｓ（２４０度）＝Ｅｄ        （３４）
【０１３３】
なお、その他の電圧ベクトルＶ２〜Ｖ６は、電圧ベクトルＶ１と同様の演算を行うことによって、その方向と大きさとを求めることができ、電圧ベクトルＶ２〜Ｖ６の方向は、図１５に示したように、Ｕ相に対して順次位相差６０度をもち、大きさはＥｄとなる。また、電圧ベクトルＶ０は、大きさが零の電圧ベクトルとなる。
【０１３４】
前述のように、切替部６０３は、故障判定信号を入力した場合、回転位置推定手段６０２からの電圧ベクトル指令を選択して出力するので、これによって、電圧印加器３１には各スイッチングモード「１」〜「６」、［７］（または［８］）が時分割で順次発生し、これに伴い、回転機１の第１巻線組１１には、各スイッチングモード「１」〜「６」、［７］（または［８］）に対応した各電圧ベクトルＶ１〜Ｖ６、Ｖ０が順次発生する。その際、電流検出部６０４は、回転位置推定手段６０２からのトリガ信号の立ち上がりタイミングで各相に流れる電流ｉ１ｕ、ｉ１ｖ、ｉ１ｗを検出する。
【０１３５】
図１６は、電流検出部６０４の詳細構成を示すブロック図である。
図１６において、電流検出器６１０〜６１２は、それぞれＵ相、Ｖ相およびＷ相を流れる電流を検出し、それぞれ出力処理部６１３、６１４、６１５に出力する。各出力処理部６１３、６１４、６１５は、それぞれサンプルホールド回路６１３ａ、６１４ａ、６１５ａを有するとともに、Ａ／Ｄ変換器６１３ｂ、６１４ｂ、６１５ｂを有する。
【０１３６】
検出タイミング決定部６１６は、故障判定手段５からの故障判定信号が入力された場合には、これに応じて回転位置推定手段６０２から出力されるトリガ信号をサンプルホールド回路６１３ａ、６１４ａ、６１５ａへ出力する。一方、故障判定手段５からの故障判定信号が入力されない場合には、自ら一定時間間隔毎にトリガ信号を出力してサンプルホールド回路６１３ａ、６１４ａ、６１５ａへ出力する。
【０１３７】
サンプルホールド回路６１３ａ、６１４ａ、６１５ａは、検出タイミング決定部６１６から入力されるトリガ信号Ｔｒの立ち上がりタイミングに、電流検出器６１０〜６１２が検出した電流値をサンプルホールドする。そして、Ａ／Ｄ変換器６１３ｂ、６１４ｂ、６１５ｂは、サンプルホールド回路６１３ａ、６１４ａ、６１５ａがホールドしたアナログ信号をディジタル信号にそれぞれ変換し、それぞれＵ相の電流ｉ１ｕ、Ｖ相の電流ｉ１ｖ、Ｗ相の電流ｉ１ｗを制御手段６００に出力する。
【０１３８】
図１７は、回転位置推定手段６０２の詳細構成を示すブロック図である。
図１７において、ＣＰＵ６２１は、故障判定手段５から故障判定信号が入力されると、これに応じて、メモリ６２２に保持された所定のプログラムに基づいて出力回路６２３を介して電圧ベクトル指令を切替部６０３に出力し、また出力回路６２４を介してトリガ信号を電流検出部６０４に出力する。さらに、このトリガ信号に応じて電流検出部６０４で検出された電流ｉ１ｕ、ｉ１ｖ、ｉ１ｗが入力回路６２０に入力されると、これらの電流ｉ１ｕ、ｉ１ｖ、ｉ１ｗに基づいて後述する演算処理を行って回転位置θｅを推定し、出力回路６２５を介して切替部１１２に出力する。
【０１３９】
図１８は、回転位置推定手段６０２から切替部６０３に与える電圧ベクトル指令、トリガ信号、および電流検出部６０４で検出される電流ｉ１ｕ、ｉ１ｖ、ｉ１ｗとの関係を示すタイミングチャートである。
【０１４０】
図１８において、回転位置推定手段６０２は、故障判定手段５から故障判定信号が入力されると、これに応じて前述のスイッチングモード「１」〜「６」、［７］（または［８］）にそれぞれ対応した電圧ベクトルがＶ０→Ｖ１→Ｖ０→Ｖ２→Ｖ０→Ｖ３→Ｖ０→Ｖ４→Ｖ０→Ｖ５→Ｖ０→Ｖ６→Ｖ０の順に第１巻線組１１に発生するように、順次、時分割で電圧ベクトル指令を切替部６０３を介して電圧印加器３１に出力する。
【０１４１】
ここで、これらの電圧ベクトルＶ１〜Ｖ６の印加時間は、回転機１のコイルが磁気飽和するに十分な時間であり、各電圧ベクトルＶ１〜Ｖ６の印加によって第１巻線組１１のコイルは磁気飽和する。なお、各電圧ベクトルＶ１〜Ｖ６の間にそれぞれ電圧ベクトルＶ０を挿入するのは、デッドタイムを確保するためである。
【０１４２】
また、制御手段６００は、電圧ベクトルＶ１〜Ｖ６の印加終了直後にトリガ信号を電流検出部６０４に出力する。電流検出部６０４は、各トリガ信号の立ち上がりタイミングで各相の電流ｉ１ｕ（ｉ１ｕ１〜ｉ１ｕ６）、ｉ１ｖ（ｉ１ｖ１〜ｉ１ｖ６）、ｉ１ｗ（ｉ１ｗ１〜ｉ１ｗ６）を検出して回転位置推定手段６０２に出力する。
【０１４３】
ここで、Ｕ相の位相と等しい電圧ベクトルＶ１を発生したときに検出された電流ｉ１ｕと、この電圧ベクトルＶ１と位相が１８０度異なる電圧ベクトルＶ４（図１５参照）を発生したときに検出された電流ｉ１ｕとの振幅和である電流Δｉｕを次式（３５）で定義する。この場合、各電圧ベクトルＶ１〜Ｖ６は、Ｖ１→Ｖ２→Ｖ３→Ｖ４→Ｖ５→Ｖ６の順序で発生されるので、電圧ベクトルＶ１を発生したときに検出される電流ｉｕは、電流ｉｕ１であり、電圧ベクトルＶ４を発生したときに検出される電流ｉｕは、電流ｉｕ４である。したがって、電流Δｉ１ｕは、つぎのように表せる。
Δｉ１ｕ＝ｉ１ｕ１＋ｉ１ｕ４                  （３５）
【０１４４】
同様にして、Ｖ相の位相と等しい電圧ベクトルＶ３を発生したときに検出された電流ｉ１ｖと、この電圧ベクトルＶ３と位相が１８０度異なる電圧ベクトルＶ６を発生したときに検出された電流ｉ１ｖとの電流Δｉ１ｖは、次式（３６）で定義される。また、Ｗ相の位相と等しい電圧ベクトルＶ５を発生したときに検出された電流ｉ１ｗと、この電圧ベクトルＶ５と位相が１８０度異なる電圧ベクトルＶ２を発生したときに検出された電流ｉ１ｗとの振幅和である電流Δｉｗは、次式（３７）で定義される。この場合、上述した電圧ベクトルＶ１〜Ｖ６の発生順序を考慮すると、式（３６）および式（３７）は、次のように表せる。
【０１４５】
Δｉ１ｖ＝ｉ１ｖ３＋ｉ１ｖ６                  （３６）
Δｉ１ｗ＝ｉ１ｗ５＋ｉ１ｗ２                  （３７）
【０１４６】
図１９は、図１８に示したように、電圧ベクトルＶ１〜Ｖ６の位相が単調増加するＶ１→Ｖ２→Ｖ３→Ｖ４→Ｖ５→Ｖ６なる順序で電圧ベクトル指令を時分割で出力した場合における、回転位置θｅに対する電流Δｉ１ｕ、Δｉ１ｖ、Δｉ１ｗの変化を示している。
【０１４７】
この場合、位相が単調増加する順序で電圧ベクトルＶ１〜Ｖ６を発生することによって、回転機１のヒステリシス特性等による非線形要因の影響を小さくすることができ、図１９に示したように、振幅値Δｉ１ｕ、Δｉ１ｖ、Δｉ１ｗのそれぞれの最大値と最小値との絶対値をほぼ一致させることができる。したがって、この実施の形態６では、図１８に示したように、電圧ベクトルＶ１〜Ｖ６の発生順序を、その位相が単調増加する順序として、回転機１のヒステリシス特性等による非線形要因の影響を受けないようにしている。
【０１４８】
なお、この実施の形態６では、電圧ベクトルＶ１〜Ｖ６の位相が単調増加する順序で発生するように電圧ベクトル指令を出力しているが、Ｖ６→Ｖ５→Ｖ４→Ｖ３→Ｖ２→Ｖ１として、位相が単調減少する順序で電圧ベクトルＶ１〜Ｖ６を発生するように電圧ベクトル指令を出力しても、振幅値Δｉ１ｕ、Δｉ１ｖ、Δｉ１ｗのそれぞれの最大値と最小値との絶対値をほぼ一致させることができ、回転機１のヒステリシス特性等による非線形要因の影響を受けないようにすることができる。
【０１４９】
次に、回転位置推定手段６０２は、上述した式（３５）〜（３７）に示した電流Δｉ１ｕ、Δｉ１ｖ、Δｉ１ｗを演算した後、これら電流Δｉ１ｕ、Δｉ１ｖ、Δｉ１ｗを用いて、電流Δｉ１ｕ、Δｉ１ｖ、Δｉ１ｗの絶対値が最大となる値ＭＡＸ（Δｉ１ｕ、Δｉ１ｖ、Δｉ１ｗ、−Δｉ１ｕ、−Δｉ１ｖ、−Δｉ１ｗ）を演算する。なお、ＭＡＸ（ｘ１、ｘ２、・・・、ｘｎ）の表記は、カッコ内の一群に含まれる値ｘ１〜ｘｎの内の最大値を選択することを意味する。
【０１５０】
図１９に示したように、電流Δｉ１ｕ、Δｉ１ｖ、Δｉ１ｗの値は、回転位置θｅが６０度ごとに最大値および最小値を有する。たとえば、回転位置θｅが０度のとき、Δｉｕが最大値であり、回転位置θｅが６０度のとき、Δｉｗが最小値を有する。したがって、回転位置θｅの区間を６０度毎に区分した区分番号ｍを用いると、区間と値ＭＡＸとの関係は、次のようになる。
【０１５１】
区分番号ｍ  ：      区間（θｅ）    ：      ＭＡＸ
１      ：    −３０〜  ３０度  ：      Δｉ１ｕ
２      ：      ３０〜  ９０度  ：    −Δｉ１ｗ
３      ：      ９０〜１５０度  ：      Δｉ１ｖ
４      ：    １５０〜２１０度  ：    −Δｉ１ｕ
５      ：    ２１０〜２７０度  ：      Δｉ１ｗ
６      ：    ２７０〜３３０度  ：    −Δｉ１ｖ
【０１５２】
なお、値ＭＡＸの括弧内において、−Δｉ１ｕ、−Δｉ１ｖ、−Δｉ１ｗのようにマイナス符号を付したのは、たとえば、回転位置θｅが６０度のとき、Δｉ１ｗは最小値を示すが、この最小値を最大値として演算するためである。
【０１５３】
具体的な値ＭＡＸの演算としては、たとえば、回転位置θｅが６０度のとき、値ＭＡＸ（Δｉ１ｕ、Δｉ１ｖ、Δｉ１ｗ、−Δｉ１ｕ、−Δｉ１ｖ、−Δｉ１ｗ）＝−Δｉ１ｗとなり、区間番号ｍ＝２が得られ、このときの回転位置θｅは３０〜９０度の範囲内であることが分かる。
【０１５４】
具体的な求め方としては、回転位置推定手段６０２がメモリ６２２内に、上述した区分番号ｍと値ＭＡＸとの対応関係を予めテーブルとして保持しておき、最終的に演算した値ＭＡＸの値に基づいて区間番号ｍを獲得し、この区間番号ｍを出力回路６２３に送出する。出力回路６２５は、区間番号ｍと区間、あるいは特定の回転位置θｅとの対応関係を予めテーブルとして保持しておき、入力された区間番号ｍに対応する回転位置θｅを外部に出力する。
【０１５５】
ここで、図２０に示すフローチャートを参照して、この実施の形態６における回転位置推定手段６０２による回転位置θｅの推定演算処理について説明する。なお、図２０において、符号Ｓは各処理ステップを意味する。
【０１５６】
図２０において、まず、回転位置推定手段６０２は、まず、前述の電圧ベクトルＶ０を発生させるための電圧ベクトル指令を一定時間、電圧印加器３１に出力する（Ｓ１０１）。その後、変数ｎを「１」に設定する（Ｓ１０２）。さらに、この設定されたｎの値をもとに、回転位置推定手段６０２は、電圧ベクトルＶｎ（最初はｎ＝１）が発生されるように電圧ベクトル指令を、回転機１が磁気飽和するに十分な一定時間、切替部６０３を介して電圧印加器３１に出力する（Ｓ１０３）。
【０１５７】
その後、電圧ベクトルＶｎの発生終了直後、トリガ信号を電流検出部６０４に出力する（Ｓ１０４）。そして、各相の電流ｉ１ｕ、ｉ１ｖ、ｉ１ｗを電流検出部６０４から取得する（Ｓ１０５）。たとえば、変数ｎが「１」である場合には、電圧ベクトルＶ１を発生する電圧ベクトル指令に対応する電流ｉ１ｕ１、ｉ１ｖ１、ｉ１ｗ１を取得する。
【０１５８】
その後、変数ｎを１インクリメントし（Ｓ１０６）、再度、電圧ベクトルＶ０を発生させるための電圧ベクトル指令を一定時間、電圧印加器３１に出力する（Ｓ１０７）。その後、変数ｎが「６」を超えたか否かを判断し（Ｓ１０８）、変数ｎが「６」を超えない場合（Ｓ１０８、ＮＯ）には、Ｓ１０３に移行し、さらに位相が６０度進んだ電圧ベクトルＶｎが発生されるように電圧ベクトル指令を、回転機１が磁気飽和するに十分な一定時間、切替部６０３を介して電圧印加器３１に出力して、各相の電流ｉ１ｕ、ｉ１ｖ、ｉ１ｗを取得する処理を繰り返す。
【０１５９】
一方、変数ｎが「６」を超えた場合（Ｓ１０８、ＹＥＳ）、回転位置推定手段６０２は、電流Δｉ１ｕ、Δｉ１ｖ、Δｉ１ｗを演算する（Ｓ１０９）。たとえば、電圧ベクトルＶ１が発生されたときの電流ｉ１ｕ１と、電圧ベクトルＶ１の位相と１８０度異なる位相をもつ電圧ベクトルＶ４が発生されたときの電流ｉ１ｕ４との和を演算し、この和を電流Δｉ１ｕとしてメモリ６２２に保持する。同様にして、電流Δｉ１ｖ、Δｉ１ｗを演算し、メモリ６２２に保持する。
【０１６０】
続いて、回転位置推定手段６０２は、値ＭＡＸ（Δｉ１ｕ、Δｉ１ｖ、Δｉ１ｗ、−Δｉ１ｕ、−Δｉ１ｖ、−Δｉ１ｗ）を演算し（Ｓ１１０）、得られた値ＭＡＸに対応する区間番号ｍを出力回路６２５に出力し、出力回路６２５は、入力された区間番号ｍに対応する回転位置θｅを、切替部１１２を介して各座標変換器１０４、１０５、１０８、１１０に出力し（Ｓ１１１）、本処理を終了する。
【０１６１】
なお、電流ｉ１ｕ、ｉ１ｖ、ｉ１ｗを取得するＳ１０５では、電流Δｉ１ｕ、Δｉ１ｖ、Δｉ１ｗを演算するに必要な電流ｉ１ｕ１、ｉ１ｗ２、ｉ１ｖ３、ｉ１ｕ４、ｉ１ｗ５、ｉ１ｖ６のみを取得するようにしてもよい。
【０１６２】
また、この実施の形態６では、電流Δｉ１ｕ、Δｉ１ｖ、Δｉ１ｗの大小関係に基づいて回転位置θを出力するようにしているが、これに限らず、例えば電流Δｉ１ｕ、Δｉ１ｖ、Δｉ１ｗの符号に基づいて回転位置θｅを出力するようにしてもよい。
【０１６３】
すなわち、上述した区間番号ｍと区間とを用いると、これらと電流Δｉ１ｕ、Δｉ１ｖ、Δｉ１ｗの符号との関係は次のようになる。
【０１６４】
区分番号ｍ  ：        区間          ：    Δｉ１ｕ  Δｉ１ｖ  Δｉ１ｗ
１      ：    −３０〜  ３０度  ：      ＋        −        −
２      ：      ３０〜  ９０度  ：      ＋        ＋        −
３      ：      ９０〜１５０度  ：      −        ＋        −
４      ：    １５０〜２１０度  ：      −        ＋        ＋
５      ：    ２１０〜２７０度  ：      −        −        ＋
６      ：    ２７０〜３３０度  ：      ＋        −        ＋
【０１６５】
このような区間番号ｍと区間と電流Δｉ１ｕ、Δｉ１ｖ、Δｉ１ｗの符号との関係を用いて各電流Δｉ１ｕ、Δｉ１ｖ、Δｉ１ｗの符号の組合せから区間番号ｍの値を決定することができる。
【０１６６】
上述したように、この実施の形態６による回転位置θｅの推定方式は、電圧印加器より少なくとも１つの巻線組（ここでは第１巻線組１１）に電圧ベクトル指令を出力し、当該巻線組に流れる電流に基づいて回転位置θｅを推定するので、多重巻線モータ１の回転が停止している場合でも回転機１の現在の回転位置θｅを推定することができる。
【０１６７】
以上のように、この実施の形態６によれば、故障判定手段５が故障判定信号を出力した場合に、少なくとも１つの巻線組に対し、電圧ベクトル指令を印加して、当該巻線組に流れる電流から回転位置θｅを推定するので、回転機１が停止している場合でも、現在の回転位置θｅを精度良く推定でき、これによって電圧印加手段３に対して適切な電圧指令ｖ１ｕ＊、ｖ１ｖ＊、ｖ１ｗ＊、ｖ２ｕ＊、ｖ２ｖ＊、ｖ２ｗ＊を出力することができ、円滑に運転を再開することができるといった効果を奏する。
【０１６８】
なお、上記の実施の形態１〜６では、回転位置検出手段４の故障に応じて第１巻線組１１に関する電流あるいは電圧に基づいて回転位置θｅを推定するようにしているが、これに限らず、第２の巻線組１２に関する電流あるいは電圧に基づいて回転位置θｅを推定するようにしてもよい。
【０１６９】
また、この発明は、上記の実施の形態１〜６の各構成のみに限定されるものではなく、この発明の趣旨を逸脱しない範囲で各種の応用や変形を加えることができ、また、各実施の形態１〜６の構成を適宜組み合わせることが可能である。
【符号の説明】
【０１７０】
１  多重巻線回転機、１１，１２  巻線組、２  電流検出手段、３  電圧印加手段、
３１，３２  電圧印加器、５  故障判定手段、
１００，２００，３００，４００，５００，６００  制御手段、
１１３，２０２，３０２，５０２，６０２  回転位置推定手段。
【図１】
0005502126.tif 000002
【図２】
0005502126.tif 000003
【図３】
0005502126.tif 000004
【図４】
0005502126.tif 000005
【図５】
0005502126.tif 000006
【図６】
0005502126.tif 000007
【図７】
0005502126.tif 000008
【図８】
0005502126.tif 000009
【図９】
0005502126.tif 000010
【図１０】
0005502126.tif 000011
【図１１】
0005502126.tif 000012
【図１２】
0005502126.tif 000013
【図１３】
0005502126.tif 000014
【図１４】
0005502126.tif 000015
【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
0005502126.tif 000019
【図１９】
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【図２０】
0005502126.tif 000021