(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
二つのストランド（Ａ，Ｂ）を有している二相の同期機械（１）のロータ位置を求めるための方法において、
第１の制御時間窓においては正の極性の制御量を用いて、第２の制御時間窓においては負の極性の制御量を用いて前記ストランド（Ａ，Ｂ）の各々を交互に制御するステップであって、前記第１の制御時間窓と前記第２の制御時間窓は交互に直接的に連続して続くステップと、
前記二つのストランド（Ａ，Ｂ）の内の一方のストランド（Ａ；Ｂ）の前記制御時間窓の内の少なくとも一つの制御時間窓内に設けられる測定時間窓の間に、０の制御量を前記一方のストランド（Ａ；Ｂ）に印加するステップと、
前記測定時間窓内に前記一方のストランド（Ａ；Ｂ）に測定パルスを規則的に印加し、前記ロータ位置についての情報として、前記測定パルスの印加の結果として生じる電気的な量の側縁の側縁勾配についての情報を求めることによって、該一方のストランド（Ａ；Ｂ）の、ロータ位置に依存するストランドインダクタンスを求め、該一方のストランド（Ａ；Ｂ）の求められた前記ストランドインダクタンスが閾値を上回るか、又は下回ると、前記一方のストランド（Ａ；Ｂ）における制御量の変化の形態の制御である電子的な整流を実施するステップとを備えていることを特徴とする、方法。
【請求項２】
前記一方のストランド（Ａ；Ｂ）の求められた前記ストランドインダクタンスに一つの電気的な回転子位置を対応付ける、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
所定の時間的な長さを有している前記測定パルスを正の極性又は負の極性の測定量として、前記二つのストランド（Ａ，Ｂ）の内の一方のストランド（Ａ；Ｂ）に印加する、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記ストランドインダクタンスを所定のストランドインダクタンス関数によって求める、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記測定パルスの印加の結果として生じる前記電気的な量と所定の複数の閾値との二回の閾値比較によって前記側縁勾配を表し、前記閾値の内の第１の閾値に達してから前記閾値の内の第２の閾値に達するまでの時間を前記側縁勾配についての情報として供給する、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記測定時間窓の間に、前記二つのストランド（Ａ，Ｂ）の内の他方のストランド（Ｂ；Ａ）に制御電流を印加し、前記制御電流を、前記測定時間窓の間に形成される前記同期機械（１）のトルクが、０とは異なる制御量を二つのストランド（Ａ，Ｂ）に印加することによって形成されるトルクに相当するように選定する、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
二つのストランドを有している二相の同期機械（１）を駆動するため、及び、前記同期機械（１）のロータ位置を求めるための制御装置（１５）において、
前記制御装置（１５）は、
第１の制御時間窓においては正の極性の制御量を用いて、第２の制御時間窓においては負の極性の制御量を用いて前記ストランドの各々を交互に制御し、前記第１の制御時間窓と前記第２の制御時間窓は交互に連続して続いており、
前記二つのストランド（Ａ，Ｂ）の内の一方のストランド（Ａ；Ｂ）の制御時間窓の内の少なくとも一つの制御時間窓内に設けられる測定時間窓の間に０の制御量を前記一方のストランド（Ａ；Ｂ）に印加し、
前記測定時間窓内に前記一方のストランド（Ａ；Ｂ）に測定パルスを規則的に印加し、前記ロータ位置についての情報として、前記測定パルスの印加の結果として生じる電気的な量の側縁の側縁勾配についての情報を求めることによって、該一方のストランド（Ａ；Ｂ）の、ロータ位置に依存するストランドインダクタンスを求め、該一方のストランド（Ａ；Ｂ）の求められた前記ストランドインダクタンスが閾値を上回るか、又は下回ると、前記一方のストランド（Ａ；Ｂ）における制御量の変化の形態の制御である電子的な整流を実施するよう構成されていることを特徴とする、制御装置（１５）。
【請求項８】
モータシステムにおいて、
二つのストランド（Ａ，Ｂ）を備えている二相の同期機械（１）と、
前記同期機械（１）の複数ある前記ストランド（Ａ，Ｂ）の各ストランドに対して二極の制御量を供給するための二極のドライバ回路（１０）と、
請求項７に記載されている制御装置（１５）とを備えていることを特徴とする、モータシステム。
【請求項９】
二つのストランドを有している二相の同期機械（１）を駆動するため、及び、前記同期機械（１）のロータ位置を求めるための制御装置（１５）としてのデータ処理装置においてコンピュータプログラムを実行したときに、
第１の制御時間窓においては正の極性の制御量を用いて、第２の制御時間窓においては負の極性の制御量を用いて前記ストランドの各々を交互に制御する手順であって、前記第１の制御時間窓と前記第２の制御時間窓は交互に連続して続いている、手順と、
前記二つのストランド（Ａ，Ｂ）の内の一方のストランド（Ａ；Ｂ）の制御時間窓の内の少なくとも一つの制御時間窓内に設けられる測定時間窓の間に０の制御量を前記一方のストランド（Ａ；Ｂ）に印加する手順と、
前記測定時間窓内に前記一方のストランド（Ａ；Ｂ）に測定パルスを規則的に印加し、前記ロータ位置についての情報として、前記測定パルスの印加の結果として生じる電気的な量の側縁の側縁勾配についての情報を求めることによって、該一方のストランド（Ａ；Ｂ）の、ロータ位置に依存するストランドインダクタンスを求め、該一方のストランド（Ａ；Ｂ）の求められた前記ストランドインダクタンスが閾値を上回るか、又は下回ると、前記一方のストランド（Ａ；Ｂ）における制御量の変化の形態の制御である電子的な整流を実施する手順とを、
前記制御装置（１５）に実行させるためのプログラムコードを含んでいるコンピュータプログラム。
【請求項１０】
前記一方のストランド（Ａ；Ｂ）の求められた前記ストランドインダクタンスに一つの電気的な回転子位置を対応付ける手順を、前記制御装置（１５）に実行させるためのプログラムコードを含んでいる、請求項９に記載のコンピュータプログラム。
【請求項１１】
所定の時間的な長さを有している前記測定パルスを正の極性又は負の極性の測定量として、前記二つのストランド（Ａ，Ｂ）の内の一方のストランド（Ａ；Ｂ）に印加する手順を、前記制御装置（１５）に実行させるためのプログラムコードを含んでいる、請求項９又は１０に記載のコンピュータプログラム。
【請求項１２】
前記ストランドインダクタンスを所定のストランドインダクタンス関数によって求める手順を、前記制御装置（１５）に実行させるためのプログラムコードを含んでいる、請求項９乃至１１のいずれか一項に記載のコンピュータプログラム。
【請求項１３】
前記測定パルスの印加の結果として生じる前記電気的な量と所定の複数の閾値との二回の閾値比較によって前記側縁勾配を表し、前記閾値の内の第１の閾値に達してから前記閾値の内の第２の閾値に達するまでの時間を前記側縁勾配についての情報として供給する手順を、前記制御装置（１５）に実行させるためのプログラムコードを含んでいる、請求項９乃至１２のいずれか一項に記載のコンピュータプログラム。
【請求項１４】
前記測定時間窓の間に、前記二つのストランド（Ａ，Ｂ）の内の他方のストランド（Ｂ；Ａ）に制御電流を印加し、前記制御電流を、前記測定時間窓の間に形成される前記同期機械（１）のトルクが、０とは異なる制御量を二つのストランド（Ａ，Ｂ）に印加することによって形成されるトルクに相当するように選定する手順を、前記制御装置（１５）に実行させるためのプログラムコードを含んでいる、請求項９乃至１３のいずれか一項に記載のコンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、永久磁束を形成するロータを備えた同期機械、特に永久磁石励起式の同期機械に関する。更に本発明は、同期機械のための、センサを使用しないロータ位置検出の分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
多相の同期機械の電子的な整流に関して、ロータ位置に依存する適切な位相電圧を同期機械のそれぞれのストランドに印加するために、同期機械のロータ（回転子）のロータ位置を識別することが必要になる。特に電気的なロータ位置の角度位置領域内にロータがある場合、ロータがロータ位置の所定の領域内にある限り、位相電圧又は位相電流は通常の場合一定の電圧又は一定の電流として印加される。
【０００３】
ブラシレス直流電流モータ又は永久磁石励起式の同期機械では、ロータ位置がコストの掛かるセンサを用いて検出されることが多い。このためにホールセンサ又はＧＭＲ（巨大磁気抵抗：Giant Magnetic Resistance）センサが使用されることが多く、それらのセンサは同期機械のロータの近傍に配置されており、ロータ位置に関する尺度として電気信号を供給する。通常の場合、同期機械内に付加的に配置されているその種のセンサは障害耐性が低く、また、同期機械の製造において付加的なコストを生じさせる。
【０００４】
従って、ロータ位置を検出するためにセンサを用いない方法を使用することに移行する傾向が高まってきている。センサを用いない方法では、通常の場合、同期機械に流れる電流経過の評価が実施される。通常の場合、同期機械における電流経過には妨害信号が重畳されているので、評価は一般的に不正確である。このことは特に、回転数が低いときの動作時、負荷が加えられた状態での始動時に該当する。従って、ロータ位置を検出するためにセンサを用いない方法は通常の場合、制限的にしか適用することができない。
【０００５】
更には、同期機械のロータ位置を、ステータコイルのインダクタンスの測定によって検出することも考えられる。ステータコイルのインダクタンスは、ロータ磁石によって惹起されるステータコイルにおける飽和に起因して、ロータ位置に依存して変化する。ステータコイルのインダクタンスの依存性は、ロータ位置に応じて加算されるか、又は消失する可能性がある、永久磁石によって惹起される磁界と測定パルスによって惹起される磁界の重畳の結果である。磁界の加算的な重畳の場合、ステータコイルは飽和状態に達し、それによってステータコイルのインダクタンスは低下する。このインダクタンスはステータコイルにおける測定パルスによって測定される。この測定パルスは有利には、該当するステータコイルに電流が供給されない状態にある場合に印加され、これによって一方では測定パルスのトルク形成への影響が回避され、他方では瞬時インダクタンスの測定への反作用が回避される。
【０００６】
ロータ位置に依存するインダクタンスの測定の精度はステータコイルに電流が流れていないことを要求する。何故ならば、ステータコイルに電流が流れていると、ステータコイルに流れる駆動電流によって形成される磁界が重畳されることによって、磁気飽和の作用に起因して、インダクタンスの測定に誤りが生じるからである。これによってロータ位置を正確に検出することができない。
【０００７】
本発明の課題は、電気機械のロータ位置を可能な限り正確に検出することができる方法と装置を提供することである。
【０００８】
発明の概要
この課題は、請求項１に記載されている電気機械のロータ位置を検出するための方法、請求項８に記載されている制御装置及び請求項９に記載されているモータシステムによって解決される。
【０００９】
別の有利な実施の形態は従属請求項に記載されている。
【００１０】
第１の態様によれば、二つのストランドを有している二相の同期機械のロータ位置を求めるため、特に同期機械を電子的に整流するための方法が提供される。本方法は、以下のステップを備えている：
−第１の制御時間窓においては正の極性の制御量を用いて、第２の制御時間窓においては負の極性の制御量を用いて各ストランドを交互に制御するステップ。ここで、第１の制御時間窓と第２の制御時間窓は交互に直接的に連続して続く。
−ストランドの制御時間窓の内の少なくとも一つに設けられる測定時間窓の間に０の制御量を複数あるストランドの内の第１のストランドに印加するステップ。
−ロータ位置についての情報として、対応するストランドの、ロータ位置に依存するストランドインダクタンスを求めるために、測定時間窓内に相応のストランドに測定パルスを印加するステップ。
【００１１】
上述の方法の着想は、連続する制御時間窓を用いる、特に９０°相互にずらされた制御が行われる二相の同期機械において、一つのストランド、即ち、共通して結線されており、且つ一つの位相に対応付けられている、一つ又は複数のコイルからなる一つの位相装置に制御量、即ち電圧及び電流が印加されない時間窓が設けられることである。このことは、１８０°よりも小さい電気的なロータ位置の領域において０とは異なる制御量を用いる制御が制御時間窓内に実施されることによって達成される。これによって、相応のストランドへの印加が行われない、即ち、０Ｖの電圧が印加されるか、又は、ストランドに電流が供給されない測定窓が制御時間窓内に生じる。この測定時間窓は、二相の同期機械において上述の欠点が生じることなく、測定時間窓の間に測定パルスが印加されることによってロータ位置測定を実施することに適している。
【００１２】
更には、相応のストランドの求められたストランドインダクタンスに電気的なロータ位置を対応付けることができる。
【００１３】
一つの実施の形態によれば、測定パルスを相応のストランドに規則的に印加することができ、複数あるストランドの内の一つのストランドの求められたストランドインダクタンスが閾値を上回るか、又は下回ると、相応のストランドにおける制御量の変化の形態の制御である電気的な整流が実施される。
【００１４】
特に、測定パルスを正の極性又は負の極性の測定量として、所定の測定パルス時間窓の間に、複数あるストランドの内の一つに印加することができる。
【００１５】
ロータ位置に依存するストランドインダクタンスを、測定パルスの印加によって生じる、結果として生じる量の側縁の側縁勾配についての情報を求めることによって、特に、所定のストランドインダクタンス関数によって求めることができる。
【００１６】
一つの実施の形態によれば、測定パルスの印加に起因する量と所定の閾値との二回の閾値比較によって側縁勾配を表すことができ、閾値の内の第１の閾値に達してから閾値の内の第２の閾値に達するまでの時間を側縁勾配についての情報として供給することができる。
【００１７】
更には、測定時間窓の間に、複数あるストランドの内の第２のストランドに制御電流を印加することができる。この制御電流は、測定時間窓の間に形成される同期機械のトルクが、０とは異なる制御量が二つのストランドに印加されることによって形成されるトルクに相当するように選定される。
【００１８】
別の態様によれば、二つのストランドを有している二相の同期機械を駆動するため、及び、同期機械のロータ位置を求めるため、特に同期機械を電子的に整流するための制御装置が提供される。制御装置は以下のように構成されている。即ち、
−第１の制御時間窓においては正の極性の制御量を用いて、また、第２の制御時間窓においては負の極性の制御量を用いて各ストランドを交互に制御する。但し、第１の制御時間窓と第２の制御時間窓は交互に直接的に連続して続いている。
−複数あるストランドの内の一つのストランドの制御時間窓の内の少なくとも一つの制御時間窓内に設けられる測定時間窓の間に０の制御量を複数あるストランドの内の第１のストランドに印加する。
−ロータ位置についての情報として、対応するストランドの、ロータ位置に依存するストランドインダクタンスについての情報を求めるために、測定時間窓内に相応のストランドに測定パルスを印加する。
【００１９】
別の態様によれば、モータシステムが提供される。モータシステムは、以下のものを含んでいる：
−二つのストランドを備えている二相の同期機械；
−同期機械の複数あるストランドの各ストランドに対して二極の制御量を供給するための二極のドライバ回路；
−上述の制御装置。
【００２０】
別の態様によれば、データ処理装置において実行したときに上述の方法を実行するプログラムコードを含んでいるコンピュータプログラム製品が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
以下では、添付の図面に基づき本発明の実施の形態を詳細に説明する。図面
【図１】二相の同期機械の断面図を示す。
【図２】２ストランド式のＨブリッジ回路として構成されているドライバ回路を示す。
【図３】印加される測定パルスの極性及びロータ位置にわたるストランドの極性に依存する測定されたインダクタンスの経過に関する例示的なグラフ。
【図４】一つの実施の形態による、１３５°に低減された電気的なブロック長での制御方法の概略図を示す。
【図５】別の実施の形態による、９０°に低減された電気的なブロック長での電圧経過及び電流経過の概略図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
図１には、同期モータ１の形の電気機械の断面図が概略的に示されている。同期モータ１は、八つのステータ歯３を備えているステータ装置２を有している。ステータ装置２は環状であり、且つ、ロータ４の回転軸に同軸に配置されている。ステータ装置２は内部に、同様に回転軸に同軸な切り欠き部を有している。
【００２３】
ロータは六つのロータ極５を有しており、これらのロータ極５は永久磁石６を用いて構成されている。ロータ４はステータ装置２の切り欠き部内においてロータ軸について回動可能に配置されているので、ロータ極５はロータ４の回転時にステータ歯３の内側の端部の前を通過する。ロータ４を有利には、それぞれが二極である、三つの磁気フェライト磁石シェルによって構成することができるか、又は、プラスチックボンドＮｄＦｅＢから成るリングによって構成することができる。
【００２４】
ステータコイル７は二次磁極装置の形でステータ歯３に配置されている。即ち、ステータコイル７は一つおきのステータ歯３にしか設けられておらず、また、内側の端部として、コイルが巻き付けられていないステータ歯に比べて幅の広い歯頭部８を有している。歯頭部８は一方では、ステータコイル７をそれぞれのステータ歯３に保持するために使用され、他方では、ステータコイル７によって形成されてロータ４へと配向される磁束の領域を広げるために使用される。
【００２５】
しかしながら図１に示されている同期機械の構造は単なる一例に過ぎず、これとは異なり二相二極に実施されている構造を備えた同期機械も使用することができる。特に、８ｎ（ｎ＝１，２，３〜ｎ）のロータ極を有するトポロジの同期機械及び６ｎのロータ極を有するトポロジの同期機械を設けることができる。それらのトポロジは、ステータ歯３の数の選択によって、また、二次歯装置の選択によって、ステータコイル７によって形成されており、且つ、それぞれ一つの位相に対応付けられているストランドが、電気的なロータ位置に関して相互に垂直に位置する軸において磁化されており、また付加的に、バックアイアンを形成する補助歯によって相互に分離されているので、それらのストランドは磁気的に分離されているという利点を有している。原則として、本発明を、ステータコイル７が可能な限り磁気的に分離されている、あらゆる二相の同期モータに適用することができる。
【００２６】
図２には、二相二極の同期モータ１の制御回路用のドライバ回路１０が示されている。ドライバ回路１０は二つの二極Ｈブリッジ回路を有している。各Ｈブリッジ回路は、電力半導体スイッチ１１から構成されている二つの直列回路を有している。各直列回路は第１の電力半導体スイッチ１１を有しており、この第１の電力半導体スイッチ１１は第１の端子を用いて高い給電電位ＶHと接続されており、第２の端子を用いて出力ノードＫと接続されている。更には、各直列回路は第２の電力半導体スイッチ１２を有しており、この第２の電力半導体スイッチ１２は第１の端子を用いて出力ノードＫと接続されており、第２の端子を用いて低い給電電位ＶLと接続されている。高い給電電位ＶHと低い給電電位ＶLとの間には給電電位ＵVersが印加されている。
【００２７】
Ｈブリッジ回路の内の一つの直列回路の二つの出力ノードＫはそれぞれ、同期モータ１のステータ装置２の一つのストランドと接続されている。ストランドは一つ又は複数のステータコイル７を有しており、それらのステータコイル７は適切なやり方で、即ち直列又は並列に、もしくは、直列結線と並列結線とが組み合わされて、共通の電流供給部に接続されている。
【００２８】
図２に示されているドライバ回路１０を用いて、ストランドＡ及びストランドＢを相互に独立して制御することができるので、それらのストランドに個別に又は同時に任意の極性で電流を流すことができる。個々の電力半導体スイッチ１１は制御ユニット１５によって制御されるので、Ｈブリッジ回路の個々の電力半導体スイッチ１１の選択されたスイッチング状態に応じて、正の給電電圧、負の給電電圧又は０Ｖが印加される。パルス幅変調方法を使用することによって、デューティ比に依存して、正の給電電圧ＵVersと負の給電電圧−ＵVersの間にある、制御量としての実効電圧をそれぞれのストランドＡ，Ｂに印加することができる。パルス幅変調方法は周期的な制御を予定しており、この制御では、Ｈブリッジ回路の内の一つの出力ノードＫを介して、第１の時間窓の間に正の給電電圧（又は負の給電電圧）が出力され、また、第２の時間窓の間に電圧として０Ｖが出力される。第１の時間窓及び第２の時間窓は一定の制御周期を規定し、デューティ比は第１の時間窓の期間と制御周期の期間との比率に対応する。
【００２９】
制御（電気的な整流）を実施するために、電気的なロータ位置に依存して、所定の電圧が同期機械１のストランドに印加される。制御のための位相電圧はロータ位置に依存して決定される。この理由から、適切な位相電圧を印加できるようにするためには、ロータ位置を持続的に求めることが必要になる。
【００３０】
ロータ位置の検出は、永続的で規則的に行われるか又は所定の時点に行われる、特徴的なストランドインダクタンスの測定によって行われる。このストランドインダクタンスはロータ位置に依存して変化する。即ち、測定されたストランドインダクタンスの対応付けによって、電気的なロータ位置を、逆算や特性マップの読み出し等によって求めることができる。
【００３１】
特徴的なストランドインダクタンスは、事前に規定された時間的な長さ（測定パルス時間窓）を有する測定パルスが、制御された位相電圧に重畳され、且つ、結果として生じる電気的な量の上昇時間ないし下降時間の情報としての側縁の勾配が測定されることによって求められる。結果として生じる電気的な量の上昇時間に関する情報を、例えば、測定パルスによって生じる、この結果として生じる電気的な量の側縁が閾値と比較されることによって求めることができる。例えば、上昇時間に関する情報として、第１の閾値を上回ってから第２の閾値を上回るまでの期間を求めることができる。択一的に、側縁の下降時間も、第１の閾値を下回ってから第２の閾値を下回るまでの期間として測定することができる。上昇時間又は下降時間についての情報から、例えば特性マップの形である、所定の適切なストランドインダクタンス関数によって、ストランドインダクタンスの情報を求めることができる。
【００３２】
例えば図３に示されているような、電気的なロータ位置にわたり測定されたインダクタンス記述の経過が生じる。電気的なロータ位置は、ロータ極の数と加算された機械的なロータ位置から得られる。ステータコイル７のインダクタンス、又は、複数のステータコイルから構成されており、且つ、複数の位相に対応付けられている装置のインダクタンスの経過と電気的なロータ位置との関係が見て取れる。図示されている、インダクタンス記述の四つの経過（ここでは、実際のインダクタンスについて正規化された、測定されたインダクタンス）は、ストランドＡにおける正の電圧のパルスでのインダクタンス経過（Ｋ１）、ストランドＢにおける正の電圧のパルスでのインダクタンス経過（Ｋ２）、ストランドＡにおける負の電圧のパルスでのインダクタンス経過（Ｋ３）、及び、ストランドＢにおける負の電圧のパルスでのインダクタンス経過（Ｋ４）にそれぞれ対応する。測定されたインダクタンスは所定の電気的なロータ位置において、実際の（飽和していない）インダクタンスの約０．５の最小値に達することが見て取れる。このロータ位置は、それぞれのステータコイル７における磁束が飽和に達するロータ位置に対応し、これによって該当するステータコイル又は該当するストランドのインダクタンスに依存する。
【００３３】
インダクタンス測定時にロータ４の永久磁石６が該当するステータコイルの直ぐ下にある場合（即ち、半径方向において一直線上にある場合）、コイル磁界によって永久磁界が強まると、ステータ歯３の領域における磁気回路の強まった飽和によってストランドインダクタンスが著しく低下する。電流の流れる方向が反対になると、インダクタンスは僅かに上昇する。反対の極性を有する磁石では逆の特性が生じる。即ち、負の電流によって比較的高い飽和、比較的小さいインダクタンス及び比較的高速な電流上昇が生じる。ストランドＡ及びストランドＢにおける正の電流パルス及び負の電流パルスを組み合わせることによって、電気的なロータ位置の四つの領域を識別することができ、それら四つの領域は、印加される測定パルスの種類及びロータ位置に応じて、測定可能な比較的小さいインダクタンスによって特徴付けられている。電流上昇時間から、ロータ位置の所属の領域を常に導き出すことができる。
【００３４】
トルクを形成するためにステータコイルに電流を供給するのと同時に電流パルスが印加される場合には、ロータ位置を検出するために電流パルスを印加することによってトルク形成が妨害される虞がある。更には、この場合にはトルクリプルが増加する可能性がある。その上、ステータコイル７に電流が流れることによって、特に測定中に電流の流れが変化すると、インダクタンス記述の測定も損なわれる虞がある。
【００３５】
二相の同期モータでは従来、正の極性の制御量（電圧、電流）を有する、電気的なロータ位置の１８０°の角度領域にある位相、また、負の極性の制御量（電圧、電流）を有する、電気的なロータ位置の１８０°の領域に関する位相の電流供給が実施されている。印加される電圧及び／又は電流の大きさを、アクティブ化のパルス幅変調制御によって変更することができる。制御量は通常の場合、時間窓全体にわたり印加されるので、上述の欠点を伴わずにインダクタンスの測定を実施することは不可能である。
【００３６】
このため、１８０°を下回る位置領域に位相の電流供給を限定することが提案される。これによって、位相に電流が供給されない時間窓が生じる。即ち、０Ｖの電圧が印加される時間窓が生じる。
【００３７】
図４には、位相電流及び位相電圧の経過並びに結果として生じるトルクの経過を説明するためのグラフが示されている。グラフは、電気的なロータ位置の１３５°のブロック長を有する位相電流が表されている電流供給の一例を示す。即ち、ロータが１８０°の電気的なロータ位置にわたり移動する時間窓の間に、ロータが１３５°の領域において移動している時間窓の間にのみ電圧が印加される。換言すれば、電気的なロータ位置の４５°の回転角度領域にわたりロータが回転する間は、電流はステータコイルに印加されない。このことは図示されている例に関しては、電気的なロータ位置の０°から２２．５°の角度領域及び電気的なロータ位置の１５７．５°から１８０°の角度領域においては電圧が相応の位相のステータコイル７に印加されないことを意味している。即ち、１８０°の電気的なロータ位置にわたりロータが移動している間に印加される、各位相に対する電流ブロックは、比較的小さい角度領域に限定されるので、トルクを形成するために電圧が印加されない時間窓が生じる。
【００３８】
電流ブロックの時間的な長さの短縮により生じるトルクの損失は、１８０°のロータ位置の領域における電流ブロック内に、例えば電流ブロックの時間的な真ん中において電圧が高められることによって、即ち、電流振幅が大きくされることによって補償調整される。この上昇は、電気的なロータ位置の４５°の領域において電流が供給されないことによってトルクの損失を補償調整できるように定められている。有利には、電圧パルスが正弦波状の電流経過に適合される。これによって、小さいトルクリプルを達成することができ、また、それと同時に、同期モータ１の制御に影響が及ぼされることなく、ロータ位置を検出するためのテストパルスを中断することができる、電流供給が行われない隙間を生じさせることができる。換言すれば、ストランドによって非常に僅かなトルクしか形成されない電気的なロータ位置においては、相応のストランドに電流は供給されず、またこのために、時間窓の間に電流供給ブロックの中央においては電流が高められ、そこにおいてより多くのトルクが形成される。
【００３９】
ストランドが磁気的に分離されることによって、ロータ位置を検出するための測定パルスは別のストランドにおける電流によって影響を受けない、又は、実質的には影響を受けない。
【００４０】
測定パルスを用いたインダクタンス測定から得られる、測定された低いインダクタンスを有する電気的なロータ位置の領域が十分に大きい場合には、ロータ位置をそれどころか四つ以上の領域、例えば八つの領域に分解することができる。電気的なロータ位置の四つの領域を決定するためには、所定のストランドにおいて所定の測定パルスを用いて測定されたインダクタンスが規定できる限界値よりも小さいか否かを決定することで十分である。電気的なロータ位置の四つより多くの領域、例えば八つの領域を決定するために、一つ又は複数の所定のストランドにおいてそれぞれの測定パルスでもって、また、同一又は異なる極性でもって測定された少なくとも二つのインダクタンス記述それぞれが、一つ又は複数の規定できる限界値よりも小さいか否かを確認する必要がある。つまり、ロータ位置をより精確に分解するために、中間位置も識別することができる。これによって、ストランドに印加すべき異なる電流又は電圧（制御量）のレベル間で切り換えられる整流時点を、インダクタンス測定によって区別することができるので、１３５°のブロック長を有する図４に示されている制御を実現することができる。
【００４１】
図３のグラフには、種々のテストパルスに関するインダクタンス経過が示されている。ストランドＡとその１３５°のブロック長を用いる制御を考察すると、電気的な整流、即ち、所定の時間窓内での相応の位相電流を用いた制御を、正規化された、測定されたインダクタンスの閾値比較によって決定することができる。例えば、ストランドＡにおける正の極性の測定パルスの内の第１の測定パルス（曲線Ｋ１）を用いて求められたインダクタンスが閾値Ｓを上回るまで、制御として０Ｖの位相電流がストランドＡに印加される。第１の測定パルスによって検出されたインダクタンスは、２２．５°の電気的なロータ位置において閾値Ｓを上回る。このことが確認されると、第１の正の電流値を有する電流が印加される。即ち、２２．５°の電気的なロータ位置以降に電流が印加される。更には、負の極性を有する第２の測定パルスを用いてインダクタンスが測定される。第２の測定パルスによって測定されたインダクタンス（曲線Ｋ２）が閾値を下回ると、ストランドＡの位相電流が再び０Ａにセットされる。
【００４２】
更には、第２の測定パルスによって測定されたインダクタンス（曲線Ｋ２）が閾値Ｓを上回ると、ストランドＡの位相電流が第２の負の電流値にセットされる。第１の測定パルスによって測定されたインダクタンス（曲線Ｋ１）が閾値Ｓを再び下回ると、位相電流は０Ａにセットされる。即ち、第１の測定パルス又は第２の測定パルスによって測定されたインダクタンスが閾値を下回る場合、０Ａの位相電流が印加される。
【００４３】
正の極性を有する第２のストランドＢにおいて第３の測定パルスを用いて測定されたインダクタンス（曲線Ｋ３）、又は、負の極性を有するストランドＢにおいて第４の測定パルスを用いて測定されたインダクタンス（曲線Ｋ４）が閾値を下回ると、位相電流がそれぞれの電流ブロックの中央において正の電流の方向又は負の電流の方向へと高められる。
【００４４】
本方法は、第２のストランドＢに対しても同様に実施される。即ち、ストランドＡ，Ｂを入れ換えても同様に実施することができる。
【００４５】
図５には、電気的なロータ位置の９０°の領域のブロック長を用いてストランドに電流が供給される別の例が示されている。正の極性の電流ブロックによる４５°から１３５°の間の電気的なロータ位置、及び、負の極性の電流ブロックによる２２５°から３１５°の間の電気的なロータ位置において第１のストランドＡへの電流供給が行われる。第２のストランドＢに対しては、正の極性の電流ブロックを有する０°から４５°の間並びに３１５°から３６０°の間、また、負の極性の電流ブロックを有する１３５°から２２５°の間に電流供給が行われる。電気的なロータ位置のその他の領域においては、電圧ないし電流はストランドＡ，Ｂに印加されない。
【００４６】
従って、それぞれのストランドへの電流供給が行われない、ストランドの電気的なロータ位置のその他の領域は、それぞれのストランドにおいてロータ位置を求めるために測定パルスを印加することに適している。電流供給用のブロック長を規定するために、電気的なロータ位置を求める際に電気的なロータ位置の個々の領域が十分に正確に求められることを保証するために、複数のテストパルスを用いて複数回の電流測定が行われるか、又は、それぞれのストランドに電流が供給されていない時間窓中の個々の測定間に相応のインダクタンス測定が行われ、そのようにして求められた電気的なロータ位置に関する中間位置が外挿法によって検出される。
【００４７】
本発明による方法によって、トルクを形成する電流供給が中断される測定パルスのための時間を公知の方法に比べて著しく短縮することができる。何故ならば、トルクを形成する方法は、一方のストランド又は他方のストランドに電流が供給されない時間窓を予定しており、その電流供給が実施されない時間窓においてロータ位置についての測定が実施されるからである。
【００４８】
上述の方法の利点は、同期機械の停止状態においても適用できるということである。他方のストランドの影響を測定せずとも、ストランドＡ及びＢを磁気的に分離することによってインダクタンスの影響は隔離されており、また、測定パルスを同時に供給することができるので、これによって、測定パルスを印加するための所要時間を短縮することができる。このために、電流供給が行われない隙間においてテストパルスを供給することができる。その隙間においては、いずれにせよトルクは形成されない。
【００４９】
六つのロータ極及び八つのステータ歯を備えている同期モータのトポロジを有している二相二極のドライバ回路を二次歯装置と組み合わせることによって、三相の同期機械に比べてより高い巻線係数による利点が得られる。三相制御においては、同様に、電流及びロータ位置に依存するインダクタンスがロータ位置の識別のために使用される。しかしながら三相制御においては、ロータ位置をあらゆる状況において一義的に検出することができないという問題が存在する。例えば、星形結線の同期機械の三相制御によって、電流及び位置に依存するインダクタンスの評価すべき作用が生じる一つのストランドが常に測定され、それと同時に、そのような作用が生じない二つのストランドが測定される。従って、インダクタンスの相対的な差が小さい。三角結線においても、ステータ歯において飽和している一つのストランドと、ステータ歯において飽和していない二つのストランドとが常に測定されることになる。評価すべき作用は、二次極と磁極との間のリラクタンス差によるロータ位置に依存する付加的なインダクタンスが付加される場合にしか、より確実な識別にとって十分に大きいものではない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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