(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数対の極を有し、各対の極にそれぞれ異なる相の巻線を装着した固定子と、この固定子の各対の極に順次対向し得るようにされた極を有する回転子とを備え、上記固定子の各相の巻線のインダクタンスに対応した電圧を導出し、各相の電圧と各相ごとに異なる値が設定されたしきい値とを比較し、上記各相の電圧が上記各相のしきい値を超えた時、上記回転子の回転位置に対応した位置検出信号を各相ごとに出力すると共に、上記各相のしきい値を上記各相の位置検出信号の出力位置が同じとなるように設定したことを特徴とする固定子巻線のインダクタンスの変化を利用して回転子位置を検出するモータの駆動方法。
【請求項２】
複数対の極を有し、各対の極にそれぞれ異なる相の巻線を装着した固定子と、この固定子の各対の極に順次対向し得るようにされた極を有する回転子とを備え、上記固定子の各相の巻線のインダクタンスに対応した電圧を導出し、各相の電圧と所定のしきい値とを比較し、上記各相の電圧が上記しきい値を超えた時、上記回転子の回転位置に対応した位置検出信号を各相ごとに出力すると共に、上記各相の位置検出信号を各相ごとに異なった遅延時間要素を経て出力することにより各相の位置検出信号の出力位置が同じとなるようにしたことを特徴とする固定子巻線のインダクタンスの変化を利用して回転子位置を検出するモータの駆動方法。
【請求項３】
複数対の極を有し、各対の極にそれぞれ異なる相の巻線を装着した固定子と、この固定子の各対の極に順次対向し得るようにされた極を有する回転子とを備え、上記固定子の各相の巻線のインダクタンスに対応した電圧を導出すると共に、各相の電圧を各相ごとに異なる増幅率で増幅して各相の電圧が同じ大きさとなるようにした後、各相の電圧を所定のしきい値と比較し、上記各相の電圧が上記しきい値を超えた時、上記回転子の回転位置に対応した位置検出信号を出力するようにしたことを特徴とする固定子巻線のインダクタンスの変化を利用して回転子位置を検出するモータの駆動方法。
【請求項４】
上記各相の電圧の増幅率は、各相のインダクタンスの大きさに逆比例するようにされていることを特徴とする請求項３記載の固定子巻線のインダクタンスの変化を利用して回転子位置を検出するモータの駆動方法。
【請求項５】
複数対の極を有し、各対の極にそれぞれ異なる相の巻線を装着した固定子と、この固定子の各対の極に順次対向し得るようにされた極を有する回転子とを備え、上記固定子の巻線のインダクタンスに対応する電圧を所定のしきい値と比較することにより、上記回転子の回転位置に対応した位置検出信号を出力し、この位置検出信号に基づいて駆動信号を上記固定子の巻線に印加するようにしたモータにおいて、上記固定子の巻線に対する駆動信号印加時の駆動電流による磁界と、駆動信号停止時の回生電流による磁界との合成磁界の方向に、位置検出時の電流による磁界が発生するように、上記固定子の巻線の巻き方を設定するようにしたことを特徴とする固定子巻線のインダクタンスの変化を利用して回転子位置を検出するモータの駆動方法。
【請求項６】
複数対の極を有し、各対の極にそれぞれ異なる相の巻線を装着した固定子と、この固定子の各対の極に順次対向し得るようにされた極を有する回転子とを備え、上記固定子の巻線のインダクタンスに対応する電圧を所定のしきい値と比較することにより、上記回転子の回転位置に対応した位置検出信号を出力し、この位置検出信号を駆動信号として上記固定子の巻線に印加するようにしたモータにおいて、上記固定子の巻線に対する駆動信号印加時の駆動電流による磁界と、駆動信号停止時の回生電流による磁界との合成磁界の向きと、位置検出時の電流による磁界の向きとが一致するようにしたことを特徴とする固定子巻線のインダクタンスの変化を利用して回転子位置を検出するモータの駆動方法。
【請求項７】
複数対の極を有し、各対の極にそれぞれ異なる相の巻線を装着した固定子と、この固定子の各対の極に順次対向し得るようにされた極を有する回転子とを具備するモータにおいて、上記固定子の各相の巻線のインダクタンスに対応した電圧を導出する手段と、各相の電圧と各相ごとに異なる値が設定されたしきい値とを比較し、上記各相の電圧が各相のしきい値を超えた時、上記回転子の回転位置に対応した位置検出信号を各相ごとに出力する出力手段とを備え、上記各相の位置検出信号の出力位置が同じとなるように上記各相のしきい値を設定したことを特徴とするモータの駆動装置。
【請求項８】
複数対の極を有し、各対の極にそれぞれ異なる相の巻線を装着した固定子と、この固定子の各対の極に順次対向し得るようにされた極を有する回転子とを具備するモータにおいて、上記固定子の各相の巻線のインダクタンスに対応した電圧を導出する手段と、各相の電圧と所定のしきい値とを比較し、上記各相の電圧が上記しきい値を超えた時、上記回転子の回転位置に対応した位置検出信号を各相ごとに出力する出力手段と、上記各相の位置検出信号を各相ごとに異なった遅延時間要素を経て出力し、各相の位置検出信号の出力位置が同じとなるようにした手段とを備えたことを特徴とするモータの駆動装置。
【請求項９】
複数対の極を有し、各対の極にそれぞれ異なる相の巻線を装着した固定子と、この固定子の各対の極に順次対向し得るようにされた極を有する回転子とを具備するモータにおいて、上記固定子の各相の巻線のインダクタンスに対応した電圧を導出する手段と、各相の電圧を各相ごとに異なる増幅率で増幅して各相の電圧が同じ大きさとなるようにした増幅手段と、上記増幅された各相の電圧を所定のしきい値と比較し、上記各相の電圧が上記しきい値を超えた時、上記回転子の回転位置に対応した位置検出信号を出力する手段とを備えたことを特徴とするモータの駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、固定子巻線のインダクタンスの変化を利用して回転子位置を検出するモータ、例えば、スイッチドリラクタンスモータ（以下ＳＲモータという）の駆動方法及び駆動装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１４に従来のＳＲモータとその駆動回路図を示す。この図において、１は、ＳＲモータの固定子で、６個の突極を有する。３は、固定子1 の各突極に巻装された巻線で、Ｕ相の巻線は、図示のように、互いに対向する２つの突極に巻装された巻線を直列に接続して構成されている。
Ｖ相、Ｗ相の巻線についても同様に構成されている。
【０００３】
２は、ＳＲモータの回転子で、等間隔で形成された４個の突極を有する。Ｖｂは、上記巻線３に駆動電流を供給する電源、２９はＳＲモータの駆動回路で、次のように構成されている。即ち、４，５はＵ相の巻線３に駆動電流を流すためのトランジスタ、６，７は、上記トランジスタ４、５とそれぞれ直列に接続され、Ｕ相の巻線３に蓄積された磁気エネルギーを回生するためのダイオードである。同様に８、９は、Ｖ相の巻線３に駆動電流を流すためのトランジスタ、１０、１１はＶ相の巻線３に蓄積された磁気エネルギーを回生するためのダイオード、１２、１３はＷ相の巻線についてのトランジスタ、１４、１５はＷ相の巻線についてのダイオードである。
【０００４】
次に動作について説明する。トランジスタ４、５をＯＮすると、電源Ｖｂからトランジスタ４を経て実線矢印の電流径路２６で示すように、Ｕ相の巻線３を通ってトランジスタ５から電源Ｖｂに至る駆動電流が流れる。その後、トランジスタ４、５をＯＦＦすると、Ｕ相の巻線３に蓄積されている磁気エネルギーによって点線矢印の電流径路２７で示すように、回生電流が流れ、電源Ｖｂにエネルギーを回生する。
【０００５】
トランジスタ４、５をＯＦＦした後にトランジスタ８、９をＯＮすると、電源Ｖｂからトランジスタ８を経てＶ相の巻線及びトランジスタ９を経て駆動電流が流れ、同様に、トランジスタ８、９をＯＦＦした後にトランジスタ１２、１３をＯＮすることによってＷ相の巻線に駆動電流が流れる。これを繰り返すことによってＳＲモータの回転子２を回転することができる。トランジスタ４、５、トランジスタ８、９、トランジスタ１２、１３をＯＮまたはＯＦＦするタイミングは、巻線３に対する回転子２の突極の位置関係で決まるが、これについては後述する。
【０００６】
図１５は、図１４に示す駆動回路２９の一相分（Ｕ相）に、回転子の位置検出を行うセンサレス回路２８を接続した概略図を示すものである。
この図において、Ｖｃｃは検出用電源、１６は抵抗で、ダイオード１７を介して駆動回路２９に接続され、電源Ｖｃｃから巻線３に検出用電流を流し、巻線３のインダクタンスに相当する電圧を検出するためのものである。
なお、ダイオード１７は、母線電圧Ｖｂから抵抗１６側に電流が流れ込むのを防止するためのものである。
【０００７】
１９は、回転子２の回転位置を検出する位置検出回路で、上述した巻線３のインダクタンスに相当する電圧が入力され、この電圧とあらかじめ設定されたしきい値（図示せず）とを比較して後述するような位置検出信号を出力するものである。２０は、位置検出信号にもとづいて、固定子１の各相の巻線に印加する駆動信号を発生すると共に、そのタイミングを制御する制御回路で、マイコンなどによって構成されている。１８は、制御回路２０からのステップ関数信号によってＯＮ、ＯＦＦが制御され、スイッチの働きをするトランジスタで、ＯＮ時に、抵抗１６、巻線３にステップ電圧を供給する。
【０００８】
次にこの回路の動作について説明する。制御回路２０から出力されたステップ関数信号によってトランジスタ１８がＯＮされると、抵抗１６とＳＲモータの巻線３（この場合はＵ相）にステップ関数電圧が印加される。このとき、位置検出回路１９の入力端子には、抵抗１６と巻線３のインダクタンスのＬＲ直列回路による過渡応答電圧が印加される。位置検出回路１９は、入力された電圧と、後述するように所定のレベルに設定されたしきい値とを比較し、回転子２の所定の回転位置に相当するインダクタンス、または電圧に到達したことを検知して位置検出信号を制御回路２０に出力する。制御回路２０は、入力された位置検出信号からＳＲモータを駆動するタイミングを算出し、駆動回路２９に駆動信号を出力する。
【０００９】
図１６は代表的なＳＲモータの固定子１と回転子２の相対位置関係に対する固定子の巻線のインダクタンスの変化を示した図である。横軸は、固定子１と回転子２の相対位置関係を示すもので、両者の突極が対向している位置を０度とし、両者の突極のずれの程度を角度で示したものである。
【００１０】
モータの巻線３のインダクタンスは、図示のように、固定子１の突極と回転子２の突極とが対向している０度の位置で最大となり、回転子2 の突極が固定子１の突極から離れると、回転子２の回転角に比例して減少し、固定子１の突極と回転子２の突極が最も離れた時に最小となる。回転子２に回転トルクを発生させるためには、回転角に比例してインダクタンスが変化する期間に駆動回路２９から巻線３に駆動信号を供給する。一方、回転子２の回転トルクの方向は、インダクタンスが増加する範囲と減少する範囲とでは逆となるため、同一方向に回転トルクを発生させるためには、常に同じ範囲（一般には増加する範囲）に回転子２がある時に駆動信号を印加する必要がある。この範囲が、相によって異なると回転が不安定となり、効率も低下する。
【００１１】
インダクタンスが増加する範囲で駆動信号を供給するためには、回転子の位置を知る必要がある。インダクタンスの変化は、図１６に示すように、固定子１の突極と回転子２の突極とが対向した後は、回転子の回転角に対して直線的に変化（減少）している。従って、この範囲でのインダクタンスの大きさを検出すれば固定子１の突極と回転子２の突極が対向した位置からの回転子２の突極の回転位置を推定することが出来る。即ち、位置検出回路１９で所定の回転角に相当するインダクタンスの大きさに設定されたしきい値と、上述のように変化するインダクタンスとを比較することにより、回転子２が所定の回転位置に到達したことを推定することができる。制御回路２０は、位置検出回路１９からの信号と所定の駆動位置との関係にもとづいてＳＲモータ駆動に最適な回転位置で駆動信号を出力することになる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
従来のＳＲモータの駆動方法及び装置は、以上のように構成されているが、センサレス回路から見たＳＲモータの巻線のインダクタンスは、他相の駆動電流や回生電流による磁界等の影響の違いにより、各相で大きさが異なるため、回転子の所定の回転角に相当する巻線インダクタンスの大きさに設定された単一のしきい値を使用して位置検出を行った場合、図１７及び図１８に示すように、検出相によって回転子の検出位置が異なってしまうため、Ｕ相で検出した位置信号は、Ｖ相やＷ相の他相では最適の位置信号とはならず、従って安定した運転ができなくなり、効率も低下するという問題があった。
なお、図１７の（ａ）は回転角に対する各相の巻線のインダクタンスの変化を示す特性図、（ｂ）は位置検出信号を示すものである。
【００１３】
図１９は、各相の電流による影響の違いを分かりやすくするため、各電流による磁界を示した図である。図１９（ａ）は、Ｗ相に駆動電流が流れ、Ｖ相に回生電流が流れているときに、Ｕ相に検出電流を流して回転子２の回転位置を検出しているときの図である。図１９（ｂ）は、Ｕ相に駆動電流が流れ、Ｗ相に回生電流が流れているときに、Ｖ相に検出電流を流して回転子２の回転位置を検出しているときの図である。図１９（ｃ）は、Ｖ相に駆動電流が流れ、Ｕ相に回生電流が流れているときに、Ｗ相に検出電流を流して回転子２の回転位置を検出しているときの図である。
【００１４】
この図から分かるように、位置検出電流による磁界から見た駆動電流、回生電流による磁界は各相によって異なっている。このため、位置検出電流による磁界に対する他相の駆動電流、回生電流による磁界の影響は、各相によって異なることになる。図１７に示すように、検出された巻線インダクタンスの大きさも各相によって異なってくるため、所定の回転子２の位置に相当するインダクタンスの大きさに設定されたしきい値と、各相のインダクタンスの大きさとを比較して回転子２が所定の位置に到達したかどうかを推定するセンサレス駆動の場合、各相の巻線インダクタンスの違いがそのまま駆動信号の印加タイミングの違いとなるため、安定した運転ができず、効率も低下することは上述した通りである。
【００１５】
本発明は、このような問題点を解消するためになされたもので、各相の巻線のインダクタンスの大きさに違いがあっても、各相の駆動信号の印加位置を同じにすることができるモータの駆動方法及び駆動装置を提供しようとするものである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明の駆動方法は、複数対の極を有し、各対の極にそれぞれ異なる相の巻線を装着した固定子と、この固定子の各対の極に順次対向し得るようにされた極を有する回転子とを備え、上記固定子の各相の巻線のインダクタンスに対応した電圧を導出し、各相の電圧と各相ごとに異なる値が設定されたしきい値とを比較し、上記各相の電圧が上記各相のしきい値を超えた時、上記回転子の回転位置に対応した位置検出信号を各相ごとに出力すると共に、上記各相のしきい値を上記各相の位置検出信号の出力位置が同じとなるように設定したものである。
【００１７】
本発明の駆動方法は、また、複数対の極を有し、各対の極にそれぞれ異なる相の巻線を装着した固定子と、この固定子の各対の極に順次対向し得るようにされた極を有する回転子とを備え、上記固定子の各相の巻線のインダクタンスに対応した電圧を導出し、各相の電圧と所定のしきい値とを比較し、上記各相の電圧が上記しきい値を超えた時、上記回転子の回転位置に対応した位置検出信号を各相ごとに出力すると共に、上記各相の位置検出信号を各相ごとに異なった遅延時間要素を経て出力することにより各相の位置検出信号の出力位置が同じとなるようにしたものである。
【００１８】
本発明の駆動方法は、また、複数対の極を有し、各対の極にそれぞれ異なる相の巻線を装着した固定子と、この固定子の各対の極に順次対向し得るようにされた極を有する回転子とを備え、上記固定子の各相の巻線のインダクタンスに対応した電圧を導出すると共に、各相の電圧を各相ごとに異なる増幅率で増幅して各相の電圧が同じ大きさとなるようにした後、各相の電圧を所定のしきい値と比較し、上記各相の電圧が上記しきい値を超えた時、上記回転子の回転位置に対応した位置検出信号を出力するようにしたものである。
【００１９】
本発明の駆動方法は、また、各相の電圧の増幅率は、各相のインダクタンスの大きさに逆比例するようにされているものである。
【００２１】
本発明の駆動方法は、また、複数対の極を有し、各対の極にそれぞれ異なる相の巻線を装着した固定子と、この固定子の各対の極に順次対向し得るようにされた極を有する回転子とを備え、上記固定子の巻線のインダクタンスに対応する電圧を所定のしきい値と比較することにより、上記回転子の回転位置に対応した位置検出信号を出力し、この位置検出信号に基づいて駆動信号を上記固定子の巻線に印加するようにしたモータにおいて、上記固定子の巻線に対する駆動信号印加時の駆動電流による磁界と、駆動信号停止時の回生電流による磁界との合成磁界の方向に、位置検出時の電流による磁界が発生するように、上記固定子の巻線の巻き方を設定するようにしたものである。
【００２２】
本発明の駆動方法は、また、複数対の極を有し、各対の極にそれぞれ異なる相の巻線を装着した固定子と、この固定子の各対の極に順次対向し得るようにされた極を有する回転子とを備え、上記固定子の巻線のインダクタンスに対応する電圧を所定のしきい値と比較することにより、上記回転子の回転位置に対応した位置検出信号を出力し、この位置検出信号を駆動信号として上記固定子の巻線に印加するようにしたモータにおいて、上記固定子の巻線に対する駆動信号印加時の駆動電流による磁界と、駆動信号停止時の回生電流による磁界との合成磁界の向きと、位置検出時の電流による磁界の向きとが一致するようにしたものである。
【００２３】
本発明の駆動装置は、複数対の極を有し、各対の極にそれぞれ異なる相の巻線を装着した固定子と、この固定子の各対の極に順次対向し得るようにされた極を有する回転子とを具備するモータにおいて、上記固定子の各相の巻線のインダクタンスに対応した電圧を導出する手段と、各相の電圧と各相ごとに異なる値が設定されたしきい値とを比較し、上記各相の電圧が各相のしきい値を超えた時、上記回転子の回転位置に対応した位置検出信号を各相ごとに出力する出力手段とを備え、上記各相の位置検出信号の出力位置が同じとなるように上記各相のしきい値を設定したものである。
【００２４】
本発明の駆動装置は、また、複数対の極を有し、各対の極にそれぞれ異なる相の巻線を装着した固定子と、この固定子の各対の極に順次対向し得るようにされた極を有する回転子とを具備するモータにおいて、上記固定子の各相の巻線のインダクタンスに対応した電圧を導出する手段と、各相の電圧と所定のしきい値とを比較し、上記各相の電圧が上記しきい値を超えた時、上記回転子の回転位置に対応した位置検出信号を各相ごとに出力する出力手段と、上記各相の位置検出信号を各相ごとに異なった遅延時間要素を経て出力し、各相の位置検出信号の出力位置が同じとなるようにした手段とを備えたものである。
【００２５】
本発明の駆動装置は、また、複数対の極を有し、各対の極にそれぞれ異なる相の巻線を装着した固定子と、この固定子の各対の極に順次対向し得るようにされた極を有する回転子とを具備するモータにおいて、上記固定子の各相の巻線のインダクタンスに対応した電圧を導出する手段と、各相の電圧を各相ごとに異なる増幅率で増幅して各相の電圧が同じ大きさとなるようにした増幅手段と、上記増幅された各相の電圧を所定のしきい値と比較し、上記各相の電圧が上記しきい値を超えた時、上記回転子の回転位置に対応した位置検出信号を出力する手段とを備えたものである。
【００２８】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
以下、本発明の実施の形態１を図にもとづいて説明する。
図１は、実施の形態１のベースとなるセンサレス回路から見たＳＲモータの巻線のインダクタンスの変化と位置検出信号との関係を示す図で、（ａ）は回転角に対する各相の巻線のインダクタンスの変化を示す特性図、（ｂ）は位置検出信号を示すものである。モータの巻線３のインダクタンスは、上述のように、固定子1 の突極と回転子２の突極とが対向している位置で最大となる（この時の角度を０としている）。回転子２の突極が固定子１の突極から離れると、インダクタンスは図１（ａ）のように回転子２の回転角に比例して減少し、固定子１の突極と回転子２の突極が最も離れた時に最小となる。回転子２の回転角に対してインダクタンスの大きさが比例するため、インダクタンスの大きさが予め設定したしきい値（予め設定した回転子の位置に相当するインダクタンスの大きさ）となった時に図１（ｂ）に示すように、位置検出信号を出力することにより、回転子の位置を検出することが出来る。
【００２９】
センサレス回路２８から見た各相の巻線のインダクタンスは、他相の駆動電流や回生電流による磁界などの影響により図示するようにそれぞれ大きさが異なる。このため、各相のしきい値を同じにすれば、出力される位置検出信号の回転子角が各相で異なってしまい、位置検出信号と同じタイミングで出力される駆動信号の印加位置も異なってしまうことになる。そこで、位置検出信号が各相とも同じ回転位置で出力されるように、各相の巻線のインダクタンスのしきい値を図１（ａ）に示すように、各巻線のインダクタンスに合わせて異なった値にあらかじめ設定する。これにより、各相の位置検出信号の検出位置を図１（ｂ）に示すように、同じにすることができるため、ＳＲモータの駆動信号を印加する印加位置も同じになり、安定した運転が可能となる他、効率も改善される。
【００３０】
図２は、実施の形態１を示す一相分の回路構成図である。この図において、１は、ＳＲモータの固定子で、６個の突極を有する。
３は、固定子1 の各突極に巻装された巻線で、Ｕ相の巻線は、図示のように、互いに対向する２つの突極に巻装された巻線を直列に接続して構成されている。
Ｖ相、Ｗ相の巻線についても同様であるが、図２では接続導体は省略している。
【００３１】
２は、ＳＲモータの回転子で、等間隔で形成された４個の突極を有する。Ｖｂは、上記巻線３に駆動電流を供給する母線電圧源、２９はＳＲモータの駆動回路で、次のように構成されている。即ち、４，５はＵ相の巻線３に駆動電流を流すためのトランジスタ、６，７は、上記トランジスタ４、５とそれぞれ直列に接続され、Ｕ相の巻線３に蓄積された磁気エネルギーを回生するためのダイオードである。２８は、上記巻線のインダクタンスに相当する電圧を検出して回転子の位置検出を行うセンサレス回路で、次のように構成されている。即ち、Ｖｃｃは検出用電源、１６は抵抗で、ダイオード１７を介して駆動回路２９に接続され、電源Ｖｃｃから巻線３に検出用電流を流し、巻線３のインダクタンスに相当する電圧を検出するためのものである。
【００３２】
なお、ダイオード１７は母線電圧源Ｖｂから抵抗１６側に電流が流れ込むのを防止するためのものである。１９は回転子２の回転位置を検出して後述する位置検出信号を出力する位置検出回路で、抵抗２１、２２の直列接続体を電源Ｖｃｃに接続し、両抵抗の中間点電位をしきい値として出力するしきい値設定手段と、抵抗１６とダイオード１７の接続点から得られる上記巻線３のインダクタンスに相当する電圧を入力し、上記しきい値と比較する比較回路２３とを有する。
比較回路２３は、上記入力電圧がしきい値に達した時に位置検出信号を出力するようにされているものである。
２０は位置検出信号にもとづいて固定子１の各相の巻線に印加する駆動信号のタイミングを制御する制御回路で、マイコンなどによって構成されている。
１８は制御回路２０からのステップ関数信号によってＯＮ、ＯＦＦが制御され、スイッチの働きをするトランジスタで、ＯＮ時に抵抗１６、巻線３にステップ電圧を供給する。
【００３３】
次に、実施の形態１の動作について説明する。制御回路２０から出力されたステップ関数信号によってトランジスタ１８がＯＮされると、抵抗１６とＳＲモータの巻線３（この場合はＵ相）にステップ関数電圧が印加される。このとき、位置検出回路１９の入力端子には、抵抗１６と巻線３のインダクタンスのＬＲ直列回路による過渡応答電圧が印加される。位置検出回路１９は、入力された電圧と、抵抗２１、２２によって設定されたしきい値とを比較回路２３で比較し、入力電圧がしきい値に到達したことを検知して位置検出信号を制御回路２０に出力する。制御回路２０は、入力された位置検出信号からＳＲモータを駆動するタイミングを算出し、駆動回路２９に駆動信号を出力する。
【００３４】
図２の回路において、位置検出回路１９の抵抗２１、２２の大きさを選択することによりしきい値を設定することができる。このしきい値設定手段は、各相ごとに設けられ、それぞれの抵抗２１、２２の値を変えることにより、各相のしきい値が図１に示したしきい値となるように設定される。この結果、図１に示すように、位置検出信号が各相とも同じ回転角で出力されるため、位置検出信号を検出してから駆動信号を出力するまでのアルゴリズムを各相同じにすることができ、駆動信号を印加する位置を各相同じにすることができる。
従って、ＳＲモータの巻線インダクタンスが各相によって異なってもＳＲモータを安定に運転することができ、さらに、効率も改善できる。
なお、本実施の形態では、位置検出回路１９を独立した回路として設けているが、この機能を制御回路２０に組み込んでも良い。
【００３５】
実施の形態２．
次に本発明の実施の形態２を図にもとづいて説明する。
図３は、実施の形態２のベースとなるセンサレス回路から見たＳＲモータの巻線のインダクタンスの変化と位置検出信号との関係を示す図で、（ａ）は回転角に対する各相の巻線のインダクタンスの変化を示す特性図、（ｂ）は実施の形態２によって各相の巻線のインダクタンスの大きさが同じになった状態を示す特性図、（ｃ）は位置検出信号を示すものである
【００３６】
センサレス回路２８から見た各相の巻線のインダクタンスが、他相の駆動電流や回生電流による磁界などの影響により図３（ａ）に示すようにそれぞれ大きさが異なることは、すでに説明した通りである。
そこで、各相の巻線のインダクタンス、またはそれに対応する検出信号を各相ごとに増幅し、かつ各相の増幅率を図３（ａ）の各相のインダクタンスの大きさに逆比例する形で異ならせ、各相の増幅回路の出力がいずれも図３（ｂ）のように同じ大きさになるようにする。この結果、検出位置を各相とも同じにすることができ、ＳＲモータの駆動信号を印加する回転位置も各相とも同じになるため、安定した運転ができ、効率も改善される。
【００３７】
図４は、実施の形態２を示す一相分の回路構成図で、上述の考え方を具体化したものである。この図において、図２と同一または相当部分には同一符号を付して説明を省略する。図２と異なるところは、位置検出回路１９のしきい値を各相に共通の単一のしきい値とした点及び位置検出回路１９の入力側に増幅回路２４を設けた点である。増幅回路２４は、巻線インダクタンスに相当する検出電圧を増幅するために設けられたものである。
また、この増幅回路２４は、各相ごとに設けられ、それぞれの増幅率を上述したように異ならせることにより、各増幅回路の出力が図３（ｂ）に示すように同じ大きさとなるようにされている。
【００３８】
次に動作について説明する。制御回路２０から出力されたステップ関数信号によってトランジスタ１８がＯＮされると、抵抗１６とＳＲモータの巻線３（この場合はＵ相）にステップ関数電圧が印加される。このとき、増幅回路２４の入力端子には、抵抗１６と巻線３のインダクタンスのＬＲ直列回路による過渡応答電圧が印加される。入力された電圧は、上述のように、各相異なることになるが、各相の増幅回路の増幅率を上述のように異ならせておくことにより、各相の増幅回路の出力は、それぞれ図３（ｂ）のように同じ大きさとなる。
位置検出回路１９は、各相の増幅回路２４の出力と、図３（ｂ）に示すような単一のしきい値（所定の回転位置のインダクタンスに対応する電圧）とを比較し、増幅回路の出力がしきい値に到達したことを検知して位置検出信号を制御回路２０に出力する。制御回路２０は、位置検出信号からＳＲモータを駆動するタイミングを算出し、そのタイミングで駆動回路２９に駆動信号を出力する。
【００３９】
回転角に対するインダクタンスの大きさ、または検出電圧が各相によって異なるため、各相の検出電圧をそれぞれ異なる増幅率で増幅し、同じ大きさにした後、位置検出を行う点に特徴がある。
なお，本実施の形態では、位置検出回路１９と増幅回路２４を独立した回路として設けているが、この機能を制御回路２０に組み込んでも良い。
【００４０】
実施の形態３．
次に、本発明の実施の形態３を図にもとづいて説明する。
図５は、実施の形態３を説明するためのセンサレス回路から見たＳＲモータの巻線のインダクタンスの変化と位置検出信号、駆動信号との関係を示す図で、（ａ）は回転角に対する各相の巻線のインダクタンスの変化を示す特性図、（ｂ）は各相の位置検出信号を示す特性図、（ｃ）は位置検出信号と駆動信号との関係を示す特性図である
【００４１】
センサレス回路２８から見た各相の巻線のインダクタンスが、他相の駆動電流や回生電流による磁界などの影響により図５（ａ）に示すようにそれぞれ大きさが異なることは実施の形態２でも説明した通りである。
このため、各相に対して単一のしきい値を設定している場合には、比較結果として出力される位置検出信号の回転角が図５（ｂ）に示すように、各相で異なることになり、位置検出信号と同じタイミングで出力される駆動信号の印加位置も各相で異なることになる。
【００４２】
回転子の巻線に駆動信号を印加するタイミングは、予め設定してある位置検出信号の検出位置と、予め設定してある駆動信号印加位置との回転角に相当する時間（ｄｅｌａｙ時間）を算出し、位置検出信号を検出してから駆動信号を印加するようにすれば、予め設定してある駆動信号印加位置で駆動信号を印加することができる。これを各相について順次繰り返すことによってセンサレスでＳＲモータを運転することができる。ｄｅｌａｙ時間は、位置検出信号を出力した位置から駆動信号を印加する位置までの回転角に相当する時間としてＳＲモータの回転数から算出することができる。
【００４３】
しかし、予め設定してある位置検出信号の検出位置が、実際には、他相の駆動電流、回生電流による磁界などの影響により図５（ｂ）に示すように、相によって異なるため、駆動信号の印加位置も異なる結果となり、ＳＲモータを安定して運転することができず、効率も低下する。
【００４４】
そのため、実施の形態３は、図５（ｂ）に示すように、予め設定した位置検出信号の出力位置と実際に検出される検出位置との差に相当する時間でｄｅｌａｙ時間を補正するようにしたものである。この結果、図５（ｂ）のように、各相の位置検出信号の検出位置が異なれば、それに対応してｄｅｌａｙ時間が変わり、駆動信号は各相とも同じ位置で印加することができる。
【００４５】
予め設定した検出信号の出力位置と実際に検出される検出位置との差は、ＳＲモータの巻線構成や回転子２の回転位置を検出するための位置検出電流の大きさや方向などが決まれば決定されるものであるため、予め設定した補正の大きさを制御回路２０に組み込んでおくことができる。
【００４６】
実施の形態４．
次に、本発明の実施の形態４を図にもとづいて説明する。
図６は、実施の形態４を示す一相分の回路構成図である。この図において、図４と同一または相当部分には同一符号を付して説明を省略する。
図４と異なるところは、増幅回路２４を除去した点及び固定子の巻線の巻き方向を各相ごとに逆にした点である。
２５は、固定子１の突極に巻装され、巻き方向が各相ごとに逆になっている巻線である。。
【００４７】
図７は、実施の形態４による磁界の関係を示した図である。図７（ａ）は、Ｗ相に駆動電流が流れ、Ｖ相に回生電流が流れているときに、Ｕ相に検出電流を流して回転子２の回転位置を検出しているときの図である。図７（ｂ）は、Ｕ相に駆動電流が流れ、Ｗ相に回生電流が流れているときに、Ｖ相に検出電流を流して回転子２の回転位置を検出しているときの図である。図７（ｃ）は、Ｖ相に駆動電流が流れ、Ｕ相に回生電流が流れているときに、Ｗ相に検出電流を流して回転子２の回転位置を検出しているときの図である。
【００４８】
図７に示したように、駆動電流による磁界（実線）と回生電流による磁界（二点鎖線）とを合成した方向（直線上）に位置検出電流による磁界（一点鎖線）が発生するように巻線２５の巻き方を設定する。または、駆動電流による磁界と回生電流による磁界が位置検出電流による磁界に対して対称的な方向に発生するように巻線２５の巻き方を設定する。
【００４９】
ＳＲモータの場合、固定子１の突極が励磁されることにより、固定子１の突極の磁気抵抗が最小となる向きに回転子２が磁気吸引され回転するため、励磁された固定子１の突極の磁極には依存しない。このため、巻線２５の巻き方は各相自由に巻くことが可能である。
【００５０】
図８は、図１５と同じセンサレス回路側から見たＳＲモータの巻線のインダクタンスの変化と位置検出信号との関係を示す図で、（ａ）は回転角に対する各相の巻線のインダクタンスの変化を示す特性図、（ｂ）は位置検出信号を示すものである。
図７に示す磁界を発生させることにより、位置検出電流による磁界から見た駆動電流、回生電流による磁界関係は各相とも同じになるため、他相の駆動電流、回生電流による磁界などの影響も同じになる。このため、検出された巻線のインダクタンスの大きさも各相とも同じになる。従って、図９に示すように、各相の位置検出信号が出力される位置を同じにすることができる。
この結果、ＳＲモータの駆動信号を印加するタイミングも各相同じになり、安定した運転をすることができ、効率も改善される。
【００５１】
なお、本実施の形態では、固定子１の突極が６個、回転子２の突極が４個の３相ＳＲモータについて説明したが、固定子１の突極が１２個、回転子２の突極が８個のＳＲモータであっても、検出電流による磁界から見た他の電流の磁界が各相同じになるようにＳＲモータの巻線を設定すれば、同じ効果が得られることは云うまでもない。
【００５２】
実施の形態５．
次に、本発明の実施の形態５を図にもとづいて説明する。
図１０は、実施の形態５を示す一相分の回路構成図である。この図において、図６と同一または相当部分には同一符号を付して説明を省略する。
図６と異なるところは、ダイオード１７の陰極がトランジスタ５とダイオード７の接続点に接続されている点及びトランジスタ１８が、トランジスタ４とダイオード６の接続点に接続されている点である。このため、ＳＲモータを駆動するためにトランジスタ４、５をＯＮしたときに巻線３（この場合はＵ相）に流れる電流と、固定子２の位置を検出するために制御回路２０から出力されたステップ関数信号によってトランジスタ１８がＯＮされることによって流れる位置検出電流の向きとは逆になる。
【００５３】
図１１は、実施の形態５による磁界の関係を示した図である。図１１（ａ）は、Ｗ相に駆動電流が流れ、Ｖ相に回生電流が流れているときに、Ｕ相に検出電流を流して回転子２の回転位置を検出しているときの図である。図１１（ｂ）は、Ｕ相に駆動電流が流れ、Ｗ相に回生電流が流れているときに、Ｖ相に検出電流を流して回転子２の回転位置を検出しているときの図である。図１１（ｃ）は、Ｖ相に駆動電流が流れ、Ｕ相に回生電流が流れているときに、Ｗ相に検出電流を流して回転子２の回転位置を検出しているときの図である。
【００５４】
実施の形態４で説明したようなＳＲモータの巻線の巻き方としているため、駆動電流による磁界（実線）と回生電流による磁界（二点鎖線）とを合成した方向（直線上）に位置検出電流による磁界（一点鎖線）が発生する。さらに、図１１に示すように、駆動電流、回生電流と位置検出電流の向きを逆にしてあるため、同じ巻線での駆動電流、回生電流による磁界と位置検出電流による磁界の向きが反対になっている。このため、駆動電流による磁界と回生電流による磁界を合成した向きに位置検出電流による磁界が発生する。
【００５５】
図１２は、図８と同じセンサレス回路側から見たＳＲモータの巻線のインダクタンスの変化と位置検出信号との関係を示す図である。モータの巻線３のインダクタンスは、実施の形態４の場合と同様に、図１２（ａ）のようになるため、所定のしきい値と比較することにより、巻線のインダクタンスの大きさがしきい値と一致した時に図１２（ｂ）のように位置検出信号を出力することが出来る。
【００５６】
なお、上述したように、図１１で示す磁界を発生させることにより、位置検出電流による磁界から見た駆動電流、回生電流による磁界は各相とも同じになるため、他相の駆動電流、回生電流による磁界などの影響も同じになる。
従って、図１２及び図１３に示すように、各相の位置検出信号が出力される位置を同じにすることができる。
この結果、ＳＲモータの駆動信号を印加するタイミングも各相同じになり、安定した運転をすることができ、効率も改善される。
【００５７】
また、駆動電流と回生電流による磁界を合成した方向と位置検出電流による磁界の方向が同じになることにより、固定子１や回転子２内の磁界関係が各相同じになり、さらに同じ方向を向く範囲が多くなるため、位置検出信号が実施の形態４に比べてさらに安定し、外乱となる他相の駆動電流や回生電流による磁界の影響が小さくなる。
このため、図１２に示すように、ＳＲモータが停止している状態（駆動電流と回生電流が流れていない状態）と運転している状態（駆動電流と回生電流が流れている状態）とで位置検出信号が出力される位置が同じになる結果、巻線のインダクタンスのしきい値の調整が、モータを停止した状態で簡単に行えるので生産性が非常に良くなる。
【００５８】
なお、本実施の形態では、固定子１の突極が６個、回転子２の突極が４個の３相ＳＲモータについて説明したが、固定子１の突極が１２個、回転子２の突極が８個のＳＲモータであっても、検出電流による磁界から見た他の電流の磁界が各相同じになるようにＳＲモータの巻線を設定すれば、同じ効果が得られることは云うまでもない。
また、以上の各実施の形態では、ＳＲモータについて説明したが、これに限られるものではなく、固定子巻線のインダクタンスの変化を利用して回転子の位置を検知する他のモータについても同様に実施することが可能である。
【００５９】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したように構成されているため、以下のような効果を奏する。
【００６０】
本発明は、各相の位置検出信号の出力位置が同じとなるように補正するものであるため、制御回路の制御アルゴリズムが簡略化でき安価な制御回路で制御することができる。
【００６１】
本発明は、また、各相の位置検出信号を、各相ごとに異なるしきい値と比較することにより、駆動信号の出力位置が同じとなるようにしたため、制御回路の制御アルゴリズムが簡略化でき安価な制御回路で制御することができる。
【００６２】
本発明は、また、各相の位置検出信号を各相ごとに異なる増幅率で増幅することにより、同じ大きさとなるようにし、その後、所定のしきい値と比較して駆動信号を出力するようにしたため、制御回路の制御アルゴリズムが簡略化でき安価な制御回路で制御することができる。
【００６３】
本発明は、また、各相の位置検出信号を、各相ごとに異なる遅延時間要素を経て駆動信号とすることにより、駆動信号の印加位置が各相同じになるようにしたため、制御回路（マイコン）のアルゴリズムだけの変更で従来の回路をそのまま利用することができる。
【００６４】
本発明は、また、駆動電流と回生電流による磁界の合成磁界の方向に、巻線インダクタンス検出電流による磁界が発生するようにしたため、モータ巻線の巻き方または回路構成を変更するだけで従来の回路をそのまま流用することができる。
【００６５】
本発明は、また、駆動電流と回生電流による磁界の合成磁界の向きと、巻線インダクタンス検出電流による磁界の向きとが一致するようにしたため、モータ巻線の巻き方または回路構成を変更するだけで従来の回路をそのまま流用することができ、生産性もよくなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施の形態１のベースとなるＳＲモータの巻線インダクタンスの変化と位置検出信号との関係を示す図である。
【図２】  本発明の実施の形態１を示す一相分の回路構成図である。
【図３】  本発明の実施の形態２のベースとなるＳＲモータの巻線インダクタンスの変化と位置検出信号との関係を示す図である。
【図４】  本発明の実施の形態２を示す一相分の回路構成図である。
【図５】  本発明の実施の形態３を説明するためのＳＲモータの巻線インダクタンスの変化と位置検出信号との関係を示す図である。
【図６】  本発明の実施の形態４を示す一相分の回路構成図である。
【図７】  本発明の実施の形態４による磁界の関係を示す図である。
【図８】  本発明の実施の形態４におけるＳＲモータの巻線インダクタンスの変化と位置検出信号との関係を示す図である。
【図９】  本発明の実施の形態４における各相の検出角度を示す図である。
【図１０】  本発明の実施の形態５を示す一相分の回路構成図である。
【図１１】  本発明の実施の形態５による磁界の関係を示す図である。
【図１２】  本発明の実施の形態５におけるＳＲモータの巻線インダクタンスの変化と位置検出信号との関係を示す図である。
【図１３】  本発明の実施の形態５における各相の検出角度を示す図である。
【図１４】  従来の一般的なＳＲモータの駆動回路を示す概略図である。
【図１５】  従来の一般的なＳＲモータのインダクタンス検出回路を示す概略図である。
【図１６】  従来の一般的なＳＲモータの巻線インダクタンスの変化と位置検出信号との関係を示す図である。
【図１７】  従来の一般的なＳＲモータの各相の巻線インダクタンスの変化と位置検出信号との関係を示す図である。
【図１８】  従来の一般的なＳＲモータの各相の検出角度を示す図である。
【図１９】  従来の一般的なＳＲモータの電流による磁界を示す図である。
【符号の説明】
１  固定子、  ２  回転子、  ３、２５  巻線、
４、５、８、９、１２、１３、１８  トランジスタ、
６、７、１０、１１、１４、１５、１７  ダイオード、
１６、２１、２２  抵抗、  １９  位置検出回路、  ２０  制御回路、
２３  比較回路、  ２４  増幅回路、  ２６  駆動電流経路、
２７  回生電流経路、  ２８  センサレス回路、  ２９  駆動回路、
Ｖｂ  電源、  Ｖｃｃ  検出用電源。
【図１】
0003678598.tif 000002
【図２】
0003678598.tif 000003
【図３】
0003678598.tif 000004
【図４】
0003678598.tif 000005
【図５】
0003678598.tif 000006
【図６】
0003678598.tif 000007
【図７】
0003678598.tif 000008
【図８】
0003678598.tif 000009
【図９】
0003678598.tif 000010
【図１０】
0003678598.tif 000011
【図１１】
0003678598.tif 000012
【図１２】
0003678598.tif 000013
【図１３】
0003678598.tif 000014
【図１４】
0003678598.tif 000015
【図１５】
0003678598.tif 000016
【図１６】
0003678598.tif 000017
【図１７】
0003678598.tif 000018
【図１８】
0003678598.tif 000019
【図１９】
0003678598.tif 000020