(57)【要約】突極同期電動機２４は、三相のステータ・コイル２６と共通中性線２８とを有する。駆動電圧は３０にて印加される。電源３２は、ＡＣ駆動電圧によりコイル２６を励磁する。各相のインダクタンスは３４にて検出され、また、３６においての比較は、電動機２４のステータ及びロータの相対位置についての情報を明らかにする。
2009504126.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
突極同期電動機であって、
動作中、実質的に一定の磁界を提供する第１部分と、
複数のコイルを有する第２部分にして、該コイルが、励磁されると、第１部分の磁界と相互作用する磁束を発生させ、第１部分と第２部分との間に相対回転を作り出す第２部分と、
複数の位相にて前記コイルに供給される駆動電圧によって前記コイルを励磁させる手段と、
各位相のインダクタンスを検出する手段と、
第１及び第２部分の相対位置に関する情報を取得するため、前記インダクタンス値を比較する手段とを備えた突極同期電動機。
【請求項２】
前記第１部分はロータであり、前記第２部分はステータである請求項１の突極同期電動機。
【請求項３】
前記比較手段は、位相の各組のインダクタンス値を比較し、該比較の結果から位置情報を取得する請求項１又は２の突極同期電動機。
【請求項４】
前記比較手段は、可能性のある相対位置の範囲として粗い位置情報を取得する請求項３の突極同期電動機。
【請求項５】
前記範囲は、位相の各組のいずれがより大きいインダクタンス値を有しているかを特定することによって決定され、前記比較によって特定された位相の各組合せと関連する予め定められた範囲が存在する請求項４の突極同期電動機。
【請求項６】
前記比較手段は、位相の少なくとも一つの組のインダクタンスの相対値からの補外法により、前記関連した範囲内における位置を取得するように動作する請求項５の突極同期電動機。
【請求項７】
前記比較手段は、駆動電圧の変化に従って、検出したインダクタンス値を補償し、これにより、インダクタンス値の測定による関連した範囲内における位置を取得する請求項１〜６のいずれか一つの突極同期電動機。
【請求項８】
前記検出手段は、各位相の少なくとも一つのコイルと関連する請求項１〜７のいずれか一つの突極同期電動機。
【請求項９】
前記検出手段は、コイル巻線の電流を測定する手段を備える請求項８の突極同期電動機。
【請求項１０】
前記測定手段は、コイル巻線電流を伝える伝導体の周囲の磁性材料からなるトロイドと、トロイドの周囲のタップ・コイルとを備え、タップ・コイルに作り出される電圧はコイル巻線電流に依存する請求項９の突極同期電動機。
【請求項１１】
前記コイル励磁手段は、パルス幅変調された励起電圧を供給する請求項１〜１０のいずれか一つの突極同期電動機。
【請求項１２】
前記タップ・コイルの出力において、該出力から前記ＰＷＭ変調を実質的に除去するフィルタ手段が設けられ、前記測定手段は、該フィルタ処理した出力の振幅を測定する請求項１１の突極同期電動機。
【請求項１３】
前記モータは、停止状態から始動される際、前記コイル励磁手段は、順に、第１及び第２直交励起パルスを少なくとも一つの位相に供給するように動作する請求項１〜１２のいずれか一つの突極同期電動機。
【請求項１４】
前記第１及び第２直交励起パルスは異極性を有し、前記検出手段は、そのようにもたらされたインダクタンス値を検出するように動作する請求項１３の突極同期電動機。
【請求項１５】
１８０°離れている相対位置間を弁別するために誘導値の相対的大きさを用いる弁別手段が設けられる請求項１４の突極同期電動機。
【請求項１６】
前記直交パルスはすべての位相に供給される請求項１３〜１５のいずれか一つの突極同期電動機。
【請求項１７】
前記すべての位相のインダクタンス値は、各励起パルスに対して合計され、該合計した値は、１８０°離れている相対位置間を弁別するために比較される請求項１６の突極同期電動機。
【請求項１８】
前記モータが始動した後、前記弁別手段は、各１８０°の回転を検出し、これにより１８０°離れている位置間の弁別を維持するため、比較手段によって取得した相対位置情報を監視する請求項１７の突極同期電動機。
【請求項１９】
前記第１部分は、実質的に一定の磁界を作り出すための永久磁石である請求項１〜１８のいずれか一つの突極同期電動機。
【請求項２０】
前記第２部分のコイルは、三相で接続される請求項１〜１９のいずれか一つの突極同期電動機。
【請求項２１】
動作中、実質的に一定の磁界を提供する第１部分と、複数のコイルを有する第２部分にして、該コイルが、励磁されると、第１部分の磁界と相互作用する磁束を発生させ、第１部分と第２部分との間に相対回転を作り出す第２部分とを備える型式の突極同期電動機のための制御機構であって、
複数の位相にて前記コイルに供給される駆動電圧によって前記コイルを励磁させる手段と、
各位相のインダクタンスを検出する手段と、
第１及び第２部分の相対位置に関する情報を取得するため、前記インダクタンス値を比較する手段とを備えた、突極同期電動機のための制御機構。
【請求項２２】
前記比較手段は、位相の各組のインダクタンス値を比較し、該比較の結果から位置情報を取得する請求項２１の、突極同期電動機のための制御機構。
【請求項２３】
前記比較手段は、可能性のある相対位置の範囲として粗い位置情報を取得する請求項２１又は２２のいずれかの、突極同期電動機のための制御機構。
【請求項２４】
前記範囲は、位相の各組のいずれがより大きいインダクタンス値を有しているかを特定することによって決定され、特定された位相の各組合せと関連する予め定められた範囲が存在する請求項２２の、突極同期電動機のための制御機構。
【請求項２５】
前記比較手段は、位相の少なくとも一つの組のインダクタンスの相対値からの補外法により、前記関連した範囲内における位置を取得するように動作する請求項２１〜２４のいずれか一つの、突極同期電動機のための制御機構。
【請求項２６】
前記比較手段は、駆動電圧の変化に従って、検出したインダクタンス値を補償し、これにより、インダクタンス値の測定による関連した範囲内における位置を取得する請求項２１〜２５のいずれか一つの、突極同期電動機のための制御機構。
【請求項２７】
前記検出手段は、各位相の少なくとも一つのコイルと関連する請求項２１〜２６のいずれか一つの、突極同期電動機のための制御機構。
【請求項２８】
前記検出手段は、コイル巻線の電流を測定する手段を備える請求項２７の、突極同期電動機のための制御機構。
【請求項２９】
前記測定手段は、コイル巻線電流を伝える伝導体の周囲の磁性材料からなるトロイドと、トロイドの周囲のタップ・コイルとを備え、タップ・コイルに作り出される電圧はコイル巻線電流に依存する請求項２８の、突極同期電動機のための制御機構。
【請求項３０】
前記コイル励磁手段は、パルス幅変調された励起電圧を供給する請求項２１〜２９のいずれか一つの、突極同期電動機のための制御機構。
【請求項３１】
前記タップ・コイルの出力において、該出力から前記ＰＷＭ変調を実質的に除去するフィルタ手段が設けられ、前記測定手段は、該フィルタ処理した出力の振幅を測定する請求項３０の、突極同期電動機のための制御機構。
【請求項３２】
前記モータは、停止状態から始動される際、前記コイル励磁手段は、順に、第１及び第２直交励起パルスを少なくとも一つの位相に供給するように動作する請求項２１〜３１のいずれか一つの、突極同期電動機のための制御機構。
【請求項３３】
前記第１及び第２直交励起パルスは異極性を有し、前記検出手段は、そのようにもたらされたインダクタンス値を検出するように動作する請求項３２の、突極同期電動機のための制御機構。
【請求項３４】
１８０°離れている相対位置間を弁別するために誘導値の相対的大きさを用いる弁別手段が設けられる請求項３３の、突極同期電動機のための制御機構。
【請求項３５】
前記直交パルスはすべての位相に供給される請求項３２〜３４のいずれか一つの、突極同期電動機のための制御機構。
【請求項３６】
前記すべての位相のインダクタンス値は、各励起パルスに対して合計され、該合計した値は、１８０°離れている相対位置間を弁別するために比較される請求項３５の、突極同期電動機のための制御機構。
【請求項３７】
前記モータが始動した後、前記弁別手段は、各１８０°の回転を検出し、これにより１８０°離れている位置間の弁別を維持するため、比較手段によって取得した相対位置情報を監視する請求項３６の、突極同期電動機のための制御機構。
【請求項３８】
動作中、実質的に一定の磁界を提供する第１部分と、複数のコイルを有する第２部分にして、該コイルが、励磁されると、第１部分の磁界と相互作用する磁束を発生させ、第１部分と第２部分との間に相対回転を作り出す第２部分とを備える突極同期電動機を制御する方法であって、
複数の位相にて前記コイルに供給される駆動電圧によって前記コイルを励磁する工程と、
各位相のインダクタンスを検出する工程と、
第１及び第２部分の相対位置に関する情報を取得するため、前記インダクタンス値を比較する工程とを含む突極同期電動機制御方法。
【請求項３９】
前記比較は、位相の各組のインダクタンス値を比較し、該比較の結果から位置情報を取得する請求項３８の突極同期電動機制御方法。
【請求項４０】
前記比較は、可能性のある相対位置の範囲として粗い位置情報を取得する請求項３８又は３９の突極同期電動機制御方法。
【請求項４１】
前記範囲は、位相の各組のいずれがより大きいインダクタンス値を有しているかを特定することによって決定され、特定された位相の各組合せと関連する予め定められた範囲が存在する請求項３８〜４０のいずれか一つの突極同期電動機制御方法。
【請求項４２】
記比較は、位相の少なくとも一つの組のインダクタンスの相対値からの補外法により、前記関連した範囲内における位置を取得する請求項３８〜４１のいずれか一つの突極同期電動機制御方法。
【請求項４３】
前記検出したインダクタンス値は、駆動電圧の変化に従って補償され、これにより、前記関連した範囲内における位置を取得する請求項３８〜４１のいずれか一つの突極同期電動機制御方法。
【請求項４４】
前記検出は、各位相の少なくとも一つのコイルと関連し、コイル巻線の電流を測定する請求項３８〜４３のいずれか一つの突極同期電動機制御方法。
【請求項４５】
前記コイル励磁は、パルス幅変調された励起電圧を供給する請求項３８〜４４のいずれか一つの突極同期電動機制御方法。
【請求項４６】
前記検出された出力から前記ＰＷＭ変調を実質的に除去するフィルタ手段が設けられ、前記測定は、該フィルタ処理した出力の振幅を測定する請求項４５の突極同期電動機制御方法。
【請求項４７】
前記モータは、停止状態から始動される際、前記コイル励磁は、順に、第１及び第２直交励起パルスを少なくとも一つの位相に供給する請求項３８〜４６のいずれか一つの突極同期電動機制御方法。
【請求項４８】
前記第１及び第２直交励起パルスは異極性を有し、前記検出は、そのようにもたらされたインダクタンス値を検出する請求項３８〜４７のいずれか一つの突極同期電動機制御方法。
【請求項４９】
前記検出は、１８０°離れている相対位置間を弁別するために誘導値の相対的大きさを用いる請求項４８の突極同期電動機制御方法。
【請求項５０】
前記直交パルスはすべての位相に供給される請求項４７〜４９のいずれか一つの突極同期電動機制御方法。
【請求項５１】
前記すべての位相のインダクタンス値は、各励起パルスに対して合計され、該合計した値は、１８０°離れている相対位置間を弁別するために比較される請求項５０の突極同期電動機制御方法。
【請求項５２】
前記モータが始動した後、各１８０°の回転を検出し、これにより１８０°離れている位置間の弁別を維持するため、比較手段が取得した相対位置情報が監視される請求項５０又は５１の突極同期電動機制御方法。
【請求項５３】
添付図面に参照される実質的に上記した突極同期電動機。
【請求項５４】
請求項１〜５３のいずれか一つの発明と同じ発明の範囲内にあるか否か、あるいは、該発明と関連するか否かにかかわらず、本明細書中に開示した新しい主題事項を含む新規な主題事項又は組合せ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は同期電動機（シンクロナスモータ）に関する。特に、本発明は、突極同期電動機におけるロータ位置検出に関する。
【背景技術】
【０００２】
通常動作中、同期電動機は、電源の周波数に同期して回転する。駆動電圧を変えても速度は変わらない。トルク出力は、相供給電流を制御することにより、制御され得る。
【０００３】
中速及び高速時において、巻線における電圧降下に比べ、電動機コイルに生じた逆起電力は著しく、従って、同期を維持するために力率制御が使用され得る。力率制御は、直交（無効）電流を検出する技術であり、これを最小にするために負のフィードバックを用いる。その結果、電動機は同期して動作し、これが最も効率的な動作状態である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、始動時及び低速時において、力率制御が用いられるにはいかなる逆起電力も不十分である。電動機は、大駆動電流によって同期にされ得るが、その場合、効率的には動作しないでろう。
【０００５】
ロータ位置を検出し、たとえ低速時でも同期が確立されることを可能にするため、光学感知技術もしくはホール効果感知技術に基づき、シャフト・エンコーダを使用することが以前から提案されている。かかるエンコーダの使用は、特に、シャフト・エンコーダが基礎とする技術に適さない環境において電動機が使用される場合、付加的な信頼性の問題をもたらす。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、突極同期電動機であって、動作中、実質的に一定の磁界を提供する第１部分と、複数のコイルを有する第２部分にして、該コイルが、励磁されると、第１部分の磁界と相互作用する磁束を発生させ、第１部分と第２部分との間に相対回転を作り出す第２部分と、複数の位相にて前記コイルに供給される駆動電圧によって前記コイルを励磁（励起）させる手段と、各位相のインダクタンスを検出する手段と、第１及び第２部分の相対位置に関する情報を取得するため、前記インダクタンス値を比較する手段とを備えた突極同期電動機を提供する。
【０００７】
好ましくは、前記第１部分はロータであり、前記第２部分はステータである。
【０００８】
前記比較手段は、好ましくは、位相の各組のインダクタンス値を比較し、該比較の結果から位置情報を取得する。前記比較手段は、可能性のある相対位置の範囲として粗い位置情報を取得し得る。前記範囲は、位相の各組のいずれがより大きいインダクタンス値を有しているかを特定することによって決定される。前記比較によって特定された位相の各組合せと関連する予め定められた範囲が存在する。
【０００９】
前記比較手段は、好ましくは、位相の少なくとも一つの組のインダクタンスの相対値からの補外法により、前記関連した範囲内における位置を取得するように動作する。あるいは、駆動電圧の変化に従って、検出したインダクタンス値を補償し、これにより、インダクタンス値の測定による関連した範囲内における位置を取得するように動作する手段が存在し得る。
【００１０】
前記検出手段は、好ましくは、各位相の少なくとも一つのコイルと関連し、また、コイル巻線の電流を測定する手段を備える。前記測定手段は、好ましくは、コイル巻線電流を伝える伝導体の周囲の磁性材料からなるトロイド（環状磁気回路）と、トロイドの周囲のタップ・コイルとを備え、タップ・コイルに作り出される電圧はコイル巻線電流に依存する。
【００１１】
前記コイル励磁手段は、パルス幅変調された励起電圧を供給し得る。前記タップ・コイルの出力において、該出力から前記ＰＷＭ変調を実質的に除去するフィルタ手段が設けられ得、前記測定手段は、該フィルタ処理した出力の振幅を測定し得る。
【００１２】
好ましくは、前記モータは、停止状態から始動される際、前記コイル励磁手段は、順に、第１及び第２直交励起パルスを少なくとも一つの位相に供給するように動作する。前記第１及び第２直交励起パルスは異極性を有し得、前記検出手段は、そのようにもたらされたインダクタンス値を検出するように動作し得る。１８０°離れている相対位置間を弁別するために誘導値の相対的大きさを用いる弁別手段が存在し得る。
【００１３】
好ましくは、前記直交パルスはすべての位相に供給される。前記すべての位相のインダクタンス値は、好ましくは、各励起パルスに対して合計され、該合計した値は、上述のように弁別するために比較される。好ましくは、前記モータが始動した後、前記弁別手段は、各１８０°の回転を検出し、これにより１８０°離れている位置間の弁別を維持するため、比較手段によって取得した相対位置情報を監視する。
【００１４】
前記第１部分は、好ましくは、実質的に一定の磁界を作り出すための永久磁石である。前記第２部分のコイルは、好ましくは、三相（三つの位相）で接続される。
【００１５】
本発明はまた、動作中、実質的に一定の磁界を提供する第１部分と、複数のコイルを有する第２部分にして、該コイルが、励磁されると、第１部分の磁界と相互作用する磁束を発生させ、第１部分と第２部分との間に相対回転を作り出す第２部分とを備える型式の突極同期電動機のための制御機構であって、複数の位相にて前記コイルに供給される駆動電圧によって前記コイルを励磁させる手段と、各位相のインダクタンスを検出する手段と、第１及び第２部分の相対位置に関する情報を取得するため、前記インダクタンス値を比較する手段とを備えた、突極同期電動機のための制御機構を提供する。
【００１６】
前記比較手段は、好ましくは、位相の各組のインダクタンス値を比較し、該比較の結果から位置情報を取得する。前記比較手段は、可能性のある相対位置の範囲として粗い位置情報を取得し得る。前記範囲は、位相の各組のいずれがより大きいインダクタンス値を有しているかを特定することによって決定され、特定された位相の各組合せと関連する予め定められた範囲が存在し得る。
【００１７】
前記比較手段は、好ましくは、位相の少なくとも一つの組のインダクタンスの相対値からの補外法により、前記関連した範囲内における位置を取得するように動作する。あるいは、駆動電圧の変化に従って、検出したインダクタンス値を補償し、これにより、関連した範囲内における位置を取得するように動作する手段が存在し得る。
【００１８】
前記検出手段は、好ましくは、各位相の少なくとも一つのコイルと関連し、また、コイル巻線の電流を測定する手段を備える。前記測定手段は、好ましくは、コイル巻線電流を伝える伝導体の周囲の磁性材料からなるトロイドと、トロイドの周囲のタップ・コイルとを備え、タップ・コイルに作り出される電圧はコイル巻線電流に依存する。
【００１９】
前記コイル励磁手段は、パルス幅変調された励起電圧を供給し得る。前記タップ・コイルの出力において、該出力から前記ＰＷＭ変調を実質的に除去するフィルタ手段が設けられ得る。前記測定手段は、該フィルタ処理した出力の振幅を測定し得る。
【００２０】
好ましくは、前記モータは、停止状態から始動される際、前記コイル励磁手段は、順に、第１及び第２直交励起パルスを少なくとも一つの位相に供給するように動作する。前記第１及び第２直交励起パルスは異極性を有し得、前記検出手段は、そのようにもたらされたインダクタンス値を検出するように動作し得る。１８０°離れている相対位置間を弁別するために誘導値の相対的大きさを用いる弁別手段が存在し得る。
【００２１】
好ましくは、前記直交パルスはすべての位相に供給される。前記すべての位相のインダクタンス値は、好ましくは、各励起パルスに対して合計され、該合計した値は、１８０°離れている相対位置間を弁別するために比較される。好ましくは、前記モータが始動した後、前記弁別手段は、各１８０°の回転を検出し、これにより１８０°離れている位置間の弁別を維持するため、比較手段によって取得した相対位置情報を監視する。
【００２２】
本発明はまた、動作中、実質的に一定の磁界を提供する第１部分と、複数のコイルを有する第２部分にして、該コイルが、励磁されると、第１部分の磁界と相互作用する磁束を発生させ、第１部分と第２部分との間に相対回転を作り出す第２部分とを備える突極同期電動機を制御する方法であって、
複数の位相にて前記コイルに供給される駆動電圧によって前記コイルを励磁する工程と、
各位相のインダクタンスを検出する工程と、
第１及び第２部分の相対位置に関する情報を取得するため、前記インダクタンス値を比較する工程とを含む突極同期電動機制御方法を提供する。
【００２３】
前記比較は、好ましくは、位相の各組のインダクタンス値を比較し、該比較の結果から位置情報を取得する。前記比較は、可能性のある相対位置の範囲として粗い位置情報を取得し得る。前記範囲は、位相の各組のいずれがより大きいインダクタンス値を有しているかを特定することによって決定され得、特定された位相の各組合せと関連する予め定められた範囲が存在し得る。
【００２４】
前記比較は、好ましくは、位相の少なくとも一つの組のインダクタンスの相対値からの補外法により、前記関連した範囲内における位置を取得する。あるいは、前記検出したインダクタンス値は、駆動電圧の変化に従って補償され得、これにより、前記関連した範囲内における位置を取得し得る。
【００２５】
前記検出は、好ましくは、各位相の少なくとも一つのコイルと関連し、コイル巻線の電流を測定する。
【００２６】
前記コイル励磁は、パルス幅変調された励起電圧を供給し得る。前記検出された出力から前記ＰＷＭ変調を実質的に除去するフィルタ手段が存在し得、前記測定は、該フィルタ処理した出力の振幅を測定し得る。
【００２７】
好ましくは、前記モータは、停止状態から始動される際、前記コイル励磁は、順に、第１及び第２直交励起パルスを少なくとも一つの位相に供給する。前記第１及び第２直交励起パルスは異極性を有し得、前記検出は、そのようにもたらされたインダクタンス値を検出し得、また、１８０°離れている相対位置間を弁別するために誘導値の相対的大きさを用い得る。
【００２８】
好ましくは、前記直交パルスはすべての位相に供給される。前記すべての位相のインダクタンス値は、好ましくは、各励起パルスに対して合計され、該合計した値は、１８０°離れている相対位置間を弁別するために比較され得る。好ましくは、前記モータが始動した後、各１８０°の回転を検出し、これにより１８０°離れている位置間の弁別を維持するため、比較手段が取得した相対位置情報が監視される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
背景
図１は、本発明がそれにより実現され得るタイプの突極同期電動機の一部を例示する。モータ（電動機）１０は、永久磁石１４から成るロータの形の第１部分１２を有する。永久磁石１４は、ステータの形の第２部分１６の周囲環境に実質的に一定の磁界を提供する。ステータは、極磁片２０に取り付けられたコイル１８のリングを有する。
【００３０】
コイル１８が交流駆動電圧によって励磁されると、これらは磁束を発生させ、これがロータ１２によって作り出される磁場と相互作用して、ロータ１２とステータ１６との間に矢印２２で示す相対的回転を創出する。該回転の軸線は、図面の面に対し垂直である。突極磁石同期電動機を駆動するための要求事項はそれ自体よく知られている。
【００３１】
概要
図２は、本発明に従う突極同期電動機２４を示す。これは、共通中性線２８と３０にて適用されるそれぞれの駆動電圧との間に接続される三つのコイル２６として図２に記号で示す三相のステータ・コイルを有する。ロータの特徴は、説明を明瞭にするため省略するが、図１に例示される態様でステータ・コイル２６及び他のステータ部品（図示せず）と共に配列される。コイル２６にそれぞれ三相で供給される交流駆動電圧によってコイル２６を励磁する手段が電源供給部３２の形で提供される。動作中に各相のインダクタンスを検出する、全体的に３４で示す検出手段が設けられる。これらはより詳しく後述される。
【００３２】
比較手段３６は、インダクタンス値を比較し、モータ２４のステータ及びロータの相対位置についての情報を得る。
【００３３】
比較手段３６はコントローラ（制御装置）３８の一部を形成する。コントローラ３８はまた、電源３８に対する制御機能４０と、電源制御部４０から比較手段３６へと補償情報を供給する補償回路４２と、１８０°弁別器４４と、スーパバイザ（管理部）４６とを含む。スーパバイザ４６には、例えば、オペレータから命令を受け取ったり、オペレータに位置情報を与えるための入出力接続部４８が設けられる。
【００３４】
コイル２６への駆動電圧は、パルス幅変調（ＰＷＭ）パルス列として供給される。そのため、電源３２からの高周波搬送（キャリア）のパルス長（幅）は、コイル２６において、適用された正弦波励起と同等となるように装置４０によって制御される。
【００３５】
インダクタンスの検出
記述している例は、モータ２４の各相のインダクタンスが検出されることを必要とする。該インダクタンスは、図１から理解され得るように、ロータが回転するにつれ周期的に変化する。永久磁石１４とコイル１８との間の磁気結合は、ステータ１２の周りにおいて、コイルが磁石１４の一つと整列された位置から中間位置を通じて次の磁石１４と整列されるまでコイルが回転する際に変化する。一つの実験的モータにおいて、我々は、各相のインダクタンスが２００μＨのオーダーとなるように構成した。このオーダーのインダクタンスの測定は、比較的高い周波数信号の使用を要求する。我々は、ＰＷＭパルスの搬送周波数が一般に十分に高い周波数（１０ｋＨｚ等）であることが分かった。各相のインダクタンスが検出される態様は、図２に簡単に、図３に更に詳しく例示される。
【００３６】
図３は、単相のインダクタンスを検出するための構成を示す。同様の構成が各相に与えられる。図３において、導体５０は、電源３２とコイル２６の一つとの間の接続を提供している。鉄粉トロイド（環状磁気回路）５２は、導体の周りに配置され、導体５０における動作電流での飽和を防ぐために十分な磁気抵抗を有するように選択される。タップ・コイル５４はトロイド５２上に設けられ、また、出力は、並列コンデンサ５６によってＰＷＭ搬送周波数へと調整される。その結果、ＰＷＭ搬送周波数における波形が抜き出され、図３に記号で例示されるように５８にて出現する。この波形は、ＰＷＭ搬送周波数における振幅変調正弦波であり、該振幅変調は、上述したインダクタンスの変化から生じる。振幅変調された波形は、整流器６０に、次いでフィルタ６２に加えられ、これも図３に記号で例示するように、対応する相のインダクタンスにより上下するＤＣレベルを残す。インダクタンスについての情報は、アナログ−デジタル変換器６６に加えられ、対応する相の瞬時インダクタンスを表すデジタル値を与える。このインダクタンス測定値は比較手段３６に供給される。図３はまた、他の二つの相に対する同様の回路からの、比較手段３６に対する二つの更なる入力を示す。あるいは、比較がなされるために十分な情報を抜き取るため、三つの相に順に接続される単一の変換器が使用され得る。
【００３７】
相間比較
各相のインダクタンスは、モータが回転するにつれ、実質的に正弦曲線で変化する。図４は、三相モータの二つの相が完全な正弦曲線にわたって変化する際の該二つの相のインダクタンスを例示する。該二つの相は位相が１２０°離れている。これらは、二つの位置６８Ａ、６８Ｂで交差する。その結果、どのインダクタンスが瞬時により大きくなる側かの単純な比較は、現在位置が交差位置６８を示す位置の間にあるか否か、もしくは、その範囲外にあるか否かを示す単純な位置情報を明らかにする。
【００３８】
この比較は比較手段３６によって行われる。特に、比較手段３６は、相の各組のインダクタンス値を比較する。相の各組のどれがより大きいインダクタンス値を有するかを特定することは、あり得る位置の範囲として粗い位置情報が割り出されることを許容する。結果の各論理的組合せに関連した異なる範囲が存在する。（実際、これは、１８０°ごとのロータ位置を繰り返す位置情報を明らかにする。）
【００３９】
従って、位相が１２０°離れ、相Ａ、相Ｂ及び相Ｃと呼ばれる三つの相により、もし相Ａが相Ｂよりも大きい場合、ロータは１６５°と７５°の間にある。もし相Ｂが相Ｃよりも大きい場合、その結果は４５°と１３５°の間である。相Ｃが相Ａより大きい場合、その結果は１０５°と１５°の間である。そのため、これらの組合せ（及び逆の組合わせ）から、ロータ位置が３０°内で分かる。そのため、各相のインダクタンスの瞬時測定、及び相の各組の比較は、ロータ位置を１８０°内において３０°の範囲に特定する。比較手段３６によって採られた毛手値の全論理表は次のとおりである。
【００４０】
【表１】
2009504126.tif 000003
【００４１】
【表２】
2009504126.tif 000004
【００４２】
上記に指摘したように、ここまでに述べた該技術は、１８０°離れて設定されたいかなる二つのロータ位置からも同じ結果が生じる。
【００４３】
図４を参照して、交差地点間相の組の絶対値に着目することにより、追加の情報が抜き取られ得ることが明らかとなる。奇跡は起こる。上述のように３０°範囲に決定して、また、一定の振幅を前提として、図４に示される二つのインダクタンスの相対値（例えば該二つの値の比等）は、３０°範囲内の特定ロータ位置と一意的に対応する。比は、実際的に生じる振幅の変化を受けやすい。その結果、絶対値のこの使用は、交差地点６８によって示され、かつそのため完全に知られる二つの位置の間の位置のおおよその（しかし合理的な）推定（外挿）として理解され得る。
【００４４】
あるいは、比較手段３６には、補償回路４２による情報及び相に加えられている駆動電流に関する情報が与えられる。これは、測定インダクタンス値の補償が、単相の瞬時インダクタンス値を測定することにより、３０°範囲設定からより正確な位置を取り戻すことを許容する。
【００４５】
１８０°弁別（分解能）
これまでに記述した技術は、１８０°離れた等価位置の各組を区別することができないことが注目された。この追加情報は次のように与えられる。
【００４６】
１８０°弁別器４４は論理フラグを保持し、論理フラグは、二つのあり得る１８０°アーク（円弧）のどちらにロータが現在あるか（入っているか）を示す。
【００４７】
比較手段３６の出力は、１８０°弁別器４４に供給され、弁別器４４が各半回転（六つの３０°範囲）の完了を検出して、上記フラグの値を変更することを可能にする。
【００４８】
比較手段３６の出力の監視は、一度初期値が正確に設定されると、正しいフラッグ値の比較的簡単な維持を可能にする。これは、図５に例示される一連のステップによって成し遂げられる。
【００４９】
モータを始動する命令がスーパバイザ４６により７０にて受け取られる。通常の態様で駆動電圧を発生させる前に、ロータの現在位置を確立することが必要である。これは二段階で成し遂げられる。すなわち、最初に、１８０°隔てられた位置の（複数）組を区別せずに測定し、次いで、測定した組の二つの位置を区別する。第１ステップ（ステップ７１）は、(ステップ８４〜９０に関連して)以下に述べる態様で成し遂げられる。第２ステップ（ステップ７２）では、制御機構４０は、第１直交（無効）電流パルスが各位相に投入されるようにすることを指示される。比較手段３６も、直交電流パルスが投入されていることを教示される。比較手段３６は、第１直交電流パルスによって作り出された三つの誘導値ＬA+、ＬB+及びＬC+を７４にて受け取る。我々は、いかなる実際的なマシーンの磁気回路における非線形性も、飽和させる傾向も、直交電流パルスが供給された場合に三つの位相のインダクタンス間の測定可能な差異につながるが、これらのパルスは、モータのトルク出力には寄与しないことを理解した。異極性の第２直交電流パルスは、次いで７６で指示され、更に、インダクタンス値ＬA-、ＬB-及びＬC-が７８にて受け取られる。直交パルスの二つの極性に対するインダクタンス測定値は、合成磁界がロータによって与えられる磁界を増長する傾向にあるか、又はその反対であるかによって、異なるであろう。比較手段３６は、次に、三つの値のうちの二つのセットの合計を８０で比較する。これは、二つの可能性のある結果をもたらし、弁別器によって保持されるフラグが、ロータの初期位置を検出することにより、ステップ８２Ａ又は８２Ｂにて、適正な値に対して開始されることを可能にする。
【００５０】
始動後の動作
一度、モータが始動され、弁別器フラグがセットされると、図６に示されるシーケンスに従って位置情報が取得される。
【００５１】
ステップ８４において、三つのインダクタンス値ＬA、ＬB及びＬCが、上述したように三つの位相各々から受け取られる。これらの値は、ロータの回転周波数に比べて高い周波数で報告される。そのため、多くの位置測定値が各回転中に取得される。ステップ８６Ａ、Ｂ、Ｃにおいて、位相の各組間の三つの比較がなされる。粗い位置が、次いで、上述した比較の結果に従って８８で決定される。シーケンスは、次に、ステップ８４に戻るか、又は、追加の随意ステップを次のように実行し得る。
【００５２】
ステップ９０において、例えば上述した技術の一つにより、粗い位置間の補外法（外挿法）が実行される。弁別器４４によって保持される１８０度フラグが９２にてチェックされる。８８にて求められた粗い位置と、９０にて実行された補外法と、９２にて実行されたチェックとに基づいて、ユニークな位置の決定が９４にてなされる。
【００５３】
ステップ９６にて、完全な半回転が終了したか否かについての判定がなされ、終了している場合、１８０°フラグが９８にて変更される。
【００５４】
更なる随意的シーケンスにおいて、電流速度が１００にて求められ得る。電流速度が閾値ｗよりも大きい場合、スーパバイザ４６は、ステップ１０２にてモータ２４の力率制御への切り換えを実行し得る。
【００５５】
選択した随意ステップ９０〜１０２が完了した後、制御は、全シーケンスを繰り返すためにステップ１０４からステップ８４へと戻る。
【００５６】
可能性のあるだい代替方法
図２のブロック図によって実行される種々の機能は、ハードウエア、ソフトウエア及びこれらの組合せを含む多くの異なる技術によって実現され得る。インダクタンスを測定するため、他の構成も与えられ得る。
【００５７】
上述した説明において、特に重要であると思われる本発明の特徴に注意を向けるように努力したが、当然のことながら、出願人は、図面に参照及び／又は表示されるいかなる特許性のある特徴もしくは特徴の組合せに関する保護をも、そこが特に強調されたか否かにかかわらず、請求する。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明が実施され得るタイプの突極同期電動機のロータ及びステータの部分の概略図である。
【図２】本発明に従う装置の図である。
【図３】図２の装置で使用するための検出器回路である。
【図４】図３の検出器回路によって取得した信号の図である。
【図５】本発明に従って実行される始動及び稼働手順の流れ図である。
【図６】本発明に従って実行される始動及び稼働手順の流れ図である。
【符号の説明】
【００５９】
１０  モータ
１２  第１部分（ロータ）
１４  永久磁石
１６  第２部分（ステータ）
１８  コイル
２０  極磁片
２４  モータ
２６  ステータ・コイル
２８  共通中性線
３２  電源
３６  比較手段
３８  コントローラ
４２  補償回路
４４  弁別器
４６  スーパバイザ
【図１】
2009504126.tif 000005
【図２】
2009504126.tif 000006
【図３】
2009504126.tif 000007
【図４】
2009504126.tif 000008
【図５】
2009504126.tif 000009
【図６】
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【国際調査報告】
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2009504126.tif 000012
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