(57)【要約】【課題】  電気機械の、少なくとも１つの励磁巻線を有するロータの、静止時または低速時の位置を、位置センサを用いることなく決定する方法を提供する。【解決手段】  ロータの励磁巻線に印加される電圧が時間的に変化するときにステータ巻線の端子に誘起される電圧に含まれる情報から、静止時または低速時のロータの位置を検出する。したがって、この方法によれば、磁気センサ、光学センサ、レゾルバ、機械的センサ、容量性センサなどの通常の位置センサを用いることなく、巻線形電気機械のロータの静止時または低速時の位置を検出することが可能できる。【選択図】図１
2009523400.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気機械（１）のロータ（４）の位置を決定する方法であって、このロータは、少なくとも１つの励磁巻線（２５）を備えており、この励磁巻線は、チョッパ（６）に接続されており、前記電気機械は、整数であるｎ個のステータ巻線を有しており、前記ロータは、前記電気機械のｎ個のステータ巻線の各々に磁気的に結合されており、前記電気機械は、全波モードまたはパルス幅変調モードで、前記電気機械を駆動することができる駆動デバイス（２）に接続されており、
−  前記駆動デバイスを抑止するステップと、
−  前記チョッパを介して、前記ロータに、時間的に変化する励磁電圧を印加するステップと、
−  前記ステータ巻線の各々に誘起される起電力（ｅ1、ｅ2、…、ｅn）を測定するステップと、
−  前記誘起された起電力同士を比較する少なくとも１回の操作、および／または、前記誘起された起電力の１つと共通の基準値とを比較する少なくとも１回の操作から、静止時または低速時の前記ロータの位置を決定するステップと、
−  前記決定された、ロータの位置に応じて、前記駆動デバイスの制御を実行するステップとを含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記ロータの位置を決定するステップは、
−  前記測定された起電力を同期復調するステップを含むことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記誘起された起電力の１つと、前記誘起された起電力の他の１つに逆符合を付けたものとを比較するステップを、さらに含むことを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
−  第１のステータ巻線の第１の起電力（ｅ1）が、第２のステータ巻線の第２の起電力（ｅ2）よりも大きい場合には、１に等しい第１の信号（Ｃ1.2）が生成され、そうでない場合には、この第１の信号（Ｃ1.2）は０に等しく、
−  前記第２のステータ巻線の第２の起電力（ｅ2）が、第３のステータ巻線の第３の起電力（ｅ3）よりも大きい場合には、１に等しい第２の信号（Ｃ2.3）が生成され、そうでない場合には、この第２の信号（Ｃ2.3）は０に等しく、
−  第（ｎ−１）のステータ巻線の第（ｎ−１）の起電力（ｅ(n-1)）が、第ｎのステータ巻線の最後の起電力（ｅn）よりも大きい場合には、１に等しい第（ｎ−１）の信号（Ｃ(n-1).n）が生成され、そうでない場合には、この第（ｎ−１）の信号（Ｃ(n-1).n）は０に等しく、
−  前記第ｎのステータ巻線の最後の起電力（ｅn）が、前記第１のステータ巻線の第１の起電力（ｅ1）よりも大きい場合には、１に等しい第ｎの信号（Ｃn.1）が生成され、そうでない場合には、この第ｎの信号（Ｃn.1）は０に等しく、そして、
−  あらかじめ定められたルールに基づいて、前記ロータの位置を表わすｎ個の信号（Ｃ1.2、Ｃ2.3、…、Ｃ(n-1).n、Ｃn.1）の値から、ロータの位置を決定することを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１つに記載の方法。
【請求項５】
ｎが奇数であり、かつ／または、前記ｎ個のステータ巻線が不均等に分布している場合には、
−  前記ロータの位置を、３６０／２ｎ度の電気角度の精度で決定するステップを含むことを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１つに記載の方法。
【請求項６】
ｎが偶数であり、かつ、前記ｎ個のステータ巻線が均等に分布している場合には、
−  前記ロータの位置を、３６０／ｎ度の電気角度の精度で決定するステップを含むことを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１つに記載の方法。
【請求項７】
ｎが偶数であり、かつ、ｎ／２個のステータ巻線が、均等に分布した巻線の第１のグループを形成しており、残りのｎ／２個のステータ巻線が、均等に分布した巻線の第２のグループを形成しており、この２つのグループが、互いに、３６０／２ｎ度の電気角度だけ位相シフトしている場合には、
−  前記ロータの位置を、３６０／２ｎ度の電気角度の精度で決定するステップを含んでいることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１つに記載の方法。
【請求項８】
−  各起電力と基準信号とを比較するステップと、
−  前記第１のステータ巻線の第１の起電力（ｅ1）が前記基準信号よりも大きい場合には、１に等しい第（ｎ＋１）の信号（Ｃ10）が生成され、そうでない場合には、この第（ｎ＋１）の信号（Ｃ10）は０に等しいステップと、
−  前記第２のステータ巻線の第２の起電力（ｅ2）が前記基準信号よりも大きい場合には、１に等しい第（ｎ＋２）の信号（Ｃ20）が生成され、そうでない場合には、この第（ｎ＋２）の信号（Ｃ20）は０に等しいステップと、
−  前記第ｎのステータ巻線の最後の起電力（ｅn）が前記基準信号よりも大きい場合には、１に等しい第（２ｎ）の信号（Ｃn0）が生成され、そうでない場合には、この第（２ｎ）の信号（Ｃn0）は０に等しいステップと、
−  あらかじめ定められたルールに基づいて、前記ロータの位置を表わす２ｎ個の信号（Ｃ1.2、Ｃ2.3、…、Ｃ(n-1).n、Ｃn.1、Ｃ10、Ｃ20、…、Ｃn0）の値から、ロータの位置が決定されるステップとをさらに含むことを特徴とする、請求項４に記載の方法。
【請求項９】
ｎは奇数であり、かつ／または、前記ｎ個のステータ巻線が、不均等に分布されている場合には、
−  前記ロータの位置を、３６０／４ｎ度の電気角度の精度で決定するステップを含むことを特徴とする、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
ｎが偶数であり、かつ、前記ｎ個のステータ巻線が均等に分布している場合には、
−  前記ロータの位置を、３６０／２ｎ度の電気角度の精度で決定するステップを含むことを特徴とする、請求項８に記載の方法。
【請求項１１】
ｎが偶数であり、かつ、ｎ／２個のステータ巻線が、均等に分布した巻線の第１のグループを形成しており、残りのｎ／２個のステータ巻線が、均等に分布した巻線の第２のグループを形成しており、該２つのグループが、互いに、３６０／２ｎ度の電気角度だけ位相シフトしている場合には、
−  前記ロータの位置を、３６０／４ｎ度の電気角度の精度で決定するステップを含むことを特徴とする、請求項８に記載の方法。
【請求項１２】
−  前記２ｎ個の信号（Ｃ1.2、Ｃ2.3、…、Ｃ(n-1).n、Ｃn.1、Ｃ10、Ｃ20、…、Ｃn0）は矩形信号であり、かつ、同一の周波数を有しており、
−  それら２ｎ個の信号は、同期復調によって得られることを特徴とする、請求項８〜１１のいずれか１つに記載の方法。
【請求項１３】
前記同期復調は、チョッパの制御信号の立ち上がりエッジに対する遅延によって定められる同期であることを特徴とする、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
−  前記測定された起電力を数値に変換するステップと、
−  前記チョッパの制御信号の電圧（ＵH）およびデューティサイクル比（ａ）を決定するステップと、
−  前記チョッパの制御信号の電圧、およびデューティサイクル比に基づいて、第１の値（−１／（ａ・ＵH））および第２の値（１／（（１−ａ）・ＵH））を決定するステップと、
−  前記チョッパの制御信号の電圧が正である場合には、各起電力の数値に前記第１の値を乗算し、そうでない場合には、各起電力の数値に前記第２の値を乗算するステップと、
−  あらかじめ定められたルールに基づいて、前記乗算の結果から前記ロータの位置を決定するステップとを含むことを特徴とする、請求項１〜１３のいずれか１つに記載の方法。
【請求項１５】
前記電気機械が静止しているときに、前記ロータの位置を決定するステップを含むことを特徴とする、請求項１〜１４のいずれか１つに記載の方法。
【請求項１６】
請求項１〜１５のいずれか１つに記載の方法を実行して、ロータの位置のデータを供給する制御ロジック（３）に接続されている駆動デバイス（２）に接続されている電気機械（１）を備えていることを特徴とするデバイス。
【請求項１７】
前記電気機械は、チョッパ（６）を介して、時間的に変化する電圧を供給される少なくとも１つの励磁巻線（２５）を有するロータ（４）を備えることを特徴とする、請求項１６に記載のデバイス。
【請求項１８】
前記チョッパの制御信号のデューティサイクル比は、０．０１〜０．９９の範囲にあることを特徴とする、請求項１７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、同期電気機械における少なくとも１つの励磁巻線を備えるロータの、静止時または低速時における位置を決定する方法に関する。本発明は、自動車産業分野、航空産業分野および工業分野に、特に優れた応用が可能なものであるが、それらの応用に限定されるものではない。
【０００２】
本発明は、さらに、同期電気機械の、少なくとも１つの励磁巻線を備えるロータの、静止時または低速時における位置を決定する方法を実行するデバイスにも関する。
【背景技術】
【０００３】
通例、自動制御される同期電気機械は、同心の２つの部分、すなわち、ロータである回転部分と、ステータである固定部分とを備えている。このような電気機械は、例えば、オルタネータスタータのような可逆機械である。ロータとステータとは、エアギャップによって分離されている。ステータは、電気機械の相と呼ばれる複数のステータ巻線を備えている。これらのステータ巻線は、電気機械の中心軸のまわりに均等に分布していて、回転磁界を発生させる。
【０００４】
ロータは、永久磁石を備えている場合がある。またロータは、ステータ巻線との間の相互インダクタンスが、ロータの位置の関数となるように配置された、１つ以上の励磁巻線を備えている場合がある。
【０００５】
この種の電気機械で遭遇する１つの問題は、電気機械を最大トルクで始動させることができるように、ステータ巻線に対する、ロータの静止時の角度位置を決定する必要があるということである。これは、ステータ巻線に電圧を供給して、電気機械を駆動するデバイスを制御するためには、ステータ巻線に供給電圧が印加される瞬間のロータの角度位置を決定する必要があるためである。この位置が知れれば、ステータに発生する磁束が、常に、実質的に、ロータ磁束に対して電気的に直交状態を保つように、電気機械に電圧を供給することが可能になり、したがって、最大トルクを得ることが可能になる。さらに、この位置が知れれば、電気機械の始動方向を固定することが可能になる。
【０００６】
ロータの角度位置を決定するという、この問題に対する第１の従来の解決方法は、３個のホール効果磁気センサのような位置センサを、電気機械に備え付けることである。これらの３個のホール効果磁気センサは、１２０度の電気角度ずつずれるように、空間的にずらして配置される。電気角度と機械角度との間の比は、ロータの磁極数に依存する。１電気周期は、ロータの１つのＮ極から、次のＮ極までの間の周に対応する。この１電気周期は、３６０度の電気角度と等しい。
【０００７】
ホール効果磁気センサは、電気機械のロータに固定された磁気ターゲットの磁界中に配置される。この磁気ターゲットは、磁化操作を受けている（工場で行われている）。ホール効果磁気センサは、磁界反転の間にスイッチングするように、この磁気ターゲットと対向して、ステータに固定される。ホール効果磁気センサは、その近傍の磁界の変化を検出することができるように配置される。
【０００８】
各ホール効果磁気センサは、３６０度の１電気周期のうちの、１８０度の電気角度期間にわたって、二進信号０を送出し、残りの電気角度期間にわたって、二進信号１を送出する。３個のホール効果磁気センサから同時に送出される３つの二進信号を、論理的に組み合わせることによって、６０度の電気的分解能で、ロータの角度位置を導出することが可能になる。
【０００９】
ホール効果磁気センサの数を増やすことによって、この分解能を改善することができる。この種のセンサは、ロータの静止時および回転時の両方において、ロータの位置を検出することを可能にする。
【００１０】
しかしながら、このような解決方法は、種々の欠点を有する。特に、ホール効果磁気センサは、比較的高価であり、また、電気機械に近接して、それらを据え付けるためには、電気機械の空間所要量を増やさなければならない。さらに、電気機械に給電するためのケーブルとは別に、ホール効果磁気センサに給電するための別のケーブル、および、ホール効果磁気センサから供給される情報を収集するための接続線を用いる必要がある。言うまでもなく、ホール効果磁気センサが組み込まれている場所に、アクセスすることが困難であるような状況において、そのようなケーブルおよび接続線を配置することは、操作性、重量、堅牢性、信頼性、およびコストに関する制約に関して矛盾する。さらに、磁気ターゲットに対して行なわれる磁化操作は、電気機械の総コストを増加させる。
【００１１】
ロータの角度位置を決定する問題に対する第２の従来の解決方法は、電気機械に光学センサを備え付けることである。これらの光学センサは、ロータに固定された反射バンドまたは遮光バンドの通過を検出する。これらの光学センサは、上述のホール効果磁気センサと同じ動作タイプである。ホール効果磁気センサと同様に、分解能は、６０度の電気角度である。この種の光学センサは、ホール効果磁気センサと同じ欠点を有する。
【００１２】
ロータの位置を識別するために用いられている検出方法が、ある機械的な角度分解能を有するロータの位置を機械的に検出する方法であるから、従来技術によるこれらの位置センサは、少なからぬ欠点を有する。この方法では、ロータの磁極対の数を増やせば増やすほど、電気的分解能は、ますます低下する。
【００１３】
ロータの位置を決定する問題に対する第３の従来の解決方法は、ステータに対して相対的なロータのほぼ無制限な位置を与えるデータを供給するためのレゾルバを、電気機械に備え付けることである。そのような解決方法の１つの欠点は、レゾルバがもろくて、電気機械内に用いることが難しいという事実にある。この解決方法は、前述の解決方法よりも相当に優れた性能を有するが、それらよりも高価につく。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
したがって、静止時のロータの位置を検出するという問題に対処するために、従来技術において提案されている解決方法は、特に、空間所要量、信頼性、重量、そして、とりわけコストに関する制約、および、自動車のような特定の応用分野に特有の事項に対処するのには十分でないということがわかると思う。
【００１５】
本発明は、上記した従来の技術の欠点を、的確に是正することを目的とするものである。この目的を達成するために、本発明は、静止時のロータの位置を検出するための既存の技術を、従来の位置センサおよび磁気ターゲットを排除するように変更することを提案するものである。本発明によると、このような素子を排除することによって、ケーブルおよび接続線を排除することが可能になり、したがって、特に、コスト、操作性、空間所要量、重量、および信頼性に関する制約に、適切に対処することが可能になる。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
このように、本発明によれば、磁気センサ、光学センサ、レゾルバ、機械的センサ、容量性センサなどの通常の位置センサを排除した状態で、巻線型電気機械のロータの静止時の位置を検出することが可能になる。
【００１７】
センサ、およびその付属品を排除することによって、電気機械内の空間が節約され、その結果、その空間を利用して、電気機械の出力を増加させることが可能になる。
【００１８】
本発明は、ロータの励磁巻線に印加される電圧が変化を受けたときに、ステータ巻線の端子に発生する電圧に含まれている情報から、静止時またはごく低回転時のロータの位置を検出する技術を提案するものである。
【００１９】
本発明において、検出技術を実行するために必要な唯一の測定は、電圧測定である。したがって、この測定には、いかなるトランスデューサも必要とせず、そのため、コストは低減される。
【００２０】
本発明の技術では、位置センサを排除した状態で、ロータの位置に対する精度を向上させる電気的検出方法を用いる。この方法では、ロータの位置に対する精度をほとんど落とすことなく、ロータの磁極対の数を増やすことができる。この方法により、ステータ巻線の磁気軸とロータの磁気軸との間の角度である、ロータの電気的位置を決定することができる。
【００２１】
本発明による、ロータの静止時の位置を検出する技術により、電気機械は、正しい方向へ安定かつ迅速に始動させられる。さらに、本発明による技術によると、回転中のロータの位置を検出しうるように、回転を始動させることができる。
【００２２】
本発明においては、自動制御は、もはや、単にロータの位置に基づいてなされるのではなく、電磁現象に基づいてなされる。そのため、駆動デバイスの制御の性能が、顕著に改善される。
【００２３】
より具体的には、本発明は、電気機械のロータの位置を決定する方法であって、ロータは、少なくとも１つの励磁巻線を備えており、励磁巻線は、チョッパに接続されており、ｎを整数として、電気機械は、ｎ個のステータ巻線を有しており、ロータは、電気機械のｎ個のステータ巻線の各々に磁気的に結合されており、電気機械は、全波モードまたはパルス幅変調モードで、電気機械を駆動することができる駆動デバイスに接続されている方法を提供するものである。
【００２４】
本発明による方法は、次のステップを含んでいる。
【００２５】
−  駆動デバイスを抑止する。
【００２６】
−  チョッパを介して、ロータに、時間的に変化する励磁電圧を印加するステップ。
【００２７】
−  ステータの各巻線に誘起される起電力（ｅ1、ｅ2、…、ｅn）を測定する。
【００２８】
−  誘起された起電力同士を比較する少なくとも１回の操作、および誘起された起電力の１つと共通の基準値とを比較する少なくとも１回の操作から、静止時または低速時のロータの位置を決定する。
【００２９】
−  決定された、ロータの位置に応じて、駆動デバイスの制御を実行する。
【００３０】
限定することを目的とするものではない実施形態によれば、本発明による方法は、次の付加的特性を有する。
【００３１】
−  測定された起電力を同期復調する。
【００３２】
−  誘起された起電力の１つを、誘起された起電力の他の１つ、共通の基準値、および、誘起された起電力の他の１つに逆符合を付けたもののうちの少なくとも１つと比較する。
【００３３】
−  第１のステータ巻線の第１の起電力ｅ1が、第２のステータ巻線の第２の起電力ｅ2よりも大きい場合には、１に等しい第１の信号Ｃ1.2が生成され、そうでない場合には、該第１の信号Ｃ1.2は０に等しい。
【００３４】
−  第２のステータ巻線の第２の起電力ｅ2が、第３のステータ巻線の第３の起電力ｅ3よりも大きい場合には、１に等しい第２の信号Ｃ2.3が生成され、そうでない場合には、該第２の信号Ｃ2.3は０に等しい。
【００３５】
−  第（ｎ−１）のステータ巻線の第（ｎ−１）の起電力ｅ(n-1)が、第ｎのステータ巻線の最後の起電力ｅnよりも大きい場合には、１に等しい第（ｎ−１）の信号Ｃ(n-1).nが生成され、そうでない場合には、該第（ｎ−１）の信号Ｃ(n-1).nは０に等しい。
【００３６】
−  第ｎのステータ巻線の最後の起電力ｅnが、第１のステータ巻線の第１の起電力ｅ1よりも大きい場合には、１に等しい第ｎの信号Ｃn.1が生成され、そうでない場合には、該第ｎの信号Ｃn.1は０に等しい。
【００３７】
−  あらかじめ定められたルールに基づいて、ロータの位置を表わすｎ個の信号Ｃ1.2、Ｃ2.3、…、Ｃ(n-1).n、Ｃn.1の値から、ロータの位置を決定する。
【００３８】
−  ｎが奇数であり、かつ／または、ｎ個のステータ巻線が不均等に分布している場合には、
−  ロータの位置を、３６０／２ｎ度の電気角度の精度で決定する。
【００３９】
−  ｎが偶数であり、かつ、ｎ個のステータ巻線が均等に分布している場合には、
−  ロータの位置を、３６０／ｎ度の電気角度の精度で決定する。
【００４０】
−  ｎが偶数であり、かつ、ｎ／２個のステータ巻線が、均等に分布した巻線の第１のグループを形成しており、残りのｎ／２個のステータ巻線が、均等に分布した巻線の第２のグループを形成しており、これら２つのグループが、互いに、３６０／２ｎ度の電気角度だけ、位相シフトしている場合には、
−  ロータの位置を、３６０／２ｎ度の電気角度の精度で決定する。
【００４１】
−  各起電力と基準信号とを比較して、
−  第１のステータ巻線の第１の起電力ｅ1が基準信号よりも大きい場合には、１に等しい第（ｎ＋１）の信号Ｃ10が生成され、そうでない場合には、第（ｎ＋１）の信号Ｃ10は０に等しく、
−  第２のステータ巻線の第２の起電力ｅ2が基準信号よりも大きい場合には、１に等しい第（ｎ＋２）の信号Ｃ20が生成され、そうでない場合には、第（ｎ＋２）の信号Ｃ20は０に等しく、
−  第ｎのステータ巻線の最後の起電力ｅnが基準信号よりも大きい場合には、１に等しい第（２ｎ）の信号Ｃn0が生成され、そうでない場合には、第（２ｎ）の信号Ｃn0は０に等しく、
−  あらかじめ定められたルールに基づいて、ロータの位置を表わす２ｎ個の信号Ｃ1.2、Ｃ2.3、…、Ｃ(n-1).n、Ｃn.1、Ｃ10、Ｃ20、…、Ｃn0の値から、ロータの位置を決定する。
【００４２】
−  ｎが奇数であり、かつ／または、ｎ個のステータ巻線が、均等に分布している場合には、
−  ロータの位置を、３６０／４ｎ度の電気角度の精度で決定する。
【００４３】
−  ｎが偶数であり、かつ、ｎ個のステータ巻線が均等に分布している場合には、
−  ロータの位置を、３６０／２ｎ度の電気角度の精度で決定する。
【００４４】
−  ｎが偶数であり、かつ、ｎ／２個のステータ巻線が、均等に分布した巻線の第１のグループを形成しており、残りのｎ／２個のステータ巻線が、均等に分布した巻線の第２のグループを形成しており、これら２つのグループが、互いに、３６０／２ｎ度の電気角度だけ位相シフトしている場合には、
−  ロータの位置を、３６０／４ｎ度の電気角度の精度で決定する。
【００４５】
−  ２ｎ個の信号Ｃ1.2、Ｃ2.3、…、Ｃ(n-1).n、Ｃn.1、Ｃ10、Ｃ20、…、Ｃn0は、矩形信号であり、かつ、同一の周波数を有しており、
−  それら２ｎ個の信号は、同期復調によって得られる。
【００４６】
−  同期復調は、チョッパの制御信号の立ち上がりエッジに対する遅延によって定められる同期である。
【００４７】
−  測定された起電力を数値に変換し、
−  チョッパの制御信号の電圧（ＵH）およびデューティサイクル比（ａ）を決定し、
−  チョッパの制御信号の電圧およびデューティサイクル比に基づいて、第１の値（−１／（ａ・ＵH））および第２の値（１／（（１−ａ）・ＵH））を決定し、そして、
−  チョッパの制御信号の電圧が正である場合には、各起電力の数値に第１の値を乗算し、そうでない場合には、各起電力の数値に第２の値を乗算して、
−  あらかじめ定められたルールに基づいて、該乗算の結果から、ロータの位置を決定する。
【００４８】
−  電気機械が停止しているときに、ロータの位置を決定する。
【００４９】
本発明は、さらに、上述の方法を実行して、ロータの位置のデータを供給する制御ロジックに接続されている駆動デバイスに接続されている電気機械を備えていることを特徴とするデバイスを提供するものである。
【００５０】
限定することを目的とするものではない実施形態によれば、本発明によるデバイスは、次の付加的特性を有する。
【００５１】
−  電気機械は、チョッパを介して、時間的に変化する電圧を供給される、少なくとも１つの励磁巻線を有するロータを備えている。
【００５２】
−  チョッパの制御信号のデューティサイクル比は、０．０１〜０．９９の範囲にある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５３】
以下の説明を読み、添付図面を検討することによって、本発明をよりよく理解しうると思う。なお、これらの説明および添付図面は、例示のためのものであって、本発明を何ら限定するものではない。
【００５４】
図１は、制御ロジック３によって制御される駆動デバイス２に接続された電気機械１を示している。これらの電気機械の分野において、種々のタイプの電気機械が公知であり、それらには、大略、次のものがある。
【００５５】
−  磁石を備えているか、または備えていない、爪型電気機械、
−  突出磁極を備える同期電気機械、
−  平板状のロータコイルを備える同期電気機械、
−  電流が流れる励磁巻線と永久磁石との組み合わせによって、空隙における磁束が得られるハイブリッド励磁型電気機械。
【００５６】
以下の説明において、電気機械１は、少なくとも１つの励磁巻線を備える同期電気機械である。この電気機械１は、単相であっても、多相であってもよい。
【００５７】
同期電気機械１は、同心の２つの部分、すなわち、ロータ４およびステータ５を備えている。ロータ４すなわち誘導子は、同期電気機械の回転部分であり、ステータ５すなわちアーマチュアは、固定部分である。ロータ４は、少なくとも１つの励磁巻線を備えている。ロータ４の励磁巻線には、好適な一例においては、チョッパ６を介して送出された励磁電流が流される。ロータの励磁巻線を流れる励磁電流は、磁界を発生させる。
【００５８】
チョッパ６は、直流電圧源６ａから送出された直流電圧を、一連の周期的な矩形電圧にチョップすることができる。この直流電圧源６ａは、バッテリーであってもよい。直流電圧のこの周期的なチョッピングは、静止スイッチ（図示せず）によって実現される。静止スイッチが閉じているとき、直流電圧が、ロータ４の励磁巻線の端子に印加される。その他の時間には、静止スイッチは開いており、ロータ４の励磁巻線の端子における電圧は０である。好適な一例において、直流電圧は１２ボルトである。したがって、励磁巻線に印加される電圧は、時間的に変化する。
【００５９】
好適な一実施形態において、ロータ４の励磁巻線に、チョッパ６から送出された励磁電流が流れているときに、電気機械１は、静止状態または低速状態にある。この場合には、電気機械１は、一次側としてロータ４の励磁巻線、二次側としてステータ５のステータ巻線を有する回転変圧器として働く。したがって、起電力が、ステータ巻線に誘起される。この起電力は、第１に、チョッパ６から送出される交流電圧に、そして、第２に、ステータ５のステータ巻線とロータ４の励磁巻線の軸との間に作られる角度の余弦に比例する。
【００６０】
ステータ５は、いくつかのステータ巻線を備えている。これらのステータ巻線は、駆動デバイス２に接続されている。この駆動デバイス２は、具体的には、インバータであってもよい。図１の例においては、駆動デバイス２は、電圧インバータである（以下においては、駆動デバイス２をインバータ２と呼ぶ）。
【００６１】
インバータ２は、直流電圧を、いくつかの（１つのステータ巻線当たり１つの）正弦波電圧に変換するためのものである。インバータ２は、直流電圧源７から直流電圧を供給される。この直流電圧源７は、好適な一例においては、バッテリーまたは整流器ネットワークである。
【００６２】
インバータ２は、いくつかのブリッジアーム（図示せず）を有している。各ブリッジアームは、いくつかの電子的に制御可能なスイッチを備えている。インバータ２の同一のブリッジアーム上の各スイッチ対の中点が、ステータ５の１つのステータ巻線に接続されている。
【００６３】
インバータ２は、制御ロジック３によって、全波モードまたはパルス幅変調（通常、フランス語でＭＬＩ、英語でＰＷＭと呼ばれる）モードで制御される。多相インバータを駆動するために、制御ロジック３は、インバータ２の全スイッチの開いている状態または閉じている状態を定める。
【００６４】
図１の例においては、インバータ２は、２レベル３相インバータである（しかしながら、他のタイプの既存のインバータに置き換えることもできる）。したがって、インバータ２は、３つのブリッジアームを有する。
【００６５】
制御ロジック３は、集積回路の形態で製造されることが多い。その一例においては、この制御ロジック３は、マイクロプロセッサ（μＰ）８と、プログラムメモリ９と、計算メモリＭと、入出力インタフェース１０とを含んでいる。マイクロプロセッサ８と、プログラムメモリ９と、計算メモリＭと、入出力インタフェース１０とは、通信バス１１を介して相互に接続されている。計算メモリＭは、ロータの位置を決定するための計算ルール、またはノモグラムを格納している。
【００６６】
実際には、１つのアクションが、あるデバイスに割り当てられると、そのアクションは、そのデバイスのプログラムメモリに記録されている命令コードによって制御される、そのデバイスのマイクロプロセッサによって実行される。制御ロジック３は、そのようなデバイスである。
【００６７】
プログラムメモリ９は、いくつかのエリアに分割されており、各エリアは、デバイスの機能を実行するための命令コードに対応している。プログラムメモリ９は、ステータ巻線数ｎを決定するための命令コードを格納しているエリア１２を有する。この巻線数ｎは、整数である。
【００６８】
プログラムメモリ９は、インバータの制御の抑止を制御するための命令コードを格納しているエリア１３を有する。プログラムメモリ９は、ステータ巻線に誘起される起電力の測定を行い、かつ、これらの測定結果の制御ロジック３への伝達を行うための命令コードを格納しているエリア１４を有する。
【００６９】
プログラムメモリ９は、誘起された起電力の同期または非同期復調を実行するための命令コードを格納しているエリア１５を有する。プログラムメモリ９は、ロータの位置の属する範囲を決定するために、起電力同士の比較または起電力と基準値との比較のいずれかを行うか、または、起電力と基準信号（例えば、０信号）との比較を行うための命令コードを格納しているエリア１６を有する。変形例として、比較のエリア１６を、復調のエリア１５に先駆けて実行することができる。
【００７０】
プログラムメモリ９は、誘起された起電力の測定値のデジタル処理を行うための命令コードを格納しているエリア１７を有する。プログラムメモリ９は、エリア１６または１７から供給された結果を、あらかじめ定められており、かつ、計算メモリＭに記録されている計算ルールまたはノモグラムに関連付けて、ロータの位置を決定するための命令コードを格納しているエリア１８を有する。
【００７１】
プログラムメモリ９は、ロータの位置の精度を計算するための命令コードを格納しているエリア１９を有する。この精度は、ステータ巻線数ｎのパリティおよびステータ巻線の分布に依存する。プログラムメモリ９は、エリア１８の命令コードによって決定された、ロータの位置に基づいて、インバータの制御信号を決定するための命令コードを格納しているエリア２０を有する。
【００７２】
図２は、３相電気機械の場合のロータおよびステータの概略図である。この電気機械は、ロータとステータとの間にエアギャップ２０を有している。ステータは、中性点のないデルタ結線、または中性点のあるスター結線のいずれかで、マウントすることができる。ステータは、複数の固定巻線を有することができる。同様に、ロータは、複数の磁極を有することができる。
【００７３】
図２の例においては、ステータは、第１のステータ巻線２１、第２のステータ巻線２２、および第３のステータ巻線２３を有する。３つのステータ巻線２１〜２３は、空間的に均等に分布している。均等な分布とは、電気機械の各ステータ巻線間の角度が一定であるということを意味している。
【００７４】
ステータ巻線２１〜２３に供給される電流は、同一の実効値を有する。これらのステータ電流は、ステータ内に、ステータ回転磁界２４を発生させる。このステータ回転磁界２４は、ステータ電流の周波数に同期する。ステータ磁界は、ロータの電気振動によって回転する。ロータが停止しているときには、ステータ磁界は静止している。
【００７５】
図２の例においては、ロータは双極性である。ロータは、２極、すなわちＮ極およびＳ極を有する。ロータは、多極性であってもよい。ステータは、ロータと同じ磁極対数を有する。ロータは、固定されたステータ巻線２１〜２３の中心に位置する励磁巻線２５を有する。ロータの励磁巻線２５は、それを磁石として動作させる励磁電流を供給されて、ロータ磁界２６を発生させる。このようにして発生したロータ磁界２６は、常に、ステータ回転磁界に同調しようとする。このロータ磁界２６は、ステータ回転磁界２４と同じ速度で回転する。
【００７６】
アーマチュア、すなわちステータのステータ巻線は、エアギャップの回転磁界にさらされ、その結果、起電力を発生させる。誘起される起電力は、ステータを通る磁束の変化によって発生する電圧である。ステータ巻線は、起電力が正弦波になるように、ステータ中に配置されている。
【００７７】
３相電気機械の場合には、スター結線であれ、デルタ結線であれ、各ステータ巻線には、実効値が同じで、かつ、１２０度ずつ位相シフトしている起電力が誘起される。
【００７８】
多極ロータを有する電気機械は、角度上の変換を行えば、２極ロータを有する電気機械に帰着する。
【００７９】
図３は、図１に示されている手段の第１の動作モードの、本発明による一方法を示している。図３は、ステータ巻線を短絡させて、それによって、誘起される起電力の測定をゆがめるようなことのないように、インバータの制御を完全に抑止する予備ステップ３０を示している。
【００８０】
インバータの制御の抑止の後、制御ロジックは、ロータ時定数よりもはるかに短いチョッピング周期での、ロータの励磁巻線の励磁を制御する。この励磁によって、全ステータ端子に、同一周波数の起電力が誘起される。これらの起電力の間の相対振幅は、ロータの位置に依存する。
【００８１】
ステップ３１において、制御ロジックは、起電力の測定を行う。これらの測定中、ロータは、停止しているか、または、非常に低速で回転していることが好ましい。
【００８２】
各ステータ巻線に対して、制御ロジックは、例えば電圧センサを用いて、誘起された起電力を測定する。第１のステータ巻線に対して、制御ロジックは、第１の起電力ｅ1を測定する。第２のステータ巻線に対して、制御ロジックは、第２の起電力ｅ2を測定し、そして、同様の測定を繰り返して、最後に、最後のステータ巻線に対して、第ｎの起電力ｅnを測定する。これらの表記法は、以下の説明においても維持される。
【００８３】
誘起された起電力ｅ1〜ｅnの測定が、中性点または任意の基準点を基準として行われる場合には、誘起された起電力のうちの１つだけを記述すればよい。誘起された起電力ｅ1〜ｅnの測定が、中性点または任意の基準点に頼らずに、完全に差動的である場合には、誘起された起電力の組み合わせが記述される。起電力が単一で記述されるか、組み合わせで記述されるかに関わらず、得られる結果は同じである。誘起される起電力は、次の式（数１）で表わされる。
【数１】
2009523400.tif 000003
上式において、ｖf（ｔ）は、励磁電圧の交流電圧成分であり、θは、与えられた基準点に対するロータの位置であり、θ１、θ２、…、θｎは、同じ基準点に対するｎ個のステータ巻線のそれぞれの位置であり、ｋは、電気機械のパラメータに関連する定数である。これらの誘起された起電力の振幅は、ロータの位置の余弦によって変調されている。
【００８４】
ステップ３２において、制御ロジックは、制御ロジックによって測定されて取得された起電力ｅ1〜ｅnの復調を実行する。
【００８５】
この復調は、同期復調であることが好ましい。これによって、ノイズに埋もれている有用な信号を抽出することが可能になる。この原理は、非常に低振幅の信号に一般的に適用可能である。同期復調は、信号に対するノイズの影響を最小にする手段である。
【００８６】
図３の例において、起電力は、交流電圧成分ｖf（ｔ）を用いて復調される。この同期復調は、交流電圧成分ｖf（ｔ）のスイッチングの瞬間に対して一定の遅延を有する瞬間において、起電力ｅ1〜ｅnをサンプリングすることによってなされる。この同期復調によって、ロータの位置に応じて変化する正弦波信号を得ることができる。
【００８７】
一変形例において、制御ロジックは、ピーク検出器を用いて、誘起された起電力のエンベロープからの抽出に基づいて、非同期復調を実行することができる。
【００８８】
ステップ３３〜４８は、ロータの角度位置の属する範囲を決定するために、誘起された起電力を比較する種々のステップである。これらの比較ステップは、次の要素によって形成されるセットのうちの少なくとも１つの要素を有することができる。
【００８９】
−  １つの起電力と別の１つの起電力との比較。
−  １つの起電力と共通の基準値との比較。
−  １つの起電力と別の１つの起電力に逆符号を付けたものとの比較。
【００９０】
図３の例においては、ステップ３３〜４８において、各起電力と別の１つの起電力との比較がなされる。起電力の測定が、チョッパの制御信号の立ち上がりエッジで同期させられるから、これらの比較の結果は、励磁信号と同期している。一変形例において、制御ロジックは、誘起された起電力と基準値とを比較することができる。
【００９１】
一変形例において、制御ロジックは、復調ステップ３２を行う前に、まず、比較ステップ３３〜４８を行うこともできる。
【００９２】
これらの比較ステップ３３〜４８の動作が、図３に示されている。
【００９３】
ステップ３３において、制御ロジックは、第１の起電力ｅ1と第２の起電力ｅ2とを比較する。第１の起電力ｅ1が、第２の起電力ｅ2よりも大きい場合には、制御ロジックは、ステップ３４を適用し、そうでない場合には、ステップ３５を適用する。
【００９４】
ステップ３４において、制御ロジックは、振幅が１に等しく、かつ、好ましくは２進信号である第１の信号Ｃ12を生成する。ステップ３５においては、第１の信号Ｃ12の振幅は０である。
【００９５】
ステップ３４または３５で得られた第１の信号Ｃ12から、制御ロジックは、ステップ３６において、ロータの位置を表わす第１の信号Ｒ1を決定する。
【００９６】
ステップ３７において、制御ロジックは、第２の起電力ｅ2と第３の起電力ｅ3とを比較する。第２の起電力ｅ2が、第３の起電力ｅ3よりも大きい場合には、制御ロジックは、ステップ３８を適用し、そうでない場合には、ステップ３９を適用する。
【００９７】
ステップ３８において、制御ロジックは、振幅が１に等しく、かつ、好ましくは２進信号である第２の信号Ｃ23を生成する。ステップ３９においては、第２の信号Ｃ23の振幅は０である。
【００９８】
ステップ３８または３９で得られた第２の信号Ｃ23から、制御ロジックは、ステップ４０において、ロータの位置を表わす第２の信号Ｒ2を決定する。同様の比較が、第ｎの（最後の）起電力ｅnまで繰り返される。
【００９９】
ステップ４１において、制御ロジックは、第（ｎ−１）の起電力ｅn-1と第ｎの起電力ｅnとを比較する。第（ｎ−１）の起電力ｅn-1が、第ｎの起電力ｅnよりも大きい場合には、制御ロジックは、ステップ４２を適用し、そうでない場合には、ステップ４３を適用する。
【０１００】
ステップ４２において、制御ロジックは、振幅が１に等しく、かつ、好ましくは２進信号である第（ｎ−１）の信号Ｃ(n-1)(n)を生成する。ステップ４３においては、第（ｎ−１）の信号Ｃ(n-1)(n)の振幅は０である。
【０１０１】
ステップ４２または４３で得られた第（ｎ−１）の信号Ｃ(n-1)(n)から、制御ロジックは、ステップ４４において、ロータの位置を表わす第（ｎ−１）の信号Ｒn-1を決定する。
【０１０２】
ステップ４５において、制御ロジックは、第ｎの起電力ｅnと第１の起電力ｅ1とを比較する。第ｎの起電力ｅnが、第１の起電力ｅ1よりも大きい場合には、制御ロジックは、ステップ４６を適用し、そうでない場合には、ステップ４７を適用する。
【０１０３】
ステップ４６において、制御ロジックは、振幅が１に等しく、かつ、好ましくは２進信号である第ｎの信号Ｃn1を生成する。ステップ４７においては、第ｎの信号Ｃn1の振幅は０である。
【０１０４】
ステップ４６または４７で得られた第ｎの信号Ｃn1から、制御ロジックは、ステップ４８において、ロータの位置を表わす第ｎの信号Ｒnを決定する。
【０１０５】
ロータの位置を表わすｎ個の信号Ｒ1、Ｒ2、…、Ｒn-1、Ｒnが、それぞれ、ステップ３６、４０、４４、４８等で得られるや否や、制御ロジックは、ステップ４９を適用する。
【０１０６】
このステップ４９において、制御ロジックは、ロータの位置を表わすｎ個の２進信号Ｒ1、Ｒ2、…、Ｒn-1、Ｒnを、計算メモリに格納されている計算ルールまたはノモグラムに関連付けて、ロータの位置を決定する。制御ロジックは、１電気周期にわたって、ｎ個の２進信号Ｒ1、Ｒ2、…、Ｒn-1、Ｒnを、Ｒ1が最下位ビット、Ｒnが最上位ビットになるように、１０進コードにコード化する。したがって、制御ロジックは、ロータの位置を、ｎのパリティに応じて、１〜ｎまたは１〜２ｎにわたるレベルによって特性付ける。
【０１０７】
ステップ５０において、ｎが奇数のときに、制御ロジックは、決定されたロータの位置の精度を計算するために、ステップ５１を適用する。ステップ５２において、ｎが偶数のときに、制御ロジックは、決定されたロータの位置の精度を計算するために、ステップ５３〜５６を適用する。
【０１０８】
ステップ５１において、ロータの位置は、（３６０／（２ｎ））度の電気角度に等しい精度を有すると決定される。
【０１０９】
ｎが偶数であり、かつ、ステータ巻線が、空間的に均等に分布している場合（ステップ５３）には、制御ロジックは、ステップ５４において、ロータの位置の精度を計算する。この精度は、（３６０／ｎ）度の電気角度に等しい。
【０１１０】
ｎが偶数であり、かつ、ステータ巻線が、空間的に不均等に分布している場合（ステップ５５）には、制御ロジックは、ステップ５６において、ロータの位置の精度を計算する。この精度は、（３６０／（２ｎ））度の電気角度に等しい。
【０１１１】
上述の、本発明のこの第１の実施形態が、３相電気機械の場合に対して、図５〜図７に示されている。この第１の実施形態によれば、同じ３相電気機械に対して、従来技術のホール効果センサまたは光学位置センサで得られる結果と同じ結果を得ることができる。
【０１１２】
図４は、図１に示されている手段の第２の動作モードの、本発明による一方法を示している。図４は、図３の３０〜４８と同じステップを有する。
【０１１３】
ステップ６０〜７９は、誘起された各起電力と基準信号との比較における種々のステップである。好適な一例において、この基準信号は０信号である。これらの比較ステップ６０〜７９の動作が、図８に示されている。
【０１１４】
ステップ６０において、制御ロジックは、第１の起電力ｅ1と０信号とを比較する。第１の起電力ｅ1が、０信号よりも大きい場合には、制御ロジックは、ステップ６１を適用し、そうでない場合には、ステップ６２を適用する。
【０１１５】
ステップ６１において、制御ロジックは、振幅が１に等しく、かつ、好ましくは２進信号である第（ｎ＋１）の信号Ｃ10を生成する。ステップ６２においては、第（ｎ＋１）の信号Ｃ10の振幅は０である。
【０１１６】
ステップ６１または６２で得られた第（ｎ＋１）の信号Ｃ10から、制御ロジックは、ステップ６３において、ロータの位置を表わす第（ｎ＋１）の信号Ｒn+1を決定する。
【０１１７】
ステップ６４において、制御ロジックは、ロータの位置を表わす第１の信号Ｒ1と第（ｎ＋１）の信号Ｒn+1との第１の結合Ｃ1を作成する。加算または減算で、この結合を実行することができる。好適な一例においては、この結合は加算である。
【０１１８】
ステップ６５において、制御ロジックは、第２の起電力ｅ2と０信号とを比較する。第２の起電力ｅ2が、０信号よりも大きい場合には、制御ロジックは、ステップ６６を適用し、そうでない場合には、ステップ６７を適用する。
【０１１９】
ステップ６６において、制御ロジックは、振幅が１に等しく、かつ、好ましくは２進信号である第（ｎ＋２）の信号Ｃ20を生成する。ステップ６７においては、第（ｎ＋２）の信号Ｃ20の振幅は０である。
【０１２０】
ステップ６６または６７で得られた第（ｎ＋２）の信号Ｃ20から、制御ロジックは、ステップ６８において、ロータの位置を表わす第（ｎ＋２）の信号Ｒn+2を決定する。
【０１２１】
ステップ６９において、制御ロジックは、ロータの位置を表わす第２の信号Ｒ2と第（ｎ＋２）の信号Ｒn+2との第２の結合Ｃ2を作成する。
【０１２２】
同様にして、第ｎの起電力ｅnまで、同様のステップが繰り返される。
【０１２３】
ステップ７０において、制御ロジックは、第（ｎ−１）の起電力ｅn-1と０信号とを比較する。第（ｎ−１）の起電力ｅn-1が、０信号よりも大きい場合には、制御ロジックは、ステップ７１を適用し、そうでない場合には、ステップ７２を適用する。
【０１２４】
ステップ７１において、制御ロジックは、振幅が１に等しく、かつ、好ましくは２進信号である第（２ｎ−１）の信号Ｃ(n-1)0を生成する。ステップ７２においては、第（２ｎ−１）の信号Ｃ(n-1)0の振幅は０である。
【０１２５】
ステップ７１または７２で得られた第（２ｎ−１）の信号Ｃ(n-1)0から、制御ロジックは、ステップ７３において、ロータの位置を表わす第（２ｎ−１）の信号Ｒ2n-1を決定する。
【０１２６】
ステップ７４において、制御ロジックは、ロータの位置を表わす第（ｎ−１）の信号Ｒn-1と、第（２ｎ−１）の信号Ｒ2n-1との第（ｎ−１）の結合Ｃn-1を作成する。
【０１２７】
ステップ７５において、制御ロジックは、第ｎの起電力ｅnと０信号とを比較する。第ｎの起電力ｅnが、０信号よりも大きい場合には、制御ロジックは、ステップ７６を適用し、そうでない場合には、ステップ７７を適用する。
【０１２８】
ステップ７６において、制御ロジックは、振幅が１に等しく、かつ、好ましくは２進信号である第（２ｎ）の信号Ｃn0を生成する。ステップ７７においては、第（２ｎ）の信号Ｃn0の振幅は０である。
【０１２９】
ステップ７６または７７で得られた第（２ｎ）の信号Ｃn0から、制御ロジックは、ステップ７８において、ロータの位置を表わす第（２ｎ）の信号Ｒ2nを決定する。
【０１３０】
ステップ７９において、制御ロジックは、ロータの位置を表わす第ｎの信号Ｒnと第（２ｎ）の信号Ｒ2nとの第ｎの結合Ｃnを作成する。
【０１３１】
ロータの位置を表わす信号のｎ個の結合Ｃ1、Ｃ2、…、Ｃn-1、Ｃnが得られるや否や、制御ロジックは、ステップ８０を適用する。このステップ８０において、制御ロジックは、結合Ｃ1、Ｃ2、…、Ｃn-1、Ｃnを、あらかじめ定められていて、計算メモリＭに格納されている計算ルールまたはノモグラムに関連付けて、ロータの位置を決定する。
【０１３２】
したがって、制御ロジックは、ロータの位置を、ｎのパリティに応じて、１〜２ｎまたは１〜４ｎにわたるレベルによって特性付ける。
【０１３３】
ステップ８１において、ｎが奇数である場合には、制御ロジックは、ステップ８２を適用し、そうでない場合には、ステップ８３を適用する。ステップ８２において、決定されたロータの位置の精度は、（３６０／（４ｎ））度の電気角度に等しい。ｎが偶数であるステップ８３において、制御ロジックは、ｎ個のステータ巻線が空間的に均等に分布しているか否かを決定する。均等に分布している場合には、制御ロジックは、ステップ８４において、決定されたロータの位置の精度を計算し、（３６０／（２ｎ））度の電気角度に等しいと決定する。不均等に分布している場合には、制御ロジックは、ステップ８５において、ロータの位置の精度を、（３６０／（４ｎ））度の電気角度であると決定する。
【０１３４】
上述した本発明の第２の実施形態は、図８〜図１０に示されている。この第２の実施形態によれば、全くコストを増加させることなしに、ロータの位置の分解能を改善することができる。
【０１３５】
本発明の第３の実施形態が、図１１および図１２に示されている。
【０１３６】
図５は、図３の、本発明の第１の実施形態の方法を実行する手段を示している。図５の例において、ｎは３に等しい。この電気機械は、３相電気機械である。場合によっては増幅後に、誘起された３つの起電力が相互に比較されて、同一の周波数を有する３つの矩形信号が得られる。
【０１３７】
この比較を行うために、起電力は、２つ１組にして、ヒステリシスコンパレータ２００ａ〜２００ｃに送られる。制御ロジックは、なされる比較の数と同数のヒステリシスコンパレータを備えている。これらのヒステリシスコンパレータは、スイッチングモードで動作する演算増幅器であることが好ましい。ヒステリシスコンパレータの出力状態によって、一方の起電力が他方の起電力よりも大きいか、それとも、小さいかが決定される。
【０１３８】
第１のヒステリシスコンパレータ２００ａは、第１の起電力ｅ1と第２の起電力ｅ2とを比較する。第２のヒステリシスコンパレータ２００ｂは、第２の起電力ｅ2と第３の起電力ｅ3とを比較する。第３のヒステリシスコンパレータ２００ｃは、第３の起電力ｅ3と第１の起電力ｅ1とを比較する。
【０１３９】
各ヒステリシスコンパレータ２００ａ、２００ｂ、２００ｃの出力信号は、それぞれ、整形回路２０１ａ、２０１ｂ、２０１ｃに送られる。これらの整形回路２０１ａ、２０１ｂ、２０１ｃによって、ヒステリシスコンパレータの出力信号を、フリップフロップの入力が正しく読み取ることができるように適合させることができる。
【０１４０】
図５の例においては、整形回路２０１ａ、２０１ｂ、２０１ｃは、各々、ヒステリシスコンパレータの出力信号から、ハイ状態およびロー状態を有する２進信号を生成する。したがって、整形回路２０１ａ、２０１ｂ、２０１ｃは、その出力に、周波数の等しい３つの矩形信号を出力する。
【０１４１】
各整形回路２０１ａ、２０１ｂ、２０１ｃから送出された２進信号は、それぞれ、フリップフロップ２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃに送られる。フリップフロップ２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃは、１ビットを記憶するためのシーケンシャルゲートである。したがって、これらのフリップフロップの出力状態は、その入力に依存するが、出力状態（直前の）が有している値にも依存する。一実施形態において、これらのフリップフロップは、Ｄ型フリップフロップである。さらに、それらは、記憶機能を満たすことが可能な任意の他の回路であってもよい。
【０１４２】
Ｄ型フリップフロップは、２つの入力ＤおよびＨを有する。入力Ｄは、整形回路によって生成される信号に対応しており、入力Ｈは、ユニット２０３によって供給されるクロック信号に対応している。このクロック信号は、チョッパの制御信号の立ち上がりエッジに遅延を与えることによって生成される。Ｄ型フリップフロップは、ロータの位置を表わす信号を供給する出力を有する。
【０１４３】
各クロックの立ち上がりエッジで、出力は、入力値Ｄをそのまま出力する。また、各クロックの立ち下がりエッジでは、出力されている入力値が記憶される。すなわち、立ち下がりエッジで、Ｄ型フリップフロップはラッチされる。したがって、チョッパの制御信号の立ち上がりエッジに遅延を同期させることによって、Ｄ型フリップフロップから、ロータの位置を表わす信号を得ることができる。
【０１４４】
一変形例として、作動中に、フリップフロップの初期値を初期化するために、リセット信号を導入してもよい。
【０１４５】
ユニット２０３は、フリップフロップ２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃにクロック信号を供給する。それを行うために、ユニット２０３は、単安定回路２０４を備えている。単安定回路２０４は、１つの安定状態と１つの不安定状態を有するフリップフロップである。チョッパの制御信号２０５の作用を受けて、単安定回路２０４は、２つの状態のうちの一方から他方に移ることができる。単安定回路２０４は、時間遅れを作るために用いられる。
【０１４６】
ヒステリシスコンパレータから出た信号は、クロック信号によって励磁信号と同期させられ、チョッピング周波数と同じ周波数の周期信号になる。ロータの位置に関する有用な情報を抽出するために、制御ロジックは、励磁信号の立ち上がりエッジに対してわずかに遅れた瞬間に、整形回路から出た信号の振幅をサンプルする。このサンプリングの結果、（３６０／（２×３））度の電気角度、すなわち、６０度の電気角度の間隔で、ロータの位置を表わす３つの信号Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3が生成される。
【０１４７】
図６は、３つの復調された起電力の様子、および、それらの相互の比較結果の様子を示すグラフである。縦軸は、起電力の振幅を、ボルトで表わしている。横軸は、ロータの角度位置を表わしている。曲線ｅ１は、第１の復調された起電力ｅ1の様子を示している。曲線ｅ２は、第２の復調された起電力ｅ2を示しており、第１の復調された起電力ｅ1の曲線に対して、２π／３だけ位相シフトしている。曲線ｅ３は、第３の復調された起電力ｅ3の様子を示しており、第２の復調された起電力ｅ2の曲線に対して、２π／３だけ位相シフトしている。
【０１４８】
図６は、さらに、２つの起電力の比較結果の２進表示を示している。グラフｆ１は、曲線ｅ１とｅ３との比較結果の２進表示である。グラフｆ２は、曲線ｅ２とｅ１との比較結果の２進表示である。グラフｆ３は、曲線ｅ３とｅ２との比較結果の２進表示である。これらの２進表示は、１に等しいハイ状態、および０に等しいロー状態を有する。
【０１４９】
−θ１〜θ０の区間において、曲線ｅ１が曲線ｅ３よりも高いということは、グラフｆ１がハイ状態にあるということを意味している。曲線ｅ２が曲線ｅ１より低いということは、グラフｆ２がロー状態にあるということを意味している。曲線ｅ３が曲線ｅ２より高いということは、グラフｆ３がハイ状態にあるということを意味している。この場合、第１の信号Ｒ1は、ハイ状態にあり、第２の信号Ｒ2ならびに第３の信号Ｒ3は、ロー状態にある。
【０１５０】
θ０〜θ１の区間においては、曲線ｅ３は、曲線ｅ２よりも低くなっており、グラフｆ３の状態に変化が生じている。すなわち、グラフｆ３は、ロー状態になっている。この場合には、第１の信号Ｒ1ならびに第２の信号Ｒ2は、ハイ状態にあり、第３の信号Ｒ3は、ロー状態にある。
【０１５１】
θ１〜θ２の区間においては、曲線ｅ２は、曲線ｅ１よりも高くなっており、グラフｆ２の状態に変化が生じている。すなわち、グラフｆ２は、ハイ状態になっている。この場合には、第１の信号Ｒ1ならびに第３の信号Ｒ3は、ロー状態にあり、第２の信号Ｒ2は、ハイ状態にある。
【０１５２】
θ２〜θ３の区間においては、曲線ｅ１は、曲線ｅ３よりも低くなっており、グラフｆ１の状態に変化が生じている。すなわち、グラフｆ１は、ロー状態になっている。この場合には、第１の信号Ｒ1は、ロー状態にあり、第２の信号Ｒ2ならびに第３の信号Ｒ3は、ハイ状態にある。
【０１５３】
θ３〜θ４の区間においては、曲線ｅ３は、曲線ｅ２よりも高くなっており、グラフｆ３の状態に変化が生じている。すなわち、グラフｆ３は、ハイ状態になっている。この場合には、第１の信号Ｒ1ならびに第２の信号Ｒ2は、ロー状態にあり、第３の信号Ｒ3は、ハイ状態にある。
【０１５４】
θ４〜θ５の区間においては、曲線ｅ２は、曲線ｅ１よりも低くなっており、グラフｆ２の状態に変化が生じている。すなわち、グラフｆ２は、ロー状態になっている。この場合には、第１の信号Ｒ1ならびに第３の信号Ｒ3は、ハイ状態にあり、第２の信号Ｒ2はロー状態にある。
【０１５５】
θ５〜θ６の区間においては、曲線ｅ１は、曲線ｅ３よりも高くなっており、グラフｆ１の状態に変化が生じている。すなわち、グラフｆ１は、ハイ状態になっている。この場合には、第１の信号Ｒ1は、ハイ状態にあり、第２の信号Ｒ2ならびに第３の信号Ｒ3は、ロー状態にある。
【０１５６】
θ６〜θ７の区間においては、曲線ｅ３が曲線ｅ２よりも低くなっており、グラフｆ３の状態に変化が生じている。すなわち、グラフｆ３は、ロー状態になっている。この場合には、第１の信号Ｒ1ならびに第２の信号Ｒ2は、ハイ状態にあり、第３の信号Ｒ3は、ロー状態にある。
【０１５７】
これらの比較結果は、（３６０／（２×３））度の電気角度ずつ位相シフトしている。したがって、これらの結果は、６０度の電気角度の精度で得られる。ハイ状態またはロー状態にある、ロータの位置を表わす３つの信号Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3を同時に得ることは、物理的に不可能である。
【０１５８】
図７は、ロータの位置を表わす３つの信号Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3から生成される、ロータの位置ベクトルの位置を示している。この位置ベクトルは、次の式（数２）にしたがって得られる。
【数２】
2009523400.tif 000004
ここで、ａは、次のように与えられる。
【数３】
2009523400.tif 000005
【０１５９】
この位置ベクトルは、縦軸成分ｐyおよび横軸成分ｐxで表わされる。位置ベクトルは、６０度の一定電気角度間隔を有する、六角形の６つの頂点を順次に占める。２極ロータを有する電気機械においては、各位置ベクトル（数４）〜（数５）は、ロータの励磁巻線の励磁によって誘起される起電力間の種々の可能な比較を表わす６つの角度セクタＳ１〜Ｓ６を形成する。
【数４】
2009523400.tif 000006
【数５】
2009523400.tif 000007
【０１６０】
各角度セクタは、六角形の中心に、その１つの頂点を有し、その頂角は、６０度の電気角度をなす。位置ベクトルの各々は、隣接し合う２つの位置ベクトルで、１つの角度セクタを形成する。第１の角度セクタＳ１は、位置ベクトル（数４）と（数６）とで形成される。第２〜第５の角度セクタＳ２〜Ｓ５は、同様にして形成され、第６の角度セクタＳ６は、位置ベクトル（数５）と（数４）とで形成される。
【数６】
2009523400.tif 000008
【０１６１】
図８は、図４の、本発明の第２の実施形態の方法を実行する手段を、図５〜図７の例と同じ３相電気機械に対して示している。図８は、起電力同士の比較、および起電力と０信号との比較を示すブロック図である。
【０１６２】
制御ロジックは、第１の実施形態の場合と同様に、各起電力と他の１つの起電力との比較に対応する第１の比較を行う。この第１の比較は、コンパレータ３０１ａ、３０１ｂ、３０１ｃによって行われる。
【０１６３】
制御ロジックは、さらに、各起電力と０信号との比較に対応する第２の比較を行う。この第２の比較は、コンパレータ３００ａ、３００ｂ、３００ｃによって行われる。
【０１６４】
コンパレータ３００ａは、第１の起電力ｅ1と０信号とを比較する。コンパレータ３００ｂは、第２の起電力ｅ2と０信号とを比較する。コンパレータ３００ｃは、第３の起電力ｅ3と０信号とを比較する。コンパレータ３０１ａは、第１の起電力ｅ1と第２の起電力ｅ2とを比較する。コンパレータ３０１ｂは、第２の起電力ｅ2と第３の起電力ｅ3とを比較する。コンパレータ３０１ｃは、第３の起電力ｅ3と第１の起電力ｅ1とを比較する。
【０１６５】
各コンパレータの出力は、好ましくはＤ型フリップフロップであるフリップフロップに送られる。そのフリップフロップのクロック信号は、ユニット３０３から供給される。フリップフロップ３０２ａは、コンパレータ３００ａからの比較結果を受け取って、ロータの位置を表わす第４の信号Ｒ4を供給する。フリップフロップ３０２ｂは、コンパレータ３０１ａからの比較結果を受け取って、ロータの位置を表わす第１の信号Ｒ1を供給する。
【０１６６】
フリップフロップ３０２ｃは、コンパレータ３００ｂからの比較結果を受け取って、ロータの位置を表わす第５の信号Ｒ5を供給する。フリップフロップ３０２ｄは、コンパレータ３０１ｂからの比較結果を受け取って、ロータの位置を表わす第２の信号Ｒ2を供給する。
【０１６７】
フリップフロップ３０２ｅは、コンパレータ３００ｃからの比較結果を受け取って、ロータの位置を表わす第６の信号Ｒ6を供給する。フリップフロップ３０２ｆは、コンパレータ３０１ｃからの比較結果を受け取って、ロータの位置を表わす第３の信号Ｒ3を供給する。
【０１６８】
言い換えると、入力として、起電力同士の比較結果を有するフリップフロップは、ロータの位置を表わす３つの信号Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3を供給する。入力として、各起電力と０信号との比較結果を有するフリップフロップは、ロータの位置を表わす別の３つの信号Ｒ4、Ｒ5、Ｒ6を供給する。
【０１６９】
信号Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3とＲ4、Ｒ5、Ｒ6との間の位相差を利用するために、制御ロジックは、これらの信号を結合する。この結合は、加算器を用いて行うのが好ましい。加算器３０４ａは、ロータの位置を表わす第１の信号Ｒ1および第４の信号Ｒ4を受け取って、出力として、第１の結合Ｃ1を供給する。加算器３０４ｂは、ロータの位置を表わす第２の信号Ｒ2および第５の信号Ｒ5を受け取って、出力として、第２の結合Ｃ2を供給する。加算器３０４ｃは、ロータの位置を表わす第３の信号Ｒ3および第６の信号Ｒ6を受け取って、出力として、第３の結合Ｃ3を供給する。
【０１７０】
これら３つの結合Ｃ1、Ｃ2、Ｃ3は、コンピュータ３０５に伝達される。このコンピュータ３０５は、計算メモリＭに格納されているノモグラムまたは計算ルールを用いて、ロータの位置ベクトルを決定する。コンピュータ３０５は、出力として、ロータの位置ベクトルの成分ｐyおよびｐxを供給する。
【０１７１】
図９は、３つの復調された起電力の曲線、２つの曲線の比較結果、および、各曲線と０信号との比較結果の様子を示すグラフである。
【０１７２】
３つの起電力ｅ1、ｅ2、ｅ3の３つの曲線ｅ１、ｅ２、ｅ３は、図６に示されている曲線と同じである。同様に、３つのグラフｆ１、ｆ２、ｆ３は、図６に示されている比較結果と同じ比較結果を表わしている。グラフｆ４は、曲線ｅ１と０信号との比較結果の２進表示である。グラフｆ５は、曲線ｅ２と０信号との比較結果の２進表示である。グラフｆ６は、曲線ｅ３と０信号との比較結果の２進表示である。
【０１７３】
区間−θ３〜−θ２において、曲線ｅ１が曲線ｅ３より低いということは、グラフｆ１がロー状態にあることを意味している。曲線ｅ２が曲線ｅ３より低いということは、グラフｆ２がロー状態にあることを意味している。曲線ｅ３が曲線ｅ２より高いということは、グラフｆ３がハイ状態にあることを意味している。曲線ｅ１が正であるということは、グラフｆ４がハイ状態にあることを意味している。曲線ｅ２が負であるということは、グラフｆ５がロー状態にあることを意味している。曲線ｅ３が正であるということは、グラフｆ６がハイ状態にあることを意味している。
【０１７４】
区間−θ２〜−θ１においては、曲線ｅ１は、曲線ｅ３より高くなっており、グラフｆ１の状態に変化が生じている。すなわち、グラフｆ１は、ハイ状態となっている。
【０１７５】
区間−θ１〜−θ０においては、曲線ｅ３は、負になっており、グラフｆ６の状態に変化が生じている。すなわち、グラフｆ６は、ロー状態となっている。
【０１７６】
区間θ０〜θ１においては、曲線ｅ３は、曲線ｅ２より低くなっており、グラフｆ３の状態に変化が生じている。すなわち、グラフｆ３は、ロー状態となっている。
【０１７７】
区間θ１〜θ２においては、曲線ｅ２は、正になっており、グラフｆ５の状態に変化が生じている。すなわち、グラフｆ５は、ハイ状態となっている。
【０１７８】
区間θ２〜θ３においては、曲線ｅ２は、曲線ｅ１より高くなっており、グラフｆ２の状態に変化が生じている。すなわち、グラフｆ２は、ハイ状態となっている。
【０１７９】
区間θ３〜θ４においては、曲線ｅ１は、負になっており、グラフｆ４の状態に変化が生じている。すなわち、グラフｆ４は、ロー状態となっている。
【０１８０】
区間θ４〜θ５においては、曲線ｅ１は、曲線ｅ３より低くなっており、グラフｆ１の状態に変化が生じている。すなわち、グラフｆ１は、ロー状態となっている。
【０１８１】
区間θ５〜θ６においては、曲線ｅ３は、正となっており、グラフｆ６の状態に変化が生じている。すなわち、グラフｆ６は、ハイ状態となっている。
【０１８２】
区間θ６〜θ７においては、曲線ｅ３は、曲線ｅ２より高くなっており、グラフｆ３の状態に変化が生じている。すなわち、グラフｆ３は、ハイ状態となっている。
【０１８３】
区間θ７〜θ８においては、曲線ｅ２は、負になっており、グラフｆ５の状態に変化が生じている。すなわち、グラフｆ５は、ロー状態となっている。
【０１８４】
区間θ８〜θ９においては、曲線ｅ２は、曲線ｅ１より低くなっており、グラフｆ２の状態に変化が生じている。すなわち、グラフｆ２は、ロー状態となっている。
【０１８５】
区間θ９〜θ１０においては、曲線ｅ１は、正になっており、グラフｆ４の状態に変化が生じている。すなわち、グラフｆ４は、ハイ状態となっている。
【０１８６】
区間θ１０〜θ１１においては、曲線ｅ１は、曲線ｅ３より高くなっており、グラフｆ１の状態に変化が生じている。すなわち、グラフｆ１は、ハイ状態となっている。
【０１８７】
区間θ１１〜θ１２においては、曲線ｅ３は、負になっており、グラフｆ６の状態に変化が生じている。すなわち、グラフｆ６は、ロー状態となっている。
【０１８８】
区間θ１２〜θ１３においては、曲線ｅ３は、曲線ｅ２より低くなっており、グラフｆ３の状態に変化が生じている。すなわち、グラフｆ３は、ロー状態となっている。
【０１８９】
これらの比較結果は、３０度の電気角度〔（３６０／（４×３））度の電気角度に等しい〕ずつ、位相シフトしている。
【０１９０】
図１０は、ロータの位置を表わす６つの信号の３つの結合Ｃ1、Ｃ2、Ｃ3（すなわち、Ｒ1＋Ｒ4、Ｒ2＋Ｒ5、Ｒ3＋Ｒ6）から生成される、ロータの位置ベクトルの位置を示している。位置ベクトルは、次の式（数７）にしたがって得られる。
【数７】
2009523400.tif 000009
ここで、ａは、次のように与えられる。
【数３】
2009523400.tif 000010
【０１９１】
位置ベクトルの成分ｐxおよびｐyは、次の式（数８）によって与えられる。
【数８】
2009523400.tif 000011
【０１９２】
図１０は、３０度ずつの電気角度をなして隔たっていて、順次に位置ベクトルによって占められている１２の角度位置を示している。ロータの各位置ベクトル（数４）〜（数９）は、ロータの励磁巻線の励磁によって誘起される起電力間の種々の可能な比較、および、各起電力と０信号との比較を表わす１２の角度セクタＳ１〜Ｓ１２を形成する。
【数９】
2009523400.tif 000012
【０１９３】
第１の角度セクタＳ１は、位置ベクトル（数４）と（数６）とで形成される。第２〜第１１の角度セクタＳ２〜Ｓ１１は、同様にして形成され、第１２の角度セクタＳ１２は、位置ベクトル（数９）と（数４）とで形成される。一例において、ロータの位置は、次のときに、第１のセクタＳ１内にある。
【０１９４】
−  第１の起電力ｅ1が、第３の起電力ｅ3よりも大きく、
−  第２の起電力ｅ2が、第１の起電力ｅ1よりも大きく、そして
−  第１の起電力ｅ1が正であり、第２の起電力ｅ2が負であり、第３の起電力ｅ3が正である。
【０１９５】
したがって、誘起される起電力の符号の変化に関する情報が用いられると、ロータの位置検出は、２倍正確になる。ロータの位置測定は、その実際の位置から、±１５度の電気角度まででなされる。これによって、２極電気機械において、位置ベクトルから１２の角度セクタを画定することができる。
【０１９６】
本発明の方法を用いる上述の手段の例は、偶数の相を有する電気機械に適用することができる。偶数のステータ巻線を有する電気機械の場合、制御ロジックは、空間的な相分布に基づいて、ロータの位置の精度を計算する。
【０１９７】
図１１ａは、不規則な間隔で配置された６つのステータ巻線の起電力の曲線の様子を示している。６つのステータ巻線を、２つのグループに振り分けることができる。この場合には、それらは、３相の２つのグループに振り分けられる。
【０１９８】
この場合、第１のグループの３つのステータ巻線は、互いに、（３６０／（ｎ／２））度の電気角度（この場合には、１２０度の電気角度に等しい）をなして、均等に分布している。そして、第２のグループの３つのステータ巻線は、第１のグループの３つのステータ巻線から、（３６０／（２ｎ））度の電気角度（この場合には、３０度の電気角度に等しい）をなして分布している。言い換えると、第２のグループの第１のステータ巻線は、第１のグループの第１のステータ巻線に対して、３０度の電気角度だけ位相シフトしている。第２および第３のステータ巻線においても同様である。
【０１９９】
図１１ｂは、本発明の第１の実施形態の比較ステップを、６つの不規則に分布した相を有する電気機械の場合に対して示している。図１１ｂの例における、この比較ステップは、起電力と別の起電力との比較、および、起電力と別の起電力に逆符号を付けたものとの比較を用いている。ロータの位置の精度は、本発明の第１の実施形態では、３０度の電気角度と等しい。
【０２００】
図１１ｃは、本発明の第２の実施形態による、起電力と０信号との比較ステップを示している。
【０２０１】
本発明の第２の実施形態は、図１１ｂで得られる結果と、図１１ｃで得られる結果とを結合したものである。この結合で得られる精度は、１５度の電気角度である。このタイプの分布においては、ｎが奇数のときと同じ精度が得られる。
【０２０２】
６つのステータ巻線が、空間的に均等に分布している場合には、本発明の第１の実施形態の方法では、ロータの位置の精度は、６０度の電気角度に等しい。この精度は、本発明の第２の実施形態の方法では、３０度の電気角度と等しい。このタイプのステータ巻線の分布においては、ロータの位置の精度は、ｎが偶数であって、かつ、不規則に分布している場合の半分である。
【０２０３】
図１２は、本発明の第３の実施形態を実行する手段を示している。この第３の実施形態においては、制御ロジックは、極めて精細な分解能でロータの瞬間的な位置を決定するために、起電力の瞬間的な測定を用いる。
【０２０４】
これをなすために、制御ロジックは、英語でDigital Signal ProcessorすなわちＤＳＰと呼ばれるデジタル・シグナル・プロセッサ４００を備えている。このデジタル・シグナル・プロセッサ４００は、１クロックパルス内に複雑な計算を行うとともに、多数のデジタル入力やアナログ入力に非常に容易にアクセスするように最適化されたコンピュータである。デジタル・シグナル・プロセッサ４００は、アナログ信号変換装置から出たデジタル信号を容易に操作して処理することができる。
【０２０５】
静止時、すなわち、速度がほとんど０であるときのロータの位置を算定するために、制御ロジックは、インバータの制御を抑止することから始めて、次に、励磁電流のリップルを小さくするために、ロータの励磁巻線を、チョッパを用いて十分に高い周波数で励磁する。
【０２０６】
デジタル・シグナル・プロセッサ４００は、アナログ・デジタルコンバータ（Ａ／Ｄ）４０１の入力において、ｎ個の起電力ｅ1、ｅ2、ｅ3、…、enを受け取る。これらのｎ個のアナログ信号である起電力ｅ1、ｅ2、ｅ3、…、enは、デジタル信号に変換される。これらのｎ個のデジタル信号は、各々、異なる乗算器に送られる。乗算器５０1は、第１の変換された起電力ｅ1を受け取る第１の入力５０1aを有する。乗算器５０2は、第２の変換された起電力ｅ2を受け取る第１の入力５０2aを有する。乗算器５０3は、第３の変換された起電力ｅ3を受け取る第１の入力５０3aを有する。
【０２０７】
以下、同様の乗算器が存在し、乗算器５０nは、第ｎの変換された起電力ｅnを受け取る第１の入力５０naを有する。
【０２０８】
乗算器５０1、５０2、５０3、…、５０nは、〔−１／（ａ・ＵH）〕に等しい第１の値、または、〔１／（（１−ａ）・ＵH）〕に等しい第２の値を受け取る第２の入力５０4を有する。ここで、ＵHおよびａは、それぞれ、チョッパの制御信号の電圧およびデューティサイクル比である。第１の値と第２の値とは、本発明の要件に応じて変更することができる。
【０２０９】
これらの２つの値のどちらを用いるかを決めるために、プロセッサは、コンパレータ４０２を備えている。チョッパの制御信号が正であるときには、第１の値がコンパレータ４０２から送出されて、各乗算器の第２の入力５０4に送られる。そうでないときには、各乗算器の第２の入力５０4は、第２の値を受け取る。
【０２１０】
乗算器から供給されたデータは、フィルタリング手段に伝達される。フィルタリング手段６０1、６０2、６０3、…、６０nは、それぞれ、乗算器５０1、５０2、５０3、…、５０nから受け取ったデータをフィルタリングする。データのフィルタリングは、位相変化ができるだけ小さくなるように行われる。フィルタリングされたデータは、コンピュータ４０３に送られる。あらかじめ定められた計算ルールまたはノモグラムを用いて、コンピュータは、瞬間的なロータの位置を計算する。コンピュータは、ロータの位置ベクトルの成分ｐxおよびｐyを決定する。これらの成分は、デジタル・アナログコンバータ（Ｄ／Ａ）４０４に送られる。
【０２１１】
成分ｐxおよびｐyは、常に、ロータの角度位置の余弦および正弦によって与えられるが、ロータが回転していると、いくらかの位相前進を伴う。回転が非常に低速であるときには、この位相前進は、極めて小さくなる。
【０２１２】
本発明の前述の２つの実施形態における成分を、対応する成分で置き換えることができる。同様に、２つの実施形態で説明されている成分の間に，他の成分を挿入することができる。
【０２１３】
図１３は、ステータに対して相対的に、ロータによって占められる、第３の実施形態による種々の位置を示している。図１３に示されているように、ロータの位置ベクトルの集合は、ロータの瞬間的な位置を表わす円形状になる。
【０２１４】
ロータの瞬間的な位置ベクトルは、次の式（数１０）によって与えられる。
【数１０】
2009523400.tif 000013
【０２１５】
図１３の実軸および虚軸上への、ロータの瞬間的な位置ベクトル（数１１）の投影は、それぞれ，ｃｏｓ（θ）およびｓｉｎ（θ）に比例する。この場合、ロータの位置は，次の式（数１２）によって定められる。
【数１１】
2009523400.tif 000014
【数１２】
2009523400.tif 000015
【図面の簡単な説明】
【０２１６】
【図１】本発明による方法を実行する手段を示す図である。
【図２】３相電気機械のロータおよびステータを示す略図である。
【図３】本発明による方法の第１の実施形態のステップを示す図である。
【図４】本発明による方法の第２の実施形態のステップを示す図である。
【図５】３相電気機械の場合の、本発明の第１の実施形態を実行する手段を示す図である。
【図６】３相電気機械の場合の、本発明の第１の実施形態のグラフ表示である。
【図７】３相電気機械の場合の、本発明による第１の実施形態の、静止時または低速時のロータのベクトル位置を示す図である。
【図８】３相電気機械の場合の、本発明の第２の実施形態を実行する手段を示す図である。
【図９】３相電気機械の場合の、本発明の第２の実施形態のグラフ表示である。
【図１０】３相電気機械の場合の、本発明による第２の実施形態の、静止時または低速時のロータのベクトル位置を示す図である。
【図１１ａ】６相を有する電気機械の場合の、本発明の第１および第２の実施形態のグラフ表示である。
【図１１ｂ】６相を有する電気機械の場合の、本発明の第１の実施形態のグラフ表示である。
【図１１ｃ】６相を有する電気機械の場合の、本発明の第２の実施形態のグラフ表示である。
【図１２】本発明の第３の実施形態を実行する手段を示す図である。
【図１３】本発明による第３の実施形態の、静止時または低速時のロータの準全位置を示す図である。
【符号の説明】
【０２１７】
１  電気機械
２  駆動デバイス（インバータ）
３  制御ロジック
４  ロータ
５  ステータ
６  チョッパ
６ａ、７  直流電圧源
８  マイクロプロセッサ
９  プログラムメモリ
１０  入出力インタフェース
１１  通信バス
１２〜２０  エリア
２０  エアギャップ
２１〜２３  ステータ巻線
２４  ステータ回転磁界
２５  励磁巻線
２６  ロータ磁界
２００ａ〜２００ｃ  ヒステリシスコンパレータ
２０１ａ〜２０１ｃ  整形回路
２０２ａ〜２０２ｃ、３０２ａ〜３０２ｆ  フリップフロップ
２０３、３０３  ユニット
２０４  単安定回路
２０５  チョッパの制御信号
３００ａ〜３００ｃ、３０１ａ〜３０１ｃ、４０２  コンパレータ
３０４ａ〜３０４ｃ  加算器
３０５、４０３  コンピュータ
４００  デジタル・シグナル・プロセッサ
４０１  アナログ・デジタルコンバータ
４０４  デジタル・アナログコンバータ
５０1、５０2、５０3、５０n  乗算器
５０1a、５０2a、５０3a、５０na  第１の入力
５０4  第２の入力
６０1、６０2、６０3、６０n  フィルタリング手段
Ｍ  計算メモリ
【図１】
2009523400.tif 000016
【図２】
2009523400.tif 000017
【図３】
2009523400.tif 000018
【図４】
2009523400.tif 000019
【図５】
2009523400.tif 000020
【図６】
2009523400.tif 000021
【図７】
2009523400.tif 000022
【図８】
2009523400.tif 000023
【図９】
2009523400.tif 000024
【図１０】
2009523400.tif 000025
【図１１ａ】
2009523400.tif 000026
【図１１ｂ】
2009523400.tif 000027
【図１１ｃ】
2009523400.tif 000028
【図１２】
2009523400.tif 000029
【図１３】
2009523400.tif 000030
【国際調査報告】
2009523400.tif 000031
2009523400.tif 000032
2009523400.tif 000033
2009523400.tif 000034