(57)【要約】【課題】誘導電動機の回転速度の検出精度を向上した回転速度検出装置を提供すること。【解決手段】フーリエ変換部４４は、モータ３０の各相電圧の加算電圧信号のデジタルデータをフーリエ変換して、各周波数成分の強度データを算出する。さらに、フーリエ変換部４４は、励磁周波数に同期して回転子３１が回転していると仮定した場合における、励磁周波数によって発生する回転子溝周波数を基準として、実際の回転子溝周波数を抽出するための周波数帯域を設定する。この周波数帯域は、交流信号の励磁周波数の変化に応じてずらされる。このため、モータ３０の回転速度を可変制御する場合であっても、回転子溝周波数と周波数帯域との対応関係を維持できる。この結果、確実に回転子溝周波数を抽出して、回転速度の検出精度を高めることができる。【選択図】      図１
2006238533.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
インバータ回路が発生する交流信号によって固定子が励磁されることにより、回転子が回転駆動される誘導電動機において、前記回転子の回転速度を検出する回転速度検出装置であって、
前記固定子に印加される電圧信号において、所望の周波数帯域に属する周波数成分の信号のみを抽出するバンドパスフィルタ手段と、
前記バンドパスフィルタ手段によって抽出された信号から、回転子溝周波数を検出する検出手段と、
前記回転子溝周波数に基づいて、前記回転子の回転速度を算出する算出手段とを備え、
前記バンドパスフィルタ手段は、前記交流信号の励磁周波数に同期して前記回転子が回転していると仮定した場合における、当該励磁周波数によって発生する回転子溝周波数を基準として、前記周波数帯域を設定するとともに、前記交流信号の励磁周波数の変化に応じて、前記周波数帯域をずらすことを特徴とする回転速度検出装置。
【請求項２】
前記インバータ回路が発生する交流信号に、その交流信号の励磁周波数よりも高い周波数の高調波成分を重畳させる高調波注入手段を備え、
前記高調波注入手段によって、前記高調波が前記交流信号に重畳されたとき、前記バンドパスフィルタ手段は、前記交流信号に重畳された高調波成分の周波数に同期して前記回転子が回転していると仮定した場合における、当該高調波成分の周波数によって発生する回転子溝周波数を基準として、前記周波数帯域を設定することを特徴とする請求項１に記載の回転速度検出装置。
【請求項３】
前記高調波注入手段は、前記誘導電動機の回転子を回転駆動するために必要な駆動トルクが大きくなるすべりが大きい駆動状態において、前記高調波を前記交流信号に重畳させることを特徴とする請求項２に記載の回転速度検出装置。
【請求項４】
インバータ回路が発生する交流信号によって固定子が励磁されることにより、回転子が回転駆動される誘導電動機において、前記回転子の回転速度を検出する回転速度検出装置であって、
前記インバータ回路が発生する交流信号に、その交流信号の励磁周波数よりも高い周波数の高調波成分を重畳させる高調波注入手段と、
前記固定子に印加される電圧信号において、所望の周波数帯域に属する周波数成分の信号のみを抽出するバンドパスフィルタ手段と、
前記バンドパスフィルタ手段によって抽出された信号から、回転子溝周波数を検出する検出手段と、
前記回転子溝周波数に基づいて、前記回転子の回転速度を算出する算出手段とを備え、
前記バンドパスフィルタ手段は、前記交流信号に重畳された高調波成分の周波数に同期して前記回転子が回転していると仮定した場合における、当該高調波成分の周波数によって発生する回転子溝周波数を基準として、前記周波数帯域を設定することを特徴とする回転速度検出装置。
【請求項５】
前記高調波注入手段は、前記誘導電動機の回転子を回転駆動するための駆動トルクが大きくなるすべりが大きい駆動状態において、前記高調波を前記交流信号に重畳させることを特徴とする請求項４に記載の回転速度検出装置。
【請求項６】
前記駆動トルクが小さくなるすべりが小さい駆動状態において、前記バンドパスフィルタ手段は、前記交流信号の励磁周波数に同期して前記回転子が回転していると仮定した場合における、当該交流信号の励磁周波数によって発生する回転子溝周波数を基準として、前記周波数帯域を設定するとともに、前記交流信号の励磁周波数の変化に応じて、前記周波数帯域をずらすことを特徴とする請求項５に記載の回転速度検出装置。
【請求項７】
前記バンドパスフィルタ手段は、
前記電圧信号をサンプリングして、アナログデータからデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換手段と、
前記Ａ／Ｄ変換手段によってデジタルデータに変換された電圧信号に対してフーリエ変換処理を施すことによって、周波数成分ごとの強度を算出するフーリエ変換手段とを備え、
前記フーリエ変換手段によって算出された周波数成分ごとの強度から、所望の周波数帯域に属する周波数成分の強度を抽出することを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の回転速度検出装置。
【請求項８】
前記フーリエ変換手段は、前記電圧信号の所定数のデジタルデータを対象として、繰り返しフーリエ変換処理を行うものであって、連続して実施するフーリエ変換処理において、一部のデジタルデータを重複して用いることを特徴とする請求項７に記載の回転速度検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、誘導電動機の回転子の回転速度を、回転子溝周波数を用いて検出する回転速度検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、特許文献１に、回転子溝高調波を用いて誘導電動機の回転速度の検出を行う装置が開示されている。この装置は、誘導電動機の回転子溝周波数を利用して電動機の回転速度に応じたすべり周波数を検出するすべり周波数検出手段を備える。
【０００３】
このすべり周波数検出手段は、誘導電動機の各相の入力電圧を検出する相電圧検出器、及び検出された各相入力電圧を加算する加算器を有する。加算器によって各相入力電圧を加算することにより、各相入力電圧の基本周波数成分及び３次高調波成分が低減される。
【０００４】
ここで、相電圧検出器が検出する各相入力電圧には、必要とする回転子溝高調波に含まれるすべり周波数以外に、上述した基本周波数成分及び３次高調波成分、さらにはインバータ回路のスイッチング動作に関係したキャリア周波数成分が含まれる。特に、インバータ回路をＰＷＭ制御する場合には、誘導電動機の相電圧信号中にＰＷＭ信号のキャリア周波数成分に対応した多くの高調波成分が出現する。この結果、そのキャリア周波数成分やその高調波成分によって、すべり周波数を検出する際のＳ／Ｎ比が悪化する。
【０００５】
このため、特許文献１に記載の装置では、ＰＷＭ信号のキャリア周波数が、誘導電動機の回転子溝高調波の周波数よりも高い値に設定される。この結果、ＰＷＭ信号のキャリア周波数成分に対応する周波数帯域が、回転子溝高調波の周波数帯域とは異なることになる。そして、このキャリア周波数帯域の信号を減衰させ、かつ回転子溝高調波のすべり周波数成分を通過させるフィルタ回路（ローパスフィルタやバンドパスフィルタ）を設けることによって、すべり周波数成分の検出信号のＳ／Ｎ比を向上させている。
【特許文献１】特開平７−２３６２９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１のフィルタ回路は、キャリア周波数帯域の信号のみを減衰させる減衰手段として使用されている。基本周波数成分及び３次高調波成分等は、加算器において各相の入力電圧を加算することによって低減されているが、巻線のインピーダンスのアンバランス等の理由から、その影響を完全に除去することはできない。このため、回転子溝高調波のすべり周波数成分に対して、基本周波数成分や３次高調波成分などが支配的である場合、
特許文献１のフィルタ回路を用いて、誘導電動機の回転速度に対応したすべり周波数を精度良く検出することが困難となる。
【０００７】
本発明は、上述した点に鑑みてなされたものであり、誘導電動機の回転速度の検出精度を向上した回転速度検出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の回転速度検出装置は、
インバータ回路が発生する交流信号によって固定子が励磁されることにより、回転子が回転駆動される誘導電動機において、回転子の回転速度を検出するものであって、
固定子に印加される電圧信号において、所望の周波数帯域に属する周波数成分の信号のみを抽出するバンドパスフィルタ手段と、
バンドパスフィルタ手段によって抽出された信号から、回転子溝周波数を検出する検出手段と、
回転子溝周波数に基づいて、回転子の回転速度を算出する算出手段とを備え、
バンドパスフィルタ手段は、交流信号の励磁周波数に同期して回転子が回転していると仮定した場合における、当該励磁周波数によって発生する回転子溝周波数を基準として、周波数帯域を設定するとともに、交流信号の励磁周波数の変化に応じて、その周波数帯域をずらすことを特徴とする。
【０００９】
上述したように請求項１に記載の回転速度検出装置では、バンドパスフィルタ手段が、交流信号の励磁周波数に同期して回転子が回転していると仮定した場合における、当該励磁周波数によって発生する回転子溝周波数を基準として、固定子溝周波数を抽出するための周波数帯域を設定する。これにより、誘導電動機のすべりの大きさが変化しても、そのすべりの大きさにかかわらず、回転子溝周波数をほぼカバーできる帯域幅の周波数帯域を用いることで、当該回転子溝周波数を精度良く抽出することができる。さらに、この周波数帯域は、交流信号の励磁周波数の変化に応じてずらされるので、誘導電動機の目標とする回転速度を変化させる場合であっても、回転子溝周波数と周波数帯域との対応関係を維持できる。この結果、バンドパスフィルタ手段によって、高精度に回転子溝周波数を抽出することができ、この回転子溝周波数に基づいて算出される回転速度の検出精度を高めることができる。
【００１０】
請求項２に記載の回転速度検出装置は、インバータ回路が発生する交流信号に、その交流信号の励磁周波数よりも高い周波数の高調波成分を重畳させる高調波注入手段を備え、
前記高調波注入手段によって、前記高調波が前記交流信号に重畳されたとき、前記バンドパスフィルタ手段は、前記交流信号に重畳された高調波成分の周波数に同期して前記回転子が回転していると仮定した場合における、当該高調波成分の周波数によって発生する回転子溝高調波周波数を基準として、前記周波数帯域を設定することを特徴とする。
【００１１】
請求項２に記載の回転速度検出装置によれば、インバータ回路が発生する交流信号に高調波成分が重畳されたときには、バンドパスフィルタ手段が、その高調波成分によって発生する回転子溝高調波の周波数を抽出できるように、周波数帯域を設定する。これにより、その周波数帯域は、励磁周波数及びその高調波成分から大きく離れた周波数帯に設定できる。このため、周波数帯域を相対的に広く取ることが可能となり、すべりによって回転子溝高調波の周波数が変化しても、その周波数帯域を外れることを防止できる。従って、回転子溝周波数を精度良く抽出することができる。
【００１２】
請求項３に記載したように、高調波注入手段は、誘導電動機の回転子を回転駆動するために必要な駆動トルクが大きくなるすべりが大きい駆動状態において、高調波を交流信号に重畳させることが好ましい。
【００１３】
例えば始動時や急激な加速時に、誘導電動機の駆動トルクが大きくなるが、この場合、一般的にすべりの大きさが大きくなる。このため、交流信号の励磁周波数によって発生する回転子溝周波数が低下し、その励磁周波数の基本波成分及び高調波成分との区別がつきにくくなる。このような状況において、高調波注入手段が交流信号に高調波を重畳させれば、バンドパスフィルタは、その高調波により発生する回転子溝周波数を抽出するので、励磁周波数の基本波成分及び高調波成分とは明確に区別された回転子溝周波数を抽出できる。
【００１４】
請求項４に記載の回転速度検出装置は、
インバータ回路が発生する交流信号によって固定子が励磁されることにより、回転子が回転駆動される誘導電動機において、前記回転子の回転速度を検出するものであって、
インバータ回路が発生する交流信号に、その交流信号の励磁周波数よりも高い周波数の高調波成分を重畳させる高調波注入手段と、
固定子に印加される相電圧信号において、所望の周波数帯域に属する周波数成分の信号のみを抽出するバンドパスフィルタ手段と、
バンドパスフィルタ手段によって抽出された信号から、回転子溝周波数を検出する検出手段と、
回転子溝周波数に基づいて、回転子の回転速度を算出する算出手段とを備え、
バンドパスフィルタ手段は、交流信号に重畳された高調波成分の周波数に同期して回転子が回転していると仮定した場合における、当該高調波成分の周波数によって発生する回転子溝周波数を基準として、周波数帯域を設定することを特徴とする。
【００１５】
請求項４に記載の回転速度検出装置によれば、請求項２の回転速度検出装置と同様に、バンドパスフィルタ手段の周波数帯域が、励磁周波数及びその高調波成分から大きく離れた周波数帯に設定できる。従って、回転子溝周波数を精度良く抽出し、その回転子溝周波数に基づいて、回転子の回転速度を高精度に算出することができる。
【００１６】
なお、請求項５及び請求項６に記載の回転速度検出装置の作用効果は、上述した請求項３及び請求項１に記載の回転速度検出装置の作用効果とほぼ同様であるため、説明を省略する。
【００１７】
請求項７に記載したように、バンドパスフィルタ手段は、
電圧信号をサンプリングして、アナログデータからデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換手段と、
Ａ／Ｄ変換手段によってデジタルデータに変換された電圧信号に対してフーリエ変換処理を施すことによって、周波数成分ごとの強度を算出するフーリエ変換手段とを備え、
フーリエ変換手段によって算出された周波数成分ごとの強度から、所望の周波数帯域に属する周波数成分の強度を抽出することが好ましい。
【００１８】
バンドパスフィルタ手段を上述のように構成することにより、抽出すべき信号の周波数帯域を正確に設定できるとともに、その周波数帯域の変更を容易に行うことができる。さらに、設定周波数帯域におけるピーク強度から回転子溝周波数も正確に求めることができる。
【００１９】
請求項８に記載したように、フーリエ変換手段は、電圧信号の所定数のデジタルデータを対象として、繰り返しフーリエ変換処理を行うものであって、連続して実施するフーリエ変換処理において、一部のデジタルデータを重複して用いることが好ましい。これにより、回転子溝周波数を抽出するまでの時間を短縮することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態に係わる回転速度検出装置について説明する。図１は、本実施形態に係わる回転速度検出装置を含む、モータ制御装置の全体構成を示すブロック図である。
【００２１】
図１において、モータ３０は、固定子鉄心及び３相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の固定子巻線からなる固定子と、積層鉄心の溝にアルミ合金を鋳込んだかご型回転子とからなる誘導モータである。
【００２２】
インバータ回路２０は、公知のように複数のスイッチング素子（パワートランジスタ、ＧＴＯサイリスタ、ＩＧＢＴ，サイリスタ等）からなるスイッチング回路を有し、当該スイッチング回路のスイッチング素子がオンオフされることによって、１２０°位相のずれた交流信号であるＵ相，Ｖ相，Ｗ相電流を生成し、モータ３０の各相の固定子巻線に供給する。これにより、モータ３０の各相の固定子巻線により回転磁界が形成され、この回転磁界によってモータ３０のかご型回転子が回転する。
【００２３】
コントローラ１０は、例えば、公知のようにＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡＭ等を備えたマイクロコンピュータからなり、インバータ回路２０のスイッチング回路に対して、スイッチング制御信号を出力する。この場合、コントローラ１０は、インバータ回路２０から出力されるＵ相，Ｖ相，Ｗ相電流の励磁周波数をスイッチング制御信号によって変化させることにより、モータ３０の回転速度の可変制御を行うことができる。
【００２４】
なお、インバータ回路２０は、電圧型インバータと電流型インバータのいずれのタイプであっても良いし、また、インバータの制御方式も、電圧制御方式と電流制御方式のいずれであっても良い。
【００２５】
本実施形態に係わるモータ制御装置は、上述したモータ３０の回転速度可変制御のために、モータ３０の実回転速度を検出して、コントローラ１０に出力する回転速度検出装置４０を備えている。これにより、コントローラ１０は、モータ３０の実回転速度が目標回転速度に一致するように、フィードバック制御を行うことが可能になる。
【００２６】
以下、回転速度検出装置４０について、詳細に説明する。本実施形態における回転速度検出装置４０は、回転子溝周波数を用いてモータ３０の回転速度を検出する。そこで、まず、回転子溝周波数及び回転子溝周波数を用いた回転速度の検出原理について、図２及び図３を用いて簡単に説明する。なお、図２は、モータ３０の断面を模式的に示す模式図であり、図３は、回転子の周囲の磁束密度Ｂを示すグラフである。
【００２７】
上述したように、モータ３０は、積層鉄心３３の溝にアルミ合金３２を鋳込んだかご型回転子３１を備えているため、その回転子３１の透磁率は、鉄心部分とアルミ合金部分とで異なる。このため、固定子巻線３４により回転磁界が形成されるとき、その空隙部の磁束は、アルミ合金が鋳込まれた溝の数に応じた変調を受ける。この様子を示したのが、図３のグラフである。図３に示すように、上述した変調に起因して回転子溝高調波成分が生じ、空隙部の磁束密度Ｂの基本波成分に、この回転子溝高調波成分が重畳される。なお、本実施形態では、モータ３０の固定子の極数が２極であるため、回転磁界が１回転する間の磁束密度の基本波成分の周波数は、各相の固定子巻線３４に入力される交流信号の周波数に等しい。
【００２８】
そして、上述した回転子溝高調波成分による磁束の変調の影響は、固定子巻線３４の各相電圧に現れる。より詳細には、モータ３０の各相電圧は、インバータ回路２０が発生する交流信号の周波数（励磁周波数）成分及び通電方式に起因する高調波成分、磁束飽和に起因した高調波（特に３次高調波）成分、さらに、回転子溝高調波成分が含まれる。
【００２９】
ここで、回転子３１の溝数をＮｒ（＝３Ｎ＋１  ただし、Ｎは自然数）、回転子３１の回転周波数をｆｒ、励磁周波数をｆ、及びすべり周波数をｆｓｌとすると、励磁周波数成分による回転子溝周波数ｆｓｈ１は、以下の数式１によって示される。
（数１）  ｆｓｈ１＝Ｎｒ×ｆｒ±ｆ＝３×Ｎ×ｆ−Ｎｒ×ｆｓｌ
また、ｎ次高調波成分による回転子溝周波数ｆｓｈｎは、以下の数式２によって示される。
（数２）  ｆｓｈｎ＝Ｎｒ×ｆｒ±ｎｆ＝３×Ｎ×ｆ±６ｍｆ−Ｎｒ×ｆｓｌ 
（ただし、ｎ＝６ｍ＋１、ｍは自然数）  
ここで、Ｎｒ＝３Ｎ＋１及びｎ＝６ｍ＋１の符号が逆の場合は、数式１，２の符号を逆にして同様に考えれば良いので、説明は省略する。
【００３０】
数式１、２において、すべり周波数ｆｓｌ以外のパラメータは既知であり、励磁周波数成分による回転子溝周波数ｆｓｈ１又はｎ次高調波成分による回転子溝周波数ｆｓｈｎを検出することにより、すべり周波数ｆｓｌが求まる。すると、励磁周波数ｆからすべり周波数ｆｓｌを減算することによって、回転子３１の回転周波数ｆｒが算出され、それにより、回転子３１の回転速度を求めることができる。なお、以下の例では、励磁周波数成分による回転子溝周波数ｆｓｈ１を、回転子溝周波数として検出する例について説明する。
【００３１】
まず、回転速度検出装置４０は、電圧加算器４１を備える。この電圧加算器４１は、Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相の各相の入力電圧を検出するとともに、その検出した各相電圧を加算するものである。このように各相電圧を加算することにより、上述した励磁周波数成分及び３次高調波成分等が相殺されて、それらの周波数成分が低減される。図４に、電圧加算器４１から出力される加算電圧信号の信号波形の一例を示す。図４に示すように、各相電圧の加算により、励磁周波数成分及び３次高調波成分がかなり低減されているが、巻線のインピーダンスのアンバランス等の問題から、完全に除去することはできていない。
【００３２】
電圧加算器４１から出力される加算電圧信号は、アナログ信号である。Ａ／Ｄ変換器４２は、所定のサンプリング周期ごとに、加算電圧信号をサンプリングして、アナログ値からデジタル値に変換する。加算電圧信号のデジタルデータは、Ａ／Ｄ変換器４２からデジタル信号処理部４３に入力される。
【００３３】
デジタル信号処理部４３は、バンドパスフィルタとしてのフーリエ変換部（ＦＦＴ）４４、回転子溝周波数検出部４５、及び回転速度算出部４６から構成される。
【００３４】
フーリエ変換部４４は、Ａ／Ｄ変換器４２から出力される加算電圧信号のデジタルデータを保存し、そのデータ数が所定数となったときに、フーリエ変換処理を行う。これにより、所定の周波数分解能で、各周波数成分ごとの強度を示す周波数スペクトルデータが得られる。
【００３５】
なお、フーリエ変換においては、データ数と分解能とに相関関係があるため、所定の周波数分解能を得ようとする場合には、その周波数分解能に対応する数のデジタルデータを集める必要がある。この場合、回転速度の算出が、所定数のデジタルデータの収集に要する時間以上の間隔で行われるため、モータ３０の実回転速度の情報が不足し、高精度な回転速度制御を行い得ないことも考えられる。
【００３６】
そのため、本実施形態では、フーリエ変換部４４が連続して実施するフーリエ変換処理において、一部のデジタルデータを重複して用いる。これにより、周波数分解能を低下することなく、フーリエ変換処理の実行間隔を短縮することができるので、回転子溝周波数の抽出、ひいては回転速度の算出までの時間を短くすることができる。
【００３７】
図５は、フーリエ変換部４４が算出する周波数スペクトルデータの一例を示すものである。図５に示すように、加算電圧信号には、励磁周波数成分ｆ１、３次高調波成分ｆ３の他、さらに高次の高調波成分ｆ５，ｆ７，ｆ９や、励磁周波数成分による回転子溝周波数ｆｓｈ１及び高次高調波成分による回転子溝周波数ｆｓｈ５，ｆｓｈ７などが含まれている。
【００３８】
バンドパスフィルタとしてのフーリエ変換部４４は、これらの各周波数成分の内、励磁周波数による回転子溝周波数ｆｓｈ１が含まれるとみなされる周波数帯域を設定し、この周波数帯域に含まれる各周波数成分の強度データを回転子溝周波数検出部４５に出力する。
【００３９】
ここで、フーリエ変換部４４における周波数帯域の設定方法について説明する。フーリエ変換部４５は、各固定子巻線３４に与えられる交流信号の励磁周波数ｆに同期して回転子３１が回転していると仮定した場合における、励磁周波数ｆによって発生する回転子溝周波数ｆｓｈ０を基準として、励磁周波数ｆによる実際の固定子溝周波数ｆｓｈ１を抽出するための周波数帯域を設定する。そのため、フーリエ変換部４４は、コントローラ１０から、励磁周波数ｆに関する情報を入力し、その励磁周波数ｆに基づいて、周波数帯域の設定を行う。
【００４０】
従って、コントローラ１０がモータ３０の回転速度を可変制御するため、励磁周波数ｆを変化させた場合には、フーリエ変換部４４における、励磁周波数成分による実際の固定子溝周波数ｆｓｈ１を抽出するための周波数帯域も変化することになる。
【００４１】
なお、図５に示す例では、モータ３０の諸元等から、励磁周波数ｆの１５倍の周波数をｆｓｈ０として、周波数が増加する側には、励磁周波数ｆに相当する帯域を持ち、周波数が減少する側には、励磁周波数ｆの５倍に相当する帯域を持つ周波数帯域を設定している。
【００４２】
このように、ｆｓｈ０を基準として、周波数が減少する側に比較的広い周波数帯域を設定することにより、モータ３０のすべりの大きさが変化しても、そのすべりの大きさにかかわらず、励磁周波数成分による回転子溝周波数ｆｓｈ１をほぼカバーできる周波数帯域を設定できる。従って、フーリエ変換部４４は、励磁周波数成分による回転子溝周波数ｆｓｈ１を精度良く抽出することができる。ただし、この周波数帯域は、Ｓ／Ｎ比向上のため、極力、励磁周波数の高次高調波（特に３次高調波）を含まない範囲に制限されることが望ましい。
【００４３】
なお、モータ３０が電動機として機能する場合には、ｆｓｈ０以上の回転子溝周波数ｆｓｈ１が発生することはないが、各種の誤差等の影響を考慮して、ｆｓｈ０よりも周波数が大きい側にも周波数帯域を広げている。
【００４４】
ただし、モータ３０を電力の回生を行う発電機としても機能させる場合には、図５に示す例とは逆に、ｆｓｈ０を基準として、周波数が増加する側に広く、周波数が減少する側に狭い周波数帯域を設定すればよい。
【００４５】
回転子溝周波数検出部４５は、フーリエ変換部４４から出力された、上記周波数帯域に含まれる各周波数成分の強度データに基づいて、励磁周波数成分による回転子溝周波数ｆｓｈ１を検出する。具体的には、最も強いピーク強度を持つ周波数成分の周波数を、励磁周波数成分による回転子溝周波数ｆｓｈ１として検出する。
【００４６】
回転子溝周波数検出部４５によって検出された励磁周波数成分による回転子溝周波数ｆｓｈ１は、回転速度算出部４６に与えられ、その回転子溝周波数ｆｓｈ１に基づいて、回転子の回転速度が算出され、コントローラ１０に出力される。
【００４７】
以上、説明した本実施形態によれば、モータ３０のすべりの大きさが変化しても、そのすべりの大きさにかかわらず、励磁周波数成分による回転子溝周波数ｆｓｈ１をほぼカバーできる帯域幅の周波数帯域を、各固定子巻線３４に与えられる交流信号の励磁周波数ｆに同期して回転子３１が回転していると仮定した場合における、励磁周波数ｆによって発生する回転子溝周波数ｆｓｈ０を基準として設定した。さらに、その周波数帯域は、交流信号の励磁周波数ｆの変化に応じてずらされるように構成したので、コントローラ１０がモータ３０の回転速度を可変制御する場合であっても、励磁周波数成分による回転子溝周波数ｆｓｈ１と周波数帯域との対応関係を維持できる。この結果、フーリエ変換部４４によって、高精度に回転子溝周波数を抽出することができ、この回転子溝周波数に基づいて算出されるモータ３０の回転速度の検出精度を高めることができる。
【００４８】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係わる回転速度検出装置について説明する。本実施形態に係わる回転速度検出装置は、上述した第１実施形態に係わる回転検出装置と同様に構成されるため、構成に関する説明は省略する。
【００４９】
上述した第１実施形態では、各相の固定子巻線に与えられる交流信号の励磁周波数によって発生する回転子溝周波数に基づいて、モータ３０の回転速度を算出した。しかしながら、例えば始動時や急激な加速時には、モータ３０において、回転子３１を回転駆動するための駆動トルクが大きくなる。この場合、一般的にモータ３０のすべりの大きさが大きくなる。このため、交流信号の励磁周波数によって発生する回転子溝周波数が低下し、フーリエ変換部４４において設定した周波数帯域を外れてしまう可能性が生じる。
【００５０】
そこで、本実施形態では、交流信号に、その交流信号の励磁周波数よりも高い周波数の高調波成分を重畳させ、当該高調波成分の周波数によって発生する回転子溝周波数に基づいて、モータ３０の回転速度を算出する。
【００５１】
交流信号に高調波を重畳させた場合、励磁周波数と同様に、その高調波の周波数によっても回転子溝周波数ｆｓｈ_ｈｉｇｈ１が発生する。フーリエ変換部４４が、この回転子溝周波数ｆｓｈ_ｈｉｇｈ１を抽出する場合、図６に示すように、励磁周波数の高調波成分（ｆ３等）とは周波数帯が大きく離れることになるので、回転子溝周波数ｆｓｈ_ｈｉｇｈ１を抽出するための周波数帯域を第１実施形態の場合よりも広く設定できる。この結果、モータ３０のすべりが大きくなっても、回転子溝周波数ｆｓｈ_ｈｉｇｈ１を確実に抽出することができる。
【００５２】
本実施形態では、交流信号に高調波を重畳させるために、コントローラ１０は、スイッチング制御信号のキャリア周波数を高め、かつ、交流信号が、その基本波形を基準として細かい周期で増減するように、インバータ回路２０に対してスイッチング制御信号を出力する。
【００５３】
また、フーリエ変換部４４が、その高調波によって発生する回転子溝周波数を抽出できる周波数帯域を設定できるように、コントローラ１０は、フーリエ変換部４４に対して、交流信号に重畳した高調波の周波数に関する情報を出力する。
【００５４】
この情報を受けて、フーリエ変換部４４では、交流信号に重畳された高調波成分の周波数に同期して回転子３１が回転していると仮定した場合における、高周波成分によって発生する回転子溝周波数ｆｓｈ_ｈｉｇｈ０を基準として、周波数帯域を設定する。
【００５５】
以上、本発明の好ましい各実施形態について説明したが、本発明は、上述した各実施形態になんら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々変形して実施することが可能である。
【００５６】
例えば、第１実施形態と第２実施形態とを組み合わせて実施するようにしても良い。この場合、コントローラ１０が、モータ３０において回転子３１を回転駆動するための駆動トルクが大きくなるすべりが大きい駆動状態であるか、駆動トルクが小さくなるすべりが小さい駆動状態であるかを判定する。そして、駆動トルクが大きくなるすべりが大きい駆動状態である場合には、第２実施形態にて説明した手法を用いて回転子３１の回転速度を算出する。一方、駆動トルクが小さくなるすべりが小さい駆動状態である場合には、第１実施形態にて説明した手法を用いて回転子３１の回転速度を算出する。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】第１実施形態に係わる回転速度検出装置を含む、モータ制御装置の全体構成を示すブロック図である。
【図２】モータ３０の断面を模式的に示す模式図である。
【図３】固定子巻線によって回転磁界が形成された場合の、回転子３１の周囲の磁束密度Ｂの分布を示すグラフである。
【図４】電圧加算器４１から出力される加算電圧信号の信号波形の一例を示す波形図である。
【図５】フーリエ変換部４４が算出する周波数スペクトルデータの一例を示すグラフである。
【図６】第２実施形態による高速フーリエ変換部４４において設定される、回転子溝周波数を抽出するための周波数帯域を示すグラフである。
【符号の説明】
【００５８】
１０  コントローラ
２０  インバータ回路
３０  モータ
４０  回転速度検出装置
４１  電圧加算器
４２  Ａ／Ｄ変換器
４３  デジタル信号処理部
４４  フーリエ変換部
４５  回転子溝周波数検出部
４６  回転速度算出部
【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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【図６】
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