(57)【要約】【課題】本来高速回転可能なリラクタンスモータの改良された制御を非常に低い回転数においても達成可能にすること。【解決手段】本発明は、ロータとステータを備えたリラクタンスモータの制御方法であって、ロータが複数（例えば６）のロータセグメントを有し、ステータがそれに応じた数（例えば８）のコイルを有し、ステータの各相のコイルに電圧を印加する制御装置を有し、第１のコイルが既に励磁されている時間内に、即ち、ロータセグメントがコイルまで移動する時に、ロータの回転方向に関して次の第２のコイルがさらに付加的に励磁可能であり、ロータの位置検出がセンサ群を介して実行される、方法に関する。課題を解決するために、予め決められているが変更可能な時間窓に応じて第１のコイルが励磁されていて、時間窓内で、次のコイルがロータの位置検出に応じて相が重なるように励磁され、相の重なりが時間窓の経過まで保持されることが企図される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロータとステータを備えたリラクタンスモータの制御方法であって、前記ロータが複数のロータセグメントを有し、前記ステータがそれに応じた数のコイル、例えば６つのロータセグメントの場合は８つのコイルを有し、ステータの各相のコイルに電圧を印加する制御装置を有し、第１のコイルが既に励磁されている時間内に、即ち、ロータセグメントが前記コイルまで移動する時に、ロータの回転方向に関して次の第２のコイルがさらに付加的に励磁可能であり、ロータの位置検出がセンサ群を介して実行される、方法において、
予め決められているが変更可能な時間窓に応じて第１のコイルが励磁されていて、時間窓内で、次のコイルがロータの位置検出に応じて相が重なるように励磁され、相の重なりが時間窓の経過まで保持されることを特徴とするリラクタンスモータの制御方法。
【請求項２】
第２のコイルに給電を開始するための位置が、ロータの回転方向におけるロータセグメントと第１のコイルとの間の死点の前約７．５度に存在する位置であることを特徴とする請求項１に記載のリラクタンスモータの制御方法。
【請求項３】
ロータが他の相への給電開始を可能とする位置に到達するために必要とする時間に応じて、電流プロファイルが変更されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のリラクタンスモータの制御方法。
【請求項４】
前記時間窓が、負荷に応じて変更されることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のリラクタンスモータの制御方法。
【請求項５】
ロータが１回、場合によっては継続して複数回、他の相への給電開始のための基準位置に止まることなく、ロータの回転方向を繰り返して切り替えられることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のリラクタンスモータの制御方法。
【請求項６】
前記切替り後の回転方向が、予め決められた角度に亘ってのみ保持されることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載のリラクタンスモータの制御方法。
【請求項７】
第１の相を励磁する個々の電流値が、最小電流値を下回らないことを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載のリラクタンスモータの制御方法。
【請求項８】
単一音を回避するため、ロータの本来一定の周波数が、ロータ行程からなる異なる移動量と一体化されることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載のリラクタンスモータの制御方法。
【請求項９】
ロータ行程が、加速相と減速相を有することを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載のリラクタンスモータの制御方法。
【請求項１０】
モータ電流の制御が、ロータ行程内におけるロータの到達位置の評価を介して実現されることを特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれか１項に記載のリラクタンスモータの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロータとステータを備えたリラクタンスモータの制御方法であって、前記ロータが複数のロータセグメントを有し、前記ステータがそれに応じた数のコイル、例えば６つのロータセグメントの場合は８つのコイルを有し、ステータの各相のコイルに電圧を印加する制御装置を有し、第１のコイルが既に励磁されている時間内に、即ち、ロータセグメントが前記コイルまで移動する時に、ロータの回転方向に関して次の第２のコイルがさらに付加的に励磁可能であり、ロータの位置検出がセンサ群を介して実行される、リラクタンスモータの制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に知られているスイッチトリラクタンスモータの場合、ロータの一様な回転及びロータの始動は、励磁磁界に対するそれ自身の位置に依存する。例えば、励磁磁界に対するロータの位置に依存して、トルクは、特に低い回転数において小さくてロータが止まったままでいることがありうる。
【０００３】
この欠点は、第１のコイルが既に励磁されている時間内に、ロータの回転方向における次のコイルが付加的に励磁されることによって、解決可能である。この種の方法は、特許文献１から知られている。これでもって、この特許出願の内容は、先の発明の公開に内容的に充分取り込まれ、また、この特許出願の目的、特徴も先の発明の特許請求の範囲に充分含まれている。この対策によって、ロータの不均一な回転と、更にロータが全く止まったままでいるという欠点は、解決されている。
【特許文献１】ドイツ国公開第１０２２９４４３Ａ１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記の技術の現状に鑑み、本発明の技術的課題は、非常に高い回転数で回転するリラクタンスモータ用に改良された制御が非常に低い回転数においても使用可能になる、この種の技術の方法を提案することとして見出される。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この課題は先ずそして根本的に請求項１の対象によって解決される、ここにおいて、予め決められているが変更可能な時間窓に応じて第１のコイルが励磁され、時間窓内でロータの位置検出に応答して次のコイルが相が重なるように励磁され、相の重なりが時間窓の経過まで保持されることが企図されている。好ましくは、時間窓は、ロータの回転方向における次のコイルに関するロータセグメントの死点位置を示す所謂対向位置に相当する時刻を越えて広がり、その結果、これにより、ロータは、１つの相のみに給電する場合とは異なり、もはや不快な振り子運動を示さず、むしろ対向位置の後に始まる発電動作の結果、緩やかに減速されることとなる。ロータは、比喩的な意味における安定位置に到達する。相の重なりは、相の給電時間が経過するまでの間、しっかりと保持される。このために、センサ群を介してロータの到達位置の評価が行われる。制御において、特に、他の相への給電開始を可能とする位置に到達するためにロータが必要とする時間が測定される。２番目の相への給電開始によって、１つの相場合によっては両方の相が給電されている時間領域に対応する、擬似的にランダムな給電時間が生ずる。これによって、また、音響特性は大幅に改善される、何故ならばもはや単一音が識別できないからである。この音響的な最適化は、まず第１に、ロータの行程が他の相への給電開始を可能としうる位置を介して２つの領域、即ち、１つの相のみが給電されるこの位置の前の領域と、２つの相が給電されるこの位置の後の領域とに分けられる、ことによって達成される。基準位置への到達までの時間は原則的に偶発的でバラバラでもある、これによって聞こえる単一音は全く発生しない。むしろ、各回転は異なる周波数を示し、その結果、全体として快適な音が生ずる。この好ましい音響上の感銘のほかに、また、本発明による方法を介して、ロータの変化する回転挙動が光学的にも生ずる。例えば、特に、１００ｒｐｍ未満の非常に低い回転数において、相への給電中に交互に起こるモータ動作での加速と発電動作での減速とからそれぞれ生ずる、軽い停滞的な回転が観測される。このロータの回転挙動は、特に、料理又は同様のものの準備用の台所装置内に設けられるリラクタンスモータにとって好ましい、何故ならば、軽い停滞的な回転を介して攪拌する物品の連続的な運動が確かに達成され、かつ、これは物品の望まない損傷、特に物品の粉砕を回避しつつ達成されるからである。
【０００６】
以下、他の請求項の対象は、請求項１の対象との関連で記載されるが、しかしながらまた、その独立形式においても重要である。
【０００７】
そして、好ましい構成において、第２のコイルへの給電開始の位置は、ロータの回転方向におけるロータセグメントと第１のコイルとの間の死点に対して約７．５°に存在する位置となるように企図される。ロータセグメントとロータの回転方向に配置された最初のコイルとの間のこの死点位置は、既に言及された対向位置である。対応して、本発明によれば、回転方向に続く第２のコイルへの給電点は、対向位置に対して−７．５°である。さらに、これは、次の相への給電開始を可能する位置の到達のためにロータが必要とする時間に応じて電流プロファイルが変更される場合に、利点として表れる。また、時間窓は、負荷に応じても変更可能である。大きな負荷において、第２のコイルの給電位置が早められることは、好ましい。更なる改良において、能動的な負荷に関して好ましい態様で応答が可能である。そして、ロータが１回、場合によっては継続して複数回、他の相への給電開始のための基準位置に止まることなく、ロータの回転方向を繰り返して切り替える制御が可能である。ロータは、その結果、相反する方向に向けて回転される。これによって、本発明による方法を用いて制御するリラクタンスモータの構成において、例えば、料理用に設けられた攪拌容器内で、物品又は同様のものが容器に付着していることが回避可能となる。対応して、強い付着の場合、破損及び場合によっては物品の望まない粉砕が発生しうる。もって、リラクタンスモータを制御するための感度の高い応答行程が提供される。好ましくは、切替り後の方向は、予め決められた回転角、例えば約９０°に亘ってのみ保持される。代わりに、切替り後の方向は、時間的に制限されているのでもよい。また、各第１の相が励磁される電流値は、最小電流値を下回らないようになっている。非常に低い回転数で回転するリラクタンスモータにモータ駆動のための最小電流値を設定することによって、特徴的なモータの挙動が生ずる。ここにおいて、モータは一様には動かず、どちらかといえばむしろステップ状に動く。これは対応する駆動雑音を介して実現され、この結果、通常のモータの挙動に対する光学的かつ音響的な明らかな区別が生ずる。
【０００８】
さらに好ましい構成において、単一音の回避のために、本来（観測者に対して）一定回転数のロータの回転量が、ロータ行程からなる（観測者には知覚不能な）異なる移動量と一体化されるように構成される。ここにおいてまた、３６０°の回転の後に繰り返すロータ行程は、それぞれ、その移動量において異なる。ロータ行程は、加速相と減速相を有する。好ましくは、ここにおいて、モータ電流の制御はこのようなロータ行程内におけるロータの到達位置を評価することによって行われ、６／４−リラクタンスモータ、即ち、４つのモータセグメントと６つのステータ極を有するモータとしての典型的なモータ構成の場合、１５°程度の回転角度以内でロータを検出可能なセンサ群を介して、位置検出が可能である。ロータ位置の検出と、センサ群の構成と、ロータの回転によって生成されたセンサ信号の評価とに関しては、冒頭で言及した特許文献１を参照されたい。
【０００９】
好ましくは、１２０００ｒｐｍまで、またそれ以上の回転数が可能なリラクタンスモータが使用される。そしてさらに、本方法は、センサ群が例えば２つのフォーク状の光障壁と共に設けられた８／６−ＳＲモータにおいて、使用を見出すことが可能である。そのようなセンサ群は、冒頭で言及した特許文献１から知られている。これは、ロータの１回点毎に２４パルスを出力し、同時にロータ位置とステータ相との一定の関係を出力する。センサ群を介して、−２２．５°から−７．５°までの領域が、ある相の対向位置の前に空間的に割り当てられる。本発明による方法を介して、−７．５°位置に到達したときに直ぐ次の相が同時に付加的に給電開始され、もって、ロータは、最後に給電が開始された相の対向位置の後ろ約＋１０°まで、全く静的に位置することができる。１つの相のみに給電する場合とは対照的に、ここにおいては、ロータの不快な振り子運動にはならず、むしろロータは減速され準安定的な位置に到達する。相の重なりは、（第１の）相への給電時間が経過するまでの間、保持される。ここで、センサ群を介して、到達位置の評価が可能である。ここにおいて、３つの場合が生ずる、即ち、
ａ）ロータが対向位置に関して−７．５°位置に到達していない場合、
ｂ）ロータが対向位置に関して−７．５°から＋７．５°の領域内に位置する場合、
ｃ）ロータが対向位置に関して＋７．５°超の領域内に位置する場合。
【００１０】
到達位置に依存してモータ電流は制御される。
【００１１】
付随のチャート図に、設定された時間窓ｔに応じて行われる、回転方向に相互に並んだ２つの相ＰＨ１とＰＨ２への給電が図示されている。後者ｔは時間窓の経過後に検出されたロータ位置に応じて変更可能であり、この変更は相ＰＨ１とＰＨ２への給電にも、それゆえ相の重なりにも影響する。そして、例えば回転方向における最初の相ＰＨ１の切断時刻は、位置検出に応じて対向位置の前にもなりうる。しかしながら、相ＰＨ１への給電は、好ましくは、この点を越えて対向位置の後ろ７．５度まで延長される。
【００１２】
時間窓ｔは、また、例えば（図に一点鎖線で示されているように）第２の相ＰＨ２がまず−７．５°と対向位置との間の角度領域において給電開始され、そして対向位置と＋７．５°との間の角度領域において第１の相の切断が行われるように、選択されているのでもよい。その結果、相の重なりはより小さく選択されている。
【００１３】
負荷の跳びにおいて、本方法は、非常に許容性高く応答する。オーバーシュート傾向は、非常に小さくなっていく。さらに、負荷の跳びは非常に速く制御される。ロータの回転数は、本発明による方法を介して、０から５００ｒｐｍ、好ましくは、０−２００ｒｐｍの領域において制御可能である。
【００１４】
本発明による方法の結果、本来実質的に高速回転用に設計されたモータが非常に低い回転数で作動可能となる。食べ物の作成用に使用される料理装置及び／又は攪拌装置にこのように制御されたリラクタンスモータを導入する場合、通常の制御に比較して、料理品の少ない破損が達成されるという好ましい効果が実現される。料理品が容器内に付着しているか否かが検出されれば、ロータを逆回転させるように応答することとなる。また、相の重なりを介した運動のリップルの低減、及び、ロータの振り子運動の低減は、対向位置の経過時の減速効果を利用することによって達成される。本発明による方法は、これを介してギアを持たないリラクタンスモータが０から１２０００ｒｐｍ及びそれ以上の回転数で駆動可能であるため、特別に好ましいことが明らかになる。原則的に、本発明による方法は、ＳＲ−モータの始動に使用可能である、何故ならば、負荷条件への自動的な適合が達成可能だからである。
【００１５】
全ての開示された特徴は、（それ自身が）発明の要部をなす。これでもって、同封又は付随の優先権主張の基礎書面（先の出願のコピー）の公開内容はまた、出願の開示内に十分に包含され、また、この書面の目的及び特徴に関しても先の出願の特許請求の範囲内に取り込まれている。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】経過する時間窓ｔに応じて行われる、回転方向に相互に並んだ２つの相ＰＨ１とＰＨ２への給電を示すチャート図である。
【図１】
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【手続補正書】
【提出日】平成19年8月8日(2007.8.8)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロータとステータを備えたリラクタンスモータの制御方法であって、前記ロータが複数のロータセグメントを有し、前記ステータがそれに応じた数のコイル、例えば６つのロータセグメントの場合は８つのコイルを有し、ステータの各相のコイルに電圧を印加する制御装置を有し、第１のコイルが既に励磁されている時間内に、即ち、ロータセグメントが前記コイルまで移動する時に、ロータの回転方向に関して次の第２のコイルがさらに付加的に励磁可能であり、ロータの位置検出がセンサ群を介して実行され、予め決められているが変更可能な時間窓に応じて第１のコイルが励磁されていて、時間窓内で、次のコイルがロータの位置検出に応じて相が重なるように励磁され、相の重なりが時間窓の経過まで保持される方法において、
前記時間窓が、回転方向に次のコイルに対する死点位置である対向位置を越えて広がり、入り込む発電動作のため減速が起こり、１００ｒｐｍ未満の回転数において、交互に起こるモータ動作での加速と発電動作での減速動作とからなる停滞的な回転が生ずることを特徴とするリラクタンスモータの制御方法。
【請求項２】
第２のコイルに給電を開始するための位置が、ロータの回転方向におけるロータセグメントと第１のコイルとの間の死点の前約７．５度に存在する位置であることを特徴とする請求項１に記載のリラクタンスモータの制御方法。
【請求項３】
ロータが他の相への給電開始を可能とする位置に到達するために必要とする時間に応じて、電流プロファイルが変更されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のリラクタンスモータの制御方法。
【請求項４】
前記時間窓が、負荷に応じて変更されることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のリラクタンスモータの制御方法。
【請求項５】
ロータが１回、場合によっては継続して複数回、他の相への給電開始のための基準位置に止まることなく、ロータの回転方向を繰り返して切り替えられることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のリラクタンスモータの制御方法。
【請求項６】
前記切替り後の回転方向が、予め決められた角度に亘ってのみ保持されることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載のリラクタンスモータの制御方法。
【請求項７】
第１の相を励磁する個々の電流値が、最小電流値を下回らないことを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載のリラクタンスモータの制御方法。
【請求項８】
単一音を回避するため、ロータの本来一定の周波数が、ロータ行程からなる異なる移動量と一体化されることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載のリラクタンスモータの制御方法。
【請求項９】
ロータ行程が、加速相と減速相を有することを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載のリラクタンスモータの制御方法。
【請求項１０】
モータ電流の制御が、ロータ行程内におけるロータの到達位置の評価を介して実現されることを特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれか１項に記載のリラクタンスモータの制御方法。
【国際調査報告】
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