(57)【要約】  電気的整流モータ（１０）は複数のステータ相（１２、１３、１４）とロータとを備える。さらにステータ相（１２、１３、１４）に関するロータの制御偏差を検出するセンサ（１６）が設けられている。位相制御ユニットは検出された制御偏差に応じてステータ相回転磁界を制御する。位相制御ユニット（２０）は、単相動作モード用の単相コントローラと、多相動作モード用の多相コントローラとを備える。さらに制御偏差の大きさを評価するとともに、評価結果に応じて単相動作モードまたは多相動作モードを選択する制御偏差評価要素が設けられている。【選択図】図１
2008533968.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のステータ相（１２、１３、１４）とロータとを備え、さらに
前記ステータ相（１２、１３、１４）に関する前記ロータの制御偏差を検出するセンサ（１６）と、
前記検出された制御偏差に応じてステータ相回転磁界を制御する位相制御ユニット（２０）と
を有する電気的整流モータ（１０）であって、
前記位相制御ユニット（２０）が、単相動作モード用の単相コントローラ（２４）と、多相動作モード用の多相コントローラ（２６）とを備え、さらに
前記制御偏差の大きさを評価するとともに、評価結果に応じて前記単相動作モードまたは前記多相動作モードを選択する制御偏差評価要素（２２）が設けられていることを特徴とする電気的整流モータ（１０）。
【請求項２】
前記評価要素（２２）は前記制御偏差の許容値を記憶する許容範囲メモリ（２８）と関連し、位相の偏差が前記許容範囲（３０）内で生じる場合には前記単相動作モードを選択するとともに、位相の偏差が前記許容範囲（３０）外で生じる場合には前記多相動作モードを選択することを特徴とする請求項１に記載の電気的整流モータ（１０）。
【請求項３】
前記評価要素（２２）は、前記多相動作モードから前記単相動作モードへの切り替えを規定値だけ遅延させる遅延要素（２３）と関連することを特徴とする請求項１または２に記載の電気的整流モータ（１０）。
【請求項４】
前記規定値は、前記許容範囲（３０）内の連続した制御偏差の数を表すことを特徴とする請求項３に記載の電気的整流モータ（１０）。
【請求項５】
複数のステータ相（１２、１３、１４）とロータとを有する電気的整流モータ（１０）を制御する方法であって、
前記ステータ相（１２、１３、１４）に関する前記ロータの制御偏差を検出するステップと、
前記検出された制御偏差に応じてステータ相回転磁界を位相制御するステップと、
前記制御偏差の大きさに応じて単相動作モードと多相動作モードとの間で選択するステップと
を含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のステータ相とロータとを備える電気的整流モータおよび前記電気的整流モータの制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気的整流モータの制御および調整にはモータの永久励起ロータの回転磁界に応じた回転磁界制御が必要である。既知の制御方策は電気的整流モータで選択的に用いられる単相制御および多相制御である。単相制御では制御偏差は単に単一のステータ相、いわゆるマスター位相との関連で決定されるとともに、ステータ相回転磁界は制御偏差に応じて制御される。制御は単相に応じて、ひいては３６０°分解能で行われる。回転速度変化または大きな外乱が生じた場合、単相制御ではその粗さのため特に低回転速度および負荷状態では正確な動作信頼性を確保できない場合がある。
【０００３】
各ステータ相の位相ずれが制御に含まれている多相制御ははるかにきめ細かい制御であるが、多相制御はいわゆる静止状態ですなわち一定回転速度および比較的低負荷では、例えばステータの位相非対称性を生じ得る機械的製造公差のため、または不正確なセンサ位置決めのために不良または時には不正確でさえある制御精度を示す場合がある。この現象は特にデジタルすなわち連続制御ではない制御システムで見つかっている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、制御が改善された電気的整流モータ、および電気的整流モータの改善制御方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明によればこの目的は請求項１および５の特徴により達成される。
【０００６】
請求項１に記載の電気的整流モータはステータ相に関するロータの制御偏差を検出するセンサを備える。さらに検出された制御偏差に応じたステータ相回転磁界用の位相制御装置がさらに設けられている。位相制御装置は、単相動作モード用の単相コントローラ、および多相動作モード用の多相コントローラの両方を備える。さらに制御偏差の大きさを評価するとともに、評価結果に応じて単相または多相動作モードを選択する制御偏差評価要素が設けられている。動作モードは制御偏差の大きさに応じて選択される。比較的小さい制御偏差では単相動作モードが選択されるとともに、比較的大きい制御偏差では多相動作モードが選択される。このように一方では高制御安定性、すなわち高制御精度が小さい制御偏差で、特に低回転速度において確保され、特にデジタル制御システムにおける制御精度の大幅な改善をもたらす。単相動作モードでは単一ステータ相、いわゆるマスター位相の制御偏差が制御目的のため用いられる。より大きい制御偏差では特により低い回転速度では多相動作モードが用いられる。多相動作モードではすべてのステータ相が評価される。各相に対して制御偏差が決定される。３相システムは例えば１２０°に対して３倍の分解能の改善を示す。これにより特に低回転速度において制御が十分迅速に応答して誤作動を防止する。
【０００７】
多相動作モード中および／または後に制御偏差が特定の値未満となる場合には、多相動作モードは単相動作モードに戻される。
【０００８】
制御偏差と連動した動作モードの選択は、特に低回転速度における制御安定性の改善、急な負荷および電圧変動に関する妨害に対する低脆弱性、パラメータ感受性の低下、動的補正の改善、すなわち例えば目標速度がより迅速に達成される、および減衰度の改善につながる。全体に制御システムは制御偏差による動作モードの選択により、任意の種類の外乱に対してはるかに堅牢である。
【０００９】
単相コントローラおよび多相コントローラをさらに物理的構成要素またはソフトウェアの形態の単一ユニットとして構成してもよい。
【００１０】
評価要素がそれに関連する、制御偏差の許容値を記憶する許容範囲メモリを有し、評価要素が許容範囲内の位相ずれにおいて単相動作モードと許容範囲外の位相ずれにおいて多相動作モードを選択することが好ましい。許容範囲は回転速度などのパラメータに応じて一定または非一定範囲であり得る。許容範囲および／または許容値は、まずステータ相、センサおよび他の構成要素の不正確性により事実上不可避である、例えばステータ相毎に機械的に生じた相非対称性を決定することにより決定することができる。この目的のため最初にすべての相の最大制御偏差を、静止状態すなわち外乱なしに且つ一定の目標回転速度で全体回転速度範囲に対して決定する。許容範囲は物理的非対称性が単独で許容範囲外の任意の制御偏差を生じることができないように十分に広くなければならない。許容範囲は例えば物理的非対称性プラス公差により生じる制御偏差により決定される。
【００１１】
好適な実施形態によれば評価要素はそれに関連する、多相動作モードから単相動作モードへの切り替えを規定値だけ遅延させる遅延要素を有する。規定値は、例えば許容範囲内の連続制御偏差の数であり得る。これにより多相動作モードは、特定の数の連続制御偏差が許容範囲内に存在するまで維持される。３相ステータでは許容範囲内に例えば４つの連続制御偏差が存在し得る。このため制御の安定性が改善されるとともに、２つの動作モード間の頻繁な切り替えによるうなり効果が防止される。
【００１２】
独立方法請求項によれば、複数のステータ相とロータとを有する電気的整流モータを制御する方法は、
ステータ相に関するロータの制御偏差を検出するステップと、
検出された制御偏差に応じてステータ相回転磁界を位相制御するステップと、
制御偏差の大きさに応じて単相動作モードと多相動作モードとの間で選択するステップとを含む。
【００１３】
モータは単相動作モードでは厳密に制御されないがその動作モードでは柔軟に制御され、それが関連する制御状況により適している。
【００１４】
ここで本発明の実施形態を図面を参照してより詳細に説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１は３つのステータ相１２、１３、１４と、図示しないモータロータと、センサ１６と、モータドライバ１８と、位相制御ユニット２０とを備える電気的整流モータ１０を概略的に示す。位相制御ユニット２０はセンサ１６により検出された制御偏差、すなわちステータ相１２または複数のステータ相１２、１３、１４に関するロータの目標位置からの回転ずれに応じてステータ相回転磁界を制御する。
【００１６】
位相制御ユニット２０は複数の要素、つまり制御偏差評価要素２２と、単相動作モード用単相コントローラ２４と、多相動作モード用多相コントローラ２６と、許容範囲メモリ２８とを備える。
【００１７】
許容範囲メモリ２８内には制御偏差に対する許容値が記憶されている。許容値はモータのいわゆる静止状態、すなわちさらなる外乱がなく且つモータの全体回転速度範囲にわたるさらなる許容誤差を有し、一定の回転速度および一定の負荷における制御偏差の決定により決定されている。
【００１８】
図２にこのように決定された許容範囲３０が示されており、本実施形態において２０°の幅を有する。
【００１９】
評価要素２２はそれに関連する、多相動作モードから単相動作モードへ戻す切り替えを規定値だけ遅延させる遅延要素２３を有する。この値は、許容範囲内の４つの連続制御偏差の数を表わす。
【００２０】
単相動作モードで制御は単一ステータ相１２、いわゆるマスター位相の制御偏差に基づいていたが、多相動作モードでは制御は３つのステータ相１２、１３、１４のすべての制御偏差に基づいている。このため多相動作モードは分解能の３倍の改善を提供する。これは特に低速および外乱の発生および／または目標回転速度の変化において重要である。
【００２１】
技術的実施において２つの動作モードはもっぱら採用の頻度、単相のまたはすべての相の制御偏差の問題点が互いに異なる。単相動作モードにおいて、マスター位相の算出制御偏差の時点でのみコントローラが採用される限り、非マスター位相の算出制御偏差の結果は無視される。残りの位相の制御偏差は決定されるがそれらは評価されない。コントローラはこれらの時点でアクティブではない。
【００２２】
図２は一例として目標回転速度、結果として生じる制御偏差、および後者に起因する動作モードの変化を示す。回転速度曲線は参照番号３２により示されており、制御偏差曲線は参照番号３４により示され、さらに動作モード曲線は参照番号３６により示されている。図から分かるように制御偏差は一定回転速度で許容範囲３０内に収まる。目標回転速度が変わる場合のみ、制御偏差は許容範囲３０内からはみ出すことになり、その場合、評価要素２２は測定された制御偏差と許容範囲メモリ２８内に格納された許容範囲とを比較し、その許容範囲を超えたことを検出した後で、動作モードを単相動作モードから多相動作モードへ変化させる。制御偏差が、連続して４回すなわち４つの連続ステータ相１２、１３、１４に関して、許容範囲３０内にある場合には、動作モードが単相動作モードに戻される。目標回転速度が達成されて安定するとすぐに、制御偏差は再度継続的に許容範囲３０内に留まるとともに、モータは一定に動作されて単相動作モードで制御される。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】位相制御装置を含む電気的整流モータの概略図を示す。
【図２】制御偏差に応じた動作モードの例示的時間依存経過の図解を示す。
【図１】
2008533968.tif 000003
【図２】
2008533968.tif 000004
【国際調査報告】
2008533968.tif 000005
2008533968.tif 000006
2008533968.tif 000007
2008533968.tif 000008