(57)【要約】【課題】停止状態において回転子の初期位置を容易に推定することができ、推定された回転子の初期位置に基づいて安定した起動ができるモータ装置を提供する。【解決手段】コイルＬu,Ｌv,Ｌwが相毎に巻回された複数の突極を有する固定子２と複数の突極を有する回転子１とを有するモータ部１０の停止状態から起動するとき、インバータ制御装置２３aによって、インバータ部２２からモータ部１０の固定子２の各相のコイルＬu,Ｌv,Ｌwに対して同一の電圧パルスを同時に印加する。この電圧パルスの印加中に電流センサＣＴu,ＣＴv,ＣＴwにより検出された各相のコイルＬu,Ｌv,Ｌwに流れる電流の電流偏差に基づいて、回転位置同定部２３dにより固定子２に対する回転子１の回転位置を同定する。同定された回転子１の回転位置に基づいて、回転子１を回転させる電圧を出力するようにインバータ部２２を制御してモータ部１０を起動する。【選択図】図３
2008104267.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コイル(Ｌu,Ｌv,Ｌw)が相毎に巻回された複数の突極を有する固定子(２)と、上記固定子(２)の上記コイル(Ｌu,Ｌv,Ｌw)に電流を供給することにより上記固定子(２)の上記突極に生じた磁気吸引力により回転する複数の突極を有する回転子(１)とを有するモータ部(１０)と、
上記モータ部(１０)の上記固定子(２)の上記各相のコイル(Ｌu,Ｌv,Ｌw)に電圧を印加するインバータ部(２２)と、
上記インバータ部(２２)から上記モータ部(１０)の上記固定子(２)の上記各相のコイル(Ｌu,Ｌv,Ｌw)に流れる電流を検出する電流検出部(ＣＴu,ＣＴv,ＣＴw)と、
上記電流検出部(ＣＴu,ＣＴv,ＣＴw)により検出された上記モータ部(１０)の上記各相のコイル(Ｌu,Ｌv,Ｌw)に流れる電流に基づいて、上記インバータ部(２２)を制御すると共に、上記モータ部(１０)の上記回転子(１)の停止状態から起動するときに、上記インバータ部(２２)から上記モータ部(１０)の上記固定子(２)の各相のコイル(Ｌu,Ｌv,Ｌw)に対して同一の電圧パルスを同時に印加するインバータ制御部(２３a)と、
上記インバータ部(２２)からの上記同一の電圧パルスの印加時に上記電流検出部(ＣＴu,ＣＴv,ＣＴw)により検出された上記モータ部(１０)の上記各相のコイル(Ｌu,Ｌv,Ｌw)に流れる電流に基づいて、上記固定子(２)に対する上記回転子(１)の回転位置を同定する回転位置同定部(２３d)と
を備え、
上記回転位置同定部(２３d)により同定された上記固定子(２)に対する上記回転子(１)の回転位置に基づいて、上記インバータ制御部(２３a)は、上記回転子(１)を回転させる電圧を出力するように上記インバータ部(２２)を制御して上記モータ部(１０)を起動することを特徴とするモータ装置。
【請求項２】
請求項１に記載のモータ装置において、
上記インバータ部(２２)からの上記同一の電圧パルスの印加時に上記電流検出部(ＣＴu,ＣＴv,ＣＴw)により検出された上記各相のコイル(Ｌu,Ｌv,Ｌw)に流れる電流の電流偏差を求める電流偏差部(２３b)を備え、
上記電流偏差部(２３b)により求められた上記電流偏差に基づいて、上記回転位置同定部(２３d)は、上記固定子(２)に対する上記回転子(１)の回転位置を同定することを特徴とするモータ装置。
【請求項３】
請求項２に記載のモータ装置において、
上記インバータ部(２２)から上記同一の電圧パルスを印加する直前と直後に、上記電流検出部(ＣＴu,ＣＴv,ＣＴw)により上記固定子(２)の上記各相のコイル(Ｌu,Ｌv,Ｌw)に流れる電流を１回ずつ検出して、
上記電流検出部(ＣＴu,ＣＴv,ＣＴw)により検出された相毎の２つの電流の偏差を上記電流偏差として上記電流偏差部(２３b)により求めることを特徴とするモータ装置。
【請求項４】
請求項２に記載のモータ装置において、
上記インバータ部(２２)から上記同一の電圧パルスを印加している期間中に、上記電流検出部(ＣＴu,ＣＴv,ＣＴw)により上記固定子(２)の上記各相のコイル(Ｌu,Ｌv,Ｌw)に流れる電流を周期的に複数回検出して、
上記電流検出部(ＣＴu,ＣＴv,ＣＴw)により検出された相毎の複数の電流に基づいて、上記電流偏差部(２３b)により上記電流偏差を求めることを特徴とするモータ装置。
【請求項５】
請求項２乃至４のいずれか１つに記載のモータ装置において、
上記インバータ制御部(２３a)により、上記インバータ部(２２)からの上記同一の電圧パルスの印加を複数回繰り返して、上記電流偏差部(２３b)は、上記同一の電圧パルスの印加毎に求められた複数の電流偏差の平均値を求め、
上記電流偏差部(２３b)により求められた上記複数の電流偏差の平均値に基づいて、上記回転位置同定部(２３d)は、上記固定子(２)に対する上記回転子(１)の回転位置を同定することを特徴とするモータ装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか１つに記載のモータ装置において、
上記回転位置同定部(２３d)は、
停止状態の上記回転子(１)の回転位置と、上記インバータ部(２２)からの上記同一の電圧パルスの印加時に上記モータ部(１０)の上記各相のコイル(Ｌu,Ｌv,Ｌw)に流れる電流との関係を予め測定し、測定された上記回転子(１)の回転位置と上記各相のコイル(Ｌu,Ｌv,Ｌw)に流れる電流との関係を表すテーブルまたは式を用いて、上記固定子(２)に対する上記回転子(１)の回転位置を同定することを特徴とするモータ装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか１つに記載のモータ装置において、
上記インバータ部(２２)は、
直流電源の正極側に一端が接続された上アーム用スイッチング素子(Ｑu1,Ｑv1,Ｑw1)と、
上記上アーム用スイッチング素子(Ｑu1,Ｑv1,Ｑw1)の他端にカソードが接続され、アノードが上記直流電源の負極側に接続された上アーム用ダイオード(Ｄu1,Ｄv1,Ｄw1)と、
上記直流電源の正極側にカソードが接続された下アーム用ダイオード(Ｄu2,Ｄv2,Ｄw2)と、
上記下アーム用ダイオード(Ｄu2,Ｄv2,Ｄw2)のアノードに一端が接続され、他端が上記直流電源の負極側に接続された下アーム用スイッチング素子(Ｑu2,Ｑv2,Ｑw2)と
を上記相毎に有し、
上記上アーム用スイッチング素子(Ｑu1,Ｑv1,Ｑw1)と上記上アーム用ダイオード(Ｄu1,Ｄv1,Ｄw1)の接続点と、上記下アーム用スイッチング素子(Ｑu2,Ｑv2,Ｑw2)と上記下アーム用ダイオード(Ｄu2,Ｄv2,Ｄw2)の接続点との間に、上記固定子(２)の上記各相のコイル(Ｌu,Ｌv,Ｌw)を接続したことを特徴とするモータ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、モータ装置に関し、詳しくは、スイッチトリラクタンスモータ等のモータ部をインバータ部により回転制御するモータ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、モータ装置としては、永久磁石を用いずに複数の歯を有する回転子を使用して、固定子のコイルに直流電流が流れると磁極が励磁され、回転子の歯が固定子の磁極に引き寄せられることによって回転するスイッチトリラクタンスモータを、インバータ部により回転制御するものがある。
【０００３】
このようなスイッチトリラクタンスモータをインバータ部により回転制御するモータ装置では、固定子に設けられたコイルに、回転子の位置に応じた最適な電流を印加する必要がある。そこで、固定子に対する回転子の位置を正確に知るために、光学式、磁気式の位置センサを回転子軸に取り付けることが考えられるが、停止状態から起動するときに位置センサの基準位置が確定していないために、起動時の転流をどの相から始めるのか分からないという問題がある。
【０００４】
そこで、回転子と固定子の相対的な磁気特性から回転子位置を推定する方法が提案されている(例えば、特開２００４−３３６８６５号公報(特許文献１)参照)。しかしながら、この回転子位置の同定方法は、演算処理が複雑であり、高精度な同定を行うには制御用のマイクロコンピュータの演算処理時間が充分高速でなければならず、システムのコストアップにつながるという問題がある。
【特許文献１】特開２００４−３３６８６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで、この発明の課題は、スイッチトリラクタンスモータ等のモータ部の停止状態において回転子の初期位置を容易に推定することができ、推定された回転子の初期位置に基づいて安定した起動ができるモータ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、この発明のモータ装置は、
コイルが相毎に巻回された複数の突極を有する固定子と、上記固定子の上記コイルに電流を供給することにより上記固定子の上記突極に生じた磁気吸引力により回転する複数の突極を有する回転子とを有するモータ部と、
上記モータ部の上記固定子の上記各相のコイルに電圧を印加するインバータ部と、
上記インバータ部から上記モータ部の上記固定子の上記各相のコイルに流れる電流を検出する電流検出部と、
上記電流検出部により検出された上記モータ部の上記各相のコイルに流れる電流に基づいて、上記インバータ部を制御すると共に、上記モータ部の上記回転子の停止状態から起動するときに、上記インバータ部から上記モータ部の上記固定子の各相のコイルに対して同一の電圧パルスを同時に印加するインバータ制御部と、
上記インバータ部からの上記同一の電圧パルスの印加時に上記電流検出部により検出された上記モータ部の上記各相のコイルに流れる電流に基づいて、上記固定子に対する上記回転子の回転位置を同定する回転位置同定部と
を備え、
上記回転位置同定部により同定された上記固定子に対する上記回転子の回転位置に基づいて、上記インバータ制御部は、上記回転子を回転させる電圧を出力するように上記インバータ部を制御して上記モータ部を起動することを特徴とする。
【０００７】
上記構成のモータ装置によれば、上記モータ部の回転子の停止状態から起動するとき、インバータ制御部によりインバータ部を制御して、インバータ部からモータ部の固定子の各相のコイルに対して同一の電圧パルスを同時に印加する。そうすると、電圧パルスを印加した区間でコイル電流が増加し、各相のコイル電流は、その相のコイル抵抗とインダクタンスに応じて流れる。このとき、各相のコイル抵抗が等しいとすると、回転子の回転位置によって異なるインダクタンスが各相のコイル電流の違いとなって表れる。したがって、上記同一の電圧パルスを印加中にモータ部の各相のコイルに流れる電流に基づいて、回転位置同定部は、固定子に対する回転子の回転位置を同定することが可能となる。このように、モータ部の停止状態において回転子の初期位置を推定して、その回転子の初期位置に基づいて、回転子を回転させる電圧を出力するようにインバータ制御部によりインバータ部を制御してモータ部を起動する。したがって、モータ部の停止状態において、複雑な演算処理を行うことなく回転子の初期位置を容易に推定することができ、推定された回転子の初期位置に基づいて安定した起動ができる。ここで、モータ部としては、スイッチトリラクタンスモータや可変リラクタンス型のステッピングモータを含む。
【０００８】
また、一実施形態のモータ装置では、
上記インバータ部からの上記同一の電圧パルスの印加時に上記電流検出部により検出された上記各相のコイルに流れる電流の電流偏差を求める電流偏差部を備え、
上記電流偏差部により求められた上記電流偏差に基づいて、上記回転位置同定部は、上記固定子に対する上記回転子の回転位置を同定する。
【０００９】
上記実施形態によれば、上記インバータ部から上記同一の電圧パルスを印加したときに、電流検出部により検出された各相のコイルに流れる電流の電流偏差を電流偏差部により求める。例えば、電圧パルスを印加中の所定区間で増加するコイル電流の電流偏差と、各相のコイルのインダクタンスとは、コイルの時定数に比べて極めて短い期間では略反比例の関係を有する。したがって、上記電流偏差が小さい相ほど、その相のコイルのインダクタンスは大きく、その相のコイルが巻回された固定子の突極に対して回転子の突極が近くにある。このような関係を利用して、回転位置同定部は、電流偏差部により求められた各相のコイルに流れる電流の電流偏差に基づいて、固定子に対する回転子の回転位置を容易に同定することができる。
【００１０】
また、一実施形態のモータ装置では、
上記インバータ部から上記同一の電圧パルスを印加する直前と直後に、上記電流検出部により上記固定子の上記各相のコイルに流れる電流を１回ずつ検出して、
上記電流検出部により検出された相毎の２つの電流の偏差を上記電流偏差として上記電流偏差部により求める。
【００１１】
上記実施形態によれば、上記インバータ部から上記同一の電圧パルスを印加する直前と直後に、電流検出部により固定子の上記各相のコイルに流れる電流を１回ずつ検出して、その電流検出部により検出された相毎の２つの電流の偏差を上記電流偏差として電流偏差部により求める。これによって、各相のコイルに流れる電流の検出時のインバータ部のスイッチングノイズの影響が低減され、電流検出精度が向上することにより、回転子位置の推定精度が向上する。
【００１２】
また、一実施形態のモータ装置では、
上記インバータ部から上記同一の電圧パルスを印加している期間中に、上記電流検出部により上記固定子の上記各相のコイルに流れる電流を周期的に複数回検出して、
上記電流検出部により検出された相毎の複数の電流に基づいて、上記電流偏差部により上記電流偏差を求める。
【００１３】
上記実施形態によれば、上記同一の電圧パルスを印加している期間中、インバータ部のスイッチング素子をスイッチングさせずにオン状態にし、その間に固定子の各相のコイルに流れる電流を周期的に複数回検出し、電流検出部により検出された相毎の複数の電流に基づいて、上記電流偏差部により上記各相のコイルに流れる電流の電流偏差を求める。そうすることにより、インバータ部のスイッチングの影響を受けないので、精度良く電流偏差の検出が可能となる。
【００１４】
また、一実施形態のモータ装置では、
上記インバータ制御部により、上記インバータ部からの上記同一の電圧パルスの印加を複数回繰り返して、上記電流偏差部は、上記同一の電圧パルスの印加毎に求められた複数の電流偏差の平均値を求め、
上記電流偏差部により求められた上記複数の電流偏差の平均値に基づいて、上記回転位置同定部は、上記固定子に対する上記回転子の回転位置を同定する。
【００１５】
上記実施形態によれば、上記インバータ制御部によりインバータ部からの上記同一の電圧パルスの印加を複数回繰り返し、その電圧パルスの印加毎に電流偏差部により求められた複数の電流偏差の平均値を求める。そうして、上記複数の電流偏差の平均値に基づいて、回転位置同定部が固定子に対する回転子の回転位置を同定することにより、インバータ部のスイッチングの影響を受けないので、より精度良く電流偏差の検出が可能となる。
【００１６】
また、一実施形態のモータ装置では、
上記回転位置同定部は、
停止状態の上記回転子の回転位置と、上記インバータ部からの上記同一の電圧パルスの印加時に上記モータ部の上記各相のコイルに流れる電流との関係を予め測定し、測定された上記回転子の回転位置と上記各相のコイルに流れる電流との関係を表すテーブルまたは式を用いて、上記固定子に対する上記回転子の回転位置を同定する。
【００１７】
上記実施形態によれば、予め測定された回転子の回転位置と各相のコイルに流れる電流との関係を表すテーブルまたは式を用いて、回転位置同定部により固定子に対する回転子の回転位置を同定することによって、回転子の回転位置の同定に要する処理を簡略化でき、同定時間を短縮できる。
【００１８】
また、一実施形態のモータ装置では、
上記インバータ部は、
直流電源の正極側に一端が接続された上アーム用スイッチング素子と、
上記上アーム用スイッチング素子の他端にカソードが接続され、アノードが上記直流電源の負極側に接続された上アーム用ダイオードと、
上記直流電源の正極側にカソードが接続された下アーム用ダイオードと、
上記下アーム用ダイオードのアノードに一端が接続され、他端が上記直流電源の負極側に接続された下アーム用スイッチング素子と
を上記相毎に有し、
上記上アーム用スイッチング素子と上記上アーム用ダイオードの接続点と、上記下アーム用スイッチング素子と上記下アーム用ダイオードの接続点との間に、上記固定子の上記各相のコイルを接続した。
【００１９】
上記実施形態によれば、上アーム用スイッチング素子と上アーム用ダイオードと下アーム用スイッチング素子と下アーム用ダイオードからなる簡単な回路ブロック毎に、各相のコイルに電流を供給できる。
【発明の効果】
【００２０】
以上より明らかなように、この発明のモータ装置によれば、モータ部の停止状態において回転子の初期位置を容易に推定することができ、推定された回転子の初期位置に基づいて安定した起動ができるモータ装置を実現することができる。
【００２１】
また、一実施形態のモータ装置によれば、上記インバータ部から上記同一の電圧パルスを印加したときに、電流検出部によりモータ部の固定子の各相のコイルに流れる電流を検出して、電流偏差部により上記同一の電圧パルスを印加中に各相のコイルに流れる電流の電流偏差を求めて、回転位置同定部は、電流偏差部により求められた各相のコイルに流れる電流の電流偏差に基づいて、固定子に対する回転子の回転位置を容易に同定することができる。
【００２２】
また、一実施形態のモータ装置によれば、上記インバータ部から上記同一の電圧パルスを印加する直前と直後に、電流検出部により固定子の上記各相のコイルに流れる電流を１回ずつ検出して、その電流検出部により検出された相毎の２つの電流の偏差を上記電流偏差として電流偏差部により求めることによって、各相のコイルに流れる電流の検出時のインバータ部のスイッチングノイズの影響が低減され、電流検出精度が向上することにより、回転子位置の推定精度が向上する。
【００２３】
また、一実施形態のモータ装置によれば、上記インバータ部から上記同一の電圧パルスを印加している期間中、インバータ部のスイッチング素子をスイッチングさせずにオン状態にし、その間に固定子の各相のコイルに流れる電流を周期的に複数回検出し、電流検出部により検出された相毎の複数の電流に基づいて、上記電流偏差部により上記各相のコイルに流れる電流の電流偏差を求めることによって、インバータ部のスイッチングの影響を受けないので、精度良く電流偏差の検出が可能となる。
【００２４】
また、一実施形態のモータ装置によれば、上記インバータ制御部によりインバータ部からの上記同一の電圧パルスの印加を複数回繰り返し、その電圧パルスの印加毎に、電流偏差部により求められた複数の電流偏差の平均値を用いて、回転位置同定部が固定子に対する回転子の回転位置を同定することによって、インバータ部のスイッチングの影響を受けないので、より精度良く電流偏差の検出が可能となる。
【００２５】
また、一実施形態のモータ装置によれば、予め測定された回転子の回転位置と各相のコイルに流れる電流との関係を表すテーブルまたは式を用いて、回転位置同定部が固定子に対する回転子の回転位置を同定することによって、回転子の回転位置の同定に要する処理を簡略化でき、同定時間を短縮できる。
【００２６】
また、一実施形態のモータ装置によれば、上アーム用スイッチング素子と上アーム用ダイオードと下アーム用スイッチング素子と下アーム用ダイオードからなる簡単な回路ブロック毎に、各相のコイルに電流を供給することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、この発明のモータ装置を図示の実施の形態により詳細に説明する。
【００２８】
図１はこの発明の実施の一形態のモータ装置のインバータ部の回路図を示している。
【００２９】
このインバータ部は、図１に示すように、直流電源ＶＤＣの正極側にコレクタが接続された上アーム用スイッチング素子の一例としてのＮＰＮトランジスタＱu1,Ｑv1,Ｑw1と、上記ＮＰＮトランジスタＱu1,Ｑv1,Ｑw1のエミッタにカソードが接続され、アノードが直流電源ＶＤＣの負極側に接続された上アーム用ダイオードの一例としてのダイオードＤu1,Ｄv1,Ｄw1と、直流電源ＶＤＣの正極側にカソードが接続された下アーム用ダイオードの一例としてのダイオードＤu2,Ｄv2,Ｄw2と、上記ダイオードＤu2,Ｄv2,Ｄw2のアノードにコレクタが接続され、エミッタが直流電源ＶＤＣの負極側に接続された下アーム用スイッチング素子の一例としてのＮＰＮトランジスタＱu2,Ｑv2,Ｑw2とを有する。上記ＮＰＮトランジスタＱu1のエミッタとＮＰＮトランジスタＱu2のコレクタとの間にＵ相コイルＬuを接続している。上記ＮＰＮトランジスタＱv1のエミッタとＮＰＮトランジスタＱv2のコレクタとの間にＶ相コイルＬvを接続している。上記ＮＰＮトランジスタＱw1のエミッタとＮＰＮトランジスタＱw2のコレクタとの間にＷ相コイルＬwを接続している。
【００３０】
ここで、上アーム用スイッチング素子と下アーム用スイッチング素子にＮＰＮトランジスタを用いたが、ＰＮＰトランジスタを用いてもよいし、ＭＯＳＦＥＴ(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor：メタル・オキサイド・セミコンダクタ・電界効果トランジスタ)等の他のスイッチング素子を用いてもよい。また、インバータ部は、図１に示す回路構成に限らず、モータ部の構成や駆動方式に応じた回路構成のインバータ部であればよい。
【００３１】
また、図２は上記インバータ部により駆動されるモータ部１０の要部の構成を示しており、このモータ部１０は、図２に示すように、８つの突極１aを有する歯車形状の回転子１と、上記回転子１の周りを囲むように配置され、１２の突極２aを有する固定子２とを有する。上記固定子２の各突極２aに、Ｕ相,Ｖ相,Ｗ相コイル(図１に示すＬu,Ｌv,Ｌw)が時計回りに順に巻回されている。
【００３２】
また、図３は上記モータ装置の制御ブロック図である。図３において、２０は三相交流電源、２１は上記三相交流電源２０からの三相交流電圧を直流電圧に変換するダイオードブリッジ、２２は上記ダイオードブリッジ２１からの直流電圧を変換して、モータ部１０のＵ相,Ｖ相,Ｗ相コイルＬu,Ｌv,Ｌwに出力するインバータ部、２３は上記インバータ部２２を制御する制御装置である。上記ダイオードブリッジ２１の正極側出力端子に平滑コンデンサＣの正極側を接続し、ダイオードブリッジ２１の負極側出力端子に平滑コンデンサＣの負極側を接続している。
【００３３】
また、このモータ装置は、モータ部１０の回転子１の位置を検出する位置センサ２４と、インバータ部２２からＵ相,Ｖ相,Ｗ相コイルＬu,Ｌv,Ｌwに流れる電流を検出する電流検出部の一例としての電流センサＣＴu,ＣＴv,ＣＴwとを有している。
【００３４】
上記制御装置２３は、マイクロコンピュータと入出力回路などからなり、位置センサ２４により検出された回転子１の位置を表す位置信号θと、電流センサＣＴu,ＣＴv,ＣＴwにより検出されたＵ相,Ｖ相,Ｗ相コイルＬu,Ｌv,Ｌwに流れる電流ｉu,ｉv,ｉw、および、速度指令信号ω*に基づいて、インバータ部２２を制御するインバータ制御部２３aと、Ｕ相,Ｖ相,Ｗ相コイルＬu,Ｌv,Ｌwに流れる電流の電流偏差を求める電流偏差部２３bと、上記電流偏差部２３bにより求められた電流偏差に基づいてＵ相,Ｖ相,Ｗ相コイルＬu,Ｌv,Ｌwのインダクタンスの大小関係を推定するインダクタンス推定部２３cと、上記インダクタンス推定部２３cにより推定されたＵ相,Ｖ相,Ｗ相コイルＬu,Ｌv,Ｌwのインダクタンスの大小関係に基づいて、固定子２に対する回転子１の回転位置を同定する回転位置同定部２３dとを有している。上記インバータ部２２は、インバータ制御部２３aによって所定のキャリア周期に同期したＰＷＭ変調方式により制御される。
【００３５】
図４はキャリア周期内でのＵ相,Ｖ相,Ｗ相コイルＬu,Ｌv,Ｌwに印加する電圧パルスとコイル電流および電流検出のタイミングを示す図である。図４に示すように、Ｕ相,Ｖ相,Ｗ相コイルＬu,Ｌv,Ｌwに同一の電圧パルスを印加する。ここで、電圧パルスのパルス幅をＷtとする。
【００３６】
図５は上記モータ装置の停止状態の回転子１の回転位置を同定する制御装置２３の処理の流れを示している。図５に示すように、ステップＳ１において、キャリア周期内の所定のタイミングでＵ相,Ｖ相,Ｗ相コイルＬu,Ｌv,Ｌwのコイル電流ｉu(n-1),ｉv(n-1),ｉw(n-1)を検出する。
【００３７】
次に、ステップＳ２に進み、全トランジスタＱu1,Ｑv1,Ｑw1,Ｑu2,Ｑv2,Ｑw2を所定時間Ｗtオンする。
【００３８】
そして、所定時間Ｗt経過後に、全トランジスタＱu1,Ｑv1,Ｑw1,Ｑu2,Ｑv2,Ｑw2をオフし、ステップＳ３でＵ相,Ｖ相,Ｗ相コイルＬu,Ｌv,Ｌwのコイル電流ｉu(n),ｉv(n),ｉw(n)を検出する。
【００３９】
次に、ステップＳ４に進み、電流偏差部２３bにより、
Δｉu＝ｉu(n)−ｉu(n-1)
Δｉv＝ｉv(n)−ｉv(n-1)
Δｉw＝ｉw(n)−ｉw(n-1)
を用いて各相の電流偏差Δｉu,Δｉv,Δｉwを算出する。
【００４０】
次に、ステップＳ５に進み、電流偏差Δｉu,Δｉv,Δｉwに基づいて、インダクタンス推定部２３cによりＵ相,Ｖ相,Ｗ相コイルＬu,Ｌv,Ｌwのインダクタンスの大小関係を推定する。
【００４１】
そして、ステップＳ５で推定したＵ相,Ｖ相,Ｗ相コイルＬu,Ｌv,Ｌwのインダクタンスの大小関係に基づいて、回転位置同定部２３dにより回転子１の回転位置を同定する。
【００４２】
ここで、回転子１の回転位置の同定は、図６に示す回転子位置とインダクタンスの関係を用いる。例えば、図６に示すように、固定子２のＵ相の突極と回転子１の突極とが対向する位置関係の場合、Ｕ相コイルＬuのインダクタンスが最大となり、Ｖ相,Ｗ相コイルＬv,Ｌwのインダクタンスが最小となる。また、固定子２のＵ相の突極と回転子１の突極との相対的な位置関係が１８０度ずれている場合、Ｕ相コイルＬuのインダクタンスが最小となり、Ｖ相,Ｗ相コイルＬv,Ｌwのインダクタンスが略中間の値となる。
【００４３】
これは、固定子の突極がコイルに近いほどコイルの磁気抵抗が増大してコイル電流が流れにくくなり、コイルのインダクタンスが変化するためである。
【００４４】
このように、上記構成のモータ装置において、図４に示すように、Ｕ相,Ｖ相,Ｗ相コイルＬu,Ｌv,Ｌwに任意のデューティで設定された電圧パルスを印加すると、電圧パルスを印加した区間だけコイル電流ｉu,ｉv,ｉwが増加する。そのときのコイル電流ｉu,ｉv,ｉwは、そのコイル抵抗とインダクタンスに応じて流れることになる。Ｕ相,Ｖ相,Ｗ相コイルＬu,Ｌv,Ｌwのコイル抵抗は等しいとすると、コイル電流ｉu,ｉv,ｉwの違いはインダクタンスの違いとなって現れる。スイッチトリラクタンスモータの場合、回転子位置によってインダクタンスの値が変化するため、各相の電流を検出してその電流を比較することによって、回転子位置を推定することができる。
【００４５】
したがって、スイッチトリラクタンスモータの停止状態において回転子１の初期位置を容易に推定することができ、推定された回転子１の初期位置に基づいて安定した起動ができるモータ装置を実現することができる。
【００４６】
また、起動時の回転子１の初期位置が同定され、回転子１を所定の方向に回転させるために始めに励磁すべき相が確定されることにより、安定した起動が可能になる。
【００４７】
Ｕ相,Ｖ相,Ｗ相コイルＬu,Ｌv,Ｌwに印加する電圧パルスのデューティは、それによって流れる電流によってトルクが発生しない程度に設定される必要がある。また、Ｕ相,Ｖ相,Ｗ相コイルＬu,Ｌv,Ｌwに同じデューティの電圧パルスを印加することにより、回転子１にトルクが発生しないため、回転子１を移動させずに初期位置が同定され、始動時の回転子位置の確定精度が向上する。
【００４８】
また、コイル電流ｉu,ｉv,ｉwを検出するタイミングは、図４に示すように、電圧パルスを印加する直前と、電圧パルスの印加が終了した直後に実行することにより、インバータ部２２のスイッチングによるノイズの影響を低減することが可能となり、電流検出精度が向上することにより、回転子位置の推定精度が向上する。
【００４９】
また、図５のフローチャートに示す一連の処理をキャリア周期毎に実行し、これを数回繰り返し検出した電流偏差Δｉu,Δｉv,Δｉwの平均を取ることにより、測定精度の向上が図れる。
【００５０】
また、検出した電流偏差Δｉu,Δｉv,Δｉwから回転子位置を推定するときに、予め電流偏差Δｉu,Δｉv,Δｉwと回転子位置の関係を測定しテーブル化して、それを制御装置２３内に持っておくことにより、簡便にかつ速やかに回転子位置を推定可能となる。
【００５１】
また、上記インバータ部２２を一定期間(Ｗt)スイッチングさせずにオン状態にし、その間に周期的に電流偏差を検出ことにより、スイッチングの影響を受けないため、精度良く電流検出が可能となる。
【００５２】
なお、上記実施の形態では、インバータ部２２から電圧パルスを印加する直前と直後に、図４に示すように、電流センサＣＴu,ＣＴv,ＣＴwにより固定子２のＵ相,Ｖ相,Ｗ相コイルＬu,Ｌv,Ｌwに流れる電流を１回ずつサンプリングしたが、これに限らない。
【００５３】
例えば、図７に示すように、インバータ部から電圧パルスを印加している期間中(複数のキャリア周期の期間)に、電流検出部により固定子の各相のコイルに流れる電流i(n-3),i(n-2),i(n-1),i(n),i(n+1),i(n+2),i(n+3)をキャリアの始点および頂点で複数回サンプリングして、サンプリングされた相毎の複数の電流に基づいて各相のコイルに流れる電流の電流偏差を求めてもよい。
【００５４】
また、上記実施の形態では、スイッチトリラクタンスモータをモータ部１０に用いたモータ装置について説明したが、モータ部はこれに限らず、可変リラクタンス型のステッピングモータ等を用いたモータ装置にこの発明を適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】図１はこの発明の実施の一形態のモータ装置のインバータ部の回路図である。
【図２】図２は上記インバータ部により駆動されるモータ部の要部の構成図である。
【図３】図３は上記モータ装置の制御ブロック図である。
【図４】図４はキャリア周期内でＵ相,Ｖ相,Ｗ相コイルに印加する電圧パルスとコイル電流および電流検出のタイミングを示す図である。
【図５】図５は上記モータ装置の停止状態の回転子の回転位置を同定する制御部の処理の流れを示すフローチャートである。
【図６】図６は回転子位置とインダクタンスの関係を示す図である。
【図７】図７は複数のキャリア周期内で複数回のサンプリングを行う場合のＵ相,Ｖ相,Ｗ相コイルに印加する電圧パルスとコイル電流および電流検出のタイミングを示す図である。
【符号の説明】
【００５６】
１…回転子
１a…突極
２…固定子
２a…突極
１０…モータ部
２０…三相交流電源
２１…ダイオードブリッジ
２２…インバータ部
２３…制御装置
２３a…インバータ制御部
２３b…電流偏差部
２３c…インダクタンス推定部
２３d…回転位置同定部
２４…位置センサ
Ｑu1,Ｑv1,Ｑw1,Ｑu2,Ｑv2,Ｑw2…ＮＰＮトランジスタ
Ｄu1,Ｄv1,Ｄw1,Ｄu2,Ｄv2,Ｄw2…ダイオード
Ｌu…Ｕ相コイル
Ｌv…Ｖ相コイル
Ｌw…Ｗ相コイル
【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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【図７】
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