(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
界磁(22)を有する同期電動機(2)の回転方向を特定する装置であって、
前記同期電動機の誘導起電力によって前記同期電動機が出力する相電位(Vu,Vv,Vw)のうち、最小相及び最大相のいずれか一つを基準電位としたときの、第１の前記相電位の前記基準電位に対する電位差である第１線間誘起電圧(Vun)と、前記第１の前記相電位以外の第２の前記相電位の前記基準電位に対する電位差である第２線間誘起電圧(Vvn)とを、検出周期ごとに組として検出する線間誘起電圧検出部(3)と、
前記第１線間誘起電圧の第１の値(Vun1)から前記第１線間誘起電圧の第２の値(Vun2)を減算した第１偏差(ΔVun)と、前記第２線間誘起電圧の第１の値(Vvn1)から前記第２線間誘起電圧の第２値(Vvn2)を減算した第２偏差(ΔVvn)のうち、絶対値が大きい方の偏差の正負に基づいて、回転方向を特定する回転方向特定部(4)と
を備え、
前記回転方向特定部は、前記第１線間誘起電圧と前記第２線間誘起電圧との大小関係を判定し、
前記第１線間誘起電圧の前記第１の値(Vun1)と前記第２線間誘起電圧の第１の値(Vvn1)とは、前記大小関係の判定結果が入れ替わる第１時点を含む第１所定期間において前記組として検出され、
前記第１線間誘起電圧の前記第２の値(Vun2)と前記第２線間誘起電圧の第２の値(Vvn2)とは、前記第１時点とは異なり前記大小関係の判定結果が入れ替わる第２時点を含む第２所定期間において前記組として検出され、
前記第１時点と前記第２時点との間の期間において、前記大小関係の判定結果は維持される、回転方向特定装置(5)。
【請求項２】
前記回転方向特定部(4)は、前記第１偏差(ΔVun)の絶対値と前記第２偏差(ΔVvn)の絶対値が互いに略等しく、前記第１偏差の極性が前記第２偏差の極性と異なるときには、前記回転方向を特定しない、請求項１に記載の回転方向特定装置(5)。
【請求項３】
前記第１線間誘起電圧(Vun)および前記第２線間誘起電圧(Vvn)を濾波する濾波器(6)を更に備え、
前記偏差は濾波された後の前記第１線間誘起電圧および前記第２線間誘起電圧に基づいて求められる、請求項１または請求項２に記載の回転方向特定装置(5)。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転方向特定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、電動機の回転方向を特定する技術が記載されている。この特許文献１では、回転に伴って電動機に発生する誘起電圧を利用して、回転方向を特定している。具体的には、最小相または最大相の誘起電圧を基準電位とし、その基準電位と誘起電圧との電位差である線間誘起電圧を利用する。この第１相の線間誘起電圧と第２相の線間誘起電圧との大小関係は周期的に入れ替わることとなる。特許文献１においては、例えば、当該大小関係が入れ替わるときの第１相の線間誘起電圧の値と、次に大小関係が入れ替わるときの第１相の線間誘起電圧の値との偏差の正負に応じて、回転方向を特定している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−０４５６４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
実際には、上記大小関係が入れ替わるタイミングにおける線間誘起電圧を取得できるとは限らない。つまり大小関係が入れ替わる第１タイミングとは異なる第２タイミングにおいて線間誘起電圧が取得され得る。第１タイミングと第２タイミングとの間の期間（ずれ）に相当する電気角は、回転速度が高いほど大きい。よって回転速度が高いほど、取得される線間誘起電圧には誤差が発生する。この誤差によって偏差の正負が反転すれば、回転方向を誤って特定する。
【０００５】
そこで、本発明は、許容誤差を向上して回転方向を特定できる回転方向特定装置を提供することを提案する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明にかかる回転方向特定装置の第１の態様は、界磁(22)を有する同期電動機(2)の回転方向を特定する装置であって、前記同期電動機の誘導起電力によって前記同期電動機が出力する相電位(Vu,Vv,Vw)のうち、最小相及び最大相のいずれか一つを基準電位としたときの、第１の前記相電位の前記基準電位に対する電位差である第１線間誘起電圧(Vun)と、前記第１の前記相電位以外の第２の前記相電位の前記基準電位に対する電位差である第２線間誘起電圧(Vvn)とを、検出周期ごとに組として検出する線間誘起電圧検出部(3)と、前記第１線間誘起電圧の第１の値(Vun1)から前記第１線間誘起電圧の第２の値(Vun2)を減算した第１偏差(ΔVun)と、前記第２線間誘起電圧の第１の値(Vvn1)から前記第２線間誘起電圧の第２値(Vvn2)を減算した第２偏差(ΔVvn)のうち、絶対値が大きい方の偏差の正負に基づいて、回転方向を特定する回転方向特定部(4)とを備え、前記回転方向特定部は、前記第１線間誘起電圧と前記第２線間誘起電圧との大小関係を判定し、前記第１線間誘起電圧の前記第１の値(Vun1)と前記第２線間誘起電圧の第１の値(Vvn1)とは、前記大小関係の判定結果が入れ替わる第１時点を含む第１所定期間において前記組として検出され、前記第１線間誘起電圧の前記第２の値(Vun2)と前記第２線間誘起電圧の第２の値(Vvn2)とは、前記第１時点とは異なり前記大小関係の判定結果が入れ替わる第２時点を含む第２所定期間において前記組として検出され、前記第１時点と前記第２時点との間の期間において、前記大小関係の判定結果は維持される。
【０００７】
本発明にかかる回転方向特定装置の第２の態様は、第１の態様にかかる回転方向特定装置であって、前記回転方向特定部（４）は、前記第１偏差の絶対値と前記第２偏差の絶対値が互いに等しく、前記第１偏差の極性が前記第２偏差の極性と異なるときには、前記回転方向を特定しない。
【０００８】
本発明にかかる回転方向特定装置の第３の態様は、第１または第２の態様にかかる回転方向特定装置であって、前記第１線間誘起電圧(Vun)および前記第２線間誘起電圧(Vvn)を濾波する濾波器（６）を更に備え、前記偏差は濾波された後の前記第１線間誘起電圧および前記第２線間誘起電圧に基づいて求められる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明にかかる回転方向特定装置の第１の態様によれば、許容誤差を向上して適切に回転方向を特定することができる。
【００１０】
本発明にかかる回転方向特定装置の第２の態様によれば、誤検出を回避できる。
【００１１】
本発明にかかる回転方向特定装置の第３の態様によれば、回転方向の特定精度を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】電動機制御装置の概念的な構成の一例を示す図である。
【図２】正転方向における誘起電圧の模式的な一例を示す図である。
【図３】正転方向における線間誘起電圧の模式的な一例を示す図である。
【図４】逆転方向における線間誘起電圧の模式的な一例を示す図である。
【図５】電動機制御装置の概念的な構成の一例を示す図である。
【図６】正転方向における偏差の模式的な一例を示す図である。
【図７】逆転方向における偏差の模式的な一例を示す図である。
【図８】回転方向特定装置の動作の一例を示すフローチャートである。
【図９】電動機制御装置の概念的な構成の一例を示す図である。
【図１０】線間誘起電圧の一例を概略的に示す図である。
【図１１】正転方向における偏差の模式的な一例を示す図である。
【図１２】逆転方向における偏差の模式的な一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
第１の実施の形態．
図１に示すように、電動機駆動装置は電力変換部１と回転方向特定装置５とを備えている。
【００１４】
電力変換部１はその入力側で直流線Ｌ１，Ｌ２と接続され、その出力側で交流線Ｐｕ，Ｐｖ，Ｐｗと接続される。直流線Ｌ１，Ｌ２の間には直流電圧が印加される。図１の例示では、直流線Ｌ１，Ｌ２の間にコンデンサＣ１が設けられ、直流電圧を平滑する。電力変換部１は例えばインバータであって、当該直流電圧を交流電圧へと変換して、これを交流線Ｐｕ，Ｐｖ，Ｐｗに印加する。
【００１５】
交流線Ｐｕ，Ｐｖ，Ｐｗには電動機２が接続されており、この電動機２は電機子２１と界磁２２とを備える同期電動機である。電機子２１は三相の電機子巻線２１ｕ，２１ｖ，２１ｗを有し、電機子巻線２１ｕ，２１ｖ，２１ｗは交流線Ｐｕ，Ｐｖ，Ｐｗと接続される。電機子巻線２１ｕ，２１ｖ，２１ｗには電力変換部１からの三相交流電圧が印加される。これによって電機子巻線２１ｕ，２１ｖ，２１ｗに交流電流が流れ、界磁２２へと回転磁界を印加する。界磁２２は例えば永久磁石を有し、電機子２１へと界磁磁束を供給する。そして界磁２２は電機子２１から回転磁界を受けて、電機子２１に対して相対的に回転する。
【００１６】
なお図１の例示では、三相の電機子巻線２１ｕ，２１ｖ，２１ｗを有する電動機２を想定しているので、電力変換部１は三相の交流電圧を出力する。しかしながら本実施の形態は必ずしもこれに限らない。三相よりも大きいＮ相の電動機２を採用し、同様にＮ相の電力変換部１が採用されてもよい。また図１の例示では電機子巻線２１ｕ，２１ｖ，２１ｗはいわゆる星型結線により互いに接続されているものの、いわゆる三角結線によって互いに接続されても良い。
【００１７】
このような電動機駆動装置において、電力変換部１が電動機２へと交流電圧を出力していない状態で電動機２が回転した場合、電機子巻線２１ｕ，２１ｖ，２１ｗを通過する磁束が当該回転に基づいて変化する。これに伴って電機子巻線２１ｕ，２１ｖ，２１ｗにはそれぞれ当該回転に基づく誘導起電力が発生し、電動機２は交流線Ｐｕ，Ｐｖ，Ｐｗにそれぞれ相電位（以下、誘起電圧とも呼ぶ）Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗを出力する（図２も参照）。
【００１８】
このような電動機２は例えばファン又はブロワなどの送風機に用いられてもよい。また例えば電動機２はヒートポンプ（空気調和機、給湯装置など）に搭載されるファン又は圧縮機を駆動してもよい。例えば屋外に配置される室外機に搭載されてファンを駆動する場合、電力変換部１が電動機２へと交流電圧を出力していない状態であっても、ファンは屋外の空気の流れ（風）によって回転する。また空気の流れ（風）などの外力によって回転されなくても圧縮機またはファンは慣性により回転する。
【００１９】
回転方向特定装置５は線間誘起電圧検出部３と回転方向特定部４とを備えている。線間誘起電圧検出部３は以下に述べる複数の線間誘起電圧を組として検出周期ごとに検出する。この線間誘起電圧の説明にあたって、まず誘起電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗを説明する。誘起電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗは図２に例示するように電動機２の回転位置（電気角）に依存して変化する略正弦波形状を採る。
【００２０】
また図２では電動機２が正転方向に回転するときの誘起電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗが例示される。正転方向では誘起電圧Ｖｖ，Ｖｗはそれぞれ誘起電圧Ｖｕ，Ｖｖに対して１２０度進む。言い換えれば、このような回転方向を正転方向と定義している。
【００２１】
誘起電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗのうち最も大きい電圧を最大相の誘起電圧と呼び、最も小さい電圧を最小相の誘起電圧と呼ぶ。図２に示すように、最大相の誘起電圧および最小相の誘起電圧は時間の経過と共に切り替わる。例えば正転方向（図２）では、回転位置が３０度から１５０度までの範囲にあるときに誘起電圧Ｖｕが最小値を採るので、この範囲では最小相の誘起電圧は誘起電圧Ｖｕとなる。
【００２２】
線間誘起電圧とは、最小相の誘起電圧を基準電位としたときの、その基準電位に対する誘起電圧の電位差である。例えばＵ相の線間誘起電圧Ｖｕｎは最小相の誘起電圧に対するＵ相の誘起電圧Ｖｕの電位差である。３０度から１５０度までの範囲では、最小相の誘起電圧は誘起電圧Ｖｕであるので、線間誘起電圧Ｖｕｎは図３に例示するように、この範囲において零である。また回転位置が１５０度から２７０度までの範囲にあるときには、誘起電圧Ｖｖが最小相の誘起電圧であるので、この範囲では線間誘起電圧Ｖｕｎは誘起電圧Ｖｕと最小相の誘起電圧Ｖｖとの間の電位差であり、図３に例示するような波形を採る。他の範囲についても同様である。また線間誘起電圧Ｖｖｎは誘起電圧Ｖｖと最小相の誘起電圧との電位差であり、図３に例示する波形を採る。
【００２３】
回転方向が逆転方向であるときには、誘起電圧Ｖｖ，Ｖｗはそれぞれ誘起電圧Ｖｕ，Ｖｖに対して１２０度遅れる。したがって、このときの線間誘起電圧Ｖｕｎ，Ｖｖｎは図４に例示する波形を採る。
【００２４】
線間誘起電圧検出部３は図１に示すように、線間誘起電圧算出部３１を備えていてもよい。線間誘起電圧算出部３１には、例えば誘起電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗが入力される。例えば線間誘起電圧算出部３１は、入力された誘起電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗを、アナログデータからデジタルデータへ変換してもよい。以後、線間誘起電圧算出部３１はデジタルデータの誘起電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗを扱う。線間誘起電圧算出部３１は誘起電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗから最小相の誘起電圧を抽出する。これは誘起電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗの大小を判断することによって実行できる。この大小の判断は例えば比較器を用いて行うことができる。そして、線間誘起電圧算出部３１は例えば線間誘起電圧Ｖｕｎ，Ｖｖｎを算出し、これらを回転方向特定部４へと出力する。
【００２５】
なお線間誘起電圧算出部３１は、ソフトウェアで実現されてもよく、あるいはハードウェアで実現されてもよい。図５はハードウェアで実現される線間誘起電圧検出部３の一例を概略的に示している。なお図５では、電力変換部１の内部構成の一例も示されている。例えば電力変換部１はスイッチング素子Ｓｕｐ，Ｓｖｐ，Ｓｗｐ，Ｓｕｎ，Ｓｖｎ，ＳｗｎとダイオードＤｕｐ，Ｄｖｐ，Ｄｗｐ，Ｄｕｎ，Ｄｖｎ，Ｄｗｎとを備えている。スイッチング素子Ｓｘｐ，Ｓｘｎ（ｘはｕ，ｖ，ｗを代表する、以下同様）は、直流線ＬＨ，ＬＬの間で相互に直列に接続されている。
【００２６】
ダイオードＤｘｐ，Ｄｘｎはそれぞれスイッチング素子Ｓｘｐ，Ｓｘｎに並列に接続される。ダイオードＤｘｐ，Ｄｘｎの順方向は直流線ＬＬから直流線ＬＨへと向かう方向である。スイッチング素子Ｓｘｐ，Ｓｘｎを接続する接続点からは交流線Ｐｘが引き出されている。これらの交流線Ｐｕ，Ｐｕ，Ｐｗは電動機２に接続される。
【００２７】
線間誘起電圧検出部３は、交流線Ｐｕと直流線ＬＬとの間に印加される電圧を線間誘起電圧Ｖｕｎとして検出し、交流線Ｐｖと直流線ＬＬとの間に印加される電圧を線間誘起電圧Ｖｖｎとして検出する。例えば線間誘起電圧検出部３は分圧抵抗Ｒ１〜Ｒ４を備えている。分圧抵抗Ｒ１，Ｒ２は交流線Ｐｕと直流線ＬＬとの間で相互に直列に接続され、分圧抵抗Ｒ３，Ｒ４は交流線Ｐｖと直流線ＬＬとの間で相互に直列に接続されている。そして、分圧抵抗Ｒ１，Ｒ２を接続する接続点の電圧（図５では分圧抵抗Ｒ２の両端電圧）が線間誘起電圧Ｖｕｎを反映する電圧Ｖｕｎ０として出力され、分圧抵抗Ｒ３，Ｒ４を接続する接続点の電圧（図５では分圧抵抗Ｒ４の両端電圧）が線間誘起電圧Ｖｖｎを反映する電圧Ｖｖｎ０として出力される。
【００２８】
図５の例示では、例えば電圧Ｖｕｎ０，Ｖｖｎ０はそれぞれＡＤ変換部３２，３３へと入力される。ＡＤ変換部３２，３３はそれぞれ電圧Ｖｕｎ０，Ｖｖｎ０をアナログデータからデジタルデータへと変換し、デジタルデータとしての線間誘起電圧Ｖｕｎ，Ｖｖｎを出力する。
【００２９】
回転方向特定部４はＡＤ変換部３２，３３から得られたデジタルデータとしての線間誘起電圧Ｖｕｎ，Ｖｖｎに基づいて、電動機２の回転方向を特定する。まず特定方法の基本的な考え方を説明する。図３，４を参照して、線間誘起電圧Ｖｕｎ，Ｖｖｎの大小関係が入れ替わるときの回転位置は、回転方向によらずに１５０度又は３３０度を採る。しかも線間誘起電圧Ｖｕｎが線間誘起電圧Ｖｖｎを超える時点での回転位置は回転方向に依らずに１５０度を採り、線間誘起電圧Ｖｕｎが線間誘起電圧Ｖｖｎを下回る時点での回転位置は回転方向に依らずに３３０度を採る。
【００３０】
一方で、回転位置が１５０度となるときの線間誘起電圧Ｖｕｎ，Ｖｖｎは、回転方向に応じて異なる値をとる。図３に示すように、正転方向においては線間誘起電圧Ｖｕｎ，Ｖｖｎは零であり、図４に示すように、逆転方向においては線間誘起電圧Ｖｕｎ，Ｖｖｎは正の値をとる。同様に、回転位置が３３０度となるときの線間誘起電圧Ｖｕｎ，Ｖｖｎも回転方向に応じて異なる値をとる。正転方向においては線間誘起電圧Ｖｕｎ，Ｖｖｎは正の値をとり、逆転方向においては線間誘起電圧Ｖｕｎ，Ｖｖｎは零となる。
【００３１】
したがって、この相違に基づいて回転方向を特定することができる。例えば回転位置が１５０度であるときの線間誘起電圧Ｖｕｎと、回転位置が３３０度となるときの線間誘起電圧Ｖｕｎとの間の偏差を算出し、その偏差の正負に応じて、回転方向を特定することができる。具体的には、回転位置が３３０度であるときの線間誘起電圧Ｖｕｎから、回転位置が１５０度であるときの線間誘起電圧Ｖｕｎを減算した第１偏差が、正であるときに、回転方向を正転方向であると特定できる。また第１偏差が負であるときに、回転方向を逆転方向であると特定できる。
【００３２】
同様に、線間誘起電圧Ｖｖｎを用いてもよい。例えば回転位置が３３０度であるときの線間誘起電圧Ｖｖｎから、回転位置が１５０度であるときの線間誘起電圧Ｖｖｎを減算した第２偏差が、正であるときに、回転方向を正転方向であると特定できる。また第２偏差が負であるときに、回転方向を逆転方向であると特定できる。
【００３３】
＜誤差＞
ところで実際には、線間誘起電圧Ｖｕｎ，Ｖｖｎを取得するタイミングについて誤差が生じる。例えばこの誤差はＡＤ変換に要する時間に起因して生じる。当該誤差として、例えば回転位置が３３０度となるタイミングから遅れたタイミングで線間誘起電圧Ｖｕｎが検出される。図３の例示では、この線間誘起電圧Ｖｕｎを符号Ｖｕｎ１で示している。同様に、例えば回転位置が１５０度となるタイミングから遅れたタイミングで線間誘起電圧Ｖｕｎが検出される。図３の例示では、この線間誘起電圧Ｖｕｎを符号Ｖｕｎ２で示している。そして、このタイミングのズレ量が大きいほど、線間誘起電圧Ｖｕｎに生じる誤差は大きくなる。線間誘起電圧Ｖｖｎも同様である。
【００３４】
また回転速度が高いほど回転位置は速く変化する。よって線間誘起電圧Ｖｕｎを検出するときの回転位置は回転速度が高いほど所望値（１５０度、３３０度）から遠ざかる。したがって、回転速度が高いほど線間誘起電圧Ｖｕｎに生じる誤差は大きくなる。線間誘起電圧Ｖｖｎも同様である。
【００３５】
次に、回転位置についての誤差がどの程度生じたときに、回転方向を誤って特定するかを検討する。上述のように、線間誘起電圧Ｖｕｎ，Ｖｖｎの大小関係の切り替わりは、１８０度ごとに生じるので、この位相差は１８０度であることが望ましい。そこで、位相差を１８０度と仮定しつつ、誤差を導入する。ここでは、線間誘起電圧Ｖｕｎが検出されるときの回転位置と所望値（１５０度、３３０度）との間の位相差Δθを、回転位置についての誤差として導入する。値Ｖｕｎ１と値Ｖｕｎ２との間の偏差ΔＶｕｎ、および、値Ｖｖｎ１と値Ｖｖｎ２との間の偏差ΔＶｖｎは以下の式で表される。
【００３６】
ΔＶｕｎ＝Ｖｕｎ（３３０度＋Δθ）−Ｖｕｎ（１５０度＋Δθ）    ・・・（１）
ΔＶｖｎ＝Ｖｖｎ（３３０度＋Δθ）−Ｖｖｎ（１５０度＋Δθ）    ・・・（２）
Ｖｕｎ（α）は回転位置がαであるときの線間誘起電圧Ｖｕｎを示し、Ｖｖｎ（α）は回転位置がαであるときの線間誘起電圧Ｖｖｎを示している。よって、Ｖｕｎ（３３０度＋Δθ），Ｖｕｎ（１５０度＋Δθ）はそれぞれ値Ｖｕｎ１，Ｖｕｎ２を示し、Ｖｖｎ（３３０度＋Δθ），Ｖｖｎ（１５０度＋Δθ）はそれぞれ値Ｖｖｎ１，Ｖｖｎ２を示す。
【００３７】
図３を参照して、例えば位相差Δθが零から６０度の範囲内であるときには、位相差Δθが増大するにつれて、値Ｖｕｎ２は増大するのに対して、値Ｖｕｎ１は低下する。よってこの範囲において、偏差ΔＶｕｎは位相差Δθの増大に応じて低下する。図６および図７は、位相差Δθに対する偏差ΔＶｕｎ，Ｖｖｎの変化の一例を概略的に示している。図６において回転方向は正転方向であり、図７において回転方向は逆転方向である。以下では、まず偏差ΔＶｕｎについて説明する。
【００３８】
図６に示すように、位相差Δθが−１５０度から３０度までの範囲内にあるときには、偏差ΔＶｕｎは正となる。一方で、図７に示すように、位相差Δθが−３０度から１５０度までの範囲内にあるときには、偏差ΔＶｕｎが負となる。よって位相差Δθが−３０度から３０度までの範囲内にあるときには、偏差ΔＶｕｎは正転時に正となり、かつ、逆転時に負となる。つまり−３０度から３０度までの範囲内の位相差Δθ（誤差）で線間誘起電圧Ｖｕｎを検出すれば、線間誘起電圧Ｖｕｎに基づいて偏差ΔＶｕｎを算出しても、その偏差ΔＶｕｎに基づいて正しく回転方向を特定できる。
【００３９】
一方で、例えば位相差Δθが３０度から１５０度までの範囲内にあるときには、偏差ΔＶｕｎは正転時にも逆転時にも正になる。つまり回転方向によらず、常に偏差ΔＶｕｎは正となる。よって、３０度から１５０度までの範囲内の位相差Δθ（誤差）で線間誘起電圧Ｖｕｎを検出すると、回転方向を正しく検出できない。同様にして、他の範囲における偏差ΔＶｕｎの極性と、回転方向とを考慮すれば、当該他の範囲内において回転方向を正しく検出できないことが分かる。偏差ΔＶｖｎについても同様である。
【００４０】
以上のように、基本的な考え方においては、許容できる位相差Δθ（誤差）は−３０度から３０度までの範囲であることが分かる。
【００４１】
＜回転方法の特定＞
そこで本実施の形態では、回転方向特定部４は、線間誘起電圧Ｖｕｎ，Ｖｖｎの大小関係を判定する。そして、線間誘起電圧Ｖｕｎ，Ｖｖｎの大小関係の判定結果が入れ替わる第１状態（例えば３３０度）における、線間誘起電圧Ｖｕｎの値Ｖｕｎ１から、第１状態の後に大小関係の判定結果が最初に入れ替わる第２状態（例えば１５０度）における線間誘起電圧Ｖｕｎの値Ｖｕｎ２を減算した偏差ΔＶｕｎ、および、線間誘起電圧Ｖｖｎの第１状態における値Ｖｖｎ１から第２状態における値Ｖｖｎ２を減算した偏差ΔＶｖｎのうち、絶対値が大きい方の偏差の正負に基づいて、回転方向を特定する。つまり、偏差ΔＶｕｎの絶対値が偏差ΔＶｖｎの絶対値よりも大きいときには、偏差ΔＶｕｎの正負に応じて回転方向を特定し、偏差ΔＶｕｎの絶対値が偏差ΔＶｖｎの絶対値よりも小さいときには、偏差ΔＶｖｎの正負に応じて回転方向を特定する。
【００４２】
図６を参照して、例えば正転時において位相差Δθが零度から６０度までの範囲内にあるときには、偏差ΔＶｖｎの絶対値は偏差ΔＶｕｎの絶対値よりも大きい。よってこのとき、偏差ΔＶｖｎに基づいて回転方向が特定される。このとき、偏差ΔＶｖｎは正転時に正となるので、正しく回転方向を特定できる。図７を参照して、逆転時においては、位相差Δθが零度から６０度までの範囲内にあるときには、偏差ΔＶｕｎの絶対値が偏差ΔＶｖｎの絶対値よりも大きい。よってこのとき、偏差ΔＶｕｎに基づいて回転方向が特定される。このとき、偏差ΔＶｕｎは負となるので、正しく回転方向を特定できる。
【００４３】
また図６を参照して、例えば正転時において位相差Δθが−６０度から零度までの範囲内にあるときには、偏差ΔＶｕｎの絶対値は偏差ΔＶｖｎの絶対値よりも大きい。よってこのとき、偏差ΔＶｕｎを用いて回転方向が特定される。このとき、偏差ΔＶｕｎは正となるので、正しく回転方向を特定できる。図７を参照して、例えば逆転時において位相差Δθが−６０度から零度までの範囲内にあるときには、偏差ΔＶｖｎの絶対値が偏差ΔＶｕｎの絶対値よりも大きい。よってこのとき、偏差ΔＶｖｎを用いて回転方向が特定される。このとき、偏差ΔＶｖｎは負となるので、正しく回転方向を特定できる。
【００４４】
以上のように本特定方法によれば、−６０度から６０度のまでの範囲の位相差Δθ（誤差）で、線間誘起電圧Ｖｕｎ，Ｖｖｎを検出しても、正しく回転方向を特定することができる。つまり、本実施の形態によれば、許容できる位相差Δθ（誤差）の範囲を−６０度から６０度までの範囲に広げることができる。言い換えれば、回転方向を適切に特定できる回転速度の上限値を向上することができる。或いは、検出周期を長くすることができ、例えば検出速度の遅い電圧検出器を用いることができる。
【００４５】
＜具体的な動作の一例＞
図８は回転方向特定装置５の動作の一例を示す図である。まずステップＳＴ１にて、線間誘起電圧検出部３は線間誘起電圧Ｖｕｎ，Ｖｖｎの値Ｖｕｎ１，Ｖｖｎ１（以下では、線間誘起電圧Ｖｕｎ１，Ｖｖｎ１とも呼ぶ）を検出する。例えば回転位置が３３０度になったと判断したときに線間誘起電圧Ｖｕｎ，Ｖｖｎを線間誘起電圧Ｖｕｎ１，Ｖｖｎ１として検出する。具体的な一例について説明する。線間誘起電圧Ｖｕｎが線間誘起電圧Ｖｖｎを下回ったと判断したとき、つまり線間誘起電圧Ｖｕｎが線間誘起電圧Ｖｖｎよりも大きい状態から線間誘起電圧Ｖｖｎよりも小さくなったと判断したときに、線間誘起電圧Ｖｕｎ，Ｖｖｎをそれぞれ線間誘起電圧Ｖｕｎ１，Ｖｖｎ１として検出する。
【００４６】
次にステップＳＴ２にて、線間誘起電圧検出部３は線間誘起電圧Ｖｕｎ，Ｖｖｎの値Ｖｕｎ２，Ｖｖｎ２（以下、線間誘起電圧Ｖｕｎ２，Ｖｖｎ２とも呼ぶ）を検出する。例えば回転位置が１５０度になったと判断したときに、線間誘起電圧Ｖｕｎ，Ｖｖｎを線間誘起電圧Ｖｕｎ２，Ｖｖｎ２として検出する。具体的な一例について説明する。線間誘起電圧検出部３は所定の検出周期ごとに線間誘起電圧Ｖｕｎ，Ｖｖｎを検出している。そして、線間誘起電圧Ｖｕｎが線間誘起電圧Ｖｖｎを超えたと判断したとき、つまり線間誘起電圧Ｖｕｎが線間誘起電圧Ｖｖｎよりも小さい状態から線間誘起電圧Ｖｖｎよりも大きくなったと判断したときに、線間誘起電圧Ｖｕｎ，Ｖｖｎをそれぞれ線間誘起電圧Ｖｕｎ２，Ｖｖｎ２として検出する。
【００４７】
次に、ステップＳＴ３にて、回転方向特定部４は線間誘起電圧Ｖｕｎ１から線間誘起電圧Ｖｕｎ２を減算して偏差ΔＶｕｎを算出し、また、線間誘起電圧Ｖｖｎ１から線間誘起電圧Ｖｖｎ２を減算して偏差ΔＶｖｎを算出する。
【００４８】
次にステップＳＴ４にて、回転方向特定部４は偏差ΔＶｕｎ，ΔＶｖｎの絶対値を算出し、偏差ΔＶｕｎ，ΔＶｖｎの絶対値のどちらが大きいかを判断する。偏差ΔＶｕｎの絶対値が偏差ΔＶｖｎの絶対値よりも大きいと判断したときには、ステップＳＴ５にて、回転方向特定部４は偏差ΔＶｕｎの正負に応じて回転方向を特定する。一方で、ステップＳＴ４にて偏差ΔＶｕｎの絶対値が偏差ΔＶｖｎの絶対値よりも小さいと判断したときには、ステップＳＴ６にて、回転方向特定部４は偏差ΔＶｖｎの正負に応じて回転方向を特定する。
【００４９】
要するに、回転方向特定部４は次のようにして回転方向を特定すればよい。即ち、線間誘起電圧Ｖｕｎの値Ｖｕｎ１から線間誘起電圧Ｖｕｎの値Ｖｕｎ２を減算した第１偏差ΔＶｕｎ、および、線間誘起電圧Ｖｕｎの値Ｖｕｎ１から線間誘起電圧Ｖｖｎの値Ｖｖｎ２を減算した第２偏差(ΔVvn)のうち、絶対値が大きい方の偏差の正負に基づいて、回転方向を特定する。線間誘起電圧Ｖｕｎの値Ｖｕｎ１と線間誘起電圧Ｖｖｎの値Ｖｖｎ１とは組として検出される。ここでいう組としての検出とは、実質的に同じタイミングと考えることができる程度のタイミング差で線間誘起電圧Ｖｕｎ，Ｖｖｎを検出することを言う。線間誘起電圧Ｖｕｎの値Ｖｕｎ２と線間誘起電圧Ｖｖｎの値Ｖｖｎ２とは組として検出される。線間誘起電圧Ｖｕｎ値Ｖｕｎ１は、隣接して検出された線間誘起電圧Ｖｕｎのうち、線間誘起電圧Ｖｖｎとの大小関係が相違する一対の値のいずれか一方である。ここでいう隣接した検出とは、検出周期において連続する２回の検出をいう。また一対の値とは、線間誘起電圧Ｖｕｎ，Ｖｖｎの大小関係が入れ替わる前後の２つの値をいう。線間誘起電圧Ｖｕｎの値Ｖｕｎ２は、隣接して検出された線間誘起電圧Ｖｕｎのうち、線間誘起電圧Ｖｖｎが値Ｖｖｎ１を採った後、線間誘起電圧Ｖｖｎとの大小関係が相違する最初の一対の値のいずれか一方である。
【００５０】
なお上述の例では、線間誘起電圧Ｖｕｎ，Ｖｖｎを用いているものの、線間誘起電圧Ｖｕｎ，Ｖｖｎ，Ｖｗｎの少なくとも２つを採用すればよい。
【００５１】
＜偏差ΔＶｕｎ，ΔＶｖｎが等しい場合＞
図６および図７を参照して、位相差Δθが零であるときには、偏差ΔＶｕｎ，ΔＶｖｎは互いに等しく、正転時に正となり、逆転時に負となる。よって偏差ΔＶｕｎ，ΔＶｖｎが互いに等しいときには、いずれを用いて回転方向を特定してもよい。
【００５２】
一方で図６を参照して、位相差Δθが−１２０度から−６０度までの範囲または６０度から１２０度までの範囲内にあるとき、偏差ΔＶｕｎ，ΔＶｖｎの絶対値は互いに等しく、偏差ΔＶｕｎ，ΔＶｖｎの極性は反対となる。したがって上述の特定方法によれば、これらの範囲にて回転方向を適切に検出できない。
【００５３】
そこで、回転方向特定部４は偏差ΔＶｕｎ，ΔＶｖｎの絶対値が互いに略等しく、偏差ΔＶｕｎ，ΔＶｖｎの極性が互いに反対であると判断したときには、回転方向を特定しなくてもよい。これによれば、回転方向を誤って特定することを回避できる。
【００５４】
＜濾波＞
図９は回転方向特定装置の他の一例の構成を概略的に示す図である。図１と比較して、濾波器６を更に備えている。濾波器６は線間誘起電圧を入力し、この線間誘起電圧を濾波する。具体的には、線間誘起電圧から高調波成分を除去し、除去後の線間誘起電圧を回転方向特定部４へと出力する。濾波器６は例えばローパスフィルタであってもよく、あるいは、平均値または積分値を算出してもよい。これにより、高調波のノイズを除去して精度を向上することができる。
【００５５】
＜ノイズ＞
線間誘起電圧に発生するノイズの一部は濾波器６によって除去されるものの、全てのノイズを除去できるとは限らない。また濾波器６が設けられていなければ、ノイズがそのまま残る。図１０は線間誘起電圧Ｖｕｎ，Ｖｖｎの一例を概略的に示す図である。図１０では、線間誘起電圧Ｖｕｎ，Ｖｖｎが互いに近い値を有するときの一例を示している。つまり線間誘起電圧Ｖｕｎ，Ｖｖｎが交差する付近の一例を示している。図１０の例示では、線間誘起電圧Ｖｕｎ，Ｖｖｎには互いに同程度のノイズが発生している。
【００５６】
このように線間誘起電圧Ｖｕｎ，Ｖｖｎの両方に同程度のノイズが発生する場合、回転位置が１５０度であるときのノイズの値と、回転位置が３３０度であるときのノイズの値が異なれば、偏差ΔＶｕｎ，ΔＶｖｎにも互いに同程度のノイズが発生する。
【００５７】
図１１および図１２は、かかるノイズが発生したときの偏差ΔＶｕｎ，ΔＶｖｎの一例を概略的に示している。図１１では偏差ΔＶｕｎ，ΔＶｖｎは互いに同量だけ上方（値が大きい方）に平行移動しており、図１２では偏差ΔＶｕｎ，ΔＶｖｎは互いに同量だけ下方（値が小さい方）に平行移動している。図１１では、より大きい絶対値を有する偏差が正となる範囲が、範囲Ａ１で示されている。つまり、本特定方法によれば範囲Ａ１において正しく回転方向を特定できる。図１１では、範囲Ａ１の幅は２４０度を超えている。一方で図１２では、範囲Ａ１の幅は１２０度よりも小さいものの、基本的な考え方に基づく特定方法による６０度（−３０度から３０度までの範囲）よりも広い。つまり、ノイズが生じた状態でも、本特定方法は効果を招来することが分かる。
【００５８】
なお上述の例では、基準電位として最小相の相電位を採用しているものの、最大相の相電位を採用してもよい。
【００５９】
また上述の例では、値Ｖｕｎ１は、隣接して検出された線間誘起電圧Ｖｕｎのうち、線間誘起電圧Ｖｖｎとの大小関係が相違する一対の値のいずれか一方である。しかるに、必ずしもこれに限らない。例えば、これよりも数（例えば９以下）検出周期前、または数検出周期後の線間誘起電圧Ｖｕｎを、値Ｖｕｎ１として採用してもよい。より一般的に説明すると、線間誘起電圧Ｖｕｎ，Ｖｖｎの大小関係の判定結果が切り替わる時点を含む所定期間における線間誘起電圧Ｖｕｎを、値Ｖｕｎ１として用いてもよい。値Ｖｕｎ２，Ｖｖｎ１，Ｖｖｎ２についても同様である。
【００６０】
また図６，７を参照して説明したように、値Ｖｕｎ１，Ｖｖｎ１の検出時点と、値Ｖｕｎ２，Ｖｖｎ２の検出時点との間の位相が１８０度であるときには、位相差Δθが−６０度から６０度までであるときに、回転方向を特定することができる。また位相差Δθが−１２０から−６０度、および、６０度から１２０度であるときに、回転方向を正しく特定できないと判定できる。よって、所定期間としては、例えば線間誘起電圧Ｖｕｎ，Ｖｖｎの大小関係の判定結果が切り替わる時点を含む±１２０度の期間を採用できる。また回転方向を特定するという観点では、所定期間としては、例えば線間誘起電圧Ｖｕｎ，Ｖｖｎの大小関係の判定結果が切り替わる時点を含む±６０度の期間を採用してもよい。
【００６１】
ただし、回転方向を特定するには、値Ｖｕｎ１，Ｖｖｎ１は、判定結果が切り替わる時点に近い時点で検出された値であることが望ましく、例えば判定結果が切り替わる時点での値、あるいは、その一検出周期前の時点、あるいは、一検出周期後の時点に検出された値であってもよい。
【００６２】
また、ノイズの影響を低減すべく、回転方向特定部４は、線間誘起電圧の大小関係を仮判定し、その仮判定結果が複数回にわたって（所定期間に亘って）維持されたときに、大小関係を判定してもよい。例えばある時点において線間誘起電圧Ｖｕｎが線間誘起電圧Ｖｖｎよりも大きいと仮判定された場合を考慮する。次の時点において線間誘起電圧Ｖｕｎが線間誘起電圧Ｖｖｎよりも小さいと仮判定されても、この時点では、未だその大小関係を確定しない。その次の時点において線間誘起電圧Ｖｕｎが線間誘起電圧Ｖｖｎよりも小さいと仮判定されたときに、線間誘起電圧Ｖｕｎが線間誘起電圧Ｖｖｎよりも小さいことを確定する。この場合、大小関係の仮判定結果が２回維持されたときに、その大小関係を判定している。このように複数回の仮判定結果にわたって大小関係を判定することにより、瞬間的なノイズによって線間誘起電圧Ｖｕｎ，Ｖｖｎの大小関係が入れ替わっても、その入れ替わりを無視することができる。つまりノイズを無視することができる。
【００６３】
この場合、所定周期としては、第１線間誘起電圧と第２線間誘起電圧の大小関係の仮判定結果が切り替わってから、大小関係が切り替わったと最終的に判定するまでの期間を所定期間としても良い。例えば、大小関係の仮判定結果が３回維持されたときに、その大小関係を判定する場合には、３検出周期を所定期間として採用できる。この場合、所定期間を短くすれば、必要な遅延器を少なくできる。
【符号の説明】
【００６４】
２  電動機
３  線間誘起電圧検出部
４  回転方向特定部
５  回転方向特定装置
６  濾波器
２２  界磁
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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