(57)【要約】【課題】任意の２相の線間電流の変化量のゼロクロスタイミングを確実に検出して、ロータの回転位置を確実に検出して出力特性を安定させ得る電動機を提供する。【解決手段】多相のコイルがティースに巻装されるステータを備え、コイルへの通電によりロータを回転駆動する電動機と、コイルに通電する電流をＰＷＭ制御するインバータと、インバータに備えられ、コイルの各相間に流れる線間電流のゼロクロスタイミングと、該線間電流の変化量のゼロクロスタイミングとに基づいて線間誘起電圧のゼロクロスタイミングを検出して、ロータの回転位置を検出し、指令電圧により制御する制御部とを備えた電動機において、線間誘起電圧ＵＶのゼロクロスタイミングから該ゼロクロスタイミングの検出可能範囲Ａの境界までの電気角を、線間誘起電圧ＵＶのゼロクロスタイミングを検出する周期以上の電気角に設定した。【選択図】図６
2013150400.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多相のコイルがティースに巻装されるステータを備え、前記コイルへの通電によりロータを回転駆動する電動機と、
前記コイルに通電する電流をＰＷＭ制御するインバータと、
前記インバータに備えられ、前記コイルの各相間に流れる線間電流のゼロクロスタイミングと、該線間電流の変化量のゼロクロスタイミングとに基づいて線間誘起電圧のゼロクロスタイミングを検出して、前記ロータの回転位置を検出し、指令電圧により制御する制御部と
を備えた電動機において、
前記線間誘起電圧のゼロクロスタイミングから該ゼロクロスタイミングの検出可能範囲の境界までの電気角を、前記線間誘起電圧のゼロクロスタイミングを検出する周期以上の電気角に設定したことを特徴とする電動機。
【請求項２】
前記指令電圧は、前記線間誘起電圧のゼロクロスタイミングからの進角量を、θｖ＜６０−（Ｎ×Ｐ／２／ｆｃ×３６０）で表される条件式（θｖは進角量、Ｎは電動機の最大回転数、Ｐは電動機の極数、ｆｃはＰＷＭ制御のキャリア信号周波数）で設定したことを特徴とする請求項１記載の電動機。
【請求項３】
前記制御部には、前記条件式に基づいて算出される進角量の範囲で前記指令電圧を形成する位相を設定する位相設定部を備えたことを特徴とする請求項２記載の電動機。
【請求項４】
前記コイルを前記ティースに集中巻で巻装したことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の電動機。
【請求項５】
多相のコイルに通電する電流をＰＷＭ制御し、前記コイルの各相間に流れる線間電流のゼロクロスタイミングと、該線間電流の変化量のゼロクロスタイミングとに基づいて線間誘起電圧のゼロクロスタイミングを検出してロータの回転位置を検出し、検出された回転位置に基づく指令電圧により前記線間電流の位相を制御して最大トルク制御を行う電動機の制御方法において、
前記指令電圧は、前記線間誘起電圧に対するゼロクロスタイミングからの進角量を、θｖ＜６０−（Ｎ×Ｐ／２／ｆｃ×３６０）で表される条件式（θｖは進角量、Ｎは電動機の最大回転数、Ｐは電動機の極数、ｆｃはＰＷＭ制御のキャリア信号周波数）で設定したことを特徴とする電動機の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、インバータのスイッチング素子を操作することで回転制御を行う電動機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ブラシレスの３相電動機の回転角度制御を、インバータにより回転角度センサを必要とすることなく制御可能とした制御装置が提案されている。このような制御装置では、３相モータの全相が短絡されたとき、任意の２相間に流れる線間電流がゼロとなるタイミングと、その線間電流の変化がゼロとなるタイミングとを一致させる制御を行うことが提案されている。
【０００３】
すなわち、全相が短絡されているとき、線間電流がゼロとなるタイミングにおいて、各相の線間誘起電圧は線間電流の変化量によって定まるため、上記のような制御により各相の線間誘起電圧のゼロクロスタイミングと線間電流のゼロクロスタイミングとを一致させることが可能となる。
【０００４】
従って、３相モータの回転角度を検出するためのセンサを備えることなく、３相モータを適切に制御可能となる。
上記のような３相モータでは、線間電流がゼロとなるゼロクロスタイミングで、当該線間の誘起電圧を線間電流の変化量によって表現することができる。このため、線間電流がゼロとなるゼロクロスタイミングと線間電流の変化量のゼロクロスタイミングとには、線間電流と線間の誘起電圧との関係情報が含まれる。この関係情報を用いて電圧の指令値を設定することで、多相回転機の回転を制御可能である。
【０００５】
特に、線間電流と各相の電流との間には位相差が生じるため、特許文献１に開示されるように、線間電流を用いて電圧の指令値を設定することで高変調率時であっても、線間電流ゼロクロス検出手段や電流変化ゼロクロス検出手段による検出可能期間を確保しやすくなる。従って、変調率に関わらずその制御性を高く維持することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第４３９６７６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に開示される制御装置を備えた３相電動機では、短絡された任意の２相の線間電流の変化量のゼロクロスタイミングを検出し、そのゼロクロスタイミングに基づいて線間誘起電圧のゼロクロスタイミングを検出することにより、ロータの回転位置を検出している。
【０００８】
任意の２相の線間電流の変化量のゼロクロスタイミングを検出するとき、任意の２相が短絡される期間は、原理上、電気角で１２０ｄｅｇ（度）であり、検出したい線間電流の変化量のゼロクロスタイミングを検出できるのは、１２０ｄｅｇの期間の範囲内でさらに半分の６０ｄｅｇである。
【０００９】
また、線間電流の変化量のゼロクロスタイミングを検出する頻度は、電動機の各相に電流を順次供給するインバータにおいて、スイッチング素子を操作する操作信号を生成するために使用されるキャリア信号の周波数に依存する。
【００１０】
また、電動機のトルクが最大となるように制御するために、線間電圧及線間電流の位相を進角させる制御も行われている。
このため、６０ｄｅｇの電気角の範囲では任意の２相の線間電流の変化量のゼロクロスタイミングを検出できなくなることがあるという問題点がある。
【００１１】
この発明の目的は、任意の２相の線間電流の変化量のゼロクロスタイミングを確実に検出して、ロータの回転位置を確実に検出して出力特性を安定させ得る電動機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、多相のコイルがティースに巻装されるステータを備え、前記コイルへの通電によりロータを回転駆動する電動機と、前記コイルに通電する電流をＰＷＭ制御するインバータと、前記インバータに備えられ、前記コイルの各相間に流れる線間電流のゼロクロスタイミングと、該線間電流の変化量のゼロクロスタイミングとに基づいて線間誘起電圧のゼロクロスタイミングを検出して、前記ロータの回転位置を検出し、指令電圧により制御する制御部とを備えた電動機において、前記線間誘起電圧のゼロクロスタイミングから該ゼロクロスタイミングの検出可能範囲の境界までの電気角を、前記線間誘起電圧のゼロクロスタイミングを検出する周期以上の電気角に設定したことを特徴とする。
【００１３】
この発明では、線間誘起電圧のゼロクロスタイミングを該ゼロクロスタイミングの検出可能範囲内で検出可能となる。
請求項２に記載の発明は、前記指令電圧は、前記線間誘起電圧のゼロクロスタイミングからの進角量を、θｖ＜６０−（Ｎ×Ｐ／２／ｆｃ×３６０）で表される条件式（θｖは進角量、Ｎは電動機の最大回転数、Ｐは電動機の極数、ｆｃはＰＷＭ制御のキャリア信号周波数）で設定したことを特徴とする。
【００１４】
この発明では、電動機の最大回転数と、電動機の極数と、ＰＷＭ制御のキャリア信号周波数とに基づいて、線間誘起電圧のゼロクロスタイミングから該ゼロクロスタイミングの検出可能範囲の境界までの電気角が、前記線間誘起電圧のゼロクロスタイミングの検出周期以上の電気角となる進角量を算出可能である。
【００１５】
請求項３に記載の発明は、前記制御部には、前記条件式に基づいて算出される進角量の範囲で前記指令電圧を形成する位相を設定する位相設定部を備えたことを特徴とする。
この発明では、前記進角量を設定する位相設定信号が位相設定部で生成される。
【００１６】
請求項４に記載の発明は、前記コイルを前記ティースに集中巻で巻装したことを特徴とする。
この発明では、コイルを前記ティースに集中巻で巻装したので、進角量を設定する際に電動機の極数の設定変更が容易である。
【００１７】
請求項５に記載の発明は、多相のコイルに通電する電流をＰＷＭ制御し、前記コイルの各相間に流れる線間電流のゼロクロスタイミングと、該線間電流の変化量のゼロクロスタイミングとに基づいて線間誘起電圧のゼロクロスタイミングを検出してロータの回転位置を検出し、検出された回転位置に基づく指令電圧により前記線間電流の位相を制御して最大トルク制御を行う電動機の制御方法において、前記指令電圧は、前記線間誘起電圧に対するゼロクロスタイミングからの進角量を、θｖ＜６０−（Ｎ×Ｐ／２／ｆｃ×３６０）で表される条件式（θｖは進角量、Ｎは電動機の最大回転数、Ｐは電動機の極数、ｆｃはＰＷＭ制御のキャリア信号周波数）で設定したことを特徴とする。
【００１８】
この発明では、電動機の最大回転数と、電動機の極数と、ＰＷＭ制御のキャリア信号周波数とに基づいて、線間誘起電圧のゼロクロスタイミングから該ゼロクロスタイミングの検出可能範囲の境界までの電気角が、前記線間誘起電圧のゼロクロスタイミングの検出周期以上の電気角となる進角量を設定可能である。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、任意の２相の線間電流の変化量のゼロクロスタイミングを確実に検出して、ロータの回転位置を確実に検出して出力特性を安定させ得る電動機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】電動機とインバータを示す回路図である。
【図２】インバータの制御部を示すブロック図である。
【図３】２相短絡時のインバータと電動機を示す等価回路図である。
【図４】２相短絡時の電動機を示す等価回路図である。
【図５】３相電動機の誘起電圧及び線間電流を示す波形図である。
【図６】（ａ）（ｂ）は線間電圧及び線間電流を進角させた場合を示す説明図である。
【図７】電動機の内部構成を示す概要図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、この発明を具体化した電動機の一実施形態を図面に従って説明する。図１及び図２に示す３相電動機の制御装置は、特許文献１に開示されたものと同様であり、電動機１の３つの相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）にはインバータ２が接続されている。
【００２２】
前記インバータ２は３相インバータであり、３つの相のそれぞれとバッテリ３の正極側又は負極側とを導通させるべく、ＭＯＳトランジスタで構成されるスイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ６が接続されている。各スイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ６にはフライホィールダイオードＤ１〜Ｄ６が並列に接続されている。
【００２３】
前記バッテリ３の両電極間には、バッテリ３の出力電圧を平滑する平滑コンデンサ４と、バッテリ３の出力電圧を検出する電圧計５が接続されされている。
前記各スイッチング素子ＳＷ２，ＳＷ４，ＳＷ６と前記バッテリ３の負極との間には、シャント抵抗Ｒｕ，Ｒｖ，Ｒｗがそれぞれ接続されている。そして、各スイッチング素子ＳＷ２，ＳＷ４，ＳＷ６及びフライホィールダイオードＤ２，Ｄ４，Ｄ６に流れる電流を電圧信号に変換して、制御部６に出力可能となっている。
【００２４】
制御部６は、前記シャント抵抗Ｒｕ，Ｒｖ，Ｒｗに流れる電流に基づいて各ゲート回路１３を介して前記各スイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ６の動作を制御する。
前記制御部６において、前記スイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ６の動作を制御するための構成を図２に従って説明する。
【００２５】
振幅設定部７は、電動機１に対する速度の指令値ωｄに基づいて、各相の指令電圧Ｖｕｃ１，Ｖｖｃ１，Ｖｗｃ１の振幅Ｖｍを設定する。
指令電圧設定部８は、振幅設定部７によって設定された振幅Ｖｍ、速度指令値ωｄ及び位相設定部９によって設定される位相設定信号φに基づき、指令電圧Ｖｕｃ１，Ｖｖｃ１，Ｖｗｃ１を設定する。
【００２６】
デューティ信号設定部１０では、指令電圧Ｖｕｃ１，Ｖｖｃ１，Ｖｗｃ１をバッテリ３の電圧ＶＢの「１／２」で除算することで、バッテリ３の電圧ＶＢの「１／２」で規格化されたデューティ信号Ｄｕ１，Ｄｖ１，Ｄｗ１を生成する。
【００２７】
２相変調部１１では、デューティ信号Ｄｕ１，Ｄｖ１，Ｄｗ１の各相間の差を保ちつつ、これらのうちの最小となるものをバッテリ３の負極電位と一致させる２相変調を行う。すなわち、デューティ信号Ｄｕ１，Ｄｖ１，Ｄｗ１のオフセット補正量を算出する。オフセット補正量は、デューティ信号Ｄｕ１，Ｄｖ１，Ｄｗ１の最小値とバッテリ３の負極側端子電圧との差である。そして、デューティ信号Ｄｕ１，Ｄｖ１，Ｄｗ１にオフセット量を加算することで、デューティ信号Ｄｕ，Ｄｖ，Ｄｗを算出する。
【００２８】
次いで、デューティ信号Ｄｕ１，Ｄｖ１，Ｄｗ１のうち、その絶対値が１よりも大きいものがあるか否かを判断する。この処理は、デューティ信号Ｄｕ，Ｄｖ，Ｄｗにガード処理が必要か否かを判断するものである。そして、絶対値が「１」を超えたものについて、その絶対値を「１」に制限するガード処理を行う。
【００２９】
こうして算出されるデューティ信号Ｄｕ，Ｄｖ，Ｄｗが、最終的な指令電圧Ｖｕｃ１，Ｖｖｃ１，Ｖｗｃ１を、バッテリ電圧ＶＢの「１／２」で規格化した信号である。
ＰＷＭ信号生成部１２では、デューティ信号Ｄｕ，Ｄｖ，Ｄｗとキャリア信号との大小関係に基づき、スイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ６の操作信号ｇｕｐ，ｇｕｎ，ｇｖｐ，ｇｖｎ，ｇｗｐ，ｇｗｎを生成する。
【００３０】
この実施形態では、前記指令電圧Ｖｕｃ１，Ｖｖｃ１，Ｖｗｃ１及びデューティ信号Ｄｕ，Ｄｖ，Ｄｗの算出がキャリア信号の周期に同期して行われる。キャリア信号は電圧の上昇速度及び下降速度が等しい三角波信号であり、その三角波信号の電圧値が下限値となる度に前記デューティ信号Ｄｕ，Ｄｖ，Ｄｗが算出される。
【００３１】
従って、デューティ信号Ｄｕ，Ｄｖ，Ｄｗはキャリア信号が下限値から次の下限値となるまでの１周期に亘って変化しない。このため、デューティ信号Ｄｕ，Ｄｖ，Ｄｗとキャリア信号の大小関係は、キャリア信号の電圧値が上限値となるタイミングに対して線対称となる。従って、操作信号ｇｕｐ，ｇｕｎ，ｇｖｐ，ｇｖｎ，ｇｗｐ，ｇｗｎは、キャリア信号が上限値となるタイミングに対して線対称となる。
【００３２】
前記スイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ６の操作態様は、８個の電圧ベクトルＶ０〜Ｖ７によって表される。電圧ベクトルＶ０は、下側アームのスイッチング素子ＳＷ２，ＳＷ４，ＳＷ６の全てがオン状態となる。
【００３３】
また、奇数の電圧ベクトルＶ１，Ｖ３，Ｖ５は、上段のスイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ３，ＳＷ５のうち１相のみがオン状態となり、他の２相は下段のスイッチング素子がオン状態となる。
【００３４】
また、偶数の電圧ベクトルＶ２，Ｖ４，Ｖ６は、下段のスイッチング素子ＳＷ２，ＳＷ４，ＳＷ６のうち１相のみがオン状態となり、他の２相は上段のスイッチング素子がオン状態となる。
【００３５】
そして、電圧ベクトルＶ７は上側アームのスイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ３，ＳＷ５の全てがオン状態となる。
位相設定部９は、電動機１に供給する電流を最小としながら、出力トルクを最大とする最大トルク制御を行うように前記指令電圧設定部８に出力する位相設定信号φを制御する。この制御は、電動機１の磁石に対して９０度進んだ位相で電流を供給することで実現される。
【００３６】
このとき、各相の誘起電圧の位相と相電流の位相とが一致する。また、ＵＶ相間、ＶＷ相間及びＷＵ相間の各線間の誘起電圧の位相と線間電流の位相も一致する。
従って、最大トルク制御を行うためには、線間誘起電圧の位相に対して線間電流の位相が遅れた場合には線間電流の位相を進め、線間誘起電圧の位相に対して線間電流の位相が進んだ場合には線間電流の位相を遅らせればよいこととなる。
【００３７】
このような制御を行うために、本実施形態では電圧ベクトルＶ０において線間電流がゼロとなるゼロクロスタイミングと、線間電流の変化量がゼロとなるゼロクロスタイミングとを一致させるようにしている。
【００３８】
具体的には、図２に示すように、本実施形態の制御部６では前記シャント抵抗Ｒｕ，Ｒｖ，Ｒｗによる電圧降下量ｒｕ，ｒｖ，ｒｗに基づき、線間電流の極性を検出する極性検出部１４と、線間電流の変化量の極性を検出する変化極性検出部１５とを備えている。
【００３９】
そして、極性検出部１４によって検出される極性のタイミングとしての線間電流のゼロクロスタイミングと、変化極性検出部１５によって検出される極性の反転タイミングとしての線間電流の変化量のゼロクロスタイミングとに基づき、位相設定部９により指令電圧Ｖｕｃ１，Ｖｖｃ１，Ｖｗｃ１の位相が設定される。このような動作はキャリア信号の１周期毎に繰り返される。
【００４０】
このような動作により最大トルク制御が行われる。特に、本実施形態では、２相変調処理を施すとともに、線間電流のゼロクロスタイミングを用いることで、ゼロクロスタイミング近傍における電圧ベクトルＶ０の期間を伸張させることができる。
【００４１】
図６は、上記のような最大トルク制御を行う場合の、例えばＵ相とＶ相との間の線間電圧Ｖｕｖと、線間電流Ｉｕｖと、線間誘起電圧ＵＶの推移を示す。ここで、Ｕ相とＶ相の線間誘起電圧ＵＶのゼロクロスタイミングを検出する範囲は、線間電圧Ｖｕｖのゼロクロスタイミングから電気角で±６０ｄｅｇ、計１２０ｄｅｇの範囲である。
【００４２】
また、線間誘起電圧ＵＶのゼロクロスタイミングは、線間電圧Ｖｕｖのゼロクロスタイミングから遅れる方向の６０ｄｅｇの検出可能範囲Ａにのみ存在している。
因みに、電気角は、電動機１のロータがステータＮ極からＳ極を経て次のＮ極に至るまで回転角度を１周期すなわち３６０ｄｅｇに変換したものであり、電動機１を３相１２極とすれば、ロータの６０°の回転が、電気角で３６０ｄｅｇとなる。
【００４３】
ここで、キャリア信号の周波数ｆｃを１０ｋＨｚ、電動機１の最大回転数Ｎを８３．３ｒｐｓ（毎秒８３．３回転、毎分５０００回転）、電動機１の極数Ｐを１２とすると、前記位相設定部９による位相設定処理は０．１ｍｓｅｃ間隔で行われる。また、電動機１が８３．３ｒｐｓで回転すると、ロータは毎秒３００００°回転する。
【００４４】
すると、０．１ｍｓｅｃ間隔で行われる位相設定処理は、３°間隔、すなわち電気角では１８ｄｅｇ間隔で行われる。
従って、線間電圧Ｖｕｖのゼロクロスタイミングから６０ｄｅｇの範囲で、線間誘起電圧ＵＶのゼロクロスタイミングを検出し得る回数は、「６０÷１８≒３．３」であることから、最大で３〜４回となる。
【００４５】
一方、最大トルク制御を行うために、位相設定部９により指令電圧Ｖｕｃ１，Ｖｖｃ１，Ｖｗｃ１の位相が調整されて、図６（ａ）に示す状態から同図（ｂ）に示す状態に線間電圧Ｖｕｖと線間電流Ｉｕｖを矢印Ｂ方向に進角させると、線間誘起電圧ＵＶのゼロクロスタイミングから検出可能範囲Ａの境界までの電気角が減少する。
【００４６】
そして、線間誘起電圧ＵＶのゼロクロスタイミングから検出可能範囲Ａの境界までの電気角が１８ｄｅｇ以下となると、１８ｄｅｇ間隔で行われる位相設定処理で線間誘起電圧ＵＶのゼロクロスタイミングを検出不能となる可能性がある。
【００４７】
そこで、この実施形態では位相設定部９から出力される位相設定信号φに基づいて線間電圧Ｖｕｖ及び線間電流Ｉｕｖを進角させる時、その進角量θｖは次式で示す範囲としている。
【００４８】
【数１】
2013150400.tif 000003
上式で、Ｎは電動機１の最大回転数、Ｐは電動機１の極数、ｆｃはキャリア信号の周波数である。
【００４９】
ここで、上式に本実施形態の最大回転数Ｎ＝８３．３ｒｐｓと、電動機１の極数Ｐ＝１２と、キャリア周波数ｆｃ＝１０ｋＨｚを代入すると、次式となる。
【００５０】
【数２】
2013150400.tif 000004
これを演算すると、次式となり、
【００５１】
【数３】
2013150400.tif 000005
さらに、次式となる。
【００５２】
【数４】
2013150400.tif 000006
すると、線間電圧Ｖｕｖ及び線間電流Ｉｕｖの進角量θｖは４２ｄｅｇ未満となり、線間誘起電圧ＵＶのゼロクロスタイミングから検出可能範囲Ａの境界までの電気角が１８ｄｅｇ以上、すなわちキャリア信号の周波数に基づいて線間誘起電圧ＵＶのゼロクロスタイミングを検出する周期以上の電気角が確保されることとなる。
【００５３】
また、最大回転数Ｎ若しくは極数Ｐを減らすと、線間誘起電圧ＵＶのゼロクロスタイミングを検出し得る進角量θｖを大きくすることが可能となる。
図７は、前記電動機１の一例を示すものであり、３相１２極のブラシレスモータであり、ほぼ円環状のステータ１６の内側にロータ１７が配置されて構成されている。前記ステータ１６は透磁率に優れた電磁鋼板を積層して形成され、径方向内側に延びる１２個のティース１８が形成されている。
【００５４】
前記各ティース１８には前記ロータ１７を回転させる磁界を発生させるためのコイル１９がそれぞれインシュレータ（図示しない）を介して巻装され、そのコイル１９はＵ相、Ｖ相、Ｗ相の３相が所定のティース１８に巻装されている。また、各コイル１９は各ティース１８に対し集中巻にて巻装されている。
【００５５】
次に、上記のように構成された電動機１とその制御部６の作用を説明する。
バッテリ３からインバータ２にバッテリ電圧ＶＢが供給されると、制御部６はスイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ６に操作信号ｇｕｐ，ｇｕｎ，ｇｖｐ，ｇｖｎ，ｇｗｐ，ｇｗｎを供給する。すると、図５に示すように、電動機１ではＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各コイル１９に順次電流が供給され、それぞれ位相の異なる誘起電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗが生成される。
【００５６】
また、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各相間には線間誘起電圧がそれぞれ生成され、例えばＵ相とＶ相間には線間誘起電圧ＵＶが生成されて、電動機１が回転される。
このとき、インバータ２の極性検出部１４、変化極性検出部１５により各相間の線間電流と線間電流の変化量が検出され、これらの検出信号に基づいて位相設定部９から位相設定信号φが出力される。
【００５７】
この位相設定信号φにより、デューティ信号Ｄｕ，Ｄｖ，Ｄｗが調整され、電動機１に流れる電流を最小としながら、出力トルクを最大とする最大トルク制御が行われる。
また、電圧ベクトルＶ０において、線間電流がゼロなるゼロクロスタイミングと、線間電流の変化量がゼロとなるゼロクロスタイミングとを一致させるように動作し、線間電流の変化量がゼロとなるゼロクロスタイミングに基づいて線間誘起電圧のゼロクロスタイミングが検出される。
【００５８】
例えば図５に示すように、Ｕ相とＶ相間の線間電流Ｉｕｖにおいて、ゼロクロスタイミングｔ１で、スイッチング素子のＰＷＭ制御にともなって発生する線間電流ＩｕｖのリップルＬに起因する電流変化量の傾きがゼロとなるように調整される。
【００５９】
この結果、各相の誘起電圧の位相を検出可能となり、ロータ１７の回転位置を検出するセンサを設けることなく、ロータ１７の回転位置を検出可能となる。
また、２相変調処理を施すとともに、線間電流のゼロクロスタイミングを用いることで、ゼロクロスタイミング近傍における電圧ベクトルＶ０の期間を伸張させることができる。このため、線間電流の変化を高精度に算出することが可能となっている。
【００６０】
上記のような電圧ベクトルＶ０において、インバータ２の動作により３相のコイル１９のうち、任意の２相例えばＵ相とＶ相が図３に示すように短絡されると、その等価回路は図４に示す状態となる。
【００６１】
このとき、Ｕ相とＶ相の誘起電圧をそれぞれｅｕ，ｅｖとし、各コイル１９のインダクタンスをＬとすると、次式が成り立つ。
【００６２】
【数５】
2013150400.tif 000007
誘起電圧ｅｕ，ｅｖとインダクタンスＬが等しければ、
【００６３】
【数６】
2013150400.tif 000008
となり、線間電流の傾きはゼロとなる。
【００６４】
上記のように構成された電動機１及びインバータ２では、次に示す効果を得ることができる。
（１）電動機１のロータ１７の回転位置を、専用のセンサを設けることなく精度よく検出することができる。
（２）線間誘起電圧のゼロクロスタイミングを検出可能とする線間電流の進角量θｖを、位相設定部９から出力される位相設定信号φで自動的に設定することができる。
（３）上記演算式（Ｙ）で線間誘起電圧のゼロクロスタイミングを検出可能とする線間電流の進角量θｖを算出することができる。
（４）線間誘起電圧ＵＶのゼロクロスタイミングの検出可能範囲Ａにおいて、線間誘起電圧ＵＶのゼロクロスタイミングから検出可能範囲Ａの境界までの電気角を、線間誘起電圧ＵＶのゼロクロスタイミングを検出する周期以上の電気角に設定することができる。
（５）ステータ１６にコイル１９を集中巻きで巻装した電動機１で、ステータ１６の極数を減らすことと、ロータ１７の最大回転数を少なくすることと、制御部６のＰＷＭ信号生成部１２で使用されるキャリア信号の周波数を大きくすることと、これらの任意の組み合わせにより、線間電流の進角量θｖを大きくすることができる。
【００６５】
上記実施形態は、以下の態様で実施してもよい。
・電動機１は、３相以上の多相電動機としてもよい。
【符号の説明】
【００６６】
１…電動機、２…インバータ、６…制御部、１６…ステータ、１７…ロータ、１８…ティース、１９…コイル、Ａ…検出可能範囲、Ｖｕｖ…線間電圧、Ｉｕｖ…線間電流。
【図１】
2013150400.tif 000009
【図２】
2013150400.tif 000010
【図３】
2013150400.tif 000011
【図４】
2013150400.tif 000012
【図５】
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【図６】
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【図７】
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