(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
多相切換式リラクタンス機械の固定子に対する回転子位置を判定する方法において、
少なくとも２つの相を同時に励磁し、
各相における予め定められた閾値への電流の立上がり時間を監視し、
回転子位置に伴う各相におけるインダクタンスの周期的変化に、各相における電流の立上がり時間を関連付けることによって、１組の考えられる回転子位置を識別し、
少なくとも２組の考えられる回転子位置を比較し、
該少なくとも２組の考えられる回転子位置の組間で実質的に一致している回転子位置を選択することによって、実際の回転子位置を導出することを含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
回転子位置の値は、電流の立上がり時間の縦座標に対応させて、記憶手段に記憶されることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
各相におけるインダクタンスの周期的変化は類似しており、
相インダクタンス周期ごとに、回転子位置の値と対応する縦座標との組を前記記憶手段に記憶し、
相の１つまたは両方についての前記値に、その相についての考えられる回転子位置を識別する点に関連するその相の配置に対応して、位相ずれを加えることをさらに含むことを特徴とする請求項２記載の方法。
【請求項４】
回転子位置の前記値が２つまたはそれ以上の異なる表に記憶されることを特徴とする請求項２記載の方法。
【請求項５】
少なくとも２つの相のそれぞれに、予め定められた大きさの電圧を印加することによって、相のそれぞれを同時に励磁し、
各相の立上がり時間を考えられる回転子位置に関連付ける前に、予め定められた電圧に従って、監視された電流の立上がり時間を調整することを含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
相インダクタンス周期が、考えられる回転子位置間での比較の結果から回転子位置に関する曖昧な結果を与えるかもしれない予め規定された領域内に回転子があるか否かを、考えられる回転子位置から判定することを含むことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
回転子を固定子に対して移動させるように、少なくとも２つの相のそれぞれを異なる大きさの電圧で印加し、その後、該少なくとも２つの相を同時に印加することを含むことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の方法。
【請求項８】
少なくとも２つの相が、相インダクタンス周期において繰り返し印加され、実際の回転子位置を繰り返し導出することを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の方法。
【請求項９】
印加はパルス形式であることを特徴とする請求項８記載の方法。
【請求項１０】
印加は予め定められた時間の間繰り返されることを特徴とする請求項８または９記載の方法。
【請求項１１】
相インダクタンス周期において印加されるパルス数は予め定められることを特徴とする請求項９記載の方法。
【請求項１２】
多相切換式リラクタンス機械の固定子に対する実際の回転子位置が始動時に判定されることを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載の方法。
【請求項１３】
多相切換式リラクタンス機械の固定子に対する回転子位置を判定するシステムにおいて、
少なくとも２つの相を同時に印加する手段と、
各相における予め定められた閾値への電流の立上がり時間を監視する手段と、
回転子位置に伴う各相におけるインダクタンスの周期的変化に、各相における電流の立上がり時間を関連付けることによって、１組の考えられる回転子位置を識別する手段と、
少なくとも２組の考えられる回転子位置を比較する手段と、
各組に共通の考えられる回転子位置を選択することによって、実際の回転子位置を導出する手段とを含むことを特徴とするシステム。
【請求項１４】
回転子位置の値を、電流の立上がり時間の縦座標に対応させて記憶する記憶手段を含み、
該識別する手段は、各相の監視される立上がり時間に従って記憶手段にアドレスするための手段を含むことを特徴とする請求項１３記載のシステム。
【請求項１５】
前記記憶手段は、回転子位置の値を、前記機械の特定の相インダクタンス周期ごとの電流立上がり時間の値の縦座標のために記憶し、
識別する手段はさらに、相の１つまたは両方についての記憶された回転子位置の値に対して、その相についての考えられる回転子位置を識別する点に関連するその相の配置に対応して、位相ずれを加える手段を含むことを特徴とする請求項１４記載のシステム。
【請求項１６】
回転子位置の値は、前記記憶手段内の２つの異なるテーブルに記憶されることを特徴とする請求項１４記載のシステム。
【請求項１７】
印加手段は、少なくとも２つの相に予め定められた電圧を印加するように動作可能であり、
さらに、各相の電流立上がり時間を考えられる回転子位置に関連付ける前に、予め定められた電圧に従って、監視された電流の立上がり時間を調整する手段を含むことを特徴とする請求項１３〜１６のいずれかに記載のシステム。
【請求項１８】
相インダクタンス周期が、考えられる回転子位置間での比較の結果から回転子位置に関する曖昧な結果を与えるかもしれない予め規定された領域内に回転子があるか否かを、考えられる回転子位置から判定する手段を含むことを特徴とする請求項１３〜１７のいずれかに記載のシステム。
【請求項１９】
印加手段は、回転子を固定子に対して移動させるように、該少なくとも２つの相に異なる大きさの電圧を印加するように動作可能であり、その後、少なくとも２つの相を同時に印加するように動作可能であることを特徴とする請求項１８記載のシステム。
【請求項２０】
印加手段は、該少なくとも２つの相を、相インダクタンス周期において繰り返し印加するように動作可能であることを特徴とする請求項１７〜１９のいずれかに記載のシステム。
【請求項２１】
印加手段は、該少なくとも２つの相のそれぞれにパルス形式で電圧を印加するように動作可能であることを特徴とする請求項２０記載のシステム。
【請求項２２】
印加手段は、予め定められた時間の間印加を繰り返すように動作可能であることを特徴とする請求項２０または２１記載のシステム。
【請求項２３】
印加手段は、予め定められた数のパルス形式で、該少なくとも２つの相に印加するように動作可能であることを特徴とする請求項２１記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、切換式リラクタンス機械における回転子位置の判定に関する。
【０００２】
【従来の技術】
切換式リラクタンス機械の制御および動作は、１９９３年６月２１日〜２４日にドイツのニュルンベルクで開催されたＰＣＩＭ’９３会議および展示会の際、J M StephensonおよびR J Blakeによって発表された、“The Characteristics, Design and Applications of Switched Reluctance Motors and Drivers”において一般的に述べられている。この論文は参照によって本明細書に組み込まれる。この論文の中で、切換式リラクタンス機械の電圧印加の「チョッピング」モードおよび「単一パルス」モードは、低速時および高速時それぞれでの機械動作として記載されている。典型的な従来技術の駆動装置を、図１に概略的に示し、多数の周知の変換器トポロジーのうちの１つを図２に示す。図中の抵抗器２８は、電流フィードバック信号を供給するため、低電位側のスイッチ２２と直列に接続される。
【０００３】
切換式リラクタンス機械の性能は、部分的には、回転子位置に関連した、相への電圧印加の正確なタイミングに依存する。図１に概略的に示されるように、回転子位置の検出は従来、機械の回転子軸に関連して取付けられたトランスデューサを用いて行われ、該トランスデューサにおいて、回転するディスクは機械の該回転子軸上に取付けられ、該回転子軸は固定された光学センサまたは磁気センサと協働する。固定子に対する回転子位置を示すパルス列が生成されて、制御回路に供給され、相への正確な電圧印加を可能にする。このような装置の重要な特徴は、回転子速度がゼロのときにも機能することであって、これによって制御回路が、所望の方向にトルクを供給するために通電すべき正しい相を識別することが可能になる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このシステムは単純であり、かつ多くの用途において良好に充分動作するが、回転子位置トランスデューサは、アセンブリの全体的なコストを増大させ、機械との電気的接続部を余分に増加させ、それ故に信頼性のないものになる可能性がある。回転子位置トランスデューサを不要にするための様々な方法が提案されてきており、その内のいくつかの方法は、１９９３年９月１３日〜１６日のイギリスのブライトンでの欧州パワーエレクトロニクス会報において発表された、W F RayおよびI H Al-Bahadlyによる“Sensorless Methods for Determining the Rotor Position of Switched Reluctance Motors”の第６巻第７ページ〜第１３ページで検討されている。この論文は参照によって本明細書に組み込まれる。
【０００５】
回転子位置判定のために提案された方法の多くは、１つまたはそれ以上の相における位相磁束結合（つまり時間に関する印加電圧の積分）および電流の測定値を用いる。位置は、角度と電流との関数としての、機械のインダクタンスの変化に関する知識を用いて計算される。この特性は、磁束結合／角度／電流テーブルとして記憶可能であり、図３に示される。
【０００６】
一般にこれらの方法は、位置判定アルゴリズムが正確に機能するように、機械が回転することが必要となる。静止状態から開始させることは、一般的に、そのアルゴリズムが行われるように、機械を適切な速度までの速度で動かす技術とは大幅に異なる技術が必要となる。たとえば、参照によって本明細書に組み込まれる、欧州特許公報  ＥＰ−Ａ−１  ０１４  ５５６号（Green）は、十分なデータを収集し、電流と回転子角度についての記憶されたテーブルを呼び出すために磁束結合の予め定められたパルスを２つの相に注入する方法を開示している。この方法は、電流の読取値を捕捉するに十分な容量を有し、印加電圧を積分できる能力を有する制御システムを必要とする。
【０００７】
同様に、米国特許公報第６  １０７  ７７２号（Dana）は、多相機械の３つの相に電流を注入し、３つの電流が予め定められた２つのレベル間を横切するために要する時間の計測結果に基づいて、一連の比較を行う方法を開示している。この方法は、十分な演算能力と、中間ステップの結果を記憶する能力とが必要となる。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、多相切換式リラクタンス機械の固定子に対する回転子位置を判定する方法において、
少なくとも２つの相を同時に励磁し、
各相における予め定められた閾値への電流の立上がり時間を監視し、
回転子位置に伴う各相におけるインダクタンスの周期的変化に、各相における電流の立上がり時間を関連付けることによって、１組の考えられる回転子位置を識別し、
少なくとも２組の考えられる回転子位置を比較し、
該少なくとも２組の考えられる回転子位置の組間で実質的に一致している回転子位置を選択することによって、実際の回転子位置を導出することを含むことを特徴とする方法である。
【０００９】
また本発明は、回転子位置の値は、電流の立上がり時間の縦座標に対応させて、記憶手段に記憶されることを特徴とする。
【００１０】
また本発明は、各相におけるインダクタンスの周期的変化は類似しており、
相インダクタンス周期ごとに、回転子位置の値と対応する縦座標との組を前記記憶手段に記憶し、
相の１つまたは両方についての前記値に、その相についての考えられる回転子位置を識別する点に関連するその相の配置に対応して、位相ずれを加えることをさらに含むことを特徴とする。
【００１１】
また本発明は、回転子位置の前記値が２つまたはそれ以上の異なる表に記憶されることを特徴とする。
【００１２】
また本発明は、少なくとも２つの相のそれぞれに、予め定められた大きさの電圧を印加することによって、相のそれぞれを同時に励磁し、
各相の立上がり時間を考えられる回転子位置に関連付ける前に、予め定められた電圧に従って、監視された電流の立上がり時間を調整することを含むことを特徴とする。
【００１３】
また本発明は、相インダクタンス周期が、考えられる回転子位置間での比較の結果から回転子位置に関する曖昧な結果を与えるかもしれない予め規定された領域内に回転子があるか否かを、考えられる回転子位置から判定することを含むことを特徴とする。
【００１４】
また本発明は、回転子を固定子に対して移動させるように、少なくとも２つの相のそれぞれを異なる大きさの電圧で印加し、その後、該少なくとも２つの相を同時に印加することを含むことを特徴とする。
【００１６】
また本発明は、少なくとも２つの相が、相インダクタンス周期において繰り返し印加され、実際の回転子位置を繰り返し導出することを特徴とする。
【００１７】
また本発明は、印加はパルス形式であることを特徴とする。
また本発明は、印加は予め定められた時間の間繰り返されることを特徴とする。
【００１８】
また本発明は、相インダクタンス周期において印加されるパルス数は予め定められることを特徴とする。
【００１９】
また本発明は、多相切換式リラクタンス機械の固定子に対する実際の回転子位置が始動時に判定されることを特徴とする。
【００２０】
また本発明は、多相切換式リラクタンス機械の固定子に対する回転子位置を判定するシステムにおいて、
少なくとも２つの相を同時に印加する手段と、
各相における予め定められた閾値への電流の立上がり時間を監視する手段と、
回転子位置に伴う各相におけるインダクタンスの周期的変化に、各相における電流の立上がり時間を関連付けることによって、１組の考えられる回転子位置を識別する手段と、
少なくとも２組の考えられる回転子位置を比較する手段と、
各組に共通の考えられる回転子位置を選択することによって、実際の回転子位置を導出する手段とを含むことを特徴とするシステムである。
【００２１】
また本発明は、回転子位置の値を、電流の立上がり時間の縦座標に対応させて記憶する記憶手段を含み、
該識別する手段は、各相の監視される立上がり時間に従って記憶手段にアドレスするための手段を含むことを特徴とする。
【００２２】
また本発明は、前記記憶手段は、回転子位置の値を、前記機械の特定の相インダクタンス周期ごとの電流立上がり時間の値の縦座標のために記憶し、
識別する手段はさらに、相の１つまたは両方についての記憶された回転子位置の値に対して、その相についての考えられる回転子位置を識別する点に関連するその相の配置に対応して、位相ずれを加える手段を含むことを特徴とする。
【００２３】
また本発明は、回転子位置の値は、前記記憶手段内の２つの異なるテーブルに記憶されることを特徴とする。
【００２５】
また本発明は、印加手段は、少なくとも２つの相に予め定められた電圧を印加するように動作可能であり、
さらに、各相の電流立上がり時間を考えられる回転子位置に関連付ける前に、予め定められた電圧に従って、監視された電流の立上がり時間を調整する手段を含むことを特徴とする。
【００２６】
また本発明は、相インダクタンス周期が、考えられる回転子位置間での比較の結果から回転子位置に関する曖昧な結果を与えるかもしれない予め規定された領域内に回転子があるか否かを、考えられる回転子位置から判定する手段を含むことを特徴とする。
【００２７】
また本発明は、印加手段は、回転子を固定子に対して移動させるように、該少なくとも２つの相に異なる大きさの電圧を印加するように動作可能であり、その後、少なくとも２つの相を同時に印加するように動作可能であることを特徴とする。
【００２９】
また本発明は、印加手段は、該少なくとも２つの相を、相インダクタンス周期において繰り返し印加するように動作可能であることを特徴とする。
【００３０】
また本発明は、印加手段は、該少なくとも２つの相巻線のそれぞれにパルス形式で電圧を印加するように動作可能であることを特徴とする。
【００３１】
また本発明は、印加手段は、予め定められた時間の間印加を繰り返すように動作可能であることを特徴とする。
【００３２】
また本発明は、印加手段は、予め定められた数のパルス形式で、該少なくとも２つの相巻線に印加するように動作可能であることを特徴とする。
【００３３】
１つの実施形態において本発明は、各相における電流が予め定められたレベルまで立ち上がる時間を計測することによって、速度がゼロのときの回転子位置を判定する方法を提供する。相電流の立上がり時間は、その相の磁気回路のインダクタンスと回転子位置とに直接的に関係する。なぜならインダクタンスは、その相に関する固定子磁極に相対する回転子磁極の位置によって判定されるからである。本発明は、２つの相に電流を同時注入する。縦座標値である時間に対する回転子角度を記憶している簡略な参照テーブルを用いて、各読取値に従って考えられ得る回転子位置を比較し、それらの間の実質的一致をみることによって回転子位置を判定することが可能となる。
【００３４】
各相は、相インダクタンス周期を有する。したがって２つの相は位相がずれている相インダクタンス周期を有する。本発明に従って、電流の立上がり時間の計時結果を比較すると、両インダクタンス周期の２つの点の間に実質的に一致するところがある。この計測結果から得られる実質的一致から、回転子位置を導出することが可能である。
【００３５】
本発明の１つの実施形態は、回転子速度がゼロであるときに、いずれの電力変換器回路とも動作可能であるセンサーレス制御方法を提供し、該方法は、大容量の記憶データまたは高価な電流フィードバックを必要とせず、さらにまた位置を推測する波形上にノイズが存在する場合でも強力である。本発明は、一般にメモリ容量の理由からコスト高となる、記憶された磁束結合データを全く必要としない。
【００３６】
相電流が閾値に直接到達する時間を同等に扱えるように、同一の電圧が両相に印加される必要がある。印加電圧が、電流立上がり時間と回転子角度とを同等に扱えるようにする基本データを提供するために用いられる電圧と同じではない場合には、監視された時間は電圧比に応じて調整される。
【００３７】
【発明の実施の形態】
本発明は、種々の方法で実施可能である。そのうちのいくつかを実施の形態を用いて添付の図を参照して説明する。
【００３８】
切換式リラクタンス機械の相インダクタンス周期は、各相のインダクタンスの変動の期間、たとえば回転子磁極が完全に固定子磁極と並ぶときの最大値間の期間であることに、当業者は気付くであろう。記載の好適な実施の形態は、２相の切換式リラクタンス駆動装置を用いているが、より多相の装置を用いることも可能である。
【００３９】
図４は、本発明の切換式リラクタンス駆動装置を示す。図４の駆動装置は、図１に示される駆動装置に基づいており、同様の部品には同様の参照符号が付される。該装置は、固定子３０と、固定子内で回転するように取付けられる回転子３２と、電源１１に切換回路１３を介して接続される２つの相巻線３４，３６とを含む。本実施の形態において、電流センサ３８は２つの相巻線３４，３６のそれぞれに関して設けられ、固定子に対する回転子位置を判定する電流を示す信号を供給する。電流の立上がり率は位相回路のインダクタンスに依存し、該インダクタンスは回転子位置に依存する。
【００４０】
各電流センサ３８の出力は閾値検出器４０にそれぞれ接続され、該閾値検出器４０は制御器４２によってリセットされるようにそれぞれ制御される。タイマー４４は、制御器によって作動され、該タイマーに関連付けられる閾値検出器４０の出力によって停止されるように接続される。アドレス指定可能な参照テーブル４６は、制御器４２に接続される。参照テーブル４６は、相インダクタンスに従った閾値に到達する時間の縦座標に対する回転子位置値を含む。上述の構成要素の多くは、マイクロプロセッサまたは特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）の一部として実現可能である。たとえばタイマー４４および参照テーブル４６は、別個のものでなくてもよい。図４は本発明を概略的に示すためのものである。
【００４１】
駆動装置を始動させたいとき、同一の電圧が２つの相巻線３４，３６に印加され、電流が注入される。たとえば駆動装置が図２の電力回路トポロジーを用いるときには、各相の両スイッチは制御器４２によって同時に閉じられ、両相に供給電圧が印加される。閾値電流レベルは、好ましくは閾値検出器４０内に予め設定される。このレベルはたとえば、おおよそ、駆動装置の通常運転時に用いられるピーク電流であってもよく、または他の好適なレベルであってもよい。一方の相における電流センサ３８によって検出された電流が、電流の立上がり率に従った予め定められた閾値レベルに到達したとき、閾値検出器４０は、タイマー４４を停止させ、供給電圧が最初に印加されるゼロ電流から要した時間を記録する。同時に、その相のためのスイッチが制御器４２によって開放される。電流が同一の閾値に到達したとき、同一の動作が他方の相に関しても行われる。
【００４２】
制御器４２は参照テーブル４６にも接続され、該参照テーブル４６には予め定められた閾値電流の立上がり時間に対する回転子位置の値が記憶される。電流値３．３アンペア用の典型的な小型機械用のテーブルを、図５に示される計測データから導出することが可能である。機械は、４つの固定子磁極５０と２つの回転子磁極５２とを有する。回転子は固定子磁極面との間で階段状の空隙５４をなす磁極面形状を有する。空隙内の段差は、相の一方が電圧印加されたときの、開始トルクを見越したものである。
【００４３】
図６は、相Ａに関する回転子位置に関連した立上がり時間を図で示している。ｘ軸は機械的角度であり、固定子は２組の磁極を有するので、１８０°が相インダクタンス周期に対応する。より多くの相を有する機械の場合、立上がり時間単位値は、より小さい角度範囲内で繰り返される。縦座標である単位時間値に対する角度の入力数は、与えられた状況でのメモリ容量と正確さとの間で妥協されたものである。ｙ軸は制御器内の記憶媒体に適する単位時間であって、ここでは各単位は０．００００３秒に相当する。相Ｂと示される曲線は、相Ａの曲線を９０°ずらした曲線に対応する。２つのサンプル時間Ｔ１およびＴ２は、図６に破線で示される。Ｔ１は相Ａの考えられる２つの位置、つまり２９°と１４３°とを示し、同様にＴ２は、相Ｂの考えられる２つの位置、つまり２９°と１３１°とを示す。制御器４２内のレジスタ（図示せず）内で行われる比較によって、回転子位置は２９°であると判定される。なぜなら、いかなるときでも１つだけの回転子位置が存在し得るからである。立上がり時間を計測しているときに、回転子の有意な移動がないとすれば、この方法は強力かつ正確な方法である。しかしながら、比較の結果については、１つの相からの考えられる位置ともう１つの相からの考えられる位置との“一致”は、最も近接した組の差異に上限と下限とを含むものとして認識することが好ましい。
【００４４】
機械を駆動するための電圧が、図５に示されるような参照テーブル４６において用いられるデータ収集のために用いられる電圧とは異なるとき、誤差が生じる。なぜなら電圧が異なると相電流の立上がり率も異なるからであり、この場合、検出器４０に設定される閾値に到達する時間が異なることを意味する。これらの誤差は、参照テーブルのデータを作成するために用いられた特性電圧に対する印加電圧の比で、計測された立上がり時間を調整することによって、除去、または少なくとも大幅に軽減することが可能である。これは標準の乗算および除算のルーチンを用いる制御システムによって、容易に実行可能である。より正確な結果が求められる場合には、たとえば磁気の非線形性を補償するなどの非線形性の調整を、用いることが可能である。
【００４５】
本発明の回転子位置を判定する方法は、切換式リラクタンス機械の始動時の判定に特に関する図７のフローチャートに要約される。本発明は、始動後の回転子位置の判定にも適用可能である。
【００４６】
ステップ６０において、トランスデューサ３８を用いて監視されるべき２つの相電流のタイマー４４をゼロにすることによって、処理が開始される。スイッチ２１，２２によって供給電圧は２つの相のそれぞれに印加され、該スイッチはステップ６２で閉じられ、各相における電流は予め定められた閾値に向かって上昇する。上昇電流はステップ６４において閾値検出器４０によって監視される。１つの相における電流が閾値に到達したとき、スイッチはステップ６６において開放される。電流が監視されるべき相に対する回転子位置が異なるため、２つの位相回路の現行のインダクタンスが異なるので、閾値電流には異なる時間に到達する。
【００４７】
両相電流が閾値に到達すると、両相の関連する１組のスイッチ２１，２２が開放されると、閾値に到達する時間がステップ６８において補償される。これは、参照テーブル４６における電流値を判定するために用いられる電圧と、各相にわたって印加される供給電圧との差異を考慮に入れている。これが２つの電圧の比に基づく簡略な調整動作である。
【００４８】
ステップ７０において参照テーブル４６にアクセスされ、閾値に到達するために要する補償時間に関する図６の曲線中の２点に対応する、考えられる回転子位置の値が読出される。ステップ７２において、各相のこれら２つの考えられる回転子位置の値は制御器４２によって相互に比較され、各組から最も近接する２つの値を識別する。回転子位置の２つの最も適合する値に不一致はあるけれど、その不一致が許容可能な限度内であるとき、制御器は、電流閾値に最初に到達した相から導出される値を、特定された回転子位置として取り出す。これは、閾値に速く到達すればするほど、歪みがノイズによって注入される機会はより少なくなることに基づく。他の技術、たとえば２つの最も適合する読取値の間の平均を取るなどの技術も、同様の効果を得るために使用可能である。不一致が許容可能な限度内でないときには、この方法をステップ６０から繰り返す。
【００４９】
本発明の他の実施の形態は図７のフローチャートに反映され、図７の実施形態においてはステップ７４において比較結果の信頼性に関する評価が行われる。これは任意的なステップであって、特定の状況下で好適に用いられることができる。図６に示される２つの相に関する曲線上には、他の領域よりもノイズがあるときに回転子位置読取値がより曖昧になりやすい領域がある。図６に示される特性曲線を有する機械に関して、これらは約４０°と約１２５°で２つの曲線が交差するところに生じている。特にこれらの領域において、ノイズは考えられる回転子位置における歪みの原因となり、誤った組の値を最も適合する値とする可能性がある。図６の曲線の場合、回転子位置が約８５°であると間違って判定される可能性がある。考えられる回転子位置の値が、これらの点付近の予め定められた領域内（たとえば＋または−約５°以内）にあれば、読取値はいずれの場合にも信頼性が無いと見なされ、回転子位置を判定する処理は、ステップ６０から再度開始される。本発明の実施形態に従った回転子位置の判定を２回目に行うときに、同じ問題の繰り返しを回避するために、一連の読取りをお行うときに電流のバーストパルスが一方の相に印加され、固定子に関して回転子をずらして、曖昧な領域から離す。詳細を以下に記す。
【００５０】
当業者は、相Ａと相Ｂとの曲線が機械において対称であるとき、各相のそれぞれの曲線を個別に記憶する必要がなく、相間の物理的な位相ずれに対応するデータの単純なオフセットだけが必要となることに気付くであろう。立上がり時間計測および記憶データの定量化におけるノイズ対処の標準的な方法は、それらの方法を適用しなければ発生するであろう小さな誤差を除去するために適用することが可能である。同様に、従来の種々の方法のいずれも、角度情報を情報テーブルから読取るために使用可能である。たとえばデータを２つの小さなテーブルとして、たとえば、一方のテーブルは最小インダクタンス値から最大インダクタンス値の角度を示し、他方のテーブルは最大インダクタンス値から最小インダクタンス値の角度を示すように保存してもよく、このようにすることで、メモリシステム内に記憶されるデータに素早くアクセスすることが可能となる。
【００５１】
２相モータは、（電気的に）１８０°位置をずらした相を有し、インダクタンス形状は相互に対称的な位置にある。回転子磁極形状も対称であるときには、いかなるフリンジングパスも有さない理想化された機械に関して、図８に示したように、インダクタンス形状は対称軸を有する。これらの形状から、同様の対称な立上がり時間形状が得られ、破線は読取られた回転子位置には曖昧な部分があることを示している。なぜなら両曲線は同一の考えられ得る位置を示すからである。インダクタンス形状（つまり立上がり時間曲線）に非対称を導入すると、誤った回転子角度を除去できる情報が得られる。特に、立上がり時間曲線の上昇部分と下降部分との間の勾配の差異は、必要な非対称性を提供し、勾配の差異は当然ながら開始トルクを発達させるための階段状の空隙を有する２相機械において発生する。しかしながら、勾配がほとんど非対称ではない曲線の領域がある場合、考えられる位置の曖昧さを除去する能力は制限されてしまう。電流立上がり時および機械の特徴付けにおける、誤差による不正確性が含まれるとき、単一または複数の角度領域において信頼性のある位置判定が行われない場合も考えられる。
【００５２】
不正確性は、たとえばトルクを生成するための相にわたってより大きな電圧を印加することによって、１つの相により大きな電流パルスを印加することによって、回転子を少しの角度量だけ移動し、その後、同等の電圧を用いて位置を新たに推定することによって克服可能である。一般的に好ましい他の方法は、複数の診断パルスを相インダクタンス周期におけるバーストにおいて用いることであり、回転子に加えられる平均トルクは増加し、回転子は新しい位置に低速で移動する。この期間、制御器は各診断パルスまたは選択された診断パルスからの結果を読取り可能であり、ほぼ連続的なデータストリームを有し、正確性を向上する。なぜなら回転子は移動し、不正確な領域から離れるからである。制御器は、予め定められた時間にこれらの付加的なパルスを印加するように、または結果の一致を繰り返し行うことによってデータが十分正確である時点を決定し、従来の方法で処理するようにプログラム可能である。
【００５３】
対称性の問題は、２相機械に特有のものであると考えられる。対称的に設けられた固定子相の数がより多い場合、相互に対称的ではない少なくとも１組が常時存在する。たとえば３相機械において、隣接する相は１２０°離れている。４相機械において１個おきの相は１８０°離れており、隣接する相は９０°離れている。５相機械においてはいずれの２つの相もあてはまる。このように、３つ以上の相を有する機械においてはこの問題は、相間の相対的なずれのために発生しない、または適切な隣接する相を、曖昧な組を回避するために選択可能である。
【００５４】
上述の実施形態において、１つの電流センサが相の各相の鉄心脚に用いられることが前提とされているが、当該技術は上述のような配置には限定されない。電流波形は、全相の組み合わされた電流を検出するように設けられた電流センサが、各電流を個別に識別可能な信号を提供するものであるとき、本発明をこのような配置に適用することも可能である。さらに本発明は各相電流が到達しなければならない閾値は同一である実施形態に関連して上述された。各相電流の立上がり時間が記録され、その後誤差を考慮するように調整される限り、または各相の参照テーブルが、適切な閾値に従って特徴付けられるならば、異なる閾値を設定することも可能である。
【００５５】
開示された構成の変形も、特にマイクロプロセッサでのアルゴリズムの実行の詳細において本発明から逸脱することなく可能であることを当業者は理解するであろう。したがって、上述のいくつかの実施形態の記載は、一例ではあるが、限定を目的とするものではない。上述の動作に大きな変更を加えずに駆動回路に小さな変更を加えることができることは当業者にとって明らかである。本発明は、特許請求の範囲によってのみ限定される。
【００５６】
【発明の効果】
本発明の回転子位置を判定する方法およびシステムは、２相の切換式リラクタンス駆動装置においても、より多相の駆動装置においても用いることが可能であり、装置の静止時および始動後においても適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】典型的な従来技術の切換式リラクタンス駆動装置を示す。
【図２】図１の変換器の１つの相の周知のトポロジーを示す。
【図３】切換式リラクタンス機械の磁気挙動を特徴付ける電流に対する磁束結合曲線を示す。
【図４】本発明の切換式リラクタンス駆動装置を示す。
【図５】１相巻線の回転子角度に対する電流立上がり時間の表を示す。
【図６】回転子角度に対する電流立上がり時間のグラフを示す。
【図７】本発明のフローチャートを示す。
【図８】理想的な２相機械のインダクタンス形状を示す。
【符号の説明】
１１  電源
１３  切換回路，電力変換器
２１，２２  スイッチ
２８  抵抗器
３０  固定子
３２  回転子
３４，３６  相巻線
３８  電流センサ
４０  閾値検出器
４２  制御器
４４  タイマー
４６  参照テーブル
５０  固定子磁極
５２  回転子磁極
５４  空隙
【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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