(57)【要約】【課題】回転子の位置を一つ指定して電流を測定し、全相について欠相の有無を検出する。【解決手段】モータ２は、電機子巻線２ｕ，２ｖ，２ｗを含む固定子２ｓ、界磁を含む回転子２ｒとを有する。電圧形インバータ５は、電機子巻線２ｕ，２ｖ，２ｗに三相交流電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗを入力する。電動機制御装置１０は電圧形インバータ５を介してモータ２を制御する。電動機制御装置１０はスイッチング信号Ｓｕｐ，Ｓｕｎ，Ｓｖｐ，Ｓｖｎ，Ｓｗｐ，Ｓｗｎを電圧形インバータ５に出力する。これらのスイッチング信号が回転子２ｒの位置を指定する位置指定信号であるとき、三相交流電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗを測定して欠相の有無を検出する。位置指定信号が指定する回転子２ｒの位置は、三相交流電流のいずれに対しても、ｎ・π／６（ｎは整数）以外の角度を有する。【選択図】図１
2016092992.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電機子巻線（２ｕ，２ｖ，２ｗ）を含む固定子（２ｓ）、界磁を含む回転子（２ｒ）とを有し、前記電機子巻線に三相交流電流（ｉｕ，ｉｖ，ｉｗ）を入力して前記回転子が回転する回転電動機（２）を、インバータ（５）を介して制御する電動機制御装置（１０）であって、
前記インバータは、直流電圧（Ｖｄｃ）を三相交流電圧（Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗ）に変換し、前記三相交流電圧を前記回転電動機に印加して前記三相交流電流を出力し、
前記電動機制御装置は、
前記インバータの動作を制御するインバータ制御回路（１０ａ）と、
前記インバータと前記回転電動機の間での欠相の有無を検出する欠相検出回路（１０ｂ）と
を備え、
前記インバータ制御回路は前記インバータに対して、前記回転子を回転させる回転信号と、前記回転子の位置を指定する位置指定信号とを出力し、
前記欠相検出回路は、前記位置指定信号が前記インバータに与えられている状態において、前記三相交流電流を測定して前記欠相の有無を検出し、
前記位置指定信号が指定する前記位置は、前記三相交流電流の各々によって前記電機子巻線から発生する各々の磁界のいずれに対しても、ｎ・π／６（ｎは整数）以外の角度を有する、電動機制御装置（１０）。
【請求項２】
前記インバータは互いに並列に接続され、いずれにも前記直流電圧が印加される３つの電流経路を有し、
前記電流経路の各々は、接続点と、前記接続点を介して相互に直列に接続される一対のスイッチとを含み、
３つの前記電流経路の前記接続点から、それぞれ対応する前記三相交流電流の一つが出力され、
前記位置指定信号によって、前記インバータに、
(i)一対の前記電流経路の各々において、前記一対の前記スイッチの一方を非導通とし、他方を導通させ、
(ii)他の前記電流経路の前記一対のスイッチの一方を非導通としつつ、他方を交互に導通／非導通させる、請求項１記載の電動機制御装置。
【請求項３】
前記回転電動機はＹ結線された３つの電機子巻線を有する、請求項１又は請求項２に記載の電動機制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は三相交流電流を入力して回転する回転電動機を制御する技術に関し、特に回転電動機に対する欠相を検出する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
インバータを用いて回転電動機（以下、単に「モータ」とも称す）を可変速で回転させる技術が周知である。また、インバータからモータに対して供給されるべき線電流がいずれかの相で欠如していないかを検出する、いわゆる欠相を検出する技術も公知である。
【０００３】
特に、モータの界磁に永久磁石が採用されている場合には、欠相の検出時にモータが回転しないことが望ましい。この要求から、例えば特許文献１では、欠相の検出時にモータにおいて正のトルクと負のトルクとで、発生するトルクが相殺されるように通電シーケンスが設計されている。
【０００４】
またモータの回転子の位置を一旦決定してから、起動を行う技術も公知である（例えば非特許文献２）。このような起動時において、欠相を検出することも提案されている（例えば特許文献２）。
【０００５】
特許文献２で紹介される手法では、モータの回転子を初期位置に設定するための初期励磁期間において、欠相を判定するに際し、インバータの各相に対するスイッチング素子のオン／オフ状態を固定したまま、その流れる電流の大きさを変えている。特許文献２ではＵ祖に流れる電流と、Ｖ相及びＷ相に流れる電流との向きが異なる場合を例示しており、回転子の有する界磁は、その発生する磁束の方向（以下、「界磁方向」と称す）がＵ相電流によって発生する磁界に平行に位置決めされると考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１３−７８２１３号公報
【特許文献２】特許５００１６４２号公報
【特許文献３】米国特許第７１６１３７５号明細書
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】角、山村、常広、「ＤＣブラシレスモータの位置センサレス制御法」、電気学会論文誌Ｄ、第１１１巻８号、６３９〜６４４頁（１９９１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献２のように、インバータの各相に対するスイッチング素子のオン／オフ状態を固定したままであれば、特許文献１にいう電圧ベクトルＶ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４，Ｖ５，Ｖ６のいずれかに対応するスイッチングパターンが得られるに過ぎず、単純な電流測定で欠相を検出することは困難な場合がある。
【０００９】
具体的には特許文献２の例で言えば、Ｕ相電流について欠相が発生していると、Ｖ相及びＷ相に欠相が発生しているか否かに拘わらず、全相について線電流が流れない。よってＵ相以外にＶ相あるいはＷ相に欠相が発生しているか否かの検出ができない。
【００１０】
また、特許文献２では明示されていないが、そこで例示されたスイッチングパターンと全く逆のパターンの場合も同様の欠点がある。具体的にはＵ相に対応するスイッチング部の上アーム側スイッチング素子がオン状態に、下アーム側スイッチング素子がオフ状態になり、Ｖ相に対応するスイッチング部の上アーム側スイッチング素子がオフ状態に、下アーム側スイッチング素子がオン状態になり、Ｗ相に対応するスイッチング部の上アーム側スイッチング素子がオフ状態に、下アーム側スイッチング素子がオン状態にあるスイッチングパターンについても同様の欠点がある。
【００１１】
また、特許文献３では三相のいずれについても欠相を判断するために、電流が流れるパターンを二つ利用し、それぞれにおいて測定される電流の大きさを用いている。かかる技術では、三相のいずれについても欠相を判断するために必要な、電流を測定する回数が多くなる。
【００１２】
そこで、本願では、回転子の位置を一つ指定し、測定回数の少ない電流測定によって全相について欠相の有無を検出できる技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
この発明にかかる電動機制御装置（１０）は、回転電動機（２）を、インバータ（５）を介して制御する。前記回転電動機は、電機子巻線（２ｕ，２ｖ，２ｗ）を含む固定子（２ｓ）、界磁を含む回転子（２ｒ）とを有し、前記電機子巻線に三相交流電流（ｉｕ，ｉｖ，ｉｗ）を入力して前記回転子が回転する。
【００１４】
前記インバータは、直流電圧（Ｖｄｃ）を三相交流電圧（Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗ）に変換し、前記三相交流電圧を前記回転電動機に印加して前記三相交流電流を出力する。
【００１５】
前記電動機制御装置は、前記インバータの動作を制御するインバータ制御回路（１０ａ）と、前記インバータと前記回転電動機の間での欠相の有無を検出する欠相検出回路（１０ｂ）とを備える。
【００１６】
前記インバータ制御回路は前記インバータに対して、前記回転子を回転させる回転信号と、前記回転子の位置を指定する位置指定信号とを出力する。
【００１７】
前記欠相検出回路は、前記位置指定信号が前記インバータに与えられている状態において、前記三相交流電流を測定して前記欠相の有無を検出する。
【００１８】
前記位置指定信号が指定する前記位置は、前記三相交流電流の各々によって前記電機子巻線から発生する各々の磁界のいずれに対しても、ｎ・π／６（ｎは整数）以外の角度を有する。
【００１９】
例えば前記インバータは互いに並列に接続され、いずれにも前記直流電圧が印加される３つの電流経路を有する。前記電流経路の各々は、接続点と、前記接続点を介して相互に直列に接続される一対のスイッチとを含む。３つの前記電流経路の前記接続点から、それぞれ対応する前記三相交流電流の一つが出力される。
【００２０】
そして前記位置指定信号によって、前記インバータに、(i)一対の前記電流経路の各々において、前記一対の前記スイッチの一方を非導通とし、他方を導通させ、(ii)他の前記電流経路の前記一対のスイッチの一方を非導通としつつ、他方を交互に導通／非導通させる。
【００２１】
例えば前記回転電動機はＹ結線された３つの電機子巻線を有する。
【発明の効果】
【００２２】
回転子の位置を一つ指定し、少ない測定回数の電流測定によって、全相について欠相の有無を検出できる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本実施の形態における電動機制御装置及び電圧形インバータの構成とを含んで示す回路図である。
【図２】三相電流の向きを示すベクトル図である。
【図３】図２で示された電流が採用されたときに発生する磁束を示すベクトル図である。
【図４】三相電流の向きを示すベクトル図である。
【図５】図３で示された電流が採用されたときに発生する磁束を示すベクトル図である。
【図６】三相電流の向きを示すベクトル図である。
【図７】図６で示された電流が採用されたときに発生する磁束を示すベクトル図である。
【図８】三相電流の向きを示すベクトル図である。
【図９】図８で示された電流が採用されたときに発生する磁束を示すベクトル図である。
【図１０】欠相の有無を検出するときに採用される処理の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
図１は、本実施の形態にかかる電動機制御装置１０の構成と、電動機制御装置１０の制御対象となる電圧形インバータ５の構成とを含んで示す回路図である。
【００２５】
電圧形インバータ５には、直流母線ＬＨ，ＬＬによって直流電圧Ｖｄｃが入力される。電圧形インバータ５は、直流電圧Ｖｄｃを、例えばパルス幅変調に基づくスイッチングパターンでスイッチングを行って、それぞれＵ相、Ｖ相、Ｗ相に対応する三相の交流電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗに変換し、これらを接続点Ｐｕ，Ｐｖ，Ｐｗに与える。
【００２６】
モータ２は、固定子２ｓと回転子２ｒとを有する。固定子２ｓは、それぞれＵ相、Ｖ相、Ｗ相に対応する電機子巻線２ｕ，２ｖ，２ｗを含む。回転子２ｒは磁極Ｎ，Ｓで例示された界磁を含む。
【００２７】
電機子巻線２ｕ，２ｖ，２ｗはＹ結線されているが、後述する理由によりΔ結線されていてもよい。また電機子巻線２ｕ，２ｖ，２ｗのそれぞれは、互いに並列接続された一対の電機子巻線を有していてもよく、その場合には固定子２ｓの極数は６極となる。また回転子２ｒは磁極Ｎ，Ｓが二対設けられて、その極数が４極の場合が例示されているが、他の極数でもよい。
【００２８】
電圧形インバータ５は、直流電圧Ｖｄｃが印加される直流母線ＬＨ，ＬＬの間で相互に並列に接続される３つの電流経路５ｕ，５ｖ，５ｗを備える。電流経路５ｕ，５ｖ，５ｗのいずれにも直流電圧Ｖｄｃが印加される。
【００２９】
電流経路５ｙは接続点Ｐｙと、これを介して相互に直列に接続されるスイッチＱｙｐ，Ｑｙｎを含む（但しｙはｕ，ｖ，ｗを代表する。以下同様）。スイッチＱｙｐ，Ｑｙｎは、それぞれ上アーム側のスイッチ、下アーム側のスイッチと通称される。
【００３０】
スイッチＱｕｐ，Ｑｖｐ，Ｑｗｐは、導通時には直流母線ＬＨからそれぞれ接続点Ｐｕ，Ｐｖ，Ｐｗに電流を流す。スイッチＱｕｎ，Ｑｖｎ，Ｑｗｎは、導通時にはそれぞれ接続点Ｐｕ，Ｐｖ，Ｐｗから直流母線ＬＬに電流を流す。接続点Ｐｕ，Ｐｖ，Ｐｗからはモータ２（より正確には電機子巻線２ｕ，２ｖ，２ｗ）にそれぞれ交流電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗが引加され、三相電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗが出力される。
【００３１】
スイッチＱｙｐのそれぞれに対して、ダイオードＤｙｐが逆並列に接続される。スイッチＱｙｎのそれぞれに対して、ダイオードＤｙｎが逆並列に接続される。なお、「逆並列」とは、二つの素子が並列に接続されており、かつ二つの素子の導通方向が相互に反対である態様を示す。
【００３２】
スイッチＱｙｐ，Ｑｙｎにはそれぞれスイッチング信号Ｓｙｐ，Ｓｙｎが入力される。スイッチング信号Ｓｙｐの活性／非活性に応じてスイッチＱｙｐがそれぞれ導通／非導通し、スイッチング信号Ｓｙｎの活性／非活性に応じてスイッチＱｙｎがそれぞれ導通／非導通する。但し、同じ電流経路においては、スイッチＱｙｐとスイッチＱｙｎとは相互に排他的に導通する。
【００３３】
電動機制御装置１０は、直流電圧Ｖｄｃ、三相電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗと、モータ２の回転角速度の指令値ω＊とに基づいて、上記スイッチング信号Ｓｙｐ，Ｓｙｎを生成する。
【００３４】
スイッチＱｙｐ，Ｑｙｎには、例えば絶縁ゲート形バイポーラトランジスタが採用される。この場合にはスイッチング信号Ｓｙｐ，Ｓｙｎは当該絶縁ゲート形バイポーラトランジスタのゲート入力として用いられる。
【００３５】
なお、公知のように、三相電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗの和は零となるので、本実施の形態では電流ｉｕ，ｉｖを測定し、電流ｉｗの測定を省略し、これを１−ｉｕ−ｉｖから求める場合を例にとって説明する。もちろん、三相電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗの全てを測定しても本実施の形態を実現することができる。
【００３６】
スイッチングパターンに対応する単位電圧ベクトルＶｇを導入する。当該表記において、値ｇは、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相にそれぞれ値４，２，１を割り当て、それぞれに対応する上アームが導通するときに、割り当てられた値を合計した値であって、０〜７の整数を採る。
【００３７】
例えば単位電圧ベクトルＶ４はスイッチＱｕｐ，Ｑｖｎ，Ｑｗｎが導通し、スイッチＱｕｎ，Ｑｖｐ，Ｑｗｐが非導通となるスイッチングパターンを表す。また単位電圧ベクトルＶ６はスイッチＱｕｐ，Ｑｖｐ，Ｑｗｎが導通し、スイッチＱｕｎ，Ｑｖｎ，Ｑｗｐが非導通となるスイッチングパターンを表す。また単位電圧ベクトルＶ０はスイッチＱｕｎ，Ｑｖｎ，Ｑｗｎが導通し、スイッチＱｕｐ，Ｑｖｐ，Ｑｗｐが非導通となるスイッチングパターンを表す。また単位電圧ベクトルＶ７はスイッチＱｕｐ，Ｑｖｐ，Ｑｗｐが導通し、スイッチＱｕｎ，Ｑｖｎ，Ｑｗｎが非導通となるスイッチングパターンを表す。
【００３８】
単位電圧ベクトルＶ０，Ｖ７はいずれも直流母線ＬＨ，ＬＬから電圧形インバータ５へと電流が流れないスイッチングパターンを表し、これらは零電圧ベクトルと称される。
【００３９】
この単位電圧ベクトル、零電圧ベクトルは、それぞれ特許文献１にいう電圧ベクトル、ゼロベクトルと同義である。但し、一般には電圧ベクトルとは、単位電圧ベクトル自体のみならず、その複数の合成によって得られるものも含むため、ここでもそのような表現を採用する。具体的には、単位電圧ベクトルは、スイッチＱｙｐ，Ｑｙｎについてのスイッチングパターンによって８種類（Ｖ０〜Ｖ７）のみ存在する。他方、単位電圧ベクトルの合成は、これら８種類のスイッチングパターンを、電圧形インバータ５を制御する周期たる制御周期中で複数採用することにより、実現される。
【００４０】
そして本実施の形態では、単位電圧ベクトル及び、特定の電圧ベクトルを避けて、モータの欠相状態を検出するためのスイッチングパターンを採用する。この際、電動機制御装置１０から出力されるスイッチング信号Ｓｙｐ，Ｓｙｎは、モータ２を（より正確には回転子２ｒを）回転させず、回転子２ｒの位置を一つ指定する位置指定信号となる。他方、通常の動作を行わせる場合には、スイッチング信号Ｓｙｐ，Ｓｙｎは、モータ２を（より正確には回転子２ｒを）回転させる回転信号となる。
【００４１】
スイッチング信号Ｓｙｐ，Ｓｙｎが回転信号となる場合については周知の技術であるので、ここではその詳細を省略する。以下、従来の問題点を分析しつつ、本実施の形態において採用される位置指定信号についての説明を行う。
【００４２】
図２は特許文献２で採用されると推察される三相電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗの向き（但し向きの正負は図１で示されるように、接続点Ｐｕ，Ｐｖ，Ｐｗからモータ２へ向かう方向を正とする）を示すベクトル図である。つまり図２は接続点Ｐｕから電機子巻線２ｕへと絶対値｜ｉｕ｜で電流が流れ、電機子巻線２ｖから接続点Ｐｖへと絶対値｜ｉｖ｜で電流が流れ、電機子巻線２ｗから接続点Ｐｗへと絶対値｜ｉｗ｜で電流が流れる場合が例示されている。
【００４３】
上述の通り、ｉｕ＝−ｉｖ−ｉｗであり、通常は電機子巻線２ｕ，２ｖ，２ｗは同等に製造されるので、ｉｖ＝ｉｗである。よって図２において電流−ｉｖ，−ｉｗのいずれの大きさも、電流ｉｕの大きさの半分として描かれている。
【００４４】
図３は、図２で示された電流ｉｕ，−ｉｖ，−ｉｗが採用されたときに発生する磁束を示すベクトル図である。これは電圧形インバータ５が単位電圧ベクトルＶ４に基づいて動作する場合に対応する。磁束φｕ，φｖ，φｗは、それぞれ電流ｉｕ，−ｉｖ，−ｉｗによって発生する磁束である。これらの合成磁束が固定子２ｓから回転子２ｒに与えられる。具体的には、磁束φｖｗは磁束φｖ，φｗの合成であり、磁束φｖｗはｉｖ＝ｉｗであることと、三相電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗの位相の関係とから、磁束φｕと同相になる。磁束φｖｗを示すベクトルは、その始点が磁束φｕを示すベクトルの終点と一致して示された。
【００４５】
よって、磁束φｕ，φｖ，φｗの合成磁束の、正の電流ｉｕによって電機子巻線２ｕが発生する磁界（以下「Ｕ相磁界」と称す）に対する角度θは０となる。これはまた、当該合成磁束の、正の電流ｉｖによって電機子巻線２ｖが発生する磁界（以下「Ｖ相磁界」と称す）に対する角度が−２π／３＝（−４）・（π／６）であると把握することもでき、当該合成磁束の、正の電流ｉｗによって電機子巻線２ｗが発生する磁界（以下「Ｗ相磁界」と称す）に対する角度が２π／３＝４（π／６）であると把握することもできる。
【００４６】
界磁方向は当該合成磁束と平行になるので、回転子２ｒの位置は、当該合成磁束を一つ設定することで一つ決定される。つまり、合成磁束の角度を決定することは、回転子２ｒの位置を指定することになる。
【００４７】
図４は、接続点Ｐｕから電機子巻線２ｕへと絶対値｜ｉｕ｜で電流が流れ、接続点Ｐｖから電機子巻線２ｖへと絶対値｜ｉｖ｜で電流が流れ、電機子巻線２ｗから接続点Ｐｗへと絶対値｜ｉｗ｜で電流が流れる場合を例示するベクトル図である。これは電圧形インバータ５が単位電圧ベクトルＶ６に基づいて動作する場合に対応する。
【００４８】
ｉｕ＝ｉｖであり、図４において電流ｉｕ，ｉｖのいずれの大きさも、電流−ｉｗの大きさの半分として描かれている。
【００４９】
図５は、図４で示された電流ｉｕ，ｉｖ，−ｉｗが採用されたときに発生する磁束を示すベクトル図である。磁束φｕ，φｖ，φｗは、それぞれ電流ｉｕ，ｉｖ，−ｉｗによって発生する磁束である。これらの合成磁束が固定子２ｓから回転子２ｒに与えられる。具体的には、磁束φｕｖは磁束φｕ，φｖの合成であり、磁束φｕｖはｉｕ＝ｉｖであることと、三相電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗの位相の関係とから、磁束φｗと同相になる。磁束φｕｖを示すベクトルは、その始点が磁束φｗを示すベクトルの終点と一致して示された。
【００５０】
よって磁束φｕ，φｖ，φｗの合成磁束は、Ｗ相磁界と逆相になり、当該合成磁束のＷ祖磁束に対する角度θは−π＝（−６）・（π／６）となる。これはまた、当該合成磁束のＶ相磁界に対する角度が−π／３＝（−２）・（π／６）であると把握することもでき、当該合成磁束のＵ相磁界に対する角度がπ／３＝２（π／６）であると把握することもできる。
【００５１】
図２〜図５では、三相電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗを流すためのスイッチングパターンがそれぞれ一種類（単位電圧ベクトルＶ４，Ｖ６に対応）のみ採用される場合について説明した。しかし、電流測定に必要なための期間内で二種類のスイッチングパターンが均等に採用されても欠相の有無を適切には判断できない。
【００５２】
図６は図２で示された電流ｉｕ，−ｉｖ，−ｉｗを流すスイッチングパターンと、図４で示された電流ｉｕ，ｉｖ，−ｉｗを流すスイッチングパターンとが、同じ制御周期において均等に採用された場合を示すベクトル図である。図６では理解を容易にするため、図２で示された電流ｉｕ，−ｉｖ，−ｉｗをそれぞれ電流ｉｕ１，−ｉｖ１，−ｉｗ１として示し、図４で示された電流ｉｕ，ｉｖ，−ｉｗをそれぞれ電流ｉｕ２，ｉｖ２，−ｉｗ２として示した。これらの電流ｉｕ１，−ｉｖ１，−ｉｗ１，ｉｕ２，ｉｖ２，−ｉｗ２を示すベクトルの始点は一致している。
【００５３】
このような二つのスイッチングパターンを均等に採用するには、例えば、スイッチＱｕｐ，Ｑｗｎを導通させつつ、スイッチＱｕｎ，Ｑｗｐを非導通にしつつ、スイッチＱｖｐ，Ｑｖｎを排他的に、かつデューティ比１／２で導通させることで実現される。
【００５４】
二つのスイッチングパターンを均等に採用するのであるから、絶対値｜ｉｕ１｜，｜−ｉｗ２｜は等しく、絶対値｜ｉｕ２｜，｜−ｉｖ１｜，｜ｉｖ２｜，｜−ｉｗ１｜は等しい。そして絶対値｜ｉｕ１｜は絶対値｜ｉｕ２｜の二倍である。
【００５５】
図７は、図６で示された電流ｉｕ１，−ｉｖ１，−ｉｗ１，ｉｕ２，ｉｖ２，−ｉｗ２が採用されたときに発生する磁束を示すベクトル図である。磁束φｕ１，φｖ１，φｗ１φｕ２，φｖ２，φｗ２は、それぞれ電流ｉｕ１，−ｉｖ１，−ｉｗ１，ｉｕ２，ｉｖ２，−ｉｗ２によって発生する磁束である。これらの合成磁束が固定子２ｓから回転子２ｒに与えられる。磁束φｕ２を示すベクトルは、その始点が磁束φｕ１を示すベクトルの終点と一致して示された。磁束φｗ２を示すベクトルは、その始点が磁束φｗ１を示すベクトルの終点と一致して示された。
【００５６】
具体的には、磁束φｕ１，φｕ２は互いに同相であり、磁束φｗ１，φｗ２は互いに同相である。そして磁束φｕ１，φｕ２の合成と、磁束φｗ１，φｗ２の合成とは、互いに絶対値が等しく、かつ位相同士が角度π／３をなす。よって磁束φｕ１，φｕ２，φｗ１，φｗ２の合成は、Ｕ相磁界に対して角度π／６をなす磁束φｕｗとなる。また、磁束φｖ１，φｖ２同士は、互いに絶対値が等しく、かつ逆相となる。よって固定子２ｓから回転子２ｒに与えられる磁束は磁束φｕｗとなる。
【００５７】
よって固定子２ｓが回転子２ｒに与える磁束のＵ祖磁束に対する角度θはπ／６となる。これはまた、当該磁束のＶ相磁界に対する角度が−π／２＝−３（π／６）であると把握することもでき、当該磁束のＷ相磁界に対する角度が５π／６＝５（π／６）であると把握することもできる。
【００５８】
図６〜図７に示されたような角度を指定するとＶ相の欠相の有無を検出することは困難である。Ｖ相が欠相していなくても、制御周期において電流−ｉｖ１と電流ｉｖ２とが相殺するので、検出される電流ｉｖは理論的には零となるからである。
【００５９】
逆に、電流−ｉｖ１と電流ｉｖ２をそれぞれ個別に測定できる程度に二つのスイッチングパターンを切り替えると、固定子２ｓが発生する合成磁束のＵ相磁界に対する角度θは、図３に対応した角度０と、図５に対応した角度π／３との間を移動することになる。これ界磁方向の移動を招来し、以てモータ２にトルクが発生してしまうことになる。
【００６０】
以上のことから、回転子２ｒの指定された位置が、Ｕ相磁界、Ｖ相磁界、Ｗ相磁界のいずれに対しても、整数ｎを導入してｎ（π／６）であると、欠相を適切に検出できないことがわかる。
【００６１】
しかしながら、上記の説明から明白なように、当該位置がＵ相磁界、Ｖ相磁界、Ｗ相磁界のいずれに対してもｎ（π／６）以外の角度を有すれば、欠相が発生していなければ三相電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗは（電流の向きに応じて正負は採り得るものの）非零となる。つまり、この場合には、回転子２ｒの位置を一つ指定し、三相電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗのうちの少なくとも二つを制御周期の一つで測定するだけで、全相について欠相の有無を検出することができる。即ち、三相電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗのうち、流れないものに対応する接続点Ｐｙと電機子巻線２ｙとの間で欠相が生じている、と判断することができる。しかも必要な電流測定の回数も少なくて済む。
【００６２】
より具体的に、例えば回転子２ｒの位置を指定する位置が、Ｕ相磁界に対して（１／２）・（π／６）＝π／１２である場合を説明する。
【００６３】
図８は図２で示された電流ｉｕ，−ｉｖ，−ｉｗを流すスイッチングパターンと、図４で示された電流ｉｕ，ｉｖ，−ｉｗを流すスイッチングパターンとを、２：（√３−１）の比で採用された場合を示すベクトル図である。但し理解を容易にするため、図６と同様に、図２で示された電流ｉｕ，−ｉｖ，−ｉｗをそれぞれ電流ｉｕ１，−ｉｖ１，−ｉｗ１として示し、図４で示された電流ｉｕ，ｉｖ，−ｉｗをそれぞれ電流ｉｕ２，ｉｖ２，−ｉｗ２として示した。これらの電流ｉｕ１，−ｉｖ１，−ｉｗ１，ｉｕ２，ｉｖ２，−ｉｗ２を示すベクトルの始点は一致している。
【００６４】
このような二つのスイッチングパターンを上述の比で採用するには、例えば、スイッチＱｕｐ，Ｑｗｎを導通させつつ、スイッチＱｕｎ，Ｑｗｐを非導通にしつつ、スイッチＱｖｐ，Ｑｖｎを排他的に、かつデューティ比を上述の比で導通させることで実現される。つまり単位電圧ベクトルＶ４，Ｖ６が採用される期間の比を２：(√３−１）とする。もちろん、この比を維持する限り、零電圧ベクトルＶ０，Ｖ７を更に採用しても良い。これら零電圧ベクトルＶ０，Ｖ７は、固定子２ｓが発生する磁束の位相には影響を与えず、従って欠相の検出の結果を左右するものではないからである。なお、上述の比の詳細については後述する。
【００６５】
図９は図８で示された電流ｉｕ１，−ｉｖ１，−ｉｗ１，ｉｕ２，ｉｖ２，−ｉｗ２が採用されたときに発生する磁束を示すベクトル図である。磁束φｕ１，φｖ１，φｗ１φｕ２，φｖ２，φｗ２は、それぞれ電流ｉｕ１，−ｉｖ１，−ｉｗ１，ｉｕ２，ｉｖ２，−ｉｗ２によって発生する磁束である。これらの合成磁束が固定子２ｓから回転子２ｒに与えられる。磁束φｕ２を示すベクトルは、その始点が磁束φｕ１を示すベクトルの終点と一致して示された。磁束φｗ２を示すベクトルは、その始点が磁束φｗ１を示すベクトルの終点と一致して示された。
【００６６】
具体的には、磁束φｕ１，φｕ２は互いに同相であり、磁束φｗ１，φｗ２は互いに同相である。また、磁束φｖ１，φｖ２は互いに逆相である。
【００６７】
磁束φｕ１，φｕ２，φｗ１，φｗ２の合成で磁束φｕｗが得られ、磁束φｖ１，φｖ２の合成で磁束φｖが得られる。磁束φｖを示すベクトルは、その始点が磁束φｕｗを示すベクトルの終点と一致して示された。磁束φｕｗと磁束φｖとの合成で磁束φｕｖｗが得られる。このようにして固定子２ｓから回転子２ｒに与えられる磁束は磁束φｕｖｗとなる。
【００６８】
そして以下の理由により、磁束φｕｖｗのＵ相磁界に対する角度θはπ／１２＝（１／２）・（π／６）となる。これはまた、磁束φｕｖｗのＶ相磁界に対する角度が−７π／１２＝（−７／２）・（π／６）であると把握することもでき、磁束φｕｖｗのＷ相磁界に対する角度が９π／１２＝（９／２）・（π／６）であると把握することもできる。
【００６９】
磁束φｕｖｗがＵ相磁界に対してπ／１２で進むのであるから、そのＵ相成分と、Ｖ相成分と、Ｗ相成分とが、cos（−π／１２）：cos（７π／１２）：cos（−９π／１２）で示される比を満足すればよい。磁束と電流とは電気的に同相であり、両者の大きさは比例関係にあるので、ｉｕ＋ｉｖ＋ｉｗ＝０に対応して、cos（−π／１２）＋cos（７π／１２）＋cos（−９π／１２）＝０が満足される。
【００７０】
単位電圧ベクトルＶ４が採用される期間では｜ｉｕ１｜＝２・｜ｉｖ１｜＝２・｜ｉｗ１｜が成立し、単位電圧ベクトルＶ６が採用される期間では｜ｉｗ２｜＝２・｜ｉｖ２｜＝２・｜ｉｕ２｜が成立する。よって同じ制御周期において単位電圧ベクトルＶ４が採用される期間と、単位電圧ベクトルＶ６が採用される期間との比をｘ：ｙとすると、｜ｉｕ１｜：｜ｉｕ２｜＝２ｘ：ｙ、｜ｉｖ１｜：｜ｉｖ２｜＝ｘ：ｙ、｜ｉｗ１｜：｜ｉｗ２｜＝ｘ：２ｙが成立する。従って上記の磁束φｕｖｗに課せられた条件から、（２ｘ＋ｙ）：（ｙ−ｘ）：（−ｘ−２ｙ）＝cos（−π／１２）：cos（７π／１２）：cos（−９π／１２）となる。これをｘ，ｙについて解けば、ｘ：ｙ＝２：（√３−１）となる。よって単位電圧ベクトルＶ４，Ｖ６が採用される期間の比を２：（√３−１）とすることで、磁束φｕｖｗが、Ｕ相磁界に対して角度（π／１２）で進むことになる。
【００７１】
さて、欠相が生じなければ電機子巻線２ｕ，２ｖ，２ｗが発生する磁束φｕｖｗの方向は角度と平行になる。他方、欠相が生じていればこれは角度と一致しない。界磁方向は磁束φｕｖｗと平行になるので、欠相が発生する場合も考慮すると、位置指定信号が指定する角度と、回転子２ｒの位置と一致するとは限らない。
【００７２】
しかし欠相の有無によらず、電流測定を行っている間に回転子２ｒはほとんど回転せず、実際に発生した磁束φｕｖｗへの方向と界磁方向が一致する初期的な動きに留まる。よって回転子２ｒの位置変動に伴った電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗの検出結果が変動することも無視できる。よって位置指定信号が指定する角度と、回転子２ｒの位置との不一致は欠相判断の有無を左右しない。
【００７３】
図１に戻り、電動機制御装置１０の構成を説明する。電動機制御装置１０は、インバータ制御回路１０ａと、欠相検出回路１０ｂとを備える。
【００７４】
インバータ制御回路１０ａはインバータの動作を制御する機能を有し、Ａ／Ｄ変換器１０１、電圧ベクトル生成部１０４、スイッチング信号生成部１０５を含む。
【００７５】
欠相検出回路１０ｂは、電圧形インバータ５とモータ２との間での欠相の有無を検出する機能を有し、換言すれば接続点Ｐｙと電機子巻線２ｙとの間での欠相を検出する機能を有する。欠相検出回路１０ｂは、比較手段１０２、欠相判定手段１０３を含む。望ましくは更に、記憶手段１０６を含む。
【００７６】
スイッチング信号生成部１０５は、電圧ベクトル生成部１０４で生成された電圧ベクトルに基づいて、スイッチング信号Ｓｙｐ，Ｓｙｎを生成する。より具体的には電圧ベクトル生成部１０４は単位電圧ベクトルを時系列に生成し、スイッチング信号生成部１０５は当該単位電圧ベクトルに対応したスイッチング信号Ｓｙｐ，Ｓｙｎを生成し、スイッチＱｙｐ，Ｑｙｎに出力する。
【００７７】
スイッチング信号Ｓｙｐ，Ｓｙｎが回転信号となる場合については周知の技術であり、例えば電圧ベクトル生成部１０４が直流電圧Ｖｄｃ、指令値ω＊、三相電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗに基づいて電圧ベクトルを生成する。三相電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗは、そのデジタル値に変換された情報が、Ａ／Ｄ変換器１０１から得られる。
【００７８】
当該電圧ベクトルは単位電圧ベクトルの合成として把握されるが、より具体的には時系列で生成された単位電圧ベクトルの、電圧形インバータ５を制御する周期（以下「制御周期」と称す）における平均として把握される。当該単位電圧ベクトルは、例えば制御周期で周期的に変動するキャリアと、電圧指令値との比較によって決定される。
【００７９】
スイッチング信号Ｓｙｐ，Ｓｙｎが位置指定信号となる場合については、図８〜図９で例示されたように、回転子２ｒの指定された位置が、Ｕ相磁界、Ｖ相磁界、Ｗ相磁界のいずれに対してもｎ（π／６）以外の角度を有する。
【００８０】
このような位置に対応する電圧ベクトルは図８の例示に即して言えば、単位電圧ベクトルＶ４，Ｖ６が２：（√３−１）の比で時系列で生成されることにより実現される。かかる単位電圧ベクトルＶ４，Ｖ６は、一つの制御周期において上記の比が満足されるのであれば、分割して生成されても良い。一つの制御周期において合成された磁束が、実際上、回転子２ｒの位置を決定するからである。
【００８１】
図１０は欠相の有無を検出するときに採用される処理の一例を示すフローチャートである。ステップ２０１において、回転子２ｒの位置を指定する。これはスイッチング信号Ｓｙｐ，Ｓｙｎが位置指定信号となって、スイッチング信号生成部１０５から電圧形インバータ５へ与えられることによって実現される。
【００８２】
このように、位置指定信号が電圧形インバータ５に与えられている状態において、ステップ２０２において、電流ｉｕ，ｉｖを測定する。Ａ／Ｄ変換器１０１は、電流トランス等の公知の技術を用いて検出された電流ｉｕ，ｉｖを、デジタル値に変換し、かつｉｕ＋ｉｖ＋ｉｗ＝０の関係から電流ｉｗを計算する。もちろん、公知の技術を用いて三相電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗの全てを測定し、これらをＡ／Ｄ変換器１０１でデジタル値に変換してもよい。いずれの場合にも、Ａ／Ｄ変換器１０１は電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗを測定する、と把握できる。
【００８３】
比較手段１０２は、Ａ／Ｄ変換器１０１でデジタル値に変換された三相電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗの全てについて、それらを所定の閾値と比較する。例えば三相電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗの全てについて、絶対値がそれぞれについて設定された閾値よりも大きいか否かが比較される。かかる比較は図１０においてステップ２０２に後行するステップ２０３における、電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗの評価として把握できる。
【００８４】
欠相判定手段１０３は、比較手段１０２で得られた比較結果に基づいて、いずれの相で欠相が発生したか否かを判断する。かかる判断は図１０においてステップ２０３に後行するステップ２０４として示される。
【００８５】
例えば比較手段１０２において、三相電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗの全てについて、絶対値がそれぞれについて設定された閾値よりも大きいか否かが比較される場合について説明する。この場合、欠相判定手段１０３は、閾値よりも小さい電流に対応する相が欠相していると判定する。例えば、電流ｉｕ，ｉｖがそれぞれに設定された閾値に対して大きく、電流ｉｗがこれに対して設定された閾値に対して小さければ、Ｗ相においてのみ欠相が発生していると判定される。また、三相電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗのいずれもが、それぞれに設定された閾値に対して大きい場合には、欠相は発生していないと判定される。
【００８６】
欠相についての情報は、後に参照することを考慮すれば、記憶手段１０６に記憶することが望ましい（図１０のステップ２０５）。
【００８７】
欠相が発生していないと判定されれば、ステップ３００に処理が移り、モータ２を回転駆動させる。これはスイッチング信号Ｓｙｐ，Ｓｙｎが回転信号となって、スイッチング信号生成部１０５から電圧形インバータ５へ与えられることによって実現される。
【００８８】
欠相が発生している場合、モータ２を駆動させても回転子２ｒは正常に回転しない。よってステップ２０６においては、モータ２を駆動させない処理を行う。具体的には例えば、欠相判定手段１０３が電圧ベクトル生成部１０４に対して、強制的に零電圧ベクトルを発生させる。これにより、モータ２には電圧形インバータ５から電力が与えられず、モータ２は駆動されない。
【００８９】
なお、上述の例では電圧形インバータ５は位置指定信号によって、単位電圧ベクトルに基づいて動作する場合を説明した。しかし単位電圧ベクトルに基づかない、下記の動作を電圧形インバータ５が行ってもよい。
【００９０】
(i)一対の電流経路の各々において、一対のスイッチの一方を非導通とし、他方を導通させ、
(ii)他の電流経路の一対のスイッチの少なくともいずれか一方を非導通としつつ、他方を交互に導通／非導通させる。
【００９１】
上述の例で言えば、上記特徴(i)は下記のようになる；電流経路５ｕにおいて一対のスイッチＱｕｐ，Ｑｕｎの一方たるスイッチＱｕｎを非導通とし、他方たるスイッチＱｕｐを導通させ、電流経路５ｗにおいて一対のスイッチＱｗｐ，Ｑｗｎの一方たるスイッチＱｗｐを非導通とし、他方たるスイッチＱｗｎを導通させる。
【００９２】
また、上記特徴(ii)は下記のようになる；電流経路５ｖにおいて一対のスイッチＱｖｐ，Ｑｖｎの一方たるスイッチＱｖｎを非導通とし、他方たるスイッチＱｖｐを交互に導通／非導通させる。
【００９３】
上述の例では電機子巻線２ｕ，２ｖ，２ｗがＹ結線されている場合について説明したが、これらがΔ結線されていても同様の効果が得られる。これはΔ結線されている場合に電機子巻線２ｕ，２ｖ，２ｗに流れる相電流は、三相電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗに対して（４ｍ＋１）・（π／６）（但しｍは整数）でずれており、値４ｍ＋１も整数であることに鑑みれば明白である。
【００９４】
例えば、電動機制御装置１０、あるいはインバータ制御回路１０ａ、あるいは欠相検出回路１０ｂはマイクロコンピュータと記憶装置を含んで構成される。マイクロコンピュータは、プログラムに記述された各処理ステップ（換言すれば手順）を実行する。上記記憶装置は、例えばＲＯＭ(Read Only Memory)、ＲＡＭ(Random Access Memory)、書き換え可能な不揮発性メモリ（ＥＰＲＯＭ(Erasable Programmable ROM)等）、ハードディスク装置などの各種記憶装置の１つ又は複数で構成可能である。当該記憶装置は、各種の情報やデータ等を格納し、またマイクロコンピュータが実行するプログラムを格納し、また、プログラムを実行するための作業領域を提供する。なお、マイクロコンピュータは、プログラムに記述された各処理ステップに対応する各種手段として機能するとも把握でき、あるいは、各処理ステップに対応する各種機能を実現するとも把握できる。また、電動機制御装置１０、あるいはインバータ制御回路１０ａ、あるいは欠相検出回路１０ｂはこれに限らず、それによって実行される各種手順、あるいは実現される各種手段又は各種機能の一部又は全部をハードウェアで実現しても構わない。
【符号の説明】
【００９５】
２  回転電動機
２ｒ  回転子
２ｓ  固定子
２ｕ，２ｖ，２ｗ  電機子巻線
５  インバータ
１０  電動機制御装置
１０ａ  インバータ制御回路
１０ｂ  欠相検出回路
【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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