(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
多相スイッチトリラクタンスモータを制御する方法であって、
第１の位相を励磁し、
次いで、第２の位相を励磁し、
第２の位相の励磁の期間の少なくとも一部と一致して第１の位相をフリーホイールさせることを含み、第１の位相のフリーホイーリングと第２の位相の励磁とを同時に開始することを特徴とする方法。
【請求項２】
位相が電流または磁束制御に従って励磁されることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
モータが第１の位相のフリーホイーリング期間に対応する位置で休止しているときに、プライミングのために第１の位相のフリーホイーリング前に第１の位相を励磁し、その後第１の位相のフリーホイーリングと第２の位相の励磁とを同時に開始することによってモータを始動させることを含むことを特徴とする請求項１または２記載の方法。
【請求項４】
モータは、各位相用の巻線が取り付けられる固定子と、固定子に対して移動する可動部とを含み、方法は、固定子に対する可動部の位置を示す情報に従って巻線の励磁のタイミングを決定することをさらに含むことを特徴とする請求項３記載の方法。
【請求項５】
位置を示す情報が、各位相毎の励磁期間およびフリーホイーリング期間を規定する位置検出器から得られることを特徴とする請求項４記載の方法。
【請求項６】
第１および第２の位相の励磁がチョッピングによって制御されることを特徴とする請求項１〜５のうちのいずれか１つに記載の方法。
【請求項７】
固定子と、相巻線と、可動部と、コントローラとを有するリラクタンス機械を含み、該コントローラは相巻線の励磁を制御するように動作可能であり、第１の位相を励磁して、次いで、第２の位相を励磁し、第２の位相の励磁の期間の少なくとも一部と一致して第１の位相をフリーホイールさせることによって、固定子に対して可動部を動かし、第１の位相のフリーホイーリングと第２の位相の励磁とは同時に開始されることを特徴とする多相スイッチトリラクタンス駆動装置。
【請求項８】
電流フィードバック信号を導出するフィードバック手段を含み、コントローラは電流を制御するために機械出力を示すようなフィードバック信号を受信するように構成されていることを特徴とする請求項７記載の駆動装置。
【請求項９】
磁束フィードバック信号を導出するフィードバック手段を含み、コントローラは磁束を制御するために機械出力を示すフィードバック信号を受信するように構成されていることを特徴とする請求項７記載の駆動装置。
【請求項１０】
フィードバック手段が、固定子に対する可動部の位置を示す信号を供給する位置検出器を含むことを特徴とする請求項８または９記載の駆動装置。
【請求項１１】
コントローラは、機械が第１の位相のフリーホイーリング期間に対応する位置で休止している間、プライミングのために第１の位相のフリーホイーリング前に第１の位相を励磁し、その後第１の位相のフリーホイーリングと第２の位相の励磁とを同時に開始することによって、機械を始動するように構成されていることを特徴とする請求項７〜１０のうちのいずれか１つに記載の駆動装置。
【請求項１２】
相巻線を有する固定子と、可動部とを含み、可動部の位置が出力生成領域を規定する、多相スイッチトリラクタンスモータからの出力を制御する方法であって、
第１の出力生成領域において第１の位相を励磁し、
対応する第２の出力生成領域において第２の位相を励磁し、
第２の出力生成領域の少なくとも一部と一致する第１の出力生成領域の一部において第１の位相をフリーホイールさせて、第１の位相のフリーホイーリングがモータの出力を増大させることを含み、第１の位相のフリーホイーリングと第２の位相の励磁とを同時に開始することを特徴とする方法。
【請求項１３】
相巻線を含む固定子と、可動部であって、固定子に対する可動部の位置が出力生成領域を規定する可動部とを有する多相リラクタンス機械と、各相巻線を電源と接続するスイッチ手段と、コントローラとを含み、該コントローラはスイッチ手段を制御するように動作可能であり、対応する第１の出力生成領域において第１の相巻線を励磁し、対応する第２の出力生成領域において第２の相巻線を励磁し、第２の出力生成領域の少なくとも一部と一致する第１の出力生成領域の一部において、第１の相巻線をフリーホイールさせて、第１の相巻線のフリーホイールと第２の相巻線の励磁とを同時に開始し、第１の相巻線のフリーホイーリングが機械の増大した出力を与えることを特徴とするスイッチトリラクタンス駆動システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スイッチトリラクタンスモータの励磁に関する。詳細には、ある特定の出力について引出される供給電流を最小限にするための励磁に関する。
【０００２】
【従来の技術】
スイッチトリラクタンスシステムの特性および動作は、当業において公知であり、たとえば、参照によって本願に組込まれる、StephensonおよびBlakeによる「スイッチトリラクタンスモータおよび駆動装置の特性、設計および用途」（"The characteristics, design and application of switched reluctance motors and drives" by Stephenson and Blake, PCIM'93, Nuernberg, 21-24 June 1993）に記載されている。図１は、スイッチトリラクタンスモータ１２が負荷１９を駆動する、典型的なスイッチトリラクタンス駆動装置を概略形式で示している。入力ＤＣ電源１１は、たとえば、電池または、整流ろ波されたＡＣ主電源とすることができる。電源１１によって供給されたＤＣ電圧は、電子制御装置１４の制御下でパワーコンバータ１３によってモータ１２の相巻線１６間でスイッチされる。スイッチングは、駆動装置の適正な動作のために回転子の回転角度と正しく同期されなければならず、一般に回転子位置検出器１５が回転子の角位置に対応する信号を供給するために使用される。回転子位置検出器１５は、多くの形態をとることができ、その出力は速度フィードバック信号を生成するためにも使用され得る。
【０００３】
多様なパワーコンバータトポロジが知られており、そのいくつかは上記のStephensonの論文において検討されている。多相システムの単相用の最も普通の機器構成の１つが図２に示されており、ここにおいて、機械の相巻線１６は母線２６および２７間の２個のスイッチング素子２１および２２と直列に接続されている。母線２６および２７は集合的に、コンバータの「ＤＣリンク」と呼ばれる。エネルギリカバリダイオード２３，２４は、スイッチ２１，２２が開かれたときに巻線電流がＤＣリンクに流れ戻ることができるように、巻線と接続されている。「ＤＣリンクコンデンサ」として知られるコンデンサ２５は、電源から引出されるか、またはそれに戻ることができないＤＣリンク電流（すなわち、いわゆる「リプル電流」）のあらゆる交番成分をソースまたはシンクするためにＤＣリンク間に接続されている。実際には、コンデンサ２５は、直列および／または並列に接続された数個のコンデンサから構成することができ、並列接続が使用される場合、それらの素子のいくつかはコンバータ全体に分散され得る。
【０００４】
いずれのシステムの場合も、固定子に対する回転子の位置を知る必要性がある。高分解能レゾルバを使用することもできるが、それらは大多数の用途について相対的に高額で不必要に複雑である。代わりに、回転子に固定されたキャストレイテッド部材および固定子に対して固定された１組の検出器から構成される、相対的に単純な回転子位置検出器（ｒｐｔ）が通常使用される。普通のシステムは、存在する回転子極の数と同数の歯を備える円板またはカップ形ベーンを回転子に、それとともに、一般に駆動装置の各相に１つの検出器ずつ、光学式または磁気検出器を固定子に使用する。
【０００５】
スイッチトリラクタンス駆動装置は本質的に、可変速システムであり、従来のシヌソイド形供給形式の機械に見られるものとはまったく異なる、機械の相巻線における電圧および電流により特徴づけられる。周知のとおり、スイッチトリラクタンスシステムの動作の２つの基本的なモードが存在し、チョッピングモードおよび単一パルスモードであり、両方とも上記のStephensonの論文に記載されている。図３は、単一パルス制御を例示している。図３（ａ）は、コントローラによって相巻線に典型的に適用される電圧波形を示す。所定の回転子角度において、電圧は、パワーコンバータ１３のスイッチをオンに切換え、導通角である任意の角度θｃについて定電圧を供給することによって印加される。電流はゼロから上昇し、図３（ｂ）に図示するように、一般にピークに達してからわずかに下降する。角度θｃを過ぎると、スイッチが開かれ、エネルギリターンダイオードの動作が巻線間に負電圧を与え、機械における磁束を、したがって電流をゼロまで減衰させる。その後、そのサイクルが繰返されるまで、一般にゼロ電流周期が存在する。位相はθｃの間に電源からエネルギを引出しており、その後少量を電源に戻していることが明白であろう。図３（ｃ）は、パワーコンバータによって相巻線に供給されなければならない電流と、エネルギリターンの期間中にコンバータへ流れ戻る電流とを示している。両方のスイッチを同時に開く代わりに、他方に先立って一方のスイッチを開き、閉じたスイッチ、相巻線およびダイオードによって形成されるループを電流が循環できるようにすることに利点が存在することが周知である。これは「フリーホイーリング」として知られており、ピーク電流の制限や音響雑音の低減を含む、様々な理由で使用されている。単一パルスモードは通常、典型的な駆動装置における速度範囲の中速度および高速度に対して使用される。
【０００６】
しかし、ゼロおよび低速度では、単一パルスモードは、現れ得る高ピーク電流のために適当ではなく、チョッピングモードが使用される。チョッピングモードの２つの主要な変種が存在する。チョッピングの最も単純な方法は、相巻線に関係する２個のスイッチ、たとえば図２のスイッチ２１および２２を同時に開くことである。これはエネルギを機械からＤＣリンクに戻す。これは時として「ハードチョッピング」として知られている。もう一方の方法は、スイッチの一方だけを開き、フリーホイーリングが生じ得るようにすることである。これは、「フリーホイールチョッピング」または「ソフトチョッピング」として知られる。この制御モードでは、相巻線からＤＣリンクへエネルギはまったく戻されない。
【０００７】
いずれのチョッピング方式によっても、使用される電流レベルを決定するための方策の選択肢が存在する。多くのそうした方策が当業で公知である。普通に使用される１方式は、上側電流と下側電流との間でのチョッピングを可能にするヒステリシスコントローラを使用することである。典型的な方式がハードチョッピングについて図４に示されている。選択されたスイッチオン角度θon（これはたいてい、位相が最小インダクタンスを有する際の位置であるが、他のいずれかの位置であってもよい）において、電圧は相巻線に印加され、相電流は、上側ヒステリシス電流Ｉuに達するまで上昇することができる。その時点で、両方のスイッチが開かれ、電流は下側電流Ｉlに達するまで下降し、再びスイッチが閉じられ、そのチョッピングサイクルを繰返す。図５は、フリーホイーリングを使用するヒステリシスコントローラの対応する相電流波形を示す。チョッピング周波数の低減は直ちに明白である。
【０００８】
スイッチトリラクタンスモータはここで、電流制御および、暗示的にコントローラへのそのフィードバックに関連して述べているが、当業者は、スイッチトリラクタンスモータの出力が、代わりに磁束制御に委ねることができることを理解するであろう。実際、磁束は、出力トルクまたは力とより直接的な関係を有し、したがってモータ制御の基礎をなすためのより正確な特性となり得る。
【０００９】
上記のいずれも、２つ以上の位相の寄与を検討する際に生じることを考慮していない。この状況では、個々の位相と関係する母線電流は合計され全ＤＣリンク電流を与える。
【００１０】
一緒に動作する２以上の位相は、多様なシステムにおいて生起し得る。二相システムでは、位相を交番に生じさせることだけが通常であるが、本譲受人に譲渡された、米国特許公報第５７４７９６２号は、機械の電気的サイクルの一部にわたり両方の位相を同時に生じさせる方法を開示している。三相機械では、位相Ａだけを、その後位相Ｂだけ、その後位相Ｃだけを励磁することによって動作させることが可能である。しかし、機械の最小トルクおよび平均トルク出力の両方を改善するために、各位相サイクルのトルク生成部分がオーバラップするという事実がしばしば活用される。したがって、Ａ，ＡＢ，Ｂ，ＢＣ，Ｃ，ＣＡ，Ａ…の励磁パターンが通常使用される。同様に四相機械の場合、通常、所要の方向でトルクを生成している２つの位相が必ず存在するので、したがって、位相は、ＡＢ，ＢＣ，ＣＤ，ＤＡ，ＡＢ…の組で励磁され得る。対応する規則はさらに大きい相数についても適用され、ここにおいて、電気的サイクルの少なくとも一部に３以上の位相を使用することが可能である。
【００１１】
また、たとえば歯の角度幅が位相からのトルクブロックの所要の角度幅と一致するように、ｒｐｔのマーク対スペース比を修正することも知られている。このように、あらゆる所要のオーバラップの量がｒｐｔからの信号を直接用いて生成され得る。しかし、このトルクオーバラップは、オーバラップの領域の間における供給電流を直ちに増大させ、それは容認できないかもしれない。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
こうした励磁は電源に著しく増大した負担を課す。一部の用途ではＤＣリンク電流の絶対的大きさはたとえばトルク出力に対して二義的であるが、他の用途では、電源が限られた容量しか持たないかもしれないので、ＤＣリンク電流に極端に敏感である。一般に、そのようなシステムは、独立形発電を備える現場または、自動車、船舶、航空宇宙用途といった移動体状況に見られる。これらは、ピーク電流需要のために２相による同時導通が存在する駆動装置には不適である。
【００１３】
本発明の目的は、電源から引出される電流を増大させることなく、得られるトルクを増大させることができる多相スイッチトリラクタンスモータを制御する方法、多相スイッチトリラクタンス駆動装置およびスイッチトリラクタンス駆動システムを提供することである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明の実施の一形態に従えば、第１の位相を励磁し、次いで、第２の位相を励磁し、第２の位相の励磁の周期の少なくとも一部と一致して第１の位相をフリーホイールさせることを含み、第１の位相のフリーホイーリングと第２の位相の励磁とを同時に開始することを特徴とする多相スイッチトリラクタンスモータを制御する方法が提供される。
【００１５】
本発明は、電流が相巻線においてフリーホイールしているときに、電流は出力（たとえばトルク）を生成できるが、電源から引出される電流に寄与しないという事実の認識を利用する。これは、位相がその正常な励磁ブロックを完了した後にフリーホイーリングの期間がモータ出力（たとえばトルク）に寄与できるようにすることによって良好な結果をもたらし得る。本発明は、可動部（たとえば回転子）がトルクまたは力生成領域における固定部（たとえば固定子）に対して位置づけられたときに、電源から電流を要求することなく、第１の位相の励磁の終わりと第２の位相の励磁の初めとの間に出力される最小トルクまたは力を高めるためにフリーホイーリングステップを追加することによって、モータの動きを助成することができる。
【００１６】
本発明の別の実施形態に従えば、固定子と、相巻線と、可動部と、コントローラとを有するリラクタンス機械を含み、該コントローラは相巻線の励磁を制御するように動作可能であり、第１の位相を励磁して、次いで、第２の位相を励磁し、第２の位相の励磁の少なくとも一部と一致して第１の位相をフリーホイールさせることによって、固定子に対して可動部を動かし、第１の位相のフリーホイーリングと第２の位相の励磁とは同時に開始されることを特徴とする多相スイッチトリラクタンス駆動装置が提供される。
【００１７】
好ましくは、位相の励磁は電流または磁束制御によって制御される。モータを始動するために、モータが第２の位相を励磁する前に第１の位相のフリーホイーリング位置で休止しているときに、第１の位相は、励磁することによってフリーホイールするためにプライミングされてもよい。スイッチトリラクタンス機械における従来どおり、固定子に対する可動部の何らかの形態の位置フィードバックを使用することが望ましい。これは、相電流といった機械の特性を監視することによって得られるか、または、位置検出器の使用によって得ることができる。この後者の場合、検出器機構はまた、コントローラにプライミングタイミング情報を提供するように構成できる。
【００１８】
本発明の特定の一形態に従えば、相巻線を有する固定子と、可動部とを含み、可動部の位置が出力生成領域を規定する、多相スイッチトリラクタンスモータからの出力を制御する方法であって、第１の出力生成領域において第１の位相を励磁し、対応する第２の出力生成領域において第２の位相を励磁し、第２の出力生成領域の少なくとも一部と一致する第１の出力生成領域の一部において第１の位相をフリーホイールさせて、第１の位相のフリーホイーリングがモータの出力を増大させることを含み、第１の位相のフリーホイーリングと第２の位相の励磁とを同時に開始することを特徴とする方法が提供される。
【００１９】
本発明の別の特定の形態に従えば、相巻線を含む固定子と、可動部であって、固定子に対する可動部の位置が出力生成領域を規定する可動部とを有する多相リラクタンス機械と、各相巻線を電源と接続するスイッチ手段と、コントローラとを含み、該コントローラはスイッチを制御するように動作可能であり、対応する第１の出力生成領域において第１の相巻線を励磁し、対応する第２の出力生成領域において第２の相巻線を励磁し、第２の出力生成領域の少なくとも一部と一致する第１の出力生成領域の一部において、第１の相巻線をフリーホイールさせ、第１の相巻線のフリーホイールと第２の相巻線の励磁とを同時に開始し、第１の相巻線のフリーホイーリングが機械の増大した出力を与えることを特徴とするスイッチトリラクタンス駆動システムが提供される。
【００２０】
さらに詳しくは、本発明は、多相スイッチトリラクタンスモータを制御する方法であって、
第１の位相を励磁し、
次いで、第２の位相を励磁し、
第２の位相の励磁の期間の少なくとも一部と一致して第１の位相をフリーホイールさせることを含み、第１の位相のフリーホイーリングと第２の位相の励磁とを同時に開始することを特徴とする方法である。
【００２１】
本発明において、位相が電流または磁束制御に従って励磁されることを特徴とする。
【００２２】
本発明において、モータが第１の位相のフリーホイーリング期間に対応する位置で休止しているときに、プライミングのために第１の位相のフリーホイーリング前に第１の位相を励磁し、その後第１の位相のフリーホイーリングと第２の位相の励磁とを同時に開始することによってモータを始動させることを含むことを特徴とする。
【００２３】
本発明において、モータは、各位相用の巻線が取り付けられる固定子と、固定子に対して移動する可動部とを含み、方法は、固定子に対する可動部の位置を示す情報に従って巻線の励磁のタイミングを決定することをさらに含むことを特徴とする。
【００２４】
本発明において、位置を示す情報が、各位相毎の励磁期間およびフリーホイーリング期間を規定する位置検出器から得られることを特徴とする。
【００２５】
本発明において、第１および第２の位相の励磁がチョッピングによって制御されることを特徴とする。
【００２６】
本発明は、固定子と、相巻線と、可動部と、コントローラとを有するリラクタンス機械を含み、該コントローラは相巻線の励磁を制御するように動作可能であり、第１の位相を励磁して、次いで、第２の位相を励磁し、第２の位相の励磁の期間の少なくとも一部と一致して第１の位相をフリーホイールさせることによって、固定子に対して可動部を動かし、第１の位相のフリーホイーリングと第２の位相の励磁とは同時に開始されることを特徴とする多相スイッチトリラクタンス駆動装置である。
【００２７】
本発明において、電流フィードバック信号を導出するフィードバック手段を含み、コントローラは電流を制御するために機械出力を示すようなフィードバック信号を受信するように構成されていることを特徴とする。
【００２８】
本発明において、磁束フィードバック信号を導出するフィードバック手段を含み、コントローラは磁束を制御するために機械出力を示すフィードバック信号を受信するように構成されていることを特徴とする。
【００２９】
本発明において、フィードバック手段が、固定子に対する可動部の位置を示す信号を供給する位置検出器を含むことを特徴とする。
【００３０】
本発明において、コントローラは、機械が第１の位相のフリーホイーリング期間に対応する位置で休止している間、プライミングのために第１の位相のフリーホイーリング前に第１の位相を励磁し、その後第１の位相のフリーホイーリングと第２の位相の励磁とを同時に開始することによって、機械を始動するように構成されていることを特徴とする。
【００３１】
本発明は、相巻線を有する固定子と、可動部とを含み、可動部の位置が出力生成領域を規定する、多相スイッチトリラクタンスモータからの出力を制御する方法であって、
第１の出力生成領域において第１の位相を励磁し、
対応する第２の出力生成領域において第２の位相を励磁し、
第２の出力生成領域の少なくとも一部と一致する第１の出力生成領域の一部において第１の位相をフリーホイールさせて、第１の位相のフリーホイーリングがモータの出力を増大させることを含み、第１の位相のフリーホイーリングと第２の位相の励磁とを同時に開始することを特徴とする方法である。
【００３２】
本発明は、相巻線を含む固定子と、可動部であって、固定子に対する可動部の位置が出力生成領域を規定する可動部とを有する多相リラクタンス機械と、各相巻線を電源と接続するスイッチ手段と、コントローラとを含み、該コントローラはスイッチ手段を制御するように動作可能であり、対応する第１の出力生成領域において第１の相巻線を励磁し、対応する第２の出力生成領域において第２の相巻線を励磁し、第２の出力生成領域の少なくとも一部と一致する第１の出力生成領域の一部において、第１の相巻線をフリーホイールさせて、第１の相巻線のフリーホイールと第２の相巻線の励磁とを同時に開始し、第１の相巻線のフリーホイーリングが機械の増大した出力を与えることを特徴とするスイッチトリラクタンス駆動システムである。
【００３３】
【発明の実施の形態】
本発明は、各種態様において実施することができ、その一部を添付図面に関して例示によって以下に説明する。
【００３４】
本発明は、図２に例示するように位相の各々のためのスイッチング回路を備える図１に示されたような駆動システムの好ましい実施形態において実施される。本発明によれば、制御方策は、コントローラ１４のプログラミングによってスイッチング回路のフリーホイーリング構成を利用するように適合される。
【００３５】
図１の三相４回転子極駆動装置のための典型的な回転子位置検出器（rotor position transducer：以下、ｒｐｔと略称する場合がある）が、図６に略示されている。３つのセンサは、１２０°の機械的オフセットで示されているが、１２０°電気的オフセットに等しいあらゆるオフセットを有することができる。示された図は、１のマーク対スペース比を備える歯を有する。実際には、これは、たとえば光学式センサにおけるビーム幅またはホール効果センサにおけるフリンジングといったセンサの何らかの非理想的特性に適応するために若干変えることもでき、したがって、ｒｐｔからの最終的な信号が１のマーク対スペース比に、または許容可能に近似となる。
【００３６】
図６のｒｐｔからの出力は図７に示されており、ここで各ｒｐｔ信号が機械の１電気的サイクルに等しい周期を有することがわかる。一般に、ベーンおよびセンサは、位相信号における遷移がその位相における最小および最大インダクタンスの位置に一致するように固定子に対して整列されている。その場合、低速時には、機械の転流をそれらの遷移に直接基礎づけることが可能である。たとえば位相は、ｒｐｔ出力が１であるときに励磁され、０であるときに消勢され、三相機械について前述したＡ，ＡＢ，Ｂ，ＢＣ…の励磁パターンを付与する。このパターンは、当業において５０％導通や１と１／２相導通として様々に記述されている。
【００３７】
この励磁パターンは、それが所要の極性のトルクを生成する半サイクルにわたり位相を励磁させるので、所与の相電流について最大トルクを生成する。しかし、その際に、それは生成したトルクが小さいそのトルク曲線の部分で位相を励磁する。したがって、それが最大可能トルクを生成する間、ＤＣリンク電流の利用率は相対的に低く、２相が導通しているときにピークを有する。この問題を回避するために、３３％導通や１相導通として様々に知られる、一度に１つだけの位相を使用する単純な方策が採用される。
【００３８】
この励磁方策を機械に適用する際に、標準のｒｐｔ信号を使用しなければならない場合、遷移点がブロックの１／３および２／３で既知であるにすぎないので、ブロックの第１の２／３または第２の２／３を使用するかどうかを決定しなければならないことは、図７から明白である。それらの選択肢は図８（ａ）および（ｂ）にそれぞれ示されている。これらの２つの選択肢は同じ効果を与えない。なぜなら実際の機械では、トルク曲線は以下に示すように、部分的にオーバラップしている極の領域にわたり角度を有し、線形ではないからである。
【００３９】
図９は、その全負荷定格あたりの一定の相電流を供給された三相機械に関する典型的なトルク対角度曲線を示す。正確な形状は機械の磁気的ジオメトリの詳細および供給電流のレベルに依存するが、図示された曲線は、通常見られる形状の特徴を示している。曲線Ａは位相Ａの１サイクルにわたる完全な曲線を示し、曲線Ｂは隣接する位相Ｂの曲線の一部を示す。曲線が位相の最大インダクタンスＬmaxの位置に関して対称であることに留意されたい。図１０は、第１の２／３パターンの使用、すなわち最小インダクタンス位置でのスイッチオンによって生成された３相の合成トルク曲線を示す。遷移点付近に明らかな大きいディップが存在する。比較のために、図１１は、第２の２／３パターンの使用、すなわちより狭いディップを有する最大インダクタンス位置でのスイッチオフという改善を示している。さらに重要な改善が図１２に示されており、ここにおいて、隣接する位相曲線が交差する点まで角度δだけ遷移点を移動させることによって、最も小さいディップがもたらされる。遷移点のこの移動は、単にｒｐｔセンサのスイッチング点のアライメントを角度δだけ移動することによって達成され、スイッチトリラクタンス機械において普通に使用される技法である。
【００４０】
角度δだけｒｐｔスイッチング点をシフトするという技法は、所与の電流に関するすべての角位置で得られる最大トルクを生成するが、スイッチング点付近の合成トルク曲線に依然ディップが存在する。したがって、電源から引出される電流を増大させることなく、得られるトルクを増大させる方法の必要性がある。
【００４１】
本発明の実施形態に従えば、使用される励磁パターンは、通常最も好ましくない、すなわち図８（ａ）および図１０の第１の２／３パターンである。これは、トルク生成領域の最初の２／３が供給電流によって、そして最後の１／３がフリーホイール電流によって励磁させられる。このことは図１３に大略的に示されている。これは、本発明のこの実施形態に従う図１のコントローラ１４にプログラムされているスイッチング方策である。
【００４２】
電流が（前に図５に例示された）フリーホイールにおいて減衰する率は、それが回転速度およびフリーホイール経路の電圧降下に依存するので（たとえば、図２に示された回路の場合、それらは巻線のＩＲ降下および、ダイオードとスイッチの順電圧降下である）、駆動装置の直接制御下にない。極めて低速度では電圧降下が優勢であるが、高速度になると、巻線のインダクタンスが変化する率が支配的な効果を有する。しかし、トルクディップを「埋める」必要性は、駆動装置の機械的慣性の平滑化効果のため、速度が上昇するにつれて減少するので、したがって、速度の上昇によるこの技法の低減する利益はその有用性を損ねることはない。
【００４３】
本発明によって生じるトルクの増大は、巻線抵抗および装置損失の変動のため、駆動装置ごとに変わるが、それらが相対的に小さければ、電流は徐々に減衰するだけであり、付加的なトルクは図１０の曲線の「欠失」部分に近づくであろう。角度δだけｒｐｔをオフセットする（図９）ことと組合せた場合、これは事実上、図１４に例示するように以前の最小トルクを二倍にできる。
【００４４】
１つの検討事項は駆動装置の始動条件である。フリーホイーリングを使用するという上述の方法は、フリーホイーリングブロックに入る前に位相が導通しているときに実施できるにすぎない。駆動装置が、たとえば図１３の領域「１１０」で休止することになった場合、単に位相Ａにおいて１つのスイッチをオンにすることはまったく効果がないであろう。この状況では、位相Ｂだけによって生成されたトルクは、負荷を動かすために不十分であるかもしれない。
【００４５】
本発明の別の実施形態に従えば、１つの位相においてフリーホイーリングが正常に生じるはずの領域に駆動装置が位置しているかどうかを確かめるための制御動作が取られる始動ルーチンが、コントローラ１４に包含されており始動トルクを増大させる。これは、ｒｐｔ信号を検査し、適切な決定を下すコントローラ１４によって行われ得る。たとえば、図１３のスイッチング方策を有する図示された三相駆動装置において、２つのｒｐｔ信号がハイ（すなわち＝１）であるあらゆる領域は、本発明にしたがって、１つの位相においてフリーホイーリングが生じる場所である。当業者は、対応する試験が、様々な数の位相を有する駆動装置のコントローラ１４に適用できることを容易に理解するであろう。その試験によってフリーホイーリングが必要であることが示された場合、その位相は、図２のコンバータ回路をその通常のオン状態にすることにより電流を注入するために位相スイッチ２１および２２を作動させるコントローラ１４によって「プライミング」される。励磁は、調整された電流の通常値が得られるまでその位相に維持されることができ、その時点で、電流コントローラ１４は、そのトルク生成領域の適切な他の位相を励磁すると同時にプライミングされた位相をフリーホイールさせることによって本発明にしたがった動作が開始できることを容認するようにプログラムされている。代替として、励磁は、電流の許容値を生じるような所定の時間適用することもできる。適切な電流レベルに達すると直ちに、その位相はフリーホイールにされ、隣接する位相はその後オン状態にされる。その後、モータの励磁は図１３に関して上述したように進行する。
【００４６】
上記の説明は１方向での回転に関するものであったが、当業者は、適切な励磁シーケンスを使用することによって双方向動作が得られることを理解するであろう。本発明は、各位相をフリーホイールさせることができる、あらゆる多相システムおよびあらゆるスイッチング回路に適用され得る。回転装置におけるように機械の出力がトルクである代わりに、リニアリラクタンスモータではそれは力とすることができる。当業者は、本発明を逸脱することなく、開示した構成の変更が可能であることを理解するであろう。したがって、いくつかの実施形態の上記の説明は、限定のためではなく、例示としてなされている。上述の動作に対し重大な変更を伴わず軽微な修正がそれらの装置に行い得ることは、当業者には明白であろう。本発明は、特許請求の範囲の精神および範囲によってのみ限定されるものである。
【００４７】
【発明の効果】
本発明によれば、可動部がトルクまたは力生成領域における固定子に対して位置づけられたときに、電源から電流を要求することなく、第１の位相の励磁の終わりと第２の位相の励磁の初めとの間に出力される最小トルクまたは力を高めるためにフリーホイーリングステップを追加することによって、モータの動きを助成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】公知のスイッチトリラクタンスシステムの略図を示す。
【図２】図１の駆動装置におけるパワーコンバータとの１つの相巻線の接続を示す。
【図３】  図３（ａ）〜図３（ｃ）は、公知の単一パルス動作モードに関する電圧、相電流および供給電流の波形をそれぞれ示す。
【図４】公知のハードチョッピング動作モードに関する相電流波形を示す。
【図５】公知のフリーホイールチョッピング動作モードに関する相電流波形を示す。
【図６】従来技術の回転子位置検出器を示す。
【図７】図６の検出器からの出力信号を示す。
【図８】図８（ａ）および図８（ｂ）は、三相モータについての励磁方式を例示する。
【図９】三相機械の２相に関するトルク曲線を示す。
【図１０】図９のトルク曲線を合成する方法を示す。
【図１１】図９のトルク曲線を合成する第２の方法を示す。
【図１２】図９のトルク曲線を合成する第３の方法を示す。
【図１３】本発明に従う励磁パターンを示す。
【図１４】本発明に従う合成トルク曲線を示す。
【符号の説明】
１１  電源
１２  スイッチトリラクタンスモータ
１３  電力電子装置
１４  電子制御装置
１５  回転子位置検出器
１６  相巻線
１９  負荷
２１，２２  スイッチング素子
２３，２４  エネルギリカバリダイオード
２５  コンデンサ
２６，２７  母線
【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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【図１３】
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【図１４】
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