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回転子位置検出装置、および回転子位置検出方法

国内特許コード P05A008182
整理番号 TDU-055
掲載日 2006年1月27日
出願番号 特願2003-380130
公開番号 特開2005-143271
登録番号 特許第4406687号
出願日 平成15年11月10日(2003.11.10)
公開日 平成17年6月2日(2005.6.2)
登録日 平成21年11月20日(2009.11.20)
発明者
  • 西方 正司
出願人
  • 東京電機大学
発明の名称 回転子位置検出装置、および回転子位置検出方法
発明の概要 【課題】 1相または2相を励磁した際に発生する誘導起電力の大小関係を基に、回転子の位置を検出する回転子位置検出装置および回転子位置検出方法を提供する。
【解決手段】 回転子位置検出装置1は、初期位置検出部2、誘導起電力比較部3、正負ピーク値比較部4、および信号選択部5を備える。また、回転子位置検出装置1は、1相または2相を励磁した際に各相に発生する電圧の大小関係と回転子の初期位置θ、および誘導起電力比較部3または正負ピーク値比較部4の出力信号との関係を記録した誘導起電力データ6を記憶する。初期位置検出部2は各スイッチを制御すると共に、誘導起電力比較部3と正負ピーク値比較部4の比較結果による信号と誘導起電力データ6とを基に回転子の初期位置を取得する。また、誘導起電力比較部3は1相を励磁した際の誘導起電力の大きさを比較し、正負ピーク値比較部4は1相または2相を励磁した際の磁極の極性判定を行う。<EMI LX=1100 HE=097 WI=066 ID=000002 LY=1742>
従来技術、競合技術の概要 【背景技術】 永久磁石同期電動機(以降、PMSMと称す:Permanent Magnet Synchronous Motor)は保守性に優れ、また、高効率であることから産業界で広く利用されている。 PMSMを駆動する場合、回転子の絶対位置を得て、正確な電流制御を行う必要があり、回転子の絶対位置を得るためには、エンコーダやレゾルバなどの回転子位置検出器を用いることが一般的である。また、近年、製造コストや回転子位置検出器の構成の複雑さ等、さまざまな問題があることから、回転子位置検出器を用いずに回転子の位置を求める方法が提案されている。 ところで、直流電源を用いてPMSMを駆動する場合、3相のうち1相、または2相を選択して正方向や負方向に励磁すると、非励磁相に誘導起電力が発生するが、この発生する誘導起電力の大きさにはある特徴があり、また、回転子の位置は、この発生する誘導起電力の大きさに密接な関係があることが実験によって確認されている。従って、1相または2相を励磁した際に発生する誘導起電力の大きさを比較することによって回転子の位置をある幅をもって特定することが可能である。
【特許文献1】特開平9-191698号公報
【特許文献2】特開平9-331695号公報
【特許文献3】特開2000-69789号公報
産業上の利用分野 本発明は、永久磁石同期電動機の回転子の初期位置を求める回転子位置検出装置、および回転子位置検出方法に関する。
特許請求の範囲 【請求項1】 直流電源とインバータ回路によって駆動される永久磁石同期電動機の回転子の初期位置を検出する回転子位置検出装置であって、 直流電圧を印加して1相を励磁した場合に、他の2相にそれぞれ発生する誘導起電力の絶対値の大小関係に対応した前記回転子の初期位置が記録された第1の誘導起電力データと、 直流電圧を印加して1相を正方向に励磁して励磁相に流れる電流を遮断した場合に他の1相に発生する誘導起電力のピーク値の絶対値と、直流電圧を印加して当該1相を負方向に励磁して励磁相に流れる電流を遮断した場合に当該他の1相に発生する誘導起電力のピーク値の絶対値との大小関係に対応した回転子の初期位置が記録された第2の誘導起電力データとを記憶する記憶手段と、 直流電圧を印加して1相を励磁した場合に他の2相に発生する誘導起電力の絶対値をそれぞれ取得し、両絶対値の大きさを比較する誘導起電力比較手段と、 直流電圧を印加して1相を正方向に励磁して励磁相に流れる電流を遮断した場合に他の1相に発生する誘導起電力のピーク値の絶対値と、直流電圧を印加して当該1相を負方向に励磁して励磁相に流れる電流を遮断した場合に当該他の1相に発生する誘導起電力のピーク値の絶対値とを取得し、両絶対値の大きさを比較する正負ピーク値比較手段と、 前記誘導起電力比較手段からの比較結果と前記第1の誘導起電力データとに基づいて、前記回転子の初期位置の存在範囲を取得し、その取得結果、前記正負ピーク値比較手段からの比較結果、および前記第2の誘導起電力データに基づいて、前記回転子の初期位置の存在範囲を取得する初期位置検出手段と、 を備えることを特徴とする回転子位置検出装置。
【請求項2】 前記記憶手段は、直流電圧を印加して2相を正方向および負方向に励磁した場合に、非励磁相にそれぞれ発生する誘導起電力のピーク値の絶対値の大小関係に対応した前記回転子の初期位置が記録された第3の誘導起電力データを記憶し、 前記正負ピーク値比較手段は、直流電圧を印加して2相を正方向に励磁して励磁相に流れる電流を遮断した場合に非励磁相に発生する誘導起電力と、当該2相を負方向に励磁して励磁相に流れる電流を遮断した場合に非励磁相に発生する誘導起電力とを取得し、両誘導起電力のピーク値の絶対値を比較し、 前記初期位置検出手段は、前記誘導起電力比較手段からの比較結果と前記第1の誘導起電力データとに基づいて、前記回転子の初期位置の存在範囲を検出し、その検出結果、前記正負ピーク値比較手段からの比較結果、および前記第3の誘導起電力データに基づいて、前記回転子の初期位置の存在範囲を取得する、 ことを特徴とする請求項1に記載の回転子位置検出装置。
【請求項3】 前記誘導起電力比較手段は、1相を励磁して非励磁相に発生する誘導起電力をそれぞれ取得して両誘導起電力の絶対値を比較した後、他の2相のうち少なくとも1相を励磁して非励磁相に発生する誘導起電力をそれぞれ取得して両誘導起電力の絶対値を比較することを特徴とする請求項1乃至請求項2に記載の回転子位置検出装置。
【請求項4】 直流電源とインバータ回路によって駆動される永久磁石同期電動機の回転子の初期位置を検出する回転子位置検出方法であって、 直流電圧を印加して1相を励磁した場合に他の2相に発生する誘導起電力をそれぞれ取得し、両誘導起電力の絶対値を比較する誘導起電力比較工程と、 直流電圧を印加して1相を励磁した場合に他の2相にそれぞれ発生する誘導起電力の絶対値の大小関係と前記回転子の初期位置との対応関係と、前記誘導起電力比較工程での比較結果とに基づいて、前記回転子の初期位置の存在範囲を取得する第1の初期位置検出工程と、 直流電圧を印加して1相を正方向に励磁して励磁相に流れる電流を遮断した場合に他の1相に発生する誘導起電力と、直流電圧を印加して当該1相を負方向に励磁して励磁相に流れる電流を遮断した場合に当該他の1相に発生する誘導起電力とを取得し、両誘導起電力のピーク値の絶対値を比較する正負ピーク値比較工程と、 直流電圧を印加して1相を正方向に励磁して励磁相に流れる電流を遮断した場合に他の1相に発生する誘導起電力のピーク値の絶対値と、直流電圧を印加して当該1相を負方向に励磁して励磁相に流れる電流を遮断した場合に当該他の1相に発生する誘導起電力のピーク値の絶対値との大小関係と回転子の初期位置との対応関係と、前記第1の初期位置検出工程での取得結果、および前記正負ピーク値比較工程での比較結果とに基づいて、前記回転子の初期位置の存在範囲を取得する第2の初期位置検出工程と、 を有することを特徴とする回転子位置検出方法。
【請求項5】 前記正負ピーク値比較工程では、直流電圧を印加して2相を正方向に励磁して励磁相に流れる電流を遮断した場合に非励磁相に発生する誘導起電力と、当該2相を負方向に励磁して励磁相に流れる電流を遮断した場合に非励磁相に発生する誘導起電力とを取得し、両誘導起電力のピーク値の絶対値を比較し、 直流電圧を印加して2相を正方向および負方向に励磁した場合に、当該非励磁相にそれぞれ発生する誘導起電力のピーク値の絶対値の大小関係と前記回転子の初期位置との対応関係と、前記第1の初期位置検出工程での取得結果、および前記正負ピーク値比較工程での比較結果とに基づいて、前記回転子の初期位置の存在範囲を取得する第3の初期位置検出工程を有することを特徴とする請求項4に記載の回転子位置検出方法。
【請求項6】 前記誘導起電力比較工程では、1相を励磁して非励磁相に発生する誘導起電力をそれぞれ取得して両誘導起電力の絶対値を比較した後、他の2相のうち少なくとも1相を励磁して非励磁相に発生する誘導起電力をそれぞれ取得して両誘導起電力の絶対値を比較することを特徴とする請求項4乃至請求項5に記載の回転子位置検出方法。
産業区分
  • 発電、電動
国際特許分類(IPC)
Fターム
出願権利状態 権利存続中
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