回転位置検出装置および永久磁石型モータの駆動方法
【課題】永久磁石型レゾルバを用いて永久磁石型モータの磁極位置および回転位置を検出する。
【解決手段】円周上に均等な間隔で配列する８ｎ個の突極（12）にそれぞれコイル（13）を巻いたステータ（11）と、Ｓ極とＮ極を交互に円周上に均等な間隔で永久磁石（17）を配設して、永久磁石型モータと同数の磁極を形成したロータ（14）とを有してなるレゾルバ（10）を使用し、永久磁石型モータ（100）の磁極位置の検出時には、レゾルバ（10）の回転角３６０°におけるコイル（13）のインダクタンス基本波の周期数がレゾルバ（10）の磁極対数と等しくになるようにコイル（13）を励磁し、磁極位置の検出後には、レゾルバ（10）の回転角３６０°におけるコイル（13）のインダクタンス基本波の周期数が磁極対数の２倍になるようにコイル（13）を励磁しコイル（13）のインダクタンスに基づいて永久磁石型モータ（100）の磁極位置および回転位置を検出する。
【解決手段】円周上に均等な間隔で配列する８ｎ個の突極（12）にそれぞれコイル（13）を巻いたステータ（11）と、Ｓ極とＮ極を交互に円周上に均等な間隔で永久磁石（17）を配設して、永久磁石型モータと同数の磁極を形成したロータ（14）とを有してなるレゾルバ（10）を使用し、永久磁石型モータ（100）の磁極位置の検出時には、レゾルバ（10）の回転角３６０°におけるコイル（13）のインダクタンス基本波の周期数がレゾルバ（10）の磁極対数と等しくになるようにコイル（13）を励磁し、磁極位置の検出後には、レゾルバ（10）の回転角３６０°におけるコイル（13）のインダクタンス基本波の周期数が磁極対数の２倍になるようにコイル（13）を励磁しコイル（13）のインダクタンスに基づいて永久磁石型モータ（100）の磁極位置および回転位置を検出する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、永久磁石型モータに適用される回転位置検出装置および該永久磁石型モータの駆動方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
モータの回転位置を検出する手段として、従来からリラクタンス型レゾルバが提案されている（例えば、特許文献１参照）。このリラクタンス型レゾルバ では、ロータの回転に伴って生じる該ロータの凸部とステータの励磁歯とのギャップ変動により、該ステータに設けられた各励磁巻線のパーミアンスがロータの凸部のピッチの周期で変化するので、このパーミアンスの変化を利用してロータの位置を検出する。
【０００３】
しかし、この従来のリラクタンス型レゾルバは、そのロータが永久磁石からなる磁極を有していないので、サーボモータ等の永久磁石型モータに適用した場合、該モータのロータの磁極位置を検出することができない。
そこで、従来、上記磁極位置の検出も可能なホールＩＣやホール素子等の電子部品を上記レゾルバに代えて使用することも実施されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−０２７７１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上記ホールＩＣやホール素子のような電子部品を用いて検出される位置信号は、該電子部品の品質や機械的取付け位置精度の影響を受け易い。特に、小型多極モータに適用した場合に、精度の高い位置の検出が困難になるため、特に低速回転時の回転むらや振動が大きくなるおそれがある。また、ホールＩＣやホール素子は、高温環境で使われると寿命が低下し、場合によっては破壊されるおそれもある。
【０００６】
本発明の目的は、このような状況に鑑み、永久磁石型レゾルバを用いて永久磁石型モータの磁極位置および回転位置を検出することができる回転位置検出装置を提供することにある。
また，本発明の目的は、この回転位置検出装置を用いた永久磁石型モータの駆動方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、ロータの磁極数が６ｎ，１０ｎおよび１４ｎ（ｎは正の整数）のいずれかに設定された永久磁石型モータに適用される回転位置検出装置であって、円周上に均等な間隔で配列する８ｎ個の突極を有しかつそれらの突極にそれぞれコイルを巻いたステータと、Ｓ極とＮ極が交互に配列するように円周上に均等な間隔で永久磁石を配設して、前記永久磁石型モータの磁極数と同数の磁極を形成したロータとを有してなるレゾルバと、前記永久磁石型モータの磁極位置の検出時において、前記レゾルバの回転角３６０°における前記コイルのインダクタンス基本波の周期数が前記レゾルバの磁極対数と等しくになるように前記コイルを励磁し、前記磁極位置の検出後において、前記レゾルバの回転角３６０°における前記コイルのインダクタンス基本波の周期数が前記磁極対数の２倍になるように前記コイルを励磁するコイル励磁手段と、前記磁極対数に等しい周期数のインダクタンスに基づいて前記永久磁石型モータの磁極位置を検出し、前記磁極対数の２倍の周期数のインダクタンスに基づいて前記永久磁石型モータの回転位置を検出する信号処理手段と、を備えることにより上記目的を達成している。
【０００８】
前記コイル励磁手段は、前記磁極位置の検出時に前記各コイルをそれぞれがｎ個のコイルを含む第１〜第４ブロックに分けるとともに、前記磁極位置の検出後に前記各コイルをそれぞれが２ｎ個のコイルを含む第１〜第４ブロックに分け、前記各第１〜第４ブロックにおける２ブロックのコイル相互および他の２ブロックのコイル相互を、それぞれインダクタンスの位相が電気角で１８０°相違するように結線して励磁するように構成することができる。
この場合、前記コイル励磁手段は、それぞれがｎ個のコイルを含む前記第１〜第４ブロックのコイルに直流電流を含む電流を流し、それによって、該第１〜第４ブロックのコイルに前記磁極対数に等しい周期のインダクタンスを生じさせるように構成される。
本発明に係る回転位置検出装置が適用される永久磁石型モータは、例えばサーボモータである。
【０００９】
本発明は、ロータの磁極数が６ｎ，１０ｎおよび１４ｎ（ｎは正の整数）のいずれかに設定された永久磁石型モータの駆動方法であって、円周上に均等な間隔で配列する８ｎ個の突極を有しかつそれらの突極にそれぞれコイルを巻いたステータと、Ｓ極とＮ極が交互に配列するように円周上に均等な間隔で永久磁石を配設して、前記永久磁石型モータの磁極数と同数の磁極を形成したロータとを有してなるレゾルバを設けるステップと、前記永久磁石型モータの磁極位置の検出時において、前記レゾルバの回転角３６０°における前記各コイルのインダクタンス基本波の周期数が前記レゾルバの磁極対数と等しくになるように前記各コイルを励磁するステップと、前記磁極対数と等しい周期数のインダクタンスに基づいて前記永久磁石型モータの磁極位置を検出するステップと、前記検出された磁極位置に基づいて前記永久磁石型モータを起動するステップと、前記磁極位置の検出後において、前記レゾルバの回転角３６０°における前記コイルのインダクタンス基本波の周期数が前記磁極対数の２倍になるように前記コイルを励磁するステップと、前記磁極対数の２倍の周期数のインダクタンスに基づいて前記永久磁石型モータの回転位置を検出するステップと、前記検出された回転位置に基づいて前記永久磁石型モータを制御するステップと、を含むことにより上記目的を達成している。
【００１０】
前記磁極位置の検出時に前記各コイルを励磁するステップは、前記各コイルをそれぞれがｎ個のコイルを含む第１〜第４ブロックに分けるステップと、この第１〜第４ブロックにおける２ブロックのコイル相互および他の２ブロックのコイル相互を、それぞれインダクタンスの位相が電気角で１８０°相違するように結線して励磁するステップと、を含み、前記磁極位置の検出後に前記各コイルを励磁するステップは、前記各コイルをそれぞれが２ｎ個のコイルを含む第１〜第４ブロックに分けるステップと、この第１〜第４ブロックにおける２ブロックのコイル相互および他の２ブロックのコイル相互を、それぞれインダクタンスの位相が電気角で１８０°相違するように結線して励磁するステップと、を含むことができる。
【００１１】
前記磁極位置の検出時に前記各コイルを励磁するステップは、それぞれがｎ個のコイルを含む前記第１〜第４ブロックのコイルに直流電流を含む電流を流し、それによって、該第１〜第４ブロックのコイルに前記磁極対数に等しい周期数のインダクタンスを生じさせるステップを含むことができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る回転位置検出装置によれば、永久磁石型レゾルバを用いて永久磁石型モータの磁極位置および回転位置を検出するので、ホールＩＣやホール素子を用いた場合の問題点を解消することができる。また、本発明に係る永久磁石型モータの駆動方法によれば、上記回転位置検出装置を用いて永久磁石型モータを円滑に起動させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
本発明に係る回転位置検出装置は、図１にその一実施形態を示すように、レゾルバ１０、励磁制御部２０、パルス発生器３０、直流電源４０、運転指令部５０および信号処理部６０を備えている。
【００１４】
図２は、上記レゾルバ１０の構成の一例を概念的に示している。このレゾルバ１０のステータ１１は、内側に向かって放射状に等角度ピッチで配設された８つの突極（ポール）１２−１〜１２−８と、これらの突極１２−１〜１２−８にそれぞれ巻着したコイル１３−１〜１３−８とを備えている。
一方、このレゾルバ１０のロータ１４は、回転軸１５が貫通する鉄心１６と、該鉄心１６の外周面に沿って隣接配列された同一形状の１０個の永久磁石１７とを備えている。永久磁石１７は、鉄心１６の径方向に磁化され、該鉄心１６の外周面に沿ってＳ極とＮ極が交互に繰り返される形態で配列している。したがって、このレゾルバ１０のロータ１４の磁極数は１０である。
【００１５】
上記レゾルバ１０のコイル１３−１〜１３−８は、図３に示すように、切換スイッチ素子ＳＷ１〜ＳＷ６を介してパルス発生器３０、直流電源４０および信号処理部６０に結線されている。なお、切換スイッチ素子ＳＷ１〜ＳＷ６は、上記励磁制御部２０に設けられている。
上記切換スイッチ素子ＳＷ１〜ＳＷ６が接点ｂ側に切換接続された場合には、図４に示すように、コイル１３−１からなる第１ブロックと、コイル１３−５からなる第２ブロックと、コイル１３−３からなる第３ブロックと、コイル１３−７からなる第４ブロックとを有する励磁回路が形成される。この励磁回路では、コイル１３−１，１３−５が直列接続されるとともに、コイル１３−１，１３−７が直列接続され、それらの直列回路にパルス発生器３０の高周波出力電圧ＶＡＣ（例えば、数１０ＫＨｚの周波数を有する方形波電圧）に電源４０の直流電圧ＶＤＣを加えた電圧が印加される。なお、パルス発生器３０に代えて、高周波数の正弦波電圧を出力する発振器を使用しても良い。
【００１６】
一方、上記切換スイッチ素子ＳＷ１〜ＳＷ６が接点ａ側に接続された図３の状態においては、図５に示すように、コイル１３−１，１３−５からなる第１ブロックと、コイル１３−２，１３−６からなる第２ブロックと、コイル１３−３，１３−７からなる第３ブロックと、コイル１３−４，１３−８からなる第４ブロックとを有する励磁回路が形成される。この励磁回路では、コイル１３−１，１３−５，１５−３および１３−７が直列接続されるとともに、コイル１３−２，１３−６，１５−４および１３−８が直列接続され、それらの直列回路にパルス発生器３０の高周波出力電圧ＶＡＣが印加される。
【００１７】
図１に示すモータ１００は、サーボモータ等の永久磁石型モータであり、上記レゾルバ１０のロータ１４の磁極数１０と同数の磁極を構成する永久磁石を円周に沿って配列した図示していないロータを備えている。この永久磁石型モータ１００のロータとレゾルバ１０のロータ１４は、相互の磁極の位置および磁極性が一致する形態で連結されている。
【００１８】
図６において、Ｉをステータ１１のコイル１３に流れる直流電流とすると、電流Ｉが０の場合、図示の位置から磁石１７を左右方向に移動させることによって、図７に示すような磁化曲線（Ｂ：磁束密度、Ｈ：磁界）が得られる。一方、所定の直流電流Ｉ＝Ｃをコイル１３に流した場合、図８に示すようなバイアス磁界ＨＣが発生する。したがって、磁石１７の左右方向移動に伴って上記バイアス磁界ＨＣを中心として磁界が変化し、その結果、磁束密度が常に≧０となる磁化曲線が得られる。
それ故、Ｉ＝０およびＩ＝Ｃの場合におけるコイル１３のインダクタンスは、電気角０°〜３６０°においてそれぞれ図９に破線および実線で示す形態で変化する。つまり、Ｉ＝０におけるコイル１３のインダクタンスの変化周期は、Ｉ＝Ｃにおけるそれの２倍になる。
【００１９】
この原理からすると、図４の回路が形成されて、直流電源４０からのＩ＝Ｃなる直流電流が各コイル１３−１，１３−３，１３−５および１３−７に流れる場合、ロータ１４の位置に対する該各コイル１３−１，１３−３，１３−５および１３−７のインダクタンスＬ１，Ｌ３，Ｌ３およびＬ７の基本波は図１０のように表される。
また、Ｉ＝０である図５の回路が形成された場合、ロータ１４の位置に対する各コイル１３−１〜１３−８のインダクタンスＬ１〜Ｌ８の基本波は図１１のように表される。
【００２０】
すなわち、図４の回路では、ロータ１４が機械角θ＝３６０°／(ロータ１４の極対数)＝３６０°／５＝７２°回転する間に１３−１，１３−３，１３−５および１３−７のインダクタンスが１周期変化し、また、図５の回路では、ロータ１４が７２°回転する間に各コイル１３−１〜１３−８のインダクタンスがそれぞれ２周期変化する。
換言すれば、図４の回路では、ロータ１４が１回転する間での上記インダクタンスＬ１，Ｌ３，Ｌ３およびＬ７の基本波の周期数が該ロータ１４の極対数と同じになり、図５の回路では、ロータ１４が１回転する間での上記インダクタンスＬ１〜Ｌ８の基本波の周期数が該ロータ１４の極対数の２倍になる。
【００２１】
そこで、この実施形態に係る回転位置検出装置は、図１０に示すインダクタンス特性に基づいてモータ１００のレゾルバ１０のロータ１４の磁極位置（＝モータ１００のロータの磁極位置）を検出し、図１０に示すインダクタンス特性に基づいてレゾルバ１０のロータ１４の回転位置（＝モータ１００のロータの回転位置）を検出する。
なお、上記ロータ１４の機械角θは、図２に示すように、コイル１３−１の対向中心位置にＳ極磁石１７とＮ極磁石１７の境界が位置しているときを０°としている。
【００２２】
まず、上記磁極位置の検出処理について説明する。モータ１００の磁極位置の検出時には、運転指令部５０に指令信号が入力され、これに伴って、運転指令部５０から信号処理部６０に磁極位置検出指令が出力される。
【００２３】
そこで、信号処理部６０は、励磁制御部２０にスイッチ制御信号を出力して、図３に示すスイッチ素子ＳＷ１〜ＳＷ６を接点ｂに接続する。その結果、図４に示すコイル励磁回路が形成されて、各コイル１３−１，１３−３，１３−５および１３−７に直流電流Ｉ＝Ｃとパルス発生器３０から出力される高周波信号が流れる。ここで、上記高周波信号を無視するとロータ１４の位置θに対して該各コイルが図１０に示すようなインダクタンス基本波特性を示すことになる。この図１０に示すように、各コイル１３−１，１３−３，１３−５および１３−７のインダクタンス基本波の周期の数は、３６０°／７２°＝５、つまり、ロータ１４の極対数と同じになる。
【００２４】
信号処理部６０は、図１１に示すコイル１３−１，１３−５の接続点に現れる信号と、コイル１３−３，１３−７の接続点に現れる信号とを、図示していないフィルタ回路および復調回路に通過させ、上記インダクタンス基本波成分に基づくこれらの信号を図１２に示すような正弦波電圧Ｖ１と余弦波電圧Ｖ２とに変換する。この電圧は、下式（１），(２)のように表される。
Ｖ１＝Ｖsin（Ｐθ）＝Ｖsin（５θ） （１）
Ｖ２＝Ｖcos（Ｐθ）＝Ｖcos（５θ） （２）
ここで、Ｐはロータ１４の極対数
【００２５】
信号処理部６０は、図示していないＡ／Ｄ変換器によって上記電圧Ｖ１，Ｖ２をＡ／Ｄ変換し、更に、図示していない演算回路によって下式（３）の演算を実行して、ロータ１４の位置θ（機械角）を得る。
θ＝（１／５）tan−１（Ｖ１／Ｖ２） （３）
この実施形態においては、上記電圧Ｖ１，Ｖ２とロータ１４の回転位置θとに以下のような関係が成立する。
Ｖ１≧０，Ｖ２＜０のとき、０≦θ＜１８°
Ｖ１＞０，Ｖ２≧０のとき、１８°≦θ＜３６°
Ｖ１≦０，Ｖ２＞０のとき、３６°≦θ＜５４°
Ｖ１＜０，Ｖ２≦０のとき、５４°≦θ＜７２°
【００２６】
図２から明らかなように、０＜θ＜３６°においては、コイル１３−１に面したロータ１４の磁極性がＳ極になる。また、３６°＜θ＜７２°においては、コイル１３−１に面したロータ１４の磁極性がＮ極になる。
そこで、信号処理部６０は、図示していない判定回路によって上記ロータ１４の位置θが０＜θ＜３６°の範囲にあるか３６°＜θ＜７２°の範囲にあるか、つまり、コイル１３−１に面したロータ１４の磁極性がＳ極であるかＮ極であるかを判定する。
【００２７】
上記ロータ１４の磁極性（磁極位置）は、モータ１００の磁極性を意味している。そこで、信号処理部６０は、上記のようにして検出されたロータ１４の磁極位置をモータ１００の磁極位置としてモータ制御ブロック１０１に与える。そこで、モータ制御ブロック１０１は、モータ１００の磁極位置に基づいて、該モータ１００が所定方向に起動するように励磁シーケンスを進める。したがって、モータ１００は、振動等を伴うことなく所定方向に円滑に起動されることになる。
【００２８】
上記磁極位置の検出後においては、信号処理部６０が励磁制御部２０にスイッチ制御信号を出力して、図３に示すようにスイッチ素子ＳＷ１〜ＳＷ６を接点ａに接続する。この結果、図５に示す回路が形成されて、各コイル１３−１〜１３−８にパルス発生器３０から出力される高周波信号のみが流れる。ここで、この高周波信号を無視すると、ロータ１４の位置に対して該各コイル１３−１〜１３−８が図１１に示すようなインダクタンス基本波特性を持つことになる。この図１１に示すように、各コイル１３−１〜１３−８のインダクタンス基本波の周期は、図１０に示すインダクタンス基本波の周期の２倍になる。
【００２９】
信号処理部６０は、図１１に示すコイル１３−３，１３−５の接続点に現れる信号と、コイル１３−４，１３−６の接続点に現れる信号とを前記ハイパスフィルタ回路および復調回路に通過させて、下式（４），(５)に示す正弦波電圧Ｖ１'と余弦波電圧Ｖ２'を得る。
Ｖ１'＝Ｖsin（２Ｐθ）＝Ｖsin（１０θ） （４）
Ｖ２'＝Ｖcos（２Ｐθ）＝Ｖcos（１０θ） （５）
【００３０】
信号処理部６０は、前記Ａ／Ｄ変換器によって上記電圧Ｖ１'，Ｖ２'をＡ／Ｄ変換し、更に、図示していない演算回路によって下式（６）の演算を実行して、ロータ１４の回転位置θ（機械角）を得る。
θ＝（１／１０）tan−１（Ｖ１'／Ｖ２'） （３）
上記のようにして得られたロータ１４の位置θは、モータ制御ブロック１０１に与えられる。そこで、モータ制御ブロック１０１は、上記回転位置θを位置決め制御や速度制御のための情報として使用する。また、モータ制御ブロック１０１は、既に検出された前記磁極位置と上記回転位置θとに基づいて、時々刻々の磁極位置を演算し、その磁極位置に基づいて励磁制御を実行する。
【００３１】
ところで、図４示す回路が形成された場合には、図１３に示すように、インダクタンスＬ１とインダクタンスＬ５のベクトルが電気角で１８０°相違し、インダクタンスＬ３とインダクタンスＬ７のベクトルが電気角で１８０°相違することになる。
また、図５示す回路が形成された場合には、図１４に示すように、合成インダクタンスＬ１，Ｌ５のベクトルと合成インダクタンスＬ３，Ｌ７のベクトルが電気角で１８０°相違し、合成インダクタンスＬ２，Ｌ６のベクトルと合成インダクタンスＬ４，Ｌ８のベクトルが電気角で１８０°相違する。
【００３２】
この実施形態に係る回転位置検出装置においては、レゾルバ１０がいかなる励磁状態にあるときでも、また、該レゾルバ１０のロータ１４がいかなる位置にあるときでも、各コイルを流れる電流によって発生するトルクが相殺されることになるので、レゾルバ１０が回転トルクを発生しない。
すなわち、レゾルバ１０の各コイルに流れる電流をｉとすると、図１５の各突極についてのトルクベクトルＴＳ（Ｓは、１，２，３，・・・８）の合成トルクＴは、以下に示すように０になる。
【００３３】
【数１】
ここで、ｋは比例定数である。
【００３４】
上記実施形態では、レゾルバ１０のステータ突極１２の数が８に設定され、かつ、該レゾルバ１０のロータ１４の磁極数が１０に設定されているが、これに限定されない。すなわち、レゾルバ１０の突極１２の数は８ｎ（ｎは正の整数）に、また、ロータ１４の磁極数は６ｎ，１０ｎ，１４ｎのいずれかに設定することができる。
ロータ１４の磁極数が６ｎ，１０ｎおよび１４ｎに設定された場合、図４に準じたコイルの励磁形態では、ロータ１４が１回転する間にそれぞれ３ｎ，５ｎおよび７ｎ周期変化するコイルインダクタンスに基づいてロータ１４の磁極位置が検出され、また図５に準じたコイルの励磁形態では、ロータ１４が１回転する間にそれぞれ６ｎ，１０ｎおよび１４ｎ周期変化するコイルインダクタンスに基づいてロータ１４の位置を検出することになる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明に係る回転位置検出装置の実施形態を示すブロック図である。
【図２】レゾルバの構成の一例を示す概念図である。
【図３】レゾルバの各コイルと該各コイルの接続を切換えるスイッチ素子との結線を示す図である。
【図４】モータ起動時におけるレゾルバのコイルの励磁形態を示す回路図である。
【図５】モータ起動後におけるレゾルバのコイルの励磁形態を示す回路図である。
【図６】レゾルバにおける１つのステータ突極とロータの磁石との関係を示す概念図である。
【図７】図６に示すコイルに直流電流を流さない場合の磁化曲線を例示したグラフである。
【図８】図６に示すコイルに所定の直流電流を流した場合の磁化曲線を例示したグラフである。
【図９】図６に示すコイルに直流電流を流さない場合と流した場合におけるインダクタンス変化をそれぞれ例示したグラフである。
【図１０】図４の回路におけるコイルのインダクタンス変化を例示したグラフである。
【図１１】図５の回路におけるコイルのインダクタンス変化を例示したグラフである。
【図１２】図４の回路に基づくレゾルバの出力信号を例示したグラフである。
【図１３】図４のコイルの接続形態において発生するインダクタンスのベクトル図である。
【図１４】図５のコイルの接続形態において発生するインダクタンスのベクトル図である。
【図１５】レゾルバの各突極ついてのトルクを示すベクトル図である。
【符号の説明】
【００３６】
１０ レゾルバ
１１ ステータ
１２−１〜１２−８ 突極
１３−１〜１３−８ コイル
１７ 永久磁石
２０ 励磁制御部
３０ パルス発生器
４０ 直流電源
５０ 運転指令部
６０ 信号処理部
１００ 永久磁石型モータ
１０１ モータ制御ブロック
ＳＷ−１〜ＳＷ−６ スイッチ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、永久磁石型モータに適用される回転位置検出装置および該永久磁石型モータの駆動方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
モータの回転位置を検出する手段として、従来からリラクタンス型レゾルバが提案されている（例えば、特許文献１参照）。このリラクタンス型レゾルバ では、ロータの回転に伴って生じる該ロータの凸部とステータの励磁歯とのギャップ変動により、該ステータに設けられた各励磁巻線のパーミアンスがロータの凸部のピッチの周期で変化するので、このパーミアンスの変化を利用してロータの位置を検出する。
【０００３】
しかし、この従来のリラクタンス型レゾルバは、そのロータが永久磁石からなる磁極を有していないので、サーボモータ等の永久磁石型モータに適用した場合、該モータのロータの磁極位置を検出することができない。
そこで、従来、上記磁極位置の検出も可能なホールＩＣやホール素子等の電子部品を上記レゾルバに代えて使用することも実施されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−０２７７１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上記ホールＩＣやホール素子のような電子部品を用いて検出される位置信号は、該電子部品の品質や機械的取付け位置精度の影響を受け易い。特に、小型多極モータに適用した場合に、精度の高い位置の検出が困難になるため、特に低速回転時の回転むらや振動が大きくなるおそれがある。また、ホールＩＣやホール素子は、高温環境で使われると寿命が低下し、場合によっては破壊されるおそれもある。
【０００６】
本発明の目的は、このような状況に鑑み、永久磁石型レゾルバを用いて永久磁石型モータの磁極位置および回転位置を検出することができる回転位置検出装置を提供することにある。
また，本発明の目的は、この回転位置検出装置を用いた永久磁石型モータの駆動方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、ロータの磁極数が６ｎ，１０ｎおよび１４ｎ（ｎは正の整数）のいずれかに設定された永久磁石型モータに適用される回転位置検出装置であって、円周上に均等な間隔で配列する８ｎ個の突極を有しかつそれらの突極にそれぞれコイルを巻いたステータと、Ｓ極とＮ極が交互に配列するように円周上に均等な間隔で永久磁石を配設して、前記永久磁石型モータの磁極数と同数の磁極を形成したロータとを有してなるレゾルバと、前記永久磁石型モータの磁極位置の検出時において、前記レゾルバの回転角３６０°における前記コイルのインダクタンス基本波の周期数が前記レゾルバの磁極対数と等しくになるように前記コイルを励磁し、前記磁極位置の検出後において、前記レゾルバの回転角３６０°における前記コイルのインダクタンス基本波の周期数が前記磁極対数の２倍になるように前記コイルを励磁するコイル励磁手段と、前記磁極対数に等しい周期数のインダクタンスに基づいて前記永久磁石型モータの磁極位置を検出し、前記磁極対数の２倍の周期数のインダクタンスに基づいて前記永久磁石型モータの回転位置を検出する信号処理手段と、を備えることにより上記目的を達成している。
【０００８】
前記コイル励磁手段は、前記磁極位置の検出時に前記各コイルをそれぞれがｎ個のコイルを含む第１〜第４ブロックに分けるとともに、前記磁極位置の検出後に前記各コイルをそれぞれが２ｎ個のコイルを含む第１〜第４ブロックに分け、前記各第１〜第４ブロックにおける２ブロックのコイル相互および他の２ブロックのコイル相互を、それぞれインダクタンスの位相が電気角で１８０°相違するように結線して励磁するように構成することができる。
この場合、前記コイル励磁手段は、それぞれがｎ個のコイルを含む前記第１〜第４ブロックのコイルに直流電流を含む電流を流し、それによって、該第１〜第４ブロックのコイルに前記磁極対数に等しい周期のインダクタンスを生じさせるように構成される。
本発明に係る回転位置検出装置が適用される永久磁石型モータは、例えばサーボモータである。
【０００９】
本発明は、ロータの磁極数が６ｎ，１０ｎおよび１４ｎ（ｎは正の整数）のいずれかに設定された永久磁石型モータの駆動方法であって、円周上に均等な間隔で配列する８ｎ個の突極を有しかつそれらの突極にそれぞれコイルを巻いたステータと、Ｓ極とＮ極が交互に配列するように円周上に均等な間隔で永久磁石を配設して、前記永久磁石型モータの磁極数と同数の磁極を形成したロータとを有してなるレゾルバを設けるステップと、前記永久磁石型モータの磁極位置の検出時において、前記レゾルバの回転角３６０°における前記各コイルのインダクタンス基本波の周期数が前記レゾルバの磁極対数と等しくになるように前記各コイルを励磁するステップと、前記磁極対数と等しい周期数のインダクタンスに基づいて前記永久磁石型モータの磁極位置を検出するステップと、前記検出された磁極位置に基づいて前記永久磁石型モータを起動するステップと、前記磁極位置の検出後において、前記レゾルバの回転角３６０°における前記コイルのインダクタンス基本波の周期数が前記磁極対数の２倍になるように前記コイルを励磁するステップと、前記磁極対数の２倍の周期数のインダクタンスに基づいて前記永久磁石型モータの回転位置を検出するステップと、前記検出された回転位置に基づいて前記永久磁石型モータを制御するステップと、を含むことにより上記目的を達成している。
【００１０】
前記磁極位置の検出時に前記各コイルを励磁するステップは、前記各コイルをそれぞれがｎ個のコイルを含む第１〜第４ブロックに分けるステップと、この第１〜第４ブロックにおける２ブロックのコイル相互および他の２ブロックのコイル相互を、それぞれインダクタンスの位相が電気角で１８０°相違するように結線して励磁するステップと、を含み、前記磁極位置の検出後に前記各コイルを励磁するステップは、前記各コイルをそれぞれが２ｎ個のコイルを含む第１〜第４ブロックに分けるステップと、この第１〜第４ブロックにおける２ブロックのコイル相互および他の２ブロックのコイル相互を、それぞれインダクタンスの位相が電気角で１８０°相違するように結線して励磁するステップと、を含むことができる。
【００１１】
前記磁極位置の検出時に前記各コイルを励磁するステップは、それぞれがｎ個のコイルを含む前記第１〜第４ブロックのコイルに直流電流を含む電流を流し、それによって、該第１〜第４ブロックのコイルに前記磁極対数に等しい周期数のインダクタンスを生じさせるステップを含むことができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る回転位置検出装置によれば、永久磁石型レゾルバを用いて永久磁石型モータの磁極位置および回転位置を検出するので、ホールＩＣやホール素子を用いた場合の問題点を解消することができる。また、本発明に係る永久磁石型モータの駆動方法によれば、上記回転位置検出装置を用いて永久磁石型モータを円滑に起動させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
本発明に係る回転位置検出装置は、図１にその一実施形態を示すように、レゾルバ１０、励磁制御部２０、パルス発生器３０、直流電源４０、運転指令部５０および信号処理部６０を備えている。
【００１４】
図２は、上記レゾルバ１０の構成の一例を概念的に示している。このレゾルバ１０のステータ１１は、内側に向かって放射状に等角度ピッチで配設された８つの突極（ポール）１２−１〜１２−８と、これらの突極１２−１〜１２−８にそれぞれ巻着したコイル１３−１〜１３−８とを備えている。
一方、このレゾルバ１０のロータ１４は、回転軸１５が貫通する鉄心１６と、該鉄心１６の外周面に沿って隣接配列された同一形状の１０個の永久磁石１７とを備えている。永久磁石１７は、鉄心１６の径方向に磁化され、該鉄心１６の外周面に沿ってＳ極とＮ極が交互に繰り返される形態で配列している。したがって、このレゾルバ１０のロータ１４の磁極数は１０である。
【００１５】
上記レゾルバ１０のコイル１３−１〜１３−８は、図３に示すように、切換スイッチ素子ＳＷ１〜ＳＷ６を介してパルス発生器３０、直流電源４０および信号処理部６０に結線されている。なお、切換スイッチ素子ＳＷ１〜ＳＷ６は、上記励磁制御部２０に設けられている。
上記切換スイッチ素子ＳＷ１〜ＳＷ６が接点ｂ側に切換接続された場合には、図４に示すように、コイル１３−１からなる第１ブロックと、コイル１３−５からなる第２ブロックと、コイル１３−３からなる第３ブロックと、コイル１３−７からなる第４ブロックとを有する励磁回路が形成される。この励磁回路では、コイル１３−１，１３−５が直列接続されるとともに、コイル１３−１，１３−７が直列接続され、それらの直列回路にパルス発生器３０の高周波出力電圧ＶＡＣ（例えば、数１０ＫＨｚの周波数を有する方形波電圧）に電源４０の直流電圧ＶＤＣを加えた電圧が印加される。なお、パルス発生器３０に代えて、高周波数の正弦波電圧を出力する発振器を使用しても良い。
【００１６】
一方、上記切換スイッチ素子ＳＷ１〜ＳＷ６が接点ａ側に接続された図３の状態においては、図５に示すように、コイル１３−１，１３−５からなる第１ブロックと、コイル１３−２，１３−６からなる第２ブロックと、コイル１３−３，１３−７からなる第３ブロックと、コイル１３−４，１３−８からなる第４ブロックとを有する励磁回路が形成される。この励磁回路では、コイル１３−１，１３−５，１５−３および１３−７が直列接続されるとともに、コイル１３−２，１３−６，１５−４および１３−８が直列接続され、それらの直列回路にパルス発生器３０の高周波出力電圧ＶＡＣが印加される。
【００１７】
図１に示すモータ１００は、サーボモータ等の永久磁石型モータであり、上記レゾルバ１０のロータ１４の磁極数１０と同数の磁極を構成する永久磁石を円周に沿って配列した図示していないロータを備えている。この永久磁石型モータ１００のロータとレゾルバ１０のロータ１４は、相互の磁極の位置および磁極性が一致する形態で連結されている。
【００１８】
図６において、Ｉをステータ１１のコイル１３に流れる直流電流とすると、電流Ｉが０の場合、図示の位置から磁石１７を左右方向に移動させることによって、図７に示すような磁化曲線（Ｂ：磁束密度、Ｈ：磁界）が得られる。一方、所定の直流電流Ｉ＝Ｃをコイル１３に流した場合、図８に示すようなバイアス磁界ＨＣが発生する。したがって、磁石１７の左右方向移動に伴って上記バイアス磁界ＨＣを中心として磁界が変化し、その結果、磁束密度が常に≧０となる磁化曲線が得られる。
それ故、Ｉ＝０およびＩ＝Ｃの場合におけるコイル１３のインダクタンスは、電気角０°〜３６０°においてそれぞれ図９に破線および実線で示す形態で変化する。つまり、Ｉ＝０におけるコイル１３のインダクタンスの変化周期は、Ｉ＝Ｃにおけるそれの２倍になる。
【００１９】
この原理からすると、図４の回路が形成されて、直流電源４０からのＩ＝Ｃなる直流電流が各コイル１３−１，１３−３，１３−５および１３−７に流れる場合、ロータ１４の位置に対する該各コイル１３−１，１３−３，１３−５および１３−７のインダクタンスＬ１，Ｌ３，Ｌ３およびＬ７の基本波は図１０のように表される。
また、Ｉ＝０である図５の回路が形成された場合、ロータ１４の位置に対する各コイル１３−１〜１３−８のインダクタンスＬ１〜Ｌ８の基本波は図１１のように表される。
【００２０】
すなわち、図４の回路では、ロータ１４が機械角θ＝３６０°／(ロータ１４の極対数)＝３６０°／５＝７２°回転する間に１３−１，１３−３，１３−５および１３−７のインダクタンスが１周期変化し、また、図５の回路では、ロータ１４が７２°回転する間に各コイル１３−１〜１３−８のインダクタンスがそれぞれ２周期変化する。
換言すれば、図４の回路では、ロータ１４が１回転する間での上記インダクタンスＬ１，Ｌ３，Ｌ３およびＬ７の基本波の周期数が該ロータ１４の極対数と同じになり、図５の回路では、ロータ１４が１回転する間での上記インダクタンスＬ１〜Ｌ８の基本波の周期数が該ロータ１４の極対数の２倍になる。
【００２１】
そこで、この実施形態に係る回転位置検出装置は、図１０に示すインダクタンス特性に基づいてモータ１００のレゾルバ１０のロータ１４の磁極位置（＝モータ１００のロータの磁極位置）を検出し、図１０に示すインダクタンス特性に基づいてレゾルバ１０のロータ１４の回転位置（＝モータ１００のロータの回転位置）を検出する。
なお、上記ロータ１４の機械角θは、図２に示すように、コイル１３−１の対向中心位置にＳ極磁石１７とＮ極磁石１７の境界が位置しているときを０°としている。
【００２２】
まず、上記磁極位置の検出処理について説明する。モータ１００の磁極位置の検出時には、運転指令部５０に指令信号が入力され、これに伴って、運転指令部５０から信号処理部６０に磁極位置検出指令が出力される。
【００２３】
そこで、信号処理部６０は、励磁制御部２０にスイッチ制御信号を出力して、図３に示すスイッチ素子ＳＷ１〜ＳＷ６を接点ｂに接続する。その結果、図４に示すコイル励磁回路が形成されて、各コイル１３−１，１３−３，１３−５および１３−７に直流電流Ｉ＝Ｃとパルス発生器３０から出力される高周波信号が流れる。ここで、上記高周波信号を無視するとロータ１４の位置θに対して該各コイルが図１０に示すようなインダクタンス基本波特性を示すことになる。この図１０に示すように、各コイル１３−１，１３−３，１３−５および１３−７のインダクタンス基本波の周期の数は、３６０°／７２°＝５、つまり、ロータ１４の極対数と同じになる。
【００２４】
信号処理部６０は、図１１に示すコイル１３−１，１３−５の接続点に現れる信号と、コイル１３−３，１３−７の接続点に現れる信号とを、図示していないフィルタ回路および復調回路に通過させ、上記インダクタンス基本波成分に基づくこれらの信号を図１２に示すような正弦波電圧Ｖ１と余弦波電圧Ｖ２とに変換する。この電圧は、下式（１），(２)のように表される。
Ｖ１＝Ｖsin（Ｐθ）＝Ｖsin（５θ） （１）
Ｖ２＝Ｖcos（Ｐθ）＝Ｖcos（５θ） （２）
ここで、Ｐはロータ１４の極対数
【００２５】
信号処理部６０は、図示していないＡ／Ｄ変換器によって上記電圧Ｖ１，Ｖ２をＡ／Ｄ変換し、更に、図示していない演算回路によって下式（３）の演算を実行して、ロータ１４の位置θ（機械角）を得る。
θ＝（１／５）tan−１（Ｖ１／Ｖ２） （３）
この実施形態においては、上記電圧Ｖ１，Ｖ２とロータ１４の回転位置θとに以下のような関係が成立する。
Ｖ１≧０，Ｖ２＜０のとき、０≦θ＜１８°
Ｖ１＞０，Ｖ２≧０のとき、１８°≦θ＜３６°
Ｖ１≦０，Ｖ２＞０のとき、３６°≦θ＜５４°
Ｖ１＜０，Ｖ２≦０のとき、５４°≦θ＜７２°
【００２６】
図２から明らかなように、０＜θ＜３６°においては、コイル１３−１に面したロータ１４の磁極性がＳ極になる。また、３６°＜θ＜７２°においては、コイル１３−１に面したロータ１４の磁極性がＮ極になる。
そこで、信号処理部６０は、図示していない判定回路によって上記ロータ１４の位置θが０＜θ＜３６°の範囲にあるか３６°＜θ＜７２°の範囲にあるか、つまり、コイル１３−１に面したロータ１４の磁極性がＳ極であるかＮ極であるかを判定する。
【００２７】
上記ロータ１４の磁極性（磁極位置）は、モータ１００の磁極性を意味している。そこで、信号処理部６０は、上記のようにして検出されたロータ１４の磁極位置をモータ１００の磁極位置としてモータ制御ブロック１０１に与える。そこで、モータ制御ブロック１０１は、モータ１００の磁極位置に基づいて、該モータ１００が所定方向に起動するように励磁シーケンスを進める。したがって、モータ１００は、振動等を伴うことなく所定方向に円滑に起動されることになる。
【００２８】
上記磁極位置の検出後においては、信号処理部６０が励磁制御部２０にスイッチ制御信号を出力して、図３に示すようにスイッチ素子ＳＷ１〜ＳＷ６を接点ａに接続する。この結果、図５に示す回路が形成されて、各コイル１３−１〜１３−８にパルス発生器３０から出力される高周波信号のみが流れる。ここで、この高周波信号を無視すると、ロータ１４の位置に対して該各コイル１３−１〜１３−８が図１１に示すようなインダクタンス基本波特性を持つことになる。この図１１に示すように、各コイル１３−１〜１３−８のインダクタンス基本波の周期は、図１０に示すインダクタンス基本波の周期の２倍になる。
【００２９】
信号処理部６０は、図１１に示すコイル１３−３，１３−５の接続点に現れる信号と、コイル１３−４，１３−６の接続点に現れる信号とを前記ハイパスフィルタ回路および復調回路に通過させて、下式（４），(５)に示す正弦波電圧Ｖ１'と余弦波電圧Ｖ２'を得る。
Ｖ１'＝Ｖsin（２Ｐθ）＝Ｖsin（１０θ） （４）
Ｖ２'＝Ｖcos（２Ｐθ）＝Ｖcos（１０θ） （５）
【００３０】
信号処理部６０は、前記Ａ／Ｄ変換器によって上記電圧Ｖ１'，Ｖ２'をＡ／Ｄ変換し、更に、図示していない演算回路によって下式（６）の演算を実行して、ロータ１４の回転位置θ（機械角）を得る。
θ＝（１／１０）tan−１（Ｖ１'／Ｖ２'） （３）
上記のようにして得られたロータ１４の位置θは、モータ制御ブロック１０１に与えられる。そこで、モータ制御ブロック１０１は、上記回転位置θを位置決め制御や速度制御のための情報として使用する。また、モータ制御ブロック１０１は、既に検出された前記磁極位置と上記回転位置θとに基づいて、時々刻々の磁極位置を演算し、その磁極位置に基づいて励磁制御を実行する。
【００３１】
ところで、図４示す回路が形成された場合には、図１３に示すように、インダクタンスＬ１とインダクタンスＬ５のベクトルが電気角で１８０°相違し、インダクタンスＬ３とインダクタンスＬ７のベクトルが電気角で１８０°相違することになる。
また、図５示す回路が形成された場合には、図１４に示すように、合成インダクタンスＬ１，Ｌ５のベクトルと合成インダクタンスＬ３，Ｌ７のベクトルが電気角で１８０°相違し、合成インダクタンスＬ２，Ｌ６のベクトルと合成インダクタンスＬ４，Ｌ８のベクトルが電気角で１８０°相違する。
【００３２】
この実施形態に係る回転位置検出装置においては、レゾルバ１０がいかなる励磁状態にあるときでも、また、該レゾルバ１０のロータ１４がいかなる位置にあるときでも、各コイルを流れる電流によって発生するトルクが相殺されることになるので、レゾルバ１０が回転トルクを発生しない。
すなわち、レゾルバ１０の各コイルに流れる電流をｉとすると、図１５の各突極についてのトルクベクトルＴＳ（Ｓは、１，２，３，・・・８）の合成トルクＴは、以下に示すように０になる。
【００３３】
【数１】
ここで、ｋは比例定数である。
【００３４】
上記実施形態では、レゾルバ１０のステータ突極１２の数が８に設定され、かつ、該レゾルバ１０のロータ１４の磁極数が１０に設定されているが、これに限定されない。すなわち、レゾルバ１０の突極１２の数は８ｎ（ｎは正の整数）に、また、ロータ１４の磁極数は６ｎ，１０ｎ，１４ｎのいずれかに設定することができる。
ロータ１４の磁極数が６ｎ，１０ｎおよび１４ｎに設定された場合、図４に準じたコイルの励磁形態では、ロータ１４が１回転する間にそれぞれ３ｎ，５ｎおよび７ｎ周期変化するコイルインダクタンスに基づいてロータ１４の磁極位置が検出され、また図５に準じたコイルの励磁形態では、ロータ１４が１回転する間にそれぞれ６ｎ，１０ｎおよび１４ｎ周期変化するコイルインダクタンスに基づいてロータ１４の位置を検出することになる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明に係る回転位置検出装置の実施形態を示すブロック図である。
【図２】レゾルバの構成の一例を示す概念図である。
【図３】レゾルバの各コイルと該各コイルの接続を切換えるスイッチ素子との結線を示す図である。
【図４】モータ起動時におけるレゾルバのコイルの励磁形態を示す回路図である。
【図５】モータ起動後におけるレゾルバのコイルの励磁形態を示す回路図である。
【図６】レゾルバにおける１つのステータ突極とロータの磁石との関係を示す概念図である。
【図７】図６に示すコイルに直流電流を流さない場合の磁化曲線を例示したグラフである。
【図８】図６に示すコイルに所定の直流電流を流した場合の磁化曲線を例示したグラフである。
【図９】図６に示すコイルに直流電流を流さない場合と流した場合におけるインダクタンス変化をそれぞれ例示したグラフである。
【図１０】図４の回路におけるコイルのインダクタンス変化を例示したグラフである。
【図１１】図５の回路におけるコイルのインダクタンス変化を例示したグラフである。
【図１２】図４の回路に基づくレゾルバの出力信号を例示したグラフである。
【図１３】図４のコイルの接続形態において発生するインダクタンスのベクトル図である。
【図１４】図５のコイルの接続形態において発生するインダクタンスのベクトル図である。
【図１５】レゾルバの各突極ついてのトルクを示すベクトル図である。
【符号の説明】
【００３６】
１０ レゾルバ
１１ ステータ
１２−１〜１２−８ 突極
１３−１〜１３−８ コイル
１７ 永久磁石
２０ 励磁制御部
３０ パルス発生器
４０ 直流電源
５０ 運転指令部
６０ 信号処理部
１００ 永久磁石型モータ
１０１ モータ制御ブロック
ＳＷ−１〜ＳＷ−６ スイッチ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロータの磁極数が６ｎ，１０ｎおよび１４ｎ（ｎは正の整数）のいずれかに設定された永久磁石型モータに適用される回転位置検出装置であって、
円周上に均等な間隔で配列する８ｎ個の突極を有しかつそれらの突極にそれぞれコイルを巻いたステータと、Ｓ極とＮ極が交互に配列するように円周上に均等な間隔で永久磁石を配設して、前記永久磁石型モータの磁極数と同数の磁極を形成したロータとを有してなるレゾルバと、
前記永久磁石型モータの磁極位置の検出時において、前記レゾルバの回転角３６０°における前記コイルのインダクタンス基本波の周期数が前記レゾルバの磁極対数と等しくになるように前記コイルを励磁し、前記磁極位置の検出後において、前記レゾルバの回転角３６０°における前記コイルのインダクタンス基本波の周期数が前記磁極対数の２倍になるように前記コイルを励磁するコイル励磁手段と、
前記磁極対数に等しい周期数のインダクタンスに基づいて前記永久磁石型モータの磁極位置を検出し、前記磁極対数の２倍の周期数のインダクタンスに基づいて前記永久磁石型モータの回転位置を検出する信号処理手段と、
を備えることを特徴とする回転位置検出装置。
【請求項２】
前記コイル励磁手段は、前記磁極位置の検出時に前記各コイルをそれぞれがｎ個のコイルを含む第１〜第４ブロックに分けるとともに、前記磁極位置の検出後に前記各コイルをそれぞれが２ｎ個のコイルを含む第１〜第４ブロックに分け、前記各第１〜第４ブロックにおける２ブロックのコイル相互および他の２ブロックのコイル相互を、それぞれインダクタンスの位相が電気角で１８０°相違するように結線して励磁するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の回転位置検出装置。
【請求項３】
前記コイル励磁手段は、それぞれがｎ個のコイルを含む前記第１〜第４ブロックのコイルに直流電流を含む電流を流し、それによって、該第１〜第４ブロックのコイルに前記磁極対数に等しい周期数のインダクタンスを生じさせるように構成されていることを特徴とする請求項２に記載の回転位置検出装置。
【請求項４】
前記永久磁石型モータがサーボモータである請求項１に記載の回転位置検出装置。
【請求項５】
ロータの磁極数が６ｎ，１０ｎおよび１４ｎ（ｎは正の整数）のいずれかに設定された永久磁石型モータの駆動方法であって、
円周上に均等な間隔で配列する８ｎ個の突極を有しかつそれらの突極にそれぞれコイルを巻いたステータと、Ｓ極とＮ極が交互に配列するように円周上に均等な間隔で永久磁石を配設して、前記永久磁石型モータの磁極数と同数の磁極を形成したロータとを有してなるレゾルバを設けるステップと、
前記永久磁石型モータの磁極位置の検出時において、前記レゾルバの回転角３６０°における前記各コイルのインダクタンス基本波の周期数が前記レゾルバの磁極対数と等しくになるように前記各コイルを励磁するステップと、
前記磁極対数と等しい周期数のインダクタンスに基づいて前記永久磁石型モータの磁極位置を検出するステップと、
前記検出された磁極位置に基づいて前記永久磁石型モータを起動するステップと、
前記磁極位置の検出後において、前記レゾルバの回転角３６０°における前記コイルのインダクタンス基本波の周期数が前記磁極対数の２倍になるように前記コイルを励磁するステップと、
前記磁極対数の２倍の周期数のインダクタンスに基づいて前記永久磁石型モータの回転位置を検出するステップと、
前記検出された回転位置に基づいて前記永久磁石型モータを制御するステップと、
を含むことを特徴とする永久磁石型モータの駆動方法。
【請求項６】
前記磁極位置の検出時に前記各コイルを励磁するステップは、前記各コイルをそれぞれがｎ個のコイルを含む第１〜第４ブロックに分けるステップと、この第１〜第４ブロックにおける２ブロックのコイル相互および他の２ブロックのコイル相互を、それぞれインダクタンスの位相が電気角で１８０°相違するように結線して励磁するステップと、を含み、
前記磁極位置の検出後に前記各コイルを励磁するステップは、前記各コイルをそれぞれが２ｎ個のコイルを含む第１〜第４ブロックに分けるステップと、この第１〜第４ブロックにおける２ブロックのコイル相互および他の２ブロックのコイル相互を、それぞれインダクタンスの位相が電気角で１８０°相違するように結線して励磁するステップと、を含むことを特徴とする請求項５に記載の永久磁石型モータの駆動方法。
【請求項７】
前記磁極位置の検出時に前記各コイルを励磁するステップは、それぞれがｎ個のコイルを含む前記第１〜第４ブロックのコイルに直流電流を含む電流を流し、それによって、該第１〜第４ブロックのコイルに前記磁極対数に等しい周期数のインダクタンスを生じさせるステップを含むことを特徴とする請求項６に記載の永久磁石型モータの駆動方法。
【請求項１】
ロータの磁極数が６ｎ，１０ｎおよび１４ｎ（ｎは正の整数）のいずれかに設定された永久磁石型モータに適用される回転位置検出装置であって、
円周上に均等な間隔で配列する８ｎ個の突極を有しかつそれらの突極にそれぞれコイルを巻いたステータと、Ｓ極とＮ極が交互に配列するように円周上に均等な間隔で永久磁石を配設して、前記永久磁石型モータの磁極数と同数の磁極を形成したロータとを有してなるレゾルバと、
前記永久磁石型モータの磁極位置の検出時において、前記レゾルバの回転角３６０°における前記コイルのインダクタンス基本波の周期数が前記レゾルバの磁極対数と等しくになるように前記コイルを励磁し、前記磁極位置の検出後において、前記レゾルバの回転角３６０°における前記コイルのインダクタンス基本波の周期数が前記磁極対数の２倍になるように前記コイルを励磁するコイル励磁手段と、
前記磁極対数に等しい周期数のインダクタンスに基づいて前記永久磁石型モータの磁極位置を検出し、前記磁極対数の２倍の周期数のインダクタンスに基づいて前記永久磁石型モータの回転位置を検出する信号処理手段と、
を備えることを特徴とする回転位置検出装置。
【請求項２】
前記コイル励磁手段は、前記磁極位置の検出時に前記各コイルをそれぞれがｎ個のコイルを含む第１〜第４ブロックに分けるとともに、前記磁極位置の検出後に前記各コイルをそれぞれが２ｎ個のコイルを含む第１〜第４ブロックに分け、前記各第１〜第４ブロックにおける２ブロックのコイル相互および他の２ブロックのコイル相互を、それぞれインダクタンスの位相が電気角で１８０°相違するように結線して励磁するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の回転位置検出装置。
【請求項３】
前記コイル励磁手段は、それぞれがｎ個のコイルを含む前記第１〜第４ブロックのコイルに直流電流を含む電流を流し、それによって、該第１〜第４ブロックのコイルに前記磁極対数に等しい周期数のインダクタンスを生じさせるように構成されていることを特徴とする請求項２に記載の回転位置検出装置。
【請求項４】
前記永久磁石型モータがサーボモータである請求項１に記載の回転位置検出装置。
【請求項５】
ロータの磁極数が６ｎ，１０ｎおよび１４ｎ（ｎは正の整数）のいずれかに設定された永久磁石型モータの駆動方法であって、
円周上に均等な間隔で配列する８ｎ個の突極を有しかつそれらの突極にそれぞれコイルを巻いたステータと、Ｓ極とＮ極が交互に配列するように円周上に均等な間隔で永久磁石を配設して、前記永久磁石型モータの磁極数と同数の磁極を形成したロータとを有してなるレゾルバを設けるステップと、
前記永久磁石型モータの磁極位置の検出時において、前記レゾルバの回転角３６０°における前記各コイルのインダクタンス基本波の周期数が前記レゾルバの磁極対数と等しくになるように前記各コイルを励磁するステップと、
前記磁極対数と等しい周期数のインダクタンスに基づいて前記永久磁石型モータの磁極位置を検出するステップと、
前記検出された磁極位置に基づいて前記永久磁石型モータを起動するステップと、
前記磁極位置の検出後において、前記レゾルバの回転角３６０°における前記コイルのインダクタンス基本波の周期数が前記磁極対数の２倍になるように前記コイルを励磁するステップと、
前記磁極対数の２倍の周期数のインダクタンスに基づいて前記永久磁石型モータの回転位置を検出するステップと、
前記検出された回転位置に基づいて前記永久磁石型モータを制御するステップと、
を含むことを特徴とする永久磁石型モータの駆動方法。
【請求項６】
前記磁極位置の検出時に前記各コイルを励磁するステップは、前記各コイルをそれぞれがｎ個のコイルを含む第１〜第４ブロックに分けるステップと、この第１〜第４ブロックにおける２ブロックのコイル相互および他の２ブロックのコイル相互を、それぞれインダクタンスの位相が電気角で１８０°相違するように結線して励磁するステップと、を含み、
前記磁極位置の検出後に前記各コイルを励磁するステップは、前記各コイルをそれぞれが２ｎ個のコイルを含む第１〜第４ブロックに分けるステップと、この第１〜第４ブロックにおける２ブロックのコイル相互および他の２ブロックのコイル相互を、それぞれインダクタンスの位相が電気角で１８０°相違するように結線して励磁するステップと、を含むことを特徴とする請求項５に記載の永久磁石型モータの駆動方法。
【請求項７】
前記磁極位置の検出時に前記各コイルを励磁するステップは、それぞれがｎ個のコイルを含む前記第１〜第４ブロックのコイルに直流電流を含む電流を流し、それによって、該第１〜第４ブロックのコイルに前記磁極対数に等しい周期数のインダクタンスを生じさせるステップを含むことを特徴とする請求項６に記載の永久磁石型モータの駆動方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２００７−１３５３０４（Ｐ２００７−１３５３０４Ａ）
【公開日】平成１９年５月３１日（２００７．５．３１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−３２６０３６（Ｐ２００５−３２６０３６）
【出願日】平成１７年１１月１０日（２００５．１１．１０）
【出願人】（０００１０３７９２）オリエンタルモーター株式会社 (150)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年５月３１日（２００７．５．３１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１１月１０日（２００５．１１．１０）
【出願人】（０００１０３７９２）オリエンタルモーター株式会社 (150)
【Ｆターム（参考）】
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