JP2002112569A - ２モードの電力供給スイッチングを有する電気モーター - Google Patents
２モードの電力供給スイッチングを有する電気モーターInfo
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
- H02P6/08—Arrangements for controlling the speed or torque of a single motor
- H02P6/085—Arrangements for controlling the speed or torque of a single motor in a bridge configuration
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
- Control Of Electric Motors In General (AREA)
- Control Of Direct Current Motors (AREA)
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】高速回転で高トルクを示し、低速で低損失を示
すような様式で制御される同期電気モーターを提供す
る。 【解決手段】速度モニタリング手段によって供給される
信号の関数として駆動巻線へ電力供給するように選択さ
れており、該シーケンスは、該速度モニタリングの関数
であるデューティ比を持つオン／オフパルスの連続を含
んでおり、該制御手段が、該モニタリング手段によって
発せられる信号に応答してスイッチを制御する２つのモ
ードを発生させるのに適しており、第二のスイッチ制御
モードのシーケンスが、スイッチオン状態を持ってお
り、該スイッチオン状態が、第一のモードの最終稼動に
おけるスイッチのオン状態を含んでおり、かつ、前記オ
ン状態のうちの１つによって直接的に延長された、位相
の進んだオンパルスの連続、またはオン状態を含んでい
ることである。
すような様式で制御される同期電気モーターを提供す
る。 【解決手段】速度モニタリング手段によって供給される
信号の関数として駆動巻線へ電力供給するように選択さ
れており、該シーケンスは、該速度モニタリングの関数
であるデューティ比を持つオン／オフパルスの連続を含
んでおり、該制御手段が、該モニタリング手段によって
発せられる信号に応答してスイッチを制御する２つのモ
ードを発生させるのに適しており、第二のスイッチ制御
モードのシーケンスが、スイッチオン状態を持ってお
り、該スイッチオン状態が、第一のモードの最終稼動に
おけるスイッチのオン状態を含んでおり、かつ、前記オ
ン状態のうちの１つによって直接的に延長された、位相
の進んだオンパルスの連続、またはオン状態を含んでい
ることである。
Description
【０００１】本発明は、高効率および低コストが同時に
必要とされる用途のための、「ブラシレス」モーターと
しても公知の、電子的にスイッチされるモーターに関す
る。本発明は、非常に変化する流量における圧力下での
作動液体でアクチュエータまたはサーボモーター送りポ
ンプを駆動するために、自動車産業で主に適用される
が、これに制限されない。
必要とされる用途のための、「ブラシレス」モーターと
しても公知の、電子的にスイッチされるモーターに関す
る。本発明は、非常に変化する流量における圧力下での
作動液体でアクチュエータまたはサーボモーター送りポ
ンプを駆動するために、自動車産業で主に適用される
が、これに制限されない。
【０００２】図１は、従来の電子的にスイッチされるモ
ーターの例を示す。図によると、モーターは永久磁石の
回転子１０と固定子とを含み、この固定子は３つの巻線
１２と位置センサ１８とを有する。スイッチのブリッジ
を形成する３方ブランチ制御モジュールは、直流（Ｄ
Ｃ）電源１６から巻線１２に電力を供給するよう働く。
各ブランチは２つの直列に接続されたスイッチ２０およ
び２２を有し、電圧源１６と接地との間には種々のブラ
ンチが接続されている。各スイッチ自体はフリーホイー
ルダイオード２４と並列に接続されている。
ーターの例を示す。図によると、モーターは永久磁石の
回転子１０と固定子とを含み、この固定子は３つの巻線
１２と位置センサ１８とを有する。スイッチのブリッジ
を形成する３方ブランチ制御モジュールは、直流（Ｄ
Ｃ）電源１６から巻線１２に電力を供給するよう働く。
各ブランチは２つの直列に接続されたスイッチ２０およ
び２２を有し、電圧源１６と接地との間には種々のブラ
ンチが接続されている。各スイッチ自体はフリーホイー
ルダイオード２４と並列に接続されている。
【０００３】図１の回路は、減算器２６をさらに有し、
この減算器は、速度参照値を与えるデジタル信号ＶCを
受ける一方の入力と、回転子１０の速度を表すデジタル
信号を受けるデジタル信号Ｖmを受ける他方の入力とを
有する。該信号Ｖmは、位置センサ１８からの出力信号
を受ける計算器２８によって発せられる。
この減算器は、速度参照値を与えるデジタル信号ＶCを
受ける一方の入力と、回転子１０の速度を表すデジタル
信号を受けるデジタル信号Ｖmを受ける他方の入力とを
有する。該信号Ｖmは、位置センサ１８からの出力信号
を受ける計算器２８によって発せられる。
【０００４】計算器２８は、デジタル信号をその出力３
０に発するように設計され、このデジタル信号はオープ
ニングのデューティ比を表すか、または連続したアクテ
ィベーション（activation；活化、作動）の期間中に巻
線１２へと供給される周期的な電圧パルスのＲＣＯを表
す。この信号は、減算器２６によって供給された制御偏
差信号εvに基づいて発生される。電力供給スイッチ２
０および２２を制御する回路３２は、ＲＣＯの値に基づ
いて、ならびに回転子の位置を特定するセンサ１８によ
って発せられる信号に基づいて、さらにまた周波数制御
および同期信号３４に基づいて、スイッチ閉鎖信号を発
生させる。
０に発するように設計され、このデジタル信号はオープ
ニングのデューティ比を表すか、または連続したアクテ
ィベーション（activation；活化、作動）の期間中に巻
線１２へと供給される周期的な電圧パルスのＲＣＯを表
す。この信号は、減算器２６によって供給された制御偏
差信号εvに基づいて発生される。電力供給スイッチ２
０および２２を制御する回路３２は、ＲＣＯの値に基づ
いて、ならびに回転子の位置を特定するセンサ１８によ
って発せられる信号に基づいて、さらにまた周波数制御
および同期信号３４に基づいて、スイッチ閉鎖信号を発
生させる。
【０００５】このような回路を制御する幾つかの方法、
特に、いわゆる１２０°モード、およびいわゆる１８０
°モードが既に公知である。
特に、いわゆる１２０°モード、およびいわゆる１８０
°モードが既に公知である。
【０００６】１２０°タイプモードでは、このモジュー
ルは、デューティ比（これは速度を調節するように変化
する）を呈する周期的な電圧パルスをモーターの各位相
に連続して供給するが、種々の位相に電力が供給される
期間には、時間のオーバラップは全く無く、ある方向そ
してその反対方向に同じ位相が供給される連続的な期間
があり、これらの期間は、前記位相が電力を受けない間
の期間で分断されている。
ルは、デューティ比（これは速度を調節するように変化
する）を呈する周期的な電圧パルスをモーターの各位相
に連続して供給するが、種々の位相に電力が供給される
期間には、時間のオーバラップは全く無く、ある方向そ
してその反対方向に同じ位相が供給される連続的な期間
があり、これらの期間は、前記位相が電力を受けない間
の期間で分断されている。
【０００７】電力供給モードは、高効率を与えるという
利点を示す。しかしながら、高いトルクは低速でしかを
得ることができない。おおよそ一定であるトルクを与え
る、速度の関数としてのトルクの稼動特性を、１２０°
タイプの制御は備えるが、一定の電力での稼動に近づく
特性を有することが望ましいだろう。
利点を示す。しかしながら、高いトルクは低速でしかを
得ることができない。おおよそ一定であるトルクを与え
る、速度の関数としてのトルクの稼動特性を、１２０°
タイプの制御は備えるが、一定の電力での稼動に近づく
特性を有することが望ましいだろう。
【０００８】デューティ比が１００％に達すると、電流
を増加させることでしかトルクの増加を得ることができ
ず、電流自体をモーターベアリングの強度に合致した値
に制限しなければならない。
を増加させることでしかトルクの増加を得ることができ
ず、電流自体をモーターベアリングの強度に合致した値
に制限しなければならない。
【０００９】高速回転で非常に高いトルク値を必要とす
る用途では、いわゆる「１８０°タイプモード」制御が
用いられる。そのモードでは、各スイッチがアクティベ
ート（activate；活化、作動）されている期間は、３つ
の位相の全てに電力が同時に供給される期間であり、一
方向にまたは他の方向に各位相へ電力が連続的に供給さ
れる期間である。このために、いわゆる１８０°タイプ
モードは、１２０°タイプモードの電力供給に存在す
る、電力が供給されていない期間を埋める。
る用途では、いわゆる「１８０°タイプモード」制御が
用いられる。そのモードでは、各スイッチがアクティベ
ート（activate；活化、作動）されている期間は、３つ
の位相の全てに電力が同時に供給される期間であり、一
方向にまたは他の方向に各位相へ電力が連続的に供給さ
れる期間である。このために、いわゆる１８０°タイプ
モードは、１２０°タイプモードの電力供給に存在す
る、電力が供給されていない期間を埋める。
【００１０】しかし、モーターに軽く負荷がかかってい
る場合、１８０°タイプモードは減少した効率を示し、
これは、特に、ジュール効果損失を増大させる大きな無
効成分が存在することに起因する。
る場合、１８０°タイプモードは減少した効率を示し、
これは、特に、ジュール効果損失を増大させる大きな無
効成分が存在することに起因する。
【００１１】本発明の目的は、高速回転で高トルクを示
し、低速で低損失を示すような様式で制御される同期電
気モーターを提案することである。
し、低速で低損失を示すような様式で制御される同期電
気モーターを提案することである。
【００１２】本発明の第二の目的は、制御手段が２つの
モード間のスイッチング時に突発的なトルク変化または
速度変化をいずれも生じないモーターを提案すること
と、複雑な電子制御手段を必要とすることなくこれを達
成することである。
モード間のスイッチング時に突発的なトルク変化または
速度変化をいずれも生じないモーターを提案すること
と、複雑な電子制御手段を必要とすることなくこれを達
成することである。
【００１３】本発明によれば、本発明の目的は電子的に
スイッチされるモーターによって達成され、該モーター
は、３相駆動巻線を備えた固定子−回転子アセンブリを
有し、さらに、該巻線に電力を供給するための直列のス
イッチと、参照速度でモーターの速度を調節するのに適
した制御手段とを有し、該制御手段は、固定子と回転子
の相対速度をモニタリングするための手段と、反復され
るシーケンスに従って各スイッチをオンとオフにスイッ
チさせる手段とを含み、該シーケンスは、該速度モニタ
リング手段によって供給される信号の関数として駆動巻
線へ電力供給するように選択されており、該シーケンス
は、該速度モニタリングの関数であるデューティ比を持
つオン／オフパルスの連続を含んでおり、当該モーター
の特徴は、該制御手段が、該モニタリング手段によって
発せられる信号に応答してスイッチを制御する２つのモ
ードを発生させるのに適しており、第二のスイッチ制御
モードのシーケンスが、スイッチオン状態を持ってお
り、該スイッチオン状態が、第一のモードの最終稼動に
おけるスイッチのオフ状態を含んでおり、かつ、前記オ
ン状態のうちの１つによって直接的に延長され位相の進
んだオンパルス（オンのパルス）の連続、またはオン状
態を含んでいることである。
スイッチされるモーターによって達成され、該モーター
は、３相駆動巻線を備えた固定子−回転子アセンブリを
有し、さらに、該巻線に電力を供給するための直列のス
イッチと、参照速度でモーターの速度を調節するのに適
した制御手段とを有し、該制御手段は、固定子と回転子
の相対速度をモニタリングするための手段と、反復され
るシーケンスに従って各スイッチをオンとオフにスイッ
チさせる手段とを含み、該シーケンスは、該速度モニタ
リング手段によって供給される信号の関数として駆動巻
線へ電力供給するように選択されており、該シーケンス
は、該速度モニタリングの関数であるデューティ比を持
つオン／オフパルスの連続を含んでおり、当該モーター
の特徴は、該制御手段が、該モニタリング手段によって
発せられる信号に応答してスイッチを制御する２つのモ
ードを発生させるのに適しており、第二のスイッチ制御
モードのシーケンスが、スイッチオン状態を持ってお
り、該スイッチオン状態が、第一のモードの最終稼動に
おけるスイッチのオフ状態を含んでおり、かつ、前記オ
ン状態のうちの１つによって直接的に延長され位相の進
んだオンパルス（オンのパルス）の連続、またはオン状
態を含んでいることである。
【００１４】このようなモーターは、モード間の移り変
わりを円滑にするための集中的な計算を必要としないの
で特に有利である。
わりを円滑にするための集中的な計算を必要としないの
で特に有利である。
【００１５】本発明の他の特徴、目的および利点は、添
付の図面を参照して以下の詳細な説明を読むことで明ら
かとなるだろう。 ・図１は、従来の構造のスイッチング制御手段を備えた
モーターの電気回路図である。 ・図２は、本発明のモーターの種々の位相に１２０°モ
ードで電力を供給する、一連の期間を示す、タイミング
図である。 ・図３ａ〜３ｄは、それぞれ互いに時間の一致したタイ
ミング図であって、当該モーターの位相において単一電
圧がどのように変化するのか、当該モーターの位相にお
いて複合電圧がどのように変化するのかを示し、ホール
効果センサによって発せられる、回転子の位置を検出す
る信号、および１２０°モードでの稼動時に本発明のモ
ーターの６つのスイッチに印加されるコントロール電圧
を示している。 ・図４は、１８０°モードで稼動する本発明のモーター
の種々の位相に対する連続した電力供給期間を示すタイ
ミング図である。 ・図５は、本発明のモーターの制御回路のブロック図で
ある。 ・図６は、１２０°モードにおいて１つの位相の電流が
どのように変化するのかを示す。 ・図７は、１８０°タイプモードにおいて１つの位相の
電流がどのように変化するのかを示す。 ・図８は、１８０°タイプモード、１００％で稼動する
場合に、１つの位相での電流がどのように変化するのか
を示す。
付の図面を参照して以下の詳細な説明を読むことで明ら
かとなるだろう。 ・図１は、従来の構造のスイッチング制御手段を備えた
モーターの電気回路図である。 ・図２は、本発明のモーターの種々の位相に１２０°モ
ードで電力を供給する、一連の期間を示す、タイミング
図である。 ・図３ａ〜３ｄは、それぞれ互いに時間の一致したタイ
ミング図であって、当該モーターの位相において単一電
圧がどのように変化するのか、当該モーターの位相にお
いて複合電圧がどのように変化するのかを示し、ホール
効果センサによって発せられる、回転子の位置を検出す
る信号、および１２０°モードでの稼動時に本発明のモ
ーターの６つのスイッチに印加されるコントロール電圧
を示している。 ・図４は、１８０°モードで稼動する本発明のモーター
の種々の位相に対する連続した電力供給期間を示すタイ
ミング図である。 ・図５は、本発明のモーターの制御回路のブロック図で
ある。 ・図６は、１２０°モードにおいて１つの位相の電流が
どのように変化するのかを示す。 ・図７は、１８０°タイプモードにおいて１つの位相の
電流がどのように変化するのかを示す。 ・図８は、１８０°タイプモード、１００％で稼動する
場合に、１つの位相での電流がどのように変化するのか
を示す。
【００１６】上記装置の全体的な構造は、図１の構造と
同様である。
同様である。
【００１７】当該装置の制御手段は、また、２つのスイ
ッチングモード、１２０°タイプモードおよび１８０°
タイプモードの一方または他方を実施するように設計さ
れる。
ッチングモード、１２０°タイプモードおよび１８０°
タイプモードの一方または他方を実施するように設計さ
れる。
【００１８】１２０°タイプモードでは、図２および３
ａ〜３ｄに示されるように実施される。
ａ〜３ｄに示されるように実施される。
【００１９】３つのホールセンサ１８の各々は、１ター
ンの半分（１８０°）にわたる高レベルと、残りの半タ
ーンにわたる低レベルとを有する方形波信号を発する。
ンの半分（１８０°）にわたる高レベルと、残りの半タ
ーンにわたる低レベルとを有する方形波信号を発する。
【００２０】図３ｃおよび３ｄに示すように、任意の所
定の位相における「トップ」スイッチ（スイッチ２０
ａ、２０ｂ、２０ｃ）は、該位相に関連する検出信号の
正の部分の最後の１２０°にわたってアクティベートさ
れ、対して同一の所定の位相の「ボトム」スイッチ（ス
イッチ２２ａ、２２ｂ、２２ｃ）は、検出信号のゼロ部
分の最後１２０°にわたってアクティベートされる。
定の位相における「トップ」スイッチ（スイッチ２０
ａ、２０ｂ、２０ｃ）は、該位相に関連する検出信号の
正の部分の最後の１２０°にわたってアクティベートさ
れ、対して同一の所定の位相の「ボトム」スイッチ（ス
イッチ２２ａ、２２ｂ、２２ｃ）は、検出信号のゼロ部
分の最後１２０°にわたってアクティベートされる。
【００２１】１２０°モードでは、所定のスイッチがア
クティベートされる各期間は、２つの６０°の区間（イ
ンターバル）にさらに分割される。すなわち、選択され
るデューティ比（パルス幅変調（ＰＷＭ）信号という）
でチョッパ信号が付与される第一の区間、およびスイッ
チを閉じたまま（すなわち導通しているように）してお
くために一定の電圧が導入される第二の区間である。
クティベートされる各期間は、２つの６０°の区間（イ
ンターバル）にさらに分割される。すなわち、選択され
るデューティ比（パルス幅変調（ＰＷＭ）信号という）
でチョッパ信号が付与される第一の区間、およびスイッ
チを閉じたまま（すなわち導通しているように）してお
くために一定の電圧が導入される第二の区間である。
【００２２】第一の区間では、選択されたＰＷＭにおい
て、所望の回転速度に対して回転子が有するいかなる遅
延をも取り戻すために、より大きなトルクまたはより小
さなトルクが得られるように、当該の位相に導入される
駆動電力が決定される。
て、所望の回転速度に対して回転子が有するいかなる遅
延をも取り戻すために、より大きなトルクまたはより小
さなトルクが得られるように、当該の位相に導入される
駆動電力が決定される。
【００２３】この区間においてデューティ比が１００％
に達し、かつ測定速度と参照速度との間の差分εvが依
然として負であると、このとき、本発明の装置は以下に
述べるように１８０°制御モードにスイッチされる。
に達し、かつ測定速度と参照速度との間の差分εvが依
然として負であると、このとき、本発明の装置は以下に
述べるように１８０°制御モードにスイッチされる。
【００２４】この第二のモードでは、当該のスイッチは
１８０°の期間にわたってアクティベートされる。この
期間は、上記１２０°期間に対して前に延長される。
１８０°の期間にわたってアクティベートされる。この
期間は、上記１２０°期間に対して前に延長される。
【００２５】さらに正確には、１８０°アクティベーシ
ョン期間は、上記の１２０°期間だけでなく、該１２０
°期間の開始の直前の６０°の区間をもカバーする。
ョン期間は、上記の１２０°期間だけでなく、該１２０
°期間の開始の直前の６０°の区間をもカバーする。
【００２６】この６０°先行区間は、測定速度を参照速
度に到達させるように選択されるデューティ比のＰＷＭ
信号で占有される。
度に到達させるように選択されるデューティ比のＰＷＭ
信号で占有される。
【００２７】これに対して、先のモードの１２０°期間
に対応するこの期間の一部は、１８０°タイプモードに
スイッチングする直前と同一のオン/オフ・シーケンス
を保つ。従って、この１２０°期間の第一の区間は、デ
ューティ比が１００％のＰＷＭ（すなわち、連続的な信
号）を有し、そしてこの１２０°期間の第二の区間はそ
の連続的な電位のままである。
に対応するこの期間の一部は、１８０°タイプモードに
スイッチングする直前と同一のオン/オフ・シーケンス
を保つ。従って、この１２０°期間の第一の区間は、デ
ューティ比が１００％のＰＷＭ（すなわち、連続的な信
号）を有し、そしてこの１２０°期間の第二の区間はそ
の連続的な電位のままである。
【００２８】この１８０°モードでは、０％稼動点（op
erating point）は、従って、１２０°モードの１００
％稼動点で得られる信号と同じ制御信号に一致する。
erating point）は、従って、１２０°モードの１００
％稼動点で得られる信号と同じ制御信号に一致する。
【００２９】１２０°期間の前にアクティベーション期
間を加えることによる位相進みの基本思想に基づいて、
この、１８０°タイプの稼動の第二のモードは、高速で
伸びるトルクを増加させる利点を示す。
間を加えることによる位相進みの基本思想に基づいて、
この、１８０°タイプの稼動の第二のモードは、高速で
伸びるトルクを増加させる利点を示す。
【００３０】この特定の１８０°モード（これは、１２
０°モードの最大値に存在した制御波形を保存してい
る）を選択することで、トルクまたは速度にいかなる不
連続もない２つのモード間の移り変わりが得られ、もは
や、デューティ比に必要な移り変わり（transition）の
計算は必要ではない。
０°モードの最大値に存在した制御波形を保存してい
る）を選択することで、トルクまたは速度にいかなる不
連続もない２つのモード間の移り変わりが得られ、もは
や、デューティ比に必要な移り変わり（transition）の
計算は必要ではない。
【００３１】必要なトルクを発するのに１２０°モード
の稼動が十分である間、即ち、単に１２０°モードでの
デューティ比を変化させることでＶcが達成され得る限
り、当該装置はこのモードのままである。１００％のデ
ューティ比に達すると、装置は、このような必要性の判
断をいずれも要求することなく、自動的に１８０°タイ
プモードへとスイッチする。必要とされるのは、整合
（マッチング）を全く必要としないモード間の直接の切
り替えのみである。
の稼動が十分である間、即ち、単に１２０°モードでの
デューティ比を変化させることでＶcが達成され得る限
り、当該装置はこのモードのままである。１００％のデ
ューティ比に達すると、装置は、このような必要性の判
断をいずれも要求することなく、自動的に１８０°タイ
プモードへとスイッチする。必要とされるのは、整合
（マッチング）を全く必要としないモード間の直接の切
り替えのみである。
【００３２】同様に、１８０°タイプのモードが０％の
デューティ比に達すると、複雑な判断手段を必要とする
ことなく、１２０°モードへの切り換えが自動的に進行
する。電子的な判断手段を必要としないという事実によ
って、バッテリー電圧に依存するような手段に関連した
欠点を回避することが可能となる。このような装置はま
た、速度を計算する際の誤差、さらにモーターの電子部
品の不整合（ミスマッチ）に起因する悪影響を回避する
ことを可能とする。
デューティ比に達すると、複雑な判断手段を必要とする
ことなく、１２０°モードへの切り換えが自動的に進行
する。電子的な判断手段を必要としないという事実によ
って、バッテリー電圧に依存するような手段に関連した
欠点を回避することが可能となる。このような装置はま
た、速度を計算する際の誤差、さらにモーターの電子部
品の不整合（ミスマッチ）に起因する悪影響を回避する
ことを可能とする。
【００３３】さらに（最大トルクを得るために）、始動
時に１２０°モードに切り換えるためのいかなる用意も
必要ではない。なぜなら、切り換えは、この場合は、自
動的であるからである。
時に１２０°モードに切り換えるためのいかなる用意も
必要ではない。なぜなら、切り換えは、この場合は、自
動的であるからである。
【００３４】別の態様では、１２０°ゾーンがその最大
のデューティ比に達すると、該１２０°期間に先立つ正
の制御信号の始まりを前進的に進めることによって位相
の進みが生じるようにしたものが提供される。
のデューティ比に達すると、該１２０°期間に先立つ正
の制御信号の始まりを前進的に進めることによって位相
の進みが生じるようにしたものが提供される。
【００３５】この場合、可変の位相の進みは、必要に応
じてデューティ比を変化させることで得られるが、しか
し、１２０°ゾーンにおいて最大デューティ比の点に達
した後だけであって、この１２０°期間における突然の
変化は全く含まない。
じてデューティ比を変化させることで得られるが、しか
し、１２０°ゾーンにおいて最大デューティ比の点に達
した後だけであって、この１２０°期間における突然の
変化は全く含まない。
【００３６】これは、その終点が０および２００％であ
る調節器（レギュレータ）を提供し、そしてこの調節器
は、それぞれが０〜１００％の範囲にわたって変化し得
る２つの標準的なＰＷＭ調節器として細分される。
る調節器（レギュレータ）を提供し、そしてこの調節器
は、それぞれが０〜１００％の範囲にわたって変化し得
る２つの標準的なＰＷＭ調節器として細分される。
【００３７】図５に示されるように、本発明のモーター
の好ましい制御回路は、計算器６０（追いつくべき速度
差分を指し示す）へ制御信号を発するために、減算器２
６の利用を継続し、該減算器は速度差分信号εvを発
し、続いて調節器５１を介してフィルタリングし、バッ
テリー電圧Ｕbatの関数としてスケーリングする。計算
器６０の前のこの第一のブランチを参照番号１００で示
す。計算器６０は、適用されるデューティ比ならびに制
御モードを決定する。
の好ましい制御回路は、計算器６０（追いつくべき速度
差分を指し示す）へ制御信号を発するために、減算器２
６の利用を継続し、該減算器は速度差分信号εvを発
し、続いて調節器５１を介してフィルタリングし、バッ
テリー電圧Ｕbatの関数としてスケーリングする。計算
器６０の前のこの第一のブランチを参照番号１００で示
す。計算器６０は、適用されるデューティ比ならびに制
御モードを決定する。
【００３８】図６〜８は、バッテリーによって発せられ
る位相電流がこの回路によってどのように変化するのか
を示す。
る位相電流がこの回路によってどのように変化するのか
を示す。
【００３９】デューティ比が１００％でない場合、１８
０°モードにおけるバッテリーからの位相電流はより高
く、そして低い値へと向かう急峻な状態になっていくこ
とが見受けられるだろう。
０°モードにおけるバッテリーからの位相電流はより高
く、そして低い値へと向かう急峻な状態になっていくこ
とが見受けられるだろう。
【００４０】別の態様では、１２０°モードでのデュー
ティ比が１００％に達すると、該回路は、ＰＷＭゾーン
における０％よりも大きな最初のデューティ比を伴う上
記の１８０°タイプモードへと切り替わるように形成さ
れる。有利なものとして、デューティ比が２０％〜６０
％までの範囲に存在し、好ましくは約４０％であるよう
にしたものが形成される。
ティ比が１００％に達すると、該回路は、ＰＷＭゾーン
における０％よりも大きな最初のデューティ比を伴う上
記の１８０°タイプモードへと切り替わるように形成さ
れる。有利なものとして、デューティ比が２０％〜６０
％までの範囲に存在し、好ましくは約４０％であるよう
にしたものが形成される。
【００４１】従って、調節器からの、わずかに１００％
を超える出力参照（output reference）は、１８０°タ
イプモードにおいて０％のデューティ比を与えるのでは
なく、例えば、４０％のデューティ比へと直接的に進む
ことが推定される。
を超える出力参照（output reference）は、１８０°タ
イプモードにおいて０％のデューティ比を与えるのでは
なく、例えば、４０％のデューティ比へと直接的に進む
ことが推定される。
【００４２】本発明の１８０°タイプモードのデューテ
ィ比を０〜４０％の範囲にわたって変化させることは、
概しては、モーターの挙動に殆ど影響を与えないことが
分かった。この範囲では、位相進みにおいて印加される
さらなる電圧は無視できる。発生した電流が非常に低く
（数アンペア）、断続的であることが位相電流で見受け
られ得る。
ィ比を０〜４０％の範囲にわたって変化させることは、
概しては、モーターの挙動に殆ど影響を与えないことが
分かった。この範囲では、位相進みにおいて印加される
さらなる電圧は無視できる。発生した電流が非常に低く
（数アンペア）、断続的であることが位相電流で見受け
られ得る。
【００４３】本発明の装置によって、低トルクのゾーン
および高速のゾーンにおける効率までも改善され、そし
てモード間をスイッチングするときに良好な安定性が達
成され、しかも、このことは、バッテリー電圧、ならび
にモーターおよびエレクトロニクスの物理的なパラメー
タとは無関係である。
および高速のゾーンにおける効率までも改善され、そし
てモード間をスイッチングするときに良好な安定性が達
成され、しかも、このことは、バッテリー電圧、ならび
にモーターおよびエレクトロニクスの物理的なパラメー
タとは無関係である。
【図１】図１は、従来の構造のスイッチング制御手段を
備えたモーターの電気回路図である。
備えたモーターの電気回路図である。
【図２】図２は、本発明のモーターの種々の位相に１２
０°モードで電力を供給する一連の期間を示す、タイミ
ング図である。
０°モードで電力を供給する一連の期間を示す、タイミ
ング図である。
【図３】図３ａ〜３ｄは、それぞれ互いに時間の一致し
たタイミング図であって、当該モーターの位相において
単一電圧がどのように変化するのか、当該モーターの位
相において複合電圧がどのように変化するのかを示し、
ホール効果センサによって発せられる、回転子の位置を
検出する信号、および１２０°モードでの稼動時に本発
明のモーターの６つのスイッチに印加されるコントロー
ル電圧を示している。
たタイミング図であって、当該モーターの位相において
単一電圧がどのように変化するのか、当該モーターの位
相において複合電圧がどのように変化するのかを示し、
ホール効果センサによって発せられる、回転子の位置を
検出する信号、および１２０°モードでの稼動時に本発
明のモーターの６つのスイッチに印加されるコントロー
ル電圧を示している。
【図４】図４は、１８０°モードで稼動する本発明のモ
ーターの種々の位相に対する連続した電力供給期間を示
すタイミング図である。
ーターの種々の位相に対する連続した電力供給期間を示
すタイミング図である。
【図５】図５は、本発明のモーターの制御回路のブロッ
ク図である。
ク図である。
【図６】図６は、１２０°モードにおいて１つの位相の
電流がどのように変化するのかを示す。
電流がどのように変化するのかを示す。
【図７】図７は、１８０°タイプモードにおいて１つの
位相の電流がどのように変化するのかを示す。
位相の電流がどのように変化するのかを示す。
【図８】図８は、１８０°タイプモード、１００％で稼
動する場合に、１つの位相での電流がどのように変化す
るのかを示す。
動する場合に、１つの位相での電流がどのように変化す
るのかを示す。
Claims (9)
- 【請求項１】 電子的にスイッチされるモーターであっ
て、 ３相駆動巻線（１２）を備えた固定子−回転子アセンブ
リ（１０、１２）を有し、さらに、該巻線に電力を供給
するための直列のスイッチ（２０、２２）と、参照速度
（Ｖc）でモーターの速度を調節するのに適した制御手
段（２６、２８、３２）とを有し、 該制御手段（２６、２８、３２）は、 固定子（１２）と回転子（１０）の相対速度をモニタリ
ングするための手段（１８、２６、２８）と、 反復されるシーケンスに従って各スイッチ（２０、２
２）をオンとオフにスイッチさせる手段とを含み、 該シーケンスは、該速度モニタリング手段（１８、２
６、２８）によって供給される信号（Ｖc、Ｖm）の関数
として駆動巻線へ電力供給するように選択されており、
該シーケンスは、該速度モニタリングの関数であるデュ
ーティ比を持つオン／オフパルスの連続を含んでおり、 当該モーターの特徴は、 該制御手段が、該モニタリング手段（１８、２６、２
８）によって発せられる信号に応答してスイッチ（２
０、２２）を制御する２つのモードを発生させるのに適
しており、 第二のスイッチ制御モードのシーケンスが、スイッチオ
ン状態を持っており、該スイッチオン状態が、第一のモ
ードの最終稼動におけるスイッチのオン状態を含んでお
り、かつ、前記オン状態のうちの１つによって直接的に
延長された、位相の進んだオンパルスの連続、またはオ
ン状態を含んでいることである、前記モーター。 - 【請求項２】 第一のモードから第二のモードへの移り
変わりにおいて、スイッチのオン／オフのシーケンス
が、第一のモードと第二のモードの両方において同一で
あることを特徴とする、請求項１に記載のモーター。 - 【請求項３】 第一のモードから第二のモードへの切り
替わりにおいて、第二モードの第一稼動のオン／オフの
シーケンスが、第一モードの最後の稼動と同じオン状態
の配分を呈し、かつ、非ゼロ時間の区間の間、前記オン
状態のうちの１つによって直接的に延長され位相の進ん
だオンパルスの連続、またはオン状態を呈することを特
徴とする、請求項１に記載のモーター。 - 【請求項４】 制御手段が、速度モニタリング手段によ
って発せられる信号の関数として位相の進んだオンパル
スの連続を、またはオン状態の継続時間を、変化させる
のに適していることを特徴とする、請求項１〜３のいず
れか１項に記載のモーター。 - 【請求項５】 第一のモードが、 スイッチ制御シーケンスの１／３の間継続するアクティ
ベーション期間の間、各スイッチがオンであるか、また
は各スイッチがオンパルスの連続によって制御されると
いうモードであり、かつ、 第二のモードが、 該シーケンスの１／３の前記期間とシーケンスの１／３
の該期間より進んだ期間とを加えたものを含むアクティ
ベーション期間の間、各スイッチ（２０、２２）がオン
であるか、または各スイッチがオンパルスの連続によっ
て制御されるというモードであることを特徴とする、上
記請求項のいずれか１項に記載のモーター。 - 【請求項６】 第一のモードが、 各スイッチのアクティベーション期間の１／３が一連の
パルスで構成され、それに続く前記期間の２／３がスイ
ッチ（２０、２２）の連続オン状態で構成されているモ
ードであることを特徴とする、請求項５に記載のモータ
ー。 - 【請求項７】 上記の早い方の期間が、シーケンスの１
／６の間継続することを特徴とする、請求項６に記載の
モーター。 - 【請求項８】 第一のモードから第二のモードへの切り
替わりにおいて、早い方の期間が、２０％〜６０％の範
囲にあるデューティ比を持つオンパルスを有する時間区
間であることを特徴とする、請求項３と合わせた請求項
７に記載のモーター。 - 【請求項９】 第一のモードから第二のモードへの切り
替わりにおいて、早い方の期間が、約４０％のデューテ
ィ比を持つオンパルスを有する時間区間であることを特
徴とする、請求項８に記載のモーター。
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|---|---|---|---|
| FR0009304A FR2811824B1 (fr) | 2000-07-17 | 2000-07-17 | Moteur electrique a deux modes de communication d'alimentation |
| FR0009304 | 2000-07-17 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002112569A true JP2002112569A (ja) | 2002-04-12 |
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|---|---|---|---|
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|---|---|
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