JP2002233184A - リラクタンス型電動機の駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高速回転時でも、通電電流の遅れによるトル
ク低下を防止すると共に騒音・振動を低減することを目
的とする。 【解決手段】 リラクタンス型電動機のステータ突極に
巻回された各相コイルに、夫々通電パターンが台形波と
なるような通電を行って回転トルクを発生させ、ロータ
を回転させる。ロータ回転速度の低速時は傾斜角度α１
のＭＡＰ１に基づいて通電電流値を演算し、中速時は傾
斜角度α２のＭＡＰ２に基づいて通電電流値を演算し、
高速時は傾斜角度α３のＭＡＰ３に基づいて通電電流値
を演算する（α１＜α２＜α３）ことにより、結果とし
て各相コイルの通電パターンは使用したＭＡＰの形状と
同等のものとなる。このように回転速度が高速になるほ
どＭＡＰの傾斜角度を大きくしているため、高速回転時
でも電流の立ち上がり・立ち下がりが急峻に行われ、ト
ルク低下を抑制して騒音・振動を低減できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、多相片波通電のリ
ラクタンス型電動機の駆動装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、リラクタンス型電動機は、出
力トルクが大きく、構造が簡単であるという利点がある
反面、高トルクリップルであるという欠点があり、これ
まで一部の分野のみで応用されるに留まっていた。以
下、リラクタンス型電動機の構造及びその駆動原理の概
略について説明する。

【０００３】図１１に例示するように、リラクタンス型
電動機１は、金属板（例えば鉄心形成板）を積層して形
成されたステータ２とロータ３、及びステータ２に具備
される３組（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）のコイル４、５、６等
により構成される。ステータ２の内周部には、１２個の
磁極突起（以下「ステータ突極」という）２ａ〜２ｍが
等間隔に設けられている。

【０００４】これら１２個のステータ突極２ａ〜２ｍの
うち、４個のステータ突極２ａ，２ｄ，２ｇ，２ｊによ
り当該電動機１のＵ相が形成され、他の４個のステータ
突極２ｂ，２ｅ，２ｈ，２ｋにより当該電動機１のＶ相
が形成され、残り４個のステータ突極２ｃ，２ｆ，２
ｉ，２ｍにより当該電動機１のＷ相が形成されている。
そして、Ｕ相のステータ突極２ａ，２ｄ，２ｇ，２ｊ、
Ｖ相のステータ突極２ｂ，２ｅ，２ｈ，２ｋ、及びＷ相
のステータ突極２ｃ，２ｆ，２ｉ，２ｍには、夫々、各
相の巻線となるコイル４（Ｕ相），５（Ｖ相），６（Ｗ
相）が巻回されている。ロータ３は、外周に８個の磁極
突起（以下「ロータ突極」という）を備え、回転軸７に
固設されてステータ２の内周に同軸に配置されている。

【０００５】このように構成されたリラクタンス型電動
機１は、図示しない駆動装置により、予め定められた相
順（例えばＵ相→Ｖ相→Ｗ相）で各相コイル４，５，６
を通電することにより通電相のステータ突極を励磁し、
ロータ３を連続回転させる。次に、図１１に示したリラ
クタンス型電動機１の駆動原理について図１２に基づい
て説明する。図１２に示す如く、例えばロータ３の回転
によりロータ突極がステータ突極２ａに対向し始めたと
き（電気角０°）、コイル４のインダクタンスは増加し
始め、ロータ突極とステータ突極２ａとが完全に対向し
たとき（電気角θ1 ）にインダクタンスは最大となる。
この間（インダクタンス増加領域）にコイル４を通電す
ると、ロータ３に正の回転トルクが発生する。

【０００６】そして更にロータ３の回転が進む（電気角
θ1〜θ2）と、コイル４のインダクタンスは減少してい
く。この間（インダクタンス減少領域）にコイル４を通
電すると、ロータ３に負の回転トルクが発生する。従っ
て、連続的に正トルクを得るためには、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ
相の夫々のコイル４，５，６のインダクタンス特性が増
加領域である範囲内で所望のトルクに対する電流値を通
電するように電流制御を行えば良い。

【０００７】尚、インダクタンス特性は、理想的には破
線で示したように比例的に増加すべきであるが、両突極
が対向するにつれて磁気飽和が発生するため、実際には
実線で示すような特性となり、通電電流値は同じでもこ
の磁気飽和の影響が大きくなるほどトルクは低減する。

【０００８】従来は、上記のようなリラクタンス型電動
機１を、例えば各相のコイル４，５，６のインダクタン
ス特性が増加領域にあるときに通電（方形波通電）、且
つ連続する相の間では、現在通電中の相の通電が終了す
ると同時に次の相の通電を開始することにより、各相コ
イル４，５，６を相順に通電していた。

【０００９】しかしながら、このように通電パターンが
方形波となるように通電制御すると、電流の立ち上がり
及び立ち下がりが急峻（実際にはインダクタンスの影響
による遅れが生じるが）であるため、通電相の切り替え
時にトルクリップルが生じ、これが振動・騒音の発生要
因となっていた。

【００１０】そこで、例えば特開平１−２９８９４０号
公報では、各相電流の通電パターンを台形波として電流
の立ち下がり及び立ち上がりを緩やかにすることが開示
されており、このような通電によれば、トルクリップル
を低減して振動・騒音を低減することができる。またこ
の場合、立ち上がり及び立ち下がりを緩やかにしている
ことにより、通電を開始してから所望の電流値に増加す
るまで所定の時間を要するため、通電相の切り替え前後
の一定期間においてトルクが落ち込むおそれがある。そ
こで、ある相の通電が終了する前に次の相の通電を開始
する（つまり連続する二つの相が同時に通電される）オ
ーバーラップ通電とすることにより、上記のようなトル
ク低減を抑え、通電相の切り替えが滑らかに行われてト
ルクリップルも低減し、延いては騒音・振動を低減する
ことができる。

【００１１】即ち、図１３に示すように、各相の通電パ
ターン（駆動回路による電流指令）を台形波（但し実際
にはインダクタンスの影響により破線で示す電流とな
る）とすると共に、例えばＵ相の通電パターンの立ち下
がり開始時（電気角１２０°）にはもう次のＶ相の通電
を開始することによりＵ相電流の立ち下がり期間とＶ相
電流の立ち上がり期間をオーバーラップさせるのであ
る。Ｖ相からＷ相、Ｗ相からＵ相への通電切り替えにお
いても同様である。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ように通電パターンを台形波にすると、方形波の場合に
比べて振動・騒音の低減が可能となるものの、高速回転
時には、電流の立ち上がりが遅れてしまい、トルクが低
下するという問題があった。

【００１３】つまり、台形波にすることで、ただでさえ
通電開始時から所望の電流値に達するまでの立ち上がり
時にある程度の期間を要するのに加え、ロータ３の回転
速度が高速になればなるほど、インダクタンスの影響も
含めて実際の電流の電気角に対する立ち上がり期間はよ
り長くなってしまい、その分トルクが低下するのであ
る。回転速度によっては、実電流が完全に立ち上がらな
い（通電パターンの最大値に達しない）状態で当該相の
通電が終了してしまうことも起こりうる。

【００１４】このため、高速回転時には、電流の立ち上
がり遅れによるトルクリップルが増大し、騒音・振動も
増大してしまい、電動機の出力自体も低下してしまう。
本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、高速回転
時でも、通電電流の遅れによるトルク低下を防止すると
共に騒音・振動を低減することを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段及び発明の効果】上記課題
を解決するためになされた請求項１記載のリラクタンス
型電動機の駆動装置は、複数の磁極突起に夫々相巻線を
巻回した固定子と、該固定子の磁極突起に対向して配設
されしかも該固定子の磁極突起と異なる数の磁極突起を
外周部に有する回転子と、を備えた多相片波通電のリラ
クタンス型電動機を駆動するためのものであり、各相巻
線への通電を制御する通電制御手段を備えている。

【００１６】通電制御手段は、各相巻線への電気角に対
する通電パターンが台形波となるように、且つ、連続す
る各相の通電パターンが電気角の変化に対して相互に重
複するように、予め定められた相順で各相巻線への通電
を行う。そして、本発明の駆動装置では、通電制御手段
は、回転子の回転速度が高速になるほど、台形波の立ち
上がり及び立ち下がりの傾斜角度が大きくなるように、
通電パターンを変化させる。

【００１７】ここでいう多相片波通電とは、例えば図１
３に示した通電方法のように、ステータ２（固定子に相
当）の各ステータ突極に巻回したコイル（相巻線）に常
に一方向の電流のみを通電して固定子を単一極に励磁す
るような通電（所謂ユニポーラ駆動）をいう。

【００１８】即ち、通電制御手段は、所望のトルクを得
るための相巻線への通電を、例えば図１３に示したよう
に、台形波の通電パターンに基づいて行うと共に連続す
る相の通電パターンが相互に重複（図１３でいえば例え
ばＵ相とＶ相のオーバーラップ通電がこれに相当）する
ように通電するが、本発明では更に、台形波の立ち上が
り・立ち下がり傾斜角度を、回転子の回転速度が高速に
なるほど大きくするのである。

【００１９】既述の通り、高速回転時には、電気角に対
する実際の電流の立ち上がりが遅れてしまい、高速にな
ればなるほどその影響は顕著となるが、本発明のように
高速回転時には台形波の立ち上がり・立ち下がり傾斜角
度を大きくすれば（つまり急峻にすれば）、電流応答が
速くなってより迅速に所望の電流値（通電パターンの最
大値）まで変化する。

【００２０】そのため、請求項１記載の駆動装置によれ
ば、高速回転時であっても、通電電流の立ち上がり・立
ち下がりの遅れによるトルク低下・トルクリップルを抑
制でき、騒音・振動を低減することが可能となる。尚、
ここでいう「高速になるほど大きくする」とは、必ずし
も速度に応じて連続的に大きくしていくことに限らず、
例えばある所定の速度までは一定の傾斜角度とし、所定
の速度を超えた場合には傾斜角度を大きいものに変える
（つまり傾斜角度は２種類あって所定速度を超えたか否
かにより使い分ける）ことも含むなど、速度域全体とし
て見た場合に低速時よりも高速時のほうが傾斜角度が大
きくなるようにされていればよい。

【００２１】ところで、各相の相巻線の通電開始タイミ
ングは、通常は、従来技術でも述べたように固定子と回
転子の両磁極突起が対向し始めたとき（つまりインダク
タンスの増加が始まるとき）である。この場合、仮に請
求項１に記載のように通電パターンの台形波の傾斜角度
を高速回転時に大きくするようにしても、実際の電流の
立ち上がり遅れは程度の差こそあれ必ず生じるため、実
際の電流が所望の電流値に上昇するまでには、両磁極突
起が対向し始めてから所定の期間を要する。そして、こ
の立ち上がり遅れはトルクリップルを発生させる原因と
なり、出力が低下する。

【００２２】そこで、請求項２に記載したように、各相
への通電開始タイミングを、両磁極突起が対向し始める
通常の開始タイミングから適当に進角して、インダクタ
ンスの小さい領域で通電を開始するとよい。即ち、請求
項２記載のリラクタンス型電動機の駆動装置は、請求項
１記載の駆動装置であって、その通電パターンは、少な
くとも回転子の高速回転時には、固定子及び回転子の各
磁極突起が対向し始める前から、当該固定子の磁極突起
に巻回された相巻線への通電が開始されるように構成さ
れたものである。

【００２３】このように、各磁極突起が対向し始める前
から通電を開始すれば、インダクタンスが小さいため実
電流の立ち上がりが迅速化するのに加え、各磁極突起が
対向し始めるときには既に所望の電流値或いは所望の電
流値に近い値にまで立ち上がっているため、各磁極突起
の対向し始めから充分なトルクを得ることができる。し
かも、通電開始タイミングを進角することにより、連続
する各相の通電のオーバーラップ期間も増加するため、
磁気飽和によるトルク低下の影響を抑制することもで
き、トルクリップル低減、騒音・振動低減効果をより高
めることができる。

【００２４】またこのとき、通電開始タイミングの進角
量は、例えば請求項３に記載したように、回転速度が高
速になるほど大きくなるようにすれば、高速回転時の電
流応答遅れの影響をより低減でき、各磁極突起が対向し
始める時点から充分なトルクを得ることができるため、
より好ましい。

【００２５】ここで、請求項２又は３に記載したよう
に、通電開始タイミングを上記通常の通電開始タイミン
グより進角させることによって、より充分なトルクを得
ることは可能となるものの、例えば終了タイミングにつ
いてはそのまま（結果として、電気角に対する通電期間
は、開始タイミングを早めた分だけ長くなる）にする
と、終了タイミングの設定の仕方によっては、インダク
タンス特性がピークを過ぎて減少領域に入っても通電が
終わらず、負トルクが発生してしまうおそれがある。

【００２６】そこで、例えば請求項４に記載したよう
に、通電パターンは更に、通電開始タイミングの進角量
以下で、通電終了タイミングも進角させるように構成さ
れているとよい。このようにすれば、通電後半での電流
応答が速くなってインダクタンス特性が減少領域に移行
するまでに確実に通電を終了することができるため、負
トルクの発生を抑制してトルクリップルを低減し、振動
・騒音をより低減することができる。

【００２７】更に、請求項５記載のリラクタンス型電動
機の駆動装置は、請求項１〜４いずれかに記載の駆動装
置であって、通電パターンが、台形波の立ち上がり時及
び立ち下がり時の波形変化が連続的となるように構成さ
れている。通電パターンを台形波にしてもインダクタン
スの影響等により実電流はその台形波の通り急激に変化
することはないということは既に述べた通りであるが、
請求項５でいう連続的とは、具体的には、実電流ではな
く通電パターンを構成する台形波の変化（立ち上がり開
始時、立ち上がり終了時、立ち下がり開始時、立ち下が
り終了時の変化）そのものを滑らかにすることをいう。

【００２８】これにより、実際に流れる電流はより滑ら
かに変化するため、トルク変化も滑らかになると共に通
電相切り替え時のトルクのつながりもより滑らかに行わ
れ、振動・騒音をより低減することができる。

【００２９】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の好適な実施形態
を図面に基づいて説明する。 ［第１実施形態］本実施形態のリラクタンス型電動機
は、従来技術の項で既に説明した図１１のリラクタンス
型電動機１と同じものであるため、以下の説明において
も図１１に基づき説明する。また、図１１のリラクタン
ス型電動機１の構造及び駆動原理は既に述べた通りであ
るので、ここではその詳細説明を省略する。

【００３０】図４に、本実施形態のリラクタンス型電動
機１を駆動するための駆動装置８を示す。図４に示すよ
うに、本実施形態の駆動装置８は、各相コイル４、５、
６への通電状態を切り替えるための半導体スイッチング
素子９（９ａ、９ｂ、９ｃ）、１０（１０ａ、１０ｂ、
１０ｃ）と、各相コイル４、５、６への通電終了時にコ
イル蓄積エネルギをバッテリ１５へ回生するためのダイ
オード１１（１１ａ、１１ｂ、１１ｃ）、１２（１２
ａ、１２ｂ、１２ｃ）と、各相コイル４、５、６に流れ
る電流を検出する電流センサ１３と、各スイッチング素
子９、１０の開閉状態を制御する通電制御回路１４（本
発明の通電制御手段に相当）等により構成されている。

【００３１】尚、電流センサ１３は、各相コイル４、
５、６の一端側に接続されたスイッチング素子９とダイ
オード１１との接続点より各相コイル４、５、６側に設
けられ、各相コイル４、５、６に流れる電流を各々検出
することができるのはもちろん、一括して（総和電流と
して）検出することもできる。

【００３２】通電制御回路１４は、ロータ３の回転位置
を検出するロータ位置センサ（図示せず）からのロータ
位置信号によって通電する相を判定し、その判定結果に
基づいて各スイッチング素子９，１０を開閉することに
より、各相コイル４，５，６への通電を制御するもので
ある。

【００３３】また、通電制御回路１４では、ロータ位置
信号に基づいてロータ３の回転速度も算出され、さら
に、各相コイル４，５，６の実電流が指令電流値に等し
くなるようにフィードバック制御するため、電流センサ
１３で検出される各相の通電電流値（実電流）もフィー
ドバック入力されている。そして、ロータ３の位置、回
転速度等に基づいて各相コイル４，５，６へ通電すべき
電流指令値（通電パターン）が演算され、フィードバッ
クされる実電流を監視しながら、各スイッチング素子
９，１０を開閉制御（本実施形態ではＰＷＭ制御）する
ことにより、電流指令値に対応した通電が行われる。

【００３４】次に、本実施形態のリラクタンス型電動機
１の動作について、図１〜図３に基づいて説明する。図
１は、通電制御手段としての通電制御回路１４が備える
図示しないマイクロコンピュータ（以下「マイコン」と
いう）にて実行される、リラクタンス型電動機１の通電
制御処理を示すフローチャートである。マイコンでは、
図示しないＲＯＭに格納された通電制御処理プログラム
に従って処理が実行される。

【００３５】この処理が開始されると、まずステップ
（以下「Ｓ」と略す）Ｓ１１０にて、ロータ位置センサ
からのロータ位置信号に基づきロータ３の位置を検出す
る。ロータ３の位置は電気角として検出され、これによ
り、どの相に通電すべきかも同時に判定される。Ｓ１２
０では、同じくロータ位置信号に基づきロータ３の回転
速度を算出し、続くＳ１３０にて、回転速度が５００ｒ
ｐｍ以下であるか否かを判定する。ここで、５００ｒｐ
ｍ以下の低速回転であれば肯定判定されてＳ１４０に進
み、図２（ａ）に示すＭＡＰ１が選択される。ＭＡＰ１
は、立ち上がり・立ち下がりの傾斜角度がいずれもα１
の台形波となっている。

【００３６】このＭＡＰ１は、各相に通電する電流の通
電パターンを決める基になるものであって、マイコン内
の図示しないＲＯＭにマップ値として記録されているも
のであり、ＲＯＭにはこのＭＡＰ１以外にも、図２
（ｂ），（ｃ）に示すＭＡＰ２及びＭＡＰ３も記録され
ている。

【００３７】そして、Ｓ１４０にて選択したＭＡＰ１に
基づき、Ｓ１５０でＭＡＰ値の読み込みを行う。即ち、
ロータ３の回転位置は既にＳ１１０にて検出されている
ため、各相毎に、その検出された回転位置（電気角）に
対応するＭＡＰ値を読み込むのである。その際、各相毎
の通電開始タイミングがいずれもＭＡＰ１の電気角０°
に対応するように設定し、Ｕ，Ｖ，Ｗ全ての相の通電に
おいて同じＭＡＰ１を使用できるようにしている。

【００３８】このようにして各相毎に回転位置に応じた
ＭＡＰ値を得た後は、Ｓ１６０に進み、目標電流（即ち
実際に通電すべき電流指令値）を算出する。具体的に
は、まずロータ３の位置や回転速度等に基づいて各相コ
イル４，５，６へ通電すべき所望の電流値（通電パター
ンの振幅）が演算され、その電流値にＭＡＰ値を乗算す
ることにより、回転位置に応じた各相毎の電流指令値
（通電パターン）が演算される。そして、Ｓ１７０に
て、各相コイル４，５，６への、電流指令値に基づく実
際の通電制御、即ちスイッチング素子９，１０によるＰ
ＷＭ制御が行われる。

【００３９】一方、回転速度が５００ｒｐｍを超えて２
０００ｒｐｍ以下の中速回転である場合は、Ｓ１３０に
て否定判定されると共に続くＳ１８０にて肯定判定さ
れ、Ｓ１９０に進む。Ｓ１９０では、図２（ｂ）に示す
傾斜角度α２のＭＡＰ２が選択され、以降、Ｓ１５０以
下の処理が実行されて、ＭＡＰ２のマップ値に応じた通
電が行われる。回転速度が２０００ｒｐｍ以上の高速回
転である場合は、Ｓ１８０で否定判定されてＳ２００へ
進み、図２（ｃ）に示す傾斜角度α３のＭＡＰ３が選択
される。以降、Ｓ１５０以下の処理が実行されて、ＭＡ
Ｐ３のマップ値に応じた通電が行われる。

【００４０】各ＭＡＰ１〜３で異なるのは、台形波の立
ち上がり・立ち下がりの傾斜角度であり、ＭＡＰ１〜３
の各傾斜角度α１〜α３の間には、α１＜α２＜α３の
関係がある。つまり、本実施形態では、回転速度が高速
になるほど傾斜角度が大きくなるようにされている。

【００４１】以上説明したように各相コイルへの通電を
制御することにより、実際の通電は具体的には例えば図
３に示すようになる。図３は、ＭＡＰ３選択時（つまり
高速回転時）の各相（但しＷ相は省略）の通電パターン
と実電流、及び発生トルクを示す説明図である。図１３
で示した従来の通電パターン（本実施形態のＭＡＰ１の
形状に相当）に比べ、通電パターンの立ち上がり・立ち
下がり傾斜角度が大きく、実電流も速く立ち上がってい
るため、結果としてトルクリップルも低減されている。

【００４２】従って、本実施形態の駆動装置８によれ
ば、回転速度に応じて使用するＭＡＰを変えることによ
り、高速回転時であっても通電電流の立ち上がり・立ち
下がりの遅れによるトルク低下・トルクリップルを抑制
でき、騒音・振動を低減することが可能となる。

【００４３】［第２実施形態］本実施形態も、第１実施
形態と同様、図１１に示したリラクタンス型電動機１を
図４に示した駆動装置８にて駆動するものであり、各相
コイル４，５，６への実際の通電の制御も、図１に示し
た通電制御処理に従って制御される。

【００４４】そして、本実施形態が第１実施形態と異な
るのは、図１の通電制御処理において使用されるＭＡＰ
であり、本実施形態では、図５（ａ）〜（ｃ）に示す各
ＭＡＰ１〜３が選択され、使用される。即ち、本実施形
態では、各相コイルへの通電開始タイミングを、ステー
タ突極とロータ突極が対向し始めるタイミング（電気角
０°）より例えば２０°だけ進角させており、両突極が
対向し始める前から既に通電を開始するのである。そし
て、回転速度が５００ｒｐｍ以下の低速回転時には図５
（ａ）のＭＡＰ１を使用し、５００ｒｐｍを超えて２０
００ｒｐｍ以下の中速回転時には図５（ｂ）のＭＡＰ２
を使用し、２０００ｒｐｍを超える高速回転時には図５
（ｃ）のＭＡＰ３を使用する。尚、各ＭＡＰ１〜３の台
形波の傾斜角度は、いずれも第１実施形態の各ＭＡＰ１
〜３（図２参照）と同じα１、α２、α３である。

【００４５】このように通電開始タイミングを進角させ
て通電制御することにより、実際の通電は具体的には例
えば図６に示すようになる。図６は、ＭＡＰ３選択時
（つまり高速回転時）の各相（但しＷ相は省略）の通電
パターンと実電流を示す説明図である。図３で示した第
１実施形態の通電パターンに比べ、通電パターンの立ち
上がりタイミングが進角しているため、実電流の立ち上
がりが迅速化して両突極が対向し始める時には既に所望
の電流値（通電パターンの振幅値）にまで立ち上がって
おり、しかも、Ｕ，Ｖ各相（連続する相）の間のオーバ
ーラップ通電期間が長くなっている。

【００４６】そのため、本実施形態によれば、両突極の
対向し始めから充分なトルクを得ることができる。しか
も、オーバーラップ期間増大により通電後半の磁気飽和
によるトルク低下の影響を抑制することもでき、トルク
リップル低減、騒音・振動低減効果をより高めることが
できる。

【００４７】尚、本実施形態では、通電開始タイミング
の進角量を、速度によらず常に一定としたが、これに限
らず、例えばある速度までは進角させず、その速度を超
えた速度域でのみ一定量（電気角で−２０°）だけ進角
させるようにしてもいい。また例えば、速度に対して比
例的に進角量を増加させることにより、全速度域で進角
且つその進角量を変化させる（高速になるほど大きくす
る）ようにしてもよい。このようにすれば、電流応答遅
れの影響を回転速度に応じて適切に低減でき、全回転数
領域で出力増大及びトルクリップル低減が可能となる。

【００４８】［第３実施形態］本実施形態も、第２実施
形態と同様、第１実施形態に対し、図１の通電制御処理
において使用されるＭＡＰが異なる以外は第１実施形態
と同じであり、図１に示した通電制御処理に従って各相
コイルへの通電が制御される。そして、本実施形態で使
用するＭＡＰは、図７（ａ）〜（ｃ）に示す各ＭＡＰ１
〜３であり、これは、第２実施形態で使用した各ＭＡＰ
１〜３（図５参照）に対し更に通電終了タイミングをも
進角（本実施形態では１５°進角）させたものである。

【００４９】このように、通電開始タイミングに加え通
電終了タイミングも進角させて通電制御することによ
り、実際の通電は具体的には例えば図８に示すようにな
る。図８は、ＭＡＰ３選択時（つまり高速回転時）の各
相（但しＷ相は省略）の通電パターンと実電流を示す説
明図である。図３で示した第１実施形態の通電パターン
に比べて通電パターンの立ち上がりタイミングが進角し
ているのに加え、本実施形態では更に、通電終了タイミ
ングをも進角させているため、各相コイルのインダクタ
ンス特性が減少領域に移行するときには既に通電（実電
流）が終了している。

【００５０】そのため、本実施形態によれば、通電後半
での電流応答が速くなってインダクタンス特性が減少領
域に移行するまでに確実に通電を終了することができる
ため、負トルクの発生を抑制してトルクリップルを低減
し、振動・騒音をより低減することができる。尚、本実
施形態においても、通電終了タイミングの進角量を速度
に応じて変化させるようにしてもよい。

【００５１】［第４実施形態］本実施形態も、第２，第
３実施形態と同様、第１実施形態に対し、図１の通電制
御処理において使用されるＭＡＰが異なる以外は第１実
施形態と同じであり、図１に示した通電制御処理に従っ
て各相コイルへの通電が制御される。そして、本実施形
態で使用するＭＡＰは、図９（ａ）〜（ｃ）に示す各Ｍ
ＡＰ１〜３であり、これは、第１実施形態で使用した各
ＭＡＰ１〜３（図２参照）に対し、台形波の立ち上がり
時及び立ち下がり時の波形変化が連続的（滑らか）とな
るように構成したものである。そのため、図示は省略す
るものの、実際の通電パターンも、第１実施形態の図３
に示した通電パターンにおいて、台形波の変化が滑らか
に変化したものとなる。

【００５２】このため、本実施形態では、各相コイルに
実際に流れる電流がより滑らかに変化するため、トルク
変化も滑らかになると共に通電相切り替え時のトルクの
つながりもより滑らかに行われ、図１０に示すように、
振動・騒音をより低減することができる。尚、図１０
（ａ）は、通電パターンを単に台形波とした場合の発生
トルク及び振動を表し、図１０（ｂ）は図９のマップを
用いて台形波の波形変化を滑らかにした場合の発生トル
ク及び振動を表す説明図である。

【００５３】尚、本発明の実施の形態は、上記実施形態
に何ら限定されるものではなく、本発明の技術的範囲に
属する限り種々の形態を採り得ることはいうまでもな
い。例えば、上記第１実施形態では、ロータ３の回転速
度を３つの領域に分け、低速回転時はＭＡＰ１（台形波
の傾斜角度がα１）を、中速回転時はＭＡＰ２（台形波
の傾斜角度がα２）を、高速回転時はＭＡＰ３（台形波
の傾斜角度がα３）を、夫々用いて電流指令値を演算す
るようにしたが、これに限らず、例えば、台形波の立ち
上がり・立ち下がりの傾斜角度を速度に応じて比例的に
変化させるようにしてもよい。

【００５４】具体的には、例えば、基本となるＭＡＰ
（例えば図２（ａ）に示したＭＡＰ１）を一つだけ用意
しておき、そのＭＡＰ値に、速度に応じてその基本ＭＡ
Ｐの傾斜角度を変化させるための傾き変化率係数ａ（例
えば速度に比例して大きくなる係数）を加算したものを
最終的なＭＡＰ値とする。尚、この場合、基本となるＭ
ＡＰに傾き変化率係数ａを加算すると、傾斜角度が大き
くなるのと共に、ＭＡＰ値の最大値（振幅）も大きくな
る（１＋ａ）ため、ＭＡＰ値の上限はあくまでも「１」
としておき、上記係数ａの加算により１を超え場合は一
律「１」として扱う。このようにすれば、回転速度が高
速になるほど、基本となるＭＡＰの振幅は不変
（「１」）のままで、傾斜角度だけを大きくすることが
できる。

【００５５】そして、このようにして得られた、速度に
応じた傾斜角度を有するＭＡＰ値に、所望の電流値（通
電パターンの振幅）を乗算することにより、速度に応じ
た傾斜角度の台形波に基づく通電パターンを形成する。
このようにすれば、第１実施形態のようにある速度幅で
同じＭＡＰを用いるのに比べ、速度に応じたより適切な
ＭＡＰに基づく通電が可能となり、トルクリップル・振
動・騒音のさらなる低減が可能となる。

【００５６】また、上記第２実施形態では通電開始タイ
ミングの進角量を、両突極が対向し始めるタイミング
（電気角０°）より例えば２０°進角させるようにし、
上記第３実施形態では、通電終了タイミングの進角量を
例えば１５°としたが、上記例に何ら限ることなく、電
動機の構成（極数、相数、各突極の幅など）や回転速度
等に応じて適宜設定すればよい。

【００５７】更に、上記実施形態では、図１１で示した
ようなリラクタンス型電動機に対して本発明を適用した
場合について述べたが、上記構造のリラクタンス型電動
機に限らず、あらゆるリラクタンス型電動機（但し多相
片波通電）に適用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 通電制御回路内のマイクロコンピュータにて
実行される、リラクタンス型電動機の通電制御処理を示
すフローチャートである。

【図２】 第１実施形態の各マップを示す説明図であ
る。

【図３】 第１実施形態の、ＭＡＰ３選択時の通電パタ
ーンと実電流、及び発生トルクを示す説明図である。

【図４】 リラクタンス型電動機の駆動装置の概略構成
を示す説明図である。

【図５】 第２実施形態の各マップを示す説明図であ
る。

【図６】 第２実施形態の、ＭＡＰ３選択時の通電パタ
ーン及び実電流を示す説明図である。

【図７】 第３実施形態の各マップを示す説明図であ
る。

【図８】 第３実施形態の、ＭＡＰ３選択時の通電パタ
ーン及び実電流を示す説明図である。

【図９】 第４実施形態の各マップを示す説明図であ
る。

【図１０】 台形波を滑らかに変化させることにより振
動が低減することを説明する説明図であり、（ａ）は通
電パターンが台形波の場合の説明図、（ｂ）はその台形
波の変化を滑らかにした場合の説明図である。

【図１１】 リラクタンス型電動機の概略構造を示す軸
方向正面図である。

【図１２】 インダクタンス特性を示す説明図である。

【図１３】 各相のインダクタンス特性、通電電流、及
び発生トルクを示す説明図である。

【符号の説明】

１…リラクタンス型電動機、２…ステータ、２ａ、２
ｂ、２ｃ…ステータ突極、２ｂ…ステータ突極、２ｃ…
ステータ突極、３…ロータ、４，５，６…コイル、７…
回転軸、８…駆動装置、９，１０…スイッチング素子、
１１，１２…ダイオード、１３…電流センサ、１４…通
電制御回路、１５…バッテリ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉田 秀治 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会 社デンソー内 (72)発明者 牧田 真治 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会 社デンソー内 (72)発明者 ▲高▼部 義之 静岡県湖西市梅田390番地 アスモ株式会 社内 Ｆターム(参考） 5H550 CC01 DD04 GG05 JJ03 JJ17 KK06 KK08 LL09 LL22 LL32 5H560 BB04 DC03 DC12 EB01 EC02 EC04 EC09 GG04 RR01 SS01 TT12 UA10 XA02

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の磁極突起に夫々相巻線を巻回した
   固定子と、該固定子の磁極突起に対向して配設されしか
   も該固定子の磁極突起と異なる数の磁極突起を外周部に
   有する回転子と、を備えた多相片波通電のリラクタンス
   型電動機において、前記各相巻線への電気角に対する通
   電パターンが台形波となるように、且つ、連続する各相
   の前記通電パターンが電気角の変化に対して相互に重複
   するように、予め定められた相順で前記各相巻線への通
   電を行う通電制御手段を備えた駆動装置であって、 前記通電制御手段は、前記回転子の回転速度が高速にな
   るほど、前記台形波の立ち上がり及び立ち下がりの傾斜
   角度が大きくなるように、前記通電パターンを変化させ
   ることを特徴とするリラクタンス型電動機の駆動装置。
2. 【請求項２】 前記通電パターンは、少なくとも前記回
   転子の高速回転時には、前記固定子の磁極突起に前記回
   転子の磁極突起が対向し始める前から、当該固定子の磁
   極突起に巻回された相巻線への通電が開始されるように
   構成されていることを特徴とする請求項１記載のリラク
   タンス型電動機の駆動装置。
3. 【請求項３】 前記固定子の磁極突起に前記回転子の磁
   極突起が対向し始める前から当該固定子の磁極突起に巻
   回された相巻線への通電が開始されるように前記通電パ
   ターンが構成されている場合において、 前記通電パターンは更に、前記回転速度が高速になるほ
   ど、前記両磁極突起が対向し始めるタイミングを基準と
   する通電開始タイミングの進角量が大きくなるように構
   成されていることを特徴とする請求項２記載のリラクタ
   ンス型電動機の駆動装置。
4. 【請求項４】 前記通電パターンは更に、前記通電開始
   タイミングの進角量以下で、通電終了タイミングも進角
   させるように構成されていることを特徴とする請求項３
   記載のリラクタンス型電動機の駆動装置。
5. 【請求項５】 前記通電パターンは、前記台形波の立ち
   上がり時及び立ち下がり時の波形変化が連続的となるよ
   うに構成されていることを特徴とする請求項１〜４いず
   れかに記載のリラクタンス型電動機の駆動装置。