JPH11215882A - 永久磁石式同期機用インバータ制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 インバータ４の出力で永久磁石式同期機６の
制御をするという場合、両者を接続する際に相順を間違
わないように接続する必要があった。また、インバータ
のスイッチング信号は回転子の位置に対応させて発生す
る必要があり、そのために回転子位置検出器が必要とさ
れていた。 【解決手段】 インバータと永久磁石式同期機とを接続
する接続線に現れる電圧をゼロクロス検出部１２に取り
込み、ゼロクロス検出を行う。このゼロクロス検出信号
を基に、相順検出部９にて、インバータと永久磁石式同
期機との接続がどのような相順でなされたかを検出す
る。また、ゼロクロス検出信号を基に、原スイッチング
信号発生部８にて、インバータのスイッチング信号の元
となる原スイッチング信号を生成する。そして、スイッ
チング相順変更部１０にて、前記接続の相順の検出結果
を基に、原スイッチング信号の相順を変更し、最終的な
スイッチング信号を得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、永久磁石式同期機
に給電しているインバータを制御するための、永久磁石
式同期機用インバータ制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】永久磁石式同期機は、回転子の磁極が永
久磁石で構成されている同期機であり、電動機として運
転する場合、固定子巻線により発生される磁極に回転子
の磁極が吸引される形で回転する。直流電圧をインバー
タで３相電圧に変換し、これを永久磁石式同期機の固定
子巻線に供給して回転させる場合、回転子磁極より回転
方向に少し進んだ位置に、該回転子磁極を吸引する極性
の磁極を発生するように、固定子巻線に電流を流す必要
がある。そのため、回転子の磁極位置を検出する回転子
位置検出器が設けられる。そして、インバータでのスイ
ッチングは、回転子位置検出器の検出信号を基に行われ
る。

【０００３】また、交流出力が３相のインバータを３相
の永久磁石式同期機（固定子巻線が３相とされている永
久磁石式同期機）に接続する場合、相順を間違えないよ
うに接続する必要がある。即ち、インバータの交流出力
のＵ相，Ｖ相，Ｗ相の線を、それぞれ永久磁石式同期機
の固定子巻線のＵ相，Ｖ相，Ｗ相の線に接続する必要が
ある。もし、接続の相順を間違えてＵ→Ｕ，Ｖ→Ｗ，Ｗ
→Ｖというように接続した場合は、所定の方向には回転
してくれない。

【０００４】接続部分が露出したまま使用される用途の
場合には、接続のやり直しは簡単に出来る。しかしなが
ら、インバータと永久磁石式同期機とを何かの装置
（例、自動車）に搭載し、両者を接続した状態で奥深く
組み込んでしまうというような場合には、接続のやり直
しは大変面倒な作業となる。そのため、相順を間違えな
いように接続するため、特別の注意力と確認作業が必要
とされ、作業工数が増加していた。

【０００５】そこで、相順を気にすることなく接続して
もよいようにした技術が、特開平８−３２２２８３号公
報に提案されている。この技術では、任意に接続を行っ
た後、まず相順設定処理をする。これは、永久磁石式同
期機を手動で正回転方向（正常に回転する場合、こちら
に回転すべきと予め定められている方向）に回転させ、
各固定子巻線に誘起される電圧を基に、どのような相順
に接続されたか（例えば、Ｕ→Ｕ，Ｖ→Ｖ，Ｗ→Ｗと接
続されたのか、それとも Ｕ→Ｕ，Ｖ→Ｗ，Ｗ→Ｖと接
続されたのか）を求め、その相順をインバータを制御す
るコンピュータ内の不揮発性メモリに記憶させておくと
いう処理である。そして、実際にインバータより永久磁
石式同期機に給電する場合には、インバータを制御する
スイッチング信号の相順を、不揮発性メモリに記憶させ
ておいた相順を基にして決定するというものである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記し
た従来の技術には、次のような問題点があった。第１の
問題点は、インバータと永久磁石式同期機とを接続した
後、相順設定処理という特別の処理をする必要があると
いう点である。この処理をするために、コンピュータお
よび不揮発性メモリといった構成を装備し、この処理を
するための特別の作業工程を設けなければならなかっ
た。第２の問題点は、回転子位置検出器は依然として必
要とされるという点である。本発明は、以上のような問
題点を解決することを課題とするものであり、相順を気
にすることなく接続作業を行ってもよく、しかも回転子
位置検出器を不用とするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、本発明では、直流電圧を出力する電源部と永久磁石
式同期機との間に接続されたインバータを制御する永久
磁石式同期機用インバータ制御装置において、前記イン
バータと前記永久磁石式同期機とを接続する接続線より
取り入れた電圧を検出対象電圧とするゼロクロス検出部
と、該ゼロクロス検出部からのゼロクロス検出信号を基
に、前記インバータのスイッチング信号の元とする原ス
イッチング信号を発生する原スイッチング信号発生部
と、前記ゼロクロス検出信号を基に前記インバータに接
続された前記永久磁石式同期機の相順を検出する相順検
出部と、該相順検出部からの相順検出信号に基づき、原
スイッチング信号の相順を変更して前記インバータのス
イッチング信号とするスイッチング相順変更部と、前記
インバータの出力を前記永久磁石式同期機に供給する前
の段階において、その回転子を所定方向に回転させる駆
動手段とを具えることとした。

【０００８】また、永久磁石式同期機が、ターボチャー
ジャの回転軸に回転子を取り付け、ターボチャージャ内
に固定子を設けることによって構成され、該永久磁石式
同期機が電動機として運転されたり、発電機として運転
されたりするようインバータを制御することも可能であ
る。

【０００９】（解決する動作の概要）インバータと永久
磁石式同期機とを接続する接続線に現れる電圧を検出対
象として、ゼロクロス検出を行う。そして、このゼロク
ロス検出信号を基に、次の２つのことを行う。第１は、
インバータに対する永久磁石式同期機の接続が、どのよ
うな相順でなされたかを検出すること、第２は、インバ
ータのスイッチング信号の元となる原スイッチング信号
を生成すること、である（これにより、回転子位置検出
器を不用とすることが出来る）。

【００１０】前記接続の相順の検出結果を基に、それに
対応させて原スイッチング信号の相順を変更し、最終的
なスイッチング信号を得る。これにより、インバータと
永久磁石式同期機とを接続する際、いちいち相順を気に
することなく接続することが可能となる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて詳細に説明する。図１は、本発明の永久磁石式
同期機用インバータ制御装置を示す図である。図１にお
いて、１は電源部、１−１は交流電源、１−２は整流回
路、１−３は平滑回路、２は電圧検出部、３は電流検出
部、４はインバータ、５は接続部、６は永久磁石式同期
機、７はインバータ制御装置、８は原スイッチング信号
発生部、９は相順検出部、１０はスイッチング相順変更
部、１１はドライブ回路、１２はゼロクロス検出部であ
る。

【００１２】永久磁石式同期機６は、３相のものを例に
とっている。電源部１は直流電圧を出力する電源であ
り、例えば、交流電源１−１，整流回路１−２，平滑回
路１−３で構成される。交流電源１−１は、エンジン等
の原動機によって駆動される交流発電機であってもよい
し、商用電源であってもよい。電源部１の直流電圧はイ
ンバータ４に入力され、インバータ４は３相の交流電圧
に変換して出力する。インバータ４の出力側は永久磁石
式同期機６と接続されるが、その接続部が接続部５であ
る。５１〜５３はインバータ４側の端子であり、５４〜
５６は永久磁石式同期機６側の端子である。

【００１３】インバータ４の構成例を、図９に示す。こ
の構成は公知のものである。６個のスイッチ素子４１〜
４６が３相ブリッジ接続され、各スイッチ素子にはダイ
オードが逆接続されている。スイッチ素子４１，４２が
Ｕ相用、スイッチ素子４３，４４がＶ相用、スイッチ素
子４５，４６がＷ相用のスイッチ回路を構成している。
１１Ｄ〜１１Ｈ，１１Ｋは、各スイッチ素子をオン，オ
フさせるスイッチング信号である。４Ｕ，４Ｖ，４Ｗ
は、インバータ４の出力電圧である（相電圧に換算した
電圧とする）。スイッチング信号１１Ｄ〜１１Ｈ，１１
Ｋは、図１のインバータ制御装置７より送られて来る。

【００１４】図１に戻るが、インバータ制御装置７は、
ゼロクロス検出部１２，原スイッチング信号発生部８，
相順検出部９，スイッチング相順変更部１０，ドライブ
回路１１から成る。これらは、概略、次のような作用を
する。 ゼロクロス検出部１２…インバータ４と永久磁石式同
期機６との接続線に現れる電圧を常時監視し、その電圧
がゼロとなる時点を検出する。 原スイッチング信号発生部８…ゼロクロス検出部１２
からの検出信号を基に、インバータ４を制御するスイッ
チング信号の元となる原スイッチング信号を生成する。

【００１５】相順検出部９…ゼロクロス検出部１２か
らの検出信号を基に、接続部５でなされた接続による相
順を検出する。 スイッチング相順変更部１０…相順検出部９の検出信
号により、原スイッチング信号発生部８からの原スイッ
チング信号の相順を変更してスイッチング信号とする。 ドライブ回路１１…スイッチング相順変更部１０から
のスイッチング信号を、インバータ４のスイッチ素子４
１等を駆動するのに十分なレベルの信号に変える。必要
に応じて、入出力信号間の絶縁を図る。

【００１６】以上のようなインバータ制御装置７の動作
の概要は、次の通りである。接続部５がどのような相順
で接続されたのかを検出し、その相順に応じてスイッチ
ング信号の相順を変えると共に、ゼロクロス検出信号の
発生タイミングにより磁極位置を知り、そのタイミング
に基づきスイッチング信号を発生させる。その結果、接
続部５での接続を相順を気にすることなく行うことが出
来、また、回転子位置検出器を不用とすることが出来
る。

【００１７】以下、インバータ制御装置７の各部の構成
を、順を追って説明する。 （ゼロクロス検出部１２）図２は、ゼロクロス検出部の
第１の例を示す図である。符号は図１のものに対応し、
６１は固定子、６２は回転子、１２１は星形接続分圧抵
抗、１２２〜１２４はコンパレータ、１２Ａ，１２Ｂ，
１２Ｃはゼロクロス検出信号である。接続部５での接続
によって実現される相順は、Ｕ→Ｖ→Ｗの相順（これを
「正相順」と言うことにする）とＵ→Ｗ→Ｖの相順（こ
れを「逆相順」と言うことにする）の２種類であるが、
接続部５内の端子間が実線の如く接続された場合を正相
順の接続とすると、逆相順の接続の１例は、端子５２，
５３，５５，５６を点線の如く接続した場合で表され
る。

【００１８】ゼロクロス検出部１２への電圧は、インバ
ータ４と永久磁石式同期機６との接続線より取り入れら
れる。星形接続分圧抵抗１２１は、取り入れた線間電圧
より相電圧を求めるためのものであり、この相電圧がコ
ンパレータ１２２〜１２４に検出対象電圧として入力さ
れる。コンパレータ１２２〜１２４は、ゼロ電圧を比較
基準値として相電圧と比較する。

【００１９】図４は、ゼロクロス検出の原理を説明する
図である。図４（イ）はゼロクロス検出対象電圧を示
し、図４（ロ）はゼロクロス検出信号であり、ゼロクロ
ス検出対象電圧がゼロより大の期間において、ゼロクロ
ス検出信号がハイとなっている。ゼロクロス検出信号の
立ち上がり時点，立ち下がり時点が、ゼロ点として検出
される。

【００２０】永久磁石式同期機６がインバータ４より給
電されていない状態において、回転子６２が何らかの力
により正回転方向に回転させられている場合を考える。
この場合には、固定子の各相巻線（図２参照）には正弦
波電圧が誘起され、それにより接続線間には線間電圧が
現れる。その線間電圧がゼロクロス検出部１２に取り入
れられ、星形接続分圧抵抗１２１により３相の相電圧に
分解される。これが、ゼロクロス検出対象電圧となる。
ゼロクロス検出信号は、接続部５での接続が正相順で行
われているか逆相順で行われているかによって、次のよ
うに異なる。

【００２１】図５は、正相順接続の場合の３相のゼロク
ロス検出対象電圧とゼロクロス検出信号を示す図であ
る。図５（イ）はゼロクロス検出対象電圧であり、Ｕ，
Ｖ，Ｗと付記した電圧が、それぞれコンパレータ１２
２，１２３，１２４に入力される。図５（ロ），
（ハ），（ニ）は、各コンパレータからのゼロクロス検
出信号１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃを示す。この場合、ゼロ
クロス検出信号１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃは、この順で２
π／３づつ遅れながら生起していることを根拠として、
接続部５での接続は正相順でなされていたのだというこ
とが検出されるわけであるが、その検出は後に述べる相
順検出部９によってなされる。

【００２２】図７は、逆相順接続の場合の３相のゼロク
ロス検出対象電圧とゼロクロス検出信号を示す図であ
る。符号は図５のものに対応している。この場合には、
ゼロクロス検出信号１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃは、１２
Ａ，１２Ｃ，１２Ｂの順で２π／３づつ遅れながら生起
する。この生起順の場合、相順検出部９により接続部５
での接続は逆相順でなされていたのだということが検出
される。

【００２３】図３は、ゼロクロス検出部の第２の例を示
す図である。符号は図２のものに対応し、１２５〜１２
７は積分回路である。図２のゼロクロス検出部１２と相
違する点は、星形接続分圧抵抗１２１とコンパレータ１
２２〜１２４との間に、積分回路１２５〜１２７を介在
させた点である。ゼロクロス検出を行う場合、種々の事
情を考慮して積分回路を介在させることがある。図６
は、ゼロクロス検出部の第２の例における検出原理を説
明する図である。図６（イ）を永久磁石式同期機６の回
転子６２を回転させた場合の１相の誘起電圧とした場
合、積分回路の出力は位相がπ／２遅れた図６（ロ）の
ような正弦波となり、これがコンパレータに入力される
ところのゼロクロス検出対象電圧となる。その結果、ゼ
ロクロス検出信号は図６（ハ）のようになる。

【００２４】（相順検出部９）図８は、相順検出部を示
す図である。符号は図２のものに対応し、９１は遅延回
路、９２〜９４はＤフリップフロップ、９５，９６は反
転回路、９７，９８はＡＮＤ回路、９Ｌ，９Ｍは相順検
出信号である。Ｄフリップフロップ９２，９３，９４の
各入力端子Ｄには、ゼロクロス検出信号１２Ａ，１２
Ｂ，１２Ｃがそれぞれ入力される。また、各入力端子Ｃ
には、ゼロクロス検出信号１２Ａを、遅延回路９１によ
り所定時間遅延させたものが入力される。遅延させる時
間は、ゼロクロス検出信号１２Ａの値が変化した場合、
変化後の値に安定するまでの時間より僅かに大きい程度
の時間とされる。例えば、図５（ロ）のゼロクロス検出
信号１２Ａでは、０°の時にローからハイに変化してい
るが、ハイの値に安定した後に遅延時間が到来するとい
う程度の時間とする。これは、Ｄフリップフロップの入
力端子Ｄへの入力を、入力すべき信号が安定した状態と
なってから行うようにするためである。

【００２５】ＡＮＤ回路９７へは、Ｄフリップフロップ
９２，９４の出力，Ｄフリップフロップ９３の出力を反
転回路９５で反転した出力が入力される。他方、ＡＮＤ
回路９８へは、Ｄフリップフロップ９２，９３の出力，
Ｄフリップフロップ９４の出力を反転回路９６で反転し
た出力が入力される。相順検出部９に入力されるゼロク
ロス検出信号１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃが、図５（ロ）〜
（ニ）のようなものであった場合（例えば、０°の時点
より僅かに後の時点の値は、１２Ａ＝ハイ，１２Ｂ＝ロ
ー，１２Ｃ＝ハイ）、相順検出信号９Ｌはハイ、相順検
出信号９Ｍはローとなる。このような相順検出信号が出
て来た場合、接続部５での接続は正相順の接続であった
と判定される。

【００２６】他方、相順検出部９に入力されるゼロクロ
ス検出信号１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃが、図７（ロ）〜
（ニ）のようなものであった場合（例えば、０°の時点
より僅かに後の時点の値は、１２Ａ＝ハイ，１２Ｂ＝ハ
イ，１２Ｃ＝ロー）、相順検出信号９Ｌはロー、相順検
出信号９Ｍはハイとなる。このような相順検出信号が出
て来た場合、接続部５での接続は逆相順の接続であった
と判定される。

【００２７】（原スイッチング信号発生部８）図１０
は、原スイッチング信号発生部を示す図である。符号は
図２のものに対応し、８１は６ステップタイミング発生
回路、８２は導通幅設定回路、８Ｄ〜８Ｈ，８Ｋは原ス
イッチング信号である。原スイッチング信号とは、既に
述べたように、インバータ４のスイッチング信号の元と
する信号のことである。ここでは、内部構成として６ス
テップタイミング発生回路８１と導通幅設定回路８２の
みを示したが、その他にも、位相を調整する回路（位相
を進めるとか遅らせるとかする回路）とか、インバータ
４への入力電圧とか入力電流に応じて（図１の電圧検出
部２，電流検出部３参照）スイッチング信号を調整した
りするための回路等が、必要に応じて設けられる。スイ
ッチング信号を調整する方法としては、パルス幅を調整
したり（ＰＷＭ）、パルス波高値を調整したり（ＰＡ
Ｍ）する方法がある。しかし、それらは本発明の本旨と
は直接関係ないので、ここでは説明を省略する。

【００２８】６個のスイッチ素子を有する３相用のイン
バータを制御する場合、通常、３６０°を６つに分割し
たタイミングで、スイッチング信号を供給することが行
われている。６ステップタイミング発生回路８１は、そ
の６ステップタイミングで信号を発生する回路である
（例えば、ＡＮＤ回路やＯＲ回路等により構成され、そ
の構成は公知である。）。

【００２９】本発明では、６ステップタイミングのスイ
ッチング信号を生成するに際して、ゼロクロス検出信号
１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃを利用する。ゼロクロス検出対
象電圧は、回転子６２の磁極の位置を反映して生起する
ものであるから、ゼロクロス検出信号は、見方を変えれ
ば回転子の磁極位置検出信号と見ることが出来る。従っ
て、このようなゼロクロス検出信号を利用してスイッチ
ング信号を生成することにすれば、従来設けていた回転
子位置検出器は不用となる。

【００３０】導通幅設定回路８２は、スイッチ素子の導
通幅（スイッチング信号のオン期間の長さ）を設定する
回路である。この回路も公知であり、導通幅は１８０°
幅とか１２０°幅とか適宜設定することが出来る（ＰＷ
Ｍ制御を採用している場合、この導通幅の期間内におい
て、変調パルスが生起させられる。）。これらの原スイ
ッチング信号は、図１に示すように、スイッチング相順
変更部１０，ドライブ回路１１を経て、最終的なスイッ
チング信号とされるが、それは図１４（イ）〜（ヘ），
図１６（イ）〜（ヘ）に示すようなものとなる（これら
については後で説明する。）。

【００３１】（スイッチング相順変更部１０）図１１
は、スイッチング相順変更部を示す図である。符号は図
８，図１０のものに対応し、１０Ｄ〜１０Ｈ，１０Ｋは
スイッチング信号、１０１〜１０８はＡＮＤ回路、１０
９〜１１２はＯＲ回路である。Ｕ相分のスイッチ素子４
１，４２（図９参照）用の原スイッチング信号８Ｄ，８
Ｅは、そのままＵ相分のスイッチング信号１０Ｄ，１０
Ｅとされる。他方、Ｖ相分の原スイッチング信号８Ｆ，
８Ｇと、Ｗ相分の原スイッチング信号８Ｈ，８Ｋは、相
順検出信号９Ｌ，９Ｍの値によって次のように変更され
る。

【００３２】相順検出信号９Ｌがハイ，９Ｍがローの時
（即ち、接続部５での接続が正相順であった時）は、Ａ
ＮＤ回路１０１，１０３，１０５，１０７がゲートオン
の状態となり、ＡＮＤ回路１０２，１０４，１０６，１
０８がゲートオフの状態となる。従って、Ｖ相分の原ス
イッチング信号８Ｆ，８ＧはＶ相分のスイッチング信号
１０Ｆ，１０Ｇとなり、Ｗ相分の原スイッチング信号８
Ｈ，８ＫはＷ相分のスイッチング信号１０Ｈ，１０Ｋと
なる。

【００３３】相順検出信号９Ｌがロー，９Ｍがハイの時
（即ち、接続部５での接続が逆相順であった時）は、Ａ
ＮＤ回路１０１，１０３，１０５，１０７がゲートオフ
の状態となり、ＡＮＤ回路１０２，１０４，１０６，１
０８がゲートオンの状態となる。従って、Ｖ相分の原ス
イッチング信号８Ｆ，８ＧはＷ相分のスイッチング信号
１０Ｈ，１０Ｋとなり、Ｗ相分の原スイッチング信号８
Ｈ，８ＫはＶ相分のスイッチング信号１０Ｆ，１０Ｇと
なる。つまり、図１の接続部５での接続関係に対応させ
て、図９のＶ相，Ｗ相のスイッチ素子回路のスイッチン
グ順序を切り換える。

【００３４】（ドライブ回路１１）図１２は、ドライブ
回路の入出力信号を示す図である。符号は図１，図１１
のものに対応し、１１Ｄ〜１１Ｈ，１１Ｋはスイッチン
グ信号である。ドライブ回路１１は、インバータのスイ
ッチ素子をスイッチ駆動するのに適したレベルに、スイ
ッチング信号を変身させることを主目的とする回路であ
るが、必要に応じて入力側と出力側との絶縁も行う。そ
のため、ドライブ回路１１を構成する回路素子として
は、フォトカプラ等が用いられることがある。ドライブ
回路１１の出力であるスイッチング信号１１Ｄ〜１１
Ｈ，１１Ｋにより、インバータ４のスイッチ素子４１等
が制御される。

【００３５】図１４は１８０°幅のスイッチング信号と
インバータ出力電圧（相電圧）とを示す図であり、図１
６は１２０°幅のスイッチング信号とインバータ出力電
圧（相電圧）とを示す図である。いずれも、接続部５で
の接続が、正相順である場合のもののみを示している。
それぞれの図における（イ）〜（ヘ）がスイッチング信
号１１Ｄ〜１１Ｈ，１１Ｋであり、（ト）〜（リ）がイ
ンバータ４の出力電圧（相電圧換算）である。

【００３６】図１５は、スイッチング信号を１８０°幅
とした時のゼロクロス検出対象電圧を示している。図１
５（イ）は、永久磁石式同期機６の回転子６２の回転に
より、固定子６１に誘起される誘起電圧の１相分の相電
圧（例えば、Ｕ相分の相電圧）を表している。図４のゼ
ロクロス検出の原理を説明する図では、このような誘起
電圧のみが検出対象電圧である場合の検出について説明
したが、インバータ４から出力電圧が出されている場合
には、ゼロクロス検出部１２に入力される電圧は、誘起
電圧かインバータ出力電圧のいずれか高い方の電圧であ
る。インバータ４の出力電圧の１相分電圧（相電圧換
算）を、図１５（ロ）の如きものとすると、ゼロクロス
検出部１２における検出対象は、図１５（ハ）の実線の
電圧となる。

【００３７】図１７は、スイッチング信号を１２０°幅
とした時のゼロクロス検出対象電圧を示している。図１
７（イ）〜（ハ）の電圧は、図１５（イ）〜（ハ）に対
応している。この場合のゼロクロス検出部１２における
検出対象は、図１７（ハ）の実線の電圧となる。

【００３８】（使用例）図１３は、本発明の永久磁石式
同期機用インバータ制御装置の使用例を示す図である。
図１３において、３１はプーリ、３２はエンジン、３３
は吸気管、３４は排気管、３５はターボチャージャ、３
６はコンプレッサブレード、３７は回転子、３８は固定
子、３９はターボチャージャ回転電機、４００はタービ
ンブレード、４０１はベルト、４０２はプーリ、４０３
は車両発電機、４０４はコントローラ、４０５はインバ
ータ制御装置、４０６はパワー部、４０７はインバー
タ、４０８はバッテリ、４０９は負荷である。なお、パ
ワー部４０６にはインバータ４０７が内蔵され、コント
ローラ４０４には、インバータ制御装置４０５が内蔵さ
れる。インバータ４０７の制御はコントローラ４０４に
よって行われる。

【００３９】車両発電機４０３は、エンジン３２により
プーリ３１，ベルト４０１，プーリ４０２を介して駆動
される発電機である。ターボチャージャ３５は、排気管
３４からの排気ガスによりタービンブレード４００を回
転させ、その回転力を利用してコンプレッサブレード３
６を回転させて、外部の空気を吸気管３３に取り入れ
る。ターボチャージャ回転電機３９は、そのターボチャ
ージャ３５に組み込まれた回転電機であり、ターボチャ
ージャ３５の回転軸に回転子３７が取り付けられ、ター
ボチャージャ３５のハウジング内に固定子３８が取り付
けられる。

【００４０】ターボチャージャ回転電機３９は電動機と
して動作させられたり、発電機として動作させられたり
する。この、ターボチャージャ回転電機３９として、永
久磁石式同期機を採用することが出来る（その場合、図
１の永久磁石式同期機６に相当）。回転子３７は、イン
バータ４０７から出力が供給される前の段階において、
エンジンが始動されていれば、その排気ガスの流勢によ
り所定の方向に回転させられ、固定子３８に誘起電圧が
生ぜしめられる。その生起状況により、インバータとの
接続がどのようになされていたかが検出される（ゼロク
ロス検出，相順検出）。

【００４１】過給を十分にしたいという場合には、電動
機として運転される。その場合には、車両発電機４０３
（図１の交流電源１−１に相当）の出力を整流した電
圧、あるいはバッテリ４０８の電圧を、インバータ４０
７により交流に変換して印加する。他方、排気ガスのエ
ネルギーを回生したいというときには、発電機として動
作させられる。その場合には、交流発電電圧をインバー
タ４０７により直流電圧に変換し、バッテリ４０８に充
電したり負荷４０９に供給したりすることにより、エネ
ルギー回生が行われる。

【００４２】なお、上記では、ターボチャージャ回転電
機３９を図１の永久磁石式同期機６と見立てて、インバ
ータが使用されている例を説明したが、車両発電機４０
３を永久磁石式同期機６と見立ててインバータを使用す
ることも可能である。その場合、インバータから出力が
供給される前の段階において、回転子を所定の方向に回
転する力は、排気ガスではなくエンジン３２の回転力で
ある。車両発電機４０３が電動機運転される場合、その
回転力はエンジンの回転を支援する役目を果たす。

【００４３】

【発明の効果】以上述べた如く、本発明の永久磁石式同
期機用インバータ制御装置によれば、次のような効果を
奏する。 （請求項１の発明の効果） インバータと永久磁石式同期機とを接続する際、いち
いち相順を気にすることなく接続することが出来るよう
になった。インバータの出力を永久磁石式同期機に供給
する前の段階においても、具備された何らかの駆動手段
（例、排気ガスを供給する手段，エンジン回転力を伝達
する手段等）により回転子がを定方向に回転させ、イン
バータと永久磁石式同期機とを接続する接続線に現れる
電圧を検出対象としてゼロクロス検出を行い、そのゼロ
クロス検出信号の生起状況により接続の相順を判定し、
その相順に対応させてインバータのスイッチング信号の
相順を変更するようにしたからである。 回転子位置検出器を不用とすることが出来た。ゼロク
ロス検出信号は回転子位置に対応して生起するが、その
ことを利用してスイッチング信号を生成したからであ
る。

【００４４】（請求項２の発明の効果）永久磁石式同期
機を、その回転子をターボチャージャの回転軸に取り付
けたものとした場合、それを電動機運転することにより
過給効率を高めることが出来、発電機運転することによ
り排気ガスのエネルギーを回収することが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の永久磁石式同期機用インバータ制御
装置を示す図

【図２】 ゼロクロス検出部の第１の例を示す図

【図３】 ゼロクロス検出部の第２の例を示す図

【図４】 ゼロクロス検出の原理を説明する図

【図５】 正相順接続の場合の３相のゼロクロス検出対
象電圧とゼロクロス検出信号を示す図

【図６】 ゼロクロス検出部の第２の例における検出原
理を説明する図

【図７】 逆相順接続の場合の３相のゼロクロス検出対
象電圧とゼロクロス検出信号を示す図

【図８】 相順検出部を示す図

【図９】 インバータの構成例を示す図

【図１０】原スイッチング信号発生部を示す図

【図１１】スイッチング相順変更部を示す図

【図１２】ドライブ回路の入出力信号を示す図

【図１３】本発明装置の使用例を示す図

【図１４】１８０°幅のスイッチング信号とインバータ
出力電圧（相電圧）とを示す図

【図１５】スイッチング信号を１８０°幅とした時のゼ
ロクロス検出対象電圧を説明する図

【図１６】１２０°幅のスイッチング信号とインバータ
出力電圧（相電圧）とを示す図

【図１７】スイッチング信号を１２０°幅とした時のゼ
ロクロス検出対象電圧を説明する図

【符号の説明】

１…電源部、１−１…交流電源、１−２…整流回路、１
−３…平滑回路、２…電圧検出部、３…電流検出部、４
…インバータ、５…接続部、６…永久磁石式同期機、７
…インバータ制御装置、８…原スイッチング信号発生
部、９…相順検出部、１０…スイッチング相順変更部、
１１…ドライブ回路、１２…ゼロクロス検出部、３１…
プーリ、３２…エンジン、３３…吸気管、３４…排気
管、３５…ターボチャージャ、３６…コンプレッサブレ
ード、３７…回転子、３８…固定子、３９…ターボチャ
ージャ回転電機、４１〜４６…スイッチ素子、５１〜５
６…端子、６１…固定子、６２…回転子、８１…６ステ
ップタイミング発生回路、８２…導通幅設定回路、９１
…遅延回路、９２〜９４…Ｄフリップフロップ、９５，
９６…反転回路、９７，９８…ＡＮＤ回路、１０１〜１
０８…ＡＮＤ回路、１０９〜１１２…ＯＲ回路、１２１
…星形接続分圧抵抗、１２２〜１２４…コンパレータ、
１２５〜１２７…積分回路、４００…タービンブレー
ド、４０１…ベルト、４０２…プーリ、４０３…車両発
電機、４０４…コントローラ、４０５…インバータ制御
装置、４０６…パワー部、４０７…インバータ、４０８
…バッテリ、４０９…負荷、８Ｄ〜８Ｈ，８Ｋ…原スイ
ッチング信号、９Ｌ，９Ｍ…相順検出信号、１０Ｄ〜１
０Ｈ，１０Ｋ…スイッチング信号、１１Ｄ〜１１Ｈ，１
１Ｋ…スイッチング信号、１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ…ゼ
ロクロス検出信号

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 直流電圧を出力する電源部と永久磁石式
   同期機との間に接続されたインバータを制御する永久磁
   石式同期機用インバータ制御装置において、前記インバ
   ータと前記永久磁石式同期機とを接続する接続線より取
   り入れた電圧を検出対象電圧とするゼロクロス検出部
   と、該ゼロクロス検出部からのゼロクロス検出信号を基
   に、前記インバータのスイッチング信号の元とする原ス
   イッチング信号を発生する原スイッチング信号発生部
   と、前記ゼロクロス検出信号を基に前記インバータに接
   続された前記永久磁石式同期機の相順を検出する相順検
   出部と、該相順検出部からの相順検出信号に基づき、原
   スイッチング信号の相順を変更して前記インバータのス
   イッチング信号とするスイッチング相順変更部と前記イ
   ンバータの出力を前記永久磁石式同期機に供給する前の
   段階において、その回転子を所定方向に回転させる駆動
   手段と、を具えたことを特徴とする永久磁石式同期機用
   インバータ制御装置。
2. 【請求項２】 永久磁石式同期機が、ターボチャージャ
   の回転軸に回転子を取り付け、ターボチャージャ内に固
   定子を設けることによって構成され、該永久磁石式同期
   機が電動機として運転されたり、発電機として運転され
   たりするようインバータを制御することを特徴とする請
   求項１記載の永久磁石式同期機用インバータ制御装置。