檢測(cè)方法以及三相永磁同步電的制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供一種檢測(cè)方法以及三相永磁同步電機(jī)，該檢測(cè)方法對(duì)于從與三相對(duì)應(yīng)的三個(gè)線圈選出的UV、VW、WU的組合，分別沿一方向和另一方向通入脈沖電流，測(cè)定從各脈沖電流的通電開(kāi)始經(jīng)過(guò)一定時(shí)間后的過(guò)渡電流的大小而獲取測(cè)定值。并且，根據(jù)所獲取的多個(gè)過(guò)渡電流的測(cè)定值的大小關(guān)系，檢測(cè)出旋轉(zhuǎn)開(kāi)始前的轉(zhuǎn)子的磁極與三相的各線圈之間的相對(duì)的周向初始位置。由此，既不需要傳感器元件，也不使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，且還能夠在抑制電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜化的同時(shí)，檢測(cè)出旋轉(zhuǎn)開(kāi)始前的轉(zhuǎn)子的磁極與各線圈之間的相對(duì)的周向初始位置。
【專(zhuān)利說(shuō)明】檢測(cè)方法以及三相永磁同步電機(jī)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種檢測(cè)方法以及三相永磁同步電機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]為了高精度地進(jìn)行電機(jī)的起動(dòng)而需要檢測(cè)轉(zhuǎn)子的磁極與各個(gè)線圈間相對(duì)的周向的初始位置。因此，周知一種以往使用霍爾IC或編碼器等的傳感器元件檢測(cè)轉(zhuǎn)子磁極的位置的技術(shù)。然而，如果使用這些傳感器元件的話，則會(huì)存在難以使電機(jī)小型化和削減制造成本的情況。
[0003]并且，以往還公開(kāi)一種使用無(wú)傳感器矢量控制驅(qū)動(dòng)電路來(lái)檢測(cè)轉(zhuǎn)子的磁極位置的技術(shù)。無(wú)傳感器矢量控制驅(qū)動(dòng)電路根據(jù)線圈的電流和施加電壓等的信息，推算轉(zhuǎn)子的磁通和感應(yīng)電壓，從而計(jì)算出轉(zhuǎn)子的磁極位置和旋轉(zhuǎn)速度。然而，無(wú)傳感器矢量控制驅(qū)動(dòng)電路在電機(jī)停止或低速旋轉(zhuǎn)時(shí)，無(wú)法進(jìn)行高精度的檢測(cè)。
[0004]并且，由于在起動(dòng)電機(jī)之前給線圈通電，因而存在強(qiáng)制使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)(牽引處理)到規(guī)定的位置的情況。如果進(jìn)行牽引處理，則轉(zhuǎn)子的磁極將配置在所希望的位置。然而，在進(jìn)行牽引處理的情況下，電機(jī)將以二分之一的概率反向旋轉(zhuǎn)。并且，由于連接到電機(jī)的負(fù)荷與電流間的關(guān)系，會(huì)存在由牽引處理而導(dǎo)致轉(zhuǎn)子振動(dòng)的情況。并且，如果振動(dòng)不進(jìn)行收斂就使電機(jī)起動(dòng)的話，則電機(jī)會(huì)存在不同步的情況。
[0005]并且，在日本專(zhuān)利第4684763號(hào)公報(bào)中，公開(kāi)了一種檢測(cè)電機(jī)的靜止時(shí)的轉(zhuǎn)子的位置的技術(shù)。在該公報(bào)中，對(duì)電機(jī)的負(fù)荷通入交變電流，并測(cè)量該交變電流從值α變到值β的第一時(shí)間和交變電流從值β變到值α的第二時(shí)間。并且，利用所測(cè)量的時(shí)間來(lái)判斷靜止時(shí)的轉(zhuǎn)子的位置。
[0006]但是，在日本專(zhuān)利4684763號(hào)公報(bào)的方法中，為了獲知交變電流的值達(dá)到了 α還是達(dá)到了 β，需要一種將電流的測(cè)定值和既定值進(jìn)行比較的比測(cè)儀。因此，當(dāng)構(gòu)成電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路的微控制器不具有比測(cè)儀功能的情況，需要追加該功能。這樣一來(lái)，電路結(jié)構(gòu)將復(fù)雜化。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的是提供一種檢測(cè)方法以及三相永磁同步電機(jī)，根據(jù)該檢測(cè)方法以及三相永磁同步電機(jī)，在具有檢測(cè)電流的電路的無(wú)傳感器矢量控制驅(qū)動(dòng)電路中，即不需要追加傳感器元件，也不使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，就能夠檢測(cè)出周向的初始位置。并且，提供一種即能夠抑制電路的結(jié)構(gòu)復(fù)雜化，又能夠檢測(cè)出旋轉(zhuǎn)開(kāi)始前的轉(zhuǎn)子的磁極與各線圈之間的相對(duì)的周向初始位置的檢測(cè)方法以及三相永磁同步電機(jī)。
[0008]本申請(qǐng)所例示的第一發(fā)明為一種檢測(cè)方法，在三相永磁同步電機(jī)中，檢測(cè)旋轉(zhuǎn)開(kāi)始前的轉(zhuǎn)子的磁極與三相的各線圈之間的相對(duì)的周向初始位置，該檢測(cè)方法具有a)和b)兩個(gè)步驟，步驟a)對(duì)從與三相對(duì)應(yīng)的三個(gè)線圈選擇出的UV、VW、WU的組合分別在其一方向和另一方向上通入脈沖電流。并且，本申請(qǐng)所例示的第一發(fā)明測(cè)定從各個(gè)脈沖電流的通電開(kāi)始經(jīng)過(guò)一定時(shí)間后的過(guò)渡電流的大小而獲取測(cè)定值，步驟b)根據(jù)在所述步驟a)中所獲取的多個(gè)過(guò)渡電流的測(cè)定值的大小關(guān)系，檢測(cè)所述初始位置。
[0009]根據(jù)本申請(qǐng)所例示的第一發(fā)明，將利用這樣的情況:過(guò)渡電流的大小根據(jù)轉(zhuǎn)子的磁極與線圈間的相對(duì)位置而變化。從而能夠檢測(cè)出旋轉(zhuǎn)開(kāi)始前的轉(zhuǎn)子的磁極與三相的各線圈之間的相對(duì)的周向初始位置。由此，不需要除檢測(cè)電流的電路以外的傳感器元件。并且，不必使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)就能夠檢測(cè)出該初始位置。
[0010]并且，根據(jù)本申請(qǐng)所例示的第一發(fā)明，不是測(cè)定到過(guò)渡電流的測(cè)定值成為規(guī)定值為止的時(shí)間，而是測(cè)定從通電開(kāi)始經(jīng)過(guò)一定時(shí)間后的過(guò)渡電流的大小。因此，不需要使用將過(guò)渡電流的測(cè)定值與既定值進(jìn)行比較的比測(cè)儀。因此，能夠抑制電路結(jié)構(gòu)的復(fù)雜化。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1為不出RL串聯(lián)電路例子的圖。
[0012]圖2為示出過(guò)渡電流的歷時(shí)變化的圖表。
[0013]圖3為示出轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角度、轉(zhuǎn)子磁通以及電感間的關(guān)系的圖表。
[0014]圖4為通過(guò)兩個(gè)電感來(lái)示出過(guò)渡電流的歷時(shí)變化的圖表。
[0015]圖5為示出電機(jī)的結(jié)構(gòu)的圖。
[0016]圖6為包含電子電路和線圈的電路圖。
[0017]圖7為示出檢測(cè)處理的流程的流程圖。
[0018]圖8為提供給開(kāi)關(guān)元件的柵極信號(hào)的脈沖波形圖。
[0019]圖9為示出通電程序的圖。
[0020]圖10為示出轉(zhuǎn)子的初始位置與過(guò)渡電流的差分值間的關(guān)系的圖表。
[0021]圖11為示出變形例所涉及的通電程序的圖。
[0022]圖12為示出變形例所涉及的通電程序的圖。
[0023]圖13為示出變形例所涉及的通電程序的圖。
[0024]附圖符號(hào)說(shuō)明
[0025]I 電機(jī)
[0026]9 中心軸線
[0027]10 電樞
[0028]11定子鐵芯
[0029]12u、12v、12w 線圈
[0030]13中性點(diǎn)
[0031]20 轉(zhuǎn)子
[0032]21 磁鐵
[0033]30 電路板
[0034]31電子電路
[0035]40逆變電路
[0036]4luh,41ul,41vh,41vl,41wh,4Iwl 開(kāi)關(guān)兀件
[0037]42 電壓源
[0038]43 地[0039]44二極管
[0040]50微控制器
[0041]5luh, 51ul,51vh,51vl, 5lwh, 5Iwl 棚極輸出部
[0042]52A/D 轉(zhuǎn)換器
[0043]60電流測(cè)定部
[0044]61分流電阻
[0045]62差分放大器
[0046]71第一脈沖電流
[0047]72第二脈沖電流
[0048]73第三脈沖電流
[0049]74第四脈沖電流
[0050]75第五脈沖電流
[0051]76第六脈沖電流
[0052]111鐵芯背部
[0053]112u,112v,112w 齒
【具體實(shí)施方式】
[0054]以下，參照附圖對(duì)本發(fā)明所例示的實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。
[0055]< 1.關(guān)于過(guò)渡應(yīng)答>
[0056]本實(shí)施方式的電機(jī)利用對(duì)線圈通入脈沖電流時(shí)的過(guò)渡應(yīng)答來(lái)檢測(cè)轉(zhuǎn)子的初始位置。因此，首先對(duì)線圈的過(guò)渡應(yīng)答進(jìn)行說(shuō)明。
[0057]電機(jī)的各線圈可看做是將電阻R和電感L進(jìn)行串聯(lián)的RL串聯(lián)電路。圖1為示出RL串聯(lián)電路的例子的圖。如果對(duì)RL串聯(lián)電路施加電壓V，則電路中通過(guò)的電流因電感L的影響而逐漸增大。并且，如果經(jīng)過(guò)足夠的時(shí)間，則電路中通過(guò)的電流達(dá)到最大值I = V/R。圖2為示出這種過(guò)渡電流的歷時(shí)變化的圖表。從賦予電壓V開(kāi)始經(jīng)過(guò)時(shí)間t后的過(guò)渡電流i的大小，如下列公式(I)所示，
[0058]i = V/R{ 1-exp (-R/L.t)} (I)
[0059]另一方面，線圈的電感L的大小，根據(jù)該線圈與轉(zhuǎn)子的磁極間的相對(duì)位置而變化。這是因?yàn)橛捎趶霓D(zhuǎn)子的永久磁石產(chǎn)生的轉(zhuǎn)子磁通與通過(guò)對(duì)線圈通電而產(chǎn)生的定子磁通間的相對(duì)的方向，使得引起線圈的磁芯中的磁飽和的容易度不同。
[0060]圖3為示出轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角度與作用于線圈的轉(zhuǎn)子磁通以及線圈的電感間的關(guān)系的圖表。該圖表的橫軸表示轉(zhuǎn)子的磁極與線圈間的相對(duì)的周向位置。并且，該圖表的縱軸表示轉(zhuǎn)子磁通的線圈方向的成分Φ和線圈的電感L。
[0061]如圖3所示，轉(zhuǎn)子磁通的線圈方向的成分Φ隨著轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)而呈正弦波狀變化。并且，如此一來(lái)，線圈的電感L也呈大致正弦波狀變化。當(dāng)N極以及S極一起離開(kāi)線圈時(shí)(在圖3的例子中，為O、π、2π時(shí))，線圈的電感L變?yōu)樽畲?。并且，?dāng)轉(zhuǎn)子的N極或S極最靠近線圈時(shí)(在圖3的例子中，為ji/2、3ji/2時(shí))，線圈的電感L變?yōu)樽钚　?br> [0062]但是，轉(zhuǎn)子的N極最靠近線圈時(shí)與轉(zhuǎn)子的S極最靠近線圈時(shí)，在線圈的電感L產(chǎn)生差A(yù)L。在圖3的例子中，轉(zhuǎn)子的N極最靠近線圈時(shí)(π/2時(shí))的線圈的電感L比轉(zhuǎn)子的S極最靠近線圈時(shí)(3 π/2時(shí))的線圈的電感L小。如果將通過(guò)線圈的電流的方向反向的話，則該大小關(guān)系相反。
[0063]圖4為將過(guò)渡電流的歷時(shí)變化通過(guò)兩個(gè)不同的電感L進(jìn)行比較的圖表。如果電感L增加，則上述表達(dá)式(I)的時(shí)間常數(shù)(R/L)減小。因此，如圖4中的空白箭頭Al所示，過(guò)渡電流的歷時(shí)變化變得平穩(wěn)。相反，如果電感L降低，則上述表達(dá)式(I)的時(shí)間常數(shù)(R/L)增大。因此，如圖4中的空白箭頭Α2所示，過(guò)渡電流的歷時(shí)變化急劇。
[0064]因此，如果給線圈通入脈沖電流，并獲取經(jīng)過(guò)一定時(shí)間t后的過(guò)渡電流的測(cè)定值
il、i2，則能夠獲取反映線圈的電感L的測(cè)定值。因此，根據(jù)該測(cè)定值能夠檢測(cè)出轉(zhuǎn)子的磁極與線圈間的相對(duì)的周向位置。
[0065]<2.關(guān)于電機(jī)的結(jié)構(gòu)>
[0066]圖5為示出本發(fā)明的一實(shí)施方式所涉及的電機(jī)I的結(jié)構(gòu)的圖。如圖5所示，本實(shí)施方式的電機(jī)I具有電樞10、轉(zhuǎn)子20以及電路板30。
[0067]電樞10具有由磁性體構(gòu)成的定子鐵芯11、三個(gè)線圈12u、12v、12w。定子鐵芯11具有環(huán)狀的鐵芯背部111和相對(duì)于中心軸線9呈放射狀延伸的三根齒112u、112v、112w。線圈12u、12v、12w分別由纏繞于各齒112u、112v、112w的導(dǎo)線構(gòu)成。三根齒112uU12vU12w以及三個(gè)線圈12u、12v、12w在中心軸線9的周?chē)刂芟虼笾碌乳g隔排列。
[0068]該電機(jī)I為利用三相交流使轉(zhuǎn)子20旋轉(zhuǎn)的三相永磁同步無(wú)刷電機(jī)。三個(gè)線圈12u、12v、12w與三相交流的U相、V相以及W相的各相分別對(duì)應(yīng)。
[0069]轉(zhuǎn)子20被支承為相對(duì)于中心軸線9能夠旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)子20具有沿周向排列的多個(gè)磁鐵21。在轉(zhuǎn)子20的外周面，N極的磁極面與S極的磁極面沿周向交替排列。
[0070]電路板30與線圈12u、12v、12w電連接。在電路板30中搭載有用于給線圈12u、12v、12w提供驅(qū)動(dòng)電流的電子電路31。在驅(qū)動(dòng)電機(jī)I時(shí)，按照預(yù)定的順序從電路板30給線圈12u、12v、12w提供驅(qū)動(dòng)電流。由此，在電樞10與轉(zhuǎn)子20之間產(chǎn)生周向的轉(zhuǎn)矩。其結(jié)果是轉(zhuǎn)子20以中心軸線9為中心旋轉(zhuǎn)。并且，電路板30的該電子電路31在起動(dòng)電機(jī)I時(shí)實(shí)施后文所述的檢測(cè)處理。
[0071]另外，圖5示出轉(zhuǎn)子20位于比電樞10靠徑向內(nèi)側(cè)的位置的所謂的內(nèi)轉(zhuǎn)子型的電機(jī)I。但是，本發(fā)明的電機(jī)也可是轉(zhuǎn)子位于比電樞靠徑向外側(cè)的位置的所謂的外轉(zhuǎn)子型的電機(jī)。
[0072]< 3.關(guān)于電子電路的結(jié)構(gòu)>
[0073]圖6為包括搭載于電路板30的電子電路31和電機(jī)I的三個(gè)線圈12u、12v、12w的電路圖。如前面所述，線圈12u、12v、12w可分別看做為將電阻和電感進(jìn)行串聯(lián)的RL串聯(lián)電路。如圖6所示，本實(shí)施方式的電子電路31具有逆變電路40、微控制器50以及電流測(cè)定部60。
[0074]逆變電路40具有六個(gè)開(kāi)關(guān)元件41uh、41ul、41vh、41vl、41wh、41wl。開(kāi)關(guān)元件41uh、41vh、41wh分別允許或禁止從電壓源42向各線圈12u、12v、12w通電。開(kāi)關(guān)元件41ul、41vl、41wl分別允許或禁止從線圈12u、12v、12w向地43通電。
[0075]各開(kāi)關(guān)元件41uh、41ul、41vh、41vl、41wh、41wl在正常時(shí)，禁止漏極給源極通電。各開(kāi)關(guān)元件41uh、41ul、41vh、41vl、41wh、41wl只有在柵極信號(hào)被提供給柵極時(shí),才允許從漏極向源極通電。開(kāi)關(guān)元件41uh、41ul、41vh、41vl、41wh、41wl例如可使用場(chǎng)效應(yīng)晶體管(FET:Field Effect Transistor)。
[0076]開(kāi)關(guān)元件41uh、41vh、41wh的各漏極與電壓源42電連接。開(kāi)關(guān)元件41uh的源極以及開(kāi)關(guān)元件41ul的漏極與U相線圈12u電連接。開(kāi)關(guān)元件41vh的源極以及開(kāi)關(guān)元件41vl的漏極與V相線圈12v電連接。開(kāi)關(guān)元件41wh的源極以及開(kāi)關(guān)元件41wl的漏極與W相線圈12w電連接。并且，開(kāi)關(guān)元件41ul、41vl、41wl的各源極通過(guò)后文所述的分流電阻61與地43電連接。
[0077]線圈12u、12v、12w的其他端通過(guò)中性點(diǎn)13互相電連接。即，本實(shí)施方式的線圈12u、12v、12w利用Y結(jié)線互相連接。但是,線圈12u、12v、12w的結(jié)線方式也可是與Y結(jié)線等效的Λ結(jié)線。
[0078]并且，各個(gè)開(kāi)關(guān)元件41uh、41ul、41vh、41vl、41wh、41wl的漏極與源極通過(guò)二極管44連接。二極管44禁止從漏極給源極通電，允許從源極給漏極通電。
[0079]微控制器50為通過(guò)將柵極信號(hào)提供給開(kāi)關(guān)元件41uh、41ul、41vh、41vl、41wh、41wl來(lái)控制向線圈12u、12v、12w通電的處理器。微控制器具有給開(kāi)關(guān)元件41uh、41ul、41vh、41vl、41wh、41wl的各柵極輸出柵極信號(hào)的柵極輸出部51uh、51ul、51vh、51vl、51wh、51wl。
[0080]電流測(cè)定部60由分流電阻61、差分放大器62以及微控制器50內(nèi)的A/D轉(zhuǎn)換器52構(gòu)成。如果從各線圈12u、12v、12w向地43通電流，則在分流電阻61的兩端產(chǎn)生電位差。該電位差通過(guò)差分放大器放大，并通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，進(jìn)入微控制器50。由此，測(cè)定流入分流電阻61的電流的大小。
[0081]在驅(qū)動(dòng)電機(jī)I時(shí)，電流測(cè)定部60用于對(duì)單電阻進(jìn)行矢量控制。即，微控制器50根據(jù)在分流電阻61中獲取的電流的測(cè)定值，控制向各線圈12u、12v、12w通電。并且，在實(shí)施后文所述的檢測(cè)處理時(shí)，電流測(cè)定部60測(cè)定流入分流電阻61的過(guò)渡電流。
[0082]像這樣，在本實(shí)施方式中，使用微控制器50內(nèi)的A/D轉(zhuǎn)換器52測(cè)定過(guò)渡電流的大小。這樣一來(lái)，不必與微控制器50分開(kāi)地另外準(zhǔn)備用于測(cè)定過(guò)渡電流的大小的A/D轉(zhuǎn)換器。因此,能夠抑制電子電路31的電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜化。
[0083]< 4.關(guān)于檢測(cè)處理>
[0084]< 4-1.通電以及過(guò)渡電流的測(cè)定>
[0085]接下來(lái)，對(duì)在上述電機(jī)I中檢測(cè)旋轉(zhuǎn)開(kāi)始前的轉(zhuǎn)子20的磁極與各線圈12u、12v、12w間的相對(duì)的周向初始位置的處理進(jìn)行說(shuō)明。圖7為示出該檢測(cè)處理的流程的流程圖。
[0086]在檢測(cè)轉(zhuǎn)子20的初始位置時(shí)，首先，對(duì)從三個(gè)線圈12u、12v、12w中選擇的UV、VW、WU的各組合分別在一方向和另一方向上通入脈沖電流。即，分別對(duì)線圈12u、12v的組，線圈12v、12w的組，線圈12w、12u的組，按照預(yù)先設(shè)定的通電程序，在一方向和另一方向上通入脈沖電流。從而通過(guò)電流測(cè)定部60測(cè)定自各脈沖電流的通電開(kāi)始經(jīng)過(guò)一定時(shí)間后的過(guò)渡電流的大小而獲取測(cè)定值(步驟SI)。
[0087]圖8為在步驟SI中，給開(kāi)關(guān)元件41uh、41ul、41vh、41vl、41wh、41wl提供的柵極信號(hào)的脈沖波形圖。圖8同時(shí)示出流入分流電阻61的電流的歷時(shí)變化與過(guò)渡電流的測(cè)定的時(shí)機(jī)。并且，圖9為示出流入三個(gè)線圈12u、12v、12w的脈沖電流的順序(通電程序)的圖。
[0088]如圖8所示，在步驟SI中，首先，微控制器50將針對(duì)開(kāi)關(guān)元件41uh、41vl的柵極信號(hào)設(shè)置為導(dǎo)通。這樣一來(lái)，自電壓源42經(jīng)過(guò)開(kāi)關(guān)元件41uh、線圈12u、中性點(diǎn)13、線圈12v、開(kāi)關(guān)元件41vl向分流電阻61通入脈沖電流。S卩，如圖9所示，自U相線圈12u經(jīng)過(guò)中性點(diǎn)13向V相線圈12v通入第一脈沖電流71。
[0089]第一脈沖電流71示出響應(yīng)線圈12u、12v的電感L的過(guò)渡應(yīng)答，該過(guò)渡電流i的大小如圖8所示逐漸變大。電流測(cè)定部60測(cè)定自第一脈沖電流71的通電開(kāi)始經(jīng)過(guò)一定時(shí)間t后的過(guò)渡電流i的大小而獲取測(cè)定值。
[0090]如果過(guò)渡電流i的測(cè)定結(jié)束，則微控制器50將針對(duì)所有的開(kāi)關(guān)元件41uh、41ul、41vh、41vl、41wh、41wl的柵極信號(hào)設(shè)置為暫時(shí)斷開(kāi)。這樣一來(lái)，殘留在線圈12u、12v中的電流經(jīng)過(guò)二極管44流向電壓源42側(cè)進(jìn)行再生。由此，線圈12u、12v的電流恢復(fù)到大致OA(安培)。像這樣，如果將殘留在線圈12u、12v的電流進(jìn)行恢復(fù)到大致OA (安培)的再生處理的話，則能夠更準(zhǔn)確地測(cè)定在該線圈12u、12v中的下一個(gè)過(guò)渡電流。
[0091]接下來(lái)，微控制器50將針對(duì)開(kāi)關(guān)元件41uh、41wl的柵極信號(hào)設(shè)置為導(dǎo)通。這樣一來(lái)，從電壓源42經(jīng)過(guò)開(kāi)關(guān)元件41uh、線圈12u、中性點(diǎn)13、線圈12w、開(kāi)關(guān)元件41wl向分流電阻61通入脈沖電流。即，如圖9所示，從U相線圈12u經(jīng)中性點(diǎn)13向W相線圈12w通入第二脈沖電流72。
[0092]第二脈沖電流72示出響應(yīng)線圈12u、12w的電感L的過(guò)渡應(yīng)答，且該過(guò)渡電流i的大小如圖8所示逐漸變大。電流測(cè)定部60測(cè)定從第二脈沖電流72的通電開(kāi)始經(jīng)過(guò)一定時(shí)間t后的過(guò)渡電流i的大小而獲取測(cè)定值。
[0093]以下，通過(guò)持續(xù)實(shí)施柵極信號(hào)的導(dǎo)通/斷開(kāi)，如圖9所示，以從V相線圈12v向W相線圈12w通入的第三脈沖電流73、從V相線圈12v向U相線圈12u通入的第四脈沖電流
74、從W相線圈12w向U相線圈12u通入的第五脈沖電流75、從W相線圈12w向V相線圈12v通入的第六脈沖電流76的順序進(jìn)行通電。從而測(cè)定從各個(gè)脈沖電流的通電開(kāi)始經(jīng)過(guò)一定時(shí)間t后的過(guò)渡電流i的大小。
[0094]優(yōu)選各脈沖電流71、71、73、74、75、76的長(zhǎng)度為轉(zhuǎn)子20未實(shí)質(zhì)地旋轉(zhuǎn)的程度的長(zhǎng)度。并且，優(yōu)選在通入各脈沖電流的期間插入再生處理。
[0095]并且，電子電路31像這樣多次重復(fù)圖9的通電程序。其結(jié)果是獲取多個(gè)過(guò)渡電流i的測(cè)定值。所獲取的多個(gè)過(guò)渡電流i的測(cè)定值，如在圖3以及圖4中所說(shuō)明的那樣，為反映了轉(zhuǎn)子20的磁極位置的值。
[0096]<4-2.關(guān)于殘留磁通的抵消>
[0097]這里，在通入各脈沖電流后，會(huì)在各線圈12u、12v、12w殘留磁通。該殘留磁通與產(chǎn)生于轉(zhuǎn)子20的磁通相同，會(huì)影響過(guò)渡電流i的測(cè)定值。因此，為了準(zhǔn)確地測(cè)定過(guò)渡電流i，而優(yōu)選能夠?qū)埩舸磐ǖ挠绊懴嗟值耐姵绦颉?br> [0098]在圖9的通電程序中，例如第三脈沖電流73從V相線圈12v經(jīng)過(guò)中性點(diǎn)13被通入到W相線圈12w。被通入到V相線圈12v的前一個(gè)脈沖電流為第一脈沖電流71。該第一脈沖電流71相對(duì)于V相線圈12v沿與第三脈沖電流73相反的方向通過(guò)。并且，被通入到W相線圈12w的前一個(gè)脈沖電流為第二脈沖電流72。該第二脈沖電流72相對(duì)于W相線圈12w沿與第三脈沖電流73相同的方向通過(guò)。
[0099]因此，在即將通入第三脈沖電流73的時(shí)候，在V相線圈12v和W相線圈12w產(chǎn)生相反方向的殘留磁通。所以，在測(cè)定第三脈沖電流73的過(guò)渡電流i時(shí)，V相線圈12v中的殘留磁通的影響與W相線圈12w中的殘留磁通的影響被抵消。其結(jié)果是能夠準(zhǔn)確地測(cè)定第三脈沖電流73的過(guò)渡電流i。
[0100]像這樣，在圖9的通電程序中，各脈沖電流71至76相對(duì)于兩個(gè)線圈中的一方沿與前一個(gè)脈沖電流相同的方向流過(guò)，且相對(duì)于兩個(gè)線圈中的另一方沿與往前數(shù)時(shí)為第二個(gè)的脈沖電流相反的方向流過(guò)。由此，能夠抵消由各線圈12u、12v、12w的殘留磁通而引起的磁飽和的影響。其結(jié)果是能夠更為準(zhǔn)確地測(cè)定各脈沖電流71至76的過(guò)渡電流i的大小。
[0101]<4-3.關(guān)于根據(jù)測(cè)定值進(jìn)行的運(yùn)算處理>
[0102]如果各脈沖電流71至76的過(guò)渡電流i的大小被測(cè)定，則微控制器50將按照下列公式(2)計(jì)算出過(guò)渡電流的差分值Δ iu、Δ iv、Aiw (步驟S2)。
[0103]Δiu = iuv+iuw-1vu-1wu
[0104]Δ iv = ivw+ivu-1wv-1uv (2)
[0105]Δ iw = iwu+iwv-1uw-1vw
[0106]另外，在本實(shí)施方式的公式(2)中，將iuv、iuw、ivw、ivu、iwu、iwv如下定義。
[0107]iuv:從U相線圈流向V相線圈的過(guò)渡電流i的測(cè)定值
[0108]iuw:從U相線圈流向W相線圈的過(guò)渡電流i的測(cè)定值
[0109]ivw:從V相線圈流向W相線圈的過(guò)渡電流i的測(cè)定值
[0110]ivu:從V相線圈流向U相線圈的過(guò)渡電流i的測(cè)定值
[0111]iwu:從W相線圈流向U相線圈的過(guò)渡電流i的測(cè)定值
[0112]iwv:從W相線圈流向V相線圈的過(guò)渡電流i的測(cè)定值
[0113]例如，差分值A(chǔ)iu為加上從U相線圈12u流向另外兩相線圈12v、12W的過(guò)渡電流的測(cè)定值，減去從另兩相線圈12v、12w流向U相線圈12u的過(guò)渡電流的測(cè)定值后的值。像這樣，在各相線圈12u、12v、12w中，獲取向一方向流過(guò)的兩個(gè)脈沖電流的過(guò)渡電流的測(cè)定值的合計(jì)與向另一方向流過(guò)的兩個(gè)脈沖電流的過(guò)渡電流的測(cè)定值的合計(jì)的差分值。
[0114]通過(guò)進(jìn)行公式⑵的運(yùn)算，差分值A(chǔ)iu為反映了轉(zhuǎn)子20的磁通對(duì)U相線圈12u的電感施加的影響的值。差分值A(chǔ)iv、Aiw也同樣。
[0115]圖10為示出轉(zhuǎn)子20的初始位置與過(guò)渡電流的差分值Λ iu、Δ iv、Δ iw間的關(guān)系的圖表。圖10的橫軸表示將U相的齒112u與轉(zhuǎn)子20的N極一致的點(diǎn)設(shè)為O [rad]時(shí)的轉(zhuǎn)子20的旋轉(zhuǎn)角度。圖10的縱軸表示過(guò)渡電流的差分值Λ iu、Δ iv、Δ iw。
[0116]如圖10所不,差分值Δ iu、Δ iv、Δ iw分別呈正弦波狀變化。并且，差分值A(chǔ)iu、Δ iv、Δ iw彼此具有2 π/3[rad]的相位差。因此，差分值Δ iu、Δ iv、Δ iw的正負(fù)值如下列表1所示進(jìn)行變化。
[0117]表1
[0118]
【權(quán)利要求】
1.一種檢測(cè)方法，其在三相永磁同步電機(jī)中檢測(cè)旋轉(zhuǎn)開(kāi)始前的轉(zhuǎn)子的磁極與三相的各線圈之間的相對(duì)的周向初始位置， 其特征在于， 該檢測(cè)方法包括: 步驟a)，對(duì)于從與三相對(duì)應(yīng)的三個(gè)線圈選出的UV、VW、WU的組合，分別沿一方向和另一方向通入脈沖電流，測(cè)定從各脈沖電流的通電開(kāi)始經(jīng)過(guò)一定時(shí)間后的過(guò)渡電流的大小而獲取測(cè)定值； 步驟b)，根據(jù)在所述步驟a)中獲取的多個(gè)過(guò)渡電流的測(cè)定值的大小關(guān)系，檢測(cè)出所述初始位置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢測(cè)方法，其特征在于， 所述步驟b)包括: 步驟b-1)，針對(duì)UV、VW、WU的各組合，獲取一方向上的過(guò)渡電流的測(cè)定值與另一方向上的過(guò)渡電流的測(cè)定值之間的差分值； 步驟b-2)，根據(jù)在所述步驟b-Ι)中獲取的所述差分值，檢測(cè)出所述初始位置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢測(cè)方法，其特征在于， 所述步驟b)包括: 步驟b-1)，在各相線圈中，獲取向一方向流過(guò)的兩個(gè)脈沖電流的過(guò)渡電流的測(cè)定值的合計(jì)與向另一方向流過(guò)的兩個(gè)脈沖電流的過(guò)渡電流的測(cè)定值的合計(jì)之間的差分值； 步驟b-2)，根據(jù)在所述步驟b-1)`中獲取的所述差分值，檢測(cè)出所述初始位置。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的檢測(cè)方法，其特征在于， 在所述步驟a)中，至少進(jìn)行一次通電程序，該通電程序按照 從U相線圈流向V相線圈的第一脈沖電流、 從U相線圈流向W相線圈的第二脈沖電流、 從V相線圈流向W相線圈的第三脈沖電流、 從V相線圈流向U相線圈的第四脈沖電流、 從W相線圈流向U相線圈的第五脈沖電流、 從W相線圈流向V相線圈的第六脈沖電流的順序進(jìn)行通電。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的檢測(cè)方法，其特征在于， 在所述步驟a)中，至少進(jìn)行一次通電程序，該通電程序按照 從U相線圈流向V相線圈的第一脈沖電流、 從W相線圈流向V相線圈的第二脈沖電流、 從W相線圈流向U相線圈的第三脈沖電流、 從V相線圈流向U相線圈的第四脈沖電流、 從V相線圈流向W相線圈的第五脈沖電流、 從U相線圈流向W相線圈的第六脈沖電流的順序進(jìn)行通電。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的檢測(cè)方法，其特征在于， 在所述步驟a)中，至少進(jìn)行一次通電程序，該通電程序按照 從U相線圈流向V相線圈的第一脈沖電流、 從V相線圈流向U相線圈的第二脈沖電流、從V相線圈流向W相線圈的第三脈沖電流、 從W相線圈流向V相線圈的第四脈沖電流、 從W相線圈流向U相線圈的第五脈沖電流、 從U相線圈流向W相線圈的第六脈沖電流的順序進(jìn)行通電。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的檢測(cè)方法，其特征在于， 在所述步驟a)中，至少進(jìn)行一次通電程序，該通電程序按照 從U相線圈流向V相線圈的第一脈沖電流、 從V相線圈流向U相線圈的第二脈沖電流、 從W相線圈流向U相線圈的第三脈沖電流、 從U相線圈流向W相線圈的第四脈沖電流、 從V相線圈流向W相線圈的第五脈沖電流、 從W相線圈流向V相線圈的第六脈沖電流的順序進(jìn)行通電。
8.根據(jù)權(quán)利要求4至7中的任一項(xiàng)所述的檢測(cè)方法，其特征在于， 在所述步驟a)中，在進(jìn)行第一次的所述通電程序前，進(jìn)行預(yù)通電，該預(yù)通電按照所述第四脈沖電流、所述第五脈沖電流以及所述第六脈沖電流的順序進(jìn)行通電。
9.根據(jù)權(quán)利要求4至7中的任一項(xiàng)所述的檢測(cè)方法，其特征在于，` 在所述步驟a)中，進(jìn)行多次所述通電程序。
10.一種三相永磁同步電機(jī)，其具有: 轉(zhuǎn)子，其被支承為相對(duì)于中心軸線能夠旋轉(zhuǎn)； 電樞，其具有排列在所述中心軸線的周?chē)亩鄠€(gè)線圈；以及 電路板，其與所述線圈電連接， 所述三相永磁同步電機(jī)的特征在于， 所述電路板具有實(shí)施權(quán)利要求9中所述的檢測(cè)方法的電路， 所述電路包括控制對(duì)所述多個(gè)線圈的通電的微控制器， 所述電路在所述步驟a)中，使用所述微控制器內(nèi)的A/D轉(zhuǎn)換器，測(cè)定所述過(guò)渡電流的大小。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的三相永磁同步電機(jī)，其特征在于， 所述電路在所述步驟a)中，在通入各脈沖電流后，進(jìn)行將從所述微控制器輸出的柵極信號(hào)設(shè)置為斷開(kāi)的再生處理。
12.—種三相永磁同步電機(jī),其具有； 轉(zhuǎn)子，其被支承為相對(duì)于中心軸線能夠旋轉(zhuǎn)； 電樞，其具有排列在所述中心軸線的周?chē)亩鄠€(gè)線圈；以及 電路板，其與所述線圈電連接， 所述三相永磁同步電機(jī)的特征在于， 所述電路板具有實(shí)施權(quán)利要求2中所述的檢測(cè)方法的電路， 所述電路在所述步驟b-2)中，根據(jù)所述多個(gè)所述差分值的各自的正負(fù)，檢測(cè)出所述初始位置。
【文檔編號(hào)】H02P21/08GK103856135SQ201310588984
【公開(kāi)日】2014年6月11日 申請(qǐng)日期:2013年11月20日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月30日
【發(fā)明者】石川理朋 申請(qǐng)人:日本電產(chǎn)株式會(huì)社