特許 6048234 ダブルステータ型スイッチトリラクタンス回転機の制御方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6048234

(24)【登録日】2016年12月2日

(45)【発行日】2016年12月21日

(54)【発明の名称】ダブルステータ型スイッチトリラクタンス回転機の制御方法

(51)【国際特許分類】

   H02P 25/08 20160101AFI20161212BHJP

【ＦＩ】

   H02P25/08

【請求項の数】4

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2013-49410(P2013-49410)

(22)【出願日】2013年3月12日

(65)【公開番号】特開2014-176265(P2014-176265A)

(43)【公開日】2014年9月22日

【審査請求日】2016年1月27日

(73)【特許権者】

【識別番号】000000099

【氏名又は名称】株式会社ＩＨＩ

(74)【代理人】

【識別番号】100175802

【弁理士】

【氏名又は名称】寺本 光生

(74)【代理人】

【識別番号】100064908

【弁理士】

【氏名又は名称】志賀 正武

(74)【代理人】

【識別番号】100167553

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 久典

(72)【発明者】

【氏名】軸丸 武弘

(72)【発明者】

【氏名】遠嶋 成文

【審査官】 田村 惠里加

(56)【参考文献】

【文献】 特開昭６０−１２５１５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０５−３１６７７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−０６９７７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−１４６０８３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｐ １／００−３１／００

Ｈ０２Ｋ １９／００−１９／３８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

環状のロータと、前記ロータの外側に配置されたアウターステータと、前記ロータの内側に配置されたインナーステータと、前記ロータの回転角を検出する回転角検出センサと、を有し、前記回転角検出センサの出力値に基づいて、前記アウターステータ及び前記インナーステータの少なくともいずれか一方に設けられた突極の励磁タイミングを制御するダブルステータ型スイッチトリラクタンス回転機の制御方法であって、
前記アウターステータに設けられた特定の１相の突極を励磁させ、前記回転角検出センサの初期値を調整するための第１ゼロ基準値を取得する第１工程と、
前記インナーステータに設けられた特定の１相の突極を励磁させ、前記回転角検出センサの初期値を調整するための第２ゼロ基準値を取得する第２工程と、を有する、ことを特徴とするダブルステータ型スイッチトリラクタンス回転機の制御方法。

【請求項2】

前記第２工程では、前記第１工程で励磁した相と異なる相の突極を励磁させる、ことを特徴とする請求項１に記載のダブルステータ型スイッチトリラクタンス回転機の制御方法。

【請求項3】

前記第１工程と前記第２工程の励磁の結果、前記ロータがステータ側の一極分回転していない場合、前記第１工程と前記第２工程を再び繰り返す、ことを特徴とする請求項２に記載のダブルステータ型スイッチトリラクタンス回転機の制御方法。

【請求項4】

前記アウターステータと前記インナーステータは、電気的に並列接続されており、
前記インナーステータのみに通電する第１モードと、前記アウターステータのみに通電する第２モードと、前記アウターステータと前記インナーステータの両方に通電する第３モードとに、通電モードを切り替えるためのスイッチが設けられており、
前記第１モードの場合、前記回転角検出センサの初期値を前記第２ゼロ基準値に調整し、前記第２モード及び前記第３モードの場合、前記回転角検出センサの初期値を前記第１ゼロ基準値に調整する、ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のダブルステータ型スイッチトリラクタンス回転機の制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ダブルステータ型スイッチトリラクタンス回転機の制御方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

スイッチトリラクタンス回転機は、ロータに永久磁石や巻線がなく、ロータとステータとの間に生じる磁気吸引力によって動作する構成となっている。スイッチトリラクタンス回転機は、原理的に振動、騒音等の課題があるが、構造が簡単で堅牢、高速回転にも耐えることができ、また、ネオジム磁石等の高価な永久磁石が不要であるため安価であるという特徴を有しており、近年、低コストで信頼性に優れた回転機として、実用化に向けての研究開発が進められている。
この実用化の一環として、スイッチトリラクタンス回転機の性能向上を図るべく、ダブルステータ構造にすることが提案されている。

【0003】

スイッチトリラクタンス回転機は、ロータの回転角（ロータ位置）に基づいて、ステータの突極の励磁タイミングを制御し、ロータの回転制御を行っている。このため、ロータの回転角の検出精度が低いと、運転効率が悪くなる。ロータの回転角は、レゾルバやエンコーダ等の回転角検出センサにより検出されているが、このセンサの取り付け精度が、ロータの回転角の検出精度に影響している。
下記特許文献１には、センサの取り付け精度を高めなくても、波形制御を高精度化すると共に、高応答性を実現するべく、停止時に回転子位置角と通電波形との位相を特定し、この位相及びアップ／ダウン・カウンタの内容に基づいて回転子の位置角を検出する同期モータの制御方法が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００１−２１８４９３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、上記従来技術には、次のような問題がある。
ダブルステータ型スイッチトリラクタンス回転機は、環状のロータと、ロータの外側に配置されたアウターステータと、ロータの内側に配置されたインナーステータと、を有する構成となっている。アウターステータとインナーステータは、組み立て精度の影響で、物理的な位相のズレを生じていることがある。このため、上記従来技術を適用し、停止時に回転角検出センサのゼロ調整（初期値の調整）を行っても、ダブルステータ型スイッチトリラクタンス回転機では、効率的な運転ができない場合があった。

【0006】

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、回転角検出センサの取り付け精度によらず、また、アウターステータ及びインナーステータの組み立て精度を高めなくても、効率的な運転が可能なダブルステータ型スイッチトリラクタンス回転機の制御方法の提供を目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記の課題を解決するために、本発明は、環状のロータと、前記ロータの外側に配置されたアウターステータと、前記ロータの内側に配置されたインナーステータと、前記ロータの回転角を検出する回転角検出センサと、を有し、前記回転角検出センサの出力値に基づいて、前記アウターステータ及び前記インナーステータの少なくともいずれか一方に設けられた突極の励磁タイミングを制御するダブルステータ型スイッチトリラクタンス回転機の制御方法であって、前記アウターステータに設けられた特定の１相の突極を励磁させ、前記回転角検出センサの初期値を調整するための第１ゼロ基準値を取得する第１工程と、前記インナーステータに設けられた特定の１相の突極を励磁させ、前記回転角検出センサの初期値を調整するための第２ゼロ基準値を取得する第２工程と、を有する、という手法を採用する。
この手法を採用することによって、本発明では、アウターステータの特定の１相の突極に励磁し、当該突極の磁気吸引力によってロータを引き付け、回転角検出センサの第１ゼロ基準値を取得すると共に、インナーステータの特定の１相の突極に励磁し、当該突極の磁気吸引力によってロータを引き付け、回転角検出センサの第２ゼロ基準値を取得する。このように、本発明では、アウターステータ側とインナーステータ側の２つのゼロ基準値を取得することで、ダブルステータ型スイッチトリラクタンス回転機の運転状態に応じて回転角検出センサのゼロ調整を２段階で調整できるため、効率的な運転が可能となる。

【0008】

また、本発明においては、前記第２工程では、前記第１工程で励磁した相と異なる相の突極を励磁させる、という手法を採用する。
この手法を採用することによって、本発明では、第１工程においてアウターステータの特定の１相の突極を励磁しても、ロータを引き付けられない場合、すなわち当該特定の１相の突極に対してロータが死角になっている場合であっても、第２工程で異なる相の突極を励磁することで、ロータを引き付けることができるため、回転角検出センサのゼロ基準値を確実に取得することができる。

【0009】

また、本発明においては、前記第１工程と前記第２工程の励磁の結果、前記ロータがステータ側の一極分回転していない場合、前記第１工程と前記第２工程を再び繰り返す、という手法を採用する。
この手法を採用することによって、本発明では、第１工程と第２工程の励磁の結果、ロータがステータ側の一極分回転していない場合には、どちらかの工程でロータが死角になっていたと判断できるため、死角が解消された状態でもう一度、第１工程と第２工程を繰り返すことにより、アウターステータ側とインナーステータ側の２つのゼロ基準値を確実に取得することができる。

【0010】

また、本発明においては、前記アウターステータと前記インナーステータは、電気的に並列接続されており、前記インナーステータのみに通電する第１モードと、前記アウターステータのみに通電する第２モードと、前記アウターステータと前記インナーステータの両方に通電する第３モードとに、通電モードを切り替えるためのスイッチが設けられており、前記第１モードの場合、前記回転角検出センサの初期値を前記第２ゼロ基準値に調整し、前記第２モード及び前記第３モードの場合、前記回転角検出センサの初期値を前記第１ゼロ基準値に調整する、という手法を採用する。
この手法を採用することによって、本発明では、並列接続されて起磁力が異なるアウターステータ及びインナーステータの一方若しくは両方に通電モードを切り替えることにより、低出力の場合には起磁力が小さいインナーステータ単独で、中出力の場合には起磁力が大きいアウターステータ単独で、高出力の場合にはアウターステータ及びインナーステータの両方で動作することにより、効率を向上させることができる。
また、本発明では、インナーステータ単独運転の第１モードのときには、回転角検出センサの初期値をインナーステータ側で取得した第２ゼロ基準値でゼロ調整し、また、アウターステータ単独運転の第２モードのときには、回転角検出センサの初期値をアウターステータ側で取得した第１ゼロ基準値でゼロ調整し、また、アウターステータ及びインナーステータ共同運転の第３モードのときには、アウターステータの方が起磁力が大きいので、回転角検出センサの初期値をアウターステータ側で取得した第１ゼロ基準値でゼロ調整することにより、効率的な運転が可能となる。

【発明の効果】

【0011】

本発明によれば、回転角検出センサの取り付け精度によらず、また、アウターステータ及びインナーステータの組み立て精度を高めなくても、ダブルステータ型スイッチトリラクタンス回転機の効率的な運転が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本発明の第１実施形態におけるダブルステータ型スイッチトリラクタンスモータの断面構成図である。

【図2】本発明の第１実施形態におけるダブルステータ型スイッチトリラクタンスモータの回路を示す図である。

【図3】本発明の第１実施形態における通電モードの切り替えによる効率と出力の関係を示すグラフである。

【図4】本発明の第１実施形態におけるダブルステータ型スイッチトリラクタンスモータＡのインバータ制御の構成を示す概略図である。

【図5】本発明の第１実施形態における制御部のトルク制御の簡易ブロック図である。

【図6】本発明の第１実施形態におけるレゾルバ信号と各相のインダクタンスの関係を示すグラフである。

【図7】本発明の第１実施形態におけるレゾルバのゼロ調整のための工程を示すフローチャートである。

【図8】本発明の第２実施形態におけるダブルステータ型スイッチトリラクタンスモータの断面構成図である。

【図9】本発明の第２実施形態におけるレゾルバのゼロ調整のための工程を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、本発明の実施形態の一例について図面を参照して説明する。

【0014】

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態におけるダブルステータ型スイッチトリラクタンスモータＡの断面構成図である。

【0015】

ダブルステータ型スイッチトリラクタンスモータＡ（以下、単にスイッチトリラクタンスモータＡと称する場合がある）は、図１に示すように、環状のロータ１０と、ロータ１０の外側に配置されたアウターステータ２０と、ロータ１０の内側に配置されたインナーステータ３０と、を有する。本実施形態のスイッチトリラクタンスモータＡは、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の３相モータであり、ステータ側の極数が１２個、ロータ側の極数が８個の３相１２／８極構造となっている。

【0016】

ロータ１０は、電磁鋼板が軸方向に複数積層された状態で締結固定されたものである。ロータ１０は、図１に示すように、環状のヨーク部１１と、ヨーク部１１から外側に突出する第１突極１２と、ヨーク部１１から内側に突出すると共に第１突極１２と同位相で設けられた第２突極１３と、を有している。ヨーク部１１は、円筒状とされ、磁気的に十分な厚みを有している。ヨーク部１１の外周には、４５°間隔で８個の第１突極１２が設けられている。また、ヨーク部１１の内周には、第１突極１２と同位相の４５°間隔で８個の第２突極１３が設けられている。

【0017】

アウターステータ２０は、環状の磁性体からなり、その内周に３０°間隔で１２個設けられた突極２１と、突極２１のそれぞれに巻回されたコイル（巻線）２２と、を有する。コイル２２は、周方向に沿ってＵ相→Ｖ相→Ｗ相→Ｕ相→…の順に相分けされて配置されている。
インナーステータ３０は、環状の磁性体からなり、その外周に突極２１と同位相の３０°間隔で１２個設けられた突極３１と、突極３１のそれぞれに巻回されたコイル（巻線）３２と、を有する。コイル３２は、コイル２２と同様に周方向に沿ってＵ相→Ｖ相→Ｗ相→Ｕ相→…の順に相分けされて配置されている。

【0018】

図２は、本発明の第１実施形態におけるダブルステータ型スイッチトリラクタンスモータＡの回路を示す図である。
上記構成のスイッチトリラクタンスモータＡは、図２に示すようなインバータ４０を有する。なお、図２において、符号４１は直流電源を示し、符号４２は平滑コンデンサを示す。また、アウターステータ２０には各相４つのコイル２２が設けられているが視認性の向上のため各相１つのコイル２２のみを代表して図示して残りの図示を省略している。また、インナーステータ３０においても同様に、各相４つのコイル３２が設けられているが視認性の向上のため各相１つのコイル３２のみを代表して図示して残りの図示を省略している。

【0019】

本実施形態のスイッチトリラクタンスモータＡでは、アウターステータ２０とインナーステータ３０とが電気的に並列接続されており、一台のインバータ４０で動作するようになっている。インバータ４０は、アウターステータ２０とインナーステータ３０の対応する相のコイル２２，３２同士を並列接続する並列回路５０を有する。並列回路５０は、２つのスイッチング素子４３ａ，４３ｂと、２つのダイオード４４ａ，４４ｂと、からなる非対称ハーフブリッジ回路４５に含まれる。

【0020】

並列回路５０には、スイッチ４７ａ，４７ｂが設けられている。スイッチ４７ａ，４７ｂは、インナーステータ３０のみに通電する第１モードと、アウターステータ２０のみに通電する第２モードと、アウターステータ２０とインナーステータ３０の両方に通電する第３モードとに、通電モードを切り替えるためのものである。具体的に、第１モードでは、スイッチ４７ａが「ＯＦＦ」、スイッチ４７ｂが「ＯＮ」になり、第２モードでは、スイッチ４７ａが「ＯＮ」、スイッチ４７ｂが「ＯＦＦ」になり、第３モードでは、スイッチ４７ａが「ＯＮ」、スイッチ４７ｂが「ＯＮ」になる。

【0021】

本実施形態では、アウターステータ２０とインナーステータ３０とが並列接続されると共に、アウターステータ２０とインナーステータ３０との起磁力が異なっており、アウターステータ２０の起磁力よりもインナーステータ３０の起磁力が小さく設定されている。起磁力は、コイル巻き回数と、そこに流れる電流の積によって求まる。ダブルステータ構造では、図１に示すように、その構造的にインナーステータ３０側に十分な巻線スペースを確保することが難しい。

【0022】

スイッチトリラクタンスモータＡにおいて起磁力を同一にする場合は、巻線の断面積を小さくして巻線数を増やすか、インナーステータ３０の突極３１を長く（深く）して巻線スペースを確保する方法が考えられる。しかしながら、前者の方法では電流密度が高くなり、銅損の増大によるモータ効率低下と、巻線の温度上昇の問題が生じる。また、後者の方法では、モータ全体の重量を支えるシャフト径とトレードオフになるため、シャフト径が細くなると重量増加に対して機械的な強度を十分に確保することができなくなるという問題が生じる。

【0023】

そこで、本実施形態では、アウターステータ２０の起磁力よりもインナーステータ３０の起磁力を小さく設定することで、モータ効率の低下及び巻線の温度上昇の抑制と共に、機械的な強度を十分に確保している。なお、アウターステータ２０とインナーステータ３０の起磁力が異なる場合においては、一方から出た磁束が他方に逆流してしまい、モータ性能が低下することが懸念されるが、本実施形態のように、ロータ１０のヨーク部１１の厚みを十分に確保しておくことで悪影響を及ぼさないことが電磁解析試験から確認されている。

【0024】

また、本実施形態のように、アウターステータ２０とインナーステータ３０とを並列接続することで、アウターステータ２０とインナーステータ３０とを直列接続した場合よりもモータ性能の向上効果が高くなる。すなわち、直列接続では、インダクタンスが増加するので電流が減少してしまい、メインで駆動するアウターステータ２０の起磁力が大きく低下してしまうためである。一方、並列接続では、アウターステータ２０の起磁力を確保でき、加えてインナーステータ３０の出力を取り出すことができるため、出力がアウターステータ２０とインナーステータ３０の単純な和となり、モータ性能が容易に向上する。

【0025】

また、本実施形態では、並列接続されて起磁力が異なるアウターステータ２０及びインナーステータ３０の一方若しくは両方に通電モードを切り替えることで、効率の向上を図っている。すなわち、低出力の場合には低出力に対応したインナーステータ３０単独で運転した方が効率は良く、また、中出力の場合には中出力に対応したアウターステータ２０単独で運転した方が効率は良く、また、高出力の場合には高出力に対応すべくアウターステータ２０及びインナーステータ３０共同で運転した方が効率は良くなるためである。

【0026】

図３は、本発明の第１実施形態における通電モードの切り替えによる効率と出力の関係を示すグラフである。
図３に示すように、低出力の場合、インナーステータ３０単独で運転した方が効率が良いことが分かる。また、中出力の場合、アウターステータ２０単独で運転した方が効率が良いことが分かる。また、高出力の場合、アウターステータ２０及びインナーステータ３０共同で運転した方が効率が良いことが分かる。
したがって、本実施形態によれば、低出力の場合には第１モードに切り換えて、中出力の場合には第２モードに切り換えて、高出力の場合には第３モードに切り替えることで、低出力から高出力に亘る高効率運転を実現することができる（図３において実線で示す）。

【0027】

図４は、本発明の第１実施形態におけるダブルステータ型スイッチトリラクタンスモータＡのインバータ制御の構成を示す概略図である。
なお、図４においては、視認性の向上のため３相のうち１相の非対称ハーフブリッジ回路４５のみを代表して図示し、他の相の非対称ハーフブリッジ回路４５を省略しているが、他の相においても同様の構成となっている。

【0028】

スイッチトリラクタンスモータＡは、図４に示すように、ロータ１０の回転角（ロータ位置）を検出するレゾルバ（回転角検出センサ）５１と、レゾルバ５１の出力値に基づいて、アウターステータ２０及びインナーステータ３０の少なくともいずれか一方に設けられた突極２１，３１の励磁タイミングを制御する制御部５２と、を有する。
レゾルバ５１は、ロータ１０の回転角度位置や回転速度を磁気的に検出するためのものであり、例えばロータ１０側に設けられた不図示の励磁コイルと、アウターステータ２０側あるいはインナーステータ３０側に設けられた不図示の検出コイルと、を有する。

【0029】

レゾルバ５１の出力信号は、制御部５２に入力されるようになっている。制御部５２は、インバータ４０を構成するスイッチング素子４３ａ，４３ｂにゲート信号を出力し、スイッチング素子４３ａ，４３ｂのスイッチング動作によって直流電流を、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の３相の交流電流に変換して、各相のコイル２２，３２に供給するものである。制御部５２は、図５に示すようなトルク制御を行うようになっている。

【0030】

図５は、本発明の第１実施形態における制御部５２のトルク制御の簡易ブロック図である。
図５に示すように、制御部５２は、ユーザーからトルク指令値が入力されると、予め作成しておいたテーブルデータから、当該トルク指令値に対応した、電流指令値と点弧角・消弧角指令値とを得る。次に、制御部５２は、電流指令値と、点弧角・消弧角指令値と、不図示の電流計から取得した相電流と、ロータ位置（レゾルバ信号）と、からＰＷＭを生成し、ゲート信号としてスイッチング素子４３ａ，４３ｂに出力する。制御部５２は、それぞれの入力の偏差について、所定ゲインによるＰＩ演算を行い、計測値を指令値に合致させるＰＩ制御を行う。

【0031】

図６は、本発明の第１実施形態におけるレゾルバ信号と各相のインダクタンスの関係を示すグラフである。
図６（ａ）は、レゾルバ信号（電機角）と位相角との関係を示す。図６（ｂ）は、アウターステータ２０のインダクタンス（図１における符号Ｕｏ等と対応する）と位相角との関係を示す。図６（ｃ）は、インナーステータ３０のインダクタンス（図１における符号Ｕｉ等と対応する）と位相角との関係を示す。

【0032】

インダクタンスとロータ位置には相関があり、インダクタンス最大（Ｌｍａｘ）で図１に示すように突極（目印を付す）が対向状態となり、インダクタンス最小（Ｌｍｉｎ）で後述する図８に示すように突極（目印を付す）が非対向状態となる。
図６（ｂ）及び図６（ｃ）に示すように、アウターステータ２０のインダクタンス最大（Ｌｍａｘ）のときの位相角ａと、インナーステータ３０のインダクタンス最大（Ｌｍａｘ）のときの位相角ｂとが、ズレる場合、図６（ａ）に示すように、Ｕｏ相のレゾルバ信号とＵｉ相のレゾルバ信号の最大値もズレることとなる。

【0033】

スイッチトリラクタンスモータＡでは、点弧角・消弧角によって出力が変動するため、適切な点で点弧角・消弧角を制御するために、レゾルバ信号の精度が重要となる。制御部５２は、レゾルバ５１の取り付け精度によらず、また、アウターステータ２０及びインナーステータ３０の組み立て精度を高めなくても、スイッチトリラクタンスモータＡの効率的な運転を可能とするべく、図７に示すような工程で、レゾルバ５１のゼロ調整のためのゼロ基準値を取得している。

【0034】

図７は、本発明の第１実施形態におけるレゾルバ５１のゼロ調整のための工程を示すフローチャートである。
先ず、アウターステータ２０を励磁する（ステップＳ１）。
このステップＳ１では、アウターステータ２０に設けられた特定の１相の突極２１を励磁させ、レゾルバ５１の初期値を調整するための第１ゼロ基準値を取得する（第１工程）。なお、アウターステータ２０のみを励磁する場合には、図２に示すスイッチ４７ａを「ＯＮ」、スイッチ４７ｂを「ＯＦＦ」にする。

【0035】

ステップＳ１では、例えば、アウターステータ２０のＵ相の突極２１（図１において符号Ｕｏを付す）を励磁させ、当該突極２１の磁気吸引力によってロータ１０を引き付ける。そして、アウターステータ２０の突極２１と、ロータ１０の第１突極１２とが対向状態となったときのレゾルバ５１の出力値を、レゾルバ５１のゼロ調整のための第１ゼロ基準値として取得する。第１ゼロ基準値は、アウターステータ２０側でゼロ調整した値として、制御部５２のメモリに記憶される。

【0036】

次に、インナーステータ３０を励磁する（ステップＳ２）。
このステップＳ２では、インナーステータ３０に設けられた特定の１相（アウターステータ２０で励磁した相と同相）の突極３１を励磁させ、レゾルバ５１の初期値を調整するための第２ゼロ基準値を取得する（第２工程）。なお、アウターステータ２０のみを励磁する場合には、図２に示すスイッチ４７ａを「ＯＦＦ」、スイッチ４７ｂを「ＯＮ」にする。

【0037】

ステップＳ２では、例えば、インナーステータ３０のＵ相の突極３１（図１において符号Ｕｉを付す）を励磁させ、当該突極３１の磁気吸引力によってロータ１０を引き付ける。そして、インナーステータ３０の突極３１と、ロータ１０の第２突極１３とが対向状態となったときのレゾルバ５１の出力値を、レゾルバ５１のゼロ調整のための第２ゼロ基準値として取得する。第２ゼロ基準値は、インナーステータ３０側でゼロ調整した値として、制御部５２のメモリに記憶される。

【0038】

制御部５２は、ロータ１０の回転負荷に応じて通電モードを切り替える際に、通電モードに応じてレゾルバ５１の初期値を第１ゼロ基準値または第２ゼロ基準値で調整する。具体的に、本実施形態では、インナーステータ３０単独運転の第１モードのときには、レゾルバ５１の初期値をインナーステータ３０側で取得した第２ゼロ基準値でゼロ調整し、また、アウターステータ２０単独運転の第２モードのときには、レゾルバ５１の初期値をアウターステータ２０側で取得した第１ゼロ基準値でゼロ調整し、また、アウターステータ２０及びインナーステータ３０共同運転の第３モードのときには、レゾルバ５１の初期値をアウターステータ２０側で取得した第１ゼロ基準値でゼロ調整する。

【0039】

これにより、インナーステータ３０単独の第１モードのときには、図６に示す位相角ｂを基準に点弧角・消弧角を設定することができるため、スイッチトリラクタンスモータＡの効率的な運転が可能となる。また、アウターステータ２０単独の第２モードのときには、図６に示す位相角ａを基準に点弧角・消弧角を設定することができるため、スイッチトリラクタンスモータＡの効率的な運転が可能となる。また、アウターステータ２０及びインナーステータ３０共同の第３モードのときには、アウターステータ２０の方が起磁力が大きいので、図６に示す位相角ａを基準に点弧角・消弧角を設定することで、スイッチトリラクタンスモータＡの効率的な運転が可能となる。

【0040】

このような本実施形態によれば、アウターステータ２０側とインナーステータ３０側の２つのゼロ基準値を取得することで、スイッチトリラクタンスモータＡの運転状態に応じてレゾルバ５１のゼロ調整を２段階で調整できるため、最適なロータ位置での効率的な運転が可能となる。また、組み立て時のアウターステータ２０とインナーステータ３０の組み立て精度の緩和に加えて、レゾルバ５１の取り付け精度の緩和も可能となる。

【0041】

したがって、上述の本実施形態によれば、環状のロータ１０と、ロータ１０の外側に配置されたアウターステータ２０と、ロータ１０の内側に配置されたインナーステータ３０と、ロータ１０の回転角を検出するレゾルバ５１と、を有し、レゾルバ５１の出力値に基づいて、アウターステータ２０及びインナーステータ３０の少なくともいずれか一方に設けられた突極の励磁タイミングを制御するダブルステータ型スイッチトリラクタンスモータＡの制御方法であって、アウターステータ２０に設けられた特定の１相の突極２１を励磁させ、レゾルバ５１の初期値を調整するための第１ゼロ基準値を取得する第１工程と、インナーステータ３０に設けられた特定の１相の突極３１を励磁させ、レゾルバ５１の初期値を調整するための第２ゼロ基準値を取得する第２工程と、を有する、という手法を採用することによって、レゾルバ５１の取り付け精度によらず、また、アウターステータ２０及びインナーステータ３０の組み立て精度を高めなくても、ダブルステータ型スイッチトリラクタンスモータＡの効率的な運転が可能となる。

【0042】

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成部分については同一の符号を付し、その説明を簡略若しくは省略する。

【0043】

図８は、本発明の第２実施形態におけるダブルステータ型スイッチトリラクタンスモータＡの断面構成図である。図９は、本発明の第２実施形態におけるレゾルバ５１のゼロ調整のための工程を示すフローチャートである。
ロータ１０の停止位置は、図１に示す対向状態と、図８に示す非対向状態の二種類が存在するが、非対向状態でのロータ１０の停止は非常に稀なケースである。
第２実施形態では、この非対向状態でロータ１０が停止している状態であっても、レゾルバ５１のゼロ調整を可能とするべく、図９に示すような工程で、レゾルバ５１のゼロ基準値を取得する。

【0044】

第２実施形態では、先ず、アウターステータ２０を励磁する（ステップＳ１）。
このステップＳ１では、アウターステータ２０に設けられた特定の１相の突極２１を励磁させる（第１工程）。ステップＳ１において、例えば、アウターステータ２０のＵ相の突極２１（図８において符号Ｕｏを付す）を励磁させた場合、ロータ１０が死角となっており、当該突極２１の磁気吸引力がバランスし、ロータ１０を引き付けることはできない。

【0045】

第２実施形態では、次に、アウターステータ２０で励磁した相と異なるインナーステータ３０の相を励磁する（ステップＳ２）。
このステップＳ２では、インナーステータ３０に設けられた特定の１相（アウターステータ２０で励磁した相と異なる相（例えばＷｉ相））の突極３１を励磁させる。このように、ステップＳ１においてＵｏ相の突極２１を励磁して、ロータ１０を引き付けられない場合であっても、ステップＳ２でＷｉ相の突極３１を励磁することで、図８に示すように、当該突極３１では磁気吸引力がバランスすることなく、ロータ１０を引き付けることができるため、レゾルバ５１のゼロ基準値を確実に取得することができる。

【0046】

第２実施形態では、次に、アウターステータ２０とインナーステータ３０に夫々励磁してロータ１０が一極分回転しているか否かを判定する（ステップＳ３）。
このステップＳ３では、ステップＳ１とステップＳ２の励磁の結果、ロータ１０がステータ側の一極分回転していない場合、ステップＳ１とステップＳ２を再び繰り返させる。すなわち、ステップＳ１とステップＳ２の励磁の結果、ロータ１０がステータ側の一極分回転していない場合には、どちらかの工程でロータ１０が死角になっていたと判断できるためである。ステップＳ２においては、死角が確実に解消されるので、死角が解消された状態でもう一度、ステップＳ１とステップＳ２を繰り返すことにより、アウターステータ２０側とインナーステータ３０側の２つのゼロ基準値を確実に取得することができる（この場合、ロータ１０がステータ側の一極分回転する）。

【0047】

したがって、上述した第２実施形態によれば、ロータ１０が非対向状態で停止しても、アウターステータ２０とインナーステータ３０の異なる相を夫々励磁することで、アウターステータ２０側とインナーステータ３０側の２つのゼロ基準値を確実に取得することができる。

【0048】

以上、図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。

【0049】

例えば、上記実施形態では、回転角検出センサとしてレゾルバを例示して説明したが、本発明はこの構成に限定されることなく、例えばエンコーダにも適用することができる。

【0050】

また、例えば、上記実施形態では、３相モータを例示して説明したが、本発明はこの構成に限定されることなく、２相モータ、４相モータ、５相モータ等にも適用することができる。また、３相モータにおいて１２／８極構造を例示して説明したが、本発明はこの極数に限定されず、例えば６／４極構造等であっても良い。
なお、４相モータ、５相モータの場合、第２実施形態においては、第２工程において、第１工程で励磁した相と隣接する相の突極を励磁することが望ましい。

【0051】

また、例えば、上記実施形態では、本発明のダブルステータ方スイッチトリラクタンス回転機を、モータに適用した構成について例示したが、本発明はこの構成に限定されることなく、発電機にも適用することができる。また、発電機においては、大型の風力発電機に好適に適用することができる。

【符号の説明】

【0052】

Ａ…ダブルステータ型スイッチトリラクタンスモータ（ダブルステータ型スイッチトリラクタンス回転機）、１０…ロータ、２０…アウターステータ、２１…突極、３０…インナーステータ、３１…突極、４７ａ，４７ｂ…スイッチ、５１…レゾルバ（回転角検出センサ）、Ｓ１…ステップ（第１工程）、Ｓ２…ステップ（第２工程）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】