JP2008005604A - 交流回転機の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】位置検出手段を必要とすることなく、簡便安価な機構でアクチュエータの制御が可能となる交流回転機の制御装置を得ることを目的とする。
【解決手段】コイルが巻回された固定子と、回転子１０３とを備え、
固定子はその周方向位置が可変とされた第１の固定子１０１と固定された第２の固定子１０２とに分割されており、第１の固定子１０１を駆動することにより回転子１０３に基づき固定子のコイルに誘起する電圧を調整するアクチュエータ２、交流回転機１の回転速度に基づき所望の磁束振幅指令を演算する磁束指令演算手段１５、交流回転機１の推定磁束振幅を演算する磁束推定器１０、推定磁束振幅が磁束振幅指令に追従するようアクチュエータ２のアクチュエータ速度指令を演算する速度指令演算器１２、およびアクチュエータ速度指令に基づきアクチュエータ２を制御するアクチュエータ制御手段１４を備えた。
【選択図】図１

Description

この発明は、アクチュエータによって誘起電圧の大きさを調整することができる交流回転機の制御装置に関するものである。

交流回転機の誘起電圧は、磁束の大きさと回転速度との積に比例する。電力変換器で交流回転機を可変速駆動する場合、高回転域で誘起電圧が高くなり電力変換器が出力できる電圧の大きさを誘起電圧が超えてしまうことがある。永久磁石を用いない誘導機やシンクロナスリラクタンス同期機のような交流回転機では、磁束の大きさは電機子電流の磁束成分に比例するので、高回転域で駆動する場合でも電機子電流の磁束成分を小さくすることで誘起電圧を電力変換器の出力電圧範囲内に抑えることができる。
一方、永久磁石を用いた交流回転機では、永久磁石に起因する誘起電圧が発生するので、高回転域で駆動する場合、永久磁石の磁束を打ち消すような電機子電流の磁束成分が必要であり、電機子電流の増大を招く。即ち、永久磁石を用いる交流回転機を高回転域で駆動する場合、電流容量が大きな電力変換器を必要とするという欠点や電流増大に伴う損失や発熱に関する問題があった。

この問題を解決するために、例えば、特許文献１の交流回転機の制御装置では、複数のコイルを巻回した磁極歯を有する固定子と、永久磁石を有する回転子とから構成され、外部よりコイルに電力を供給して複数の磁極歯上に磁界を形成させ、回転子にトルクを発生する同期モータにおいて、固定子をその回転軸の方向に少なくとも２つに分割し、分割した固定子のうち、少なくとも１つの固定子を、他の固定子に対し磁極歯の位相を変更できる可動固定子とする。そして、この可動固定子の状態を制御する可動固定子制御装置を備え、同期モータの運転状態に応じて可動固定子の位相を制御する。
トルク指令がゼロの場合、発生するトルクがゼロとなるように、可動固定子の位相を変化させることで、ゼロトルク時に発生する逆起電力を低減することができる。また、弱め界磁電流が不要となるため、連れ回り時の損失を大幅に低減することが可能となる。更に、回転数がしきい値以上の場合、逆起電力が発生しないように、可動固定子の位相を変化させてもよく、このような構成により、逆起電力を低減でき、インバータやバッテリ電圧を大きくすること無く、高回転化することが可能となる。

特開２００５−１６０２７８号公報（段落００１３、００１４、要約参照）

以上のように、従来の交流回転機の制御装置にあっては、固定子と可動固定子との位相差をアクチュエータによって制御していた。そして、そのアクチュエータの制御対象は、固定子と可動固定子との位相差であった。従って、そのアクチュエータの制御機構には、アクチュエータによって駆動される固定子と可動固定子との位相差を検出する手段、即ち、一般的に複雑高価となる位置検出手段を必要とし、位相差の時間微分値しか制御できないような位置検出不能な安価なアクチュエータが適用できないという問題があった。

この発明は、以上のような従来の問題点を解消するためになされたもので、位置検出手段を必要とすることなく、簡便安価な機構でアクチュエータの制御が可能となる交流回転機の制御装置を得ることを目的とする。

この発明に係る交流回転機の制御装置は、コイルが巻回された固定子と、回転子とを備え、
固定子および回転子のいずれか一方または双方が、少なくとも２つに分割され少なくともその１つと他との周方向の相対位置である位相差が可変となるよう構成された交流回転機の制御装置であって、
分割された固定子または回転子の少なくとも１つを駆動することにより回転子に基づき固定子のコイルに誘起する電圧を調整するアクチュエータ、交流回転機の回転速度に基づき所望の磁束振幅指令を演算する磁束指令演算手段、交流回転機の推定磁束振幅を演算する磁束推定手段、推定磁束振幅が磁束振幅指令に追従するようアクチュエータのアクチュエータ速度指令を演算する速度指令演算手段、およびアクチュエータ速度指令に基づきアクチュエータを制御するアクチュエータ制御手段を備えたものである。

この発明に係る交流回転機の制御装置は、以上のように、そのアクチュエータ制御手段は、位置指令ではなくアクチュエータ速度指令に基づき制御動作を行うので、一般的に複雑高価となる位置検出手段を必要とせず、アクチュエータとして、例えば、アクチュエータの位相差の時間微分値しか制御できないような、位相差検出不能な安価なものを適用することもでき、交流回転機の制御装置を簡便安価に実現することが出来る。

実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１を図１に基づいて説明する。ここでは、交流回転機１に接続したアクチュエータ２によって、永久磁石に起因する誘起電圧の大きさを操作する。
先ず、各構成要素について概要を説明し、続いて、要部について、その動作を詳細に説明するものとする。

ＰＷＭインバータ（電圧印加手段）３は、交流回転機１に三相電圧を印加する。電流検出手段４は、交流回転機１の電流を検出する。本実施の形態１では、三相交流のうちの二相を検出している例について記したが、公知の手法で三相交流に相当する値をＰＷＭインバータ３内部の直流電流とＰＷＭ変調の情報とに基づいて交流回転機１の電流を検出しても良い。

電圧指令演算手段５は、電流検出手段４から得た検出電流に基づいて電圧印加手段３が印加すべき電圧指令を電圧印加手段３に出力する。座標変換器６は、推定磁束位相に基づいて電流検出手段４が出力した検出電流を回転二軸座標（ｄ−ｑ軸）上のｄ軸電流およびｑ軸電流に座標変換する。なお、回転二軸座標（ｄ−ｑ軸）の位相となる推定磁束位相の導出については、後述する。
電圧指令演算手段５内部には、電流制御器７と座標変換器８とが設けてある。電流制御器７は、交流回転機１の電気的回転角周波数と同期して回転する回転二軸座標（ｄ−ｑ軸）上のｄ軸電流指令およびｑ軸電流指令に電流検出手段４から得た検出電流に基づく回転二軸座標（ｄ−ｑ軸）上のｄ軸電流およびｑ軸電流が一致するように回転二軸座標（ｄ−ｑ軸）上のｄ軸電圧指令およびｑ軸電圧指令を演算し、出力する。
座標変換器８は、電流制御器７が出力した回転二軸座標（ｄ−ｑ軸）上のｄ軸電圧指令およびｑ軸電圧指令と推定磁束位相に基づいて電圧印加手段３が印加すべき三相交流の電圧指令を出力する。

アクチュエータ速度指令演算手段９は、磁束推定器（磁束推定手段）１０と減算器１１と速度指令演算器（速度指令演算手段）１２と電流指令演算器１３とから構成する。
磁束推定器１０は、回転二軸座標（ｄ−ｑ軸）上のｄ軸電圧指令およびｑ軸電圧指令と回転二軸座標（ｄ−ｑ軸）上のｄ軸電流およびｑ軸電流とに基づいて、交流回転機１の推定磁束振幅と推定回転速度と推定磁束位相とを出力する。この推定磁束位相は、座標変換器６および座標変換器８が座標変換動作に使用する位相である。
なお、磁束推定演算器１０自体の構成は、例えば、再公表特許ＷＯ２００２／０９１５５８号公報に開示されており、ここでは、その詳細の説明は省略する。

減算器１１は、交流回転機１の磁束振幅指令から磁束推定器１０で得られた推定磁束振幅を減算し、磁束振幅偏差を出力する。
速度指令演算器１２は、磁束振幅指令と磁束振幅偏差とに基づいて、アクチュエータ２が動作すべき速度であるアクチュエータ速度指令を演算する。
電流指令演算器１３は、アクチュエータ速度指令の絶対値が所定の大きさを超えた場合、磁束振幅偏差を増幅して回転二軸座標（ｄ−ｑ軸）上のｄ軸電流指令を出力する。
アクチュエータ制御手段１４は、永久磁石に起因する誘起電圧の大きさを可変に操作するアクチュエータ２の速度がアクチュエータ速度指令に一致するようにアクチュエータ２の速度を制御する。

磁束指令演算手段１５は、アクチュエータ速度指令演算手段９から得た推定回転速度に応じて、交流回転機１が発生すべき回転子磁束の磁束振幅を磁束振幅指令として出力する。
なお、本実施の形態１では、磁束指令演算手段１５は、磁束振幅指令を出力するが、交流回転機１における永久磁石に起因する誘起電圧の大きさは、磁束振幅と回転速度との積に比例するので、磁束振幅指令の代わりに誘起電圧振幅指令を与える、従って、減算器１１のもう一方の入力である推定磁束振幅についても同一の扱いとする構成にしても、同様の効果を得ることができる。従って、本願明細書においては、このように、電圧振幅で処理する変形例も、単なる表現上の差であり磁束振幅で処理する場合と実質的に同等であり、権利解釈上磁束振幅で処理する場合に含めるものとする。

速度制御手段１６は、減算器１７と速度制御器１８とから構成する。減算器１７は、回転速度指令からアクチュエータ速度指令演算手段９で得られた推定回転速度を減算し速度偏差を出力する。速度制御器１８は、この速度偏差を増幅して回転二軸座標（ｄ−ｑ軸）上のｑ軸電流指令を出力する。

次に、交流回転機１およびアクチュエータ２について、図２に基づいて説明する。図２において、交流回転機１は軸方向に２分割された第１の固定子１０１と第２の固定子１０２とを備える。回転子１０３は、シャフト１０５に固定され、第１の固定子１０１と第２の固定子１０２とに対向している。この第１、第２の固定子１０１、１０２には、それぞれコイルが設けられており、軸方向端部から外部にコイルエンド１０４が突出している。アクチュエータ２は、補助回転機１０６とギア１０７とで構成され、ギア１０７によって第１の固定子１０１を円周方向に回転させる。ギア１０７の形状は、図２に示した平行軸の形状でも良いし、交差軸や食い違い軸の形状でも良い。また、第１の固定子１０１の円周方向の移動は、交流回転機１の電気角相当値で０度から１８０度の範囲に制限するようにストッパー（図示せず）を設けている。
なお、アクチュエータ２の補助回転機１０６としては、同期機や誘導機といった交流回転機でなくても直流回転機でも良い。また、回転機でなくともリニア同期機やリニア誘導機といった直線運動をする機器を適用しても良い。

この固定子１０１、１０２の側面図を図３（ａ）、（ｂ）に示す。図３から判るように、例えば、Ｕ相巻線２０１は、第１の固定子１０１と第２の固定子１０２との間に位相差Δθを有するよう、第１の固定子１０１を円周方向に移動させるアクチュエータ２を有している。両固定子１０１、１０２の巻線２０１は、直列結線か或いは並列結線する。

図４は、磁束指令演算手段１５の入力である回転速度と出力である磁束振幅指令との関係を例示したものである。式で表すと以下の通りとなる。
|回転速度|＜基準速度の範囲では、磁束振幅指令＝基準磁束
|回転速度|≧基準速度の範囲では、磁束振幅指令＝基準磁束×基準速度÷|回転速度|
即ち、回転速度に応じてこの特性で決められた磁束振幅を実現することで、高速域での過電圧が防止されるわけである。
第１の固定子１０１を駆動するアクチュエータ２は、交流回転機１の磁束振幅がこの図４に示された磁束振幅指令に追従するようにその位相角Δθを制御するもので、従来、これを位置（位相差）指令に基づき制御していたものを、本願発明では、速度指令に基づき制御するものである。

なお、ここで、一般的に、位置検出器より回転速度検出器が簡便安価となることについて触れると以下の通りである。即ち、位置検出器としては、絶対値エンコーダ、ＡＢＺ相エンコーダ、レゾルバ、ホール素子などがある。また、回転速度検出器としては、ＡＢ相エンコーダ、タコジェネレータなどがある。例えば、ＡＢＺ相エンコーダとＡＢ相エンコーダとを比較してみると、位置検出器の場合、ゼロ点検出用のＺ相があり、Ｚ相用のＩ／Ｆ回路が必要となるが、回転速度検出器の場合、Ｚ相が不要なので、Ｚ相のＩ／Ｆ回路が不要な分だけ簡便安価な構成になる。

先ず、磁束振幅と位相角との関係について説明する。図５は、第１の固定子１０１と第２の固定子１０２との位相差Δθと交流回転機１の回転子磁束の磁束振幅との関係をプロットしたものである。横軸の位相差Δθは、アクチュエータ２のギア１０７によって交流回転機１の固定子１０１を円周方向に移動させた角度であり、交流回転機１の電気角相当値として扱っている。図５から分るように、磁束振幅と位相差Δθとの間には（１）式の関係が成立する。

磁束振幅 ∝ cos(Δθ／２) ・・・（１）

また、アクチュエータ２の速度と位相差Δθとの間には（２）式が成り立つ。

位相差Δθ＝∫(アクチュエータの速度)dt ・・・（２）

次に、アクチュエータ速度指令演算手段９の動作を、この（１）、（２）式の関係を利用して説明する。（２）式の関係から、アクチュエータ制御手段１４がアクチュエータ２の速度を正にするとΔθも増加し、アクチュエータ制御手段１４がアクチュエータ２の速度を負にするとΔθも減少する。一方、図５を見て分るように、位相差Δθを大きくすると磁束振幅は減少し、位相差Δθを小さくすると磁束振幅は増大する。
そこで、減算器１１が出力する交流回転機１の磁束振幅指令と磁束推定器１０から得た推定磁束振幅との磁束振幅偏差が正であれば、アクチュエータ２の速度を負であたえ、減算器１１が出力する交流回転機１の磁束振幅指令と磁束推定器１０から得た推定磁束振幅との磁束振幅偏差が負であれば、アクチュエータ２の速度を正で与えれば良い。
従って、磁束振幅指令偏差を入力としアクチュエータ速度指令を出力とする速度指令演算器１２は、出力値が入力値に比例し、しかも、符号を反転させる比例制御器で構成するのが適当である。
もっとも、アクチュエータ２を含む制御機構の特性によっては、比例成分だけでなく、これに積分要素を含む比例積分制御器で構成するようにしても良い。

また、図５中の領域（ａ）と領域（ｂ）について考察する。アクチュエータ２によって位相差Δθを３０度変化させた場合、磁束振幅が１００％近傍である領域（ａ）では磁束振幅は３．４％しか変化しないが、磁束振幅が５０％以下である領域（ｂ）でΔθを３０度変化させると、２４．１％も磁束振幅が変化する。換言すると、磁束振幅が１００％近傍で磁束振幅を制御する場合、アクチュエータ２は高い速度で固定子１０１を円周方向に移動させなければならないが、磁束振幅が５０％以下で磁束振幅を制御する場合、アクチュエータ２は低い速度で固定子１０１を円周方向に移動させても同じ応答を保つことができる。
このことを踏まえて、速度指令演算器１２の構成の詳細について説明する。図６は、速度指令演算器１２の内部構成を示す図であり、ゲインテーブル３０１は、磁束振幅指令に応じてゲインを可変出力し、乗算器３０２は、磁束振幅偏差にゲインテーブル３０１が出力したゲインを乗算し、アクチュエータ速度指令として出力する。

磁束振幅を制御する上で磁束振幅の大小に拘わらず同じ磁束振幅制御応答を保つためには、上述したように、磁束振幅指令の大きさに応じて、アクチュエータの速度を計算するゲインを可変にすればよい。
（１）、（２）式の関係を勘案すると、ゲインテーブル３０１が出力するゲインは（３）式に基づくと良い。

ゲイン ∝ −１÷√（１−（磁束振幅指令／磁束振幅最大値）^２）・・・（３）

磁束振幅指令が磁束振幅最大値の場合、（３）式右辺の分母は零となり、（３）式右辺が−∞となってしまうが、（３）式右辺の出力範囲を適切に制限することでこの問題は回避できる。
即ち、図７はこの問題を考慮したもので、ゲインテーブル３０１が磁束振幅指令に基づいて出力するゲインをプロットしたものである。磁束振幅指令が１００％に近づくにつれ、ゲインは−∞に近づくが、ゲインを有限の下限値（例えば−１０）で制限すれば実用できる。

このように、本実施の形態１では、磁束振幅指令の大きさに応じて、アクチュエータ２の速度を計算するゲインを可変にしたので、磁束振幅を制御する上で磁束振幅の大小に拘わらず同じ磁束振幅制御応答を保つことができる。

一方、アクチュエータ２の駆動機構およびその能力特性によっては、アクチュエータ２の速度が与えられた速度指令に追従できない場合が考えられる。以下では、この現象と解決策として採用する電流指令演算器１３の動作について説明する。

図８は、電流指令演算器１３の内部構成を示した図であり、ゲインテーブル４０１は、アクチュエータ速度指令に応じてゲインを可変出力する。乗算器４０２は、減算器１１から得た磁束振幅偏差とゲインテーブル４０１が出力したゲインとを乗算する。リミッタ４０３は、ｄ軸電流指令が所定の範囲内になるように乗算器４０２の出力を制限し、ｄ軸電流指令として出力する。
図９は、ゲインテーブル４０１が、アクチュエータ速度指令に基づいて出力するゲインをプロットしたものである。速度指令演算器１２は、磁束振幅を増大させたい場合はアクチュエータ速度指令を減少させ、磁束振幅を減少させたい場合はアクチュエータ速度指令を増大させる。しかしながら、アクチュエータ速度の範囲は有限であり、アクチュエータ速度指令がこの有限値を越えると、アクチュエータ２の速度はアクチュエータ速度指令に追従しない。アクチュエータ速度指令が回転可能範囲よりも小さい場合は、磁束振幅を増大させたいが磁束振幅が磁束振幅指令に追従できない現象が発生し、アクチュエータ速度指令が回転可能範囲よりも大きい場合は、磁束振幅を減少させたいが磁束振幅が磁束振幅指令に追従できない現象が発生する。

磁束振幅が磁束振幅指令よりも小さければ、交流回転機１の誘起電圧も所望の値より小さいだけであるが、磁束振幅が磁束振幅指令よりも大きければ、交流回転機１の誘起電圧は所望の値より大きくなり、場合によっては交流回転機１の誘起電圧がＰＷＭインバータ３の出力電圧範囲を超えてしまうことになる。
一方、弱め磁束制御として知られるように、ｄ軸電流指令を負値にすると交流回転機１の誘起電圧を小さくすることが可能である。そこで、磁束振幅を減少したいが磁束振幅が磁束振幅指令に追従できず交流回転機１の誘起電圧が所望の値より大きくなることを防ぐために、アクチュエータ速度指令が＋１００％よりも大きい場合は、ｄ軸電流指令が発生するよう図９に示すようなゲインテーブルを設定する。アクチュエータ速度指令が＋１００％よりも小さい場合は、ゲインテーブルの出力は零であり、ｄ軸電流指令は発生しない。

このように、アクチュエータ速度指令演算手段９は、アクチュエータ速度指令と磁束振幅指令とに基づいて交流回転機１の回転子磁束と同じベクトルの電流指令、即ち、回転二軸座標（ｄ−ｑ軸）上のｄ軸電流指令を演算し、電圧指令演算手段５は、電流検出手段４から得た検出電流の回転子磁束と同じベクトル成分の電流、即ち、回転二軸座標（ｄ−ｑ軸）上のｄ軸電流がｄ軸電流指令に一致するようにＰＭＷインバータ３（電圧印加手段）が印加すべき電圧指令を出力することで、アクチュエータ２の速度がアクチュエータ速度指令に追従できない場合でも、交流回転機１の誘起電圧の大きさをＰＷＭインバータ３の出力電圧範囲にすることができる効果がある。

以上のように、本実施の形態１では、検出電流と電圧指令と磁束振幅指令とに基づいてアクチュエータが動作すべきアクチュエータ速度指令をアクチュエータ制御手段１４に出力するアクチュエータ速度指令演算手段９を備えたので、第１の固定子１０１と第２の固定子１０２との位相差Δθを検出するための位置センサを用いることなく、交流回転機１の回転子磁束の磁束振幅を所望の値に制御できる効果がある。

また、アクチュエータ速度指令演算手段９は、検出電流と電圧指令とに基づいて推定磁束振幅を演算し、この推定磁束振幅と磁束振幅指令とが一致するようにアクチュエータ速度指令を演算するので、アクチュエータ制御手段１４は、速度制御さえできれば、位置制御ができなくても良く、安価なアクチュエータで対応できる効果がある。
また、アクチュエータ速度指令演算手段９は、検出電流と電圧指令とに基づいて推定磁束振幅を演算する磁束推定器１０と、減算器１１が出力する推定磁束振幅と磁束振幅指令との偏差に基づいてアクチュエータ速度指令を演算する速度指令演算器１２とを備えるので、第１の固定子１０１と第２の固定子１０２との位相差Δθを検出して回転子磁束の磁束振幅を算出する必要がなく、位相差Δθを検出するための位置センサを用いることなく、交流回転機１の回転子磁束の磁束振幅を所望の値に制御できる効果がある。

また、アクチュエータ速度指令演算手段９は、検出電流と電圧指令とに基づいて推定磁束振幅を演算する磁束演算器１０と、減算器１１が出力する推定磁束振幅と磁束振幅指令との偏差と、磁束振幅指令とに基づいてアクチュエータ速度指令を演算する速度指令演算器１２を備えたので、磁束振幅指令に基づいてアクチュエータの速度を計算するゲインを可変にすることができ、磁束振幅指令の大小に拘わらず同じ磁束振幅制御応答を保つことができる。
また、アクチュエータ速度指令演算手段９は、検出電流と電圧指令と磁束振幅指令とに基づいてアクチュエータが動作すべきアクチュエータ速度指令をアクチュエータ制御手段１４に出力するとともに、磁束推定器１０によって交流回転機１の推定回転速度と推定磁束位相とを出力し、電圧指令演算手段５は、この推定磁束位相と電流検出手段４から得た検出電流とに基づいて電圧印加手段３が印加すべき電圧指令を出力し、磁束指令演算手段１５は、上記推定回転速度に基づいて磁束振幅指令として出力するので、交流回転機１の回転位置を検出するセンサなしで交流回転機１を可変速制御することができる効果がある。

なお、以上では、アクチュエータ制御手段１４は、アクチュエータ２の回転速度を検出しこれがアクチュエータ速度指令に一致するように制御するとしているが、必ずしも回転速度検出器を設ける必要はない。即ち、例えば、アクチュエータ２の駆動を直流回転機で行う場合、その回転速度制御は、回転速度が端子電圧の大きさに比例することを利用して、端子電圧の大きさを変化させるだけで実現できる。また、誘導機を使用する場合のその回転速度制御は、誘導機の電圧振幅と周波数とが概ね比例することを利用して、Ｖ／ｆ一定制御として知られている可変周波数制御で実現できる。従って、この発明は、アクチュエータ２として、直流回転機やＶ／ｆ一定制御を利用した誘導機など、位相差検出不要な安価なものを適用することができる効果がある。

実施の形態２．
先の実施の形態１では、アクチュエータ速度指令の絶対値が所定の大きさを超えた場合、電流指令演算器１３が磁束振幅偏差を増幅して回転二軸座標（ｄ−ｑ軸）上のｄ軸電流指令を出力するようにしたが、アクチュエータ２のアクチュエータ速度がアクチュエータ速度指令に十分追従できるようなアクチュエータ制御手段１４を備えれば、電流指令演算器１３を省いても良い。

以下、この発明の実施の形態２を図１０に基づいて説明する。図１０において、アクチュエータ速度指令演算手段９ａは、磁束推定器１０と減算器１１と速度指令演算器１２とから構成する。また、電圧指令演算手段５に入力するｄ軸電流指令は常に零である。なお、その他の構成は、実施の形態１と同一のものであり、その説明を省略する。
本実施の形態２では、ｄ軸電流指令を演算する電流指令演算器１３が不要となるので、その分、演算内容が簡便となる。
また、ｄ軸電流を常に零としたので、電圧指令演算手段５に入力される電流指令は速度制御手段１６が出力する回転二軸座標（ｄ−ｑ軸）上のｑ軸電流指令だけとなる。交流回転機１に発生する電流は、ｄ軸電流とｑ軸電流との二乗の平方根であり、ｄ軸電流を零とすれば、交流回転機１に発生する電流を最小にする効果が得られる。

実施の形態３．
先の各実施の形態例で示した速度指令演算器１２は、磁束振幅指令と磁束振幅偏差とに基づいて、アクチュエータ２が動作すべき速度アクチュエータ速度指令を演算していたが、磁束振幅指令の代わりに、磁束推定器１０が出力する推定磁束振幅を用いても良い。
以下、この発明の実施の形態３を図１１に基づいて説明する。図１１において、速度指令演算器１２ｂは、磁束推定器１０が出力する推定磁束振幅と減算器１１が出力する磁束振幅偏差とに基づいて、アクチュエータ２が動作すべきアクチュエータ速度指令を演算する。なお、その他の構成は、実施の形態１と同一のものであり、その説明を省略する。

この実施の形態３では、磁束振幅指令に推定磁束振幅が十分高い応答で追従している場合、磁束振幅指令と推定磁束振幅とは等しいので、磁束振幅指令に代わって、推定磁束振幅を使用しても同じ効果が得られる。加えて、磁束振幅指令を推定磁束振幅に代えることにより、磁束振幅指令に対する推定磁束振幅の応答に遅れがある場合でも、速度指令演算器１２ｂ内部のゲインテーブルは、推定磁束振幅に応じたゲインを可変出力するので、推定磁束振幅の応答を一定に保つ効果を得ることができる。

実施の形態４．
先の実施の形態１、２で示した速度指令演算器１２は、磁束振幅指令と磁束振幅偏差とに基づいて、アクチュエータ２が動作すべきアクチュエータ速度指令を演算していたが、磁束振幅偏差を増幅してアクチュエータ２が動作すべき速度アクチュエータ速度指令を演算しても良い。
以下、この発明の実施の形態４を図１２に基づいて説明する。図１２において、速度指令演算器１２ｃは、減算器１１が出力する磁束振幅偏差に基づいて、アクチュエータ２が動作すべき速度アクチュエータ速度指令を演算する。なお、その他の構成は、実施の形態１と同一のものであり、その説明を省略する。

速度指令演算器１２ｃは、磁束振幅偏差を増幅し、アクチュエータ速度指令として出力する。速度指令演算器１２ｃは、入力を比例演算して出力しても良いし、比例積分して出力しても良い。
なお、本実施の形態４で示した速度指令演算器１２ｃは、先の実施の形態で説明した、磁束振幅の大小に拘わらず同じ磁束振幅制御応答を保つ効果は得ることができないが、それ以外については、先の実施の形態１、２と同様の効果を得ることができる。

実施の形態５．
先の実施の形態１〜３で示した速度指令演算器１２は、磁束振幅指令または推定磁束振幅と磁束振幅偏差とに基づいて、アクチュエータ２が動作すべきアクチュエータ速度指令を演算することで、磁束振幅の大小に拘わらず同じ磁束振幅制御応答を保つ効果を得るようにしていたが、この実施の形態５は、同じ効果を得られる更なる変形例である。

以下、この発明の実施の形態５を図１３に基づいて説明する。図１３において、アクチュエータ速度指令演算手段９ｄは、磁束振幅指令に基づいてアクチュエータ２が存在すべき位置指令を演算する位置指令演算器５０１と、検出電流と電圧指令とに基づいて推定磁束振幅を演算する磁束推定器１０と、この推定磁束振幅に基づいてアクチュエータ２の推定位置（推定位相差Δθ）を演算する位置推定器５０２と、この位置指令とこの推定位置との偏差を増幅してアクチュエータ速度指令を演算する速度指令演算器１２ｄとによって構成する。
速度指令演算器１２ｄは、入力を比例演算して出力しても良いし、比例積分して出力しても良い。なお、その他の構成は、実施の形態１と同一のものであり、その説明を省略する。

図１４は、位置指令演算器５０１が磁束振幅指令に基づいてアクチュエータ２が存在すべき位置指令（位相差指令Δθ^＊）を演算するためのテーブルである。このテーブルは、図５に示した磁束振幅とΔθとの関係から求めることができる。
図１５は、位置推定器５０２がアクチュエータ２の推定位置（推定位相差Δθ）を演算するためのテーブルである。このテーブルも、図１４と同様の関係から求めることができる。

本実施の形態５では、以上の構成にしたことにより、磁束振幅指令を位置指令に一旦変換して制御することができるので、磁束振幅の大小に拘わらず、同じ磁束振幅制御応答を保つ効果を得ることができる。

実施の形態６．
先の各実施の形態例におけるアクチュエータ速度指令演算手段９は、検出電流と電圧指令と磁束振幅指令とに基づいてアクチュエータ２が動作すべきアクチュエータ速度指令をアクチュエータ制御手段１４に出力していたが、アクチュエータ速度指令演算手段９内の磁束推定器１０は、誘起電圧が小さい低速領域では、推定回転速度の演算精度が低下することが知られている。
そこで、交流回転機１の回転速度を検出する回転速度検出手段６０１を新たに備え、アクチュエータ速度指令演算手段９は、この回転速度検出手段６０１から得た回転速度も利用してアクチュエータ速度指令をアクチュエータ制御手段１４に出力しても良い。

以下、この事例をこの発明の実施の形態６として図１６に基づいて説明する。図１６において、回転速度検出手段６０１は、交流回転機１の回転速度を検出し、アクチュエータ速度指令演算手段９ｅは、回転速度検出手段６０１から得た回転速度と検出電流と電圧指令と磁束振幅指令とに基づいてアクチュエータ２が動作すべきアクチュエータ速度指令をアクチュエータ制御手段１４に出力するとともに、交流回転機１の推定磁束位相を出力する。
磁束推定器１０ｅは、回転二軸座標（ｄ−ｑ軸）上のｄ軸電圧指令およびｑ軸電圧指令と、回転二軸座標（ｄ−ｑ軸）上のｄ軸電流およびｑ軸電流と、回転速度検出手段６０１から得た回転速度とに基づいて、推定磁束振幅と推定磁束位相を出力する。

先の実施の形態１等に示した磁束指令演算手段１５は、推定回転速度に基づいて磁束振幅指令を出力していたが、本実施の形態６に示す磁束指令演算手段１５ｅは、推定回転速度の代わりに回転速度検出手段６０１から得た回転速度に基づいて磁束振幅指令を出力する。
先の実施の形態１等に示した速度制御手段１６では、減算器１７は、回転速度指令からアクチュエータ速度指令演算手段９から得た推定回転速度を減算して速度偏差を算出し、この速度偏差を増幅した値を回転二軸座標（ｄ−ｑ軸）上のｑ軸電流指令として出力していたが、本実施の形態６に示す速度制御手段１６ｅでは、減算器１７ｅは、回転速度指令から回転速度検出手段６０１で得た回転速度を減算して速度偏差を算出し、この速度偏差を増幅した値を回転二軸座標（ｄ−ｑ軸）上のｑ軸電流指令として出力する。なお、その他の構成は、実施の形態１と同一のものであり、その説明を省略する。

図１７は、磁束推定器１０ｅの内部構成を示す図である。
電圧ベクトル演算器７０１は、回転二軸座標（ｄ−ｑ軸）上のｄ軸電圧指令およびｑ軸電圧指令を

として出力する。電流ベクトル演算器７０２は、回転二軸座標（ｄ−ｑ軸）上のｄ軸電流およびｑ軸電流を

として出力する。加減算器７０３は、電圧ベクトル演算器７０１が出力する電圧ベクトルと、後述する行列ゲイン演算器７０８が出力する、

と、後述する行列ゲイン演算器７０９が出力する

とのベクトル和を算出する。積分器７０４は、加減算器７０３が出力するベクトルを積分して、

を出力する。
この磁束ベクトルは、交流回転機１の回転二軸座標（ｄ−ｑ軸）上の推定ｄ軸電機子反作用^φds、推定ｑ軸電機子反作用^φqs、推定磁束振幅^φdrから成るベクトルである。行列ゲイン演算器７０５は、上記磁束ベクトルに

を乗算して

を出力する。この行列ゲイン演算器７０５の演算で用いる所定の行列は、交流回転機１のインダクタンス値Ｌに基づく要素から成る。
減算器７０６は、この推定電流ベクトルから電流ベクトル演算器７０２から得た電流ベクトルを減算し、

を出力する。
行列ゲイン演算器７０７は、上記磁束ベクトルに

を乗算し推定磁束振幅^φdrを抽出する。行列ゲイン演算器７０８は、上記磁束ベクトルに、回転速度検出手段６０１から得た回転速度ωrと、後述する一次周波数ωと交流回転機１の抵抗ＲとインダクタンスＬとに基づいた

を乗算した結果を先の状態ベクトルとして、加減算器７０３に出力する。行列ゲイン演算器７０９は、減算器７０６から得た上記電流偏差ベクトルに対して

を乗算する。ここで、h11,h12,h21,h22,h31,h32は、回転速度検出手段６０１から得た回転速度ωrによって定まる関数である。行列ゲイン演算器７０９の乗算結果は、先の偏差ベクトルとして加減算器７０３に出力する。位相演算器７１０は、回転速度検出手段６０１から得た回転速度ωrと、上記電流偏差ベクトルと推定磁束振幅とに基づいて、一次周波数ωと推定磁束位相θを次式に従って演算する。

本実施の形態６では、以上の構成にしたことにより、交流回転機１の回転速度検出手段６０１を備え、アクチュエータ速度指令演算手段９ｅは、この回転速度検出手段６０１から得た回転速度も利用してアクチュエータ速度指令をアクチュエータ制御手段１４に出力する。
即ち、交流回転機１の回転速度を検出する回転速度検出手段６０１を備え、アクチュエータ速度指令演算手段９ｅ内の磁束推定器１０ｅは、この回転速度検出手段６０１から得た回転速度も利用して推定磁束と推定位相を演算するので、低速域での演算精度を確保することができ、誘起電圧が大きく高回転域でΔθが変化しても軸ずれすることなく、交流回転機１を駆動できる効果がある。

実施の形態７．
この実施の形態７では、交流回転機１の回転位置を検出する位置検出手段８０１と、この位置検出手段８０１から得られた位置に基づいて回転速度を演算する回転速度演算手段８０２とを備え、アクチュエータ速度指令演算手段９ｆは、回転速度演算手段８０１から得た回転速度と検出電流と電圧指令と磁束振幅指令とに基づいてアクチュエータ２が動作すべきアクチュエータ速度指令をアクチュエータ制御手段１４に出力するようにしている。

以下、この発明の実施の形態７を図１８に基づいて説明する。図１８において、位置検出手段８０１は、交流回転機１の回転位置を検出し、回転速度演算手段８０２は、位置検出手段８０１から得られた回転位置に基づいて回転速度を演算する。
アクチュエータ速度指令演算手段９ｆは、回転速度演算手段８０２から得た回転速度と回転二軸座標（ｄ−ｑ軸）上のｄ軸電流およびｑ軸電流と回転二軸座標（ｄ−ｑ軸）上のｄ軸電圧指令およびｑ軸電圧指令と磁束指令演算手段１５ｅが出力する磁束振幅指令とに基づいてアクチュエータ２が動作すべきアクチュエータ速度指令をアクチュエータ制御手段１４に出力する。

アクチュエータ速度指令演算手段９ｆ内部には、磁束指令に基づいてアクチュエータ２が存在すべき位置指令を演算する位置指令演算器５０１を備えている。この位置指令演算器５０１は、先の実施の形態５の図１３の位置指令演算器５０１と同じ、アクチュエータ２が存在すべき位置指令をゲイン８０３に出力する。ゲイン８０３は、位置指令演算器５０１が出力する位置指令に所定の係数を乗算する。この所定の乗算は、交流回転機１の固定子１０１、１０２の軸方向の長さ比で定め、固定子１０１、１０２の軸方向の長さ比が１：ｎであれば、ゲイン８０３は位置指令演算器５０１が出力する位置指令を１／（１＋ｎ）倍する。
例えば、固定子１０１、１０２の軸方向の長さ比が１：１であれば、ゲイン８０３はアクチュエータ２が存在すべき位置指令を１／２倍し、軸方向の長さ比が１：２であれば、ゲイン８０３はアクチュエータ２が存在すべき位置指令を１／３倍する。

加算器８０４は、ゲイン８０３の出力に位置検出手段８０１から得られた回転位置を加算する。電圧指令演算手段５ｆ内部の座標変換器８ｆは、推定磁束位相の代わりに加算器８０４の出力に基づいて座標変換を行う。同様に、座標変換器６ｆも推定磁束位相の代わりに加算器８０４の出力に基づいて座標変換を行う。
このように構成しても、先の実施の形態例と同様に、第１の固定子１０１と第２の固定子１０２との位相差Δθを検出して回転子磁束の磁束振幅を算出する必要がなく、位相差Δθを検出するための位置センサを用いることなく、交流回転機１の回転子磁束の磁束振幅を所望の値に制御できる効果がある。また、磁束推定器１０ｅは、推定磁束位相の演算が不要になるので、その分、その演算構成が簡便となる利点がある。

実施の形態８．
先の実施の形態７で示したアクチュエータ速度指令演算手段９ｆは、回転速度演算手段８０２から得た回転速度と回転二軸座標（ｄ−ｑ軸）上のｄ軸電流およびｑ軸電流と回転二軸座標（ｄ−ｑ軸）上のｄ軸電圧指令およびｑ軸電圧指令と磁束指令演算手段１５ｅが出力する磁束振幅指令とに基づいてアクチュエータ２が動作すべきアクチュエータ速度指令をアクチュエータ制御手段１４に出力していたが、この実施の形態８では、ｄ軸電流指令を零とし、アクチュエータ速度指令演算手段９ｇは、回転速度演算手段８０２から得た回転速度と回転二軸座標（ｄ−ｑ軸）上のｑ軸電流と回転二軸座標（ｄ−ｑ軸）上のｑ軸電圧指令と磁束指令演算手段１５ｅが出力する磁束振幅指令とに基づいてアクチュエータ２が動作すべきアクチュエータ速度指令をアクチュエータ制御手段１４に出力するようにしている。

以下、この発明の実施の形態８を図１９に基づいて説明する。アクチュエータ速度指令演算手段９ｇは、回転速度演算手段８０２から得た回転速度と回転二軸座標（ｄ−ｑ軸）上のｑ軸電流と回転二軸座標（ｄ−ｑ軸）上のｑ軸電圧指令と磁束指令演算手段１５ｅが出力する磁束振幅指令とに基づいてアクチュエータ２が動作すべきアクチュエータ速度指令をアクチュエータ制御手段１４に出力する。アクチュエータ速度指令演算手段９ｇ内部の磁束推定器１０ｇは、回転速度演算手段８０２から得た回転速度と回転二軸座標（ｄ−ｑ軸）上のｑ軸電流と回転二軸座標（ｄ−ｑ軸）上のｑ軸電圧指令と磁束指令演算手段１５ｅが出力する磁束振幅指令とに基づいて、推定磁束振幅を演算する。

磁束推定器１０ｇは、ｄ軸電流が零であることを利用して推定磁束振幅の演算を簡素化したものである。
ｄ軸電流が零として、定常状態を考えた場合、ｑ軸電圧とｑ軸電流、磁束振幅の間には次式が成り立つ。
ｑ軸電圧＝電機子抵抗値Ｒ×ｑ軸電流＋回転角速度×磁束振幅
この関係を利用して、磁束推定器１０ｇでは次式の演算により推定磁束振幅の演算を行う。
推定磁束振幅＝（ｑ軸電圧指令−Ｒ×ｑ軸電流）÷回転角速度

図２０に、磁束推定器１０ｇの内部構成を具体的に示す。図２０において、ゲイン演算器９０１は、ｑ軸電流に交流回転機１の電機子抵抗値Ｒを乗算する。減算器９０２は、ｑ軸電圧指令から、ゲイン演算器９０１で得られた、ｑ軸電流による抵抗Ｒの電圧降下分を減算する。制限器９０３は、除算器９０４が零で除算することを防ぐために、回転速度の絶対値が零近傍の場合は、所定値を出力し、零近傍以外では、回転速度を出力する。除算器９０４は、減算器９０２の出力を制限器９０３の出力で除算し、推定磁束振幅として出力する。

この構成により、アクチュエータ速度指令演算手段９ｇは、検出電流と電圧指令とに基づいて推定磁束振幅を演算する磁束推定器１０ｇと、減算器１１が出力する推定磁束振幅と磁束振幅指令との偏差に基づいてアクチュエータ速度指令を演算する速度指令演算器１２ｃを備えるので、第１の固定子１０１と第２の固定子１０２との位相差Δθを検出して回転子磁束の磁束振幅を算出する必要がなく、位相差Δθを検出するための位置センサを用いることなく、交流回転機１の回転子磁束の磁束振幅を所望の値に制御できる効果がある。また、磁束推定器１０ｇは、その演算構成が簡便となる利点がある。

実施の形態９．
先の各実施の形態例では、回転速度指令に基づいて交流回転機１の制御を行っていたが、トルク指令に基づいて交流回転機１の制御を行っても良い。以下、この発明の実施の形態９を図２１に基づいて説明する。
交流回転機１のトルクと磁束とｑ軸電流との間には次式が成り立つ。
交流回転機１のトルク＝（交流回転機１の極対数）×磁束×ｑ軸電流
トルク指令に基づいて交流回転機１の制御を行う場合、この関係を利用した次式に従ってｑ軸電流指令を計算しても良い。
ｑ軸電流指令＝交流回転機１のトルク指令÷｛（交流回転機１の極対数）×磁束振幅指令｝

以上に従い、ゲイン演算器１００１は、トルク指令に対して交流回転機１の極対数の逆数を乗算し、除算器１００２は、ゲイン演算器１００１の出力を磁束振幅指令で除算し、ｑ軸電流指令として出力する。

この構成により、先の実施の形態例と同様の効果を得ながら、トルク指令に基づいて交流回転機１の制御を行なうことができる。

実施の形態１０．
先の実施の形態例で示したアクチュエータ速度指令演算手段は、検出電流と電圧指令と磁束振幅指令とに基づいてアクチュエータ２が動作すべきアクチュエータ速度指令をアクチュエータ制御手段１４に出力するようにしていたが、この検出電流の代わりに電流指令を用いても良い。

以下、この発明の実施の形態１０を図２２に基づいて説明する。
先の実施の形態９で示したアクチュエータ速度指令演算手段９ｇは、ｑ軸電流とｑ軸電圧指令と回転速度とを入力としていたが、図２２のアクチュエータ速度指令演算手段９ｈは、ｑ軸電流の代わりにｑ軸電流指令を用いる。
電圧指令演算手段５ｆは、ｑ軸電流指令にｑ軸電流が一致するように制御しているので、ｑ軸電流の代わりにｑ軸電流指令を用いても、アクチュエータ速度指令演算手段９ｇと同様の効果を得ることができる。加えて、ｑ軸電流は電流検出手段４での検出に起因するノイズが含まれ得るが、ｑ軸電流指令にはそのノイズが含まれないので、磁束推定器１０ｈが出力する推定磁束振幅に含まれるノイズも低減する効果が得られる。

実施の形態１１．
先の各上記実施の形態例の交流回転機１は、軸方向に２分割された第１の固定子１０１と第２の固定子１０２とを備えていたが、径方向に２分割された第１の固定子１０１ｉと第２の固定子１０２ｉとを備えていても良い。

本実施の形態１１の交流回転機１ｉおよびアクチュエータ２ｉについて、図２３に基づいて説明する。
図２３において、交流回転機１ｉは、径方向に２分割された第１の固定子１０１ｉと第２の固定子１０２ｉとを備える。
この第１、第２の固定子１０１ｉ、１０２ｉは、それぞれコイルが設けられており、軸方向外部にコイルエンド１０４が存在している。アクチュエータ２ｉは、補助回転機１０６ｉとギア１０７ｉとで構成し、ギア１０７ｉによって固定子１０１ｉを円周方向に回転させる。ギア１０７ｉの形状は、図２３に示した交差軸でも良いし、平行軸や食い違い軸の形状でも良い。また、第１の固定子１０１ｉの円周方向移動は、交流回転機１の電気角相当値で０度から１８０度の範囲に制限するようにストッパー（図示せず）を設けている。

この交流回転機１ｉの側面図を図２４に示す。図２４において、第１の固定子１０１ｉと第２の固定子１０２ｉとの間に位相差Δθを有するよう、第１の固定子１０１ｉを円周方向に移動させるアクチュエータ２ｉを有している。固定子１０１ｉ、１０２ｉのコイル（図示せず）は、直列結線か或いは並列結線する。

このように、先の各実施の形態例で示した交流回転機１の代わりに、本実施の形態１１で示した交流回転機１ｉを用いても、先の実施の形態例と同様の効果が得られることは言うまでもない。なお、固定子を軸方向に並べた回転機はコイルエンド１０４が軸方向に４箇所現れるが、この実施の形態１１のように、固定子を径方向に並べた回転機では、コイルエンド１０４が軸方向に２箇所現れるだけなので、回転機の軸長を短くすることができるという利点がある。

なお、先の各実施の形態例では、交流回転機１の固定子を２つに分割し、その内の一方の固定子をアクチュエータ２で駆動することで、固定子に誘起する電圧を調整するようにしたが、固定子を３個以上に分割し、少なくともその１個の固定子をアクチュエータで駆動するようにしても、同様に誘起電圧を調整することが出来、従って、本願発明を同様に適用することが出来、同等の効果を奏する。
更なる変形例として、交流回転機１の回転子を少なくとも２個に分割し、少なくともその１個の回転子を他の回転子との周方向の相対位置である位相差が可変となるように構成し、分割された回転子の少なくとも１個をアクチュエータで駆動するようにしても、原理上は、以上で説明した固定子分割の場合と同様、誘起電圧の調整が可能となり、従って、本願発明を同様に適用することが出来、同等の効果を奏する。固定子と回転子の両者を分割してそれぞれにアクチュエータを設けて駆動するようにしても良い。

また、先の各実施の形態例では、交流回転機１の回転子に永久磁石を使用したものについて説明したが、本願発明は、永久磁石を使用しないものにも適用できることは勿論である。

また、この発明の各変形例において、速度指令演算手段は、磁束振幅指令と推定磁束振幅との偏差を入力とし、当該偏差入力に少なくとも比例演算を施しアクチュエータ速度指令として出力することで、推定磁束振幅に磁束振幅指令が確実に追従する制御特性が得られる。

また、速度指令演算手段は、その制御ゲインを磁束振幅指令に応じて調整する構成とすることにより、アクチュエータの制御応答が磁束振幅の大小に拘わらず一定となるようにしたことで、より円滑な制御特性が得られる。

また、速度指令演算手段は、その制御ゲインを推定磁束振幅に応じて調整する構成とすることにより、アクチュエータの制御応答が磁束振幅の大小に拘わらず一定となるようにしたことで、より円滑な制御特性が得られる。

また、磁束振幅指令に基づき上記位相差の取るべき値を演算し位置指令として出力する位置指令演算器、および推定磁束振幅に基づき位相差の取るべき値を演算し推定位置として出力する位置推定器を備え、速度指令演算手段は、位置指令と推定位置との偏差を入力とし、当該偏差入力に少なくとも比例演算を施しアクチュエータ速度指令として出力することで、アクチュエータの制御応答が磁束振幅の大小に拘わらず一定となり、より円滑な制御特性が得られる。

また、交流回転機に電圧を印加する電圧印加手段、交流回転機の電流を検出する電流検出手段、および所望の電流指令と電流検出手段から得た検出電流とに基づき電圧印加手段が印加すべき電圧指令を出力する電圧指令演算手段を備え、
磁束推定手段は、検出電流と電圧指令とに基づき磁束振幅と回転速度を推定演算することで、速度指令演算が確実になされる。

また、交流回転機に電圧を印加する電圧印加手段、交流回転機の電流を検出する電流検出手段、所望の電流指令と電流検出手段から得た検出電流とに基づき電圧印加手段が印加すべき電圧指令を出力する電圧指令演算手段、および交流回転機の回転速度を検出する回転速度検出手段を備え、
磁束推定手段は、検出電流と電圧指令とに基づき磁束振幅を推定演算し、磁束指令演算手段は、回転速度検出手段から得た回転速度に基づき所望の磁束振幅指令を演算することで、簡便な演算構成で速度指令演算が確実になされる。

また、交流回転機に電圧を印加する電圧印加手段、交流回転機の電流を検出する電流検出手段、所望の電流指令と電流検出手段から得た検出電流とに基づき電圧印加手段が印加すべき電圧指令を出力する電圧指令演算手段、交流回転機の回転位置を検出する回転位置検出手段、および回転位置検出手段から得た回転位置に基づき回転速度を演算する回転速度演算手段を備え、
磁束推定手段は、検出電流と電圧指令とに基づき磁束振幅を推定演算し、磁束指令演算手段は、回転速度演算手段から得た回転速度に基づき所望の磁束振幅指令を演算することで、簡便な演算構成で速度指令演算が確実になされる。

また、電圧指令、電流指令および検出電流を回転二軸座標（ｄ−ｑ軸）上で制御する場合であって、
磁束振幅指令と推定磁束振幅との偏差および上記アクチュエータ速度指令を入力し、アクチュエータ速度指令が所定の上限値を越えたとき、交流回転機の誘起電圧を抑制するためのｄ軸電流指令を電圧指令演算手段に出力する電流指令演算器を備えたことで、アクチュエータの速度がその速度指令に追従できない場合にも交流回転機の誘起電圧を所望の範囲に収めることが出来る。

また、回転子は、永久磁石を備えたことで、高速回転域で誘起電圧が過大となりやすい永久磁石使用の交流回転機に本願発明が適用され、その効果が一層有益となる。

本発明の実施の形態１による交流回転機の制御装置を示すブロック図である。 本発明の実施の形態１における交流回転機１およびアクチュエータ２の構成を示す図である。 本発明の実施の形態１における固定子１０１、１０２を示す側面図である。 回転速度と磁束振幅指令との関係を示す図である。 本発明の実施の形態１において、第１の固定子１０１と第２の固定子１０２との位相差Δθと交流回転機１の回転子磁束の磁束振幅との関係をプロットした図である。 本発明の実施の形態１による交流回転機１における速度指令演算器１２の内部構成を示す図である。 図６の速度指令演算器１２において、ゲインテーブル３０１が磁束振幅指令に基づいて出力するゲインをプロットした図である。 本発明の実施の形態１による交流回転機１における電流指令演算器１３の内部構成を示した図である。 図８の電流指令演算器１３において、ゲインテーブル４０１がアクチュエータ速度指令に基づいて出力するゲインをプロットした図である。 本発明の実施の形態２による交流回転機１の制御装置を示すブロック図である。 本発明の実施の形態３による交流回転機１の制御装置を示すブロック図である。 本発明の実施の形態４による交流回転機１の制御装置を示すブロック図である。 本発明の実施の形態５による交流回転機１の制御装置を示すブロック図である。 図１３の位置指令演算器５０１が磁束振幅指令に基づいてアクチュエータ２が存在すべき位置指令（位相差指令Δθ＊）を演算するためのテーブルである。 図１３の位置推定器５０２がアクチュエータ２の推定位置（推定位相差Δθ）を演算するためのテーブルである。 本発明の実施の形態６による交流回転機１の制御装置を示すブロック図である。 図１６の磁束推定器１０ｅの内部構成を示す図である。 本発明の実施の形態７による交流回転機１の制御装置を示すブロック図である。 本発明の実施の形態８による交流回転機１の制御装置を示すブロック図である。 図１９の磁束推定器１０ｇの内部構成を示す図である。 本発明の実施の形態９による交流回転機１の制御装置を示すブロック図である。 本発明の実施の形態１０による交流回転機１の制御装置を示すブロック図である。 本発明の実施の形態１１による交流回転機１の制御装置の交流回転機１ｉおよびアクチュエータ２ｉの構成を示した図である。 図２３の交流回転機１ｉおよびアクチュエータ２ｉの側面について示した図である。

符号の説明

１，１ｉ 交流回転機、２，２ｉ アクチュエータ、
３ ＰＷＭインバータ（電圧印加手段）、４ 電流検出手段、５ 電圧指令演算手段、
７ 電流制御器、
９，９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄ，９ｅ，９ｆ，９ｇ，９ｈ， アクチュエータ速度指令演算手段、
１０，１０ｅ，１０ｇ，１０ｈ 磁束推定器、１１ 減算器、
１２，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ 速度指令演算器、１３ 電流指令演算器、
１４ アクチュエータ制御手段、１５ 磁束指令演算手段、
１６，１６ａ 速度制御手段、１０１，１０１ｉ 第１の固定子、
１０２，１０２ｉ 第２の固定子、１０３ 回転子、３０１ ゲインテーブル、
４０１ ゲインテーブル、５０１ 位置指令演算器、５０２ 位置推定器、
６０１ 回転速度検出手段、８０１ 位置検出手段、８０２ 回転速度演算手段。

Claims (10)

1. コイルが巻回された固定子と、回転子とを備え、
   上記固定子および回転子のいずれか一方または双方が、少なくとも２つに分割され少なくともその１つと他との周方向の相対位置である位相差が可変となるよう構成された交流回転機の制御装置であって、
   上記分割された固定子または回転子の少なくとも１つを駆動することにより上記回転子に基づき上記固定子のコイルに誘起する電圧を調整するアクチュエータ、上記交流回転機の回転速度に基づき所望の磁束振幅指令を演算する磁束指令演算手段、上記交流回転機の推定磁束振幅を演算する磁束推定手段、上記推定磁束振幅が上記磁束振幅指令に追従するよう上記アクチュエータのアクチュエータ速度指令を演算する速度指令演算手段、および上記アクチュエータ速度指令に基づき上記アクチュエータを制御するアクチュエータ制御手段を備えたことを特徴とする交流回転機の制御装置。
2. 上記速度指令演算手段は、上記磁束振幅指令と上記推定磁束振幅との偏差を入力とし、当該偏差入力に少なくとも比例演算を施し上記アクチュエータ速度指令として出力することを特徴とする請求項１記載の交流回転機の制御装置。
3. 上記速度指令演算手段は、その制御ゲインを上記磁束振幅指令に応じて調整する構成とすることにより、上記アクチュエータの制御応答が磁束振幅の大小に拘わらず一定となるようにしたことを特徴とする請求項２記載の交流回転機の制御装置。
4. 上記速度指令演算手段は、その制御ゲインを上記推定磁束振幅に応じて調整する構成とすることにより、上記アクチュエータの制御応答が磁束振幅の大小に拘わらず一定となるようにしたことを特徴とする請求項２記載の交流回転機の制御装置。
5. 上記磁束振幅指令に基づき上記位相差の取るべき値を演算し位置指令として出力する位置指令演算器、および上記推定磁束振幅に基づき上記位相差の取るべき値を演算し推定位置として出力する位置推定器を備え、上記速度指令演算手段は、上記位置指令と上記推定位置との偏差を入力とし、当該偏差入力に少なくとも比例演算を施し上記アクチュエータ速度指令として出力することを特徴とする請求項１記載の交流回転機の制御装置。
6. 上記交流回転機に電圧を印加する電圧印加手段、上記交流回転機の電流を検出する電流検出手段、および所望の電流指令と上記電流検出手段から得た検出電流とに基づき上記電圧印加手段が印加すべき電圧指令を出力する電圧指令演算手段を備え、
   上記磁束推定手段は、上記検出電流と電圧指令とに基づき上記磁束振幅と回転速度を推定演算することを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の交流回転機の制御装置。
7. 上記交流回転機に電圧を印加する電圧印加手段、上記交流回転機の電流を検出する電流検出手段、所望の電流指令と上記電流検出手段から得た検出電流とに基づき上記電圧印加手段が印加すべき電圧指令を出力する電圧指令演算手段、および上記交流回転機の回転速度を検出する回転速度検出手段を備え、
   上記磁束推定手段は、上記検出電流と電圧指令とに基づき上記磁束振幅を推定演算し、上記磁束指令演算手段は、上記回転速度検出手段から得た回転速度に基づき所望の磁束振幅指令を演算することを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の交流回転機の制御装置。
8. 上記交流回転機に電圧を印加する電圧印加手段、上記交流回転機の電流を検出する電流検出手段、所望の電流指令と上記電流検出手段から得た検出電流とに基づき上記電圧印加手段が印加すべき電圧指令を出力する電圧指令演算手段、上記交流回転機の回転位置を検出する回転位置検出手段、および上記回転位置検出手段から得た回転位置に基づき回転速度を演算する回転速度演算手段を備え、
   上記磁束推定手段は、上記検出電流と電圧指令とに基づき上記磁束振幅を推定演算し、上記磁束指令演算手段は、上記回転速度演算手段から得た回転速度に基づき所望の磁束振幅指令を演算することを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の交流回転機の制御装置。
9. 上記電圧指令、電流指令および検出電流を回転二軸座標（ｄ−ｑ軸）上で制御する場合であって、
   上記磁束振幅指令と上記推定磁束振幅との偏差および上記アクチュエータ速度指令を入力し、上記アクチュエータ速度指令が所定の上限値を越えたとき、上記交流回転機の誘起電圧を抑制するためのｄ軸電流指令を上記電圧指令演算手段に出力する電流指令演算器を備えたことを特徴とする請求項６ないし８のいずれかに記載の交流回転機の制御装置。
10. 上記回転子は、永久磁石を備えたことを特徴とする請求項１ないし９のいずれかに記載の交流回転機の制御装置。

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