JP3070928B2 - 可変リラクタンスモーターの励磁制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は励磁巻線の励磁期間を最適化できるようにし
た可変リラクタンスモータの励磁制御装置に関する。

（従来の技術） 周知の通り、可変リラクタンスモータは、回転子の回
転位置に応じて各相の励磁巻線のインダクタンスが変化
する。ある相の励磁巻線のインダクタンスの様子は、回
転子の回転位置θを横軸にとり、インダクタンスＬを縦
軸にとると第８図（Ａ）に示す通りとなる。

このモータは、励磁巻線のインダクタンスＬが増大
（リラクタンスが減少）する区間A₁にあるときに励磁巻
線を励磁すれば回転子に対して加速トルクを与えること
ができ、インダクタンスＬが減少（リラクタンスが増
大）する区間A₂にあるときに励磁巻線を励磁すれば回転
子に対して制動トルクを与えることができる。従って、
可変リラクタンスモータの励磁制御装置は、回転子の回
転位置を検出し、回転子がインダクタンスＬの増大又は
減少する所定の回転位置にあったとき（以下これを「基
準励磁期間」という）にのみ励磁巻線を励磁するように
スイッチング手段を制御する構成とされる。

ところが、この種のモータにあっては、励磁巻線のイ
ンダクタンスは相当に大きく、これが励磁電流の立上が
り及び立下がりを大きく遅らせるように作用する。この
ため、励磁巻線に設けたスイッチング手段を基準励磁期
間にのみオンさせる構成としても、実際の励磁電流は第
８図（Ｂ）のように変化し、例えば加速トルクが発生す
るインダクタンス増大区間A₁において十分な値の励磁電
流が流れないばかりか、制動トルクが発生するインダク
タンス減少区間A₂にまで励磁電流が流れ続けてしまうこ
とになり、加減速制御特性やトルク特性が悪化するとい
う問題がある。

かかる問題を回避できる可能性がある技術としては、
特公昭62−15040号公報に示されたものがある。これ
は、発明の目的は全く異なるとしても、ともかく基準励
磁期間の開始・終了に先立ちスイッチング手段をオン・
オフさせることにより、励磁巻線の励磁期間を基準励磁
期間よりも進めるようにしているからである。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上記技術をそのまま適用したとして
も、その発明は回転子の回転速度を全く考慮していない
ため、加減速制御特性やトルク特性を十分に向上させる
ことは困難である。

即ち、第８図（Ａ）に示した励磁巻線のインダクタン
ス変化は、時間ではなく、回転子の回転角度を横軸にと
っている。一方、電流の立上がり及び立下がりの変化は
一定の時定数のもとでは時間だけの関数で、励磁電流が
ある値まで増加・減少するに要する時間は回転子の回転
速度にかかわらず略一定である。従って、高速回転時と
低速回転時とで励磁期間を同一の進み角度θ₁,θ_２だけ
進めたのでは、第９図（Ａ）（Ｂ）に比較して示すよう
に、同じ時間で回転位相がより早く進む高速回転時には
電流変化が見掛上より遅れることになる。このことは、
回転速度に無関係に励磁進み角度を一定にしたのでは、
回転速度が高いほど、電流不足領域Ｘや制動電流領域Ｙ
が大きくなって高速回転時の特性悪化を招来することを
意味する。従って、特公昭62−15040号公報に示された
技術をそのまま適用したとしても、加減速制御特性やト
ルク特性を十分に向上させることができないのである。

本発明は上記事情に鑑みなされたものである。従っ
て、その目的は、回転速度にかかわらず励磁巻線の励磁
期間を最適化できて加減速制御特性やトルク特性を十分
に向上させることができる可変リラクタンスモータの励
磁制御装置を提供するにある。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明の可変リラクタンスモータの励磁制御装置は、
可変リラクタンスモータの励磁巻線に流す電流をスイッ
チングするためのスイッチング手段と、前記可変リラク
タンスモータの回転子の回転位置を検出するべく前記回
転子の磁極数に対応するパルス信号を発生する第１のエ
ンコーダ手段と、前記回転子の回転速度及び回転方向を
検出するべく前記第１のエンコーダ手段よりも高分解能
な２相のパルス信号を発生する第２のエンコーダ手段
と、前記スイッチング手段を制御することにより前記励
磁巻線に電流を流す励磁期間を決定する励磁期間決定手
段とを備え、前記励磁期間決定手段は、前記第１のエン
コーダ手段及び前記第２のエンコーダ手段から出力され
るパルス信号に基づいて、前記回転子の回転速度が高い
ほど前記励磁巻線の励磁期間を進み側にずらすと共に、
この励磁期間をずらすときに、前記第２のエンコーダ手
段の分解能に対応した角度毎に進み側にずらすように構
成され、更に、前記励磁期間決定手段は、前記第１のエ
ンコーダ手段から出力されるパルス信号の立上がり及び
立下りのエッジで計時動作を開始して所定時間を計時す
るタイマと、このタイマが計時動作を開始してから所定
時間の計時を完了するまでの間、第２のエンコーダ手段
から出力されるパルス信号をカウントするカウンタとを
備え、このカウンタのカウント値に基づいて進み角を決
定するように構成され、加えて、前記励磁期間決定手段
は、与えられた速度指令値と前記第２のエンコーダ手段
により検出された回転速度及び回転方向に基づいて加速
中であるか減速中であるかを判別し、その判別結果に応
じて前記タイマが計時する所定時間を異ならせることに
より、進み角の大きさを変更するように構成されている
ところに特徴を有する。

（作用） 本発明によれば、回転子の回転速度が高いほど励磁期
間決定手段が励磁巻線の励磁期間を進み側にずらすよう
に動作し、高速回転時にはスイッチング素子がより先行
してオン・オフする。これにより電流の立上がり・立下
がりの時期が早まるから、高速回転時には回転位相がよ
り早く進むという事情のもとでも、電流不足領域や制動
電流領域が大きくなることはない。

（実施例） 以下本発明の第１実施例について第１図ないし第５図
を参照して説明する。

全体的構成は第１図に示してある。このうち可変リラ
クタンスモータ１は固定子に例えば４相８極の励磁巻線
２を備え、図示しない回転子の回転位置に応じて各励磁
巻線２を励磁することにより回転子にトルクを生じさせ
る周知構成で、回転子の磁極数は例えば６極である。各
励磁巻線２に流す励磁電流をスイッチングするために、
スイッチング手段たる４個のトランジスタ３が各励磁巻
線２に直列に設けられ、各トランジスタ３はベース駆動
回路４によりオン・オフ制御される。なお、４個のダイ
オード５はトランジスタ３のオフ時にオンして遅れ電流
を流す回路を確保するためのものである。

可変リラクタンスモータ１には共に光学式の第１及び
第２のロータリーエンコーダー6,7が設けられている。
第１のロータリーエンコーダー６は回転子の回転位置を
検出する回転位置検出手段に相当し、回転子の磁極数に
対応して１回転６パルスで、且つ互いに機械角で15゜の
位相差を有するA,B2相の磁極信号S_Pを出力する。この第
１のロータリーエンコーダー６が本発明の第１エンコー
ダ手段を構成している。また、第２のロータリーエンコ
ーダー７は後述する速度算出部18と協働して回転子の回
転速度を検出するためのもので、１回転360パルスで、
やはりa,b2相のエンコーダーパルス列S_Rを出力する。こ
の第２のロータリーエンコーダー７が本発明の第２のエ
ンコーダ手段を構成している。そして、上記エンコーダ
ーパルス列S_Rは、F/V変換回路８にて電圧信号Svに変換
され、例えば外部NC機からの速度指令信号Ｖ^＊と共に減
算器^９に与えられる。これにて速度フィードバック系が
構成され、減算器^９からは速度指令と実際の速度との偏
差に応じた速度偏差信号Δｖが出力される。この速度偏
差信号ΔｖはPID（比例・積分・微分）補償回路10に与
えられて応答性・安定性の改善が図られ、電流指令ｉ^＊
として各相用の４個の減算器11に入力される。

一方、各励磁巻線２には電流検出抵抗12がそれぞれ直
列に設けられ、ここからの実電流検出信号S_I1〜S_I4がア
イソレーション回路13を介して前記各減算器11に与えら
れ、ここで電流指令ｉ^＊と比較される。減算器11からは
実電流と指令電流との電流偏差Δｉに応じた信号が出力
され、これがPI（比例・積分）補償回路14を介してPWM
（パルス幅変調）回路15に入力される。PWM回路15から
は、電流偏差Δｉに応じ、それが大であるほどパルス幅
が広くなるPWM信号P₁〜P₄が出力され、これらが励磁信
号合成回路16を介して前記ベース駆動回路４に与えられ
る。その励磁信号合成回路16には、励磁期間決定手段た
る励磁期間決定回路17からの４相分の励磁期間信号S_E1
〜S_E4が入力され、その各励磁期間信号S_E1〜S_E4が例え
ばハイレベルになる期間だけこれに対応する相のPWM信
号P₁〜P₄がベース駆動回路４に与えられる。これにて、
回転子の回転位置に応じた励磁巻線２にパルス幅変調さ
れた励磁電流が流れるように前記ベース駆動回路４によ
って前記各トランジスタ３がオン・オフされる。

さて、上記励磁期間決定回路17は、加速時には励磁巻
線をそのインダクタンス増大期間に先行して励磁し、減
速時には励磁巻線をその基準励磁期間に先行して励磁す
る進み角励磁を実行するようにしており、その進み角は
回転子の回転速度が速くなるほど大きくなるように変化
させるようになっている。この機能を実現するために励
磁期間決定回路17には、回転子の回転速度を算出する速
度算出部18と、算出した速度に基づいて進み角を演算す
る進み角算出部19と、この進み角算出部18が算出した進
み角に基づき、励磁巻線の基準励磁期間に対し先行する
励磁期間信号S_E1〜S_E4を出力する通電角合成回路20とが
設けられている。このうち、特に本発明の要部に関わる
速度演算部18と進み角算出部19とは第２図に詳細に示さ
れており、以下これについて説明する。

速度算出部18は、所定の基準時間内で第２のロータリ
ーエンコーダー７からのエンコーダーパルス列S_Rに同期
して初期値をダウンカウント又はアップカウントするこ
とにより速度に比例したカウント値を得る構成である。
このために、速度算出部18にはプリセット可能な第１の
カウンタ21が設けられ、そのアップ端子UP及びダウン端
子DOWNにアンドゲート22,23を介して第２のロータリー
エンコーダー７からのエンコーダーパルス列S_Rが入力さ
れるようになっている。また、第１のカウンタ21の各プ
リセット端子の所定のものはハイレベルのラインに固定
され、これにより第１のカウンタ21に初期値として例え
ば「15（10進数）」が設定されている。

一方、第１のロータリーエンコーダー６からの磁極信
号S_P及び第２のロータリーエンコーダー７からのエンコ
ーダーパルス列S_Rは正逆転判別回路24,25に入力され、
ここで回転子の正転又は逆転が判断される。この正逆転
判別回路24,25からの各判別信号D₁,D₂は２入力形のエク
スクルーシブオアゲート26に与えられ、ここから前記ア
ンドゲート22には直接に、前記アンドゲート23にはイン
バータゲート27を介して与えられる。従って、両判別回
路24,25によって共に回転子が正転または逆転している
と判断された時にはアンドゲート23が開かれて第１のカ
ウンタ21においてエンコーダーパルス列S_Rに同期したダ
ウンカウントが行われ、両判別回路24,25のいずれか一
方のみによって回転子が逆転していると判断された時に
はアンドゲート22が開かれて第１のカウンタ21において
エンコーダーパルス列S_Rに同期したアップカウントが行
われる。これにより、例えば正転時における第１のカウ
ンタ21のカウント値は、回転子の回転速度が速ければ小
さくなり、遅ければ大きくなることになる。なお、上述
のように両判別回路24,25からの信号をエクスクルーシ
ブオアゲート26を介して第１のカウンタ21に与える理由
は、正逆転判別回路24は分解能が粗いロータリーエンコ
ーダー６からの信号S_P（60゜／パルス）に基づき正逆転
を判別しているから、その回路24が例えば回転子の正転
を判断してから次の判断時期に至までの間に回転子が逆
転となった場合には、分解能が細かいエンコーダーパル
ス列S_R（１゜／パルス）に基づき正逆転を判別している
正逆転判別回路25によって直ちにダウンカウントに変更
できるようにするためである。

次に、進み角算出部19は、前記第１のカウンタ21にお
けるカウント結果を初期値として第２のロータリーエン
コーダー７からのエンコーダーパルス列S_Rに同期して
「０」までダウンカウント又はアップカウントする構成
である。具体的には、進み角算出部19にはやはりプリセ
ット可能な第２のカウンタ28が設けられ、その各プリセ
ット端子が第１のカウンタ21の各出力端子Q₀〜Q₃に接続
されると共に、アップ端子UP及びダウン端子DOWNにはア
ンドゲート29,30を介して第２のロータリーエンコーダ
ー７からのエンコーダーパルス列S_Rが与えられるように
なっている。また、そのアンドゲート29,30の１つの入
力端子にはエクスクルーシブオアゲート26からの出力信
号が、後者は特にインバータゲート27を介して与えられ
ている。これにより、第１のカウンタ21と同様に、両正
逆転判別回路24,25によって共に回転子が正転または逆
転していると判断された時にはアンドゲート23が開かれ
て第２のカウンタ28においてエンコーダーパルス列S_Rに
同期したダウンカウントが行われ、両判別回路24,25の
いずれか一方のみによって回転子が逆転していると判断
された時にはアンドゲート22が開かれて第２のカウンタ
28においてエンコーダーパルス列S_Rに同期したアップカ
ウントが行われる。

なお、これらの速度算出部18と進み角算出部19とを円
滑に動作させるために、クロックパルス発生回路31及び
タイミングパルス発生回路32が設けられている。クロッ
クパルス発生回路31は短周期のクロックパルスC_Kを出力
する。また、タイミングパルス発生回路32は本発明のタ
イマを構成しており、第１のロータリーエンコーダー６
からのA,B2相の磁極信号S_Pと上記クロックパルスC_Kとを
受け、第３図及び第４図に示すように、各相の磁極信号
S_Pの立上がり及び立下がりに同期する第１セットパルス
SETP1と、これとは１クロックパルス周期分だけ遅れた
第２セットパルスSETP2と、この第２セットパルスSETP2
の立下がりに同期して立上がって所定時間経過後に立ち
下がる基準時間パルスＴとを出力する。このうち基準時
間パルスＴは速度算出部18の両アンドゲート22,23の入
力端子に与えられ、従って基準時間パルスＴが出力され
ている間に限り両アンドゲート22,23が開かれて第１の
カウンタ21におけるエンコーダーパルス列S_Rに同期した
ダウンカウント又はアップカウントが可能になる。この
場合、第１のカウンタ21が本発明のカウンタを構成して
いる。そして、この基準時間パルスＴのパルス時間幅は
常に一定になるように設定され、且つエンコーダーパル
ス列S_Rのパルス数は回転子の回転角度に比例する（１パ
ルス/1゜）から、基準時間パルスＴが出力されている間
においてカウントされる値は回転子の回転速度に比例す
ることになる。一方、第２セットパルスSETP2はオアゲ
ート33を介して第１のカウンタ21のロード端子LOADに与
えられ、これにより第２セットパルスSETP2が出力され
たとき（磁極信号S_Pの立上がり直後と同等）に第１のカ
ウンタ21に初期値「15」が取り込まれ、且つ直ちにダウ
ンカウント又はアップカウントが開始されるようになっ
ている。また、第１セットパルスSETP1は、オアゲート3
4を介して第２のカウンタ28のロード端子LOADに与えら
れると共に、２つのノアゲート35,36にて構成したRSラ
ッチ37の一方の入力端子に与えられている。これによ
り、第１セットパルスSETP1が出力されたとき（磁極信
号S_Pの立上がり直後と同等）に第２のカウンタ28に初期
値（第１のカウンタ21の出力値）が取り込まれて直ちに
そのダウンカウント又はアップカウントが開始されると
共に、RSラッチ37の出力が反転する。

そして、第２のカウンタ28の各出力端子Q₀〜Q₃は、４
入力形のナンドゲート38及びインバータゲート39を順に
介してRSラッチ37の他方の入力端子に接続され、第２の
カウンタ28における初期値のダウンカウントが終わって
各出力端子Q₀〜Q₃がすべて「０」になったときにRSラッ
チ37の出力を「Ｈ」に反転させる。このRSラッチ37は次
の第１セットパルスSETP1が出力されるときに反転され
るから、結局、RSラッチ37の出力ラインは第２のカウン
タ28の各出力端子Q₀〜Q₃がすべて「０」になってから磁
極信号S_Pが立下がるまで「Ｈ」に維持されることにな
る。このRSラッチ37の出力ラインは前記通電角合成回路
20に接続され、この合成回路20ではRSラッチ37の出力が
「Ｈ」である時期を進み角としてその進み角だけ先行し
て励磁を開始し且つ先行して励磁を終了させる励磁期間
信号S_E1〜S_E4が合成される。これらのうち第１相の励磁
期間信号S_E1はＡ相の磁極信号S_Pの立上がり及び立下が
りに基づき算出された進み角だけ先行し、第２相の励磁
期間信号S_E2はＢ相の磁極信号S_Pの立上がり及び立下が
りに基づき算出された進み角だけ先行し、第３相の励磁
期間信号S_E3はＡ相の磁極信号S_Pの立下がり及び立上が
りに基づき算出された進み角だけ先行し、第４相の励磁
期間信号S_E4はＢ相の磁極信号S_Pの立下がり及び立上が
りに基づき算出された進み角だけ先行することになる。

なお、モータの停止時には磁極信号S_Pの状態変化がな
く第１セットパルスSETP1等が得られないため、起動時
に各カウンタ21,28に初期値をロードすべくスタート信
号S_STが図示しない起動回路からオアゲート33,34に与え
られる。また、磁極信号S_Pの位相やデューティー比のば
らつき・誤差によって、万一第１のカウンタ21が初期値
「15」をダウンカウントし切ったときにはそれ以上のカ
ウントを停止させるため、第１のカウンタ21の出力端子
Q₀〜Q₃を４入力形のナンドゲート40に接続し、そのナン
ドゲート40の出力ラインをアンドゲート22,23の入力端
子に接続している。これにより、進み角の最大値は15゜
となる。

次に本実施例の作用について説明する。

今、可変リラクタンスモータ１が定速度で正方向に回
転しているとする。すると、第３図及び第４図に示すよ
うに、第１のロータリーエンコーダー６から互いに15゜
だけ位相が異なるA,B2相の磁極信号S_Pが周期60゜、デュ
ーティー比50％で出力される。これにより、タイミング
パルス発生回路32から各相の磁極信号S_Pの立上がり及び
立下がりに基づき第２セットパルスSETP2が出力される
から、その度に第１のカウンタ21に初期値「15」が取込
まれる。その後、タイミングパルス発生回路32から基準
時間パルスＴが出力され、それが出力されている間に第
１のカウンタ21においてエンコーダーパルス列S_Rに同期
したダウンカウントが実行される。ここで、基準時間パ
ルスＴの時間幅ｔは一定に設定されているから、基準時
間パルスＴが出力されている間にダウンカウントされる
値は回転子の回転速度に比例することになる。

第３図には回転子の回転速度が比較的低速であるた
め、基準時間パルスＴが出力されている間に５パルス分
のエンコーダーパルス列S_Rしか入力されず、ダウンカウ
ントパルス数が５である場合を例示している。例えばＡ
相の磁極信号S_Pの立上がりに基づいてダウンカウントが
行われた結果値「10」は、次にＢ相の磁極信号S_Pの立上
がりに基づき出力される第１セットパルスSETP1によっ
て第２のカウンタ28に初期値として取込まれる。この初
期値「10」は第２のカウンタ28において、やはりエンコ
ーダーパルス列S_Rによってダウンカウントされるから、
10パルス分のエンコーダーパルス列S_Rが入力された時点
で第２のカウンタ28の各出力端子Q₀〜Q₃が「０」となっ
てRSラッチ37の出力ラインが「Ｈ」となる。このように
RSラッチ37の出力ラインが「Ｈ」となってから、次の第
１セットパルスSETP1が出力されてRSラッチ37が反転す
るまでの角度θ_Ｌが進み角に相当する。この場合、第２
のカウンタ28における初期値は比較的大きい「10」であ
るから、これが「０」になるまでには10パルスのエンコ
ーダーパルス列S_Rが入力されるまで回転子が回転するこ
とが必要で、従って進み角θ_Ｌは小さくなる。

一方、第４図は回転子の回転速度が比較的高速である
ため、基準時間パルスＴが出力されている間に10パルス
のエンコーダーパルス列S_Rが入力した場合を例示してい
る。この場合には、第２のカウンタ28に取込まれる初期
値は「５」となるから、５パルスのエンコーダーパルス
列S_Rが入力された早い時点で第２のカウンタ28における
ダウンカウントが終了する。このため、第３図の場合に
比べて進み角θ_Ｈは大である。なお、この第４図におい
て基準時間パルスＴのパルス幅が第３図に比べて広い理
由は、両図の横軸は回転子の回転角度にとってあるか
ら、一定時間幅ｔの基準時間パルスＴは回転速度が遅い
第３図では角度幅が狭くなり、回転速度が速い第４図で
は角度幅が広くなるためである。

更に、一般的な説明を補充するに、第２のロータリー
エンコーダー７の分解能をｎパルス／回転、回転子の磁
極数をｍ極／回転、励磁巻線２の相数をｐとし、プリセ
ット値をn/（ｍ×ｐ）とする。ここで、基準時間パルス
Ｔが出力されている間のダウンカウントパルス数をＮと
すると（Ｎは回転速度に比例する）、第１のカウンタ21
におけるカウント結果はn/（ｍ×ｐ）−Ｎとなる。第２
のカウンタ28においては、この値を初期値としてダウン
カウントが行われるから、ダウンカウントの結果が
「０」になってから次の第１セットパルスSETP1が出力
されるまでの進み角θは、次式で表される。

θ＝｛n/（ｍ×ｐ）｝−｛n/（ｍ×ｐ）−Ｎ｝＝Ｎ これを電気角で表せば、90N・ｍ・ｐ゜/nとなるか
ら、進み角θは回転速度Ｎに正比例することになる。な
お、基準時間パルスＴのパルス時間幅ｔを広げれば、そ
の出力期間内のダウンカウントパルス数が多くなって第
２のカウンタ28の初期値が少なくなるため、進み角θは
大きくなる。この様子は、第５図にそのパルス時間幅ｔ
を500μｓと250μｓとした場合について示した。

このように本実施例によれば、回転子の回転速度が高
くなればそれに比例して進み角が増大する。これによ
り、高速回転時には回転位相がより早く進むという事情
のもとでも、高速回転時には各トランジスタ３がより先
行してオン・オフすることによって電流の立上がり・立
下がりの時期が早まるから、電流不足領域や制動電流領
域が大きくなることはない。これにて、回転速度にかか
わらず励磁巻線の励磁期間を最適化できて加減速制御特
性やトルク特性を十分に向上させることができるように
なる。

なお、本発明は上記実施例に限定されるものではな
く、次のように種々変更して実施することができる。

（イ）回転位置検出手段と速度検出手段とは、必ずしも
上記実施例のように各々専用のロータリーエンコーダー
を設けて構成しなくとも、単一のロータリーエンコーダ
ーやレゾルバ等からの信号を処理して回転子の回転位置
と速度との双方を検出する構成でもよい。

また、その検出手段からのパルス信号は逓倍回路を通
して周波数を上げて使用するようにすれば、位置や速度
検出の高精度化を図ることができる。このように回転速
度信号を逓倍した場合には、第１のカウンタ21のプリセ
ット値を同様に逓倍すればよい。

（ロ）上記実施例では、速度算出部18に与えられる基準
時間パルスＴのパルス時間幅ｔは常に一定となるように
したが、基準時間補正回路を設け、速度偏差信号ΔＶや
励磁巻線に流れる実電流或いは４象限（加減速・回転方
向等の状況）の判断等に応じてそのパルス信号幅ｔを異
ならせる構成としてもよい。

（ハ）上記実施例では、励磁期間決定回路17における第
２のカウンタ28の初期値は、第１のカウンタ21によるダ
ウンカウントによって得るようにしているが、必ずしも
これに限らず、第２のカウンタの初期値を回転速度に対
応させてテーブル化してROMに記憶させ、回転速度に応
じてその初期値を読み出して前記第２のカウンタ28に与
える構成としてもよい。このようにすれば回転速度と進
み角との関係を非直線にすることもでき、モータ仕様に
応じた最適な進み角を設定することができるようにな
る。

（ニ）上記実施例では進み角が励磁期間の開始時と終了
時とでほぼ同一の値となるように構成したが、これを異
ならせる構成も推奨できる。このためには、上記実施例
の速度算出部18と進み角算出部19とを更に１組設けて励
磁期間の終了時の進み角を専用に算出する構成とすれば
よい。その場合には、励磁期間終了時の進み角算出用の
第１のカウンタの初期値は、励磁期間開始時の進み角算
出用の第１のカウンタの初期値と異ならせたり、基準時
間パルスＴのパルス時間幅を双方で異ならせたりすれば
よい。

（ホ）回転速度に応じた励磁期間を得るための進み角
は、必ずしも上記実施例に示した構成のようにいわゆる
ハード的に算出するに限らず、CPUを利用したソフト的
構成にて算出してもよい。そのための一例を第６図及び
第７図に第２実施例として示したので、次に説明する。

同図において、可変リラクタンスモータ51に設けたロ
ータリーエンコーダー52からのエンコーダーパルス列S_R
は位置・速度検出回路53に入力され、これに基づき回転
子の位置を示す励磁信号S_Pと実速度V_fを示す速度信号Sv
が出力される。速度信号SvはCPU54に入力され、ここで
速度指令Ｖ^＊と実速度V_fとの偏差に応じたトルク指令Ｔ
^＊が演算され、これに基づき電流指令発生回路55によっ
て電流指令ｉ^＊が生成される。この電流指令ｉ^＊は電流
制御回路56に入力され、フィードバックされた励磁電流
の実電流i_fと比較されて電流偏差に応じたPWM信号S_E1〜
S_E4が出力され、これに基づきスイッチング手段を含ん
だ駆動回路57が動作して各励磁巻線58に励磁電流が流さ
れる。

一方、各励磁巻線58の励磁期間は励磁期間制御回路59
からの励磁期間信号S_E1〜S_E4によって決定されるもので
あり、これは磁極信号S_Pによって定まる基準励磁期間よ
りもCPU54から与えられる進み角θだけ先行した期間と
なっている。その進み角θは、回転子の実速度V_fを示す
速度信号Svに基づきCPU54において演算するようにして
おり、そのための進み角算出ルーチンは第７図に示して
ある。ここで進み角θ_ON,θ_OFFは、回転子の実速度V_fと
所定の進み角定数とを乗じて算出するようにしており、
その進み角定数は励磁期間の開始時・終了時及び加速時
・減速時で異なるように４種類用意され（K_DON,K_DOFF,K
_BON,K_BOFF）、また励磁期間の開始時・終了時に応じて
進み角の最大値θ_ONMAX,θ_OFFMAXが予め定められてい
る。

このような構成としても、回転子の速度に応じて励磁
期間を進み側にずらすことができるから、前記第１実施
例と同様な効果を奏することは勿論である。

（ヘ）更には、上記した２つの実施例のように必ずしも
回転速度に応じて進み角を逐一算出する構成としなくと
も、速度に対して最適な進み角を予めテーブル化してRO
Mに記憶させておき、速度検出手段からの信号に基づきR
OMテーブルから対応する進み角を読み出す構成としても
よい。この様にすれば、最適な進み角が速度に対して非
線形な関係を有する場合でも、これを容易かつ高速で設
定することができるようになる。

（ト）上記各実施例では、速度検出手段を設けて回転子
の実際の回転速度を検出し、これに応じて進み角を算出
したり、ROMから読み出したりする構成としているが、
進み角の算出や読み出しのためには必ずしも速度検出信
号を利用しなくともよい。例えば、回転子の実際の回転
速度は速度指令に本来追従するから、速度指令信号に応
じて進み角の算出やROMからの読み出しを行っても、回
転子の回転速度が高いほど進み角を大きくすることがで
きる。また、トルク指令信号とは回転子の実際の回転速
度とは、回転速度が遅いほどトルク指令信号が大きくな
るという関係にあるから、トルク指令信号に基づいて進
み角の算出やROMからの読み出しを行っても、回転子の
回転速度が高いほど進み角を大きくすることができる。

その他、本発明は要旨を逸脱しない範囲内で種々変更
して実施することができるものである。

［発明の効果］ 本発明は以上述べたように、回転子の回転速度が高い
ほど前記励磁巻線の励磁期間を進み側にずらす構成とし
たから、回転速度にかかわらず励磁巻線の励磁期間を最
適化できて加減速制御特性やトルク特性を十分に向上さ
せることができるという優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第５図は本発明の第１実施例を示し、第１
図は全体のブロック図、第２図は励磁期間決定回路の回
路図、第３図は低速時における進み角の算出の様子を説
明するための各部の波形図、第４図は高速時における進
み角の算出の様子を説明するための各部の波形図、第５
図は基準時間パルスＴのパルス時間幅ｔと進み角との関
係を示すグラフである。第６図及び第７図は本発明の第
２実施例を示し、第６図は全体のブロック図、第７図は
進み角算出ルーチンのフローチャート、第８図は可変リ
ラクタンスモータにおける回転子の回転角度と励磁巻線
のインダクタンスとの関係を示すインダクタンス変化特
性図、第９図は回転子の回転角度と励磁電流との関係を
示す励磁電流変化特性図である。 図面中、１は可変リラクタンスモータ、２は励磁巻線、
３はトランジスタ（スイッチング手段）、６は第１のロ
ータリーエンコーダー（回転位置検出手段）、17は励磁
期間決定回路（励磁期間決定手段）である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 島田 正實 愛知県名古屋市瑞穂区堀田通９丁目35番 地 ブラザー工業株式会社内 (72)発明者 古橋 雅彦 愛知県名古屋市瑞穂区堀田通９丁目35番 地 ブラザー工業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭63−290148（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−65167（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−23449（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】可変リラクタンスモータの励磁巻線に流す
   電流をスイッチングするためのスイッチング手段と、 前記可変リラクタンスモータの回転子の回転位置を検出
   するべく前記回転子の磁極数に対応するパルス信号を発
   生する第１のエンコーダ手段と、 前記回転子の回転速度及び回転方向を検出するべく前記
   第１のエンコーダ手段よりも高分解能な２相のパルス信
   号を発生する第２のエンコーダ手段と、 前記スイッチング手段を制御することにより前記励磁巻
   線に電流を流す励磁期間を決定する励磁期間決定手段と
   を備え、 前記励磁期間決定手段は、前記第１のエンコーダ手段及
   び前記第２のエンコーダ手段から出力されるパルス信号
   に基づいて、前記回転子の回転速度が高いほど前記励磁
   巻線の励磁期間を進み側にずらすと共に、この励磁期間
   をずらすときに、前記第２のエンコーダ手段の分解能に
   対応した角度毎に進み側にずらすように構成され、更
   に、 前記励磁期間決定手段は、前記第１のエンコーダ手段か
   ら出力されるパルス信号の立上がり及び立下りのエッジ
   で計時動作を開始して所定時間を計時するタイマと、こ
   のタイマが計時動作を開始してから所定時間の計時を完
   了するまでの間、第２のエンコーダ手段から出力される
   パルス信号をカウントするカウンタとを備え、このカウ
   ンタのカウント値に基づいて進み角を決定するように構
   成され、加えて、 前記励磁期間決定手段は、与えられた速度指令値と前記
   第２のエンコーダ手段により検出された回転速度及び回
   転方向に基づいて加速中であるか減速中であるかを判別
   し、その判別結果に応じて前記タイマが計時する所定時
   間を異ならせることにより、進み角の大きさを変更する
   ように構成されていることを特徴とする可変リラクタン
   スモータの励磁制御装置。