JP4005727B2 - 電動機の制御装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電動機及びその制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、多分野にわたって使用されている同期電動機は、固定子のスロット内に巻かれた巻線に流れる電流によって形成される磁界と回転子の回転が、同期して回転するように制御されることを特徴としている。
【０００３】
従来の同期電動機のうち、回転子が永久磁石ではなく高透磁率材料で形成されており、隣接する磁極間にほぼ絶縁された複数の磁路を有する例えば図１３に示されるような回転子の断面構造をもつ同期電動機を同期電動機１と呼ぶことにする。
【０００４】
図１３に示されるように同期電動機１の回転子２にはモータ軸４の他に複数のスリット３が設けられており、このスリット３が磁路形成のもととなっている。なお、図中回転子の周りに存在する８つの円は固定子巻線に通電する電流を模式的に示したものである。このうち、円内に×印がある巻線は紙面に対して手前から向こう側に電流を通電することを示し、円内に黒丸印がある巻線は紙面に対して向こう側から手前に電流を通電することを示している。図中ｄと書かれた破線の方向をｄ軸と呼び、ｑと書かれた破線の方向をｑ軸と呼ぶ。同期電動機１を回転させる原理については公知であるのでここでは簡単な説明のみを行う。同期電動機１を回転させるためには、ｄ軸方向に通電して右ネジの法則によって回転子２を磁化させるためのｄ軸電流Ｉｄと、ｑ軸方向にフレミング左手の法則により回転方向に回転力を発生させるｑ軸電流Ｉｑとをベクトル合成された合成電流Ｉｏとして通電する。したがって、合成電流Ｉｏは実際にはｑ軸方向からｄ軸方向に、ベクトル合成の際にｑ軸電流Ｉｑと合成電流Ｉｏとの間の角度だけずれた位置の巻線に通電されて力を発生していることになる。以上が、同期電動機１を回転させる原理についての簡単な説明である。
【０００５】
同期電動機１を回転させる際に通電している電流は合成電流Ｉｏのみであることは前述したが、同期電動機１の回転を制御するためには、ベクトル合成される前のｄ軸電流Ｉｄとｑ軸電流Ｉｑをそれぞれ制御しなければならない。その方法について図１４を用いて以下に述べる。図１４は同期電動機１の主に電流制御に関する部分の説明を行うためのブロック図である。なお、図１４は主に電流制御に関する部分のみを示したものであり、実際の同期電動機１の制御においては速度制御、位置制御といった部分のブロック図も存在する。まず、ｄ軸電流指令値Ｉｄｃｏｍはトルク指令値に関わらず、一定値であると仮定する。すなわち、図１５に示されるように横軸に示されるトルク指令値Ｔｃｏｍに対して縦軸に示されるｄ軸電流指令値Ｉｄｃｏｍは一定の値をとっている。位置検出器等から位置データＸｍｅｓを受け取ると、まず微分手段１３では位置データを時間微分し速度データＶｍｅｓに変換する。比較器６では速度データＶｍｅｓと速度指令値Ｖｃｏｍの差をとり、トルク指令値Ｔｃｏｍを生成する。トルク指令値Ｔｃｏｍには速度ゲイン７が乗じられてｑ軸電流指令値Ｉｑｃｏｍが生成される。したがってｑ軸電流指令値Ｉｑｃｏｍはトルク指令値に正比例している。すなわち、図１６に示されるように横軸に示されるトルク指令値Ｔｃｏｍに対して、縦軸に示されるｑ軸電流指令値Ｉｑｃｏｍは定数を乗ずるだけのため正比例の関係になっている。
【０００６】
以上のようにしてそれぞれｄ軸電流指令値Ｉｄｃｏｍとｑ軸電流指令値Ｉｑｃｏｍが生成されたわけであるが、これらはこの後位置データＸｍｅｓをもとにしてｓｉｎ分配手段１０においてｓｉｎ分配される。すなわち、位置データによってわかる現在の電気角のｓｉｎをとり、その値をｄ軸電流指令値Ｉｄｃｏｍ又はｑ軸電流指令値Ｉｑｃｏｍに乗じ、それによって各電流値のｓｉｎ成分を求めるということが行われるのである。ただし、この際、一般的にｄ軸電流はｑ軸電流に対して電気角で９０度ずれているのでｄ軸電流指令値Ｉｄｃｏｍのｓｉｎ分配の際には電気角を９０度減じた値で計算する必要がある。このようにしてそれぞれｓｉｎ分配された値は加算器１１で加えられ電流指令値Ｉｃｏｍを生成する。
【０００７】
さらに、三相分配手段１２において、求められた電流指令値Ｉｃｏｍと位置データをもとにＵ、Ｖ、Ｗ各相の電流指令値Ｉｕｃｏｍ、Ｉｖｃｏｍ、Ｉｗｃｏｍを求める。以上のように、同期電動機１ではトルク指令値Ｔｃｏｍをもとに生成されるｑ軸電流指令値Ｉｑｃｏｍと通常一定値をとるｄ軸電流指令値Ｉｄｃｏｍとがそれぞれ独立して制御されており、最終的にそれらが加えられるという形が取られている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
同期電動機１の制御を行う際にｄ軸電流Ｉｄとｑ軸電流Ｉｑをそれぞれ制御していることは前項で述べたが、その際には図１７に示すような関係になることが理想的である。図１７は各電流及び電圧をベクトル表示した場合の位相及び振幅の関係を示す模式図である。図１７中でＩｄはｄ軸電流のベクトル表示、Ｉｑはｑ軸電流のベクトル表示、Ｉｏは合成電流のベクトル表示である。前述の通り、ｄ軸電流Ｉｄとｑ軸電流Ｉｑは９０度の位相差を持っており、それらのベクトル和が合成電流Ｉｏとなっている。
【０００９】
ところで、前述した各電流が電動機の例えばＵ相といったある一相における関係を示しているとすれば、その相における電圧をＶｏとした場合、Ｖｏはベクトル表示した場合に図１７のようにＩｑと同位相であることが理想的である。このような場合には電圧Ｖｏに対して回転力を発生するｑ軸電流Ｉｑを通電したい位相にそのまま通電することができる。したがって、この場合の力率はｃｏｓ（θ１）となる。しかし、これはあくまで理想的な場合であって、実際の場合は図１８に示されるような形になる。
【００１０】
図１８は図１７の場合と同様に電流及び電圧をベクトル表示した場合の位相及び振幅の関係を示す模式図である。一般に巻線に電流を通電すると右ネジの法則に従った方向に磁束が発生し、その磁束が回転して巻線を貫く磁束が変化すると巻線の端子間に誘起電圧が発生することは知られており、その誘起電圧は
Ｖ＝ｎ×（ｄφ／ｄｔ）
という式にしたがって発生する。ただし、ここでＶは誘起電圧、ｎは巻線の巻数、φは磁束、したがってｄφ／ｄｔは磁束の時間微分すなわち磁束の変化量である。
【００１１】
同期電動機１の場合もそのことは同様であり、ｄ軸電流Ｉｄ及びｑ軸電流Ｉｑの両者についてそれぞれ誘起電圧Ｖｄ及びＶｑが発生する。ただし、同期電動機１ではスリットを設けて磁路を確保することによってφｄ方向に比べてφｑ方向の磁気抵抗が大きくなっているので、ｑ軸電流Ｉｑによってφｑ方向に発生しようとする磁束は、φｄ方向に比べると小さい。
【００１２】
ここで、前述のようにｑ軸電流Ｉｑによる誘起電圧が０であって、図１７のようになることが理想であるが、実際にはわずかにφｑ方向にも磁束は発生し、誘起電圧は電流に対して９０度の位相で発生するので、Ｖｄ及びＶｑは図１８に示すようなベクトルになる。なお、このように磁気抵抗を大きくして磁束がφｑ方向に発生しないようにしているにもかかわらず、いくらかは磁束が発生してしまうことを磁束の漏れと呼ぶ。
【００１３】
以上のように図１８に示す通り磁束の漏れによってＶｑが発生するため、合成電圧ＶｏはＶｄとＶｑのベクトル和より図１８に示すようなベクトルになってしまう。この時、ＩｑとＶｏ間の角度をθ２とすると、この場合の力率はｃｏｓ（θ１＋θ２）になってしまい、力率が低下することになる。さらに、図１７の場合に比べるとＶｑによって合成した誘起電圧Ｖｏが大きくなっているために、それだけ回転数が上昇していった場合の電圧飽和が起こりやすくなってしまい、高速域での特性が悪化してしまう。ここで、電圧飽和とは誘起電圧の発生によって同期電動機の端子間電圧が上昇して電源電圧とほぼ等しくなり、電流を注入できなくなってしまうことを言う。
【００１４】
以上のことより、本発明が解決しようとする課題は、磁束の漏れによって力率が低下し、更に高回転域での特性が悪化するという問題に対して、どのような手段を講じれば良いかという点にある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
前述の課題を解決するために本発明にかかる電動機の制御装置は、三相交流巻線を備える固定子と、隣接する各磁極間に磁気的に絶縁された複数の磁路を有する回転子と、前記回転子内に配置され前記複数の磁路によって形成される磁路の方向に対して垂直な方向に磁束の方向が向くように配置された永久磁石と、を有し固定子側から見た回転子の磁気抵抗が回転子の回転位置により異なる構造の電動機を制御する電動機の制御装置であって、通電する電流を回転子の磁極方向に磁束を発生させるｄ軸電流成分と、回転子の磁極と垂直方向に磁束を発生させるｑ軸電流成分と、に分割した場合に、前記電動機の回転方向に関わらず、前記ｑ軸電流成分の正負は変化せずに、前記ｄ軸電流成分の正負を変化させることによって前記電動機の回転方向を決定し、前記電動機の挙動を制御することを特徴とする。
【００１６】
【実施の形態】
以下、本発明にかかる好適な実施形態を図面にしたがって説明する。図１、図２、図３、図４、図５、図６、図７、図８、図９、図１０、図１１及び図１２は本発明における各実施形態である。なお、従来技術を示す図１３、図１４、図１５、図１６、図１７、図１８及び図１９と同一番号にて示されている構成要素についての機能、作用は同一であるので説明を省略する。
【００１７】
図１は図１３と同様に同期電動機１の構造を示す図である。図１において従来技術を示す図１３と異なる部分は、回転子２内に永久磁石５が配置されていることである。永久磁石５は図１に示すように磁極の方向がスリットによって形成される磁路と垂直になっている。これは、φｑ方向に磁束を発生させるためである。
【００１８】
前述の通り、磁束の漏れというものは現実に存在し、ｑ軸電流Ｉｑが図１の向きに通電された場合、それは、図１においてｑ軸に対して垂直方向であり、方向は右ねじの法則に従っている。したがって、永久磁石５を図１のようにＮ極及びＳ極が来るように配置すれば永久磁石５による磁束は、磁束の漏れであるｑ軸電流Ｉｑによって発生する磁束と全く逆の方向になり、低減または相殺することが可能になる。その詳細について、図４及び図５を用いて説明する。図４及び図５は従来技術を示す図１７及び図１８と同様に各電流及び電圧をベクトル表示した場合の位相及び振幅の関係を示す模式図である。ｄ軸電流Ｉｄ、ｑ軸電流Ｉｑ、合成電流Ｉｏ、そしてＶｄ及びＶｑが図１８の場合と同様であったとして、そこに、ｑ軸電流Ｉｑによって発生する磁束と反対方向である永久磁石５による磁束が回転することによって発生する誘起電圧Ｖｍａｇが加わると、
｜Ｖｍａｇ｜＜｜Ｖｑ｜
の場合は図４のようなベクトルの関係になる。
【００１９】
図４からもわかるようにＶｑを低減する方向にＶｍａｇが発生するため、Ｖｑ方向の誘起電圧は低減し、前述した磁束の漏れも低減したことになる。図４においては、合成電圧Ｖｏは図のようなベクトルになるため、力率はｃｏｓ（θ１＋θ３）になり、θ２＞θ３であるから、図１８の場合と比べてかなり力率が改善されたことになる。さらに、ＶｍａｇとＶｑの関係次第では、図５のように
｜Ｖｍａｇ｜＝｜Ｖｑ｜
となると、磁束の漏れが完全に相殺されてθ３＝０となるため、Ｖｄ＝Ｖｏとなって力率がｃｏｓ（θ１）と理想的な図１７の場合と同等にすることもできる。
【００２０】
また、場合によっては図６のように、
｜Ｖｍａｇ｜＞｜Ｖｑ｜
である場合も考えられる。この場合は、力率がｃｏｓ（θ４）となって、θ１＞θ４であるので力率は向上するが、Ｖｄとｑ軸電流Ｉｑが同位相でないため発生トルクが低下してしまう。したがって、誘起電圧Ｖｍａｇができるだけ図５の場合に近づくように永久磁石５を選定する必要がある。
【００２１】
永久磁石５の選定の一環として回転子２内への永久磁石５の配置の方法も、図１のような場合の他に例えば図２の様な場合も考えられ、図１と比べると図２のような場合の方がより効果的であり、永久磁石の磁束を効率的に利用できると言うことができる。ただし、図２のような場合では図１の場合と比べると磁石の数が増加しているため、コストアップが予想される。したがって、永久磁石５の配置場所及び数についてはその用途によって様々なものが考えられる。また、永久磁石５による磁束の漏れが発生しないように図１の場合には、モータ軸４は非磁性材料を使用することが望ましい。さらに、図１における永久磁石５とモータ軸４との間隔及び図２における隣り合う永久磁石５同士の間隔はいずれも小さければ小さいほど効果的である。また、本発明ではいずれも４極の同期電動機１についての説明を行っているが、２極の同期電動機１の場合には、例えば図３のような形状になる。図３はモータ軸４が存在しない模式的な書き方をしているが、実際にはモータ軸４は存在する。
【００２２】
次に、図７、図８、図９、図１０、図１９、図１１及び図１２を用いてｄ軸電流Ｉｄ及びｑ軸電流Ｉｑの制御方法について述べる。まず、前述した通り永久磁石５は磁極がφｑ方向になるように配置するが、永久磁石５の磁束の向きは変わらないので、従来のようにトルク指令値Ｔｃｏｍの正負によってｑ軸電流Ｉｑの正負を変えると、ｑ軸電流Ｉｑによって発生する磁束の方向も逆になるので、磁束漏れの低減でなく、逆に磁束の漏れを増加させる方向に磁束が発生してしまい、力率は更に低下し、高回転域の特性も更に低下する場合が存在する。これでは、電動機として非常に問題があるため、従来の図１５及び図１６の様にｄ軸電流Ｉｄが一定で、トルク指令値の正負によってｑ軸電流Ｉｑの正負を変えるような制御は行うことができない。
【００２３】
そこで、本発明においては例えば図７及び図８に示すようなｄ軸電流Ｉｄ及びｑ軸電流Ｉｑの制御を行うことによって、上記問題を解決することができる。
【００２４】
図７及び図８は、従来技術を示す図１５及び図１６と同様にトルク指令値Ｔｃｏｍに対するｄ軸電流指令値Ｉｄｃｏｍ又はｑ軸電流指令値Ｉｑｃｏｍを示した図の一例である。まず、前述の通りトルク指令値Ｔｃｏｍの正負によってｑ軸電流指令値Ｉｑｃｏｍの正負を変えるわけにはいかないので、図８に示すようにＩｑｃｏｍは常に正の値とする。しかし、このままではトルク指令値Ｔｃｏｍの正負によって発生トルクの正負を反転させることはできない。本発明における制御においては、発生トルクの正負反転をｄ軸電流指令値Ｉｄｃｏｍの反転によって行う。すなわち、従来技術においてｄ軸電流指令値Ｉｄｃｏｍは常に一方向のみの一定値であったが、トルク指令値Ｔｃｏｍの正負にあわせてｄ軸電流指令値Ｉｄｃｏｍの正負も反転することによって、回転子２を磁化する磁束の方向を反転させる。
【００２５】
同期電動機１が発生する力は前述の通りフレミング左手の法則によって決まっていたため、磁束の方向が反転すれば発生する力の方向も反転する。
【００２６】
以上のことにより、トルク指令値Ｔｃｏｍの反転によって発生トルクを反転させるためには、ｄ軸電流Ｉｄを反転させればよいことになる。そうであれば、ｑ軸電流指令値Ｉｑｃｏｍは常に正であって更にトルク指令値Ｔｃｏｍに比例した発生トルクを得るためにトルク指令値Ｔｃｏｍとｑ軸電流指令値Ｉｑｃｏｍが比例した形であって、ｄ軸電流指令値をトルク指令値Ｔｃｏｍの正負によって反転させるような、例えば図９と図１０に示すようなｄ軸電流指令値Ｉｄｃｏｍ及びｑ軸電流指令値Ｉｑｃｏｍとすれば良いように思われる。
【００２７】
しかし、このような指令値であるとトルク指令値Ｔｃｏｍがゼロ付近で挙動が不安定になるという欠点がある。
【００２８】
そのことについて、以下に図１９及び図１１を用いて説明する。図１９及び図１１は図１と同様に回転子２と巻線に通電される電流を示した模式図であるが、巻線を示す円内に印がないものは電流が通電される方向が変化することを示す。同期電動機１の制御においてｄ軸電流Ｉｄとｑ軸電流Ｉｑをそれぞれ独立に制御はするが、実際に通電する電流はそれらの合成電流Ｉｏであることは前述した。つまり、例えば従来のように図１５と図１６の様にｄ軸電流指令値Ｉｄｃｏｍ及びｑ軸電流指令値Ｉｑｃｏｍを制御した場合、図１５のようにｄ軸電流Ｉｄは一定値であり、図１９に示されるように通電される。なお、ｄ軸電流Ｉｄ及びｑ軸電流Ｉｑについて、図１に示される方向に通電された場合に、両者とも正の電流値であると仮定する。このような場合に、トルク指令値Ｔｃｏｍが正の最大値から負の最大値に変化していく際の合成電流Ｉｏを通電する位相について以下に述べる。まず、トルク指令値Ｔｃｏｍが最大の場合には図１６よりｑ軸電流指令値Ｉｑｃｏｍも最大になるので、合成電流Ｉｏの×印はＩｏ１で示される付近に来る。そこから、トルク指令値Ｔｃｏｍを次第に減少させていくと、ｑ軸電流指令値Ｉｑｃｏｍも次第に減少していくので、合成電流の×印はＩｏ１からＩｏ２、Ｉｏ３と移っていき、トルク指令値Ｔｃｏｍが負に変わるとＩｏ４、Ｉｏ５、Ｉｏ６と移っていく。したがって、従来のようにｄ軸電流Ｉｄが一定でｑ軸電流Ｉｑがトルク指令値Ｔｃｏｍに比例して変化する場合は、合成電流Ｉｏはトルク指令値が不連続的な変化をしない限り、連続的に安定して、その位相が変化する事がわかる。
【００２９】
一方、本発明においてｄ軸電流指令値Ｉｄｃｏｍとｑ軸電流指令値Ｉｑｃｏｍを図９及び図１０の様に変化させた場合を考える。まず、ｑ軸電流指令値Ｉｑｃｏｍはトルク指令値Ｔｃｏｍに比例するものの常に正であるので、図１１のように通電される。この場合もトルク指令値Ｔｃｏｍを正の最大値から負の最大値まで変化していく際の合成電流Ｉｏを通電する位相について述べる。
【００３０】
まず、トルク指令値が正の最大値である場合は、前述した従来の場合と同様に合成電流の×印はＩｏ１付近に来る。そこから、トルク指令値Ｔｃｏｍを減少させていった場合の経過もトルク指令値Ｔｃｏｍ＝０までは、従来の場合と同様である。しかし、トルク指令値Ｔｃｏｍが正から負に変わった瞬間にｄ軸電流指令値Ｉｄｃｏｍの正負が反転するため、合成電流Ｉｏの×印はＩｏ３付近から急にＩｏ７付近に移る。
【００３１】
そこから、トルク指令値Ｔｃｏｍを負の最大値まで減少させていくと合成電流Ｉｏの×印はＩｏ８、Ｉｏ９と移っていく。このように、合成電流Ｉｏを通電する位相がトルク指令値ゼロ付近で不連続に変化すると、特に停止時の電動機１の挙動が不安定になる。なぜなら、トルク指令値が仮に０であっても実際には細かいノイズ等がトルク指令値に重畳するため、それに反応して制御を行うと瞬間的に電流を通電する位相が変化するために、ある一相における通電電流だけを考えた場合、パルス状に近い指令値がノイズ的に正負に発生することになる。電流指令値が発生されても実際の通電電流がそれに追従しようとするときに遅れが発生することは公知であるので、これが原因で同期電動機１が発振したり暴走状態になったりする可能性がある。したがって、ｄ軸電流指令値Ｉｄｃｏｍとｑ軸電流指令値Ｉｑｃｏｍを図９及び図１０のように変化させることは、特にトルク指令値Ｔｃｏｍがゼロ付近での挙動が不安定になるという理由から行うべきではないと考えられる。
【００３２】
そこで考えられるのが、図７及び図８に示されるようなトルク指令値Ｔｃｏｍに対するｄ軸電流指令値Ｉｄｃｏｍ及びｑ軸電流指令値Ｉｑｃｏｍの波形である。この場合においてもｑ軸電流指令値Ｉｑｃｏｍが常に正であって、ｄ軸電流指令値Ｉｄｃｏｍがトルク指令値Ｔｃｏｍによって正負を入れ替えるという形は図９及び図１０の場合と変わらないが、ｄ軸電流指令値Ｉｄｃｏｍがあるトルク指令値Ｔｃｏｍ１以下の場合にはトルク指令値Ｔｃｏｍに比例した形で、トルク指令値ＴｃｏｍがＴｃｏｍ１以上の場合には一定値となっている。また、ｑ軸電流指令値Ｉｑｃｏｍはｄ軸電流指令値Ｉｄｃｏｍの場合とは逆に、トルク指令値ＴｃｏｍがＴｃｏｍ１以下の場合には一定値で、Ｔｃｏｍ１以上の場合にはトルク指令値Ｔｃｏｍに比例する形を取っている。
【００３３】
このような場合には、巻線に通電される電流は図９及び図１０の場合とは異なってくる。このことについてトルク指令値Ｔｃｏｍを正の最大値から負の最大値まで変化させた場合の巻線に通電される電流の変化を見てみる。図１１において、まず、トルク指令値Ｔｃｏｍが正の最大値の場合はｄ軸電流指令値Ｉｄｃｏｍが一定値で、ｑ軸電流指令値Ｉｑｃｏｍは最大値であるので、合成電流Ｉｏの×印はＩｏ１付近にある。そこからトルク指令値Ｔｃｏｍが減少していくと次第にＩｏ１付近からＩｏ２付近へと移動して行く。
【００３４】
しかし、トルク指令値ＴｃｏｍがＴｃｏｍ１以下になるとｑ軸電流指令値Ｉｑｃｏｍは一定値になり、ｄ軸電流指令値Ｉｄｃｏｍが減少し始めるので、合成電流Ｉｏの×印はＩｏ２付近から再びＩｏ１付近まで戻り始める。更にトルク指令値Ｔｃｏｍが減少して負の値になると、合成電流Ｉｏの×印はＩｏ１付近からＩｏ９付近へと移り、Ｉｏ８付近へと近づいていく。更にトルク指令値Ｔｃｏｍが減少して−Ｔｃｏｍ１以下になると、再びｄ軸電流指令値Ｉｄｃｏｍが一定でｑ軸電流指令値Ｉｑｃｏｍが増加し始めるので、合成電流Ｉｏの×印はＩｏ８付近からＩｏ９付近に戻ってくる。以上のように、図７及び図８の場合においては合成電流Ｉｏが通電される巻線が連続的に変化し、かつｑ軸電流Ｉｑの通電方向も一定に保たれるので、本発明においてはこのようにｄ軸電流Ｉｄ及びｑ軸電流Ｉｑを制御する必要がある。ただし、この図７及び図８に示したのはあくまでも一例であって、ｑ軸電流Ｉｑの通電方向が常に一定であって、更に合成電流Ｉｏを通電する巻線が連続的に変化するという両条件を満たしていれば、ｄ軸電流指令値Ｉｄｃｏｍ及びｑ軸電流指令値Ｉｑｃｏｍの波形には様々な変形例が考えられる。
【００３５】
以上のようにｄ軸電流指令値Ｉｄｃｏｍ及びｑ軸電流指令値Ｉｑｃｏｍを制御する具体的な方法について図１２を用いて説明する。図１２は従来技術を示す図１４と同様に、同期電動機１の主に電流制御に関する部分の説明を行うためのブロック図であり、図１４と同一の記号にて示される部分はその作用、動作は同一であるので説明を省略する。
【００３６】
図１２においては、ｄ軸電流演算手段８及びｑ軸電流演算手段９が挿入されている。ｄ軸電流演算手段８及びｑ軸電流演算手段９は、それぞれｄ軸電流指令値Ｉｄｃｏｍ又はｑ軸電流指令値Ｉｑｃｏｍを受け取りつつ、同時にトルク指令値Ｔｃｏｍも受け取って、あらかじめ持っているトルク指令値のしきい値Ｔｃｏｍ１とトルク指令値Ｔｃｏｍとの比較を行いながら、例えば図７及び図８に示すようなｄ軸電流指令値Ｉｄｃｏｍ又はｑ軸電流指令値Ｉｑｃｏｍを生成し、それぞれが生成した演算後ｄ軸電流指令値Ｉｄｃｏｍ２及び演算後ｑ軸電流指令値Ｉｑｃｏｍ２をｓｉｎ分配手段１０に送出する。
【００３７】
なお、その他の動作は従来技術と同様であるので説明を省略する。
【００３８】
【発明の効果】
以上のように本発明における電動機の制御装置によれば、まず、電動機の回転子内に回転子の磁路とは垂直方向にその磁極が向くように永久磁石を配置し、さらに、ｑ軸電流の通電方向が常に一定で合成電流Ｉｏを通電する巻線が連続的に変化するようにｄ軸電流指令値及びｑ軸電流指令値を制御することによって、ｑ軸電流による磁束の漏れが低減され、それによって力率を上昇させ、高回転域での特性を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明における電動機の回転子の一例を示す断面図である。
【図２】 本発明における電動機の回転子の一例を示す断面図である。
【図３】 本発明における電動機の回転子の一例を示す断面図である。
【図４】 本発明における電動機の各電流及び電圧をベクトル表示した場合の位相及び振幅の関係を示す模式図である。
【図５】 本発明における電動機の各電流及び電圧をベクトル表示した場合の位相及び振幅の関係を示す模式図である。
【図６】 本発明における電動機の各電流及び電圧をベクトル表示した場合の位相及び振幅の関係を示す模式図である。
【図７】 本発明におけるトルク指令値Ｔｃｏｍに対するｄ軸電流指令値Ｉｄｃｏｍを示した図の一例である。
【図８】 本発明におけるトルク指令値Ｔｃｏｍに対するｑ軸電流指令値Ｉｑｃｏｍを示した図の一例である。
【図９】 本発明におけるトルク指令値Ｔｃｏｍに対するｄ軸電流指令値Ｉｄｃｏｍを示した図の一例である。
【図１０】 本発明におけるトルク指令値Ｔｃｏｍに対するｑ軸電流指令値Ｉｑｃｏｍを示した図の一例である。
【図１１】 本発明における回転子２と巻線に通電される電流を示した模式図である。
【図１２】 本発明における同期電動機１の主に電流制御に関する部分の説明を行うためのブロック図である。
【図１３】 従来における電動機の回転子の一例を示す断面図である。
【図１４】 従来における同期電動機１の主に電流制御に関する部分の説明を行うためのブロック図である。
【図１５】 従来におけるトルク指令値Ｔｃｏｍに対するｄ軸電流指令値Ｉｄｃｏｍを示した図の一例である。
【図１６】 従来におけるトルク指令値Ｔｃｏｍに対するｑ軸電流指令値Ｉｑｃｏｍを示した図の一例である。
【図１７】 従来における電動機の各電流及び電圧をベクトル表示した場合の位相及び振幅の関係を示す模式図である。
【図１８】 従来における電動機の各電流及び電圧をベクトル表示した場合の位相及び振幅の関係を示す模式図である。
【図１９】 従来における回転子２と巻線に通電される電流を示した模式図である。
【符号の説明】
１ 同期電動機、２ 回転子、３ スリット、４ モータ軸、５ 永久磁石、６ 比較器、７ 速度ゲイン、８ ｄ軸電流演算手段、９ ｑ軸電流演算手段、１０ ｓｉｎ分配手段、１１ 加算器、１２ 三相分配手段、１３ 微分手段。

Claims (1)

1. 三相交流巻線を備える固定子と、隣接する各磁極間に磁気的に絶縁された複数の磁路を有する回転子と、前記回転子内に配置され前記複数の磁路によって形成される磁路の方向に対して垂直な方向に磁束の方向が向くように配置された永久磁石と、を有し固定子側から見た回転子の磁気抵抗が回転子の回転位置により異なる構造の電動機を制御する電動機の制御装置であって、
   通電する電流を回転子の磁極方向に磁束を発生させるｄ軸電流成分と、回転子の磁極と垂直方向に磁束を発生させるｑ軸電流成分と、に分割した場合に、前記電動機の回転方向に関わらず、前記ｑ軸電流成分の正負は変化せずに、前記ｄ軸電流成分の正負を変化させることによって前記電動機の回転方向を決定し、前記電動機の挙動を制御することを特徴とする電動機の制御装置。

Images