JP4531180B2

JP4531180B2 - 同期モータおよび同期モータの起動方法

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Publication number: JP4531180B2
Application number: JP2000035183A
Authority: JP
Inventors: 結花利都出; 晃裕大穀; 正哉井上
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1999-12-27
Filing date: 2000-02-14
Publication date: 2010-08-25
Anticipated expiration: 2020-02-14
Also published as: JP2001251877A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インバータにより固定子の界磁用巻き線の通電相を順次切り替えて回転子を回転させる同期モータ及びその起動方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
永久磁石モータやリラクタンスモータなどの同期モータは回転数に応じてモータへ印加する電源周波数を変化させることが必要で、電源周波数がモータ回転数と著しく異なる場合は同期はずれ、いわゆる脱調状態となり起動できない。したがって同期モータは、電源周波数を変化させる手段としてスイッチング動作を行なう半導体素子からなるインバータを用いて駆動されるのが一般的である。また、エンコーダやホール素子、電流センサなどを用いてモータの回転子の位置検出を行い、これに合わせてインバータのスイッチング周波数を連続して変化させながら、起動や速度調整を行なう。さらに、回転位置を検出せずに起動する方法も提案されている。例えば特開平５−６８３９４号公報には、運転周波数と加速時間に任意の関数を設けて、回転子の位置検出のためのセンサ類を用いずにブラシレスモータを起動する方法が開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上に述べた位置検出のためのセンサ類は、高価であるとともに衝撃や熱などに弱く、また固定子に付加する必要があるため過酷な環境で使用されるモータには信頼性の面から搭載は困難であり、また制御も複雑となる。
【０００４】
また、同期モータを最初インバータで起動し、その後に商用電源に切り替えるような同期モータの駆動制御を考えた場合には、切り替え時の脱調を防止するために、インバータによる駆動時の回転位相と商用電源の位相合わせを行い、インバータ駆動から商用電源に切り替えるタイミングを計る必要がある。
【０００５】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、単純な制御で同期モータを起動することができ、また、インバータ起動後商用電源に切り替える方式においては、切り替え時の位相合わせが不要な同期モータを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る同期モータは、商用電源の周波数及び電圧を所定値に変換するインバータを備え、少なくとも起動時から所定時間、インバータにより同期モータの固定子の界磁用の巻き線の通電相を順次切替えることにより回転子を回転させて駆動する同期モータであり、参照信号の波形を基準として上記インバータの通電相切替え制御を行う制御部を設けたものである。
【０００７】
上記の参照信号は商用電源の１つの相の波形であってもよい。
【０００８】
また、同期モータは参照信号を発生する信号発生部を備えてもよい。
【０００９】
さらに、制御部は起動時に上記参照信号の周波数のＮ分のｍの周波数（Ｎは整数の定数、ｍはＮ以下の整数の変数）で通電相を切替え、その後ｍの値を増加させ、ｍの値が所定値に達した後はｍの値を固定するように制御してもよい。かかる制御により、インバータの出力電圧の周波数が順次切替えられる。
【００１０】
また、通電開始から所定時間経過後、モータの駆動電源を商用電源に切替える駆動電源切替え部を備えてもよい。
【００１１】
さらに、駆動電源切替え部は、通電相を切替える周波数が商用電源の周波数に達した後、駆動電源を商用電源に切替えてもよい。
【００１２】
さらにまた、Ｎを２とし、起動時のｍの値を１としてもよい。
【００１３】
また、Ｎを３以上の整数とし、起動時のｍの値を１、その後ｍの値がＮと等しくなるまで１ずつ増加させてもよい。
【００１４】
また、参照信号の波形は正負の極値を有する波形であり、制御部が、この波形が正負の所定値に達する時間、および上記波形の微分値により通電相と通電相切替えの時間を制御してもよい。
【００１５】
また、制御部は、通電相の周波数の切替えにともない、インバータの出力電圧を段階的に上昇させるように制御してもよい。
【００１６】
また、制御部は、通電相の周波数の切替えにともない上昇させたインバータの出力電圧を、次の通電相の周波数の切替え前に一旦降下させるように制御するようにしてもよい。
【００１７】
また、制御部は、通電相の周波数の周波数領域に応じて、周波数の切替え間隔及び周波数の増加幅を変更するように制御するようにしてもよい。
【００１８】
本発明に係る同期モータの起動方法は、少なくとも起動時から所定時間インバータにより、固定子の界磁用の巻き線の通電相を順次切替えて駆動して回転子を回転させる同期モータの起動方法であって、通電相の切替えは参照信号の波形を基準として行い、Ｎを整数の定数、ｍをＮ以下の整数の変数としたとき、起動時に参照信号の周波数のＮ分のｍの周波数で通電相を切替え、その後ｍの値を増加させた周波数で通電相を切替え、ｍの値が所定値に達した後はｍの値を固定した周波数で通電相を切替えるものである。
【００１９】
上記の参照信号は商用電源の１つの相の波形としてもよい。
【００２０】
また、上記ｍの値が所定値に達した後で駆動電源を商用電源に切替えるようにしてもよい。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、添付の図面を参照して本発明に係る同期モータの実施の形態を詳細に説明する。
【００２２】
実施の形態１．
図１に本発明の実施の形態１における同期モータを示す。モータ７には突極型永久磁石埋め込みモータを使用する。図２はモータの回転子の断面図であり、回転子は永久磁石８と鉄心(コア)９を有している。モータの諸元は、
容量：０．４ｋＷ
相数：３
極数：４
スロット数：６
回転子径：４０ｍｍφ
コア幅：５０ｍｍ
慣性モーメント：０．００００１２ｋｇ・ｍ2
である。
【００２３】
図１に示すように、同期モータはモータ７とモータ７を駆動するための駆動部とからなる。駆動部は、ＤＳＰ（デジタル信号処理器）を備える制御部２と、３相の商用電源１の電圧を参照信号として制御部２へ入力するための参照信号入力部３と、商用電源１からの交流を整流して直流を得るための３相ブリッジの整流回路４と、整流後の直流を制御部２で制御して任意の周波数の交流を得るためのＩＧＢＴスイッチで構成される電圧型のインバータ５と、モータ駆動電圧を与える電源として商用電源１またはインバータ５のいずれかに切替える駆動電源切替え部６とからなる。参照信号入力部３はトランス等で構成され、整流回路４、インバータ５および制御部２はモジュール化されている。駆動電源切替え部６は、モータ７への電源を切替えるためのマグネットスイッチからなる。
【００２４】
以上のように構成される同期モータについて動作を説明する。
商用電源１には６０Ｈｚの商用３相２００Ｖを使用し、制御モジュールを介して電力を供給する。この実施の形態の同期モータにおいては、同期モータを起動し、同期回転に達した後、商用電源１のみで同期モータを駆動するようになっている。これにより、インバータ５の消耗を低減でき、また、同期モータにおいて容量の小さなインバータを使用できる。
【００２５】
ＤＳＰは、あらかじめＣ言語によって作成された制御プログラムがダウンロードされており、このプログラムに基いた制御によりＩＧＢＴのスイッチング命令をインバータ５に送る。これにより、モータ７の固定子の３相巻き線の通電相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）を順次切り替え、固定子側の磁界を回転させ、モータ７の回転子側の突極性と磁石との間の、リラクタンストルクと磁気トルクを利用して回転させる。整流回路４に入る３相のうち、Ｖ相とＷ相の相間電圧が参照信号入力部（トランス）３を介して制御部２へ取り込まれている。ＤＳＰは、この取りこまれた波形を参照信号として通電相が切り替えられるようにプログラムされている。
【００２６】
図３は、参照信号として取り込んだＶＷ相間の電圧波形から位相を３０°だけずらして求めたＶ相の電源波形と、このＶ相の電圧波形から求めた通電相との関係を示した図である。Ｖ相の波形はほぼ正弦波であり、あらかじめ求めておいた振幅しきい値（上側しきい値及び下側しきい値）と振幅の大小関係と、波形の微分値の正負(増加域か減少域か)により、図３の切替えパターンで示すように１周期を６分割し、各分割領域に対応してインバータ５を構成するＩＧＢＴスイッチの上側アームと下側アームのオン・オフのスイッチングパターンを決めている。
【００２７】
本同期モータでは、モータ７の回転子の位置を検出する角度位置検出センサーなどは用いておらず、回転子の位置はスイッチングパターンの決定のためにはフィードバックされていない。したがって起動時に商用電源の周波数と同じ６０Ｈｚでインバータ５のＩＧＢＴをスイッチングしても脱調してしまう。これを防ぐため、起動時には６０Ｈｚのスイッチングタイミングを時間的に２分割した３０Ｈｚ、すなわち、図３に示す周期（６０Ｈｚ）の倍の周期で通電相の切替えを行い、あらかじめ実験的に求めておいた、３０Ｈｚで安定に回転する時間に到達後、６０Ｈｚに切り替えるようにする。このように制御することにより、問題なく６０Ｈｚの同期回転に到達することができる。さらに、６０Ｈｚの同期回転に到達後、モータ７に対する駆動電力の供給をマグネットスイッチ６により、インバータ５からの供給から、商用電源１からの直接供給に切り替える。このように、商用電源１の波形を参照して、位相が合うようにインバータを駆動することにより、位相合わせをするためのセンサやロジック回路が必要なく、位相合わせの待ち時間などもなく、単にマグネットスイッチ６により電力供給源を切り替えるだけで、スムーズに商用電源による直接駆動に切り替えることができる。図４に、３０Ｈｚでの起動時と、６０Ｈｚでのインバータ駆動時および商用直接駆動時の電流波形を示す。
【００２８】
このように、起動時のみインバータで駆動し、その後、商用電源で直接的に駆動するように切替えることにより、用いるインバータは、モータの定格に比較して容量の小さなもので良く、駆動部が簡単となり、コストも低減できる。
【００２９】
実施の形態２．
図５は本発明の実施の形態２における同期モータの構成図である。使用したモータ７および整流回路４、制御部２、インバータ５は実施の形態１のものと同様であるが、モータ７にカップリング（図示せず）を介して負荷モータ１０をとりつけてある。負荷モータ１０には例えばトルク制御が可能なＡＣサーボモータを使用し、負荷トルクを１Ｎｍとする。
【００３０】
本実施形態においては、実施の形態１と同様、回転子の角度位置検出センサーなどは用いておらず、モータ７の回転子の位置はスイッチングパターンの決定にはフィードバックしていない。しかし、本実施形態では、負荷がかかっているため、実施の形態１と同様に３０Ｈｚから起動したのでは、起動時に大きな振動をともない、また起動時間がかかる。そこで、商用電源の電圧を参照信号とした場合の６０Ｈｚの６周期毎に通電相を切り替えることとした。図６に示すように、１０、２０、３０、４０，５０Ｈｚの各周波数と位相のゼロクロス点が６０Ｈｚの６周期毎に一致する。そこで、ゼロクロス点が一致するところで周波数を切り替えながら周波数を順次上昇させていく。つまり、常に商用電源の位相を参照しながら１０Ｈｚ、２０Ｈｚ、３０Ｈｚ、４０Ｈｚ、５０Ｈｚ、６０Ｈｚの順に通電相の切り替え周波数を低い方から高い方へ切替えてくことにより、それにともないモータの回転を順次上昇させながら同期回転させることができる。図６に示すように、６０Ｈｚの波形の３周期において、１０、２０、３０、４０，５０Ｈｚに周波数を切り替えるようにしておけば、常に商用電源の電圧を参照信号として使用していることになり、位相合わせの必要なく同期回転後の位相を商用電源の位相と一致させることができる。安定な回転までに達するのに要する時間は事前に実験的に求めておき、その時間で各周波数への切り替えを行なうことにより問題なく同期回転に到達できることが確かめられている。さらに、モータ７に対する電力供給を、インバータ５を介した供給から、商用電源１からの直接供給に、マグネットスイッチ７により切り替えても、商用電源の波形を参照しながら、位相が合致するようにインバータ５を駆動しているため、位相合わせをするためのセンサやロジック、位相合わせの待ち時間など一切必要がない。このため、単にマグネットスイッチ７によりモータ７の駆動電力の供給元を切り替えるだけで、スムーズに商用電源１による直接駆動に切り替えることができる。
【００３１】
実施の形態３．
図７に本発明の実施の形態３における同期モータの構成を示す。本実施形態では、実施の形態２と同様に負荷モータ１０を使用し、負荷トルクを２Ｎｍのように大きくした。このように負荷トルクが大きい時や負荷トルクが変動する場合などは、実施の形態２と同様の方法では、安定した起動が行なえない恐れがあるため、１つの相（ここでは、Ｕ相）の界磁巻き線に流れる電流用のセンサ１１を設け、制御部２にフィードバックするようにした。相電流の値により、モータ７の回転子の角度位置を検出し、最適な通電相を決定することができる。ただし、通電相の決定は、実施の形態１および２と同様、商用電源の６０Ｈｚ波形を参照信号として切り替えパターンを作成し、これと回転子位置との双方の一致をみながら、通電相の切り替えを行なう。周波数を、２０Ｈｚ、４０Ｈｚ、６０Ｈｚと３段階に上昇させてモータを駆動させたところ、スムーズな起動が得られ、同期回転することが実験的に確認できた。なお、回転子位置情報を制御部２にフィードバックしてはいるが、基本的には、商用電源の位相を参照しながら起動しているので、インバータ駆動から商用電源による直接駆動への切り替えもスムーズに行なえる。
【００３２】
実施の形態４．
起動初期におけるインバータ５による駆動時において、インバータ出力電圧が一定であると、所定タイミングで周波数を切り替えた際に、必要以上に通電されることがあり、過電流によるインバータ部の破損を招いたり、負荷が大きい場合は回転が停止してしまったりする場合がある。
【００３３】
そこで、本実施形態の同期モータでは、起動時のインバータ駆動においては、インバータ出力電圧の平均電圧を、周波数の切替えとともにステップ状に上昇させるようにする。すなわち、始動時から定格電圧（２００Ｖ）に対して１００％の電圧を出力するのではなく、低周波数で起動している段階では、ＩＧＢＴのスイッチング動作をＰＷＭ制御して通電パターン中にオフ時間を設けてインバータ出力の平均電圧値を調整し、低い値から段階的に上昇させていく。
【００３４】
例えば、図８に示すように、周波数１０Ｈｚのときに定格電圧の５０％、周波数２０Ｈｚのときに定格電圧の６０％、周波数３０Ｈｚのときに定格電圧の７０％、周波数４０Ｈｚのときに定格電圧の８０％、周波数５０Ｈｚのときに定格電圧の９０％、周波数６０Ｈｚのときに定格電圧の１００％となるように、インバータ出力電圧をステップ状に切り上げていく。インバータ出力電圧の平均電圧はＩＧＢＴのスイッチング動作をＰＷＭ制御することにより、すなわち、デューティ比を制御することにより変化させることができる。
【００３５】
また、図９に示すように、低周波数領域にあるほど、一つの周波数の保持時間を長くし、かつ、周波数の増加幅を大きくし、高周波になるにしたがい保持時間を短く、かつ、周波数の増加幅が小さくなるように周波数を制御してもよい。このように切替えることにより、低周波数側の平均電圧調整のみでスムーズな始動を得ることができる。
【００３６】
また、図１０に示すように、周波数切上げ後、回転が安定した時点で、一旦、平均電圧を回転が停止しない範囲で所定値まで下げるようにしてもよい。例えば、周波数切上げ後の回転が安定するまでの時間を予め実験的に求めておき、周波数切上げてからその求めた時間だけ経過した後に平均電圧を下げるようにする。
【００３７】
図１０に示す例では、インバータ出力電圧の周波数を１０Ｈｚから２０Ｈｚに切り替える際、出力電圧を定格電圧の５０％から６０％に切替え、切り替えてから所定時間ｔ２経過後に定格電圧の５５％に出力電圧を降下させている。その後、周波数を２０Ｈｚから３０Ｈｚに切り替える際は、出力電圧を定格電圧の６０％に上昇させた後、定格電圧の５５％に降下させ、その後、７０％に切替える。このように、一旦、電圧を５５％に降下させることにより、周波数の切替え前後での電圧差を十分に大きく確保することができ、周波数切替え時においてより安定した運転が可能となる。なお、この場合でも、周波数領域に応じて周波数の保持時間及び増加幅を変更するようにしてもよい。このように周波数切替時に上昇させた電圧を、次に切替える前に一旦降下させることにより、電圧上昇時の各ステップにおける電圧差の値を十分に大きく確保することができるため、負荷が大きい場合であっても、周波数切上げ時に回転が停止するのを防止することができる。
【００３８】
以上をまとめると、起動時に参照信号の周波数のＮ分のｍ（Ｎは整数の定数、ｍはＮ以下の整数）の周波数で通電相を切替え、その後ｍを順次増加させた周波数で通電相を切替えていき、ｍがＮ以下の所定値に達したところでｍの値を固定した周波数で通電相を切替えて駆動するようにして同期回転に到達させることができる。実施の形態１では参照信号の周波数が６０Ｈｚであり、Ｎを２とし、起動時のｍを１として、ｍが２になったところで、すなわち切替え周波数が６０Ｈｚになったところで同期回転に到達させることができる。実施の形態２では参照信号が６０Ｈｚであり、Ｎを６とし、起動時のｍを１として、ｍを１づつ増加させ、ｍが６になったところ、すなわち切替え周波数が６０Ｈｚになったところで同期回転に到達させることができる。さらに、実施の形態３では、Ｎを３とし、起動時のｍを１として、ｍを１づつ増加させ、ｍが３になったところで、すなわち切替えの周波数が６０Ｈｚになったろで同期回転に到達させることができる。
【００３９】
なお、Ｎや起動時のｍの値については種々の値を設定できる。またｍの増加パターンについても、常に１ずつ増加させなくても、例えば実施の形態２において、ｍの値を１、２、４、６と増加させてもよく、すなわち、１０Ｈｚ、２０Ｈｚ、４０Ｈｚ，６０Ｈｚと変化させてもよく、種々の増加パターンを設定できる。
【００４０】
上記各実施の形態では、参照信号として、商用電源を用いたが、それに限られることはなく、商用電源の位相とは直接関係なく信号を発生する信号発生器や発振器を使用してもよく、信号発生器や発振器は制御モジュール内に組み込んでもよい。この場合は、発振器の周波数を変えることにより、モータの回転数を自在に変更することができる。このような、発振器から参照用信号を得てスイッチングパターンを決定する利点としては、ロジックが簡単で、プログラムソースが簡易化されるため、制御部を安価に実現できること、複数のモータを同期して起動し回転数を上げる必要のある場合に、一個の発振器からの信号により、複数のモータを一度に制御できることなどが挙げられる。
【００４１】
以上のように、参照信号を用いると起動してから通電相を切替える周波数を連続的に変化させなくても、周波数を不連続に変化させても確実に目的の同期回転数を達成することができる。
【００４２】
また、制御部はＤＳＰを用いたが、マイコンやこれらに代わるものでもよく、ＩＧＢＴやＩＰＭ、ＡＳＩＰＭなどの素子と合わせて、小型軽量なモジュールが作成できるものが望ましい。
【００４３】
さらに、インバータのスイッチとしてＩＧＢＴを用いたが、サイリスタスイッチやＭＯＳＦＥＴやこれらに代わるものでもよく、電圧型インバータに限らず、電流型インバータなどにも使用できる。
【００４４】
また、使用されるモータは突極型永久磁石埋め込みモータを例にとって説明したが、モータの種別を特に限定するものではなく、磁石のないリラクタンスモータ、表面はりつけ磁石モータなど、回転磁界によって回転する回転子を有する同期モータであればよい。
【００４５】
さらにここでは、同期回転後、インバータ駆動から商用電源への切り替えを行なったが、特に商用電源へ切り替えなくても、インバータ駆動のみで運転してもよい。また電力切り替えの際のスイッチはマグネットスイッチを用いたが、これに限定するものではなく、半導体スイッチやこれらに代わる簡易スイッチでもかまわない。また、商用電源に切り替える際にはスイッチによる切り替えを行なったが、インバータを切り離す前に商用電源を投入して、一定時間並行運転してから、インバータを切り離してもよい。
【００４６】
【発明の効果】
本発明の同期モータは、少なくとも起動時から所定時間インバータにより、固定子の界磁用の巻き線の通電相を順次切替えて駆動して回転子を回転させる同期モータにおいて、参照信号の波形を基準として上記インバータの通電相切替え制御を行う制御部を設けたので、単純な制御で起動する同期モータを提供することができる。
【００４７】
また、参照信号を商用電源の１相の波形としてもよく、単純な制御で起動でき、また駆動電源を商用電源に切替える方式において、確実に同期運転できる同期モータを提供することができる。
【００４８】
また、参照信号を信号発生部により発生させるようにしてもよく、単純な制御で起動する任意の回転数の同期モータを提供することができる。
【００４９】
さらに、Ｎを整数の定数、ｍをＮ以下の整数の変数とし、制御部は、起動時に上記参照信号の周波数のＮ分のｍの周波数で通電相を切替え、その後ｍの値を増加させ、ｍの値が所定値に達した後はｍの値を固定するよう制御するようにしてもよく、単純な制御で確実に起動する同期モータを提供することができる。
【００５０】
また、通電開始から所定時間経過後、駆動電源を商用電源に切替える駆動電源切替え部を備えてもよく、インバータの容量が小さいもので済む効果が得られる。
【００５１】
さらに、駆動電源切替え部は、通電相を切替える周波数が商用電源の周波数に達した後、駆動電源を商用電源に切替えるように構成してもよく、単純な制御で確実に商用電源で同期運転できる同期モータを提供することができる。
【００５２】
さらにまた、Ｎを２とし、起動時のｍの値を１としてもよく、非常に単純な制御で起動できる同期モータを提供することができる。
【００５３】
また、Ｎを３以上の整数とし、起動時のｍの値を１、その後ｍの値がＮと等しくなるまで１ずつ増加させるようにしてもよく、単純な制御で確実に起動できる同期モータを提供することができる。
【００５４】
また、参照信号の波形は正負の極値を有する波形であり、制御部が、この波形が正負の所定値に達する時間、および上記波形の微分値により通電相と通電相切替えの時間を制御する構成にしてもよく、参照波形にもとづいて確実に切替えの時間を設定できる同期モータを提供できる。
【００５５】
また、通電相の周波数の切替えにともないインバータの出力電圧を段階的に上昇させてもよく、周波数切り替え時の過電流によるインバータ部の破損や、大負荷時の回転停止を防止することができ、起動時において安定した周波数の切替えが実現できる。
【００５６】
また、通電相の周波数の切替えにともない上昇させたインバータの出力電圧を、次の通電相の周波数の切替え前に一旦降下させるように制御するようにしてもよく、周波数切替え前後のインバータの出力電圧差を十分に大きく確保することができ、周波数の切替え時においてより安定した運転が可能となる。
【００５７】
また、通電相の周波数の周波数領域に応じて周波数の切替え間隔及び周波数の増加幅を変更するようにしてもよく、低周波数側の平均電圧調整のみでスムーズな始動を得ることができる。
【００５８】
本発明の同期モータの起動方法は、少なくとも起動時から所定時間インバータにより、固定子の界磁用の巻き線の通電相を順次切替えて駆動して回転子を回転させる同期モータの起動方法において、通電相の切替えは参照信号の波形を基準として行い、Ｎを整数の定数、ｍをＮ以下の整数の変数としたとき、起動時に参照信号の周波数のＮ分のｍの周波数で通電相を切替え、その後ｍの値を増加させた周波数で通電相を切替え、ｍの値が所定値に達した後はｍの値を固定した周波数で通電相を切替えるようにしたので、確実に起動できる同期モータの起動方法を提供することができる。
【００５９】
また、参照信号を商用電源の１相の波形としてもよく、確実に起動でき、また駆動電源を商用電源に切替える方式において、確実に同期運転できる同期モータの起動方法を提供することができる。
【００６０】
さらに、上記ｍの値が所定値に達した後、駆動電源を商用電源に切替えるようにしてもよく、インバータの容量が小さくて済み、しかも商用電源で確実に同期運転できる同期モータの起動方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１の同期モータを示す構成図である。
【図２】同期モータの回転子の一例の断面図である。
【図３】本発明の実施の形態１の動作を説明するための図である。
【図４】本発明の実施の形態１の同期モータの起動時の電流波形を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態２の同期モータを示す構成図である。
【図６】本発明の実施の形態２の動作を説明するための図である。
【図７】本発明の実施の形態３の同期モータを示す構成図である。
【図８】本発明の実施の形態４において、周波数の切替に伴いステップ状に変化させる電圧を説明した図である。
【図９】本発明の実施の形態４において、インバータ出力電圧の周波数領域に応じて一の周波数の保持時間及び周波数の増加分を変化させる様子を説明した図である。
【図１０】本発明の実施の形態４において、周波数切替後、一旦、電圧を低下させてステップ状に上昇させる様子を説明した図である。
【符号の説明】
１商用電源、２制御部、３参照信号入力部、４整流回路、５インバータ、６駆動電源切替え部、７モータ、８鉄心（コア）、９磁石。

Claims

商用電源の周波数及び電圧を所定値に変換するインバータを備え、少なくとも起動時から所定時間、上記インバータにより同期モータの固定子の界磁用の巻き線の通電相を順次切替えることにより回転子を回転させて駆動する同期モータであって、
上記商用電源の一つの相の波形を参照信号とし、該参照信号の波形を基準として上記インバータの通電相切替え制御を行う制御部と、
通電開始から所定時間経過後、モータの駆動電源をインバータから商用電源に切替える駆動電源切替え部とを備えたことを特徴とする同期モータ。
Ｎを整数の定数、ｍをＮ以下の整数の変数とし、上記制御部は起動時に、上記参照信号の周波数のＮ分のｍの周波数で通電相を切替え、その後ｍの値を増加させていき、ｍの値が所定値に達した後はｍの値を固定するよう制御することを特徴とする請求項１記載の同期モータ。
上記駆動電源切替え部は、通電相を切替える周波数が商用電源の周波数に達した後、駆動電源を商用電源に切替えることを特徴とする請求項１または２に記載の同期モータ。
Ｎを２とし、起動時のｍの値を１としたことを特徴とする請求項３記載の同期モータ。
Ｎを３以上の整数とし、起動時のｍの値を１、その後ｍの値がＮと等しくなるまで１ずつ増加させることを特徴とする請求項３に記載の同期モータ。
上記参照信号の波形は正負の極値を有する波形であり、上記制御部は、この波形が正負の所定値に達する時間、および上記波形の微分値により上記通電相と通電相切替えの時間を制御することを特徴とする請求項１記載の同期モータ。
上記制御部は、通電相の周波数の切替えにともないインバータの出力電圧を段階的に上昇させるように制御することを特徴とする請求項２から６のいずれか１つに記載の同期モータ。
上記制御部は、通電相の周波数の切替えにともない上昇させたインバータの出力電圧を、次の通電相の周波数の切替え前に一旦降下させるように制御することを特徴とする請求項７記載の同期モータ。
上記制御部は、通電相の周波数の周波数領域に応じて、周波数の切替え間隔及び周波数の増加幅を変更するように制御することを特徴とする請求項２から６のいずれか１つに記載の同期モータ。
少なくとも起動時から所定時間インバータにより固定子の界磁用の巻き線の通電相を順次切替えて駆動して回転子を回転させる同期モータの起動方法であって、
上記通電相の切替えは、上記商用電源の一つの相の波形を参照信号として、該参照信号の波形を基準として行い、
Ｎを整数の定数、ｍをＮ以下の整数の変数としたとき、起動時に上記参照信号の周波数のＮ分のｍの周波数で通電相を切替え、その後ｍの値を増加させた周波数で通電相を切替え、ｍの値が所定値に達した後はｍの値を固定した周波数で通電相を切替え、
上記ｍの値が上記所定値に達した後、駆動電源を商用電源に切替えることを特徴とする同期モータの起動方法。