JP7288788B2 - 可変周波数に依存しない速度モーター - Google Patents
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Description
102 回転子
104 固定子
106 高周波変圧器段
108 主磁場段
110 第1の組の変圧器巻線、高周波変圧器巻線
112 第2の組の変圧器巻線、高周波変圧器巻線
114、132 整流器
116 インバータ
118 固定子電機子巻線
120 主磁場巻線
122 組み込みコントローラー回路
124 信号結合器
126 エンコーダ
128 回転子シャフト、モーターシャフト
130 モーター制御部
134 周波数変換器
136 コントローラー回路
140 ACバス、AC電力バス
150 制御信号
200、400 制御システム
202 基準周波数信号
204 速度PID
206 回転子周波数信号
208 Q軸電流信号
210 トルクPID
212 Q軸フィードバック電流信号
214 Q軸電圧信号
216 逆パーク回路
218 アルファベータ電圧信号
220 パルス幅変調発生器
222 パルス幅変調信号
230 D軸基準電流信号
232 磁束PID
234 D軸フィードバック電流信号
236 D軸電流信号
240 回転子位相信号
242 多相電力信号、主AC電力信号、多相電力信号
242a 多相電力信号の単一位相
244 電気位相角変換器
246 電気位相信号
248 合成回路
250 合成位相信号
252 速度変換器
260 回転子フィードバック電流信号
262 クラーク変換回路
264 アルファベータ電流信号
266 パーク変換回路
280 副多相電力信号
302 ローパスフィルタ
322 コントローラーモジュール
370 フィードバック高周波励磁信号
Claims (12)
- 電気モーター装置であって、
回転子(102)と、
固定子(104)と、
励磁信号(370)を前記固定子から前記回転子に送信するための高周波変圧器段(106)であって、前記高周波変圧器段が、前記固定子に配置された第1の組の変圧器巻線(110)と、前記回転子に配置された第2の組の変圧器巻線(112)とを有する高周波変圧器段(106)と、
前記固定子に配置された一組の固定子電機子巻線(118)と、前記回転子に配置された一組の主磁場巻線(120)とを有する主磁場段(108)であって、前記一組の固定子電機子巻線が、前記固定子に対して回転する第1の回転磁束を発生させる第1の電流を有する、交流電力バス(140)からの主多相電力信号(242)を受信するように構成されており、前記一組の主磁場巻線が、前記回転子に対して回転する第2の回転磁束を発生させる第2の電流を有する副多相電力信号(280)を受信するように構成されており、前記第1の回転磁束と前記第2の回転磁束との合成により、前記回転子が、所定の基準周波数で回転する主磁場段(108)と、
前記回転子に結合され、かつ前記第2の組の変圧器巻線に電気的に接続された整流器(114)であって、前記整流器が、直流電力信号を生成するために前記励磁信号を整流する整流器(114)と、
前記回転子に結合され、かつ前記整流器に電気的に接続されたインバータ(116)であって、前記インバータが、前記副多相電力信号を生成するために前記直流電力信号を変調するように構成されているインバータ(116)と、
エンコーダ(126)と、
前記回転子に結合された組み込みコントローラー回路(122)であって、前記組み込みコントローラー回路が、
前記主多相電力信号に基づいて電気位相信号(246)を生成し、
前記エンコーダから回転子位相信号(240)を受信し、
前記電気位相信号と前記回転子位相信号との差に基づいて合成位相信号(250)を生成し、
前記第1の回転磁束と前記第2の回転磁束との合成により前記回転子が前記所定の基準周波数で回転することを可能にする、周波数、振幅、および位相を有する前記副多相電力信号を生成するように前記インバータを制御するために前記合成位相信号に基づいてパルス幅変調信号(222)を生成する
組み込みコントローラー回路(122)と、
を備える電気モーター装置。 - 前記固定子に配置された第1の部分と、前記回転子に配置された第2の部分とを有する制御信号結合器(124)であって、前記制御信号結合器が、非接触光結合器であり、前記組み込みコントローラー回路が、前記制御信号結合器を介してモーター制御部(130)のコントローラー回路(136)から1つ以上の制御信号を受信するように構成されている制御信号結合器(124)
をさらに備える、請求項1に記載の装置。 - 前記組み込みコントローラー回路が、
前記所定の基準周波数を表す基準周波数信号(202)をモーター制御部から受信し、
前記基準周波数信号および回転子周波数信号に基づいてQ軸電流信号(208)を生成し、
前記Q軸電流信号およびQ軸フィードバック電流信号に基づいてQ軸電圧信号(214)を生成し、
前記モーター制御部からD軸基準電流信号(230)を受信し、
前記D軸基準電流信号およびD軸フィードバック電流信号に基づいてD軸電流信号(236)を生成し、
前記Q軸電圧信号および前記D軸電流信号を逆パーク変換(216)への入力として使用して前記逆パーク変換で前記合成位相信号を印加することによって、アルファベータ電圧信号(218)であって、前記アルファベータ電圧信号から前記パルス幅変調信号がパルス幅変調発生器回路(220)で導出されるアルファベータ電圧信号(218)を生成する
ようにさらに構成されている、請求項2に記載の装置。 - 前記組み込みコントローラー回路が、
前記一組の主磁場巻線から回転子フィードバック電流信号(260)を受信し、
前記回転子フィードバック電流信号をクラーク変換(262)への入力として使用して前記クラーク変換を適用することによってアルファベータ電流フィードバック信号(264)を生成し、
前記アルファベータ電流フィードバック信号をパーク変換(266)への入力として使用して前記パーク変換で前記合成位相信号を印加することによって前記D軸フィードバック電流信号および前記Q軸フィードバック電流信号を生成する
ようにさらに構成されている、請求項3に記載の装置。 - 電気モーター装置であって、
回転子(102)と、
固定子(104)と、
励磁信号(370)を前記固定子から前記回転子に送信するための高周波変圧器段(106)であって、前記高周波変圧器段が、前記固定子に配置された第1の組の変圧器巻線(110)と、前記回転子に配置された第2の組の変圧器巻線(112)とを有する高周波変圧器段(106)と、
前記固定子に配置された一組の固定子電機子巻線(118)と、前記回転子に配置された一組の主磁場巻線(120)とを有する主磁場段(108)であって、前記一組の固定子電機子巻線が、前記固定子に対して回転する第1の回転磁束を発生させる第1の電流を有する、交流電力バス(140)からの主多相電力信号(242)を受信するように構成されており、前記一組の主磁場巻線が、前記回転子に対して回転する第2の回転磁束を発生させる第2の電流を有する副多相電力信号(280)を受信するように構成されており、前記第1の回転磁束と前記第2の回転磁束との合成により、前記回転子が、所定の基準周波数で回転する主磁場段(108)と
を備え、
前記一組の主磁場巻線が、前記第2の組の変圧器巻線に直接結合されており、前記第2の組の変圧器巻線から前記副多相電力信号を受信するように構成されている、
電気モーター装置。 - 前記励磁信号が、高周波変調信号成分および副多相電力成分を含み、前記第2の組の変圧器巻線および前記一組の主磁場巻線におけるインダクタンスにより、前記高周波変調信号成分がフィルタリングされて前記副多相電力信号が形成される、請求項5に記載の装置。
- 電気モーター装置であって、
回転子(102)と、
固定子(104)と、
励磁信号(370)を前記固定子から前記回転子に送信するための高周波変圧器段(106)であって、前記高周波変圧器段が、前記固定子に配置された第1の組の変圧器巻線(110)と、前記回転子に配置された第2の組の変圧器巻線(112)とを有する高周波変圧器段(106)と、
前記固定子に配置された一組の固定子電機子巻線(118)と、前記回転子に配置された一組の主磁場巻線(120)とを有する主磁場段(108)であって、前記一組の固定子電機子巻線が、前記固定子に対して回転する第1の回転磁束を発生させる第1の電流を有する、交流電力バス(140)からの主多相電力信号(242)を受信するように構成されており、前記一組の主磁場巻線が、前記回転子に対して回転する第2の回転磁束を発生させる第2の電流を有する副多相電力信号(280)を受信するように構成されており、前記第1の回転磁束と前記第2の回転磁束との合成により、前記回転子が、所定の基準周波数で回転する主磁場段(108)と
を備え、
前記回転子の前記所定の基準周波数が、前記主多相電力信号の周波数から独立しており、
前記第1の組の変圧器巻線、前記第2の組の変圧器巻線、前記一組の主磁場巻線、および前記一組の固定子電機子巻線がそれぞれ、三相電力信号での動作のための3つの巻線を含み、ならびに/または
前記励磁信号の周波数が、約1kHz~1MHzである、
電気モーター装置。 - システムであって、
モーター制御部(130)と、
モーター(100)であって、
回転子(102)、
固定子(104)、
励磁信号(370)を前記固定子から前記回転子に送信するための高周波変圧器段(106)であって、前記高周波変圧器段が、前記固定子に配置された第1の組の変圧器巻線(110)と、前記回転子に配置された第2の組の変圧器巻線(112)とを有する高周波変圧器段(106)、および
前記固定子に配置された一組の固定子電機子巻線(118)と、前記回転子に配置された一組の主磁場巻線(120)とを有する主磁場段(108)であって、前記一組の固定子電機子巻線が、前記固定子に対して回転する第1の回転磁束を発生させる電流を有する、交流電力バス(140)からの主多相電力信号(242)を受信するように構成されており、前記一組の主磁場巻線が、前記回転子に対して回転する第2の回転磁束を発生させる電流を有する副多相電力信号を受信するように構成されており、前記第1の回転磁束と前記第2の回転磁束との合成により、前記回転子が、所定の基準周波数で回転する主磁場段(108)
を備えるモーター(100)と
を備え、
前記モーター制御部が、
直流電力信号を生成するために前記交流電力バスからの前記主多相電力信号を整流する整流器(132)と、
コントローラー回路(136)と、
インバータ(116)を含む周波数変換器(134)であって、前記コントローラー回路が、前記励磁信号を生成するために前記直流電力信号を変調するように前記周波数変換器を制御するよう構成されている周波数変換器(134)と
を備える、システム。 - 前記コントローラー回路が、高周波変調信号成分および副多相電力成分を含む前記励磁信号を生成するように前記インバータをさらに制御するよう構成されており、前記第2の組の変圧器巻線と前記一組の主磁場巻線との間のインダクタンスにより、前記高周波変調信号成分がフィルタリングされて前記副多相電力信号が形成され、前記コントローラー回路が、前記第1の回転磁束と前記第2の回転磁束との合成により前記所定の周波数で前記回転子を回転させる、周波数、振幅、および位相を有する前記副多相電力信号を生成するように前記インバータを制御するよう構成されている、請求項8に記載のシステム。
- 前記コントローラー回路が、
前記主多相電力信号に基づいて電気位相信号(246)を生成し、
エンコーダから回転子位相信号(240)を受信し、
前記電気位相信号と前記回転子位相信号との差に基づいて合成位相信号(250)を生成し、
前記第1の回転磁束と前記第2の回転磁束との合成により前記回転子が前記所定の基準周波数で回転することを可能にする、周波数、振幅、および位相を有する前記副多相電力信号を生成するように前記インバータを制御するために前記合成位相信号に基づいてパルス幅変調信号(222)を生成する
ように構成されている、請求項8に記載のシステム。 - 前記コントローラー回路が、
前記所定の基準周波数を表す基準周波数信号(202)を受信し、
前記基準周波数信号および回転子周波数信号に基づいてQ軸電流信号(208)を生成し、
前記Q軸電流信号およびQ軸フィードバック電流信号に基づいてQ軸電圧信号(214)を生成し、
D軸基準電流信号(230)を受信し、
前記D軸基準電流信号およびD軸フィードバック電流信号に基づいてD軸電流信号(236)を生成し、
前記Q軸電圧信号および前記D軸電流信号を逆パーク変換(216)への入力として使用して前記逆パーク変換で前記合成位相信号を印加することによって、アルファベータ電圧信号(218)であって、前記アルファベータ電圧信号から前記パルス幅変調信号が導出されるアルファベータ電圧信号(218)を生成する
ようにさらに構成されている、請求項10に記載のシステム。 - 前記コントローラー回路が、
回転子フィードバック電流信号(260)を取り出すために前記励磁信号をフィルタリングし、
前記回転子フィードバック電流信号をクラーク変換(262)への入力として使用して前記クラーク変換を適用することによってアルファベータ電流フィードバック信号(264)を生成し、
前記アルファベータ電流フィードバック信号をパーク変換(266)への入力として使用して前記パーク変換で前記合成位相信号を印加することによって前記D軸フィードバック電流信号および前記Q軸フィードバック電流信号を生成する
ようにさらに構成されている、請求項11に記載のシステム。
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