JPH019279Y2 - - Google Patents

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JPH019279Y2
JPH019279Y2 JP1980119216U JP11921680U JPH019279Y2 JP H019279 Y2 JPH019279 Y2 JP H019279Y2 JP 1980119216 U JP1980119216 U JP 1980119216U JP 11921680 U JP11921680 U JP 11921680U JP H019279 Y2 JPH019279 Y2 JP H019279Y2
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stator
rotor
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synchronous machine
casing
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Description

【考案の詳細な説明】 この考案は、同期電動機、同期発電機のような
同期機の改良に関するものである。
[Detailed Description of the Invention] This invention relates to improvements in synchronous machines such as synchronous motors and synchronous generators.

従来の同期電動機の一例を第1図に示す。 An example of a conventional synchronous motor is shown in FIG.

同図において、1は同期電動機ケーシング、2
aは同期電動機を駆動するために同期電動機に電
力を供給するインバータ、3は同期電動機のロー
タであり、このロータ3はケーシング1に軸受け
等(図示せず)を介して回転自在に取り付けられ
ている。4は同期電動機のステータであり、この
ステータ4はケーシング1に固定されている。こ
の同期電動機をインバータによつて駆動した時
に、ロータ3が乱調を起こして不安定になること
がある。
In the figure, 1 is a synchronous motor casing, 2 is a synchronous motor casing;
a is an inverter that supplies power to the synchronous motor in order to drive the synchronous motor; 3 is a rotor of the synchronous motor; the rotor 3 is rotatably attached to the casing 1 via a bearing or the like (not shown); There is. 4 is a stator of a synchronous motor, and this stator 4 is fixed to the casing 1. When this synchronous motor is driven by an inverter, the rotor 3 may become unstable due to disturbances.

このロータの乱調を抑制するために、従来は、
ロータにダンパ巻線を取付けて安定化するような
手段が取られていたが、このダンパ巻線をロータ
に取り付けて安定化を計るやり方では、供給され
た電気エネルギがダンパ巻線部分において失われ
ることになり、同期電動機の運転効率が低下する
という欠点が存在していた。
In order to suppress this rotor imbalance, conventionally,
Measures have been taken to stabilize the rotor by attaching a damper winding to the rotor, but with this method of stabilizing the rotor by attaching a damper winding to the rotor, the supplied electrical energy is lost in the damper winding. As a result, there was a drawback that the operating efficiency of the synchronous motor decreased.

この考案は、同期機の運転効率を低下させるこ
となく、前述のロータの乱調、すなわち同期機全
体の乱調を抑制することを目的としてなされたも
のであつて、ステータをケーシングに対して変位
(移動)可能なように支持し、ケーシングに対す
るステータの変位状態の量をインバータにフイー
ドバツクさせ、インバータの出力を制御するよう
に構成した同期機を提供するものである。すなわ
ち、ロータの乱調にもとづくステータの変位状態
を検出し、このステータの変位状態の量にもとづ
いて、上記インバータから同期機の各相に供給さ
れる電力の位相、振幅等を制御することによつ
て、上記ステータの変位状態の量が小さくなるよ
うに、すなわち同期機の内部相差角が零に近づく
ように制御するようにした同期機を提供するもの
である。
This idea was made with the aim of suppressing the aforementioned disturbance of the rotor, that is, disturbance of the entire synchronous machine, without reducing the operating efficiency of the synchronous machine. ) and configured to feed back the amount of displacement of the stator relative to the casing to the inverter to control the output of the inverter. That is, by detecting the displacement state of the stator due to rotor disturbance, and controlling the phase, amplitude, etc. of the power supplied from the inverter to each phase of the synchronous machine based on the amount of stator displacement state. Therefore, it is an object of the present invention to provide a synchronous machine that is controlled so that the amount of displacement of the stator becomes small, that is, the internal phase difference angle of the synchronous machine approaches zero.

周知のように、同期電動機が大容量の電源に接
続され、同期運転を続けている際に、その内部相
差角δがある周期をもつて周期的変化をなす場合
には、その発生するトルク中の変化をする部分△
Tは次式で表され、この△Tの大きさが乱調の大
きさに相当する。
As is well known, when a synchronous motor is connected to a large-capacity power source and continues synchronous operation, if its internal phase difference angle δ changes periodically with a certain period, the generated torque The part that changes △
T is expressed by the following equation, and the magnitude of this ΔT corresponds to the magnitude of the disturbance.

△T=IdΩ/dt+TdΩ+Ts∫Ωdt …… ただし、上式において、Iは慣性モーメン
ト、Tdは制動係数、Tsは過渡時における同期化
力係数、Ωはdδ/dtすなわち角速度の変化分であ
る。また、上式中の第1項は慣性によるトルク、
第2項は制動トルク、第3項は同期化トルクを示
す。
ΔT=IdΩ/dt+TdΩ+Ts∫Ωdt... However, in the above equation, I is the moment of inertia, Td is the damping coefficient, Ts is the synchronization force coefficient during transient, and Ω is dδ/dt, that is, the change in angular velocity. Also, the first term in the above equation is the torque due to inertia,
The second term indicates braking torque, and the third term indicates synchronization torque.

そして乱調を防止するには、ロータの慣性を適
当に選定して、電源に接続された時に有する固有
振動の周波数を、乱調の原因である強制振動の周
波数から適当に離隔することが必要であり、これ
と共にロータの有する制動トルクを大きくするこ
とが必要であり、従来のものでは、上記の制動ト
ルクを大きくするためにダンパ巻線を使用してい
たが、この考案では、謂わば上式の第2項の係数
を増加させることによつて総合的に制動トルクを
大きくするようにしたものである。
In order to prevent disturbances, it is necessary to appropriately select the inertia of the rotor and appropriately separate the frequency of the natural vibration it has when connected to a power source from the frequency of the forced vibration that causes disturbances. At the same time, it is necessary to increase the braking torque of the rotor, and in conventional systems, a damper winding was used to increase the braking torque. By increasing the coefficient of the second term, the braking torque is increased overall.

以下この考案を同期電動機に適用した一実施例
につき図面に基づいて説明する。
An embodiment in which this invention is applied to a synchronous motor will be described below with reference to the drawings.

第2図、第3図において、1はケーシング、2
はインバータ、3はロータ、3aはロータ軸、4
はステータで、このステータ4は複数の板ばね5
でケーシング1にロータ3の軸回りに回動可能に
支持されている。6はステータ4の運動を検出す
るセンサであり、このセンサ6によつてステータ
4の変位、速度及び加速度の少なくとも1つ(以
下運動という)を計測用アンプ7を介してインバ
ータ2にフイードバツクする装置が構成されてい
る。
In Figures 2 and 3, 1 is the casing, 2
is the inverter, 3 is the rotor, 3a is the rotor shaft, 4
is a stator, and this stator 4 is made up of a plurality of leaf springs 5.
The rotor 3 is rotatably supported by the casing 1 around the axis of the rotor 3. 6 is a sensor that detects the movement of the stator 4, and a device that uses this sensor 6 to feed back at least one of displacement, velocity, and acceleration (hereinafter referred to as movement) of the stator 4 to the inverter 2 via a measuring amplifier 7. is configured.

以上のように構成された同期電動機は、回転中
に乱調を起こしてロータ3が捩り振動を起こす
と、これの反力をステータ4が受ける。この装置
ではばね5でステータ4をケーシング1に回動可
能に支持しているので、ステータ4が受けた前記
反力でステータ4が動いて捩り振動を起こす。こ
の運動をセンサ6が検知して計測用アンプ7で増
幅してインバータ2にフイードバツク補償するこ
とにより、ロータ3の捩り振動を安定化すること
ができ、同期電動機の乱調を安定化することがで
きる。
In the synchronous motor configured as described above, when the rotor 3 causes torsional vibration due to disturbance during rotation, the stator 4 receives a reaction force from this. In this device, since the stator 4 is rotatably supported on the casing 1 by the spring 5, the stator 4 moves due to the reaction force received by the stator 4, causing torsional vibration. By detecting this movement with the sensor 6, amplifying it with the measuring amplifier 7, and providing feedback compensation to the inverter 2, the torsional vibration of the rotor 3 can be stabilized, and the disturbance of the synchronous motor can be stabilized. .

この乱調の安定化は、例えば前記式1の第2項
のTdΩに相当する項の係数をインバータ2のフ
イードバツクで増加させて行うもの、即ち、イン
バータ2から供給される電力の位相、振幅等を制
御することによつて同期機の内部相差角を変える
ように制御するものである。すなわち、インバー
タ2は、電流指令信号に基づき3相の各相に位
相、振幅等を併せて分配して出力するが、センサ
6より計測アンプ7を介して入力した信号の速度
信号と等価な信号に変換することによりその位
相、利得等を調整して上記電流指令信号にフイー
ドバツクすることによりその位相を補償する。
This disturbance can be stabilized by, for example, increasing the coefficient of the term corresponding to TdΩ in the second term of Equation 1 using the feedback of the inverter 2. In other words, the phase, amplitude, etc. of the power supplied from the inverter 2 can be stabilized. This control is used to change the internal phase difference angle of the synchronous machine. That is, the inverter 2 distributes and outputs the phase, amplitude, etc. to each of the three phases based on the current command signal, but it outputs a signal equivalent to the speed signal of the signal input from the sensor 6 via the measurement amplifier 7. The phase, gain, etc. are adjusted by converting the signal into a current command signal, and the phase is compensated for by feeding back to the current command signal.

この時のフイードバツク信号の符号は、ロータ
3の反力でステータ4が動くので、この動きを抑
える方向となる。例えば、ステータ4の変位信号
をインバータ2にフイードバツクしてインバータ
2内に組込まれているオペアンプを用いた周知の
微分回路によりその位相を進め、等価的に速度信
号としてインバータ2内でフイードバツクするこ
とにより、ダンピングをかせいで乱調を安定化す
る。そして、速度信号の場合はそのままフイード
バツクしてよく、加速度の場合はインバータ2内
に組込まれているオペアンプを用いた周知の積分
回路により積分して速度信号と等価にしてフイー
ドバツクをかける。また、加速度信号をフイード
バツクして等価的に前記式の第1項のIdΩ/dt を変え、あるいは変異信号により第3項を変えて
固有振動の周波数を変化させ、乱調の原因である
強制振動の周波数から適当に離隔させて乱調の安
定化をはかつてもよい。
Since the stator 4 moves due to the reaction force of the rotor 3, the sign of the feedback signal at this time is in the direction of suppressing this movement. For example, by feeding back the displacement signal of the stator 4 to the inverter 2, advancing its phase using a well-known differential circuit using an operational amplifier built into the inverter 2, and equivalently feeding it back within the inverter 2 as a speed signal. , stabilizes the out-of-order state by damping. Then, in the case of a speed signal, feedback may be performed as is, and in the case of acceleration, it is integrated by a well-known integration circuit using an operational amplifier built in the inverter 2, and is made equivalent to the speed signal, and then feedback is applied. In addition, the frequency of the natural vibration can be changed by feeding back the acceleration signal to equivalently change the first term IdΩ/dt in the above equation, or by changing the third term using a mutation signal, to reduce the forced vibration that is the cause of the disturbance. It is also possible to stabilize the disturbance by appropriately separating the signal from the frequency.

なお、前述した実施例では、ステータを板状の
ばねで支持した例を示したが、ステータをロータ
の軸回りに回動可能に支持してそれをばねで支え
たものにも適用できる。また実施例ではばねが2
個の例を示したが何個でもよく、センサは変位
計、速度計、加速度計などが適用できる。
In the above-described embodiment, the stator is supported by a plate-shaped spring, but the present invention can also be applied to a structure in which the stator is rotatably supported around the axis of the rotor and supported by a spring. In addition, in the example, the number of springs is 2.
Although only one example is shown, any number may be used, and the sensor may be a displacement meter, speedometer, accelerometer, etc.

さらに、前述した実施例は同期電動機に適用し
たものであるが、この考案は同期発電機について
も同様に適用できるものである。
Furthermore, although the above-described embodiments are applied to synchronous motors, this invention can be applied to synchronous generators as well.

以上説明したようにこの考案は、ステータをロ
ータの軸に対して回転できるようにしてステータ
を回転方向にばねで支持する装置と、ステータの
運動を検出してインバータにフイードバツクをか
ける装置で構成することにより、ロータの乱調を
安定化できるようにしたものである。
As explained above, this invention consists of a device that allows the stator to rotate relative to the rotor axis and supports the stator in the direction of rotation with a spring, and a device that detects the movement of the stator and applies feedback to the inverter. This makes it possible to stabilize rotor irregularities.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は従来の同期電動機の概略側断面図、第
2図はこの考案の一実施例を示す概略側断面図、
第3図は第2図の−線に沿う断面図である。 1……ケーシング、2……インバータ、3……
ロータ、4……ステータ、5……ばね、6……セ
ンサ、7……計測用アンプ。なお、図中同一符号
は同一または相当部分を示す。
FIG. 1 is a schematic side sectional view of a conventional synchronous motor, and FIG. 2 is a schematic side sectional view showing an embodiment of this invention.
FIG. 3 is a sectional view taken along the - line in FIG. 2. 1...Casing, 2...Inverter, 3...
Rotor, 4...Stator, 5...Spring, 6...Sensor, 7...Measurement amplifier. Note that the same reference numerals in the figures indicate the same or corresponding parts.

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】[Scope of utility model registration request] 同期機を駆動するインバータ、同期機のロー
タ、同期機のケーシング、上記ロータに対向して
配置され、上記ケーシングに対して変位可能に支
持された同期機のステータ、および上記ケーシン
グに対する上記ステータの変位状態の量を検出
し、上記変位状態の量にもとづく値を上記インバ
ータにフイードバツクする手段を有し、上記ステ
ータの変位状態の量にもとづいて上記インバータ
から同期機の各相に供給される電力の位相、振幅
等を制御することによつて、同期機の内部相差角
が零に近づくように制御するようにしたことを特
徴とする同期機。
An inverter that drives a synchronous machine, a rotor of the synchronous machine, a casing of the synchronous machine, a stator of the synchronous machine disposed opposite to the rotor and supported so as to be displaceable with respect to the casing, and displacement of the stator with respect to the casing. means for detecting the amount of state and feeding back a value based on the amount of displacement state to the inverter, and controlling the amount of power supplied from the inverter to each phase of the synchronous machine based on the amount of displacement state of the stator. A synchronous machine characterized in that the internal phase difference angle of the synchronous machine is controlled to approach zero by controlling the phase, amplitude, etc.
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