JPH02206387A - リラクタンスモータのトルク制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 この発明はリラクタンスモータのトルク制？：８ｈ法に
関し、さらに詳細にいえば、トルク指令値の如何に拘ら
ず回転速度の増加に伴なう発生トルクの減少を低減する
新規なトルク制御方法に関する。

〈従来の技術、および発明が解決しようとする課題〉 従来から産業川口ボットの各軸を駆動するための機構と
して一般的に、高速回転するモータと減速比が大きい減
速機構とを採用することにより、軸駆動トルクを大きく
するようにしている。

しかし、このような機構を採用した場合には、減速機構
が一般的に複数個のギヤで構成されている関係上、バッ
クラッシュの影響を完全には排除することができず、高
い位置決め精度が必要な産業用ロボットには適用するこ
とができない。また、大トルクを得るために減速比を大
きく設定してあれば、高速動作を行なわせることができ
ない。

このような問題を解消させるために各軸にモータの回転
力を直接伝達するダイレクトドライブ方式を採用するこ
とが検討されており、ダイレクトドライブ方式を採用し
た場合に十分に大きい駆動力を得ることができるモータ
としてリラクタンスモータが注目されている。このリラ
クタンスモータはモータに供給されるエネルギとモータ
の内部に蓄えられるエネルギとの差に基づいてトルクが
発生する。具体的には、３相リラクタンスモータの発生
トルクτは、自己インダクタンスに比べて相互インダク
タンスが著しく小さいことが知られているのであるから
、 τ■τ（θｔａ、　ｉ　ａ、　ｉ　ｂ、　ｉ　ｃ）嬌（
１／２）（ｄＬａ　／ｄθｍ）ｉａ２＋　（１／２）（
ｄＬｂ／ｄθ１Ｉ）ｉｂ２＋　（１／２）（ｄＬｃ　／
ｄθＩＩ）ｉｃ２（但し、ｉは電流値、Ｌは自己インダ
クタンス、添字ａ、ｂ、ｃは相、θｌは回転子位置をそ
れぞれ示している） となる。しかし、リラクタンスモータ自体の機械的構成
から発生トルクに脈動が発生するので、産業用ロボット
に組込む場合には、上記発生トルクの脈動を大巾に低減
させることが必要であり、このような要求を実現するた
めに各相の供給電流を制御するようにしている（特開昭
８３−３５１９４号公報および「メガトルクモータの理
論解析とそのトルク１１制御法」田中他、電気学会研究
会、　５ＰＣ−８７−１４゜ＰＰ、１〜１０．１９８７
参照）。

しかし、このようにリラクタンスモータに対する所望の
供給電流パターンを得ることができても、リラクタンス
モータ自体が大きいインダクタンスを有している関係上
、実際の巻線電流が指令値に追従しなくなり、所期のト
ルクを発生させることができなくなってしまうという問
題がある。具体的には、３相リラクタンスモークの各相
の自己インダクタンスＬａ、Ｌｂ、Ｌｃは、基本波成分
のみを考慮すれば、 （但し、θ０は電気角、ＬＯ，ＬＬはそれぞれ磁気飽和
の影響を受けて変化するインダクタンス）となる。

したがって、上記自己インダクタンスＬａは、第１６図
に示すように、ＬＯ−ＬｌとＬＯ＋ＬＩ　１７）範囲内
で周期的に変化する。尚、他の自己インダクタンスＬｂ
、Ｌｅについても同様である。

マタ、モータ停止時の指令電流波形として、効率よくト
ルクを発生させることができる位置、即ちインダクタン
ス変化が大きい位置で電流を流す場合についてみれば、
上記自己インダクタンスＬ　ａ、　Ｌ　ｂ、　Ｌ　ｅの
変化曲線を考慮して、π／６≦θｅ≦５π／６の範囲で
１ａ−１ｐ、他の範囲でｉａ　−０（第１７図参照）、
５π／６≦θ０≦３π／２の範囲で１ｂ−１ｐ。

他の範囲でｉｂ　−０、 θｅ≦π／６または３π／２≦θｅの範囲で１ｃ−Ｉｐ
、他の範囲でｉｃ　−０ となるように定めればよいのであるが、自己インダクタ
ンスが大きいことに起因して所期の巻線電流を得ること
ができず、特に高速回転状態において十分な発生トルク
を達成することができないという問題がある。

第１８図Ａ、Ｂ、（：は風流指令値に対する実際の巻線
電流および一相分の発生トルクを示す図であり、リラク
タンスモータの回転速度が０．１ｒｐｓ、０．５ｒｐｓ
、１．０ｒｐｓの場合をそれぞれ示している。この図か
ら明らかなように、回転速度が増加すれば巻線電流の立
上り、立下りの遅れが大きくなるとともに、発生トルク
も小さくなる。特に、１．０ｒｐｓの場合には、巻線電
流値が指令電流波形達することがなく、シたがって発生
トルクも著しく小さくなっている。

以上には、回転速度の増加に伴なう巻線電流および発生
トルクの変化のみについて説明したが、同じ回転速度で
あっても、発生トルク指令値が増加すれば、やはり巻線
電流の立上り、立下りの遅れが大きくなるとともに、発
生トルクも小さくなってしまう。

したがって、適正な供給電流パターンが得られたとして
も、巻線電流はかなり供給電流パターンからずれてしま
うことになり、側底所期の目標どおりにリラクタンスモ
ータを回転させることはできない。

〈発明の目的〉 この発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、
回転速度、トルク指令値により変化する巻線電流のずれ
を効果的に補償して、発生トルクの減少を大巾に抑制す
ることができるリラクタンスモータのトルク制御方法を
提供することを目的としている。

く課題を解決するための手段〉 上記の目的を達成するための、この発明のリラクタンス
モータのトルク制御方法は、ｎ相のリラクタンスモータ
の各相に電気角２π／ｎずつ位相が異なる電流を供給す
る制御方法において、リラクタンスモータの回転速度お
よびトルク指令値に基づいて励磁タイミングのずれ角度
を得、ずれ角度だけずらせたタイミングで各相に電流を
供給する方法である。

但し、皇紀励磁タイミングのずれ角度は、各相に対する
通電開始時点と通電終了時点とに対応してそれぞれ得ら
れることが好ましいが、両ずれ角度が同一の角度として
得られてもよい。

これらの場合において、上記励磁タイミングのずれ角度
は、回転速度およびトルク指令値の２次元テーブルに予
め格納されているずれ角度を読出して補間演算を行なう
ことにより得られることが好ましい。

また、上記リラクタンスモータが３相のリラクタンスモ
ータであり、何れかの相に対する励磁区間を３個の区間
に区分し、該当する相のみが励磁される単独区間につい
てはＭ１定データにより得られた発生トルク特性に基づ
いて発生トルクを一定にする供給電流パターンを算出し
、該当する相および他の相が同時に励磁される複合区間
の一方については任意の供給電流パターンを設定し、複
合区間の他方については他の相を任意の供給電流パター
ンで励磁した場合に発生トルクを一定にする供給電流パ
ターンを、測定データにより得られた発生トルク特性に
基づいて算出し、上記供給電流パターンを連続させたパ
ターンに基づいて各相の供給電流値を算出し、算出され
た値の電流をずれ角度だけずらせたタイミングで各相に
供給することが好ましい。

さらに、上記リラクタンスモータが３相のリラクタンス
モータであり、何れかの相に対する励磁区間を３個の区
間に区分し、該当する相のみが励磁される単独区間につ
いては予め設定された損失に基づいて発生トルクを最大
にする供給電流パターンを算出し、該当する相および他
の相が同時に励磁される複合区間の一方については測定
データにより得られた発生トルク特性および予め設定さ
れた損失に基づいて発生トルクを最大にする該５相およ
び他の相の供給電流パターンを算出し、上記複合区間（
Ｉ）　［［［Ｄの他方については上記他の相の供給電流
パターンを適用し、上記供給電流パターンを連続させた
パターンに基づいて各相の供給電流を算出し、算出され
た値の電流をずれ角度だけずらせたタイミングで各相に
供給することが好ましい。

さらにまた、上記リラクタンスモータが３相のリラクタ
ンスモータであり、何れかのｔ目に対する励磁区間を３
個の区間に区分し、該当する相のみが励磁される単独区
間については測定データにより得られた発生トルク特性
に基づいて発生トルクを一定にする供給電流パターンを
算出し、該当する相および他の相が同時に励磁される複
合区間の一方については任意の供給電流パターンを設定
し、複合区間の他方については他の相を任意の供給電流
パターンで励磁した場合に発生トルクを一定にする供給
電流パターンを、１ｔｌｌｌ定データにより得られた発
生トルク特性に基づいて算出し、上記供給電流パターン
を連続させた第１パターンを得てお（とともに、該当す
る相のみが励磁される中独区間（ＩＩ）についてはｐめ
設定された損失に基づいて発生トルクを最大にする供給
電流パターンを算出し、該当する相および他の相が同時
に励磁される複合区間ｍ圓の一方については測定データ
により得られた発生トルク特性および予め設定された損
失に基づいて発生トルクを最大にする該５相および他の
相の供給電流パターンを算出し、上記複合区間（１１（
Ｉ［］の他方については上記他の相の供給電流パターン
を適用し、上記供給電流パターンを連続させたパターン
を得ておき、第１パターンまたは第２パターンを選択し
て、選択されたパターンに基づいて各相の供給電流値を
算出し、算出された値の電流をずれ角度だけずらせたタ
イミングで各相に供給することが好ましい。

く作用〉 以上の発明のトルク制御方法であれば、ｎ相のリラクタ
ンスモータの各相に電気角２π／ｎずつ位相が異なる電
流を供給することにより発生トルクを制御する場合にお
いて、リラクタンスモータの回転速度およびトルク指令
値に基づいて、所定の演算を行ない、または既に得られ
ている実測値を読出すことにより、励磁タイミングのず
れ角度を得、ずれ角度だけずらせたタイミングで各相に
電流を供給するので、供給電流と実際の巻線電流とのず
れを大巾に抑制することができ、回転速度、トルク指令
値の増加に伴なう発生トルクの低下を大巾に抑制するこ
とができる。

そして、励磁タイミングのずれ角度が、各相に対する通
電開始時点と通電終了時点とに対応してそれぞれ得られ
る場合には、各ずれ角度を異ならせることにより発生ト
ルクを大きくすることができる。しかし、ずれ角度を異
ならせると損失が増加する可能性があるので、特に発生
トルクを大きくする必要がなければ、両ずれ角度が同一
の角度として得られればよい。

これらの場合において、励磁タイミングのずれ角度が、
回転速度およびトルク指令値の２次元テーブルに予め格
納されているずれ角度を読出して補間演算を行なうこと
により得られれば、実測値の数を少なくすることができ
、しかも簡単な補間演算を行なうだけで供給電流と実際
の巻線電流とのずれを大巾に抑制することができ、回転
速度、トルク指令値の増加に伴なう発生トルクの低下を
大巾に抑制することができる。

また、第４番目の発明のトルク制御方法であれば、少な
い実測値に基づいてトルク脈動を大巾に低減させる供給
電流波形を得ることができ、１％られた供給電流波形を
ずれ角度だけずらせたタイミングで各相に供給するので
、供給電流と実際の巻線電流とのずれを大＋ｌ＋に抑制
することができ、回転速度、トルク指令値の増加に伴な
う発生トルクの低下を大巾に抑制することができ、ひい
てはトルク脈動の増加をも大巾に抑制することができる
。

さらに、第５の発明のトルク制御方法であれば、少ない
実測値に基づいて効率よくトルクを発生させる供給電流
波形を得ることができ、得られた供給電流波形をずれ角
度だけずらせたタイミングで各相に供給するので、供給
電流と実際の巻線電流とのずれを大巾に抑制することが
でき、回転速度、トルク指令値の増加に佇なう発生トル
クの低下を大巾に抑制することができ、全範囲にわたっ
て発生トルクの減少を大巾に抑制することができる。

さらにまた、第６の発明のトルク制御方法であれば、少
ない実測値に基づいてトルク脈動を大巾に低減させる供
給電流波形および効率よくトルクを発生させる供給電流
波形を得ておき、得られた供給電流波形の一方を選択し
て、ずれ角度だけずらせたタイミングで各相に供給する
ので、供給電流と実際の巻線電流とのずれを大巾に抑制
することができる。したがって、回転速度、トルク指令
値の増加に伴なう発生トルクの低下を大ｉ＋に抑制して
、トルク脈動の増加をも大巾に抑制することができる状
態と、全範囲にわたって発生トルクの減少を大巾に抑制
することができる状態とを選択することができる。

この場合において、再供給電流パターンの選択は、トル
ク指令値の大小に基づいて行なわれてもよく、一般的に
高速動作が要求される場合にはトルク指令値が大きく、
逆に位置決め動作が要求される場合にはトルク指令値が
小さいのであるから、リラクタンスモータのトルク制御
に最適なパターンが選択される。また、両供給電流パタ
ーンの選択は、位置偏差の大小または速度１ｍ差の大小
に基づいて行なわれてもよく、実際の動作が目標に対し
てどの程度追従しているかに対応して何れかのパターン
が選択される。

上記供給電流パターンについて詳細に説明する。

３相のリラクタンスモータの発生トルクτ（θｍ、ｉａ
、ｉｂ、１ｅ）（但し、ｉは電流値、添字ａ、ｂ、ｃは
相、０ｍは回転子位置をそれぞれ示している）は、 τ（θｍ、ｉａ、ｉｂ、１ｃ）−ｒａ（θａ＋、ｉ　ａ
、ｉ　ｂ、ｉ　ｃ）＋τＩ）（θｍ、ｉ　ａ、ｉ　ｂ、
ｉ　ｃ）＋　ｒｅ（θｒｎ、　ｉ　ａ、　ｉ　ｂ、　ｉ
　ｃ）となるのであるが、リラクタンスモータは相互イ
ンダクタンスが著しく小さいのであるから、ｒＨ（θｔ
ｓ、　ｉ　ａ、　ｉ　ｂ、　ｉ　ｃ）：、ｒ　ａ（θｍ
、ｉａ、０．０）ｒｂ（θｔａ、　ｉ　ａ、　ｉ　ｂ、
　ｉ　ｃ）：　ｒ　ｂ（θｍ、ｏ、ｉｂ、Ｏ）τｃ（０
ｍ、　ｉ　ａ、　ｉ　ｂ、　ｉ　ｃ）”：　ｒ　ｃ（θ
ｍ、０，０．ｉｅ）と近似することができ、この結果、
発生トルクもて（０ｍ、　ｉ　ａ、　ｉ　ｂ、　ｉ　ｃ
）　−ｒ　ａ（θｍ、ｉａ、０．０）　＋τｂ（θａ＋
、０．　　ｉｂ、ｏ）　　＋τＣ（θｍ、０．　０．　
　ｉｃ）と近似することができる。したがって、必要な
実測値は１相励磁時のみでよく、３次元データを１次元
データにすることができる。

そして、極対数をｐ、電気角をθＣとすれば、各極間の
特性が等しいのであるから、 τ（θｃ、　ｉ　ａ、　ｉ　ｂ、　ｉ　ｃ）−τ（θｃ
　＋２ｎπ／ｐ、ｉａ、ｉｂ、１ｃ）（但し、ｎは任意
の整数） であり、必要な実ａｌｌｌ値は電気角がＯ〜２πの範囲
内のみでよく、全回転範囲のデータ数の１／ｐに減少さ
せることができる。

また、各相間の特性が等しいのであるから、ｒＨ（θｅ
＋　ｉ　ａ、　ｉ　１１．　ｉ　ｃ）ｍｒｂ（θｅ−２
ｙｒ／３．ｉａ、ｉｂ、ｉｃ）ｍａｒｅ（θｅ　＋２ｙ
ｒ／３．ｉａ、ｉｂ、ｉｅ）であり、必要な実測値は１
相分のみでよく、１／３に減少させることができる。

さらに、第１２図に示すように、各相の特性が対称であ
る場合には、 τ　（θｃ、ｉ　　ａ、ｉ　　ｂ、ｉ　ｃ）−−τ（−
θｃ、ｉ　　ａ、ｉ　　ｂ、ｉ　ｃ）であり、必要な実
測値は対称な片側の区間のみでよく、１／２に減少させ
ることができる。

したがって、これらを考慮することにより必要な実測値
の数を著しく減少させることができ、しかも測定値を離
散的に得ておき、測定値同士に基づいて補間演算を行な
うことにより、トルク脈動を低減させるための供給電流
パターンおよび損失を増加させることなく発生トルクを
最大にするための供給電流パターンを得るようにすれば
、必要な実測値の数をさらに減少させることができる。

そして、必要な出力トルクτ＊ ｒ＊−ｒ（θｒｎ、　ｉ　ａ、　ｉ　ｂ、　ｉ　ｃ）（
τ＊は一定１直） 得るために必要な各相の供給電流ｉ　ａ、　ｉ　ｂ、　
ｉ　ｅを前者の供給＠流パターンに基づいて求めること
により、トルク変動が・著しく少ない、即ちトルク脈動
が著しく少ない状態でリラクタンスモータのトルク制御
を行なうことができる。

そして、損失が予め設定されている場合には、ｉａ２＋
ｉｂ２＋１ｃ２−１ｐ２ （但し、Ｉｐは予め設定された損失に基づいて定まる定
数） を充足し、かつ各相ｒ１を独励磁により得られる発生ト
ルクτａ、τｂ、τＣの和を最大にするために必要な各
相の供給電流ｉ　ａ、　ｉ　ｂ、　ｉ　ｃを後者の供給
電流パターンに基づいて求めることにより、トルク発生
効率が高い状態でリラクタンスモータを高速回転させる
ことができる。

尚、以上には３相のリラクタンスモータについてのみ詳
細に説明しているが、１モ愈の相数のリラクタンスモー
タについても同様である。

く実施例〉 以下、実施例を示す添付図面によって詳細に説明する。

第６図はこの発明のトルク制御方法を実施するリラクタ
ンスモータ制御装置の電気的構成の一例を示すブロック
図であり、図示しない上位コントローラ等から供給され
るトルク指令値を人力とし、かつ所定のトルクを発生さ
せるために必要な１相の供給電流パターンが格納されて
いるパターンテーブルロ）から供給電流値を読込んで所
定の演算を行なうことにより各相に対する供給電流値を
算出する演算部（１）と、算出された供給電流値が必要
な励磁タイミングのずれ角度を算出して、ずれ角度だけ
ずらされた状態で供給電流値を出力する励磁タイミング
変更部（５）と、励磁タイミングが変更された、各相に
対する供給電流値を入力として各相に対する供給電力に
変換する電力変換部（３）と、電力変換部（３）により
変換された電力が供給されることにより、指令されたト
ルクを発生させるべく回転する３相リラクタンスモータ
（４）とを有しており、３相リラクタンスモータ（４）
に組込まれた回転子位置センサ（４ａ）から出力される
回転子位置検出信号をそのまま上記演算部（１）に供給
しており、演算部（１）が読出しアドレスを生成してパ
ターンテーブル■に供給している。また、上記回転子位
置検出信号は位置−速度変換部（６）において速度信号
に変換されて励磁タイミング食更部（５）に供給されて
いる。

尚、上記トルク指令値も励磁タイミング変更部（５）に
供給されている。

尚、上記パターンテーブル（２）には、所定の発生トル
クを得るための供給電流の変化を示す供給電流パターン
が実測値に基づく演算結果として格納されており、しか
も、発生トルクを変化させた場合に対応する複数の供給
電流パターンが格納されている（第４図参照）。

また、上記励磁タイミング変更部（５）は、所定のトル
ク指令値が与えられた場合における回転速度に対する位
相進み角が実測値に基づいて格納されており、しかもト
ルク指令値を変化させた場合に対応する複数の位相進み
角パターンが格納されている（第５図参照）。

第１図はこの発明のトルク制御方法の一実施例を示すフ
ローチャートであり、ステップ■において３相リラクタ
ンスモークの位相のみを直流励磁してリラクタンスモー
タを動作させて発生トルクパターンを測定し、ステップ
■において、発生トルクパターンに基づいて位相の供給
電流パターンを算出してパターンテーブル■に格納し、
ステップ■において複数のトルク指令値のそれぞれに対
応させて、回転速度に対する位相進み角を測定し、ステ
ップ■において、得られた複数の位相進み角パターンを
励磁タイミング変更部（５）に格納することにより初期
設定を完了する。その後は、ステップ■においてトルク
指令値τ＊が供給されるまで待って、ステップ■におい
てトルク指令値τ＊および回転子位置センサ（４ａ）に
より検出される位置θを読込み、ステップ■において、
読込まれた位置θに基づいて速度ｄθ／ｄｔを算出する
。そして、ステップ■において、上記トルク指令値τ＊
および速度ｄθ／ｄｔに基づいて定まる位相進み角θａ
を得、新たにθ−θ十θａとする。次いで、ステップ■
においてトルク指令値τ＊およびあたらしいθに対応す
る供給電流ｔａを算出し、ステップσΦにおいて位置θ
を２π／３だけずらし、ステップ■においてステップ■
と同様にして供給電流ｉｂを算出し、ステップ■におい
て位置θをさらに２π／３だけずらし、ステップ■にお
いてステップ■と同様にして供給電流ｉｃを算出する。

そして、ステップ■において、算出された供給電流ｉ　
ａ、　ｉ　ｂ、　ｉ　ｃをそれぞれリラクタンスモータ
（４）に供給することにより、発生トルクの減少を大巾
に抑制することができる。

即ち、上記供給電流ｉ　ａ、　ｉ　ｂ、　ｉ　ｃが、そ
れぞれπ／６≦θＣ≦５π／６の範囲で１Ｂ−１ｐ、他
の範囲でｉａ　−０ｓ ５π／６≦θＣ≦３π／２の範囲で１ｂ−１ｐ。

他の範囲でｉｂ　−０、 θＣ≦π／６または３π／２≦θＣの範囲で１ｃ−Ｉｐ
、他の範囲でｉｃ　−０ となるようにパターンテーブル（２）に供給電流パター
ンが格納されている場合には、何ら位相をずらすことな
く各供給電流ｉ　ａ、　ｉ　ｂ、　ｉ　ｅを供給すれば
、トルク指令値τ＊が一定であっても、回転速度に対応
して実際の巻線電流が、第１８図Ａ、Ｂ、Ｃに示すよう
に変化し、巻線電流の変化に伴なって発生トルクも減少
する。

しかし、上記トルク制御方法を適用すれば、供給電流の
位相のみがθａだけ進められるので（第２図参照）、回
転速度が１．０ｒｐｓの場合であっても、実際の巻線電
流が十分に立上り（第３図Ａ参照）、第１８図Ｃと比較
して発生トルクを大巾に増加させることができる（第３
図Ｂ参照）。尚、第３図には最も発生トルクの減少が著
しい場合についてのみ示しているが、他の回転速度の場
合にも同様に発生トルクの減少を抑制することができ、
さらに、同一回転速度であっても、トルク指令値τ＊の
大小に対応させてずれ角度を変化させることにより、同
様に発生トルクの減少を抑制することができる。

第７図Ａ、Ｂ、Ｃはそれぞれパターンテーブル（２）に
格納された供給電流パターンの他の例を示しており、同
図Ａはトルク脈動を著しく少なくする場合に好適な供給
電流パターン、同図Ｂは最も効率よくトルクを発生させ
る場合に好適な供給電流パターン、同図Ｃはトルク指令
値τ＊が小さい場合にはトルク脈動を著しく少なくし、
トルク指令値τ＊が大きい場合には効率よ（トルクを発
生させる場合に好適な供給電流パターンである。

したがって、上記の供給電流パターンが格納されたパタ
ーンテーブル（２）を採用した場合にも、自己インダク
タンスに起因する供給電流と実際の巻線電流との位相の
ずれを大巾に抑制し、上記各目的に適したリラクタンス
モータ（４）のトルク制御を行なうことができる。但し
、この場合には、ステップ■においてトルク指令値τ＊
に対応する供給電流ｉａを算出する場合に、例えばτ１
くτ＊くτ２であり、かつθ１くθくθ２となる４点を
パターンテーブル（２）から読出し、読出された４つの
供給電流値に基づく補間演算を行なうことにより供給電
流を算出し、ステップ［有］において、得られた供給電
流ｉａをリラクタンスモータ（４）に供給すればよい。

第８図は著しく少ない実ＤＩ　Ｉｉに基づいてａ相の供
給電流パターン（第７図Ａ参照）を算出する方法を示す
フローチャートであり、ステップ■において、電気角が
π／３〜２π／３の区間（ｆ５９図Ｂ中区間■参照）に
ついて ７＊−ｒａ（θｃ、ｉａ、ｏ、　　Ｏ）（但し、τ＊は
ｐめ設定された所定値）となるように各電気角θｅに対
する供給電流ｉａを求める。具体的には、複数個の実測
値に基づいて、第１Ｏ図Ａに示すように、供給電流ｉａ
を求めるのであるが、上記発生トルクパターンは離散的
に得られているだけであるから、例えば、電気角がθｅ
であり、供給電流がそれぞれｉａｌ、ｉａ２である場、
今の発生トルクがτａｌ、　　ｒａ２であり、しがもｒ
ａｌ＜τ＊くｒａ２であれば、上記供給電流ｉＨは、ｉ
Ｈ（θｅ）−ｉａｌ＋ｆ（τ＊−τａ１）／（ｒａ２−
ｒａｌ）ｌ　　（ｉａ２−ｉａｌ）の演算を行なうこと
により得られる。但し、上記のような直線捕間演算に代
えて高次の補間演算を行ない、近似精度を高めるように
してもよい。

次いで、ステップ■において、電気角が０〜π／３の区
間（第９図Ｂ中区間Ｉ参照）についてτ＊−τａ　（θ
ｅ、ｉａ、０．０） ＋τａ　（θｅ＋２π／３，０．Ｏ，ｉｃ）となるよう
に各電気角θｅ、θｅ＋２π／３に対する供給電流ｉ　
ａｔ　ｉ　ｃを求める。しかし、上記の関係を充足する
供給電流ｉ　ａｔ　ｉ　ｃは多数存在するので一義に定
めることはできない。したがって、具体的には、例えば
上記区間■における供給電流ｉａのパターンを直線パタ
ーン（第１０図Ｂに示すようにθ−θ０の場合に１ａ−
０であり、θ−θｌの場合にｉａ’−１１（但し、１１
はτ＊−τａ　（θ１．１１．ｏ、０）を満たす電流値
）となる直線パターン）とし、区間°Ｉにおける供給電
流ｉ３および上記関係に基づいて供給電流ｉｃ　（第１
０図Ｃ参照）を算出すればよい。そして、この場合にも
必要に応じて補間演算が行なわれることは勿論である。

その後、ステップ■において、区間Ｉにおける供給電流
ｉｃのパターンをそのまま区間■における供給電流ｉａ
のパターンとして採用することにより、第１Ｏ図りに示
すように、電気角が０〜πの全範囲にわたる供給電流ｉ
ａのパターンを得ることができる。但し、第９図Ｂはト
ルク指令値τ＊が負の場合に対応しており、トルク指令
値τ＊が０以上の場合には第９図Ａに示す区分にしたが
って各相供給電流Ｌ　ａ、　ｉ　ｂ、　ｉ　ｃを算出す
ればよい。

第１１図は著しく少ない実ＡＩ値に基づいてＣ相の供給
電流パターン（第７図Ｃ参照）を算出する方法を示すフ
ローチャートであり、ステップ■において、電気角がπ
／３〜２π／３の区間について１ａ−Ｉ＊ となるように供給電流ｉａを定める（第７図Ｃ参照）。

次いで、ステップ■において、電気角がＯ〜π／３の区
間について ｉａ２＋１ｃ２−Ｉ＊２ となり、かつ両相励磁時の発生トルク τａ　（θｃ、ｉａ＋ｏ、０） ＋τａ　（θｃ＋２π／３，０，０．ｉｃ）が最大にな
るように各電気角θＣ１θｃ＋２π／３に対する供給電
流ｉ　ａ、　ｉ　ｃを求める。具体的には、パターンテ
ーブル（３）に格納されている複数の実Ａ１１＋値に基
づいて、第１２図Ｂ、Ｃに示すように、供給電流ｉ　ａ
、　ｉ　ｃを求めるのであるが、上記実ｎ１値は離散的
に得られているだけであるから、例えば、実測値に基づ
いて補間演算を行なうことによりきめ細かい発生トルク
パターンを得、得られた発生トルクパターンに基づく演
算を行なうことが好ましい。

その後、ステップ■において、得られたＣ相の供給電流
パターンをＣ相の区間圓に適用することにより、第１２
図りに示すように、全区間に対するＣ相の供給電流パタ
ーンを得ることができる。

第１３図は著しく少ない実測値に基づいてＣ相の供給電
流パターン（第７図Ｃ参照）を算出する方法を示すフロ
ーチャートであり、ステップ■において、電気角がπ／
３〜２π／３．の区間についてｒ＊１−ｒａ（θＯ，ｉ
ｎ、ｏ、Ｏ） （但し、τ＊１はｐめ設定された比較的小さい所定値） となるように各電気角θｅに対する供給電流ｉａを求め
る。具体的には、複数個の実測値に基づいて、第１０図
Ａに示すように、供給電流ｉａを求めるのであるが、上
記発生トルクパターンは離散的に得られているだけであ
るから、例えば、電気角がθｅであり、供給電流がそれ
ぞれｉ　ａｌ、　　ｉ　ａ２である場合の発生トルクが
τａｌ、　　ｒａ２であり、しかもｒａｔ＜τ＊１くｒ
ａ２てあれば、上記供給電流ｉａは、 ｉａ　　（θｅ）＝ｉａｌ＋ｔ（ｒ本１−ｒａｔ）／（
τａ２−τａｌ）　ｌ　　（ｉ　ａ２−　ｉ　ａｌ）の
ａｎを行なうことにより得られる。但し、上記のような
直線補間演算に代えて高次の補間演算を行ない、近似精
度を高めるようにしてもよい。

次いで、ステップ■において、電気角が０〜π／３の区
間について ｒ＊１−ｒａ（θｃ、ｉａ、０．０） ＋ｒａ　　（θｃ　＋２ｙｒ／３．０，０．ｉｃ）とな
るように各電気角θＣ１θｃ＋２π／３に対する供給電
流ｉ　ａ、　ｉ　ｃを求める。しかし、上記の関係を充
足する供給電流ｉ　ａ、　ｉ　ｃは多数存在するので一
義に定めることはできない。したがって、具体的には、
例えば上記区間Ｉにおける供給電流ｉａのパターンを直
線パターン（第１０図Ｂに示すようにθ−θ０の場合に
１ａ−０であり、θ−θ１の場合に１Ｂ−Ｉｆ　　（但
し、１１はτ＊１−τａ　（θ１．ＩＩ、０．Ｏ）を満
たす電流値）となる直線パターン）とし、区間Ｉにおけ
る供給電流ｉａおよび上記関係に基づいて供給電流ｉｅ
　　（第１Ｏ図Ｃ参照）を算出すればよい。そして、こ
の場合にも必要に応じて補間演算が行なわれることは勿
論である。

その後、ステップ■において、区間Ｉにおける供給電流
ｉｃのパターンをそのまま区間■における供給電流ｉａ
のパターンとして採用することにより、第１Ｏ図りに示
すように、電気角がＯ〜πの全区間にわたる供給電流ｉ
ａのパターンを得ることができる。

次いで、ステップ■において、電気角がπ／３〜２π／
３の区間について １ａ−１＊２ （Ｉ＊２は比較的大きいトルク指令値τ＊２に対応する
電流指令値） となるように供給電流ｉａを定める（第１２図Ａ参照）
。

次いで、ステップ■において、電気角が０〜π／３の区
間について ｉａ”＋１ｃ２−ｒ＊２２ となり、かつ両相励磁時の発生トルク τａ　（θｅ、ｉａ、０．０） 十τａ　（θｅ＋２π／３，０，０．ｉｃ）が最大にな
るように各電気角θｅ、θｅ＋２π／３に対する供給電
流ｉ　ａ、　ｉ　ｃを求める。具体的には、パターンテ
ーブル（３）に格納されている複数の実測値に基づいて
、ｍ１２図Ｂ、Ｃに示すように、供給電流ｉ　ａ、　ｉ
　ｃを求めるのであるが、上記実測値は離散的に得られ
ているだけであるから、例えば、実測値に基づいて補間
演算を行なうことによりきめ細かい発生トルクパターン
を得、得られた発生トルクパターンに基づく演算を行な
うことが好ましい。

その後、ステップ■において、得られたＣ相の供給電流
パターンをａ柑の区間圓に適用することにより、第１２
図りに示すように、全区間に対するＣ相の供給電流パタ
ーンを得ることができる。

以上のようにして供給電流ｉ１のパターンが得られた後
は、供給電流ｉａのパターンを２π／３ずつずらせるこ
とにより供給電流ｉ　ｂ、　ｉ　ｃのパターンに対応さ
せることができるので、Ｃ相の供給電流パターンのみに
基づいて第１図のフローチャートに示される供給電流の
制御を行なうことにより、３相リラクタンスモータ（４
）を動作させることができる。

以上の説明から明らかなように、３相リラクタンスモー
タ（４）に対する供給電流のパターンは、高調波および
磁気飽和の影響が考慮されており、しかも回転速度およ
びトルク指令値τ＊に対応して位相進み角度が設定され
るのであるから、回転速度、トルク指令値に起因する発
生トルクの減少を人中に抑制して、供給電流パターンに
基づいて定まるトルク制御に近いトルク制御を達成する
ことができる。

また、パターンテーブル（２）には離散的に実測値を格
納しておくだけでよいから、必要な実測鎖の数を著しく
減少させることができ、しかも供給電流のパターンにつ
いても、電気角２π／３の範囲においてのみ演算を行な
えばよく、演算量をも著しく減少させることができる。

さらに、実際に発生させられるトルクがトルク指令値に
対して線形になるので、上位コントローラにおける負荷
が低減されることになる。

３相リラクタンスモータ（４）の回転方向を逆に設定す
る場合には、電気角の増加方向を反転させた状態で上記
と同様の一連の処理を行なえばよい。

また、第５図に示す位相進み角パターンから明らかなよ
うに、トルク指令値τ＊が小さい場合には位相のずれ角
度が著しく小さく、殆ど発生トルクが減少させられない
のであるから、トルク指令値１本を予め定められた閾値
と比較し、閾値より大きい場合にのみ励磁タイミング変
更部（５）により位相進み角を設定することもできる。

尚、上記ずれ角度パターンは、第５図から明らかなよう
に２次曲線であるから、実測値に基づいてずれ角度パタ
ーンを設定する代わりにシミュレーションにより設定す
ることもで墜る。

さらに、上記実施例においては、供給電流パターンの両
端部における励磁タイミングのずれ角度を同一に設定し
ているが、第１４図に示すように、供給電流パターンの
、通電開始側における位相進み角θａｓを通電終了側に
おける位相進み角θａｃよりも大きく設定す゛ることに
より、第１５図中実線で示すように発生トルクを大きく
することができるので、より大きい発生トルクを必要と
する場合には、θａｓ＞θａｅとすればよい。但し、位
相進み角をこのように設定すれば、損失が増加すする可
能性があり、しかも発生トルクの増加も４％程度である
ため、一般的にはθａｓ−θａｅとすればよい。

尚、第１５図ウニ点鎖線はθａｓ−θａｅの場合におけ
る発生トルクを示している。

尚、この発明は上記の実施例に限定されるものではなく
、例えば、任意の相数のリラクタンスモーフのトルク制
御に適用することが可能であるほか、上記実施例と異な
る供給電流パターンを設定しておくことが可能であるほ
か、第７図Ｃに示す供給電流パターンを設定する代わり
に、位置偏差、速度偏差等の大小に対応させて第７図Ａ
、Ｂに示す供給電流パターンを選択的に使用することが
可能であり、さらに、供給電流パターンに代えてトルク
パターンを使用することが可能であるほか、この発明の
要旨を変更しない範囲内において種々の設計変更を施す
ことが可能である。

〈発明の効果〉 以上のように第１の発明は、リラクタンスモータの回転
速度およびトルク指令値に基づいて励磁タイミングのず
れ角度を得、ずれ角度だけずらせたタイミングで各相に
電流を供給するので、供給電流と実際の巻線電流とのず
れを大巾に抑制することができ、回転速度、トルク指令
値の増加に伴なう発生トルクの低下を大巾に抑制するこ
とができるという特有の効果を奏する。

第２の発明は、通電開始時点と通電終了時点とに対応し
てずれ角度を異ならせることにより発生トルクを大きく
することができるという特有の効果を奏する。

第３の発明は、ずれ角度の実７１ｐＩ値の数を少なくす
ることができ、しかも簡単な補間演算を行なうだけで供
給電流と実際の巻線電流とのずれを大巾に抑制すること
ができ、回転速度、トルク指令値の増加に伴なう発生ト
ルクの低下を大［１１に抑制することができるという特
有の効果を奏する。

第４の発明は、少ない実測値に基づいてトルク脈動を大
１１１に低減させる供給電流波形を得ることができ、得
られた供給電流波形をずれ角度だけずらせたタイミング
で各相に供給するので、供給電流と実際の巻線電流との
ずれを大巾に抑制することができ、回転速度、トルク指
令値の増加に伴なう発生トルクの低下を大巾に抑制する
ことができ、ひいてはトルク脈動の増加をも大巾に抑制
することができるという特有の効果を秦する。

第５の発明は、少ない実測値に基づいて効率よくトルク
を発生させる供給電流波形を得ることができ、得られた
供給電流波形をずれ角度だけずらせたタイミングで各相
に供給するので、供給電流と実際の巻線電流とのずれを
大１１１に抑制することができ、回転速度、トルク指令
値の増加に伴なう発生トルクの低下を大１１１に抑制す
ることができ、全範囲にわたって発生トルクの減少を大
１１１に抑制することができるという特有の効果を奏す
る。

第６の発明は、少ない実測値に基づいてトルク脈動を大
巾に低減させる供給電流波形および効率よくトルクを発
生させる供給電流波形を得ておき、得られた供給電流波
形の一方を選択して、ずれ角度だけずらせたタイミング
で各相に供給するので、供給電流と実際の巻線電流との
ずれを大巾に抑制することができる。したがって、回転
速度、トルク指令値の増加に伴なう発生トルクの低下を
大巾に抑制して、トルク脈動の増加をも大巾に抑制する
ことができる状態と、全範囲にわたって発生トルクの減
少を大巾に抑制することができる状態とを選択すること
ができるという特有の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明のトルク制御方法の一実施例を示すフ
ローチャート、 第２図は供給電流パターンの励磁タイミング変更動作を
概略的に説明する図、 第３図は励磁タイミングの変更に伴なう巻線電流および
１相分の発生トルクの変化を概略的に説明する図、 第４図はパターンテーブルに格納された供給電流パター
ンの一例を示す図、 第５図は励磁タイミング食更部に格納された位相進み角
パターンの一例を示す図、 第６図はこの発明のトルク制御方法を実施するリラクタ
ンスモータ制御装置の電気的構成の一例を示すブロック
図、 第７図は供給電流パターンの他の例を示す図、第８図、
第１１図および第１３図はそれぞれ供給電流パターンを
得る方法を説明するフローチャート、第９図は電気角が
０〜２πの範囲における各相の電流供給状態を示す概略
図、 第１０図は順次算出される、トルク脈動を低減するため
の供給電流パターンを説明する概略図、第１２図は順次
算出される、効率よくトルクを発牛させるための供給電
流パターンを説明する概略図、 第１４図は通電開始側および通電終了側における位相ず
れ角度が異なる場合を概略的に示す図、第１５図は両位
相ずれ角度が等しい場合および異なる場合に対応する発
生トルクパターンを示す図、第１６図は自己インダクタ
ンスの変化を示す図、ｍ１７図はインダクタンス変化が
大きい領域で電流を流すための供給電流パターンを示す
図、第１８図は第１７図の供給電流パターンに対応する
巻線電流および一相分の発生トルクを示す図。 （１）・・・演算部、（２）・・・パターンテーブル、
（４）・・・３相リラクタンスモータ、（４ａ）・・・
回転子位置センサ、 （５）・・・励磁タイミング変更部、 （６）・・・位置−速度変換部、 （θａ）（θａｓ）　　（θａｅ） （１１（Ｉｆ）　（Ｉ［ｌ・・・区間 ・・・位相進み角度、 第 図 第 図 電気角８ｅ （Ｂ） 第 図−２ （Ｃ） 電気角θｅ 第 図 第 図 （Ａ） θＯ θ１ θｔ θ。 θ４ θ６ θ６ 第 図 第１５図 位相進み角　（ｄｅｇ） 第 図 ａ

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. １．ｎ相のリラクタンスモータの各相に電 気角２π／ｎずつ位相が異なる電流を供 給するトルク制御方法において、リラク タンスモータの回転速度およびトルク指 令値に基づいて励磁タイミングのずれ角 度を得、ずれ角度（θａ）（θａｓ） （θａｃ）だけずらせたタイミングで各相 に電流を供給することを特徴とするリラ クタンスモータのトルク制御方法。
2. ２．励磁タイミングのずれ角度（θａｓ） （θａｅ）が、通電開始時点と通電終了時 点とに対応してそれぞれ得られる上記特 許請求の範囲第１項記載のリラクタンス モータのトルク制御方法。
3. ３．励磁タイミングのずれ角度（θａ） （θａｓ）（θａｅ）が、回転速度およびトルク指令値
   の２次元テーブルに予め格納 されているずれ角度を読出して補間演算 を行なうことにより得られる上記特許請 求の範囲第１項または第２項に記載のリ ラクタンスモータのトルク制御方法。
4. ４．リラクタンスモータ（４）が３相のリラクタンスモ
   ータであり、何れかの相に対す る励磁区間を３個の区間（ I ）（II）（III）区分し、
   該当する相のみが励磁される単独区間（II）については
   測定データにより得られた発 生トルク特性に基づいて発生トルクを一 定にする供給電流パターンを算出し、該 当する相および他の相が同時に励磁され る複合区間（ I ）（III）の一方については任意の供給
   電流パターンを設定し、複合区間の 方については他の相を任意の供給電流 パターンで励磁した場合に発生トルクを 一定にする供給電流パターンを測定デ ータにより得られた発生トルク特性に基 づいて算出し、上記供給電流パターンを 連続させたパターンに基づいて各相の供 給電流値を算出し、算出された値の電流 をずれ角度（θａ）（θａｓ）（θａｅ）だけずらせた
   タイミングで各相に供給する 上記特許請求の範囲第１項から第３項の 何れかに記載のリラクタンスモータのト ルク制御方法。
5. ５．リラクタンスモータ（４）が３相のリラクタンスモ
   ータであり、何れかの相に対す る励磁区間を３個の区間（ I ）（II）（III）に区分し
   、該当する相のみが励磁される単独区間（II）について
   は予め設定された損失に基づい て発生トルクを最大にする供給電流パタ ーンを算出し、該当する相および他の相 が同時に励磁される複合区間（ I ）（III）の一方につ
   いては測定データにより得られた発 生トルク特性および予め設定された損失 に基づいて発生トルクを最大にする該当 相および他の相の供給電流パターンを算 出し、上記複合区間（ I ）（III）の他方については上
   記他の相の供給電流パターンを適用 し、上記供給電流パターンを連続させた パターンに基づいて各相の供給電流を算 出し、算出された値の電流をずれ角度 （θａ）（θａｓ）（θａｃ）だけずらせたタイミング
   で各相に供給する上記特許請 求の範囲第１項から第３項の何れかに記 載のリラクタンスモータのトルク制御方 法。
6. ６．リラクタンスモータ（４）が３相のリラクタンスモ
   ータであり、何れかの相に対す る励磁区間を３個の区間（ I ）（II）（III）に区分し
   、該当する相のみが励磁される単独区間（II）について
   は測定データにより得られた発 生トルク特性に基づいて発生トルクを一 定にする供給電流パターンを算出し、該 当する相および他の相が同時に励磁され る複合区間（ I ）（III）の一方については任意の供給
   電流パターンを設定し、複合区間の 他方については他の相を任意の供給電流 パターンで励磁した場合に発生トルクを 一定にする供給電流パターンを、測定デ ータにより得られた発生トルク特性に基 づいて算出し、上記供給電流パターンを 連続させた第１パターンを得ておくとと もに、該当する相のみが励磁される単独 区間（II）については予め設定された損失に基づいて発
   生トルクを最大にする供給電 流パターンを算出し、該当する相および 他の相が同時に励磁される複合区間（Ｉ）（III）の一
   方については測定データにより得ら れた発生トルク特性および予め設定され た損失に基づいて発生トルクを最大にす る該当相および他の相の供給電流パター ンを算出し、上記複合区間（Ｉ）（III）の他方につい
   ては上記他の相の供給電流パターン を適用し、上記供給電流パターンを連続 させたパターンを得ておき、第１パター ンまたは第２パターンを選択して、選択 されたパターンに基づいて各相の供給電 流値を算出し、算出された値の電流をず れ角度（θａ）（θａｓ）（θａｃ）だけずらせたタイ
   ミングで各相に供給する上記 特許請求の範囲第１項から第３項の何れ かに記載のリラクタンスモータのトルク 制御方法。