JPH02206391A - 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御方法に関し
、さらに詳細にいえば、高調波、磁気飽和の影響を考慮
して、全領域におけるトルク脈動の低減または効率のよ
いトルク発生を行なわせ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〉 従来から産業用ロ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クの発生
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（θｒａ、　ｉ　ａ、　Ｌ　ｂ、　ｉ　ｅ）汝（
１／２）（ｄＬａ　／ｄθｍ）ｉａ２＋　（１／２）（
ｄＬｂ　／ｄθｍ）ｉｂ２＋（１／２）　（ｄＬｃ　／
ｄθｌｌ１）ｉＣ２（１口し、ｉは電流値、Ｌは自己イ
ンダクタンス、添字ａ、ｂ、ｃは相、θ１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
０３−３５１９４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制御法」田中他、電気学会研究会、
　５ＰＣ−８７−１４゜ＰＰ、１〜ｔｏ、１９８７参照
）。

しかし、特開昭８３−３５１９４号公報に記載されたト
ルク制御方法においては高調波および磁気飽和の影響を
全く無視しており、「メガトルクモータの理論解析とそ
のトルク制御法」に記載されたトルク制御方法において
は磁気飽和の影響を全く無視しているので、実際に産業
用ロボットに組込んでも、特に大きなトルクを得る必要
がある場合におけるトルク脈動を効果的に低減させるこ
とができないという問題がある。即ち、リラクタンスモ
ータの１回転中にはインダクタンスが大きく変化するの
であり、このインダクタンス変化は多くの高調波を含ん
でいるとともに、インダクタンス変化が磁気飽和の影響
を受けるのであるから、これらを無視した供給電流の制
御を行なっても、広範囲にわたる発生トルクの制御を著
しく脈動を低減させた状態で実現することは不可能であ
る。

また、発生トルクの実測値を予め得ておき、回転子位置
の変化に対する供給電流波形を決定すれば、高調波およ
び磁気飽和の影響が実測値において考慮されたことにな
るので、広範囲にわたり脈動を著しく低減させた状態で
発生トルクの制御を行なうことができると思われる。

しかし、発生トルクの実測値を得るためには、発生トル
クが回転子の位置の関数であるとともに、各相毎の供給
電流の大きさの関数であるから、膨大な実ＫｐＩ値を得
なければならなくなり、しかも膨大な実測値を格納して
おくためのメモリ８二も膨大になってしまうのであるか
ら、測成実用化することは不可能である。

また、リラクタンスモータは磁気飽和が他のモータに比
し大きく、産業用ロボットを高速動作させようとすれば
、供給電流を増加させることによりリラクタンスモータ
の発生トルクを大きくし、回転速度を増加させればよい
と思われるが、供給電流を増加させても、磁気飽和等の
影響により十分な発生トルク増加を達成することができ
ず、供給電流を増加させればかえって損失が増加するの
で、リラクタンスモータ駆動効率が著しく低下すること
になる。

（発明の目的〉 この発明は上記の間居点に鑑みてなされたものであり、
トルク脈動を著しく低減させた状態での発生トルクの制
御、損失を特別に増加させることなく発生トルクを増加
させる制御を必要に応じて選択的に行なうことができる
とともに、必要な実測値の数を大ｔｉに減少させること
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
ること相的としている。

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、ｎｔ［］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、何れかの相に対する励磁区間
を相の数に基づいた個数の区間に区分し、何れかの区間
が該当する相のみが励磁される単独区間であれば４Ｐ１
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であれば
、任意の供給電流パターンを設定し、または他の相を任
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、何
れかの区間が該当する相のみが励磁される単独区間であ
れば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であれば測定データによ
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供給電流パターンを算
出し、上記供給電流パターンを連続させた第２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各相に供給する方法であ
る。

他の発明のリラクタンスモータのトルク制ｉ１／ｉ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、何れ
かの相に対する励磁区間をｍ個（ｍはｎ以下の自然数）
の区間に区分し、何れかの区間が該当する相のみが励磁
される単独区間であればＡ＃ｊ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、該当する柑および他の相が同時
に励磁される複合区間であれば、任意の供給電流パター
ンを設定し、または他の相を任意の供給７Ｌｉ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、何れかの区間が該当す
る相のみが励磁される単独区間であれば予め設定された
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
る複合区間であれば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
を最大にする供給電流パターンを算出し、上記供給電流
パターンを連続させた第２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
値の電流を各相に供給する方法である。

また、さらに他の発明のトルク制御方法は、３相のリラ
クタンスモータの各相に電気角２π／３ずつ位相が異な
る電流を供給する制御方法において、何れかの相に対す
る励磁区間を３個の区間［１）ｆｉｌｌ　Ｉｔに区分し
、該当する相のみが励磁される単独区間［１１）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ｆｊ２合区
間〔Ｉ）ＵｆＪ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り１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（１）圓の一方については１ｉ
ｆｌｌｌ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
該当用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（１）０１０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各相に供
給する方法である。

この場合において、任意の供給電流パターンが予め設定
された関数であることが好ましい。

また、これらの場合において、第１パターンまたは第２
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、位置偏差の大小に基づいて行なわれても
よく、さらには、速度偏差の大小にぶづいて行なわれて
もよい。

さらにこれらの場合において、供給電流パターンとして
は、離散的に測定されたデータに基づいて捕間演算を行
なうことにより得られるものであればよい。

く作用〉 以上の第１および第２の発明のトルク制御方法であれば
、リラクタンスモータの相数がｎであっても、１相分に
ついてのみＭｊ定データを得ておけばよく、高調波、磁
気飽和の影響を考慮し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１相分だけ算出
することができるとともに、高調、淳、磁気飽和の影響
を考慮した発生トルク特性およびｒめ設定された損失に
基づいて効率よくトルクを発生させ得る供給電流パター
ンを１相分だけ算出することができる。そして、他の相
については上記供給電流パターンを、相数ｎに基づいて
定まる所定の電気角、即ち、電気角２π／ｎの整数倍だ
け位相を異ならせて適用することにより各相の供給電流
を算出することができる。したがって、前者の供給電流
パターンに基づいて各相の供給電流を算出すれば、全範
囲にわたってトルク脈動が著しく低減させられた状態で
リラクタンスモータのトルク制御を行なうことができ、
逆に、後者の０（給電流パターンに基づいて各相の供給
電流を算出すれば、全範囲にわたって効率よく、即ち、
損失を増加させることなく、最大のトルクを発生させ、
高速回転する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。

これらの場合において、供給電流パターンの算出に当っ
て、励磁区間を相の数よりも多い個数の区間に区分して
おいて、各区間毎に供給電流を算出するようにしてもよ
いが、相の数量下の個数の区間に区分すれば、区間毎の
供給電流算出を減少させることができる。そして、後者
の場合におい。

では、例えば相の数が３であれば、励磁区間を３つの区
間に区分すればよく、相の数が４であれば、励磁区間を
２つの区間に区分すればよいことになる。

さらに他の発明のトルク脈動低減方法であれば、リラク
タンスモータの相数が３であるから、１相分について励
磁区間が３／ｌａｌの区間に区分される。

そして、区分された３個の区間のうち中央の区間は該当
するト目のみが励磁されるのであるがら、Ａ−１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することができ、
残余の区間は該当する相および他の相が同時に励磁され
るのであるから、一方の区間については任意の供給電流
パターンを設定し、他方の区間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３個の供給電流
パターンを連続させることにより、全励磁区間に対する
供給電流パターンを得ておく。

また、中央の区間は、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得ることがで
き、残余の区間の一方について、損失が予め設定された
値になり、かつ効率よくトルクを発生させることができ
る両相の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することができ、上記
３個の供給電流パターンを連続させることにより、全励
磁区間に対する供給電流パターンを得ておく。そして、
他の相については得られた供給電流パターンを電気角２
π／３ずつ位相を異ならせた状態で適用することにより
、各相の供給電流を算出することができる。したがって
、前者の供給電流パターンに基づいて各相の供給電流を
算出すれば、全範囲にわたってトルク脈動が著しく低減
させられた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、逆に、後者の供給電流パターンに基づ
いて各相の供給電流を算出すれば、全範囲にわたって効
率よく、即ち、損失を増加させることなく、最大のトル
クを発生させ、高速回転する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。

この場合において、任意の供給電流パターンが予め設定
された関数、例えば−次関数等であれば、前者の供給電
流パターンの算出を簡単に行なうことができる。

以上何れの発明においても、第１パターンまたは第２パ
ターンの選択が、トルク指令値の大小に基づいて行なわ
れる場合には、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
。さらに、第１パターンまたは第２パターンの選択が、
位置偏差の大小に基づいて行なわれる場合、または速度
偏差の大小に基づいて行なわれる場合には、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。

また、以上何れの場合においても、供給電流パターンが
離散的に測定されたデータに基づいて補間演算を行なう
ことにより得られるものであれば、補間演算により１グ
られるデータの精度が余り低下しない範囲内で測定デー
タの数を減少させることができる。

即ち、３相のリラクタンスモータの発生トルクで（θｌ
　ｉ　ａ、　ｉ　ｂ、　ｉ　ｃ）　（但し、ｉは電流値
、添字ａ、ｂ、ｃは相、θｌは回転子位置をそれぞれ示
している）は、 ｒ（θｍ、ｉａ、ｉｂ、１ｃ）−ｒａ（６ｍ、　ｉ　ａ
、　ｉ　ｂ、　ｉ　ｃ）＋ｒｂ（θｔ＊、　ｉ　ａ、　
ｉ　ｂ、　ｉ　ｃ）＋　ｒ　ｃ（θＩＬ　ｉ　ａ、　ｔ
　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、
ｒａ（θｔａ、　ｉ　ａ、　ｉ　ｂ、　ｉ　ｃ）’ｒ　
ｒ　ａ（θ１．ｉａ、ｏ、０）ｒｂ（６ｍ、　ｉ　ａ、
　ｉ　ｂ、　ｉ　ｃ）Ｌ７　ｒ　ｂ（θｍ、Ｏ，ｉｂ、
Ｏ）τＣ（６ｍ、　ｉ　ａ、　ｉ　ｂ、　ｉ　ｃ）鴇ｒ
　ｃ（θｍ、０，０．ｉｃ）と近似することができ、こ
の結果、発生トルクもて（θｍ、ｉａ、ｉｂ、ｊｃ）＝
ｒａ（θｍ、ｉａ、ｏ、０）＋ｒｂ（θｌ、屹　ｉＬ＋
、０）＋ｒ’ｃ（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ｐＳ電気角をθ８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１１ＦＩ　値は電気角が０〜２π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　ｂ、　ｉ　ｃ）ｍ　７１３（θｅ　
−２π／３．　　ｉａ、ｉｂ、１ｃ）−τｃ（θｅ　＋
２ｙｒ／３．ｉａ、ｉｂ、ｉｃ）てあり、必要な実測値
は１柑分のみでよく、１／３に減少させることができる
。

さらに、第１３図に示すように、各相の特性が対称であ
る場合には、 τ（θｅ、　ｔ　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」１定値を
離散的に得ておき、７１Ｐｊ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（０ｍ、　ｉａ、　ｉ　ｂ、　ｉ　ｃ）（τ＊
は一定値） 得るために必要な各相の供給電流ｉ　ａ、　ｉ　ｂ、　
ｉ　ｃを前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＋ｉｃ”−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、かつ各相単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＾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、任意の相数のりラフタンスモータ
についても同様である。

〈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ノラクタ
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
るトルク指令値を入力とし、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（２）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、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ク（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（２）に供給
している。

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嚢化を示す供給電流パターン
が実／ｌ１ｌＪ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７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ａ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ａ相の供給
電流パターンを算出してパターンテーブル■に格納して
おく。

通常はこのステップまでを予めオフラインで計算してお
く。

トルク指令値τ＊が供給されれば、ステップ■において
トルク指令値１本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■においてトル
ク指令値τ＊に対応する供給電流ｉ３を算出しく具体的
には、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
ことにより算出し）、ステップ■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・ツブ■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を算出し、ステッ
プ［株］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フ（４）に供
給することにより、トルク指令値１本が小さい場合には
トルク脈動が著しく少ない状態で、トルク指令値１本が
大きい場合には効率よ（トルクを発生させる状態で、そ
れぞれリラクタンスモーフ（４）を回転駆動することが
できる。

第２図は著しく少ない実？Ｊ１１値に基づいてａ　ｔ［
］の供給電流パターン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／３〜２
π／３の区間（第３図Ｂ中区間■参照）について τ　＊ｌ　Ｉ−ｒａ　（θｅ、ｉａ、０．　０）（但し
、τ＊ｌは予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１　ｉｔを
求める。具体的には、複数個の実ａｌｌＪ値に基づいて
、第４図Ａに示すように、供給電流ｉＢ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θＣであり、供給電
流がそれぞれｉａｌ、ｉａ２である場合の発生トルクが
τａｌ、　　ｒａ２であり、しかもｒａｌ＜τ＊ｌくｒ
ａ２であれば、上記供給γに流ｉａは、 ｉａ　　（θｅ）　＝ｉａｌ＋　（（ｒ＊ｌ　−ｒａｌ
）　／（τａ２−τａｔ）　ｌ　　（ｉ　ａ２−　ｉ　
ａｌ）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（第３図Ｂ中区間Ｉ参照）についてｒ＊ｌ　−ｒａ　
　（θｅ、ｉａ、０．Ｏ）＋ｒａ　　（θｃ　＋２ｙｒ
／３．０，０．ｉｃ）となるように各電気角θｅ、θｅ
＋２π／３に対する供給電流ｉ　ａ、　ｉ　ｅを求める
。しかし、上記の関係を充足する供給型ｔＴｔｉａ、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４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１ａ−Ｉｔ　　（但し、Ｉｆはτ＊１−ｒａ　　（θ
１．１１，０．０）を満たすｍ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ｉｃ　　（第４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
１ｃのパターンをそのまま区間■における供給電流ＬＨ
のパターンとして採用することにより、第４図りに示す
ように、電気角が０〜πの全区間にわたる供給電流ｉａ
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（第３図Ｂ中区間■参照）について ｉａ　＝　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４図Ｃ参照）。

次いで、ステップ■において、電気角が０〜π／３の区
間（第３図Ｂ中区間Ｉ参照）についてｉＨ２＋ｉｅ”−
Ｉ＊２２ となり、かつ両相励磁時の発生トルク ｒａ　（θ（３，ｉＨ，０，０） ＋ｒａ　　（θｅ　＋２π／３，０，０．ｉｃ）が最大
になるように各電気角θＣ９θｃ＋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Ａ１１ｌ値
に基づいて、第５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Ｃ相の区間口に適用することにより、第５図
りに示すように、全区間に対するａ［１１の（ｊ（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ｉａ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、ａ相のは給７１Ｓ　ｆｆｌ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柑リラクタンスモー
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いるとともに、トルク指令
値τ＊ｌ、τ＊２の大小にλ・ｌ応して互に異なるパタ
ーンである。したがって、トルク指令値１本１が小さい
場合には、発生トルクτ＊ｌを一定にする供給電流パタ
ーンが自動的に選択され、トルク脈動が著しく低減され
た状態でのトルク制御が実現されるので、著しく高精度
の位置決め精度を達成することができる。逆に、トルク
指令値τ＊２が大きい場合には、定められた損失で発生
トルクτ＊２を最大にする供給電流パターンが自動的に
選択され、効率よく大トルクを発生させるので、口■能
な限り高速動作を達成することができる。

また、パターンテーブル（２）には離散的な実ＡＩＩＩ
値に基づくテーブルを格納しておくだけでよいから、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
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柑リラクタンスモーク（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。

〈実施例２〉 第１１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他例を示すブロッ
ク図であり、第６図の構成と異なる点は、１つのパター
ンテーブル（２）にのみ供給電流パターンを格納する代
わりに１対のパターンテーブル（２ａ）　（２ｂ）を設
けておいて、一方のパターンテーブル（２ａ）にトルク
脈動を低減させるための供給電流パターンを格納すると
ともに、他方のパターンテーブル（２ｂ）に効率よくト
ルクを発生させるための供給電流パターンを格納した点
および位置偏差信号Δθの大小に基づいて何れかのパタ
ーンテーブルを選択する切替回路（５）が設けられてい
る点のみである。

尚、上記パターンテーブル（２ａ）　（２ｂ）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ＡＰＩ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１変数の供給電流パターンが格納されている（第
１２図参照）。

第１０図Ａ、Ｂは著しく少ない実測値に基づいてＣ相の
供給電流パターンを算出する方法を示すフローチャート
であり、同図Ａはトルク脈動を低減する供給電流パター
ン、同図Ｂはトルクを効率よく発生させる供給電流パタ
ーンをそれぞれ示している。

同図Ａのステップ■において、電気角がπ／３〜２π／
３の区間（第３図Ｂ中区間■参照）について ７＊−ｒａ（θｃ、ｉＨ，０，０） （但し、τ＊は予め設定された所定値）となるように各
電気角θ０に対する供給電流ｉａを求める。次いで、ス
テップ■において、電気角が０〜π／３の区間（第３図
Ｂ中区間Ｉ参照）について ７＊−ｒａ（θｅ、ｉａ、０．　０） ＋ｒａ　　（θｅ　　＋２ｙｒ／３．　０．　　Ｏ，ｉ
ｃ）と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。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４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ｉａのパターンを得
ることができる。

そして、以上の一連の処理を複数のトルク指令値τ＊に
基づいて行なうことにより、必要な全供給電流パターン
を得ることができ、そのままパターンテーブル（２ａ）
に書込むことができる。

同図Ｂのステップ■において、電気角がπ／３〜２π／
３の区間（第３図Ｂ中区間■参照）について １ａ−ｒ＊ （ＩＩは所定のトルク指令値τ＊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５図Ａ参照、但
しＩＩ−１＊２）。次いで、ステップ■において、電気
角が０〜π／３の区間（第３図Ｂ中区間Ｉ参照）につい
てｉａ２＋１Ｃ２−ＩＩ２となり、かつ両相励磁時の発
生トルク ｒａ　　（θｃ、ｉａ、Ｏ，Ｏ） ＋ｒａ　　（θＯ＋２π／３，０，０．ｉｅ）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。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
口に適用することにより、第５図りに示すように、全区
間に対するａ相の供給電流パターンを得ることができる
。

そして、以上の一連の処理を複数のトルク指令値１本に
基づいて行なうことにより、必要な全１共給ｆｆ１Ａパ
ターンを得ることができ、そのままパターンテーブル（
２ｂ）に書込むことができる。

第８図はこの発明のトルク制御方法の他の実施例を示す
フローチャートであり、ステップ■において３柑リラク
タンスモークのＣ相のみを直流励磁してリラクタンスモ
ータを動作させ、電気角がＯ〜πの範囲における発生ト
ルクパターンをＭ１定し、ステップ■において、発生ト
ルクパターンに基づいてＣ相の供給電流パターンを算出
してパターンテーブル（２ａ）　（２ｂ）に格納してお
く。通常はこのステップまでを予めオフラインで計算し
ておく。

トルク指令値τ＊が供給されれば、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、指
令位置θｉｄ（第９図Ａ中実線参照）に対する読込まれ
た位置θ（第９図Ａ中破線参照）の偏差へ〇（第９図Ｂ
参照）を算出し、ステップ■において偏差Δθが所定の
限界偏差Δθｓｈ　（第９図Ｂ参照）よりも大きいか否
かを判別する。そして、偏差Δθが限界偏差Δθｓｈよ
りも大きければステップ■においてパターンテーブル（
２ｂ）を選択し、逆に、偏差へ〇が限界偏差へ〇ｓｈよ
りも小さければステップ■においてパターンテーブル（
２ａ）を選択する。その後は、ステップ■においてトル
ク指令値ｒ＊に対応する供給電流ｉａを算出しく具体的
には、例えばτ１く１本くτ２てあり、かつθ１くθく
θ２となる４点ｉｆ、ｉ２゜ｉ　３．　ｉ　４を、選択
されたパターンテーブルから読出し、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算出し
）　ステップ［株］において位置θを２π／３だけずら
し、ステップ（ｌｉ）においてステップ■と同様にして
供給電流１ｂを算出し、ステップ■において位置θをさ
らに２π／３たけずらし、ステップ■においてステップ
■と同様にして供給電流ｉｃを算出し、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、位置偏差Δθの大小に対応させて最適のトルク制
御を行なわせることができる。即ち、位置偏差へ〇が小
さい場合にはトルク脈動が著しく少ない状態で、位置偏
差へ〇が大きい場合には効率よくトルクを発生させる状
態で、それぞれリラクタンスモータ（４）を回転駆動す
ることができる。

但し、上記ステップ■における補間演算は、例えば、 ｉ＊＝（１−に２）　　　　（（１−ｋｌ）　　　　ｉ
３＋ｌｃｌ　　　　ｉ４１＋に２ｆ（１−ｋｌ）　　　
　ｉｆ＋ｋｌ−ｉ２１ （但し、ｋｌ　−（θ−θ１）／（θｌ　−θ２）。

ｋ２−（τ本−τ１）／（τ２−τ１）である）の２次
元補間演算を行なうことにより、供給電流値ｌ＊を精度
よく算出することができる。

また、上記実施例２において位置偏差Δθの大小に基づ
いてパターンテーブルを選択する代わりに速度偏乙△ｄ
θ／ｄｉの大小等に基づいてパターンテーブルを選択す
るようにしてもよいことは勿論である。

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タのトルク制
御に適用することが１■能であるほか、トルク脈動を低
減するための供給電流パターンにおいて、区間（１）に
代えて区間印の供給電流のパターンを直線に設定するこ
とが可能であり、または、区間（１）または区間（５）
の供給電流のパターンを直線以外の関数パターンに設定
することが可能であり、さらに、ジュール１員、即ち、
ｉａ２＋ｉｃ２を最小とする制約条件を考慮して区間（
１１における供給電流ｉ　ａ、　ｉ　ｃのパターンを算
出スることが可能であるほか、供給電流パターンに代え
てトルクパターンをパターンテーブル（２に格納してお
くことが可能であり、その他、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ｎＩ能
である。

〈発明の効果〉 以上のように第１の発明は、ｎ相すラクタンスモークの
１相分についてのみ７１Ｉｊ定データを得ておくだけで
、高調波、磁気飽和の影響を考慮し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お
よび効率よくトルクを発生させる供給電流パターンを１
相について得ることができ、何れかの供給電流パターン
を選択して各相の供給電流を算出することができるので
、広範囲にわたってトルク脈動が著しく低減させられた
状態でのト）レフ制御、または広範囲にわたって効率よ
くトルクを発生させる状態でのトルク制御を必要に応じ
て選択的に行なわせることができるという特Ｈの効果を
奏する。

第２の発明も、ｎ柑すラクタンスモータの１相分につい
てのみ測定データを得ておくだけで、高調波、磁気飽和
の影響を考慮し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７ｒ３．流パターンおよび効率よく
トルクを発生させる供給電流パターンを１相について得
ることができ、（ｎＩれかの供給電流パターンを選択し
て各相の１１＋、給電流を算出することができるので、
広範囲にわたってトルク脈動が著しく低減させられた状
態でのトルク制御、または広範囲にわたって効率よくト
ルクを発生させる状態でのトルク制御を必要に応じて選
択的に行なわせることができるという特許゛の効果を奏
する。

第３の発明は、３相リラクタンスモークの１相分につい
て、電気角Ｏ〜π、またはπ〜２πの範囲を３つに区画
し、区画された１つの区間については他の相の供給電流
を考慮することなく供給電流パターンを算出し、残余の
区間の一方については１「意の供給電流パターンを設定
し、他方については設定された供給電流パターンを考慮
して供給電流パターンを算出するので、演算量を電気角
２π／３の範囲のみに減少させることができ、しかもＩ
ＩｔｌＩの供給電流パターンを得ておくだけで各相の供
給電流を算出することができ、広範囲にわたってトルク
脈動が著しく低減させられた状態でのトルク制御、また
は広範囲にわたって効率よくトルクを発生させる状態で
のトルク制御を必要に応じて選択的に行なうことができ
るという特有の効果を奏する。

第４の発明は、任意の供給電流パターンがＴめ設定され
た関数、例えば−次関数等であるから、この関数に基づ
く供給電流パターンの算出を簡単に行なうことができる
という特ａの効果を奏する。

第５の発明は、高速動作を行なわせるべきがトルク脈動
が少ない状態での動作を行なわせるべきかをトルク指令
値の大小に基づいて認識するので、特別な処理を行なう
ことなく供給電流パターンを選択することができ、自動
的に対応するトルク制御を行なうことができるという特
有の効果を奏する。

第６の発明は、高速動作を行なわせるべきかトルク脈動
が少ない状態での動作を行なわせるべきかを位置１−差
の大小に基づいて認識するので、認識結果に基づいて供
給電流パターンを選択することができ、動作目標位置に
対する追従性が高くなるようにトルク１；ｌ　？ＸＪを
行なうことができるという特許゛の効果を奏する。

第７の発明は、高速動作を行なわせるべきかトルク脈動
が少ない状態での動作を行なわせるべきかを速度偏差の
大小に基づいて認識するので、認識結果に基づいて供給
電流パターンを選択することができ、動作目標位置に対
する追従性が高くなるようにトルク制御を行なうことが
できるという特有の効果を奏する。

第８の発明は、供給電流特性が離散的に測定されたデー
タに基づいて補間演算を行なうことにより得られるので
あるから、補間演算により得られるデータの精度が余り
低下しない範囲内でΔ−ｊ定データの数を減少させるこ
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脈動低減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を得る方法を説明するフロー
チャート、 第３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４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５図は順次算出
される、効率よくトルクを発生させるための供給電流パ
ターンを説明する概略図、 第６図はこの発明のトルク脈動低減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図はパターンテーブルに格納された供給電流パター
ンを示す図、 第８図はこの発明のトルク制御ノブ法の他の実施例を示
すフローチャート、 第９図は位置偏差を説明する概略図、 第１０図は著しく少ない実１ｌＰＩ値に基づいてａ相の
供給電流パターンを算出するノブ法を示すフローチャー
ト、 第１１図はこの発明のトルク制御方法を実施する」ラフ
タンスモーフ制御装置の電気的構成の他側を示すブロッ
ク図、 第１２図はパターンテーブルに格納された供給電流パタ
ーンをを示す図、 第１３図は発生トルクパターンを示す図。 第３図 （Ａ） （１）・・演算部、（２）　（２ａ）　（２ｂ）・・・
パターンテーブル、（４）・・・３相リラクタンスモー
ク、（Ｉｌ　［１１）　（Ｉｌ・・・区間

Claims (8)

【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 給する制御方法において、何れかの相に 対する励磁区間を相の数に基づいた個数 の区間に区分し、何れかの区間が該当す る相のみが励磁される単独区間であれば 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 であれば、任意の供給電流パターンを設 定し、また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、何れかの区間が該当する相のみが励 磁される単独区間であれば予め設定され 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 区間であれば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供 給電流パターンを算出し、上記供給電流 パターンを連続させた第２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 された値の電流を各相に供給することを 特徴とするリラクタンスモータのトルク 制御方法。
2. ２．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、何れかの相に 対する励磁区間をｍ個（ｍはｎ以下の自 然数）の区間に区分し、何れかの区間が 該当する相のみが励磁される単独区間で あれば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 合区間であれば、任意の供給電流パター ンを設定し、また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、何れかの区間が該当する相の みが励磁される単独区間であれば予め設 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 る複合区間であれば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 する供給電流パターンを算出し、上記供 給電流パターンを連続させた第２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各相に供給するこ とを特徴とするリラクタンスモータのト ルク制御方法。
3. ３．３相のリラクタンスモータ（４）の各相に電気角２
   π／３ずつ位相が異なる電流を 供給する制御方法において、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 を各相に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。
4. ４．任意の供給電流パターンが予め設定さ れた関数である上記特許請求の範囲第３ 項記載のリラクタンスモータのトルク制 御方法。
5. ５．第１パターンまたは第２パターンの選 択がトルク指令値（τ＊）の大小に基づ いて行なわれ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．第１パターンまたは第２パターンの選 択が位置偏差（Δθ）の大小に基づいて 行なわれ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。
7. ７．第１パターンまたは第２パターンの選 択が速度偏差の大小に基づいて行なわれ る上記特許請求の範囲第１項から第２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。
8. ８．供給電流特性が離散的に測定されたデ ータに基づい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 から第７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。