JPH04101698A

JPH04101698A - 誘導電動機の駆動方法

Info

Publication number: JPH04101698A
Application number: JP13891090A
Authority: JP
Inventors: Toshihiro Sawa; 俊裕沢; Masaharu Yamamoto; 正治山本
Original assignee: Yaskawa Electric Corp
Current assignee: Yaskawa Electric Corp
Priority date: 1990-05-28
Filing date: 1990-05-28
Publication date: 1992-04-03

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］本発明は、インバータを用いて誘導電動機を駆動する方
法に関する。

［従来の技術］ＮＣドリルマシンやタッピングマシンの主軸ドライブ等
では、加工生産性を上げるために、高速主軸が使用され
る。

第３図（ａ）、　　（ｂ）はインバータによる主軸用誘
導電動機のドライブを説明する図である。

第３図（ａ）、　　（ｂ）において、７は主軸、８は主
軸用誘導電動機、１は主軸用誘導電動機８をドライブす
るインバータである。高速回転するためには、トルクの
伝達機構も簡素化する必要があり、−船釣には第３図（
ａ）に示すように電動機軸と主軸を直結する場合と、第
３図（ｂ）に示すように電動機を主軸の中に組み込んだ
ビルトイン主軸を使用する場合がある。主軸用誘導電動
機８は、高速回転するためにインバータドライブによる
１次周波数制御が前提である。例えば、主軸回転数を６
万ｒｐｍ、主軸用誘導電動機８の極数を２極とすると、
電源周波数は１０００Ｈ２になる。

また、この前提条件のため、直入れ起動することがない
ので、主軸用誘導電動機８の回転子導体はスキュウされ
ていないことが多い。インバータ１は、第３図（ａ）に
示すように主軸用誘導電動機８を複数台ドライブする場
合が多く、オーブンループのＶ／ｆ制御で、ＰＡＭ制御
かＰＷＭ制御あるいは両方式の併用制御が用いられる。

［発明が解決しようとする課題］ところが、主軸を使用した計測などのた約に高速主軸を
Ｖ／ｆ制御低速回転で運転する場合、従来技術では誘導
電動機のすべりのために安定した回転数が得られないと
いう問題があった。例えば、前述の６万ｒｐｍの高速電
動機の定格すべりを０゜５％とし、負荷変動が１０％あ
るとすると３Ｏｒｐｍの速度変動になる。この電動機を
１１００ｒｐで運転すると、３０％の速度変動になる。

このような運転をする場合、従来は電動機に速度検出器
を取り付は速度制御ループを付加して、低速運転時の速
度安定性を図っていた。しかし、速度検出器の取り付け
により、電動機の設置条件に制約が生じかつコスト高に
なるなどの問題があった。

そこで本発明は、従来の高速電動機やそれをドライブす
るインバータに速度検出器等を付加することなく、高精
度でかつ安定した低速運転性能を得ることを目的とする
。

［課題を解決するための手段］上記課題を解決するた約、この発明は回転子導体がスキ
ュウされていない誘導電動機よ、インバータからなる可
変速ドライブシステムにおいて、高速運転時は、前記イ
ンバータからの可変周波数、可変電圧により前記誘導電
動機に誘導トルクを発生させてドライブし、低速運転時
は、直流励磁により回転子と固定子の歯部を対向する位
置に揃えたのち、前記インバータからの可変周波数、可
変電圧により前記誘導電動機にリラクタンストルクを発
生させて前記誘導電動機を同期電動機として駆動するも
のである。

［作　用］このような駆動方法により、低速運転時にもすべりを生
じることなく同期速度でかつ高精度で安定した誘導電動
機の駆動ができる。

「実施例コ第１図は本発明の具体的実施例を示す図である。

インバータ１は、ダイオード等の整流素子を使用したコ
ンバータ部２、トランジスタ等の自己消弧素子を使用し
たインバータ部３、平滑コンデンサ４からなる主回路部
９と、Ｖ／ｆ制御とＰＷＭ制御を行う制御回路部５で構
成される。６は回転子導体がスキュウされていない誘導
電動機である。

制御回路部５は、Ｖ／ｆ制御部１０、直流励磁制御部１
１、それらの切り換え回路１２、更に切り換えタイミン
グを制御するタイマ１３、ＰＷＭ信号信号部生部１４な
る。また、第２図（ａ）は誘導電動機６の断面図であり
、第２図（ｂ）は回転子の斜視図である。６１が固定子
コア、６２が回転子コア、６３が回転子導体、６４はシ
ャフト、６５はエンドリングである。更に、固定子側歯
部を１２個とし時計方向に６１ａ、６１ｂ、６１ｃから
６１１に取り、回転子側歯部を１０個とし時計方向に６
２ａ、６２ｂ、６２ｃから６２ｊに取る。

第４図はインバータ周波数の時間特性を表す図である。

高速運転時は、従来と同様にＶ／ｆ指令に基づいて、イ
ンバータ１は誘導電動機６にＰＷＭ波形の電圧を供給し
、誘導電動機６に回転磁界を発生させ、誘導トルクによ
り回転子を回転させる。この場合は、第４図の破線で示
すように始動周波数が高く、パルスモータで言う最大自
始動周波数を越えるた約にリラクタンストルクによる同
期電動機としての始動はできない。低速運転開始時は、
運転信号がインバータ１に指令されると、タイマ１３が
動作して直流励磁制御部１１からの信号を切り換え回路
１２を通してＰＷＭ信号信号部生部１４力して、インバ
ータ部３に直流励磁動作をさせる。この時、誘導電動機
６には静止磁界が発生し、リラクタンストルクによる吸
引力が発生して第２図の歯部６１ａと６２ａ、６１ｇと
６２ｆが対向した位置に回転子コア６２は停止する。

タイマ１３がタイムアツプした後、インバータは直流励
磁からＶ／ｆ制御に切り替わり指令周波数まで周波数加
速する（第４図の実線）。この時、誘導電動機６には回
転磁界が発生し、リラクタンストルクによる吸引力が発
生して第２図の歯部６１ｂと６２ｂ、６１ｈと６２ｇが
対向した位置に、次に６１ｃと６２ｃ、６１ｉと６２ｈ
が対向した位置に移動していき回転子は回転を始とる。

この時、固定子歯部が１２個、回転子歯部が１０個であ
るから、回転磁界が時計方向に１回転すると回転子コア
６２は、ｅ＝３°６０°＊　（Ｉ　Ｃ１−１２）／１０
＝−７２（度）、すなわち７２度だけ反時計方向に回転
する。従って、この場合は誘導電動機６の同期速度の１
１５速度で回転磁界と反対方向に回転する。

また、前述の例で、回転子歯部を１５個とすると、回転
磁界が時計方向に１回転したときに回転子コア６２は、
ｅｌ＝３６０’　＊　（１５−１２）　／１５＝７２　
　（度）だけ時計方向に回転する。したがって、この場
合は、前述の例と逆に誘導電動機６は同期速度の１１５
の速度で回転磁界と同方向に回転する。

本実施例は、ＰＷＭインバータについて説明したもので
あるが、ＰＡＭインバータを用いることも可能であり、
また、誘導電動機の固定子および回転子の歯部の数の組
合せも、実施例以外の組合せでも同期電動機としての運
転は可能である。

固定子歯部の数と回転子歯部の数の組合せで、回転磁界
の方向と回転方向が一致する場合と一致しない場合が生
じるが、回転磁界の方向を変えることによって誘導電動
機の回転方向を変えられるので、実用上は問題にならな
い。

［発明の効果］以上述べたように、本発明によれば、誘導電動機やそれ
をドライブするインバータに速度検出器や速度制御機能
等を付加することなく、従来の高速運転性能と高精度で
かつ安定した低速運転性能を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の具体的な実施例を表す図、第２図（ａ
）は本実施例に使用した誘導電動機の断面図、第２図（
ｂ）は回転子の斜視図、第３図（ａ）。（ｂ）はインバータによる主軸用誘導電動機のドライブ
を説明する図、第４図はインバータ周波数の時間特性を
表す図である。１・・インバータ、２・・コンバータＮ、３・・・イン
バータ部、４・・・平滑コンデンサ、５・・・制御回路
部、６・・誘導電動機、７・・・主軸、８・・・主軸用
誘導電動機、９・・・主回路部、１ｏ・・・Ｖ／ｆ制御
部、１１川直流励磁制御部、１２・・・切り換え回路、
１３・・・タイマ１４・・・ＰＷＭ信号発生部、６１由
固定子コア、６２・・・回転子コア、６３・・・回転子
導体、６１　ａ　、　６１　ｂ　、・・・６１１・・・
固定子側歯部、６２ａ、　６２ｂ、　６２ｃ、・・・６
２ｊ・・・回転子側歯部第１図第図（ａ）第図（ｂ）第図（ａ）第図（ｂ）第図

Claims

【特許請求の範囲】

　回転子導体がスキュウされていない誘導電動機と、イ
ンバータからなる可変速ドライブシステムにおいて、高
速運転時は、前記インバータからの可変周波数、可変電
圧により前記誘導電動機に誘導トルクを発生させてドラ
イブし、低速運転時は、直流励磁により回転子と固定子
の歯部を対向する位置に揃えたのち、前記インバータか
らの可変周波数、可変電圧により前記誘導電動機にリラ
クタンストルクを発生させて前記誘導電動機を同期電動
機として駆動することを特徴とする誘導電動機の駆動方
法。