JPH05503831A - 回転子の漏れを中和し、リアクタンスを励磁するための制御ループを有するモータ制御器 - 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】 口　の　、１　クタンスを　７だ　の ルー　−タ　」１ Ｌ！Ｌ悲立万 本発明は電気モータの制御に関し、特に、モータの速度範囲及び印加される電圧 の周波数範囲を越えて回転子の漏れを中和し、リアクタンスを励磁するための制 御ループを有する誘導モータの制御器に関する。これにより出力トルク及びその 他のモータ特性が改善される。

発」１Ω」Ｌ景 単相及び多相誘導モータの特性は一般に良く知られている。例えばモータが固定 された線周波数、例えば６０　Ｈｚで作動されるように意図された標準型の籠型 モータであっても、或いは変化する印加線周波数によって作動するように意図さ れたモータであっても同じことである。後者の場合は周波数制御インバータがモ ータに電源を与えるために用いられる。

公知の１つの特徴として、一定の電圧及び線周波数で作動する誘導モータは起動 時及び加速時に起こるいくつかのモータの速度においである種の応用範囲にとっ ては好ましくない出力トルクを呈することが挙げられる。即ち、この出力トルク は、停止時には比較的低くなり易くまた定格速度の約７５−８０％の中間速度に おいて次第に量大のトルク値まで増加する。このトルクのことを破壊即ち失速ト ルクと呼ぶことがある。即ち、破壊トルクよりも大きなトルクが要求される印加 された負荷がモータを停止させることになる。定電圧及び定周波数源を電源とす る誘導モータは広く用いられている。

事実、そのような装置は各所にみられ、甚だ一般的である。

停止時においても利用できる比較的低いトルクというのは、例えばより高いトル ク要求をもつようなある種のタイプの負荷にとって負荷加速時間が長すぎること になり好ましくない。加速中にモータ電流が定格負荷及び定格速度で一般にみら れる電流を越えることがある場合はより好ましくない。このような場合モータの オーバーと一トや場合によっては物理的な破壊が起こる。

一般的な誘導モータに適用される可変周波数制御器を使用する場合、はぼ同じよ うな種類の問題が生じる。このような制御器はしばしば周波数インバータとして 実施され、周波数に対する電圧の大きさの比が全周波数Ｍ囲にわたってほぼ一定 に維持されている可変周波数供給源を備えている。

この公知の技術ではモータ中の磁束レベルがほぼ一定に保たれている。このよう なインバータをもとにする駆動系では負荷下において異なる速度でモータを作動 させることができる。また更なる利点としては、このような駆動系ではモータの 各始動励起毎に対する減少したモータＩＥｆＭにおいて出力トルクを増加させる ことができる点がある。

定電圧及び定周波数源によって電力を供給される誘導モータでは、当然ながら、 漏れ及びリアクタンスの励磁のために大部分で比較的低い始動及び加速トルク特 性が生じることがある。同様に、誘導モータと共に用いられるインバータを基に する可変周波数駆動系から得られる効果というものも同様のファクターによって 決定されることが多い。

制御の設計者は剪述の欠点の幾つかを認識し付加的な制御部材によってそれらを 解消することを試みてきた。そのような努力の一例が米国特許第４，０６３．１ ３５号に示されている。この装置では、モータの固定子回路に複数のコンデンサ が付加されており、その内の１つは回路の内外に切り替え可能に制御されている 。

米国特許第４．６７５．５６５号の装置ではモータの性能を改善するために共振 回路を用いることが好ましいと認識されており、一方で米国特許第４，８０８， ８６８号の装置では疑似共振回路と呼ばれるものが用いられている。その他の設 計者等は、非線形制御回路部材（米国特許第２．０４０．７６３号）、チョーク （英国特許第６１．７．７０４号）また可変抵抗器（米国特許第４．　４５０． 　３９９号）等をモータのｌＩＩ＠部材として用いてぎた。また米国特許第２． ６４６，５３８号の装！では、モータの特性を修正するために可飽和リアクトル 及びコンデンサを用いており、これらの要素は両方とも固定された値を有しかっ モータ回路に電気的に接続されている。　これら初期の努力によって誘導モータ の能力特性を改善するにあたって多少の成功をみることができたが、そのような モータの出力トルク及びその他の特性を改善する、即ちモータを可変成いは固定 印加周波数を有する電圧で作動させる最良の方法を見出すことはできなかった。

より詳しく述べれば、容量性リアクタンスがモータ回路内に電磁的に反射される 道筋及びこの容量性リアクタンスの値がどのようにして二つのモータパラメータ のいずれか一方の関数として制電され得るかという点を認識していなかった。固 定線周波数で作動する誘導モータでは、パラメータは停止時から定格速度までの 間でほぼ見られる速度である。印加される可変周波数を有するモータでは、パラ メータは印加される周波数となっている。

１１１磁的にモータ回路に容量性リアクタンスを導入し回転子の漏れを中和しか つりアクタンスを励磁すると共に改善された出力トルク及び、ある場合は低減し たモータ１を流を提供するためにモータのパラメータに応じてこの容量性リアク タンスを変化させる改善されたモータ制御器が従来からめられていた。

発□明ｊＬｌ刀 本発明の目的は、従来技術の問題点及び欠点の幾つかを解消する改善されたモー タ制御器を提供することである。

本発明の他の目的は、モータの＊Ｍ１回路に容量性リアクタンスを導入する改善 された制御器を提供することである。

本発明の他の目的は、容量性リアクタンスの値がモータのパラメータによって調 整可能に制御される改善された制御器を提供することである。

本発明の更に他の目的は、モータの速度範囲を越えて誘導モータに出力トルクを 顕著に増加させる改善された制御器を提供することである。

本発明の更に他の目的は、一定の線周波数で作動される誘導モータと共に用いら れる改善された制御器を提供するである。

また本発明の更に他の目的は、可変線周波数で作動される誘導モータと共に用い ることができる改善された制御器を提供することである。

上述及びその他の重要な目的は、本発明の詳細な説明から明らかになるであろう 。

ｌ豆夏１月 本発明の制御器は励磁リアクタンス、固定子漏れリアクタンス、回転子漏れリア クタンス、少なくとも１つの固定子巻線を、有する固定子及び該固定子にｔ＆Ｉ ｉ的に相互結合された状態で回転するために１ｉ：ｆｉされた回転子を備えた形 式の誘導モータと共に用いることを意図している。全て或いはほとんど全ての誘 導モータはこれらの特徴を備えている。

制御器は補助巻線、コンデンサ及び制御ループを形成するために互いに直列に接 続された可飽和リアクトルを有する制御ループを備えている。制御ループの容量 性リアクタンスがモータの励磁リアクタンスと回転子の漏れリアクタンスに対し て効果的に並列となるように補助巻線は固定子巻線に対して電磁的に結合されて いる。制御ループはモータに対していかなる直接的な電気接続をも有してぃない 。

そのＤ−Ｃ４１１１１巻線内の電流の大きさを変えることにより、リアクトルの インダクタンスを調整することができる。最も好ましい実施例においては、電磁 的にモータ内に反射（ｒｅｆｌｅｃｔ）するものとして制御ループの容量性リア クタンスを励磁リアクタンス及び回転子漏れリアクタンスの並列的な結合とほぼ 共振するようにリアクトルインダクタンスは調整される。モータの出力１−ルク は改善され、各種の作動条件においてモータを流の大きさは維持されるがまたは トルクが増大するときでさえ減少する。

定電圧、定周波数駆動系において誘導モータと共に使用される場合、リアクトル のリアクタンスの調整はモータパラメータ、即ちモータ速度を示す信号を検出す ることによって行われる。この検出信号はりアクドル制御巻線内のＤ−Ｃ１Ｉ流 の大きさを変えるために用いられ、それによりリアクトルの誘導リアクタンスを 制御する。このようにすることによって、制御ループの容量性リアクタンスは、 非常に低速から定格速度にまでわたる速度で励磁リアクタンス及び回転子漏れリ アクタンスの並列な組み合わせに対してほぼ共振することができる。

可変周波数インバータを用いる誘導モータ駆動系では、検出信号はモータ端子に 印加される周波数のモータパラメータを示す。制御ループの容量性リアクタンス は印加された周波数の変化によって同様に調整される。比較的広い周波数帯内で モータに印加される周波数にかかわらず制御ループの容量性リアクタンスは励磁 リアクタンス及び回転子漏れリアクタンスとほぼ共振する。

制ｗＪ器は単相及び多相装置のいずれにも用いることができる。例えば多相の装 置の場合、制御ループは各固定子巻線毎に用いられる。

しかしながらリアクトルのＤ−ＣＩＩＩＩＥ電流の大きさは全ての制御巻線に対 して統一されかつほぼ同一の値で制御できる。

励磁リアクタンス及び回転子漏れリアクタンスが得られると、所定の制御ループ 内で用いられるコンデンサの値はりアクドルの無い、例えばリアクトルの主巻線 が仮想的に短絡している制御ループを要することで選択できる。モータの相毎の 等価回路に基づいて、またモータ端子に印加されるべき電圧の仮！！！最大周波 数を考慮して選択される。モータが定周波数或いは可変周波数源と共に用いられ ているかどうかにかかわらずこのような方法が用いられる。、最大のコンデンサ の大きさを決定するのはこの最大周波数である。このように選択されると、制御 ループから電磁的に得られる容量性リアクタンスによってあらゆるモータ速度及 びあらゆるモータ印加側波数において励磁リアクタンス及び回転子漏れリアクタ ンスの並列な結合とほぼ共振することができる。

図面の簡単な説明 第１図は、破線で輪郭を示した容量性リアクタンスを備えた三相誘導モータの相 毎の等価回路である。

第２図は、破線で輪郭を示した容量性リアクタンスを有する単相誘導モータの等 価回路である。

第３．４及び５図は、それぞれＤ−Ｃ制御巻線を有する可飽和リアクトルの誘導 特性、リアクトル束を示す縦軸及びＤ−Ｃ制御巻線のアンペア回数を示す横軸を 示す曲線である。

第６図は、標準的な誘導モータ及び本発明の制御器を備えた誘導モータのトルク −速度及びモータ電流特性を示すと共に、モータに適用する定電圧及び定周波数 動力源と共に示した曲線のグラフである。

第７図は、電圧及び周波数で制御されたコンバータの代表的な模式図である。

第８図は、本発明の制御器を有する三相、即ちＹ　（ｗｙｅ）接続された誘導モ ータの代表的な概略模式図である。

第９図は、単位速度毎に表した可飽和リアクトルのリアクタンスを示す曲線であ る。

第１０図は、標準的な誘導モータ及び本発明の制御器を備えた誘導モータのトル ク−速度及びモータ電流を示すと共に、モータに適用される可変電圧及び可変周 波数動力源をそれぞれ備える曲線を示すグラフである。

第１】図は、本発明のＩＩＩＩＩｌ器が適用された三相、Ｙ　（ｗｙｅ）接続さ れた誘導モータの代表的概略模式図である。

ｔ　の・　− 各図面は本発明による制御器ＩＯを示している。しかしながら制御器１０を説明 する前に、モータの等価回路及び可飽和リアクトル、誘導モータ及び周波数コン バータの特性に関するある種の背景情報を説明しておくことが有用である。

ｉ二叉互に１ まず第１図を参照すると共に破線で外形を示した可変コンデンサ】１をしばらく 無視すると、三相誘導モータの各相毎の等価回路１３は固定子漏れリアクタンス ＸＳ、回転子漏れリアクタンスＸＲ及び励磁リアクタンスＸＭかうなることが示 されている。

抵抗ＲはＩｌＩ械的動的動力出力している。図示した等価回路１３はある種の損 失を考慮していないが、この回路１３は一般的に認められ用いられているもので ある。ＸＳ及びＸＲはそれぞれ固定子漏れリアクタンス及び回転子漏れリアクタ ンスを示し、ＸＭは励磁リアクタンスを示している。

第２図を参照して破線で外形を示した可変コンデンサ】５をとりあえず無視する と、可動状態の単相誘導モータの近似等価回路１７が示されている。回転子が阻 止された状態ではそのような単相モータの等価回路は第１図のものとほとんど同 じである。第２図で用いられる符号ＸＳ、ＸＲ及びＸＭは第１図のものと同じ意 味である。

口　Ｉ　′　ルの 第３．４及び５図は、Ｄ−Ｃ制御巻線を有する可飽和リアクトルの誘電特性を示 している。縦軸１９はリアクトル内の速を示しており、また横軸２１はＤ−Ｃ制 御巻線のアンペア回数（Ｎｌ）を示している。ｌｌｌ５巻線が所定回数であると すると、横軸２１は概ね制御巻線を流れるＤ−Ｃ電流の大きさを示す。

可飽和リアクトルのインダクタンスは曲線２３に沿った特定の位置における曲線 ２３の傾きによって示されることは重要である。Ｄ−Ｃ制御電流の大きさを示す 点において、横軸２１と交差する垂直線２５と曲！２３が交差するその傾斜によ ってリアクトルインダクタンスは示される。

第３図に示すようにＤ−Ｃ制御電流がない場合はりアクドルの最大インダクタン スは、曲ｌＩ２３がＯを通過するときの曲線２３の比較的急な傾斜部で示される 。第４図に垂直線２５の位置によって示されるＤ−Ｃ電流の中レベルにおいては 、交差点２７における曲線２３の傾斜は幾分減少し、これがリアクトルのインダ クタンスの減少を示す。第５図に示すようにＤ−Ｃ電流の更に高いレベルにおい ては、曲線２３の傾斜即ちリアクトルインダクタンスは更に減少する。Ｄ−Ｃ電 流の大きさが充分高い場合は、リアクトルのコアは可飽和し、曲線２３は既に述 べた垂直線２５との交点においてほぼ水平となり、更にリアクトルのインダクタ ンスはほぼ０として示される。

−の 第６図の曲線２９は代表的な雁型誘導モータのトルク−速度特性を示している。

横軸３１は一般に用いられる［ユニット単位（ｐｅｒｕｎｉｔ）　Ｊという用語 を付されており、装置の極の散或いはモータ端子に印加される動力源の周波数に かかわらず適用できる。従って６０　Ｈｚで１．８０Ｏｒｐｍ（１、Ｏユニット 単位）の同期速度を有する誘導モータに対しては、名目上の全荷重定格速度は約 １，７５０ｒｐｍ或いは約０．９７ユニツト単位となる。曲線２９から、約０． ７６ユニツト単位において最大トルクが発生しかつ静止状態におけるトルクは０ ．９５ユニット単位の速度時におけるものとほぼ等しいということがわかる。第 ６図は６０Ｈｚの線周波数を適用したものとして作成された。

１笈且ユｙヱニｌ」１１ 普通に入手可能な電圧及び周波数制御コンバータ３３の代表的な概略図が第７図 に示されている。コンバータ３３は三相定周波数が印加される端子３５、定電圧 源３６、整流器３７．フィルター３９及びインｒ＜−夕４】からなる。矢印４３ で示す電圧制御信号は整流器３７に印加され矢印４５で示す周波数制置信号はイ ンバータ４１に印加される。出力端子４７は三相誘導モータ４９に接続されてい る。定周波数及び定電圧におけるＡ−ＣＩ源は端子３５に印加され、Ｄ−Ｃ電力 に整流される。この電力はその後フィルター３９で処理され、調波成分が取り除 かれた後にインバータ４１に送られる。インバータ４１の出力は可変周波数及び 可変電圧の両方の容量をもつので、周波数に対する電圧の大きさの比は全周波数 範囲にわたってほぼ一定に保たれる。これによりモータ４９内の磁束もほぼ一定 レベルに維持される。

’ｔＪＬ！Ｉｉ−立１■ 次に第８図を参照すると、三相誘導モータ５１はそれぞれ第１゜２及び第３の固 定子巻線５３．５Ｓ及び５７を有するように象徴的に示されている。これらの巻 線５３．５５及び５７はデルタ構成でもよいが、一般に知られたＹ（ｗｙｅ）構 成として接続される。制御５９ａ、５９ｂ或いは５９ｃは各々の固定子巻線５３ ．５５または５７のために設けれており、各制御ループ５９ａ、５９ｂ、５９Ｃ は補助巻線６１、コンデンサ６３及び可飽和リアクトル６５を有する。好ましく はその協働する固定子巻線５３．５５及び５７として補助巻線６１を同一のスロ ットに落とし込めることにより各補助巻線６１はその協働する固定子巻線５３． ５５．５７にｔｍ的に結合されている。各制御ループ５９．５９ｂ、５９Ｃはモ ータ５】に直接電気接続されているわ１ブではなくその接続は電磁的に行われる のみであることに注意されたい。

巻線５３．５５に隣接し制御ループの一部を形成するこれらの可飽和リアクトル ６５が象徴的に示されている一方で、巻線５７に隣接するループ内のりアクドル ６５はリアクトル誘導巻線６７及び別個のＤ−Ｃ制御巻線６９を持つものとして 示されている。

ここで第１図及び第２図に関して付は加えて述べると、固定子巻線５３．５５． ５７に対して補助巻線６１を電磁的に結合する関係におくこと及び各制御ループ ５９ａ、５９ｂ、５９ｃ内にコンデンサ６３及び可変可飽和リアクトル６５を組 み込むことにより、電磁モータ回路内に「反射」される容量性リアクタンスＸｃ が生じる。

この反射された容量性リアクタンスＸｃ第１図及び第２図において破線の外形で 示されている。第２図に関して、励磁リアクタンスＸＭはそれぞれＸＭの半分の 値を有する２つの同様のりアクタンスとして示されていることがわかる。これに 対応して、容量性リアクタンスＸＣも同様にそれぞれＸＣの半分の値を有する２ つの部分として示されている。

Ｗｊ４Ｉｌｌ器１０の目約１０較的広い速度範囲にわたってＸＭ及びＸＲの並列 な組み合わせをほぼ中和するかあるいはそれと共振することである。印加される 線周波数が一定例えば６０Ｈｚであるモータ５１　（第８図）においては、ＸＭ 及びＸＲの並列な組み合わせの誘導リアクタンスの値はモータ５１の速度が静止 状態から定格速度まで増加するにつれて増大する。従って、モータ５１内に反射 されるものとしての制御ループ５９ａ、５９ｂ、５９ｃの容量性リアクタンスＸ Ｃはこの速度範囲にわたってリアクタンスＸＭ及びＸＲをほぼ「雑音処理（ｔｕ ｎｅｄ　ｏｕ　ｔ）Ｊする必要がある場合、増大する速度に伴って同様に増加さ せる必要がある。言い換えれば、制御ループ５９ａ、５９ｂ、５９ｃの容量性リ アクタンスＸＣはモータ速度の増加に伴って増大する必要があり、その為回転子 インピーダンス励磁及びインピーダンス制御ループコンデンサ６３及びリアクト ル６５の回路の固有又は共振周波数はモータ速度の増加に伴い増大する。

これはＤ−ＣＩＩＩｌ１ｍ巻線６９内のＤ−Ｃ電流を次第に増大することにより 達成されこの様な増加量はモータ速度にほぼ比例している。

しかしながらこの関数は線形でないことは前述の説明から明かである。したがっ て好ましい制御器１０には現実の速度と相関するＤ−Ｃ制御電流を選択するため の曲線が内蔵されている。このような技術は制御分野において公知のものである 。

同様の方法で、例えば第７図に示すコンバータ３３の様なコンバータによって駆 動される誘導モータ４９の動作特性を改善する。しかしながら、この場合制御器 １０により検出される信号は速度というよりはモータ端子４７に印加される動力 源の周波数である。上述の定周波数配置においては、好ましい制御器ＩＯはＤ− Ｃ制御巻線６９内の電流及び印加される周波数の相関を表わす等式に等価の制御 アルゴリズムを内蔵しており、そのため周波数範囲にわたって共振がほぼ得られ る。

上述の説明から、又駆動系が定電圧及び定周波数で、もしくは可変電圧及び可変 周波数で印加される動力源を含むかどうかに係わらず、制御器１０はいくつかの 方法のうちのいずれかで配置することができる。例えば、制御器１０は動作の改 善が望まれるモータ速度の範囲にわたって容量性リアクタンスＸＣを変化させる 連続体として構成することもできる。定電圧及び定周波数で印加される動力源を 用いる駆動系においては、好ましい範囲というのは静止状態から全荷重定格速度 までの範囲である。

印加される動力が可変電圧及び周波数特性を有する径においては、モータ速度の 範囲は、例えば端子４７の様なモータ端子に最小周波数における電圧が印加され るときに生ずる速度によって１境界として規定される。この範囲の他方の境界は 、モータ端子４７に最大周波数における電圧が印加される時に生じる速度で規定 される。しかしながらより狭い速度あるいは周波数範囲にわたって作動する制御 器１０が非常に有利な結果をもたらすことは言うまでもない。

又他の例として定電圧及び周波数で印加される動力源を有する系に関しては、制 御器１０は［ステップ（ｓｔｅｐｐｅｄ）Ｊ状に配置することもできる。すなわ ち、少なくとも２つのモータ速度のそれぞれに対し、制御ループ５９ａ、５９ｂ 、５９ｃは励磁リアクタンスＸＭ及び回転子漏れリアクタンスＸＲとほぼ共振す る容量性リアクタンスＸＣを有するように配置することもできる。第９図の曲ｌ ｌ７１はこのことがどの様にして達成されるかを示す。この曲線７Ｉは前述の共 振を達成するために必要な可飽和リアクトルのリアクタンスＸＬの計算されたグ ラフであり、リアクタンスＸＬはユニット単位の速度で表されている。リアクト ルリアクタンスＸＬの値は速度Ｏから約０．７５ユニット革位速度までの範囲で ほぼ一定であることに注意されたい。同様にリアクタンスは約０．９５ユニット 単位速度においてほぼＯであることに留意されたい。この曲線７】は６０　Ｈｚ における一定の線電圧が印加される例えば１０〜力の三相モータを基に計算され た。

第９図における曲線７１の形状から考えると、第１のりアクドル値はモータが静 止状態から約０．７５ユニット単位速度まで加速するにつれて拡大するように選 択され、又ステップ形態では第２の値はモータがさらに約０．９５ユニット単位 速度まで加速されるとき選択される。リアクトルのりアクタンスは後者の速度に おいては無視できるものなので、モータが稼動状態にある間短絡させることもで きる。

同様にして、制御器１０は調整可能な電圧及び周波数を有する駆動源に対してス テップ状に配置できる。例えば、容量性リアクタンスＸＣの一方の値が２０Ｈｚ であり、又もう一方が２０Ｈｚから４０＋（Ｚの間でありさらに第３の値として ４０Ｈｚから６０Ｈｚまでの容量性リアクタンスが適用されるように配置するこ ともできる。

結果としてモータ速度の範囲は、例えば端子４７の様なモータ端子に最小周波数 における電圧が印加されるときに生ずる速度によって一方の境界を規定される。

又この範囲の他方の境界はモータ端子４７に最大周波数における電圧が印加され るときに生ずる速度によって規定される。調整可能な周波数駆動源と共に用いら れる制御ＩＩＩ器ｌＯにおいては、これらの境界はそれぞれ５Ｈｚ及び６０Ｈｚ である。

始動時トルクが全く生じないために低い方の境界はＯＨｚであってはならない。

第６図から１０図の成分曲線７３．７５．７７．７９はｒ電気機械ＪＭ、Ｓ、サ ーマ（Ｓａｒｍａ）著の標準的教科書に記載の１０馬力、三相、４４０Ｖ、６０ 　Ｈｚ、８極の電型モータに基づいて計算された。第６図から第１０図は、本発 明の制御器１０を用いて誘導モータの性能がどの様にして改善されたかを示して いる。第６図は、既に説明したように定電圧及び周波数のＡ−Ｃ動力源に接続さ れた一般的な誘導モータのトルク速度曲線である曲線２９を含んでいる。曲線８ １はこの様なモータのモータ電流を示す。対照的に、曲線７５は本発明の制ｍ５ ｉｏとともに用いられたときの同様のモータの計算されたトルク−速度特性を示 している。静止状態から約０９ユニット単位速度までのあらゆる速度においてい かなる速度における実用上のトルクも大幅に増大していることに注意されたい。

さらに、制御器１０が用いられた場合モータがら得りれるトルクはモータ単独で の約０．７８ユニット単位速度における失速トルクを越える。曲線２９を参Ｆ＠ 。

このことは、高い慣性を有し加速困難な負荷での加速に対しては非常に好ましい 意味を持つ。又以上のことから明らかなように、始動時トルクは従来のモータだ けで得られるトルクを越えて著しく増大する。縦軸８３に関して曲線２９及び７ ５の交点を比較されたい。

比較的広いモータ速度範囲を越えて得られるトルクにおける著しい改善に係わら ず、モータ電流はモータが制御器１０と共に用いられる場合はんのわずか増大す るだ１ブである。モータ電流におけるこの増加は、垂直方向に計ると曲線８１以 上の点によって示される電流と曲線７３上の対応する点によって示される電流と の差である。

このように電流は僅かに増加するだけであるが、制御器１ｏを用いてより素早く 負荷を加速することができるので、同様の負荷を駆動するのに標準的な誘導モー タを用いる場合に比べてモータの加熱を低減することができる。負荷が高い慣性 をもち加速困難なタイプのものであればあるほど、この負荷はより頻繁に停止及 び始動を繰り返し、結果として制御器】０を用いることによって得られるモータ の加熱の低減はより大きくなる。曲線７３及び７５は定電圧６０Ｈ２供給源に基 づいて計算される。

次に第１０図を参照すると、曲線７６及び７８を比較して曲線７７．７９（それ ぞれトルク及び電流の計算値を示している）は制御器】０が可変周波数の適用に 対して非常に効果的であることを明白に示している。曲線７６及び７８は；・ル ク及び電流をそれぞれ示しく両方とも速度に対して表されている）、かつ６０Ｈ ｚの印加線周波数に対して計算された。しかしながら、曲線７６．７８は増大す る周波数の電圧が標準的なモータに印加される場合のトルク及び電流を近似的に 示している。

曲線７７は制御器１０が可変周波数駆動系に用いられるとき得られる計算された トルクを示す。この曲線７７は３つの点、即ち２０Ｈｚの点８５．４０Ｈｚの点 ８７及び６０Ｈｚの点８９を計算することによって描かれた。その後曲線はこれ らの点８５．８７．８９の間で補間された。約０．２ユニット単位から約０．　 ９ユニット単位迄にわたる速度において、制御器１０を用いるとき得られるトル クはモータだけを用いて得られたトルクに比べて非常に大きくなる。

同様にして曲線７９も点、即ち２０Ｈｚにおける点９１．４０Ｈｚにおける点９ ２及び６０Ｈｚにおける点９３を計算した後補間され描かれた。約０．６５ユニ ット単位以下のより低いモータ速度においては、電流は制ＷＪ器１０を用いない 場合に生じる電流以下にほぼ減少することがわかる。はぼ０．２５ユニット単位 以下のモータ速度に対しては、制御器１０を用いる用いないにかかわらず得られ るモータトルクにはほとんど差がない。しかしながら曲線７９によって示す電流 の減少は、多くの場合制！御器１０及びモータが、モータだ（寸を用いた場合に 生じる熱を越えてモータの熱を増大させることなく加速困難な形態の駆動負荷に 適用することができる。

サーマの前記教科書に記載されたモータに関する前述の計算に基づけば、好まし い補助巻線６１は主固定子巻線５３．５５．５７の巻数より多い巻数を有する。

更に好ましい実施例においては、協働する主巻＆Ｉ５３．５５．５７における巻 数に対する補助巻線６１における巻数の比は２．５−３．５：１の範囲である。

各制電ループ５９ａ、５９ｂ、５９ｃは９マイクロフアラツドのコンデンサ６３ を有するように計算され、可飽和リアクトル６５の誘電リアクタンスはＯから９ ０Ωまで変化する。各コンデンサ６３及び各リアクトル６５の定格は７６２ｖに おいて２　ｋｖａである。

Ｊｌ！後に第１１図を参照すると、制御器１０は制御ループ９７の補助巻線６１ によってＹｌｏｌで接続されたモータの一方の固定子巻線９９に結合される。制 御器１０はそれぞれ周波数（Ｆ）及び／または速度（Ｓ）のモータパラメータに 対する入力１０３を有する。

これらの入力１０３は、可飽和リアクトル１０９の制御巻線１０７に結合された Ｄ−Ｃ源１０５によって生じる電流を変えるために用いられる。前述のように、 各入力】０３はＤ−ＣＭｉｉｌ電流を変えるために用いられており、モータの速 度範囲にわたってステップ状にもしくは連続的に￥１Ｉｌｉが行われる。実際に は、モータ１０１は各固定子巻線９９に連絡する制御ループ９７を有することは いうまでもない。

制御器１０が例えばモータ１０１のような三相モータと共に用いられる場合、３ つのりアクドル制御巻１１１１０７のそれぞれにおけるＤ−Ｃ１ｉ流は好ましく は互いに等しく、単一の制御器１０の制御モジュールにより統一するように調整 される。前述の説明においては三相モータと共に制御器１０を用いることをまず 説明したが、単相もしくは他の多相装置と共に用いられても制御器１０は同様の 効果をもたらす。モータが静止状態から定格状態まで加速する場合の定周波数印 加における）単一の速度のみにおいて、或いは（可変周波数が印加される場合の ）単一の周波数のみにおいてモータの特性が改善されるならば、適切なコンデン サ６３を選ぶことができ、補助巻線６１及び制御ループに接続されたコンデンサ ６３及び可飽和リアクトル６５は省略できることはいうまでもない。

本発明の原理を特定の実施例に従って述べてきたが、これは単に１つのれいじと して述べたものであり本発明の範囲を限定するものでないことはいうまでもない であろう。

ＦＩＧ、　Ｉ ＦｌＧ、８ ＦＩＧ、２ ＦＩＧ、７ ＦＩＧ、６ 相　対　速　度 相　対　速　度 斐−」Ｌ−１ 改善されたモータ制御器（］０）は、誘電モータ（５１）に使用されることを２ 図しており、補助巻線（６１）、コンデンサ（６３）および可飽和リアクトル（ ６５）を備えた制御ループ（５９ａ、５９ｂ、　５９ｃ）を有する。補助巻線（ ６］）は固定子巻線（５３，５５，５７１に対して１４磁的な結合関係をもって 配置されており、そのため制御ループ（５９ａ、５９ｂ、５９ｃ）のりアクタン スは励磁リアクタンス及び回転子漏れリアクタンスと効果的に並列となる。制御 ループ（５９ａ、５９ｂ、５９ｃ）はモータ（５１）に対して電気的な接続をも たない。そのＤ−Ｃ制御巻線内の電流の大きさを変化させることで、リアクトル のインダクタンスは、モータ（５］）内に電磁的に反射されるとき制御ループ（ ５９ａ、　５９ｂ、５９ｃ）の容量性リアクタンスが励磁リアクタンス及び回転 子漏れリアクタンスの並列的な結合に対してほぼ共振するように調節される。リ アクトルのインダクタンス、及び制御ループ（５９ａ、　５９ｂ、５９ｃ）の容 量性リアクタンスの調整は、ステップ状もしくは連続体として行われ、いずれの 場合も、例えば、速度もしくは印加される周波数などのモータパラメータに基づ いて行われる。いろいろな作動条件下で、モータ（５１）の出力トルクが改善さ れ、モータ電流の大きさは維持されるか、トルクが増大する時でさえ減少さえす る。本発明は、単相もしくは多相型のモータ（５１）に使用できる。

国際調査報告

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. １．励磁リアクタンス、固定子漏れリアクタンス、回転子漏れリアクタンス、少 なくとも１つの固定子巻線を有する固定子及び該固定子に対して電磁的に結合さ れる関係にあり回転のため載置されたモータとを有する形式の誘導モータのため の制御器であって、補助巻線、コンデンサ及び可変インダクタンスを有するよう に制御調整される可飽和リアクトルを有する制御ループから成り、該補助巻線は 該固定子巻線に対して電磁的な結合関係をもって配置されており、そのため該制 御ループのリアクタンスは該励磁リアクタンス及び該回転子漏れリアクタンスと 効果的に並列となり、該制御ループは該モータに対して電気的な接続をもたず、 該リアクトルのインダクタンスは、該モータ内に電磁的に反射されるとき該制御 ループの容量性リアクタンスが該励磁リアクタンス及び該回転子漏れリアクタン スの並列的な結合に対してほぼ共振するように調節されると共に、該モータの出 力トルクがそれにより改善されることを特徴とする制御器。
2. ２．請求の範囲第１項に記載の制御器において、該リアクトルのインダクタンス は、モータ速度範囲を越えて該励磁リアクタンス及び該回転漏れリアクタンスと ほぼ共振するように調節されることを特徴とする制御器。
3. ３．請求の範囲第２項に記載の制御器において、前記制御器が更に定周波数を有 するＤ−Ｃ電圧源に接続するための少なくとも２つの端子を有し、該モータは定 格稼動速度を有しかつ前記電圧源に接続されることにより前記リアクトルのイン ダクタンスは前記モータが静止状態から定格移動速度にまで加速されるとき少な くとも一度調節されることを特徴とする制御器。
4. ４．請求の範囲第３項に記載の制御器において、前記リアクトルのインダクタン スはモータ速度範囲にわたってほぼ連続的に調節されることを特徴とする制御器 。
5. ５．請求の範囲第１項に記載の制御器において、前記固定子巻線は最大周波数を 有するＡ−Ｃ動力源に接続するための少なくとも２つの端子を有し、前記コンデ ンサの値は前記リアクトルの無い制御ループを補間することにより選択されてお り、このため前記モータ内に電磁的に反射されるとき、前記制御ループは前記最 大周波数において前記励磁リアクタンス及び前記回転子漏れリアクタンスとほぼ 共振する容量性リアクタンスを有することを特徴とする制御器。
6. ６．励磁リアクタンス、固定子漏れリアクタンス、回転子漏れリアクタンス、少 なくとも１つの固定子巻線を有する固定子及び該固定子に対して電磁的に結合さ れる関係にあり回転のため載置されたモータとを有する形式の誘導モータのため の制御器であって、補助巻線、コンデンサ及び可変インダクタンスを有するよう に制御調整される可飽和リアクトルを有する制御ループから成り、該補助巻線は 該固定子巻線に対して電磁的な結合関係をもって配置されており、そのため該制 御ループの容量性リアクタンスは該励磁リアクタンス及び該回転子漏れリアクタ ンスと効果的に並列となり、該制御ループは該モータに対して電気的な接続をも たず、該該コンデンサの値は、該モータ内に電磁的に反射されるとき該モータの 作動パラメータに対して該制御ループの容量性リアクタンスが該励磁リアクタン ス及び該回転子漏れリアクタンスの並列的な結合に対してほぼ共振するように選 択されると共に、前記作動パラメータにおける該モータの出力トルクがそれによ り改善されることを特徴とする制御器。
7. ７．請求の範囲第６項に記載の制御器において、前記モータは定電圧、定周波数 の電気的動力源に接続されており、その動作パラメータは回転速度であることを 特徴とする制御器。
8. ８．請求の範囲第６項に記載の制御器において、前記モータは可変電圧、可変周 波数の電気的動力源に接続されており、その動作パラメータは電圧周波数である ことを特徴とする制御器。