JPH0683587B2

JPH0683587B2 - 同期電動機の制御装置

Info

Publication number: JPH0683587B2
Application number: JP58201800A
Authority: JP
Inventors: 政行梨木
Original assignee: OOKUMA KK
Current assignee: OOKUMA KK
Priority date: 1983-10-27
Filing date: 1983-10-27
Publication date: 1994-10-19
Anticipated expiration: 2009-10-19
Also published as: JPS6096190A

Description

【発明の詳細な説明】この発明は、新しい同期電動機の制御装置に関するもの
である。

従来、サーボ機構等において速度制御を行なう場合、操
作の簡便性や制御性等から直流電動機を使うことが多か
った。しかしながら、直流電動機にはブラシやコミュテ
ータが取付けられており、正常な運転を維持するために
は定期的な保守，点検が必要であるといった欠点があ
る。近年、パワートランジスタ等の電力半導体，制御技
術の進歩が著しいこともあり、さらには電動機の無保守
化の要望から、交流電動機の制御が盛んに研究され、実
際に使用され始めている。

第１図及び第２図は従来の電磁石界磁式の同期電動機10
の構造及びその制御装置の一例を示すものであり、同期
電動機10はステータに巻回された３相（Ｕ相,V相,W相）
の電機子巻線11を有し、ロータ12には界磁巻線13が巻回
されている。第２図はこのような従来の同期電動機10の
断面構造を示すものであり、円筒状のケーシング16内に
は積層されたステータ用の電磁鉄心15が装着されてお
り、この電磁鉄心15の内円側には電機子巻線11を巻回す
るための複数個のスロット14が等間隔に設けられてお
り、このスロット14に分布巻（又は集中巻）によって電
機子巻線11が形成されるようになっている。また、ステ
ータの電磁鉄心15の空間部には２極の突極型のロータ12
が回転できるように配設されており、ロータ12に巻回さ
れた界磁巻線13にはスリップリングを介して電動機の外
部の界磁回路から電流が供給されるようになっている。

このような同期電動機10は、第１図に示すような制御装
置によって制御されるようになっており、ロータ12の回
転軸にはロータ12の回転速度及び位置を検出するための
検出器４が結合されており、検出器４からの検出信号DS
がロータ位置検出回路５及び速度検出回路６に入力され
て、それぞれロータ12の位置及び回転速度を検出するよ
うになっている。そして、他の制御装置（たとえばコン
ピュータ）から速度指令SIが減算器１に入力され、速度
検出回路６からの速度信号SDとの速度偏差ESが比例・積
分・微分補償回路９に入力され、その出力であるトルク
指令ESAが電機子電流指令回路２に入力され、３相電機
子の指令電流SIu,SIv,SIwを形成するようになってお
り、これら指令電流SIu〜SIwが電機子電流制御回路３に
入力されて同期電動器10の３相電機子巻線11に電機子電
流Iu,Iv,Iwとして供給されるようになっている。また、
ロータ12の界磁巻線13には、界磁電流指令回路７からの
界磁電流指令FSに応じた界磁電流制御回路８からの電流
が、スリップリングを介して供給されるようになってい
る。なお、電機子電流指令回路２の詳細は第３図に示す
ような構成となっており、Ｕ相,V相及びＷ相の正弦波を
それぞれディジタル値で記憶しているメモリ（たとえば
ROM）22U,22V及び22Wを有しており、ロータ位置検出回
路５からのロータ位置信号RPの値に応じて、メモリアド
レス設定回路21でメモリ22U〜22Wの記憶正弦波データを
アクセスするようになっている。メモリ22U〜22Wからア
クセスされた正弦波データはDA変換器23U〜23Wに入力さ
れてアナログ信号に変換され、このアナログの正弦波信
号がそれぞれ乗算器24U〜24Wに入力される。また、補償
回路９で得られるトルク指令ESAは乗算器24U,24V及び24
Wに入力されてDA変換器23U,23V及び23Wからの正弦波信
号と乗算されて、その乗算結果たる位置及び速度偏差ES
に応じた電流が電機子電流指令SIu,SIv及びSIwとして電
機子電流制御回路３に入力され、電流制御された電機子
電流Iu,Iv及びIwが同期電動機10に供給されるようにな
っている。

このような構成において、電機子電流指令回路２はロー
タ位置検出回路５からのロータ位置信号RPに応じてメモ
リ22U〜22Wに格納されている正弦波のディジタル値を読
出し、DA変換器23U〜23Wでアナログ信号に変換した後、
乗算器24U〜24Wで速度指令SIと実際に検出される速度検
出回路６からの速度信号SDとの速度偏差ESに応じて乗算
されることになるので、電機子電流指令回路２からは速
度指令SIとロータ12の回転速度とが一致するように電機
子電流指令SIu〜SIwが出力されることになり、同期電動
器10は電機子電流制御回路３を介してロータ12の回転を
速度指令SIに制御することができる。

ここで、同期電動機10の発生トルクＴは、ロータ12の位
置をθとし、電機子電流Ｉと磁束密度Ｂとの相対位相を
αとし、磁束密度Ｂがロータ12の位置θを中心に余弦波
分布をしていると仮定し、また各相電機子電流Iu〜Iwも
叉交する磁束密度Ｂに同期した余弦波分布をしていると
仮定した場合、Ｔ∝Bu/Iu＋Bv・Iv＋Bw・Iw＝B_ocosθ・I_ocos（θ＋
α）＋B_ocos（θ＋2/3・π）・I_ocos（θ＋α＋2/3・
π）・B_ocos（θ＋4/3・π）・I_ocos（θ＋α＋4/3・
π）＝B_oI_o・3/2・cosα ………（１）となる。なお、B_o及びI_oは磁束密度及び電機子電流の最
大値を示している。この時、磁束密度Ｂと３相の各相電
流が同期しているとα＝０°であり、Ｔ∝3/2・B_oI_o ………（２）となる。したがって、理想的な制御が行なわれる場合
は、同期電動機10の出力トルクＴは磁束密度Ｂと電機子
電流Ｉの大きさにのみ関係することになる。このため、
たとえば磁束密度Ｂが一定であるとすれば、電動機の出
力トルクＴは電機子電流Ｉの大きさにのみ依存すること
になるので、直流電動機と同様な良好な制御性を期待す
ることができる。

しかしながら、このような従来の同期電動機10はロータ
12に界磁巻線13を備えているため界磁損失が大きく、界
磁電流制御用の電力増幅器や制御回路が必要であり、ま
た、界磁電流をロータ12側へ供給するためのスリップリ
ング又は回転トランス等が必要であるといった欠点があ
る。さらに、同期電動機の界磁としてロータに永久磁石
を用いた場合には、永久磁石自体のコストが高く、更に
永久磁石を回転軸等に固定する必要があるために構造的
にも複雑で、この面からもコストが高くなり、大容量化
が困難であるといった欠点がある。この場合、界磁の大
きさが一定であるため、ステータ巻線の誘起電圧は回転
数に比例し、制御回転数に上限が生じるといった欠点も
ある。

よって、この発明の目的は上述のような欠点のない同期
電動機の制御装置を提供すことにある。

以下にこの発明を説明する。

この発明の制御装置が対象とする同期電動機は、ステー
タに電機子及び界磁兼用の巻線が巻回され、ロータが複
数の磁極を有する磁性体材料で成っているものであり、
この発明の制御装置はロータの位置及び回転速度を検出
するためのロータ位置検出手段及び速度検出手段と、速
度指令及び速度検出手段の検出速度との偏差を入力する
と共に、ロータ位置検出手段の検出位置を入力して電機
子電流指令を形成する電機子電流指令手段と、検出速度
及び検出位置を入力して界磁電流指令を形成する界磁電
流指令手段と、電機子電流指令及び界磁電流指令の加算
信号を入力して巻線に電流を供給する電流制御手段とを
設けたものである。

第４図はこの発明に適用することができる同期電動機30
の構造例を集中巻で示すものであり、ステータ31には電
機子と界磁を兼用する巻線32が３相に巻回されている。
そして、ステータ31内の空間には突極型の磁性体材料
（たとえばケイ素鋼板，磁性鋼帯，ソフトフエライト
等）で成る２極のロータ34が配設されている。また、巻
線32は第５図に示すように巻回されており、巻線32のＵ
相巻線は入力端子U1から巻線UP,UNを経て接続点NAに接
続され、Ｖ相巻線は入力端子V1から巻線VP,VNを経て接
続点NAに接続され、Ｗ相巻線は入力端子W1から巻線WP,W
Nを経て接続点NAに接続されている。なお、この図では
説明の便宜のために集中巻で示しているが、分布巻でも
よい。

一方、第６図は同期電動機30のロータ34の構造例を示す
ものであり、円柱状のロータ軸341の軸方向中央部には
両先端が湾曲した長形状のケイ素鋼板等の磁性体材料板
を積層して形成されたロータ磁極342が設けられてお
り、このロータ磁極342の両先端部には軸方向に整列さ
れると共に、回転方向に穿設して貫通された複数個の矩
形状の穴343が設けられており、ロータ34の磁気的な偏
りを防ぐようになっている。なお、上述では３相の巻線
としているが、２相又は４相以上の多相とすることも可
能である。

一方、第７図は同期電動機の２極ロータの他の構造例を
示すものであり、ロータ34の磁気的な偏りを防ぐため、
スラスト方向に矩形もしくは台形状に穿設して貫通され
た穴344を、回転方向に整列して複数個設けており、こ
れにより磁気的な偏りを防止するようにしている。ま
た、第８図はこの発明の同期電動機の４極ロータの構造
例を示すものであり、この場合にも積層された十字状の
ケイ素鋼板等の磁性体材料342Aの各先端部に回転方向に
整列され、スラスト方向に穿設された複数個の円形状の
穴348を設けることにより、ロータの磁気的な偏りを防
ぐようにしている。なお、突起347は後述する非磁性体
材料を固定するために設けられているものである。さら
に、第９図のロータ34Aは第７図のロータ34に対して回
転時の風抵抗を少なくするために、ロータの外側に円筒
の固定部材346を装着すると共に、薄板の円筒部材346と
突極型ロータの積層板342との間の空間に合成樹脂等の
非磁性体材料345を充填したものであり、これによりロ
ータ34Aの回転を円滑に行ない得るようにしている。ま
た、第10図の例も同様であり、第８図に示す４極の突極
型ロータ34の外側に薄板の円筒部材346を装着し、円筒
部材346と突極型ロータの積層板342Aとの間の空間部に
非磁性体材料349を充填して、ロータ34Bの回転を円滑に
行ない得るようにしたものである。

次に、上述したような同期電動機30を制御するためのこ
の発明の制御装置を第11図に示して説明すると、ロータ
34にはロータ位置及び回転速度を検出するための検出器
４が接続され、ロータ位置検出回路５からのロータ位置
信号RPが電機子電流指令回路２及び界磁電流指令回路50
に入力され、電機子電流指令回路２からの電機子電流指
令SAIu,SAIv,SAIwを界磁電流指令回路50からの界磁電流
指令SFIu,SFIv,SFIwと加算器72,73,74でそれぞれ加算
し、その加算電流を電流指令SIu,SIv,SIwとして電流制
御回路60を経て駆動電流Iu（FIu＋AIu）,Iv（FIv＋AI
v）,Iw（FIw＋AIw）で巻線32に供給するようになってい
る。ここに、電機子電流指令回路２は第３図の構成と同
様であり、界磁電流指令回路50の詳細は第12図に示すよ
うな構成となっており、速度検出回路５からの速度信号
SDは第13図に示すような特性を有する変換回路51に入力
され、その変換出力SDAが乗算器55U〜55Wに入力される
ようになっている。すなわち、変換回路51は入力速度信
号SDが一定値N_oより小さい時は一定の値S_oを出力し、一
定値N_oより大きい場合はSDA＝1/SDの反比例曲線となっ
ている。したがって、ロータ34の回転速度Ｎが一定値N_o
よりも大きい場合、界磁磁束密度Ｂは界磁速度ｖに反比
例するので、結局電動機の誘起電圧ＶはＶ＝vBl∝ｖ・1
/v・ｌ＝ｌとなり一定値となる。この結果、電動機30の
高速回転時にも電動機誘起電圧Ｖはある一定値より大き
くならないので、商用電源で高速回転数まで制御するこ
とが可能となる。このとき、もし、界磁電流FIu〜FIwが
電動機30の回転速度Ｎに無関係に一定の場合、電動機誘
起電圧Ｖは回転速度Ｎに比例するので、電源電圧を越え
るような高速回転は制御不能となる。

さらに、ロータ位置検出回路５からのロータ位置信号RP
は前述のようなメモリアドレス設定回路52に入力され、
メモリアドレス設定回路52で設定されたアドレス信号で
メモリ53U〜53Wに格納されている正弦波のディジタル値
を読出し、この読出されたロータ位置に対応するディジ
タル値をDA変換器54U〜54Wでアナログ信号に変換して、
それぞれ乗算器55U〜55Wに入力するようになっている。
したがって、この界磁電流指令回路50は変換回路51を除
いて前述の電機子電流指令回路２と同様な構成となって
いる。そして、電流制御回路60は第14図に示すような構
成となっており、電機子電流指令回路２からの電機子電
流指令SAIu,SAIv,SAIwと界磁電流指令回路50からの界磁
電流指令SFIu,SFIv,SFIwとの加算電流SIu,SIv,SIwはそ
れぞれ減算器61U,61V,61Wに入力され、変流器64U,64V,6
4Wからのフィードバック電流で減算され、その偏差がPI
D増幅器62U,62V,62Wにそれぞれ入力されるようになって
いる。そして、PID増幅器62U〜62Wの増幅信号はそれぞ
れ電力増幅器63U〜63Wで増幅され、その増幅電流Iu,Iv,
Iwがそれぞれ電動機巻線32に供給されるようになってい
る。

このような構成において、その動作を第15図（Ａ）〜
（Ｇ）の波形図及び第16図（Ａ）〜（Ｄ）のタイミング
チャートを参照して説明する。

第15図はロータ34の回転角θと、３相の界磁電流SFIu〜
SFIwに対応する駆動電流Iu〜Iwの成分FIu〜FIwと、θ＝
０の位置にあるＵ相巻線の磁束密度Buと、一定の電動機
トルクを出力するときの３相の電機子電流指令SAIu〜SA
Iwに対応する駆動電流Iu〜Iwの成分AIu〜AIwとの関係を
示しており、ロータ34に同期して回転する界磁磁束成分
の大きさを一定とする場合、界磁電流成分FIu,FIv,FIw
は同図（Ａ）〜（Ｃ）のようになる。すなわち、となり、界磁巻線を兼用する巻線32はステータ側に設け
ても突極型のロータ34に生ずる磁束密度Ｂは一定値とな
ることが明らかである。また、θ＝０の位置にあるＵ相
巻線UPの磁束密度Buは第15図（Ｄ）となり、電動機の出
力トルクＴを一定とする場合、電機子電流の成分AIu,AI
v,AIwはそれぞれ第15図（Ｆ）〜（Ｇ）のようになり、
電動機出力トルクＴの可変は前述（１）式及び（２）式
が成立するので、電機子電流成分AIu,AIv,AIwに対応す
る電機子電流指令SAIu,SAIv,SAIwの大きさを変えること
により実現することができる。なお、電機子電流成分AI
u,AIv,AIwによる起磁力は、突極型のロータ34の磁極方
向と直交し、磁気抵抗の大きな方向に起磁力が働くよう
に制御されるので、電機子電流成分AIu,AIv,AIwによる
磁束への影響は小さい。この結果、第４図〜第６図に示
す突極型ロータの同期電動機は、従来の電磁石界磁型又
は永久磁石界磁型の同期電動機とほぼ同じ特性を有する
ことになる。

なお、第16図（Ａ）〜（Ｄ）は主要部のタイミングチャ
ートを示すものであり、補償回路９からのトルク指令ES
Aが同図（Ａ）に示す如く時点t1で減少変化すると、電
機子電流指令回路２からの電機子電流指令SAIu〜SAIwも
同図（Ｃ）のように、時点t1以降レベルダウンする。ま
た、界磁電流指令回路50からの界磁電流指令SFIu〜SFIw
は、第16図（Ｂ）の如くトルク指令ESAの変化に対して
変化しないが、電機子電流指令SAIu〜SAIwと界磁電流指
令SFIu〜SFIwとを加算して得られる電流制御回路60から
の駆動電流Iu〜Iwは、それぞれ第16図（Ｄ）のように変
化して巻線32に供給されるので、電動機30の駆動トルク
はトルク指令ESAに応じて変化することになる。

一方、上述のこの発明の制御装置では、電機子電流指令
回路２及び界磁電流指令回路50をそれぞれメモリを使用
したディジタル回路で構成しているが、関数発生器を用
いたアナログ回路で構成することも可能である。すなわ
ち、第17図は電機子電流指令回路２の他の例を示すもの
であり、ロータ位置検出回路５からの位置信号RP（θ）
に応じて、正弦波信号sinθを発生する正弦波発生回路2
5Uと、位相が2/3・πだけずれた正弦波信号sin（θ＋2/
3・π）を発生する正弦波発生回路25Vと、位相が4/3・
πだけずれた正弦波信号sin（θ＋4/3・π）を発生する
正弦波発生回路25Wとを有し、正弦波発生回路25U〜25W
からの正弦波信号はそれぞれ乗算器24U〜24Wに入力さ
れ、トルク指令ESAとアナログ的に乗算され、その乗算
結果が電機子電流指令SAIu〜SAIwとして出力される。こ
れにより、全ての動作をアナログ的に処理することがで
きる。また、第18図は界磁電流指令回路50の他の例を示
すものであり、ロータ位置検出回路５からの位置信号RP
（θ）を減算器56でπ/2だけ減算し、その減算値（θ−
π/2）をそれぞれ正弦波発生回路57U〜57Wに入力するこ
とにより、正弦波発生回路57Uからは正弦波信号sin（θ
−π/2）が、正弦波発生回路57Vからは正弦波信号sin
（θ−π/2＋2/3・π）が、正弦波発生回路57Wからは正
弦波信号sin（θ−π/2＋4/3・π）がそれぞれ出力され
る。そして、これら正弦波信号は第13図に示す特性を有
する変換回路51からの速度信号SDAと共に乗算器55U〜55
Wに入力され、その乗算結果が界磁電流指令SFIu〜SFIw
として出力される。これにより、全ての動作をアナログ
的に処理することができる。

次に、上述同期電動機を制御するこの発明の制御装置の
他の例を第19図以下に示して説明する。

第19図は電機子電流指令SAIu〜SAIwをテーブルに記憶し
ているメモリテーブル70と、界磁電流指令SFIu〜SFIwを
テーブルに記憶しているメモリテーブル71とを具備した
制御装置を示すものである。電機子電流指令回路2Aは、
トルク指令ESA及びロータ位置信号RPに基いて所定のタ
イミングでメモリテーブル70から対応する電機子電流指
令SAIu〜SAIwを読出して出力し、界磁電流指令回路50A
は、速度信号SD及びロータ位置信号RPに基いて所定のタ
イミングでメモリテーブル71から対応する界磁電流指令
SFIu〜SFIwを読出して出力する。このように電機子電流
と界磁電流とをメモリテーブルとして記憶させておき、
トルク指令ESA及びロータ位置信号RPによって電機子電
流指令SAIu〜SAIwを、速度信号SD及びロータ位置信号RP
によって界磁電流指令SFIu〜SFIwをそれぞれ出力するよ
うになっているので、線形制御のみならず非線形な制御
をも容易に実現できる。

また、第20図は電流制御回路60に入力する電動機電流指
令MIu〜MIwを、電動機電流指令回路80及びメモリ90で形
成する例を示すものであり、その詳細を第21図及び第22
図に示す。すなわち、第21図はメモリ90のアドレス設定
をトルク指令ESA及び速度信号SDで行なうと共に、ロー
タ位置信号RP（θ）に応じて正弦波発生回路84U〜84Wか
ら位相のずれた正弦波を発生するようになっている。そ
して、メモリ90から読出されたデータをDA変換器86でア
ナログ信号に変換された後に乗算器85U〜85Wに入力さ
れ、それぞれ正弦波発生回路84U〜84Wからの正弦波信号
と乗算されることによって、電動機電流指令MIu〜MIwが
形成されるようになっている。また、第22図はメモリ90
の内容を振幅メモリ91と位相メモリ92とに分けた例であ
り、振幅メモリ91及び位相メモリ92はいずれもトルク指
令ESA,速度信号SD及びロータ位置信号RPを入力するアド
レス設定回路81によってアドレス指定される。そして、
振幅メモリ91からの振幅データは乗算器87U〜87Wに入力
され、位相メモリ92からの位相データはラッチ回路88U
〜88Wに一旦ラッチされた後、タイミング的に制御され
て乗算器87U〜87Wに入力される。乗算器87U〜87Wの乗算
結果がそれぞれDA変換器86U〜86Wでアナログ量に変換さ
れ、電動機電流指令MIu〜MIwとして出力される。また、
最近は乗算型DA変換器が容易に入手できるので、DA変換
器と乗算器とは１個の乗算型DA変換器で実現できる。

さらに、第23図は電動機電流指令回路100が電動機電流
指令MIu〜MIwの他に、電動機の３相電圧PVu〜PVwを発生
するようになっており、３相電圧PVu〜PVwは電流制御回
路60内の加算器65u〜65wに加算されるようになってい
る。第24図は電動機電流指令回路100の詳細を示すもの
であり、メモリ90はトルク指令ESA及び速度信号SDに基
いてアドレス設定回路101でアクセスされ、メモリ90か
ら読出された３相電圧データはDA変換器104でアナログ
信号に変換されて乗算器106U〜106Wに入力され、メモリ
90から読出された電流指令データはDA変換器105でアナ
ログ信号に変換されてから乗算器107U〜107Wに入力され
る。そして、ロータ位置信号RPは正弦波発生回路108〜1
13に入力され、Ｕ相〜Ｗ相に応じた正弦波信号に変換さ
れてそれぞれ乗算器106U〜106W及び107U〜107Wに入力さ
れ、乗算器107U〜107Wから電動機電流指令MIu〜MIwが、
乗算器106U〜106Wから３相電圧PVu〜PVwがそれぞれ出力
される。

上述の各実施例ではハードウエアの構成によって制御す
るようにしているが、コンピュータシステムのソフトウ
エアによっても制御が可能である。

以上のようにこの発明に用いる同期電動機によれば、ロ
ータが突極型の磁性体材料で構成されており、スリップ
リング等を介してロータへ電流を供給する必要がなくな
り、また機械的な接触部がなくなるので電動機の信頼性
を向上することができる。また、界磁電流分がステータ
巻線に流されているので、界磁電流分により発生する熱
の放熱が容易であり、電動機の小型化を実現することが
できる。さらに、従来の界磁巻線と電機子巻線とを兼用
したステータ巻線が巻回されているので、界磁巻線がロ
ータ側にある場合に働く遠心力がなく、巻線の固定方法
が簡単になるといった利点がある。さらに又、ロータに
高価な永久磁石を用いる必要もないので、安価で構造の
簡単な電動機を実現できると共に大容量化も容易とな
る。

したがって、この発明の制御装置によれば、誘導電動機
のトルク発生原理が２次電流の間接的な誘導を必要とす
るのに比して、１次側の直接的な電流制御だけで同期電
動機の制御が可能であり、低速から高速まで高性能に制
御することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の同期電動機の構造及びその制御装置の一
例を示す構成図、第２図は従来の電磁石界磁式の同期電
動機の構造を示す図、第３図は第１図の一部の詳細回路
図、第４図はこの発明に適用することができる同期電動
機の構造例を示す図、第５図はその巻線の様子を示す
図、第６図は同期電動機のロータの構造例を示す斜視
図、第７図〜第10図はそれぞれ同期電動機のロータの他
の例を示す構造図、第11図はこの発明に用いる同期電動
機の構成例及びこの発明の制御装置の一例を示す構成
図、第12図及び第14図はその一部詳細を示すブロック回
路図、第13図は第12図の一部回路の特性を示す図、第15
図（Ａ）〜（Ｇ）は第11図の動作例を示す波形図、第16
図（Ａ）〜（Ｄ）は第11図の装置の動作例を示すタイミ
ングチャート、第17図及び第18図はそれぞれ第11図の制
御装置の一部構成回路の他の例を示すブロック構成図、
第19図及び第20図はそれぞれこの発明の同期電動機の制
御装置の他の例を示す構成図、第21図及び第22図はそれ
ぞれ電動機電流指令回路の他の例を示すブロック構成
図、第23図はこの発明の同期電動機の制御装置の更に他
の例を示す構成図、第24図はその電動機電流指令回路の
他の例を示すブロック構成図である。１…減算器、２…電機子電流指令回路、３…電機子電流
制御回路、４…検出器、５…ロータ位置検出回路、６…
速度検出回路、７…界磁電流指令回路、８…界磁電流制
御回路、10…同期電動機、11…電機子巻線、12…ロー
タ、13…界磁巻線、30…同期電動機、31…ステータ、32
…巻線、34,34A,34B…ロータ、50…界磁電流指令回路、
60…電流制御回路、80,100…電動機電流指令回路、90…
メモリ。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ステータに電機子及び界磁兼用の巻線が巻
回され、ロータが複数の磁極を有する突極型の磁性体材
料で成っている同期電動機の制御装置において、前記ロ
ータの位置及び回転速度を検出するためのロータ位置検
出手段及び速度検出手段と、速度指令と前記速度検出手
段の検出速度との偏差を得、この偏差に比例・積分・微
分補償しその結果をトルク指令として出力する速度制御
手段と、前記トルク指令を電機子電流振幅とし、前記ロ
ータ位置検出手段の検出位置に関する三相正弦波信号
（SAIu,SAIv,SAIw）を作成し三相電機子電流指令として
出力する電機子電流指令手段と、前記検出速度より界磁
電流振幅を所定関数で決定し、前記検出位置に関する三
相正弦波信号（SFIu,SFIv,SFIw）を作成し三相界磁電流
指令として出力する界磁電流指令手段と、前記三相電機
子電流指令と三相界磁電流指令とをそれぞれ加算して三
相電動機電流指令（SIu,SIv,SIw）を作成し出力する電
動機電流指令手段と、前記三相電動機電流指令を入力と
して前記巻線に電流を供給する電流制御手段とを備えた
ことを特徴とする同期電動機の制御装置。
【請求項２】ステータに電機子及び界磁兼用の巻線が巻
回され、ロータが複数の磁極を有する突極型の磁性体材
料で成っている同期電動機の制御装置において、前記ロ
ータの位置及び回転速度を検出するためのロータ位置検
出手段及び速度検出手段と、速度指令と前記速度検出手
段の検出速度との偏差を得、この偏差に比例・積分・微
分補償しその結果をトルク指令として出力する速度制御
手段と、前記トルク指令と前記検出速度とに対応する電
流振幅情報を記憶する電流振幅情報メモリと、前記トル
ク指令と前記検出速度とを入力し前記電流振幅情報メモ
リから電流振幅を読みだし設定する電流振幅設定手段
と、前記電流振幅と前記ロータ位置検出手段の検出位置
とを入力として三相電動機電流指令（MIu,MIv,MIw）を
作成し指令する電動機電流指令手段と、前記三相電動機
電流指令を入力として前記巻線に電流を供給する電流制
御手段とを備えたことを特徴とする同期電動機の制御装
置。
【請求項３】ステータに電機子及び界磁兼用の巻線が巻
回され、ロータが複数の磁極を有する突極型の磁性体材
料で成っている同期電動機の制御装置において、前記ロ
ータの位置及び回転速度を検出するためのロータ位置検
出手段及び速度検出手段と、速度指令と前記速度検出手
段の検出速度との偏差を得、この偏差に比例・積分・微
分補償しその結果をトルク指令として出力する速度制御
手段と、前記トルク指令と前記検出速度とに対応する電
流振幅情報を記憶する電流振幅情報メモリと、前記トル
ク指令と前記検出速度とを入力し前記電流振幅情報メモ
リから電流振幅を読みだし設定する電流振幅設定手段
と、前記トルク指令と前記検出速度とに対応するロータ
位置と電動機電流指令との相対位相を記憶する位相メモ
リと、前記電流振幅と前記位相メモリから読み出された
相対位相と前記検出位置とを入力として三相電動機電流
指令（MIu,MIv,MIw）を作成し指令する電動機電流指令
手段と、前記三相電動機電流指令を入力として前記巻線
に電流を供給する電流制御手段とを備えたことを特徴と
する同期電動機の制御装置。
【請求項４】前記電流制御手段は三相各相において、電
動機電流検出手段と電流フィードバックループと電動機
電流を流すための電圧増幅手段とを備え、前記トルク指
令と前記検出位置と前記検出速度とに対応する電動機の
電圧情報を記憶する電圧記憶メモリと、前記トルク指令
と前記検出位置と前記検出速度と前記電圧記憶メモリの
電圧情報とから電動機各相の電圧（PVu,PVv,PVw）を推
測し、前記電圧増幅手段の入力に加算する電動機電圧設
定手段とを備えている特許請求の範囲第２項に記載の同
期電動機の制御装置。
【請求項５】前記電流制御手段は三相各相において、電
動機電流検出手段と電流フィードバックループと電動機
電流を流すための電圧増幅手段とを備え、前記トルク指
令と前記検出位置と前記検出速度とに対応する電動機の
電圧情報を記憶する電圧記憶メモリと、前記トルク指令
と前記検出位置と前記検出速度と前記電圧記憶メモリの
電圧情報とから電動機各相の電圧（PVu,PVv,PVw）を推
測し、前記電圧増幅手段の入力に加算する電動機電圧設
定手段とを備えている特許請求の範囲第３項に記載の同
期電動機の制御装置。