JPH07118939B2 - 永久磁石を併用した半波整流ブラシなし同期電動機 - Google Patents
永久磁石を併用した半波整流ブラシなし同期電動機Info
- Publication number
- JPH07118939B2 JPH07118939B2 JP61289969A JP28996986A JPH07118939B2 JP H07118939 B2 JPH07118939 B2 JP H07118939B2 JP 61289969 A JP61289969 A JP 61289969A JP 28996986 A JP28996986 A JP 28996986A JP H07118939 B2 JPH07118939 B2 JP H07118939B2
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- Japan
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- current
- phase
- rotor
- permanent magnet
- synchronous motor
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、半波整流ブラシを必要としない同期電動機
で、サーボ用電動機として有用な同期電動機に関する。
で、サーボ用電動機として有用な同期電動機に関する。
従来の同期電動機は、交流が流される平衡多相固定子巻
線と、半波整流ブラシを介して界磁巻線に直流が給電さ
れる回転子とを備えた構造である。又、固定子巻線に直
流を流し、回転子にブラシを介して交流を流す回転電機
子形もある。
線と、半波整流ブラシを介して界磁巻線に直流が給電さ
れる回転子とを備えた構造である。又、固定子巻線に直
流を流し、回転子にブラシを介して交流を流す回転電機
子形もある。
従来の同時電動機は、いずれもブラシを使用して回転子
に給電するものであり、構造が複雑で且つブラシ部分で
故障を起こし、寿命が短いという問題点があった。
に給電するものであり、構造が複雑で且つブラシ部分で
故障を起こし、寿命が短いという問題点があった。
本発明が解決しようとする課題は、従来のこれらの問題
点を解消し、ブラシを使わない簡単で堅牢な構造とし、
しかも低速から高速までのトルク制御が容易な同期電動
機を提供することにある。
点を解消し、ブラシを使わない簡単で堅牢な構造とし、
しかも低速から高速までのトルク制御が容易な同期電動
機を提供することにある。
かかる課題を解決した本発明の要旨は、ダイオードで単
相短絡された界磁巻線を持ち且つ永久磁石を埋め込んだ
回転子と、平衡多相固定子巻線と、前記平衡多相固定子
巻線に電流を流すPWMインバータと、同PWMインバータを
制御する電流波形演算指令回路とを有し、 電流波形演算指令回路は回転子位置に同期したバイアス
周波数の変調波形によって振幅変調された励磁交流成分
の多相交流電流とトルク電流成分の多相交流電流とを前
記平衡多相固定子巻線に流すようにPWMインバータを制
御することを特徴とする永久磁石を併用した半波整流ブ
ラシなし同期電動機にある。
相短絡された界磁巻線を持ち且つ永久磁石を埋め込んだ
回転子と、平衡多相固定子巻線と、前記平衡多相固定子
巻線に電流を流すPWMインバータと、同PWMインバータを
制御する電流波形演算指令回路とを有し、 電流波形演算指令回路は回転子位置に同期したバイアス
周波数の変調波形によって振幅変調された励磁交流成分
の多相交流電流とトルク電流成分の多相交流電流とを前
記平衡多相固定子巻線に流すようにPWMインバータを制
御することを特徴とする永久磁石を併用した半波整流ブ
ラシなし同期電動機にある。
この発明では、平衡多相固定子巻線に、ロータリーエン
コーダー等の回転子の位置検出信号によって回転子位置
と同期したバイアス周波数の変調波形によって振幅変調
した励磁交流成分と、トルク電流成分の多相交流電流を
流す。前者の振幅変調した励磁交流成分を施すことで、
回転子の界磁巻線に鎖交する磁束を保持するように界磁
電流が流れ、界磁磁束を時間的に略一定にする。
コーダー等の回転子の位置検出信号によって回転子位置
と同期したバイアス周波数の変調波形によって振幅変調
した励磁交流成分と、トルク電流成分の多相交流電流を
流す。前者の振幅変調した励磁交流成分を施すことで、
回転子の界磁巻線に鎖交する磁束を保持するように界磁
電流が流れ、界磁磁束を時間的に略一定にする。
次に、トルク電流成分が平衡多相固定子巻線に流される
と、上記界磁磁束との間にトルクが発生し、回転子は回
転する。
と、上記界磁磁束との間にトルクが発生し、回転子は回
転する。
しかも、回転子に永久磁石があるので、界磁磁束を大き
くして発生トルクを大きくし、その分励磁電流が小さく
て済み力率が向上し、又ダイオードが破壊しても発電ブ
レーキが作用して緊急停止ができる。
くして発生トルクを大きくし、その分励磁電流が小さく
て済み力率が向上し、又ダイオードが破壊しても発電ブ
レーキが作用して緊急停止ができる。
以下、本発明の実施例を図面に基いて説明する。
第１図は、実施例の構造図、第２図は実施例における電
流・磁束・トルクの波形説明図、第３図は本発明の基礎
となっている半波整流ブラシなし同期電動機の原理図、
第４図は実施例の回転子の構造を示す説明図である。
流・磁束・トルクの波形説明図、第３図は本発明の基礎
となっている半波整流ブラシなし同期電動機の原理図、
第４図は実施例の回転子の構造を示す説明図である。
図中、（１）は同期電動機本体、（２）は電流波形演算
指令回路、（３）はPWMインバータ、（４）はバイアス
周波数の変調波形、（５）は振幅変調された励磁交流成
分の多相交流電流、（６）はトルク電流成分の多相交流
電流、（７）は励磁電流成分の多相交流電流（５）とト
ルク電流成分の多相交流電流（６）とを重畳した多相交
流電流、（８）は界磁磁束、（９）は多相交流電流
（５）が生起する脈動起磁力、（10）は界磁巻線（14）
に流れる界磁電流、（11）は発生するトルク、（12）は
ｄ軸単相巻線、（13）はｑ軸単相巻線、（14）は回転子
（17）に巻いた界磁巻線、（15）は同界磁巻線（14）を
短絡するダイオード、（16）は回転子（17）に埋め込ん
だ永久磁石、（17）は回転子、（18）は同期電動機本体
（１）の回転子（17）の回転位置を検出するロータリー
エンコーダー、（19）は同ロータリーエンコーダーから
の回転子位置信号である。
指令回路、（３）はPWMインバータ、（４）はバイアス
周波数の変調波形、（５）は振幅変調された励磁交流成
分の多相交流電流、（６）はトルク電流成分の多相交流
電流、（７）は励磁電流成分の多相交流電流（５）とト
ルク電流成分の多相交流電流（６）とを重畳した多相交
流電流、（８）は界磁磁束、（９）は多相交流電流
（５）が生起する脈動起磁力、（10）は界磁巻線（14）
に流れる界磁電流、（11）は発生するトルク、（12）は
ｄ軸単相巻線、（13）はｑ軸単相巻線、（14）は回転子
（17）に巻いた界磁巻線、（15）は同界磁巻線（14）を
短絡するダイオード、（16）は回転子（17）に埋め込ん
だ永久磁石、（17）は回転子、（18）は同期電動機本体
（１）の回転子（17）の回転位置を検出するロータリー
エンコーダー、（19）は同ロータリーエンコーダーから
の回転子位置信号である。
この実施例では、回転子（17）の位置ロータリーエンコ
ーダー（18）で検出され、その回転子位置信号（19）は
電流波形演算指令回路（２）に入力される。同電流波形
演算指令回路（２）とPWMインバータ（３）とによっ
て、第２図に示すように、回転子位置に同期しバイアス
周波数の変調波形（４）によって振幅変調された多相交
流電流（５）を同期電動機本体（１）の固定子巻線に流
すと、第３図に示す回転子（17）に同期して回転するｄ
軸単相巻線（12）に交流電流を流して得られるような脈
動起磁力（９）が得られる。
ーダー（18）で検出され、その回転子位置信号（19）は
電流波形演算指令回路（２）に入力される。同電流波形
演算指令回路（２）とPWMインバータ（３）とによっ
て、第２図に示すように、回転子位置に同期しバイアス
周波数の変調波形（４）によって振幅変調された多相交
流電流（５）を同期電動機本体（１）の固定子巻線に流
すと、第３図に示す回転子（17）に同期して回転するｄ
軸単相巻線（12）に交流電流を流して得られるような脈
動起磁力（９）が得られる。
界磁巻線（14）に挿入されたダイオード（15）は、界磁
巻線に鎖交する磁束が増加する時にはオフとなるが、磁
束が減少しようとするとオンとなり、磁束を一定に保つ
ような界磁電流（10）を流す。即ち、界磁巻線（14）に
鎖交する磁束のピーク値を保持するように動作し、回路
のインダクタンスが十分大きい場合には界磁磁束（８）
は時間的にほぼ一定となる。
巻線に鎖交する磁束が増加する時にはオフとなるが、磁
束が減少しようとするとオンとなり、磁束を一定に保つ
ような界磁電流（10）を流す。即ち、界磁巻線（14）に
鎖交する磁束のピーク値を保持するように動作し、回路
のインダクタンスが十分大きい場合には界磁磁束（８）
は時間的にほぼ一定となる。
次に、トルク成分をあらわす多相交流電流（６）を流す
と、第３図のｑ軸単相巻線（13）に直流電流を流した場
合と同様の起磁力が得られる。
と、第３図のｑ軸単相巻線（13）に直流電流を流した場
合と同様の起磁力が得られる。
従って、励磁電流成分（５）とトルク電流成分（６）を
加えた多相交流電流（７）を固定子巻線に流すと、界磁
磁束（８）との間にトルク（11）が発生する。これが半
波整流ブラシなし励磁方式の原理である。
加えた多相交流電流（７）を固定子巻線に流すと、界磁
磁束（８）との間にトルク（11）が発生する。これが半
波整流ブラシなし励磁方式の原理である。
このトルクは、バイアス周波数を基本波とする脈動トル
クを含むが、バイアス周波数を適切に選定することによ
り実用上問題にはならない。
クを含むが、バイアス周波数を適切に選定することによ
り実用上問題にはならない。
尚、変調波形は任意であるが、三角波形を採用すること
により、正弦波等に比べて、励磁電流の実効値を減少で
きる、等の効果が得られる。
により、正弦波等に比べて、励磁電流の実効値を減少で
きる、等の効果が得られる。
半波整流励磁方式だけでも同期電動機本体（１）のブラ
シなし励磁が可能であるが、本実施例では更に第４図に
示すように、回転子（17）に永久磁石（16）を埋め込む
事により、次の効果を得ている。
シなし励磁が可能であるが、本実施例では更に第４図に
示すように、回転子（17）に永久磁石（16）を埋め込む
事により、次の効果を得ている。
（ａ）永久磁石単独の場合に比べて、界磁磁束を大きく
でき、発生トルクが増加する。
でき、発生トルクが増加する。
（ｂ）例磁電流及びトルク電流を独立して自由に制御で
きる。又界磁磁束の制御が可能なため、高速運転領域で
弱め界磁運転ができる。
きる。又界磁磁束の制御が可能なため、高速運転領域で
弱め界磁運転ができる。
（ｃ）半波整流励磁方式のみの場合に比べて励磁電流が
減少し、力率が向上する。
減少し、力率が向上する。
（ｄ）回転子は常に一方向に励磁され、永久磁石の減磁
起磁力が発生しない。従って、回転子構造が簡単にでき
る。
起磁力が発生しない。従って、回転子構造が簡単にでき
る。
（ｅ）ダイオードが運転中に破壊した場合でも永久磁石
の磁束が存在するため、発電ブレーキによる緊急停止が
できる。
の磁束が存在するため、発電ブレーキによる緊急停止が
できる。
以上のように、この発明は、半波整流ブラシを使用しな
いで作動できるので、構造が簡単で堅牢となり、寿命が
長いものができる。又、回転子位置に同期して励磁電流
とトルク電流を独立して制御することで静止・低速から
高速までのトルク制御が容易に行える。
いで作動できるので、構造が簡単で堅牢となり、寿命が
長いものができる。又、回転子位置に同期して励磁電流
とトルク電流を独立して制御することで静止・低速から
高速までのトルク制御が容易に行える。
本発明の同期電動機は、ポジションコントロールや比較
的低速のACサーボ用電動機に適したブラシなし構造の同
期電動機を実現する。
的低速のACサーボ用電動機に適したブラシなし構造の同
期電動機を実現する。
第１図は本ブラシなし同期電動機の構成図、第２図は実
施例における電流・磁束・トルクの波形説明図、第３図
は本発明の基礎となる半波整流ブラシなし同期電動機の
原理図、第４図は実施例の回転子の構造を示す説明図で
ある。 〔符号の説明〕 （１）……同期電動機本体 （２）……電流波形演算指令回路 （３）……PWMインバータ （４）……変調波形 （５）……励磁電流波形 （６）……トルク電流波形 （７）……多相交流電流 （８）……界磁磁束 （９）……脈動起磁力 （10）……界磁電流 （11）……トルク （12）……ｄ軸単相巻線 （13）……ｑ軸単相巻線 （14）……界磁巻線 （15）……ダイオード （16）……永久磁石 （17）……回転子 （18）……ロータリーエンコーダー （19）……回転子位置信号
施例における電流・磁束・トルクの波形説明図、第３図
は本発明の基礎となる半波整流ブラシなし同期電動機の
原理図、第４図は実施例の回転子の構造を示す説明図で
ある。 〔符号の説明〕 （１）……同期電動機本体 （２）……電流波形演算指令回路 （３）……PWMインバータ （４）……変調波形 （５）……励磁電流波形 （６）……トルク電流波形 （７）……多相交流電流 （８）……界磁磁束 （９）……脈動起磁力 （10）……界磁電流 （11）……トルク （12）……ｄ軸単相巻線 （13）……ｑ軸単相巻線 （14）……界磁巻線 （15）……ダイオード （16）……永久磁石 （17）……回転子 （18）……ロータリーエンコーダー （19）……回転子位置信号
Claims (1)
- 【請求項１】ダイオードで単相短絡された界磁巻線を持
ち且つ永久磁石を埋め込んだ回転子と、平衡多相固定子
巻線と、前記平衡多相固定子巻線に電流を流すPWMイン
バータと、同PWMインバータを制御する電流波形演算指
令回路とを有し、 電流波形演算指令回路は回転子位置に同期したバイアス
周波数の変調波形によって振幅変調された励磁交流成分
の多相交流電流とトルク電流成分の多相交流電流とを前
記平衡多相固定子巻線に流すようにPWMインバータを制
御することを特徴とする永久磁石を併用した半波整流ブ
ラシなし同期電動機。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61289969A JPH07118939B2 (ja) | 1986-12-04 | 1986-12-04 | 永久磁石を併用した半波整流ブラシなし同期電動機 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61289969A JPH07118939B2 (ja) | 1986-12-04 | 1986-12-04 | 永久磁石を併用した半波整流ブラシなし同期電動機 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5188814A Division JPH07112358B2 (ja) | 1993-06-30 | 1993-06-30 | 半波整流ブラシなし同期電動機 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63144746A JPS63144746A (ja) | 1988-06-16 |
| JPH07118939B2 true JPH07118939B2 (ja) | 1995-12-18 |
Family
ID=17750068
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61289969A Expired - Lifetime JPH07118939B2 (ja) | 1986-12-04 | 1986-12-04 | 永久磁石を併用した半波整流ブラシなし同期電動機 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07118939B2 (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07112358B2 (ja) * | 1993-06-30 | 1995-11-29 | 協和機電工業株式会社 | 半波整流ブラシなし同期電動機 |
| JP5120586B2 (ja) * | 2005-06-28 | 2013-01-16 | 株式会社デンソー | 界磁巻線型同期機 |
| DE102006036288B4 (de) * | 2006-08-03 | 2009-02-12 | Siemens Ag | Synchronmotor, geberloses Motorsystem, sowie ein Verfahren zum Betreiben eines geberlosen Motorsystems mit einem Synchronmotor |
| JP4853232B2 (ja) * | 2006-10-27 | 2012-01-11 | 株式会社デンソー | 回転電機装置 |
| US7880424B2 (en) | 2006-09-28 | 2011-02-01 | Denso Corporation | Rotary electric apparatus having rotor with field winding inducing current therethrough for generating magnetic field |
| JP5618854B2 (ja) * | 2011-02-08 | 2014-11-05 | 株式会社東芝 | 同期電動機駆動システム |
| JP7259543B2 (ja) | 2019-05-22 | 2023-04-18 | 株式会社デンソー | 界磁巻線型回転電機 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0795790A (ja) * | 1993-06-30 | 1995-04-07 | Kyowa Kiden Kogyo Kk | 半波整流ブラシなし同期電動機 |
-
1986
- 1986-12-04 JP JP61289969A patent/JPH07118939B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0795790A (ja) * | 1993-06-30 | 1995-04-07 | Kyowa Kiden Kogyo Kk | 半波整流ブラシなし同期電動機 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63144746A (ja) | 1988-06-16 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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