JPH08172795A - 電気機械コントローラ - Google Patents

電気機械コントローラ

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JPH08172795A
JPH08172795A JP7192662A JP19266295A JPH08172795A JP H08172795 A JPH08172795 A JP H08172795A JP 7192662 A JP7192662 A JP 7192662A JP 19266295 A JP19266295 A JP 19266295A JP H08172795 A JPH08172795 A JP H08172795A
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Michael J Turner
ジエームス ターナー ミハエル
Alan R Jewell
リチヤード ジエウエル アラン
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Nidec SR Drives Ltd
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P25/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details
    • H02P25/02—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details characterised by the kind of motor
    • H02P25/08—Reluctance motors
    • H02P25/092—Converters specially adapted for controlling reluctance motors
    • H02P25/0925—Converters specially adapted for controlling reluctance motors wherein the converter comprises only one switch per phase

Abstract

(57)【要約】 【目的】 切り替え式リラクタンス機械および他の形式
の永久磁石機械のような電気機械用の単純化したコント
ローラを提供する。 【構成】 切り替え式電気機械、時に、切り替え式リラ
クタンスモータ用のコントローラは、相インダクタンス
サイクル中最大相に近いポイントでスイッチオフ出力を
発生するためにロータ位置トランスデューサから同期情
報を得る。スイッチオン信号は一定の遅延の後に発生さ
れる（相インダクタンス内の遅延）。単純な形態の単一
パルス制御がそれによって得られる。コンパレータが相
巻線電流を監視するために設けられている。パルス発生
器は巻線電流が基準レベルを越えるときコンパレータに
よって作動され、低速でのチョッピングモードでモータ
を制御するために使用され、単一パルス制御が用いられ
るときには高速においてコンパレータによって非作動に
される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、電気機械コントローラ
に関するものである。本発明は、特に、切り替え式リラ
クタンス機械用のコントローラに適用できる。
【０００２】
【従来の技術】切り替え式リラクタンス（ＳＲ）モータ
および発電機用の公知のコントローラは、かなり融通性
のある制御（コントロール）、例えば、高効率で広範囲
のトルクおよび速度を提供できるが、複雑な構成であ
り、製造コストが高いものであった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】単相ＳＲ機械の構成を
図１に示す。この構成はＥＰ−Ａ（欧州公開公報）０３
４３８４５号に詳細に記載されている。この機械は、４
つのステータ磁極１２を形成するステータ１０と４つの
ロータ磁極１６を形成するロータ１４から成る。巻線１
８は、この形式のＳＲ機械では、隣接して同一極性の磁
極を発生させるように配列されている。さらに昔の従来
例の単相ＳＲ機械は交互に異なった極性の磁極を発生さ
せるように構成されている。
【０００４】用語「モータ」は、以下に記載するように
用いられるが、この用語は、いずれか一方を特に指定し
ない限り、発電モードの同一の機械を包含するものであ
る。
【０００５】ＳＲモータの動作理論は公知である。例え
ば、１９９３年６月２１日〜２４日に、独国のニュール
ンベルグで開催されたＰＣＩＭ ’９３の会議および展
示で発表されたステヘンソン（Ｓｔｅｐｈｅｎｓｏｎ）
等による文書「切り替え式リラクタンスモータおよび駆
動装置の特性、設計および用途」は一般的な原理を論述
している。図２（ａ）〜（ｄ）は切り替え式リラクタン
スモータの相巻線に印加される電圧および電流を制御す
るのに用いられる切り替え回路の公知の例を図示する。
【０００６】図３（ａ）は、低速での‘チョッピング’
モードのモータトルク制御を図示する。トルクは、相導
通期間中、巻線電流を繰り返してチョッピングすること
によって巻線電流が最大レベルを越えて上昇するのを禁
止することによって、制御されている。より高速では、
電流の上昇期間と降下期間内で、電流は各相導通期間の
間にただ一度だけスイッチオンされ、スイッチオフされ
るようなものであり、通常の動作ではチョッピングされ
ない。トルクは、切り替え角、即ち、電圧が相巻線に印
加され相巻線で反転される角度位置を通して制御され
る。これは単一パルスモードの動作と呼ばれる（図３
（ｂ）を参照）。スイッチオンおよびスイッチオフの間
の角度は導通角として公知である。単一パルスモードに
おけるスイッチオンの角度およびスイッチオフの角度は
ある構成のロータ位置トランスデューサまたはセンサな
しのロータ位置検出の他の手段（公知である）を参照し
て引き出される。なお、本明細書では、これらをまとめ
て「トランスデューサ」と呼ぶことにする。
【０００７】本発明の目的は、例えば、切り替え式リラ
クタンス機械および他の形式の永久磁石機械のような電
気機械用の単純化したコントローラを提供することにあ
る。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明によると、ステー
タ磁極を持ちかつ少なくとも１つの相巻線を持つステー
タと、ロータ磁極を持つロータと、巻線電流を制御する
スイッチ手段とから成る電気機械コントローラにおい
て、ロータ位置情報を引き出すトランスデューサと、ス
イッチ手段が応答するスイッチオンおよびスイッチオフ
信号を発生するように動作するタイマと、を有し、タイ
マは、モータ動作および発電動作のモードの１つにおい
て機械を動作させる相インダクタンスサイクル中スイッ
チオフポイントと一致するステータ磁極の１つに対する
ロータ磁極の１つの位置を表示する第１出力をトランス
デューサから受けとりかつ該第１出力に応答したスイッ
チオフ信号を発生し、相インダクタンスサイクル中トラ
ンスデューサからの第２出力に応答して、遅延後、スイ
ッチオフ信号に引き続いてスイッチオン信号を発生する
第１遅延手段を有する、ことを特徴とする電気機械コン
トローラが提供される。
【０００９】トランスデューサからの第１および第２出
力は一致してもよい。他の方法としては、第２出力はモ
ータ動作および発電動作のために最小または最大相イン
ダクタンスに向かう相インダクタンスサイクル中のある
ポイント（点）であってもよい。
【００１０】本発明は、例えば、スイッチオフ角が制御
すべきモータに従って選ばれる相インダクタンスサイク
ル上のあるポイントと一致するようなＳＲモータ用の極
めて簡単な制御技術を代表するものである。通常、これ
はモータ動作のために所望の動作のトルクおよび速度に
おいて最適のスイッチオフ角に対応する。
【００１１】好ましくは、コントローラは、巻線電流が
電流基準値を越えることを指示する第１入力に応答して
トリガーパルスを発生するように動作するコンパレータ
と、スイッチ手段が応答する所定の持続時間のスイッチ
オフ信号を発生するようにトリガー信号に応答するパル
ス発生器と、スイッチ手段に加えられるスイッチオン信
号をパルス発生器および第１遅延手段の両方からのスイ
ッチオン信号に少なくとも依存させるロジックゲートと
を有する。
【００１２】コントローラは、また、第１遅延手段から
ロジックゲートへの出力をさらに遅延させるように構成
された第２遅延手段を有してもよく、第１遅延手段から
の出力はスイッチ手段の１つの部分を動作させるように
構成されており、ロジックゲートの出力はスイッチ手段
の他の部分を動作させるように構成されている。この場
合、コンパレータの出力は機械に対する過電流防止とし
てロジックゲートに直接接続されていることが好まし
い。
【００１３】好ましくは、パルス発生器からのスイッチ
オフ信号は所定の最小の持続時間を有する。
【００１４】電流基準値はチョッピング制御基準しきい
値を与える。好ましくは、しきい値電流はタイマ兼遅延
手段によって行われる単一パルスモードで生じるように
ピーク値を越えた値である。
【００１５】ロータの回転速度が上昇するにつれて、電
流の初期の増加と終期の減少に必要な時間はロータの増
加する回転角に対応する。このため、速度がさらに上昇
するにつれて、巻線電流に対する上昇時間および降下時
間は、電流が各導通期間中一度だけスイッチオンされ、
スイッチオフされるようなものであり、チョッピングが
生じるようなしきい値に決して達することはない。本発
明のコントローラでは、モータの速度は、パルス発生器
が決してトリガーされない段階に到達する。その理由
は、巻線電流が相インダクタンス期間中にしきい値レベ
ルに達するまで降下するからである。次に、ロジックゲ
ートにはパルス発生器からイネーブル信号が絶えず供給
されており、高速領域でのモータの制御がトランスデュ
ーサからのロータ位置情報に従ってタイマ兼遅延手段に
よって行われる。機械が所定の速度動作する間に遅延時
間の値を調節することによって、機械のトルクが制御さ
れる。このため、好ましくは、第１遅延手段はモータト
ルクを制御するために遅延を変化するように調節可能で
ある。
【００１６】好ましくは、第１遅延手段が応答するトラ
ンスデューサ手段からの前記第２出力は、モータ動作の
最小インダクタンスに向かいかつ発電動作の最大インダ
クタンスに向かう相インダクンスサイクル上のモーメン
トを指示する。
【００１７】他の方法としては、第１遅延がトランスデ
ューサからの第１出力によって開始されてもよい。
【００１８】新規なコントローラは、単純であり、製造
が安価であり、ファン、食物製造器、バキュームクリー
ナおよび他のコスト高の装置のような用途に対して極め
て効率的な制御を与えることができる。
【００１９】本発明は、また、少なくとも１つの相巻線
を有するステータと、ロータと、相巻線に関連したスイ
ッチ手段から成る切り替え式リラクタンス機械の単一パ
ルス制御方法において、モータ動作および発電動作の１
つで機械を動作するための相インダクタンスサイクル中
スイッチオフポイントと一致するポイントに合わせて相
巻線への電流をスイッチオフするようにスイッチ手段を
同期動作させ、その後、遅延の後、相巻線への電流をス
イッチオンするようにスイッチ手段を同期動作させるこ
とを特徴とする制御方法に拡張されたものである。
【００２０】好ましくは、方法は、最大基準電流を相巻
線電流と比較し、相巻線電流が基準電流値を越えるとき
スイッチオフ信号を発生し、相インダクタンス期間にし
たがって相巻線への電流のスイッチオフを行うことを含
むものである。
【００２１】好ましくは、方法は、第１の同期した遅延
に合わせてスイッチ手段の第１部分を同期してスイッチ
オンし、次に、スイッチ手段の第１部分が開かれスイッ
チ手段の第２部分が閉じられているとき相電流がフライ
ホイールできるようにスイッチ手段の第２部分を遅延し
てスイッチオフすることを含むものである。
【００２２】好ましくは、パルスは所定の持続時間を有
するスイッチオフポイントで開始される。過電流状態に
対処するために、スイッチオフパルスは最小持続時間に
下げるように調節可能であることがさらに好ましい。
【００２３】本発明は、さらに、少なくとも１つの相巻
線を有するステータと、ロータと、ロータ位置情報を発
生するトランスデューサと、巻線およびコントローラへ
の電流を切り替えるスイッチ手段とを有する切り替え式
リラクタンス駆動装置において、コントローラは、巻線
電流が電流基準値を越えることを指示する第１入力に応
答してトリガーパルスを発生するように動作するコンパ
レータと、スイッチオフおよびスイッチオン信号をスイ
ッチ手段に転送するように構成されたロジックゲート
と、スイッチ手段が応答する所定の持続時間のスイッチ
オフ信号を発生するようにトリガー信号に応答するパル
ス発生器と、スイッチ手段がやはり応答する別のスイッ
チオンおよびスイッチオフ信号を発生するように動作す
るタイマ回路と、を有し、タイマ回路は、モータ動作お
よび発電動作のモードの１つにおいて機械を動作させる
相インダクタンスサイクル中スイッチオフポイントと一
致するステータ磁極の１つに対するロータ磁極の１つの
位置を表示する第１出力をトランスデューサから受けと
りかつ該第１出力に応答したスイッチオフ信号を発生
し、相インダクタンスサイクル中トランスデューサから
の第２出力に応答して、遅延後、スイッチオフ信号に引
き続いてスイッチオン信号を発生する第１遅延手段を有
し、ロジックゲートからのスイッチ手段動作信号はパル
ス発生器および遅延手段から共に受け取るスイッチオン
信号に依存する、ことを特徴とする切り替え式リラクタ
ンス駆動装置に拡張したものである。
【００２４】
【実施例】本発明のコントローラは多数の相も持つ装置
に使用できる。説明の便宜上、単相モータに関連して記
載することにする。
【００２５】図４（ａ）を参照すると、切り替え式リラ
クタンスモータ用のコントローラは、コンパレータ２０
を有し、コンパレータ２０はモータの相巻線電流に比例
する信号である第１入力２２を受け取るように配置され
ている。この用途に適した代表的なコンパレータは、ナ
ショナル セミコンダクタ（Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｓｅｍ
ｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）によって製造された、付加的な
ヒステリシス機能を持つまたは持たないＬＭ３３９であ
る。多相装置では、個々の巻線電流が監視される。巻線
電流の合計は、相間の電流のオーバーラップにより、任
意の時間における個々の巻線電流を、必ずしも、十分正
確に表示するものではない。もし仮にオーバーラップが
存在せず、またはもしオーバーラップが補償されるなら
ば、そのとき、１つの相の巻線電流に比例する信号は全
ての相に対して表示するものとして用いることができ
る。また、原則として、１つのコントローラは相間でマ
ルチプレックスできる。しかしながら、情報の破壊を防
止するために、障害電流およびノイズに起因するエラー
を回避する注意をしなけらばならない。
【００２６】第２入力２４は、所定のまたは調節可能な
最大電流基準信号に対応する。固定値の電流基準の場合
には、より単純なコンパレータ、例えば、適切にバイア
スしたトランジスタが用いられる。この実施例では、単
純なコンパレータであるので、基準信号は、単一パルス
モードで生じるピーク電流値を越えた電流レベルに対応
するように、特定のモータに対して選ばれる。これによ
って、後述するように、動作のチョッピングモードと単
一パルスモードとの間での自動移行が可能である。
【００２７】コンパレータ２０からの出力２６は、モノ
ステーブルマルチバイブレータ２８で構成した単純なパ
ルス発生器をトリガーし、モノステーブルマルチバイブ
レータ２８はスイッチオフ信号に対応するロジック（論
理）レベル’０’の固定持続時間のパルス出力を有し、
パルス出力は、２入力ＡＮＤ（アンド）ゲート３０の１
つの入力に接続されている。アンドゲート３０への他の
入力はタイマ兼遅延回路３４からの出力３２である。タ
イマ兼遅延回路３４への第１入力３６はロータ位置トラ
ンスデューサ３５（ＲＰＴ）からの出力である。ＲＰＴ
は従来技術である。このＲＰＴは、ＳＲモータまたは他
のモータにおいて、ステータ磁極を通過するロータ磁極
の移動に対応する同期信号を引き出すのに用いられる。
都合のよいことに、ＲＰＴからの出力は、おおよそ、正
方形かまたはステータに対するロータの定位置において
遷移（変化）を生じさせる他の波形である。タイマ兼遅
延回路３４への他の入力３８は時間遅延制御信号であ
り、この信号は、スイッチオン信号がアンドゲート３０
に加えられる前に加えられる遅延を調節する。アンドゲ
ートが図示されているが、同等な効果を得るために他の
ゲート構成を用いてもよい。
【００２８】モータの走行速度はタイマ兼遅延回路の出
力３２の手動調節によって調節されてもよく、出力３２
自体は、信号３８によって、または、やはり遅延時間を
調節する全体の制御装置からの信号に応答して、制御さ
れる。他の方法としては、出力３２は一定であってもよ
い。遅延技術を以下に説明する。
【００２９】低速チョッピングモードでは、コンパレー
タ２０は、巻線電流（または多相機械でのそれぞれの相
に対する巻線電流）が所定の最大電流基準信号２４を越
えるとき、その出力を発生する。基準信号２４はコント
ローラに接続された特定のモータ用に設定されたもので
ある。前述のように、これは、そのモータが動作する単
一パルスモードの電流を越える巻線電流に等しくてもよ
い。一般には、最大電流基準レベルは、コンバータ切り
替え回路内の半導体スイッチの定格およびモータの熱定
格に関連して選ばれる。特定のモータ用にまたはモータ
の走行中の速度−トルク調節器として特定のコントロー
ラを調節し設定するために、最大電流基準信号はスチッ
チの電流定格内でユーザが調節可能なものであってもよ
い。
【００３０】低速では、相導通期間内において、巻線電
流が最大電流基準レベルを越えて上昇するのに十分な時
間がある。最大電流基準を越えたとき発生されるコンパ
レータからの出力は、マルチバイブレータ２８をトリガ
ーし、マルチバイブレータは、巻線電流スイッチ禁止
（スイッチオフ）信号であるロジックレベル‘０’の固
定（一定）持続時間のパルスを発生する。このロジッ
ク’０’出力はアンドゲート３０からロジック‘０’
（スイッチオフ）出力を発生し、このため、相巻線に関
連する切り替え回路は少なくともローパルスの持続時間
の間開かれ、即ち、巻線電流が最大電流基準レベル以下
になることを可能にする。パルスが除かれた後、スイッ
チはタイマ兼遅延回路３４からの信号の状態を受けて再
び閉じる。このようにして、モータ速度が低いときに、
チョッピング電流制御が最大電流基準レベルに対して達
成される。
【００３１】モータ速度が増加するにつれて、モノステ
ーブルからの出力が変化しないロジック‘１’のままで
あるように、相のインダクタンスサイクル中、最大電流
基準レベルに達しない点に至る。このことにより、アン
ドゲート３０はタイマ兼遅延回路の同期した出力を受
け、したがって、この出力は、巻線への電流の切り替え
を制御するのに、即ち、単一パルスモードでの動作に使
用される。したがって、モータ速度／トルクは、スイッ
チオン信号がタイマ兼遅延回路によって発生される前
に、遅延の調節によって制御可能である。
【００３２】時間遅延をトリガーする２つの方法を図４
（ｂ）および（ｃ）にグラフで図示する。
【００３３】ＲＰＴ出力は、通常、最適なスイッチオン
位置（例えば、モータ動作のための最小インダクタンス
および発電動作のための最大インダクタンスの位置）に
対応する相のインダクタンスサイクル内の位置で相巻線
への電流を切り替えるのに従来通り使用される先端エッ
ジを持つ。ＲＰＴの使用によって、単相および多相のＳ
Ｒモータにおける巻線の切り替え用の同期信号を引き出
すことは当業者にとって公知であり、ＲＰＴの詳細は本
明細書では記載しない。
【００３４】図４（ｂ）では、遅延はＲＰＴ信号の後端
（この場合、立下がり）エッジによって開始される。同
一目的のために、遅延がＲＰＴ信号の先端エッジによっ
て開始されるように配置できる。スイッチオフからの時
間遅延は、例えば、制御すべきモータによる所望のフル
パワー動作状態において最適な導通角を与えるように設
定されてもよく、または遅延回路を用いてモータのトル
クおよび走行速度を制御するように遅延時間を変化させ
てもよい。ＲＰＴ信号のマーク／スペース比は、信号の
唯一の変化（即ち、先端エッジ）が切り替えを制御する
のに用いられるので、この実施例では重要ではないこと
に留意すべきである。前述したように、ＲＰＴ出力のマ
ーク／スペース比は良好な動作の駆動に対しては重要で
あるが、本発明によると、変化だけが必要であるので、
制御電子機器のコストの節約を実現することができる。
【００３５】この装置では、速度が所定の一定の時間遅
延に従って減少させられると、遅延角も同様に減少させ
られ、したがって、導通角が増加する。結局、モータ速
度が遅いときには、巻線スイッチの‘オフ’角は増加す
る導通角に対して無視できるようになる。このことは望
ましくない状態である。その理由は、望ましくない極性
の過度の巻線電流および（または）トルクが生じるから
である。この効果は速度が落ちるときの時間遅延を増加
することによって減少させることができる。
【００３６】図４（ｃ）の実施例では、タイマ兼遅延回
路３４の時間遅延出力はＲＰＴ信号の先端（この場合、
立上がり）エッジによって開始される。タイマ兼遅延回
路、ＲＰＴ信号のマーク／スペース比およびインダクタ
ンスサイクル中の位置は、低速で許容できる状態を維持
しながら、所望のフルパワー動作状態でモータの単一パ
ルスモード動作に対して最適導通角を与えるように設定
できる。
【００３７】モータの速度が上昇するとき、時間遅延は
固定のままであり、したがって、スイッチオンの遅延角
度が増加する。この遅延角度は時間遅延に対応する角度
であり、この角度によって、スイッチオンはＲＰＴ先端
エッジに対応する固定角の背後まで遅延する。したがっ
て、２つの効果、即ち、（ａ）導通角自体の減少と
（ｂ）所定の導通角に対して導通時間を減少させる速度
の上昇とによって生じる速度の上昇を伴ったピーク磁束
の減少がある。したがって、トルクは、導通角が固定さ
れている従来の装置よりも、速度の上昇に伴って一層急
速に減少する。図５は、固定チョッピングレベルおよび
固定時間遅延が用いられるときの本発明の実施例のモー
タ制御装置のトルク／速度曲線を示す。トルクにおける
かなり急な降下は、負荷トルクが通常の動作で著しく変
化する用途では有利である。利点としては、負荷トルク
の減少の結果生ずる速度の上昇は一般的なモータ用の従
来の制御装置よりも一層制限されることである。
【００３８】ある環境下では、本発明の第２実施例が好
ましい。低速度において、所定の遅延に対して、遅延角
は小さくなり、導通角はロータ位置トランスデューサの
オン状態信号にほぼ等しくなる。このことは低速度走行
に対して許容できる状態である。
【００３９】本発明の第１実施例は単一動作領域におい
て一層急勾配のトルク／速度曲線を生じさせる。タイマ
兼遅延回路の遅延は所望の通常の動作状態に対して設定
される。この遅延は第２の方法よりも第１の方法におい
て長いものである。もし遅延時間が一定ならば、この初
期動作状態からの速度の所定のパーセント上昇は、遅延
角のパーセント上昇と等しくなる。このことにより導通
角の対応する減少が生じる。所定の初期動作状態に対す
る遅延時間が第２の方法より第１の方法において大きい
ので、モータ速度の所定のパーセント上昇に対する導通
角の減少は第１の方法より大きい。このことから、第２
の方法より第１の方法において、同一の速度のパーセン
ト上昇に対して、ピーク磁束とトルクが大きく減少する
結果となる。トルク／速度曲線は、したがって、第１の
方法で一層急速に降下し、モータの速度は負荷トルクの
所定の定格に対して変化が少ない。このため、第１の方
法は幾つかの用途に対しては好ましいものである。
【００４０】図１に示す単相ＳＲモータは、本来、自動
始動形ではない。モータ巻線が励磁されるとき、初期モ
ータ位置が零トルクの１つでないことを保証する必要が
ある。このような位置決めを行うために、ＥＰ−Ａ（欧
州公開公報）０６０１８１８号の教示に従ってステータ
の磁極に配置されるマグネットが用いられてもよい。マ
グネットは、近くのロータの磁極を零トルク位置を通過
させるように押すことによってロータを零でないトルク
位置にもたらすように働く。マグネットによって働かさ
れる力は制限されてもよく、ステータ磁極の１つに取付
けられたマグネットの使用は、穏やかな始動トルクだけ
が必要な駆動に制限される。
【００４１】本発明は単相モータに制限されない。本発
明は多相機械にも等しく適用できる。多相機械の場合、
モータ相切り替え信号は、順に種々の相の巻線の励磁を
制御するように、公知のモータ制御技術に従って、さら
に制御される。
【００４２】図６を参照すると、本発明はフライホイー
ルスイッチ構成と共に使用され、フライホイールスイッ
チでは、相配列（図２（ａ）に示すような）に対する２
つのスイッチは電流が相巻線を循環するように作動され
る。フライホイール技術はＳＲ機械用のコントローラ設
計の分野では公知の技術である。このフライホイール技
術はピーク電流、切り替え周波数および／または音響ノ
イズを減少するのに頻繁に使用される。図６では、別の
フライホイール遅延回路４０がタイマ兼遅延回路３４の
出力とアンドゲート３０’の間に加えられている。アン
ドゲート３０’は２つの巻線スイッチの１つ（例え
ば、’トップスイッチ’）だけの切り替えを制御するよ
うになっている。
【００４３】フライホイールタイマ遅延信号はモノステ
ーブル出力に従って開閉される。さらに、コンパレータ
自体からの直接の接続がアンドゲート３０’に接続され
ている。この直接接続４２によって、巻線電流がモノス
テーブルのパルス出力持続時間中、十分に降下しない場
合に、過電流が防止される。
【００４４】タイマ兼遅延回路３４は、２つの巻線スイ
ッチの他の１つ（例えば、ボトムスイッチ）に直接加え
られる同期スイッチオフ信号を送る。フリーホイール遅
延の後（フリーホイール遅延中、ボトムスイッチが開か
れ、トップスイッチが閉じられる）、スイッチオフ信号
がアンドゲート３０’にロー信号として加えられる。ト
ップスイッチに加えられたスイッチオフ信号は、それか
ら、以前通り、ライン４２上のコンパレータ２０からの
非過電流ロー信号を受けて、モノステーブル２８の出力
に従って開閉される。フリーホイール時間遅延が特定の
機械およびその動作領域に対して決定される。一般に
は、フリーホイール時間遅延はタイマ兼遅延回路による
遅延の何分の１である。このため、フライホイール接続
は、各インダクタンス期間中、モノステーブル２８によ
って開閉されるとき、ボトムスイッチがタイマ兼遅延回
路に従って開かれ、トップスイッチがフライホイールか
らのさらに遅延された同期信号に従って閉じられる際、
利用されうる。
【００４５】本発明を前述の図示実施例に関連して説明
したが、当業者は、多数の変形例が本発明の範囲から逸
脱することなくなされうることを理解できるであろう。
例えば、ＲＰＴ３５からの信号は等しい効果を得るため
に他の方法で引き出すことは当業者には理解できるであ
ろう。ＲＰＴ３５は、ロータ軸に取付けられ、センサの
出力に影響を及ぼしてほぼ同期したパルスを発生するよ
うに配置された部材である。しかしながら、ロータの運
動に対するロータ位置情報を引き出す他の物理的／電気
的／磁気的方法と同様に、同様な情報が相電流を監視す
ることから引き出される。本発明は、ロータ位置情報の
引き出しの方法にかかわらず、そのようなロータ位置情
報を使用することができる。
【００４６】したがって、前述の実施例の説明は例示の
ためのものであり、限定の目的ではない。本発明は特許
請求の範囲によってだけ限定されるものである。
【００４７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
切り替え式リラクタンス機械および他の形式の永久磁石
機械のような電気機械用の単純化したコントローラが得
られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、従来例の切り替え式リラクタンスモー
タの構成の断面図である。
【図２】図２（ａ）〜（ｄ）は、公知の切り替え式リラ
クタンスモータの切り替え回路を概略的に示す。
【図３】図３（ａ）および（ｂ）は、それぞれ、チョッ
ピングモードおよび単相パルスモードの相インダクタン
ス期間にわたる切り替え式リラクタンスモータの巻線電
流のグラフである。
【図４】図４（ａ）は、本発明のコントローラの概略ブ
ロック図であり、図４（ｂ）および（ｃ）は本発明の２
つの実施例の切り替え方法のグラフである。
【図５】図５は、本発明の１つの実施例に従って制御さ
れる切り替え式リラクタンスモータのトルク／速度特性
を示すグラフである。
【図６】図６は、本発明の他の１つの実施例の概略ブロ
ック図である。
【符号の説明】
２０ コンパレータ ２８ モアノステーブル ３４ タイマ兼遅延回路 ３０ アンドゲート
フロントページの続き (72)発明者 アラン リチヤード ジエウエル イギリス国 ダブリユ ヨークス ビーデ イー16 ４エヌビー ビングレイ ベルグ レイブ ロード ベルモント ミユース ６

Claims (17)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ステータ磁極を持ちかつ少なくとも１つ
    の相巻線を持つステータと、ロータ磁極を持つロータ
    と、巻線電流を制御するスイッチ手段とから成る電気機
    械コントローラにおいて、 ロータ位置情報を引き出すトランスデューサと、 スイッチ手段が応答するスイッチオンおよびスイッチオ
    フ信号を発生するように動作するタイマと、を有し、タ
    イマは、モータ動作および発電動作のモードの１つにお
    いて機械を動作させる相インダクタンスサイクル中スイ
    ッチオフポイントと一致するステータ磁極の１つに対す
    るロータ磁極の１つの位置を表示する第１出力をトラン
    スデューサから受けとりかつ該第１出力に応答したスイ
    ッチオフ信号を発生し、 相インダクタンスサイクル中トランスデューサからの第
    ２出力に応答して、遅延後、スイッチオフ信号に引き続
    いてスイッチオン信号を発生する第１遅延手段を有す
    る、 ことを特徴とする電気機械コントローラ。
  2. 【請求項２】 請求項１記載の電気機械コントローラに
    おいて、トランスデューサからの第１出力および第２出
    力が同一出力であることを特徴とする電気機械コントロ
    ーラ。
  3. 【請求項３】 請求項１記載の電気機械コントローラに
    おいて、第２出力は、機械がモータ動作中のときに最小
    相インダクタンスに向かい、機械が発電動作中のとき最
    大相インダクタンスに向かう、相インダクタンスサイク
    ル中のポイントであることを特徴とする電気機械コント
    ローラ。
  4. 【請求項４】 請求項１乃至３のいずれか１つに記載の
    電気機械コントローラにおいて、巻線電流を指示する信
    号用の第１入力と電流基準値を指示する信号用の第２入
    力を持つコンパレータを有し、該コンパレータは電流基
    準値を越えた巻線電流に応答してトリガー信号を発生す
    るように動作し、トリガー信号に応答して所定の持続時
    間の別のスイッチオフ信号を発生しかつスイッチ手段が
    応答する別のスイッチオン信号を発生するパルス発生器
    を有し、スイッチ手段用のスイッチオン信号をパルス発
    生器および第１遅延手段の両方からのスイッチオン信号
    に少なくとも依存させるゲート手段を有することを特徴
    とする電気機械コントローラ。
  5. 【請求項５】 請求項３記載の電気機械コントローラに
    おいて、巻線電流を指示する信号用の第１入力と電流基
    準値を指示する信号用の第２入力を持つコンパレータを
    有し、該コンパレータは電流基準値を越えた巻線電流に
    応答してトリガー信号を発生するように動作し、トリガ
    ー信号に応答して所定の持続時間の別のスイッチオフ信
    号を発生しかつスイッチ手段が応答する別のスイッチオ
    ン信号を発生するパルス発生器を有し、スイッチ手段用
    のスイッチオン信号をパルス発生器および第１遅延手段
    の両方からのスイッチオン信号に少なくとも依存させる
    ゲート手段を有し、トランスデューサからゲート手段へ
    の第２出力をさらに遅延させるように配置された第２遅
    延手段をさらに有することを特徴とする電気機械コント
    ローラ。
  6. 【請求項６】 請求項５記載の電気機械コントローラに
    おいて、コンパレータのトリガー信号出力はゲート手段
    に直接接続されており、スイッチオン信号は、巻線電流
    が第１入力電流基準値を越えたことを指示するとき、禁
    止されることを特徴とする電気機械コントローラ。
  7. 【請求項７】 請求項４記載の電気機械コントローラに
    おいて、パルス発生器は所定の最小持続時間の調節可能
    なパルスとしてスイッチオフ信号を発生するように構成
    されていることを特徴とする電気機械コントローラ。
  8. 【請求項８】 請求項１乃至７のいずれか１つに記載の
    電気機械コントローラにおいて、トランスデューサは先
    端エッジおよび後端エッジを持つパルス出力を発生する
    ように構成されていることを特徴とする電気機械コント
    ローラ。
  9. 【請求項９】 請求項８記載の電気機械コントローラに
    おいて、請求項２に従属するとき、トランスデューサか
    らの出力は前記パルス出力の先端および後端エッジの１
    つであり、スイッチオン信号はパルスの先端および後端
    エッジの他の１つとは独立であることを特徴とする電気
    機械コントローラ。
  10. 【請求項１０】 少なくとも１つの相巻線を有するステ
    ータと、ロータと、相巻線に関連したスイッチ手段から
    成る切り替え式リラクタンス機械の単一パルス制御方法
    において、モータ動作および発電動作の１つで機械を動
    作するための相インダクタンスサイクル中スイッチオフ
    ポイントと一致するポイントに合わせて相巻線への電流
    をスイッチオフするようにスイッチ手段を同期動作さ
    せ、その後、遅延の後、相巻線への電流をスイッチオン
    するようにスイッチ手段を同期動作させることを特徴と
    する制御方法。
  11. 【請求項１１】 請求項１０記載の制御方法において、
    相インダクタンスサイクル中その後のポイントで遅延の
    スタートを開始することを特徴とする制御方法。
  12. 【請求項１２】 請求項１０または１１に記載の制御方
    法において、第１の同期した遅延に合わせてスイッチ手
    段の第１部分を同期スイッチオンし、次に、スイッチ手
    段の第１部分が開かれスイッチ手段の第２部分が閉じら
    れているとき相電流がフライホイールできるようにスイ
    ッチ手段の第２部分を遅延してスイッチオフすることを
    特徴とする制御方法。
  13. 【請求項１３】 請求項１０、１１または１２のいずれ
    か１つに記載の制御方法において、最大基準電流を相巻
    線電流と比較することによって機械をチョッピング制御
    し、相巻線電流が基準電流値を越えるときスイッチオフ
    信号を発生し、相インダクタンス期間にしたがって相巻
    線への電流のスイッチオフを行うことを特徴とする制御
    方法。
  14. 【請求項１４】 請求項１０、１１、１２または１３の
    いずれか１つに記載の制御方法において、所定の最小期
    間を越えた遅延の持続時間を調節することによって機械
    の出力を変化することを特徴とする制御方法。
  15. 【請求項１５】 請求項１０乃至１４のいずれか１つに
    記載の制御方法において、ロータの回転から同期パルス
    を引き出すことを特徴とする制御方法。
  16. 【請求項１６】 請求項１５記載の制御方法において、
    相巻線への電流をスイッチオフするためのスイッチ手段
    の動作の同期は同期パルスの先端エッジおよび後端エッ
    ジの１つの発生に依存し、相巻線への電流をスイッチオ
    ンするためのスイッチ手段の同期動作はパルスの先端エ
    ッジおよび後端エッジの他の１つと独立であることを特
    徴とする制御方法。
  17. 【請求項１７】 少なくとも１つの相巻線を有するステ
    ータと、ロータと、ロータ位置情報を発生するトランス
    デューサと、巻線およびコントローラへの電流を切り替
    えるスイッチ手段とを有する切り替え式リラクタンス駆
    動装置において、コントローラは、 巻線電流が電流基準値を越えることを指示する第１入力
    に応答してトリガーパルスを発生するように動作するコ
    ンパレータと、 スイッチオフおよびスイッチオン信号をスイッチ手段に
    転送するように構成されたロジックゲートと、 スイッチ手段が応答する所定の持続時間のスイッチオフ
    信号を発生するようにトリガー信号に応答するパルス発
    生器と、 スイッチ手段がやはり応答する別のスイッチオンおよび
    スイッチオフ信号を発生するように動作するタイマ回路
    と、を有し、タイマ回路は、モータ動作および発電動作
    のモードの１つにおいて機械を動作させる相インダクタ
    ンスサイクル中スイッチオフポイントと一致するステー
    タ磁極の１つに対するロータ磁極の１つの位置を表示す
    る第１出力をトランスデューサから受けとりかつ該第１
    出力に応答したスイッチオフ信号を発生し、 相インダクタンスサイクル中トランスデューサからの第
    ２出力に応答して、遅延後、スイッチオフ信号に引き続
    いてスイッチオン信号を発生する第１遅延手段を有し、
    ロジックゲートからのスイッチ手段動作信号はパルス発
    生器および遅延手段から共に受け取るスイッチオン信号
    に依存する、 ことを特徴とする切り替え式リラクタンス駆動装置。
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