JPH08186966A - 塊状磁極を有する同期電動機の磁束特性測定方法および磁束特性測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 同期電動機をベクトル制御する場合に必要な
磁束特性（電機子電流から電機子鎖交磁束への伝達関
数）の測定が簡単にできる測定方法を示す。 【構成】 直軸の磁束特性ゲインを周波数ｆHzで測定
し、その前後の周波数特性を−８dB/decから−10dB/dec
の傾斜で推定する。横軸の磁束特性ゲインを周波数ｆHz
で測定し、その前後の周波数特性を−６dB/decから−８
dB/decの傾斜で推定する。別途求めた直軸同期リアクタ
ンスＸ_d から、低い周波数でのゲインＬ_d を、又横軸同
期リアクタンスＸ_q から低い周波数でのゲインＬ_q をそ
れぞれ求めて、前記推定した特性線に接続する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】同期電動機をベクトル制御する場
合には、同期電動機の磁束特性をあらかじめ測定し、制
御装置の演算要素として、この磁束特性を用いることに
よって適切な制御が可能となる。この発明は、同期電動
機が塊状磁極機の場合の、上記磁束特性の測定方法と測
定装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】電動機を速度制御したりトルク制御した
りする自動制御系を構成する際に、電動機の諸特性を知
っている事が必要である。又、制御が高速応答を要求さ
れる場合には、これらの諸特性の内でも、電動機の周波
数伝達関数がきわめて重要となることは周知のとおりで
ある。

【０００３】従来から、例えば可変速制御装置を制御応
答速度を高めるように調整するためには、最初に、電動
機の周波数伝達関数又は、伝達関数を知るために必要な
関連した諸特性を計測する方法がとられている。電動機
が塊状磁極を有する同期電動機である場合にも、このよ
うな事情は同じではあるが、その特性の計測が容易では
ないと言う問題があった。

【０００４】即ち、同期電動機の理論では、電機子電流
入力から電機子鎖交磁束出力への伝達関数をオペレーシ
ョナルインピーダンスといい、たとえば、「拡張した滑
り法」による測定が良く知られている。同期電動機が塊
状磁極機の場合にも、この測定方法を用い、その結果を
分析し、制御演算に必要な磁束特性を求めることができ
る。又、特開昭60−183953号公報には誘導電動機の場合
について一例が示されている。前記「拡張した滑り法」
については、電気学会論文誌Ｂ、97巻、５号、Ｐ２８７
（昭５２−５）上之園親佐、岡田隆夫、高博：「同期機
定数測定のための拡張した滑り法」に示されているが、
その要点を以下に説明する。

【０００５】「拡張した滑り法」は、同期機の滑りを変
化させることにより、回転子に印加する磁界の周波数を
変化させ、電機子電流入力から電機子鎖交磁束出力への
伝達関数を調べる試験であって、図13にその試験装置の
構成を示す。図13において１は被試験機であり、51はそ
の界磁コイル、52は電機子コイルを示している。31は被
試験機１に直結された試験用駆動機であり、可変速電源
装置32によりＮ₂rpmで運転される。

【０００６】33は被試験機１の電機子コイル52に接続さ
れた試験用電源で被試験機１の定格周波数ｆ_ＸHz の３
相平衡電源である。34は、電機子コイル52の電圧と電流
とを検出し、駆動機31の速度Ｎ₂rpmとの関係を分析する
ことができる特性分析器である。

【０００７】図13の測定は次のように行われる。即ち、
まず、被試験機１の電機子コイル52には、定格周波数ｆ
_ＸHz の３相平衡電源33から、定格電圧の10％程度の電
圧を加える。この同期速度をＮ₁rpmとする。次に界磁巻
線51は開放し、別の可変速電動機31により回転子をＮ₂r
pmの速度で駆動する。このとき、回転子に印加される磁
界の周波数ｆHzは以下のようになる。

【０００８】ｆ＝（Ｎ₁ −Ｎ₂） ×ｆ_Ｘ ／ Ｎ₁ ここで、回転子に直結した可変速電動機31の速度を、電
機子電流による回転磁界の同期速度Ｎ₁rpmよりわずかに
低い回転数から下げていき、ほぼ停止状態まで連続的に
変化させれば、回転子に印加される磁界の周波数ｆHz
は、きわめて低い周波数から、ほぼｆ_ＸHz まで連続的
に上昇変化する。そして、この間の電機子電圧と電機子
電流の関係を分析すれば、その周波数領域における電機
子電流から電機子鎖交磁束への伝達関数を知ることがで
きる。

【０００９】ただし、この「拡張した滑り法」による測
定試験では、被試験機が普通の商用周波数の同期機の場
合でも、以下に示すような実施上の困難さが存在する。
ましてベクトル制御される同期機には、極めて低い定格
周波数であるものの場合があり、この困難さがきわめて
顕著になる。

【００１０】（１）電機子電流による回転磁界の速度と
わずかに異なった速度で回転子を駆動する必要があるの
で、被試験機のサイズが大きくなると、固定子側の３相
電源33や回転子側の駆動電動機31などの準備が大掛かり
なものになる。

【００１１】（２）試験実施の際には、滑りを安定に維
持するため、回転子に直結した可変速電動機31に熟練し
た運転操作、あるいは高精度の可変速電源32を用意しな
ければならない。

【００１２】（３）リアクショントルクの影響で生じる
回転数の脈動は、測定誤差の原因となる。

【００１３】これらの問題に関する検討、たとえば、固
定子側の３相電源が、わずかに周波数が異なる回転子の
誘起電圧に引き込まれず安定した周波数を維持するため
の条件の把握、リアクショントルクの影響で生じる回転
数脈動の把握、その結果生じる測定誤差の把握は困難で
ある。したがってこのような従来の方法によれば同期電
動機の磁束特性を知るまでに、多大の時間と設備を要す
ることになる。

【００１４】ところで、同期電動機をトルクあるいは速
度制御等するベクトル制御では、トルクを制御するため
に電機子鎖交磁束と電機子電流を制御する。したがっ
て、電機子鎖交磁束を制御装置の演算において計算する
必要があり、そのためには電機子電流から電機子鎖交磁
束への伝達関数を知る（測定する）ことが必要である。
また、制御の過渡状態において良好な制御を行う上で電
機子電圧や界磁電圧を知ることも必要だがそのためには
電機子巻線の漏れインダクタンスおよび界磁巻線の漏れ
インダクタンスの値を把握することも必要である。が、
これらは、前記の「拡張した滑り法」とは別に試験を行
う必要がある。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】以上のように、同期電
動機をベクトル制御する上で必要な特性を測定する従来
のいわゆる「拡張した滑り法」では同期電動機の磁束特
性の測定に大がかりな設備と多大の試験時間を必要と
し、作業効率が悪いという問題点があった。又同期電動
機をベクトル制御する上で必要な特性の全てが、この
「拡張した滑り法」で得られるわけではないので、他の
測定を改めて行う必要があるなどの問題があって、簡単
な測定方法が求められていた。

【００１６】この発明は、上記のような要求に応えるた
めになされたもので、塊状磁極同期電動機の電機子電流
から電機子鎖交磁束への伝達関数を従来より簡単な方法
で測定する方法を提供するものであり、又、同時に電機
子巻線の漏れインダクタンスおよび界磁巻線の漏れイン
ダクタンスを測定する方法も提供する。さらに、この測
定方法を自動的に行う測定装置を提供するものである。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明の第１の発明によ
る塊状磁極を有する同期電動機の磁束特性測定方法は、
界磁巻線を開放してあらかじめ定めたｆHzでの直軸イン
ピーダンスを測定する手順と、ｆHz近傍の周波数での直
軸特性を仮定する直軸特性仮定手順と、直軸同期リアク
タンスＸ_d から低い周波数でのゲインを算出するゲイン
算出手順と、直軸磁束特性推定手順とを有する。

【００１８】第２の発明による塊状磁極を有する同期電
動機の磁束特性測定方法は、あらかじめ定めたｆHzでの
横軸インピーダンス測定手順と、ｆHz近傍の周波数での
特性を仮定する横軸特性仮定手順と、横軸同期リアクタ
ンスＸ_q からゲインを算出するゲイン算出手順と、横軸
特性推定手順とを有する。

【００１９】第３の発明による磁束特性測定方法は、界
磁開放直軸インピーダンス測定手順と、界磁短絡直軸イ
ンピーダンス測定手順と、電機子巻線漏れインダクタン
ス算出手順と、界磁巻線漏れインダクタンス算出手順と
を有する。

【００２０】第４の発明による塊状磁極を有する同期電
動機の磁束特性測定装置は、交流電源と、交流印加手段
と、電圧電流検出手段と、直軸インピーダンス演算手段
と、ゲイン演算手段とを有する。

【００２１】第５の発明による塊状磁極を有する同期電
動機の磁束特性測定装置は、交流電流と、交流印加手段
と、電圧電流検出手段と、横軸インピーダンス演算手段
と、ゲイン演算手段とを有する。

【００２２】第６の発明による磁束特性測定装置は、入
力部と、発振器と、電機子測定部と、界磁測定部と、仮
定記憶部と、演算部とを有する。

【００２３】第７の発明による磁束特性測定装置は、第
６の発明の手段に加えて、その演算部がＬ_df演算部と、
Ｌ_qf演算とを有する。

【００２４】第８の発明による磁束特性測定装置は、第
６の発明の手段に加えて、その演算部がインダクタンス
演算部を有する。

【００２５】

【作用】第１の発明における直軸特性仮定手順と、第２
の発明における横軸特性仮定手順は、それぞれ、同期電
動機の磁束特性を測定する手順を簡素化する作用を有す
る。

【００２６】第３の発明における界磁開放直軸インピー
ダンス測定手順と、界磁短絡直軸インピーダンス測定手
順、及び電機子巻線漏れインダクタンス算出手順と、界
磁巻線漏れインダクタンス算出手順とは電機子巻線漏れ
インダクタンスと界磁巻線漏れインダクタンスとの測定
を簡素化する作用を有する。

【００２７】第４、第５の発明におけるゲイン演算手段
は、同期電動機の磁束特性測定装置の構成を簡素化する
作用を有する。

【００２８】第６の発明による演算部は磁束特性の測定
手順を自動的に進行させることにより、測定作業を容易
化する。

【００２９】第７の発明によるＬ_df演算部とＬ_qf演算部
及び第８の発明によるインダクタンス演算部とは測定作
業の内の計算作業部分を自動的に進行させることにより
測定作業を簡昜化する。

【００３０】

【実施例】同期電動機を可変速制御する（負荷変動に対
して速度を一定に保つ制御も含む）特にベクトル制御を
行う上で、ぜひ得たい特性には例えば次のようなものが
ある。

【００３１】（１）直軸電機子電流入力から直軸電機子
鎖交磁束出力への周波数伝達関数（周波数特性線）。 （２）横軸電機子電流入力から横軸電機子鎖交磁束出力
への周波数伝達関数（周波数特性線）。 （３）電機子巻線の漏れインダクタンス。 （４）界磁巻線の漏れインダクタンス。 以下、上記のそれぞれについて実施例により説明する。

【００３２】実施例１．直軸電機子電流入力から直軸電
機子鎖交磁束出力への周波数特性線を求める手順を示す
フローチャートの一例を図１に示す。図２は図１のフロ
ーを説明するための説明図である。次に図１のフローに
ついて図２を参照しつつ説明する。図２中に記載のＳＴ
番号は図１のステップ番号に対応している。

【００３３】まずステップ（ＳＴ11）で測定の対象とな
る同期電動機を制御する予定の可変速制御装置（図示し
ていない）に用いられている電機子電流制御系の遮断周
波数ｆ₀Hz （これは一般にこの種制御系の設計基本定数
であり概知のものである）よりも低く、かつ塊状磁極に
渦電流が顕著に誘導される周波数ｆHzを決定する。たと
えば、20Hzから150Hz の範囲であって、通常の場合には
測定の実施が容易な50Hz、または、60Hzの商用周波数を
ｆHzとして用いてよい。

【００３４】次にステップ（ＳＴ12）でｆHzにおける界
磁開放直軸インピーダンスを測定する。測定方法の詳細
は後述する。ステップ（ＳＴ13）で上記直軸インピーダ
ンスから周波数特性線のｆHzにおけるゲインＡを求め
る。ステップ（ＳＴ14）でｆHz近傍のゲイン特性は−８
〜−10dB/decであると仮定する。

【００３５】又、別途同期電動機の同期リアクタンスＸ
_d を測定する（ＳＴ15）そしてステップ（ＳＴ16）で、
Ｘ_d から直軸同期インダクタンスＬ_d を求める。（ＳＴ
15）（ＳＴ16）の詳細は後述する。ステップ（ＳＴ17）
で周波数特性線の周波数がｆに比べて十分低い周波数に
おけるゲインが直軸同期インダクタンスＬ_d によって定
まるゲインであると仮定する。

【００３６】ステップ（ＳＴ18）で図２に示すように周
波数特性線を（ＳＴ13）のゲインＡ、（ＳＴ14）のゲイ
ンの傾斜、（ＳＴ17）の低周波でのゲインＬ_d から求め
る。

【００３７】次に前記の界磁開放直軸インピーダンスの
測定方法について説明する。図３は、周波数ｆHzにおけ
る界磁開放直軸インピーダンスの測定方法の説明図であ
る。図において51は塊状磁極を有する同期電動機１の界
磁コイル、52は電機子巻線（３相）である。

【００３８】53は、ｆHzの交流周波数を発生することの
できる電源である。ｂ相からｃ相へ流した電流が直軸の
起磁力となる位置（図３に示す位置）で回転子を止め
て、周波数ｆHzにおける界磁開放直軸インピーダンスを
測定する。界磁巻線を開放した条件で電機子のｂ相から
ｃ相へ周波数ｆHzの交流電流を流し、電機子電流
Ｉ_bc1、電圧Ｖ_bc1 と、界磁巻線に誘導される電圧Ｖ_f1
を測定する。これでＳＴ12の直軸インピーダンスが測定
されたことになる。

【００３９】測定時の電機子電流Ｉ_bc1 の大きさは、同
期電動機の運転条件からかけ離れた条件では都合が悪い
ので、少なくとも定格電機子電流の10％以上とするのが
好ましい。図３での測定結果を式（１）に代入すれば、
周波数ｆHzにおける直軸電機子電流から直軸電機子鎖交
磁束へのゲインＬ_df（図２のゲインＡ）が求まる。（単
位はＨ） Ｌ_df＝（Ｖ_bc1）／（ Ｉ_bc1 ×２πｆ×２ ） …（１） これでＳＴ13のゲインＡが定まる。

【００４０】Ｖf₁の測定結果は後述する界磁巻線漏れイ
ンダクタンスの測定（後述）に利用するのでここでは関
係がない。

【００４１】次に、低い周波数（即ち周波数特性グラフ
の左端）におけるゲインを求めるための直軸同期インダ
クタンスＬ_d の求め方について説明する。

【００４２】まず、直軸同期リアクタンスＸ_b を、従来
から知られている同期機の定数測定法（たとえば、ＪＥ
Ｃ−114 などに記載された方法。）で測定する。単位法
による直軸同期リアクタンスをＸ_d 、定格電機子線間電
圧をＶボルト、定格電機子電流をＩアンペア、定格周波
数をｆ_b Hzとすれば、式（２）から直軸同期インダクタ
ンスＬ_d が求まる。（単位はＨ）

【００４３】 Ｌ_d ＝Ｘ_d ×Ｖ／（√３Ｉ×２πｆ_b ） …（２） これが（ＳＴ15）と（ＳＴ16）に相当する。

【００４４】そして、周波数（Hz）を横軸、インダクタ
ンス（Ｈ）を縦軸とする両対数のグラフ用紙に、周波数
がｆHzインダクタンスがＬ_dfなるＡ点、Ｌ_d の大きさの
横線、Ａ点を通る−８dB/decから−10dB/decの傾斜の直
線を描く。図４は、このようにして描いた周波数特性で
あり、塊状磁極同期電動機の直軸電機子電流から直軸電
機子鎖交磁束への伝達関数のゲイン特性である。

【００４５】実施例２．横軸電機子電流入力から横軸電
機子鎖交磁束出力への周波数特性線を求める手順を示す
フローチャートの一例を図５に示す。図６は図５のフロ
ーを説明するための説明図である。次に図５のフローに
ついて図６を参照しつつ説明する。

【００４６】まずステップ（ＳＴ11）（図１のＳＴ11と
同じ）で可変速制御装置（図示していない）に用いられ
ている電機子電流制御系の遮断周波数ｆ₀Hz より低く、
かつ塊状磁極に渦電流が顕著に誘導される周波数ｆHzを
決定する。たとえば、20Hzから150Hz の範囲、通常の場
合には、測定の実施が容易な50Hz、または60Hzの商用周
波数をｆHzとして用いてよい。

【００４７】次にステップ（ＳＴ52）でｆHzにおける横
軸インピーダンスを測定する。測定方法の詳細は後述す
る。ステップ（ＳＴ53）で上記横軸インピーダンスから
周波数特性線のｆHzにおけるゲインＢを求める。

【００４８】ステップ（ＳＴ54）でｆHz近傍のゲイン特
性は−６〜−８dB/decであると仮定する。又、別途同期
電動機の同期リアクタンスＸ_q を測定する（ＳＴ55）。
そして（ＳＴ56）でＸ_q から横軸同期インダクタンスＬ
_q を求める。（ＳＴ55）と（ＳＴ56）の詳細は後述す
る。

【００４９】（ＳＴ57）で周波数特性線の周波数がｆＨ
ｚに比べて十分低い周波数におけるゲインが横軸同期イ
ンダクタンスＬ_q によって定まるゲインであると仮定す
る。

【００５０】（ＳＴ58）で図６に示すように周波数特性
線を、（ＳＴ53）のゲインＢ、（ＳＴ54）のゲインの傾
斜、（ＳＴ57）の低周波でのゲインＬ_q 、から求める。

【００５１】次に前記したＳＴ52の横軸インピーダンス
の測定について説明する。図７は、周波数ｆHzにおける
横軸インピーダンスの測定を示す。界磁は開放してお
く。ｂ相からｃ相へ流した電流が横軸に起磁力となる位
置（図７に示す位置）で回転子を止めて、周波数ｆHzに
おける横軸インピーダンスを測定する。電機子のｂ相か
らｃ相へ周波数ｆHzの交流電流を流し、電機子電流Ｉ
_bc3 、電圧Ｖ_bc3 を測定する。これでＳＴ52の横軸イン
ピーダンスが測定されたことになる。

【００５２】図７の測定結果を式（３）に代入すれば、
周波数ｆHzにおける横軸電機子電流から横軸電機子鎖交
磁束へのゲインＬ_qf（図６のＢ）が求まる。（単位は
Ｈ） Ｌ_qf＝Ｖ_bc3／（Ｉ_bc3 ×２πｆ×２） …（３） これでＳＴ53のゲインＢが定まる。

【００５３】次に、低い周波数（即ち周波数特性グラフ
の左端）におけるゲインを求めるための横軸同期インダ
クタンスＬ_q の求め方について説明する。まず、横軸同
期リアクタンスＸ_q を、従来から知られている同期機の
定数測定法（たとえば、ＪＥＣ−114 などに記載された
方法「単位法」ともいう。）で測定する。単位法による
横軸同期リアクタンスをＸ_q 、定格電機子線間電圧をＶ
ボルト、定格電機子電流をＩアンペア、定格周波数をｆ
_b Hzとすれば、式（４）から横軸同期インダクタンスＬ
_q が求まる。（単位はＨ）

【００５４】 Ｌ_q ＝Ｘ_q ×Ｖ／（√３Ｉ×２πｆ_b ） …（４） これが（ＳＴ55）と（ＳＴ56）に相当する。

【００５５】実施例１と同様に、周波数（Hz）を横軸、
インダクタンス（Ｈ）を縦軸とする両対数のグラフ用紙
に、周波数がｆHz、インダクタンスがＬ_qfなるＢ点、Ｌ
_q の大きさの横線、Ｂ点を通る−６dB/decから−８dB/d
ecの傾斜の直線を描く。図８は、このようにして描いた
周波数特性であり、塊状磁極同期電動機の横軸電機子電
流からの横軸電機子鎖交磁束への伝達関数のゲイン特性
である。

【００５６】実施例３．本発明による、電機子巻線の漏
れインダクタンスの測定方法、及び界磁巻線の漏れイン
ダクタンスの測定方法のフローを図９に示す。図中（Ｓ
Ｔ11）（ＳＴ12）は図１の同番号のステップと同じであ
る。図10にＳＴ92の周波数ｆHzにおける界磁短絡直軸イ
ンピーダンスの測定を示す。ｂ相からｃ相へ流した電流
が直軸の起磁力となる位置（図示の位置）で回転子を止
めて、周波数ｆHzにおける界磁短絡直軸インピーダンス
を測定する。即ち界磁巻線を短絡した条件で電機子のｂ
相からｃ相へ周波数ｆHzの交流電流を流し、電機子電流
Ｉ_bc2 と、界磁巻線に誘導される電流Ｉ_f2を測定する。
これでインピーダンスを測定したことになる。

【００５７】次に、実施例１の界磁開放直軸インピーダ
ンスと上記で求めた界磁短絡直軸インピーダンスの測定
結果を用い、電機子巻線の漏れインダクタンスＬ_l およ
び界磁巻線の漏れインダクタンスＬ_f を式（５）から算
定する。これがステップ（ＳＴ93）に相当する。

【００５８】 である。

【００５９】ただし、式（５）におけるＴ_r は式（６）
で示される。 Ｔ_r ＝Ｉ_base ／ Ｉ_{f base} …（６）

【００６０】Ｉ_baseは電機子電流の単位法基準値、Ｉ
_{f base}は界磁電流の単位法基準値を示し、両者の比がＴ
_r である。なお、電機子電流の単位法基準値Ｉ_baseは、
同期電動機の定格電流実効値の1.73倍、界磁電流の単位
法基準値Ｉ_{f base}は、定格電機子電流による電機子反作
用を打ち消す界磁電流値である。

【００６１】実施例４．図11及び図12に本発明の第６〜
第８の発明の一実施例による塊状磁極を有する同期電動
機の磁束特性測定装置の構成を示す。図において、10は
磁束特性測定装置である。

【００６２】２は、同期電動機１の界磁コイル51に接続
されており、界磁コイル51を短絡もしくは開放するスイ
ッチを有するとともに、界磁コイル51の電圧Ｖ_f1、電流
Ｉ_f2を測定する界磁測定部である。

【００６３】53は同期電動機１の電機子コイル52の３相
の内の２線に接続されており、あらかじめ定めた周波数
ｆHzを発振する発振器である。３は前記発振器53に接続
された電機子コイル52の２線に接続され、その電圧Ｖ
_bc1 と電流Ｉ_bc1 、Ｉ_bc2 、Ｉ_bc3 を測定する電機子測
定部である。

【００６４】界磁測定部２と電機子測定部３は、具体的
な構成は図示しないが電圧センサ（電圧検出手段）、電
流センサ（電流検出手段）と、Ａ／Ｄ変換器、リレー、
スイッチ回路等で構成される。

【００６５】４は、同期電動機１に関するデータ等を人
が入力するための入力部、例えばキーボード等である。
５は、実施例１〜３、で説明した演算を行う上での条
件、たとえば式や仮定を記憶（プログラムとして記憶）
している記憶部である。

【００６６】６は、あらかじめプログラムとして入力さ
れている実施例１〜３で説明した手順に従って、界磁コ
イル51を開放、短絡したりする命令を発したり、発振器
53を発振させたりするとともに界磁測定部２と電機子測
定部３に必要な測定を行わせ、得られたデータを回収し
て、必要な（後述）演算を行う演算部である。

【００６７】演算結果は、外部へ出力され表示部７に表
示される。演算部６は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、通信ターミナ
ル等で構成される。演算部６はゲイン演算手段である。
７は、演算部６によって計算された演算結果を作表又は
作図等して見やすい形式で出力する周波数特性の表示部
であり、具体的にはＣＲＴあるいはプリンター等で構成
される。

【００６８】図12は図11の演算部６を詳細に示すもので
ある。図において、入出力母線20にはＣＰＵ21、ＲＡＭ
25、通信ターミナル26（具体的にはＲＳ232 Ｃプリンタ
ー出力等）ＲＯＭ27等がある。

【００６９】又、22は直軸電圧Ｖ_bc1 と直軸電流Ｉ_bc1
にもとづいて直軸電機子電流から直軸電機子鎖交磁束へ
のゲインＬ_dfを求めるＬ_df演算部、23は横軸電圧Ｖ_bc3
と横軸電流Ｉ_bc3 にもとづいて、横軸電機子電流から横
軸電機子鎖交磁束へのゲインＬ_qfを求めるＬ_qf演算部で
ある。

【００７０】24は直軸電圧Ｖ_bc1 と直軸電流Ｉ_bc1 界磁
電圧Ｖ_f1及び電機子電流Ｉ_bc2 と界磁電流Ｉ_f2にもとづ
いて、電機子巻線の漏れインダクタンスＬ_l もしくは、
界磁巻線の漏れインダクタンスＬ_f を演算するインダク
タンス演算部である。

【００７１】次に動作について説明する。実施例１〜３
で説明したように、同期電動機１の電機子は所定の角度
で停止しておく。この状態を入力部４から入力する。界
磁コイル51と電機子コイル52の２線を磁束特性測定装置
10に接続する。磁束特性測定装置10の図示しないスター
トスイッチを操作すると、最初に実施例１の図１の手順
に従って界磁開放直軸インピーダンスの測定ステップ
（ＳＴ12）が自動的に行われる。

【００７２】続いて実施例３の図10の界磁短絡直軸イン
ピーダンスの測定が自動的に行われる。続いて実施例２
の図５の横軸インピーダンスの測定（ステップＳＴ52）
が自動的に行われる。

【００７３】そして、別途測定した直軸同期リアクタン
スＸ_d と横軸同期リアクタンスＸ_qとを入力部４から入
力すると、自動的に演算部６で演算が行われ、結果が表
示部７に表示される。

【００７４】表示されるデータとしては図４、図８に示
したゲイン特性と電機子巻線及び界磁巻線の漏れインダ
クタンス等であり、これらのデータによって、一般的な
可変速制御システムの調整は実用上十分に行うことがで
きる。発振器53とその出力端子は交流印加手段である。

【００７５】図12では、Ｌ_df演算部22、Ｌ_qf演算部23、
インダクタンス演算部24をそれぞれ独立した物として示
しているが、これらは独立した装置でなく例えばＣＰＵ
21がＲＯＭ27に記憶されたプログラムに従って、それぞ
れの手順に従った作業を行うものであってもよいことは
自明である。

【００７６】

【発明の効果】以上のように、この発明の第１、第２、
第３の発明によれば、従来その測定が煩雑であった塊状
磁極同期電動機の磁束特性の測定を簡単に行なえるとい
う効果がある。

【００７７】又、第４〜第８の発明によれば塊状磁極を
有する同期電動機の磁束特性を半自動的に測定すること
ができるので、磁束特性の測定をより簡単に行なえると
いう効果がある。

【００７８】また第３、第７、第８の発明によれば電機
子巻線と界磁巻線の漏れインダクタンスを精度良く測定
できるので、磁束制御の精度向上が可能となるという効
果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施例１の磁束特性測定方法のフローチャー
トである。

【図２】 図１のフローチャートの動作説明図である。

【図３】 図１のフローチャートのステップ12の説明図
である。

【図４】 図１のフローに従って得られる直軸電機子電
流から直軸電機子鎖交磁束への周波数特性図例である。

【図５】 実施例２の磁束特性測定方法のフローチャー
トである。

【図６】 図５のフローチャートの動作説明図である。

【図７】 図５のフローチャートのステップ52の説明図
である。

【図８】 図５のフローに従って得られる横軸電機子電
流から横軸電機子鎖交磁束への周波数特性図の例であ
る。

【図９】 実施例３の磁束特性測定方法のフローチャー
トである。

【図１０】 図９のステップ92の説明図である。

【図１１】 実施例４の磁束特性測定装置の構成図であ
る。

【図１２】 図11の演算部６の詳細構成図である。

【図１３】 従来の磁束特性測定方法の説明図である。

【符号の説明】

１ 塊状磁極を有する同期電動機 ２ 界磁測定部 ３ 電機子測定部 ４ 入力部 ５ 記憶部 ６ 演算部 ７ 表示部 ２０ 母線 ２１ ＣＰＵ ２２ Ｌ_df演算
部 ２３ Ｌ_qf演算部 ２４ インダク
タンス演算部 ５１ 界磁コイル ５２ 電機子コ
イル ５３ ｆHz発振器

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 塊状磁極の界磁を有する同期電動機の磁
   束特性の測定方法であって、 この同期電動機を制御する電機子電流制御系の遮断周波
   数より低いあらかじめ定めた周波数ｆHzにおいて、 ａ）界磁コイルを開放して直軸インピーダンスを測定す
   る直軸インピーダンス測定手順と、 ｂ）上記のｆHz近傍の周波数において、直軸電機子電流
   入力から、直軸電機子鎖交磁束出力への伝達関数のゲイ
   ンの傾斜特性が約−10dB/decの傾斜特性を持ち、かつ、
   ｆHzより十分低い周波数においては、このゲインが直軸
   同期リアクタンスＸ_d から求めた直軸同期インダクタン
   スＬ_d に等しいと仮定する直軸特性仮定手順と、 ｃ）上記ａ）で求めた直軸インピーダンスからｆHzにお
   けるゲインを算出するゲイン算出手順と、 ｄ）上記ｃ）で算出したｆHzにおけるゲインとｂ）にお
   ける仮定とをもとに、ｆHz近傍とｆHz以下の周波数領域
   の直軸磁束特性を推定する直軸磁束特性推定手順とを含
   むことを特徴とする塊状磁極同期電動機の磁束特性測定
   方法。
2. 【請求項２】 塊状磁極の界磁を有する同期電動機の磁
   束特性の測定方法であって、この同期電動機を制御する
   電機子電流制御系の遮断周波数より低いあらかじめ定め
   た周波数ｆHzにおいて ａ）横軸インピーダンスを測定する横軸インピーダンス
   測定手順と、 ｂ）上記のｆHz近傍の周波数において横軸電機子電流入
   力から、横軸電機子鎖交磁束出力への伝達関数のゲイン
   の傾斜特性が約−８dB/decの傾斜特性を持ち、かつ、上
   記ｆHzより十分低い周波数においては、このゲインが横
   軸同期リアクタンスＸ_q から求めた横軸同期インダクタ
   ンスＬ_q に等しいと仮定する横軸特性仮定手順と、 ｃ）上記ａ）で求めた横軸インピーダンスからｆHzにお
   けるゲインを算出するゲイン算出手順と、 ｄ）上記で算出したｆHzにおけるゲインとｂ）における
   仮定とをもとに、ｆHz近傍とｆHz以下の周波数領域の横
   軸磁束特性を推定する横軸磁束特性推定手順とを含むこ
   とを特徴とする塊状磁極同期電動機の磁束特性測定方
   法。
3. 【請求項３】 塊状磁極の界磁を有する同期電動機の磁
   束特性の測定方法であって、 この同期電動機を制御する電機子電流制御系の遮断周波
   数より低いあらかじめ定めた周波数ｆHzにおいて ａ）界磁コイルを開放して直軸インピーダンスと界磁コ
   イルに誘導される電圧Ｖ_f1とを測定する界磁開放直軸イ
   ンピーダンス測定手順と、 ｂ）界磁コイルを短絡して直軸インピーダンスと界磁コ
   イルに誘導される電流Ｉ_f1とを測定する界磁短絡直軸イ
   ンピーダンス測定手順と、 ｃ）上記ａ）とｂ）の測定結果から所定の演算式にもと
   づいて電機子巻線の漏れインダクタンスを算出する電機
   子巻線漏れインダクタンス算出手順と、界磁巻線の漏れ
   インダクタンスを算出する界磁巻線漏れインダクタンス
   算出手順とを含むことを特徴とする塊状磁極を有する同
   期電動機の磁束特性測定方法。
4. 【請求項４】 周波数ｆHzを発振する交流発振器と、こ
   の交流電源を同期電動機の直軸に印加する交流印加手段
   と、この直軸の電機子電圧及び電流を測定する電圧電流
   検出手段と、この検出した電圧電流から直軸インピーダ
   ンスを演算する直軸インピーダンス演算手段と、直軸電
   機子電流入力から直軸電機子鎖交磁束出力への伝達関数
   ゲインをｆHz近傍で−８ないし−10dB/decの傾斜特性を
   持ち、かつ、ｆHzより十分低い周波数においてはこのゲ
   インが直軸同期インダクタンスＬ_d に等しいとして演算
   するゲイン演算手段とを有することを特徴とする、塊状
   磁極を有する同期電動機の磁束特性測定装置。
5. 【請求項５】 周波数ｆHzを発振する交流発振器と、こ
   の交流電源を同期電動機の横軸に印加する交流印加手段
   と、この横軸の電機子電圧及び電流を測定する電圧電流
   検出手段と、この検出した電圧電流から横軸インピーダ
   ンスを演算する演算手段と、横軸電機子電流入力から横
   軸電機子鎖交磁束出力への伝達関数ゲインをｆHz近傍で
   −６ないし−８dB/decの傾斜特性を持ち、かつ、ｆHzよ
   り十分低い周波数においてはこのゲインが横軸同期イン
   ダクタンスＬ_q に等しいとして演算するゲイン演算手段
   とを有することを特徴とする、塊状磁極を有する同期電
   動機の磁束特性測定装置。
6. 【請求項６】 塊状磁極を有する同期電動機の磁束特性
   測定装置であって測定条件又は、別途測定したデータを
   入力する入力部と、この入力データを記憶する記憶部、
   あらかじめ指定した周波数ｆHzの交流電圧を出力する発
   振器と、電機子コイルに接続されて前記発振器の出力を
   この電機子コイルに印加したときの電圧Ｖ_bc、電流Ｉ_bc
   を測定する電機子測定部と、界磁コイルに接続されて必
   要に応じてこの界磁コイルを短絡又は開放し、この界磁
   コイルの電圧Ｖ_f と電流Ｉ_f とを測定する界磁測定部
   と、前記発振器、入力部、記憶部、電機子測定部、界磁
   測定部を制御するとともに、前記の入力したデータ、前
   記電機子測定部と前記界磁測定部が測定したデータ、あ
   らかじめ記憶部に入力され記憶している仮定とにもとづ
   いて演算を行う演算部とを有することを特徴とする塊状
   磁極を有する同期電動機の磁束特性測定装置。
7. 【請求項７】 演算部は、界磁コイルを開放して測定し
   た直軸電圧Ｖ_bc1 、直軸電流Ｉ_bc1 にもとづいて直軸電
   機子電流から直軸電機子鎖交磁束へのゲインＬ_dfを求め
   るＬ_df演算部と、横軸電圧Ｖ_bc3 、横軸電流Ｉ_bc3 にも
   とづいて横軸電機子電流から横軸電機子鎖交磁束へのゲ
   インＬ_qfを求めるＬ_qf演算部とを有することを特徴とす
   る請求項６記載の塊状磁極を有する同期電動機の磁束特
   性測定装置。
8. 【請求項８】 演算部は界磁コイルを開放して測定した
   直軸電圧Ｖ_bc1 、直軸電流Ｉ_bc1 、界磁電圧Ｖ_f1、界磁
   コイルを短絡して測定した電機子電流Ｉ_bc2、界磁電流
   Ｉ_f2にもとづいて電機子巻線の漏れインダクタンスＬ_l
   もしくは、界磁巻線の漏れインダクタンスＬ_f を演算す
   るインダクタンス演算部を有することを特徴とする請求
   項６記載の塊状磁極を有する、同期電動機の磁束特性測
   定装置。