JPS6096161A

JPS6096161A - 同期電動機

Info

Publication number: JPS6096161A
Application number: JP58201799A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Nashiki; 政行梨木
Original assignee: Okuma Tekkosho KK; Okuma Machinery Works Ltd
Current assignee: Okuma Corp
Priority date: 1983-10-27
Filing date: 1983-10-27
Publication date: 1985-05-29
Also published as: JPH0531394B2

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】この発明は、同期電動機の構造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９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Ｉ
Ｏ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ｌＯ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ＩＯ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）１４に分布巻
（又は集中巻）によって電機予巻１ｉ＋、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・ン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ｌＯ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Ｓｌが減算器１に人
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招電機子の指令電流ＳＩｕ、　ＳＩｗ、　
ＳＩｗを形成するようになっており、これら指令電流Ｓ
ｌｕ　−３１ｗが電機子電流制御回路３に入力されて同
期電動機１０の３招電機子巻線１１に電機子電流１ｕ、
　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かもの界
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（ｆ−ト
エばＲＯＭ）２２０．２２Ｖ及び２２−を有シテオリ、
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２２ＬＩ
〜２２Ｍ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２２０〜２２１１１からアクセスされた
正弦波データはＯＡ変換器２３０〜２３Ｗ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２４０〜２４冒に入力される。また、補
償回路９で得らレルトルク指令ＥＳＡは乗算器２４Ｕ、
　２４Ｖ及び２４Ｗに人力されてＤＡ変換器２３υ、２
３ｖ及び２３−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に応じた電波が電機子
電流指令Ｓｌｕ、　ＳＩｗ及びＳ１ｗとして電機子電流
制御回路３に人力され、電流制御された電機子電流１ｕ
。

Ｉｖ及び［ｗが同期電動機１０に供給されるようになっ
ているの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２２ｔｌ〜２２Ｗに格納されている正弦波のディジ
タル値を読出し、ＯＡ変換器２３Ｕ〜２３Ｗでアナログ
信号に変換した後１乗算器２４ｔｌ〜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
Ｓ口との速度偏差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Ｓ■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Ｓ■
ｕ−５Ｉｗ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Ｓｌに制御することができる。

ここで、同期電動機ｌＯ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
余弦波分布をしてもＸると仮定し、また各相電機子電流
１ｕ〜■賛もメタする磁束密度Ｂに同期した余弦波分布
をしてＩ／Ｘると仮定した場合、ＴＯＣＢｕｅＩｕ＋ＢｙｅＩ’ｖ＋Ｂｗ＊Ｉｗ＝　Ｂ（
、Ｃ（１３０ｍ　ｒ、　ｃｏｓ（θ＋α）＋　ＢＯｃｏ
ｓ（θ　＋　２／３ｅ　π）　＊［、ｃｏｓ（（７＋　
ａ　＋　２／３＊　π）←ｆ３６　ｃｏｓ（θ＋４／３
＠π）。

■。ｃｏｓ（θ＋　α　＋４／３・π）＝Ｂ、１．　・
３／２　ａ　ｃｏｓα　・・・・・・・・・　（１）と
なる。なお、　Ｂ、及び１．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＝θ°であり、Ｔゾ３／２　・　Ｂ、１．　・・・・・・・・・（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＠ｉｏ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る・第４図はこの発明の同期電動機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、ソフトフェライト等）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、　−相巻線は入力端
子Ｗｌから巻線ＷＰ、　ＷＮを経て接続点ＨＡ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図はこの発明の同期電動機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光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３４
２が設けられており、このロータ磁極３４２の画先端部
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六３４３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図はこの発明の同期電動機の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３４
７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３４
５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ｆｆ
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、上述したようなこの発明の同期電動機３０を制御
するための制御装置を第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５ＡＩｕ、　ＳＡＩマ、　５ＡＩｖを界磁
電流指令回路５０からの界磁電流指令５ＦＩｕ、　５Ｆ
Ｉｖ、　ＳＦＩｗと加算器？２，７３．ハでそれぞれ加
算し、その加算電流を電流指令Ｓｌｕ、Ｓｒマ、ＳＩｗ
として電流制御回路６０を経て駆動電流１ｕ（ＦＩｕ＋
ＡＩｕ）　、　Ｉｖ（ＦＩｖ＋ＡＩｖ）　。

Ｉｗ　（Ｆ　Ｉｗ＋＾Ｉｗ）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６
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５５０〜５５Ｗに人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ＳＩ］が一定値Ｎ
０より小さい時は−　′定の値Ｓ０を出力し、一定値Ｎ
。より大きい場合は５ＤＡ＝１／ＳＩＩ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ＮＯよりも大きい場合、界磁磁束密度Ｂは界磁速度
マに反比例するので、結局電動機の誘起電圧Ｖはｖ＝ｖ
Ｂ！ｏＣマφ１／マ・ｆ　＝ｆ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Ｆｌｕ〜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Ｒ
Ｐ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５３１〜５３曽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５４０〜５４Ｗでアナ
ログ信号に変換して、それぞれ乗算器５５０〜５５Ｗ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５ＡＩｕ　
、　ＳＡＩマ、　ＳＡＩｗと界磁電流指令回路５０から
の界磁電流指令５ＦＩｕ、　ＳＦＩマ、　ＳＦＩｗとの
加算電流Ｓｌｕ、Ｓｌｙ、Ｓ１ｗはそれぞれ減算器８１
０．８１Ｖ、　６１Ｗ　ニ入力すレ、変流５Ｂ４０．８
４Ｖ、　Ｅｉ４Ｗからのフィードパンク電流で減算され
、その偏差がＰＩＤ増幅器８２０．　Ｂ２Ｖ、　８２Ｗ
　ニソれぞれ入力されるようになっている。そして、Ｐ
ＩＤ増幅器８２０〜８２Ｗの増幅信号はそれぞれ電力増
幅器８３１〜６３Ｗ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Ｓ
Ｆ［ｕ”ＳＦＩｗに対応する駆動電流１ｕ−１ｗ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−９ＡＩｗに対応する駆動電
流Ｉｕ−Ｉｗの成分Ａｌｕ−Ａ１ｗ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、
　Ｆｌｗは同図（＾）−（Ｃ）のようになる。すなわち
、ＢｏＣＩｕｆ　＊　ｓｉｎθ　＋Ｉｖｆ　・５ｉｎ（θ
　−２／３・π）＋　Ｉｗｆ　ａｓｉｎ（θ−４／３　
・π）＝　Ｉｏ　ｓ　１ｎｃｅ　ｓｉｎ　θ　＋１．　
５ｉｎ（０−２／３　参　ｇ）　ａｓｉｎ（Ｏ−２／３
・π）　＋　１６５ｉｎ（０−４／３ｅ　π）　・５ｉ
ｎ（０−４／３　・π）＝　■。５ｉｎ２０　＋　１（、（ｓｉｎθ”　（−１
／２）−’　ＣｏＳθｅ　ＪＥ／２）　２＋　１６　（
ｓｉ’ｎｏ、　（−１／２）−ｃｏｓθ・（ＪＴＩ／２
）’　＋　２＝　１．）　５ｉｎ２　θ　＋　１６　（
１／４　＠　５ｉｎ２　θ＋　２ｆＴ］／４５ｉｎ（１
・　ｃｏｓθ＋３／Ａ　ｃｏｓ２　θ）＋　’Ｌ）　（
１／４　＊　５ｉｎ２０−２Ｊ”＋／４　ｓｉｎθｅ　
’ｃｏｓ　Ｏ＋　３／ａｃｏｓ２０１＝Ｅｌ／４ｅＩｏ
（ｓｉｎ２０÷ＣＯ３２θ）＝３／２１゜・・・・・・
・・・　（３）となり、界磁巻線を兼用する巻線３２をステータ側に設
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、０＝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Ａｌｕ、　ＡＩｖ。

Ａｌｗはそれぞれ第１５図（Ｅ）〜（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Ａｌｕ。

ＡＩｖ、　Ａｌｗに対応する電機子電流指令５ＡＩｕ　
、　５ＡＩｖ　、　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、電機子電流分Ａｌｕ、
Ａｌｔ、ＡＩ質による起磁力は、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、電機子電流分ＡＩｕ。

Ａｌｗ、ＡＩＭによる磁束への影響は小さい。この結果
、第４図〜第６図に示すこの発明の突極型のロータの同
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崩することになる。

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
ＵＳＡが同図（Ａ）に示す如く時点ｔｌ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ＳＡＩ
ｕ−３ＡＩｗも同図（Ｃ）のように、時点１１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ＵＳＡの変化に対して変化しないが、電機子
電流指令ＳＡＩｕ−３ＡＩｗと界磁電流指令ＳＦ　１．
ｕ　”　ＳＦ　１．ｗ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−１ｗは、それぞれ第１６図
（ロ）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ＵＳＡに応じて変化
することになる。

一方、上述の制御装置では、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１
７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５ｉｎ
（θ＋２／３・π）を発生する正弦波発生回路２５Ｖと
、位相が４／３争πだけずれた正弦波信号５ｉｎ（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２５０〜２５Ｗからの正弦波信号はそ
れぞれ乗算器２４０〜２４−に人力され、トルク指令Ｕ
ＳＡ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５ＡＩｕ〜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Ｗ（ｔ
ｌｉｃθ−π／２）をそれぞれ正弦波発生回路５？Ｕ〜
５７−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５ｉｎ（θ−π／２）が、正弦波発生回
路５７１／からは正弦波信号５ｉｎ（θ　−π／２÷２
／３・π）が、正弦波発生回路５７Ｗからは正弦波信号
５ｉｎ（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５５■〜５５１＋１に入力され、その乗算結果が界磁
電流指令ＳＦｌｕ−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、この発明の同期電動機を制御する制御装置の他の
例を第１９図以下に示して説明する。

第１８図は１Ｍ、様子電流指令Ｓ＾Ｉｕ−９ＡＩｗ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−９ＦＩｗ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５ＡＩｕ”ＳＡ
Ｉｗを読出して出力し、界磁電流指令回路５ＯＡは、速
度信号ＳＤ及びロータ位置信号１？Ｐに基いて所定のタ
イミングでメモリテーブル７．１から対応する界磁電流
指令ＳＦＩｕ−３ＦＩｗ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Ｓ＾Ｉｕ−９ＡＩｗ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Ｓ
ＦＩｕ−３ＦＩｗ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６ｏ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ＵＳＡ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〜８４冒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Ｉ］Ａ変換器８６でアナログ信
号に変換された後に乗算器８５０〜８５−に入力され、
それぞれ正弦波発生回路８４０〜８４Ｗ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Ｍｌｕ−
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３１と
位相メモリ３２とに分けた例であり、振幅メモリ９１及
び位相メモリ８２はいずれもトルク指令ＵＳＡ、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８１からの振幅データは乗算器８７１〜８７−に入
力され、位相メモリ８２からの位相データはラッチ回路
８８０〜８８Ｗ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８７１〜８７Ｗに入力される。乗算器
８７ｔｊ〜８７Ｗの乗算結果がそれぞれＤ＾変換器８１
３０〜８６Ｗでアナログ量に変換され、電機子流指令旧
Ｕ〜Ｍ１ｗ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、ＯＡ変換期と乗算器と
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
電波指令ＭＩｕ−Ｍ１ｗの他に、電動機の３相電圧ＰＶ
ｕ〜ＰＶｗを発生するようになっており、３相電圧ＰＶ
ｕ−ＰＶｗは電流制御回路６０内の加算器６５ｕ〜６５
ｗ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８０
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１０ｆｉＵ　−１０８Ｗに入力され
、メモリ９゜から読出された電流指令デーｉはＤＡ変換
器１０５でアナログ信号に変換されてから乗算器１０７
０〜１０７ｗに入力される。そして、ロータ位置信号Ｒ
Ｐは■弦波発生回路１０８〜１１３に入力され、　Ｕ相
〜讐相に応じた正弦波信号に変換されてそれぞれ乗算器
１０８Ｕ　−１０８Ｗ及び１０７Ｕ　−１０７１＋ｌＫ
　入力され、乗算器１０７Ｕ〜１０７Ｗから電動機電流
指令旧Ｕ〜ＭＩｗが、乗算器＋０８Ｕ　〜１０８Ｗから
３相電圧ＰＶｕ〜ＰＶｗがそれぞれ出力される。

以」二のようにこの発明の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。

【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図はこの発明の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図はこの発明の
ロータの構造例を示す斜視図、第７図〜第１Ｏ図はそれ
ぞれこの発明の同期電動機のロータの他の例を示す構造
図、第１１図はこの発明の同期電動機の構成例及びその
制御装置の一例を示す構成図、第１２図′笈び第１４図
はその一部詳細を示すプロ・ンク回路図、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１８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。ｌ・・・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、ｌＯ・・・
同期電動機、１１・・・電機子巻線、１２・・・ロータ
、１３・・・界磁′４５線、３０・・・同期電動機、３
２・・・ステータ巻線、３４、３４Ａ、　３４Ｂ・・・
ロータ、４０・・・電機子電流制御回路、５０・・・界
磁電流指令回路、６０・・・界磁電流制御回路、８０　
、１００・・・電動機電流指令回路、９０・・・メモリ
。出願人代理人　安　形　雄　三藝　７　回第　９　図弔　６　図第　ｌθ　図手続補正書昭和５９年１月３０日１、東ぞ１の表示昭和５８年特許願第２０１７９９号２、発明の名称同期電動機３、補正をする者事件との関係　特許用―人愛知県名古屋市北区辻町１丁目３２ｆｆｉ地株式会社　
大　隈　鐵　二［所４、代　理　人東京都新宿区西新宿−丁目１８番１６号野村ビル７Ｆ　
電話（３４８）７７０５７８７７　弁理士　安　形　雄
　三５、補正の対象明細書の「図面の簡単な説明」の欄６、補正の内容明細書、第２５頁第１３行乃〒第１６行に「３２・・・
ステータ巻線、３４．３４Ａ　、３４Ｂ・・・ロータ、
４ｏ・・・電機子電流１ｌｉ１１街回路、５ｏ・・・界
磁電流指令回路、６ｏ・・・界磁゛止流制御回路、」と
あるを「３１・・・ステータ、３２・・−ステータ巻線
、３４．３４Ａ、３４Ｂ−１：Ｉ−タ、　５０・・・界
磁電流指令回路、６ｏ・・・電流制御回路、」と補ＩＦ
する。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）電動機の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
材料で成っていることを特徴とする同期電動機。
（２）前記巻線が３相で、前記磁極が２極となっている
特許請求の範囲第１項に記載の同期電動機。
（３）前記磁極の先端部の軸方向に整列され、回転方向
に穿設された複数の穴が設けられている特許請求の範囲
第１項又は第２項に記載の同期電動機。
（４）前記磁極の先端部の回転方向に整列され。軸方向に穿設された複数の穴が設けらている特許請求の
範囲第１項又は第２項に記載の同期電動機。
（５）前記穴が矩形又は円形となっている特許請求の範
囲第３項又は第４項に記載の同期電動機。