JPS61161983A - サ−ボモ−タ制御システム - Google Patents

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、可飽和可変リラクタンス電気機械のための
駆動システムに関するものである。特に、この発明は可
変、すなわちスイッチ操作リラクタンスモータによって
サーボモータ性能および特性を得ることを可能にする駆
動および制御システムに関するものであり、自蔵制御シ
ステムに有効な制御特徴に関するものであり、これは必
ずしも可変リラクタンスモータでなくてもよく、種々の
このようなモータに適用することもできる。特に、この
発明は“可変速度可変リラクタンス電気機械”の名称の
米国特許出願の特徴を有するモータのための制御システ
ム、およびこれらの特徴を有するモータを組み込んだ駆
動装置のための制御システムに関するものである。

この発明の目的は、前記米国特許出願の駆動システムの
特徴の利点を得ることにあり、この発明の他の特徴は可
変、すなわちスイッチ操作リラクタンスモータによって
サーボモータ性能および特性を得ることを可能にする駆
動システムを提供することにある。これらの特徴は次の
事項を含む。

（ｉ）　　幅広い双方向速度レンジ （ｉｉ　）　　円滑な低速度特性 （ｉｉｉ　＞　　ゼロデッド帯域の静シャフトスチフネ
ス、および （ｉｖ）　　高速全速度転換（ｒｅｖｅｒｓａｌ）この
発明によれば、可変リラクタンス電気機械のための制御
システムであって、予め設定されたシーケンスで電圧源
を前記機械の駆動部材磁極巻線にわたして接続し、前記
機械の被駆動部材の変位の予め設定されたインクリメン
トを生じさせるための手段からなり、前記手段は少なく
とも静止状態下で少なくとも２つの前記巻線を前記電圧
源にわたして接続するに適し、順方向力が被駆動磁極と
少なくとも１つの駆動磁極のオーバーラツプによって確
立され、その巻線かこのように接続され、逆方向力が他
の被駆動磁極と少なくとも１つの他の駆動磁極のオーバ
ーラツプによって確立され、その巻線もこのように接続
され、前記順方向力が実質上前記状態下で前記逆方向力
と平衡するようにしたことを特徴とする制御システムが
提供される。

この発明の制御システムは、予め設定されたシーケンス
で電圧源を前記機械のステータ磁極巻線にわたして接続
し、前記機械のロータの回転の予め設定された角度イン
クリメントを得るための手段を備え、前記手段は少なく
とも静止状態下で少なくとも２つの前記巻線を前記電圧
源にわたして接続するに適し、順方向トルクがロータ磁
極と少なくとも１つのステータ磁極のオーバーラツプに
よって確立され、その巻線がこのように接続されており
、逆方向トルクが他のロータ磁極と少なくとも１つの他
のステータ磁極のオーバーラツプによって確立され、そ
の巻線はこのように接続されており、前記順方向トルク
が実質上前記状態下で前記逆方向トルクと平衡するよう
にしたものであってもよい。

したがって、静止、すなわちゼロ速度状態下で、ある選
定された位相の励磁によって順方向トルクが生じ、これ
は他の位相の励起によって確立される逆方向、すなわち
カウンタトルクによって補償され、この結果、平衡トル
クがモータシャフトに作用し、シャフトは固定された状
態に維持され、回転力に対し抵抗する。

この発明の制御システムは、静止のときモータの巻線の
対向トルクの確立によって必要な静スチフネスを提供す
る。低モータ速度において、同様のトルクバランス効果
がシャフト速度の非常に正確な制御を提供し、カウンタ
トルクはモータのオーバー速度に即座に対向する。これ
らの利点は、この発明の制御システムをリラクタンスモ
ータ駆動システムに使用するとき生じることが知られて
おり、モータの円滑な、かつ静かな動作を得ることもで
きる。

この制御システムは、前記機械のステータ巻線の電流の
瞬間大きさを調整するための手段を備え、前記電流調整
手段は前記機械に関係するロータ位置感知手段によって
生じるロータ位置従属信号に応答し、前記電流の大きさ
を調整し、前記巻線か前記電圧源に接続されるロータ回
転の角度インクリメント内で前記ロータのいずれかの角
度位置で前記調整手段によってセットされるところの他
の角度位置の値に対する前記電流の瞬間値が実質上前記
ロータの瞬間角度位置によって決定されるようにしたも
のであってもよい。

前記電流調整手段は前記ロータの複数の位置のデジタル
化された相対電流大きさを適当なシーケンスで前記ロー
タ位置感知手段の前記ロータ位置従属信号の瞬間値に従
って呼び出し可能に記憶するためのメモリ手段を有する
ものであってもよい。

前記電流調整手段はバイアス信号に応答し、少なくとも
静止状態下で前記ロータのいずれかの位置について少な
くとも２つの前記巻線を前記電圧源にわたして接続し、
前記順方向トルクが前記状態下でロータ磁極と少なくと
も１つのステータ磁極のオーバーラツプによって確立さ
れ、その巻線がこのように接続されており、前記逆方向
トルクが同様に他のロータ磁極と少なくとも１つの他の
ステータ磁極のオーバーラツプによって確立され、その
巻線がこのように接続されており、そして前記順方向ト
ルクが実質上前記逆方向トルクと平衡するよう構成され
ているものであってもよい。

さらに、この発明の制御システムは機械動作の所望のパ
ラメータを指示する埴の信号を生じさせるための手段を
備え、前記電流調整手段が前記パラメータ指示信号に応
答し、前記ステータ巻線電流を調整し、前記巻線が前記
電圧源に接続されるロータ回転の角度インクリメント内
で前記ロータのあらゆる角度位置の電流の絶対大きさが
実質上前記パラメータ指示信号の値によって決定される
ようにしたものであってもよい。これに加えて、このシ
ステムは前記バイアス信号を前記パラメータ指示信号と
関係させるための手段を備えたものであってもよい。

この発明の他の特徴によれば、可飽和可変リラクタンス
電気機械からなり、前記電気機械は複数の突極駆動磁極
を有する固定、すなわち駆動部材と、各駆動磁極のため
の磁化巻線と、複数の突極被駆動磁極を有する可動、す
なわち被駆動部材とを有し、被駆動磁極の数が駆動磁極
の数よりも小さく、各駆動磁極とそれに整合するよう配
置された被駆動磁極間のエアギャップは前記エアギャッ
プを横切る磁極の大きさに対し小さく、少なくとも被駆
動磁極は機械の動作のとき実質上前記駆動および被駆動
磁極間の機械的可変インタフェース、すなわちオーバー
ラツプの領域に磁気飽和が生じるよう形成されており、
前記被駆動磁極の範囲および位置は前記駆動磁極のそれ
に対するもので、機械の動作のとき各被駆動磁極と駆動
磁極の機械的インタフェース、すなわちオーバーラツプ
によって生じる被駆動部材の変位の力発生インクリメン
トが他の被駆動磁極と他の駆動磁極のオーバーラツプに
よって生じる被駆動部材の変位の力発生インクリメント
とオーバーラツプするよう構成され、さらに前記被駆動
部材の位置によって決定される瞬間値をもつ少なくとも
１つの信号を生じさせるための被駆動部材位置感知手段
と、前記駆動磁極巻線にわたして接続される電圧源を有
する電力源とを備え、前記巻線は被駆動部材の変位のと
き予め設定されたシーケンスで前記電圧源にわたして接
続され、各駆動磁極巻線は被駆動部材の変位の予め設定
されたインクリメントが生ずるよう接続され、少なくと
も２つの前記巻線は少なくとも静止状態下で前記電圧源
にわたして接続され、被駆動磁極と少なくとも１つの駆
動磁極のオーバーラツプによって順方向力が確立され、
その巻線はこのように接続されており、他の被駆動磁極
と少なくとも１つの他の駆動磁極のオーバーラツプによ
って逆方向力が確立され、その巻線がこのように接続さ
れ、前記順方向力が実質上前記状態下で前記逆方向力と
平衡するようにしたことを特徴とする駆動システムが提
供される。

回転構造では、この発明の駆動システムは可飽和可変リ
ラクタンス電気機械からなり、前記機械は複数の突極ス
テータ磁極を有するステータと、各ステータ磁極のため
の磁化巻線と、複数の突極ロータ磁極を有するロータと
を有し、前記ロータ磁極の数は前記ステータ磁極の数よ
りも小さく、各ステータ磁極とそれに整合するよう配置
されたロータ磁極間の半径方向エアギャップは前記エア
ギャップを横切る磁極の大きさに対し小さく、少なくと
も前記ロータ磁極は機械の動作のとき実質上前記ステー
タおよびロータ磁極間の機械的可変インタフェース、す
なわちオーバーラツプの領域に磁気飽和が生じるよう形
成され、前記ロータ磁極の弓状範囲および位置は前記ス
テータ磁極のそれに対するもので、機械の動作のとき各
ロータ磁極とステータ磁極の機械的インタフェース、す
なわちオーバーラツプによって生じるロータ回転のトル
ク発生角度インクリメントが他のロータ磁極と他のステ
ータ磁極のオーバーラツプによって生じるロータ回転の
トルク発生角度インクリメントとオーバーラツプするよ
う構成され、さらに前記ロータの角度位置によって決定
される瞬間値をもつ少なくとも１つの信号を生じさせる
ためのロータ位置感知手段、および前記ステータ磁極巻
線にわたして接続される電圧源を有する電力供給源を備
え、ロータの回転のとき前記巻線が予め設定されたシー
ケンスで前記電圧源にわたして接続され、各ステータ磁
極巻線はロータ回転の予め設定された角度インクリメン
トが得られるよう接続され、さらに少なくとも２つの前
記巻線が少なくとも静止状態下で前記電圧源にわたして
接続され、ロータ磁極と少なくとも１つのステータ磁極
のオーバーラツプによって順方向トルクが確立され、そ
の巻線がこのようにして接続され、他のロータ磁極と少
なくとも１つの他のステータ磁極のオーバーラツプによ
って逆方向トルクが確立され、その巻線がこのように接
続されており、前記順方向トルクが実質上前記状態下で
前記逆方向トルクと平衡するようにしたものである。

この発明の駆動システムのための電源手段は前記電圧源
に接続されたときステータ巻線の電流の瞬間大きさを調
整するための手段を含み、前記電流調整手段は前記ロー
タ位置感知手段のロータ位置従属信号に応答し、前記電
流の大きさを調整し、前記巻線が前記電圧源に接続され
るロータ回転の角度インクリメント内でロータのいずれ
かの角度位置で前記調整手段によってセットされる電流
の瞬間値が実質上前記ロータの瞬間角度位置によって決
定されるよう構成されているものであってもよい。

他の特徴では、この発明によれば可飽和可変リラクタン
ス電気機械からなり、前記電気機械は複数の突極駆動磁
極を有する固定、すなわち駆動部材と、各駆動磁極のた
めの磁化巻線と、複数の突極被駆動磁極を有する可動、
すなわち被駆動部材とを有し、被駆動磁極の数は駆動磁
極の数よりも小さく、各駆動磁極とそれに整合するよう
配置された被駆動磁極間のエアギャップは前記エアギャ
ップを横切る磁極の大きさに対し小さく、少なくとも被
駆動磁極は機械の動作のとき実質上駆動および被駆動磁
極間の機械的可変インタフェース、すなわちオーバーラ
ツプの領域で磁気飽和が生じるよう形成され、前記被駆
動磁極の範囲および位置は前記駆動磁極のそれに対する
もので、機械の動作のとき各被駆動磁極と駆動磁極の機
械的インタフェース、すなわちオーバーラツプによって
生じる被駆動部材の変位の力発生インクリメントが他の
被駆動磁極と他の駆動磁極のオーバーラップによって生
じる被駆動部材の変位の力発生インクリメントとオーバ
ーラツプするよう構成され、さらに前記被駆動部材の位
置によって決定される瞬間値をもつ少なくとも１つの信
号を生じさせるための被駆動部材位置感知手段と、前記
駆動磁極巻線にわたして接続される電圧源を含む電源手
段とを有し、被駆動部材の変位のとき前記巻線が予め設
定されたシーケンスで前記電圧源にわたして接続され、
各駆動磁極巻線は被駆動部材の変位の予め設定されたイ
ンクリメントが得られるよう接続され、前記電源手段は
前記電圧源に接続されるとき駆動部材巻線の電流の瞬間
大きさを調整するための手段を有し、前記電流調整手段
は前記被駆動部材位置感知手段の被駆動部材位置従属信
号に応答し、前記電流の大きさを調整し、前記巻線が前
記電圧源に接続される前記被駆動部材の変位のインクリ
メント内の前記被駆動部材のいずれかの位置で前記調整
手段によってセットされる前記電流の瞬間値が実質上前
記被駆動部材の瞬間位置によって決定され、前記電流調
整手段は被駆動部材の複数の位置のデジタル相対電流大
きさを適当なシーケンスで前記被駆動位置感知手段の被
駆動部材位置従属信号の瞬間値に従って呼び出し可能に
記憶するためのメモリ手段を有することを特徴とする駆
動システムが提供される。

この特徴の回転構造において、駆動システムは可飽和可
変リラクタンス電気機械からなり、前記電気機械は複数
の突極ステータ磁極を有するステータと、各ステータ磁
極のための磁化巻線と、複数の突極ロータ磁極を有する
ロータとを備え、前記ロータ磁極の数はステータ磁極の
数よりも小さく、各ステータ磁極とそれに整合するよう
配置されたロータ磁極間の半径方向エアギャップは前記
エアギャップを横切る磁極の大きさに対し小さく、少な
くともロータ磁極は機械の動作のとき実質上ステータお
よびロータ磁極間の機械的可変インタフェース、すなわ
ちオーバーラツプの領域に磁気飽和が生じるよう形成さ
れ、前記ロータ磁極の弓状輯囲および位置は前記ステー
タ磁極のそれに対するもので、機械の動作のとき各ロー
タ磁極とステータ磁極の機械的インタフェース、すなわ
ちオーバーラツプによって生じるロータ回転のトルク発
生角度インクリメントが他のロータ磁極と他のステータ
磁極のオーバーラツプによって生じるロータ回転のトル
ク発生角度インクリメントとオーバーラツプするよう構
成され、さらに前記ロータの角度位置に応じて決定され
る瞬間値をもつ少なくとも１つの信号を生じさせるため
のロータ位置感知手段、および前記ステータ磁極巻線に
わたして接続される電圧源を有する電源手段を備え、ロ
ータ回転のとき予め設定されたシーケンスで前記巻線が
前記電圧源にわたして接続され、各ステータ磁極巻線は
ロータ回転の予め設定された角度インクリメントが得ら
れるよう接続され、前記電源手段は前記電圧源に接続さ
れるときステータ巻線の電流の瞬間大きさを調整するた
めの手段を含み、前記電流調整手段は前記ロータ位置感
知手段のロータ位置従属信号に応答し、前記電流の大き
さを調整し、前記巻線が前記電圧源に接続されるロータ
回転の角度インクリメント内のロータのいずれかの角度
位置で前記調整手段によってセットされるところの他の
前記角度位置の値に対する前記電流の瞬間値が実質上前
記ロータの瞬間角度位置によって決定され、前記電流調
整手段は前記ロータの複数の位置のためのデジタル相対
電流大きさを適当なシーケンスで前記ロータ位置感知手
段のロータ位置従属信号の瞬間値に従って呼び出し可能
に記憶するためのメモリ手段を有するものであってもよ
い。

前記電流調整手段はバイアス信号に応答し、少なくとも
静止状態下で前記ロータのいずれかの位置で少なくとも
２つの前記巻線を前記電圧源にわたして接続し、順方向
トルクがロータ磁極と少なくとも１つのステータ磁極の
オーバーラツプによって確立され、その巻線がこのよう
に接続されており、逆方向トルクが他のロータ磁極と少
なくとも１つの他のステータ磁極のオーバーラツプによ
って確立され、その巻線がこのように接続されており、
前記順方向トルクが前記状態下で前記逆方向トルクと実
質上平衡するようにしたものであってもよい。

さらに、この発明の駆動システムは機械の動作の所望の
パラメータを指示する値をもつ信号を生じさせるための
手段を備え、前記電流調整手段は前記パラメータ指示信
号に応答し、前記ステータ巻線電流を調整し、前記巻線
か前記電圧源にわたして接続されるロータ回転の前記角
度インクリメント内の前記ロータのいずれかの角度位置
で前記電流の絶対大きさが実質上前記パラメータ指示信
号の値によって決定されるようにしたものであってもよ
い。また、この駆動システムは前記バイアス信号を前記
パラメータ指示信号と関係させるための手段を有するも
のであってもよい。

以下、この発明の実施例を図面について説明する。

この発明の原理を使用した可変リラクタンスモータ駆動
システムが第１図に示されている。この図面は“可変速
度可変リラクタンス電気機械”の名称の米国特許出願の
第１２図に対応する。４位相リラクタンスモーフ（２３
）が負荷（２４）を駆動し、これはそのシャフト（３２
）に接続されたロータ位置センサ（２５）を有する。セ
ンサは、たとえば電子処理された１つまたはそれ以上の
パルスの流れを生じさせるエンコーダであってもよく、
一連の角度間隔でシャフト位置情報を提供する。さらに
、回転の方向の決定を可能にする適当な論理が使用され
、ゼロマーカが設けられている。基準波形ゼネレータ（
２７）はセンサインタフェース（２６）に要求される変
更を加えたセンサ（２５）からの位置情報を使用し、出
力としてシャフトの各角度位置のための各位相に要求さ
れる電流のインタフェースを指示する信号を提供し、位
相トルクの所望の形状を与える。

ゼネレータ（２７）はコントローラまたはモニタリング
手段によって調節することができる“セットレベル”入
力をもち、発生トルクの実値を決定し、これはゼネレー
タに要求される形状拘束（ｓｈａｐｅ　ｃｏｎｓｔｒａ
ｉｎｔｓ）を受ける。この図面に示されているように、
システムは内部トルクループだけをもつが、代表的な実
際の構造では、後述するように外部速度制御ループも設
けられ、トルクはシステムの動作の速度信号に見合うよ
う調節または制御される。ロータ位置信号とセットレベ
ル入力の組み合わせによって決定される値のゼネレータ
（２７）からの出力信号が電流コントローラ（２８）に
供給され、これは基準電流波形の形式でモータの４つの
位相のための出力信号を提供する。これらの基準波形は
電力コンバータ（２９）にゲート信号または入力を与え
、モータの実位相電流は基準電流波形に追随する。この
目的で各位相の実電流を指示する信号が電流コントロー
ラにフィードバックされ、コントローラ（２８）からコ
ンバータに送られるゲート信号か必要な位相電流を生じ
させる。

波形ゼネレータ（２７）および電流コントローラ（２８
）は電流大きさ調整手段を形成し、これによってすべて
のロータ位置で各ステータ巻線の励磁電流の相対瞬時値
を制御することができ、励起電流は位相間の円滑トルク
伝達および“ハンマーブロー（ｈａｍｍｅｒ−ｂｌｏｗ
）”の最少限化のためのモータの動作時の所望の位相ト
ルクを生じさせるに適した波形を有する。システムのメ
モリ手段に記憶されたデジタル化相対電流大きさの使用
によって電流を予め設定された波形に追随するよう拘束
してもよく、デジタル化相対電流大きさは適当なシーケ
ンスオーダでセンサ（２５）によって指示されるロータ
位置に応答して呼び出される。この実施例において、デ
ジタル化された大きさを所望の波形に追随させてもよく
、特にコントローラによって得られる電流波形が実質上
半正弦波をなすようにしてもよい。

このような実施例が第２図〜第６図に示され、第７図お
よび第８図はこの実施例の駆動システムのサーボ適応に
関するものである。これに代わる構成において、適当な
アナログ手段によってその他の特定の波形を生じさせて
もよい。このような実施例において、センサの出力を位
相変位正弦波を提供するよう変更してもよく、各ロータ
位置でその瞬時大きさが巻線電流のための適当な相対値
の確立に直接使用される。この種類のシステムの実施例
が第１５図〜第２１図に示されている。各実施例におい
て、ゼネレータ（２７）およびコントローラ（２８）に
よって形成される電流調整手段が“セットレヘル゛信号
に応答し、各ロータ位置の電流のための絶対大きさを確
立し、他の位置の値と比較されるその位置の電流の相対
値がセンサの信号で指示されるロータ位置によって決定
される。

第２図は、ＥＰＲＯＭメモリ（消去可能型プログラマブ
ル読み出し専用メモリ）を有する第１図のシステムのた
めの波形ゼネレータ（２７）のためのブロックダイアダ
ラムである。後述するように、ＥＰＲＯＭメモリは各イ
ンクリメンタルロータ角度の基準電流波形のためのデジ
タル化された大きさを保持する。エンコーダ（２５）の
信号はインタフェース（２６〉によって電子処理され、
０．５°のシャフト位置情報を提供する。この情報がＥ
ＰＲＯＭメモリ（３２）〜（３５）に送られ、各０，５
°シャフト位置に対応する適正位相電流値がＥＰＲＯＭ
メモリ出力に現われる。第１図の４位相モータ（２３）
のための各位相電流波形はシャフトの回転の各６０゜セ
クタの周期をもち、各位相の電流波形はその位相のため
のメモリ（３２）〜（３５）の１２０位置に記憶され、
各シャフト回転毎に６回呼び出される。これはプロセッ
サ、すなわちインタフェース（２６）とＥＰＲＯＭメモ
リ間に配置されたモジューロ−１２０純二進同期アップ
ダウンカウンタ（３１）によって達成される。これによ
って生じるデジタル位置情報が第２図に示されている構
成で４つのＥＰＲＯＭメモリのアドレスバスを形成する
よう処理される。

他の実施例において、２つのＥＰＲＯＭメモリが下流の
デジタルアナログコンバータおよびデマルチプレックサ
（ｄｅｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒｓ）に接続され、４つの
位相のための基準電流波形データを記憶するようにして
もよく、４つの出力基準波形が生じるようにしてもよい
。メモリの記憶スペースに幾つかのセットの波形を保持
し、各波形をモータの異なる速度レンジに適用するよう
にしてもよく、システムはモータ速度に対応する適当な
波形の選定を可能にすることができる。システムは絶対
位置エンコーダによって、またはインクリメンタル光学
エンコーダ、リゾルバまたはロータ角度位置の識別の必
要度を提供することができるその他のセンサによって動
作させることができる。光学エンコーダの場合、回転当
たり多数のパルスを得ることができ、０．２５°までの
分解能を得ることができる。

これらのＥＰＲＯＭメモリに含まれる情報はデジタル化
電流波形からなり、その例がその後の図面に示されてい
る。順方向および逆方向トルク出力のための波形が異な
ったメモリバンクに記憶され、その発生トルクの符号（
ｓｉｇｎ）はＥＰＲＯＭメモリの特定のアドレスビット
の制御を受ける。位置情報の原点（ｏｒｉｇｉｎ）は代
表的には位相の最大リラクタンスの点であり、その波形
が１つの完成電気サイクルにわたって記憶され、これは
４位相機械の６極ロータのための６０°の機械角度に対
応する。各６０°のシャフト回転後、インタフェース電
子回路がアドレスバスを原点にリセットする。

したがって、シャフトが回転すると、ＥＰＲＯＭメモリ
のデータ出力がモータの正または負のトルクを生じさせ
るに必要なデジタル化電流波形を生じさせる。ＥＰＲＯ
Ｍメモリの検索（ｒｅｔｒ　１ｅｖｅｄ）波形が掛算デ
ジタルアナログコンバータ（ｒＶＩＤＡＣ）（３６）〜
（３９）に送られ、その出力は位相電流基準波形のアナ
ログ形式をもつ。これらの出力が波形ゼネレータの最終
出力を形成し、各位相は独立出力をもつ。

また、各位相はそれ自体の電流合成器（ｓｙｎｔｈｅｓ
ｉｚｅｒ　）を有し、第３図は１つの位相のための電流
合成回路を示す。モータ電流の振幅も必要トルクの関数
であるため、単一の制御信号によってすべての４つの位
相の基準電流撮部を同時に制御する必要がある。したが
って、各Ｍ　Ｄ　Ａ　Ｃ、たとえば第３図のＭＤＡＣ（
３６）の出力電圧か基準電圧の制御を受け、これはアナ
ログ基準電圧振幅の円滑な整合制御を生じさせる。各基
準電流信号は増幅器（４０）によって増幅され、第３図
の電流合成コントローラ（４１）によって示されている
アナログコンパレータに送られ、その対応実電流波形は
増幅およびろ波され、抵抗（４２）によって検出され、
ループ増幅器（４３）によってコントローラ（４１）に
帰還される。コンパレータ（４１）の出力信号は第３図
のスイッチ（４４）によって示されているインバータ回
路で各電力半導体装置のためのゲート信号を生じさせる
。

固定周波数パルス幅変調、または可変周波数パルス幅変
調の使用によって電流合成を達成するようにしてもよい
。可変リラクタンスモータは単方向ステータ電流で動作
するため、第３図に示されているように、単一の電力ス
イッチング装置（４４）だけを各位相巻線（４５）と直
列にする必要がある。

第１図のシステムのための４位相インバータ回路か第４
図に示されている。これは３線式給電方式によって動作
し、電力ダーリントンを使用するものであることが好ま
しい。これに代えて、電力金属酸化物半導体電界効果ト
ランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）を使用してもよい。しかし
ながら、その他の電力スイッチング装置を使用してもよ
い。

第１図のシステムに使用されるモータの特定の構成にお
いて、リラクタンスモータのロータは４つの位相のため
の適当な正弦波状静トルク対角度特性を生じさせるよう
ひねられ、これは前述した“可変速度可変リラクタンス
電気機械”の名称の米国特許出願明細書に記載および図
示されているとおりである。これらの曲線が理想化した
形式で第５図に示され、ここでは各位相の電流が同一の
ものであると想定され、その原点は位相の最大リラクタ
ンスの点に選定され、そのロータの位置は８ステータ極
および６０−タ極を有する４位相スクエアフレーム機械
のための前記特許出願の第６図に示されている。単位電
流あたりのトルクについて、各位相のゲインＫがほぼ一
定であるとすると、各トルク波形を次のように表わすこ
とができる。

Ｔｍ＝Ｋ　　Ｉ　ｒａ　Ｓｉｎ　［θｅｌｅｃ−（ｎ＋
−１）９０°】ここで、ＴＩＩは位相ｍによって生じる
トルク貢献（ｃｏｎｔｒｉｂｕｔｉｏｎ）、 １ｍは位相ｍの位相電流、 ｅｅｌｅｃは位相の最大リラクタンスの点で測定された
電気角のロータ角度変位、そして、ｍは１２．３または
４である。

したがって、特に次のことが明らかである。

Ｔ、＝Ｋ　　ｌｍ５ｉｎθｅｌｅｃ Ｔ２＝−Ｋ　　Ｉｍ　ＣｏｓθｅｌｅｃＴ３＝−Ｋ　　
１ｍ　Ｓｉｎ　ｅｅｌｅｃＴａ＝Ｋ　　ｒ　ｍ　Ｃｏｓ
　ｅｅｌｅｃここで、０°くｅｅｌｅｃ＜　３６０＠で
ある。

第５図から明らかなように、正弦波状位相トルクでは、
一般に、全トルク出力が一定に維持されるとき、いずれ
かの角度位置で活性化される２つのオーバーラツプまた
は近接位相を生じさせねばならず、前述した特許出願明
細書に記載されているように、これは必ずしも必要では
なく、位相間のトルク伝達のとき２つの位相を活性化さ
せねばならない波形の場合、その他の時間には１つの位
相だけを活性化させてもよい。この場合、正のトルク出
力に対し、ロータ位置の関数としての活性位相か次の表
１に示されている。

ｅｅｌｅｃ　　　　　　　　活性位相 ０°−９０°　　　　　　φ４．φ。

９０°→１８０°　　　　　φ４．φ２１８０°→２７
０°　　　　　φ２．φ３２７０°→３６０°　　　　
　φ３．φ４表１　：　ロータ位置の関数としての正の
トルク出力の活性位相 同様に、負のトルク出力、すなわち回転の逆方向につい
ては次の表２が与えられる。

ｅｅｌｅｃ　　　　　　　　活性位相 ０°→９０°　　　　　　φ２．φ３ ９０°→１８０°　　　　　φ３．φ４１８０＠→２７
０°　　　　　φ４．φ。

２７０°→３６０°　　　　　φ１．φ２表２　＝　ロ
ータ位置の関数としての負のトルク出力の活性位相 したがって、たとえばロータが０°と９０°間にあり、
正のトルクが要求されるとき、電流１１および１４は位
相ｌおよび４で合成される。いずれかの角度ｅｅｌｅｃ
の全トルクは次のとおりである。

Ｔ（ｅｅｌｅｃ）＝Ｔ＋＋７４ ＝ＫＩ＋Ｓｘｎθｅｌｅｃ＋Ｋ　Ｉ　４ｃｏｓ　ｔ３ｅ
ｌｅｃ制御システムがロータ位置θｅｌｅｃを測定し、
電流１１および■４を合成する場合、 １　＋　＝　Ｉ　ｍａｘ　Ｓｉｎ　ｅｅｌｅｃｒ　ａ　
＝　Ｉ　ｍａｘ　Ｃｏｓ　ｔ３ｅｌｅｃそこで、全発生
トルクは、 Ｔ（θｅｌｅｃ）＝　Ｋ　　　Ｉ　ｍａｘ　　Ｃｏ５２
　θｅｌｅｃ＋５ｉｎ２　ｆｌｌｅｌｅｃ＝Ｋ　　Ｉｍ
ａｘ ここで、０°くθｅｌｅｃ＜　９０°である。

したがって、これらの条件下の全発生トルクはロータ位
置と関係なく一定である。同様の状態が３つの他の考え
られる位相の組み合わせで生じる。

したがって、一定の正のトルク出力に対し、その静トル
ク角度特性の正の領域のための各位相で電流の半波整流
正弦波が合成される。そのシーケンスにおいて、順方向
回転、すなわち正のトルクのための適当な電流波形が第
６図の上側部分に示され、第６図の下側部分に負のトル
ク、すなわち逆方向回転が要求されるとき合成せねばな
らない位相電流波形のシーケンスが示されている。発生
トルクの符号はロータ位置θｅｌｅｃおよび励起される
特定の位相によって決定される。それは位相巻線の実電
流の方向の関数ではない。

可飽和可変リラクタンスモーフの高性能クロースドルー
プ速度制御を達成するためのサーボコントローラを示し
、第１図の駆動システムの電流大きさ調整部分を拡大し
た概念ブロックダイアグラムが第７図に示されている。

電流大きさの調整に関する構成は実質上第２図に示され
ているものと同一であるが、その最終段階がさらに詳細
に示されている。この最終段階において、ＭＤＡＣ（３
６）〜（３９）および普通の比例／積分／微分（ＰＩＤ
）電流ループ（４６ａ）〜（４６ｄ）の使用によってモ
ータ位相の高電流レベルでデジタル電流波形か再生され
る。

デジタル波形は最初にＭＤＡＣでアナログ形式に変換さ
れ、基準電圧Ｖｒｅｆは位相電流の全振幅の制御に使用
される。各Ｍ　Ｄ　Ａ　Ｃの出力は各ＥＰＲＯ’ＶＩメ
モリの適当なデジタル電流波形を生じさせ、これは位相
の励起時間内の各位相電流の相対大きさ、およびすべて
の４つの位相に共通のアナログ基準電圧Ｖｒｅｆを決定
し、位相巻線の励起電流の絶対大きさを確立する。した
がって、これらのＭＤＡＣ電圧が普通のＦＥＴ入力演算
増幅器を使用する４ＰＩＤ電流ループのセットまたはタ
ーゲット電流になる。これらの電流ループはモータを駆
動する電力コンバータの電力装置のスイッチング時間の
＃１１御によって実位相電流をセット電流に追随させる
。これらの装置のスイッチング周波数はこの周波数の同
期三角波を使用することによって５ｋＨｚで一定に保た
れるか、さらに高い周波数を使用してもよい。

このシステムは可変リラクタンスモータからその静トル
ク特性と両立する所望のトルク出力を生じさせる能力を
有する。さらに、アナログ基準電圧Ｖｒｅｆを変化させ
ることによってトルク出力の大きさを電子制御してもよ
く、適当なアドレスビットを介してＥＰＲＯＭアドレス
バンクをスイッチ操作することによって簡単にその方向
を変化させることができる。

ＥＰＲＯＭメモリは実質上所望の基準波形を記憶するこ
とができるため、磁極オーバーラツプの始点の初期急速
トルク上昇、および位相が終端に近づくロールオフ（ｒ
ｏｌｌ−ｏｆｆ）部分と位相がオーバーラツプを始める
上昇トルク部分間のスイッチングによって生じるトルク
リプル上昇の問題を克服するための種々の手法を採用し
てもよいが、好ましい手法はこの明細書の第５図および
第６図について説明したものであり、正弦波状位相電流
が位相巻線に供給され、モータの静トルク対ロータ角度
特性はロータ磁極のひねりによって実質上正弦波状に変
形される。

リラクタンスモーフ（２３）のクロースドループ速度制
御を得るため、普通のｄｃサーボモータの場合と同様、
アナログ速度誤差電圧が最初に与えられる。モータシャ
フト（３０）に接続された標準アナログタコゼネレータ
（８１）の使用によってこの速度誤差電圧が得られ、実
速度フィードバック信号が生じ、多くのｄｃサニボモー
タ駆動方式と同様、これがＰＩＤ速度ループ増幅器（８
２）の所望の速度に比例する電圧と比較される。その後
、この誤差電圧が第７図のサーボコントローラのオープ
ンループコントローラ部分に要求されるトルク大きさお
よび方向入力が生ずるよう処理される。この方法におい
て、発生モータトルクの適当な変化によって速度変動が
修正され、これによって必要なサーボモータ性能が得ら
れる。

古典的ｄｃサーボモータでは、速度誤差電圧はｄｃブラ
シモータのセット電流レベルおよびセットトルクレベル
になる。この速度誤差電圧は２掻傷号であり、正負転換
はモータの電流方向およびトルクの逆転を意味する。し
かしながら、リラクタンスモータでは発生トルクは位相
電流と関係ないため、位相巻線の電流の方向の変換は影
響しない。

したがって、この場合、正負速度誤差転換については、
第５図および第６図によってすでに説明したように、ト
ルク対角度特性の負のトルク領域のための位相の電流が
合成されるよう位相励磁シーケンスを変更することが要
求される。速度誤差電圧の符号は正または負のトルクか
必要であるかどうかを決定する。第７図に示されている
ように、アナログコンパレータ（８４）の使用によって
これがインプリメントされ、２極誤差電圧は１（１０）
ｋＨｚ低振幅三角波と比較される。コンパレータはゼロ
速度誤差点のまわりの小さい帯域のための高周波パルス
幅変調トルク方向信号を生じさせる。

この技術は正および負のトルク間の変換のデッド帯域を
除去し、ゼロ速度で静スチフネスを生じさせ、正から負
へのトルクの円滑な変換を保証する。

２極誤差電圧の絶対値がＶｒｅｆ　、　トルク要求信号
の発生に使用され、これは位相巻線で合成される電流の
絶対大きさを制御する作用をする。小さい一定のオフセ
ット、すなわちバイアス電圧が回路（８３）によって絶
対値回路出力に加えられ、これは巻線で幾らかの電流が
常時合成されることを保証し、これによって駆動の静ス
チフネスおよび改良された動特性を提供する。

サーボ制御システムにおいて、静止状態下、すなわちゼ
ロ速度のとき、モータシャフトが静止し、たとえば負荷
を保持する間シャフトが回転しないようにするため、等
しい正および負のトルクを生じさせねばならない。位相
の電流の大きさを制御するバイアスまたはオフセットが
使用され、静止状態下でモータのすべての４つの位相を
活性化してもよく、小さく等しい正および負のトルク発
生電流かトルク方向ＰＷＩＶＩ信号の５０％デユーティ
サイクルによって合成される。非常に小さい速度のとき
、および特にゼロ負荷のとき、小さい速度誤差電圧が生
じ、これが位相に生じる電流の大きさを増加させるが、
すべての４つの位相を再び活性化することができ、一対
の位相で他の位相よりもわずかに大きい電流が合成され
、正および負のトルク電流の微分操作が選定された低い
速度値でシャフト速度を一定に維持するためのトルクを
提供する。

第７図に示されているシステムの作用は次のとおりであ
る。大きい速度誤差については、トルク要求かＶｒｅｆ
によってセットされ、適当な電流波形に見合うよう調整
され、これは速度誤差の符号によって全体的に正または
全体的に負となる。速度誤差信号かゼロに近づくと、ト
ルク方向信号がパルス幅変調され、ＥＰＲＯＭメモリの
正および負のトルクメモリバンクが高周波数およびオン
時間ｔｏｎで交互に選定され、これは速度誤差電圧とコ
ンパレータ（８４）への１（１０）ｋＨｚ三角波入力の
交点によって決定される。これはこの領域で４つのＭＤ
ＡＣの出力がトルク要求符号によって効果的にパルス幅
変調され、速度誤差電圧の大きさによって振幅変調され
ることを意味する。ＭＤＡＣ出力信号の平均値だけが要
求されるため、各場合にＭＤＡＣ（３６）〜（３９）に
続く低域フィルタ（ＬＰＦ）（８５）（第８図）がリラ
クタンスモータを要求速度で駆動させるに適当な４つの
セット電流だけを残し、１（１０）ｋＨｚキヤリア周波
数を取り除く。第８図はゼロに近い速度誤差電圧のため
のサーボコントローラの１つの位相の詳細な作用を示す
もので、こ　　　・れはオン時間ｔｏｎでパルス幅変調
コンパレータ信号を与える。この状態の代表的な波も第
８図に示されている。

第８図に示されている最も上方の波形は１（１０）ｋＨ
ｚ三角波Ｖｔおよび２極速度誤差電圧Ｖｅを表わす。Ｖ
ｅが三角波Ｖｔのピーク値よりも小さいとき、誤差電圧
が波と交わり、ＥＰＲＯＭメモリの順方向および逆方向
メモリバンクのための時間オンとオフの比率は、ｖｃｃ
によって１つのメモリバンクのための第８図の中央波形
に略図的に示されているように、誤差電圧の上方および
下方の三角波の部分の相対持続時間によって決定される
。第８図の最も下方のダイアグラムはＭＤＡＣ（３６）
の後の変調されたＶｓｅｔおよびこれらの状況下で低域
フィルタ（８５）の後に生じる変調されたＶｓｅｔを示
す。

巻線の励起の各瞬間の位相巻線の電流の相対大きさが再
びＥＰＲＯＩｖｌメモリのメモリバンクを使用する合成
によって決定され、巻線励起の各瞬間の位相電流の絶対
大きさはセット速度、すなわちレベル入力から得られる
基準電圧、すなわちトルク要求信号Ｖｒｅｆ　％および
シャフト速度信号に応答して確立される。

第７図および第８図のサーボコントローラの全体の作用
を３つの分離例によって示すこともできる。

（ｉ）　　ゼロ負荷のゼロ要求速度 （ｉｉ　）　　ゼロ負荷の非常に低い速度（ｉｉ）　　
負荷のいずれかの速度 （ｉ）　　ゼロ負荷のゼロ速度については、シャフトが
静止し、等しい正および負のトルクを生じさせねばなら
ない。速度誤差の絶対値は非常に小さく、第７図および
第８図のバイアス、すなわちオフセットが位相の電流の
大きさの制御に使用される。一般に、すべての４つの位
相が活性化され、トルク方向ＰＷＭ信号の５０％デユー
ティサイクルによって小さく等しい正および負のトルク
信号が合成される。

（ｉｉ）　　ゼロ負荷の非常に小さい速度の場合は、小
さい速度誤差電圧が生じるということを除き、（ｉ）で
説明したものと同様であり、その誤差信号は位相に生じ
る電流の大きさを増加させる。

再びすべての４つの位相を活性化することができるが、
一対の位相で他の位相よりもわずかに大きい電流が合成
される。この正および負のトルク電流の微分操作がシャ
フト速度をセットされた低い値で一定に維持するに必要
なトルクを生じさせる。

（ｉ）　負荷のいずれかの速度では、速度誤差電圧が正
または負の方向に増加し、低振幅１（１０）に上玉角波
との交点を迅速に消滅させる。次いで、全体的に正また
は負のトルク要求がなされ、その位相で正または負のト
ルク電流が合成される。

この状態において、機械の速度は誤差電圧Ｖｒｅｆの絶
対値の制御を受ける。

これらの図面に示されている制御システムは、モータ電
流のパルス幅変調スイッチング操作を使用するものであ
る。第９図はこの発明の原理を具体化した駆動システム
が備えられているモータのための２つのシャフト速度で
記録される実電流波形を示す。各場合において、基準波
形を含むＥＦＲＯＭメモリがプログラムされているとき
、基準波形は正弦値のクリッピングによって得られる平
頂正弦波状をなす。２５　Ｏｒｐｍ（第９ａ図）および
５ｋｌ（ｚ　Ｐ　ＷＭのとき、合成された正弦波の正確
度は非常に良好であり、１５（１０）ｒｃｎ、第９ｂ図
の場合、ＰＷＭスイッチングの数が明らかに減少するが
、正弦波のトラッキングは正確に維持される。この高速
度のとき、正弦波を合成することができる小さいスイッ
チングにおいて、正確度、すなわちトラッキングが完全
ではないのは明らかであるが、制御システムの適当な設
計によってモータの速度レンジにわたって十分な正弦波
を得ることができることが見出だされており、所望に応
じて高速度で点弧進め（ｆｉｒｉｎｇ　ａｄｖａｎｃｅ
）を含ませることも可能である。

バイアス電流が事実上すべてのサーボモータシステムに
使用され、これは正から負のトルクの転換のとき応答性
をもってあらゆるデッド帯域を取り除く。永久磁石モー
タシステムにおいて、電流の残留（ｖｅｓｔｉｇｉａｌ
）レベルはこの目的に十分である。しかしながら、可変
リラクタンスモーフは高い非直線トルク対電流関係によ
って特徴付けられ、特に低電流のとき、有効電流デッド
帯域は熱電流定格の重要な部分をなす。したがって、サ
ーボ性能を得るための適当なバイアス作用をモータ定格
の損失を生じさせる過剰バイアス作用が生じないようバ
ランスさせねばならない。

バイアスの基礎概念は、モータによって生じる等しい対
向トルクをもたせることによってゼロトルク状態を得る
べきであるということである。正および負のトルク間の
急激転換が生じると、転換点のまわりに不安定性が生じ
る。リラクタンスモーフのバイアス電流を生じさせるた
めの手法の幾つかの例か後述され、特に各トルク発生位
相が逆トルクを生じさせる位相によって正確に補償（ｃ
ｏｍｐｌｅｍｅｎｔ）される４位相機械について後述さ
れている。しかしながら、４位相機械に関する原理は何
等かの幾何学に適用されるものであってもよく、位相ト
ルクのオーバーラツプは等しい対向トルクを機械ロータ
または被駆動部材のあらゆる方向に生しさせることを可
能にするに十分である。

特定の４位相機械のための電流の一定のレンジのトルク
角度曲線が第１０図に示されている。第１Ｏ図のＡおよ
びＢで示されている角度のトルク対電流曲線が第１１図
に示されている。角度が最小リラクタンス位置Ｃに向か
って進められるとき、高電流のトルクロールオフが増加
するのは明らかである。しかしながら、ロールオフの程
度は極端ではなく、第」１図はモータのトルク対電流応
答の直線性を表わしている。第１２図はそれが最も直線
性をもつ場合の第１１図の曲線の部分を拡大したもので
ある。

前記特許出願明細書に詳細に説明されているように、オ
ーバーラツプ磁極構造において、トルクは鉄の飽和レベ
ルまで電流の二乗に比例し、飽和が生じた後電流に直接
比例することが簡単な理論によって示される。磁気回路
の体積飽和と関係するトルクの高電流ロールオフを考慮
しないとき、これは第１１図および第１２図の曲線およ
び角度ＡおよびＢによって明らかである。

第１０図、第１１図および第１２図に関するモータにお
いて、ＲＭＳ熱電流リミットは位相当たり７．４Ａであ
ることが見出だされており、これは１４．８Ａ　ピーク
の半波整流正弦波を生じ、４ＮＩ１１をわずかに越える
連続モータ定格を示唆する。

第１２図に示されているように、２Ａよりも小さい無視
することができるトルクだけが生じ、２つの直線部分に
よって残りの曲線を合理的に近づけることができるのは
明らかである。したがって、２Ａのバイアス電流によっ
て応答性をもって“実デッド帯域”を克服することがで
き、電流ループで６．５Ａで補償ゲインブレーク（ｃｏ
ｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙｇａｉｎ　ｂｒｅａｋ＞をもた
せ、電流要求の関数としてのトルクにさらに直線性をも
たせることができる。

１つの電気サイクルにわたって巻線のこのような電流が
第１３ａ図およびｂ図に示され、需要が増加したとき、
ゼロトルク需要および正弦波のためのｄｃバイアスがこ
れに付加される。電流はもちろん負の方向ではない。第
１３ｃ図およびｄ図の設計において、正弦波変調ではな
く、すべての角度について等しい速度で領域を生じさせ
る望ましくないトルクが減少し、これはモータ定格にと
って好ましい。正のトルクが要求されたとき、モータが
加熱されないよう負のバイアス要素をできるだけ迅速に
除去するこ七が要求される。

しかしながら、値か第１４図に示されているように選定
されるとき、モータのトルク対電流の非直線性がバイア
ス電流を迅速に除去する。トルク定数の初期値（Ｋｔ’
　Ｎｍ／Ａ）が比較的低いため、比較的高い電流値で小
さいトルク要求が生じる。

多くの設計において、望ましくないバイアス電流が減衰
する速度が電流要求に比例するため、それは正味トルク
が要求されるとき迅速に除去される。

基準電圧Ｖｒｅｆを形成する電圧オフセットと速度誤差
電圧の関連によって電流１ｂのバイアスが第７図および
第８図のサーボ制御システムに与えられ、これによって
電流波形の絶対大きさが確立される。このバイアスは２
つの作用をなす。Ｍｌに、それは低電流領域の電流デッ
ド帯域を除去することによってサーボ性能を得ることを
可能にする。第２に、モータの動作のとき、それが第１
１図および１１２図に示されている特性の実質上直線部
分に与えられると、このバイアスがトルクと電流間の関
係を変位させる。

永久磁極がない場合、評価されるトルクが生じるようモ
ータを磁化し、これによってトルクデッド帯域をさけね
ばならないため、バイアス電流を定格機械電流に比例さ
せ、比較的大きくする必要がある。

可変、すなわちスイッチ操作リラクタンスモータによっ
てｄｃサーボシステムに匹敵するサーボモータ性能を得
ることができるすべてのアナログ制御システムが第１５
図〜第２１図に示されている。

演算増幅器、コンパレータおよびアナログスイッチだけ
か使用されてることを除き、ここに記載される制御手法
は第７図および第８図のハイブリットアナログデジタル
コントローラのそれと同様である。コントローラはアナ
ログシャフト角度トランスデユーサから得られる直角の
２つの正弦波状電圧を必要とし、センサ電子回路のアナ
ログデジタル変換の必要はない。この発明のシステムは
４位相、８ステータ磁極、６モータ磁極可変リラクタン
スモータについて記載されているか、それはこのような
モータの構造に限るものではない。

直角の、および６０°機械角度のサイクルの２つの三角
波形の形式の位置トランスデユーサの出力か第１５図に
示されている。図示されているように、トランスデユー
サの性質に応じてこれらの三角波形のピークをわずかに
丸くしてもよい。第１６図に示されているように、三角
対正弦コンバータによってこれらの丸い三角波形を正弦
波形に変換するのは比較的簡単である。第１６図の２つ
の“正弦”および“余弦”波形ＡおよびＢが第１７図に
示されているようにバッファ処理および反転され、４つ
の基礎基準波形Ａ１Ｂ、ＡおよびＢか形成される。アナ
ログコントローラの基礎概念はこれらの波形が正確な基
準電流波形を表わし、本質的に正弦波状トルク対角度特
性をもつスイッチ操作リラクタンスモータによって円滑
なトルク出力が得られるということであり、これはサー
ボ制御システムの第１実施例についてすでに前述し、前
記“可変速度可変リラクタンス電気機械”の米国特許出
願に開示されているとおりである。

第６図についてすてに述べたように、電流が位相巻線で
合成されるとき、ロータ位置に応じてリラクタンスモー
タに正または負のトルクか生じる。

単方向電流だけがモータに要求されるため、４つの基準
位置波形Ａ、Ｂ１ＡおよびＢを高速高精度整流器で整流
し、ＩＡＩ、ＩＢＩ、ＩＡＩおよびＩＢＩを形成するこ
とかできる。したがって、これらの波形を使用し、次の
表に従って正または負のリラクタンスモーフトルクを生
じさせることができる。

原点は位相の最大リラクタンスの点である。

正トルク ロータ位置　　　活性位相　　　基準波形０°−１５°
　　　φ４．φ、　　　　　ＩＢＩ、ＩＡ＋１５°−３
０°　　　φ１．φ２　　　　１Ａ１．１Ｂ１３０°→
４５°　　　φ２．φ、　　　　　ｌＢ１．１Ａ１４５
°→６０°　　　φ３．φ、　　　　ＩＡＩ、ＩＢＩ負
トルク ロータ位置　　　活性位相　　　基準波形０°→１５°
　　　φ２．φ３　　　１Ｂ１．１Ａ１１５°→３０°
　　　φ３．φ、　　　　ＩＡＩ、ＩＢＩ３−０°→４
５°　　　φ４．φ、　　　　ＩＢＩ、ｌＡｌ４５°→
６０°　　　φ４．φ２　　１ＡＩ、ＩＢＩこの表およ
び第１８図から明らかなように、正のトルクの場合、Ｉ
ＡＩはφ、と対応し、ＩＢＩはφ２と対応し、ＩＡＩは
φ３と対応し、ＩＢＩはφ４と対応し、負のトルクの場
合、これと反対に、ＩＡＩはφ、と対応し、ＩＢＩはφ
２と対応し、ＩＡＩはφ３と対応し、ＩＢＩはφ４と対
応する。

サーボモータの性能を得るには、瞬間の正または負のト
ルクの量を実およびセットモータ速度間の差、すなわち
速度ループ増幅器出力電圧によって決定せねばならない
。第１９図に示されている回路構成では、速度ループ誤
差電圧が使用され、約ゼロの小さい正および負のトルク
の組み合わせが得られるよう正または負のトルクが選定
される。

第１９図に示されている速度ループ増幅器（８６）はセ
ット速度電圧を実モータ速度に比例する電圧と比較し、
すべての普通のサーボシステムと同様これを非常に大き
いゲインによって掛算し、速度ループ誤差電圧を生じさ
せる。その後、この速度電圧が使用され、第１９図に示
されているコンパレータアナログスイッチ回路（８７）
によってトルク方向が制御される。速度ループ誤差電圧
Ｖｅは非常に高い周波数（３（１０）ｋＨｚ）テ低い振
幅（ｌ　Ｖｐｐ）の三角波形と比較される。この回路の
出力は　１゜ＯＶよりも大きい入力に対し完全に高いか
、または完全に低く、必要に応じてすへて正またはすべ
て負のトルクを生しさせる。この場合、全モータトルク
か絶対値オフセットバッファステージによって制御され
る。しかしながら、１Ｖｅｌ＜１．ＯＶの場合、コンパ
レータの出力は非常に高い周波数ＰＷＭの信号であり、
そのパルス幅はたとえば単磁極双投形式（ＤＧ３０３．
シリコニックス（商標））の４つのアナログ電圧・ソチ
（８８）、　（８９）、　（９０ン、（９１）のスイッ
チングの制御に使用される。これらのアナログスイッチ
の出力が４つのプルダウン抵抗器（９２ａ）〜（９２ｄ
）を介して引き下げられ、これか接地基準電圧によって
高周波数でスイッチ操作されるアナログ電圧である。こ
れらの高周波数Ｐ　ＷＩＶＩアナログ電圧は適当なカッ
トオフ周波数をもつ第２オーダの低域フィルタ（９３ａ
）〜（９３ｄ）によってフィルタ処理され、モータシャ
フト位置の関数としての必要な基準信号を生じさせる。

誤差電圧Ｖｅかゼロになると、この回路からの基準波形
も正から負のトルク電流に円滑に転換され、小さい正ま
たは負のトルク電流の組み合わせはおよそ次のとおりで
ある。

Ｖｅ＝０ ６極機械の場合、スイッチ（８８〉〜（９１）に供給さ
れる基準電圧信号ＡおよびＢの最大基礎周波数は次のと
おりである。

ｆ　ｍａｘ　＝　６　ｆ　ｍｏｔｏｒ ここで、 ｆ　ｍｏｔｏｒ＝Ｈｘのモータ速度 ｆ　ｍａｘ＝　トランスデユーサからの基準電流の周波
数である。

４５（１０）ｒｐＩＩ＋のモータ速度の場合、ｆｍａｘ
＝４５０Ｈｚであり、したがって低域フィルタのカット
オフ周波数はこの値よりも十分に大きくせねばならない
。このシステムにおいて、低域フィルタの設計にこれが
考慮され、入力信号の位相シフトを許容することはでき
ない。これか起こると、無益なカウンタトルク電流が合
成され、モータの効率が減少することがある。第１９図
も正弦および余弦波ＡおよびＢを前記表に記載されてい
る必要な絶変換するインバータ（９４ａ＞および（９４
ｂ）およびダイオード（９５ａ）　〜（９５ｄ）を示す
。

低域フィルタステージの出力において、速度ループ誤差
が増加または減少するとき、要求電流レベルが変化し、
必要トルクが生じるよう基礎基準電流波形を処理せねば
ならない。前記実施例で記載されているように、これを
達成するには、速度誤差電圧の絶対値Ｉ　Ｖｅｌによっ
てこれらの出力基準電圧を掛算する必要があり、後述す
るようにこれを演算増幅器およびコンパレータの使用に
よってなすことができる。

電流方向の転換はリラクタンスモータの発生トルクに影
響しないため、第２０図から明らかなように、誤差電圧
Ｖｅの絶対値はリラクタンスモータの駆動に要求される
全トルクの制御に使用される。また、絶対値回路（９６
）に続いてオフセットバッファ（９７）か設けられてい
る。バイアス回路の目的はふるえ（ｄｉｔｈｅｒ）電流
をモータに導入し、低速度動特性を改良することにある
。この処理誤差型Ｖｅ’　　＝ｌＶｅｌ　　＋　ｄ ここで、ｄ＝オフセットバッファによって導入されるオ
フセット電圧、 が基準電流波形によって掛算され、最終的にモータの要
求電流レベルを生じさせる。

第２１図に示されている基準電流発生回路において、基
準電流波形（入力Ｖ、〜Ｖ、）は速度ループ誤差電圧の
絶対大きさによって掛算され、最終要求モータ位相電流
を形成する。整流されたオフセット誤差電圧が４つの高
出力電流の低出力インビーダンスバッファ（９８ａ）〜
（９８ｄ）に加えられ、これがコンパレータ（９９ａ）
〜（９９ｄ）のプルアップ抵抗器に送られる。これらの
コンパレータへの入力は１０Ｖｐｐ　３（１０）ｋＨｚ
三角波形および先に与えられている基準電力波形である
。三角波は単極にオフセットされる。この場合、フィル
タ処理後のコンパレータ伝達関数は次式によって与えら
れるところのオフセット絶対速度誤差電圧である。

ｔ　ｏｎ　　Ｖｄｃ ｖＯ＝□ ここで、 Ｖｄｃ＝コンパレータプルアップ抵抗器への供給電圧、 一方、電圧Ｖｄｃは次式によって与えられる。

Ｖｄｃ　＝　１Ｖｅｌ　＋　ｄ したかって、このコンパレータのフィルタ処理された出
力は速度ループ誤差の量および必要な波形に比例する。

したがって、フィルタ処理された出力はモータからの円
滑なトルク出力および機械の所望のセット電流の達成に
適当である。

第１実施例で記載したように、所望の電流レベルでサー
ボコントローラの基準電圧波形を合成するには、コント
ローラの最終段階に４つのＰＷＭ電流ループか必要であ
る。それは第２１図の低域フィルタ（ｉｏｔａ）〜（ｆ
ｏｏｄ）の下流に設けられている。

この発明の制御システムのすべての実施例において、基
礎特徴は静止状態下で実質上逆方向トルクと平衡する順
方向トルクを確立するための手段を設けることである。

したかって、モータシャフトか対向トルクによって回転
しないよう保持され、その静止位置からの変位は制御シ
ステムの動作で順方向トルクまたは逆方向トルクを増大
させることによって達成される。静止状態下でそのシャ
フトに与えられるトルクがモータに生じる最大対向トル
クを越えると、ロータが回転するだけである。

同様に、モータシャフトが回転しているとき、制御シス
テムは選定された速度およびモータの負荷によって与え
られる抵抗に応答して各位相のトルクを確立する。制御
システムは変動負荷に反応し、その速度を実質上一定に
維持する。

リラクタンスモータのゼロ速度磁化電流は代表的には定
格電流の２０％のオーダであってもよい。

多くの場合、モータか長時間にわたって静止しているの
はまれであり、この静止電流のレベルを表わすのは問題
ではない。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に従った可変リラクタンスモータ駆動
システムのブロックダイアグラム、第２図は第１図のシ
ステムのための基準波形ゼネレータ、消去可能型読みだ
し専用プログラマブルメモリ（ＥＰＲＯＭｓ）を組み込
んだゼネレータを示すブロックダイアグラム、 第３図は第１図の駆動システムの電流合成部分のダイア
グラム、 第４図は第１図の駆動システムのための４位相インバー
タを示すブロックダイアグラム、第５図は一定のモータ
トルク出力を生じさせる可変リラクタンスモータのため
の理想化された正弦波静トルク対ロータ角度特性、およ
び動作のとき機械から正および負の出力トルクが得られ
るよう励磁される特定の位相を示すダイアグラム、第６
図は正弦波電流を使用するモータの順方向および逆方向
回転のための第１図および第２図の駆動システムのＥＰ
ＲＯＭに記憶される電流波形を示すダイアグラム、 第７図はサーボ適応の第１図のＶＲＭ（可変リラクタン
スモータ）駆動システムのための制御システムの図解ダ
イアグラム、 第８図は第７図のサーボ制御システムの１つの位相の作
用を示すダイアグラム、およびその作用のときのシステ
ムの異なった位置に現われる電圧を示すグラフ、 第９図は第１図の駆動システムの実際の構造で２５０お
よび１５（１０）ｒｐｍで得られ、合成される電流波形
を示すグラフ、 第１０図は可変リラクタンスモータの特定の構造のため
の電流の一定レンジにわたって生じる静トルク対角度曲
線を示すグラフ、 第１１図はトルク角度プロット（ｐｌｏｔ）が第１θ図
に示されている機械のロータの２つの特別の角度位置の
ための静トルクと励起位相電流間の関係を示すグラフ、 第４２図は第１１図のゼロトルクおよび電流付近部分の
拡大図、 第１３図はゼロトルク要求のためのＶＲＭ巻線のｄｃバ
イアスのための他の構成、および増加トルク要求に伴う
正弦波半波によってなされる巻線の励磁を示すグラフ、 第１４図は位相電流およびｄｃバイアスの関数としての
トルクのグラフ、 第１５図はこの発明のシステムに使用されるアナログ位
置トランスデユーサの出力波形を示すグラフ、 第１６図は第１５図の波形から得られる正弦および余弦
波を示すグラフ、 第１７図は第１６図の波形、およびこの発明に従った駆
動システムのための基準波形として使用されるところの
反対側に現われる４つの波形を示すグラフ、 第１８図はこの発明に従ったシステム部分を形成する４
位相機械の種々の位相巻線と関係する第１７図の基準波
形の半波部分を示すグラフ、第１９図は速度ループ増幅
器およびトルク方向の制御のためのコンパレータスイッ
チ回路を含むこの発明に従った制御システムのアナログ
サーボ手段の第１部分を示すダイアグラム、 第２０図は低速動特性のためのバイアス電圧を導入する
オフセットバッファの形式のこの発明のサーボ制御シス
テムのアナログ実施例の他の部分を示すダイアグラム、 第２１図は最終要求モータ電流を確立するための基準電
圧ゼネレータを示すダイアグラムである。 （２３）・・・・・・・・・・・・・・・・・・リラク
タンスモータ（２４）・・・・・・・・・・・・・・・
・・・負荷（２５）・・・・・・・・・・・・・・・・
・・ロータ位置センサ（２６）・・・・・・・・・・・
・・・・・・・センサインタフェース（２７）・・・・
・・・・・・・・・・・・・・基準波形ゼネレータ（２
８）・・・・・・・・・・・・・・・・・・電流コント
ローラ（２９）・・・・・・・・・・・・・・・・・・
電力コンバータ（３２）〜（３５）・・・・・・・・・
ＥＰＲＯＭメモリ（３６）〜（３９）・・・・・・・・
・テジタルアナログコンバータ（４０）・・・・・・・
・・・・・・・・・・・増幅器（４１）・・・・・・・
・・・・・・・・・・・電流合成コントローラ（４２）
・・・・・・・・・・・・・・・・・・抵抗器（４３）
・・・・・・・・・・・・・・・・・・ループ増幅器〈
４４）・・・・・・・・・・・・・・・・・・電力スイ
ッチング装置（４５）・・・・・・・・・・・・・・・
・・・位相巻線（外１名） Ｆｌｅ：ｙ、　３ Ｆｌ（ｙ、４ Ｃ＋＋　　　　鴫 −１番 −Ｉ−ヒ ーし　　　　　ゃ Ｆｌ（Ｅｙ、　Ｇ Ｆ／Ｃ７，つ ”ｉ　　　　　ＲＧ、４３　　　　　　旦自り主８ｊジ
疑、 転環電気 Ｆ／６１６ ０、＾、’ｏｐ、＾ＨＰ。 ｐｔ６２り Ｆ／ｃデ、２ｉ

Claims (17)

【特許請求の範囲】
1. （１）可変リラクタンス電気機械のための制御システム
   であって、予め設定されたシーケンスで電圧源を前記機
   械の駆動部材磁極巻線にわたして接続し、前記機械の被
   駆動部材の変位の予め設定されたインクリメントを生じ
   させるための手段からなり、前記手段は少なくとも静止
   状態下で少なくとも２つの前記巻線を前記電圧源にわた
   して接続するに適し、順方向力が被駆動磁極と少なくと
   も１つの駆動磁極のオーバーラップによって確立され、
   その巻線がこのように接続され、逆方向力が他の被駆動
   磁極と少なくとも１つの他の駆動磁極のオーバーラップ
   によって確立され、その巻線もこのように接続され、前
   記順方向力が実質上前記状態下で前記逆方向力と平衡す
   るようにしたことを特徴とする制御システム。
2. （２）予め設定されたシーケンスで電圧源を前記機械の
   ステータ磁極巻線にわたして接続し、前記機械のロータ
   の回転の予め設定された角度インクリメントを得るため
   の手段を備え、前記手段は少なくとも静止状態下で少な
   くとも２つの前記巻線を前記電圧源にわたして接続する
   に適し、順方向トルクがロータ磁極と少なくとも１つの
   ステータ磁極のオーバーラップによって確立され、その
   巻線がこのように接続されており、逆方向トルクが他の
   ロータ磁極と少なくとも１つの他のステータ磁極のオー
   バーラップによって確立され、その巻線はこのように接
   続されており、前記順方向トルクが実質上前記状態下で
   前記逆方向トルクと平衡するようにした特許請求の範囲
   第（１）項に記載の制御システム。
3. （３）前記電圧源に接続されたとき、前記機械のステー
   タ巻線の電流の瞬間大きさを調整するための手段を備え
   、前記電流調整手段は前記機械に関係するロータ位置感
   知手段によって生じるロータ位置従属信号に応答し、前
   記電流の大きさを調整し、前記巻線が前記電圧源に接続
   されるロータ回転の角度インクリメント内で前記ロータ
   のいずれかの角度位置で前記調整手段によってセットさ
   れるところの他の角度位置の値に対する前記電流の瞬間
   値が実質上前記ロータの瞬間角度位置によって決定され
   るようにした特許請求の範囲第２項に記載の制御システ
   ム。
4. （４）前記電流調整手段は前記ロータの複数の位置のデ
   ジタル化された相対電流大きさを適当なシーケンスで前
   記ロータ位置感知手段の前記ロータ位置従属信号の瞬間
   値に従って呼び出し可能に記憶するためのメモリ手段を
   有する特許請求の範囲第（３）項に記載の制御システム
   。
5. （５）前記電流調整手段はバイアス信号に応答し、少な
   くとも静止状態下で前記ロータのいずれかの位置につい
   て少なくとも２つの前記巻線を前記電圧源にわたして接
   続し、前記順方向トルクが前記状態下でロータ磁極と少
   なくとも１つのステータ磁極のオーバーラップによって
   確立され、その巻線がこのように接続されており、前記
   逆方向トルクが同様に他のロータ磁極と少なくとも１つ
   の他のステータ磁極のオーバーラップによって確立され
   、その巻線がこのように接続されており、そして前記順
   方向トルクが実質上前記逆方向トルクと平衡するよう構
   成されている特許請求の範囲第（３）項または第４項に
   記載の制御システム。
6. （６）機械動作の所望のパラメータを指示する値の信号
   を生じさせるための手段を備え、前記電流調整手段が前
   記パラメータ指示信号に応答し、前記ステータ巻線電流
   を調整し、前記巻線が前記電圧源に接続されるロータ回
   転の角度インクリメント内で前記ロータのあらゆる角度
   位置の電流の絶対大きさが実質上前記パラメータ指示信
   号の値によって決定されるようにした特許請求の範囲第
   （５）項に記載の制御システム。
7. （７）前記バイアス信号を前記パラメータ指示信号と関
   係させるための手段を備えている特許請求の範囲第（６
   ）項に記載の制御システム。
8. （８）可飽和可変リラクタンス電気機械からなり、前記
   電気機械は複数の突極駆動磁極を有する固定、すなわち
   駆動部材と、各駆動磁極のための磁化巻線と、複数の突
   極被駆動磁極を有する可動、すなわち被駆動部材とを有
   し、被駆動磁極の数が駆動磁極の数よりも小さく、各駆
   動磁極とそれに整合するよう配置された被駆動磁極間の
   エアギャップは前記エアギャップを横切る磁極の大きさ
   に対し小さく、少なくとも被駆動磁極は機械の動作のと
   き実質上前記駆動および被駆動磁極間の機械的可変イン
   タフェース、すなわちオーバーラップの領域に磁気飽和
   が生じるよう形成されており、前記被駆動磁極の範囲お
   よび位置は前記駆動磁極のそれに対するもので、機械の
   動作のとき各被駆動磁極と駆動磁極の機械的インタフェ
   ース、すなわちオーバーラップによって生じる被駆動部
   材の変位の力発生インクリメントが他の被駆動磁極と他
   の駆動磁極のオーバーラップによって生じる被駆動部材
   の変位の力発生インクリメントとオーバーラップするよ
   う構成され、さらに前記被駆動部材の位置によって決定
   される瞬間値をもつ少なくとも１つの信号を生じさせる
   ための被駆動部材位置感知手段と、前記駆動磁極巻線に
   わたして接続される電圧源を有する電力源とを備え、前
   記巻線は被駆動部材の変位のとき予め設定されたシーケ
   ンスで前記電圧源にわたして接続され、各駆動磁極巻線
   は被駆動部材の変位の予め設定されたインクリメントが
   生ずるよう接続され、少なくとも２つの前記巻線は少な
   くとも静止状態下で前記電圧源にわたして接続され、被
   駆動磁極と少なくとも１つの駆動磁極のオーバーラップ
   によって順方向力が確立され、その巻線はこのように接
   続されており、他の被駆動磁極と少なくとも１つの他の
   駆動磁極のオーバーラップによって逆方向力が確立され
   、その巻線がこのように接続され、前記順方向力が実質
   上前記状態下で前記逆方向力と平衡するようにしたこと
   を特徴とする駆動システム。
9. （９）可飽和可変リラクタンス電気機械からなり、前記
   機械は複数の突極ステータ磁極を有するステータと、各
   ステータ磁極のための磁化巻線と、複数の突極ロータ磁
   極を有するロータとを有し、前記ロータ磁極の数は前記
   ステータ磁極の数よりも小さく、各ステータ磁極とそれ
   に整合するよう配置されたロータ磁極間の半径方向エア
   ギャップは前記エアギャップを横切る磁極の大きさに対
   し小さく、少なくとも前記ロータ磁極は機械の動作のと
   き実質上前記ステータおよびロータ磁極間の機械的可変
   インタフェース、すなわちオーバーラップの領域に磁気
   飽和が生じるよう形成され、前記ロータ磁極の弓状範囲
   および位置は前記ステータ磁極のそれに対するもので、
   機械の動作のとき各ロータ磁極とステータ磁極の機械的
   インタフェース、すなわちオーバーラップによって生じ
   るロータ回転のトルク発生角度インクリメントが他のロ
   ータ磁極と他のステータ磁極のオーバーラップによって
   生じるロータ回転のトルク発生角度インクリメントとオ
   ーバーラップするよう構成され、さらに前記ロータの角
   度位置によって決定される瞬間値をもつ少なくとも１つ
   の信号を生じさせるためのロータ位置感知手段、および
   前記ステータ磁極巻線にわたして接続される電圧源を有
   する電力供給源を備え、ロータの回転のとき前記巻線が
   予め設定されたシーケンスで前記電圧源にわたして接続
   され、各ステータ磁極巻線はロータ回転の予め設定され
   た角度インクリメントが得られるよう接続され、さらに
   少なくとも２つの前記巻線が少なくとも静止状態下で前
   記電圧源にわたして接続され、ロータ磁極と少なくとも
   １つのステータ磁極のオーバーラップによって順方向ト
   ルクが確立され、その巻線がこのようにして接続され、
   他のロータ磁極と少なくとも１つの他のステータ磁極の
   オーバーラップによって逆方向トルクが確立され、その
   巻線がこのように接続されており、前記順方向トルクが
   実質上前記状態下で前記逆方向トルクと平衡するように
   した特許請求の範囲第（８）項に記載の駆動システム。
10. （１０）前記電源手段は前記電圧源に接続されたときス
    テータ巻線の電流の瞬間大きさを調整するための手段を
    含み、前記電流調整手段は前記ロータ位置感知手段のロ
    ータ位置従属信号に応答し、前記電流の大きさを調整し
    、前記巻線が前記電圧源に接続されるロータ回転の角度
    インクリメント内でロータのいずれかの角度位置で前記
    調整手段によってセットされる電流の瞬間値が実質上前
    記ロータの瞬間角度位置によって決定されるよう構成さ
    れている特許請求の範囲第（９）項に記載の駆動システ
    ム。
11. （１１）前記電流調整手段はバイアス信号に応答し、少
    なくとも静止状態下で前記ロータのいずれかの位置で少
    なくとも２つの前記巻線を前記電圧源にわたして接続し
    、前記状態下で前記順方向および逆方向トルクが確立さ
    れ、平衡するよう構成されている特許請求の範囲第（１
    ０）項に記載の駆動システム。
12. （１２）可飽和可変リラクタンス電気機械からなり、前
    記電気機械は複数の突極駆動磁極を有する固定、すなわ
    ち駆動部材と、各駆動磁極のための磁化巻線と、複数の
    突極被駆動磁極を有する可動、すなわち被駆動部材とを
    有し、被駆動磁極の数は駆動磁極の数よりも小さく、各
    駆動磁極とそれに整合するよう配置された被駆動磁極間
    のエアギャップは前記エアギャップを横切る磁極の大き
    さに対し小さく、少なくとも被駆動磁極は機械の動作の
    とき実質上駆動および被駆動磁極間の機械的可変インタ
    フェース、すなわちオーバーラップの領域で磁気飽和が
    生じるよう形成され、前記被駆動磁極の範囲および位置
    は前記駆動磁極のそれに対するもので、機械の動作のと
    き各被駆動磁極と駆動磁極の機械的インタフェース、す
    なわちオーバーラップによって生じる被駆動部材の変位
    の力発生インクリメントが他の被駆動磁極と他の駆動磁
    極のオーバーラップによって生じる被駆動部材の変位の
    力発生インクリメントとオーバーラップするよう構成さ
    れ、さらに前記被駆動部材の位置によって決定される瞬
    間値をもつ少なくとも１つの信号を生じさせるための被
    駆動部材位置感知手段と、前記駆動磁極巻線にわたして
    接続される電圧源を含む電源手段とを有し、被駆動部材
    の変位のとき前記巻線が予め設定されたシーケンスで前
    記電圧源にわたして接続され、各駆動磁極巻線は被駆動
    部材の変位の予め設定されたインクリメントが得られる
    よう接続され、前記電源手段は前記電圧源に接続される
    とき駆動部材巻線の電流の瞬間大きさを調整するための
    手段を有し、前記電流調整手段は前記被駆動部材位置感
    知手段の被駆動部材位置従属信号に応答し、前記電流の
    大きさを調整し、前記巻線が前記電圧源に接続される前
    記被駆動部材の変位のインクリメント内の前記被駆動部
    材のいずれかの位置で前記調整手段によってセットされ
    る前記電流の瞬間値が実質上前記被駆動部材の瞬間位置
    によって決定され、前記電流調整手段は被駆動部材の複
    数の位置のデジタル相対電流大きさを適当なシーケンス
    で前記被駆動位置感知手段の被駆動部材位置従属信号の
    瞬間値に従って呼び出し可能に記憶するためのメモリ手
    段を有することを特徴とする駆動システム。
13. （１３）可飽和可変リラクタンス電気機械からなり、前
    記電気機械は複数の突極ステータ磁極を有するステータ
    と、各ステータ磁極のための磁化巻線と、複数の突極ロ
    ータ磁極を有するロータとを備え、前記ロータ磁極の数
    はステータ磁極の数よりも小さく、各ステータ磁極とそ
    れに整合するよう配置されたロータ磁極間の半径方向エ
    アギャップは前記エアギャップを横切る磁極の大きさに
    対し小さく、少なくともロータ磁極は機械の動作のとき
    実質上ステータおよびロータ磁極間の機械的可変インタ
    フェース、すなわちオーバーラップの領域に磁気飽和が
    生じるよう形成され、前記ロータ磁極の弓状範囲および
    位置は前記ステータ磁極のそれに対するもので、機械の
    動作のとき各ロータ磁極とステータ磁極の機械的インタ
    フェース、すなわちオーバーラップによって生じるロー
    タ回転のトルク発生角度インクリメントが他のロータ磁
    極と他のステータ磁極のオーバーラップによって生じる
    ロータ回転のトルク発生角度インクリメントとオーバー
    ラップするよう構成され、さらに前記ロータの角度位置
    に応じて決定される瞬間値をもつ少なくとも１つの信号
    を生じさせるためのロータ位置感知手段、および前記ス
    テータ磁極巻線にわたして接続される電圧源を有する電
    源手段を備え、ロータ回転のとき予め設定されたシーケ
    ンスで前記巻線が前記電圧源にわたして接続され、各ス
    テータ磁極巻線はロータ回転の予め設定された角度イン
    クリメントが得られるよう接続され、前記電源手段は前
    記電圧源に接続されるときステータ巻線の電流の瞬間大
    きさを調整するための手段を含み、前記電流調整手段は
    前記ロータ位置感知手段のロータ位置従属信号に応答し
    、前記電流の大きさを調整し、前記巻線が前記電圧源に
    接続されるロータ回転の角度インクリメント内のロータ
    のいずれかの角度位置で前記調整手段によってセットさ
    れるところの他の前記角度位置の値に対する前記電流の
    瞬間値が実質上前記ロータの瞬間角度位置によって決定
    され、前記電流調整手段は前記ロータの複数の位置のた
    めのデジタル相対電流大きさを適当なシーケンスで前記
    ロータ位置感知手段のロータ位置従属信号の瞬間値に従
    って呼び出し可能に記憶するためのメモリ手段を有する
    特許請求の範囲第（１２）項に記載の駆動システム。
14. （１４）前記電流調整手段はバイアス信号に応答し、少
    なくとも静止状態下で前記ロータのいずれかの位置で少
    なくとも２つの前記巻線を前記電圧源にわたして接続し
    、順方向トルクがロータ磁極と少なくとも１つのステー
    タ磁極のオーバーラップによって確立され、その巻線が
    このように接続されており、逆方向トルクが他のロータ
    磁極と少なくとも１つの他のステータ磁極のオーバーラ
    ップによって確立され、その巻線がこのように接続され
    ており、前記順方向トルクが前記状態下で前記逆方向ト
    ルクと実質上平衡するようにした特許請求の範囲第（１
    ３）項に記載の駆動システム。
15. （１５）さらに機械の動作の所望のパラメータを指示す
    る値をもつ信号を生じさせるための手段を備え、前記電
    流調整手段は前記パラメータ指示信号に応答し、前記ス
    テータ巻線電流を調整し、前記巻線が前記電圧源にわた
    して接続されるロータ回転の前記角度インクリメント内
    の前記ロータのいずれかの角度位置で前記電流の絶対大
    きさが実質上前記パラメータ指示信号の値によって決定
    されるようにした特許請求の範囲第（１１）項または第
    （１４）項に記載の駆動システム。
16. （１６）さらに前記バイアス信号を前記パラメータ指示
    信号と関係させるための手段を有する特許請求の範囲第
    （１５）項に記載の駆動システム。
17. （１７）特許請求の範囲第（８）項〜第（１６）項のい
    ずれか１つの項に記載の駆動システムのための制御シス
    テム。