JPS61224898A - ヒステリシス電動機の駆動装置 - Google Patents

ヒステリシス電動機の駆動装置

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JPS61224898A
JPS61224898A JP60064899A JP6489985A JPS61224898A JP S61224898 A JPS61224898 A JP S61224898A JP 60064899 A JP60064899 A JP 60064899A JP 6489985 A JP6489985 A JP 6489985A JP S61224898 A JPS61224898 A JP S61224898A
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JP
Japan
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motor
state
voltage
hysteresis motor
hysteresis
Prior art date
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Pending
Application number
JP60064899A
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English (en)
Inventor
Hitoshi Yabuta
藪田 均
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P25/00Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details
    • H02P25/02Arrangements 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
    • H02P25/022Synchronous motors
    • H02P25/024Synchronous motors controlled by supply frequency

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】 〔発明の技術分野〕 本発明はヒステリシス電動機に特有の過励磁現象を利用
して、高効率運転を行なうようにしたヒステリシス電動
機の駆動装置に関する。
(発明の技術的前!り ヒステリシス電動機は同期電動機の一種であり、回転子
側に設けた磁性材料のヒステリシスループに基いて駆動
力を発生する電動機である。従来、この種の電動機は同
期速度を容易に得られるという利点から、レコードプレ
ーヤあるいは電気時計等の駆動用電動機として用いられ
ている。
ところが、この電動機は力率が極端に悪く、この電動機
効率は一般の他の交流電動機に比較して悪い欠点がある
。従って、この電動機は専ら前述した小容量で小台数の
用途にしか使用されていなかった。しかしながら、最近
はこの定速度運転の特徴を活用して、この種電動機の容
量を大きくしたり、多台数を使用するプラントがある。
この場合に問題となるのは効率が悪いという点であり、
このためランニングコストは勿論のこと、プラント建屋
の冷却にも多大の影響を及ぼすことになる。
しかしながら、このヒステリシス電動機は以上のような
欠点を持つ反面、この電動機に特有のいわゆる過励磁現
象を有することが知られている。
以下、この過励磁現象について述べる。ヒステリシス電
動機は回転子のヒステリシス特性を利用したものである
ため、ある時点における電動機の特性は過去の履歴によ
って決まる。
例えば第2図に示すように、同期運転中に電源電圧を■
からv′に上げた後に再び元の電圧■に戻す制御を行な
うと、そのときの電流値はたとえ負荷状態が不変であっ
ても元の電流値とはならず、電流値Iより減少した電流
値1′に下がる傾向を示す。この現象は電圧を上げて回
転子を過励磁し大結果、電圧を元に戻した後でも、回転
子にヒステリシス特性が残っていることに起因するもの
である。このため、電源電圧を一度上げ°た後に再び下
げてやれば電動機力率が改善され、はぼ電動機の銅損が
減少した分だけ効率が改善されることになる。
この現象は、第3図に示すヒステリシス電動機のベクト
ル図によっても容易に理解できる。第3図(a)はヒス
テリシス電動機のベクトル図を、その−相分について示
したものである。説明を簡単にするため、巻線の抵抗弁
などは省略しである。
同図において、■はヒステリシス電動機が端子電圧Vで
同期運転されている時の電機子電流である。゛ここで、
−次wsm側に換算した等価リアクタンスをX、とすれ
ば、ヒステリシス電動機の逆起電圧Eとリアクタンス降
下IX、をベクトル的に加えたものが端子電圧Vとなる
。いま、前述したように過励磁を作る操作をした時すな
わち端子電圧■をそれより高い電圧v′とし、再び元の
電圧■に戻した時には、ヒステリシス電動機の回転子は
強く磁化された状態に留まる。このため、逆起電圧E 
G、t E ’ となり、その結果リアクタンス降下r
’ x、は第3図(b)にようになる。すなわち、電流
は■から■′に減少され、力率はCO8φからCO8φ
′のように改善される。この結果、当然に効率の改善も
図れることになる。
〔背景技術の問題点〕
以上述べたようにヒステリシス電動機にあっても、過励
磁現象を利用すれば特性改善を図ることが可能となるわ
けであるが、この過励磁現象は負荷の変動あるいは電源
の周波数または電圧の変動により解除される傾向にある
ため、常に極めて不安定な状態にある。従って、過励磁
現象を利用したヒステリシス電動機の運転制御装置には
、過励磁現象が解除された後に再びこれを過励磁状態に
させる機能を有していることが求められる。このため従
来は、運転中に定期的に短時間だけ電源電圧を高める運
転制御装置が考えられていた。
しかしながら上記の通り、過励磁現象は非常に不安定で
あり負荷の変動等により解除されてしまうので、その解
除時期も不定期でかつ予想することも難しい。従って、
過励磁現象を継続させるために定期的に短時間だけ電源
電圧を高める従来の方式では、その周期をあらかじめか
なり短くして、おく必要があり、非常にしばしば電源電
圧を変動させる運転方法となる。このため、電源の運転
の安定性、信頼性の点で問題となっていた。
〔発明の目的〕
本発明は以上の従来技術の問題点に鑑みてなされたもの
で、電源の信頼性を低下させることなく、長期的視野に
立つてヒステリシス電動機が過励磁状態で運転されるよ
うに電動機駆動電圧を制御し、これにより電動機運転の
力率および効率の向上を図ることのできるヒステリシス
電動機の駆動装置を提供することを目的とする。
〔発明の概要〕 上記の目的を達成するため本発明は、交流入力電源によ
り駆動されるヒステリシス電動機の駆動装置であって、
交流入力電源の電圧を定常運転電圧とこれより高い電圧
に切り換える切換器と、ヒステリシス電動機への入力電
流を検出した検出信号とヒステリシス電動機が過励磁状
態にあるときの入力電流に対応した基準信号とを比較す
る比較器と、ヒステリシス電動機が過励磁状態から非過
励磁状態になったことを上記比較器が検出したときに過
励磁設定信号を出力する過励磁設定器とを備え、切換器
は過励磁設定信号が与えられたときに交流入力電源の電
圧を短時間だけ定常運転電圧より高い電圧に切り換える
ようにした駆動装置を提供するものである。
〔発明の実施例〕
以下、添付図面を参照して本発明の一実施例を説明する
。第1図は同実施例の構成図である。
図示の如く、交流電源1によりヒステリシス電動I12
が駆動される。両者を結ぶ回路上には計測用変流器3が
設けられており、この出力がヒステリシス電動機2の入
力電流検出装置4へ入力されている。一方、交流電源1
は、サイリスタ等により構成される整流器部(コンバー
タ)5、コンデンサ、リアクトル等により構成される直
流平滑部6、サイリスタ等により構成される逆変換器部
(インバータ)7を含んでいる。整流器部5へは切換器
8よりヒステリシス電動機2の運転電圧に比例する信号
が入力されている。また、比較器9へは入力電流検出装
置4からの信号■8と基準信号発生器10から基準信号
■  が入力されておREF す、比較器9の出力信号はAND回路11を通、って切
換器8へ信号が出力されている。
ここで、AND回路11の他方の端子に入力される過励
磁運転指令は電動機の運転を過励磁状態に指定するもの
で、電動機の定格運転中は原則として論理rHJになっ
ている。また、AND回路11は、後に詳しく説明する
ように2人力とも「H′」のときに短いワンショットパ
ルスを発し、固有の時定数に従う時間の後に再びワンシ
ョットパルスを発するよう構成されている。なお、この
パルス波形は第4図(b)に示されている。
次に、以上の様に構成された実施例の作用について、特
に第2図および第4図を参照して説明する。
時点t1以前において電動機の定格運転中に入力電流I
Hが徐々に増大し、時点t1にII=IREFとなると
、AND回路11への入力は第4図(a)のように時点
t1においてrLJからrHJに切り換る。すると、A
ND回路11は第4図(b)のようなワンショットの短
いパルスを出力し、これによって切換器8は運転電圧を
VからV−に切り換えるよう動作する。
その結果、時点t からt2の期間ではヒステリシス電
動機2は交流電源1によって定常運転電圧Vより高い電
圧V′で運転されている。つまり切換器8はV′側に切
換えてあり、整流器部5へは運転電圧の信号としてv′
が入力されている。
整流器部5は電圧制御機能を有しているから、この信号
によってヒステリシス電動機2の電圧はV′に制御され
ている。
この運転状態ではヒステリシス電動機2は非過励磁状態
にあり、入力電流は第2図よりIH=。
IH>IREFとなっている。ここで、基準信号の設定
値■  はヒステリシス電動機2が過励磁状EF 態にあるときの入力電流の検出値IIに対応した電流値
である。比較器9は入力電流の検出値INと基準信号(
設定値)■  を比較しているが、REF 1  >1   の時にその出力信号すなわちANDH
REF 回路11への入力信号をrHJとするような機能にして
おくと、上記ヒステリシス電動機2の運転状態ではこの
条件が満足されており、従って比較器9の出力すなわち
AND回路11への入力信号は、第4図(a)のように
rHJレベルとなっている。
この時、外部よりAND回路11に過励磁運転指令’−
rHJ(第1図)を加えであると、AND回路11は2
人力ともrHJレベルとなっており、従って回路に固有
の時定数に従ってワンショットパルスを出力し、その出
力信号は第4図(b)のように時点t2においてrHJ
レベルとなる。このため、切換器8が定常運転電圧■(
低電圧)側に切換ねり、上記の理由によりヒステリシス
電動機2の運転電圧が高電圧のV′から低電圧の■へと
移る。これを第2図において考えると、運転状態は図中
■から■へ移ることになる。なお、前述のように過励磁
運転指令は定格運転時には常時rHJになっている。
ヒステリシス電動812が運転状態■(第2図)となる
と、第1図の入力電流検出装置4で検出される入力電流
はI =I′〈■  となるから、HREF 比較器9の入力はI  <1   となる。従って、H
REF 比較器9の出力すなわちAND回路11への入力はrL
Jレベルにもどるから、当然にAND回路11の出力も
再びrLJレベルとなる。
つまりこの一連の操作で、切換器8へは第4図に図示し
た様なワンショットの入力信号が与えられる。ここで、
切換器8に次のような機能を持たせておく。つまり第4
図(b)、(c)に示す通り、ワンショットの信号入力
の毎に切換スイッチ8がV→V′→Vと一連の切換動作
を行うようにしておく。このような機能は、汎用の逓倍
回路(信号パルス数を2倍とする)とフリップフロラ・
プを使用して簡単にAND回路11に内蔵させることが
可能である。
さて、前述の通り、上記の過程でヒステリシス電動機2
は過励磁状態となり、高効率の連続運転に入る。ヒステ
リシス電動機2が過励磁運転中の過負荷等の外乱により
過励磁状態が解けると、第2図の■の状態から■の状態
へと移り、入力電流は過励磁運転中のl′から1(>’
I   )へと変EF 化する。従って、計測用変流器3、入力電流検出装置4
によりヒステリシス電動機2への入力電流の増加が検出
され、I、=Iなる信号が比較器9へ入力される。ここ
で、上記の通りI>1   でREF あるから、第4図の時点t3において比較器9の出力す
なわちAND回路11への入力は再びrHJレベルとな
る。そのため、AND回路11からワンショットパルス
が発せられ、第4図に示す切換器8の動作によりヒステ
リシス電動112の運転電圧はV→V′→■と変化し、
ヒステリシス電動機2は第2図の状態■→■→■と移行
し、過励磁運転状態となる。以下、以上の過程をくり返
す。
この機能により、ヒステリシス電動tl!2は第2図に
■で示す過励磁状態から外乱により■の非過励磁状態へ
移行しても、すぐにそれを検出してヒステリシス電a機
2の運転電圧がV→V′→Vと変化し、再び過励磁状態
となる。これによって、ヒステリシス電動機は常に連続
して過励磁状態にて高効率運転をすることが可能となる
〔発明の効果〕
以上の如く本発明では、ヒステリシス電動機の入力電流
を検出してこれにもとづいて過励磁状態から非過励磁状
態になったことを検知し、非過励磁状態になったときは
短時間だけ定常運転電圧より高い電圧をヒステリシス電
動機に加えるようにしたので、電源の信頼性を低下せし
めることなく、長期的視野に立ってヒステリシス電動機
が過励磁状態で運転するように電動機駆動電圧を制御し
、これにより電動機運転の力率および効率の向上を図る
ことのできるヒステリシス電a機の駆動装置を得ること
ができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示す構・成因、第2図はヒ
ステリシス電動機の電圧−電流特性図、第3図は同電動
機の過励磁状態を説明するためのベクトル図、第4図は
切換器8の動作説明図である。 1・・・交流電源、2・・・ヒステリシス電動機、3・
・・計測用変流器、4・・・入力電流検出装置、5・・
・整流器部、6・・・直流平滑部、7・・・逆変換部、
8・・・切換器、9・・・比較器、1o・・・基準信号
発生器、11・・・AND回路。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 交流入力電源により駆動されるヒステリシス電動機の駆
    動装置において、 前記交流入力電源の電圧を前記ヒステリシス電動機の定
    常運転電圧とこれより高い電圧に切り換える切換手段と
    、前記ヒステリシス電動機への入力電流を検出し検出信
    号を出力する検出手段と、前記ヒステリシス電動機が過
    励磁状態にあるときの前記入力電流に対応した基準信号
    を出力する基準信号出力手段と、前記検出信号と前記基
    準信号とを比較する比較手段と、前記ヒステリシス電動
    機が過励磁状態から非過励磁状態になつたことを前記比
    較手段が検出したときに過励磁設定信号を出力する過励
    磁設定手段とを備え、前記切換手段は前記過励磁設定信
    号が与えられたときに前記交流入力電源の電圧を短時間
    だけ前記定常運転電圧より高い電圧に切り換えるように
    したことを特徴とするヒステリシス電動機の駆動装置。
JP60064899A 1985-03-28 1985-03-28 ヒステリシス電動機の駆動装置 Pending JPS61224898A (ja)

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JPS61224898A true JPS61224898A (ja) 1986-10-06

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ID=13271380

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JP60064899A Pending JPS61224898A (ja) 1985-03-28 1985-03-28 ヒステリシス電動機の駆動装置

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6392378B1 (en) * 1999-11-05 2002-05-21 Urenco Deutschland Gmbh Method for operating and controlling hysteresis motors

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6392378B1 (en) * 1999-11-05 2002-05-21 Urenco Deutschland Gmbh Method for operating and controlling hysteresis motors

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