JPS63290184A - ディジタル整流子、ディジタル制御装置、ディジタル整流方法及び相の切換えを制御する方法 - 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】 この発明は全般的に切換え形反作用駆動装置、更に具体
的に云えば、非常に広い速度範囲にわたって、切換え形
反作用電動機の各相の点弧を制御する整流子に関する。

切換え形反作用電動機（ＳＲＭ）駆動装置は、前から知
られていたが、最近それに対する関心が復活してきた。

普通の誘導電動機及び同期電動機駆動装置に比べると、
ＳＲＭ駆動装置は構造が簡単で経済的である。更に、Ｓ
ＲＭ機械に電力を供給する変換器は、必要とする電力装
置が少なく、従って一層経済性並びに信頼性がある。こ
ういう利点の為、切換え形反作用電動機駆動装置は、普
通の駆動装置に代る魅力のあるものとなり、工業用に広
く使われることが予想される。

普通、切換え形反作用電動機は固定子及び回転子の両方
に多数の極又は歯（即ち、二重凸極）を持っている。固
定子には各相巻線があるが、回転子には巻線又は磁石が
ない。直径上で向い合った各対の固定子の磁極が直列に
接続されて、多相切換え形反作用電動機の独立の相を形
成する。

回転子の角度位置と同期した予定の順序で、各相巻線の
電流を切換えて、互いに接近しつ〜ある回転子及び固定
子の磁極の間に磁気的な引力が発生する様にすることに
より、トルクが発生される。

その相の固定子磁極に一番近い回転子磁極が、整合位置
を回転して通り越す前に、各相の電流をオフに切換える
。そうしないと、磁気的な引力が負のトルク、即ち制動
トルクを発生する。発生されるトルクは電流の流れの方
向に無関係であり、この為サイリスク及びトランジスタ
の様な一方向電流切換え素子を使った変換器により、回
転子の運動に同期した一方向電流パルスを固定子各相巻
線に印加することが出来る。

この為、切換え形反作用駆動装置は、回転子の位置と同
期して固定子の各相電流をオン及びオフに切換えること
によって動作する。回転子の角度に対する点弧パルスの
位置を正しく定めることにより、順方向又は逆方向の運
転並びに電動機動作又は発電動作を達成することが出来
る。

多くの場合、一定の１組の電流パルスの点弧角を電流レ
ベルの調整と一緒に使うだけで、電動機の動作範囲全体
にわたるトルクを制御することが出来る。この場合、整
流を行なう為に、１組の光学インクラブタ及びスロット
つき円板を使うことが出来る。

然し、最近、切換え形反作用電動機は電動機兼発電機又
は位置サーボとして次第に使われる様になっている。こ
ういう用途では、所要の速度範囲にわたり、一定の点弧
角では必ずしも機械の十分なトルク性能が得られない。

更にこういう用途では、機械の動作範囲全体にわたり、
精密な位置及び速度の情報が要求される場合が多い。こ
ういう用途では、スロットつき円板は十分な精度が得ら
れないことがあり、位置及び速度を感知する為に、光学
符号器又はレゾルバが使われることが多い。

一般的に、切換え形反作用電動機の速度範囲が増加する
時、回転子位置に対する電流パルスの点弧角を選択的に
調節出来ることが望ましくなる。

高速の時、電流制御がなくなり、電動機のトルクを制御
する唯一の方法は、パルスの位置及び幅を変えることで
ある。

この様な用途でＳＲＭアナログ制御装置を使った場合、
適当な各相点弧パルスを発生する為にはハードウェア形
式の整流子回路が必要である。しばしば望ましいと考え
られている様に、マイクロプロセッサを基本とした制御
装置を用いる時、プロセッサ自体が低速では点弧指令を
発生することが出来るが、機械の速度が高くなるにつれ
て、このタスクがプロセッサの時間の許容し難い程の部
分を占める。従って、整流機能をマイ２０プロセツサか
ら別個のディジタル回路に移すことが望ましい。

従来、無ブラシ直流電動機に対する。多数のディジタル
形整流子回路が提案されている。その大部分は、回転子
位置センサに対するインターフェース又は速度範囲が制
限されている。例として云うと、１９８４年５月にイリ
ノイ州で開催された第１３回増分形運動制御システム及
び装置に関する年次シンポジウムで発表されたし、トン
プソン及びＭ、リーの論文「万能無ブラシ電動機整流子
」には、増分形符合器とインターフェース接続され、点
弧を進めることが出来る様にするが、一定のパルス幅を
用いる整流回路が記載されている。然し、切換え形反作
用電動機では、高速では逆起電力が積重なる為に、電流
調整を利用することが出来ず、こういう高速で運転する
ことが出来る様にする為には、パルス幅を広くすること
が必要である。

米国特許第４，２７０．０７４号及び同第４゜３６８．
４１１号には、固定メモリ（ＲＯＭ）を用いた無ブラシ
直流電動機に対する制御装置が記載されている。これら
の米国特許で云う無ブラシ直流電動機は、普通の様に、
切換え形反作用電動機と異なり、回転子の表面に磁石を
接着し、固定子の各相巻線をＹ結線に接続した永久磁石
電動機を指している。米国特許第４，２７０，０７４号
では、電動機の軸位置センサによってアドレスされるＲ
ＯＭを用いて同期運転を保証しているが、速度の関数と
して、メモリの応答を変える手段は設けていない。米国
特許第４．３６８．４１１号はＲＯＭを使って、駆動切
換え回路を制御している。外部のパルス幅変調器が、Ｒ
ＯＭによって発生されるパルスのパルス幅を幾分変える
ことが出来る様にしているが、この米国特許の回路は、
これらのパルスのターンオン角を変えることが出来ない
。

従って、ディジタル制御方式で、切換え反作用電動機の
固定子の各相の切換えを制御して、マイクロプロセッサ
をこのタスクから解放する整流子に対する要望が存在す
る。こうすれば、各相点弧パルスの配置及び持続時間の
両方に大きな融通性が得られ、こうして極めて高い速度
を含めた一層広い速度範囲にわたり、ＳＲＭの動作が可
能になる。

発明の要約 この発明では、選択的にアドレス可能な不揮発性メモリ
、例えばＲＯＭを用いる、切換え形反作用駆動装置に対
する整流子を提供することにより、従来の上に述べた需
要に応え、その欠点を解決する。メモリは？Ｕ数個の標
準的な多相点弧パターンを記憶していることが好ましい
。各パターンは、駆動装置の電気サイクルにわたる固定
子各相点弧パルスの順序を含んでいる。特定のパターン
の各々のパルスが同じ持続時間であって、異なる初期の
回転子位置に対応するターンオン角度を持つことが好ま
しい。パターンはパルス幅だけが異なることが好ましい
。回転子の瞬時位置と同期してメモリをアドレスし、所
望の調節自在の進み角及びパルス幅を持つ各相切換え指
令パルスの順序を発生する。

この発明の好ましい実施例では、メモリがパルスの各々
のパターンを、その中のアドレス可能な位置にあるワー
ドとして記憶する。各々のワードが、特定の回転子位置
に於ける電動機の全ての層の切換え状態を表わし、各々
のアドレス可能な位置が、電動機の電気サイクルに対す
る相異なる回転子位置を表わす。ディジタル加算器が、
回転子の瞬時位置を表わす第１のディジタル表示と、所
望の進み角を表わす第２のディジタル表示を加算して、
メモリから情報を読出す為の複合アドレス信号を発生す
る。マイクロプロセッサが進み角を特定すると共に、所
定の時刻に、メモリに記憶されているどのパターンをア
ドレスすべきであるかを同定する為のドウエル信号をも
発生する。種々の点弧パターンをメモリの異なる部分に
記憶するか、並びに／又はワード寸法が許せば、メモリ
の同じ部分内に多数のパターンを記憶することが出来る
。後者の場合、ドウエル信号に応答する多重化器を用い
て、異なるパターンを区別することが好ましい。

整流子の特定の構成の他に、この発明はこの様な整流子
を用いたマイクロプロセッサを基本とする切換え反作用
駆動装置と、それによって有利に実施される整流方法を
も提供する。

従って、この発明の主な目的は、任意の相数を持つＳＲ
Ｍ機械に対し、ディジタル形ハードウェアを基本として
いて、整流機能からマイクロプロセッサを解放すると共
に、極めて広い速度範囲にわたってこの機能を遂行する
整流子を提供することである。

別の目的は、固定子各相点弧パルスの配置並びに持続時
間の両方の点で、完全な融通性を持つＳＲＭＩｖｉ流子
を提供することである。

別の目的は、切換え形反作用駆動装置に対する整流子と
して、標準的なレゾルバ／ディジタル変換器又は光学符
号器の何れにも容易にインターフェース接続される整流
子を提供することである。

この発明の別の目的は、切換え形反作用電動機に対する
整流子として、簡単で紙庫であるが、従来実現出来たよ
りも、高速で電動機の良好なトルク制御が容易に出来る
整流子を提供することである。

別の目的は、切換え形反作用電動機に於ける回転子の角
度位置に対し、固定子各相点弧パルスの選択的なターン
オン及び持続時間を容易にする整流子及び制御装置を提
供することである。

別の目的は、非常に広い速度範囲にわたり、ＳＲＭを電
動機兼発電機として、又は位置サーボとして、又はその
他の種々の使い方で使うことが出来る様にする整流子及
び制御装置を提供することである。

この発明の上記並びにその他の目的、特徴及び利点は、
以下図面についてこの発明の詳細な説明する所から明ら
かになろう。

発明の詳細な説明 この発明の整流子及び制御装置は、切換え形反作用駆動
装置でＳＲＭと共に使う様に特別に設計されている。例
として、４相切換え形反作用電動機１０が第１ａ図に示
されており、それに関連する典型的な電力変換器２０が
第１ｂ図に示されている。この電動機と変換器の形式は
代表例に過ぎず、この発明の整流子及び制御装置が任意
の相数を持つ任意のＳＲＭに応用し得ることを承知され
たい。

第１ａ図に示す様に、電動機１０が回転子１２を持ち、
これが不動の固定子１４内で順方向又は逆方向に回転し
得る。図示の様に、順方向Ｆは回転子の反時計廻りの回
転を表わし、逆方向Ｒは時計廻りの回転を表わす。回転
子１２が直径」二で向い合った３対の磁極ａ−ａ’　、
　　ｂ−ｂ’　、　　ｃ　−Ｃ′を有する。固定１４は
直径上で向い合った４対の固定子磁極Ａ−Ａ’　、Ｂ−
Ｂ’　、Ｃ−Ｃ’　。

Ｄ−Ｄ’を有する。

固定子の各々の対の向い合った磁極は、共通の２葉巻線
を共有し、夫々独立の固定子の相を限定する。相Ａに対
する代表的な巻線コイル１６が第１ａ図に示されており
、−固定子の他の磁極の対に対しても同様な巻線（図面
に示してない）が設けられている。

回転子の角度位置と同期した予定の順序で、固定子の各
相巻線に電流をオン及びオフに切換えることにより、回
転子が回転する。固定子の各相の電流は第１ｂ図に示す
様な電力変換器２０から取出される。この変換器が、直
流リンク電圧ｖｄを、並列の固定子各相の４つの脚ＰＨ
−Ａ、ＰＨ−Ｂ。

ＰＨ−Ｃ，ＰＨ−Ｄに印加する。リンク電圧Ｖ。

は蓄電池（図面に示してない）から、又は交流電源（例
えば３相２２０Ｖ、　６０１１ｚ線路）から普通のダイ
オード整流回路２２及び−波コンデンサ２３を介して得
られる。

固定子の各相の脚に対する変換器回路は同一である。例
えば、脚ＰＨ−Ａが固定子２葉巻線２４Ａ１フィードバ
ック・ダイオード２６Ａ１及び電流切換え装置、例えば
トランジスタＴ＾を第１ｂ図に示す様に相互接続して持
っている。トランジスタＴＡのベース２５Ａがこの発明
の制御装置の出力に接続され、そこから切換え制御パル
ス列Ｓ＾を受取る。

トランジスタＴＡがオンに切換わると、リンク電流１ｄ
から取出した相電流ｉＡがＡ相の固定子巻線を流れる。

トランジスタＴＡがオフに切換えられると、フィードバ
ック・ダイオード２６Ａと直列の２葉巻線２４Ａが、蓄
積エネルギを源に返す。制動の際、整流した交流源の両
端に抵抗Ｒと直列に入っている発電制動トランジスタＴ
ＤＢがオンに切換わり、回収エネルギを抵抗Ｒで散逸す
る。

この代りに、蓄電池電源の場合、電源がエネルギを吸収
する。

他の各相の脚に対する変換器回路は同じ様に動作し、従
って二〜では詳しく説明しない。トランジスタＴＡ、Ｔ
Ｂ　、ＴＣ、Ｔｏを順次導電させ、導電する順序は回転
方向に関係する。図示のＡ相機械では、特定の相が周期
的に６０’のサイクル周期で点弧し、従って、Ａ相機械
では、相次ぐ相が１５＠の間隔で点弧する。

この発明はインバータの電流切換え装置に供給される各
相切換え指令パルスの位置及び持続時間を制御する整流
子を対象とする。この整流子を取入れたマイクロプロセ
ッサを基本とするＳＲＭ制御装置３０のブロック図が第
２図に示されている。

図示の様に、マイクロプロセッサ３２がリンク電圧ｖｄ
１リンク電圧Ｉｄ％速度フィードバック信号ω及びオペ
レータ指令を受取る。公知の様に、マイクロプロセッサ
がこれらの入力を処理して、設定電流指令Ｉ　　１進み
角指令、及びドウエルｅｔ 指令を発生するが、これらは所望のＳＲＭの性能を生ず
る様に設計されている。設定電流指令Ｉ　　が、前に述
べた第１ｂ図のインバータ２０ｅｔ と同様な電流：Ｊ！Ｊ整形インバータ３４に供給される
。

然し、このインバータは、公知の様に、固定子の各相電
流パルスの電流レベルをも調整する。

マイクロプロセッサ３２からの進み及びドウエル指令が
、回転子の瞬時位置を表わす位置信号θと共に、これか
ら詳しく説明する整流子３６に供給される。所望の速度
範囲にわたって固定子の各相を点弧する為の特定の最適
角度（即ち、進み角又はドウエル又はパルス幅）は、機
械の形状に関係し、例えば経験的に決定することができ
、その後、公知の形で、例えばそれらを多項式により、
又は区間別線形近似により、又はルックアップテーブル
を用いて、マイクロプロセッサ内に構成される。機能を
構成する特定の方法は、マイクロプロセッサの出力ポー
トからの進み及びドウエル指令が、特定の用途に対する
速度範囲に対して、所望の電動機の制御を行なうもので
ある限り、この発明にとって重要ではない。

レゾルバ３８がレゾルバ／ディジタル（Ｒ／Ｄ）変換器
４０と共に、又はそれと同等の回転子位置感知及びイン
ターフェース装置が、回転子の瞬時角度位置を表わすデ
ィジタル位置信号θを発生する。変換器４０が速度フィ
ードバック信号ωをマイクロプロセッサ３０にも供給す
る。

整流子３６が回転子位置信号θと共に進み及びドウエル
指令を処理して、固定子の夫々の相に対する各相切換え
指令パルスｐＡ、ＰＢ、Ｐｃ。

ｐｏを発生する。後で詳しく説明するが、各相切換え指
令パルスのターンオン及びターンオフの角度（即ち、固
定子各相点弧パターン）が、広い速度範囲にわたってト
ルクを最適にする様に、マイクロプロセッサによって選
択的に制御される。各相切換え指令パルスが設定電流指
令Ｉ　　と共に、ｅｔ 電流調整形インバータ３４によって処理され、ＳＲＭＩ
Ｏに対し、所望の固定子各相電流パルスｆＡｖ　　ｉ８
．ｔｃ、ｔｏを供給する。

動作について説明すると、切換え形反作用電動機１０に
よって発生されるトルクは、電動機に供給される電流の
大きさ、並びに電流をオン及びオフに切換える角度を制
御することによって制御される。低速では、設定電流レ
ベル■ｓｅｔを変えて、所望のトルクを達成し、ターン
オン角度及びパルス幅は一定に保つ。速度が上昇するに
つれて、ターンオン角度を調節して、進み角の調節を通
じて、電動機の効率を最大にする。更に高い速度では、
電流制御をなくし、マイクロプロセッサから受取る進み
及びドウエル指令に応答して、各相切換え指令パルスの
ターンオン角及びターンオフ角を調節することにより、
トルクが調整される。

電動機によって発生されるトルクの向きを変える為に、
進み角は、固定子の磁極と回転子の磁極が整合した位置
の反対側に点弧パルスを位置ぎめする様にプログラムさ
れる。こうすることにより、逆転が出来、又は電動機を
発電機として使うことが出来る。

事実上、この発明の整流子は、マイクロプロセッサをこ
れまで説明した整流機能から解放し、回転子位置の関数
として、固定子各相点弧パターンの配置及びパルス幅を
「実時間」で調整し易くする。

第３図は、この発明の第１の実施例の整流子を示す。整
流子が、不揮発性メモリ、好ましくは固定メモリ（ＲＯ
Ｍ）４２を用いる。メモリ４２が、複数個の標準的な固
定子各相点弧パターンを記憶するのに役立つ。各パター
ンが、駆動装置の電気サイクルにわたる固定子各相点弧
パルスの順序を持ち、特定のパターンの各々のパルスは
持続時間が同じであると共に、相異なる回転子の初期位
置に対応するターンオン角を持つことが好ましい。

異なるパターンが、夫々のパルスのパルス幅だけが違う
様にすることが好ましい。

メモリが、その中のアドレス可能な位置に、パルスの各
パターンをワードとして記憶することが好ましい。各々
のワードが特定の回転子位置に於ける電動機の全ての相
の切換え状態を表わし、各々のアドレス可能な位置が電
動機の電気サイクルに対する異なる回転子位置を表わす
。この為、各々の一意的なＲＯＭアトｌ／ｌゲス転子角
に対応し、ＲＯＭの各ワードが、その回転子角に対する
固定子の切換え状態に対応するビット・パターン（１及
び０）を持っている。従って、ワード中の特定のビット
の値が、ＲＯＭアドレスをその範囲全体にわたって変え
る時、固定子の特定の相に対する点弧パルスを記述する
。このことが第４図のパルス５０によって示されている
。この図は、各々のアドレス（即ち、回転子角）に於け
るＮワードＲＯＭの特定のビット位置の値を示している
。

第３図に示すＲＯＭは４ビツト幅であり、従って、この
ＲＯＭを用いて、４相までを持つ任意の切換え形反作用
電動機に対処することが出来る。

この方式を４相より多くの相を持つ電動機に拡張するに
は、容量が更に大きいＲＯＭを必要とするだけである。

所望の回転子の角度位置の分解能及び特定の電動機の電
気サイクルが、１つの標準的な点弧パターンを記憶する
のに必要なアドレス可能な位置を決定する。１例として
、１０ビツト拳レゾルバ（即ち分解能が０．３５１５６
°）を用いる３相方式では、点弧データの１象限（９０
＠）だけを記憶する必要がある。分解能（１０ビツト）
及び電気サイクル（９０”）を合せて、パターンを記憶
するのに必要なメモリの規模が定まる。この場合、９０
″が１回転の１／４であり、又は８ビツトであるから、
パターンを記憶するには２５６ワードのＲＯＭが必要で
ある。

固定子各相点弧パルスを任意に配置することが出来る様
にする為、整流子が任意の公知の設計のディジタル形加
算器４４を持っており、これがディジタル位置信号を、
所望の進み角を表わす２番口のディジタル信号５ＡＤｖ
と加算して、回転子の瞬時位置と同期して、ＲＯＭ４２
から情報を読出す為の腹合アドレス信号５ＡＤＲを発生
する。事実上、進み角は、感知された機械の回転子角を
任意の所望の量だけ移し、こうしてＲＯＭによって発生
される標準的な点弧パターン中のパルスの位置をその初
期位置から同じ量だけずらす。正の進み角は、点弧が一
層早い角度で行なわれる様にし、負の角度は点弧を遅ら
せる。ディジタルの進み角信号５ＡＤｖを、マイクロプ
ロセッサ３２の出力ポートから指令ＡＤＶＡＮＣＥを受
取る進みレジスタ又はラッチ４６から供給することが好
ましい。

点弧パターンのパルス幅を変えることは、パルス幅だけ
が異なる点弧パターンを相異なるＲＯＭの部分に記憶す
ることによって達成される。例えば、前に述べた３相系
統では、１にのＲＯＭを使って、４つの異なる点弧パタ
ーンを記憶することが出来る。マイクロプロセッサ３２
（第２図に示す）から整流子に対する入力ＤＷＥＬＬは
、ドウェル・レジスタ又はラッチ４８（第３図に示す）
に供給することが出来る。その後、ドウェル・レジスタ
４８からのディジタル信号ＳＤＩ、を使って、所望のパ
ルス幅に応じて、任意の所定の時刻にアドレスすべきＲ
ＯＭ内の点弧パターンを選択することが出来る。この時
、ＲＯＭの規模は、所望のパルス幅の間隔と範囲によっ
て決定される。

Ｔｓ４図は、例えば６０＠のターンオン角及び３０°の
パルス幅を示す固定子の１相に対する標準的な各相切換
え指令パルス５０を示すグラフであり、この発明の整流
子により、指令パルスのターンオン角を進め、そのパル
ス幅を拡大することが出来る様子を破線５２で例示して
いる。

第５ａ図、第５ｂ図及び第５Ｃ図は、一定電動機トルク
に対する夫々低速、中速及び高速の時の１個の固定子各
相電流パルスの波形を示す。この各々の図で、９０″の
回転子角の所に「整合」と記した垂直線は、回転子の磁
極が固定子の特定の相の固定子磁極と整合する位置を表
わす。設定電流レベルは４００アンペアであり、標準パ
ルスの公称パルス幅は３０°である。

第５ａ図に示す様に、低速、例えば１．００ＯＲＰＭで
は、電流パルスが実際には矩形波である。

ある相がターンオンした時、電流が回転子位置に対して
瞬時的に設定電流レベルまで、ヒ昇し、パルスの持続時
間にわたって、この設定点の前後に調整される。その相
がオフに切換えられると、電流が実際的には瞬時的にゼ
ロに下がる。こういう低速では、トルク制御が電流調整
によって行なわれ、パルス幅を変えたり、或いはターン
オン位置を進める必要がない。

第５ｂ図のグラフに示す様に、速度が高くなると、ある
相をオンに切換えた後、電流がその設定点レベルまで上
昇するには、ある有限の回転子角が必要である。こうい
う速度、例えば９．００ＯＲＰＭでは、駆動装置は依然
として電流を調整しており、この為若干の電流チョッパ
作用が起こることは明らかである。その後、この相をオ
フに切換えた時、電流がゼロに下がるには、ある有限の
時間が必要である。この中速範囲では、電流パルスのｍ
期のターンオン位置を進めることによって、電流の立上
り時間を補償するのが有利である。

高速、例えば２５．ＯＯＯＲＰＭでは、電流の立」ニリ
に更に長い時間が必要であり、設定電流レベルに達する
ことはなく、従って電流調整は行なわれない。こういう
高速では、ターンオン位置を更に進め、パルス幅を変え
て電動機トルクを制御することが、これは第５Ｃ図に示
す通りである。従って、広い速度範囲にわたり、この発
明の整流子によって得られるパルス位置及びパルス幅の
両方の選択的な調節を通じて、電動機トルクを制御する
上で最大の効率が達成されることは明らかである。

第６図はこの発明の別の実施例の整流子を示す。

この３相固定子の実施例では、電子的にプログラム可能
な固定メモリ（ＥＰＲＯＭ）６０を不揮発性メモリとし
て使う。実際問題として、現在、大抵のＥＰＲＯＭは８
ビツト幅であるから、同じワード中に２つの点弧パター
ンを記憶することが可能である。その後、図示の様に２
人力の多重化器６２．６４．６６を用いて、所望のパタ
ーンを選択する。多重化器に対する選択入力が、ドウェ
ル・レジスタ４８からのドウエル・ワード・ビットの内
の１つである。その他の点では、第６図の整流子は、前
に述べた第３図の整流子と全く同じに動作する。

第６図に示す形のひな形の装置を設計して組立て、３相
切換え形反作用電動機を駆動した。この装置の設計は、
１０ビツト、又は９０°で８ビツト（即ち、０．３５１
５６”／ビット）の位置センサの分解能に基づいている
。０から４５°までの分解能の歩進全体にわたって、パ
ルス幅の変化を希望した。つまり、４５１０．３５１５
６、即ち１２８個の点弧パターンをＥＦＲＯＭに記憶し
なければならない。各々のパターンが２５６個の、３ビ
ツト・データ・ワードを必要とする。各々のＥＦＲＯＭ
ワードが８ビツト幅であるから、１２８個の点弧パター
ン全部を記憶するのに必要なＥＰＲＯＭの部分は６４個
だけである。この発明の整流子を使って、このひな形の
装置で４５．０００　Ｉ？ＰＭと云う高い速度に於ける
トルク制御が達成された。

以」二の説明から、この発明の整流子がマイクロプロセ
ッサを整流機能から解放し、パルスの位置及びパルス幅
に完全な融通性を持つ様に七、こうして非常に広い速度
範囲にわたってＳＲＭの性能を可能にすることが理解さ
れよう。この発明は、従来実現出来たよりも、一層高い
速度で切換え形反作用電動機を使うことが出来る様にす
ると共に、航空産業及びその他の種々の用途で、サーボ
駆動装置としてこのＳＲＭを使うことを容易にする。

この発明の好ましい実施例を図面に示して説明したが、
当業者であれは、この実施例が例に過ぎないことは明ら
かであろう。従って、この発明は特許請求の範囲のみに
よって限定されるものであって、その範囲内に含まれる
全ての変更及び均等物に及ぶことを承知されたい。

【図面の簡単な説明】

第１ａ図は典型的な切換え形反作用電動機の簡略断面図
、 第１ｂ図は第１ａ図の切換え形反作用電動機に対する典
型的な電力変換器の回路図、 第２図はこの発明の全体的な切換え形反作用駆動装置の
ブロック図、 第３図はこの発明の第１の実施例の整流子のブロック図
、 第４図は第１ａ図の切換え形反作用電動機の固定子の１
相に対する各相切換え指令パルスの変化を示すグラフ、 第５ａ図は第１ａ図の切換え形反作用電動機を低速で運
転した時の固定子各相電流パルスのグラフ、 第５ｂ図は第１ａ図の切換え形成作用電動機を中速で運
転した時の固定子各相電流パルスのグラフで、このパル
スはこの発明に従って進み角を持たせである。 第５Ｃ図は第１ａ図の切換え形成作用電動機を高速で運
転した時の固定子各相電流パルスのグラフで、このパル
スはこの発明に従って進み角を持たせると共にパルス幅
を拡張しである。 第６図はこの発明の別の実施例の整流子を示す回路図で
ある。 主な符号の説明 ４２：メモリ ４４ニアドレス加算器 ４６：進みレジスタ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、回転子の位置と同期して逐次的にオン及びオフに切
   換えられる独立の多数の固定子各相を持つ切換え形反作
   用電動機に用い、回転子の瞬時位置に対する切換えのタ
   イミングを制御するディジタル形整流子に於て、 電動機の電気サイクルにわたり、前記固定子各相に対す
   る第１順序の各相切換え指令パルスを記憶する不揮発性
   メモリ手段を有し、各々のパルスは、相異なる初期の回
   転子位置に対応する予定のターンオン角度及び第１の予
   定のパルス幅を持っており、更に、 前記回転子の瞬時位置と同期して前記メモリ手段をアド
   レスして、該メモリ手段が、夫々の初期の回転子位置に
   対して調節自在の進み角だけ移動したパルスのターンオ
   ン角度を持つ前記第１順序のパルスを発生する様にする
   アドレス手段を有するディジタル形整流子。 ２、前記メモリ手段が前記第１順序の各相切換え指令パ
   ルスをワードとして記憶するアドレス可能な位置を持っ
   ており、各ワードが特定の回転子位置に於ける電動機の
   全ての相の切換え状態を表わし、各々のアドレス可能な
   位置が電動機の電気サイクルに対する相異なる回転子位
   置を表わしている請求項１記載のディジタル形整流子。 ３、前記電動機が固定子のＮ相を持ち、前記メモリ手段
   が記憶すべき各ワードに対して少なくともＮビットを持
   つ固定メモリで構成されている請求項２記載のディジタ
   ル形整流子。 ４、前記Ｎビットの各々が前記Ｎ相の夫々１つの切換え
   状態を表わす請求項３記載のディジタル形整流子。 ５、前記アドレス手段が、回転子の瞬時位置を表わす第
   １のディジタル信号、及び前記進み角を表わす第２のデ
   ィジタル信号を加算して、前記メモリ手段に対し、前記
   回転子の瞬時位置及び進み角の和を表わすアドレス信号
   を供給する加算手段を有する請求項４記載のディジタル
   形整流子。 ６、前記固定メモリが多数のメモリ部分を持ち、各々の
   メモリ部分は各相切換え指令パルスの夫々の順序を記憶
   しており、各々の順序はパルスの予定のパルス幅だけが
   互いに異なり、更に、所望のパルス幅に従って、特定の
   時刻に前記アドレス手段によってどの１つのメモリ部分
   をアドレスすべきかを選択するドウェル手段を有する請
   求項５記載のディジタル形整流子。 ７、前記第１のディジタル信号を発生する回転子位置感
   知手段と、前記第２のディジタル信号を発生する進みレ
   ジスタとを有し、前記ドウェル手段が前記メモリ手段に
   対するドウェル信号を発生するドウェル・レジスタを有
   する請求項６記載のディジタル形整流子。 ８、電動機の速度及び所望のトルクの関数として、進み
   レジスタ及びドウェル・レジスタに入れる値を制御する
   マイクロプロセッサを持っていて、前記メモリ手段によ
   って発生されるパルスの進み角が速度上昇と共に増加し
   、且つパルス幅が指令トルクの関数として変化する様に
   し、前記進みレジスタ及びドウェル・レジスタが前記マ
   イクロプロセッサの出力ポートに結合されている請求項
   ７記載のディジタル形整流子。 ９、前記回転子位置感知手段が、レゾルバと、該レゾル
   バに結合されたレゾルバ／ディジタル変換器とで構成さ
   れている請求項８記載のディジタル形整流子。 １０、固定子の各相に対する相異なる各相切換え指令パ
   ルスの数をＭとして、前記メモリ手段によって発生され
   るパルスの相異なるＭ個の順序の中から選択する多重化
   手段を有する請求項５記載のディジタル形整流子。 １１、各々のメモリ部分にあるアドレス可能な位置の数
   が、電動機の１電気サイクルに対する所望の回転子角度
   位置の分解能に対応し、メモリ部分の数が所望のパルス
   幅の間隔及び範囲によって決定される請求項８記載のデ
   ィジタル形整流子。 １２、広い速度範囲にわたり、多相切換え形反作用駆動
   装置の回転子の角度位置と同期して、固定子の各相の点
   弧を選択的に制御するマイクロプロセッサを基本とした
   ディジタル制御装置に於て、指令パルス幅を持つ固定子
   各相点弧パルスの順序のターンオン角度位置の所望の変
   化を表わす進み角信号、前記点弧パルスに対する所望の
   パルス幅を表わすドウェル角信号及び設定電流信号を発
   生するマイクロプロセッサ手段と、 前記進み角信号、前記ドウェル角信号及び回転子の瞬時
   角度位置を表わす回転子角度位置信号を受取って処理し
   、固定子の各相に対する各相点弧指令パルスを発生する
   整流手段とを有し、該整流手段は前記点弧パルスの相異
   なる順序を記憶する固定メモリ手段を有し、各々の順序
   は、前記メモリ手段の複数個のアドレス可能な位置の各
   々にある少なくとも１つのディジタル・ワードとして記
   憶され、各々のワードが特定の回転子角度位置に対する
   固定子の全ての相の切換え状態に対応し、各々のアドレ
   ス可能な位置が駆動装置の電気サイクルにわたる相異な
   る回転子位置に夫々対応し、前記相異なる順序の各々が
   前記点弧パルスのパルス幅の違いに対応し、更に前記整
   流手段が、前記進み角信号及び回転子位置信号を加算し
   て、回転子の瞬時位置と同期して前記固定メモリをアド
   レスするアドレス信号を発生する加算手段を有し、更に
   前記整流手段が、前記マイクロプロセッサ手段から受取
   ったドウェル信号に従って、前記アドレス信号によって
   どの点弧順序をアドレスすべきかを選択するドウェル手
   段を有し、更に、 前記マイクロプロセッサ手段からの設定電流信号並びに
   前記整流手段からの各相切換え指令パルスを受取り、そ
   れから固定子の各相に対する固定子各相点弧パルス列を
   発生する電流調整形インバータ手段を有するディジタル
   制御装置。 １３、前記固定メモリに記憶されているワードが、多数
   の順序に対し、夫々の回転子位置に於ける切換え状態を
   表わし、更に前記整流手段が、前記マイクロプロセッサ
   手段に結合されていて、前記ドウェル角信号に応答して
   前記多数の順序を区別する多重化手段を有する請求項１
   ２記載のディジタル制御装置。 １４、切換え形反作用電動機と、該電動機に結合されて
   いて、回転子の角度位置信号を発生する回転子位置感知
   手段とを有する請求項１２記載のディジタル制御装置。 １５、前記回転子位置感知手段が、レゾルバと、該レゾ
   ルバに結合されたレゾルバ／ディジタル変換器とで構成
   されている請求項１４記載のディジタル制御装置。 １６、回転子位置と同期して、駆動装置の固定子の各相
   電流を選択的にオン及びオフに切換える為に、多相切換
   え形反作用駆動装置のインバータに対して点弧角が調節
   自在の点弧パルスを供給するディジタル整流方法に於て
   、 駆動装置の電気サイクルにわたる相次ぐ回転子角度に対
   する固定子の各相の点弧状態を表わす２進表示がメモリ
   の相次ぐアドレス可能な位置に夫々記憶される様に、少
   なくとも１つの標準的な多相点弧パターンを不揮発性メ
   モリに記憶し、回転子の瞬時角度位置を表わす第１のデ
   ィジタル表示を発生し、 回転子の角度に対する前記点弧パターンの位置の所望の
   変化を表わす所望の進み角を表わす第２のディジタル表
   示を発生し、 前記第１及び第２のディジタル表示を加算して複合アド
   レス信号を発生し、 前記回転子の瞬時角度位置のディジタル表示と同期して
   前記アドレス信号を用いて前記メモリをアドレスして、
   前記進み角だけ変化した点弧パターンが前記メモリ手段
   から読出される様にする工程を含むディジタル整流方法
   。 １７、相異なるメモリ部分にパルス幅の異なる標準的な
   点弧パターンを記憶し、 任意の所定の時刻に、メモリのどの部分をアドレスすべ
   きかを同定する所望のパルス幅を表わすドウェル信号を
   メモリに供給する工程を更に含む請求項１６記載のディ
   ジタル整流方法。 １８、多相切換え形反作用駆動装置で、回転子位置に対
   する切換えのタイミングを変えることが出来る様な形で
   、各相点弧パルスを用いた各相の切換えを制御する方法
   に於て、 回転子位置の関数として、駆動装置の電気サイクルにわ
   たる固定子各相点弧パルスの第１の点弧パターンを定め
   る情報をディジタル不揮発性メモリに記憶し、前記パタ
   ーンの各パルスは持続時間が同一であって、相異なる初
   期の回転子位置に夫々対応するターンオン角を持ってお
   り、 回転子の瞬時角度位置を表わす２進位置信号を受取り、 前記位置信号を修正して、初期の回転子位置に対する前
   記パルスの所望の変位を達成する様に調節された修正位
   置信号を発生し、 前記修正位置信号を用いて、回転子の瞬時角度位置と同
   期してメモリをアドレスして該メモリから情報を読出す
   ことにより、前記点弧パルスの配置並びに切換えのタイ
   ミングを希望に応じて調節することが出来る様にする工
   程を含む方法。 １９、前記第１の点弧パターンがメモリの第１の部分に
   記憶され、 前記メモリの別の部分に、パルス幅だけが前記第１のパ
   ターンと異なる他のパルス点弧パターンを記憶し、 点弧パルスの所望のパルス幅に応じて、前記修正位置信
   号を用いて予定のメモリ部分をアドレスする工程を更に
   含む請求項１８記載の方法。