JPH0213292A - 可変リラクタンスモータの回転制御装置 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、モータ巻線の通電タイミングを制御して可変
リラクタンスモータの回転制御を行なう可変リラクタン
スモータの回転制御装置に関する。

［従来の技術］ 可変リラクタンスモータでは、第４図に実線で示す如く
、ステータＳに対してロータＲが進角側にあり、ロータ
Ｒの回転によってモータ巻線りのインダクタンスが正の
方向に変化しているときにモータ巻線りを通電すると、
ロータＲに正の回転トルクが発生し、逆に第４図に点線
で示す如く、ステータＳに対してロータＲが遅角側にあ
り、ロータＲの回転によってモータ巻線りのインダクタ
ンスが負の方向に変化しているときにモータ巻線りを通
電すると、ロータＲに負の回転トルクが発生する。

そこで可変リラクタンスモータの回転制御装置では、通
常、第５図に示す如く、モータ巻線のインダクタンスの
傾きが正のときに通電を行なうことで正の回転トルクを
発生させ、これによって可変リラクタンスモータを駆動
している。

また可変リラクタンスモータの回転トルクＴは、タンス
、０１回転角） 一方、インダクタンスの正の傾きは第５図に示すように
略一定であるため、通電角度範囲を一定としてトルクを
大きくするには、インダクタンスの小さいときに通電を
開始して電流を多く流せばよい（尚この理由から、イン
ダクタンスの傾きが正でなく、負であるときに通電が開
始されることもある）。

従って回転速度を上昇させるには、第５図に一点鎖線で
示す如く、通電角度範囲を一定として通電タイミングを
進角させ、逆に回転速度を低下させる際には、第５図に
点線で示す如く、通電角度範囲を一定として通電タイミ
ングを遅角させることにより、回転速度を制御するよう
にされている。

［発明が解決しようとする課題］ ところが可変リラクタンスモータの回転制御を、上記の
ようにモータ巻線の通電タイミングによって行なう場合
、回転速度を所定の一定値に制御する場合には制御を問
題なく実行できるものの、回転速度を広範囲に亙って制
御する場合には、第６図に示すように、モータの回転速
度によって制御可能範囲が変化するので制御性が悪くな
るといった問題があった。

つまり第６図は、モータ巻線の通電角度及びモータ巻線
にかかる平均電圧を一定にし、通電タイミングを変化さ
せたときのトルク変化を示すものであるが、図から明か
な如く、可変リラクタンスモータの回転速度が高くなる
と通電タイミングの遅い側から回転トルクが発生しなく
なり、逆に低速になると通電開始タイミングの遅い側に
回転トルクのピークが移動してしまうため、通電タイミ
ングのみによって可変リラクタンスモータの回転速度を
広範囲に制御しようとすると、通電タイミングの制御可
能範囲が狭くなって、制御性が悪くなるのである。

また可変リラクタンスモータを軽負荷で低速運転する場
合、モータ巻線のインダクタンスの傾きが正のときに一
定の通電角度で通電タイミングを制御する通常の回転制
御ではモータの回転トルクが大きくなりすぎるので、従
来では、通電角度を一定にして、その通電角度範囲がモ
ータ巻線のインダクタンスが正の方向に変化している正
トルク発生領域とモータ巻線のインダクタンスが負の方
向に変化している負トルク発生領域とでバランスするよ
うに通電タイミングを制御するとか、通電角度を短くし
て正の回転トルクを減らすといった制御が行なわれてい
る。

しかし上記前者の方法では負トルク発生領域で無駄な電
流を流すため効率が悪く、後者の方法では通電角度の減
少に伴いトルク発生期間が短くなるので回転ムラが大き
くなってしまうといった問題があった。

そこで本発明は、通電タイミングの制御範囲を回転速度
に関係なく一定に保てるようにし、これによって制御性
を向上すると共に、低速軽負荷時の特性を向上すること
を目的としてなされた。

［課題を解決するための手段］ 即ち上記目的を達するためになされた本発明は、可変リ
ラクタンスモータのロータの回転角を検出する回転角検
出手段と、外部から入力された回転速度の増減指令と上
記回転角検出手段の検出結果とに基づき、モータ巻線へ
の通電タイミングを制御する通電制御手段と、上記回転
速度の増減指令に応じて上記モータ巻線の印加電圧を制
御する電圧制御手段と、を備えたことを特徴とする可変
リラクタンスモータの回転制御装置を要旨としている。

［作用コ 以上のように構成された本発明の可変リラクタンスモー
タの回転制御装置では、通電制御手段が回転速度の増減
指令に応じてモータ巻線への通電タイミングを制御し、
電圧制御手段が回転速度の増減指令に応じてモータ巻線
への印加電圧を制御部する。

［実施例コ 以下に本発明の実施例を図面と共に説明する。

第１図は実施例の可変リラクタンスモータの回転制御装
置の構成を表わすブロック図である。

図に示すように本実施例の回転制御装置には、可変リラ
クタンスモータ（以下、単にモータという）２０ロータ
の回転角を検出する光学式又は磁気弐等の回転角センサ
４が備えられている。回転角センサ４から出力された回
転角信号は、周波数−電圧変換器等から構成された速度
検出回路６に入力され、モータ２の実回転速度Ｓｐを表
わす速度信号に変換される。そしてその速度信号は、外
部から入力された目標回転速度ＳＯを表わす速度指令信
号と共に速度比較回路８に入力される。すると速度比較
回路８は、速度検出回路６からの速度信号と外部から入
力された速度指令信号とを比較して、モータ２の目標回
転速度Ｓｏと実回転速度Ｓｐとの偏差ΔＳ　（＝Ｓｏ−
９ｐ）を求め、その偏差ΔＳを表わすトルク指令信号を
出力する。

次に速度比較回路８から出力されたトルク指令信号は位
相指令発生回路１０に入力される。位相指令発生回路１
０は、モータ２の実回転速度Ｓｐが目標回転速度Ｓｏよ
り低く、入力されたトルク指令信号が正であれば、モー
タ２の回転トルクを上昇すべく、トルク指令信号に応じ
てモータ巻線への通電タイミングを進めるための位相指
令信号を発生し、逆にモータ２の実回転速度Ｓｐが目標
回転速度ＳＯより高く、入力されたトルク指令信号が負
であれば、モータ２の回転トルクを低下させるべく、ト
ルク指令信号に応じてモータ巻線への通電タイミングを
遅らせるための位相指令信号を発生する。そしてこの位
相指令信号は回転角センサ４からの回転角信号と共に位
相制御回路１２に入力される。

位相制御回路１２は、回転角センサ４からの回転角信号
により、モータ巻線への通電によりモータ２が正のトル
クを発生するロータ位置、即ちモータ２の正トルク発生
領域を検知し、その領域内で位相指令発生回路１０から
出力された位相指令信号に応じてモータ巻線の通電を行
なうための通電信号を駆動回路１４に出力する。すると
駆動回路１４はその入力された通電信号により内部に備
えた電圧源とモータ巻線とを接続し、モータ巻線を通電
してモータ２に回転トルクを発生させる。

一方位相指令発生回路１０から出力された位相指令信号
は、電圧指令発生回路１６にも入力される。電圧指令発
生回路１６は、位相指令信号がモータ巻線への通電タイ
ミングを進めるための指令信号であれは、モータ巻線へ
の印加電圧を昇圧し、逆に位相指令信号がモータ巻線へ
の通電タイミングを遅らせるための信号であれば、モー
タ巻線への印加電圧を減圧するための指令信号（以下、
電圧指令信号という）を発生する。そしてこの電圧指令
信号は電圧制御回路１日に入力され、モータ巻線の印加
電圧を増減制御するのに用いられる。

尚電圧制御回路１日は、電圧指令発生回路１６からの指
令が、印加電圧の増圧指令であればモータ巻線の印加電
圧を漸増し、逆に印加電圧の減圧指令であれはモータ巻
線の印加電圧を漸減することにより印加電圧を増減制御
する。

またこの印加電圧の増減制御は、電圧源に、直流電圧の
ＰＷＭ（ｐｕｌｓｅ　ｗｉｄｔｈ　ｍｏｄｕｌａｉｔｉ
ｏｎ）制御等による変圧によって電圧を可変にする電圧
源を使用し、その発生電圧（即ち印加電圧）を制御する
方法や、駆動回路内に備えられた通電のためのスイッチ
ング素子をチョッピングして通電時の平均電圧を変化さ
せる方法等によって行なうことができる。

以上のように構成された本実施例の可変リラクタンスモ
ータの回転制御装置では、例えば第２図に示す如く、時
点ｔｌで目標回転速度ＳＯが増加され、モータ２の実回
転速度Ｓｐと目標回転速度Ｓｏとに正の偏差ΔＳが発生
すると、速度比較回路８からその偏差ΔＳを衷わすトル
ク指令信号が出力され、位相指令発生回路１０からその
トルク指令信号に応じた通電タイミングを進角するため
の位相指令信号が出力される。すると位相制御回路１２
が作動して、入力された位相指令信号に応じでモータ巻
線の通電タイミングを進角側に制御する。

モータ２の回転トルクは通電タイミングが進角されると
増加するので、この通電制御が開始されるとモータ２の
回転トルクが増加し、実回転速度Ｓｐが上昇する。一方
位相指令信号は電圧指令発生回路１６にも入力されるた
め、電圧指令発生回路１６からは印加電圧の増圧指令を
表わす電圧指令信号が出力され、電圧制御回路１８の動
作によって印加電圧が漸増される。モータ２の回転トル
クは印加電圧の上昇によっても増加する。この結果実回
転速度Ｓｐと目標回転速度ＳＯとの偏差ΔＳが小さくな
って、通電タイミングが遅角側に変化し始める。回転ト
ルクは通電タイミングが遅角側に変化しても印加電圧の
Ｅ昇によって増加し続け、実回転速度Ｓｐは上昇される
。そして実回転速度Ｓｐが目標回転速度ＳＯとなり、通
電タイミングが元の基準タイミングになると（時点ｔ２
）、印加電圧の昇圧制御部も終了し、その印加電圧が保
持される。

このように本実施例の可変リラクタンスモータの回転制
御部装置では、速度比較回路８から出力される回転速度
の増減指令を表わすトルク指令信号に応じて、モータ巻
線の通電タイミングの制御と印加電圧制御とが同時に実
行され、印加電圧が実回転速度ｓｐを目標回転速度ＳＯ
に制御するのに必要な電圧値に収束することによって、
実回転速度Ｓｐが目標回転速度Ｓｏに制御される。

このため通電タイミングは、実回転速度Ｓｐが目標回転
速度Ｓｏからずれたときに、−時的に基準タイミングか
ら進角側もしくは遅角側にずれるだけで、通常は、所定
の基準タイミングに制御されることとなる。従って本実
施例によれば、通電タイミング制御を、モータ２の回転
速度にかかわらず、常に回転トルクの制御可能範囲内で
行なうことが可能となり、通電タイミングの制御範囲を
常時一定に保持することができるようになる。

またモータ２を低速低負荷運転する場合にも、それに応
じて印加電圧が制御されるので、従来のように、通電角
度範囲を減少させるとか、回転トルクが負になる領域で
モータ巻線を通電するといった制御を行なう必要はない
。このため通電角度範囲の減少に伴いモータの回転ムラ
が大きくなるとか、負の回転トルクを発生させるために
不要な電力消費を行ない効率が悪化するといった従来の
問題を解決することができる。

尚上記の動作説明に於ては、目標回転速度Ｓ。

が変化した場合について説明したが、可変リラクタンス
モータ２に接続された負荷が変動して実回転速度Ｓｐが
目標回転速度Ｓｏからずれた場合であっても上記と同様
に動作し、実回転速度ｓｐを目標回転速度Ｓｏに収束さ
せることができるのはいうまでもない。

ここで上記実施例では、通電タイミング制御と印加電圧
制御とを同時に行なうように構成された制御装置を例に
とり説明したが、例えば第３図に示す如く、速度比較回
路８′から出力される実回転速度Ｓｐと目標回転速度Ｓ
Ｏとの偏差ΔＳを表わすトルク指令信号を、微分回路２
２を介して位相指令発生回路１０′に、積分回路２４を
介して電圧指令発生回路１６′に、夫々入力し、偏差Δ
Ｓが急変したときには通電タイミング制御を行ない、（
偏差ΔＳの緩やかな変化に対しては印加電圧制御を行な
うようにしてもよい。

尚この場合、位相指令発生回路１０′を上記実施例と同
様に入力信号レベル（即ち正・負の値）に応じて位相指
令信号を出力するようにすると、偏差△Ｓが急変したと
きにのみ通電タイミングが進角又は遅角され、速やかに
元の基準タイミングに戻ることとなるので、位相指令発
生回路１０’は、偏差ΔＳが急変して微分回路２２から
トルク指令信号が入力されると、その入力信号に応じた
位相指令信号を一旦ホールドし、積分回路２４の時定数
に応じた速度で徐々に基準タイミング方向に戻すように
されている。つまりこうすることによって偏差ΔＳが急
変した直後の回転トルクを通電タイミング制御によって
速やかに目標回転速度方向に変化させ、その後印加電圧
制御によって実回転速度を目標回転速度に制御しながら
通電タイミングを基準タイミングに戻すことができるよ
うになるのである。

また次に上記実施例では、実回転速度Ｓｐを検出し、実
回転速度Ｓｐを目標回転速度Ｓｏに制御する所謂サーボ
系として構成された制御装置を例にとり説明したが、本
発明は、実回転速度Ｓｐを検出せず、単に外部からの回
転速度の増減指令によってモータ２の回転速度を増減す
るオーブン制御を行なう制御装置に適用することもでき
る。

［発明の効果コ 以上詳述したように本発明の可変リラクタンスモータの
回転制御装置では、回転速度の増減指令に応じてモータ
巻線への通電タイミング制御と印加電圧制御が実行され
るため、印加電圧制御によって定富時の通電タイミング
を回転速度に関係なく一定に深持することができるよう
になり、通電タイミング制（Ｈによる回転制御を良好に
行なうことができるようになる。また可変リラクタンス
モータを低速低負荷運転する場合に、通電角度範囲を減
少させたり、回転トルクが負になる領域で通電を行なう
必要はないので、回転ムラの増大、或は電力効率の悪化
といった従来の問題を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例の回転制御装置の構成を表わすブロック
図、第２図はその動作を説明するタイムチャート、第３
図は回転制御装置の他の構成例を表わすブロック図、第
４図は可変リラクタンスモータのロータ位置に対する発
生トルクを説明する説明図、第５図は従来の制御装置の
動作を説明する線図、第６図は可変リラクタンスモータ
に於ける通電タイミングと回転トルクとの関係を説明す
る線図、である。 ２・・・可変リラクタンスモータ ４・・・回転角センサ　６・・・速度検出回路８・・・
速度比較回路　１０・・・位相指令発生回路１２・・・
位相制御回路　１４・・・駆動回路１６・・・電圧指令
発生回路　１日・・・電圧制御回路代理人　　弁理士　
　定立　勉（ばか２名）第２７ Ｒ 第４図 第５図 回転１＆

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 可変リラクタンスモータのロータの回転角を検出する回
   転角検出手段と、 外部から入力された回転速度の増減指令と上記回転角検
   出手段の検出結果とに基づき、モータ巻線への通電タイ
   ミングを制御する通電制御手段と、上記回転速度の増減
   指令に応じて上記モータ巻線の印加電圧を制御する電圧
   制御手段と、 を備えたことを特徴とする可変リラクタンスモータの回
   転制御装置。