JPH04340388A - 電動機駆動方法 - Google Patents
電動機駆動方法Info
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- JPH04340388A JPH04340388A JP3137025A JP13702591A JPH04340388A JP H04340388 A JPH04340388 A JP H04340388A JP 3137025 A JP3137025 A JP 3137025A JP 13702591 A JP13702591 A JP 13702591A JP H04340388 A JPH04340388 A JP H04340388A
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、支持剛性の比較的小さ
い軸受を用い、高速回転する電動機をインバータで可変
速駆動する方法に関する。
い軸受を用い、高速回転する電動機をインバータで可変
速駆動する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、支持剛性が比較的小さい軸受（例
えば空気軸受、磁気軸受等）を用いる電動機をインバー
タ駆動し、高速、高精度で運転するとき、ロータの危険
速度（曲げ一次モード）の通過を可能とするためインバ
ータの出力電圧Ｖと出力周波数ｆとの関係を示すＶ／ｆ
特性を、比例関係より低減させる低減トルク特性として
いる。図６はそのＶ／ｆ特性の一例を示し、Ａ点は電動
機の定格駆動点を、また、ｆｃｒは電動機の危険速度に
対応するインバータ出力周波数をそれぞれ示している。 したがってｆｃｒに近い前後のｆ１ およびｆ２ に対
応するＶ／ｆ特性曲線上のＢ点、Ｃ点において、インバ
ータ出力周波数の上昇に比例して出力電圧が上昇し、無
用にトルクを増大することのないようにインバータ電圧
をそれぞれＶ１，Ｖ２ と低く抑制している。すなわち
インバータのトルクリップルや電動機の径方向プルが電
動機のロータに加振力として作用し、機械構造系の固有
振動数と共振しないようにしている。
えば空気軸受、磁気軸受等）を用いる電動機をインバー
タ駆動し、高速、高精度で運転するとき、ロータの危険
速度（曲げ一次モード）の通過を可能とするためインバ
ータの出力電圧Ｖと出力周波数ｆとの関係を示すＶ／ｆ
特性を、比例関係より低減させる低減トルク特性として
いる。図６はそのＶ／ｆ特性の一例を示し、Ａ点は電動
機の定格駆動点を、また、ｆｃｒは電動機の危険速度に
対応するインバータ出力周波数をそれぞれ示している。 したがってｆｃｒに近い前後のｆ１ およびｆ２ に対
応するＶ／ｆ特性曲線上のＢ点、Ｃ点において、インバ
ータ出力周波数の上昇に比例して出力電圧が上昇し、無
用にトルクを増大することのないようにインバータ電圧
をそれぞれＶ１，Ｖ２ と低く抑制している。すなわち
インバータのトルクリップルや電動機の径方向プルが電
動機のロータに加振力として作用し、機械構造系の固有
振動数と共振しないようにしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】高速で精密な電動機の
インバータ駆動においては上述したインバータのＶ／ｆ
特性をとる他、ロータの不つり合いに対するバランシン
グを行なっている。このバランシングはロータの回転の
危険速度近傍において熱的、機械的に安定な状態で行な
われる。ところがロータの温度の上昇・下降はその回転
数の上昇・下降に対して時間的遅れが生ずるため、定格
回転数への加速または定格回転数からの減速の途中にお
いて、熱的安定を伴わない状態で危険速度に達し、ロー
タの不つり合いに基づく振れ回りが大きくなり、振動が
大きくなるという問題があった。
インバータ駆動においては上述したインバータのＶ／ｆ
特性をとる他、ロータの不つり合いに対するバランシン
グを行なっている。このバランシングはロータの回転の
危険速度近傍において熱的、機械的に安定な状態で行な
われる。ところがロータの温度の上昇・下降はその回転
数の上昇・下降に対して時間的遅れが生ずるため、定格
回転数への加速または定格回転数からの減速の途中にお
いて、熱的安定を伴わない状態で危険速度に達し、ロー
タの不つり合いに基づく振れ回りが大きくなり、振動が
大きくなるという問題があった。
【０００４】本発明の目的は、電動機ロータの加減速時
において、危険速度の通過前にロータが熱的、機械的に
安定になり、ロータの振れ回りが小さく収束した後に危
険速度を通過させるような電動機駆動方法を提供するこ
とである。
において、危険速度の通過前にロータが熱的、機械的に
安定になり、ロータの振れ回りが小さく収束した後に危
険速度を通過させるような電動機駆動方法を提供するこ
とである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、電動
機のロータがその加減速時に通過する危険速度に達する
前の所定の速度で、該ロータが熱的、機械的に安定し、
その振れ回りが収束するために必要な時間、定速運転を
行なった後に該危険速度を通過させることとしている。
機のロータがその加減速時に通過する危険速度に達する
前の所定の速度で、該ロータが熱的、機械的に安定し、
その振れ回りが収束するために必要な時間、定速運転を
行なった後に該危険速度を通過させることとしている。
【０００６】請求項２の発明は、電動機のロータがその
加減速時に通過する危険速度を、該電動機のロータ温度
あるいはステータ温度およびロータの振れ回りを監視し
、温度の時間変化、振れ回りの時間変化および振れ回り
の大きさがそれぞれの設定値より小さくなったことを確
認した後に通過させることとしている。請求項３の発明
は、電動機のロータがその加減速時に通過する危険速度
を、該ロータの振れ回りを監視し、振れ回りの時間変化
および振れ回りの大きさがそれぞれの設定値より小さく
なったことを確認した後に通過させることとしている。
加減速時に通過する危険速度を、該電動機のロータ温度
あるいはステータ温度およびロータの振れ回りを監視し
、温度の時間変化、振れ回りの時間変化および振れ回り
の大きさがそれぞれの設定値より小さくなったことを確
認した後に通過させることとしている。請求項３の発明
は、電動機のロータがその加減速時に通過する危険速度
を、該ロータの振れ回りを監視し、振れ回りの時間変化
および振れ回りの大きさがそれぞれの設定値より小さく
なったことを確認した後に通過させることとしている。
【０００７】
【作用】請求項１の発明にあってはタイムシーケンス制
御により、請求項２の発明にあってはセンサおよび測定
器を用いてロータ温度あるいはステータ温度およびロー
タの振れ回りを検出することにより、また請求項３の発
明にあってはセンサおよび測定器を用いてロータの振れ
回りを検出することにより、ロータがその加減速時に通
過する危険速度を、ロータが熱的、機械的に安定し振れ
回りが小さく収束した後に通過させる。
御により、請求項２の発明にあってはセンサおよび測定
器を用いてロータ温度あるいはステータ温度およびロー
タの振れ回りを検出することにより、また請求項３の発
明にあってはセンサおよび測定器を用いてロータの振れ
回りを検出することにより、ロータがその加減速時に通
過する危険速度を、ロータが熱的、機械的に安定し振れ
回りが小さく収束した後に通過させる。
【０００８】
【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。図１は請求項１の発明の電動機駆動方法の
一実施例が適用される電動機駆動回路のブロック図、図
２は同実施例による処理を示すフローチャート、図３（
ａ），（ｂ）はそれぞれ上記電動機の起動時および停止
時のインバータＶ／ｆ特性を示し、図中に用いる符号の
意味は前述の図６におけるものと同様である。
て説明する。図１は請求項１の発明の電動機駆動方法の
一実施例が適用される電動機駆動回路のブロック図、図
２は同実施例による処理を示すフローチャート、図３（
ａ），（ｂ）はそれぞれ上記電動機の起動時および停止
時のインバータＶ／ｆ特性を示し、図中に用いる符号の
意味は前述の図６におけるものと同様である。
【０００９】図１において、ホストコントローラ６に接
続されたインバータ５の出力は電動機１に接続され、出
力側にはカップリング３を介し回転数検出器２および負
荷機械（不図示）が接続されている。電動機１の起動指
令ｅ１ または停止指令ｅ２ はホストコントローラ６
に入力され、ホストコントローラ６はその指令に基づい
てインバータ５に所定の低減トルク特性にしたがうＶｓ
／ｆｓ指令を与え、インバータ５はこれらの指令に応じ
て電動機１を駆動する。電流センサ４は電動機１に流れ
る電流Ｉｆを検出し、回転数検出器２は電動機ロータの
回転数Ｎｆを検出する。これらの電流Ｉｆおよび回転数
Ｎｆはホストコントローラ６にフィードバックされる。
続されたインバータ５の出力は電動機１に接続され、出
力側にはカップリング３を介し回転数検出器２および負
荷機械（不図示）が接続されている。電動機１の起動指
令ｅ１ または停止指令ｅ２ はホストコントローラ６
に入力され、ホストコントローラ６はその指令に基づい
てインバータ５に所定の低減トルク特性にしたがうＶｓ
／ｆｓ指令を与え、インバータ５はこれらの指令に応じ
て電動機１を駆動する。電流センサ４は電動機１に流れ
る電流Ｉｆを検出し、回転数検出器２は電動機ロータの
回転数Ｎｆを検出する。これらの電流Ｉｆおよび回転数
Ｎｆはホストコントローラ６にフィードバックされる。
【００１０】次に、本実施例の処理を図２および図３を
参照して説明する。起動指令ｅ１ が入力されるとホス
トコントローラ６はその指令に基づきインバータ５に対
応するＶｓ／ｆｓ指令を与え、図３（ａ）におけるＣ点
（Ｖ２ ／ｆ２）まで加速する（ステップ２１）。回転
数Ｎｆがインバータ出力周波数ｆ２ に対応する回転速
度に達すると、ホストコントローラ６は電動機１をその
回転速度に保持させてタイマ（設定１）を起動する（ス
テップ２２）。このタイマは電動機１のロータがこの回
転速度で熱的、機械的にに安定した状態に達する時間が
予め設定されており、この設定時間が経過するとホスト
コントローラ６は図３（ａ）におけるＣ点（Ｖ２ ／ｆ
２ ）からＡ点（Ｖ０ ／ｆ０ ）即ち電動機ロータの
定格回転数まで一定加速度で加速する（ステップ２３）
。即ち、ロータが熱的、機械的に安定し、振れ回りが小
さく収まった後に危険速度を越えることができる。また
、停止時には、ホストコントローラ６は停止指令ｅ２
が入力されると電動機１を図３（ｂ）における定格駆動
点Ａ（Ｖ０ ／ｆ０ ）から危険速度に達する前のＢ点
（Ｖ１ ／ｆ１ ）まで電動機１を一定加速度で減速し
（ステップ３１）、Ｂ点においてこの回転速度を保持す
るとともにタイマ（設定２）を起動し（ステップ３２）
、設定時間の経過後にインバータ５をオフとして電動機
１を停止させる。ロータの振れ回りが小さくなった後に
危険速度を通過することは起動の場合と同様である。
参照して説明する。起動指令ｅ１ が入力されるとホス
トコントローラ６はその指令に基づきインバータ５に対
応するＶｓ／ｆｓ指令を与え、図３（ａ）におけるＣ点
（Ｖ２ ／ｆ２）まで加速する（ステップ２１）。回転
数Ｎｆがインバータ出力周波数ｆ２ に対応する回転速
度に達すると、ホストコントローラ６は電動機１をその
回転速度に保持させてタイマ（設定１）を起動する（ス
テップ２２）。このタイマは電動機１のロータがこの回
転速度で熱的、機械的にに安定した状態に達する時間が
予め設定されており、この設定時間が経過するとホスト
コントローラ６は図３（ａ）におけるＣ点（Ｖ２ ／ｆ
２ ）からＡ点（Ｖ０ ／ｆ０ ）即ち電動機ロータの
定格回転数まで一定加速度で加速する（ステップ２３）
。即ち、ロータが熱的、機械的に安定し、振れ回りが小
さく収まった後に危険速度を越えることができる。また
、停止時には、ホストコントローラ６は停止指令ｅ２
が入力されると電動機１を図３（ｂ）における定格駆動
点Ａ（Ｖ０ ／ｆ０ ）から危険速度に達する前のＢ点
（Ｖ１ ／ｆ１ ）まで電動機１を一定加速度で減速し
（ステップ３１）、Ｂ点においてこの回転速度を保持す
るとともにタイマ（設定２）を起動し（ステップ３２）
、設定時間の経過後にインバータ５をオフとして電動機
１を停止させる。ロータの振れ回りが小さくなった後に
危険速度を通過することは起動の場合と同様である。
【００１１】次に請求項２の発明の実施例について図面
を参照して説明する。図４および図５は、請求項２の発
明の電動機駆動方法の一実施例が適用される電動機駆動
回路の要部ブロック図と、同実施例による処理を示すフ
ローチャートである。図４において、電動機のロータ７
の少なくとも片方の軸受部（不図示）の近傍に位置検出
器１１および回転数検出器１２が取付けられ、位置検出
器１１はロータ７の振れ回り（ｘ変位）を検出し、回転
数検出器１２はロータ７の回転に同期し、振れ回りの位
相基準となるパルス（Ｐパルス）を検出する。ｘ変位お
よびＰパルスはベクトルフィルタ１３（つりあい試験機
）に入力され、ベクトルフィルタ１３はロータの不つり
合いによる振れ回りをロータ７の回転座標系上に座標表
示（Ｘ，Ｙ）で出力しホストコントローラ６に入力する
。またステータ８の端部のコイルエンド９に熱電対（不
図示）が取付けられ、温度Ｔがホストコントローラ６に
与えられる。ホストコントローラ６はｄＴ／ｄｔ，ｄＸ
／ｄｔおよびｄＹ／ｄｔを求め、これらの値およびＸ，
Ｙの大きさを許容値と比較しつつ、インバータ（不図示
）に指令を与え、電動機を駆動する。なお、ここではス
テータ温度を測定しているが測定場所は必ずしもコイル
エンド９と限るものではない。またロータ温度を測定す
る場合は非接触式の温度計等を用いる。また、位置検出
器１１は軸受部近傍に限らずロータ７の振れ回りが検出
しやすいところであればどこに配置してもよい。
を参照して説明する。図４および図５は、請求項２の発
明の電動機駆動方法の一実施例が適用される電動機駆動
回路の要部ブロック図と、同実施例による処理を示すフ
ローチャートである。図４において、電動機のロータ７
の少なくとも片方の軸受部（不図示）の近傍に位置検出
器１１および回転数検出器１２が取付けられ、位置検出
器１１はロータ７の振れ回り（ｘ変位）を検出し、回転
数検出器１２はロータ７の回転に同期し、振れ回りの位
相基準となるパルス（Ｐパルス）を検出する。ｘ変位お
よびＰパルスはベクトルフィルタ１３（つりあい試験機
）に入力され、ベクトルフィルタ１３はロータの不つり
合いによる振れ回りをロータ７の回転座標系上に座標表
示（Ｘ，Ｙ）で出力しホストコントローラ６に入力する
。またステータ８の端部のコイルエンド９に熱電対（不
図示）が取付けられ、温度Ｔがホストコントローラ６に
与えられる。ホストコントローラ６はｄＴ／ｄｔ，ｄＸ
／ｄｔおよびｄＹ／ｄｔを求め、これらの値およびＸ，
Ｙの大きさを許容値と比較しつつ、インバータ（不図示
）に指令を与え、電動機を駆動する。なお、ここではス
テータ温度を測定しているが測定場所は必ずしもコイル
エンド９と限るものではない。またロータ温度を測定す
る場合は非接触式の温度計等を用いる。また、位置検出
器１１は軸受部近傍に限らずロータ７の振れ回りが検出
しやすいところであればどこに配置してもよい。
【００１２】次に、図５において、起動指令ｅ１ また
は停止指令ｅ２ が入力されると、電動機の回転数に応
じて温度Ｔは上昇または下降を始めるが、ホストコント
ローラ６は時間的温度変化の割合が設定値ｋＴ より小
さくなったか否かを判断し（ステップ４１）、小さくな
ったときはロータの振れ回りの時間変化ｄＸ／ｄｔが設
定値ｋＸ より小さくなったか否か判断する（ステップ
４２）。 以下同様にしてｄＹ／ｄｔ、ＸおよびＹがそれぞれ設定
値ｋＹ ，ＫＸ およびＫＹ よりも小さくなり、ロー
タの振れ回りが安定し、かつ一定の範囲に減少した場合
に、ロータの危険速度を通過させ、起動停止を完了する
。ここで、ｋＸ ，ｋＹ ，ＫＸ ，ＫＹ の値は軸受
が機械的に破壊する限界を超えないように設定するもの
とする。なお、図５ではステップ４１乃至４５が時系列
で直列になっているが、時分割処理として並列処理して
もよい。
は停止指令ｅ２ が入力されると、電動機の回転数に応
じて温度Ｔは上昇または下降を始めるが、ホストコント
ローラ６は時間的温度変化の割合が設定値ｋＴ より小
さくなったか否かを判断し（ステップ４１）、小さくな
ったときはロータの振れ回りの時間変化ｄＸ／ｄｔが設
定値ｋＸ より小さくなったか否か判断する（ステップ
４２）。 以下同様にしてｄＹ／ｄｔ、ＸおよびＹがそれぞれ設定
値ｋＹ ，ＫＸ およびＫＹ よりも小さくなり、ロー
タの振れ回りが安定し、かつ一定の範囲に減少した場合
に、ロータの危険速度を通過させ、起動停止を完了する
。ここで、ｋＸ ，ｋＹ ，ＫＸ ，ＫＹ の値は軸受
が機械的に破壊する限界を超えないように設定するもの
とする。なお、図５ではステップ４１乃至４５が時系列
で直列になっているが、時分割処理として並列処理して
もよい。
【００１３】次に、請求項３の発明の実施例については
、請求項２の発明の実施例において、温度測定、温度情
報の処理が省略されたものであるので説明を省略する。 なお、実施例の説明において危険速度は１つとして記載
したが複数の場合についても同様の方法を適用すること
ができる。
、請求項２の発明の実施例において、温度測定、温度情
報の処理が省略されたものであるので説明を省略する。 なお、実施例の説明において危険速度は１つとして記載
したが複数の場合についても同様の方法を適用すること
ができる。
【００１４】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、支持剛性
が比較的小さい軸受を用いた電動機を高速かつ高精度で
駆動する場合に、ロータの加減速時に通過する危険速度
を、ロータが熱的機械的に安定し振れ回りが小さく収束
した後に安全に通過させることにより、電動機が破壊さ
れるのを防ぐ効果がある。
が比較的小さい軸受を用いた電動機を高速かつ高精度で
駆動する場合に、ロータの加減速時に通過する危険速度
を、ロータが熱的機械的に安定し振れ回りが小さく収束
した後に安全に通過させることにより、電動機が破壊さ
れるのを防ぐ効果がある。
【図１】請求項１の発明の電動機駆動方法の一実施例が
適用される電動機駆動回路のブロック図である。
適用される電動機駆動回路のブロック図である。
【図２】同実施例による処理を示すフローチャートであ
る。
る。
【図３】（ａ）上記電動機の起動時のインバータＶ／ｆ
特性を示す。 （ｂ）上記電動機の停止時のインバータＶ／ｆ特性を示
す。
特性を示す。 （ｂ）上記電動機の停止時のインバータＶ／ｆ特性を示
す。
【図４】請求項２の発明の電動機駆動方法の一実施例が
適用される電動機駆動回路の要部ブロック図である。
適用される電動機駆動回路の要部ブロック図である。
【図５】同実施例による処理を示すフローチャートであ
る。
る。
【図６】電動機の駆動に用いられるインバータＶ／ｆ特
性の従来例を示す。
性の従来例を示す。
１ 電動機
２ 回転数検出器
３ カップリング
４ 電流センサ
５ インバータ
６ ホストコントローラ
７ ロータ
８ ステータ
９ コイルエンド
１１ 位置検出器
１２ 回転数検出器
１３ ベクトルフィルタ
２１〜２３ ステップ
３１〜３３ ステップ
４１〜４５ ステップ
Claims (3)
- 【請求項１】 電動機をインバータで可変速駆動する
電動機駆動方法において、電動機のロータがその加減速
時に通過する危険速度に達する前の所定の速度で、該ロ
ータが熱的、機械的に安定しその振れ回りが収束するた
めに必要な時間、定速運転を行なった後に該危険速度を
通過させることを特徴とする電動機駆動方法。 - 【請求項２】 電動機をインバータで可変速駆動する
電動機駆動方法において、電動機のロータがその加減速
時に通過する危険速度を、該電動機のロータ温度あるい
はステータ温度およびロータの振れ回りを監視し、温度
の時間変化、振れ回りの時間変化および振れ回りの大き
さがそれぞれの設定値より小さくなったことを確認した
後に通過させることを特徴とする電動機駆動方法。 - 【請求項３】 電動機をインバータで可変速駆動する
電動機駆動方法において、電動機のロータがその加減速
時に通過する危険速度を、該ロータの振れ回りを監視し
、振れ回りの時間変化および振れ回りの大きさがそれぞ
れの設定値より小さくなったことを確認した後に通過さ
せることを特徴とする電動機駆動方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13702591A JP3228297B2 (ja) | 1991-05-14 | 1991-05-14 | 電動機駆動方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13702591A JP3228297B2 (ja) | 1991-05-14 | 1991-05-14 | 電動機駆動方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04340388A true JPH04340388A (ja) | 1992-11-26 |
| JP3228297B2 JP3228297B2 (ja) | 2001-11-12 |
Family
ID=15189086
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13702591A Expired - Fee Related JP3228297B2 (ja) | 1991-05-14 | 1991-05-14 | 電動機駆動方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3228297B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2018068324A (ja) * | 2016-10-24 | 2018-05-10 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 洗濯機 |
| CN108900140A (zh) * | 2018-06-07 | 2018-11-27 | 江苏江荣智能科技有限公司 | 一种用于永磁同步电机驱动控制系统的隔离测温电路 |
-
1991
- 1991-05-14 JP JP13702591A patent/JP3228297B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2018068324A (ja) * | 2016-10-24 | 2018-05-10 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 洗濯機 |
| CN108900140A (zh) * | 2018-06-07 | 2018-11-27 | 江苏江荣智能科技有限公司 | 一种用于永磁同步电机驱动控制系统的隔离测温电路 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3228297B2 (ja) | 2001-11-12 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20070907 Year of fee payment: 6 |
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| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
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