JP2001186794A - 三相交流電動機の高精度瞬時発生トルク検出装置 - Google Patents

三相交流電動機の高精度瞬時発生トルク検出装置

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JP2001186794A JP36926799A JP36926799A JP2001186794A JP 2001186794 A JP2001186794 A JP 2001186794A JP 36926799 A JP36926799 A JP 36926799A JP 36926799 A JP36926799 A JP 36926799A JP 2001186794 A JP2001186794 A JP 2001186794A
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    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
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    • G05B2219/30—Nc systems
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    • G05—CONTROLLING; REGULATING
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 三相交流電動機の高精度の瞬時発生トルク及
び平均発生トルクを検出できる検出装置を提供する。 【解決手段】 三相交流電動機の印加電圧と電流との各
瞬時値から瞬時発生トルクの演算を行う前に、予めトル
クに寄与しない無負荷電流を検出して置き、駆動時の三
相交流電動機から検出された瞬時の電流から前記無負荷
電流の瞬時値を減算して、高精度の瞬時発生トルクの演
算を行う演算器を備えるか、前記の無負荷電流に相当す
る瞬時の無負荷損失トルクを求め、駆動時の三相交流電
動機から検出された印加電圧と電流との各瞬時値から演
算された瞬時発生トルクの値から前記の無負荷損失トル
クを減算し、高精度の瞬時発生トルクの演算を行う演算
器を備えている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、三相交流電動機の
高精度瞬時発生トルク検出装置に関するものである。三
相交流電動機としては、三相誘導電動機、三相同期電動
機、三相誘導同期電動機、ブラシレスＤＣモータ、ＡＣ
サーボモータ、ＰＭ形モータ、三相リラクタンスモー
タ、永久磁石形同期電動機、表面磁石形同期モータ（Ｓ
ＰＭモータ）あるいは埋込磁石形同期モータ（ＩＰＭモ
ータ）及び永久磁石形誘導同期電動機等の三相の交流電
動機が含まれる。
【０００２】
【従来の技術】現在公知である特許第２６１９１６８号
公報に記載されている三相誘導電動機の瞬時発生トルク
測定装置では、印加電圧と電流とからトルクを演算して
いるけれども、電流検出に際してトルクに寄与している
トルク電流の他にトルクに寄与しない無負荷電流を含め
た電流が検出されるので、正確なトルク演算はなされな
い。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明による
装置では、三相交流電動機の印加電圧と電流との各瞬時
値から瞬時発生トルクの演算を行う前に、予めトルクに
寄与しない無負荷電流を検出して置き、駆動時の三相交
流電動機から検出された瞬時の電流から前記無負荷電流
の瞬時値を減算して高精度の瞬時発生トルクの演算を行
うか、または、三相交流電動機の印加電圧と電流との各
瞬時値から瞬時発生トルクの演算を行う前に、予めトル
クに寄与しない無負荷電流を検出し、この無負荷電流に
相当する瞬時の無負荷損失トルクを求めて、駆動時の三
相交流電動機の印加電圧と電流との各瞬時値から演算さ
れた瞬時発生トルクの値から前記の無負荷損失トルクを
減算して、三相交流電動機の高精度の瞬時発生トルク及
び平均発生トルクを検出できる検出装置を提供しようと
するものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明による装置は、三
相交流電動機の印加電圧と電流との各瞬時値から瞬時発
生トルクの演算を行う前に、予めトルクに寄与しない無
負荷電流を検出して置き、駆動時の三相交流電動機から
検出された瞬時の電流から前記無負荷電流の瞬時値を減
算して、高精度の瞬時発生トルクの演算を行う演算器を
備えているか、または、三相交流電動機の印加電圧と電
流との各瞬時値から瞬時発生トルクの演算を行う前に、
予めトルクに寄与しない無負荷電流を検出し、その無負
荷電流に相当する瞬時の無負荷損失トルクを求め、駆動
時の三相交流電動機から検出された印加電圧と電流との
各瞬時値から演算された瞬時発生トルクの値から前記の
無負荷損失トルクを減算し、高精度の瞬時発生トルクの
演算を行う演算器を備えていることを特徴としている。
【０００５】本発明においては、三相交流電動機の印加
電圧と電流との各瞬時値から瞬時発生トルクの演算を行
う前に、予め無負荷時の瞬時電流の保存を行うか、また
は無負荷時の瞬時損失トルクの演算と保存とを行い、ま
た、無負荷時の瞬時の損失トルクから時間についての平
均トルクの演算と保存とを行い、駆動時の三相交流電動
機の電圧と電流とから瞬時発生トルクの演算を行う際
に、保存された無負荷電流または無負荷時の瞬時損失ト
ルクを考慮することにより、高精度の瞬時発生トルクの
検出が可能となり、また無負荷時の平均トルクを考慮し
て高精度の平均トルクの検出が可能となる。
【０００６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面を参
照して詳細に説明する。
【０００７】図１は請求項４についての図面である。図
１において、三相交流電動機１の各端子間の線間電圧と
線電流との瞬時値及び電源周波数を「線間電圧・線電流
と周波数検出器」２により検出する。初めに「線間電圧
・線電流と周波数検出器」２により、無負荷時の各線間
電圧と無負荷時の線電流との各瞬時値及び電源周波数を
検出し、「無負荷線間電圧・線電流と周波数保存器」３
に保存する。また「線間電圧・線電流と周波数検出器」
２は前記の検出機能の他に次の機能を有している。
【０００８】すなわち、無負荷時の各線間電圧と各電源
周波数とについて線電流のデータが保存されている「無
負荷線間電圧・線電流と周波数保存器」３から、駆動時
の三相交流電動機の同じ線間電圧と同じ周波数とに対す
る無負荷時の瞬時の線電流を検索して、「線間電圧・線
電流と周波数検出器」２により検出された駆動時の三相
交流電動機の瞬時の線電流から、前記「無負荷線間電圧
・線電流と周波数保存器」３から検索された無負荷時の
瞬時の線電流を減算する機能をも、「線間電圧・線電流
と周波数検出器」２は有している。
【０００９】「相電圧・相電流演算器」４は、「線間電
圧・線電流と周波数検出器」２からの瞬時の各線間電圧
と線電流とを、三相交流電動機の固定子巻線が星形結線
の場合には各線間電圧を各相電圧の瞬時値に変換し、三
相交流電動機の固定子巻線が三角結線の場合には各線電
流を各相電流の瞬時値に変換する演算器である。「高精
度瞬時トルク演算器」５は、「相電圧・相電流演算器」
４により演算された相電圧と相電流とから、トルクを求
める演算器であり、例えば次のような各式が使用され
る。
【００１０】ここで、各トルク演算式において星形結線
と三角結線との固定子巻線の各相電圧を共にVａ，Vｂ，
Vｃで表示し、各相電流をIａ，Iｂ，Iｃで表示する。
【００１１】瞬時の発生トルクτはαβ軸上の二相の鎖
交磁束
【外１】 とαβ軸上の二相の電流
【外２】 とから、(1)式により演算することができる。
【数１】 ここで、ｎは極対数である。
【００１２】［外２］と［外１］とは次式により求める
ことができる。
【数２】 ここに、Ψａ，Ψｂ，Ψｃは固定子巻線の各相の鎖交磁
束であり、K１，K２はそれぞれ、K１＝(2/3)1/2，K２＝
1/21/2である。
【００１３】また、三相交流電動機が正常の動作時には
零相電流と零相磁束とは存在しないので、次の式(3)か
ら求めることができる。
【数３】 ここに、K３，K４はそれぞれ、K3＝(3/2)1/2，K４＝ 2
1/2である。
【００１４】固定子巻線の各相の鎖交磁束Ψａ，Ψｂ，
Ψｃを得る方法として、サーチコイルやホール素子等に
より検出する方法と、三相交流電動機の固定子巻線の各
相電圧と各相電流とを検出して、次の(4)式の演算を行
い求める方法とがある。
【数４】 ここで、Ｒは固定子巻線の各相の巻線抵抗値である。
【００１５】また、瞬時の発生トルクは(5)式で求める
ことができる。
【数５】 ここで、K５はK５＝ｎ3-1/2である。
【００１６】三相交流電動機が正常動作時には零相電流
と零相磁束とは存在しないので、次の(6)式から瞬時の
発生トルクが求まる。すなわち、交流電動機の固定子巻
線のａ相、ｂ相の鎖交磁束と電流とからトルクを得るこ
とができる。
【数６】 ここに、K６はK６＝３1/2ｎである。
【００１７】次に、請求項４に記載されている三相交流
電動機の高精度瞬時発生トルクの演算方法について説明
する。
【００１８】無負荷時の各線間電圧と各周波数とについ
て線電流のデータが保存されている「無負荷線間電圧・
線電流と周波数保存器」３から、駆動時の三相交流電動
機の同じ電圧と同じ周波数とに対する無負荷時の瞬時の
線電流を検索し、「線間電圧・線電流と周波数検出器」
２により検出された駆動時の三相交流電動機の瞬時の線
電流から、「無負荷線間電圧・線電流と周波数保存器」
３から検索された無負荷時の瞬時の線電流を、「線間電
圧・線電流と周波数検出器」２において減算して、その
減算された線電流とその時の線間電圧とを「相電圧・相
電流演算器」４に入力する。「相電圧・相電流演算器」
４により相電圧と相電流とに変換演算され、その演算さ
れた相電圧と相電流とから「高精度瞬時トルク演算器」
５のトルク演算器によって(1)式、(5)式あるいは(6)式
のいずれかにより瞬時のトルク演算を行い、高精度の瞬
時発生トルクが求まる。
【００１９】図２は請求項５についての図面である。三
相交流電動機１の各端子の線間電圧と線電流との瞬時値
及び電源周波数を、「線間電圧・線電流と周波数検出
器」２により検出する。
【００２０】「相電圧・相電流演算器」４は、「線間電
圧・線電流と周波数検出器」２からの瞬時の各線間電圧
と線電流とを、三相交流電動機の固定子巻線が星形結線
の場合には各線間電圧を各相電圧の瞬時値に変換し、三
相交流電動機の固定子巻線が三角結線の場合には各線電
流を各相電流の瞬時値に変換する演算器である。「無負
荷相電圧・相電流と周波数保存器」６は、初めに「線間
電圧・線電流と周波数検出器」２により検出された無負
荷時の各電圧と各電流との瞬時値を、「相電圧・相電流
演算器」４により変換演算して、得られた無負荷時の相
電圧と相電流とをデータとして保存する機能、及び「線
間電圧・線電流と周波数検出器」２により検出された無
負荷時の各周波数を保存する機能を有している。また、
「相電圧・相電流演算器」４は前記の演算機能の他に次
の機能をモード備えている。
【００２１】すなわち、無負荷時の各線間電圧と各電源
周波数とについて相電圧と相電流とのデータが保存され
ている「無負荷相電圧・相電流と周波数保存器」６か
ら、駆動時の三相交流電動機の同じ線間電圧及び周波数
に対する無負荷時の相電流を検索するとともに、「線間
電圧・線電流と周波数検出器」２により検出された駆動
時の三相交流電動機の瞬時の線間電圧と線電流とを、
「相電圧・相電流演算器」４により瞬時の相電圧と相電
流とに変換演算し、その演算された相電流から前記「無
負荷相電圧・相電流と周波数保存器」６から検索された
無負荷時の瞬時の相電流を減算する機能をも「相電圧・
相電流演算器」４は備えている。
【００２２】次に、請求項５に記載されている三相交流
電動機の高精度瞬時発生トルクの演算方法について説明
する。
【００２３】無負荷時の各線間電圧と各周波数とについ
て相電圧と相電流とのデータが保存されている「無負荷
相電圧・相電流と周波数保存器」６から、駆動時の三相
交流電動機と同じ線間電圧と同じ周波数とに対する無負
荷時の瞬時の相電流を検索して、「線間電圧・線電流と
周波数検出器」２により検出された駆動時の三相交流電
動機の瞬時の線間電圧と線電流とを、「相電圧・相電流
演算器」４により瞬時の相電圧と相電流とに変換演算
し、その演算された相電流から「無負荷相電圧・相電流
と周波数保存器」６から検索された無負荷時の瞬時の相
電流を「相電圧・相電流演算器」４により減算して、そ
の減算された相電流とその時の相電圧とを「高精度瞬時
トルク演算器」５へ入力し、(1)式、(5)式あるいは(6)
式のいずれかのトルク演算式により瞬時のトルク演算を
行い、高精度の瞬時発生トルクが求まる。
【００２４】図３は請求項６についての図面である。三
相交流電動機１の各端子の線間電圧と線電流との瞬時値
及び電源周波数ｆsと回転子の回転周波数ｆnとを、「線
間電圧・線電流と周波数検出器」２により検出する。初
めに「線間電圧・線電流と周波数検出器」２により無負
荷時の各線間電圧と無負荷時の線電流との各瞬時値及び
電源周波数ｆsと無負荷時の回転子の回転周波数ｆn0と
を検出し、「無負荷線間電圧・線電流と周波数保存器」
３に保存する。
【００２５】「無負荷損失演算器」７は、「無負荷線間
電圧・線電流と周波数保存器」３に保存されている各線
間電圧と線電流とから瞬時の無負荷入力Piを演算し、固
定子巻線の各相の巻線抵抗Ｒによる瞬時の銅損Pcを無負
荷入力Piから減算して、瞬時の無負荷損失Poを求める演
算器である。「無負荷損失トルク演算器と保存器１」８
は、「線間電圧・線電流と周波数検出器」２から検出さ
れた各周波数又は「無負荷線間電圧・線電流と周波数保
存器」３に保存されている各周波数と、「無負荷損失演
算器」７により演算された無負荷損失Poとから、無負荷
時の瞬時損失トルクτ01を演算してそのデータを保存す
る。「高精度瞬時トルク演算器」５は、「相電圧・相電
流演算器」４により演算された駆動時の三相交流電動機
の相電圧と相電流との瞬時値から(1)式、(5)式あるいは
(6)式のいずれかのトルク演算式により瞬時のトルクを
演算し、その演算されたトルクから前記「無負荷損失ト
ルク演算器と保存器１」８から検索された無負荷時の瞬
時損失トルクτ01を減算する機能を備えている。
【００２６】次に、請求項６に記載されている三相交流
電動機の高精度瞬時発生トルクの演算方法について説明
する。
【００２７】無負荷時の各線間電圧と各周波数とについ
て無負荷時の瞬時損失トルクのデータが保存されている
「無負荷損失トルク演算器と保存器１」８から、駆動時
の三相交流電動機の同じ線間電圧と同じ周波数とに対す
る無負荷時の瞬時の損失トルクを検索し、「線間電圧・
線電流と周波数検出器」２により検出された駆動時の三
相交流電動機の瞬時の線間電圧と線電流とを、「相電圧
・相電流演算器」４により瞬時の相電圧と相電流とに変
換演算し、その演算された相電圧と相電流とを「高精度
瞬時トルク演算器」５に入力して(1)式、(5)式あるいは
(6)式のいずれかのトルク演算式により瞬時のトルクを
演算し、その演算されたトルクから「無負荷損失トルク
演算器と保存器１」８から検索された無負荷時の瞬時損
失トルクτ01を「高精度瞬時トルク演算器」５により減
算することにより高精度の瞬時発生トルクが求まる。
【００２８】図４は請求項７についての図面である。三
相交流電動機１の各端子の線間電圧と線電流との瞬時値
及び電源周波数ｆsと回転子の回転周波数ｆnとを、「線
間電圧・線電流と周波数検出器」２により検出する。
【００２９】「相電圧・相電流演算器」４は、「線間電
圧・線電流と周波数検出器」２からの瞬時の各線間電圧
と線電流とを、三相交流電動機の固定子巻線が星形結線
の場合には各線間電圧を各相電圧の瞬時値に変換し、三
相交流電動機の固定子巻線が三角結線の場合には各線電
流を各相電流の瞬時値に変換する演算器である。「無負
荷相電圧・相電流と周波数保存器」６は、初めに「線間
電圧・線電流と周波数検出器」２により検出された無負
荷時の各電圧と電流との瞬時値を、「相電圧・相電流演
算器」４により変換演算して、得られた無負荷時の相電
圧と相電流とをデータとして保存する機能、及び「線間
電圧・線電流と周波数検出器」２により検出された無負
荷時の各周波数を保存する機能を有している。
【００３０】「無負荷損失トルク演算器と保存器２」９
は、「相電圧・相電流演算器」４により変換演算された
無負荷時の相電圧と相電流との瞬時値とから、または
「無負荷相電圧・相電流と周波数保存器」６に保存され
ている無負荷時の相電圧と相電流との瞬時値から、(1)
式、(5)式あるいは(6)式のいずれかによりトルク演算を
行うか、または「無負荷相電圧・相電流と周波数保存
器」６に保存されている相電圧と相電流との瞬時値及び
各周波数からトルクの演算を行い、無負荷時の瞬時損失
トルクτ02を求めて、そのデータを保存する演算器と保
存器である。「高精度瞬時トルク演算器」５は、「相電
圧・相電流演算器」４により演算された駆動時の三相交
流電動機の相電圧と相電流との瞬時値から(1)式、(5)式
あるいは(6)式のいずれかにより瞬時のトルクを演算
し、その演算されたトルクから前記「無負荷損失トルク
演算器と保存器２」９から検索された無負荷時の瞬時損
失トルクτ02を減算する機能を備えている。
【００３１】次に、請求項７に記載されている三相交流
電動機の高精度瞬時発生トルクの演算方法について説明
する。
【００３２】無負荷時の各線間電圧と各周波数とについ
て瞬時損失トルクτ02のデータが保存されている「無負
荷損失トルク演算器と保存器２」９から、駆動時の三相
交流電動機の同じ線間電圧と同じ周波数に対する無負荷
時の損失トルクを検索し「線間電圧・線電流と周波数検
出器」２により検出された駆動時の三相交流電動機の線
間電圧と線電流とを、「相電圧・相電流演算器」４によ
り瞬時の相電圧と相電流とに変換演算し、その演算した
相電圧と相電流とから「高精度瞬時トルク演算器」５に
より瞬時トルクを演算して、その演算したトルクから
「無負荷損失トルク演算器と保存器２」９から検索され
た無負荷時の瞬時損失トルクτ02を「高精度瞬時トルク
演算器」５により減算することにより、高精度の瞬時発
生トルクが求まる。
【００３３】図５は請求項８についての図面である。三
相交流電動機１の各端子の線間電圧と線電流との瞬時値
及び電源周波数ｆsと回転子の回転周波数ｆnとを「線間
電圧・線電流と周波数検出器」２により検出する。初め
に「線間電圧・線電流と周波数検出器」２により、無負
荷時の各線間電圧と線電流との瞬時値及び電源周波数ｆ
sと回転子の回転周波数ｆn0とを検出し、「無負荷線間
電圧・線電流と周波数保存器」３に保存する。
【００３４】「無負荷損失演算器」７は、「無負荷線間
電圧・線電流と周波数保存器」３に保存されている各線
間電圧と線電流とから瞬時の無負荷入力Piを演算し、固
定子巻線の各相の巻線抵抗Ｒによる瞬時の銅損Pcを無負
荷入力Piから減算して、瞬時の無負荷損失Poを求める演
算器である。「無負荷損失トルク演算器と保存器１」８
は、「線間電圧・線電流と周波数検出器」２から検出さ
れた各周波数又は「無負荷線間電圧・線電流と周波数保
存器」３に保存されている各周波数と、「無負荷損失演
算器」７により演算された無負荷損失Poとから、無負荷
時の瞬時損失トルクτ01を演算してそのデータを保存す
る。「無負荷損失の平均トルク演算器と保存器Ａ」１０
は「無負荷損失トルク演算器と保存器１」８から出力さ
れた瞬時の無負荷損失トルクτ01を時間について平均
し、その平均トルクτ0Aのデータを保存する機能を有し
ている。トルクを平均する時間は、次々に表示が変わっ
た場合に、人間の眼によって充分に認識し識別され得る
期間、例えば２秒程度とするとよい。
【００３５】「高精度平均トルク演算器」１１は、「線
間電圧・線電流と周波数検出器」２によって検出された
駆動時の三相交流電動機の線間電圧と線電流との瞬時値
を、「相電圧・相電流演算器」４により瞬時の相電圧と
相電流とに変換演算し、その演算した相電圧と相電流と
から「高精度瞬時トルク演算器」５により(1)式、(5)式
あるいは(6)式のいずれかを用いて瞬時トルクを演算し
て、それらのいずれかの演算した瞬時トルクから時間に
ついての平均トルクを演算する機能と、その平均トルク
から前記「無負荷損失の平均トルク演算器と保存器Ａ」
１０に保存されている無負荷損失の平均トルクτ0Aを減
算する機能とを有している。
【００３６】次に、請求項８に記載されている三相交流
電動機の高精度瞬時発生トルクの演算方法について説明
する。
【００３７】無負荷時の各線間電圧と各周波数とについ
て瞬時無負荷損失の平均トルクのデータが保存されてい
る「無負荷損失の平均トルク演算器と保存器Ａ」１０か
ら、駆動時の三相交流電動機の同じ線間電圧と同じ周波
数とに対する瞬時無負荷損失の平均トルクを検索し、
「線間電圧・線電流と周波数検出器」２によって検出さ
れた駆動時の三相交流電動機の瞬時の線間電圧と線電流
とを、「相電圧・相電流演算器」４により瞬時の相電圧
と相電流とに変換演算し、その演算した相電圧と相電流
とから「高精度瞬時トルク演算器」５により(1)式、(5)
式あるいは(6)式のいずれかの瞬時トルクを演算して、
その演算した瞬時トルクから平均トルクを「高精度平均
トルク演算器」１１により演算し、その演算した平均ト
ルクから、前記「無負荷損失の平均トルク演算器と保存
器Ａ」１０から検索された瞬時無負荷損失の平均トルク
τ0Aを減算することにより、高精度の平均発生トルクが
求まる。
【００３８】図６は請求項９についての図面である。三
相交流電動機１の各端子の線間電圧と線電流との瞬時値
及び電源周波数ｆsと回転子の回転周波数ｆnとを、「線
間電圧・線電流と周波数検出器」２により検出する。
【００３９】「相電圧・相電流演算器」４は、「線間電
圧・線電流と周波数検出器」２からの瞬時の各線間電圧
と線電流とを、三相交流電動機の固定子巻線が星形結線
の場合には各線間電圧を各相電圧の瞬時値に変換し、三
相交流電動機の固定子巻線が三角結線の場合には各線電
流を各相電流の瞬時値に変換する演算器である。「無負
荷相電圧・相電流と周波数保存器」６は、初めに「線間
電圧・線電流と周波数検出器」２により検出された無負
荷時の各電圧と電流との瞬時値を、「相電圧・相電流演
算器」４により変換演算して、得られた無負荷時の相電
圧と相電流とをデータとして保存する機能、及び「線間
電圧・線電流と周波数検出器」２により検出された無負
荷時の各周波数を保存する機能を有している。
【００４０】「無負荷損失トルク演算器と保存器２」９
は、「相電圧・相電流演算器」４により変換演算された
無負荷時の相電圧と相電流とから、または「無負荷相電
圧・相電流と周波数保存器」６に保存されている無負荷
時の相電圧と相電流との瞬時値から、(1)式、(5)式また
は(6)式のいずれかのトルク演算を行うか、又は「無負
荷相電圧・相電流と周波数保存器」６に保存されている
相電圧と相電流との瞬時値及び各周波数からトルクの演
算を行い、無負荷時の瞬時損失トルクτ02を求めて、そ
のデータを保存する演算器と保存器である。「無負荷損
失の平均トルク演算器と保存器Ｂ」１２は、「無負荷損
失トルク演算器と保存器２」９から出力された無負荷時
の瞬時損失トルクτ02を時間について平均して、その平
均トルクのデータτ0Bのデータを保存する機能を有して
いる。
【００４１】「高精度平均トルク演算器」１１は、「線
間電圧・線電流と周波数検出器」２によって検出された
駆動時の三相交流電動機の線間電圧と線電流との瞬時値
を、「相電圧・相電流演算器」４により瞬時の相電圧と
相電流とに変換演算し、その演算した相電圧と相電流と
から「高精度瞬時トルク演算器」５により(1)式、(5)式
あるいは(6)式のいずれかを用いて瞬時トルクを演算し
て、それらのいずれかの演算した瞬時トルクから時間に
ついての平均トルクを演算する機能と、その平均トルク
から前記「無負荷損失の平均トルク演算器と保存器Ｂ」
１２に保存されている無負荷損失の平均トルクτ0Bを減
算する機能とを有している。
【００４２】次に、請求項９に記載されている三相交流
電動機の高精度瞬時発生トルクの演算方法について説明
する。
【００４３】無負荷時の各線間電圧と各線電流とについ
て瞬時無負荷損失の平均トルクのデータが保存されてい
る「無負荷損失の平均トルク演算器と保存器Ｂ」１２か
ら、駆動時の三相交流電動機の同じ線間電圧と同じ周波
数とに対する瞬時無負荷損失の平均トルクを検索し、
「線間電圧・線電流と周波数検出器」２により検出され
た駆動時の三相交流電動機の瞬時の線間電圧と線電流と
を、「相電圧・相電流演算器」４により瞬時の相電圧と
相電流とに変換演算し、その演算した相電圧と相電流と
から「高精度瞬時トルク演算器」５により(1)式、(5)式
あるいは(6)式のいずれかを用いて瞬時トルクを演算し
て、それらの演算した瞬時トルクから「高精度平均トル
ク演算器」１１により平均トルクを演算し、その演算さ
れた平均トルクから、「無負荷損失の平均トルク演算器
と保存器Ｂ」１２から検索された無負荷損失の平均トル
クτ0Bを減算することにより、高精度の平均発生トルク
が求まる。
【００４４】以上説明したように、本発明による三相交
流電動機の高精度瞬時発生トルク検出装置では、三相交
流電動機の印加電圧と電流との各瞬時値から瞬時発生ト
ルクの演算を行う前に、予め無負荷時の瞬時電流の保
存、無負荷時の瞬時損失トルクの演算及び保存、または
無負荷時の瞬時損失トルクから無負荷損失の平均トルク
の演算及び保存を行って、駆動時の三相交流電動機の電
圧と電流との各瞬時値から瞬時発生トルクの演算を行う
際に、保存された無負荷電流または無負荷時の損失トル
クを考慮して高精度の瞬時発生トルクの検出を行うこと
ができ、また無負荷時の平均損失トルクを考慮して高精
度の平均発生トルクの検出を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 請求項４についての三相交流電動機の高精度
瞬時発生トルク検出装置の一実施例を示す図である。
【図２】 請求項５についての三相交流電動機の高精度
瞬時発生トルク検出装置の一実施例を示す図である。
【図３】 請求項６についての三相交流電動機の高精度
瞬時発生トルク検出装置の一実施例を示す図である。
【図４】 請求項７についての三相交流電動機の高精度
瞬時発生トルク検出装置の一実施例を示す図である。
【図５】 請求項８についての三相交流電動機の高精度
瞬時発生トルク検出装置の一実施例を示す図である。
【図６】 請求項９についての三相交流電動機の高精度
瞬時発生トルク検出装置の一実施例を示す図である。
【符号の説明】
１ 三相交流電動機 ２ 「線間電圧・線電流と周波数検出器」 ３ 「無負荷線間電圧・線電流と周波数保存器」 ４ 「相電圧・相電流演算器」 ５ 「高精度瞬時トルク演算器」 ６ 「無負荷相電圧・相電流と周波数保存器」 ７ 「無負荷損失演算器」 ８ 「無負荷損失トルク演算器と保存器１」 ９ 「無負荷損失トルク演算器と保存器２」 １０ 「無負荷損失の平均トルク演算器と保存器Ａ」 １１ 「高精度平均トルク演算器」 １２ 「無負荷損失の平均トルク演算器と保存器Ｂ」

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 三相交流電動機の印加電圧と電流との各
    瞬時値から瞬時発生トルクの演算を行う前に、予めトル
    クに寄与しない無負荷電流を検出して置き、この無負荷
    電流を考慮して高精度の瞬時発生トルクの演算を行う演
    算器を備えていることを特徴とする三相交流電動機の高
    精度瞬時発生トルク検出装置。
  2. 【請求項２】 三相交流電動機の印加電圧と電流との各
    瞬時値から瞬時発生トルクの演算を行う前に、予めトル
    クに寄与しない無負荷電流を検出して置き、駆動時の三
    相交流電動機から検出された瞬時の電流から前記無負荷
    電流の瞬時値を減算して、高精度の瞬時発生トルクの演
    算を行う演算器を備えていることを特徴とする三相交流
    電動機の高精度瞬時発生トルク検出装置。
  3. 【請求項３】 三相交流電動機の印加電圧と電流との各
    瞬時値から瞬時発生トルクの演算を行う前に、予めトル
    クに寄与しない無負荷電流を検出し、その無負荷電流に
    相当する瞬時の無負荷損失トルクを求め、駆動時の三相
    交流電動機から検出された印加電圧と電流との各瞬時値
    から演算された瞬時発生トルクの値から前記の無負荷損
    失トルクを減算し、高精度の瞬時発生トルクの演算を行
    う演算器を備えていることを特徴とする三相交流電動機
    の高精度瞬時発生トルク検出装置。
  4. 【請求項４】 三相交流電動機の線間電圧と線電流との
    瞬時値及び周波数を検出する「線間電圧・線電流と周波
    数検出器」と、前記の「線間電圧・線電流と周波数検出
    器」により無負荷時に検出された瞬時の線間電圧と線電
    流及び周波数のデータ保存を行う「無負荷線間電圧・線
    電流と周波数保存器」とを備えており、 無負荷時の各線間電圧と各周波数とについての線電流の
    データを保存してある「無負荷線間電圧・線電流と周波
    数保存器」から、駆動時の三相交流電動機の同じ線間電
    圧と同じ周波数とに対する無負荷時の瞬時の線電流を検
    索し、「線間電圧・線電流と周波数検出器」により検出
    された駆動時の三相交流電動機の瞬時の線電流から、前
    記「無負荷線間電圧・線電流と周波数保存器」から検索
    された無負荷時の瞬時の線電流を減算する機能をも有す
    る前記「線間電圧・線電流と周波数検出器」により、
    「無負荷線間電圧・線電流と周波数保存器」から検索さ
    れた無負荷時の瞬時の線電流を減算し、該「線間電圧・
    線電流と周波数検出器」から出力される線間電圧と線電
    流とを、「相電圧・相電流演算器」により相電圧と相電
    流とに変換演算し、該演算された相電圧と相電流とから
    「高精度瞬時トルク演算器」によって高精度の瞬時発生
    トルクを得ることを特徴とする請求項２記載の三相交流
    電動機の高精度瞬時発生トルク検出装置。
  5. 【請求項５】 「線間電圧・線電流と周波数検出器」に
    より検出された線間電圧と線電流とを、相電圧と相電流
    とに変換演算する「相電圧・相電流演算器」により演算
    された無負荷時の相電圧と相電流とのデータ保存と、前
    記「線間電圧・線電流と周波数検出器」により検出され
    た周波数のデータ保存とを行う「無負荷相電圧・相電流
    と周波数保存器」を備えており、 無負荷時の各線間電圧と各周波数とについて相電圧と相
    電流とのデータが保存されている「無負荷相電圧・相電
    流と周波数保存器」から、駆動時の三相交流電動機の同
    じ線間電圧と同じ周波数とに対する無負荷時の瞬時の相
    電流を検索し、「線間電圧・線電流と周波数検出器」に
    より検出された駆動時の三相交流電動機の線間電圧と線
    電流とを、「相電圧・相電流演算器」により瞬時の相電
    圧と相電流とに変換演算し、その演算された相電流か
    ら、前記「無負荷相電圧・相電流と周波数保存器」から
    検索された無負荷時の瞬時の相電流を減算する機能をも
    更に有する前記「相電圧・相電流演算器」により、「無
    負荷相電圧・相電流と周波数保存器」から検索された無
    負荷時の瞬時の相電流を減算し、その減算された相電流
    と前記相電圧とから「高精度瞬時トルク演算器」によっ
    て高精度の瞬時発生トルクを得ることを特徴とする請求
    項２記載の三相交流電動機の高精度瞬時発生トルク検出
    装置。
  6. 【請求項６】 「線間電圧・線電流と周波数検出器」に
    より検出された無負荷時の線間電圧と線電流とから、ま
    たは「無負荷線間電圧・線電流と周波数保存器」に保存
    されている無負荷時の線間電圧と線電流とから、瞬時の
    無負荷損失を演算する「無負荷損失演算器」と、前記
    「無負荷損失演算器」により演算された無負荷損失と、
    前記「線間電圧・線電流と周波数検出器」により検出さ
    れた周波数または「無負荷線間電圧・線電流と周波数保
    存器」から検索される周波数とから、無負荷時の瞬時損
    失トルクを演算してそのデータを保存する「無負荷損失
    トルク演算器と保存器１」とを備えており、 無負荷時の各線間電圧と各周波数とについて無負荷時の
    瞬時損失トルクのデータが保存されている「無負荷損失
    トルク演算器と保存器１」から、駆動時の三相交流電動
    機の同じ線間電圧と同じ周波数とに対する無負荷時の瞬
    時の損失トルクを検索し、「線間電圧・線電流と周波数
    検出器」により検出された駆動時の三相交流電動機の瞬
    時の線間電圧と線電流とを「相電圧・相電流演算器」に
    より瞬時の相電圧と相電流とに変換演算し、該演算され
    た相電圧と相電流とから「高精度瞬時トルク演算器」に
    より瞬時のトルクを演算し、該演算されたトルクから、
    前記「無負荷損失トルク演算器と保存器１」から検索さ
    れた無負荷時の瞬時の損失トルクを減算する機能をも有
    する「高精度瞬時トルク演算器」により、前記「無負荷
    損失トルク演算器と保存器１」から検索された無負荷時
    の瞬時の損失トルクを減算して、高精度の瞬時発生トル
    クを得ることを特徴とする請求項３記載の三相交流電動
    機の高精度瞬時発生トルク検出装置。
  7. 【請求項７】 「線間電圧・線電流と周波数検出器」に
    より検出された無負荷時の線間電圧と線電流とから「相
    電圧・相電流演算器」により変換演算された相電圧と相
    電流とから、または「無負荷相電圧・相電流と周波数保
    存器」に保存されている無負荷時の相電圧と相電流とか
    ら、無負荷時の瞬時損失トルクを演算してそのデータを
    保存する「無負荷損失トルク演算器と保存器２」を備え
    ており、 無負荷時の各線間電圧と各周波数とについての相電圧と
    相電流とから演算された瞬時の損失トルクのデータが保
    存されている「無負荷損失トルク演算器と保存器２」か
    ら、駆動時の三相交流電動機の同じ線間電圧と同じ周波
    数とに対する無負荷時の瞬時の損失トルクを検索し、
    「線間電圧・線電流と周波数検出器」から検出された駆
    動時の三相交流電動機の線間電圧と線電流とを「相電圧
    ・相電流演算器」により相電圧と相電流とに変換演算
    し、該演算された相電圧と相電流とから「高精度瞬時ト
    ルク演算器」により瞬時のトルクを演算し、該演算され
    たトルクから、前記「無負荷損失トルク演算器と保存器
    ２」から検索された無負荷時の瞬時の損失トルクを減算
    する機能をも有する「高精度瞬時トルク演算器」によっ
    て、「無負荷損失トルク演算器と保存器２」から検索さ
    れた無負荷時の瞬時の損失トルクを減算して、高精度の
    瞬時発生トルクを得ることを特徴とする請求項３記載の
    三相交流電動機の高精度瞬時発生トルク検出装置。
  8. 【請求項８】 「無負荷損失トルク演算器と保存器１」
    から出力される瞬時の無負荷損失トルクを時間について
    平均し保存する「無負荷損失の平均トルク演算器と保存
    器Ａ」を備えており、 無負荷時の各線間電圧と各周波数とについての瞬時無負
    荷損失の平均トルクのデータが保存されている「無負荷
    損失の平均トルク演算器と保存器Ａ」から、駆動時の三
    相交流電動機の同じ線間電圧と同じ周波数とに対する瞬
    時無負荷損失の平均トルクを検索し、「線間電圧・線電
    流と周波数検出器」により検出された駆動時の三相交流
    電動機の瞬時の線間電圧と線電流とを「相電圧・相電流
    演算器」により相電圧と相電流とに変換演算し、該演算
    された瞬時の相電圧と相電流とから「高精度瞬時トルク
    演算器」により瞬時トルクを演算し、該演算されたトル
    クから「高精度平均トルク演算器」により時間について
    の平均トルクを演算し、該演算された平均トルクから、
    前記「無負荷損失の平均トルク演算器と保存器Ａ」から
    検索された瞬時無負荷損失の平均トルクを減算する機能
    をも備えた前記「高精度平均トルク演算器」により、
    「無負荷損失の平均トルク演算器と保存器Ａ」から検索
    された瞬時無負荷損失の平均トルクを減算して、請求項
    ３から求めることのできる高精度の平均発生トルクを得
    ることを特徴とする三相交流電動機の高精度瞬時発生ト
    ルク検出装置。
  9. 【請求項９】 「無負荷損失トルク演算器と保存器２」
    から出力される瞬時の無負荷損失トルクを時間について
    平均し保存する「無負荷損失の平均トルク演算器と保存
    器Ｂ」を備えており、 無負荷時の各線間電圧と各周波数とについての瞬時無負
    荷損失の平均トルクのデータが保存されている「無負荷
    損失の平均トルク演算器と保存器Ｂ」から駆動時の三相
    交流電動機の同じ線間電圧と同じ周波数とに対する瞬時
    無負荷損失の平均トルクを検索し、「線間電圧・線電流
    と周波数検出器」により検出された駆動時の三相交流電
    動機の瞬時の線間電圧と線電流とを「相電圧・相電流演
    算器」により相電圧と相電流とに変換演算し、該演算さ
    れた瞬時の相電圧と相電流とから「高精度瞬時トルク演
    算器」により瞬時トルクを演算し、該演算されたトルク
    から「高精度平均トルク演算器」により時間についての
    平均トルクを演算し、該演算された平均トルクから、前
    記「無負荷損失の平均トルク演算器と保存器Ｂ」から検
    索された瞬時無負荷損失の平均トルクを減算する機能を
    も備えた前記「高精度平均トルク演算器」により、「無
    負荷損失の平均トルク演算器と保存器Ｂ」から検索され
    た無負荷損失の平均トルクを減算して、請求項３から求
    めることのできる高精度の平均発生トルクを得ることを
    特徴とする三相交流電動機の高精度瞬時発生トルク検出
    装置。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102435364A (zh) * 2011-09-19 2012-05-02 上海理工大学 一种基于瞬时能量的电动执行机构扭矩软测量方法
WO2023032182A1 (ja) * 2021-09-06 2023-03-09 三菱電機株式会社 電動機監視装置および電動機監視方法

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4089197B2 (ja) * 2001-10-04 2008-05-28 日本精工株式会社 電動パワーステアリング装置の制御装置
US7834494B2 (en) * 2004-06-04 2010-11-16 The Boeing Company Fault-tolerant electromechanical actuator having a torque sensing control system
EP2544364B1 (de) * 2011-07-08 2014-08-27 Siemens Aktiengesellschaft Momentenbeobachter auf der Basis der Messung von Ausgangsströmen und Ausgangsspannungen
CN104062051B (zh) * 2014-06-25 2016-09-14 中国西电电气股份有限公司 一种隔离开关装配用全自动驱动检测装置及方法
EP3012964B1 (en) 2014-10-23 2022-05-11 Fluke Precision Measurement Limited Method and apparatus for estimating torque
US10753976B2 (en) 2017-10-13 2020-08-25 Schweitzer Engineering Laboratories, Inc. Detection of transient high torque events associated with rotating machinery in electric power systems
US10578653B2 (en) 2018-03-02 2020-03-03 Schweitzer Engineering Laboratories, Inc. Overexcitation protection for electric power system equipment
EP3664282B1 (de) * 2018-12-04 2022-05-25 Siemens Aktiengesellschaft Kompensieren von rastmomenten von synchronmotoren

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3791473A (en) * 1972-09-21 1974-02-12 Petro Electric Motors Ltd Hybrid power train
GB1600868A (en) * 1977-04-20 1981-10-21 Brush Elec Machines Method of testing and apparatus for testing engines
US4204425A (en) * 1978-06-29 1980-05-27 Westinghouse Electric Corp. Method of testing induction motors
US5057760A (en) * 1985-01-31 1991-10-15 Aeg Westinghouse Transportation Systems, Inc. Torque determination for control of an induction motor apparatus
JPH067073B2 (ja) * 1986-04-21 1994-01-26 株式会社日立製作所 トルク検出方法及びその検出装置
KR890000890A (ko) * 1987-06-22 1989-03-17 미타 가츠시게 토크검출장치
US5334923A (en) * 1990-10-01 1994-08-02 Wisconsin Alumni Research Foundation Motor torque control method and apparatus
EP0615117A3 (en) * 1993-03-08 1995-01-11 Yamaha Motor Co Ltd Method and device for torque detection of an engine.
US6150788A (en) * 1999-02-16 2000-11-21 Seiberco Incorporated Load torque detection and drive current optimization determination met

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102435364A (zh) * 2011-09-19 2012-05-02 上海理工大学 一种基于瞬时能量的电动执行机构扭矩软测量方法
WO2023032182A1 (ja) * 2021-09-06 2023-03-09 三菱電機株式会社 電動機監視装置および電動機監視方法

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