JPH11113276A - Srモータのドライブ方法 - Google Patents

Srモータのドライブ方法

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JPH11113276A
JPH11113276A JP9286156A JP28615697A JPH11113276A JP H11113276 A JPH11113276 A JP H11113276A JP 9286156 A JP9286156 A JP 9286156A JP 28615697 A JP28615697 A JP 28615697A JP H11113276 A JPH11113276 A JP H11113276A
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JP
Japan
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speed
coil
torque
time
width
Prior art date
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Withdrawn
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JP9286156A
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English (en)
Inventor
Ryoji Abe
良次 安倍
Morihiro Saito
守弘 斎藤
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Nippon Electric Industry Co Ltd
Original Assignee
Nippon Electric Industry Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 振動騒音が大幅に削減できるとともに、PW
M制御なしでの速度制御が可能であり、これによって高
効率で省エネに好都合なドライブ方法を提供する。 【解決手段】 起動時には最大時間幅でコイルに通電
し、その後はトルク値に応じてコイルに通電する時間幅
を変更・制御して断続的なオンオフの通電・駆動の制御
を行う。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、出力が大きく、
しかも耐久時間が長い特徴を有し、例えば航空宇宙用、
産業用、輸送用、家庭電気製品用などへの適用に好適な
SRモータに係り、特に電気自動車、ポンプ、送風機等
への使用に好適で効率的な駆動を可能とするSRモータ
のドライブ方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】スイッチド・リラクタンスモータ(以
下、SRモータとよぶ)は、周知のように、電磁石が鉄
片(磁性材)を吸引・吸着する磁力を利用してロータの
回転を行うものであって、通常ステータ側の突出したテ
イース部分(凸状部)が電磁石となり、ロータ側の突出
したテイース部分(凸状部)が電磁石に吸引する鉄片に
相当する。例えばこのSRモータとしては、内側に外向
き凸状のロータと、外側に内向き凸状のステータとを配
設した構成のものであって、ステータ側の各凸部(ステ
ータテイース)には、適宜の巻線を巻装させて形成した
コイルを取り付けてある。
【0003】このような構成のSRモータでは、ステー
タテイースとロータテイースが対向・対峙(正対)した
ところがアラインドポジション(P)と呼ばれ、この位
置では回転力(トルク)が発生しない。一方、図5に示
すステータテイース20Aとロータテイース10Aとが
ずれたアンアラインドポジションでは磁気による吸引力
が発生し、ステータテイース20Aとロータテイース1
0Aとが対向・対峙するアラインドポジション(P)ま
で回転する。
【0004】従って、駆動スタート時には、アンアライ
ンドポジションの状態からタイミング(ONタイミン
グ)を図りながら最大の通電時間幅でコイルへの通電を
行う。また、所定のパワーまで立ち上がったところで、
ONタイミングを所定の時間差(β)だけ前進側にシフ
トするとともに、固有の一定時間幅(α)で通電させて
いる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】従って、このようなド
ライブ方法では、一定の通電時間で駆動させているか
ら、以下のような問題を生じている。 アラインドポジション付近でOFFするから、振動騒
音が大きいこと、 速度制御を行うときには、PWM制御(パルス幅制
御)が必要であること、 また、かりにPWM制御を行うとすると、スイッチン
グロスが増大するとともに高速回転の限界が狭まるこ
と。
【0006】そこで、この発明は、上記した事情に鑑
み、振動騒音が大幅に削減できるとともに、PWM制御
なしでの速度制御が可能であり、これによって高効率で
省エネに好都合なSRモータのドライブ方法を提供する
ことを目的とするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】即ち、この請求項1に記
載の発明は、ロータの凸状部位置を検出しながらその凸
状部に対向配置するステータの凸部に設けたコイルに通
電・励磁し、発生する磁力で前記ロータ側の凸状部を吸
引しながらロータを回転・駆動するSRモータにおい
て、起動時には最大時間幅のパルスで前記各コイルに順
次通電し、その後は速度及び/又はトルクの値に応じて
前記各コイルに通電するパルスの時間幅を変更・制御し
て断続的なオンオフの通電・駆動の制御を行うものであ
る。
【0008】また、請求項2に記載の発明は、請求項1
に記載のSRモータのドライブ方法であって、各コイル
に通電するパルスの時間幅のオン・オフ角は、アンアラ
インド側の所定位置より通電開始し、アラインド側を可
変通電終了して通電角を制御するものである。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、この発明の好適な実施例に
ついて添付図面を参照しながら説明する。図1は、この
発明にかかるSRモータのドライブ方法に使用するドラ
イブ装置を示すものであり、このドライブ装置は、速度
指令部1と、速度誤差増幅部2と、制御部3と、出力変
換部4と、センサ5と、位置検出部6と、速度検出部7
と、トルク検出部8とを備えている。図中符号9はSR
モータを示す。
【0010】この実施例の速度指令部1は、操作者の手
動で計器(例えば、ボリュウム)を調整して所望の(回
転)速度に応じた指令信号を出力するものであるが、予
めフローチャート等に動作手順を記憶させてある記憶部
を備えたコンピュータ等で構成してもよい。
【0011】速度誤差増幅部2は、速度指令部1から出
力される速度指令信号と速度検出部7から出力される信
号とのデータに基づき減算を行って速度誤差を検出する
とともに、その速度誤差を増幅して制御部3へ出力す
る。
【0012】制御部3は、ロータの位置データ、検出速
度のデータ及び検出トルクのデータ等を入力するととも
に、これらのデータに基づいて複数のON/OFF(パ
ルス)信号を出力変換部4に出力する。
【0013】出力変換部4は、制御部3から出力される
ON/OFF信号に基づいてSRモータの各コイルに通
電する通電角を変化・調整してトルクの出力を適宜変換
する。
【0014】従って、この実施例によれば、操作者が速
度指令部1で所望の速度を設定すると、この速度指令部
1から出力する指令信号に基づき速度誤差増幅部2では
適宜の誤差信号を制御部3へ出力する。
【0015】これを入力した制御部3からは、同時に入
力するロータの位置データ、検出速度のデータ及び検出
トルクのデータ等を考慮して、最適なON/OFF信号
を出力変換部4に出力する。これによって、出力変換部
4では、最適なタイミング(シフト幅β)及び通電時間
(ON幅α)でステータコイルに電流を通電する。これ
により、従来必要であったPWM制御を設けなくとも、
所望の一定回転速度(及び所望のトルク)でSRモータ
を運転させることができる。
【0016】次に、この発明に係るSRモータのドライ
ブ方法について説明する。図2はこの発明に係るSRモ
ータのドライブ方法を示すものであり、起動時には最大
時間幅でコイルに通電し、その後はトルク値に応じてコ
イルに通電する時間幅を変更・制御して断続的な通電・
駆動を行う。
【0017】即ち、この実施例のSRモータのドライブ
方法では、第1ステップS1 から第(N+2)ステップ
N+2 までで構成されている。
【0018】第1ステップS1 は、アンアラインドポジ
ション位置にあるステータ側のコイルに通電・励磁し、
具体的には図3に示すように、所定の(トルク値T。と
なる所から)始動位相角度差θonから通電を開始する
(時刻tonから)。また、この始動時の通電時間は最大
時間αであって、具体的には所定のトルク値T。′とな
る所まで(時刻toff ) フル時間( フル通電角) で通電
する。このON幅の時間αは、ロータ位置検出用のセン
サから出力するロータ位置検出信号で決定するものであ
り、定量的には、相数をm、ロータの歯数をNr とする
と、次式 α=360/(m・Nr ) で決定される。これによって、次第にロータの回転速度
が増大していく。
【0019】第2ステップS2 では、速度検出信号から
の検出信号によって検出される回転するロータの速度N
が設定された設定(回転)速度N1よりも大きいか否か
を判別する。そして、この回転速度Nが設定速度N1よ
りも小さいとき(N1>N)にはそのまま第1ステップ
1 の動作を続行するが、大きいとき(N1<N)には
第3ステップS3 に移行する。
【0020】第3ステップS3 では、ロータ側の凸部と
ステータ側の凸部との位相差が、先の始動位相角度差θ
onからずれて時間的に前進する(シフト)ような通電制
御を行う。即ち、このシフト幅(位相差)βは、次式に
示すように、 β=α/2 が標準的であるが、設定・変更は自由に可能である。
【0021】第4ステップS4 では、トルク検出手段に
よって検出されるトルクTが,設定トルクT1よりも大
きいか否かを判別する。そして、このトルクTが設定ト
ルクT1よりも大きいとき(T1<T)にはそのまま第
3ステップS3 の動作を続行するが、小さいとき(T1
>T)には第5ステップS5 に移行する。
【0022】第5ステップS5 では、トルク検出手段に
よって検出されるトルクTが,設定トルクT1の0.9
倍よりも大きいか否かを判別する。そして、このトルク
Tが設定トルクT1 の0.9倍、つまり0.9・T1よ
りも大きいとき(0.9・T1<T)には第6ステップ
6 に移行する。また、小さいとき(0.9・T1>
T)には次の第7ステップS7 に移行する。
【0023】第6ステップS6 では、ロータ側の凸部と
ステータ側の凸部との位相差が、第3ステップS3 でβ
だけ進んでいるから、先の始動位相角度差θonからずれ
て時間的にβだけ前進する(シフト)通電制御を行い、
通電時間、つまりON幅の時間α90は、フル時間( フル
通電角) の0.9倍、即ち0.9・αに固定する。
【0024】第7ステップS7 (図略)では、トルク検
出手段によって検出されるトルクTが設定トルクT1の
0.8倍(この減少幅は、特に0.1ずつ減少させなく
ともよい)よりも大きいか否かを判別する。そして、こ
のトルクTが設定トルクT1 の0.8倍、つまり0.8
・T1より小さいとき(0.8・T1<T)には第8ス
テップS8 (省略)に移行する。また、大きいとき
(0.8・T1>T)には第9ステップS9 (省略)に
移行する。以下、同様の手順で操作していく。
【0025】第NステップSN では、トルク検出手段に
よって検出されるトルクTが,設定トルクT1の0.2
倍よりも大きいか否かを判別する。そして、このトルク
Tが設定トルクT1 の0.2倍、つまり0.2・T1よ
りも小さいとき(0.2・T1<T)には第(N+1)
ステップSN+1 に移行し、大きいとき(0.2・T1>
T)には第(N+2)ステップSN+2 に移行する。
【0026】第(N+1)ステップSN+1 では、ロータ
側の凸部とステータ側の凸部との位相差が、始動位相角
度差θonから時間的にβだけ前進する(シフト)通電制
御を行い、通電時間、つまりON幅の時間α20は、フル
時間(フル通電角) の0.2倍、即ち0.2・αに固定
する。
【0027】第(N+2)ステップSN+2 では、ロータ
側の凸部とステータ側の凸部との位相差が、始動位相角
度差θonから時間的にβだけ前進する(シフト)通電制
御を行い、通電時間、つまりON幅の時間α10は、フル
時間( フル通電角) の0.1倍、即ち0.1・αに固定
する。なお、この実施例では、検出するトルク値が異な
っても(但し、スタート時を除く)、始動位相角度差θ
onから時間的に常時一定のβだけ前進するように構成し
てあるが、特にこれに限定せず、回転速度の上昇に伴っ
て前進するように構成(シフト量を増大)してもよい。
またこの実施例では、トルクにてコントロールする状態
を示したが、ON幅をコントロールして電流の通電角を
可変にすることは動力を制御することなので、速度も同
様にコントロールできることは明らかである。また、こ
の実施例ではインナロータ式のものを使用したが、アウ
タロータ式のものであっても構わない。
【0028】
【発明の効果】以上説明してきたようにこの発明によれ
ば、ロータの凸状部位置を検出しながらその凸状部に対
向配置するステータの凸部に設けたコイルに通電・励磁
し、発生する磁力でロータ側の凸状部を吸引しながらロ
ーラを回転・駆動するSRモータにおいて、起動時には
最大時間幅でコイルに通電し、起動時には最大時間幅で
コイルに通電し、その後はトルク値に応じてコイルに通
電する時間幅を変更・制御して断続的な通電・駆動を行
うように構成しており、トルクの小さいときにはアライ
ンドポジション手前でコイルへの通電をオフできる(オ
フ時刻を早めるようにしてオン幅をコントロールする)
から、吸引力が減りその分騒音・振動が抑えられる。即
ち、オン幅をコントロールすることは、SRモータ等に
おいて究極のパルス幅コントロールを行うことであり、
1パルス同期の制御が可能となるから、最小のスイッチ
ング回数でSRモータを高速・高効率で回転させること
が実現可能となる。
【0029】また、この発明によれば、PWM制御なし
での運転制御が可能となるから、より高速運転が可能と
なる効果が得られるばかりでなく、スイッチングロスの
少ない、効率が高く、省エネに好適なドライブ方法が提
供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明に係るSRモータのドライブ方法が適
用されたドライブ装置を示す構成ブロック図。
【図2】この発明に係るSRモータのドライブ方法を示
すフローチャート。
【図3】スタート時のトルクと通電時間との関係を示す
グラフ。
【図4】この発明に係るドライブ方法のタイミングチャ
ート。
【図5】アンアラインドポイントを示す説明図。
【符号の説明】
1 速度指令部 2 速度誤差増幅部 3 制御部 4 出力変換部 5 (ロータ位置検出用)センサ 6 ロータ位置検出部 7 速度検出部 8 トルク検出部

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ロータの凸状部位置を検出しながらその
    凸状部に対向配置するステータの凸部に設けたコイルに
    通電・励磁し、発生する磁力で前記ロータ側の凸状部を
    吸引しながらロータを回転・駆動するSRモータにおい
    て、 起動時には最大時間幅のパルスで前記各コイルに順次通
    電し、 その後は速度及び/又はトルクの値に応じて前記各コイ
    ルに通電するパルスの時間幅を変更・制御して断続的な
    オンオフの通電・駆動の制御を行うことを特徴とするS
    Rモータのドライブ方法。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載のSRモータのドライブ
    方法であって、 各コイルに通電するパルスの時間幅のオン・オフ角は、
    アンアラインド側の所定位置より通電開始し、アライン
    ド側を可変通電終了して通電角を制御することを特徴と
    するSRモータのドライブ方法。
JP9286156A 1997-10-02 1997-10-02 Srモータのドライブ方法 Withdrawn JPH11113276A (ja)

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Effective date: 20041207