JPS627396A

JPS627396A - 一定馬力で運転する方法と装置

Info

Publication number: JPS627396A
Application number: JP61106902A
Authority: JP
Inventors: トマス・マーリン・ジャンズ
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1985-05-13
Filing date: 1986-05-12
Publication date: 1987-01-14
Also published as: US4649331A; EP0201872A2; EP0201872A3

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速度が調節自在の内部永久磁石（Ｉ
ＰＭ）−電動機同期駆動装置、更に特定すれば、この様
な駆動装置の運転を一定馬力（磁束弱め方式）運転に拡
大する方法と装置に関する。

発明の背景同期機では、固定子巻線によって発生された固定子の磁
界が回転子の磁界と相互作用をすることにより、回転子
を回転させる。回転子の磁界は直流励磁回転子巻線によ
り、又は永久磁石によって発生することが出来る。永久
磁石を使う時、それらは回転子の表面に配置してもよい
し、或いは回転子の内部に配置して磁極片で取囲んでも
よい。

何れにせよ、固定子は典型的には、多相巻線であり、誘
導電動機の固定子と同じである。

内部永久磁石回転子の例が米国特許第４，５０６．１８
１号、同第４，４７２，６５１号及び同第４，４６９，
９７０号に記載されている。内部永久磁石回転子は、回
転子鉄心、永久磁石及び磁極片の他に、電動機を誘導電
動機として線路から起動する為のかご形を持つことが出
来る。

内部永久磁石回転子の構造の為、略同期速度で運転され
る時の電動機によって発生されるトルクには、２つの成
分がある。１番口は、磁石の磁束と固定子電流とによっ
て生ずる界磁トルクであり、これはあらゆる永久磁石同
期電動機に存在する。

２番目に、磁極片による回転子の凸極の為の磁気抵抗ト
ルクがある。この為、磁気抵抗トルクは内部永久磁石電
動機にだけ存在し、全トルクは界磁トルクと磁気抵抗ト
ルクの和である。

トルクを発生するメカニズムを考えて、回転子の磁石の
瞬時的な向きに対する固定子電流ベクトルの振幅と向き
を制御することにより、内部永久磁石回転子の全トルク
を制御することが知られている。然し、従来の制御のア
ルゴリズムは、電流調整形のパルス幅変調（Ｐ　Ｗ　Ｍ
　）インバータの飽和の為に、高い速度では電動機の一
杯のトルクを発生する能力を活かすことが出来なかった
。飽和は、この様な状態で回転子の磁石によって発生さ
れる逆起電力が増加する為に、一定トルク運転に必要な
瞬時各相電流を正確に調整するには、インバータの源７
は圧が不十分になる現象である。その結果、各相電流の
振幅及び位相が指令されたレベルより下がる。

発明の目的この発明の主な目的は、電動機の利用し得る速度範囲全
体にわたって円滑な運転が出来る電動機制御装置を含む
内部永久磁石電動機同期駆動装置を提供することである
。

この発明の別の目的は、一定トルク運転で電流調整器の
飽和が起る可能性がある時、内部永久磁石電動機同期駆
動装置を一定馬力の磁束弱め方式で運転する方法と装置
を提供することである。

この発明の別の目的は、電動機の端子電圧に対し、線路
電流の大きさ及び時間的な位相をデカルト座標又は極座
標で表わした式に基づく電動機制御装置に適応し得る様
な、一定馬力運転を行なう装置を提供することである。

発明の要約上記並びにその他の目的が内部永久磁石電動機同期駆動
装置を一定馬力で運転する方法によって達成される。こ
の駆動装置は電流調整形ＰＷＭインバータを持ち、回転
子の横軸に対する所定の角度で、指令された固定子電流
に従って実際の固定子電流が制御される。この方法は、
指令された固定子電流を実際の固定子電流と比較して、
インバータが飽和していることを表わす差信号を求め、
この差信号を積分して誤差補償信号を発生し、指令され
た固定子電流と回転子の横軸の間の角度が、誤差補償信
号に従って増加する様に、指令された固定子電流を修正
する工程を含む。この動作により、差信号が実質的にゼ
ロに減少する。

この発明は駆動装置に接続される様になっていて、一定
馬力運転を行なう為の装置にも関する。

駆動装置が内部永久磁石電動機、電動機の軸に接続され
ていて、軸の位置及び回転子速度を表わす信号を発生す
る軸位置センサ、電動機に結合されたＰＷＭ電流調整形
インバータ、及び軸位置センサに結合されていて、速度
要請信号に応答して、回転子の直軸と整合したＤ軸成分
及び回転子の横軸と整合したＱ軸成分を持つ指令された
固定子電流を発生する制御手段を有する。制御手段が、
一定トルク運転では、瞬時トルクに対する最低電流とな
る様な指令された固定子電流を発生する。更に駆動装置
が、軸位置センサに接続されていて、制御手段をインバ
ータに結合する回転子から固定子への座標変換器を含ん
でいる。この駆動装置に接続される装置が、比較手段、
制御ブロック及び修正手段を有する。比較手段は制御手
段及びインバータの出力に結合される様になっていて、
指令された固定子電流のＤ軸成分を実際の固定子電流の
Ｄ軸成分と比較する。制御ブロックが比較手段に結合さ
れ、誤差補償信号を発生する。修正手段が制御ブロック
に結合されると共に、座標変成器に結合される様になっ
ていて、誤差補償信号に応じて、指令された固定子電流
と横軸の間の角度を増加する。

この発明の新規な特徴は特許請求の範囲に具体的に記載
しであるが、この発明の構成、作用及びその他の目的！
１及びに利点は、以下図面について説明する所から、最
もよく、理解されよう。

発明の詳細な説明例としての内部永久磁石回転子が第１図に断面図で示さ
れている。回転子１１は回転子積層板の積重ね２０を軸
２１に接続して構成される。各々の積層板２０が複数個
の磁極片１２乃至１５を存する。永久磁石１６乃至１９
が夫々磁極片１２乃至１５と回転子積層板鉄心２３の間
に挿入されている。Ｎ及びＳは磁石１６乃至１９のＮ極
及びＳ極を表わす。アルミニウムに軸方向の空所２２を
流込み成型して、磁石１６乃至１９を保持するのを助け
るとＪＪに、起動かご形の一部分を形成することが出来
る。

第１図の回転子では、永久磁石は４極回転子を形成する
様に配置されている。回転子１１が、回転子のＮ極の中
心線と一直線」二にある直軸又はＤ軸を持っている。横
軸又はＱ軸が隣合った磁極の間で、Ｄ軸から電気角で９
０″の所にある。４極回転子では、Ｑ軸はＤ軸から機械
的には４５″の所にある。この発明を４極回転子の場合
について説明するが、Ｑ軸が隣合った磁極の間にあると
いう了解の下に、この発明は磁極数が他の場合（例えば
２．６等）にも−膜化することが出来る。

ＩＰＭ電動機によって発生されるトルクは、従来は、Ｑ
軸の瞬時的な向きに対する指令された固定子電流ベクト
ルの向き及び振幅を調整することによって制御されてい
た。指令された固定子電流ベクトルｉｓ８は瞬時各相電
流のベクトル和である。３相機を仮定し、各相電流をＩ
ＰＭ電動機の固定子内で１２０″離ｔ’Ｌ　タｉｉ、　
”　、ｉ　Ｂ”　。

ｉｏ！で表わす。第２図は各相７ｄ流とそのベクトル和
１８′を示す。固定子のＡ相軸を基準として云うと、合
計固定子電流ベクトルｉｓｘが電動機の同期速度で回転
する。この為、定常状態で考えると、１８′は、回転子
の回転する基準フレーム内で、即ち、Ｄ軸及びＱ軸に対
して一定のま＼である。

次に第３図について、固定子電流ベクトル１８８を更に
説明する。第３図に示す様に、ｉ　８は極座標で、ｉ、
′の振幅（又は大きさ）（ｌｌｓ”ｌ）及びＱ軸から角
度げにより、又はデカルト座標系では、Ｄｌｄｌｉ♂及
びＱ軸成分ｈ　Ｑｔによって表わすことが出来る。Ｑ軸
からの実際の角度γで実際の固定子電流１８の結果とし
て発生される瞬時トルク７ｅは、次の様に表わすことが
出来る。

Ｔ　　−ｋｌψｒＩ　ｉｓ　ＩＣＯ８７＋に２１　ｉｓ
　１．！　ｓｕｎ　２７こ〜でに１及びに２は機械の定
数であり、ψｒはＤ軸と整合した磁石の磁束ベクトルで
ある。

上の式に基づいて、増加するトルク要３１　Ｔｅ　ｘに
応答して、最適動作、例えば固定子電流の大きさあたり
の最大トルクが得られる様な、回転基準フレーム（第３
図）内で固定子電流’ｘ　　Ｘがたとる所望の軌跡を定
義することが出来る。この軌跡は一般的に極座標で次の
様に表わすことが出来る。

ｌｉ　　　”ｌ＝ｆ＋　　（Ｔ　　　　）γ”−ｆ２（
Ｔ　　　　）コノ軌跡が、ｉＤ”　−−ｉＳ”ｓｉｎ　７”及びｉＱ
”ｘｉｓ”ｃｏｓがであるから、同じ様にデカルト座標
系でも容易に表わすことが出来ることは当業者に明らか
であろう。

従来、トル久／アンペア比を最大にする為に、固定子電
流の振幅１１８１に応じてγ８を換えることにより、電
動機動作を最適にすることが試みられた。その１例は、
ＰＣＩモータ・コンファレンス・プロシーディンゲス、
１９８３年９月所載のラジジワ・マゼンク他の論文「ト
ランジスタ化インバータによる永久磁石機の給電」に記
載されている。この明細書で使う記号に合せて云うと、
関数ｆ１及びｆ２は、上に挙げたトルクの式を下記の拘
束の式と組合せることによって導き出すことが出来る。

こ＼でり、及びＬ９は電動機の夫々直軸及び横軸インダ
クタンスである。典型的なＫＰＭ電動機に対して決定さ
れた、固定子電流の変化に対して得られるγ８の値が第
５図に示されている。

上に述べた様に固定子電流ｉ　を調整するＩＦＭ電動機
に対する従来の速度制御装置は、第４図に示す様に構成
することが出来る。この装置は、例えば米国特許第４，
３６１，７９１号に記載される様に、従来周知の、ＩＰ
Ｍ電動機２９に接続された電流調整形インバータ３０を
用いる。インバータ３０から供給される瞬時各相電流Ｉ
Ａ。

１Ｂｌｃは、電流センサ４０乃至４２からの電流信号を
指令された値と比較し、実際の値が指令された値に従う
様に強制するヒステリシス形の制御を用いることにより
、夫々指令された値Ｉ　ＡＸ。

ｉＢＸ、ｉｏＸに強制的に変えられる。

第４図の装置は、最適固定子電流ベクトルｉｓｘを決定
して、回転基準フレーム内のこの値を不動基準フレーム
に変換する素子も含んでいる。

外部速度指令（例えばオペレータの速度要請）を加算器
３５で軸位置センサ２８から取出した実際の回転子速度
ω　と比較する。加算器３５の出力信号が帰還ループ利
得３４に通され、トルク要請Ｔ０１を発生する。これは
、実際の速度を速度指令に合せる為に必要なトルクを表
わす。利得３４は、例えば公知の普通の比例−積分形制
御器で構成することが出来る。関数ブロック３２．３３
が利得３４の出力信号を受取り、出力信号として、最適
にした指令された固定子電流ベクトルｔ　　Ｘの夫々Ｄ
成分及びＱ成分を発生する。典型的には、関数ブロック
３２．３３は、区間別線形アナログ関数発生器で構成す
ることが出来、又はディジタル形ではメモリ・ルックア
ップテーブルで構成することが出来る。

回転子から固定子への座標嚢換器３１が関数ブロック３
２．３３から人力信号ｌ　８及び１ＱＸＤ（又はＩＳＸ及びげ）を受取ると共に、軸位置センサ２
８から回転子位置信号θ　を受取る。座標変換器３１が
、１）１８″を不動（固定子）基■フレーム内で位置ぎ
めし、２）対応する３つの各相電流の値をみつけること
により、指令された固定子電流ベクトルｉｓ８に対応す
る瞬時各相′１ヒ流１　　”　＋　　１　　”　＋　　
ｉＣ”を計算する。固定子ＡＢ用軸と回転子のＤ軸の間の角度θ　は判っているから、
三角法を用いて、ｉｓ８は固定子基準フレーム内でＡ相
構成分’　ＳＡｋ及びＡ相軸に垂直な成分ｉｓｐ”を持
つものとして固定することが出来る。

１　　Ｋを座標１１及びｉＱ８で表イ〕す場合、座Ｓ　
　　　　　　　　Ｄ標変換器３１は例えば次の式を使うことが出来る。

１　　”　−ｉ　　”ｃｏｓθ、−ｉＱ”ｓｉｎθ。

ＳＡ　　　　Ｄｉ　寡−ｉ”ｓｉｎθ　＋　ｉ　Ｑ　”　ｅｏｓθ。

ＳＰ　　　　Ｄ各相電流１　　”　＋　　ＩＢ”　、ｊｃ”が’　ＳＡ
”及びｉｓｐ”から座標変換器３１によって取出される
。

この３相から２相への変換は、各相電流の大きさの和が
ゼロに等しくなければならないという拘束を用いる。従
って、座標変換器３１にある代数加算回路か、インバー
タ３０に供給されるｉＡＸ。

ｉＢＸ、ｉｏＸを発生する。座標変換器３１は、ｓｉｎ
θ　及びＣＯＳθ　の値を発生するメモリ・ルｒツクアップテーブルの様に、上に述べた三角関数の＝１
算を行ない、必要な乗算を行う為にディジタル・アナロ
グ（Ｄ／Ａ）変換器に乗算する公知のハードウェアで構
成することが出来る。

これまで説明した従来のＩＰＭ電動機制御装置は、所望
のトルクの任意の値に対し、最低電流で動作し、トルク
を線形に制御することが出来る様にするが、こういう目
的を達成するのも、電動機速度が成る限界より低い場合
たけである。従来のこの制約は、一定トルク方式でだけ
動作することが出来ることに対応している。第６図のＩ
ＰＭ同期電動機のトルク−速度曲線で示す様に、最大ト
ルク包絡線は、一定トルク方式及び一定馬力又は磁束弱
め方式という２つの動作様式を限定している。これと対
照的に、表面永久磁石電動機は、■ＰＭ電動機の様に、
磁気抵抗トルクを発生することが出来ないので、界磁弱
め能力が殆んどない。

第４図の装置について説明すると、Ｔ（３にの値が小さ
い時、各相電流ｉＸ　、　　ｔ　　＊　、　　ｌｃ　＊
はＢその指令に追従することが出来、この結果軸トルクも指
令された値に従う。然し、Ｔ　　が成る閾値を越えると
、インバータの各相のパルス幅変調が消滅しく６段の電
圧励振が起る）、各相電流は振幅並びに位相が基準より
かなり遅れ始める。従って、軸トルクは、一定馬力方式
に於けるＩＰＭ電動機の能力よりずっと低いレベルに下
がる。

ＩＰＭ電動機が任意の特定の速度で電流調整形インバー
タによって駆動される場合、インバータの飽和限界は、
Ｄ−Ｑ回転基準フレーム内で楕円として表わすことが出
来る。これを第７図に示しである。固定子電流ベクトル
１８の実際の値は、電圧源が自′限である為、この楕円
の外に伸出することが出来ない。更に、電動機速度が」
１昇するにつれて、逆起電力か上昇する為に、楕円の面
積が減少する。第４図のｆｌ及びｆ２によって限定され
た１　８の軌跡が、電圧限界の楕円と交差することは不
可避であり、電流、Ｍｆｆｉ器が一定馬力方式で飽和す
る。第４図の制御器によって、電流指令１８′を楕円の
外へ増加させると、実際のｆ１５’Ｅｔｉ８は、第７図
に示す様に、楕円を時計廻りにたどってＱ軸に向う。こ
のｉｓの挙動により、軸トルクが大幅に低下する。

この発明の電動機制御の鍵は、固定子電流ベクトル１８
が楕円を反時計廻りにたどる様に指令することにより、
１８Ｘと楕円の交差によって得られるレベルよりも、ト
ルクを更に増加することが出来るという認識である。こ
の為、特定の電圧、電流及び速度に関連する最高レベル
まで、トルクを単調に増加することが出来る。

この発明では、ｌ♂を実際の固定子電流１８のＤ軸成分
１ｄＩｎと比較して差信号を求めることにより、電圧限
界楕円との交点に近づいていることを認識することが出
来る。この差信号を積分して、ご；差補償信号を発生す
ることが出来る。その時、指令される固定子電流ｌ　８
は、１３が楕円を反Ｓ時計化りにたどる様に指示する様に変更することが出来
、こうして差信号をゼロに減少する。

この発明の装置は、従来の速度制御装置（第４図）に結
合される様になっている。この発明の第１の実施例が、
第４図の制御器の一部分と共に、第８Ａ図に示されてい
る。この実施例は、極座標で表わしたｌ　ｘに基づく制
御の場合を示してある。指令された固定子電流のＤ軸成
分及び実際の固定子電流のＤ軸成分を比較する為、計算
回路３７がｉ　ｘ及びγ　８から１ＤｏＸを計算する。

二ＮＳＯＯで用いる新しい添字Ｏは、この発明の方法によって変更
する前の指令された変数を表わす。計算回路３８がθ　
（第４図に示すセンサ２８から得られる）及びＩＡ２１
Ｂ及びｔＣ（第４図に示す電流センサ４０乃至４２から
得られる）から、実際の固定子電流のＤ軸成分ｉｄａ＋
”を取出す。回路３８は、次の三角関数方程式に基づい
て１ｄｆｆｉを計算する。

ｉ　ｄｆｆｌ−ｉ　Ａｃｏｓθ　＋１Ｂｃｏｓ（θ、−
２π／３）＋　ｌ　ｃ　ＣＯＳ　　Ｃθｒ−４π／３）
ΔＩ　Ｄ””　ｌ　Ｄ。”　　ｔａ、Ｇ計算する加算器
３９により、差信号Δｌｏが取出される。インバータ３
０のヒステリシス限界の為に、飽和の前でも、１８及び
ｉ、−間には常に成る有限の大きさのＯ誤差があるから、加算器３９に小さな一定の電流オフセ
ットｉ。８をも供給して、この誤差を飽和と誤解しない
様にすることが出来る。

Δｉ、が大きくなることが、電流調整器の飽和が差迫っ
ていることを示す。差信号ΔＩＤが制御ブロック４３の
入力となり、このブロックが負の利得を持ち、これは標
準型の比例−積分形制御器であることが好ましい。この
為、積分された差信号が、制御ブロック４３の出力とし
て、誤差補償信号αになる。

誤差補償信号αを使って、増分的な量１８（ｒｘ及びγ
　Ｘ　（又はその代りにｉ　Ｄａ＊及びα ｉ　　ｘ）だけｉｓ８を変更する。こういう増分Ｑα は次の式によって定義される。

ｉ３ａ”　−ｇ＋　　（α） γ　＊−ｇ、（α） α これらの増分が関数ブロック４４．４６によってｉ！−
；られる。ブロック４４の出力信号が加算器４５で１８
と加算されてｉｓ８になる。ブロック４Ｏ６の出力信号が加算器４７でγ。′と加算されてγ８と
なる。関数ｇＩ　（α）及びｇご　（α）は、極座標又
はデカルト座標の何れで記述した増分をも発生すること
が出来る。

固定子電流ベクトル１ｓを楕円に沿って所望の通りに強
制的に動かす為に、電流指令ベクトル！　、　ｔか楕円
の外側でたどり得る特定の軌跡は無限の数だけあるから
、関数ｇ１及びｇ２は一意的に特定することは出来ない
。第８Ｂ図は増加するトルク・レベルを達成する為の飽
和調整器方式に於ける指令ベクトルの受入れることの出
来る軌跡の１例を示す。関数ｇ１及びｇ２は一意的に定
義することは出来ないが、その結果得られる電流指令の
軌跡が充たされなければならない成る必要条件を述べる
ことが出来る。即ち、これは１）正の（反時計廻りの）
方向の回転では、電流指令ベクトル１８′は飽和調整器
方式では、楕円の内側の電流調整した電流ベクトルの軌
跡に対して正の方向に回転しなければならない。即ち、
角度γを増加する為には、ｇ２が誤差補償信号αの単調
増加関数でなければならない。

２）電流指令ベクトル１８８の振幅を定める関数ｇ１は
、飽和調整器方式の電流指令ベクトルがどんな速度でも
、楕円の内側へ交差することが決してない様に、ｇごと
調整して定めなければならない。

関数ｇ＋及びｇ２をこういう条件に従って定義すること
により、新しい制御ループが正しい形で調整して、ＤＩ
ｌｌ！電流誤差Δｉ、をゼロに駆動する。

その過程で、制御アルゴリズムが駆動装置から、高速飽
和調整器方式でトルク要請が増加する時、単調に増加す
る軸トルクを送出す様にさせる。任意の速度で利用し得
る最大の軸トルクか、各相電流の振幅に対する最大の限
界、又はその速度に於ける電圧限界楕円に沿った最大ト
ルクの内、最初に起る方によって決定される。

第８Ａ図の実施例では、ｉ　　Ｘが第８Ｂ図に示す様に
、楕円の外側の軌跡をたどるから、駆動装置は磁束弱め
方式全体にわたり、６段の電圧励振で動作する。しかし
、増えたトルクの小さな一部分を犠牲にすることにより
、ｉｓ８の軌跡を再び楕円の内側に持って来ることによ
り、電流調整器による制御の動的な応答及び部分的な回
復を達成することが出来る。この制御方式が第９図及び
第１０図に示す好ましい実施例で実現される。

第９Ａ図の好ましい実施例が、デカルト座標系でｉｓＸ
を記述する制御装置と共に示されている。

即ち、第８Ａ図の回路３７の様な別個の計算回路を必要
としない。誤差補償信号αは、計算回路３８、加算器３
９及び制御ブロック４３により、同じ方法で発生される
。この実施例では、信号αが加算器５０で、許容最大ｉ
　ＱＩｇを表わす信号ｉ　　　と比較される。信号ｉ　
　　は、全てのＱ−ｗａｘ　　　　　　　　　　　Ｑ−
ＬＩｌａｘ電動機速度に対して一定の最大の絶対値であ
ってもよいし、或いは更に応答をよくする為に、各々の
速度に対してルックアップ−テーブルに貯蔵しておいて
もよい。加算器５０の出力が、両極性リミッタ５１の限
界を定める限界信号１Ｑ−１１ａ＋ｉｔである。この為
、電流調整器の飽和がさし迫っていることをαが示す時
、ｉ　　　　が減少し、Ｑ−１１ｉｆｔｔ　ＱｏＫ指令を取消し、両極性リミッタ５１によって
それを強制的に一層低いレベルにする。

Ｑ軸電流指令ｉＱ！を下げることにより、電界限界楕円
の外側にあった最初の固定子電流指令を、第９Ｂ図に示
す軌跡に沿って、強制的に楕円の内側に戻すことが出来
る。一旦楕円の内側に戻ると、電流調整器は再びその作
用を遂行することが出来る様になり、指令された電流ベ
クトルと実際の電流ベクトルを強制的に対応する様にす
る。その過程で、差信号ΔＩＤが強制的にゼロにされ、
この磁束弱めアルゴリズムの負帰還の特性を示す。第９
Ｂ図に示す電流ベクトルの最終位置により、磁束弱めを
使わないで得られるベクトルの位置よりも、かなり高い
トルクが発生される。

第９Ａ図と同様な別の実施例が第１０図に示されている
。即ち、第９Ａ図の加算器５０及び両極性リミッタ５１
を加算器５２で置き換え、ｉＱｏ＊を直接的にαだけ減
少する。この形式の定常状態の動作は、第９Ａ図の形式
と同じであるが、過渡状態の性能が若干低下する。

以上は、調節自在の磁束弱め形一定馬力方式の運転も含
むＩＰＭ＠動機同期駆動装置を説明したものである。必
要な時だけ、磁束弱め方式に入りながら、高速では磁束
弱め動作に滑らかに切換わる様にすることにより、駆動
装置の能力が拡大される。この制御装置は、任意の電動
機速度、負荷トルク又は直流母線電圧で、この切換えを
行なう為の適正状態を自動的に認識する。

これまで説明した装置が、個別部品の他に、ディジタル
形又はアナログ形計算機の何れかによって実現し得るこ
とは明らかである。更に、電動機速度及び軸位置が別の
方法で取出される場合、軸位置センサを省略することが
出来る。上に述べた全ての実施例は、電動機が反時：１
゛廻りに回転することを仮定しているが、この制御の考
えを時計廻りの回転に拡張するには、単に適当な信号又
は加算器の入力の極性を変更すればよい。これは、回転
が反転する時、ＩＱ酸成分極性が反転するが、ＬＤ酸成
分変らないからである。

この発明の好ましい実施例を図面に示して説明したが、
こういう実施例が例にすぎないことは云うまでもない。

当業者には、この発明の範囲内で種々の変更が考えられ
よう。従って、この−発明の範囲は特許請求の範囲のみ
によって限定されることを承知されたい。

【図面の簡単な説明】

第１図は内部永久磁石回転子の断面図で、Ｑ軸及びＱ軸
を示す。第２図は指令された固定子電流ｉｓ８のベクト
ル図、第３図は第１図のＱ軸に対する指令された固定子
電流１８ｔの位置を示す線図、第４図は従来の制御方法
を用いた駆動装置のブロック図、第５図は第４図の制御
装置で使われる角度γの最適値のグラフ、第６図はその
利用し得る速度範囲全体にわたるＩＰＭ電動機のトルク
発生能力を示すグラフ、第７図は第５図の調整器が飽和
した時の指令された固定子電流１８１及び実際の固定子
電流ｉ　の間の差を示すグラフ、第８Ａ図はこの発明の
制御方法を実施する装置のブロック図、第８Ｂ図は第８
Ａ図の装置を使うことによって得られる、トルク要請が
増加する時の指令された固定子電流１８゜の軌跡を示す
グラフ、第９Ａ図はこの発明の制御方法を実施する好ま
しい実施例の装置のブロック図、第９Ｂ図は第９Ａ図の
実施例を用いる時の指令された固定子電流１８ｘの軌跡
を示すグラフ、第１０図は第２の好ましい実施例のブロ
ック図である。主な符号の説明２９：電動機３０：インバータ３９：加算器４３：制御ブロック４４．４６：関数ブロック

Claims

【特許請求の範囲】１）電流調整形ＰＷＭインバータを持っていて、電動機
の実際の固定子電流が回転子の横軸に対する所定の角度
の指令された固定子電流に従って制御される様な内部永
久磁石電動機同期駆動装置を一定馬力で運転する方法に
於て、指令された固定子電流を実際の固定子電流と比較して、
前記インバータが飽和していることを表わす差信号を求
め、前記差信号を積分して、誤差補償信号を発生し、指令さ
れた固定子電流と回転子の横軸の間の角度が前記誤差補
償信号に従って増加させられて、前記差信号が実質的に
ゼロに減少する様に、前記指令された固定子電流を修正
する工程を含む方法。２）特許請求の範囲１）に記載した方法に於て、前記指
令された固定子電流の内、回転子の横軸と整合している
成分を制限することにより、前記指令された固定子電流
を修正する方法。３）特許請求の範囲２）に記載した方法に於て、前記成
分の限界が回転子の速度に従って決定される方法。４）特許請求の範囲２）に記載した方法に於て、前記成
分の限界が一定である方法。５）内部永久磁石電動機、該電動機に接続されていて、
軸の位置及び回転子速度に比例する信号を発生する位置
手段、前記電動機に結合されたＰＷＭ電流調整形インバ
ータ、前記位置手段に結合されていて、速度要請信号に
応答して、前記電動機の回転子の直軸と整合したＤ軸成
分及び前記回転子の横軸と整合したＱ軸成分を持つ指令
された固定子電流を発生し、該指令された固定子電流が
、一定トルク動作では、瞬時トルクに対する最低電流に
なる様な制御手段、前記位置手段に接続されていて、前
記制御手段を前記インバータに結合する回転子／固定子
座標変換器を持つ内部永久磁石電動機同期駆動装置を一
定馬力で運転する装置に於て、前記制御手段並びに前記インバータの出力に結合されて
いて、前記指令された固定子電流のＤ軸成分を実際の固
定子電流のＤ軸成分と比較する比較手段と、該比較手段に結合されていて、誤差補償信号を発生する
制御ブロックと、該制御ブロックに結合されると共に、前記座標変換器に
も結合される様になっていて、前記誤差補償信号に応じ
て、前記指令された固定子電流及び横軸の間の角度を増
加する修正手段とを有する装置。６）特許請求の範囲５）に記載した装置に於て、前記制
御ブロックが比例−積分形制御器で構成されている装置
。７）特許請求の範囲５）に記載した装置に於て、前記修
正手段が、前記誤差補償信号と、前記Ｑ軸成分の許容最
大値を表わすＱ最大信号との間の差に従ってその閾値が
設定される両極性リミッタで構成される装置。８）特許請求の範囲７）に記載した装置に於て、更に前
記修正手段が、前記制御ブロックに結合されると共に前
記位置手段に結合される様になっていて、回転子速度に
従って前記Ｑ最大信号を発生する閾値手段を有する装置
。９）特許請求の範囲５）に記載した装置に於て、前記修
正手段が、前記指令された固定子電流のＱ軸成分と前記
誤差補償信号の間の差に等しい修正された、指令された
固定子電流のＱ軸成分を発生する加算点を有する装置。１０）特許請求の範囲５）に記載した装置に於て、前記
修正手段が、前記制御ブロックに結合されると共に前記座標変換器に
結合される様になっていて、前記インバータが一定馬力
運転の間、前記電動機を６段の電圧で励振する様な修正
された、指令された固定子電流の大きさを発生する第１
の関数手段と、前記制御ブロックに結合されると共に前
記座標変換器に結合される様になっていて、誤差補償信
号の増加に対して単調に増加する様な、前記横軸からの
角度を持つ修正された、指令された固定子電流を発生す
る第２の関数手段とを有する装置。１１）内部永久磁石電動機と、該電動機に接続されていて、軸の位置及び回転子速度に
比例する信号を発生する位置手段と、前記電動機に結合
されたＰＷＭ電流調整形インバータと、前記位置手段に結合されていて、速度要請信号に応答し
て、前記電動機の回転子の直軸と整合したＤ軸成分及び
前記回転子の横軸と整合したＱ軸成分を持つ指令された
固定子電流を発生し、該指令された固定子電流が一定ト
ルク運転では瞬時トルクに対する最低電流となる様な制
御手段と、前記位置手段に接続されていて、前記制御手
段を前記インバータに結合する回転子／固定子座標変換
器と、前記制御手段及び前記インバータの出力に結合されてい
て、指令された固定子電流のＤ軸成分を実際の固定子電
流のＤ軸成分と比較する比較手段と、該比較手段に結合されていて、誤差補償信号を発生する
制御ブロックと、該制御ブロック及び前記座標変換器に結合されていて、
前記誤差補償信号に応じて、指令された固定子電流及び
横軸の間の角度を増加する修正手段とを有する内部永久
磁石電動機同期駆動装置。１２）特許請求の範囲１１）に記載した内部永久磁石電
動機同期駆動装置に於て、前記制御ブロックが比例−積
分形制御器で構成されている内部永久磁石電動機同期駆
動装置。１３）特許請求の範囲１１）に記載した内部永久磁石電
動機同期駆動装置に於て、前記修正手段が、前記誤差補
償信号と前記Ｑ軸成分の許容最大値を表わすＱ最大信号
の間の差に従ってその閾値が設定される両極性リミッタ
で構成されている内部永久磁石電動機同期駆動装置。１４）特許請求の範囲１３）に記載した内部永久磁石電
動機同期駆動装置に於て、前記修正手段が、前記制御ブ
ロック及び前記位置手段に結合されていて、回転子速度
に従って前記Ｑ最大信号を発生する閾値手段を有する内
部永久磁石電動機同期駆動装置。１５）特許請求の範囲１１）に記載した内部永久磁石電
動機同期駆動装置に於て、前記修正手段が、前記指令さ
れた固定子電流のＱ軸成分と誤差補償信号の間の差に等
しい修正された、指令された固定子電流のＱ軸成分を発
生する加算点を有する内部永久磁石電動機同期駆動装置
。１６）特許請求の範囲１１）に記載した内部永久磁石電
動機同期駆動装置に於て、前記修正手段が、前記制御ブロック及び座標変換器に結合されていて、一
定馬力運転の間、前記インバータが電動機を６段の電圧
で励振する様な修正された、指令された固定子電流の大
きさを発生する第１の関数手段と、前記制御ブロック及び前記座標変換器に結合されていて
、誤差補償信号の増加に対して単調に増加する様な、横
軸からの角度を持つ修正された、指令された固定子電流
を発生する第２の関数手段とを有する内部永久磁石電動
機同期駆動装置。１７）特許請求の範囲１１）に記載した内部永久磁石電
動機同期駆動装置に於て、前記位置手段が軸位置センサ
で構成されている内部永久磁石電動機同期駆動装置。