JP2677495B2 - 交流モータの相電圧測定装置及びその測定方法 - Google Patents
交流モータの相電圧測定装置及びその測定方法Info
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- G—PHYSICS
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-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】 この発明は、交流モータの相電
圧測定装置及びその測定方法に関するものであって、さ
らに詳しくは、モータ駆動用パワースイッチング素子の
ベース端に供給される制御信号により、正逆回転するモ
ータに供給される相電圧を測定する装置及びその方法に
関するものである。
圧測定装置及びその測定方法に関するものであって、さ
らに詳しくは、モータ駆動用パワースイッチング素子の
ベース端に供給される制御信号により、正逆回転するモ
ータに供給される相電圧を測定する装置及びその方法に
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】一般に、交流モータの制御に使用される
ベクトル制御方式は誘電モータのステータ交流を回転す
るｄ−ｑ軸における等価値に変換し、ｄ転をロータ磁束
位相と一致させることにより、ｄ軸等価成分は時速成分
電流、ｑ軸等価成分はトーク成分電流に相互分離されて
交流モータをほかの励磁直流モータと類似特性を持つよ
うに制御するのである。
ベクトル制御方式は誘電モータのステータ交流を回転す
るｄ−ｑ軸における等価値に変換し、ｄ転をロータ磁束
位相と一致させることにより、ｄ軸等価成分は時速成分
電流、ｑ軸等価成分はトーク成分電流に相互分離されて
交流モータをほかの励磁直流モータと類似特性を持つよ
うに制御するのである。
【０００３】このような、ベクトル制御方式により駆動
される交流モータは高性能同特性及び精密性を要求され
る数値制御工作機械及びロボットシステムにいたるまで
広く使われている。
される交流モータは高性能同特性及び精密性を要求され
る数値制御工作機械及びロボットシステムにいたるまで
広く使われている。
【０００４】ところで、上記ベクトル制御の実現のため
には、ロータ磁束の正確な検出が要され、ロータ磁束を
正確に検出することができないならば、ベクトル制御方
式はモータパラメータの変化に勘案した特性を持つよう
になるため、ロータ磁束の正確な検出は極めて重要な要
素となるのである。
には、ロータ磁束の正確な検出が要され、ロータ磁束を
正確に検出することができないならば、ベクトル制御方
式はモータパラメータの変化に勘案した特性を持つよう
になるため、ロータ磁束の正確な検出は極めて重要な要
素となるのである。
【０００５】上記ロータ磁束を正確に検出するために
は、交流モータに供給される相電圧を検出すべきである
が、交流モータの相電圧検出装置としては日特開平３−
８９８８０号に記載の交流モータ制御装置がある。
は、交流モータに供給される相電圧を検出すべきである
が、交流モータの相電圧検出装置としては日特開平３−
８９８８０号に記載の交流モータ制御装置がある。
【０００６】図１に示す上記公報においては、モータＭ
に電気的に接続された電力制御回路を制御するサーボ回
路１と、モータＭの各相に供給される電流を検出する電
流検出回路３と、電流検出回路３の検出結果とサーボ回
路１の目標電流を比べた結果によりモータＭに生じる異
常を判定する異常判定回路４とこの異常判定回路４の判
定結果により電力制御回路２に所定の制御信号を供給す
る制御信号発生回路５とから構成されている。
に電気的に接続された電力制御回路を制御するサーボ回
路１と、モータＭの各相に供給される電流を検出する電
流検出回路３と、電流検出回路３の検出結果とサーボ回
路１の目標電流を比べた結果によりモータＭに生じる異
常を判定する異常判定回路４とこの異常判定回路４の判
定結果により電力制御回路２に所定の制御信号を供給す
る制御信号発生回路５とから構成されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上記の如き構成を持つ
交流モータ制御装置において、モータに供給される各相
の電流を検出する電流検出回路は、電流測定コイルとパ
ルス変換器を用いるため、モータに装着し難く、厚さが
大であるという問題点があった。
交流モータ制御装置において、モータに供給される各相
の電流を検出する電流検出回路は、電流測定コイルとパ
ルス変換器を用いるため、モータに装着し難く、厚さが
大であるという問題点があった。
【０００８】
【発明の目的】従って、この発明は上記のごとき従来の
種々問題点に考えてみてなされたものであって、この発
明の目的は、モータのパラメータ中に変化の最も甚だし
いロータ抵抗に対し、強いモータの相電圧を測定しステ
ータを基準にロータ磁束を計算できる交流モータの相電
圧測定装置及びその測定方法を提供することにある。ま
た、かなり簡単な回路構成によりモータを測定すること
により、構成が簡単にして、製造原価の原料を図りうる
交流モータの相電圧測定装置及びその測定方法を提供す
ることにある。
種々問題点に考えてみてなされたものであって、この発
明の目的は、モータのパラメータ中に変化の最も甚だし
いロータ抵抗に対し、強いモータの相電圧を測定しステ
ータを基準にロータ磁束を計算できる交流モータの相電
圧測定装置及びその測定方法を提供することにある。ま
た、かなり簡単な回路構成によりモータを測定すること
により、構成が簡単にして、製造原価の原料を図りうる
交流モータの相電圧測定装置及びその測定方法を提供す
ることにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、この発明による交流モータの相電圧測定装置は、
モータの各相に印加される電圧が生ずるようにＰＷＭ
（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）信
号を生ずるＰＷＭ信号発生手段と、前記ＰＷＭ信号発生
手段から出力されるＰＷＭ信号を分配するＰＷＭ信号分
配手段と、前記ＰＷＭ信号分配手段から出力されるＰＷ
Ｍ信号によりモータの駆動制御信号を出力するモータ駆
動制御手段と、前記モータ駆動制御手段の制御信号に従
ってモータを駆動させるモータ駆動手段とからなるモー
タの制御装置からロータ磁束を測定するために必要な相
電圧を測定する交流モータの相電圧測定装置において、
前記モータの各相に供給される相電流を制御すべく前記
モータ駆動手段に供給される主電源の電圧信号を検出す
る電圧検出手段と、前記電圧検出手段により検出される
主電流に含まれているノイズを除去するノイズ除去手段
と、前記ノイズ除去手段から出力されるアナログ信号を
ディジタル信号に変換するアナログ／ディジタル変換手
段と、前記アナログ／ディジタル変換手段から出力され
るディジタル信号によりオン／オフされ、前記モータ駆
動手段に供給される主電源を遮断する電源遮断手段と、
前記ＰＷＭ信号発生手段から出力されるＰＷＭ信号と、
前記アナログ／ディジタル変換手段から出力されるディ
ジタル信号を掛算して相電圧を生ずるマルチフライング
ディジタル／アナログ変換手段とから構成されたことを
特徴とする。
めに、この発明による交流モータの相電圧測定装置は、
モータの各相に印加される電圧が生ずるようにＰＷＭ
（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）信
号を生ずるＰＷＭ信号発生手段と、前記ＰＷＭ信号発生
手段から出力されるＰＷＭ信号を分配するＰＷＭ信号分
配手段と、前記ＰＷＭ信号分配手段から出力されるＰＷ
Ｍ信号によりモータの駆動制御信号を出力するモータ駆
動制御手段と、前記モータ駆動制御手段の制御信号に従
ってモータを駆動させるモータ駆動手段とからなるモー
タの制御装置からロータ磁束を測定するために必要な相
電圧を測定する交流モータの相電圧測定装置において、
前記モータの各相に供給される相電流を制御すべく前記
モータ駆動手段に供給される主電源の電圧信号を検出す
る電圧検出手段と、前記電圧検出手段により検出される
主電流に含まれているノイズを除去するノイズ除去手段
と、前記ノイズ除去手段から出力されるアナログ信号を
ディジタル信号に変換するアナログ／ディジタル変換手
段と、前記アナログ／ディジタル変換手段から出力され
るディジタル信号によりオン／オフされ、前記モータ駆
動手段に供給される主電源を遮断する電源遮断手段と、
前記ＰＷＭ信号発生手段から出力されるＰＷＭ信号と、
前記アナログ／ディジタル変換手段から出力されるディ
ジタル信号を掛算して相電圧を生ずるマルチフライング
ディジタル／アナログ変換手段とから構成されたことを
特徴とする。
【００１０】また、測定方法は、モータの制御装置から
ロータ磁束を測定するために必要な相電圧を測定する交
流モータの相電圧測定方法において、モータ駆動手段に
供給される主電源電圧を検出する電圧検出ステップと、
前記電圧検出ステップから出力された信号に含まれたノ
イズを除去するノイズ除去ステップと、前記ノイズ除去
ステップから出力されたアナログ信号をディジタル信号
に変換する変換ステップと、前記変換ステップから出力
されるディジタル信号によりオン／オフされ主電源を遮
断する電源遮断ステップと、前記電源遮断ステップから
出力されるディジタル信号とアナログ／ディジタル変換
手段から出力されるＰＷＭ信号を掛算して相電圧を検出
する相電圧検出ステップとからなることを特徴とする。
ロータ磁束を測定するために必要な相電圧を測定する交
流モータの相電圧測定方法において、モータ駆動手段に
供給される主電源電圧を検出する電圧検出ステップと、
前記電圧検出ステップから出力された信号に含まれたノ
イズを除去するノイズ除去ステップと、前記ノイズ除去
ステップから出力されたアナログ信号をディジタル信号
に変換する変換ステップと、前記変換ステップから出力
されるディジタル信号によりオン／オフされ主電源を遮
断する電源遮断ステップと、前記電源遮断ステップから
出力されるディジタル信号とアナログ／ディジタル変換
手段から出力されるＰＷＭ信号を掛算して相電圧を検出
する相電圧検出ステップとからなることを特徴とする。
【００１１】
【実施例】以下、この発明の実施例による交流モータの
相電圧装置につき、添付図面に沿って詳述する。
相電圧装置につき、添付図面に沿って詳述する。
【００１２】図２，３に示すごとく、電圧検出手段４０
はモータ駆動手段３０に供給される主電源ＶＣＣの電圧
を検出すると共に、後述するアナログ／ディジタル変換
手段に適する入力電圧レベルで調整される抵抗Ｒ１，Ｒ
２から構成され、ノイズ除去手段５０は上記電圧検出手
段４０から出力された信号に含まれたノイズをフィルタ
リングするために、抵抗Ｒ３とコンデンサＣ１とから構
成された低帯域ファイルを用いている。
はモータ駆動手段３０に供給される主電源ＶＣＣの電圧
を検出すると共に、後述するアナログ／ディジタル変換
手段に適する入力電圧レベルで調整される抵抗Ｒ１，Ｒ
２から構成され、ノイズ除去手段５０は上記電圧検出手
段４０から出力された信号に含まれたノイズをフィルタ
リングするために、抵抗Ｒ３とコンデンサＣ１とから構
成された低帯域ファイルを用いている。
【００１３】アナログ／ディジタル変換手段６０は上記
ノイズ除去手段５０からノイズの除去された出力信号を
ディジタル信号に変換するものであって、上記Ａ／Ｄ変
換器６０は、ビット数が大きいほどモータの駆動手段３
０に供給される主電源ＶＣＣを正確なディジタルデータ
値を置換するのである。
ノイズ除去手段５０からノイズの除去された出力信号を
ディジタル信号に変換するものであって、上記Ａ／Ｄ変
換器６０は、ビット数が大きいほどモータの駆動手段３
０に供給される主電源ＶＣＣを正確なディジタルデータ
値を置換するのである。
【００１４】電源遮断手段７０は、上記Ａ／Ｄ変換手段
６０から出力されたディジタル信号によりオン／オフさ
れモータ駆動手段３０に供給される高電圧の主電源ＶＣ
Ｃを遮断し、制御器の回路素子を保護するようにホトカ
プラ構成され、上記ホトカプラは接続されている。
６０から出力されたディジタル信号によりオン／オフさ
れモータ駆動手段３０に供給される高電圧の主電源ＶＣ
Ｃを遮断し、制御器の回路素子を保護するようにホトカ
プラ構成され、上記ホトカプラは接続されている。
【００１５】一方、ＰＷＭ信号分配手段１０はＰＷＭ信
号発生手段５から生じたＰＷＭ信号Ｓａ，Ｓｂ，Ｓｃを
夫々複数個のＰＷＭ信号に分配されるように構成されて
いる。上記ＰＷＭ信号発生手段１０は、モータの各相に
対する。電流命令値と電流フィードバック値との差を比
例積分制御した後、３角波と比べた結果、又は上記電流
命令値と電流フィードバック値をヒステリシス制御して
得られるＰＷＭ信号Ｓａ，Ｓｂを出力するようになって
おり、モータ駆動制御手段２０は上記ＰＷＭ信号分配手
段１０から出力されたＰＷＭ信号をモータ駆動手段３０
のパワースイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６ベース端に夫々供
給してモータ駆動手段３０によりモータ駆動するように
する。
号発生手段５から生じたＰＷＭ信号Ｓａ，Ｓｂ，Ｓｃを
夫々複数個のＰＷＭ信号に分配されるように構成されて
いる。上記ＰＷＭ信号発生手段１０は、モータの各相に
対する。電流命令値と電流フィードバック値との差を比
例積分制御した後、３角波と比べた結果、又は上記電流
命令値と電流フィードバック値をヒステリシス制御して
得られるＰＷＭ信号Ｓａ，Ｓｂを出力するようになって
おり、モータ駆動制御手段２０は上記ＰＷＭ信号分配手
段１０から出力されたＰＷＭ信号をモータ駆動手段３０
のパワースイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６ベース端に夫々供
給してモータ駆動手段３０によりモータ駆動するように
する。
【００１６】マルチフライグＤ／Ａ変換手段８０は、Ｐ
ＷＭ信号Ｓａ，Ｓｂとホトカプラとからなる電源遮断手
段７０の出力を掛算してモータの相電圧ＶａＳ，ＶｂＳ
を検出するよう２つのＤ／Ａ変換器から構成されている
が、上記Ｄ／Ａ変換手段８０のデータ入力端はホトカプ
ラの出力端に接続されている。
ＷＭ信号Ｓａ，Ｓｂとホトカプラとからなる電源遮断手
段７０の出力を掛算してモータの相電圧ＶａＳ，ＶｂＳ
を検出するよう２つのＤ／Ａ変換器から構成されている
が、上記Ｄ／Ａ変換手段８０のデータ入力端はホトカプ
ラの出力端に接続されている。
【００１７】このように構成されたこの発明の交流モー
タの相電圧測定装置により測定された相電圧から検出さ
れるロータ磁束は下記式（１），（２）により求められ
る。
タの相電圧測定装置により測定された相電圧から検出さ
れるロータ磁束は下記式（１），（２）により求められ
る。
【００１８】従って、 ２ ２
【００１９】上記（１）（２）（３）（４）からわかる
ようにロータ磁束を検出するためには、モータに供給さ
れる相電圧を図４に示すフローチャートにしたがって測
定できる。
ようにロータ磁束を検出するためには、モータに供給さ
れる相電圧を図４に示すフローチャートにしたがって測
定できる。
【００２０】次に、図２，３に示した構成を有するこの
発明の作動を図４に示すフローチャートを参照して述べ
る。
発明の作動を図４に示すフローチャートを参照して述べ
る。
【００２１】図２，３に示すモータ駆動手段３０に所定
の制御信号を出力する駆動制御手段２０ＰＷＭ信号発生
手段５から出力されたＰＷＭ信号Ｓａ，Ｓｂ，ＳｃがＰ
ＷＭ信号分配手段１０で分配された後、供給されるた
め、上記駆動３０の６つのパワースイッチング素子が選
択的に作動されてモータＭには主電源ＶＣＣが供給され
る。
の制御信号を出力する駆動制御手段２０ＰＷＭ信号発生
手段５から出力されたＰＷＭ信号Ｓａ，Ｓｂ，ＳｃがＰ
ＷＭ信号分配手段１０で分配された後、供給されるた
め、上記駆動３０の６つのパワースイッチング素子が選
択的に作動されてモータＭには主電源ＶＣＣが供給され
る。
【００２２】上記のごとく、モータ駆動手段３０により
モータＭに主電源ＶＣＣが供給される際、モータＭに供
給される相電圧を測定するためにステップＳ１からモー
タ駆動手段３０に供給される主電源ＶＣＣの電圧を抵抗
Ｒ１，Ｒ２から構成された電圧検出手段４０により検出
された後、ステップＳ２に進んで抵抗Ｒ３とコンデンサ
Ｃ１とから構成されたノイズ除去手段５０を利用し、上
記電圧検出手段４０から出力された信号に含まれたノイ
ズを除去する。つまり、ノイズ除去手段５０ではノイズ
指数の高い高域周波数部分を遮断し、ノイズ指数の低い
低域周波数のみを通過させる。
モータＭに主電源ＶＣＣが供給される際、モータＭに供
給される相電圧を測定するためにステップＳ１からモー
タ駆動手段３０に供給される主電源ＶＣＣの電圧を抵抗
Ｒ１，Ｒ２から構成された電圧検出手段４０により検出
された後、ステップＳ２に進んで抵抗Ｒ３とコンデンサ
Ｃ１とから構成されたノイズ除去手段５０を利用し、上
記電圧検出手段４０から出力された信号に含まれたノイ
ズを除去する。つまり、ノイズ除去手段５０ではノイズ
指数の高い高域周波数部分を遮断し、ノイズ指数の低い
低域周波数のみを通過させる。
【００２３】上記電圧検出手段４０から検出された電圧
はノイズ除去手段５０を通過しながらノイズを除去後Ａ
／Ｄ変換手段６０に入力されてディジタル信号に変換さ
れて出力するステップＳ３。上記ディジタル信号に変換
されたモータの相電圧は、ステップＳ４で主電源ＶＣＣ
制御の電源ＶＤＤとを遮断する電源遮断手段７０のホト
カプラ発光素子を駆動させて受光素子の出力信号Ｄｏ〜
ＤｍとＰＷＭ信号発生手段５から出力されるＰＷＭ信号
をマルチフライングＤ／Ａ変換手段８０によりステップ
Ｓ５で掛算して、ディジタル信号をアナログ信号に変換
後、ステップＳ６に進んで上記マルチフライングＤ／Ａ
変換手段８０の主力信号を相電圧信号ＶａＳ，ＶｂＳで
検出する。次に、ステップＳ７に進んで相電圧信号Ｖａ
ｓ，Ｖｂｓをロータ磁束して演算する。
はノイズ除去手段５０を通過しながらノイズを除去後Ａ
／Ｄ変換手段６０に入力されてディジタル信号に変換さ
れて出力するステップＳ３。上記ディジタル信号に変換
されたモータの相電圧は、ステップＳ４で主電源ＶＣＣ
制御の電源ＶＤＤとを遮断する電源遮断手段７０のホト
カプラ発光素子を駆動させて受光素子の出力信号Ｄｏ〜
ＤｍとＰＷＭ信号発生手段５から出力されるＰＷＭ信号
をマルチフライングＤ／Ａ変換手段８０によりステップ
Ｓ５で掛算して、ディジタル信号をアナログ信号に変換
後、ステップＳ６に進んで上記マルチフライングＤ／Ａ
変換手段８０の主力信号を相電圧信号ＶａＳ，ＶｂＳで
検出する。次に、ステップＳ７に進んで相電圧信号Ｖａ
ｓ，Ｖｂｓをロータ磁束して演算する。
【００２４】
【発明の効果】上述の如く、作動するこの発明の装置及
び方法によれば、モータに供給される主電源から電圧を
検出し、この電圧をディジタル信号に変換し電源遮断手
段を駆動させ、その出力信号とＰＷＭ信号を掛算して相
電圧を検出することにより、従来の電流測定コイルとパ
ルス変換器を用いて相電圧を検出することにおいて伴わ
れる種々欠点が解消できるのみならず、簡単な回路構成
により相電圧が検出でき、かつ製造原価の節減できる効
果がある。
び方法によれば、モータに供給される主電源から電圧を
検出し、この電圧をディジタル信号に変換し電源遮断手
段を駆動させ、その出力信号とＰＷＭ信号を掛算して相
電圧を検出することにより、従来の電流測定コイルとパ
ルス変換器を用いて相電圧を検出することにおいて伴わ
れる種々欠点が解消できるのみならず、簡単な回路構成
により相電圧が検出でき、かつ製造原価の節減できる効
果がある。
【図１】従来の交流モータ制御装置の概略構成を示す基
本構成図である。
本構成図である。
【図２】この発明の交流モータの相電圧測定装置を示す
ブロック図である。
ブロック図である。
【図３】この発明の交流モータの相電圧測定装置の詳細
回路図である。
回路図である。
【図４】この発明の交流モータの相電圧測定方法の動作
順を示すフローチャートである。
順を示すフローチャートである。
１０ ＰＷＭ信号分配手段 ２０ モータ駆動制御手段 ３０ モータ駆動手段 ４０ 電圧検出手段 ５０ ノイズ除去手段 ６０ Ｄ／Ａ変換手段 ７０ 電源遮断手段 ８０ マルチフライングＤ／Ａ変換手段
Claims (3)
- 【請求項１】 モータの各相に印加される電圧が生ずる
ようにＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａ
ｔｉｏｎ）信号を生ずるＰＷＭ信号発生手段と、前記Ｐ
ＷＭ信号発生手段から出力されるＰＷＭ信号を分配する
ＰＷＭ信号分配手段と、前記ＰＷＭ信号分配手段から出
力されるＰＷＭ信号によりモータの駆動制御信号を出力
するモータ駆動制御手段と、前記モータ駆動制御手段の
制御信号に従ってモータを駆動させるモータ駆動手段と
からなるモータの制御装置からロータ磁束を測定するた
めに必要な相電圧を測定する交流モータの相電圧測定装
置において、前記モータの各相に供給される相電流を制
御すべく前記モータ駆動手段に供給される主電源の電圧
信号を検出する電圧検出手段と、前記電圧検出手段によ
り検出される主電流に含まれているノイズを除去するノ
イズ除去手段と、前記ノイズ除去手段から出力されるア
ナログ信号をディジタル信号に変換するアナログ／ディ
ジタル変換手段と、前記アナログ／ディジタル変換手段
から出力されるディジタル信号によりオン／オフされ、
前記モータ駆動手段に供給される主電源を遮断する電源
遮断手段と、前記ＰＷＭ信号発生手段から出力されるＰ
ＷＭ信号と、前記アナログ／ディジタル変換手段から出
力されるディジタル信号を掛算して相電圧を生ずるマル
チフライングディジタル／アナログ変換手段とから構成
されたことを特徴とする交流モータの相電圧測定装置。 - 【請求項２】 前記電源遮断手段は、ホトカプラである
ことを特徴とする請求項１記載の交流モータの相電圧測
定装置。 - 【請求項３】 モータの制御装置からロータ磁束を測定
するために必要な相電圧を測定する交流モータの相電圧
測定方法において、モータ駆動手段に供給される主電源
電圧を検出する電圧検出ステップと、前記電圧検出ステ
ップから出力された信号に含まれたノイズを除去するノ
イズ除去ステップと、前記ノイズ除去ステップから出力
されたアナログ信号をディジタル信号に変換する変換ス
テップと、前記変換ステップから出力されるディジタル
信号によりオン／オフされ主電源を遮断する電源遮断ス
テップと、前記電源遮断ステップから出力されるディジ
タル信号とアナログ／ディジタル変換手段から出力され
るＰＷＭ信号を掛算して相電圧を検出する相電圧検出ス
テップとからなることを特徴とする交流モータの相電圧
測定方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1019910018534A KR950004836B1 (ko) | 1991-10-21 | 1991-10-21 | 교류 전동기의 상전압 측정장치 및 그 측정방법 |
| KR199118534 | 1991-10-21 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05227794A JPH05227794A (ja) | 1993-09-03 |
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