JPH019279Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案は、同期電動機、同期発電機のような
同期機の改良に関するものである。

従来の同期電動機の一例を第１図に示す。

同図において、１は同期電動機ケーシング、２
ａは同期電動機を駆動するために同期電動機に電
力を供給するインバータ、３は同期電動機のロー
タであり、このロータ３はケーシング１に軸受け
等（図示せず）を介して回転自在に取り付けられ
ている。４は同期電動機のステータであり、この
ステータ４はケーシング１に固定されている。こ
の同期電動機をインバータによつて駆動した時
に、ロータ３が乱調を起こして不安定になること
がある。

このロータの乱調を抑制するために、従来は、
ロータにダンパ巻線を取付けて安定化するような
手段が取られていたが、このダンパ巻線をロータ
に取り付けて安定化を計るやり方では、供給され
た電気エネルギがダンパ巻線部分において失われ
ることになり、同期電動機の運転効率が低下する
という欠点が存在していた。

この考案は、同期機の運転効率を低下させるこ
となく、前述のロータの乱調、すなわち同期機全
体の乱調を抑制することを目的としてなされたも
のであつて、ステータをケーシングに対して変位
（移動）可能なように支持し、ケーシングに対す
るステータの変位状態の量をインバータにフイー
ドバツクさせ、インバータの出力を制御するよう
に構成した同期機を提供するものである。すなわ
ち、ロータの乱調にもとづくステータの変位状態
を検出し、このステータの変位状態の量にもとづ
いて、上記インバータから同期機の各相に供給さ
れる電力の位相、振幅等を制御することによつ
て、上記ステータの変位状態の量が小さくなるよ
うに、すなわち同期機の内部相差角が零に近づく
ように制御するようにした同期機を提供するもの
である。

周知のように、同期電動機が大容量の電源に接
続され、同期運転を続けている際に、その内部相
差角δがある周期をもつて周期的変化をなす場合
には、その発生するトルク中の変化をする部分△
Ｔは次式で表され、この△Ｔの大きさが乱調の大
きさに相当する。

△Ｔ＝ＩｄΩ／dt＋TdΩ＋Ts∫Ωdt …… ただし、上式において、Ｉは慣性モーメン
ト、Tdは制動係数、Tsは過渡時における同期化
力係数、Ωはdδ／dtすなわち角速度の変化分であ
る。また、上式中の第１項は慣性によるトルク、
第２項は制動トルク、第３項は同期化トルクを示
す。

そして乱調を防止するには、ロータの慣性を適
当に選定して、電源に接続された時に有する固有
振動の周波数を、乱調の原因である強制振動の周
波数から適当に離隔することが必要であり、これ
と共にロータの有する制動トルクを大きくするこ
とが必要であり、従来のものでは、上記の制動ト
ルクを大きくするためにダンパ巻線を使用してい
たが、この考案では、謂わば上式の第２項の係数
を増加させることによつて総合的に制動トルクを
大きくするようにしたものである。

以下この考案を同期電動機に適用した一実施例
につき図面に基づいて説明する。

第２図、第３図において、１はケーシング、２
はインバータ、３はロータ、３ａはロータ軸、４
はステータで、このステータ４は複数の板ばね５
でケーシング１にロータ３の軸回りに回動可能に
支持されている。６はステータ４の運動を検出す
るセンサであり、このセンサ６によつてステータ
４の変位、速度及び加速度の少なくとも１つ（以
下運動という）を計測用アンプ７を介してインバ
ータ２にフイードバツクする装置が構成されてい
る。

以上のように構成された同期電動機は、回転中
に乱調を起こしてロータ３が捩り振動を起こす
と、これの反力をステータ４が受ける。この装置
ではばね５でステータ４をケーシング１に回動可
能に支持しているので、ステータ４が受けた前記
反力でステータ４が動いて捩り振動を起こす。こ
の運動をセンサ６が検知して計測用アンプ７で増
幅してインバータ２にフイードバツク補償するこ
とにより、ロータ３の捩り振動を安定化すること
ができ、同期電動機の乱調を安定化することがで
きる。

この乱調の安定化は、例えば前記式１の第２項
のTdΩに相当する項の係数をインバータ２のフ
イードバツクで増加させて行うもの、即ち、イン
バータ２から供給される電力の位相、振幅等を制
御することによつて同期機の内部相差角を変える
ように制御するものである。すなわち、インバー
タ２は、電流指令信号に基づき３相の各相に位
相、振幅等を併せて分配して出力するが、センサ
６より計測アンプ７を介して入力した信号の速度
信号と等価な信号に変換することによりその位
相、利得等を調整して上記電流指令信号にフイー
ドバツクすることによりその位相を補償する。

この時のフイードバツク信号の符号は、ロータ
３の反力でステータ４が動くので、この動きを抑
える方向となる。例えば、ステータ４の変位信号
をインバータ２にフイードバツクしてインバータ
２内に組込まれているオペアンプを用いた周知の
微分回路によりその位相を進め、等価的に速度信
号としてインバータ２内でフイードバツクするこ
とにより、ダンピングをかせいで乱調を安定化す
る。そして、速度信号の場合はそのままフイード
バツクしてよく、加速度の場合はインバータ２内
に組込まれているオペアンプを用いた周知の積分
回路により積分して速度信号と等価にしてフイー
ドバツクをかける。また、加速度信号をフイード
バツクして等価的に前記式の第１項のＩｄΩ／dt を変え、あるいは変異信号により第３項を変えて
固有振動の周波数を変化させ、乱調の原因である
強制振動の周波数から適当に離隔させて乱調の安
定化をはかつてもよい。

なお、前述した実施例では、ステータを板状の
ばねで支持した例を示したが、ステータをロータ
の軸回りに回動可能に支持してそれをばねで支え
たものにも適用できる。また実施例ではばねが２
個の例を示したが何個でもよく、センサは変位
計、速度計、加速度計などが適用できる。

さらに、前述した実施例は同期電動機に適用し
たものであるが、この考案は同期発電機について
も同様に適用できるものである。

以上説明したようにこの考案は、ステータをロ
ータの軸に対して回転できるようにしてステータ
を回転方向にばねで支持する装置と、ステータの
運動を検出してインバータにフイードバツクをか
ける装置で構成することにより、ロータの乱調を
安定化できるようにしたものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の同期電動機の概略側断面図、第
２図はこの考案の一実施例を示す概略側断面図、
第３図は第２図の−線に沿う断面図である。 １……ケーシング、２……インバータ、３……
ロータ、４……ステータ、５……ばね、６……セ
ンサ、７……計測用アンプ。なお、図中同一符号
は同一または相当部分を示す。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 同期機を駆動するインバータ、同期機のロー
   タ、同期機のケーシング、上記ロータに対向して
   配置され、上記ケーシングに対して変位可能に支
   持された同期機のステータ、および上記ケーシン
   グに対する上記ステータの変位状態の量を検出
   し、上記変位状態の量にもとづく値を上記インバ
   ータにフイードバツクする手段を有し、上記ステ
   ータの変位状態の量にもとづいて上記インバータ
   から同期機の各相に供給される電力の位相、振幅
   等を制御することによつて、同期機の内部相差角
   が零に近づくように制御するようにしたことを特
   徴とする同期機。