(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流励磁機の出力を回転整流器により直流に変換して回転子界磁巻線に供給するブラシレス同期機に備えられ、前記回転整流器から前記回転子界磁巻線に供給される回転子界磁電流を測定するブラシレス同期機の回転子界磁電流測定装置において、
前記交流励磁機における空隙磁束のｑ軸成分を検出して電圧波形を出力するｑ軸巻線と、
前記交流励磁機の単体試験時に、前記交流励磁機に流れる直流出力電流と、前記ｑ軸巻線が出力する電圧波形の電圧レベルとの比例係数を求めて、当該比例係数を基準校正値として保持する基準校正値保持手段と、
前記ブラシレス同期機の動作時に、前記ｑ軸巻線出力電圧が出力する電圧波形の電圧レベルと、前記基準構成値保持部が保持する基準校正値との積を演算して前記回転子界磁電流を求める界磁電流演算手段と
を具備したことを特徴とするブラシレス同期機の回転子界磁電流測定装置。
【請求項２】
請求項１記載のブラシレス同期機の回転子界磁電流測定装置において、
前記ｑ軸巻線が出力する電圧波形の電圧レベルとして、整流素子のスイッチングサージの影響を受けない部分の電圧レベルを用いるようにしたことを特徴とするブラシレス同期機の回転子界磁電流測定装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２記載のブラシレス同期機の回転子界磁電流測定装置において、
前記ブラシレス同期機の回転子が１回転する毎に１つのパルス信号を出力する回転子位置検出手段と、
前記パルス信号の立ち上がり時点を基準位置として、前記ｑ軸巻線が出力する電圧波形の周期性を調べて異常の有無を判断する異常検知手段と
を具備したことを特徴とするブラシレス同期機の回転子界磁電流測定装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のブラシレス同期機の回転子界磁電流測定装置において、
交流励磁機の電機子巻線に電源を備え、
前記基準校正値保持手段は、前記ブラシレス同期機を停止させ前記電源を動作させた際に、前記回転整流器から前記交流励磁機の電機子巻線へ流入する電機子電流信号から演算によって求めた前記回転子界磁電流と、前記ｑ軸巻線が出力する電圧波形の電圧レベルとの比例係数を求めて、当該比例係数を基準校正値として保持するようにしたことを特徴とするブラシレス同期機の回転子界磁電流測定装置。
【請求項５】
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のブラシレス同期機の回転子界磁電流測定装置において、
前記界磁電流演算手段は、前記ｑ軸巻線より出力される電圧波形に現れる複数のリップル周期から電圧レベルを抽出し、この抽出した複数の電圧レベルと前記基準構成値保持手段が保持する基準校正値との積の平均値を演算によって求めて前記回転子界磁電流を求めるようにしたことを特徴とするブラシレス同期機の回転子界磁電流測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ブラシレス同期機の回転子の界磁電流を高精度に測定するブラシレス同期機の回転子界磁電流測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のブラシレス同期機は、図１８に示すように、界磁巻線を含む交流励磁機１と、回転子２と、固定子巻線３とからなる。
回転子２は、交流励磁機１の電機子４を有し、交流接続導体５を介して回転整流器６と接続されている。ここで、電機子４は、交流励磁機電機子巻線７からなる。また、回転整流器６は直流接続導体８を介して回転子界磁巻線９と接続されている。回転子２は図示しない回転軸を持ち、回転可能となっている。
【０００３】
ブラシレス同期機の運転時には、電機子４から交流電流が発生し、交流接続導体５を介して回転整流器６に流入する。回転整流器６は、流入した交流電流を直流電流に整流し、これを回転子２の界磁電流（以下、「回転子界磁電流」という）として流出する。この回転子界磁電流は、直流接続導体８を介して回転子界磁巻線９に流入する。
【０００４】
運転中の同期機においては、回転子界磁巻線９に流入する回転子界磁電流は、重要な電気要素の一つであるが、回転子界磁電流を測定してもブラシレス同期機の回転子４は電気的に接続されていないため、測定結果を回転子４の外部に通知するのが困難であり、測定が困難である。
【０００５】
例えば、回転子界磁電流を測定する技術として、低速回転用ブラシレス同期機においては、回転子２に分流器を取り付けて回転子界磁電流の電圧降下を測定し、この測定結果をＦＭ電波、又は光信号に変換して固定子側に送信することで回転子界磁電流の測定を行う方法が利用されている。
【０００６】
しかしながら、例えば磁極数が２Ｐ、４Ｐのような高速回転用ブラシレス同期機においては、上記の方法は遠心力が強大になり、回転子２に分流器や各種変換装置等を取り付けることが非常に困難なため、構造上の制約を受け、利用しにくい。
【０００７】
また、分流器や各種変換装置等が必要になるため、経済性の向上が困難である。
一方、構造上、分流器や各種変換装置等を回転子２に取り付けられないブラシレス同期機においては、交流励磁機１の単体試験を実施し、その試験結果を基に、交流励磁機１の界磁電流を測定することにより、回転子界磁電流を推定法によって演算により求める方法が利用されている。
【０００８】
しかしながら、この推定法によって演算により求める方法において、測定した交流励磁機１の界磁電流と回転子界磁電流との間に、相対関係はあっても直線性がない。また、演算においては一部に仮定の係数を用いているため、十分な精度の回転子界磁電流を得ることができなかった。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
このように、従来のブラシレス同期機の回転子界磁電流測定装置においては、ブラシレス同期機の回転子界磁電流の高精度な測定及び経済性の向上が困難であった。
【００１０】
本発明は以上のような実情に鑑みてなされたもので、回転子に特別な装置を取り付けることなく、低速機のみならず高速機に対しても簡単に、かつ高精度に回転子界磁電流を測定できるブラシレス同期機の回転子界磁電流測定装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１に対応する発明は、交流励磁機の出力を回転整流器により直流に変換して回転子界磁巻線に供給するブラシレス同期機に備えられ、回転整流器から回転子界磁巻線に供給される回転子界磁電流を測定するブラシレス同期機の回転子界磁電流測定装置において、交流励磁機における空隙磁束のｑ軸成分を検出して電圧波形を出力するｑ軸巻線と、交流励磁機の単体試験時に、交流励磁機に流れる直流出力電流と、ｑ軸巻線が出力する電圧波形の電圧レベルとの比例係数を求めて、当該比例係数を基準校正値として保持する基準校正値保持手段と、ブラシレス同期機の動作時に、ｑ軸巻線出力電圧が出力する電圧波形の電圧レベルと、基準構成値保持部が保持する基準校正値との積を演算して回転子界磁電流を求める界磁電流演算手段とを具備したブラシレス同期機の回転子界磁電流測定装置である。
【００１２】
従って、請求項１に対応する発明のブラシレス同期機の回転子界磁電流測定装置においては、回転子界磁電流に対するｑ軸巻線が出力する電圧波形の電圧レベルの直線性を用い、予め抽出しておいた基準校正値と、ｑ軸巻線が出力する電圧波形の電圧レベルとの積を求めることにより、簡単に、かつ高精度に回転子界磁電流を測定することができる。
【００１３】
また、回転子に分流器や各種変換装置、測定器、伝送器等のような特別な装置を取り付ける必要がないので、構造を簡単にすることができ、低速機及び高速機の双方において回転子界磁電流を測定することができる。
【００１４】
次に、請求項２に対応する発明は、請求項１記載のブラシレス同期機の回転子界磁電流測定装置において、ｑ軸巻線が出力する電圧波形の電圧レベルとして、整流素子のスイッチングサージの影響を受けない部分の電圧レベルを用いるようにしたブラシレス同期機の回転子界磁電流測定装置である。
【００１５】
従って、請求項２に対応する発明のブラシレス同期機の回転子界磁電流測定装置においては、請求項１のブラシレス同期機の回転子界磁電流測定装置と同様の作用効果に加え、ｑ軸巻線が出力する電圧波形の電圧レベルとして、整流素子のスイッチングサージの影響を受けない部分の電圧を用いるため、フィルタリングを行う必要がなく、処理時間の高速化を図ることができる。
【００１６】
次に、請求項３に対応する発明は、請求項１又は請求項２記載のブラシレス同期機の回転子界磁電流測定装置において、ブラシレス同期機の回転子が１回転する毎に１つのパルス信号を出力する回転子位置検出手段と、パルス信号の立ち上がり時点を基準位置として、ｑ軸巻線が出力する電圧波形の周期性を調べて異常の有無を判断する異常検知手段とを具備したブラシレス同期機の回転子界磁電流測定装置である。
【００１７】
従って、請求項３に対応する発明のブラシレス同期機の回転子界磁電流測定装置においては、請求項１又は請求項２のブラシレス同期機の回転子界磁電流測定装置と同様の作用効果に加え、ｑ軸巻線が出力する電圧波形が異常か否かを判断できるため、正常な電圧レベルのみに基づいて回転子界磁電流を求めることができ、電圧波形の変形による測定誤差を排除できる。ゆえに、さらに高精度に回転子界磁電流を測定することができる。
【００１８】
また、異常が発生した旨を、ユーザあるいは上位の制御装置に通知することができ、異常発生時に測定処理を停止することもできる。
次に、請求項４に対応する発明は、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のブラシレス同期機の回転子界磁電流測定装置において、交流励磁機の電機子巻線に電源を備え、基準校正値保持手段は、ブラシレス同期機を停止させ電源を動作させた際に、回転整流器から交流励磁機の電機子巻線へ流入する電機子電流信号から演算によって求めた回転子界磁電流と、ｑ軸巻線が出力する電圧波形の電圧レベルとの比例係数を求めて、当該比例係数を基準校正値として保持するようにしたブラシレス同期機の回転子界磁電流測定装置である。
【００１９】
従って、請求項４に対応する発明のブラシレス同期機の回転子界磁電流測定装置においては、請求項１から請求項３のブラシレス同期機の回転子界磁電流測定装置と同様の作用効果に加え、交流励磁機の単体試験を実施する必要がないため、基準校正値を保持するための処理の簡便化を図ることができる。
【００２０】
最後に、請求項５に対応する発明は、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のブラシレス同期機の回転子界磁電流測定装置において、界磁電流演算手段は、ｑ軸巻線より出力される電圧波形に現れる複数のリップル周期から電圧レベルを抽出し、この抽出した複数の電圧レベルと基準構成値保持手段が保持する基準校正値との積の平均値を演算によって求めて回転子界磁電流を求めるようにしたブラシレス同期機の回転子界磁電流測定装置である。
【００２１】
従って、請求項５に対応する発明のブラシレス同期機の回転子界磁電流測定装置においては、請求項１から請求項３のブラシレス同期機の回転子界磁電流測定装置と同様の作用効果に加え、複数の電圧レベルと基準校正値との積の平均値を演算によって求めて回転子界磁電流を求めているため、交流励磁機の空隙アンバランスや交流励磁機電機子巻線各相の製造上のばらつきから生じるｑ軸巻線からの電圧波形の違いによる回転子界磁電流算出誤差を低減することができ、精度の向上を図ることができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
（第１の実施の形態）
図１は、第１の実施の形態によるブラシレス同期機の回転子界磁電流測定装置の一例を示すブロック図である。ここで、先に述べた図１８と同一の部分には同一の符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。
【００２３】
ｑ軸巻線１０は、ブラシレス同期機の交流励磁機１における空隙磁束のｑ軸成分（主極間に電機子電流により発生する磁束）を検出する巻線であり、ブラシレス同期機の固定子側に取り付けられている。このｑ軸巻線１０で発生した電圧（以下、「ｑ軸巻線出力電圧」という）は電圧波形入力部１１に入力される。
【００２４】
ｑ軸巻線出力電圧は、例えば図２に示すように、リップル周期毎にほぼ同様な変化を見せるが、リップル周期の初期部分においては、整流器転流サージ電圧の影響によってノイズが生じる。
【００２５】
Ａ／Ｄ変換部１２は、電圧波形入力部１１からのｑ軸巻線出力電圧をＡ／Ｄ変換し、この結果を演算部１３の基本波成分抽出部１４に出力する。
基本波成分抽出部１４は、Ａ／Ｄ変換されたｑ軸巻線出力電圧に対してフィルタリングを行い、整流器転流サージ電圧の影響を除去したｑ軸巻線出力電圧の基本波成分を求め、指定時間電圧値抽出部１５ａに出力する。
【００２６】
指定時間電圧値抽出部１５ａは、ｑ軸巻線出力電圧の基本波成分から、リップル周期における予め指定された時間の電圧値を抽出し、この指定時間電圧値を界磁電流演算部１６、又は基準校正値作成部１７に出力する。
【００２７】
図３は、ｑ軸巻線出力電圧の基本波成分と、リップル周期における指定時間電圧値との関係の一例を示す図であり、例として、リップル周期において基本波成分の極大時間を指定時間とする場合を示している。
【００２８】
電流入力部１８は、回転子界磁電流の測定に先だって交流励磁機１の単体試験において交流励磁機１に流れる直流出力電流を入力し、基準校正値作成部１７に出力する。
【００２９】
基準校正値作成部１７は、指定時間電圧値抽出部１５ａから指定時間電圧値を入力し、また、電流入力部１８から交流励磁機１の直流出力電流を入力する。さらに、指定時間電圧値と、交流励磁機１の直流出力電流との比例係数を求め、これを基準校正値として基準校正値保持部１９に出力する。
【００３０】
基準校正値保持部１９では、基準校正値作成部１７から入力した基準校正値を保持する。
界磁電流演算部１６は、指定時間電圧値抽出部１５ａから指定時間電圧値を入力し、また、基準校正値保持部１９から基準校正値を入力し、この指定時間電圧値と、基準校正値との積によって回転子界磁電流を求め、この結果を出力部２０に出力する。
【００３１】
出力部２０では、回転子界磁電流を出力・表示し、これにより回転子界磁電流の状態がユーザや上位の制御装置等に認識される。
以上のような構成を持つ本実施の形態による回転子界磁電流測定装置２１ａの動作について説明する。
【００３２】
回転子界磁電流測定装置２１ａにおいては、回転子界磁電流の測定動作に先だって、まず前処理として基準校正値保持部１９に基準校正値を保持させる必要がある。
【００３３】
図４は、本実施の形態による回転子界磁電流測定装置２１ａの基準校正値保持動作の一例を示すフロー図である。
まず、交流励磁機１の単体試験を実施し、電流入力部１８がこの単体実験によって流れる交流励磁機１の直流出力電流を入力する（ｓ１）。
【００３４】
また、交流励磁機１の単体試験時に、ｑ軸巻線１０で発生したｑ軸巻線出力電圧を電圧波形入力部１１が入力し（ｓ２）、Ａ／Ｄ変換部１２がＡ／Ｄ変換を行い（ｓ３）、基本波成分抽出部１４がフィルタリングを行ってq 軸巻線出力電圧の基本波成分を抽出する（ｓ４）。
【００３５】
次に、指定時間電圧値抽出部１５ａが、ｑ軸巻線出力電圧の基本波成分から、リップル周期における予め指定された時間の電圧値を抽出し、この指定時間電圧値を基準校正値作成部１７に出力する（ｓ５）。ここでは、リップル周期における予め指定された時間の例として、ｑ軸巻線出力電圧の基本波成分が極大となる時間を用いる。
【００３６】
そして、基準校正値作成部１７が、指定時間電圧値抽出部１５ａから入力した指定時間電圧値と、電流入力部１８から入力した交流励磁機１の直流出力電流とに基づいて、基準校正値を求め（ｓ６）、この基準校正値が基準校正値保持部１９に保持される（ｓ７）。
【００３７】
以上のような基準校正値保持動作が実行されれば、ブラシレス同期機の運転によって発生する回転子界磁電流の測定が可能になる。
図５は、本実施の形態による回転子界磁電流測定装置２１ａの回転子界磁電流測定動作の一例を示すフロー図である。
【００３８】
まず、ブラシレス同期機の運転時において、ｑ軸巻線１０で発生したｑ軸巻線出力電圧を電圧波形入力部１１が入力し（ｔ１）、Ａ／Ｄ変換部１２がＡ／Ｄ変換を行い（ｔ２）、基本波成分抽出部１４がフィルタリングを行ってq 軸巻線出力電圧の基本波成分を抽出する（ｔ３）。
【００３９】
次に、指定時間電圧値抽出部１５ａが、ｑ軸巻線出力電圧の基本波成分から、リップル周期における予め指定された時間の電圧値、すなわち極大となる時間での電圧値を抽出し、この指定時間電圧値を界磁電流演算部１６に出力する（ｔ４）。
【００４０】
界磁電流演算部１６は、基準校正値保持部１９に予め保持されている基準校正値を読み出し（ｔ５）、この基準校正値と、指定時間電圧値抽出部１５ａから入力した指定時間電圧値との積を求めて回転子界磁電流とし（ｔ６）、出力部２０で回転子界磁電流を出力・表示する（ｔ７）。
【００４１】
以上のように、本実施の形態によるブラシレス同期機の回転子界磁電流測定装置２１ａにおいては、固定子にｑ軸巻線１０を取り付けて回転子界磁電流の測定を行うため、回転子２に分流器や各種変換装置、測定器、伝送器等のような特別な装置を取り付ける必要がないので、構造を簡単にすることができ、低速機及び高速機の双方において回転子界磁電流を測定することができる。
【００４２】
また、ｑ軸巻線出力電圧の回転子界磁電流に対する直線比例性を用い、予め抽出しておいた基準校正値と、ｑ軸巻線出力電圧の指定時間電圧値との積を回転子界磁電流とするため、簡単に、かつ高精度に回転子界磁電流を測定することができる。
【００４３】
さらに、ｑ軸巻線出力電圧にフィルタリングを行って整流器転流サージ電圧の影響により発生するノイズの除去を行うので、さらに高精度に回転子界磁電流を測定することができる。
【００４４】
なお、本実施の形態において、指定時間電圧値抽出部１５ａが電圧値を抽出する指定時間の例として、極大になる時間を用いたが、これに限定されるものではなく、他の時間を用いてもよい。
【００４５】
また、図６のように、基準校正値保持動作において、１リップル周期から複数の指定時間電圧値を抽出してそれぞれに対応する基準校正値を求め、回転子界磁電流測定動作において、複数の指定時間電圧値と複数の基準校正値とから求まる複数の回転子界磁電流の平均値を回転子界磁電流とすることで、測定結果のばらつきを抑制することもできる。
【００４６】
（第２の実施の形態）
図７は、第２の実施の形態によるブラシレス同期機の回転子界磁電流測定装置の一例を示すブロック図である。ここで、先に述べた図１と同一の部分には同一の符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。
【００４７】
本実施の形態において、指定時間電圧値抽出部１５ｂは、図１の基本波成分抽出部１４及び指定時間電圧値抽出部１５ａに代えて備えられており、Ａ／Ｄ変換されたｑ軸巻線出力電圧を入力し、ｑ軸巻線出力電圧から指定時間電圧値を抽出する。
【００４８】
図８は、本実施の形態によるｑ軸巻線出力電圧の指定時間電圧値抽出の一例を示す概念図である。
指定時間電圧値抽出部１５ｂは、あるリップル周期において、入力されたｑ軸巻線出力電圧のうち整流器転流サージ電圧の影響を受けていない範囲を求め、ｑ軸巻線出力電圧がゼロとなる点（以下、「ゼロクロス点」という）を検出し、ゼロクロス点を基準とした相対時間から指定時間を求め、指定時間電圧値を抽出する。
【００４９】
上記の処理において、ゼロクロス点や指定時間が、サンプリングインターバルに存在する場合には、その前後の電圧値を直線補間して、ゼロクロス点や指定時間を求める。
【００５０】
そして、指定時間電圧値抽出部１５ｂは、指定時間電圧値を界磁電流演算部１６、又は基準校正値作成部１７に出力する。
図９は、本実施の形態による回転子界磁電流測定装置２１ｂの基準校正値保持動作の一例を示すフロー図である。
【００５１】
まず、交流励磁機１の単体試験を実施し、これによって流れる交流励磁機１の直流出力電流を、電流入力部１８が入力する（ｕ１）。
また、交流励磁機１の単体試験時にｑ軸巻線１０で発生したｑ軸巻線出力電圧を、電圧波形入力部１１が入力し（ｕ２）、Ａ／Ｄ変換部１２がＡ／Ｄ変換を行う（ｕ３）。
【００５２】
次に、指定時間電圧値抽出部１５ｂが、あるリップル周期において、整流器転流サージ電圧の影響を受けていない範囲を求め（ｕ４）、サンプリングインターバルにゼロクロス点が存在する場合には（ｕ５）、直線補間を行い（ｕ６）、ゼロクロス点を抽出する（ｕ７）。
【００５３】
また、ゼロクロス点を基準とした相対時間から指定時間を求め（ｕ８）、この指定時間がサンプリングインターバルに存在する場合には（ｕ９）、直線補間を行い（ｕ１０）、指定時間電圧値を抽出し、この指定時間電圧値を基準校正値作成部１７に出力する（ｕ１１）。
【００５４】
そして、基準校正値作成部１７が、指定時間電圧値抽出部１５ｂから入力した指定時間電圧値と、電流入力部１８から入力した交流励磁機１の直流出力電流とに基づいて、基準校正値を求め（ｕ１２）、この基準校正値が基準校正値保持部１９に保持される（ｕ１３）。
【００５５】
以上のような基準校正値保持動作が実行されれば、ブラシレス同期機の運転によって発生する回転子界磁電流の測定が可能になる。
図１０は、本実施形態による回転子界磁電流測定装置２１ｂの回転子界磁電流測定動作の一例を示すフロー図である。
【００５６】
ブラシレス同期機の運転時にｑ軸巻線１０で発生したｑ軸巻線出力電圧に対して、動作ｖ１から動作ｖ９を実行した後、指定時間電圧値抽出部１５ｂが指定時間電圧値を抽出し、この指定時間電圧値を界磁電流演算部１６に出力する（ｖ１０）。ここで、動作ｖ１〜ｖ９は、先に述べた動作ｕ２〜ｕ１０と同様の処理であるため、ここでは説明を省略する。
【００５７】
界磁電流演算部１６は、基準校正値保持部１９に予め保持されている基準校正値を読み出し（ｖ１１）、この基準校正値と、指定時間電圧値抽出部１５ｂから入力した指定時間電圧値との積を求めて回転子界磁電流とし（ｖ１２）、出力部２０で回転子界磁電流を出力・表示する（ｖ１３）。
【００５８】
以上のように、本実施の形態によるブラシレス同期機の回転子界磁電流測定装置２１ｂにおいては、第１の実施の形態による回転子界磁電流測定装置２１ａと同様の効果に加え、ｑ軸巻線出力電圧における整流器転流サージ電圧の影響を受けない範囲から指定時間電圧値を抽出するため、フィルタリングを行う必要がなく、処理時間の高速化を図ることができる。
【００５９】
なお、本実施の形態において、ゼロクロス点及び指定時間電圧値が、サンプリングインターバルに存在する場合に、直線補間を行いたが、これに限定されるものではなくスプライン補間等を用いることもできる。
【００６０】
また、図１１のように、基準校正値保持動作において、１リップル周期から複数の指定時間電圧値を抽出してそれぞれに対応する基準校正値を求め、回転子界磁電流測定動作において、複数の指定時間電圧値と複数の基準校正値とから求まる複数の回転子界磁電流の平均値を回転子界磁電流とすることで、測定結果のばらつきを抑制することもできる。
【００６１】
（第３の実施の形態）
図１２は、第３の実施の形態によるブラシレス同期機の回転子界磁電流測定装置の一例を示すブロック図である。ここで、先に述べた図１及び図７と同一の部分には同一の符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。
【００６２】
第３の実施の形態では、回転位置検出器２２を備えており、この回転位置検出器２２は、回転子２が１回転すると１パルスの回転位置検出信号を出力する。
Ａ／Ｄ変換部１２は、ｑ軸巻線出力信号及び回転位置検出信号を入力し、Ａ／Ｄ変換を行い、指定時間電圧値抽出部１５ｃに出力する。
【００６３】
指定時間電圧値抽出部１５ｃは、例えば図１３に示すフロー図のような処理を行う。
まず、Ａ／Ｄ変換されたｑ軸巻線出力信号及び回転位置検出信号を入力する（ｗ１）。
【００６４】
図１４は、このときのｑ軸巻線出力信号と回転位置検出信号との関係の一例を示す図である。
次に、ｑ軸巻線出力電圧における整流器転流サージ電圧及びゼロクロス点を検出し（ｗ２）、回転位置検出信号のパルス検出点を時系列の原点とし、この整流器転流サージ電圧の検出点及びゼロクロス点がほぼ同周期で現れるか否かを判断する（ｗ３）。
【００６５】
ほぼ同周期で現れる場合には、回転整流器６の整流素子等が正常であり、ｑ軸巻線出力電圧が変形していないと判断して指定時間電圧値を抽出する（ｗ４）。ほぼ同周期で現れない場合には、回転整流器６の整流素子等に異常があり、ｑ軸巻線出力電圧が変形していると判断し、異常なリップル周期を排除し（ｗ５）、正常なリップル周期から指定時間電圧値を抽出し（ｗ６）、さらに回転整流器６の整流素子等に異常がある旨を出力部２０に出力することでユーザや上位の制御装置等に異常発生を認識させる（ｗ７）。
【００６６】
そして、回転子界磁電流測定装置２１ｃの実行している動作が、基準校正値保持動作であるか回転子界磁電流測定動作であるかを判断し（ｗ８）、基準校正値保持動作の場合には、基準校正値作成部１７に指定時間電圧値を出力し（ｗ９）、回転子界磁電流測定動作の場合には、界磁電流演算部１６に指定時間電圧値を出力する（ｗ１０）。
【００６７】
ここで、例えば、回転整流器６が三相全波整流方式の場合には、パルス検出点から６個分までのリップル周期を比較し、この比較によって回転整流器６の整流素子等の異常を検出する。
【００６８】
本実施の形態による回転子界磁電流測定装置２１ｃの基準校正値保持動作及び回転子界磁電流測定動作は、回転位置検出信号を入力し、指定時間電圧値抽出部１５ｃが回転整流器６の整流素子等の異常によるｑ軸巻線出力電圧の変形の有無を判断する点のみが異なり、他の処理は第１及び第２の実施の形態による回転子界磁電流測定装置２１ａ、２１ｂと同様であるのでここでは説明を省略する。
【００６９】
以上のように、本実施の形態によるブラシレス同期機の回転子界磁電流測定装置２１ｃにおいては、第１及び第２の実施の形態による回転子界磁電流測定装置２１ａ、２１ｂと同様の効果に加え、回転位置検出信号を入力してリップル周期毎にｑ軸巻線出力電圧を比較して、正常なq 軸巻線出力電圧に基づいて回転子界磁電流を求めるため、回転整流器６の整流素子等の異常から現れるｑ軸巻線出力電圧の変形の影響による測定誤差を排除でき、さらに高精度に回転子界磁電流を測定することができる。
【００７０】
また、異常が発生した旨を、ユーザあるいは上位の制御装置に通知することができ、異常発生時に測定処理を停止することもできる。
なお、本実施の形態においては、例として、回転整流器６が三相全波整流方式の場合について述べたが、これに限定されるものではなく他の整流方式にも同様の手法で同様の効果を得ることができる。
【００７１】
（第４の実施の形態）
本実施の形態による回転子界磁電流測定装置においては、基準校正値保持動作が、第１から第３の実施の形態による回転子界磁電流測定装置２１ａ〜２１ｃの基準校正値保持動作と異なるが、回転子界磁電流測定動作は同様な処理であるため、回転子界磁電流測定動作については説明を省略する。
【００７２】
図１５は、第４の実施の形態のブラシレス同期機の回転子界磁電流測定装置の一例を示すブロック図である。ここで、先に述べた図１と同一の部分には同一の符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。
【００７３】
平衡三相交流電源２３は、回転整流器６における端子と接続される。平衡三相交流電源２３は、交流励磁機電機子巻線７に平衡三相電流を通電する。
図１６は、本実施の形態によるブラシレス同期機の回転子界磁電流測定装置２１ｄの基準校正値保持動作の一例を示すフロー図である。
【００７４】
まず、組立てが完了しているブラシレス同期機の停止中において、回転整流器６と回転子界磁巻線９との接続の一端、すなわち同期機本体の界磁回路の１点を開放し（ｘ１）、平衡三相交流電源２３が交流励磁機電機子巻線７に平衡三相電流を通電することによって電機子電流信号Ｉa が流れる（ｘ２）。
【００７５】
次に、この状態において、ｑ軸巻線出力電圧が、電圧波形入力部１１及びＡ／Ｄ変換部１２を介して指定時間電圧値抽出部１５ｄに入力され（ｘ３）、指定時間電圧値が抽出される（ｘ４）。
【００７６】
ここで、例えば、回転子界磁電流Ｉd と電機子電流信号Ｉa との間には、式（１）のような関係があるといえる。
Ｉd ＝Ｉa ／０．８１６      …（１）
ゆえに、基準校正値作成部１７ｄは、式（１）によって電機子電流信号Ｉa から回転子界磁電流Ｉd を求め（ｘ５）、この回転子界磁電流Ｉd と指定時間電圧値とから基準校正値を求め（ｘ６）、この基準校正値を基準校正値保持部１９に保持させる（ｘ７）。
【００７７】
最後に、開放した同期機本体の界磁回路の一点を接続して動作が終了する（ｘ８）。
以上のように、本実施の形態によるブラシレス同期機の回転子界磁電流測定装置２１ｄにおいては、第１から第３の実施の形態による回転子界磁電流測定装置２１ａ〜２１ｃと同様の効果に加え、交流励磁機１の単体試験を実施することなく基準校正値保持動作が行われるため、基準校正値の保持方法の簡便化を図ることができる。
【００７８】
（第５の実施の形態）
本実施形態による回転子界磁電流測定装置においては、第１から第３の実施の形態による回転子界磁電流測定装置２１ａ〜２１ｃで一つのリップル周期から回転子界磁電流を求めていたのに対し、複数のリップル周期から求めた回転子界磁電流の平均値を回転子界磁電流の測定値とするものである。
【００７９】
以下、例として、第３の実施の形態による回転子界磁電流測定装置２１ｃに対して、本実施の形態を適用した場合について説明する。
本実施の形態による回転子界磁電流測定装置の構成は、図１２と同様のものであるので、ここでは説明を省略する。
【００８０】
図１７は、本実施の形態による回転子界磁電流測定装置２１ｃの回転子界磁電流測定方法の一例を示す概念図である。
基準校正値保持動作において、指定時間電圧値抽出部１５ｃは、回転位置検出信号のパルス検出点によって１回転の区間にあると示される複数のｑ軸巻線出力電圧のリップル周期毎に指定時間電圧値を求め、基準校正値作成部１７に出力する。
【００８１】
基準校正値作成部１７は、指定時間電圧値抽出部１５ｃから入力する複数の指定時間電圧値のそれぞれに対して基準校正値を求め、この平均値を基準校正値保持部１９に出力する。
【００８２】
基準校正値保持部１９は、入力した基準校正値を保持する。
一方、回転子界磁電流測定動作においても、指定時間電圧値抽出部１５ｃは、回転位置検出信号のパルス検出点によって１回転の区間にあると示される複数のｑ軸巻線出力電圧のリップル周期毎に指定時間電圧値を求め、界磁電流演算部１６に出力する。
【００８３】
界磁電流演算部１６は、指定時間電圧値抽出部１５ｃから入力する複数の指定時間電圧値と基準校正値保持部１９に保持されている基準校正値との積をそれぞれ求め、この平均値を回転子界磁電流として出力部２０に出力する。
【００８４】
以上のように、本実施の形態によるブラシレス同期機の回転子界磁電流測定装置２１ｃにおいては、第３の実施の形態による回転子界磁電流測定装置２１ｃと同様の効果に加え、基準校正値保持動作において基準校正値を求める際、及び回転子界磁電流測定動作において、回転子界磁電流を求める際に、平均値を用いているため、交流励磁機１の空隙アンバランスや交流励磁機電機子巻線７各相の製造上のばらつきから生じるｑ軸巻線出力電圧の波形の違いによる回転子界磁電流算出誤差を低減することができ、精度の向上を図ることができる。
【００８５】
なお、本実施の形態は、第１及び第２の実施の形態による回転子界磁電流測定装置２１ａ、２１ｂにおいても同様に適用することができ、同様の効果を得ることができる。
【００８６】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に対応する発明によれば、ｑ軸巻線が出力する電圧波形の電圧レベルの回転子界磁電流に対する直線比例性を用い、予め保持しておいた基準校正値と、ｑ軸巻線が出力する電圧波形の電圧レベルとの積を求めて回転子界磁電流とするため、簡単に、かつ高精度に回転子界磁電流を測定することができる。
【００８７】
また、ｑ軸巻線によって回転子界磁電流の測定を行うため、回転子に分流器や各種変換装置、測定器、伝送器等のような特別な装置を取り付ける必要がないので、構造を簡単にすることができ、低速機及び高速機の双方において回転子界磁電流を測定することができる。
【００８８】
請求項２に対応する発明によれば、ｑ軸巻線が出力する電圧波形における整流素子のスイッチングサージの影響を受けていない部分の電圧レベルを用いて回転子界磁電流を求めるため、請求項１のブラシレス同期機の回転子界磁電流測定装置と同様の効果に加え、フィルタリングを行う必要がなく、処理時間の高速化を図ることができる。
【００８９】
請求項３に対応する発明によれば、１パルス／回転のパルス信号の立ち上がり時点を基準位置とし、ｑ軸巻線が出力する電圧波形の周期性を調べて異常の有無を判断するので、請求項１又は請求項２のブラシレス同期機の回転子界磁電流測定装置と同様の効果に加え、正常と判断されたｑ軸巻線の電圧波形の電圧レベルに基づいて回転子界磁電流を求めることができるため、電圧波形の変形による測定誤差を排除でき、高精度に回転子界磁電流を測定することができる。
【００９０】
また、異常が発生した旨を、ユーザあるいは上位の制御装置に通知することができ、異常発生時に測定処理を停止することもできる。
請求項４に対応する発明によれば、回転整流器に交流電流を供給する交流励磁機の電機子巻線に電源を備え、基準校正値保持手段は、ブラシレス同期機を停止させ電源を動作させた際に、回転整流器から交流励磁機の電機子巻線へ流入する電機子電流信号から演算によって求めた回転子界磁電流と、ｑ軸巻線が出力する電圧波形の電圧レベルとの比例係数を求めて、当該比例係数を基準校正値として保持するようにしたので、請求項１から請求項３のブラシレス同期機の回転子界磁電流測定装置と同様の効果に加え、交流励磁機の単体試験を実施する必要がないため、基準校正値を保持するための処理の簡便化を図ることができる。
【００９１】
請求項５に対応する発明によれば、界磁電流演算手段は、ｑ軸巻線が出力する電圧波形に現れる複数のリップル周期から電圧レベルを抽出し、この抽出した複数の電圧レベルと基準構成値保持手段が保持する基準校正値との積の平均値を求めて回転子界磁電流とするので、請求項１から請求項３のブラシレス同期機の回転子界磁電流測定装置と同様の効果に加え、交流励磁機の空隙アンバランスや交流励磁機電機子巻線各相の製造上のばらつきから生じるｑ軸巻線からの電圧波形の違いによる回転子界磁電流算出誤差を低減することができ、精度の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る第１の実施の形態によるブラシレス同期機の回転子界磁電流測定装置の一例を示すブロック図。
【図２】ｑ軸巻線出力電圧の一例を示す図。
【図３】ｑ軸巻線出力電圧の基本波成分と、リップル周期における指定時間電圧値との関係の一例を示す図。
【図４】同実施の形態による回転子界磁電流測定装置の基準校正値保持動作の一例を示すフロー図。
【図５】同実施の形態による回転子界磁電流測定装置の回転子界磁電流測定動作の一例を示すフロー図。
【図６】同実施の形態による１リップル周期から複数の指定時間を抽出する場合の一例を示す概念図。
【図７】本発明に係る第２の実施の形態によるブラシレス同期機の回転子界磁電流測定装置の一例を示すブロック図。
【図８】同実施の形態によるｑ軸巻線出力電圧の指定時間電圧値抽出の一例を示す概念図。
【図９】同実施の形態による回転子界磁電流測定装置の基準校正値保持動作の一例を示すフロー図。
【図１０】同実施の形態による回転子界磁電流測定装置の回転子界磁電流測定動作の一例を示すフロー図。
【図１１】同実施の形態による１リップル周期から複数の指定時間を抽出する場合の一例を示す概念図。
【図１２】本発明に係る第３の実施の形態によるブラシレス同期機の回転子界磁電流測定装置の一例を示すブロック図。
【図１３】同実施の形態による指定時間電圧値抽出部の処理を示すフロー図。
【図１４】同実施の形態による回転子界磁電流測定装置が入力するｑ軸巻線出力信号と回転位置検出信号との関係の一例を示す図。
【図１５】本発明に係る第４の実施の形態によるブラシレス同期機の回転子界磁電流測定装置の一例を示すブロック図。
【図１６】同実施の形態による回転子界磁電流測定装置の基準校正値保持動作の一例を示すフロー図。
【図１７】本発明に係る第４の実施の形態による回転子界磁電流測定装置の測定方法の一例を示す概念図。
【図１８】従来のブラシレス同期機の一例を示す回路構成図。
【符号の説明】
１…交流励磁機
２…回転子
３…固定子巻線
４…電機子
５…交流接続導体
６…回転整流器
７…交流励磁機電機子巻線
８…直流接続導体
９…回転子界磁巻線
１０…ｑ軸巻線
１１…電圧波形入力部
１２…Ａ／Ｄ変換部
１３…演算部
１４…基本波成分抽出部
１５ａ〜１５ｄ…指定時間電圧値抽出部
１６…界磁電流演算部
１７、１７ｄ…基準校正値作成部
１８…電流入力部
１９…基準校正値保持部
２０…出力部
２１ａ〜２１ｄ…回転子界磁電流測定装置
２２…回転位置検出器
２３…平衡三相交流電源
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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