(57)【要約】【課題】誘導電動機の加減速の時間を短縮することができる誘導電動機の制御装置を提供する。【解決手段】誘導電動機の制御装置１は、励磁電流指令値Ｉｄｃｍｄを制限する励磁電流指令最大値Ｉｄｍａｘと、トルク電流指令値Ｉｑｃｍｄを制限するトルク電流指令最大値Ｉｑｍａｘとを設定する電流指令最大値設定部２１８を備える。電流指令最大値設定部２１８は、誘導電動機の加減速時に、第１励磁電流指令最大値と第２励磁電流指令最大値とのいずれか小さい方に基づいて励磁電流指令最大値Ｉｄｍａｘを変更し、励磁電流指令最大値Ｉｄｍａｘと駆動部の許容最大電流値Ｉｍａｘ１とに基づいてトルク電流指令最大値Ｉｑｍａｘを変更する。第１励磁電流指令最大値は、許容最大電流値Ｉｍａｘ１に基づき、第２励磁電流指令最大値は、駆動部の電源電圧Ｖと、誘導電動機の駆動電流の電流周波数ｆと、誘導電動機の励磁インダクタンスＬとに基づく。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘導電動機のベクトル制御を行う制御装置であって、
磁束指令値に基づいて励磁電流指令値を生成し、前記励磁電流指令値を励磁電流指令最大値に基づいて制限する励磁電流指令生成部と、
トルク指令値に基づいてトルク電流指令値を生成し、前記トルク電流指令値をトルク電流指令最大値に基づいて制限するトルク電流指令生成部と、
前記励磁電流指令値と前記トルク電流指令値とに基づいて、前記誘導電動機に駆動電流を供給する駆動部と、
前記励磁電流指令最大値及び前記トルク電流指令最大値を設定する電流指令最大値設定部と、
を備え、
前記電流指令最大値設定部は、前記誘導電動機の加減速時に、第１励磁電流指令最大値と第２励磁電流指令最大値とのいずれか小さい方に基づいて前記励磁電流指令最大値を変更し、前記励磁電流指令最大値と前記誘導電動機又は前記駆動部の許容最大電流値とに基づいて前記トルク電流指令最大値を変更し、
前記第１励磁電流指令最大値は、前記許容最大電流値に基づき、
前記第２励磁電流指令最大値は、前記駆動部の電源電圧と、前記駆動電流の電流周波数と、前記誘導電動機の励磁インダクタンスとに基づく、
誘導電動機の制御装置。
【請求項２】
前記誘導電動機が加減速状態であるか否かを判定する判定部をさらに備える、請求項１に記載の誘導電動機の制御装置。
【請求項３】
前記励磁電流指令値と、前記誘導電動機の相互インダクタンスと、前記誘導電動機の時定数と、前記判定部により前記誘導電動機が加減速状態であると判定されてからの経過時間とから、前記誘導電動機の磁束量を推定する磁束推定部をさらに備え、
前記判定部は、前記磁束推定部により推定された磁束量が前記磁束指令値よりも小さいか否かを判定し、
前記電流指令最大値設定部は、前記誘導電動機が加減速状態であり、かつ、磁束推定部により推定された磁束量が前記磁束指令値よりも小さいときに、前記励磁電流指令最大値及び前記トルク電流指令最大値を変更する、
請求項２に記載の誘導電動機の制御装置。
【請求項４】
前記誘導電動機の実速度値と、前記誘導電動機の極対数又は極数と、前記誘導電動機のすべり周波数とから、前記駆動電流の電流周波数を演算する電流周波数演算部をさらに備える、請求項１に記載の誘導電動機の制御装置。
【請求項５】
前記駆動部の電源電圧を検出する電圧検出部をさらに備える、請求項１に記載の誘導電動機の制御装置。
【請求項６】
前記誘導電動機又は前記駆動部の許容最大電流値と、前記誘導電動機の励磁インダクタンスとを記憶する記憶部をさらに備える、請求項１に記載の誘導電動機の制御装置。
【請求項７】
前記電流指令最大値設定部は、
前記許容最大電流値Ｉｍａｘ１とベクトル制御に関する定数Ｋとに基づいて、下式（１）より前記第１励磁電流指令最大値Ｉｄｍａｘ１を求め、
Ｉｄｍａｘ１＝Ｉｍａｘ１×Ｋ  ・・・（１）
前記電源電圧Ｖと、前記電流周波数ｆと、前記励磁インダクタンスＬとに基づいて、下式（２）より第２励磁電流指令最大値Ｉｄｍａｘ２を求め、
Ｉｄｍａｘ２＝Ｖ／（２πｆ×Ｌ）  ・・・（２）
前記第１励磁電流指令最大値Ｉｄｍａｘ１と前記第２励磁電流指令最大値Ｉｄｍａｘ２とのいずれか小さい方を、前記励磁電流指令最大値Ｉｄｍａｘとして決定し、
決定した前記励磁電流指令最大値Ｉｄｍａｘと前記許容最大電流値Ｉｍａｘ１とに基づいて、下式（３）より前記トルク電流指令最大値Ｉｑｍａｘを決定する、
Ｉｑｍａｘ＝√（Ｉｍａｘ１２−Ｉｄｍａｘ２）  ・・・（３）
請求項１に記載の誘導電動機の制御装置。
【請求項８】
前記ベクトル制御に関する定数Ｋは√（２）である、
請求項７に記載の誘導電動機の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、誘導電動機のベクトル制御を行う制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
工作機械等に用いられる誘導電動機の制御装置として、ベクトル制御を行う制御装置が知られている。このような制御装置は、誘導電動機に供給する１次電流を、磁束生成のための励磁電流と、２次電流すなわちトルク電流とに分けて制御する。特許文献１及び２には、このような制御装置において、励磁電流を生成するための励磁電流指令値、及び／又は、トルク電流を生成するためのトルク電流指令値を変更する技術が記載されている。
【０００３】
特許文献１には、交流電源の電圧低下等の原因により、コンバータの出力電圧が低下した場合に、電動機に励磁電流指令値に対応する励磁電流を流せなくなる問題が記載されている。この問題点に関し、特許文献１には、交流電源電圧又はインバータの入力電圧に応じてトルク電流指令値を制限する技術が記載されている。これにより、インバータに供給される電圧が低下した場合にも、電動機の発生トルクは制限されるが、電動機の励磁電流をその指令値どおりに追従させることができる。
【０００４】
また、特許文献２には、インバータの直流中間電圧値に応じて、トルク電流調節手段の出力制限値を変更する技術が記載されている。より具体的には、直流中間電圧値が所定値未満のときには電流制御系の出力制限値を小さくし、直流中間電圧値が所定値以下のときには電流制御系の出力制限値を大きくしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭６０−２００７９１号公報
【特許文献２】特開平２−１１１２８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、例えば誘導電動機が非励磁状態から加速する際、磁束は、モータの回路定数で決まる時定数で立ち上がる。そのため、励磁電流を流し始めてから所望の磁束に達するまでの磁束の立ち上がりが遅い。
【０００７】
さらに、ベクトル制御を行う制御装置では、励磁電流指令値及びトルク電流指令値に上限（最大値）を設定しており、例えば誘導電動機が非励磁状態から加速する際、励磁電流指令値は、設定された最大値に制限される。そのため、磁束の立ち上がりがさらに遅くなる。その結果、誘導電動機の加速の時間が長い。
【０００８】
本発明は、誘導電動機の加減速の時間を短縮することができる誘導電動機の制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
（Ａ）本発明に係る誘導電動機の制御装置（例えば、後述の制御装置１）は、前記誘導電動機（例えば、後述のモータ２）のベクトル制御を行う制御装置であって、磁束指令値に基づいて励磁電流指令値を生成し、前記励磁電流指令値を励磁電流指令最大値に基づいて制限する励磁電流指令生成部（例えば、後述の励磁電流指令生成部２１２）と、トルク指令値に基づいてトルク電流指令値を生成し、前記トルク電流指令値をトルク電流指令最大値に基づいて制限するトルク電流指令生成部（例えば、後述のトルク電流指令生成部２１３）と、前記励磁電流指令値と前記トルク電流指令値とに基づいて、前記誘導電動機に駆動電流を供給する駆動部（例えば、後述の駆動部３００）と、前記励磁電流指令最大値及び前記トルク電流指令最大値を設定する電流指令最大値設定部（例えば、後述の電流指令最大値設定部２１８）とを備え、前記電流指令最大値設定部は、前記誘導電動機の加減速時に、第１励磁電流指令最大値と第２励磁電流指令最大値とのいずれか小さい方に基づいて前記励磁電流指令最大値を変更し、前記励磁電流指令最大値と前記誘導電動機又は前記駆動部の許容最大電流値とに基づいて前記トルク電流指令最大値を変更し、前記第１励磁電流指令最大値は、前記許容最大電流値に基づき、前記第２励磁電流指令最大値は、前記駆動部の電源電圧と、前記駆動電流の電流周波数と、前記誘導電動機の励磁インダクタンスとに基づく。
【００１０】
（Ｂ）  （Ａ）に記載の誘導電動機の制御装置は、前記誘導電動機が加減速状態であるか否かを判定する判定部（例えば、後述の判定部２１７）をさらに備えてもよい。
【００１１】
（Ｃ）  （Ｂ）に記載の誘導電動機の制御装置は、前記励磁電流指令値と、前記誘導電動機の相互インダクタンスと、前記誘導電動機の時定数と、前記判定部により前記誘導電動機が加減速状態であると判定されてからの経過時間とから、前記誘導電動機の磁束量を推定する磁束推定部（例えば、後述の磁束推定部２１６）をさらに備え、前記判定部は、前記磁束推定部により推定された磁束量が前記磁束指令値よりも小さいか否かを判定し、前記電流指令最大値設定部は、前記誘導電動機が加減速状態であり、かつ、磁束推定部により推定された磁束量が前記磁束指令値よりも小さいときに、前記励磁電流指令最大値及び前記トルク電流指令最大値を変更してもよい。
【００１２】
（Ｄ）  （Ａ）に記載の誘導電動機の制御装置は、前記誘導電動機の実速度値と、前記誘導電動機の極対数又は極数と、前記誘導電動機のすべり周波数とから、前記駆動電流の電流周波数を演算する電流周波数演算部（例えば、後述の電流周波数演算部２１５）をさらに備えてもよい。
【００１３】
（Ｅ）  （Ａ）に記載の誘導電動機の制御装置は、前記駆動部の電源電圧を検出する電圧検出部（例えば、後述の電圧検出器３０２）をさらに備えてもよい。
【００１４】
（Ｆ）  （Ａ）に記載の誘導電動機の制御装置は、前記誘導電動機又は前記駆動部の許容最大電流値と、前記誘導電動機の励磁インダクタンスとを記憶する記憶部をさらに備えてもよい。
【００１５】
（Ｇ）  （Ａ）に記載の誘導電動機の制御装置において、前記電流指令最大値設定部は、前記許容最大電流値Ｉｍａｘ１とベクトル制御に関する定数Ｋとに基づいて、下式（１）より前記第１励磁電流指令最大値Ｉｄｍａｘ１を求め、
Ｉｄｍａｘ１＝Ｉｍａｘ１×Ｋ  ・・・（１）
前記電源電圧Ｖと、前記電流周波数ｆと、前記励磁インダクタンスＬとに基づいて、下式（２）より第２励磁電流指令最大値Ｉｄｍａｘ２を求め、
Ｉｄｍａｘ２＝Ｖ／（２πｆ×Ｌ）  ・・・（２）
前記第１励磁電流指令最大値Ｉｄｍａｘ１と前記第２励磁電流指令最大値Ｉｄｍａｘ２とのいずれか小さい方を、前記励磁電流指令最大値Ｉｄｍａｘとして決定し、決定した前記励磁電流指令最大値Ｉｄｍａｘと前記許容最大電流値Ｉｍａｘ１とに基づいて、下式（３）より前記トルク電流指令最大値Ｉｑｍａｘを決定してもよい。
Ｉｑｍａｘ＝√（Ｉｍａｘ１２−Ｉｄｍａｘ２）  ・・・（３）
【００１６】
（Ｈ）  （Ａ）に記載の誘導電動機の制御装置において、前記ベクトル制御に関する定数Ｋは√（２）であってもよい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、誘導電動機の加減速の時間を短縮することができる誘導電動機の制御装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態に係る誘導電動機の制御装置の回路構成を示す図である。
【図２】本実施形態の電流制御部における電流指令生成部の回路構成を示す図である。
【図３】誘導電動機の速度一定の定常状態のための所定の励磁電流指令最大値及び所定のトルク電流指令最大値の一例を示す図である。
【図４】誘導電動機の加減速状態のための第１励磁電流指令最大値Ｉｄｍａｘ１及び第１トルク電流指令最大値Ｉｑｍａｘ１（Ｉｄｍａｘ１≦Ｉｑｍａｘ２）、及び、第２励磁電流指令最大値Ｉｄｍａｘ２及び第２トルク電流指令最大値Ｉｑｍａｘ２（Ｉｄｍａｘ１＞Ｉｑｍａｘ２）の一例を示す図である。
【図５】誘導電動機が非励磁状態から加速するときの磁束の時間変化を示す図である。
【図６】本発明の実施形態に係る誘導電動機の制御装置による励磁電流指令最大値及びトルク電流指令最大値の変更動作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、添付の図面を参照して本発明の実施形態の一例について説明する。なお、各図面において同一又は相当の部分に対しては同一の符号を附すこととする。
【００２０】
図１は、本発明の実施形態に係る誘導電動機の制御装置の回路構成を示す図である。図１に示す制御装置１は、スピンドル加工機のような工作機械の主軸を回転駆動する誘導電動機（以下、「モータ」という。）２を駆動するための装置である。制御装置１は、モータ２の１次電流すなわち駆動電流を、磁束生成のための励磁（ｄ相）電流と、２次電流すなわちトルク（ｑ相）電流とに分けて制御するベクトル制御を行う。制御装置１は、速度制御部１００と、電流制御部２００と、駆動部３００とを備えている。
【００２１】
速度制御部１００及び電流制御部２００は、いわゆる数値制御装置であり、例えば、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ−Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ）等の演算プロセッサで構成される。速度制御部１００及び電流制御部２００の機能は、記憶部（例えば後述する記憶部２１４）に格納された所定のソフトウェア（プログラム）を実行することで実現される。速度制御部１００及び電流制御部２００の機能は、ハードウェアとソフトウェアとの協働で実現されてもよいし、ハードウェア（電子回路）のみで実現されてもよい。
【００２２】
速度制御部１００は、記憶部（例えば後述する記憶部２１４）に格納された加工プログラムから速度指令値ｖｃｍｄを読み出すとともに、モータ２に設けられた速度検出器３で検出されたモータ２の実速度値ｖａを入力する。速度制御部１００は、速度指令値ｖｃｍｄと実速度値ｖａとの差分に基づいてトルク指令値Ｔｃｍｄを生成する。
【００２３】
電流制御部２００は、トルク指令値Ｔｃｍｄと、モータ２の実速度値ｖａと、駆動部３００に設けられた電流検出器３０１で検出された駆動部３００の出力電流、すなわちモータ２を駆動するための実電流値（駆動電流）Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗと、駆動部３００に設けられた電圧検出器３０２で検出された駆動部３００の電源電圧Ｖとを入力する。電流制御部２００は、トルク指令値Ｔｃｍｄと、実速度値ｖａと、実電流値Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗと、電源電圧Ｖとに基づいて、駆動部３００を駆動するための電圧指令値Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗを生成する。電流制御部２００は、電流指令生成部２１０と、励磁電流制御部２２１と、トルク電流制御部２２２と、ｄｑ−ｕｖｗ変換部２２３と、ｄｑ−ｕｖｗ変換部２２４とを備えている。
【００２４】
電流指令生成部２１０は、主にトルク指令値Ｔｃｍｄに基づいて励磁電流指令値Ｉｄｃｍｄとトルク電流指令値Ｉｑｃｍｄとを生成する。電流指令生成部２１０の詳細は後述する。
【００２５】
励磁電流制御部２２１は、励磁電流指令値Ｉｄｃｍｄと、ｄｑ−ｕｖｗ変換部２２４によって実電流値Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗが変換されたｄ相実電流値Ｉｄａとの差分に基づいてｄ相電圧指令値Ｖｄｃｍｄを生成する。
【００２６】
トルク電流制御部２２２は、トルク電流指令値Ｉｑｃｍｄと、ｄｑ−ｕｖｗ変換部２２４によって実電流値Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗが変換されたｑ相実電流値Ｉｑａとの差分に基づいてｑ相電圧指令値Ｖｑｃｍｄを生成する。
【００２７】
ｄｑ−ｕｖｗ変換部２２３は、ｄ相電圧指令値Ｖｄｃｍｄとｑ相電圧指令値Ｖｑｃｍｄとを、ｕｖｗ各相の電圧指令値Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗに変換する。なお、ｄｑ−ｕｖｗ変換部２２４は、ｕｖｗ各相の実電流値Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗを、ｄ相実電流値Ｉｄａ及びｑ相実電流値Ｉｑａに変換する。
【００２８】
駆動部３００は、電圧指令値Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗに基づいて、モータ２を駆動するための実電流値（駆動電流）Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗを生成する。例えば、駆動部３００は、商用３相交流電力を直流電力に変換するコンバータと、コンバータからの直流電力を３相交流電力に変換するインバータとにより構成される。この場合、電圧指令値Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗはインバータの制御電圧として用いられる。この場合、上述した電圧検出器３０２は、例えばコンバータとインバータとの間のＤＣリンクにおける直流電圧を、電源電圧Ｖとして検出してもよい。
【００２９】
次に、電流制御部２００における電流指令生成部２１０について詳細に説明する。図２は、電流指令生成部２１０の回路構成を示す図である。図２に示す電流指令生成部２１０は、磁束指令演算部２１１と、励磁電流指令生成部２１２と、トルク電流指令生成部２１３と、記憶部２１４と、電流周波数演算部２１５と、磁束推定部２１６と、判定部２１７と、電流指令最大値設定部２１８とを備えている。
【００３０】
磁束指令演算部２１１は、トルク指令値Ｔｃｍｄとモータ２の実速度値ｖａとに基づいて、モータ２の磁束生成のための磁束指令値Φｃｍｄを生成する。
【００３１】
励磁電流指令生成部２１２は、磁束指令値Φｃｍｄに基づいて励磁電流指令値Ｉｄｃｍｄを生成する。また、励磁電流指令生成部２１２は、生成した励磁電流指令値Ｉｄｃｍｄが電流指令最大値設定部２１８により設定された励磁電流指令最大値Ｉｄｍａｘよりも大きい場合に、励磁電流指令値Ｉｄｃｍｄを励磁電流指令最大値Ｉｄｍａｘに制限する。
【００３２】
トルク電流指令生成部２１３は、トルク指令値Ｔｃｍｄに基づいてトルク電流指令値Ｉｑｃｍｄを生成する。また、トルク電流指令生成部２１３は、生成したトルク電流指令値Ｉｑｃｍｄが電流指令最大値設定部２１８により設定されたトルク電流指令最大値Ｉｑｍａｘよりも大きい場合に、トルク電流指令値Ｉｑｃｍｄをトルク電流指令最大値Ｉｑｍａｘに制限する。
【００３３】
記憶部２１４は、モータ２の速度一定の定常状態のための所定の励磁電流指令最大値Ｉｄｍａｘ０と、所定のトルク電流指令最大値Ｉｑｍａｘ０とを格納する。また、記憶部２１４は、駆動部３００の許容最大電流値Ｉｍａｘ１と、モータ２の励磁インダクタンスＬと、モータ２の１次巻線と２次巻線との相互インダクタンスＭと、モータ２のすべり定数Ｋｓと、モータ２の極対数Ｐと、モータ２の回路定数で決まる時定数τと、ベクトル制御に関する定数Ｋとの各種パラメータを格納する。また、記憶部２１４は、速度制御部１００及び電流制御部２００の各種機能を実現するための所定のソフトウェア（プログラム）を格納してもよいし、速度指令値ｖｃｍｄを含む加工プログラムを格納してもよい。記憶部２１４は、例えばＥＥＰＲＯＭ等の書き換え可能なメモリである。
【００３４】
電流周波数演算部２１５は、励磁電流指令値Ｉｄｃｍｄと、トルク電流指令値Ｉｑｃｍｄと、記憶部２１４に格納されたモータ２のすべり定数Ｋｓとに基づいて、下式（４）よりすべり周波数ｆｓ［Ｈｚ］を求める。
ｆｓ＝Ｉｑｃｍｄ／Ｉｄｃｍｄ×Ｋｓ  ・・・（４）
電流周波数演算部２１５は、このすべり周波数ｆｓと、モータ２の実速度値ｖａ［ｒｐｍ］と、記憶部２１４に格納されたモータ２の極対数Ｐとに基づいて、下式（５）より、モータ２の駆動電流の電流周波数ｆ［Ｈｚ］を求める。
ｆ＝ｖａ／６０×Ｐ＋ｆｓ  ・・・（５）
【００３５】
磁束推定部２１６は、励磁電流指令値Ｉｄｃｍｄと、記憶部２１４に格納されたモータ２の相互インダクタンスＭと、モータ２の回路定数で決まる時定数τと、判定部２１７によりモータ２が加速状態であると判定されてからの経過時間ｔとに基づいて、下式（６）より現在の磁束量Φを推定する。
【数１】
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【００３６】
判定部２１７は、記憶部２１４に格納された加工プログラムにおける速度指令値ｖｃｍｄの変化に基づいて、モータ２が加減速状態であるか、あるいは一定速度の定常状態であるかを判定する。また、判定部２１７は、磁束推定部２１６により推定された現在の磁束量Φが磁束指令値Φｃｍｄに達したか否かを判定する。
【００３７】
電流指令最大値設定部２１８は、判定部２１７による判定結果に基づいて、モータ２が速度一定の定常状態である場合に、又は、モータ２が加減速状態であるが、現在の磁束量Φが磁束指令値Φｃｍｄに達している場合に、記憶部２１４に格納された所定の励磁電流指令最大値Ｉｄｍａｘ０及び所定のトルク電流指令最大値Ｉｑｍａｘ０を、励磁電流指令最大値Ｉｄｍａｘ及びトルク電流指令最大値Ｉｑｍａｘにそれぞれ設定する。
【００３８】
図３は、モータ２の速度一定の定常状態のための所定の励磁電流指令最大値Ｉｄｍａｘ０及び所定のトルク電流指令最大値Ｉｑｍａｘ０の一例を示す図である。図３に示すように、所定の励磁電流指令最大値Ｉｄｍａｘ０及びトルク電流指令最大値Ｉｑｍａｘ０は、モータ２の駆動電流値Ｉｍａｘ０が駆動部３００の許容最大電流値Ｉｍａｘ１よりも小さくなるように設定される。また、所定のトルク電流指令最大値Ｉｑｍａｘ０は、例えば、所定の励磁電流指令最大値Ｉｄｍａｘ０の約２倍〜３倍に設定される。
【００３９】
また、電流指令最大値設定部２１８は、判定部２１７による判定結果に基づいて、モータ２が加減速状態であり、かつ、現在の磁束量Φが磁束指令値Φｃｍｄよりも小さい場合に、励磁電流指令最大値Ｉｄｍａｘを所定の励磁電流指令最大値Ｉｄｍａｘ０に代えて後述の第１励磁電流指令最大値Ｉｄｍａｘ１又は第２励磁電流指令最大値Ｉｄｍａｘ２に変更する。
【００４０】
具体的には、電流指令最大値設定部２１８は、駆動部３００の許容最大電流値Ｉｍａｘ１と、記憶部２１４に格納されたベクトル制御に関する定数Ｋとに基づいて、下式（１）より第１励磁電流指令最大値Ｉｄｍａｘ１を求める。
Ｉｄｍａｘ１＝Ｉｍａｘ１／Ｋ  ・・・（１）
本実施形態では、モータ２のトルクが最大となるように、ベクトル制御に関する定数Ｋを√（２）に設定する。なお、定数Ｋは本実施形態に限定されず、任意の値であってもよい。
【００４１】
また、電流指令最大値設定部２１８は、電流周波数演算部２１５で演算された電流周波数ｆと、電圧検出器３０２で検出された電源電圧Ｖと、記憶部２１４に格納されたモータ２の励磁インダクタンスＬとに基づいて、下式（２）より第２励磁電流指令最大値Ｉｄｍａｘ２を求める。
Ｉｄｍａｘ２＝Ｖ／（２πｆ×Ｌ））  ・・・（２）
第２励磁電流指令最大値Ｉｄｍａｘ２は、モータ２の駆動電流の電流周波数ｆが大きいときに、すなわちモータ２の高速動作時に、駆動部３００の電源電圧Ｖが不足する電圧飽和を回避する上限である。
【００４２】
電流指令最大値設定部２１８は、第１励磁電流指令最大値Ｉｄｍａｘ１と第２励磁電流指令最大値Ｉｄｍａｘ２とのいずれか小さい方を励磁電流指令最大値Ｉｄｍａｘとして決定する。
【００４３】
図４は、モータ２の加減速状態のための第１励磁電流指令最大値Ｉｄｍａｘ１及び第１トルク電流指令最大値Ｉｑｍａｘ１（Ｉｄｍａｘ１≦Ｉｑｍａｘ２のとき）、及び、第２励磁電流指令最大値Ｉｄｍａｘ２及び第２トルク電流指令最大値Ｉｑｍａｘ２（Ｉｄｍａｘ１＞Ｉｑｍａｘ２のとき）の一例を示す図である。図４に示すように、第１励磁電流指令最大値Ｉｄｍａｘ１及び第２励磁電流指令最大値Ｉｄｍａｘ２は、所定の励磁電流指令最大値Ｉｄｍａｘ０よりも大きい。
【００４４】
また、電流指令最大値設定部２１８は、決定した励磁電流指令最大値Ｉｄｍａｘと許容最大電流値Ｉｍａｘ１とに基づいて、下式（３）よりトルク電流指令最大値Ｉｑｍａｘを決定する。
Ｉｑｍａｘ＝√（Ｉｍａｘ１２−Ｉｄｍａｘ２)  ・・・（３）
具体的には、図４に示すように、励磁電流指令最大値Ｉｄｍａｘが第１励磁電流指令最大値Ｉｄｍａｘ１に設定された場合には、トルク電流指令最大値Ｉｑｍａｘは第１トルク電流指令最大値Ｉｑｍａｘ１に設定され、励磁電流指令最大値Ｉｄｍａｘが第２励磁電流指令最大値Ｉｄｍａｘ２に設定された場合には、トルク電流指令最大値Ｉｑｍａｘは第２トルク電流指令最大値Ｉｑｍａｘ２に設定される。
【００４５】
ここで、ベクトル制御を行う制御装置では、一般に、励磁電流指令値及びトルク電流指令値に上限（最大値）を設定する（例えば、上記した所定の励磁電流指令最大値Ｉｄｍａｘ０及び所定のトルク電流指令最大値Ｉｑｍａｘ０）。一般に、これらの最大値（例えば、図３のＩｄｍａｘ０，Ｉｑｍａｘ０）は、モータの駆動電流（例えば、図３のＩｍａｘ０）が駆動部の許容最大電流値（例えば、図３のＩｍａｘ１）よりも小さくなるように設定される。
【００４６】
ここで、図５は、モータ２が非励磁状態から加速するときの磁束量Φの時間変化を示す図である。例えば、モータ２が非励磁状態から加速する際、磁束は、モータ２の回路定数で決まる時定数τで立ち上がる（上式（６）参照）。そのため、励磁電流を流し始めてから所望の磁束量Φｃｍｄに達するまでの磁束の立ち上がりが遅い。さらに、励磁電流指令値Ｉｄｃｍｄが所定の励磁電流指令最大値Ｉｄｍａｘ０に制限されると、図５の曲線Ａに示すように、磁束の立ち上がりがさらに遅い。そのため、モータ２の加減速の時間が長いという問題がある。
【００４７】
そこで、本実施形態では、モータ２が加減速状態であるとき、励磁電流指令最大値Ｉｄｍａｘを、所定の励磁電流指令最大値Ｉｄｍａｘ０よりも大きい第１励磁電流指令最大値Ｉｄｍａｘ１又は第２励磁電流指令最大値Ｉｄｍａｘ２に変更する。これにより、図５の曲線Ｂに示すように、磁束の立ち上がりを早めることができ、モータ２の加減速の時間を短縮することができる。以下、制御装置１による励磁電流指令最大値Ｉｄｍａｘ及びトルク電流指令最大値Ｉｑｍａｘの変更動作について説明する。
【００４８】
図６は、制御装置１による励磁電流指令最大値Ｉｄｍａｘ及びトルク電流指令最大値Ｉｑｍａｘの変更動作を示すフローチャートである。
【００４９】
まず、電流周波数演算部２１５は、上式（４）及び（５）により、現在のモータ２の駆動電流の電流周波数ｆを演算する（Ｓ１）。また、電圧検出器３０２は、現在の電源電圧Ｖを検出する（Ｓ１）。また、磁束推定部２１６は、上式（６）により、現在の磁束量Φを推定する（Ｓ１）。
【００５０】
次に、判定部２１７は、速度指令値Ｖｃｍｄの変化に基づいて、モータ２が加速状態であるか否かを判定する（Ｓ２）。モータ２が加速状態である場合（ステップＳ２においてＹＥＳ）、判定部２１７は、磁束推定部２１６により推定された現在の磁束量Φが磁束指令値Φｃｍｄよりも小さいか否かを判定する（Ｓ３）。
【００５１】
モータ２が速度一定の定常状態である場合（ステップＳ２においてＮＯ）、又は、モータ２が加速状態であるが、ΦがΦｃｍｄに達している場合（ステップＳ２においてＹＥＳ、かつ、ステップＳ３においてＮＯ）、電流指令最大値設定部２１８は、所定の励磁電流指令最大値Ｉｄｍａｘ０及び所定のトルク電流指令最大値Ｉｑｍａｘ０を、励磁電流指令最大値Ｉｄｍａｘ及びトルク電流指令最大値Ｉｑｍａｘにそれぞれ設定する（Ｓ４）。その後、ステップＳ１に戻る。
【００５２】
一方、モータ２が加速状態であり（ステップＳ２においてＹＥＳ）、かつ、Φ＜Φｃｍｄの場合（ステップＳ３においてＹＥＳ）、電流指令最大値設定部２１８は、励磁電流指令最大値Ｉｄｍａｘを所定の励磁電流指令最大値Ｉｄｍａｘ０に代えて第１励磁電流指令最大値Ｉｄｍａｘ１又は第２励磁電流指令最大値Ｉｄｍａｘ２に変更する。
【００５３】
具体的には、電流指令最大値設定部２１８は、駆動部３００の許容最大電流値Ｉｍａｘ１に基づいて、上式（１）より第１励磁電流指令最大値Ｉｄｍａｘ１を求める。また、電流指令最大値設定部２１８は、モータ２の駆動電流の電流周波数ｆと、駆動部３００の電源電圧Ｖと、モータ２の励磁インダクタンスＬとに基づいて、上式（２）より第２励磁電流指令最大値Ｉｄｍａｘ２を求める。電流指令最大値設定部２１８は、第１励磁電流指令最大値Ｉｄｍａｘ１と第２励磁電流指令最大値Ｉｄｍａｘ２とのいずれか小さい方を励磁電流指令最大値Ｉｄｍａｘとして決定する（Ｓ５）。
【００５４】
このとき、電流指令最大値設定部２１８は、決定した励磁電流指令最大値Ｉｄｍａｘと許容最大電流値Ｉｍａｘ１とに基づいて、上式（３）よりトルク電流指令最大値Ｉｑｍａｘを決定する（Ｓ６）。その後、ステップＳ１に戻る。
【００５５】
ステップＳ１〜Ｓ６の動作は、例えば所定時間間隔で繰り返し行われる。これにより、励磁電流指令最大値Ｉｄｍａｘ及びトルク電流指令最大値Ｉｑｍａｘは、逐次調整されることとなる。
【００５６】
ここで、第２励磁電流指令最大値Ｉｄｍａｘ２は、電流周波数ｆ、すなわちモータ２の実速度値ｖａに依存（反比例）して変化するので（上式（２）及び（５）参照）、モータ２の速度が低いときにはＩｄｍａｘ１≦Ｉｄｍａｘ２となり、モータ２の速度が高くなるとＩｄｍａｘ１＞Ｉｄｍａｘ２となる。
【００５７】
これより、モータ２の加速状態においてモータ２の速度が低く、Ｉｄｍａｘ１≦Ｉｄｍａｘ２であるとき、励磁電流指令最大値Ｉｄｍａｘは第１励磁電流指令最大値Ｉｄｍａｘ１に設定される。すなわち、図４に示すように、励磁電流指令最大値Ｉｄｍａｘは、所定の励磁電流指令最大値Ｉｄｍａｘ０よりも大きい第１励磁電流指令最大値Ｉｄｍａｘ１に変更される。これにより、図５の曲線Ｂに示すように、磁束の立ち上がりを早めることができる。
【００５８】
このとき、トルク電流指令最大値Ｉｑｍａｘは、図４に示すように、駆動部３００の許容最大電流値Ｉｍａｘ１を超過しないように、所定のトルク電流指令最大値Ｉｑｍａｘ０よりも小さい第１トルク電流指令最大値Ｉｑｍａｘ１に変更される。
【００５９】
これにより、駆動部３００の許容最大電流値Ｉｍａｘ１の超過を回避しつつ、磁束の立ち上がりを早めることができ、所望の磁束量Φｃｍｄの発生までの時間を短縮することができる。
【００６０】
その後、モータ２の加速状態においてモータ２の速度が高くなり、Ｉｄｍａｘ１＞Ｉｄｍａｘ２となると、励磁電流指令最大値Ｉｄｍａｘは第２励磁電流指令最大値Ｉｄｍａｘ２に設定される。第２励磁電流指令最大値Ｉｄｍａｘ２は、上述したようにモータ２の速度の上昇に応じて次第に小さくなるので（図４の矢印方向Ｄ１）、励磁電流指令最大値Ｉｄｍａｘはモータ２の速度の上昇に応じて次第に小さく設定される。
【００６１】
ここで、図５の曲線Ｂに示すように、第１励磁電流指令最大値Ｉｄｍａｘ１での制御を継続すると、磁束量Φが所望の磁束量Φｃｍｄを超えてしまう。しかし、本実施形態によれば、磁束量Φが所望の磁束量Φｃｍｄに達する前の例えば時点ｔ１において、励磁電流指令最大値Ｉｄｍａｘを第２励磁電流指令最大値Ｉｄｍａｘ２に変更して次第に小さくすることにより、磁束量Φを所望の磁束量Φｃｍｄに収束することができる（図５の矢印方向Ｄ２）。
【００６２】
このとき、トルク電流指令最大値Ｉｑｍａｘは、図４の第２トルク電流指令最大値Ｉｑｍａｘ２に示すように、駆動部３００の許容最大電流値Ｉｍａｘ１を超過しないように、モータ２の速度の上昇に応じて次第に大きく設定される（図４の矢印方向Ｄ１）。
【００６３】
このように、モータ２の速度の上昇に応じて、大きくした励磁電流指令最大値Ｉｄｍａｘを次第に小さく戻し、小さくしたトルク電流指令最大値Ｉｑｍａｘを次第に大きく戻すことにより、駆動部３００の許容最大電流値Ｉｍａｘ１の超過、及び、モータ２の高速動作時の電圧飽和を回避しつつ、所望のトルクの発生までの時間を短縮することができる。
【００６４】
このように、モータ２の加速状態において、励磁電流指令最大値Ｉｄｍａｘとトルク電流指令最大値Ｉｑｍａｘとの配分を、速度一定の定常状態におけるこれらの配分に対して逐次的に変更することにより、所望の磁束量Φｃｍｄの発生までの時間を短縮することができるとともに、所望のトルクの発生までの時間を短縮することができる。その結果、モータ２の加減速の時間を短縮することができる。
【００６５】
なお、図６のステップＳ２〜Ｓ３、Ｓ５〜Ｓ６では、モータ２が加速状態であるときの動作を例示したが、モータ２が減速状態であるときの動作も同様である。
【００６６】
以上説明したように、本実施形態の制御装置１によれば、モータ２の加減速時に、励磁電流指令最大値Ｉｄｍａｘを、駆動部３００の許容最大電流値Ｉｍａｘ１に基づく第１励磁電流指令最大値Ｉｄｍａｘ１、又は、駆動部３００の電源電圧Ｖと、モータ２の駆動電流の電流周波数ｆと、モータ２の励磁インダクタンスＬとに基づく第２励磁電流指令最大値Ｉｄｍａｘ２に変更することにより、励磁電流指令最大値Ｉｄｍａｘを速度一定の定常時よりも大きくすることができる。これにより、磁束の立ち上がりを早めることができ、モータ２の加減速の時間を短縮することができる。
【００６７】
また、本実施形態の制御装置１によれば、励磁電流指令最大値Ｉｄｍａｘを、第１励磁電流指令最大値Ｉｄｍａｘ１と第２励磁電流指令最大値Ｉｄｍａｘ２とのいずれか小さい方に変更する。第１励磁電流指令最大値Ｉｄｍａｘ１は、駆動部３００の許容最大電流値Ｉｍａｘ１に基づく。一方、第２励磁電流指令最大値Ｉｄｍａｘ２は、モータ２の高速動作時の電圧飽和の上限である。このとき、トルク電流指令最大値Ｉｑｍａｘは、駆動部３００の許容最大電流値Ｉｍａｘ１を超過しないように、第１トルク電流指令最大値Ｉｑｍａｘ１又は第２トルク電流指令最大値Ｉｑｍａｘ２に変更される。これにより、駆動部３００の許容最大電流値Ｉｍａｘ１の超過、及び、モータ２の高速動作時の電圧飽和を回避しつつ、磁束の立ち上がりを早めることができる。
【００６８】
ところで、モータ２の負荷が軽いとき（すなわち、モータ２が低速度又は低トルクであるとき）、モータの発熱を抑制するために、磁束を弱める弱め磁束制御を行うことがある。本実施形態の制御装置１は、このように磁束が弱い状態からの加減速時にも効果を奏する。すなわち、本実施形態の制御装置１によれば、モータ２の軽負荷時の発熱抑制と、モータ２の加減速時の加減速時間の短縮との両立を実現することができる。
【００６９】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前述した実施形態に限るものではない。また、本実施形態に記載された効果は、本発明から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、本発明による効果は、本実施形態に記載されたものに限定されるものではない。
【００７０】
例えば、上述した実施形態では、第１励磁電流指令最大値Ｉｄｍａｘ１を駆動部３００の許容最大電流値Ｉｍａｘ１に基づいて求めたが、第１励磁電流指令最大値Ｉｄｍａｘ１を、駆動部３００の許容最大電流値とモータ２の許容最大電流値とのいずれか小さい方に基づいて求めてもよい。なお、モータ２の許容最大電流値は放熱機構により大きくすることができるため、モータ２の許容最大電流値よりも駆動部３００の許容最大電流値が小さいことが多い。
【００７１】
また、上述した実施形態では、モータ２の駆動電流の電流周波数ｆをモータ２の極対数Ｐに基づいて求めたが（上式（５））、極対数Ｐに代えてモータ２の極数の２倍値を用いてもよい。
【符号の説明】
【００７２】
１  制御装置
２  モータ（誘導電動機）
３  速度検出器
１００  速度制御部
２００  電流制御部
２１０  電流指令生成部
２１１  磁束指令演算部
２１２  励磁電流指令生成部
２１３  トルク電流指令生成部
２１４  記憶部
２１５  電流周波数演算部
２１６  磁束推定部
２１７  判定部
２１８  電流指令最大値設定部
２２１  励磁電流制御部
２２２  トルク電流制御部
２２３  ｄｑ−ｕｖｗ変換部
２２４  ｄｑ−ｕｖｗ変換部
３００  駆動部
３０１  電流検出器
３０２  電圧検出器
【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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