(57)【要約】【課題】二次導体を拘束することなく一次回路から見て停止状態を実現して短時間に電気的定数の測定が可能になるリニア誘導機の定数測定装置を得ること。【解決手段】定数測定装置６ａは、一次回路３と二次導体４とバックヨーク５とを備えたリニア誘導機１ａの状態を、一次回路３に所定の給電周波数の元で３相のうち少なくとも２相は逆相の関係にある交流電圧を供給して二次導体４が一次回路３から観察して停止している状態に制御する制御回路と、一次回路３を流れる電流を検出する電流検出器７と、前記給電周波数と供給電圧と電流検出器７が検出した電流値との関係から、少なくともリニア誘導機１ａの二次抵抗と一次インダクタンスと相互インダクタンスのいずれかひとつを算出する定数演算器とを備えている。【選択図】        図１
2008306904.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一次回路と二次導体とバックヨークとを備えたリニア誘導機の状態を、前記一次回路に所定の給電周波数の元で３相のうち少なくとも２相が逆相の関係となる交流電圧を供給して前記二次導体が当該一次回路から観察して停止している状態に制御する制御回路と、
前記一次回路を流れる電流を検出する電流検出器と、
前記給電周波数と供給電圧と前記電流検出器が検出した電流値との関係から、少なくとも前記リニア誘導機の二次抵抗と一次インダクタンスと相互インダクタンスのいずれかひとつを算出する定数演算器と、
を備えていることを特徴とするリニア誘導機の定数測定装置。
【請求項２】
前記制御回路は、
前記所定の給電周波数として、二次抵抗値をＲｒ、相互インダクタンス値をＭとするとき、ｆ≧Ｒｒ／（２πＭ）の関係が成り立つ給電周波数ｆと、ｆ≦Ｒｒ／（２πＭ）の関係が成り立つ給電周波数ｆとをそれぞれ１回以上用いる、
ことを特徴とする請求項１に記載のリニア誘導機の定数測定装置。
【請求項３】
一次回路とバックヨークとを備え、削除した二次導体の配置スペースを維持しているリニア誘導機の状態を、前記一次回路に所定の給電周波数の元で３相のうち少なくとも２相が逆相の関係となる交流電圧を供給して、または、３相が１２０度の位相差を有する交流電圧を供給して、等価的に二次電流がゼロである状態に制御する制御回路と、
前記一次回路を流れる電流を検出する電流検出器と、
前記給電周波数と供給電圧と前記電流検出器が検出した電流値との関係から、前記リニア誘導機の一次インダクタンスを算出する定数演算器と、
を備えていることを特徴とするリニア誘導機の定数測定装置。
【請求項４】
一次回路を備え、二次導体とバックヨークとを削除したリニア誘導機の前記一次回路に所定の給電周波数の元で３相のうち少なくとも２相が逆相の関係となる交流電圧を供給して、または、３相が１２０度の位相差を有する交流電圧を供給して、当該一次回路を励磁する制御回路と、
前記一次回路を流れる電流を検出する電流検出器と、
前記給電周波数と供給電圧と前記電流検出器が検出した電流値との関係から、前記リニア誘導機の漏れインダクタンスを算出する定数演算器と、
を備えていることを特徴とするリニア誘導機の定数測定装置。
【請求項５】
前記制御回路は、前記リニア誘導機の電流振幅が定格値の５０％以上１５０％以下となるように、前記一次側端子に供給する出力電圧を決定することを特徴とする請求項４に記載のリニア誘導機の定数測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、リニア誘導機の駆動制御に必要な電気的定数を測定するリニア誘導機の定数測定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、特許文献１に開示されるリニア誘導機の定数測定装置では、リニア誘導機の一次抵抗と、二次導体を拘束して無負荷状態を実現した状態において測定した基準周波数および任意周波数における一次電流、一次電圧および入力電力と、一次漏れリアクタンスを２次漏れリアクタンスに含めたＴ型等価回路とを用いて、異なる２つの周波数における２次抵抗、漏れリアクタンスを算定するようにしている。
【０００３】
また、例えば、特許文献２に開示されるリニア誘導機の定数測定装置では、リニア誘導機を動作させた状態で定数を測定するようにしている。
【０００４】
【特許文献１】特開平４−２８５８７８号公報
【特許文献２】特開平１１−５５９８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の記載の技術では、二次導体を拘束して無負荷状態を実現しているので、二次導体を拘束するための措置が必要になるのに加えて、二次導体を拘束した状態において２種類の周波数での測定を行うので、測定に時間を要する。また、測定には二次導体の存在が必要であるので、二次導体が存在しない状態である工場出荷前においては、測定ができないという問題がある。
【０００６】
また、特許文献２の記載の技術では、リニア誘導機を動作させる必要があるので、機械装置に組み込まれて単独では動作させることのできないリニア誘導機には適用できないという問題がある。
【０００７】
この発明は、上記に鑑みてなされたものであり、二次導体を拘束することなく一次回路から見て停止状態を実現して短時間に電気的定数の測定が可能になるリニア誘導機の定数測定装置を得ることを目的とする。
【０００８】
また、この発明は、上記の発明において、二次導体やバックヨークが無い状態でも電気的定数の測定が可能になるリニア誘導機の定数測定装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した目的を達成するために、この発明は、一次回路と二次導体とバックヨークとを備えたリニア誘導機の状態を、前記一次回路に所定の給電周波数の元で３相のうち少なくとも２相が逆相の関係となる交流電圧を供給して前記二次導体が当該一次回路から観察して停止している状態に制御する制御回路と、前記一次回路を流れる電流を検出する電流検出器と、前記給電周波数と供給電圧と前記電流検出器が検出した電流値との関係から、少なくとも前記リニア誘導機の二次抵抗と一次インダクタンスと相互インダクタンスのいずれかひとつを算出する定数演算器とを備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
この発明によれば、二次導体を拘束することなく一次回路から見て停止状態を実現できるので、短時間に電気的定数の測定が可能になるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下に図面を参照して、この発明にかかるリニア誘導機の定数測定装置の好適な実施の形態を詳細に説明する。
【００１２】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１によるリニア誘導機の定数測定装置を説明する図である。図１において、リニア誘導機１ａは、一次側端子２が接続される一次回路３と、この一次回路３に対して所定の間隙を置いて配置される二次導体４およびバックヨーク５とを備えている。
【００１３】
このリニア誘導機１ａは、通常の運転時では一次側端子２に接続されるインバータから或る給電周波数の元で三相交流電圧が供給されるが、そのインバータに代えて、一次側端子２に、この実施の形態１による定数測定装置６ａが接続される。定数測定装置６ａは、一次回路３を流れる電流を検出する電流検出器７を備えている。
【００１４】
図２は、図１に示す定数測定装置の構成例（その１）を示すブロック図である。定数測定装置６ａは、例えば図２に示すように、制御回路を構成する電圧指令発生器１０、ゲイン演算器１３および電力変換器１２と、定数演算器１１と、図１に示した電流検出器７とで構成されている。なお、制御回路は、実際の駆動制御に用いるインバータによっても実現することができる。
【００１５】
図２において、電圧指令発生器１０は、給電周波数ｆ［Ｈｚ］を示す周波数信号を定数演算器１１に与えるとともに、給電周波数ｆ［Ｈｚ］のＵ相電圧指令ｖｕ＊を定数演算器１１と電力変換器１２とゲイン演算器１３とに与える。ゲイン演算器１３は、入力するＵ相電圧指令ｖｕ＊を−１／２倍し、それをＶ相電圧指令ｖｖ＊、Ｗ相電圧指令ｖｗ＊としてそれぞれを電力変換器１２に与える。
【００１６】
これによって、電力変換器１２は、一次側端子２に、給電周波数ｆの元で３つの相のうち少なくとも２相が逆相の関係となる交流電圧をそれぞれ供給するので、一次回路３および二次導体４は、互いに他方から観察して停止状態になる。つまりリニア誘導機１ａは、すべりゼロの無負荷状態に制御される。そのすべりゼロの無負荷状態において、電流検出器７が検出したＵ相電流ｉｕの値が定数演算器１１に入力する。
【００１７】
定数演算器１１は、このすべりゼロの無負荷状態において、電圧指令発生器１０から得た給電周波数ｆおよびＵ相電圧指令ｖｕ＊と、電流検出器７が検出したＵ相電流ｉｕとを用いて、リニア誘導機１ａの二次抵抗Ｒｒと一次インダクタンスＬｓとをそれぞれ算出する。
【００１８】
以下、図３〜図８を参照して定数演算器１１における定数算出動作について説明する。なお、以下の説明では、すべりゼロの無負荷状態を、二次導体４が停止状態にあるとして表現する。
【００１９】
まず、図３〜図５を参照して、給電周波数ｆを或る値に固定して電気的定数を算出する動作について説明する。図３は、図１に示すリニア誘導機の二次導体が一次回路から見て停止状態にある場合の一相当たりの等価回路図である。一相当たりの等価回路は、図３に示すように、一次抵抗Ｒｓと一次漏れインダクタンスｌｓとの直列回路と、鉄損抵抗Ｒｍと相互インダクタンスＭと二次抵抗Ｒｒとの並列回路とで構成される。図３では、二次導体４が停止状態にあるので、すべり周波数（ωｓ）に関わる成分を現れていない。
【００２０】
図４は、図３に示す等価回路において二次抵抗Ｒｒと鉄損抵抗Ｒｍとを合成した場合の等価回路図である。すなわち、図３に示す等価回路において二次抵抗Ｒｒと鉄損抵抗Ｒｍとを合成した合成二次抵抗をＲｒ’とすれば、リニア誘導機１ａの二次導体４が一次回路３から見て停止状態にある場合の一相当たりの等価回路は、図４に示すように、一次抵抗Ｒｓと一次漏れインダクタンスｌｓとの直列回路と、インダクタンスＭと合成二次抵抗Ｒｒ’とが並列に接続された並列回路とで構成される。ここで、合成二次抵抗Ｒｒ’は、
Ｒｒ’＝Ｒｍ・Ｒｒ／（Ｒｍ＋Ｒｒ）    …（１）
である。
【００２１】
図５は、図４に示す等価回路において合成二次抵抗Ｒｒ’と相互インダクタンスＭとの並列回路を直列回路に変換した場合の等価回路図である。図５では、図４に示す等価回路において合成二次抵抗Ｒｒ’と相互インダクタンスＭとの並列回路は、二次抵抗Ｒｒ”と相互インダクタンスＭ”との直列回路として示されている。定数演算器１１は、図５に示す等価回路を用いて、相互インダクタンスＭと二次抵抗Ｒｒとを算出する。
【００２２】
給電周波数がｆ［Ｈｚ］のとき、図４に示す並列回路における合成二次抵抗Ｒｒ’および相互インダクタンスＭと、図５に示す直列回路における二次抵抗Ｒｒ”および相互インダクタンスＭ”との関係は、式（２）（３）で示される。また、二次抵抗Ｒｒと合成二次抵抗Ｒｒ’との関係は、式（４）で示される。
【００２３】
【数１】
2008306904.tif 000003
【００２４】
図５において、抵抗成分は、「Ｒｓ＋Ｒｒ”」［Ω］であり、リアクタンス成分は、「２πｆ（ｌｓ＋Ｍ”）」［Ω］である。線間に印加する電圧ｖｓの実効値をＶｂ、流れる相電流ｉｓの実効値をＩｓ、力率をｃｏｓψ、三相分の有効電力をＰａとすれば、二次抵抗Ｒｒ”は式（５）で表され、相互インダクタンスＭ”は、式（６）で表される。
【００２５】
【数２】
2008306904.tif 000004
【００２６】
ここで、式（５）（６）において、漏れインダクタンスｌｓの値は、ここでは既知とするが、後述する実施の形態４に示す方法で算出しても良い。一次抵抗Ｒｓの値も、ここでは既知とするが、テスタで測定しても良いし、直流電圧を印加したときの電流振幅に基づいて算出しても良い。給電周波数ｆは、電圧指令発生器１０から得られるので、既知である。線間電圧実効値Ｖｂは、Ｕ相電圧指令ｖｕ＊の振幅に比例するので、Ｕ相電圧指令ｖｕ＊の振幅を求め、それに所定の係数を乗算することで得ることができる。相電流実効値Ｉｓは、電流検出器７が検出したＵ相電流ｉｕに比例するので、Ｕ相電流ｉｕの振幅を求め、それに所定の係数を乗算することで得ることができる。有効電力Ｐａは、Ｕ相電圧指令ｖｕ＊とＵ相電流ｉｕとを乗算した値に比例する関係から求めることができる。また、力率ｃｏｓψは、有効電力Ｐａを線間電圧実効値Ｖｂと相電流実効値Ｉｓとの積で除算した値に比例することを利用して求めることができる。
【００２７】
したがって、定数演算器１１は、有効電力Ｐａと一次抵抗Ｒｓと相電流実効値Ｉｓとを式（５）に適用することで、二次抵抗Ｒｒ”の値を求めることができ、また、線間電圧実効値Ｖｂと相電流実効値Ｉｓと力率ｃｏｓψとを式（６）に適用することで、相互インダクタンスＭ”の値を求めることができる。そして、求めた二次抵抗Ｒｒ”の値と、相互インダクタンスＭ”の値とを式（２）（３）（４）に適用して、相互インダクタンスＭと二次抵抗Ｒｒとを求めることができる。
【００２８】
なお、相互インダクタンスＭと一次インダクタンスＬｓとの間には、
Ｌｓ＝Ｍ＋ｌｓ            …（７）
の関係があるので、相互インダクタンスＭの値が算出できれば、一次インダクタンスＬｓの値も算出できることは言うまでもない。
【００２９】
次に、図６〜図８を参照して上記のように算出する定数と給電周波数との関係について説明する。図６は、リニア誘導機への給電周波数を変化させたときの合成二次抵抗Ｒｒ’および相互インダクタンスＭのインピーダンスωＭの変化特性を示す図である。なお、図６では、周波数を２０Ｈｚ〜６０Ｈｚの間で変化させた場合の合成二次抵抗Ｒｒ’および相互インダクタンスＭのインピーダンスωＭの各特性値［Ω］が示されている。
【００３０】
図６において、相互インダクタンスＭのインピーダンスωＭの特性値は、給電周波数の増加に伴い大きくなるが、周波数を２０Ｈｚ〜６０Ｈｚの間で変化させた場合の変化幅は３Ω〜１９Ωの範囲であり、小さいことが示されている。
【００３１】
それに対して、合成二次抵抗Ｒｒ’の特性値は、給電周波数が２０Ｈｚ〜３０Ｈｚの帯域では、９５Ω〜３８Ωと大きく変化し、３０Ｈｚ〜５０Ｈｚの帯域では、３８Ω〜１３Ωと緩やかに変化し、５０Ｈｚ〜６０Ｈｚの帯域では、１３Ω〜１２Ωと変化が収束する傾向を示している。そして、５０Ｈｚ〜６０Ｈｚの帯域では、５２Ｈｚにおいて合成二次抵抗Ｒｒ’の値と相互インダクタンスＭのインピーダンスωＭとが等しくなっている。式で表すと、Ｒｒ’＝ωＭ＝２πｆＭである。
【００３２】
合成二次抵抗Ｒｒ’の特性値が２０Ｈｚ〜３０Ｈｚの帯域において大きな変化を示すのは、リニア誘導機の二次時定数が回転型誘導機と比べて非常に大きいことに起因するが、給電周波数を２０Ｈｚ〜３０Ｈｚの帯域に設定すると、合成二次抵抗Ｒｒ’の所望値が得られないので、二次抵抗Ｒｒの所望値も得られないことが解る。一方、給電周波数が合成二次抵抗Ｒｒ’と相互インダクタンスＭのインピーダンスωＭとが等しくなる５２Ｈｚ以上であれば、合成二次抵抗Ｒｒ’の給電周波数に対する変化は収束に向かっていくことが解る。
【００３３】
図７は、リニア誘導機への給電周波数を変化させたときの二次抵抗Ｒｒの変化特性を示す図である。二次抵抗Ｒｒと合成二次抵抗Ｒｒ’とは、式（４）に示す関係にあるので、図７に示すように、リニア誘導機の給電周波数を変化させたときの二次抵抗Ｒｒの変化特性は、ほぼ図６に示した合成二次抵抗Ｒｒ’の変化特性と同じになる。
【００３４】
図４に示す等価回路を用いて、相互インダクタンスＭのインピーダンスωＭと合成二次抵抗Ｒｒ’と関係を考察すると、相互インダクタンスＭのインピーダンスωＭの大きさが合成二次抵抗Ｒｒ’よりも大きくなると、換言すれば、２πｆＭ＞Ｒｒ’である場合は、相互インダクタンスＭに流れる電流よりも合成二次抵抗Ｒｒ’に流れる電流の方が大きくなるので、合成二次抵抗Ｒｒ’と同じ特性変化を示す二次抵抗Ｒｒの値を精度良く測定することができる。
【００３５】
つまり、少なくとも二次抵抗Ｒｒを測定する場合は、リニア誘導機１ａへの給電周波数ｆは、ｆ≧Ｒｒ／（２πＭ）の関係が成り立つ値に設定すればよいことが解る。実際の測定方法を説明すると、初期状態では、二次抵抗Ｒｒの値や相互インダクタンスＭの値は不明であるので、まず、任意の給電周波数ｆの元で、二次抵抗Ｒｒの値や相互インダクタンスＭの値を求め、その結果とｆ≧Ｒｒ／（２πＭ）の関係とから正しい給電周波数ｆを求めて再設定し、二次抵抗Ｒｒの値を算出するとよい。
【００３６】
図８は、リニア誘導機への給電周波数を変化させたときの相互インダクタンスＭの変化特性を示す図である。図８に示すように、リニア誘導機への給電周波数を変化させたときの相互インダクタンスＭの変化特性は、ほぼ図６に示した相互インダクタンスＭのインピーダンスωＭの変化特性と同じになる。
【００３７】
上記と同様に、図４に示す等価回路を用いて、相互インダクタンスＭのインピーダンスωＭと合成二次抵抗Ｒｒ’と関係を考察すると、相互インダクタンスＭのインピーダンスωＭの大きさが合成二次抵抗Ｒｒ’よりも小さくなると、換言すれば、２πｆＭ＜Ｒｒ’である場合は、合成二次抵抗Ｒｒ’に流れる電流よりも相互インダクタンスＭに流れる電流の方が大きくなるので、相互インダクタンスＭのインピーダンスωＭと同じ特性変化を示す相互インダクタンスＭの値を精度良く測定することができる。
【００３８】
つまり、少なくとも相互インダクタンスＭと一次インダクタンスＬｓとのいずれか一方を測定する場合は、リニア誘導機１ａへの給電周波数ｆは、ｆ≦Ｒｒ／（２πＭ）の関係が成り立つ値に設定すればよいことが解る。実際の測定方法は、上記した二次抵抗Ｒｒの測定と同様に、初期状態では、二次抵抗Ｒｒの値や相互インダクタンスＭの値は不明であるので、まず、任意の給電周波数ｆの元で、二次抵抗Ｒｒの値や相互インダクタンスＭの値を求め、その結果とｆ≦Ｒｒ／（２πＭ）の関係とから正しい給電周波数ｆを求めて再設定し、相互インダクタンスＭまたは一次インダクタンスＬｓの値を算出するとよい。
【００３９】
要するに、定数測定装置６ａは、ｆ≧Ｒｒ／（２πＭ）の関係が成り立つ給電周波数ｆによる３つの相のうち少なくとも２相は逆相の関係にある交流電圧と、ｆ≦Ｒｒ／（２πＭ）の関係が成り立つ給電周波数ｆによる３つの相のうち少なくとも２相は逆相の関係にある交流電圧とをそれぞれ１回以上、リニア誘導機１ａに給電することにより、精度良くリニア誘導機１ａの相互インダクタンスＭまたは一次インダクタンスＬｓ及び二次抵抗Ｒｒを測定することができる。
【００４０】
以上のように、実施の形態１によれば、リニア誘導機１ａの一次側端子２に、三相のうち少なくとも２相が逆相の関係となる交流電圧を印加してリニア誘導機１ａの二次導体４が可動しない停止状態にするので、従来例のように二次導体４を拘束して固定させる措置も不要になる。また、二次導体４を無負荷で推進して定数測定を行う場合には、二次導体４の可動スペースが必要になるが、そのような可動スペースを確保できない場合でも、定数測定が行える。
【００４１】
そして、リニア誘導機１ａの二次導体４が停止した状態で、一次インダクタンスＬｓ、相互インダクタンスＭ及び二次抵抗Ｒｒの測定ができるので、機械装置に組み込まれているなど二次導体４を動かせないような環境でもリニア誘導機１ａの定数測定が行える。
【００４２】
リニア誘導機は、一般に、二次導体の長さ、巾、厚さ、エアギャップおよびアルミ材質などが多種多様であるが、実施の形態１によれば、一次導体と二次導体の組合せが一意である回転機のように、定数を測定することができる。
【００４３】
上記の測定においては、ｆ≧Ｒｒ／（２πＭ）となる関係が成り立つ給電周波数ｆによる３つの相のうち少なくとも２相は逆相の関係にある交流電圧を少なくとも１回、リニア誘導機１ａに給電することにより、精度良くリニア誘導機１ａの二次抵抗Ｒｒを測定することができ、また、ｆ≦Ｒｒ／（２πＭ）となる関係が成り立つ給電周波数ｆによる３つの相のうち少なくとも２相は逆相の関係にある交流電圧を少なくとも１回、リニア誘導機１ａに給電することにより、精度良くリニア誘導機１ａの相互インダクタンスＭまたは一次インダクタンスＬｓを測定することができる。この場合の測定時間は、従来例よりも短くすることができる。
【００４４】
実施の形態２．
図９は、この発明の実施の形態２として、図１に示す定数測定装置の構成例（その２）を示すブロック図である。なお、図９では、図２（実施の形態１）に示した構成要素と同一ないしは同等である構成要素には同一の符号が付されている。ここでは、この実施の形態２に関わる部分を中心に説明する。
【００４５】
図９に示すように、この実施の形態２による定数測定装置６ｂは、図２（実施の形態１）に示した構成において、電圧指令発生器１０に代えて電流指令発生器２０が設けられ、電流指令発生器２０と電力変換器１２との間に、減算器２１と増幅器２２が設けられ、また、定数演算器１１に代えて定数演算器２３が設けられている。
【００４６】
すなわち、定数測定装置６ｂは、制御回路を構成する電流指令発生器２０、減算器２１、増幅器２２、ゲイン演算器１３および電力変換器１２と、定数演算器２３と、図１に示した電流検出器７とで構成されている。なお、制御回路は、実施の形態１と同様に、実際の駆動制御に用いるインバータによっても実現することができる。
【００４７】
電流指令発生器２０は、給電周波数ｆ［Ｈｚ］とＵ相電流指令ｉｕ＊とを発生する。これらは定数演算器２３に入力される。減算器２１は、電流指令発生器２０が発生するＵ相電流指令ｉｕ＊から電流検出器７が検出したＵ相電流ｉｕを減算し、その減算結果を増幅器２２に与える。増幅器２２は、減算器２１での減算結果を比例積分してＵ相電圧指令ｖｕ＊を生成し、それを定数演算器２３と電力変換器１２とゲイン演算器１３とに与える。
【００４８】
つまり、電力変換器１２に入力する三相の電圧指令ｖｕ＊，ｖｖ＊，ｖｗ＊は、実施の形態１と同様に３相のうち少なくとも２相は逆相の関係にあるで、リニア誘導機１ａは、測定時には、二次導体４が一次回路３から見て停止状態に制御される。そして、定数演算器２３は、給電周波数ｆ［Ｈｚ］と図２でのＵ相電流ｉｕに代えたＵ相電流指令ｉｕ＊とＵ相電圧指令ｖｕ＊とが入力するので、実施の形態１にて説明した手法で、図１に示したリニア誘導機１ａの一次インダクタンスＬｓ、相互インダクタンスＭ及び二次抵抗Ｒｒを算出することができる。
【００４９】
以上のように、実施の形態２によれば、実施の形態１と同様の方法で、リニア誘導機１ａの一次インダクタンスＬｓ、相互インダクタンスＭ及び二次抵抗Ｒｒの測定が行える。加えて、電流指令発生器２０は、Ｕ相電流指令ｉｕ＊の振幅操作が行えるので、リニア誘導機１ａに供給する電流振幅を所望値に制御することができる。このことは、インダクタンスは、磁気飽和などによって値が変化するので、所定の値におけるインダクタンス測定を可能にすることを意味している。また、リニア誘導機１ａに供給する電流振幅を所望値に設定することができるので、リニア誘導機１ａに供給する電流振幅を電力変換器１２が備える半導体スイッチの動作範囲内に収まるようにすることができる。
【００５０】
実施の形態３．
図１０は、この発明の実施の形態３によるリニア誘導機の定数測定装置を説明する図である。この実施の形態３では、リニア誘導機から二次導体を削除して、一次インダクタンスＬｓなどの定数測定を行う構成例について説明する。
【００５１】
図１０に示すように、リニア誘導機１ｂは、一次回路３とバックヨーク５とを備え、二次導体は削除されている。但し、バックヨーク５の配置位置は、二次導体が在る場合と同じ位置である。つまり、一次回路３とバックヨーク５との間は、二次導体が在る場合のその二次導体と一次回路３との間のギャップと、二次導体を削除したスペースとを保持している。
【００５２】
定数測定装置１ｃは、基本的な構成は、図２または図９に示す通りであるが、この実施の形態３では、二次導体を削除したがその削除スペースを維持しているリニア誘導機１ｂを、３相のうち少なくとも２相は逆相の関係にある交流電圧を供給して等価的に二次電流がゼロである無負荷状態に制御し、その等価的な無負荷状態において、給電周波数と電圧指令と検出電流または電流指令との関係から一次インダクタンスＬｓを測定する。
【００５３】
以下、図１１、図１２を参照して具体的に説明する。図１１は、図１０に示す二次導体を削除したリニア誘導機を等価的な無負荷状態に制御した場合の等価回路図である。図１２は、図１１に示す等価回路において鉄損抵抗Ｒｍと相互インダクタンスＭとの並列回路を直列回路に変換した場合の等価回路図である。
【００５４】
二次導体を削除したがその削除スペースを維持しているリニア誘導機１ｂは、二次側開放となるので、等価的な無負荷状態に制御した場合の等価回路は、図１１に示すように、図３における二次抵抗Ｒｒを削除した回路になる。
【００５５】
一次抵抗Ｒｓと漏れインダクタンスｌｓは、それぞれ実施の形態１と同様に既知であるとすれば、鉄損抵抗Ｒｍと相互インダクタンスＭとは、図１１に示す等価回路を用いて求めることができる。この実施の形態３では、図１１に示す鉄損抵抗Ｒｍと相互インダクタンスＭとの並列回路を、図１２に示すように、鉄損抵抗Ｒｍ’と相互インダクタンスＭ’との直列回路に変換して、直列の鉄損抵抗Ｒｍ’および相互インダクタンスＭ’をそれぞれ算出し、変換によって、並列の鉄損抵抗Ｒｍおよび相互インダクタンスＭをそれぞれ算出するようにしている。
【００５６】
図１２に示す等価回路において、抵抗成分は、「Ｒｓ＋Ｒｍ’」[Ω]であり、リアクタンス成分は、「２πｆ（ｌｓ＋Ｍ’）」「Ω」であるので、直列の鉄損抵抗Ｒｍ’は式（８）で表すことができ、直列の相互インダクタンスＭ’は式（９）で表すことができる。
【００５７】
【数３】
2008306904.tif 000005
【００５８】
そして、並列の鉄損抵抗Ｒｍは式（１０）で表すことができ、並列の相互インダクタンスＭは式（１１）で表すことができる。
【００５９】
【数４】
2008306904.tif 000006
【数５】
2008306904.tif 000007
【００６０】
つまり、式（８）（９）によって直列の鉄損抵抗Ｒｍ’および相互インダクタンスＭ’をそれぞれ算出し、それを式（１０）（１１）に適用して、並列の鉄損抵抗Ｒｍおよび相互インダクタンスＭをそれぞれ算出し、式（７）を用いて、一次インダクタンスＬｓを算出する。
【００６１】
以上のように、実施の形態３によれば、バックヨークはそのままにしておき、二次導体だけを除去するがその削除スペースを維持した状態のリニア誘導機を等価的に二次電流がゼロである無負荷状態に制御して測定を行うので、工場出荷前の二次導体が存在しない場合でもリニア誘導機の相互インダクタンスＭまたは鉄損抵抗Ｒｍを測定することができ、また、一次インダクタンスＬｓを測定することができる。
【００６２】
なお、実施の形態３では、リニア誘導機に供給する交流電圧を、実施の形態１，２と同様に、３相のうち少なくとも２相は逆相の関係にある交流電圧として説明したが、二次導体が存在しないので、実際の駆動時と同様に、３相が１２０度の位相差を有する交流電圧としてもよい。この場合は、定数測定装置１ｃは、制御回路として実施の形態１，２と同様に、インバータを備えても良い。
【００６３】
実施の形態４．
図１３は、この発明の実施の形態４によるリニア誘導機の定数測定装置を説明する図である。この実施の形態４では、漏れインダクタンスｌｓを測定する構成例について説明する。
【００６４】
図１３に示すように、リニア誘導機１ｃは、バックヨークおよび二次導体を除去して一次回路３のみを備えている。
【００６５】
定数測定装置１ｄは、基本的な構成は、図２または図９に示す通りであるが、この実施の形態４では、バックヨークおよび二次導体を削除したニア誘導機１ｃに３相のうち少なくとも２相は逆相の関係にある交流電圧を供給し、給電周波数と電圧指令と検出電流または電流指令との関係から漏れインダクタンスｌｓを測定する。
【００６６】
図１４は、図１３に示す一次回路のみを備えるリニア誘導機の等価回路図である。図１４に示すように、一次回路３のみを備えるリニア誘導機１ｃの等価回路は、図１２に示す鉄損抵抗Ｒｍ’と相互インダクタンスＭ’との直列回路を短絡し、一次抵抗Ｒｓと漏れインダクタンスｌｓとの直列回路として表すことができる。
【００６７】
一次回路３のみを備えるリニア誘導機１ｃの一次側端子２に、線間電圧実効値Ｖｂ、相電流実効値Ｉｓ、力率ｃｏｓφ、給電周波数ｆが得られる交流電圧を供給すると、漏れインダクタンスｌｓは、式（１２）によって算出することができる。
【００６８】
【数６】
2008306904.tif 000008
【００６９】
図１５は、一次回路３のみを備えるリニア誘導機１ｃの電流振幅と漏れインダクタンスとの関係を示す特性図である。測定は、リニア誘導機１ｃの定格電流２Ａを用いている。漏れインダクタンス値［ｍＨ］は、電流振幅（相電流実効値）が変化すると、磁気飽和の影響でその値も変化するが、図１５に示すように、リニア誘導機１ｃの電流振幅が定格値の５０％以上１５０％以下の範囲であれば、所望の漏れインダクタンス値を得ることができる。
【００７０】
すなわち、この実施の形態４による定数測定装置１ｄは、リニア誘導機１ｃの電流振幅が定格値の５０％以上１５０％以下になるように、出力電圧の振幅を決定するように構成してある。これによって、定数測定装置１ｄは、電流振幅によって変化する漏れインダクタンスのうち、駆動に適した値を抽出することが可能である。
【００７１】
以上のように、実施の形態４によれば、二次導体が不要であるので、工場出荷前に漏れインダクタンスを測定しておくことができる。そして、給電周波数を定格周波数以上にすることができるので、リアクタンス成分の大きい状態で測定でき、駆動に適した値の漏れインダクタンスを精度良く測定することができる。
【００７２】
なお、実施の形態４では、リニア誘導機に供給する交流電圧を、実施の形態１，２と同様に、３相のうち少なくとも２相が逆相の関係となる交流電圧として説明したが、二次導体が存在しないので、実際の駆動時と同様に、３相が１２０度の位相差を有する交流電圧としてもよい。この場合は、定数測定装置１ｄは、制御回路として実施の形態１，２と同様に、インバータを備えても良い。
【産業上の利用可能性】
【００７３】
以上のように、この発明にかかるリニア誘導機の定数測定装置は、二次導体を拘束することなく一次回路から見て停止状態を実現して短時間に電気的定数を測定するのに有用であり、特に、二次導体を動かせない環境においてリニア誘導機の電気的定数を測定するのに適している。
【００７４】
また、この発明にかかるリニア誘導機の定数測定装置は、二次導体やバックヨークが無い状態においてリニア誘導機の電気的定数を測定するのに有用である。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】この発明の実施の形態１によるリニア誘導機の定数測定装置を説明する図である。
【図２】図１に示す定数測定装置の構成例（その１）を示すブロック図である。
【図３】図１に示すリニア誘導機の二次導体が一次回路から見て停止状態にある場合の一相当たりの等価回路図である。
【図４】図３に示す等価回路において二次抵抗Ｒｒと鉄損抵抗Ｒｍとを合成した場合の等価回路図である。
【図５】図４に示す等価回路において合成二次抵抗Ｒｒ’と相互インダクタンスＭとの並列回路を直列回路に変換した場合の等価回路図である。
【図６】リニア誘導機への給電周波数を変化させたときの合成二次抵抗Ｒｒ’および相互インダクタンスＭのインピーダンスωＭの変化特性を示す図である。
【図７】リニア誘導機への給電周波数を変化させたときの二次抵抗Ｒｒの変化特性を示す図である。
【図８】リニア誘導機への給電周波数を変化させたときの相互インダクタンスＭの変化特性を示す図である。
【図９】この発明の実施の形態２として、図１に示す定数測定装置の構成例（その２）を示すブロック図である。
【図１０】この発明の実施の形態３によるリニア誘導機の定数測定装置を説明するブロック図である。
【図１１】図１０に示す二次導体を削除したリニア誘導機を等価的な無負荷状態に制御した場合の等価回路図である。
【図１２】図１１に示す等価回路において鉄損抵抗Ｒｍと相互インダクタンスＭとの並列回路を直列回路に変換した場合の等価回路図である。
【図１３】この発明の実施の形態４によるリニア誘導機の定数測定装置を説明する図である。
【図１４】図１３に示す一次回路のみを備えるリニア誘導機の等価回路図である。
【図１５】図１３に示す一次回路のみを備えるリニア誘導機の電流振幅と漏れインダクタンスとの関係を示す特性図である。
【符号の説明】
【００７６】
１ａ，１ｂ，１ｃ  リニア誘導機
２  一次側端子
３  一次回路
４  二次導体
５  バックヨーク
６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ  定数測定装置
７  電流検出器
１０  電圧指令発生器
１１，２２  定数演算器
１２  電力変換器
１３  ゲイン演算器
２０  電流指令発生器
２１  減算器
２２  増幅器
【図１】
2008306904.tif 000009
【図２】
2008306904.tif 000010
【図３】
2008306904.tif 000011
【図４】
2008306904.tif 000012
【図５】
2008306904.tif 000013
【図６】
2008306904.tif 000014
【図７】
2008306904.tif 000015
【図８】
2008306904.tif 000016
【図９】
2008306904.tif 000017
【図１０】
2008306904.tif 000018
【図１１】
2008306904.tif 000019
【図１２】
2008306904.tif 000020
【図１３】
2008306904.tif 000021
【図１４】
2008306904.tif 000022
【図１５】
2008306904.tif 000023