(57)【要約】【課題】スイッチドリラクタンスモータを一層に高効率化する技術を提供する。【解決手段】本発明によるスイッチドリラクタンスモータ制御装置は，半径方向に突出する回転子極を含む回転子と，半径方向内側に突出する固定子極を含む固定子と，固定子極に巻回される巻線とを備えたスイッチドリラクタンスモータ（１）を制御する。当該スイッチドリラクタンスモータ制御装置は，トルク指令値（ＴＣ）に基づいて，トルク指令値（ＴＣ）で指定されるトルクをスイッチドリラクタンスモータ（１）が発生したときに巻線に発生する銅損が実質的に最小であるように，巻線の励磁区間を決定する励磁区間決定器（３１）と，トルク指令値（ＴＣ）に基づいて，前記銅損が実質的に最小であるように，前記励磁区間において巻線に流される電流の電流指令値（ｉＣ）を決定する電流指令決定器（３２）とを含む。【選択図】　図１
2004096842.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半径方向に突出する回転子極を含む回転子と，半径方向に突出する固定子極を含む固定子と，前記固定子極に巻回される巻線とを備えたスイッチドリラクタンスモータを制御するスイッチドリラクタンスモータ制御装置であって，
トルク指令値に基づいて，前記トルク指令値で指定されるトルクを前記スイッチドリラクタンスモータが発生したときに前記巻線に発生する銅損が実質的に最小であるように，前記巻線の励磁区間を決定する励磁区間決定器と，
前記トルク指令値に基づいて，前記銅損が実質的に最小であるように，前記励磁区間において前記巻線に流される電流の電流指令値を決定する電流指令決定器とを含む
スイッチドリラクタンスモータ制御装置。
【請求項２】
半径方向に突出する回転子極を含む回転子と，半径方向に突出する固定子極を含む固定子と，前記固定子極に巻回される巻線とを備えたスイッチドリラクタンスモータを制御するスイッチドリラクタンスモータ制御装置であって，
トルク指令値に基づいて，前記巻線の励磁区間を決定する励磁区間決定器と，
前記トルク指令値に基づいて，前記励磁区間において前記巻線に流される電流の電流指令値を決定する電流指令決定器
とを含み，
前記励磁区間決定器は，前記励磁区間の励磁開始位置をθｉとし，前記励磁区間の励磁終了位置をθｏとし，前記電流指令値をｉＣとし，前記巻線の抵抗をＲとしたとき，下記拘束条件：
【数１】
2004096842.tif 000017
Ｔｃ：前記トルク指令値
Ｌ：前記巻線のインダクタンス
θａ：前記回転子極と前記固定子極とが正対する前記固定子の位置
θｕ：前記回転子極と前記固定子極とが反正対する前記固定子の位置（但し，ｎを前記回転子極の数として，θａ−（２π／ｎ）＜θｕ＜θａ）
の下，ＲｉＣ２（θｏ−θｉ）が実質的に最小になるように，前記励磁開始位置θｉと前記励磁終了位置θｏとを決定し，
前記電流指令決定器は，前記拘束条件の下，ＲｉＣ２（θｏ−θｉ）が実質的に最小になるように，前記電流指令値ｉＣを決定する
スイッチドリラクタンスモータ制御装置。
【請求項３】
請求項２に記載のスイッチドリラクタンスモータ制御装置において，
更に，
前記電流指令値と，前記回転子の回転速度と，前記回転子の位置とから，前記巻線に供給される電圧の電圧指令値を決定する電圧指令値決定器
を含む
スイッチドリラクタンスモータ制御装置。
【請求項４】
請求項３に記載のスイッチドリラクタンスモータ制御装置において，
更に，
前記回転子の位置θから，ｄＬ／ｄθを算出するｄＬ／ｄθ算出器を含み，
前記電圧指令値決定器は，前記回転子の回転速度をωとしたとき，前記電圧指令値ｖＣを下記式：
【数２】
2004096842.tif 000018
により決定する
スイッチドリラクタンスモータ制御装置。
【請求項５】
請求項３に記載のスイッチドリラクタンスモータ制御装置において，
更に，
前記回転子の位置θから，ｄＬ／ｄθを算出するｄＬ／ｄθ算出器と，
前記回転子の位置θから，前記インダクタンスＬを算出するインダクタンス算出器
とを含み，
前記電圧指令値決定器は，前記回転子の回転速度をωとしたとき，前記電圧指令値ｖＣを下記式：
【数３】
2004096842.tif 000019
により決定する
スイッチドリラクタンスモータ制御装置。
【請求項６】
半径方向に突出する回転子極を含む回転子と，半径方向に突出する固定子極を含む固定子と，前記固定子極に巻回される巻線とを備えたスイッチドリラクタンスモータを制御するスイッチドリラクタンスモータ制御装置であって，
トルク指令値に基づいて，前記巻線が励磁される励磁区間を決定する励磁区間決定器と，
前記トルク指令値に基づいて，前記励磁区間において前記巻線に流される電流の電流指令値を決定する電流指令決定器
とを含み，
前記励磁区間決定器は，前記励磁区間の励磁開始位置をθｉ〜とし，前記励磁区間の励磁終了位置をθｏ〜とし，前記電流指令値をｉＣ〜とし，前記巻線の抵抗をＲとしたとき，下記拘束条件：
【数４】
2004096842.tif 000020
Ｔｃ：前記トルク指令値
Ｌ：前記巻線のインダクタンス
θａ：前記回転子極と前記固定子極とが正対する前記固定子の位置
θｕ：前記回転子極と前記固定子極とが反正対する前記固定子の位置（但し，ｎを前記回転子極の数として，θａ−（２π／ｎ）＜θｕ＜θａ）
θｖ：θｕ＜θｖ＜θａなる所定値
の下，ＲｉＣ〜２（θｏ〜−θｉ〜）が実質的に最小になるように，前記励磁開始位置θｉ〜と前記励磁終了位置θｏ〜とを決定し，
前記電流指令決定器は，前記拘束条件の下，ＲｉＣ〜２（θｏ〜−θｉ〜）が実質的に最小になるように，前記電流指令値ｉＣ〜を決定する
スイッチドリラクタンスモータ制御装置。
【請求項７】
半径方向に突出する回転子極を含む回転子と，半径方向に突出する固定子極を含む固定子と，前記固定子極に巻回される巻線とを備えたスイッチドリラクタンスモータを制御するスイッチドリラクタンスモータ制御装置であって，
トルク指令値に基づいて，第１電流指令値を決定する第１電流指令決定器と，
前記トルク指令値に基づいて，第２電流指令値を決定する第２電流指令決定器と，
前記トルク指令値に基づいて，前記第１電流指令値と前記第２電流指令値とのうちのいずれかを，前記巻線に流される電流の電流指令値として選択する選択器とを含み，
前記第１電流指令決定器は，
第１励磁区間を決定する第１励磁区間決定器と，
第１励磁区間電流指令値を決定する第１励磁区間電流指令決定器と，
前記回転子が前記第１励磁区間に位置するとき前記第１電流指令値を前記第１励磁区間電流指令値に一致させ，前記回転子が前記第１励磁区間に位置しないときに前記第１電流指令値を０にする第１選択出力器とを備え，
前記第２電流指令決定器は，
第２励磁区間を決定する第２励磁区間決定器と，
第２励磁区間電流指令値を決定する第２励磁区間電流指令決定器と，
前記回転子が前記第２励磁区間に位置するとき前記第２電流指令値を前記第２励磁区間電流指令値に一致させ，前記回転子が前記第２励磁区間に位置しないときに前記第２電流指令値を０にする第２選択出力器とを備え，
前記第１励磁区間決定器は，前記第１励磁区間の第１励磁開始位置をθｉ〜とし，前記第１励磁区間の第１励磁終了位置をθｏ〜とし，前記第１励磁区間電流指令値をｉＣ〜とし，前記巻線の抵抗をＲとしたとき，下記の第１拘束条件：
【数５】
2004096842.tif 000021
Ｔｃ：前記トルク指令値
Ｌ：前記巻線のインダクタンス
θａ：前記回転子極と前記固定子極とが正対する前記固定子の位置
θｕ：前記回転子極と前記固定子極とが反正対する前記固定子の位置（但し，θａ−（２π／ｎ）＜θｕ＜θａ）
θｖ：θｕ＜θｖ＜θａなる所定値
の下，ＲｉＣ〜２（θｏ〜−θｉ〜）が実質的に最小になるように，前記第１励磁開始位置θｉ〜と前記第２励磁終了位置θｏ〜とを決定し，
前記第１励磁区間電流指令決定器は，前記第１拘束条件の下，ＲｉＣ〜２（θｏ〜−θｉ〜）が実質的に最小になるように，前記第１励磁区間電流指令値ｉＣ〜を決定し，
前記第２励磁区間決定器は，前記第２励磁区間の第２励磁開始位置をθｉとし，前記第２励磁区間の第２励磁終了位置をθｏとし，前記第２励磁区間電流指令値をｉＣとしたとき，下記の第２拘束条件：
【数６】
2004096842.tif 000022
の下，ＲｉＣ２（θｏ−θｉ）が実質的に最小になるように，前記第２励磁開始位置θｉと前記第２励磁終了位置θｏとを決定し，
前記第２励磁区間電流指令決定器は，前記第１拘束条件の下，ＲｉＣ２（θｏ−θｉ）が実質的に最小になるように，前記第１励磁区間電流指令値ｉＣを決定し，
前記選択器は，前記トルク指令値が所定のトルクよりも小さいとき，前記電流指令値として前記第１電流指令値を出力し，前記トルク指令値が所定のトルクよりも大きいとき，前記電流指令値として前記第２電流指令値を出力する
スイッチドリラクタンスモータ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は，スイッチドリラクタンスモータに関する。本発明は，特に，スイッチドリラクタンスモータの高効率化を実現するための技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
モータの一として，リラクタンストルクによって回転子を駆動するスイッチドリラクタンスモータ（ＳＲＭ）が知られている。スイッチドリラクタンスモータの回転子は，リラクタンストルクの発生のために鉄のような磁性体で形成される。しかし，スイッチドリラクタンスモータの回転子は，界磁のための巻線や永久磁石を必要としない。このように，スイッチドリラクタンスモータは，構造が簡単で且つ堅牢であるという特長を有している。
【０００３】
スイッチドリラクタンスモータの性能を向上するためには，固定子巻線を励磁する励磁区間の決定方法が重要である。公開特許公報（特開平７−３３７０６１号）は，モータの回転速度及び電流指令値の少なくとも一方により励磁区間を定める励磁角を設定し，該励磁区間において巻線に励磁電流を供給するスイッチドリラクタンスモータの制御方式を開示している。該公報に開示された制御方式は，モータの回転速度が大きいほど，また，電流指令値が大きいほど励磁区間の位相を進める位相進み補償を行うことにより，発生トルクの低減を軽減している。
【０００４】
スイッチドリラクタンスモータの効率は，一層に向上されることが望まれる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は，スイッチドリラクタンスモータを一層に高効率化する技術を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
以下に，［発明の実施の形態］で使用される番号・符号を用いて，課題を解決するための手段を説明する。これらの番号・符号は，［特許請求の範囲］の記載と［発明の実施の形態］の記載との対応関係を明らかにするために付加されている。但し，付加された番号・符号は，［特許請求の範囲］に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。
【０００７】
本発明によるスイッチドリラクタンスモータ制御装置は，半径方向に突出する回転子極（１５）を含む回転子（１２）と，半径方向に突出する固定子極（１３）を含む固定子（１１）と，固定子極（１３）に巻回される巻線（１４）とを備えたスイッチドリラクタンスモータ（１）を制御する。当該スイッチドリラクタンスモータ制御装置は，トルク指令値（ＴＣ）に基づいて，トルク指令値（ＴＣ）で指定されるトルクをスイッチドリラクタンスモータ（１）が発生したときに巻線（１４）に発生する銅損が実質的に最小であるように，巻線（１４）の励磁区間を決定する励磁区間決定器（３１）と，トルク指令値（ＴＣ）に基づいて，前記銅損が実質的に最小であるように，前記励磁区間において巻線（１４）に流される電流の電流指令値（ｉＣ）を決定する電流指令決定器（３２）とを含む。
巻線（１４）が励磁される励磁区間と前記励磁区間において巻線（１４）に流される電流の電流指令値（ｉＣ）とが，巻線（１４）に発生する銅損が実質的に最小であるように決定されることにより，スイッチドリラクタンスモータ（１）が一層に高効率化される。
【０００８】
本発明によるスイッチドリラクタンスモータ制御装置は，トルク指令値（ＴＣ）に基づいて，前記巻線（１４）の励磁区間を決定する励磁区間決定器（３１）と，トルク指令値（ＴＣ）に基づいて，前記励磁区間において巻線（１４）に流される電流の電流指令値（ｉＣ）を決定する電流指令決定器（３２）とを含む。
励磁区間決定器（３１）は，前記励磁区間の励磁開始位置をθｉとし，前記励磁区間の励磁終了位置をθｏとし，前記電流指令値をｉＣとし，巻線（１４）の抵抗をＲとしたとき，下記拘束条件：
【数７】
2004096842.tif 000003
Ｔｃ：トルク指令値
Ｌ：巻線（１４）のインダクタンス
θａ：回転子極（１５）と固定子極（１３）とが正対する固定子（１１）の位置θｕ：回転子極（１５）と固定子極（１３）とが反正対する固定子（１１）の位置（但し，ｎを前記回転子極（１５）の数として，θａ−（２π／ｎ）＜θｕ＜θａ）
の下，ＲｉＣ２（θｏ−θｉ）が実質的に最小になるように，前記励磁開始位置θｉと前記励磁終了位置θｏとを決定する。電流指令決定器（３２）は，前記拘束条件の下，ＲｉＣ２（θｏ−θｉ）が実質的に最小になるように，電流指令値ｉＣを決定する。
【０００９】
当該スイッチドリラクタンスモータ制御装置は，更に，電流指令値（ｉＣ）と，回転子（１２）の回転速度と，回転子（１２）の位置とから，巻線（１４）に供給される電圧の電圧指令値（ｖＣ）を決定する電圧指令値決定器（４４）を含むことが好適である。電圧指令値（ｖＣ）を与えることは，巻線（１４）を流れる電流を制御する電流制御ループを不要にし，コストの低減を容易化する。
【００１０】
当該スイッチドリラクタンスモータ制御装置が，更に，回転子（１２）の位置θから，ｄＬ／ｄθを算出するｄＬ／ｄθ算出器（４３）を含む場合，
電圧指令値決定器（４４）は，回転子（１２）の回転速度をωとしたとき，前記電圧指令値ｖＣを下記式：
【数８】
2004096842.tif 000004
により決定することが好適である。
【００１１】
また，当該スイッチドリラクタンスモータ制御装置が，更に，
回転子（１２）の位置θから，ｄＬ／ｄθを算出するｄＬ／ｄθ算出器（４３）と，回転子（１２）の位置θから，前記インダクタンスＬを算出するインダクタンス算出器（４５）とを含む場合，電圧指令値決定器（４４）は，回転子（１２）の回転速度をωとしたとき，前記電圧指令値ｖＣを下記式：
【数９】
2004096842.tif 000005
により決定することが好適である。
【００１２】
本発明によるスイッチドリラクタンスモータ制御装置は，トルク指令値（ＴＣ）に基づいて，前記巻線（１４）が励磁される励磁区間を決定する励磁区間決定器（６１）と，トルク指令値（ＴＣ）に基づいて，前記励磁区間において巻線（１４）に流される電流の電流指令値（ｉＣ）を決定する電流指令決定器（６２）とを含む。励磁区間決定器（６１）は，前記励磁区間の励磁開始位置をθｉ〜とし，前記励磁区間の励磁終了位置をθｏ〜とし，前記電流指令値をｉＣ〜とし，前記巻線（１４）の抵抗をＲとしたとき，下記拘束条件：
【数１０】
2004096842.tif 000006
Ｔｃ：トルク指令値
Ｌ：巻線（１４）のインダクタンス
θａ：回転子極（１５）と固定子極（１３）とが正対する固定子（１１）の位置
θｕ：回転子極（１５）と固定子極（１３）とが反正対する固定子（１１）の位置（但し，ｎを回転子極（１５）の数として，θａ−（２π／ｎ）＜θｕ＜θａ）
θｖ：θｕ＜θｖ＜θａなる所定値
の下，ＲｉＣ〜２（θｏ〜−θｉ〜）が実質的に最小になるように，前記励磁開始位置θｉ〜と前記励磁終了位置θｏ〜とを決定する。電流指令決定器（６２）は，前記拘束条件の下，ＲｉＣ〜２（θｏ〜−θｉ〜）が実質的に最小になるように，前記電流指令値ｉＣ〜を決定する。このようにしてθｉ〜，θｏ〜，及びｉＣ〜を決定する当該スイッチドリラクタンスモータ制御装置は，銅損を効果的に抑制するとともに，固定子極（１３）と回転子極（１５）とが正対する前に励磁が終了されることが保証され，スイッチドリラクタンスモータ（１）の振動，及び騒音の抑制が可能である。
【００１３】
本発明によるスイッチドリラクタンスモータ制御装置は，トルク指令値（ＴＣ）に基づいて，第１電流指令値（ｉＣＬ１）を決定する第１電流指令決定器（５２）と，トルク指令値（ＴＣ）に基づいて，第２電流指令値（ｉＣＬ２）を決定する第２電流指令決定器（５３）と，トルク指令値（ＴＣ）に基づいて，第１電流指令値（ｉＣＬ１）と第２電流指令値（ｉＣＬ２）とのうちのいずれかを，巻線（１４）に流される電流の電流指令値（ｉＣＬ）として選択する選択器（５４−５６）とを含む。第１電流指令決定器（５２）は，第１励磁区間を決定する第１励磁区間決定器（６１）と，第１励磁区間電流指令値（ｉＣ〜）を決定する第１励磁区間電流指令決定器（６２）と，回転子（１２）が前記第１励磁区間に位置するとき第１電流指令値（ｉＣＬ１）を第１励磁区間電流指令値（ｉＣ〜）に一致させ，前記回転子（１２）が前記第１励磁区間に位置しないときに第１電流指令値（ｉＣＬ１）を０にする第１選択出力器（６３−６５）とを備えている。
第２電流指令決定器（５３）は，第２励磁区間を決定する第２励磁区間決定器（３１）と，第２励磁区間電流指令値（ｉＣ）を決定する第２励磁区間電流指令決定器（３２）と，回転子（１２）が前記第２励磁区間に位置するとき第２電流指令値（ｉＣＬ２）を第２励磁区間電流指令値（ｉＣ）に一致させ，回転子（１２）が前記第２励磁区間に位置しないときに前記第２電流指令値（ｉＣＬ２）を０にする第２選択出力器（３３−３５）とを備えている。第１励磁区間決定器（６１）は，前記第１励磁区間の第１励磁開始位置をθｉ〜とし，前記第１励磁区間の第１励磁終了位置をθｏ〜とし，前記第１励磁区間電流指令値をｉＣ〜とし，巻線（１４）の抵抗をＲとしたとき，下記の第１拘束条件：
【数１１】
2004096842.tif 000007
Ｔｃ：前記トルク指令値
Ｌ：巻線（１４）のインダクタンス
θａ：回転子極（１５）と固定子極（１３）とが正対する固定子（１１）の位置
θｕ：回転子極（１５）と固定子極（１３）とが反正対する前記固定子（１１）の位置（但し，θａ−（２π／ｎ）＜θｕ＜θａ）
θｖ：θｕ＜θｖ＜θａなる所定値
の下，ＲｉＣ〜２（θｏ〜−θｉ〜）が実質的に最小になるように，前記第１励磁開始位置θｉ〜と前記第２励磁終了位置θｏ〜とを決定する。第１励磁区間電流指令決定器（６２）は，前記第１拘束条件の下，ＲｉＣ〜２（θｏ〜−θｉ〜）が実質的に最小になるように，前記第１励磁区間電流指令値ｉＣ〜を決定する。第２励磁区間決定器（３１）は，前記第２励磁区間の第２励磁開始位置をθｉとし，前記第２励磁区間の第２励磁終了位置をθｏとし，前記第２励磁区間電流指令値をｉＣとしたとき，下記の第２拘束条件：
【数１２】
2004096842.tif 000008
の下，ＲｉＣ２（θｏ−θｉ）が実質的に最小になるように，前記第２励磁開始位置θｉと前記第２励磁終了位置θｏとを決定する。第２励磁区間電流指令決定器（３２）は，前記第１拘束条件の下，ＲｉＣ２（θｏ−θｉ）が実質的に最小になるように，前記第１励磁区間電流指令値ｉＣを決定する。選択器（５４−５６）は，トルク指令値（ＴＣ）が所定のトルクよりも小さいとき，電流指令値（ｉＣＬ）として第１電流指令値（ｉＣＬ１）を出力し，トルク指令値（ＴＣ）が所定のトルクよりも大きいとき，電流指令値（ｉＣＬ）として第２電流指令値（ｉＣＬ２）を出力する。当該スイッチドリラクタンスモータ制御装置は，トルク指令値（ＴＣ）が小さいときは，スイッチドリラクタンスモータ（１）の振動及び騒音の抑制するようにスイッチドリラクタンスモータ（１）を制御し，トルク指令値（ＴＣ）が大きいときは，銅損を最小化するようにスイッチドリラクタンスモータ（１）を制御することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
（実施の第１形態）
図１は，本発明によるスイッチドリラクタンスモータ制御装置の実施の第１形態を示す。実施の第１形態では，３相のスイッチドリラクタンスモータ１が，インバータ２とともに設けられている。スイッチドリラクタンスモータ１は，図２に示されているように，固定子１１と回転子１２とを含む。固定子１１は，半径方向内側に突出する固定子極１３を有している。固定子極１３には，巻線１４が巻回されている。但し，図２には，３相のうちの１相の巻線１４のみしか図示されていない。回転子１２は，鉄のような磁性体で形成されている。回転子１２は，半径方向外側に突出する回転子極１５を有している。巻線１４が発生した磁界が回転子極１５に作用するリラクタンストルクにより，回転子１２は回転する。
【００１５】
スイッチドリラクタンスモータ１は，位置検出器３に接続されている。位置検出器３は，回転子１２の位置θ（以下，「回転子位置θ」という。）を測定する。回転子位置θの符号は，回転子１２が回転することにより回転子位置θが増加するように規定されている。
【００１６】
スイッチドリラクタンスモータ１は，更に，電源線４ａ，４ｂを介してインバータ２に接続されている。インバータ２は，スイッチドリラクタンスモータ１の巻線１４に，電源線４ａ，４ｂを介して電力を供給する。電源線４ｂには，電流測定器５が設けられている。電流測定器５は，スイッチドリラクタンスモータ１の巻線１４に供給される電流ｉ（以下，「電機子電流ｉ」という。）を測定する。
【００１７】
インバータ２は，スイッチドリラクタンスモータ制御装置６（以下，単に「制御装置６」という。）に接続されている。制御装置６は，電流指令発生器７とＰＷＭ制御器８とを含む。電流指令発生器７は，外部から与えられるトルク指令値ＴＣと，位置検出器３から与えられる回転子位置θとから，電流指令値ｉＣＬを発生する。電流指令発生器７は，電流指令値ｉＣＬをＰＷＭ制御器８に出力する。ＰＷＭ制御器８は，電流指令発生器７から与えられる電流指令値ｉＣＬと，電流測定器５から与えられる電機子電流ｉとに基づいて，インバータ２を制御する制御信号ＳＳＷを出力する。ＰＷＭ制御器８は，電機子電流ｉが電流指令値ｉＣＬに一致するように，インバータ２に含まれるスイッチングトランジスタのオン，オフを制御する。電流指令発生器７とＰＷＭ制御器８とは，現実には，コンピュータプログラムと該コンピュータプログラムを実行するコンピュータにより実現されている。
【００１８】
図３は，電機子電流ｉを制御する電流制御ループを示す。図３には，３相のうちの１相にかかる部分のみが示されており，図示されていない他の２相についても同様の電流制御ループが形成されている。電機子電流ｉを制御する電流制御ループは，ＰＷＭ制御器８とインバータ２と電流測定器５とにより構成される。
【００１９】
インバータ２は，ＤＣ電源２１とスイッチングトランジスタ２２，２３と，ダイオード２４，２５とを含む。ＤＣ電源２１は，電源線２１ａに正電圧，電源線２１ｂに負電圧を発生する。スイッチングトランジスタ２２のコレクタは，電源線２１ａに接続され，スイッチングトランジスタ２２のエミッタは，電源線４ａを介してスイッチドリラクタンスモータ１の巻線１４の一端に接続されている。
巻線１４の他端は，電源線４ｂを介してスイッチングトランジスタ２３のコレクタに接続されている。スイッチングトランジスタ２３のエミッタは，電源線２１ｂに接続されている。ダイオード２４は，スイッチングトランジスタ２２のエミッタと電源線２１ｂの間に介設され，ダイオード２５は，電源線２１ａとスイッチングトランジスタ２２のコレクタの間に介設されている。
【００２０】
スイッチングトランジスタ２２，２３のベースにはＰＷＭ制御器８から制御信号ＳＳＷが供給され，スイッチングトランジスタ２２，２３をオン，オフすることによって巻線１４に矩形電圧パルスが供給される。
【００２１】
ＰＷＭ制御器８は，電流測定器５から与えられる電機子電流ｉと，電流指令発生器７から与えられる電流指令値ｉＣＬとが一致するように，ＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ　Ｗｉｄｔｈ　Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御を行う。電機子電流ｉの大きさは，巻線１４に供給される矩形電圧パルスの幅によって制御される。
【００２２】
図４は，電流指令値ｉＣＬを生成する電流指令発生器７の機能ブロック図である。電流指令発生器７は，励磁区間決定器３１と，励磁電流指令決定器３２と，比較器３３，３４と，ＡＮＤ演算器３５と，スイッチ３６とを含む。
【００２３】
励磁区間決定器３１は，巻線１４の励磁区間を決定する。励磁区間決定器３１は，励磁が開始される励磁開始位置θｉを決定する励磁開始位置決定器３７と，励磁が終了される励磁終了位置θｏを決定する励磁終了位置決定器３８とを含んでいる。励磁開始位置θｉと励磁終了位置θｏとにより，巻線１４の励磁区間が規定される。
【００２４】
励磁電流指令決定器３２は，励磁区間において巻線１４に流される励磁電流の指令値ｉＣ（以下，単に，「励磁区間電流指令値ｉＣ」という。）を決定する。
【００２５】
比較器３３，３４と，ＡＮＤ演算器３５と，スイッチ３６とは，回転子１２が励磁区間の位置にあるとき，ＰＷＭ制御器８に与えられる電流指令値ｉＣＬを励磁区間電流指令値ｉＣに一致させ，回転子１２が励磁区間でない位置にあるとき，電流指令値ｉＣＬを０とする役割を果たす。これにより，回転子１２が励磁区間の位置にあるときのみに巻線１４が励磁される。
【００２６】
より詳細には，比較器３３は，回転子位置θが励磁開始位置θｉより大きいとき，”１”を出力し，回転子位置θが励磁開始位置θｉ以下であるとき，”０”を出力する。比較器３４は，回転子位置θが励磁終了位置θｏより小さいとき，”１”を出力し，回転子位置θが励磁終了位置θｏ以上であるとき，”０”を出力する。ＡＮＤ演算器３５は，比較器３３の出力と比較器３４の出力との論理積をスイッチ３６に出力する。
【００２７】
スイッチ３６は，励磁電流指令決定器３２から励磁区間電流指令値ｉＣが入力されている。スイッチ３６は，ＡＮＤ演算器３５の出力が”１”であるとき，その入力をそのまま出力として出力し，且つ，ＡＮＤ演算器３５の出力が”０”であるとき，その出力を０とする機能を有している。即ち，スイッチ３６は，ＡＮＤ演算器３５の出力が”１”であるとき，電流指令値ｉＣＬとして励磁区間電流指令値ｉＣを出力し，ＡＮＤ演算器３５の出力が”０”であるとき，電流指令値ｉＣＬとして０を出力する。
【００２８】
このような動作により，回転子１２が励磁区間の位置にあるとき，電流指令値ｉＣＬは，励磁区間における電流指令値ｉＣとなり，回転子１２が励磁区間でない位置にあるとき，電流指令値ｉＣＬは０となる。
【００２９】
励磁区間決定器３１と励磁電流指令決定器３２とは，巻線１４に発生する銅損が実質的に最小になるように，巻線１４の励磁区間（即ち，励磁開始位置θｉ及び励磁終了位置θｏ），並びに，励磁区間電流指令値ｉＣを決定する。巻線１４の銅損の最小化は，励磁開始位置θｉ，励磁終了位置θｏ，及び励磁区間電流指令値ｉＣを以下に説明される原理によって決定することによって達成されている。
【００３０】
スイッチドリラクタンスモータの発生トルクＴは，下記式：
【数１３】
2004096842.tif 000009
で与えられることが知られている。ここでθは，回転子位置であり，ｉは，巻線を流れる電流であり，Ｌは，該巻線のインダクタンスである。
【００３１】
式（１）は，同じトルクを発生するのに必要な電流ｉが，ｄＬ／ｄθに依存して変わることを意味している。ｄＬ／ｄθが大きいときには，あるトルクを発生するのに必要な電流ｉは小さい。
【００３２】
図５に示されているように，ｄＬ／ｄθは，回転子位置θが固定子極１３と回転子極１５とが正対する正対位置θａと，回転子位置θが固定子極１３と回転子極１５とが反正対する反正対位置θｕとの間にある所定の位置θｍａｘで最大値を取り，正対位置θａ及び反正対位置θｕにおいて０となる。反正対位置θｕとは，回転子極１５が，隣接する２つの固定子極１３の中央に位置する固定子１２の位置であり，θａ−（２π／ｎ）＜θｕ＜θａなる範囲で定義されている。ここでｎは，固定子極１３の数である。
【００３３】
巻線で発生する銅損はｉ２に比例するから，固定子１２の位置がｄＬ／ｄθが大きくなる範囲にあるとき，即ち，回転子位置θが，θｍａｘに近いときに集中的に励磁することにより，スイッチドリラクタンスモータに所定のトルクを発生させるときに発生する銅損を小さくすることができる。
【００３４】
より具体的には，下記拘束条件：
【数１４】
2004096842.tif 000010
の下，ＲｉＣ２（θｏ−θｉ）が実質的に最小になるように，励磁開始位置θｉと励磁終了位置θｏと，励磁区間における電流指令値ｉＣとが決定される。左辺は，トルク指令値ＴＣが与えられたときに，回転子１２が反正対位置θｕから正対位置θａまで回転するときになすべき仕事であり，右辺は，回転子１２が励磁区間の励磁開始位置θｉから励磁終了位置θｏまで回転する間に行う仕事である。
【００３５】
図４を参照して，励磁開始位置決定器３７は，式（２）で表される拘束条件の下，ＲｉＣ２（θｏ−θｉ）を最小化するような励磁開始位置θｉを算出する。
励磁開始位置決定器３７は，このような励磁開始位置θｉの算出のために，開始位置テーブル３７ａを有している。開始位置テーブル３７ａには，トルク指令値ＴＣと，そのトルク指令値ＴＣが与えられたときにＲｉＣ２（θｏ−θｉ）を最小化する励磁開始位置θｉとの組が記述されている。励磁開始位置決定器３７は，あるトルク指令値ＴＣが与えられたとき，ＲｉＣ２（θｏ−θｉ）を最小化する励磁開始位置θｉを開始位置テーブル３７ａのテーブルルックアップにより算出する。
【００３６】
同様に，励磁開始位置決定器３８は，式（２）で表される拘束条件の下，ＲｉＣ２（θｏ−θｉ）を最小化するような励磁終了位置θｏを算出する。励磁終了位置決定器３８は，このような励磁終了位置θｏの算出のために，終了位置テーブル３８ａを有している。終了位置テーブル３８ａには，トルク指令値ＴＣと，そのトルク指令値ＴＣが与えられたときにＲｉＣ２（θｏ−θｉ）を最小化する励磁終了位置θｏとの組が記述されている。励磁開始位置決定器３８は，あるトルク指令値ＴＣが与えられたとき，ＲｉＣ２（θｏ−θｉ）を最小化する励磁終了位置θｏを終了位置テーブル３８ａのテーブルルックアップにより算出する。
【００３７】
更に同様に，励磁電流指令決定器３２は，式（２）で表される拘束条件の下，ＲｉＣ２（θｏ−θｉ）を最小化するような励磁区間電流指令値ｉＣを算出する。励磁電流指令決定器３２は，このような励磁区間電流指令値ｉＣの算出のために，電流指令テーブル３２ａを有している。電流指令テーブル３２ａには，トルク指令値ＴＣと，そのトルク指令値ＴＣが与えられたときにＲｉＣ２（θｏ−θｉ）を最小化する電流指令ｉＣとの組が記述されている。励磁開始位置決定器３７は，あるトルク指令値ＴＣが与えられたとき，ＲｉＣ２（θｏ−θｉ）を最小化する励磁区間電流指令値ｉＣを開始位置テーブル３７ａのテーブルルックアップにより算出する。
【００３８】
以上に説明されているように，実施の第１形態では，励磁区間（即ち，励磁開始位置θｉと励磁終了位置θｏ）と，励磁区間電流指令値ｉＣとが，巻線１４における銅損を最小化するように決定され，スイッチドリラクタンスモータ１の高効率化が実現されている。
【００３９】
本実施の形態において，励磁開始位置決定器３７による励磁開始位置θｉの決定は，開始位置テーブル３７ａを用いずに，Ｒｉ２（θｉ−θｏ）を最小化する励磁開始位置θｉの近似式を用いて行われることが可能である。該近似式には，トルク指令値ＴＣと，Ｒｉ２（θｉ−θｏ）を最小化する励磁開始位置θｉとの関係が記述され，該近似式としては，典型的には，トルク指令値ＴＣの１次式，又は，２次式が使用され得る。同様に，励磁終了位置決定器３８による励磁終了位置θｏの決定は，Ｒｉ２（θｉ−θｏ）を最小化する励磁終了位置θｉの，トルク指令値ＴＣによって表された近似式を用いて行われることが可能であり，励磁区間電流指令決定器３２による励磁区間電流指令値ｉＣの決定は，Ｒｉ２（θｉ−θｏ）を最小化する励磁区間電流指令値ｉＣの，トルク指令値ＴＣによって表された近似式を用いて行われることが可能である。近似式による励磁開始位置θｉ，励磁終了位置θｏ，及び励磁区間電流指令値ｉＣの算出は，これらの算出に必要なハードウエア資源及びソフトウエア資源を抑制できる点で好ましい。
【００４０】
（実施の第２形態）
図６は，本発明によるスイッチドリラクタンスモータ制御装置の実施の第２形態を示す。図６において，実施の第１形態のモータシステムと同種の構成要素には，同一の符号が与えられている。
【００４１】
実施の第２形態では，ＰＷＭ制御器８に電圧指令値ｖＣＬが与えられ，スイッチドリラクタンスモータ１の制御に電流制御ループが使用されない。電流制御ループが使用されないため，電流測定器５は不要であり，電流測定器５は除去されている。これは，モータシステムの構成を簡素化し，コストが低減できる点で有利である。電流制御ループの使用を不要にするために，実施の第２形態では，制御装置６の構成及び動作が変更されている。実施の第２形態においては，制御装置６の代わりに，制御装置４１が使用される。
【００４２】
制御装置４１は，電圧指令値発生器４２とＰＷＭ制御器８とを含む。電圧指令値発生器４２には，トルク指令値ＴＣが外部から与えられ，更に，位置検出器３から回転子１２の回転子位置θと，回転子１２の回転速度ωとが与えられる。電圧指令値発生器４２は，トルク指令値ＴＣと回転子位置θと回転速度ωとから，電圧指令値ｖＣＬを生成する。ＰＷＭ制御器８は，インバータ２からスイッチドリラクタンスモータ１の巻線１４に供給される擬似正弦波電圧が電圧指令値ｖＣＬに一致するように，インバータ２に含まれるスイッチングトランジスタ２２，２３のオンオフを制御する。電圧指令値発生器４２とＰＷＭ制御器８とは，現実には，コンピュータプログラムと該コンピュータプログラムを実行するコンピュータとにより実現されている。
【００４３】
図７は，電圧指令値発生器４２の機能ブロック図である。電圧指令値発生器４２は，実施の第１形態の電流指令値発生器７に，ｄＬ／ｄθ算出器４３と電流電圧換算器４４とが追加された構成を有している。
【００４４】
ｄＬ／ｄθ算出器４３は，回転子位置θから，巻線１４のインダクタンスＬの回転子位置θについての微分ｄＬ／ｄθを算出する。微分ｄＬ／ｄθの算出には，回転子位置θと，その回転子位置θについてのｄＬ／ｄθとの対応関係が記憶されているテーブル（図示されない）が使用される。ｄＬ／ｄθ算出器４３は，テーブルルックアップによりｄＬ／ｄθを算出する。
【００４５】
電流電圧換算器４４は，回転子速度ω及びｄＬ／ｄθを用いて励磁区間電流指令値ｉＣを励磁区間電圧指令値ｖＣに変換する。上述のとおり，励磁区間電流指令値ｉＣはスイッチドリラクタンスモータ１の巻線１４の銅損を最小化するように決定されているから，励磁区間電圧指令値ｖＣも，スイッチドリラクタンスモータ１の巻線１４の銅損を最小化するように決定される。励磁区間電流指令値ｉＣの励磁区間電圧指令値ｖＣへの変換は，下記式：
【数１５】
2004096842.tif 000011
を用いて行われる。
【００４６】
電流電圧換算器４４によって生成された励磁区間電圧指令値ｖＣは，スイッチ３６に送られる。スイッチ３６は，ＡＮＤ演算器３５の出力が”１”であるとき，励磁区間電圧指令値ｖＣを電圧指令値ｖＣＬとして出力し，ＡＮＤ演算器３５の出力が”０”であるとき，電圧指令値ｖＣＬを０として出力する。これにより，回転子位置θが励磁区間決定器３１によって定められた励磁区間にあるとき，即ち，回転子位置θが励磁開始位置θｉと励磁終了位置θｏとの間に位置するときのみ，励磁が行われる。上述のように，励磁開始位置θｉと励磁終了位置θｏとは，スイッチドリラクタンスモータ１の巻線１４の銅損が実質的に最小になるように定められており，これにより，スイッチドリラクタンスモータ１が高効率化されている。
【００４７】
図６に示されているように，電圧指令値ｖＣＬは，ＰＷＭ制御器８に入力される。ＰＷＭ制御器８は，インバータ２からスイッチドリラクタンスモータ１の巻線１４に供給される擬似正弦波電圧が電圧指令値ｖＣＬに一致するように，インバータ２を制御する。電圧指令値ｖＣＬに基づく制御は，巻線１４に所望の擬似正弦波電圧を供給することが可能であり，フィードバック制御を行う必要がない。電圧指令値ｖＣＬを用いた制御は，モータシステムの構成の簡素化が可能でありコストの低減で有利である。
【００４８】
以上に説明されているように，実施の第２形態では，励磁区間電圧指令値ｖＣと励磁開始位置θｉと励磁終了位置θｏとが，銅損を実質的に最小にするように定められ，スイッチドリラクタンスモータ１の高効率化が達成されている。更に，インバータ２が電圧指令値ｖＣＬによって制御され，これにより，モータシステムの構成が簡素化されている。
【００４９】
本実施の形態において，電流電圧換算器４４は，下記式：
【数１６】
2004096842.tif 000012
によって励磁区間電圧指令値ｖＣを算出することも可能である。この場合，図８に示されているように，電圧指令発生器４２には，回転子位置θから巻線１４のインダクタンスＬを算出するＬ算出器４５が追加される。電流電圧換算器４４は，Ｌ算出器４５から与えられるＬと回転子速度ωとｄＬ／ｄθとを用いて，式（３）により，励磁区間電流指令値ｉＣを励磁区間電圧指令値ｖＣに換算する。
【００５０】
（実施の第３形態）
図９は，本発明によるスイッチドリラクタンスモータ制御装置の実施の第３形態を示す。図９において，実施の第１形態のモータシステムと同種の構成要素には，同一の符号が与えられている。
【００５１】
実施の第３形態では，実施の第１形態の制御装置６と異なる動作を行う制御装置５１が制御装置６の代わりに使用され，これにより，巻線１４の銅損を抑制する機能に加えて，スイッチドリラクタンスモータ１の騒音，及び振動を抑制する機能が付加される。以下では，制御装置５１による騒音，及び振動を抑制する原理が説明される。
【００５２】
図１０を参照して，スイッチドリラクタンスモータ１の騒音，及び振動の原因は，固定子１１と回転子１２との間に働く磁気吸引力Ｆにより，固定子１１及び回転子１２が微少に撓むことにある。磁気吸引力Ｆは，回転子１２の回転とともに変動するため，撓みの大きさが変動し，これにより，機械的な騒音，及び振動が発生する。
【００５３】
図１０に示されているように，固定子１１と回転子１２との間に働く磁気吸引力Ｆは，回転トルクの発生に寄与する接線方向成分ＦＴと，回転トルクの発生に寄与しない半径方向成分ＦＲとから構成される。実施の第３形態では，回転トルクの発生に寄与しない半径方向成分ＦＲを抑制することにより，騒音，及び振動が低減される。
【００５４】
図１１は，接線方向成分ＦＴ及び半径方向成分ＦＲの回転子位置θに対する依存性を示す。半径方向成分ＦＲは，回転子位置θが正対位置θａであるときに最大値をとる。一方で，回転子位置θが正対位置θａであるにトルクに寄与する接線方向成分ＦＴは，０である。
【００５５】
従って，回転子１２が正対位置θａに達する前に励磁を停止することにより，発生トルクの減少を抑制しながら，騒音，及び振動を低減することができる。即ち，励磁終了位置を，θｕ＜θｖ＜θａなる所定の位置θｖ以下に制限することにより，発生トルクの減少を抑制しながら，騒音，及び振動を低減することができる。図９の制御装置５１は，励磁区間の励磁終了位置を位置θｖ以下に制限することにより，スイッチドリラクタンスモータ１の騒音，及び振動を抑制する。
【００５６】
このような動作を行う制御装置５１は，図９に示されているように，振動抑制電流指令発生器５２と，銅損最小化電流指令発生器５３と，振動抑制切換器５４と，スイッチ５５，５６と，ＰＷＭ制御器８とを含む。
【００５７】
振動抑制電流指令発生器５２は，振動抑制電流指令値ｉＣＬ１を生成する。騒音，及び振動の抑制のために，振動抑制電流指令値ｉＣＬ１は，励磁終了位置がθｕ＜θｖ＜θａなる所定の位置θｖ以下になるように生成される。
【００５８】
図１２に示されているように，振動抑制電流指令発生器５２は，励磁区間決定器６１と，励磁電流指令決定器６２と，比較器６３，６４と，ＡＮＤ演算器６５と，スイッチ６６とを含む。励磁区間決定器６１は，励磁開始位置θｉ〜を決定する励磁開始位置決定器６７と，励磁終了位置θｏ〜を決定する励磁終了位置決定器６８とを含む。励磁電流指令決定器６２は，励磁区間電流指令値ｉＣ〜を決定する。
【００５９】
励磁開始位置θｉ〜，励磁終了位置θｏ〜，及び励磁区間電流指令値ｉＣ〜は，励磁終了位置θｏ〜が所定の位置θｖ以下であるという条件の下，巻線１４で発生する銅損が最小になるように決定される。より具体的には，下記拘束条件：
【数１７】
2004096842.tif 000013
の下，ＲｉＣ２（θｏ〜−θｉ〜）が実質的に最小になるように，励磁開始位置θｉ〜と励磁終了位置θｏ〜と，励磁区間電流指令値ｉＣ〜とが決定される。
【００６０】
比較器６３，６４と，ＡＮＤ演算器６５と，スイッチ６６とは，回転子１２が励磁開始位置θｉ〜と励磁終了位置θｏ〜との間に位置するとき振動抑制電流指令値ｉＣＬ１を励磁区間電流指令値ｉＣ〜に一致させ，回転子１２が励磁開始位置θｉ〜と励磁終了位置θｏ〜との間に位置しないとき，電流指令値ｉＣＬ１を０とする役割を果たす。より詳細には，比較器６３は，回転子位置θが励磁開始位置θｉ〜より大きいとき，”１”を出力し，回転子位置θが励磁開始位置θｉ〜以下であるとき，”０”を出力する。比較器６４は，回転子位置θが励磁終了位置θｏ〜より小さいとき，”１”を出力し，回転子位置θが励磁終了位置θｏ〜以上であるとき，”０”を出力する。ＡＮＤ演算器６５は，比較器６３の出力と比較器６４の出力との論理積をスイッチ６６に出力する。
【００６１】
スイッチ６６は，励磁電流指令決定器６２から励磁区間電流指令値ｉＣ〜が入力されている。スイッチ３６は，ＡＮＤ演算器３５の出力が”１”であるとき，その入力をそのまま出力として出力し，且つ，ＡＮＤ演算器３５の出力が”０”であるとき，その出力を０とする機能を有している。即ち，スイッチ３６は，ＡＮＤ演算器３５の出力が”１”であるとき，電流指令値ｉＣＬとして励磁区間電流指令値ｉＣを出力し，ＡＮＤ演算器３５の出力が”０”であるとき，電流指令値ｉＣＬとして０を出力する。
【００６２】
このような動作により，回転子１２が励磁開始位置θｉ〜と励磁終了位置θｏ〜との間に位置するときのみに振動抑制電流指令値ｉＣＬ１は励磁区間電流指令値ｉＣ〜とされ，振動抑制電流指令値ｉＣＬ１は，回転子１２が正対位置θａになる前に励磁が終了するように定められる。
【００６３】
銅損最小化電流指令発生器５３は，実施の第１形態の電流指令発生器７と同一の動作により，銅損最小化電流指令値ｉＣＬ２を生成する。銅損最小化電流指令値ｉＣＬ２は，スイッチドリラクタンスモータ１の巻線１４で発生する銅損を最小化するように定められる。
【００６４】
図１２に示されているように，銅損最小化指令発生器５３は，実施の第１形態で使用される電流指令発生器７と同一の構成を有している。銅損最小化指令発生器５３は，励磁区間決定器３１と，励磁電流指令決定器３２と，比較器３３，３４と，ＡＮＤ演算器３５と，スイッチ３６とを備えている。励磁区間決定器３１は，励磁開始位置決定器３７と，励磁終了位置決定器３８とを含む。これらの動作は，実施の第１形態で説明された通りである。励磁区間決定器３１と励磁電流指令決定器３２とにより，式（２）の拘束条件の下，ＲｉＣ２（θ０−θｉ）を最小にする励磁開始位置θｉ，励磁終了位置θ０，及び励磁区間電流指令値ｉＣが定められる。更に，回転子位置θが励磁開始位置θｉと励磁終了位置θ０との間にあるとき，銅損最小化電流指令値ｉＣＬ２は励磁区間電流指令値ｉＣに一致され，回転子位置θが励磁開始位置θｉと励磁終了位置θ０との間にないとき，銅損最小化電流指令値ｉＣＬ２は０にされて出力される。
【００６５】
このようにして生成された銅損最小化電流指令値ｉＣＬ２は，銅損を最小化する一方で，励磁終了位置θｏを正対位置θａに一致させ得る。これは，騒音及び振動が抑制されるように励磁終了位置θｏが決定されるとは限らないことを意味する。但し，励磁終了位置θｏが正対位置θａに一致し得るため，銅損最小化電流指令値ｉＣＬ２に基づいてインバータ２を制御することにより，トルクを最大限に出力することが可能である。
【００６６】
図９に示されているように，振動抑制切換器５４と，スイッチ５５，５６とは，トルク指令値ＴＣに応じて，銅損最小化電流指令値ｉＣＬ１と振動抑制電流指令値ｉＣＬ２とのうちの一方を電流指令値ｉＣＬとして出力する役割を果たす。
トルク指令値ＴＣが，所定のトルク基準値ＴＳＴＤよりも小さい場合には，振動抑制切換器５４は，スイッチ５５がオン状態にし，且つ，スイッチ５６をオフ状態にする。この結果，トルク指令値ＴＣが，所定のトルク基準値ＴＳＴＤよりも小さい場合，振動抑制電流指令値ｉＣＬ２が電流指令値ｉＣＬとして出力される。
【００６７】
一方，トルク指令値ＴＣが所定のトルク基準値ＴＳＴＤよりも大きい場合には，振動抑制切換器５４は，スイッチ５５をオフ状態にし，且つ，スイッチ５６をオン状態にする。この結果，トルク指令値ＴＣが所定のトルク基準値ＴＳＴＤよりも大きい場合には，銅損最小化電流指令値ｉＣＬ１が電流指令値ｉＣＬとして出力される。
【００６８】
このように銅損最小化電流指令値ｉＣＬ１と振動抑制電流指令値ｉＣＬ２とが選択的に出力されるのは以下の理由による。振動抑制電流指令値ｉＣＬ２に基づく制御では，励磁終了位置θｏ〜が所定の位置θｖ以下に抑制されるため，出力可能な最大トルクが制限される。このため，トルク指令値ＴＣが大きい場合には，大トルクの出力を可能にするために銅損最小化電流指令値ｉＣＬ２が電流指令値ｉＣＬとして使用される。一方，トルク指令値ＴＣが小さく，振動抑制電流指令値ｉＣＬ１に基づく制御によっても所望のトルクが出力可能である場合には，振動抑制電流指令値ｉＣＬ１に基づく制御が行われ，振動及び騒音が抑制される。
【００６９】
以上に説明されているように，実施の第３形態では，励磁区間と，該励磁区間における電流指令値とが，巻線１４における銅損を抑制するように決定され，スイッチドリラクタンスモータ１の高効率化が達成されている。更に，励磁終了位置が，θｕ＜θｖ＜θａなる所定の位置θｖ以下に制限され，スイッチドリラクタンスモータ１の振動及び騒音が抑制されている。但し，大トルクの出力が要求されている場合には，かかる制限は行われず，大トルクの出力が可能にされている。
【００７０】
実施の第３形態において，銅損最小化電流指令発生器５３，振動抑制切換器５４，スイッチ５５，５６とが制御装置５１から除去され，電流指令値ｉＣＬが振動抑制電流指令値ｉＣＬ１に固定されることも可能である。このような構成は，最大出力トルクが減少するものの，動作が簡素化される点で好適である。
【００７１】
（実施の第４形態）
図１３は，本発明によるスイッチドリラクタンスモータ制御装置の実施の第４形態を示す。図１３において，実施の第３形態のモータシステムと同種の構成要素には，同一の符号が与えられている。
【００７２】
実施の第４形態では，実施の第３形態と同様に，励磁終了位置を，θｕ＜θｖ＜θａなる所定の位置θｖ以下に制限することによって，スイッチドリラクタンスモータ１の振動及び騒音が抑制されている。
【００７３】
更に，実施の第４形態では，ＰＷＭ制御器８に電圧指令値ｖＣＬを与えることによってスイッチドリラクタンスモータ１の制御から電流制御ループを排除している。これにより，実施の第４形態では，電流測定器が不要化され，モータシステムの構成が簡素化されている。実施の第４形態では，電流制御ループの使用を不要にするために，実施の第３形態の制御装置５１の代わりに制御装置５１と異なる動作を行う制御装置７１が使用される。
【００７４】
制御装置７１は，振動抑制電圧指令発生器７２と，銅損最小化電圧指令発生器７３と，振動抑制切換器５４と，スイッチ５５，５６と，ＰＷＭ制御器８とを含む。
【００７５】
振動抑制電圧指令発生器７２は，振動抑制電圧指令値ｖＣＬ１を生成する。騒音，及び振動の抑制のために，振動抑制電圧指令値ｖＣＬ１は，実施の第３形態で生成される振動抑制電流指令値ｉＣＬ１と同様に，励磁終了位置θｏ〜がθｕ＜θｖ＜θａなる所定の位置θｖ以下になるように生成される。
【００７６】
図１４に示されているように，振動抑制電圧指令発生器７２は，図１２に示されている振動抑制電流指令発生器５２に，ｄＬ／ｄθ算出器７４と電流電圧換算器７５とが追加された構成を有する。図１４に示されているように，ｄＬ／ｄθ算出器７４は，回転子位置θから，ｄＬ／ｄθを算出する。電流電圧換算器７５は，回転子速度ω及びｄＬ／ｄθを用いて励磁区間電流指令値ｉＣ〜を励磁区間電圧指令値ｖＣ〜に変換する。励磁区間電流指令値ｉＣ〜の励磁区間電圧指令値ｖＣ〜への変換は，下記式：
【数１８】
2004096842.tif 000014
を用いて行われる。励磁区間電圧指令値ｖＣ〜は，スイッチ６６に出力される。
スイッチ６６は，回転子位置θが励磁開始位置θｉ〜と励磁開始位置θｏ〜との間に位置するとき，励磁区間電圧指令値ｖＣ〜を振動抑制電圧指令値ｖＣＬ１として出力し，回転子位置θが励磁開始位置θｉ〜と励磁開始位置θｏ〜との間に位置しないとき，振動抑制電圧指令値ｖＣＬ１を０にして出力する。
【００７７】
銅損最小化電圧指令発生器７３は，実施の第２形態の電圧指令発生器４２と同一の動作により，銅損最小化電圧指令値ｖＣＬ２を生成する。銅損最小化電流指令値ｖＣＬ２は，スイッチドリラクタンスモータ１の巻線１４で発生する銅損を最小化するように定められる。
【００７８】
図１４に示されているように，銅損最小化電圧指令発生器７３は，実施の第２形態で使用される電圧指令発生器４２と同一の構成を有している。銅損最小化電圧指令発生器７３は，励磁区間決定器３１と，励磁電流指令決定器３２と，比較器３３，３４と，ＡＮＤ演算器３５と，スイッチ３６と，ｄＬ／ｄθ算出器４３と，電流電圧換算器４４とを備えている。励磁区間決定器３１は，励磁開始位置決定器３７と，励磁終了位置決定器３８とを含む。これらの動作は，実施の第２形態で説明された通りである。励磁区間決定器３１と励磁電流指令決定器３２とにより，式（２）の拘束条件の下，ＲｉＣ２（θ０−θｉ）を最小にする励磁開始位置θｉ，励磁終了位置θ０，及び励磁区間電流指令値ｉＣが定められる。ｄＬ／ｄθ算出器４３と，電流電圧換算器４４とにより，励磁区間電流指令値ｉＣが励磁区間電圧指令値ｖＣに換算される。更に，回転子位置θが励磁開始位置θｉと励磁終了位置θ０との間にあるとき，銅損最小化電流指令値ｖＣＬ２として励磁区間電圧指令値ｖＣが出力され，回転子位置θが励磁開始位置θｉと励磁終了位置θ０との間にないとき，銅損最小化電流指令値ｖＣＬ２として０が出力される。
【００７９】
実施の第３形態と同様に，振動抑制切換器５４と，スイッチ５５，５６とは，トルク指令値ＴＣに応じて，銅損最小化電圧指令値ｖＣＬ１と振動抑制電圧指令値ｖＣＬ２とのうちの一方を電圧指令値ｖＣＬとして出力する役割を果たす。トルク指令値ＴＣが，所定のトルク基準値ＴＳＴＤよりも小さい場合には，振動抑制電圧指令値ｖＣＬ２が電流指令値ｖＣＬとして出力され，トルク指令値ＴＣが所定のトルク基準値ＴＳＴＤよりも大きい場合には，銅損最小化電流指令値ｖＣＬ２が電流指令値ｖＣＬとして出力される。これにより，トルク指令値ＴＣが小さく，振動抑制電流指令値ｉＣＬ１に基づく制御によっても所望のトルクが出力可能である場合には，振動抑制電流指令値ｉＣＬ１に基づく制御が行われ，振動及び騒音が抑制される。一方，トルク指令値ＴＣが大きく，大トルクの出力が要求されている場合には，銅損最小化電流指令値ｉＣＬ２が電流指令値ｉＣＬとして使用されて大トルクの出力が可能にされる。
【００８０】
以上に説明されているように，実施の第４形態では，励磁区間と，該励磁区間における電流指令値とが，巻線１４における銅損を抑制するように決定され，スイッチドリラクタンスモータ１の高効率化が達成されている。更に，励磁終了位置が，θｕ＜θｖ＜θａなる所定の位置θｖ以下に制限され，スイッチドリラクタンスモータ１の振動及び騒音が抑制されている。但し，大トルクの出力が要求されている場合には，かかる制限は行われず，大トルクの出力が可能にされている。加えて実施の第４形態では，電流制御ループが排除され，これにより，モータシステムの構成が簡素化されている。
【００８１】
実施の第４形態において，電流電圧換算器７５は，下記式：
【数１９】
2004096842.tif 000015
によって励磁区間電圧指令値ｖＣ〜を算出することも可能である。この場合，振動抑制電圧指令発生器７２には，回転子位置θから巻線１４のインダクタンスＬを算出するＬ算出器（図示されない）が追加される。電流電圧換算器７５は，該Ｌ算出器から与えられるＬと回転子速度ωとｄＬ／ｄθとを用いて，式（３）により，励磁区間電流指令値ｉＣ〜を励磁区間電圧指令値ｖＣ〜に換算する。
【００８２】
また，実施の第２形態と同様に，電流電圧換算器４４は，下記式：
【数２０】
2004096842.tif 000016
によって励磁区間電圧指令値ｖＣを算出することが可能である。
【００８３】
実施の第４形態において，銅損最小化電流指令発生器５３，振動抑制切換器５４，スイッチ５５，５６とが制御装置７１から除去され，電流指令値ｉＣＬが振動抑制電流指令値ｉＣＬ１に固定されることも可能である。このような構成は，最大出力トルクが減少するものの，動作が簡素化される点で好適である。
【００８４】
なお，実施の第１形態から第４形態では，回転子１２が固定子１１の内側に設けられるインナーロータ式のスイッチドリラクタンスモータが使用されているが，本発明が，回転子が固定子の外側に設けられるアウターロータ式のスイッチドリラクタンスモータに適用可能であることは自明的である。
【００８５】
【発明の効果】
本発明により，スイッチドリラクタンスモータを一層に高効率化する技術が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は，本発明によるスイッチドリラクタンスモータ制御装置の実施の第１形態を示す。
【図２】図２は，スイッチドリラクタンスモータ１を示す。
【図３】図３は，電機子電流ｉを制御する電流制御ループを示す。
【図４】図４は，電流指令発生器７の機能ブロック図を示す。
【図５】図５は，巻線１４のインダクタンスＬ及びｄＬ／ｄθの回転子位置θに対する依存性を示す。
【図６】図６は，本発明によるスイッチドリラクタンスモータ制御装置の実施の第２形態を示す。
【図７】図７は，電圧指令発生器４２の機能ブロック図を示す。
【図８】図８は，電圧指令発生器４２の変形例を示す。
【図９】図９は，本発明によるスイッチドリラクタンスモータ制御装置の実施の第３形態を示す。
【図１０】図１０は，固定子１１と回転子１２との間に働く磁気吸引力Ｆの接線方向成分ＦＴと半径方向成分ＦＲとを説明する図である。
【図１１】図１１は，磁気吸引力Ｆの接線方向成分ＦＴ及び半径方向成分ＦＲの，回転子位置θに対する依存性を示す。
【図１２】図１２は，振動抑制電流指令発生器５２と銅損最小化電流指令発生器５３との機能ブロック図である。
【図１３】図１３は，本発明によるスイッチドリラクタンスモータ制御装置の実施の第３形態を示す。
【図１４】図１４は，振動抑制電圧指令発生器７２と銅損最小化電圧指令発生器７３との機能ブロック図である。
【符号の説明】
１：スイッチドリラクタンスモータ
２：インバータ
３：位置検出器
４ａ，４ｂ：電源線
５：電流測定器
６：スイッチドリラクタンスモータ制御装置
７：電流指令発生器
８：ＰＷＭ制御器
１１：固定子
１２：回転子
１３：固定子極
１４：巻線
１５：回転子極
２１：ＤＣ電源
２２，２３：スイッチングトランジスタ
２４，２５：ダイオード
３１：励磁区間決定器
３２：励磁電流指令決定器
３３，３４：比較器
３５：ＡＮＤ演算器
３６：スイッチ
３７：励磁開始位置決定器
３８：励磁終了位置決定器
４１：制御装置
４２：電圧指令値発生器
４３：ｄＬ／ｄθ算出器
４４：電流電圧換算器
４５：Ｌ算出器
５１：制御装置
５２：振動抑制電流指令発生器
５３：銅損最小化電流指令発生器
５４：振動抑制切換器
５５，５６：スイッチ
６１：励磁区間決定器
６２：励磁電流指令決定器
６３，６４：比較器
６５：ＡＮＤ演算器
６６：スイッチ
６７：励磁開始位置決定器
６８：励磁終了位置決定器
７１：制御装置
７２：振動抑制電圧指令発生器
７３：銅損最小化電圧指令発生器
７４：ｄＬ／ｄθ算出器
７５：電流電圧換算器
【図１】
2004096842.tif 000023
【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】
2004096842.tif 000029
【図８】
2004096842.tif 000030
【図９】
2004096842.tif 000031
【図１０】
2004096842.tif 000032
【図１１】
2004096842.tif 000033
【図１２】
2004096842.tif 000034
【図１３】
2004096842.tif 000035
【図１４】
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