电动机控制系统以及电动机控制方法

专利名称：电动机控制系统以及电动机控制方法
技术领域：
本发明涉及大容量电动机的电动机控制系统以及电动机控制方法，特别是涉及通 过各个逆变器对具有多组的电枢线圈的电动机的各线圈进行驱动的电动机控制系统以及 电动机控制方法。
背景技术：
在压力机械或工作机械中需要大容量伺服电动机。这些电动机在一台电动机中设 置多组的电枢线圈，通过多个逆变器驱动该电枢线圈。图25是在一个交流电动机1中设置 了 4组电枢线圈1-A、1-B、1-C、1-D时的现有例子，通过4个逆变器11A、11B、11C、IlD驱动 各个线圈，通过控制装置2来控制这些逆变器。因为通过4个逆变器使电流流过4组电枢 线圈，所以能够通过1台逆变器实现难以控制的大容量驱动，或者可以使用廉价通用的逆 变器实现大容量驱动。作为上述那样的专利文献，列举专利文献1(日本特开2008-43046 号公报)、专利文献2 (日本特开平8-289587号公报)。专利文献1日本特开2008-43046号公报专利文献2日本特开平8489587号公报

发明内容
但是，在上述现有技术中使用多个逆变器，但为了控制成得到与通过1台逆变器 进行驱动相等价的特性，致力于在各线圈中流过相同的电流(在专利文献2中记载)，消除 各线圈之间的电流不平衡。因此，与转矩大小无关地均等地驱动各逆变器，在各线圈中均等 地流过驱动电流。压力机械或工作机械的运转被分为用于把被加工物搬入到机械中，从机械中搬出 被加工物的待机运转和实际进行加工的加工运转。加工运转是产生用于加工被加工物的大 转矩的运转，待机运转如果是恒速的运转，则是小转矩。此外，在从待机运转向加工运转迁 移时，在改变速度时也进行需要稍大转矩的迁移运转。此外，很多时候待机运转在时间上的 比例大。如此，压力机械或工作机械进行需要各种转矩的运转。由于上述现有技术始终均 等地驱动全部逆变器，在全部线圈中均等地流过与转矩对应的电流，所以在不需要转矩的 待机运转时也驱动逆变器，在节省能源这一点上具有改进的余地。另一方面，在通过多个逆变器驱动多组电枢线圈组时具有能够自由地控制各电枢 线圈电流、能够有控制地使各逆变器自身动作停止的自由度。如果利用这一点，考虑通过使 用多个逆变器来驱动多个电枢线圈组的电动机，来实现高效或高可靠性的驱动，但是在专 利文献1、2中，没有考虑通过低损失的驱动来实现节省能源的运转或高可靠性的驱动。本发明是针对上述课题而提出的，其目的在于提供一种高效率高可靠性的适于大 容量电动机驱动的电动机的控制装置以及控制方法。为了解决上述课题，本发明是一种电动机控制系统，具备电动机，其具有多组电 枢线圈；多个逆变器，其个别地驱动所述各组电枢线圈；以及多个控制装置，其接收电动机驱动指令，个别地对所述各逆变器进行动作控制，所述电动机控制系统的特征在于，设置 动作切换控制部，其接收转矩指令或位置指令的电动机驱动指令，判别为与该电动机驱动 指令的大小对应的多个动作阶段，输出阶段信号；以及增益切换部，其接收来自所述动作切 换控制部的阶段信号，决定所述电动机驱动指令的各逆变器分担的转矩的比例的增益，输 出给对应的所述控制装置，所述各控制装置基于由所述增益切换部决定的增益对对应的逆 变器进行驱动控制或停止控制，由此驱动控制与所述驱动指令的大小对应的必要数的逆变
ο因此，在待机运转等中通过必要最少的逆变器的运转即可，能够通过低损失的节 能驱动进行高效运转。此外，在上述电动机控制系统中，特征为所述动作切换控制部把各动作阶段的切 换点设定为电动机的损失变少的电动机驱动指令的预定的大小。因此，由于能够损失最小 地进行运转，所以能够进行更高效的驱动。此外，在上述电动机驱动系统中，特征为所述增益切换部根据所述动作阶段，向对 应的控制装置输出增益以使驱动逆变器进行交替。因此，由于进行切换使逆变器或电枢线 圈产生的损失均勻化，所以逆变器或电枢线圈不会偏向运转，能够进行高可靠性的驱动。此外，在上述电动机控制系统中，特征为在所述增益切换部和所述控制装置之间 存在限制增益的限制器，以使其不超过对应的电枢线圈的最大转矩。因此，通过保护电枢线 圈，动作可靠性得到提高。此外，在上述电动机控制系统中，特征为所述增益切换部向对应的控制装置输出 增益，以使逆变器在电动机的周向上位于对称位置的电枢线圈中同时流过电流。即使切换 电枢线圈的驱动组数，也始终能够进行平衡良好的电动机驱动。此外，在上述电动机驱动系统中，特征为在所述逆变器和电枢线圈之间设置开关， 将连接在基于来自所述动作切换控制部的阶段信号被驱动的逆变器上的开关接通，将连接 在非驱动的逆变器上的开关断开。在通过PWM控制部控制逆变器时，通过动作的PWM控制 部将该开关接通，通过停止的PWM控制部将该开关断开。因此，能够确实地防止从电动机电 枢线圈向逆变器流入电流，能够减低损失。此外，在上述电动机控制系统中，特征为所述增益切换部在切换动作的逆变器时， 使增益的大小缓缓变化输出到对应的控制装置。在切换电枢线圈的驱动组数时，能够进行 电动机的无转矩变动的驱动。此外，本发明的特征为把上述增益切换部的所述增益的值设定为与在整个转矩指 令区域中转矩指令与电动机产生全部转矩的比大体相同。能够保持实际产生的转矩相对于 转矩指令的线性。此外，特征为具有控制所述逆变器的PWM控制部，在根据所述转矩指令改变逆变 器驱动数时，控制各PWM控制部的动作、停止。能够确切地并且简易地执行逆变器的动作、 不动作。此外，特征为驱动比例在时间上长的逆变器使其额定值增大。能够确切地使由于 长时间驱动产生较大损失的部位冷却，因此能够进行高可靠性的驱动。此外，特征为在根据上述转矩指令切换逆变器驱动数时，切换从逆变器向电枢线 圈的输出连接，在各电枢线圈中流过常时电流，根据该转矩指令仅变更逆变器驱动数。对于电枢线圈的铜损大的电动机，能够减小全体的损失，进行高效的驱动。此外，特征为在根据上述转矩指令的驱动数的切换中，通过其他的逆变器来代替 驱动停止的逆变器。即使万一逆变器发生了故障时，也能够确切地继续进行运转，能够进行 高效高可靠性的驱动。此外，特征为还用于通过多个电动机进行驱动的装置，多个电动机全部执行上述 记载的控制。即使对于更大容量的驱动，也能够进行高效高可靠性的驱动。根据本发明，在大容量电动机的运转中，能够通过低损失的驱动来实现节能，并且 能够实现运转的高可靠性。


图1是本发明实施例1的控制框图。图2是表示本发明实施例1的控制要素的动作的流程图。图3是本发明实施例1的动作说明图。图4是说明本发明实施例1的控制方法的表。图5是在本发明实施例2 6、7、9、12、13中使用的控制框图。图6是本发明实施例2的动作说明图。图7是说明本发明实施例2的控制方法的表。
图8是本发明实施例2的特性图。图9是本发明实施例3的动作说明图。图10是说明本发明实施例3的控制方法的表。图11是说明本发明实施例4的控制方法的表。图12是说明本发明实施例5的控制方法的表。图13是表示本发明实施例6的控制要素的动作的流程图。图14是在本发明实施例8中使用的控制框图。图15是说明本发明实施例8的控制方法的表。图16是在本发明实施例9中使用的控制框图。图17是本发明实施例9的动作说明图。图18是说明本发明实施例9的控制方法的表。图19是说明本发明实施例10的控制方法的表。图20是在本发明实施例11中使用的控制框图。图21是本发明实施例12的动作说明图。图22是说明本发明实施例13的控制方法的表。图23是在本发明实施例14中使用的控制框图。图M是说明本发明实施例14的控制方法的表。图25是表示现有例子的装置结构图。符号说明UlOl 交流电动机；1-A、1-B、1-C、1-D 电枢线圈；1_E、1_F、1_G、1-H 电枢线圈； 11A、11B、11C、11D、112A 逆变器；11E、11F、11G、11H 逆变器；21 转矩指令部；22,91 动作切 换控制部；23增益切换部；24d/q轴电流指令部；25d/q轴电流控制部；26J9坐标变换部；27PWM控制部；28电流检测器；20K24、25、26J8、29)控制装置(矢量控制部)；31、32、33、 41开关；51限制部
具体实施例方式以下使用图1 图25说明本发明的实施方式。图1是在本发明实施例1中使用的控制框图。1是交流电动机，在定子的整个一周 上均等错开地设置了 4组电枢线圈1-A、1-B、1-C、1-D。在交流电动机1中，使用在未图示的 转子上安装了永磁体的永磁同步电动机。各个电枢线圈由对应的逆变器11A、11B、IlCUlD 驱动。通过多个控制装置单独地驱动控制各个逆变器，以使交流电动机1的产生转矩的总 和成为与从指令部21接收到的电动机转矩指令(电动机驱动指令)的大小成比例的转 矩。输出上述转矩指令τ c的指令部21例如通过未图示的已知的旋转位置指令部、位置控 制部、速度控制部的运算而得到。以下叙述图1所示的多个控制装置的结构和动作。把转矩指令1(输入给增益切换部2312313、23(3、23(1。增益切换部分别决定对各 个逆变器11A、11B、11C、11D的输出电流进行控制的增益。该增益是各线圈产生的电动机转 矩相对于转矩指令τ c的比例。在此，在设转矩指令Tc为100%、从电动机1产生的全部 转矩为100%时，各线圈负担(分担)转矩指令το的转矩比例为增益的值。增益切换部 23与由动作切换控制部22决定的动作阶段I IV对应地来决定增益，其控制将在后面进 行叙述。从增益切换部23a输出的增益是对电枢线圈1_A的产生转矩进行指令的信号，被 输入给限制部51a。限制部51a限制转矩指令以使电枢线圈1_A的产生转矩不超过该线圈 的最大转矩。在向电枢线圈I-A的转矩指令为+100%以上或者为-100%以下时，分别将输 出限制为+100%、-100%，在向电枢线圈I-A的转矩指令为+100% -100%时，增益切换部 23a的值成为限制部51a的输出。限制部51a的输出是电枢线圈1_A负担(分担)的实际 转矩指令TCa。来自限制部51a的实际转矩指令τ ca被输入给d/q轴电流指令部Ma，输 出对适于转矩指令的交流电动机1的电枢线圈I-A的d轴电流、q轴电流进行指令的信号。d/q轴电流指令部Ma的动作例如有把d轴电流指令设为零，使q轴电流指令与 实际转矩指令τ ca成比例的方式。或者有把实际转矩指令τ ca和此时的电动机转速作为 参数，为了使电动机高效运转输出d/q轴电流指令的方式等几种方式。省略详细的叙述，在 此，以下作为把d轴电流指令设为零、使q轴电流指令与实际转矩指令成比例的方式进行说 明。即使其他的d/q轴电流指令方式也可以用于各实施例。把来自d/q轴电流指令部M的d/q轴电流指令Idca/Iqca输入给d/q轴电流控 制部25a。另一方面，通过电流检测器28a检测来自逆变器IlA的u、ν相的输出交流电流 iua/iva作为反馈信号iufa/ivfa。通过坐标变换部29a把电流检测器28a检测到的信号 变换为d/q轴上的d/q轴电流检测信号Idfa/Iqfa。d/q轴电流控制部2 根据来自d/q 轴电流指令部Ma的指令信号和来自坐标变换部^a的反馈信号进行动作，输出指令d/q 轴的电压的信号。该信号经由坐标变换部26a被变换为静止坐标系的电压指令信号Vuca、 Vvca, Vwca,然后输入给PWM控制部27a。通过PWM控制部27a生成PWM控制信号，根据该 PWM控制信号控制逆变器11A。如此，根据转矩指令τ ca对电枢线圈I-A的电流进行电流 控制。
通过由这些图1所示的d/q轴电流指令部Ma、d/q轴电流控制部25a、坐标变换部 ^a、PWM控制部27a、电流检测器^a、坐标变换部^a构成的控制装置(矢量控制部)201a， 来控制逆变器IlA控制电枢线圈I-A的交流电流。该方式作为交流电动机的转矩控制而公 知，所以省略详细的说明。为了以后说明上的方便，以不包含PWM控制部27a的形式记述了 图1的转矩控制部201a。增益切换部23b的输出是对电枢线圈I-B的发生转矩进行指令的信号，被输入到 限制部51b。限制部51b的输出是电枢线圈I-B负担的实际转矩指令τ cb。从限制部51b 的输出到PWM控制部27b的控制结构与上述的控制电枢线圈I-A的结构相同，在图1中通 过虚线的矢量控制部201b来表示。增益切换部23c的输出是对电枢线圈I-C的发生转矩进行指令的信号，被输入到 限制部51c。限制部51c的输出是电枢线圈I-C负担的实际转矩指令Tcc。从限制部51c 的输出到PWM控制部27c的控制结构与上述的控制电枢线圈I-A的结构相同，在图1中通 过虚线的矢量控制部201c来表示。增益切换部23d的输出是对电枢线圈I-D的发生转矩进行指令的信号，被输入到 限制部51d。限制部51d的输出是电枢线圈I-D负担的实际转矩指令τ Cd。从限制部51d 的输出到PWM控制部27d的控制结构与上述的控制电枢线圈I-A的结构相同，在图1中通 过虚线的矢量控制部201d来表示。在图1的例子中通过逆变器11执行了交流电动机1的电流控制，但是还可以使用 从交流电源直接得到可变电压、可变频率的变换器、所谓的矩阵变换器。在本发明中包含上 述矩阵变换器称为逆变器。然后叙述作为本实施例(本发明)的特征的用于决定各电枢线圈的通电状态的动 作切换控制部22。把来自指令部21的转矩指令τ c输入给动作切换控制部22，根据动作 切换控制部22的指令，决定各电枢线圈1-A、1-B、1-C、1-D的动作状态。图2是表示动作切 换控制部22的动作的流程图。即，在动作切换控制部22中，根据转矩指令τ c的大小来判 别动作阶段处于I、II、III、IV的哪里。按照图2详细叙述动作切换控制部22的控制内容。在此，设转矩指令τ c的最大 值为100%。当动作切换控制部22启动时(S1001)，首先，读入转矩指令TC(S1002)，判别 转矩指令Tc的绝对值是否在25%以内(S1003)。如果在25%以内(在S1003中是)，则 设为阶段I (S1007)，输出阶段I信号(动作指令信号)。如果不是25%以内(S1003否)，则判别转矩指令τ c的绝对值是否在50 %以内
(51004)。如果在50%以内(S1004是)，则设为阶段II(S1008)，输出阶段II信号。如果不是50%以内(S1004否)，则判别转矩指令τ c的绝对值是否在75%以内
(51005)。如果在75%以内(S1005是)，则设为阶段III(S1009)，输出阶段III信号。如果不是75%以内(S1005否)，则设为阶段IV(S1006)，输出阶段IV信号。如上那样决定针对转矩指令τ c的动作阶段I IV，输出对应的阶段信号后结束 (S1010)。按照预定周期重复执行上述S1001 S1010的一系列的动作，如果在转矩指令τ c 中存在变化，则对应该变化检测最新的阶段，更新阶段信号。增益切换部23接收与如上决定的动作阶段I IV对应的阶段信号，由此来决定与阶段对应的增益，决定PWM控制部27的动作状态。图4表示基于与转矩指令τ c的大小 对应的来自动作切换控制部22的阶段信号的、增益切换部23和PWM控制部27的动作。表 示把转矩指令τ c的最大值设为100%，与动作切换控制部22判别的动作阶段I、II、III、 IV对应的各增益切换部23a、23b、23c、23d的增益值(转矩指令的运算式)、以及是否通过 各PWM控制部27a、27b、27c、27d执行PWM控制(动作或停止)。在后面叙述如图4那样进行设定时的动作，在增益切换部23的增益值为0以外的 值时，执行PWM控制(动作)，在增益值为0时，不执行PWM控制(停止)。根据PWM控制信 号执行逆变器的开关动作，所以在进行PWM控制时逆变器动作，在不进行PWM控制时逆变器 11的动作也停止。根据是否执行PWM控制来决定逆变器11的动作、停止。由此能够确切并 且简易地执行逆变器11的动作、不动作，所以动作可靠性提高。或者，也可以不经由PWM控 制部27直接指令逆变器11的动作、不动作。如上那样，根据转矩指令τ c的大小把动作阶段从I切换为IV，随着阶段编号从I 增大为IV，进行动作的逆变器数、流过电流的电枢线圈数增加。图3表示执行了该控制时的、各逆变器的动作/停止和向各电枢线圈的电流的流 动方法的例子，表示了对于转矩指令(0 100%)、各电枢线圈电流(大小)在把其线圈组 的最大电流设为100%时怎样流动。通过图1、图3、图4的例子表示增益切换部23的运算。当以电枢线圈1_Α为例时， 设转矩指令tc(%)、增益切换部23a的增益Ka(%)、实际转矩指令Tca(%)、q轴电流 指令IqCa(% )，并且设电枢电流的大小为)。因为与各电枢线圈的实际转矩指令成 比例地流过该线圈的电流，所以在限制器51a不进行动作的范围内，τ ca = KaX τ c/25 式 1Ia = Iqca = τ ca。式 2其他的线圈也为相同的关系。根据图3可知，在转矩指令τ c为0 25%时，动作切换控制部22判定为阶段I。 在阶段I中，如图4那样增益切换部23a的增益值为10%，其他的增益切换部的增益值为 零。输出阶段I信号以便仅PWM控制部27a进行动作，仅逆变器IlA进行动作，其他的逆变 器停止动作。因此，仅在电枢线圈I-A中流过与转矩指令τ c的0 25%的变化成比例的 0 100%的电流。然后，在转矩指令为25 50%时，动作切换控制部22判定为阶段II，输出阶段II 信号。根据阶段II信号，增益切换部23a的增益值为100%，增益切换部23b的增益值成 为运算式(与上式稍微不同)Tcb= (1(-25)\100/25((%)，增益切换部23(3、23(1的增益 值成为零。与此相伴，PWM控制部27a、27b进行动作，逆变器IlAUlB进行动作，其他的逆 变器停止动作。通过限制部51a的动作把电枢线圈I-A的电流维持在100%，在电枢线圈 I-B中与转矩指令的25 50%的变化成比例地流过0%至100%的电流。在电枢线圈 1-C、1-D中不流过电流。进而，在转矩指令为50 75%时，动作切换控制部22判定为阶段III，输出阶段 III信号。根据阶段III信号，增益切换部23a、23b的增益值为100%，增益切换部23c的 增益值成为运算式Tcc= (TC-50)X100/25(%)，增益切换部23d的增益值成为零。此 外，PWM控制部27a、27b、27c进行动作，所以逆变器11A、11B、IlC进行动作，剩余的逆变器IlD停止动作。通过限制部51a、51b的动作把电枢线圈1_A、1_B的电流维持在100%，在电 枢线圈I-C中与转矩指令成比例地流过0%至100%的电流。在电枢线圈I-D中不流过电流。进一步前进，在转矩指令为75 100%时，动作切换控制部22判定为阶段IV，输 出阶段IV信号。根据阶段IV信号，增益切换部23a、23b、23c的增益值为100%，增益切换 部23d的增益值成为运算式τ cd = (τ c-75) X 100/25(% )。与此相伴，PWM控制部27a、 27b、27c、27d全部进行动作，逆变器11A、11B、IlCUlD进行动作。通过限制部51a、51b、51c 的动作把电枢线圈1-A、1-B、I-C的电流维持在100%，在电枢线圈I-D中与转矩指令成比例 地流过0%至100%的电流。在如上那样动作时，因为具有在转矩指令τ c小的范围内暂停动作的逆变器，所 以不会产生该逆变器的动作损失以及功耗。此外，因为存在没有电流流动的电枢线圈，所以 不产生该线圈的铜损以及功耗，也不会产生由于电枢电流引起的铁损。因为伺服电动机根 据负荷状态或运转状态、转矩指令进行各种变化，所以作为整个运转能够降低损失以及功 耗。此外，根据本实施例，根据图3、图4可知，在转矩指令τ c线性地增加或者减少时，暂时 动作的逆变器继续动作，暂时停止的逆变器继续停止，所以能够减少逆变器的接通/断开 的次数，能够抑制噪音的产生并且使逆变器平稳地动作。根据本实施例的控制，根据图3可知，各线圈电流的总和无论在哪个动作阶段下 都始终与转矩指令τ c成比例，转矩指令与电动机产生的全部转矩的比始终恒定，并且，对 于转矩指令的变化连续地追随地进行变化。因此，成为消除了转矩特性的变化的、控制性良 好的伺服系统。本实施例的动作是电枢电流与转矩指令成比例的情况，即通过d/q轴电流指令部 24把Id设为零，Iq与转矩指令成比例的情况。另一方面，如上所述在通过高效控制等积极 地执行了 d轴电流控制时，即，在通过d/q轴电流指令部M针对转矩指令流过了最佳的d/ q轴电流时，电流值与图3不同，但是此时的基本动作与上述说明相同。此外，在动作切换控 制部22的阶段切换中，为了防止由于转矩指令的变动而频繁地引起阶段切换，还可以在根 据转矩指令的判定部中设置迟滞，或者设置过滤器来进行阶段切换。根据以上说明可知，通过发挥多线圈电动机的结构像本实施例这样进行控制，能 够实现损失小、高效节能的驱动装置。在此，作为永磁同步电动机说明了交流电动机1，但也能够用于线圈型的同步电动 机、感应电动机、磁阻电动机等其他交流电动机。并且，还可以用于具有多个线圈的其他结 构的电动机，当然还可以用于不是旋转型而是直线型的电动机。并且，在本实施例中动作切换控制部22的阶段切换与转矩指令τ c对应，但是当 在按照位置指令进行运转的系统中位置指令和需要的转矩对应时，也能够根据位置指令进 行动作切换控制。例如，伺服压力机械指令滑块的运动来执行压力作业。能够在模拟时或 者试做时确认对于滑块位置的需要转矩，所以能够根据位置指令进行动作切换控制。可以 预先存储滑块动作，在该压力作业时调出并使用需要的动作，因此，可以预先把动作切换与 滑块运动一同进行存储。实施例2图5是在本发明的实施例2中使用的控制框图。在图5中与图1相同的编号表示同一物体，与图1相比仅省略了限制部51，其他相同。通过动作切换控制部22判定阶段 I IV，但是针对此的增益切换部23的动作与实施例1不同。基本的结构和动作与之前的 实施例1相同，以下说明特征点。图7表示根据转矩指令τ c的针对动作切换控制部22阶段I IV的判定的增益 切换部23的值、和PWM控制部27的动作。此外，图6表示针对此时的转矩指令的各组的电 枢线圈的电流。表示在把来自指令部21的转矩指令的最大值设为100%，各组的电枢 线圈电流把该线圈组的最大电流设为100%时，流过多大的电流。在为电枢线圈I-A时，增 益切换部23的增益Ka(% )、实际转矩指令τ ca )、q轴电流指令IqCa(% )、电枢电流 的大小)的关系与实施例1的式1、式2相同，其他线圈也处于相同的关系。首先，根据图6可知，在转矩指令τ c为0 25%时，动作切换控制部22判定为阶 段I输出阶段I信号。如图7那样，增益切换部23a接收阶段I信号决定为增益值100% (百分之百负担转矩指令τ c)，此外，增益切换部23b 23d使增益值为零，在控制装置内 输出信号以便仅有PWM控制部27a进行动作而其他的PWM控制部停止。因此，输出阶段I 信号，以便仅有逆变器IlA进行动作而其他的逆变器停止动作。仅在电枢线圈I-A中流过 与转矩指令τ c的0 25%的变化成比例的0 100%的电流。然后，在转矩指令τ c为25 50%时，动作切换控制部22判定为阶段II输出阶 段II信号。如图7那样，增益切换部23a、2!3b使增益值为50%，其他的增益切换部2 23d使增益值为零，仅PWM控制部27a、27b进行动作。因此，仅逆变器11A、IlB进行动作， 其他的逆变器停止动作。如图6所示，电枢线圈I-A的电流在转矩指令τ c超过25时临时 减低到50%，然后在两个电枢线圈1-Α、1-Β中以50 100%的比例流过与转矩指令τ c的 25 50 %的变化成比例的相同的电流。并且，在转矩指令τ c为50 75%时，动作切换控制部22判定为阶段III输出 阶段III信号。增益切换部23a、23b、23c使增益值为33. 3%，增益切换部23d使增益值为 零，PWM控制部27a、27b、27c进行动作。逆变器11A、11B、IlC进行动作，剩余的逆变器IlD 停止动作。如图6所示，电枢线圈1-A、1-B的电流在转矩指令τ c超过50时临时减低到 66. 7%，电枢线圈I-A的电流在切换后暂时降低到66、7%，然后在电枢线圈1-A、1_B、1_C中 以66. 7 100%的比例流过与转矩指令τ c的50 75%的变化成比例的相同的电流。进一步进行，在转矩指令τ c为75 100%时，动作切换控制部22判定为阶段IV 输出阶段IV信号。增益切换部23a、23b、23c、23d使增益值为25%，使PWM控制部27a、27b、 27c、27d全部进行动作。结果，逆变器11A、11B、11C、11D均等地进行动作与现有技术没有变 化。电枢线圈1-A、1-B、1-C的电流在转矩指令τ c超过75时临时减低到75%，切换后在电 枢线圈1-A、1-B、1-C、1-D中以75 100 %的比例流过与转矩指令τ c的75 100%的变 化成比例的相同的电流。本实施例在如上那样进行动作时，与实施例1不同，当阶段前进时，临时降低通电 中的电枢线圈的电流值，所以能够减小铜损，进一步实现高效。此外，由于在多个电枢线圈 中流过电流时成为相同的电流值，在各电枢线圈中能够产生同一磁通量，所以得到在圆周 方向上均勻的旋转磁通量。图8表示图5的整个主电路结构，即包含逆变器11A、11B、11C、11D以及交流电动 机1的铁损或电枢线圈的铜损的交流电动机1的损失的合计损失的例子。与驱动全部的逆变器，在各线圈组中流过同一电流的现有方式进行比较。如图所示，因为在本实施例(本发 明方式)中具有在转矩指令τ c小的范围内暂停动作的逆变器，所以不产生该逆变器的开 关损失，此外，因为具有不流过电流的电枢线圈，所以不会产生由于该线圈部的电枢电流引 起的铜损和铁损。因此，在转矩指令τ c小的范围(0 75%)中与现有方式相比损失小， 功率也减小。在75%以上的区域中动作状态与现有技术相同，所以损失不变。在伺服电动 机中根据负荷状态或运转状态、转矩指令进行各种变化，但是压力机械或工作机械包含待 机运转，转矩指令0 75%的运转的比例大，所以在整个运转中能够大幅降低损失。此外，增益切换部23的增益值的总和无论在哪个动作阶段下都始终为100%，从 各电枢线圈产生的转矩的总和与转矩指令τ c成比例，即使转矩变化，转矩指令Tc与电动 机产生的全部转矩的比例始终恒定。因此，能够消除作为伺服电动机的转矩变化特性，能够 进行稳定的运转。在图5中省略了限制部51，但即使不省略限制部51保持图1那样也能够实现本实 施例。换句话说实施例1和2的动作，与转矩指令τ c相对应地在转矩指令最小的范围 内，使逆变器IlA动作，在电枢线圈I-A中流过电流，在转矩指令为其上的范围中，使逆变器 IlA和IlB动作，在电枢线圈I-A和I-B中流过电流，在转矩指令更高的范围中，使逆变器 1 IAUlBUIC动作，在电枢线圈1-A、I-B和I-C中流过电流，并且在转矩指令最大的范围中， 使全部的逆变器动作，在全部的电枢线圈中流过电流，根据转矩指令依次变更逆变器以及/ 或者各电枢线圈的驱动数。(实施例3)本实施例3还可以用于交流电动机1具有连续额定值和短时间额定值时。在此， 连续额定值直到转矩指令τ c的50%，短时间额定值为50 100%，在转矩指令为50%以 下时能够连续地流过电流，在超过50%时能够短时间地流过电流。本实施例3通过与实施 例2相同结构的图5进行控制，但在切换动作阶段的切换点的转矩指令值不同。图10是从上述观点改变了动作切换控制部22的阶段切换的例子，如图10那样在 转矩指令为12.5^^25^^37.5%的切换点切换动作阶段。各阶段的增益切换部的增益值、 PWM控制部的动作与实施例2相同。图9表示在通过该增益值进行动作时，针对转矩指令的 各电枢线圈电流。首先，根据图9可知，在转矩指令为0 12. 5%时，动作切换控制部22判定为阶段 I。如图10那样增益切换部23a使增益值为100%，使其他的增益切换部的增益值为零，输 出阶段I信号以便仅PWM控制部27a进行动作。仅逆变器IlA进行动作，其他的逆变器停 止动作，仅在电枢线圈I-A中与转矩指令τ c成比例地流过0 50%的电流。然后，在转矩指令τ c为12. 5 25%时，动作切换控制部22判定为阶段II。如图 10那样增益切换部23a、23b的增益值为50%，使其他的增益切换部的增益值为零，使PWM 控制部27a、27b进行动作。逆变器IlAUlB进行动作，其他的逆变器停止动作。电枢线圈 I-A的电流如图9所示地、在阶段切换时临时减低到25%然后逐步上升，在1-A、1-B中以 25 % 50 %的比例流过与转矩指令成比例的同一电流。并且，在转矩指令为25 37.5%时，动作切换控制部22判定为阶段III。增 益切换部23a、23b、23c的增益值为33. 3%，增益切换部23d的增益值为零，PWM控制部27a、27b、27c进行动作。逆变器11A、11B、11C进行动作，剩余的逆变器IlD停止动作，电枢线圈 1-A、1-B的电流如图9所示那样，在阶段切换时临时降低到33. 3%然后逐步上升，在电枢线 圈1-A、1-B、1-C中以33. 3% 50%流过与转矩指令成比例的同一电流。进一步前进，在转矩指令τ c为37. 5 100%时，动作切换控制部22判定为阶段 IV。增益切换部23a、23b、23c、23d的增益值为25%，与现有方式相比没有变化。PWM控制部 27a、27b、27c、27d全部进行动作。结果，逆变器11A、11B、11C、IlD进行动作。电枢线圈1-A、 I-BU-C的电流在切换后临时降低到37. 5%，在电枢线圈1-A、1-B、1-C、1-D中以37. 5% 100 %流过与转矩指令成比例的同一电流。如果如上那样动作，则能够与转矩指令τ c相对应地使逆变器的运转停止，此外， 设置不流过电流的电枢线圈，并且在转矩指令0 50 %之间无论哪个线圈电流都不超过 50%地进行动作，对于超过短时间额定值的50%的指令，使全部电枢线圈动作。能够进行考 虑了短时间额定的电动机损失小的高效的节能运转。(实施例4)实施例4是实施例3的变形，是改变了动作阶段的切换点的例子，把切换的点选择 为损失最小点。即，为了使损失最小，根据铁损或铜损、开关损失等损失的构成比例，选择以 损失最小的方式切换动作阶段的转矩指令Tc。图11是从上述观点改变了动作切换控制部22中的阶段切换的一例，在表中在转 矩指令τ c的20^^40^^60%的切换点切换动作阶段。各阶段的增益切换部的增益值、PWM 控制部的动作与实施例2相同。上述图11的针对转矩指令τ C的动作阶段的切换是一个例子，可以自由地选择使 损失为最小。例如，在决定了系统的运转模式，并得知需要转矩的时间分布时，能够根据运 转模式在损失最小的切换点切换阶段。在伺服压力机械中，对滑块的运动进行指令来执行 压力作业，所以能够在模拟或者试做时确认针对滑块位置的需要转矩，事先得知需要转矩 的位置分布和时间分布。选择动作阶段的切换点，以便在整个运转中损失变得最小。此外，在根据转矩指令以外的其他条件(例如位置指示、时间指令)来决定上述那 样基于运转的损失分布的比例时，能够把其作为指标进行阶段切换。并且，除了上述的位置 /时间以外，例如在根据电动机的旋转速度损失分布的比例变化成为主要原因时，还能够根 据速度变更动作阶段。并且，在把转矩指令和旋转速度双方作为指标来切换动作阶段的损 失减小时，还可以根据双方的值进行切换。如果如此根据加工机械的特性进行控制，则能够进一步减小损失，所以能够实现 高效的驱动。(实施例5)在上述实施例1 实施例4中，与现有技术相比能够降低总的损失，但是有时在特 定的逆变器或特定的电枢线圈中损失集中成为课题。本实施例5解决该课题，通过与实施 例2相同结构的图5进行控制，进行控制以使在各逆变器或各电枢线圈中产生的损失相互 均勻。在实施例1 实施例4中，在转矩指令τ c小的阶段I，使逆变器IlA动作，在电枢 线圈I-A中流过电流。转矩指令增加、在阶段II中，除了阶段I的动作逆变器和电枢线圈 I-A之外，使逆变器IlB动作、在电枢线圈I-B中流过电流。然后，在阶段III中，除了阶段I和II之外追加进行动作的逆变器IlC和电枢线圈1-C。并且，还在阶段IV中进一步追加 进行动作的逆变器IlD和电枢线圈1-D。如此，无论在哪个阶段中逆变器IlA和电枢线圈I-A都持续动作，在阶段II IV 中逆变器IlB和电枢线圈I-B持续动作。结果，因为逆变器IlA和电枢线圈I-A进行流过 常时电流的动作，所以损失大发热大。接着的是逆变器IlB和电枢线圈1-B。实施例5不是使相同的逆变器、电枢线圈始终动作，而是根据阶段切换进行动作 的逆变器来进行替换，与此相应，还切换流过电流的电枢线圈来进行替换。避免在特定的逆 变器和特定的电枢线圈中损失集中。图12是该控制指令的一例，变更了实施例1的控制方 式。根据图12可知，阶段I和IV与图7的实施例2相同，但是在阶段II中，使增益切 换部2!3b、23C为50%，使其他为零，此外，使PWM控制部27b、27c动作，使其他的PWM控制 部停止。在阶段III中使增益切换部23b、23c、23d为33.3%，使增益切换部23a为零，此 外，使PWM控制部27b、27c、27d动作，PWM控制部27a停止。于此，逆变器IlA以及电枢线 圈I-A不会始终动作。因此，能够使各逆变器、电枢线圈的动作期间平均化，无论哪个部分 都产生同样的损失。图12的动作是一个例子，由于根据负荷或者负荷模式哪个动作阶段的期间长不 相同，所以可以选择进行驱动的逆变器，以使各逆变器和电枢线圈的动作期间和损失均勻 化。即，根据负荷或负荷模式设定与各阶段I IV对应的转矩指令的切换点，使各逆变器 和电枢线圈的损失均勻化。根据本实施例5，各部发生的损失能够均勻化，所以能够提高系统的可靠性，并且 还能够增加连续额定值。(实施例6)实施例6是解决在之前的实施例5中叙述的课题的另一例子。本实施例不是针对 阶段I IV固定地对应动作的逆变器，而是像在某个定时下阶段I如图7那样使逆变器IlA 和电枢线圈I-A动作(模式1)，但在其他的定时下则与其不同，阶段I使逆变器IlC和电 枢线圈I-C动作(模式2)，此外，在另外的定时，阶段I使逆变器IlB和电枢线圈I-B动作 (模式3)，进而在其他定时，阶段I使逆变器IlD和电枢线圈I-D动作(模式4)那样，并不 根据动作阶段固定动作的逆变器，而是一个一个地进行变更(交替)。其他的阶段也相同。图13是动作切换控制部22除了实施例1的动作之外执行的动作流程的例子。在 重复上述模式把循环设为T时，通过与当前时刻t的关系来决定是否采取上述哪个模式。读入当前时刻t(S2002)，判定处于重复循环的什么位置(S2003)。在时刻t为 (n-l)T^t< (nT/4)时(η为自然数)，根据与模式1的转矩指令对应的阶段如在S2004 的框内记载的那样在线圈中流过电流。在时刻t为(nT/4)(nT/2)时，为模式2根 据与转矩指令对应的阶段如在S2005的框内记载的那样在线圈中流过电流。在时刻t为 (nT/2) ^ t < (3nT/4)时，为模式3根据与转矩指令对应的阶段如在S2006的框内记载的 那样在线圈中流过电流。在时刻t为(3nT/4) (nT)时，为模式4根据与转矩指令对 应的阶段如在S2007的框内记载的那样在线圈中流过电流。如此，根据时刻来决定模式，根 据此时的动作阶段来进行驱动，由此一个一个地变更进行驱动的逆变器、电枢线圈。如果执 行这样的控制，因为从各个逆变器和各个电枢线圈相同地产生损失，所以能够防止特定的逆变器和特定的电枢线圈的温度上升变大。关于模式的切换执行，在图13中决定了重复循环T，但是还可以随机地变更T。此 外，不仅在时间上进行切换，还可以在重复的运转模式的恰当的点进行切换，或者测量逆变 部或线圈部的温度或测量与其等价的值，把温度低的逆变器和电枢线圈作为动作期间长的 阶段I的动作逆变器、动作线圈来进行指令。如上所述还能够使各部的产生损失均勻化，可以提高系统的可靠性，并且能够增 加连续额定值。(实施例7)实施例7是解决在实施例5中叙述的课题的另一个例子。在实施例1 4中在转 矩指令τ c小时，为了在特定的电枢线圈I-A中流过稳定电流，逆变器IlA始终动作，所以 损失量大发热大。实施例7与避免该问题的方法的实施例5和6不同。从流过电流的期间长的逆变 器IlA向期间短的IlD —侧变更额定值。即，不改变电流最大值，以额定值为逆变器IlA > IlB > IlC > IlD的方式构成逆变器。具体地说，变更用于冷却主功率元件的风扇的冷却能 力来应对，此外，电枢线圈也提高该部分的冷却能力。根据以上的结构，可以避免特定的发热大的地方的问题，可以提高可靠性。此外， 上述说明从动作期间长的逆变器开始按顺序对每个逆变器分4阶段地变更额定值，但是还 可以像额定值大、额定值小那样具有两个额定值，也可以具有三个额定值。(实施例8)实施例8是解决在实施例5中叙述的课题的又一例子。在实施例7中以只改变逆 变器的热的额定值的方式进行应对，但是也可以增加最大变换容量，改变额定值。图14是 使实施例8中利用流过常时电流的逆变器的变换容量增加的控制结构框图。在图14中，与 图5相同的编号表示相同的部件。在图示的例子中，把图5所示的逆变器IlA和IlB变更 为至少具有它们的2倍的变换容量(电流容量为2倍)的逆变器112Α，提供给线圈I-A和 I-B双方。图15表示动作切换控制部22的控制例。在转矩指令τ c为0 50%时，成为阶 段I (阶段编号的意义与之前的实施例不同)。增益切换部23a的增益值为100%，其他的 为零，因为仅PWM控制部27a进行动作，所以仅逆变器112A进行动作，其他的逆变器停止动 作。仅在电枢线圈I-A和I-B中与转矩指令τ c成比例地流过0到100%的电流。然后，在转矩指令为50 75%时，成为阶段II。增益切换部23a的值为 66. 7%, 23c的值为33.3%，其他为零，因为PWM控制部27a、27c进行动作，所以逆变器 112A、IlC进行动作，其他的逆变器停止动作。在逆变器112A中流过逆变器IlC的2倍的电 流，在电枢线圈1-A、1-B、1-C中相同地按照66. 7% 100%的比例流过与转矩指令成比例 的电流。并且，在转矩指令为75 100%时，成为阶段III。增益切换部23a的值为 50%，增益切换部23c、23d的值为25%，PWM控制部27a、27c、27d进行动作，全部逆变器 112A、11C、11D进行动作。在逆变器112A中流过逆变器IlCUlD的2倍的电流，在电枢线圈 I-AU-BU-CU-D中相同地按照75% 100%流过与转矩指令τ c成比例的电流。通过以上的结构，可以避免发热大的部位的问题，能够节能并且提高可靠性。
(实施例9)实施例9是从其他的观点出发解决在实施例5中叙述的课题的例子。在实施例2 中，在0 25%的阶段I中，对于相同的转矩指令在线圈I-A中流过现有方式的4倍的电枢 电流。另一方面，虽然不流过线圈1-B、1_C、1-D，但由于电动机的铜损与电流值的平方成比 例，所以在整个电动机中铜损增加到4倍。在25 50%的阶段II中，在线圈I-A和1_B中对于相同的转矩指令流过现有方 式的2倍的电流，铜损增加到2倍。同样地，在50 75%的阶段III中，在线圈1_A、1_B、 I-C中对于相同的转矩指令流过1. 3倍的电流。因此，在整个电动机中的铜损增加到1. 3倍。当为全部损失中铜损的比例大的装置时，即使铜损以外的损失降低，但是通过像 实施例2那样进行驱动，作为整个装置可能无法实现损失降低。本实施例是在此时应用的 实施例。图16是在本实施例9中使用的控制框图，与图5相同的编号表示相同部件。设置 连接逆变器IlA和IlB的各个输出线彼此的开关31、连接逆变器IlB和IlC的各个输出线 彼此的开关32、连接逆变器IlC和IlD的各个输出线彼此的开关33。根据来自动作切换控 制部22的阶段信号，如图18所示那样控制开关31、32、33和增益切换部23a、23b、23c、23d 以及 PWM 控制部 27a、27b、27c、27d。图18是表示针对转矩指令的来自动作切换控制部22的控制指令的表。表示根据 与转矩指令1(的最大值的比例，各增益切换部2312313、23(3、23(1的增益的指令、是否通过 各PWM控制部27a、27b、27c、27d执行PWM控制、开关31、32、33的开闭状态的指令。图17 表示执行了该控制时的动作。图17表示对于转矩指令(％)、各电枢线圈电流在将其线圈 组的最大电流设为100 %时如何流动。此外，一并表示了逆变器11A、1 IB、11C、1ID的运转状 态。根据图17可知，在转矩指令τ c为0 25%时的阶段I时，增益切换部23a的值 为100%，其他的增益切换部为零，仅PWM控制部27a进行动作，开关31、32、33为接通状态。 仅逆变器IlA进行动作，对全部的线圈供给电流。由于在逆变器IlA中与转矩指令成比例 地流过0 100 %的电流，在各电枢线圈中该电流分流，所以与转矩指令τ c成比例流过从 0到25%的电流。然后，在转矩指令τ c为25 50%时的阶段II时，增益切换部23a、23c的值为 50%，其他的增益切换部为零，PWM控制部27a、27c进行动作，仅开关31、33为接通状态。逆 变器11A、1 IC进行动作，逆变器IlA对电枢线圈I-A和1_B供给电流，逆变器IlC对电枢线 圈I-C和I-D供给电流。逆变器IlA与IlC按照50 100%的比例流过电流，在各电枢线 圈中与转矩指令成比例地流过从25 50%的电流。并且，在转矩指令1(增加为50 75%的阶段111时，增益切换部23￡1、2313、23(3 的值为33. 3 %，增益切换部23d为零，PWM控制部27a、、27b、27c进行动作，仅开关33为接 通。逆变器11A、11B、11C进行动作，逆变器IlA对电枢线圈1_A供给电流，逆变器IlB对电 枢线圈I-B供给电流。此外，逆变器IlC对电枢线圈I-C和I-D供给电流。在逆变器11A、 IlBUlC中与转矩指令τ c成比例地流过66. 7 100%的电流。结果，在电枢线圈1_Α和 I-B中与转矩指令成比例地流过66. 7 100%的电流，在电枢线圈I-C和I-D中与转矩指令成比例地流过33. 3 50%的电流。进一步前进，在转矩指令τ c增加为75 100%的阶段IV时，增益切换部23a、 23b、23c、23d的值都为25%，PWM控制部27a、、27b、27c、27d进行动作，开关31、32、33全部 断开。逆变器11A、11B、11C、11D进行动作，逆变器IlA对电枢线圈1_A供给电流，逆变器 IlB对电枢线圈I-B供给电流，逆变器IlC对电枢线圈I-C供给电流，逆变器IlD对电枢线 圈I-D供给电流。在逆变器11A、11B、IlCUlD中与转矩指令τ c成比例地流过75 100% 的电流。在电枢线圈1-A、1-B、1-C、1-D中也流过75 100%的电流。如上所述，逆变器根据动作阶段进行动作、停止，在对应的各电枢线圈中流过大体 与转矩指令成比例的电流。可以在实现逆变器的开关损失降低的同时，实现电动机的铜损 的降低。图16的开关31、32、33不仅可以通过机械式开关实现，还可以通过能够高速控制 的电子开关来实现。此外，在电枢线圈的各相之间连接的开关的连接是一个例子，还存在其 他的连接和与其对应的控制。并且，阶段III中的各电枢线圈的电流分担不相同，从低损失 化的观点出发，还可以省略阶段III，在转矩指令50 100%期间在阶段IV下动作。根据以上的结构，各电枢线圈组的电流以与转矩指令成比例的电流值作为基本而 始终流过电流，依次启动逆变器。对于铜损比例大的装置有效，可以进行高效的驱动。(实施例10)本实施例10是对交流电动机1的各电枢线圈在定子整个一周上对称的位置的线 圈彼此同时进行励磁的例子。因为到该实施例为止，根据转矩指令在各线圈中依次流过电 流，所以在流过电流的线圈和不流过电流的线圈中，转子(未图示)和定子(未图示)之间 的磁引力不同。当各线圈组自身单独地分布在定子的整个一周上被均勻地缠绕时，在到此 为止的实施例的方法中没有问题，但是当在定子的整个一周的某特定部位缠绕各线圈时， 有时在通电流的线圈和不通流的线圈之间，转子和定子之间的磁引力在周向上产生不同变 得不平衡，从而成为问题。本实施例用于这样的情况，通过与实施例2的图5相同的结构 进行控制，把线圈I-A和I-C缠绕在定子整个一周的对称位置(在电动机的周向上对称位 置)，把线圈I-B和I-D缠绕在对称位置(在电动机的周向上对称位置)。图19是说明上述情况的基于动作切换控制部22的增益切换部23a、23b、23c、23d 和PWM控制部27a、27b、27c、27d的控制方法的表。在转矩指令τ c为0 50%时设为阶段 I，增益切换部23a、23c的增益值为50 %，其他为零，使PWM控制部27a、27c动作。逆变器 11A、1 IC动作，其他的逆变器停止动作。在电枢线圈1-A、1-C中按照0 100%的比例流过 与转矩指令τc成比例的相同电流。进而，在转矩指令τ c为50 100%时设为阶段II，增益切换部23a、23b、23c、23d 的增益值为25%, PWM控制部27a、27b、27c、27d全部动作，逆变器11A、11B、11C、IlD动作。 在电枢线圈1-A、1-B、1-C、I-D中按照50 100 %的比例流过与转矩指令τ c成比例的同一电流。因为针对转矩指令的暂停的逆变器、线圈比例小，所以通过实施例1的方法损失 稍微增加，但是不会产生转子和定子之间的磁引力的不平衡的问题。(实施例11)本实施例11是在交流电动机1中将流过电流的逆变器的动作停止时，确切地切断停止的逆变器和各电枢线圈的连接的例子。图20是对实施例2的图5的结构追加了本实 施例的特征的控制框图。在图中与图5相同的编号表示相同部件。设置对从逆变器11B、 IlCUlD向电枢线圈1-B、1-C、1-D的连接进行断开接通的开关41b、41c、41d。本实施例11表示根据来自动作切换控制部22的动作指令信号(阶段信号)，控 制PWM控制部27b、27c、27d的动作的情况。为了控制上述开关41b、41c、41d的断开接通， 发送来自动作切换控制部22的动作指令信号(阶段信号)，在PWM控制部27动作时，同时 还对设置在由此进行驱动的对应的逆变器的输出侧的上述开关进行接通控制，在PWM控制 部停止时，同时还对与由此不驱动的逆变器连接的上述开关进行断开控制。例如，在PWM控 制部27b动作、逆变器lib动作时，把开关41b控制为接通。此外，在PWM控制部27b停止、 逆变器lib停止时，把开关41b控制为断开。如此通过根据逆变器的动作、停止分别对开关进行接通、断开控制，能够确切地防 止来自电动机电枢一侧的再生电流流入停止的逆变器中，可以防止成为再生引起的转子旋 转的阻抗，可以实现损失降低。特别是在执行了磁场控制时，电动机感应电压的最大值变得 大于逆变器的直流电压，所以此时有效。另外，图20的开关部位是在用于实施例2时的情况，但在用于实施例2以外的实 施例时，可以连接在不同的部位。(实施例12)本实施例12是使增益切换部的切换控制具有特征的实施例。在之前的各实施例 中，根据转矩指令τ c在各动作阶段中一并切换增益切换部23a、23b、23c、23d的增益值，由 于该一并的增益值切换，各电枢线圈的转矩一并变化，有可能产生转矩混乱。在本实施例12 中，在通过动作切换控制部22执行增益切换部的增益切换时，从切换前的增益值缓缓地过 渡到切换后的增益值。图21是表示在之前的实施例2(图5)的结构中，执行了上述控制时的本实施例的 动作的图，表示从转矩指令超过25%附近的动作阶段I向阶段II切换时的动作。与实施例 2相比，动作阶段切换后的控制的方式不同。在图21中，(a)表示转矩指令21 τ c, (b)如图7所示表示与转矩指令对应的动作 阶段，(c)表示增益切换部23a中的增益值，(d)表示增益切换部23b中的增益值，(e)表示 增益切换部23a的输出即基于电枢线圈I-A的转矩指令τ ca, (f)表示增益切换部23b的 输出即基于电枢线圈I-B的转矩指令τ cb, (g)表示交流电动机1的全部转矩。根据(a) 可知，在该例子中，在时刻零、以转矩指令20 %开始直到时刻ta为止为恒定值，在时刻ta转 矩指令开始缓缓增加，在时刻tb成为动作的切换点25%，在时刻tc增加到30%，之后为恒 定值。从时刻零到时刻tb为止为阶段I，在时刻tb以后成为阶段II。根据(c)可知，增益切换部23a的增益值在到阶段I的tb为止为100%，从切换 为阶段II的tb开始缓缓降低，在td成为50%。另一方面，根据(d)可知，增益切换部23b 的增益值在到阶段I的tb为止为0%，从切换为阶段II的tb开始缓缓增加，在td成为 50%。结果，作为转矩指令τ c和增益切换部增益值的积而输出的各线圈的转矩指令如下。 即，切换部23a的输出Tca如(e)那样在到ta为止为80 %，从ta开始缓缓增加在tb成 为100%。因为在阶段切换后增益降低，所以Tca从tb开始如图所示那样降低，在td成 为60%，以后为恒定值。此外，切换部23b的输出τ cb如(f)那样在到tb为止为0%，此时逆变器IB不进行动作。在阶段切换后从tb开始、逆变器IlB动作，此外，τ cb如图所示 那样缓缓地增加，在td成为60%，以后为恒定值。进行设定，以便在图21的期间，增益切换 部23c、23d的增益值为零，增益切换部23a、23b的各增益之和始终为100%。结果，在该动 作中通过(e) + (f)表示的电动机产生的全部转矩如(g)那样，成为与(a)的转矩指令成比 例的值。因为如此当动作阶段切换时缓缓地变更增益值时，缓缓地变更在各线圈中的转矩 的产生，所以不会产生切换阶段中的转矩混乱。图21的例子说明了从阶段I向II切换时 的情况，但是其他的阶段的切换也相同。此外，转矩指令的变化大，例如像从阶段I到阶段 III那样也存在变更并且相同。作为使增益切换部23的增益值缓缓变化的结构，可以以从动作切换控制部22输 出缓缓变化的动作指令信号(阶段信号)的方式来构成电路，或者也可以在增益切换部内 部装入根据切换增益值的动作指令信号使增益值缓缓变化的电路结构。此外，还可以替代 像本实施例这样在时间上进行阶段切换后缓缓变更增益的方法，即使与转矩指令τ c成比 例地进行也可以得到同样的效果。因为缓缓地进行阶段切换时的增益值的切换，所以还存 在具有切换后的电流值超过100%的线圈的情况。为了防止该情况，可以恰当地改变进行切 换的转矩指令τ c的值来进行应对。根据以上的结构，在通过阶段切换来切换电枢线圈的驱动组数时，可以进行没有 电动机转矩变动的驱动。(实施例13)因为本实施例13根据转矩指令来变更各逆变器以及/或者各电枢线圈的驱动数， 所以当在某个逆变器中万一出现了异常时，避免使用该逆变器继续进行运转。说明在之前 的实施例2(图幻中，在逆变器IlB中出现异常，避免使用该逆变器继续进行运转的情况。 在图22中表示此时的控制指令例。此时，假设通过未图示的异常检测器检测到在逆变器 IlB中出现了异常。在转矩指令为0 25%的阶段I中增益切换部23a的增益值为100%，仅使PWM 控制部27a动作，使逆变器IlA动作。然后，当成为转矩指令为25 50%的阶段II时，根 据上述异常检测器的检测信号，不使用逆变器IlB地进行运转。即，使增益切换部23a、23c 的增益值为50 %，使PWM控制部27a、27c动作，使逆变器11A、1IC动作。进而，当成为转矩 指令为50 75%的阶段III时，使增益切换部23a、23c、23d的增益值为33. 3%，使PWM控 制部27a、27c、27d进行动作，使逆变器11A、11C、11D进行动作来进行驱动。如此，不使发生 故障的逆变器IlB动作，使用其他的逆变器来代替他与没有发生异常的情况同样地进行动 作。进而，转矩指令增加，成为75 100%，成为阶段IV时，也使增益切换部的增益值、 PWM控制部的动作与阶段III相同。因此，进行动作的各逆变器的输出电流超过100%成为 过负荷。在逆变器11不允许100%以上的过负荷时，通过控制系统抑制为100% (在图1 的限制部51)，或者在允许的时间流过超过100%的电流。在其他的逆变器中出现异常时也 相同。虽然如此在本实施例13中在转矩指令超过75%时限制运转，但是能够在逆变器 中出现了异常时，根据异常检测器略过异常逆变器的动作，一边由其他的逆变器来代替一边继续进行运转。另外，在此的逆变器的异常停止不仅包含逆变器自身的异常，还包含其主 电源或控制电源的异常等逆变器无法正常动作的其他的原因。进而，即使在2台以上的逆 变器中出现了异常，也能够进行同样的应对。以上根据本实施例13，可以维持高效，进行高可靠性的驱动。(实施例14)在本实施例14中，负荷成为更大的容量，不是通过一台交流电动机1进行驱动，而 是使用多台进行驱动时的实施例。图23是装置的结构图，图M表示每个阶段的动作图，与图5相同的编号表示相 同的部分。通过相同的转矩指令21 τ c使用交流电动机1和交流电动机101来驱动负荷。 交流电动机101与交流电动机1相同地由4组电枢线圈1-E、1-F、1-G、1-H构成，其各线圈 通过逆变器11E、11F、11G、11H驱动。对每个逆变器还设置了驱动各个逆变器的增益切换 部23e、23f、23g、23h、矢量控制部(控制装置)201e、201f、201g、201h以及PWM控制部27e、 27f、27g、27h。控制这些交流电动机1和101的增益切换部23、PWM控制部27根据来自动 作切换控制部91的指令进行动作。虽然动作切换的阶段数增加，但可以通过与图2相同的 想法进行动作切换控制部91的动作。当以电枢线圈I-A为例时，增益切换部23a的运算设转矩指令τ c(<% )、增益切换 部23a的增益Ka (%)、转矩指令τ ca (% )、q轴电流指令Iqca )、电流Ia )。因为总 共8组的电枢线圈与其实际转矩指令成比例地流过电流，所以在限制器(在图23中省略) 不进行动作的范围内，τ ca = KaX τ c/12. 5Ia = Iqca = τ ca其他的线圈也具有同样的关系。对于转矩指令τ c，如图M那样分为8个阶段进行控制。首先，转矩指令K为 0 12. 5%在阶段I中，仅增益切换部23a为100%，其他的增益切换部为零，仅PWM控制部 27a动作，其他的PWM控制部被指令停止。因此，仅逆变器IlA动作，其他的逆变器不动作。然后，转矩指令τ c为12. 5 25%在阶段II中，仅增益切换部23a、2;3e为50%， 其他的增益切换部为零，仅PWM控制部27a、27e动作，其他的PWM控制部被指令停止。因此， 仅逆变器IlAUlE动作，其他的逆变器不动作。进而，转矩指令Tc为25 37. 5%在阶段III中，增益切换部23a、23e、23f为 33.3%，其他的增益切换部为零，PWM控制部27a、27e、27f动作，其他的PWM控制部被指令 停止。因此，逆变器11A、11E、11F动作，其他的逆变器不动作。同样地，如图M所示对应各阶段，从动作切换控制部91指令增益值，对各PWM控 制部输出动作指令。如此，PWM控制部动作，驱动逆变器在各电枢线圈中流过电流。如上那样，即使在多台电动机时如果根据转矩指令依次驱动逆变器执行运转，也 能够进行高效的驱动。另外，无论在哪个阶段中，各增益值之和始终为100%，即使为多个电 动机、转矩指令与全部电动机产生的转矩的比也为恒定，可以消除伺服电动机的转矩特性 的变化。在以上的实施例中都是以具有4组电动机电枢线圈的电动机为例进行了说明，但 即使是其他组数的电动机也能够适用本发明。此外，可以用于正转、反转、电动、再生这4象限的运转。进而，关于动作阶段数和电枢线圈组的数量，全部电动机可以不同。并且，此外， 可以组合执行在各实施例之间进行组合的实施例。
权利要求
1.一种电动机控制系统，具备 电动机，其具有多组电枢线圈；多个逆变器，其个别地驱动所述各组电枢线圈；以及多个控制装置，其接收电动机驱动指令，个别地对所述各逆变器进行动作控制， 所述电动机控制系统的特征在于，设置动作切换控制部，其接收转矩指令或位置指令的电动机驱动指令，判别为与该电动机 驱动指令的大小对应的多个动作阶段，输出阶段信号；以及增益切换部，其接收来自所述动作切换控制部的阶段信号，决定所述电动机驱动指令 的各逆变器分担的转矩的比例的增益，输出到对应的所述控制装置，所述各控制装置基于由所述增益切换部决定的增益对对应的逆变器进行驱动控制或 停止控制，由此驱动控制与所述驱动指令的大小对应的必要数的逆变器。
2.根据权利要求1所述的电动机控制系统，其特征在于，所述动作切换控制部把各动作阶段的切换点设定为电动机的损失变少的电动机驱动 指令的预定的大小。
3.根据权利要求1所述的电动机控制系统，其特征在于，所述增益切换部根据所述动作阶段，向对应的控制装置输出增益以使驱动逆变器进行交替。
4.根据权利要求1所述的电动机控制系统，其特征在于，在所述增益切换部和所述控制装置之间存在限制增益的限制器，以使其不超过对应的 电枢线圈的最大转矩。
5.根据权利要求1所述的电动机控制系统，其特征在于，所述增益切换部向对应的控制装置输出增益，以使逆变器在电动机的周向上位于对称 位置的电枢线圈中同时流过电流。
6.根据权利要求1所述的电动机控制系统，其特征在于，在所述逆变器和电枢线圈之间设置开关，将连接在基于来自所述动作切换控制部的阶 段信号被驱动的逆变器上的开关接通，将连接在非驱动的逆变器上的开关断开。
7.根据权利要求1所述的电动机控制系统，其特征在于，所述增益切换部在切换进行动作的逆变器时，使增益缓缓变化输出到对应的控制装置。
8.一种电动机控制方法，具备电动机，其具有多组电枢线圈；以及 多个逆变器，其个别地驱动所述各组电枢线圈，接收电动机驱动指令，通过控制装置个别地对对应的所述逆变器进行动作控制， 该电动机控制方法的特征在于，接收转矩指令或位置指令的电动机驱动指令，判别为与该驱动指令的大小对应的多个 动作阶段，基于通过所述所判别的动作阶段，决定各逆变器分担所述驱动指令的转矩的比例的增益，基于所述增益对对应的逆变器进行驱动控制或停止控制，由此根据所述驱动指令的大小对预定数的逆变器进行动作控制。
9.根据权利要求8所述的电动机控制方法，其特征在于， 各动作阶段的切换点被设定为电动机的损失变少的预定的大小。
10.根据权利要求8所述的电动机控制方法，其特征在于，根据所述动作阶段在动作逆变器的切换动作时，基于缓缓变化的增益对逆变器进行动 作控制。
11.根据权利要求8所述的电动机控制方法，其特征在于，在所述增益被限制为不超过对应的电枢线圈的最大转矩的转矩的状态下，对逆变器进 行动作控制。
全文摘要
本发明提供一种高效高可靠性的电动机控制系统以及电动机控制方法。具备交流电动机，其具有多组电枢线圈；多个逆变器，其驱动各电枢线圈组；以及多个控制装置，其个别地控制各逆变器，与电动机转矩指令相对应地在转矩指令最小的范围内，使逆变器动作，在电枢线圈中流过电流，当转矩指令为在其上的范围时，使逆变器动作，在电枢线圈中流过电流，在转矩指令为更高的范围时，使逆变器动作，在电枢线圈中流过电流，并且在转矩指令为最大的范围内时，使全部的逆变器动作，在全部的电枢线圈中流过电流，根据转矩指令依次变更逆变器以及/或者各电枢线圈组的驱动数。
文档编号H02P27/06GK102142801SQ20111003271
公开日2011年8月3日 申请日期2011年1月27日 优先权日2010年1月28日
发明者八原昌尚, 小林哲郎, 森永茂树, 田中泰彦, 长濑博 申请人:会田工程技术有限公司, 株式会社日立产机系统