JP2003299391A - 回転電機の制御装置 - Google Patents
回転電機の制御装置Info
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- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 複合電流で複数のロータを駆動させる回転電
機においては、元の各電流の振幅の和が複合電流の最大
の振幅になり、インバータなどを有効利用できていなか
った。 【解決手段】 前記複合電流の最大値が低くなる前記ロ
ータの位相差指令値を計算する位相差発生器と、前記ロ
ータの位相をそれぞれ検出し、検出された位相に基づき
ロータの位相差を検出する位相差検出器と、前記位相差
指令値および前記検出された位相差に基づきトルク指令
値を発生するトルク指令値発生器と、前記発生したトル
ク指令値に基づき、前記ロータの各々に通電されるべき
各電圧指令値を出力するベクトル制御器とを設けた回転
電機の制御装置を提供する。ロータの位相差を制御する
ことで、複合電流の最大振幅値を低く抑えることができ
る。
機においては、元の各電流の振幅の和が複合電流の最大
の振幅になり、インバータなどを有効利用できていなか
った。 【解決手段】 前記複合電流の最大値が低くなる前記ロ
ータの位相差指令値を計算する位相差発生器と、前記ロ
ータの位相をそれぞれ検出し、検出された位相に基づき
ロータの位相差を検出する位相差検出器と、前記位相差
指令値および前記検出された位相差に基づきトルク指令
値を発生するトルク指令値発生器と、前記発生したトル
ク指令値に基づき、前記ロータの各々に通電されるべき
各電圧指令値を出力するベクトル制御器とを設けた回転
電機の制御装置を提供する。ロータの位相差を制御する
ことで、複合電流の最大振幅値を低く抑えることができ
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、複合電流を用いる
回転電機の制御装置に関するものであり、特に、複合電
流で各々のロータが独自に駆動され１つのステータを共
用する同一の軸上に設けられた２つロータからなる回転
電機用、或いは、前記複合電流で各々のロータが独自に
駆動され各々が１つのロータを具える一対の回転電機の
制御装置に関する。
回転電機の制御装置に関するものであり、特に、複合電
流で各々のロータが独自に駆動され１つのステータを共
用する同一の軸上に設けられた２つロータからなる回転
電機用、或いは、前記複合電流で各々のロータが独自に
駆動され各々が１つのロータを具える一対の回転電機の
制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、内燃機関および電機モータとを用
いたハイブリッド車や電機モータのみの電気自動車が実
用化されつつある。このようなハイブリッド車や電気自
動車では、従来、「走行動力用モータ」と「発電用モー
タ」の２つのモータを搭載していた。しかし、２つのモ
ータを搭載することは、スペース、重量、発熱対策、コ
ストなどの面から問題があった。即ち、２個のモータで
はこれらの問題がすべて２倍になってしまう。そこで、
ハイブリッド車や電気自動車に好適なモータとして、下
記のような「１つのモータ」で個別に制御可能な２系統
の出力が可能であるモータが提案されている。即ち、複
合電流で各々のロータが独自に駆動され１つのステータ
を共用する同一の軸上に設けられた２つロータからなる
回転電機（モータ）が提案されている。或いは、モータ
数は２個であるがモータ以外の部品を共用化し得るシス
テムとして、複合電流で各々のロータが独自に駆動され
各々が１つのロータを具える一対の回転電機が提案され
ている。また、このような複合電流を使用する回転電機
の制御装置が特開平１１−３５６０１５号で開示されて
いる。
いたハイブリッド車や電機モータのみの電気自動車が実
用化されつつある。このようなハイブリッド車や電気自
動車では、従来、「走行動力用モータ」と「発電用モー
タ」の２つのモータを搭載していた。しかし、２つのモ
ータを搭載することは、スペース、重量、発熱対策、コ
ストなどの面から問題があった。即ち、２個のモータで
はこれらの問題がすべて２倍になってしまう。そこで、
ハイブリッド車や電気自動車に好適なモータとして、下
記のような「１つのモータ」で個別に制御可能な２系統
の出力が可能であるモータが提案されている。即ち、複
合電流で各々のロータが独自に駆動され１つのステータ
を共用する同一の軸上に設けられた２つロータからなる
回転電機（モータ）が提案されている。或いは、モータ
数は２個であるがモータ以外の部品を共用化し得るシス
テムとして、複合電流で各々のロータが独自に駆動され
各々が１つのロータを具える一対の回転電機が提案され
ている。また、このような複合電流を使用する回転電機
の制御装置が特開平１１−３５６０１５号で開示されて
いる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上述した回転電機で
は、各ロータに通電されるべき（即ち、各ロータへ別個
に作用すべくステータのコイルへ通電されるべき）各交
流電流の単純和を複合電流として使用する。このとき、
複合電流の位相差を考慮しなければ、元の各電流の振幅
の和が複合電流の最大の振幅になり得る。例えば、ロー
タ１用の電流が１００Ａ振幅であり、ロータ２用の電流
が５０Ａ振幅である場合に、これら２つの電流を複合す
ると最大１５０Ａの振幅になり得る。しかしながら、複
合電流の最大振幅値は、各ロータ用に通電されるべき各
電流の位相差によって変化する。従来の制御では、各ロ
ータの各電流の位相が考慮されていなかったため、複合
電流の最大値が、位相差によっては各電流の最大値の和
にまで達することを想定して、当該複合電流が流れる後
段の装置（例えばインバータなど）の定格電流を考える
必要があった。
は、各ロータに通電されるべき（即ち、各ロータへ別個
に作用すべくステータのコイルへ通電されるべき）各交
流電流の単純和を複合電流として使用する。このとき、
複合電流の位相差を考慮しなければ、元の各電流の振幅
の和が複合電流の最大の振幅になり得る。例えば、ロー
タ１用の電流が１００Ａ振幅であり、ロータ２用の電流
が５０Ａ振幅である場合に、これら２つの電流を複合す
ると最大１５０Ａの振幅になり得る。しかしながら、複
合電流の最大振幅値は、各ロータ用に通電されるべき各
電流の位相差によって変化する。従来の制御では、各ロ
ータの各電流の位相が考慮されていなかったため、複合
電流の最大値が、位相差によっては各電流の最大値の和
にまで達することを想定して、当該複合電流が流れる後
段の装置（例えばインバータなど）の定格電流を考える
必要があった。
【０００４】図１は、位相差４５度における複合電流波
形を示すグラフである。この複合電流は、振幅１００
Ａ、周波数５０Ｈｚであるロータ１用の電流１と、振幅
１００Ａ、周波数１００Ｈｚであるロータ２用の電流２
とを複合したものである。図２は、位相差９０度におけ
る複合電流波形を示すグラフである。同じく、この複合
電流は、振幅１００Ａ、周波数５０Ｈｚであるロータ１
用の電流１と、振幅１００Ａ、周波数１００Ｈｚである
ロータ２用の電流２とを複合したものである。即ち、図
１と図２では、同じ複合電流であるが位相差のみが異な
る。図に示すように、位相差４５度のときは振幅の最大
値が２００Ａ（図１）、位相差９０度のときは振幅の最
大値が１７０Ａ（図２）になっていることが分かる。こ
のように、位相差によって電流最大値が変化する。
形を示すグラフである。この複合電流は、振幅１００
Ａ、周波数５０Ｈｚであるロータ１用の電流１と、振幅
１００Ａ、周波数１００Ｈｚであるロータ２用の電流２
とを複合したものである。図２は、位相差９０度におけ
る複合電流波形を示すグラフである。同じく、この複合
電流は、振幅１００Ａ、周波数５０Ｈｚであるロータ１
用の電流１と、振幅１００Ａ、周波数１００Ｈｚである
ロータ２用の電流２とを複合したものである。即ち、図
１と図２では、同じ複合電流であるが位相差のみが異な
る。図に示すように、位相差４５度のときは振幅の最大
値が２００Ａ（図１）、位相差９０度のときは振幅の最
大値が１７０Ａ（図２）になっていることが分かる。こ
のように、位相差によって電流最大値が変化する。
【０００５】図３は、電流振幅最大値の位相差依存性を
示すグラフである。このとき、図１および図２の複合電
流と同じものを用い、位相差のみを変化させて振幅最大
値を取得した。図に示すように、この条件では位相差に
よって、電流最大値は、２００Ａ（位相差約４５度）か
ら約１７５Ａ（位相差約９０度）まで変化し得ることが
分かる。即ち、この現象を利用して各電流間の位相差を
制御することで、同じモータ出力を発揮しつつも、複合
電流の最大電流値を低く抑え得ることが可能である。こ
の条件では、位相差を９０度の倍数に制御すれば、最大
電流値を最小化することが可能であることが図から見て
取れる。本発明の目的は、それぞれのロータ用の電流の
位相差を制御することにより、複合電流の電流最大値を
低く抑えた（望ましくは、位相差を変化させたときの平
均値以下、より好適には最小化する）状態にし、複合電
流が通電されるデバイスの有効利用、通電電流の低減を
目的とする。
示すグラフである。このとき、図１および図２の複合電
流と同じものを用い、位相差のみを変化させて振幅最大
値を取得した。図に示すように、この条件では位相差に
よって、電流最大値は、２００Ａ（位相差約４５度）か
ら約１７５Ａ（位相差約９０度）まで変化し得ることが
分かる。即ち、この現象を利用して各電流間の位相差を
制御することで、同じモータ出力を発揮しつつも、複合
電流の最大電流値を低く抑え得ることが可能である。こ
の条件では、位相差を９０度の倍数に制御すれば、最大
電流値を最小化することが可能であることが図から見て
取れる。本発明の目的は、それぞれのロータ用の電流の
位相差を制御することにより、複合電流の電流最大値を
低く抑えた（望ましくは、位相差を変化させたときの平
均値以下、より好適には最小化する）状態にし、複合電
流が通電されるデバイスの有効利用、通電電流の低減を
目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】第１の発明は、複合電流
で各々のロータが独自に駆動され１つのステータを共用
する同一の軸上に設けられた２つのロータからなる回転
電機用、或いは、各々が１つのロータを具え前記複合電
流で各々のロータが独自に駆動される一対の回転電機の
制御装置であって、前記複合電流の最大値が低く（望ま
しくは位相差を変化させたときの平均値以下、より好適
には最も低く）なるように、前記ロータの少なくとも一
方のロータの位置を制御することを特徴とする。
で各々のロータが独自に駆動され１つのステータを共用
する同一の軸上に設けられた２つのロータからなる回転
電機用、或いは、各々が１つのロータを具え前記複合電
流で各々のロータが独自に駆動される一対の回転電機の
制御装置であって、前記複合電流の最大値が低く（望ま
しくは位相差を変化させたときの平均値以下、より好適
には最も低く）なるように、前記ロータの少なくとも一
方のロータの位置を制御することを特徴とする。
【０００７】第２の発明は、上記回転電機の制御装置に
おいて、前記複合電流の最大値が低く（望ましくは位相
差を変化させたときの平均値以下、より好適には最も低
く）なるような前記ロータの位相差指令値（計算値）を
計算する位相差発生器と、前記ロータの位置および位相
をそれぞれ検出し、検出された位置および位相に基づき
ロータの位相差を検出する位相差検出器と、前記位相差
指令値および前記検出された位相差に基づきトルク指令
値を発生するトルク指令値発生器と、前記発生したトル
ク指令値に基づき、前記ロータの各々に通電されるべき
各電圧指令値を出力するベクトル制御器と、を具えるこ
とを特徴とする
おいて、前記複合電流の最大値が低く（望ましくは位相
差を変化させたときの平均値以下、より好適には最も低
く）なるような前記ロータの位相差指令値（計算値）を
計算する位相差発生器と、前記ロータの位置および位相
をそれぞれ検出し、検出された位置および位相に基づき
ロータの位相差を検出する位相差検出器と、前記位相差
指令値および前記検出された位相差に基づきトルク指令
値を発生するトルク指令値発生器と、前記発生したトル
ク指令値に基づき、前記ロータの各々に通電されるべき
各電圧指令値を出力するベクトル制御器と、を具えるこ
とを特徴とする
【０００８】第３の発明は、上記回転電機の制御装置に
おいて、前記複合電流が、前記ロータの各々に通電され
るべき各電流指令値から生成され、この各電流指令値は
それぞれ振幅および周波数を含み、前記位相差発生器
は、前記各電流指令値に含まれる各振幅および各周波数
に基づき、リアルタイムで前記位相差指令値を計算する
ことを特徴とする。
おいて、前記複合電流が、前記ロータの各々に通電され
るべき各電流指令値から生成され、この各電流指令値は
それぞれ振幅および周波数を含み、前記位相差発生器
は、前記各電流指令値に含まれる各振幅および各周波数
に基づき、リアルタイムで前記位相差指令値を計算する
ことを特徴とする。
【０００９】第４の発明は、上記回転電機の制御装置に
おいて、前記複合電流が、前記ロータの各々に通電され
るべき各電流指令値から生成され、前記各電流指令値は
それぞれ振幅および周波数を含み、前記位相差発生器
は、前記位相差に対する前記複合電流の最大値が予め計
算された所定のマップを参照して、前記位相差指令値を
計算する、ことを特徴とする。
おいて、前記複合電流が、前記ロータの各々に通電され
るべき各電流指令値から生成され、前記各電流指令値は
それぞれ振幅および周波数を含み、前記位相差発生器
は、前記位相差に対する前記複合電流の最大値が予め計
算された所定のマップを参照して、前記位相差指令値を
計算する、ことを特徴とする。
【００１０】第５の発明は、上記回転電機の制御装置に
おいて、前記ベクトル制御器で作成された前記各電流指
令値を一定期間保持し、この保持した各電流指令値に含
まれる各振幅および各周波数に基づき、前記位相差指令
値を計算する、ことを特徴とする。
おいて、前記ベクトル制御器で作成された前記各電流指
令値を一定期間保持し、この保持した各電流指令値に含
まれる各振幅および各周波数に基づき、前記位相差指令
値を計算する、ことを特徴とする。
【００１１】第６の発明は、上記回転電機の制御装置に
おいて、前記所定のマップは、一方のロータの前記電流
指令値の振幅をもう一方のロータの電流指令値の振幅で
除した値（振幅比）、および、各ロータの前記電流指令
値の周波数からなる３次元マップである、ことを特徴と
する。
おいて、前記所定のマップは、一方のロータの前記電流
指令値の振幅をもう一方のロータの電流指令値の振幅で
除した値（振幅比）、および、各ロータの前記電流指令
値の周波数からなる３次元マップである、ことを特徴と
する。
【００１２】第７の発明は、上記回転電機の制御装置に
おいて、前記除した値（振幅比）が、所定の最大閾値よ
りも大きい場合、或いは、所定の最小閾値よりも小さい
場合は、前記ロータの位置の制御を行わない、ことを特
徴とする。
おいて、前記除した値（振幅比）が、所定の最大閾値よ
りも大きい場合、或いは、所定の最小閾値よりも小さい
場合は、前記ロータの位置の制御を行わない、ことを特
徴とする。
【００１３】第８の発明は、上記回転電機の制御装置に
おいて、前記位相差発生器は、前記各ロータ用の各電流
指令値に含まれる各周波数に基づき、各周期を算出し、
各周期の最小公倍数までの内部時間ループを時間刻みが
最小公倍数周期に比例するように構成し、前記ロータの
うちの一方のロータの位相を変化させて、複合電流の最
大値を算出して、この算出した最大値が低く（望ましく
は位相差を変化させたときの平均値以下、より好適には
最も低く）なるような前記位相差指令値を計算する、こ
とを特徴とする。
おいて、前記位相差発生器は、前記各ロータ用の各電流
指令値に含まれる各周波数に基づき、各周期を算出し、
各周期の最小公倍数までの内部時間ループを時間刻みが
最小公倍数周期に比例するように構成し、前記ロータの
うちの一方のロータの位相を変化させて、複合電流の最
大値を算出して、この算出した最大値が低く（望ましく
は位相差を変化させたときの平均値以下、より好適には
最も低く）なるような前記位相差指令値を計算する、こ
とを特徴とする。
【００１４】第９の発明は、上記回転電機の制御装置に
おいて、前記位相差検出器は、前記各ロータに設置され
た位置センサからの出力を用いて、電気角周波数の低い
方の前記ロータが電気角１周毎に出力する信号の立下が
りエッジと、もう一方の前記ロータが電気角１周毎に出
力する信号の立下がりエッジとのうち、前記電気角周波
数の低い方の前記ロータの出力信号の次に出力された立
下がりエッジに基づきロータの位相差を検出する、こと
を特徴とする。
おいて、前記位相差検出器は、前記各ロータに設置され
た位置センサからの出力を用いて、電気角周波数の低い
方の前記ロータが電気角１周毎に出力する信号の立下が
りエッジと、もう一方の前記ロータが電気角１周毎に出
力する信号の立下がりエッジとのうち、前記電気角周波
数の低い方の前記ロータの出力信号の次に出力された立
下がりエッジに基づきロータの位相差を検出する、こと
を特徴とする。
【００１５】第１０の発明は、上記回転電機の制御装置
において、前記トルク指令値発生器は、前記位相差発生
器から出力された位相差指令値と、前記位相差検出器か
ら出力された位相差との差をとり、その差を比例制御器
からなる位相制御器に入力し、制御対象が速度制御され
る場合は、前記位相制御器の出力を速度指令値に加えた
ものを速度指令値とし、さらにこれを速度制御器に入力
してトルク指令値を発生する、ことを特徴とする。
において、前記トルク指令値発生器は、前記位相差発生
器から出力された位相差指令値と、前記位相差検出器か
ら出力された位相差との差をとり、その差を比例制御器
からなる位相制御器に入力し、制御対象が速度制御され
る場合は、前記位相制御器の出力を速度指令値に加えた
ものを速度指令値とし、さらにこれを速度制御器に入力
してトルク指令値を発生する、ことを特徴とする。
【００１６】第１１の発明は、上記回転電機の制御装置
において、前記トルク指令値発生器は、前記位相差発生
器から出力された位相差指令値と、前記位相差検出器か
ら出力された位相差とに基づき、位相制御対象の位相指
令値を出力し、別途速度指令値から算出した位置指令値
に、前記位相指令値を加えたものを新たな位置指令値と
して位置制御器に入力し、さらにこの位置制御器から出
力された位置指令値を速度制御器に入力してトルク指令
値を発生する、ことを特徴とする。
において、前記トルク指令値発生器は、前記位相差発生
器から出力された位相差指令値と、前記位相差検出器か
ら出力された位相差とに基づき、位相制御対象の位相指
令値を出力し、別途速度指令値から算出した位置指令値
に、前記位相指令値を加えたものを新たな位置指令値と
して位置制御器に入力し、さらにこの位置制御器から出
力された位置指令値を速度制御器に入力してトルク指令
値を発生する、ことを特徴とする。
【００１７】第１２の発明は、上記回転電機の制御装置
において、前記ロータの１つが、速度制御されており、
もう一方のロータがトルク制御されている場合、前記ト
ルク指令値に基づき、前記速度制御されているロータの
位置を変化させる位置変化ステップを実行し、前記ロー
タの位相差を検出し、検出した位相差と前記位相差指令
値とを比較して偏差を発生する偏差発生ステップを実行
し、これらの間の偏差を前記トルク指令値発生器にフィ
ードバックして新たなトルク指令値を発生し、さらに前
記位置変化ステップおよび偏差発生ステップを実行し、
前記偏差がなくなるまで前記フィードバックを繰り返
す、ことを特徴とする。
において、前記ロータの１つが、速度制御されており、
もう一方のロータがトルク制御されている場合、前記ト
ルク指令値に基づき、前記速度制御されているロータの
位置を変化させる位置変化ステップを実行し、前記ロー
タの位相差を検出し、検出した位相差と前記位相差指令
値とを比較して偏差を発生する偏差発生ステップを実行
し、これらの間の偏差を前記トルク指令値発生器にフィ
ードバックして新たなトルク指令値を発生し、さらに前
記位置変化ステップおよび偏差発生ステップを実行し、
前記偏差がなくなるまで前記フィードバックを繰り返
す、ことを特徴とする。
【００１８】
【発明の効果】第１の発明によれば、各ロータの各電流
間の位相差を制御することで、モータ出力を損なうこと
なく、複合電流の最大電流値を低く抑え得ることが可能
である。このことにより、インバータデバイスの定格電
流を下げることができ、逆に言うならば、インバータデ
バイスの限界まで電流を上げることができるので、モー
タの出力を上げることができる。
間の位相差を制御することで、モータ出力を損なうこと
なく、複合電流の最大電流値を低く抑え得ることが可能
である。このことにより、インバータデバイスの定格電
流を下げることができ、逆に言うならば、インバータデ
バイスの限界まで電流を上げることができるので、モー
タの出力を上げることができる。
【００１９】第２の発明によれば、各ロータ用の電流の
位相差を制御するには、制御時の各位相情報から、どち
らか一方のロータのみを制御することで既存の制御系に
簡易に、本発明による位相差制御系を付加することがで
き、しかも、既存のベクトル制御系には何ら影響を及ぼ
さずに実現できる。
位相差を制御するには、制御時の各位相情報から、どち
らか一方のロータのみを制御することで既存の制御系に
簡易に、本発明による位相差制御系を付加することがで
き、しかも、既存のベクトル制御系には何ら影響を及ぼ
さずに実現できる。
【００２０】第３および第４の発明によれば、複合電流
の電流最大値が低くなる（好適には最小値になる）位相
差は、図３に示すような各電流の各振幅値と各周波数か
ら一意におよび簡便に求めることができるので、予め計
算してテーブルを作成しておけば計算時間の短縮が可能
であり、リアルタイムで計算する場合でも、計算時間の
増加が少なく済み、また、メモリの短縮にも寄与する。
また、電流実測値を使用せずに電流指令値を用いること
で、電流の検出ノイズの影響を受けることなく、位相差
を計算することができる。
の電流最大値が低くなる（好適には最小値になる）位相
差は、図３に示すような各電流の各振幅値と各周波数か
ら一意におよび簡便に求めることができるので、予め計
算してテーブルを作成しておけば計算時間の短縮が可能
であり、リアルタイムで計算する場合でも、計算時間の
増加が少なく済み、また、メモリの短縮にも寄与する。
また、電流実測値を使用せずに電流指令値を用いること
で、電流の検出ノイズの影響を受けることなく、位相差
を計算することができる。
【００２１】この制御系においては、電流指令値が生成
されるのは位相差発生器の後工程であるベクトル制御器
内部で出力されるものであるため、事前にこの電流指令
値を入手して位相差を計算することが困難である。これ
を解決すべく第５の発明によれば、ベクトル制御器内部
で出力された電流指令値を、例えば制御周期１サンプル
前の値（１サンプル前の値）を保持して、これを代用と
して用いることで、位相差を簡易、ほぼ正確に求めるこ
とができる。即ち、短時間（１サンプル、或いは数サン
プル程度）であれば、電流指令値は大きく変化すること
がないため、安定な制御器を構成することが可能であ
る。
されるのは位相差発生器の後工程であるベクトル制御器
内部で出力されるものであるため、事前にこの電流指令
値を入手して位相差を計算することが困難である。これ
を解決すべく第５の発明によれば、ベクトル制御器内部
で出力された電流指令値を、例えば制御周期１サンプル
前の値（１サンプル前の値）を保持して、これを代用と
して用いることで、位相差を簡易、ほぼ正確に求めるこ
とができる。即ち、短時間（１サンプル、或いは数サン
プル程度）であれば、電流指令値は大きく変化すること
がないため、安定な制御器を構成することが可能であ
る。
【００２２】位相差を求める場合には、２つの電流振
幅、２つの周波数の４入力が必要となり、４次元マップ
になってしまうが、位相差のみを求めるならば電流の絶
対値は必要なく、振幅の比だけ分かれば良い。従って、
第６の発明の構成を取れば、振幅比（Ｉ１／Ｉ２）の
値、および、２つの周波数の３入力を用いれば３次元マ
ップとなり、メモリの削減、探索時間の短縮（即ち計算
時間、計算量の短縮）が可能となる。さらに、振幅比
（Ｉ１／Ｉ２）の値が非常に大きい、または非常に小さ
い場合は、位相差を変化させても、電流最大値の低減効
果が少ないため、第７の発明のように、予め所定の最大
閾値および最小閾値を設けて、電流最大値の低減効果が
少ない場合には、ロータの位相の制御を行わないことが
好適である。これによって、さらなるメモリの削減が可
能である。
幅、２つの周波数の４入力が必要となり、４次元マップ
になってしまうが、位相差のみを求めるならば電流の絶
対値は必要なく、振幅の比だけ分かれば良い。従って、
第６の発明の構成を取れば、振幅比（Ｉ１／Ｉ２）の
値、および、２つの周波数の３入力を用いれば３次元マ
ップとなり、メモリの削減、探索時間の短縮（即ち計算
時間、計算量の短縮）が可能となる。さらに、振幅比
（Ｉ１／Ｉ２）の値が非常に大きい、または非常に小さ
い場合は、位相差を変化させても、電流最大値の低減効
果が少ないため、第７の発明のように、予め所定の最大
閾値および最小閾値を設けて、電流最大値の低減効果が
少ない場合には、ロータの位相の制御を行わないことが
好適である。これによって、さらなるメモリの削減が可
能である。
【００２３】リアルタイム（オンライン）計算におい
て、疑似時間刻みが一定の場合、各周波数の最小公倍数
周期が非常に長い場合には計算時間が長くなってしま
う。従って、第８の発明のように、疑似時間刻みを可変
させ、計算点を一定にすることで、周期の長短にかかわ
らず一定の計算速度を維持することができる。
て、疑似時間刻みが一定の場合、各周波数の最小公倍数
周期が非常に長い場合には計算時間が長くなってしま
う。従って、第８の発明のように、疑似時間刻みを可変
させ、計算点を一定にすることで、周期の長短にかかわ
らず一定の計算速度を維持することができる。
【００２４】第９の発明によれば、電気角一周の信号を
用いることで、信号はパルスとして処理できるので、デ
ジタル処理が可能であり、エンコーダやレゾルバのデジ
タル出力をそのまま利用できる。また、立下がりエッジ
を用いることで、簡単なロジックで位相差検出回路を構
成することができる。
用いることで、信号はパルスとして処理できるので、デ
ジタル処理が可能であり、エンコーダやレゾルバのデジ
タル出力をそのまま利用できる。また、立下がりエッジ
を用いることで、簡単なロジックで位相差検出回路を構
成することができる。
【００２５】第１０の発明によれば、制御対象が速度制
御される場合は、希望する速度指令値に対して、位相差
指令値と実位相差との偏差を比例制御器に通した出力を
加えることで、偏差が大きいときには速度指令値が上が
り、要求の位相差を実現できる。
御される場合は、希望する速度指令値に対して、位相差
指令値と実位相差との偏差を比例制御器に通した出力を
加えることで、偏差が大きいときには速度指令値が上が
り、要求の位相差を実現できる。
【００２６】第１１の発明によれば、位置指令値から位
置制御器、速度制御器、トルク制御器と直列に配置して
制御器を構成することで、制御器の制御次数が上がるの
で、摩擦や速度変動などの外乱に対してより強固な制御
系を構成することができる。
置制御器、速度制御器、トルク制御器と直列に配置して
制御器を構成することで、制御器の制御次数が上がるの
で、摩擦や速度変動などの外乱に対してより強固な制御
系を構成することができる。
【００２７】モータの運転時には、片方のロータが速度
制御され、もう片方のロータがトルク制御される場合が
あるが、第１２の発明によれば、既存の制御系に簡易
に、本発明による位相差制御系を付加することができ、
しかも、既存のベクトル制御系には何ら影響を及ぼさず
に実現できる。
制御され、もう片方のロータがトルク制御される場合が
あるが、第１２の発明によれば、既存の制御系に簡易
に、本発明による位相差制御系を付加することができ、
しかも、既存のベクトル制御系には何ら影響を及ぼさず
に実現できる。
【００２８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を諸図
面を参照しつつ詳細に説明する。本発明の説明の前に、
本発明の制御装置で制御する回転電機について説明す
る。図４は、本発明の制御装置の制御対象である回転電
機本体１の一例の断面図である。図に示すように、円筒
状のステータ2の外側と内側に所定のギャップをおいて
インナーロータ3、アウターロータ4が配置され（3層構
造）、内側と外側の各ロータ3、4は全体を被覆する外枠
（図示しない）に対して回転可能にかつ同軸に設けられ
ている。
面を参照しつつ詳細に説明する。本発明の説明の前に、
本発明の制御装置で制御する回転電機について説明す
る。図４は、本発明の制御装置の制御対象である回転電
機本体１の一例の断面図である。図に示すように、円筒
状のステータ2の外側と内側に所定のギャップをおいて
インナーロータ3、アウターロータ4が配置され（3層構
造）、内側と外側の各ロータ3、4は全体を被覆する外枠
（図示しない）に対して回転可能にかつ同軸に設けられ
ている。
【００２９】この場合、ステータ2の内と外にロータ3、
4があるから、各ロータに対する回転磁界を発生させる
電流を流すため、ステータ2にコイル5を配置しなければ
ならないのであるが、図４に示す12個のコイル5の配置
は、図５を参照しての考察の結果、得られるものである
ため、まず図５を先に説明する。
4があるから、各ロータに対する回転磁界を発生させる
電流を流すため、ステータ2にコイル5を配置しなければ
ならないのであるが、図４に示す12個のコイル5の配置
は、図５を参照しての考察の結果、得られるものである
ため、まず図５を先に説明する。
【００３０】図５において、インナーロータ3に対する
回転磁界を発生させる電流（三相交流）を流すため、ス
テータ2の内周側に3組のコイル5a（U相、V相、W相のコ
イル）を等分に、またアウターロータ4に対する回転磁
界を発生させる電流（三相交流）を流すため、ステータ
2の外周側にも3組のコイル5b（A相、B相、C相のコイ
ル）を等分に円周上に沿って配置している。ただし、ス
テータ2の外周側コイル5bの総数（12個）は内周側コイ
ル5aの総数（6個）の倍である。
回転磁界を発生させる電流（三相交流）を流すため、ス
テータ2の内周側に3組のコイル5a（U相、V相、W相のコ
イル）を等分に、またアウターロータ4に対する回転磁
界を発生させる電流（三相交流）を流すため、ステータ
2の外周側にも3組のコイル5b（A相、B相、C相のコイ
ル）を等分に円周上に沿って配置している。ただし、ス
テータ2の外周側コイル5bの総数（12個）は内周側コイ
ル5aの総数（6個）の倍である。
【００３１】一方、ステータ2の内周側と外周側の各コ
イル5a、5bに対向して、各ロータ3、4に3組の誘導コイ
ル6、７が配置される。すなわち、インナーロータ3には
ステータ2の内周側コイル5aと同数（6個）の誘導コイル
6（u相、v相、w相のコイル）がロータ3の外周側に沿っ
て等分に、またアウターロータ4にステータ2の外周側コ
イル5bと同数（12個）の誘導コイル7（a相、b相、c相の
コイル）がロータ4の内周側に沿って等分に配置され
る。
イル5a、5bに対向して、各ロータ3、4に3組の誘導コイ
ル6、７が配置される。すなわち、インナーロータ3には
ステータ2の内周側コイル5aと同数（6個）の誘導コイル
6（u相、v相、w相のコイル）がロータ3の外周側に沿っ
て等分に、またアウターロータ4にステータ2の外周側コ
イル5bと同数（12個）の誘導コイル7（a相、b相、c相の
コイル）がロータ4の内周側に沿って等分に配置され
る。
【００３２】なお、ステータとロータとでコイルの各相
の対応関係が見やすいように、大文字のアルファベット
を割り振ったステータコイル5a、5bに対して、各ロータ
の誘導コイル6、７には小文字のアルファベットを割り
振っている。
の対応関係が見やすいように、大文字のアルファベット
を割り振ったステータコイル5a、5bに対して、各ロータ
の誘導コイル6、７には小文字のアルファベットを割り
振っている。
【００３３】図においてアルファベットの下につけたア
ンダーラインは反対方向に電流を流すことを意味させて
いる。たとえば、180度離れた２つのA相コイルに図で紙
面裏側に向け電流を流すとすれば、180度離れた２つのA
相コイルには図で紙面表側に向かう電流を流すことにな
る。
ンダーラインは反対方向に電流を流すことを意味させて
いる。たとえば、180度離れた２つのA相コイルに図で紙
面裏側に向け電流を流すとすれば、180度離れた２つのA
相コイルには図で紙面表側に向かう電流を流すことにな
る。
【００３４】このように、２つのステータコイル5a、5b
を配置して三相交流を流すとき、内周側コイル5aに流す
電流によりインナーロータ3の誘導コイル6に回転磁界
（内側回転磁界）が、また外周側コイル5bに流す電流に
よりアウターロータ4の誘導コイル7に回転磁界（外側回
転磁界）が与えられる。このとき、インナーロータ3の
極対数は1、アウターロータ4の極対数は2となり、２つ
のロータの極対数の比が2：1の誘導モータが構成され
る。なお、一例として誘導モータを挙げたが、本発明に
よる制御装置は正弦波駆動型のモータに適用可能であ
り、例えば、同期モータ、誘導同期モータなどにも適用
可能である。
を配置して三相交流を流すとき、内周側コイル5aに流す
電流によりインナーロータ3の誘導コイル6に回転磁界
（内側回転磁界）が、また外周側コイル5bに流す電流に
よりアウターロータ4の誘導コイル7に回転磁界（外側回
転磁界）が与えられる。このとき、インナーロータ3の
極対数は1、アウターロータ4の極対数は2となり、２つ
のロータの極対数の比が2：1の誘導モータが構成され
る。なお、一例として誘導モータを挙げたが、本発明に
よる制御装置は正弦波駆動型のモータに適用可能であ
り、例えば、同期モータ、誘導同期モータなどにも適用
可能である。
【００３５】さて、ステータ2の内周側と外周側にそれ
ぞれ配置した3組のコイル5a、5bは、各ロータ3、4に対
して専用に設けたコイルであり、ステータ2に２つの専
用コイルを設けたのでは、各専用コイルに流す電流を制
御するインバータを２つ備えさせなければならない。
ぞれ配置した3組のコイル5a、5bは、各ロータ3、4に対
して専用に設けたコイルであり、ステータ2に２つの専
用コイルを設けたのでは、各専用コイルに流す電流を制
御するインバータを２つ備えさせなければならない。
【００３６】これに対処するため、２つの専用コイル5
a、5bを、図４に示したように１つにする（共用させ
る）ことを考える。図５において互いに近接する２つの
コイル（コイルAとU、コイルBとW、コイルCとV、コイル
AとU、コイルBとW、コイルCとV）を1つにまとめること
ができるので、図５と図４のステータコイルを対照させ
ると、図４のステータコイル5に流す複合電流I1〜I12
は、
a、5bを、図４に示したように１つにする（共用させ
る）ことを考える。図５において互いに近接する２つの
コイル（コイルAとU、コイルBとW、コイルCとV、コイル
AとU、コイルBとW、コイルCとV）を1つにまとめること
ができるので、図５と図４のステータコイルを対照させ
ると、図４のステータコイル5に流す複合電流I1〜I12
は、
【００３７】〔数１〕
I1＝IA+IUI2＝ICI3＝IB+IWI4＝IAI5＝IC+IVI6＝IBI7＝I
A+IUI8＝ICI9＝IB+IWI10＝IAI11＝IC+IVI12＝IBであれ
ばよいことが分かる。
A+IUI8＝ICI9＝IB+IWI10＝IAI11＝IC+IVI12＝IBであれ
ばよいことが分かる。
【００３８】ただし、数１式において電流記号の下につ
けたアンダーラインは逆向きの電流であることを表して
いる。
けたアンダーラインは逆向きの電流であることを表して
いる。
【００３９】この場合、I1、I3、I5、I7、I9、I11の各
複合電流を流すコイルの負担が、I2、I4、I6、I8、I1
0、I12の各複合電流を流す残りのコイルよりも大きくな
るため、残りのコイルにも負担を分散させて内側回転磁
界を形成させることを考える。
複合電流を流すコイルの負担が、I2、I4、I6、I8、I1
0、I12の各複合電流を流す残りのコイルよりも大きくな
るため、残りのコイルにも負担を分散させて内側回転磁
界を形成させることを考える。
【００４０】たとえば、図５と図４を対照すると、コイ
ル5のうち図４で1、2を割り振ったコイルに対応する部
分は、図５では外周側コイル5bのうちのA、Cおよび内周
側コイル5aのうちのUである。この場合に、Uのコイルの
位相を図で時計回りに少しずらした状態を考え、そのず
らしたものを新たにU´のコイルとすると、U´のコイル
に流す電流IU´の半分ずつをAとCのコイルに割り振る。
残りも同様である。
ル5のうち図４で1、2を割り振ったコイルに対応する部
分は、図５では外周側コイル5bのうちのA、Cおよび内周
側コイル5aのうちのUである。この場合に、Uのコイルの
位相を図で時計回りに少しずらした状態を考え、そのず
らしたものを新たにU´のコイルとすると、U´のコイル
に流す電流IU´の半分ずつをAとCのコイルに割り振る。
残りも同様である。
【００４１】このようにすることで、別の電流設定とし
て 〔数２〕 I1＝IA+(1/2)IU´I2＝IC+(1/2)IU´I3＝IB+(1/2)IW´I4
＝IA+(1/2)IW´I5＝IC+(1/2)IV´I6＝IB+(1/2)IV´I7＝
IA+(1/2)IU´I8＝IC+(1/2)IU´I9＝IB+(1/2)IW´I10＝I
A+(1/2)IW´I11＝IC+(1/2)IV´I12＝IB+(1/2)IV´が得
られる。
て 〔数２〕 I1＝IA+(1/2)IU´I2＝IC+(1/2)IU´I3＝IB+(1/2)IW´I4
＝IA+(1/2)IW´I5＝IC+(1/2)IV´I6＝IB+(1/2)IV´I7＝
IA+(1/2)IU´I8＝IC+(1/2)IU´I9＝IB+(1/2)IW´I10＝I
A+(1/2)IW´I11＝IC+(1/2)IV´I12＝IB+(1/2)IV´が得
られる。
【００４２】さらに考えると、
〔数３〕
I1＝IA+IiI2＝IC+IiiI3＝IB+IiiiI4＝IA+IivI5＝IC+IvI
6＝IB+IviI7＝IA+IviiI8＝IC+IviiiI9＝IB+IixI10＝IA+
IxI11＝IC+IxiI12＝IB+Ixiiでもかまわない。つまり、
数３式の右辺第２項の電流Ii〜Ixiiは12相交流となるわ
けで、この12相交流で内側回転磁界を形成するようにす
ればよいのである。
6＝IB+IviI7＝IA+IviiI8＝IC+IviiiI9＝IB+IixI10＝IA+
IxI11＝IC+IxiI12＝IB+Ixiiでもかまわない。つまり、
数３式の右辺第２項の電流Ii〜Ixiiは12相交流となるわ
けで、この12相交流で内側回転磁界を形成するようにす
ればよいのである。
【００４３】このように電流設定を行うと、単一のコイ
ルでありながら、内側回転磁界と外側回転磁界の２つの
回転磁界が同時に発生するが、インナーロータ3の誘導
コイル6は外側回転磁界により回転力を与えられること
がなく、またアウターロータ4の誘導コイル7が内側回転
磁界により回転力を与えられることもない。
ルでありながら、内側回転磁界と外側回転磁界の２つの
回転磁界が同時に発生するが、インナーロータ3の誘導
コイル6は外側回転磁界により回転力を与えられること
がなく、またアウターロータ4の誘導コイル7が内側回転
磁界により回転力を与えられることもない。
【００４４】図６は、本発明の制御装置の制御対象であ
る、一対の通常の回転電機本体２０ａ，２０ｂの一例の
断面図である。図において、それぞれロータを具える通
常の回転電機本体２０ａ，２０ｂは、インバータから供
給される複合電流で個別に制御され得る。この一対の通
常の回転電機本体２０ａ，２０ｂの制御方法は、細部は
若干異なるが基本原理は上述の回転電機と同様である。
これで、本発明の制御装置の制御対象である回転電機の
概説を終える。
る、一対の通常の回転電機本体２０ａ，２０ｂの一例の
断面図である。図において、それぞれロータを具える通
常の回転電機本体２０ａ，２０ｂは、インバータから供
給される複合電流で個別に制御され得る。この一対の通
常の回転電機本体２０ａ，２０ｂの制御方法は、細部は
若干異なるが基本原理は上述の回転電機と同様である。
これで、本発明の制御装置の制御対象である回転電機の
概説を終える。
【００４５】図７は、本発明による回転電機の制御装置
の基本構成を示すブロック図である。図に示すように、
本発明による回転電機の制御装置１００は、位相差発生
器１１０、位相差検出器１２０、トルク指令値１３０か
ら構成される。位相差発生器１１０は、位相差指令値Δ
ψ＊を出力し、位相差検出器１２０は、各ロータから検
出された位相に基づき実位相差Δψを出力し、位相差指
令値Δψ＊から位相差Δψを引いたものをトルク指令値
発生器の入力とし、これに基づきトルク指令値Ｔ１ ＊を
出力する。このトルク指令値Ｔ１ ＊に基づきベクトル制
御器１４０は、片方のロータ用のベクトルｖ１ ＊を出力
する。なお、もう一方のロータ用のベクトル制御器１４
１の出力ベクトルｖ２ ＊をベクトルｖ１ ＊に加算してベ
クトルｖ ＊としたものをＰＷＭ発生器１５０でＰＷＭ波
形を出力し、インバータ１６０を介してステータの各コ
イルに供給し、それぞれのロータ（或いはモータ）に対
して個別に作用し、ロータを回転させる。
の基本構成を示すブロック図である。図に示すように、
本発明による回転電機の制御装置１００は、位相差発生
器１１０、位相差検出器１２０、トルク指令値１３０か
ら構成される。位相差発生器１１０は、位相差指令値Δ
ψ＊を出力し、位相差検出器１２０は、各ロータから検
出された位相に基づき実位相差Δψを出力し、位相差指
令値Δψ＊から位相差Δψを引いたものをトルク指令値
発生器の入力とし、これに基づきトルク指令値Ｔ１ ＊を
出力する。このトルク指令値Ｔ１ ＊に基づきベクトル制
御器１４０は、片方のロータ用のベクトルｖ１ ＊を出力
する。なお、もう一方のロータ用のベクトル制御器１４
１の出力ベクトルｖ２ ＊をベクトルｖ１ ＊に加算してベ
クトルｖ ＊としたものをＰＷＭ発生器１５０でＰＷＭ波
形を出力し、インバータ１６０を介してステータの各コ
イルに供給し、それぞれのロータ（或いはモータ）に対
して個別に作用し、ロータを回転させる。
【００４６】図８は、図７の位相差発生器１１０の機能
を説明するブロック図である。位相差発生器１１０は、
各ロータの振幅Ｉ１ｐ ＊，振幅Ｉ２ｐ ＊，周波数ｗ１、
ｗ２の４入力から位相差指令値Δψ＊をオンラインで計
算する。なお、Ｉ１ｐは、計算式
を説明するブロック図である。位相差発生器１１０は、
各ロータの振幅Ｉ１ｐ ＊，振幅Ｉ２ｐ ＊，周波数ｗ１、
ｗ２の４入力から位相差指令値Δψ＊をオンラインで計
算する。なお、Ｉ１ｐは、計算式
【外１】
で求めることができる。
【００４７】ここで、位相差指令値のオンライン計算の
一例について説明する。各周波数ｗ１、ｗ２から電機角
一周期Ｔ１、Ｔ２をそれぞれ算出する。一周期Ｔ１、Ｔ
２の最小公倍数をＴｓを算出する。そして、疑似時間ｔ
でＴｓまで以下を計算する。ｉ１＝Ｉ１ｓｉｎω１ｔ、
ｉ２＝Ｉ２ｓｉｎ（ω２ｔ＋ψ）としてｉ１＋ｉ２のｔ
＝０〜Ｔｓ間のピークＩｐ［ψ０］を計算する。次に、
ψ＝ψｎ（ｎ＝１,2,3,…,ｎ）としてＩｐ［ψｎ（ｎ＝
１,2,3,…,ｎ）］を計算する。この計算値のうちで、Ｉ
ｐ［ψｋ］が最小な値を取るψｋを位相差指令値Δψ＊
として出力する。
一例について説明する。各周波数ｗ１、ｗ２から電機角
一周期Ｔ１、Ｔ２をそれぞれ算出する。一周期Ｔ１、Ｔ
２の最小公倍数をＴｓを算出する。そして、疑似時間ｔ
でＴｓまで以下を計算する。ｉ１＝Ｉ１ｓｉｎω１ｔ、
ｉ２＝Ｉ２ｓｉｎ（ω２ｔ＋ψ）としてｉ１＋ｉ２のｔ
＝０〜Ｔｓ間のピークＩｐ［ψ０］を計算する。次に、
ψ＝ψｎ（ｎ＝１,2,3,…,ｎ）としてＩｐ［ψｎ（ｎ＝
１,2,3,…,ｎ）］を計算する。この計算値のうちで、Ｉ
ｐ［ψｋ］が最小な値を取るψｋを位相差指令値Δψ＊
として出力する。
【００４８】図９は、位相差を導き出すときに用いる所
定の３次元マップの一例である。図に示すように、振幅
比（Ｉ２ｐＩ＊／Ｉ１ｐ ＊）と、インナーロータとアウ
ターロータの各周波数ｗ１、ｗ２の３軸からなる３次元
マップを作成しておき、これを参照して予め計算された
位相差を出力することも可能である。
定の３次元マップの一例である。図に示すように、振幅
比（Ｉ２ｐＩ＊／Ｉ１ｐ ＊）と、インナーロータとアウ
ターロータの各周波数ｗ１、ｗ２の３軸からなる３次元
マップを作成しておき、これを参照して予め計算された
位相差を出力することも可能である。
【００４９】図１０は、図７のトルク指令値発生器１３
０をより詳細に説明するブロック線図である。図に示す
ように、位相差指令値Δψ＊と実測した位相差Δψとの
差を、伝達関数Ｋｐを持つ比例制御器１３２で処理し、
これの出力と所望の速度指令値（ｗ1 ＊）とを加算した
ものを新たな速度指令値ｗ1 ＊’として、さらにこれか
ら実速度ｗ1を差し引き偏差を求め、これを比例要素Ｋ
ｐｗ’と積分要素Ｋｐｗ／Ｓとからなる伝達関数を持つ
速度制御器（比例積分制御器）１３４で処理して、Ｔ１
＊を得る。ちなみに位相の制御を開始すると、最適な位
相差に達するまで片方のロータの速度指令値を増加（或
いは減少）し、最適な位相差（即ち、複合電流の最大値
が最小になる位相差）に近づくに従い、速度指令値は元
の値へ徐々に戻る。このとき、ｗ1 ＊＝ｗ1（速度指令値
と実速度とが等しい）である場合は、比例制御器をなく
して、速度制御器のみで処理することもできる。
０をより詳細に説明するブロック線図である。図に示す
ように、位相差指令値Δψ＊と実測した位相差Δψとの
差を、伝達関数Ｋｐを持つ比例制御器１３２で処理し、
これの出力と所望の速度指令値（ｗ1 ＊）とを加算した
ものを新たな速度指令値ｗ1 ＊’として、さらにこれか
ら実速度ｗ1を差し引き偏差を求め、これを比例要素Ｋ
ｐｗ’と積分要素Ｋｐｗ／Ｓとからなる伝達関数を持つ
速度制御器（比例積分制御器）１３４で処理して、Ｔ１
＊を得る。ちなみに位相の制御を開始すると、最適な位
相差に達するまで片方のロータの速度指令値を増加（或
いは減少）し、最適な位相差（即ち、複合電流の最大値
が最小になる位相差）に近づくに従い、速度指令値は元
の値へ徐々に戻る。このとき、ｗ1 ＊＝ｗ1（速度指令値
と実速度とが等しい）である場合は、比例制御器をなく
して、速度制御器のみで処理することもできる。
【００５０】図１１は、トルク指令値発生器の変形例を
示すブロック線図である。図に示すように、速度指令値
（ｗ1 ＊）から位相情報を持たない位置指令（θ １）を
求める。また、位相差検出器および位相差発生器の出力
に基づき、位相指令値（σ＊）を求める。位相指令値
（σ＊）に位置指令（θ１）を加える、さらに、位置制
御器１３６、速度制御器１３８を直列に接続し、強固な
制御系を構成する。これにより、よりロバスト性を向上
させた（即ち外乱に強い）２次制御系が構成される。
示すブロック線図である。図に示すように、速度指令値
（ｗ1 ＊）から位相情報を持たない位置指令（θ １）を
求める。また、位相差検出器および位相差発生器の出力
に基づき、位相指令値（σ＊）を求める。位相指令値
（σ＊）に位置指令（θ１）を加える、さらに、位置制
御器１３６、速度制御器１３８を直列に接続し、強固な
制御系を構成する。これにより、よりロバスト性を向上
させた（即ち外乱に強い）２次制御系が構成される。
【００５１】図１２は、位相検出器の原理を説明する模
式図である。図に示すように、各ロータに装着されたエ
ンコーダからのエンコーダ信号に基づき、各ロータの位
相を求め、式Δψ＝（ΔＴ／ΔＴ１）×３６０度により
位相差を求め得る。
式図である。図に示すように、各ロータに装着されたエ
ンコーダからのエンコーダ信号に基づき、各ロータの位
相を求め、式Δψ＝（ΔＴ／ΔＴ１）×３６０度により
位相差を求め得る。
【００５２】図１３は、本発明による回転電機の制御方
法の一例を示すフローチャートである。図に示すよう
に、エンコーダなどにより各ロータの位置をそれぞれ検
出し、それに基づきロータ間の位相差を検出する。次
に、各ロータの１サンプル前の電流指令値に基づき、電
流振幅を最小にする位相差指令値を発生する。発生させ
た位相差指令値と、検出された位相差とを比較し、これ
に応じた偏差を発生する。発生させた偏差をトルク指令
発生器に入力してトルク指令値を発生する。次に、トル
ク制御のロータと速度制御のロータとのうち速度制御の
ロータの位置を変化させる。その後、各ロータの位相を
検出する。検出した位相に基づき位相差検出値を求め、
これと位相差指令値とを比較し、同じ場合（偏差無し）
は制御を終了する。異なる場合（偏差あり）は、偏差を
トルク指令値発生器にフィードバックし、新たなトルク
指令値を発生し、偏差がなくなるまで処理を繰り返す。
法の一例を示すフローチャートである。図に示すよう
に、エンコーダなどにより各ロータの位置をそれぞれ検
出し、それに基づきロータ間の位相差を検出する。次
に、各ロータの１サンプル前の電流指令値に基づき、電
流振幅を最小にする位相差指令値を発生する。発生させ
た位相差指令値と、検出された位相差とを比較し、これ
に応じた偏差を発生する。発生させた偏差をトルク指令
発生器に入力してトルク指令値を発生する。次に、トル
ク制御のロータと速度制御のロータとのうち速度制御の
ロータの位置を変化させる。その後、各ロータの位相を
検出する。検出した位相に基づき位相差検出値を求め、
これと位相差指令値とを比較し、同じ場合（偏差無し）
は制御を終了する。異なる場合（偏差あり）は、偏差を
トルク指令値発生器にフィードバックし、新たなトルク
指令値を発生し、偏差がなくなるまで処理を繰り返す。
【００５３】本明細書では、様々な実施態様で本発明の
原理を説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき
本発明に様々な修正や変更を加えることができることに
留意されたい。例えば、回転電機のロータには永久磁石
や電磁石を設けることも可能であり、さらに、ロータや
ステータの配置を変更することも可能である。即ち、本
発明は、複合電流を用いて複数のロータを駆動させる１
つまたは特開2001-231227号公報にある複数の回転電機
であれば広く応用可能なものであることに注意された
い。
原理を説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき
本発明に様々な修正や変更を加えることができることに
留意されたい。例えば、回転電機のロータには永久磁石
や電磁石を設けることも可能であり、さらに、ロータや
ステータの配置を変更することも可能である。即ち、本
発明は、複合電流を用いて複数のロータを駆動させる１
つまたは特開2001-231227号公報にある複数の回転電機
であれば広く応用可能なものであることに注意された
い。
【図１】 位相差４５度における複合電流波形を示すグ
ラフである。
ラフである。
【図２】 位相差９０度における複合電流波形を示すグ
ラフである。
ラフである。
【図３】 電流振幅最大値の位相差依存性を示すグラフ
である。
である。
【図４】 本発明の制御装置の制御対象である回転電機
本体１の一例の断面図である。
本体１の一例の断面図である。
【図５】 本発明の制御装置の制御対象である回転電機
本体１の一例の断面図である。
本体１の一例の断面図である。
【図６】本発明の制御装置の制御対象である、一対の通
常の回転電機本体２０ａ，２０ｂの一例の断面図であ
る。
常の回転電機本体２０ａ，２０ｂの一例の断面図であ
る。
【図７】 本発明による回転電機の制御装置の基本構成
を示すブロック図である。
を示すブロック図である。
【図８】 図７の位相差発生器１１０の機能を説明する
ブロック図である。
ブロック図である。
【図９】 位相差を導き出すときに用いる所定の３次元
マップの一例である。
マップの一例である。
【図１０】 図７のトルク指令値発生器１３０をより詳
細に説明するブロック線図である。
細に説明するブロック線図である。
【図１１】 トルク指令値発生器の変形例を示すブロッ
ク線図である。
ク線図である。
【図１２】 位相検出器の原理を説明する模式図であ
る。
る。
【図１３】 本発明による回転電機の制御方法の一例を
示すフローチャートである。
示すフローチャートである。
１ 回転電機本体
２ ステータ
３ インナーロータ
４ アウターロータ
５ コイル
６，７ 誘導コイル
２０ａ，２０ｂ 通常の回転電機本体
１００ 回転電機の制御装置
１１０ 位相差発生器
１２０ 位相差検出器
１３０ トルク指令値
１３２ 比例制御器
１３４ 速度制御器
１３６ 位置制御器
１３８ 速度制御器
１４０，１４１ ベクトル制御器
１５０ ＰＷＭ発生器
１６０ インバータ
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
Ｆターム(参考） 5H572 AA02 BB03 DD02 GG01 GG02
GG04 HB08 HB09 HC08 JJ03
JJ06 JJ17 LL06 LL22 LL30
LL32
5H576 AA15 BB06 BB09 CC02 DD07
DD08 EE01 EE11 HB01 JJ03
JJ04 LL22 LL24 LL39 LL41
Claims (12)
- 【請求項１】 複合電流で各々のロータが独自に駆動さ
れ１つのステータを共用する同一の軸上に設けられた２
つのロータからなる回転電機、或いは、各々が１つのロ
ータを具え前記複合電流で各々のロータが独自に駆動さ
れる一対の回転電機の制御装置であって、 前記複合電流の最大値が低くなるように、前記ロータの
少なくとも一方のロータの位置を制御する回転電機の制
御装置 - 【請求項２】 請求項１に記載の回転電機の制御装置に
おいて、 前記複合電流の最大値が低くなる前記２つのロータ間の
位相差指令値を計算する位相差発生器と、 前記２つのロータ間の位相差を検出する位相差検出器
と、 前記位相差指令値および前記検出された位相差に基づき
トルク指令値を発生するトルク指令値発生器と、 前記発生したトルク指令値に基づき、前記ロータの各々
に通電されるべき各電圧指令値を出力するベクトル制御
器と、を具えることを特徴とする回転電機の制御装置。 - 【請求項３】 請求項１または２に記載の回転電機の制
御装置において、 前記複合電流は、前記ロータの各々に通電されるべき各
電流指令値から生成され、前記各電流指令値はそれぞれ
振幅および周波数を含み、 前記位相差発生器は、前記各電流指令値に含まれる各振
幅および各周波数に基づき、リアルタイムで前記位相差
指令値を計算する、ことを特徴とする回転電機の制御装
置。 - 【請求項４】 請求項１または２に記載の回転電機の制
御装置において、 前記複合電流は、前記ロータの各々に通電されるべき各
電流指令値から生成され、前記各電流指令値はそれぞれ
振幅および周波数を含み、 前記位相差発生器は、前記位相差に対する前記複合電流
の最大値が予め計算された所定のマップを参照して、前
記位相差指令値を計算する、ことを特徴とする回転電機
の制御装置。 - 【請求項５】 請求項３または４に記載の回転電機の制
御装置において、 前記ベクトル制御器で作成された前記各電流指令値を一
定期間保持し、この保持した各電流指令値に含まれる各
振幅および各周波数に基づき、前記位相差指令値を計算
する、ことを特徴とする回転電機の制御装置。 - 【請求項６】 請求項４に記載の回転電機の制御装置に
おいて、 前記所定のマップは、一方のロータの前記電流指令値の
振幅をもう一方のロータの電流指令値の振幅で除した
値、および、各ロータの前記電流指令値の周波数からな
る３次元マップである、ことを特徴とする回転電機の制
御装置。 - 【請求項７】 請求項６に記載の回転電機の制御装置に
おいて、 前記除した値（即ち振幅比）が、所定の最大閾値よりも
大きい場合、或いは、所定の最小閾値よりも小さい場合
は、前記ロータの位置の制御を行わない、ことを特徴と
する回転電機の制御装置。 - 【請求項８】 請求項４に記載の回転電機の制御装置に
おいて、 前記位相差発生器は、前記各ロータ用の各電流指令値に
含まれる各周波数に基づき、各周期を算出し、各周期の
最小公倍数までの内部時間ループを時間刻みが最小公倍
数周期に比例するように構成し、前記ロータのうちの一
方のロータの位相を変化させて、複合電流の最大値を算
出して、この算出した最大値が低くなる前記位相差指令
値を計算する、ことを特徴とする回転電機の制御装置。 - 【請求項９】 請求項２〜７のいずれか１項に記載の回
転電機の制御装置において、 前記位相差検出器は、前記各ロータに設置された位置セ
ンサからの出力を用いて、電気角周波数の低い方の前記
ロータが電気角１周毎に出力する信号の立下がりエッジ
と、もう一方の前記ロータが電気角１周毎に出力する信
号の立下がりエッジとのうち、前記電気角周波数の低い
方の前記ロータの出力信号の次に出力された立下がりエ
ッジに基づき前記ロータの位相差を検出する、ことを特
徴とする回転電機の制御装置。 - 【請求項１０】 請求項３〜９のいずれか１項に記載の
回転電機の制御装置において、 前記トルク指令値発生器は、前記位相差発生器から出力
された位相差指令値と、前記位相差検出器から出力され
た位相差との差をとり、その差を比例制御器からなる位
相制御器に入力し、制御対象が速度制御される場合は、
前記位相制御器の出力を速度指令値に加えたものを速度
指令値とし、さらにこれを速度制御器に入力してトルク
指令値を発生する、ことを特徴とする回転電機の制御装
置。 - 【請求項１１】 請求項３〜９のいずれか１項に記載の
回転電機の制御装置において、 前記トルク指令値発生器は、前記位相差発生器から出力
された位相差指令値と、前記位相差検出器から出力され
た位相差とに基づき、位相制御対象の位相指令値を出力
し、別途速度指令値から算出した位置指令値に、前記位
相指令値を加えたものを新たな位置指令値として位置制
御器に入力し、さらにこの位置制御器から出力された位
置指令値を速度制御器に入力してトルク指令値を発生す
る、ことを特徴とする回転電機の制御装置。 - 【請求項１２】 請求項３〜９のいずれか１項に記載の
回転電機の制御装置において、 前記ロータの１つが速度制御されており、もう一方のロ
ータがトルク制御されている場合、前記トルク指令値に
基づき、前記速度制御されているロータの位置を変化さ
せる位置変化ステップを実行し、前記ロータの位相差を
検出し、検出した位相差と前記位相差指令値とを比較し
て偏差を発生する偏差発生ステップを実行し、これらの
間の偏差を前記トルク指令値発生器にフィードバックし
て新たなトルク指令値を発生し、さらに前記位置変化ス
テップおよび前記偏差発生ステップを実行し、前記偏差
がなくなるまで前記フィードバックを繰り返す、ことを
特徴とする回転電機の制御装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002098149A JP3711955B2 (ja) | 2002-04-01 | 2002-04-01 | 回転電機の制御装置 |
| US10/400,509 US6879125B2 (en) | 2002-04-01 | 2003-03-28 | Control apparatus and method for at least one electrical rotating machine using compound current |
| EP03007360.5A EP1350665B1 (en) | 2002-04-01 | 2003-04-01 | Control apparatus and method for at least one electrical rotating machine using compound current |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002098149A JP3711955B2 (ja) | 2002-04-01 | 2002-04-01 | 回転電機の制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003299391A true JP2003299391A (ja) | 2003-10-17 |
| JP3711955B2 JP3711955B2 (ja) | 2005-11-02 |
Family
ID=28035879
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002098149A Expired - Fee Related JP3711955B2 (ja) | 2002-04-01 | 2002-04-01 | 回転電機の制御装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6879125B2 (ja) |
| EP (1) | EP1350665B1 (ja) |
| JP (1) | JP3711955B2 (ja) |
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| JP4879649B2 (ja) * | 2006-03-22 | 2012-02-22 | 本田技研工業株式会社 | 電動機の制御装置 |
| JP4754379B2 (ja) * | 2006-03-22 | 2011-08-24 | 本田技研工業株式会社 | 電動機の制御装置 |
| JP4754378B2 (ja) | 2006-03-22 | 2011-08-24 | 本田技研工業株式会社 | 電動機の制御装置 |
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