JP2011176993A - モータ制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】トルクリップルの低減を図ることができるコンシクエントポール型のモータの制御装置を提供する。
【解決手段】制御装置３０は、高次電流算出部３８及び加算器４０ａ，４０ｂにて、トルクリップル低減のためにｄ軸及びｑ軸にて調整された３次及び９次成分の高次電流（高次電流指令値Ｉｄｈｅ，Ｉｑｈｅ）を基本波電流（基本電流指令値Ｉｄ０，Ｉｑ０）に対して加味した調整を行うように構成される。
【選択図】図２

Description

本発明は、マグネットを一方の磁極分のみ用いてマグネット数を半数に減らし、他方の磁極はコアの突極で代用する所謂コンシクエントポール型構造のロータを用いたモータの制御装置に関するものである。

省資源や低コスト等の観点から、ロータに備えるマグネットを一方の磁極分のみとしてマグネット数を半数に減らし、他方の磁極はロータコアの突極で代用する所謂コンシクエントポール型モータ（ハーフマグネット型モータともいう）というものが考案されている（例えば特許文献１参照）。

特開平９−３２７１３９号公報

ところで、コンシクエントポール型モータにおいては、ロータの他方側の磁極を担う突極自身に磁束の強制力（誘導）が無いために、対峙するステータのティースとのその時々の位置関係から、マグネットの背面側の磁束が周方向中央部から両側に均等に分離しないでその時々で磁気抵抗の小さい側の突極に向かって多く誘導される事象が生じる。このようなことから、突極部分での磁束の方向性や磁束量が成り行きとなるために、磁束波形がこの突極部分とマグネット部分とで異なり、ロータが磁気的にアンバランスとなる。そのため、全磁極をマグネットで構成した通常構成のロータを用いるモータのように、コンシクエントポール型モータに対しても同様な基本波電流（正弦波電流）の供給を行うと、トルクリップルの増大、ひいては振動騒音の悪化を招くため、その改善が望まれていた。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、トルクリップルの低減を図ることができるコンシクエントポール型のモータの制御装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、三相コイルが巻回されたステータと、一方の磁極をマグネットとし他方の磁極をコアの突極で代用する構成のロータとを備えてなるモータに対して、前記ステータの各相コイルに互いに所定位相差を有する励磁電流を供給して前記ロータを回転駆動させるモータ制御装置であって、基本波電流に対しトルクリップル低減のためにｑ軸にて調整された３次及び９次成分の高次電流を加味する電流調整手段を備え、該電流調整手段による調整に基づいて前記励磁電流の生成を行うようにしたことをその要旨とする。

この発明では、トルクリップル低減のためにｑ軸にて調整された３次及び９次成分の高次電流を基本波電流に対して加味する電流調整手段が備えられ、この調整に基づいて三相コイルに供給する励磁電流が生成される。つまり、これにより生成された励磁電流にはｑ軸側にて３次及び９次成分のトルクリップルを低減する要素が含まれることから、該励磁電流の供給を受けるモータではトルクリップルが好適に低減され（図５及び図１０の第２形態参照）、モータの低振動低騒音化に寄与できる。また、ｑ軸のみの２つの次数成分の電流調整であることから、制御装置の構成簡素化を図ることが可能である。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のモータ制御装置において、前記電流調整手段は、基本波電流に対しトルクリップル低減のためにｑ軸にて調整された３次及び９次成分の高次電流を加味した調整に加え、トルクリップル低減のためにｄ軸にて調整された３次及び９次成分の高次電流を加味した調整を行うことをその要旨とする。

この発明では、電流調整手段において、トルクリップル低減のためにｑ軸にて調整された３次及び９次成分の高次電流を基本波電流に対して加味した調整に加え、トルクリップル低減のためにｄ軸にて調整された３次及び９次成分の高次電流を更に加味した調整が行われる。つまり、これにより生成された励磁電流にはｄ，ｑ軸ともに３次及び９次成分のトルクリップルを低減する要素が含まれることから、該励磁電流の供給を受けるモータではトルクリップルが一層低減され（図３及び図１０の第１形態参照）、モータの一層の低振動低騒音化に寄与できる。また、ｄ，ｑ軸の２つの次数成分の電流調整であることから、制御装置の構成簡素化を図ることが可能である。

請求項３に記載の発明は、請求項１に記載のモータ制御装置において、前記電流調整手段は、基本波電流に対しトルクリップル低減のためにｑ軸にて調整された３次及び９次成分の高次電流を加味した調整に加え、トルクリップル低減のためにｑ軸にて調整された６次及び１２次成分の高次電流を加味した調整を行うことをその要旨とする。

この発明では、電流調整手段において、トルクリップル低減のためにｑ軸にて調整された３次及び９次成分の高次電流を基本波電流に対して加味した調整に加え、トルクリップル低減のためにｑ軸にて調整された６次及び１２次成分の高次電流を更に加味した調整が行われる。つまり、これにより生成された励磁電流にはｑ軸側にて３次及び９次、６次及び１２次成分のトルクリップルを低減する要素が含まれることから、該励磁電流の供給を受けるモータではトルクリップルが一層低減され（図９及び図１０の第４形態参照）、モータの一層の低振動低騒音化に寄与できる。また、ｑ軸のみの４つの次数成分の電流調整であることから、制御装置の構成簡素化を図ることが可能である。

請求項４に記載の発明は、請求項３に記載のモータ制御装置において、前記電流調整手段は、基本波電流に対しトルクリップル低減のためにｑ軸にて調整された３次及び９次、６次及び１２次成分の高次電流を加味した調整に加え、トルクリップル低減のためにｄ軸にて調整された３次及び９次、６次及び１２次成分の高次電流を加味した調整を行うことをその要旨とする。

この発明では、電流調整手段において、トルクリップル低減のためにｑ軸にて調整された３次及び９次、６次及び１２次成分の高次電流を基本波電流に対して加味した調整に加え、トルクリップル低減のためにｄ軸にて調整された３次及び９次、６次及び１２次成分の高次電流を更に加味した調整が行われる。つまり、これにより生成された励磁電流にはｄ，ｑ軸ともに３次及び９次、６次及び１２次成分のトルクリップルを低減する要素が含まれることから、該励磁電流の供給を受けるモータではトルクリップルが一層低減され（図７及び図１０の第３形態参照）、モータの一層の低振動低騒音化に寄与できる。また、ｄ，ｑ軸の４つの次数成分の電流調整であることから、制御装置の構成簡素化を図ることが可能である。

請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか１項に記載のモータ制御装置において、前記ロータ側の磁極数と前記ステータ側のコイル数との関係が、４ｎ：３ｍ（但しｎ，ｍは自然数）となる構成のモータが制御対象に設定されていることをその要旨とする。

この発明では、ロータ側の磁極数とステータ側のコイル数とが４ｎ：３ｍ（但しｎ，ｍは自然数）の関係となる構成のモータにおいてのトルクリップルの好適な低減が図られる。

本発明によれば、トルクリップルの低減を図ることができるコンシクエントポール型のモータの制御装置を提供することができる。

コンシクエントポール型ブラシレスモータの構成図である。 第１実施形態における制御装置の構成を示すブロック図である。 （ａ）は同形態における電流波形、（ｂ）はトルク波形、（ｃ）はトルクリップルの高次数成分毎の大きさを示すグラフである。 第２実施形態における制御装置の構成を示すブロック図である。 （ａ）は同形態における電流波形、（ｂ）はトルク波形、（ｃ）はトルクリップルの高次数成分毎の大きさを示すグラフである。 第３実施形態における制御装置の構成を示すブロック図である。 （ａ）は同形態における電流波形、（ｂ）はトルク波形、（ｃ）はトルクリップルの高次数成分毎の大きさを示すグラフである。 第４実施形態における制御装置の構成を示すブロック図である。 （ａ）は同形態における電流波形、（ｂ）はトルク波形、（ｃ）はトルクリップルの高次数成分毎の大きさを示すグラフである。 第１〜第４実施形態及び本制御を適用しない従来構成それぞれのトルクリップル低減効果の比較を示すグラフである。

（第１実施形態）
以下、本発明を具体化した第１実施形態を図面に従って説明する。
図１は、本実施形態のブラシレスモータＭを示す。本実施形態のモータＭは、ステータ１０の内側にロータ２０が回転可能に収容されてなるインナロータ型にて構成されている。ステータ１０は、円環状をなす磁性金属製のステータコア１１と、該ステータコア１１に等角度間隔に設けられた１２個のティース１１ａに集中巻きにて巻回される１２個のコイル１２で構成されている。１２個のコイル１２は、図１の時計回り方向にＵ相、Ｗ相、Ｖ相として順に配置されるとともに、互いに１２０°毎の位相差を有するＵ相、Ｗ相、Ｖ相の励磁電流Ｉｕ，Ｉｗ，Ｉｖがそれぞれ供給される。

ロータ２０は、回転軸２１と、該回転軸２１に固定される磁性金属製のロータコア２２と、該ロータコア２２の外周面に固定される４個のマグネット２３とからなる。ロータコア２２には、マグネット２３と略同等の大きさの突極２２ａが４個等角度間隔に一体に設けられ、各突極２２ａ間に表面Ｎ極のマグネット２３が固定されている。つまり、ロータ２０はマグネット２３と突極２２ａとが周方向に交互に設けられ、そのマグネット２３にてＮ極側の磁極を構成し、Ｓ極側の磁極を突極２２ａで代用した８磁極のコンシクエントポール型にて構成されている。

図２は、モータＭの回転を制御する制御装置３０を示す。制御装置３０は、ステータ１０にロータ２０の回転のための回転磁界を生じさせるべく、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各相のコイル１２に供給する励磁電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗを生成し、その時々に適した電流（振幅及び位相）となるような制御を行っている。この場合、ロータ２０の回転位置を検出する位置センサ３１からの検出信号（回転位置θ）と、モータＭに供給される各相の励磁電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗを検出する電流センサ３２からの検出信号（実電流検出値Ｉｕａｄ，Ｉｖａｄ，Ｉｗａｄ）とが用いられている。

制御装置３０は、ＰＩ制御部（比例積分制御部）３３、２相／３相変換部３４、インバータ３５、３相／２相変換部３６、基本電流算出部３７、高次電流算出部３８、２つの減算器３９ａ，３９ｂ及び２つの加算器４０ａ，４０ｂを用いて構成されている。前記位置センサ３１から出力される検出信号（回転位置θ）は、２相／３相変換部３４及び３相／２相変換部３６に入力され、電流センサ３２から出力される検出信号（実電流検出値Ｉｕａｄ，Ｉｖａｄ，Ｉｗａｄ）は、３相／２相変換部３６に入力されている。

ＰＩ制御部３３は、電流をｄ軸成分（磁束に関する成分）とｑ軸成分（トルクに関する成分）とに変換したｄ−ｑ軸座標系に変換した数値が扱われており、ｄ，ｑ軸目標電流指令値Ｉｄ，Ｉｑとｄ，ｑ軸電流検出値Ｉｄａｄ，Ｉｑａｄとの偏差ΔＩｄ，ΔＩｑの入力がなされている。ＰＩ制御部３３は、入力される偏差ΔＩｄ，ΔＩｑに基づいてそれをゼロとするためのｄ，ｑ軸出力信号Ｖｄ，Ｖｑを生成して２相／３相変換部３４に出力する。

２相／３相変換部３４は、入力されるＰＩ制御部３３からのｄ，ｑ軸出力信号Ｖｄ，Ｖｑを位置センサ３１からの検出信号（ロータ２０の回転位置θ）に基づいてＵ相、Ｖ相、Ｗ相に対応する制御信号Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗに変換して出力する。インバータ３５は、複数のスイッチング素子を用いたブリッジ回路にて構成されており、入力された各相の制御信号Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗに基づいてスイッチング動作を行って、図示しない直流電源（バッテリ）から各相の励磁電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗを生成してモータＭ（コイル１２）に供給する。つまり、その時々で目標値（目標電流指令値Ｉｄ，Ｉｑ）に向けて制御された励磁電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗの生成が行われて、モータＭに供給される。

また、インバータ３５にて生成される各相の励磁電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗは、電流センサ３２にて検出され検出信号（実電流検出値Ｉｕａｄ，Ｉｖａｄ，Ｉｗａｄ）として３相／２相変換部３６に入力される。３相／２相変換部３６は、実電流検出値Ｉｕａｄ，Ｉｖａｄ，Ｉｗａｄを位置センサ３１からの検出信号（ロータ２０の回転位置θ）に基づいてｄ−ｑ軸座標系のｄ，ｑ軸電流検出値Ｉｄａｄ，Ｉｑａｄに変換し、ｄ軸側の減算器３９ａにｄ軸電流検出値Ｉｄａｄを、ｑ軸側の減算器３９ｂにｑ軸電流検出値Ｉｑａｄをそれぞれ出力する。減算器３９ａ，３９ｂは、入力されるｄ，ｑ軸目標電流指令値Ｉｄ，Ｉｑからそのｄ，ｑ軸電流検出値Ｉｄａｄ，Ｉｑａｄを減算し、その算出結果を偏差ΔＩｄ，ΔＩｑとしてＰＩ制御部３３に出力する。

ｄ，ｑ軸目標電流指令値Ｉｄ，Ｉｑは、基本電流算出部３７からのｄ，ｑ軸基本電流指令値Ｉｄ０，Ｉｑ０と、高次電流算出部３８からのｄ，ｑ軸高次（ｈｅ次）電流指令値Ｉｄｈｅ，Ｉｑｈｅとに基づいて各加算器４０ａ，４０ｂを通じて算出されている。基本電流算出部３７は、基本波電流（正弦波電流）に相当するｄ，ｑ軸基本電流指令値Ｉｄ０，Ｉｑ０を算出している。一方、高次電流算出部３８は、その基本波電流に対する所定の次数（ｈｅ）の高次電流に相当する高次電流指令値Ｉｄｈｅ，ＩｑｈｅをマップＭＰ１，ＭＰ２を参照して算出している。

即ち、高次電流算出部３８は、ｄ，ｑ軸毎でかつ高次電流毎のマップＭＰ１，ＭＰ２を予め備えており、その時々の指令トルク及び指令回転数（回転速度）から各マップＭＰ１，ＭＰ２を参照して決定される振幅及び位相を反映させた高次電流指令値Ｉｄｈｅ，Ｉｑｈｅを算出している。この高次電流指令値Ｉｄｈｅ，Ｉｑｈｅは、同次数のトルクリップルの好適な低減（相殺）を図るために設定されるものであり、換言すれば、所定高次数成分トルクリップルの低減（相殺）を図るためのマップＭＰ１，ＭＰ２が作成されている。因みに、高次電流指令値Ｉｄｈｅ，Ｉｑｈｅの次数（ｈｅ）は、ｈｅ＝６ｋ−３（但しｋは自然数）であり、本実施形態ではｋ＝１，２、即ち３次，９次の電流指令値の算出がなされている。つまり、トルクリップルの３次及び９次成分の好適な低減が図られる構成となっている。

ここで、ステータ１０が１２個のコイル１２、ロータ２０が８磁極でコンシクエントポール型（ハーフマグネット型）にて構成される本実施形態のモータＭにおいて、基本波電流の通電に基づくトルクリップルの計測を行った。すると、本実施形態のモータＭでは、Ｓ極として機能する突極２２ａの磁束の方向性や磁束量が成り行きとなる等の理由から、ロータの全磁極をマグネットで構成した通常のフルマグネット型とはそのトルクリップル波形の態様が異なった。より詳細には、本実施形態のモータＭにおいては、トルクリップル波形の基本波に対して周波数が３倍及び９倍、即ち３次成分及び９次成分がより顕著に現れ、またこの３次成分及び９次成分がコンシクエントポール型特有であることがわかった。

従って、本実施形態ではこれを考慮し、高次電流算出部３８ではトルクリップルの３次及び９次成分を相殺させるｄ，ｑ軸の３次及び９次の高次電流指令値Ｉｄｈｅ，Ｉｑｈｅの算出が行われ、該電流指令値Ｉｄｈｅ，Ｉｑｈｅを加算した目標電流指令値Ｉｄ，Ｉｑに基づいて制御されるインバータ３５からは、トルクリップルの３次及び９次成分の好適な低減が図られる励磁電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗの生成が行われ、モータＭに供給されている。

図３（ａ）は、本制御を適用した励磁電流Ｉｕ（Ｉｖ，Ｉｗ）の電流変化を示しており、同図の破線にて示される基本波電流に対して上記の３次及び９次の高次電流が加味された電流波形が実線で示されている。このような波形の励磁電流Ｉｕ，Ｉｖ，ＩｗがモータＭ（コイル１２）に供給されることで生じる回転トルクは、図３（ｂ）に示すような波形となる。同図の破線にて示されるものは基本波電流の供給にて駆動されたモータＭのトルク波形であり、上記の３次及び９次の高次電流が加味された励磁電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗの供給にて駆動されたモータＭのトルク波形は実線のような変化となる。

図３（ｃ）は、高次数成分毎のトルクリップルの大きさ（トルク０−Ｐ：トルクゼロからピークまでの大きさ）が示されている。同図の破線にて基本波電流の供給に基づくモータＭのトルクリップルの大きさが示されており、上記の３次及び９次の高次電流が加味された励磁電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗの供給に基づくモータＭのトルクリップルは、３次及び９次成分が大幅に低減されているのがわかる。つまり、モータＭのトルクリップルの低減がなされ、モータＭの低振動低騒音化が図られている。尚、図１０において、本実施形態及び後述の他の実施形態と本制御を適用しない従来構成とのトルクリップル率の比較が示されている。比較については、後述の各実施形態にて述べることとする。

次に、本実施形態の特徴的な作用効果を記載する。
（１）本実施形態では、高次電流算出部３８及び加算器４０ａ，４０ｂにて、トルクリップル低減のためにｄ軸及びｑ軸にて調整された３次及び９次成分の高次電流（高次電流指令値Ｉｄｈｅ，Ｉｑｈｅ）を基本波電流（基本電流指令値Ｉｄ０，Ｉｑ０）に対して加味した調整が行われている。つまり、これにより生成された励磁電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗにはｄ，ｑ軸ともに３次及び９次成分のトルクリップルを低減する要素が含まれることから、該励磁電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗの供給を受けるモータＭではトルクリップルを十分に低減でき（図３及び図１０の第１形態参照）、モータＭの十分な低振動低騒音化を図ることができる。

（２）本実施形態では、ｄ，ｑ軸の２つの次数成分の電流調整であることから、制御装置３０の構成簡素化を図ることができる。
（第２実施形態）
以下、本発明を具体化した第２実施形態を図面に従って説明する。

図４に示すように、本実施形態の制御装置３０ａは、高次電流算出部３８において、トルクリップルの３次及び９次成分を相殺させるｑ軸のみの３次及び９次の高次電流指令値Ｉｑｈｅの算出が行われ、ｑ軸目標電流指令値Ｉｑに加味される構成としている。従って、本実施形態の制御装置３０ａでは、前記第１実施形態で用いたｄ軸側のマップＭＰ１、加算器４０ａを省略した簡略構成となっている。

図５（ａ）は、本制御を適用した励磁電流Ｉｕ（Ｉｖ，Ｉｗ）の電流変化を示しており、同図の破線にて示される基本波電流に対して３次及び９次（ｑ軸のみ）の高次電流が加味された電流波形が実線で示されている。このような波形の励磁電流Ｉｕ，Ｉｖ，ＩｗがモータＭ（コイル１２）に供給されることで生じる回転トルクは、図５（ｂ）に示すような波形となる。同図の破線にて示される基本波電流の供給に基づいたトルク波形に対し、上記の３次及び９次の高次電流が加味された励磁電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗの供給に基づくトルク波形は実線のような変化となる。

図５（ｃ）は、高次数成分毎のトルクリップルの大きさ（トルク０−Ｐ：トルクゼロからピークまでの大きさ）が示されている。同図の破線にて基本波電流の供給に基づくモータＭのトルクリップルの大きさが示されており、上記の３次及び９次の高次電流が加味された励磁電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗの供給に基づくモータＭのトルクリップルは、３次成分が大幅に低減されているのに加え、９次成分も若干ながらも低減されているのがわかる。つまり、本実施形態では、前記第１実施形態よりも制御装置３０ａの簡略構成が可能であり、図１０に示すように前記第１実施形態には若干及ばないもののモータＭのトルクリップルの低減が図られ、モータＭの低振動低騒音化が図られる。

次に、本実施形態の特徴的な作用効果を記載する。
（１）本実施形態では、高次電流算出部３８及び加算器４０ｂにて、トルクリップル低減のためにｑ軸にて調整された３次及び９次成分の高次電流（高次電流指令値Ｉｑｈｅ）を基本波電流（基本電流指令値Ｉｑ０）に対して加味した調整が行われている。つまり、これにより生成された励磁電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗにはｑ軸側にて３次及び９次成分のトルクリップルを低減する要素が含まれることから、該励磁電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗの供給を受けるモータＭではトルクリップルを好適に低減でき（図５及び図１０の第２形態参照）、モータＭの低振動低騒音化を図ることができる。

（２）本実施形態では、ｑ軸のみの２つの次数成分の電流調整であることから、制御装置３０ａの構成簡素化を図ることができる。
（第３実施形態）
以下、本発明を具体化した第３実施形態を図面に従って説明する。

図６に示すように、本実施形態の制御装置３０ｂは、前記高次（ｈｅ次）電流算出部３８に加え、高次（ｈｏ次）電流算出部４１を新たに備えている。尚、この高次（ｈｏ次）電流算出部４１にて算出される高次電流指令値Ｉｄｈｏ，Ｉｑｈｏの次数（ｈｏ）は、ｈｏ＝６ｋ（但しｋは自然数）であり、本実施形態ではｋ＝１，２、即ち６次，１２次の電流指令値の算出がなされている。

つまり、本実施形態の制御装置３０ｂでは、高次（ｈｅ次）電流算出部３８において、トルクリップルの３次及び９次成分を相殺させるｄ，ｑ軸の３次及び９次の高次電流指令値Ｉｄｈｅ，Ｉｑｈｅの算出が行われ、また新たに設けた高次（ｈｏ次）電流算出部４１において、トルクリップルの６次及び１２次成分を相殺させるｄ，ｑ軸の６次及び１２次の高次電流指令値Ｉｄｈｏ，Ｉｑｈｏの算出が行われる。尚、この高次電流算出部４１においても図２のｄ，ｑ軸のマップＭＰ１，ＭＰ２の６次及び１２次成分用のものも備え、その時々の指令トルク及び指令回転数（回転速度）からマップＭＰ１，ＭＰ２を参照して６次及び１２次の高次電流指令値Ｉｄｈｏ，Ｉｑｈｏの算出が行われる。そして、３次及び９次の高次電流指令値Ｉｄｈｅ，Ｉｑｈｅは加算器４０ａ，４０ｂを通じて、６次及び１２次の高次電流指令値Ｉｄｈｏ，Ｉｑｈｏは加算器４２ａ，４２ｂを通じて入力され、これらを加味したｄ，ｑ軸目標電流指令値Ｉｄ，Ｉｑの算出が行われるようになっている。

因みに、基本波電流の通電に基づくトルクリップルの３次及び９次成分は本実施形態のコンシクエントポール型のモータＭの特有の成分であったが、６次及び１２次成分はコンシクエントポール型のみならずフルマグネット型においても生じるものである。つまり、本実施形態では、トルクリップルの３次及び９次成分のトルクリップルの低減に加え、６次及び１２次成分のトルクリップルの低減も図られる構成となっている。

図７（ａ）は、本制御を適用した励磁電流Ｉｕ（Ｉｖ，Ｉｗ）の電流変化を示しており、同図の破線にて示される基本波電流に対して３次及び９次、６次及び１２次（ｄ，ｑ軸）の高次電流が加味された電流波形が実線で示されている。このような波形の励磁電流Ｉｕ，Ｉｖ，ＩｗがモータＭ（コイル１２）に供給されることで生じる回転トルクは、図７（ｂ）に示すような波形となる。同図の破線にて示される基本波電流の供給に基づいたトルク波形に対し、上記の３次及び９次、６次及び１２次の高次電流が加味された励磁電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗの供給に基づくトルク波形は実線のような極めて変動幅の小さい変化となる。

図７（ｃ）は、高次数成分毎のトルクリップルの大きさ（トルク０−Ｐ：トルクゼロからピークまでの大きさ）が示されている。同図の破線にて基本波電流の供給に基づくモータＭのトルクリップルの大きさが示されており、上記の３次及び９次、６次及び１２次の高次電流が加味された励磁電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗの供給に基づくモータＭのトルクリップルは、前記第１及び第２実施形態よりも３次及び９次、６次及び１２次成分が一層大幅に低減されているのがわかる。つまり、本実施形態では、モータＭのトルクリップルの一層の低減がなされ、また図１０に示すように前記第１及び第２実施形態と比較してもモータＭのトルクリップルの一層の低減が可能で、モータＭの一層の低振動低騒音化が図られる。

次に、本実施形態の特徴的な作用効果を記載する。
（１）本実施形態では、高次電流算出部３８，４１及び加算器４０ａ，４０ｂ，４２ａ，４２ｂにて、トルクリップル低減のためにｄ軸及びｑ軸にて調整された３次及び９次、６次及び１２次成分の高次電流（高次電流指令値Ｉｄｈｅ，Ｉｑｈｅ，Ｉｄｈｏ，Ｉｑｈｏ）を基本波電流（基本電流指令値Ｉｄ０，Ｉｑ０）に対して加味した調整が行われている。つまり、これにより生成された励磁電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗにはｄ，ｑ軸ともに３次及び９次、６次及び１２次成分のトルクリップルを低減する要素が含まれることから、該励磁電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗの供給を受けるモータＭではトルクリップルを一層低減でき（図７及び図１０の第３形態参照）、モータＭの一層の低振動低騒音化を図ることができる。

（２）本実施形態では、ｄ，ｑ軸の４つの次数成分の電流調整であることから、制御装置３０ｂの構成簡素化を図ることができる。
（第４実施形態）
以下、本発明を具体化した第４実施形態を図面に従って説明する。

図８に示すように、本実施形態の制御装置３０ｃは、高次（ｈｅ次）電流算出部３８において、トルクリップルの３次及び９次成分を相殺させるｑ軸のみの３次及び９次の高次電流指令値Ｉｑｈｅの算出が行われ、高次（ｈｏ次）電流算出部４１において、トルクリップルの６次及び１２次成分を相殺させるｑ軸のみの６次及び１２次の高次電流指令値Ｉｑｈｅの算出が行われて、ｑ軸目標電流指令値Ｉｑに加味される構成としている。従って、本実施形態の制御装置３０ｃでは、前記第３実施形態で用いたｄ軸側のマップＭＰ１、加算器４０ａ，４２ａを省略した簡略構成となっている。

図９（ａ）は、本制御を適用した励磁電流Ｉｕ（Ｉｖ，Ｉｗ）の電流変化を示しており、同図の破線にて示される基本波電流に対して３次及び９次、６次及び１２次（ｑ軸のみ）の高次電流が加味された電流波形が実線で示されている。このような波形の励磁電流Ｉｕ，Ｉｖ，ＩｗがモータＭ（コイル１２）に供給されることで生じる回転トルクは、図９（ｂ）に示すような波形となる。同図の破線にて示される基本波電流の供給に基づいたトルク波形に対し、上記の３次及び９次、６次及び１２次の高次電流が加味された励磁電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗに基づくトルク波形は実線のような変化となる。

図９（ｃ）は、高次数成分毎のトルクリップルの大きさ（トルク０−Ｐ：トルクゼロからピークまでの大きさ）が示されている。同図の破線にて基本波電流の供給に基づくモータＭのトルクリップルの大きさが示されており、上記の３次及び９次、６次及び１２次の高次電流が加味された励磁電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗの供給に基づくモータＭのトルクリップルは、前記第３実施形態と同様に３次及び９次、６次及び１２次成分が一層大幅に低減されているのがわかる。つまり、本実施形態では、前記第３実施形態よりも制御装置３０ｃの簡略構成が可能であり、図１０に示すように前記第３実施形態には若干及ばないもののモータＭのトルクリップルの一層の低減がなされ、モータＭの一層の低振動低騒音化が図られる。

次に、本実施形態の特徴的な作用効果を記載する。
（１）本実施形態では、高次電流算出部３８，４１及び加算器４０ｂ，４２ｂにて、トルクリップル低減のためにｑ軸にて調整された３次及び９次、６次及び１２次成分の高次電流（高次電流指令値Ｉｑｈｅ，Ｉｑｈｏ）を基本波電流（基本電流指令値Ｉｑ０）に対して加味した調整が行われている。つまり、これにより生成された励磁電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗにはｑ軸側にて３次及び９次、６次及び１２次成分のトルクリップルを低減する要素が含まれることから、該励磁電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗの供給を受けるモータＭではトルクリップルを一層低減でき（図９及び図１０の第４形態参照）、モータＭの一層の低振動低騒音化を図ることができる。

（２）本実施形態では、ｑ軸のみの４つの次数成分の電流調整であることから、制御装置３０ｃの構成簡素化を図ることができる。
尚、本発明の実施形態は、以下のように変更してもよい。

・上記第１〜第４実施形態では、３次及び９次（ｈｅ次）のいずれの高次成分に対しても電流調整を行ったが、３次及び９次成分のいずれか一方の調整のみでもよい。また、ｈｅ＝６ｋ−３（但しｋは自然数）を満たすその他の成分を更に調整の対象としてもよい。またこれらを適宜組み合わせてもよい。

・上記第３，第４実施形態では、６次及び１２次（ｈｏ次）成分も電流調整の対象とし、そのいずれの高次成分に対しても電流調整を行ったが、６次及び１２次成分のいずれか一方の調整のみでもよい。また、ｈｏ＝６ｋ（但しｋは自然数）を満たすその他の成分を更に調整の対象としてもよい。またこれらを適宜組み合わせてもよい。

・上記第１〜第４実施形態では、ロータ２０側を８磁極、ステータ１０側を１２個のコイル１２で構成したモータＭを制御対象としたが、ロータ側の磁極数とステータ側のコイル数（スロット数）との関係が４ｎ：３ｍ（但しｎ，ｍは自然数）を満たすその他の構成のモータを制御対象としてもよい。

次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想を以下に追記する。
（イ） 三相コイルが巻回されたステータと、一方の磁極をマグネットとし他方の磁極をコアの突極で代用する構成のロータとを備えてなるモータに対して、前記ステータの各相コイルに互いに所定位相差を有する励磁電流を供給して前記ロータを回転駆動させるモータ制御装置であって、
基本波電流に対しトルクリップル低減のためにｄ軸及びｑ軸の少なくともｑ軸側にて調整されたｈｅ次（ｈｅ＝６ｋ−３（但しｋは自然数））成分の高次電流を加味する電流調整手段を備え、該電流調整手段による調整に基づいて前記励磁電流の生成を行うようにしたことを特徴とするモータ制御装置。

（ロ） 上記（イ）に記載のモータ制御装置において、
前記電流調整手段は、基本波電流に対しトルクリップル低減のためにｄ軸及びｑ軸の少なくともｑ軸側にて調整されたｈｅ次（ｈｅ＝６ｋ−３（但しｋは自然数））成分の高次電流を加味した調整に加え、トルクリップル低減のためにｄ軸及びｑ軸の少なくともｄ軸側にて調整されたｈｏ次（ｈｏ＝６ｋ（但しｋは自然数））成分の高次電流を加味した調整を行うことを特徴とするモータ制御装置。

１０…ステータ、１２…コイル、２０…ロータ、２２ａ…突極、２３…マグネット、３８，４１…高次電流算出部（電流調整手段）、４０ａ，４０ｂ，４２ａ，４２ｂ…加算器（電流調整手段）、Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗ…励磁電流、Ｍ…ブラシレスモータ（モータ）。

Claims (5)

1. 三相コイルが巻回されたステータと、一方の磁極をマグネットとし他方の磁極をコアの突極で代用する構成のロータとを備えてなるモータに対して、前記ステータの各相コイルに互いに所定位相差を有する励磁電流を供給して前記ロータを回転駆動させるモータ制御装置であって、
   基本波電流に対しトルクリップル低減のためにｑ軸にて調整された３次及び９次成分の高次電流を加味する電流調整手段を備え、該電流調整手段による調整に基づいて前記励磁電流の生成を行うようにしたことを特徴とするモータ制御装置。
2. 請求項１に記載のモータ制御装置において、
   前記電流調整手段は、基本波電流に対しトルクリップル低減のためにｑ軸にて調整された３次及び９次成分の高次電流を加味した調整に加え、トルクリップル低減のためにｄ軸にて調整された３次及び９次成分の高次電流を加味した調整を行うことを特徴とするモータ制御装置。
3. 請求項１に記載のモータ制御装置において、
   前記電流調整手段は、基本波電流に対しトルクリップル低減のためにｑ軸にて調整された３次及び９次成分の高次電流を加味した調整に加え、トルクリップル低減のためにｑ軸にて調整された６次及び１２次成分の高次電流を加味した調整を行うことを特徴とするモータ制御装置。
4. 請求項３に記載のモータ制御装置において、
   前記電流調整手段は、基本波電流に対しトルクリップル低減のためにｑ軸にて調整された３次及び９次、６次及び１２次成分の高次電流を加味した調整に加え、トルクリップル低減のためにｄ軸にて調整された３次及び９次、６次及び１２次成分の高次電流を加味した調整を行うことを特徴とするモータ制御装置。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載のモータ制御装置において、
   前記ロータ側の磁極数と前記ステータ側のコイル数との関係が、４ｎ：３ｍ（但しｎ，ｍは自然数）となる構成のモータが制御対象に設定されていることを特徴とするモータ制御装置。

Images