JP2013223352A - モータ制御装置及びモータ制御システム - Google Patents

Abstract

【課題】高周波電圧指令の印加に伴い発生する電磁気音を快音化すること。
【解決手段】モータ制御装置は、電流検出手段と、位置推定手段と、制御手段と、高周波電圧指令の周波数とＰＷＭキャリアの周波数とを演算する周波数演算手段と、電圧印加手段とを備え、前記制御手段は、モータを駆動するための駆動電圧指令を演算する駆動電圧指令演算部と、前記演算された周波数を有する高周波電圧指令を発生させて出力する高周波電圧発生器と、前記駆動電圧指令と前記高周波電圧指令とを加算して加算結果を電圧指令として前記電圧印加手段に出力する加算器とを有し、前記周波数演算手段は、高周波電圧指令の周波数とＰＷＭキャリアの周波数とが快音となる関係を満たすように、前記高周波電圧指令の周波数と前記ＰＷＭキャリアの周波数とを演算する。
【選択図】図１

Description

本発明は、モータ制御装置及びモータ制御システムに関する。

モータを高速・高精度で制御する場合、回転子の磁極位置に合わせて回転磁束を発生させる必要があるため、位置検出用のセンサを取り付ける必要がある。位置センサを取り付ける場合、高コスト、振動や熱に対する脆弱性、モータ寸法の大型化や配線の増加、配線長の制約など様々な問題が付随する。

この問題に対し、位置センサを用いずに磁極位置を検出する方法として、永久磁石の磁束による回転時の誘起電圧を利用して回転子の磁極位置を推定する方法が広く知られている。

また、誘起電圧が発生しない停止時及び低速時においては、突極性を有するモータに位置推定用の高周波電圧指令を印加し、検出電流より回転子の磁極位置を推定する方法（以下、この方法を高周波重畳方式と称する）が提案されている。

特許文献１には、電気的突極性を持つ電動機の駆動システムにおいて、電動機の各相電流を検出しｄ_ｃ−ｑ_ｃ軸位相角とともに座標変換して、電動機に印加している交番電圧ベクトルに対する電流の平行成分及び直交成分を分離し、分離された平行成分及び直交成分からｄ−ｑ軸との間の位相角を求め、その位相角をｄ_ｃ−ｑ_ｃ軸位相角に加算することにより磁極位置を算出することが記載されている。これにより、特許文献１によれば、磁極位置検出用の各種センサを用いることなく停止状態から駆動状態まで磁極位置を検出することが可能になるとされている。

なお、高周波重畳方式においては、モータの挙動に影響しないよう、モータの運転周波数に対して十分高い周波数の高周波電圧を印加する必要がある。ＰＷＭのキャリア周波数が一般に数ｋＨｚ〜十数ｋＨｚであることから、高周波電圧の周波数は数百Ｈｚ程度の可聴周波数帯域である。このため、高周波電圧を印加することによりモータから電磁気音が発生しやすい。

特許文献２には、モータ制御装置において、回転子磁極位置を推定するための高周波電圧指令をｄｑ軸電圧指令に加算して得られたｄｑ軸電圧波形信号を座標変換して電圧指令を生成するとともに、電流の計測値を座標変換して得られたｄｑ軸実電流と上記の高周波電圧指令とから回転子の速度及び位相を推定する際に、高周波電圧指令の周波数を時間とともに変化させることが記載されている。これにより、特許文献２によれば、高周波スペクトルを分散し、ピーク的に特定の高周波成分を出すことのないようにするので、モータからの電磁騒音を低減できるとされている。

特許文献３には、位置センサレスモータ制御装置において、ステータ巻線の目標電流を表す目標電流ベクトルのγ軸方向成分にロータ角度推定用電流信号を重畳する際に、ロータ角度推定用電流信号の周期をランダムに変化させることが記載されている。これにより、特許文献３によれば、ロータ角度推定用電流信号の重畳に伴って発生する騒音が特定の周波数成分だけに偏らず様々な成分を含むので、重畳波による騒音を低減できるとされている。

特許文献４には、回転電機の制御装置において、回転電機を駆動するための駆動電圧指令に、位置推定用電圧指令と、この位置推定用電圧指令とは異なる周波数成分をもつ騒音低減用電圧指令とを加算して電圧指令を得ることが記載されている。これにより、特許文献４によれば、回転電機から発生する騒音が、位置推定用電圧指令の周波数と異なる周波数成分を含むことになり、騒音の周波数成分が単一の場合よりも人間が感じる不快感を低減できるとされている。

特許第３３１２４７２号公報 特開２００４−３４３８３３号公報 特開２００２−１９１１８８号公報 国際公開第２０１０／１０９５２２号

特許文献２〜４に記載の技術は、いずれも電磁気音を低減することに関するものに過ぎず、特許文献２〜４には、電磁気音をどのように快音化するのかについて一切記載されていない。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、高周波電圧指令の印加に伴い発生する電磁気音を快音化できるモータ制御装置及びモータ制御システムを得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の１つの側面にかかるモータ制御装置は、突極性を有するモータの駆動制御を行うモータ制御装置であって、前記モータに流れるモータ電流を検出する電流検出手段と、前記検出されたモータ電流に基づいて、前記モータにおける回転子位置を推定する位置推定手段と、前記検出されたモータ電流と前記推定された回転子位置とに基づいて、電圧指令を生成する制御手段と、高周波電圧指令の周波数とＰＷＭキャリアの周波数とを演算する周波数演算手段と、前記生成された電圧指令と前記演算された周波数を有するＰＷＭキャリアとに基づいて、前記モータに対して駆動制御用の電圧を印加する電圧印加手段とを備え、前記制御手段は、前記モータを駆動するための駆動電圧指令を演算する駆動電圧指令演算部と、前記演算された周波数を有する高周波電圧指令を発生させて出力する高周波電圧発生器と、前記駆動電圧指令と前記高周波電圧指令とを加算して加算結果を電圧指令として前記電圧印加手段に出力する加算器とを有し、前記周波数演算手段は、高周波電圧指令の周波数とＰＷＭキャリアの周波数とが快音となる関係を満たすように、前記高周波電圧指令の周波数と前記ＰＷＭキャリアの周波数とを演算することを特徴とする。

本発明によれば、高周波電圧指令の印加によりモータから発生する電磁気音と、ＰＷＭキャリアの周波数に応じたＰＷＭ制御のパルス状出力電圧に含まれる高調波電圧成分によりモータから発生する電磁気音とを、互いとの関係において快音化することができる。すなわち、モータ制御装置において、高周波電圧指令の印加に伴い発生する電磁気音を快音化できる。

図１は、実施の形態１にかかるモータ制御装置の構成を示す図である。 図２は、実施の形態１におけるＰＷＭインバータの構成を示す図である。 図３は、実施の形態１における高周波電圧発生器の構成を示す図である。 図４は、実施の形態１における基準周波数演算器の構成を示す図である。 図５は、実施の形態１における基準周波数演算器の動作を示す図である。 図６は、実施の形態１における基準周波数演算器の動作を示す図である。 図７は、実施の形態１における基準周波数演算器の動作を示す図である。 図８は、実施の形態２にかかるモータ制御装置の構成を示す図である。 図９は、実施の形態１、２にかかるモータ制御装置を適用したモータ制御システムの構成を示す図である。

以下に、本発明にかかるモータ制御装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
実施の形態１にかかるモータ制御装置１について図１を用いて説明する。図１は、モータ制御装置１の構成を示す図である。

モータ制御装置１は、ｄ軸電流指令ｉｄ＊及びｑ軸電流指令ｉｑ＊を外部（例えば、上位のコントローラなど）から受ける。モータ制御装置１は、ｄ軸電流指令ｉｄ＊及びｑ軸電流指令ｉｑ＊を用いて、突極性を有するモータＭを制御する。

モータＭは、例えば埋込磁石型の同期モータであり、回転子の内部に永久磁石を埋め込んだ埋込磁石構造を有している。ｄ軸は、回転子の磁極がつくる磁束の方向（永久磁石の中心軸）を表し、磁束軸とも呼ばれる。ｑ軸は、ｄ軸と電気的、磁気的に直交する軸（永久磁石間の軸）を表し、トルク軸とも呼ばれる。図示しないが、ｄ軸電流ｉｄによる鎖交磁束は、透磁率の低い磁石が途中にあるために制限されるのに対して、ｑ軸電流ｉｑによる鎖交磁束は、磁石より透磁率の高い材質（例えばケイ素鋼）中を通るので大きくなる。モータＭは、その定常運転時において、ｄ軸の磁気抵抗がｑ軸の磁気抵抗より大きくなり、ｄ軸のインダクタンスＬｄがｑ軸のインダクタンスＬｑより小さくなる。すなわち、ｄ軸のインダクタンスＬｄに対するｑ軸のインダクタンスＬｑの比である突極比Ｌｑ／Ｌｄが１より大きな値になっている。すなわち、モータＭは、突極性を有する。

モータ制御装置１は、定常運転時におけるモータＭの突極比が１より大きな値であること、すなわち突極性を利用して回転子の磁極位置を推定し、推定された磁極位置を用いてモータＭの駆動を制御する。

具体的には、モータ制御装置１は、電圧印加手段１５、電流検出手段２、位置推定手段１４、制御手段４、及び周波数演算手段１６を備える。

電圧印加手段１５は、モータＭに対して駆動制御用の電圧を印加する。電圧印加手段１５は、ＰＷＭインバータ５を有する。ＰＷＭインバータ５は、例えば図２に示すように、平滑部２５、ＰＷＭ変調部２３、及び電力変換部２４を有する。平滑部２５は、直流電力を平滑化して電力変換部２４へ供給する。ＰＷＭ変調部２３は、キャリア信号発生器２７及び比較器２８ｕ、２８ｖ、２８ｗを有する。キャリア信号発生器２７は、制御手段４のＰＷＭ周波数発生器７から受けたＰＷＭ周波数指令ｆｃに従った周波数を有するＰＷＭキャリアＳｃを発生させて比較器２８ｕ、２８ｖ、２８ｗへそれぞれ供給する。比較器２８ｕ、２８ｖ、２８ｗは、制御手段４の加算器４０ｕ、４０ｖ、４０ｗから受けた駆動制御用の電圧指令Ｖｕｐ＊、Ｖｖｐ＊、Ｖｗｐ＊と、キャリア信号発生器２７から受けたＰＷＭキャリアＳｃとを比較して、比較結果に応じた各制御信号Ｓｕｐ〜Ｓｗｎを対応するスイッチング素子ＵＰ〜ＷＮの制御端子へ供給する。すなわち、電圧印加手段１５は、駆動制御用の電圧指令Ｖｕｐ＊、Ｖｖｐ＊、Ｖｗｐ＊及びＰＷＭ周波数指令ｆｃに従い複数のスイッチング素子ＵＰ〜ＷＮをスイッチングさせることで、図示しない直流電源から供給され平滑部２５で平滑化された直流電力を交流電力に変換してモータＭに供給する。言い換えると、電圧印加手段１５は、モータＭに対して駆動制御用の電圧を印加する。

図１に示す電流検出手段２は、モータＭに流れるモータ電流を検出する。電流検出手段２は、例えば複数の電流検出器２ｕ、２ｖ、２ｗを有し、複数の電流検出器２ｕ、２ｖ、２ｗは、モータＭとＰＷＭインバータ５とを結ぶ３相分のモータ電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗを検出する。各電流検出器２ｕ、２ｖ、２ｗは、例えば変流器（カレントトランス）などである。なお、任意の２相のみを検出し、残りの相の電流はモータ電流が３相平衡であることを利用して演算で求めてもよい。

位置推定手段１４は、電流検出手段２により検出されたモータ電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗに基づいてモータＭにおける回転子位置θを推定する。

ここで、モータＭは、回転子位置に応じてインダクタンスが変化する、いわゆる突極性を有する。このため、制御手段４内の高周波電圧発生器８から出力される３相交流の高周波電圧指令Ｖｕｈ、Ｖｖｈ、Ｖｗｈが駆動制御用の電圧指令Ｖｕｐ＊、Ｖｖｐ＊、Ｖｗｐ＊に重畳された電圧指令Ｖｕｐ＊、Ｖｖｐ＊、Ｖｗｐ＊に基づいてＰＷＭインバータ５からモータＭに電圧が印加されると、電流検出手段２で検出されるモータ電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗには、高周波電圧指令Ｖｕｈ、Ｖｖｈ、Ｖｗｈと同じ周波数成分の高周波電流ｉｕｈ、ｉｖｈ、ｉｗｈが含まれる。これらの高周波電流ｉｕｈ、ｉｖｈ、ｉｗｈの振幅は、モータＭの回転子位置に応じて変化する。

位置推定手段１４は、この突極性を利用して、モータＭにおける回転子位置θを推定する。具体的には、電流検出手段２は、フィルタ９及び位置推定器３を有する。位置推定手段１４では、まず電流検出手段２より検出されたモータ電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗから、フィルタ９によって高周波電圧指令Ｖｕｈ、Ｖｖｈ、Ｖｗｈと同じ周波数成分の高周波電流ｉｕｈ、ｉｖｈ、ｉｗｈを抽出し、次にこの抽出した高周波電流ｉｕｈ、ｉｖｈ、ｉｗｈの振幅に基づいて位置推定器３により推定したモータＭの推定回転子位置θＬを出力する。

フィルタ９において、高周波電流ｉｕｈ、ｉｖｈ、ｉｗｈの抽出は、例えばバンドパスフィルタやノッチフィルタなどを利用して行う。また、フィルタ９において、抽出された高周波電流ｉｕｈ、ｉｖｈ、ｉｗｈの振幅Ｉｕｈ、Ｉｖｈ、Ｉｗｈは、フーリエ変換を行うなどして求めることができる。また、フィルタ９は、検出されたモータ電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗから高周波電流ｉｕｈ、ｉｖｈ、ｉｗｈを除いた電流ｉｕｆ、ｉｖｆ、ｉｗｆを、制御手段４へ供給する。

位置推定器３は、高周波電流の振幅ｉｕｈ、ｉｖｈ、ｉｗｈよりモータＭの推定回転子位置θＬを演算する。推定手法については、特許文献４に述べられているような手法を用いて行ってもよいが、その手法に限定されるものではなく、高周波電流の振幅ｉｕｈ、ｉｖｈ、ｉｗｈに基づいて推定回転子位置θＬを演算するものであれば、それ以外のどのような手法を適用してもよい。

制御手段４は、電流検出手段２により検出されたモータ電流と位置推定手段１４により推定された回転子位置とに基づいて、電圧指令Ｖｕｐ＊、Ｖｖｐ＊、Ｖｗｐ＊を生成する。具体的には、制御手段４は、駆動電圧指令演算部６、ＰＷＭ周波数発生器７、高周波電圧発生器８、及び加算器４０ｕ、４０ｖ、４０ｗを有する。

制御手段４において、駆動電圧指令演算部６から出力される駆動電圧指令Ｖｕ＊、Ｖｖ＊、Ｖｗ＊と高周波電圧指令Ｖｕｈ、Ｖｖｈ、Ｖｗｈとが加算器４０ｕ、４０ｖ、４０ｗでそれぞれ加算され、電圧指令Ｖｕｐ＊、Ｖｖｐ＊、Ｖｗｐ＊としてＰＷＭインバータ５に出力される。また、ＰＷＭ周波数発生器７よりＰＷＭ周波数指令ｆｃがＰＷＭインバータ５に出力される。
駆動電圧指令演算部６は、電流制御器１１、第１の座標変換器１０、及び第２の座標変換器１２を有する。

第１の座標変換器１０は、検出されたモータ電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗから高周波電流ｉｕｈ、ｉｖｈ、ｉｗｈを除いた電流ｉｕｆ、ｉｖｆ、ｉｗｆをフィルタ９から受け、推定回転子位置θＬを位置推定器３から受ける。第１の座標変換器１０は、推定回転子位置θＬを用いて、固定座標系（ＵＶＷ座標系）の電流ベクトル（ｉｕｆ、ｉｖｆ、ｉｗｆ）を回転座標系（ｄ−ｑ座標系）の電流ベクトル（ｉｄ、ｉｑ）に変換して電流制御器１１へ供給する。

電流制御器１１は、ｄ軸電流指令ｉｄ＊、ｑ軸電流指令ｉｑ＊を外部（例えば、上位のコントローラ）から受け、ｄ軸電流ｉｄ、ｑ軸電流ｉｑを第１の座標変換器１０から受ける。電流制御器１１は、ｄ軸電流指令ｉｄ＊、ｑ軸電流指令ｉｑ＊とｄ軸電流ｉｄ、ｑ軸電流ｉｑとの偏差Δｉｄ、Δｉｑがゼロとなるように比例積分制御（ＰＩ制御）を行い、ｄ軸電圧指令Ｖｄ＊、ｑ軸電圧指令Ｖｑ＊を演算する。電流制御器１１は、ｄ軸電圧指令Ｖｄ＊、ｑ軸電圧指令Ｖｑ＊を第２の座標変換器１２へ供給する。

第２の座標変換器１２は、ｄ軸電圧指令Ｖｄ＊、ｑ軸電圧指令Ｖｑ＊を電流制御器１１から受ける。第２の座標変換器１２は、回転座標系（ｄ−ｑ座標系）の電圧指令ベクトル（Ｖｄ＊、Ｖｑ＊）を固定座標系（ＵＶＷ座標系）の駆動電圧指令ベクトル（Ｖｕ＊、Ｖｖ＊、Ｖｗ＊）に変換する。第２の座標変換器１２は、変換された各駆動電圧指令Ｖｕ＊、Ｖｖ＊、Ｖｗ＊を対応する加算器４０ｕ、４０ｖ、４０ｗへ供給する。

ＰＷＭ周波数発生器７は、基準周波数演算器１３で演算されたＰＷＭキャリアの周波数を受ける。ＰＷＭ周波数発生器７は、基準周波数演算器１３で演算された周波数を基に、生成すべきＰＷＭキャリアの周波数をＰＷＭインバータ５に指令するためのＰＷＭ周波数指令ｆｃを生成する。ＰＷＭ周波数発生器７は、生成されたＰＷＭ周波数指令ｆｃをＰＷＭインバータ５へ供給する。

高周波電圧発生器８は、基準周波数演算器１３で演算された高周波電圧指令の周波数を受ける。高周波電圧発生器８は、モータＭの回転子位置を推定するために、駆動電圧指令Ｖｕ＊、Ｖｖ＊、Ｖｗ＊と異なる周波数を有する高周波電圧指令Ｖｕｈ、Ｖｖｈ、Ｖｗｈを発生する。すなわち、高周波電圧発生器８は、基準周波数演算器１３で演算された周波数を基に、フィルタ５で高周波電流ｉｕｈ、ｉｖｈ、ｉｗｈが分離可能になるように、高周波電圧指令Ｖｕｈ、Ｖｖｈ、Ｖｗｈの周波数を、駆動電圧指令演算部６が出力する駆動電圧指令Ｖｕ＊、Ｖｖ＊、Ｖｗ＊と異なる周波数に決定する。各高周波電圧指令Ｖｕｈ、Ｖｖｈ、Ｖｗｈは、基本的に駆動電圧指令Ｖｕ＊、Ｖｖ＊、Ｖｗ＊と異なる周波数であればどのようなものでもよいが、この実施の形態１では３相交流電圧指令となっている。

図１に示す加算器４０ｕ、４０ｖ、４０ｗは、駆動電圧指令Ｖｕ＊、Ｖｖ＊、Ｖｗ＊を第２の座標変換器１２から受け、高周波電圧指令Ｖｕｈ、Ｖｖｈ、Ｖｗｈを高周波電圧発生器８から受け、駆動電圧指令Ｖｕ＊、Ｖｖ＊、Ｖｗ＊と高周波電圧指令Ｖｕｈ、Ｖｖｈ、Ｖｗｈとを加算する。加算器４０ｕ、４０ｖ、４０ｗは、加算結果を電圧指令Ｖｕｐ＊、Ｖｖｐ＊、Ｖｗｐ＊としてＰＷＭインバータ５へ供給する。

基準周波数演算器１３は、高周波電圧発生器８に供給すべき高周波電圧指令の周波数と、ＰＷＭ周波数発生器７に供給すべきＰＷＭキャリアの周波数とを演算する。このとき、基準周波数演算器１３は、高周波電圧指令の周波数とＰＷＭキャリアの周波数とが快音となる関係を満たすように、高周波電圧指令の周波数とＰＷＭキャリアの周波数とを演算する。具体的には、図４に示すように、基準周波数演算器１３は、データテーブル９１、周波数演算部９２、及び根音決定部９３を有する。

データテーブル９１では、根音の周波数と、根音の周波数に図５に示す１２音平均律の周波数比率、及びその逆比が掛けられた値とが、複数の根音の周波数について対応付けられている。そして、基準周波数演算器１３において、根音となる周波数を内部データないし外部パラメータデータとして与えられた時に、根音決定部９３は、その内部データないし外部パラメータデータを認識し、根音となる周波数を決定する。根音決定部９３は、決定された根音の周波数を周波数演算部９２へ供給する。周波数演算部９２は、データテーブル９１を参照し、根音の周波数に対応した値を決定する。周波数演算部９２は、決定した値に応じて、高周波電圧指令の周波数ｆｈとＰＷＭキャリアの周波数ｆｃとを演算する。

より具体的には、基準周波数演算器１３は、快音となる関係として次の関係を満たすように、根音となる周波数及び他の音の周波数を決める。

例えば、高周波電圧指令の周波数を根音の周波数とした場合、ＰＷＭキャリアの周波数を根音の周波数に対し、図５に示す１２音平均律の長音階で２音以上離れた周波数比率の整数倍とする。これにより、高周波電圧指令の印加によりモータＭから発生する電磁気音と、ＰＷＭキャリアの周波数に応じたＰＷＭ制御のパルス状出力電圧に含まれる高調波電圧成分によりモータＭから発生する電磁気音とが不協和音とならないようにすることができる。根音の周波数とＰＷＭキャリアの周波数とを固定する場合は、ＰＷＭキャリアの周波数を根音の周波数に対し３／２の整数倍とすることで、不協和度が適正レベルである関係（例えば、最も不協和度の小さい関係）にすることができる。

あるいは、例えば、根音となる高周波電圧指令の周波数を図６に示す周波数（４４０Ｈｚをラの音として１２音平均律で構成された周波数）の整数倍とする。これにより、高周波電圧指令の印加によりモータＭから発生する電磁気音と、ＰＷＭキャリアの周波数に応じたＰＷＭ制御のパルス状出力電圧に含まれる高調波電圧成分に応じて発生する電磁気音とが、一般に馴染み深いドレミファ…の音楽的な音階とでき、耳障りでなくなるようにすることができる。

あるいは、例えば、高周波電圧指令の周波数を、ＰＷＭキャリアの周波数が人の不快に感じやすい２ｋＨｚ〜４ｋＨｚの周波数とならないように設定する。これにより、発生する電磁気音を耳障りでなくなるようにすることができる

あるいは、例えば、逆に、ＰＷＭキャリアの周波数を根音の周波数とした場合、高周波電圧指令の周波数を、根音の周波数に対して図５に示す１２音平均律の長音階で２音以上離れた周波数比率の整数倍の逆比となる周波数とし、ＰＷＭキャリアの周波数を図６に示す周波数の整数倍とする。これにより、高周波電圧指令の印加によりモータＭから発生する電磁気音が音楽的な音階となるようにすることができる。このとき、高周波電圧指令の周波数を任意の時間、前述の制限内の任意の周波数とすることで、高周波電圧指令の印加により発生する電磁気音を音楽的な曲とし、快音化することができる。例えば、前述の制限は、ＰＷＭキャリアの周波数を根音の周波数に対し、図５に示す１２音平均律の長音階で２音以上離れた周波数比率の整数倍とするという制限である。あるいは、例えば、前述の制限は、根音となる高周波電圧指令の周波数を図６に示す周波数（４４０Ｈｚをラの音として１２音平均律で構成された周波数）の整数倍とする制限である。あるいは、例えば、前述の制限は、高周波電圧指令の周波数を、ＰＷＭキャリアの周波数が人の不快に感じやすい２ｋＨｚ〜４ｋＨｚの周波数とならないように設定するという制限である。あるいは、例えば、前述の制限は、高周波電圧指令の周波数を、根音の周波数に対して図５に示す１２音平均律の長音階で２音以上離れた周波数比率の整数倍の逆比となる周波数とし、ＰＷＭキャリアの周波数を図６に示す周波数の整数倍とする制限である。

あるいは、例えば、次のように複数の高周波電圧指令を印加することで、複数の高周波電圧指令の印加により発生する電磁気音を和音とし、快音化することもできる。

高周波電圧指令の周波数を、ＰＷＭキャリアの周波数に対して図５に示す１２音平均律の長音階で２音以上離れた周波数比率の整数倍の逆比となる周波数とする制限内で、図７に示すように、それぞれが長音階で２音離れて連続する複数の異なる周波数を高周波電圧指令の周波数及びＰＷＭキャリアの周波数とする。これにより、複数の高周波電圧指令の印加によりモータＭから発生する電磁気音と、ＰＷＭキャリアの周波数に応じたＰＷＭ制御のパルス状出力電圧に含まれる高調波電圧成分によりモータＭから発生する電磁気音とを和音とでき、快音化することができる。このとき、和音を構成する高周波電圧指令の周波数やＰＷＭキャリアの周波数は、その中のいずれか１つ、あるいは複数が数オクターブ移動してもよい。

この場合、図１に示す高周波電圧指令Ｖｕｈ、Ｖｖｈ、Ｖｗｈは、位置推定用の高周波電圧指令Ｖｕｃ、Ｖｖｃ、Ｖｗｃと、その他の高周波電圧指令Ｖｕｍｋ、Ｖｖｍｋ、Ｖｗｍｋ（ｋ＝１、２、３、…、ｎ）とを加算したものになる。

このとき、高周波電圧発生器８は、例えば、図３に示すように、第１の電圧発生器８１、第２の電圧発生器８２、フィルタ８４、及び加算器８３ｕ、８３ｖ、８３ｗを有する。第１の電圧発生器８１は、基準周波数演算器１３で演算された周波数を基に、モータＭにおける回転子位置を推定するための位置推定用の高周波電圧指令Ｖｕｃ、Ｖｖｃ、Ｖｗｃを発生して加算器８３ｕ、８３ｖ、８３ｗへ供給する。第２の電圧発生器８２は、基準周波数演算器１３で演算された周波数を基に、モータＭにおける回転子位置の推定に寄与しない音情報出力用の高周波電圧指令Ｖｕｍｋ、Ｖｖｍｋ、Ｖｗｍｋを発生してフィルタ８４へ供給する。フィルタ８４は、音情報出力用の高周波電圧指令Ｖｕｍｋ、Ｖｖｍｋ、Ｖｗｍｋに含まれるノイズ成分を除去して加算器８３ｕ、８３ｖ、８３ｗへ供給する。加算器８３ｕ、８３ｖ、８３ｗは、位置推定用の高周波電圧指令Ｖｕｃ、Ｖｖｃ、Ｖｗｃに音情報出力用の高周波電圧指令Ｖｕｍｋ、Ｖｖｍｋ、Ｖｗｍｋを加算して、加算結果を高周波電圧指令Ｖｕｈ、Ｖｖｈ、Ｖｗｈとして加算器４０ｕ、４０ｖ、４０ｗへ供給する。

なお、音情報出力用の高周波電圧指令Ｖｕｍｋ、Ｖｖｍｋ、Ｖｗｍｋに位置推定用の高周波電圧指令Ｖｕｃ、Ｖｖｃ、Ｖｗｃと同じ周波数成分やその近傍の周波数成分が含まれる可能性がない場合には、フィルタ８４を省略することが可能である。また、複数の高周波電圧を印加した場合に電流検出手段２により検出されるモータ電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗは、位置推定用の高周波電圧指令Ｖｕｃ、Ｖｖｃ、Ｖｗｃの周波数成分の高周波電流ｉｕｃ、ｉｖｃ、ｉｗｃの他に、位置推定とは無関係の音情報出力用の高周波電圧指令Ｖｕｍｋ、Ｖｖｍｋ、Ｖｗｍｋ（ｋ＝１、２、３、…、ｎ）の周波数成分の高周波電流ｉｕｍｋ、ｉｖｍｋ、ｉｗｍｋ（ｋ＝１、２、３、…、ｎ）を含んでいる。

複数の高周波電圧指令を印加する場合、フィルタ９では、バンドパスフィルタなどを用いて、高周波電圧指令Ｖｕｈ、Ｖｖｈ、Ｖｗｈと同じ周波数成分の高周波電流ｉｕｈ、ｉｖｈ、ｉｗｈを除いた電流ｉｕｆ、ｉｖｆ、ｉｗｆを第２の座標変換器１２に出力すると共に、高周波電圧指令Ｖｕｈ、Ｖｖｈ、Ｖｗｈと同じ周波数成分の高周波電流ｉｕｈ、ｉｖｈ、ｉｗｈを抽出し、さらにノッチフィルタなどを用いて、位置推定用の高周波電圧指令Ｖｕｃ、Ｖｖｃ、Ｖｗｃの周波数成分の高周波電流ｉｕｃ、ｉｖｃ、ｉｗｃを抽出し、位置推定器３に出力する。

このとき、位置推定に用いていない高周波電圧指令Ｖｕｍｋ、Ｖｖｍｋ、Ｖｗｍｋ（ｋ＝１、２、３、…、ｎ）の周波数成分の高周波電流ｉｕｍｋ、ｉｖｍｋ、ｉｗｍｋ（ｋ＝１、２、３、…、ｎ）はフィルタ９でフィルタリングされるため、高周波電圧指令Ｖｕｍｋ、Ｖｖｍｋ、Ｖｗｍｋ（ｋ＝１、２、３、…、ｎ）は任意の大きさとすることができる。

また、運転中に位置推定用の高周波電圧指令の周波数を切換える場合は、フィルタ９の代わりに帯域を変えた２つのフィルタを用意し、２つのフィルタそれぞれを切替前周波数成分の抽出と切換後周波数成分の抽出とに用いて、切換後周波数用のフィルタリングが完了するまでは切換前の高周波電圧周波数成分の高周波電流を位置推定に用い、フィルタリングが完了した時点から、切換後の高周波電圧周波数成分の高周波電流を位置推定に用いるようにしてもよい。

あるいは、例えば、上記したような制限内において、これらの周波数を任意の時間、任意の周波数とすることで、単一の和音ではなく音楽的な曲とし、快音化することもできる。この場合、基準周波数演算器１３は、それぞれの周波数とその印加時間とを音楽の曲パターン毎にデータテーブル９１として保持してもよい。すなわち、データテーブル９１は、根音の周波数と曲パターンデータとが複数の根音の周波数について対応付けられていてもよい。そして、基準周波数演算器１３は、根音の周波数が決定された際、データテーブル９１から、その根音の周波数に対する曲パターン（曲パターンデータ）を、使用すべき曲パターンとして選択する。

あるいは、例えば、モータ制御装置１が出力遮断せずに警報を報知すべき運転状態においては、ＰＷＭキャリア周波数と高周波電圧周波数のパターンを正常運転時より変更してもよい。すなわち、周波数演算手段１６の基準周波数演算器１３は、モータＭから発生する電磁気音の変化によりモータＭが警報を報知するように、高周波電圧指令の周波数とＰＷＭキャリアの周波数とを演算してもよい。具体的には、周波数演算手段１６は、正常な運転状態と警報を報知すべき運転状態とのいずれであるのかを示す情報を外部（例えば、上位のコントローラ）から受ける。そして、周波数演算手段１６は、正常な運転状態において、高周波電圧指令の周波数とＰＷＭキャリアの周波数とを第１のパターンにし、警報を報知すべき運転状態において、高周波電圧指令の周波数とＰＷＭキャリアの周波数とを第２のパターンにする。例えば、第２のパターンは、第１のパターンよりテンポの速い曲パターンとすることができる。あるいは、例えば、第２のパターンは、第１のパターンより音程の変化の大きい曲パターンとすることができる。あるいは、例えば、第２のパターンは、第１のパターンより音程の高い曲パターンとすることができる。あるいは、例えば、第２のパターンは、第１のパターンより音量の大きい曲パターンとすることができる。それに応じて、電圧印加手段１５は、正常な運転状態において、モータＭから第１のパターンに対応した第１の電磁気音パターンが発生し、警報を報知すべき運転状態において、モータＭから第２のパターンに対応した第２の電磁気音パターンが発生するように、モータＭに対して駆動制御用の電圧を印加する。これにより、警報発生を電磁気音の変化により周囲の作業者に報せることができる。

あるいは、例えば、運転周波数に応じて高周波電圧周波数を制限内の任意の周波数とすることで、起動時に加速時間に応じてテンポの違う音楽を出すことができる。すなわち、周波数演算手段１６の基準周波数演算器１３は、モータＭから発生する電磁気音のテンポの変化によりモータＭの運転開始及び加速の度合いを報知するように、高周波電圧指令の周波数とＰＷＭキャリアの周波数とを演算してもよい。具体的には、周波数演算手段１６は、モータＭの運転周波数を示す情報を例えば制御手段４から受ける。そして、周波数演算手段１６は、モータＭの運転周波数に応じて高周波電圧指令の周波数とＰＷＭキャリアの周波数とを演算する。例えば、周波数演算手段１６は、モータＭの起動時に、高周波電圧指令の周波数とＰＷＭキャリアの周波数とを第３のパターンにし、モータＭの運転周波数が第１の周波数のときに、高周波電圧指令の周波数とＰＷＭキャリアの周波数とを第４のパターンにし、モータＭの運転周波数が第１の周波数より高い第２の周波数のときに、高周波電圧指令の周波数とＰＷＭキャリアの周波数とを第５のパターンにする。第４のパターンは、第３のパターンよりテンポの速い曲パターンとすることができ、第５のパターンは、第４のパターンよりテンポの速い曲パターンとすることができる。これにより、モータＭの運転開始、及び加速の度合いを、不快音を出すことなく周囲の作業者に報せることができる。

以上のように、実施の形態１では、モータ制御装置１において、周波数演算手段１６が、高周波電圧指令の周波数とＰＷＭキャリアの周波数とが快音となる関係を満たすように、高周波電圧指令の周波数とＰＷＭキャリアの周波数とを演算する。これにより、高周波電圧指令の印加によりモータＭから発生する電磁気音と、ＰＷＭキャリアの周波数に応じたＰＷＭ制御のパルス状出力電圧に含まれる高調波電圧成分によりモータから発生する電磁気音とを、互いとの関係において快音化することができる。すなわち、モータ制御装置１において、高周波電圧指令の印加に伴い発生する電磁気音を快音化できる。

また、実施の形態１では、上記の快音となる関係が、例えば、高周波電圧指令に応じて発生する電磁気音とＰＷＭキャリアに応じて発生する電磁気音とが音楽的に不協和音とならない関係である。これにより、高周波電圧指令の印加によりモータＭから発生する電磁気音と、ＰＷＭキャリアの周波数に応じたＰＷＭ制御のパルス状出力電圧に含まれる高調波電圧成分によりモータＭから発生する電磁気音とが、互いに音楽的に不協和音とならないようにすることができ、互いとの関係において快音化することができる。

また、実施の形態１では、周波数演算手段１６が、例えば、高周波電圧指令の周波数を根音とし、ＰＷＭキャリアの周波数を根音の周波数に対し１２音平均律の長音階で２音以上離れた周波数比率の整数倍とするように、高周波電圧指令の周波数とＰＷＭキャリアの周波数とを演算する。これにより、高周波電圧指令の印加によりモータＭから発生する電磁気音と、ＰＷＭキャリアの周波数に応じたＰＷＭ制御のパルス状出力電圧に含まれる高調波電圧成分によりモータＭから発生する電磁気音とが、互いに音楽的に不協和音とならないようにすることができる。

また、実施の形態１では、周波数演算手段１６が、例えば、根音となる高周波電圧指令の周波数を、４４０Ｈｚをラの音として１２音平均律で構成された周波数の整数倍とするように、高周波電圧指令の周波数とＰＷＭキャリアの周波数とを演算する。これにより、高周波電圧指令の印加によりモータＭから発生する電磁気音と、ＰＷＭキャリアの周波数に応じたＰＷＭ制御のパルス状出力電圧に含まれる高調波電圧成分によりモータＭから発生する電磁気音とが、互いに音楽的に不協和音とならないようにすることができる。

また、実施の形態１では、高周波電圧発生器８が、例えば、モータＭにおける回転子位置を推定するための位置推定用の高周波電圧指令Ｖｕｃ、Ｖｖｃ、Ｖｗｃに、モータＭにおける回転子位置の推定に寄与しない音情報出力用の高周波電圧指令Ｖｕｍｋ、Ｖｖｍｋ、Ｖｗｍｋを加算して、加算結果を高周波電圧指令Ｖｕｈ、Ｖｖｈ、Ｖｗｈとして出力する。このとき、上記の快音となる関係が、高周波電圧指令に応じて発生する電磁気音とＰＷＭキャリアに応じて発生する電磁気音とが音楽的な和音となる関係である。これにより、複数の高周波電圧指令の印加によりモータＭから発生する複数の電磁気音と、ＰＷＭキャリアの周波数に応じたＰＷＭ制御のパルス状出力電圧に含まれる高調波電圧成分によりモータＭから発生する電磁気音とを、互いに音楽的な和音とでき、互いとの関係において快音化することができる。

また、実施の形態１では、周波数演算手段１６が、高周波電圧指令の周波数をＰＷＭキャリアの周波数に対して１２音平均律の長音階で２音以上離れた周波数比率の整数倍の逆比となる周波数とする制限内で、各高周波電圧指令の周波数とＰＷＭキャリアの周波数とが長音階で２音離れて連続する互いに異なる周波数になるように、高周波電圧指令の周波数とＰＷＭキャリアの周波数とを演算する。これにより、複数の高周波電圧指令の印加によりモータＭから発生する複数の電磁気音と、ＰＷＭキャリアの周波数に応じたＰＷＭ制御のパルス状出力電圧に含まれる高調波電圧成分によりモータＭから発生する電磁気音とを、互いに音楽的な和音とできる。

また、実施の形態１では、周波数演算手段１６が、和音を構成する各高周波電圧指令の周波数とＰＷＭキャリアの周波数とのうち少なくとも１つが数オクターブ移動した和音を構成するように、高周波電圧指令の周波数とＰＷＭキャリアの周波数とを演算する。これにより、複数の高周波電圧指令の印加によりモータＭから発生する複数の電磁気音と、ＰＷＭキャリアの周波数に応じたＰＷＭ制御のパルス状出力電圧に含まれる高調波電圧成分によりモータＭから発生する電磁気音とを、互いに音楽的な和音とできる。

また、実施の形態１では、上記の快音となる関係が、例えば、高周波電圧指令に応じて発生する電磁気音とＰＷＭキャリアに応じて発生する電磁気音とが音楽的な曲を奏でる関係である。これにより、複数の高周波電圧指令の印加によりモータＭから発生する複数の電磁気音と、ＰＷＭキャリアの周波数に応じたＰＷＭ制御のパルス状出力電圧に含まれる高調波電圧成分によりモータＭから発生する電磁気音とを、互いに音楽的な曲を奏でるようにすることができる。

また、実施の形態１では、周波数演算手段１６が、例えば、高周波電圧指令の周波数をＰＷＭキャリアの周波数に対して１２音平均律の長音階で２音以上離れた周波数比率の整数倍の逆比となる周波数とする制限内で、高周波電圧指令及びＰＷＭキャリアを任意の時間において任意の周波数とするように、高周波電圧指令の周波数とＰＷＭキャリアの周波数とを演算する。これにより、複数の高周波電圧指令の印加によりモータＭから発生する複数の電磁気音と、ＰＷＭキャリアの周波数に応じたＰＷＭ制御のパルス状出力電圧に含まれる高調波電圧成分によりモータＭから発生する電磁気音とを、互いに音楽的な曲を奏でるようにすることができる。

また、実施の形態１では、周波数演算手段１６が、印加する高周波電圧指令及びＰＷＭキャリアのそれぞれの周波数及び印加時間を音楽の曲パターン毎にデータテーブル９１（図４参照）として保持しており、データテーブル９１から使用すべき曲パターンを選択する。これにより、高周波電圧指令の周波数とＰＷＭキャリアの周波数とが、高周波電圧指令に応じて発生する電磁気音とＰＷＭキャリアに応じて発生する電磁気音とが音楽的な曲を奏でる関係を満たすようにすることができる。

また、実施の形態１では、周波数演算手段１６が、例えば、モータＭから発生する電磁気音の変化によりモータＭが警報を報知するように、高周波電圧指令の周波数とＰＷＭキャリアの周波数とを演算する。これにより、高周波電圧指令の印加に伴い発生する電磁気音を快音化できるとともに、警報発生を電磁気音の変化により周囲の作業者に報せることができる。

また、実施の形態１では、周波数演算手段１６が、正常な運転状態において、高周波電圧指令の周波数とＰＷＭキャリアの周波数とを第１のパターンにし、警報を報知すべき運転状態において、高周波電圧指令の周波数とＰＷＭキャリアの周波数とを第２のパターンにする。電圧印加手段１５は、正常な運転状態において、モータＭから第１のパターンに対応した第１の電磁気音パターンが発生し、警報を報知すべき運転状態において、モータＭから第２のパターンに対応した第２の電磁気音パターンが発生するように、モータＭに対して駆動制御用の電圧を印加する。これにより、警報発生を電磁気音の変化により周囲の作業者に報せることができる。

また、実施の形態１では、周波数演算手段１６が、モータＭから発生する電磁気音のテンポの変化によりモータＭの運転開始及び加速の度合いを報知するように、高周波電圧指令の周波数とＰＷＭキャリアの周波数とを演算する。これにより、高周波電圧指令の印加に伴い発生する電磁気音を快音化できるとともに、モータＭの運転開始、及び加速の度合いを、不快音を出すことなく周囲の作業者に報せることができる。

また、実施の形態１では、周波数演算手段１６が、上記の制限内で、高周波電圧指令の周波数を運転周波数に応じた周波数にするように、高周波電圧指令の周波数とＰＷＭキャリアの周波数とを演算する。これにより、高周波電圧指令の印加に伴い発生する電磁気音を快音化できるとともに、モータＭの運転開始、及び加速の度合いを、不快音を出すことなく周囲の作業者に報せることができる。

なお、図２に示す電力変換部２４を構成するスイッチング素子およびダイオード素子は、一般に、珪素（シリコン：Ｓｉ）系半導体によって形成されるが、Ｓｉ系半導体と比較して、大きなエネルギーバンド幅を持つワイドバンドギャップ（ＷＢＧ）半導体によって形成されていることが好ましい。このＷＢＧ半導体としては、例えば、炭化珪素（ＳｉＣ）や窒化ガリウム（ＧａＮ）系材料、またはダイヤモンド等がある。

例えば、このようなＷＢＧ半導体によって形成されたスイッチング素子やダイオード素子は、耐電圧性が高く、許容電流密度も高いため、スイッチング素子やダイオード素子の小型化が可能であり、これら小型化されたスイッチング素子やダイオード素子を用いることにより、これらの素子を組み込んだモータの小型化が可能となる。

また、耐熱性も高いため、ヒートシンクの小型化が可能であり、モータの一層の小型化が可能になる。

さらに、電力損失が低いため、スイッチング素子やダイオード素子の高効率化が可能であり、延いては、モータの高効率化が可能になる。

したがって、ＷＢＧ半導体によって形成されたスイッチング素子やダイオード素子を用いて、モータ内部の電源回路やインバータ回路を構成することにより、モータを搭載する機器のさらなる小型化、高効率化を図ることができる。

さらに、選択可能なＰＷＭキャリア周波数の帯域が広がることから、より多くの音階を用いることが可能となる。

なお、スイッチング素子及びダイオード素子の両方がワイドバンドギャップ半導体によって形成されていることがより望ましいが、いずれか一方の素子がワイドバンドギャップ半導体によって形成されていてもよい。

実施の形態２．
次に、実施の形態２にかかるモータ制御装置１００について図８を用いて説明する。図８は、モータ制御装置１００の構成を示す図である。以下では、実施の形態１と異なる部分を中心に説明する。

実施の形態１では、モータＭの回転子の位置推定を固定座標系（ＵＶＷ座標系）上で行っているが、実施の形態２では、モータＭの回転子の位置推定を回転座標系（ｄ−ｑ座標系）上で行う。

具体的には、モータ制御装置１００において、図８に示すように、制御手段１０４内の高周波電圧発生器１０８、フィルタ１０９、及び第１の座標変換器１１０の構成と、位置推定手段１１４の位置推定器１０３の構成とが、実施の形態１と異なる。

高周波電圧発生器１０８では、推定回転子位置θＬと同期して回転する回転２軸（ｄ−ｑ軸）上に、基準周波数演算器１３で演算した周波数のｄ軸交流電圧指令Ｖｄｈを与え、ｑ軸電圧指令Ｖｑｈはゼロとした２軸の高周波電圧指令Ｖｄｈ、Ｖｑｈを３相交流座標の高周波電圧指令Ｖｕｈ、Ｖｖｈ、Ｖｗｈに座標変換したものを加算器４０ｕ、４０ｖ、４０ｗに出力している。ＰＷＭインバータ５には、高周波電圧指令Ｖｕｈ、Ｖｖｈ、Ｖｗｈが駆動電圧指令Ｖｕ＊、Ｖｖ＊、Ｖｗ＊に重畳された電圧指令Ｖｕｐ＊、Ｖｖｐ＊、Ｖｗｐ＊が出力される。

第１の座標変換器１１０では、電流検出手段２で検出されたモータ電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗを推定位置θＬと同期して回転する回転２軸（ｄ−ｑ軸）上の電流ｉｄｆ、ｉｑｆに座標変換し、フィルタ１０９に出力している。

フィルタ１０９では、高周波電圧指令Ｖｄｈと同じ周波数成分の高周波電流ｉｄｈ、ｉｑｈを取り除いたｉｄ、ｉｑを実施の形態１と同様の駆動電圧指令演算部６の電流制御器１１に出力する。また、ｉｄｆ、ｉｑｆからフィルタ１０９で抽出した高周波電圧指令Ｖｄｈと同じ周波数成分の高周波電流ｉｄｈ、ｉｑｈを位置推定器１０３に出力する。

位相推定器１０３では、フィルタ１０９で抽出した高周波電圧指令Ｖｄｈと同じ周波数成分の高周波電流ｉｄｈ、ｉｑｈよりモータＭの推定回転子位置θＬを演算する。推定手法については、特許文献１にて述べられているが、その手法に限定されるものではなく、２軸の高周波電圧指令Ｖｄｈ、Ｖｑｈと同じ周波数成分の高周波電流ｉｄｈ、ｉｑｈの少なくともいずれか一方に基づいて、推定回転子位置θＬまたは推定位置誤差ΔθＬを演算するものであれば、それ以外のどのような手法を適用してもよい。

このように、実施の形態２においても、周波数演算手段１６が、高周波電圧指令の周波数とＰＷＭキャリアの周波数とが快音となる関係を満たすように、高周波電圧指令の周波数とＰＷＭキャリアの周波数とを演算する。これにより、高周波電圧指令の印加によりモータから発生する電磁気音と、ＰＷＭキャリアの周波数に応じたＰＷＭ制御のパルス状出力電圧に含まれる高調波電圧成分によりモータＭから発生する電磁気音とを、互いとの関係において快音化することができる。すなわち、実施の形態２によっても、モータ制御装置１００において、高周波電圧指令の印加に伴い発生する電磁気音を快音化できる。

上記の実施の形態１、２にかかるモータ制御装置を適用したモータ制御システムについて図９を用いて説明する。以下では、実施の形態１にかかるモータ制御装置１を適用したモータ制御システムＳについて例示的に説明するが、実施の形態２にかかるモータ制御装置１００を適用したモータ制御システムＳについても同様である。

モータ制御システムＳでは、図９に示すように、例えば、複数台のモータ制御装置１−１、１−２で複数のモータＭ−１、Ｍ−２を並列運転する。

このとき、例えば、複数台のモータ制御装置１−１、１−２の間で制御情報をやり取りし、任意の一台のモータ制御装置の高周波電圧指令の周波数の一つを根音とした１２音平均律の長音階で、図７に示すように、それぞれが長音階で２音離れて連続する周波数の整数倍、あるいはその逆比を個々のモータ制御装置のＰＷＭキャリア周波数及び高周波電圧周波数とする。これにより、複数のモータＭ−１、Ｍ−２からの電磁気音が、互いに不協和音とならないようにすることができる。

あるいは、例えば、根音を図６に示す周波数（４４０Ｈｚをラの音として１２音平均律で構成された周波数）の整数倍とすることで、他のＰＷＭキャリアの周波数と高周波電圧指令の周波数とは音楽的な音階となるため、個々のモータ制御装置１−１、１−２の高周波電圧指令の周波数を任意の時間、前述の制限内の任意の周波数とすることで、高周波電圧の印加により発生する電磁気音を音楽とし、快音化することができる。

また、複数台のモータ制御装置１−１、１−２で複数のモータＭ−１、Ｍ−２の電磁気音を音楽とし、個々のモータ制御装置１−１、１−２に楽曲の特定の旋律を担当させることで、複数台のモータ制御装置１−１、１−２で楽曲を合奏するようにしてもよい。この場合、異常発生などでこのうちの一台ないし複数台のモータ制御装置１−１、１−２が異常停止した場合、楽曲が乱れるため、警報音などを鳴らさずとも異常発生を周囲に報せることができる。

以上のように、本発明にかかるモータ制御装置及びモータ制御システムは、モータの制御に有用である。

１ モータ制御装置
２ 電流検出手段
３ 位置推定器
４ 制御手段
５ ＰＷＭインバータ
６ 駆動電圧指令演算部
７ ＰＷＭ周波数発生器
８ 高周波電圧発生器
９ フィルタ
１０ 第１の座標変換器
１１ 電流制御器
１２ 第２の座標変換器
１３ 基準周波数演算器
１４ 位置推定手段
１５ 電圧印加手段
１６ 周波数演算手段
２３ ＰＷＭ変調部
２４ 電力変換部
２５ 平滑部
２７ キャリア信号発生器
２８ｕ、２８ｖ、２８ｗ 比較器
４０ｕ、４０ｖ、４０ｗ 加算器
８１ 第１の電圧発生器
８２ 第２の電圧発生器
８３ｕ、８３ｖ、８３ｗ 加算器
８４ フィルタ
９１ データテーブル
９２ 周波数演算部
９３ 根音決定部
１００ モータ制御装置
１０３ 位相推定器
１０４ 制御手段
１０８ 高周波電圧発生器
１０９ フィルタ
１１０ 第１の座標変換器
１１４ 位置推定手段

Claims (16)

1. 突極性を有するモータの駆動制御を行うモータ制御装置であって、
   前記モータに流れるモータ電流を検出する電流検出手段と、
   前記検出されたモータ電流に基づいて、前記モータにおける回転子位置を推定する位置推定手段と、
   前記検出されたモータ電流と前記推定された回転子位置とに基づいて、電圧指令を生成する制御手段と、
   高周波電圧指令の周波数とＰＷＭキャリアの周波数とを演算する周波数演算手段と、
   前記生成された電圧指令と前記演算された周波数を有するＰＷＭキャリアとに基づいて、前記モータに対して駆動制御用の電圧を印加する電圧印加手段と、
   を備え、
   前記制御手段は、
   前記モータを駆動するための駆動電圧指令を演算する駆動電圧指令演算部と、
   前記演算された周波数を有する高周波電圧指令を発生させて出力する高周波電圧発生器と、
   前記駆動電圧指令と前記高周波電圧指令とを加算して加算結果を電圧指令として前記電圧印加手段に出力する加算器と、
   を有し、
   前記周波数演算手段は、高周波電圧指令の周波数とＰＷＭキャリアの周波数とが快音となる関係を満たすように、前記高周波電圧指令の周波数と前記ＰＷＭキャリアの周波数とを演算する
   ことを特徴とするモータ制御装置。
2. 前記電圧印加手段に用いられるスイッチング素子は、ワイドバンドギャップ半導体を主成分とする材料で形成されている
   ことを特徴とする請求項１に記載のモータ制御装置。
3. 前記快音となる関係は、前記高周波電圧指令に応じて発生する電磁気音と前記ＰＷＭキャリアに応じて発生する電磁気音とが音楽的に不協和音とならない関係である
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載のモータ制御装置。
4. 前記周波数演算手段は、前記高周波電圧指令の周波数を根音とし、前記ＰＷＭキャリアの周波数を根音の周波数に対し１２音平均律の長音階で２音以上離れた周波数比率の整数倍とするように、前記高周波電圧指令の周波数と前記ＰＷＭキャリアの周波数とを演算する
   ことを特徴とする請求項３に記載のモータ制御装置。
5. 前記周波数演算手段は、根音となる前記高周波電圧指令の周波数を、４４０Ｈｚをラの音として１２音平均律で構成された周波数の整数倍とするように、前記高周波電圧指令の周波数と前記ＰＷＭキャリアの周波数とを演算する
   ことを特徴とする請求項３に記載のモータ制御装置。
6. 前記高周波電圧発生器は、前記モータにおける回転子位置を推定するための位置推定用の高周波電圧指令に、前記モータにおける回転子位置の推定に寄与しない音情報出力用の高周波電圧指令を加算して、加算結果を前記高周波電圧指令として出力し、
   前記快音となる関係は、前記高周波電圧指令に応じて発生する電磁気音と前記ＰＷＭキャリアに応じて発生する電磁気音とが音楽的な和音となる関係である
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載のモータ制御装置。
7. 前記周波数演算手段は、前記高周波電圧指令の周波数を前記ＰＷＭキャリアの周波数に対して１２音平均律の長音階で２音以上離れた周波数比率の整数倍の逆比となる周波数とする制限内で、前記高周波電圧指令の周波数と前記ＰＷＭキャリアの周波数とが長音階で２音離れて連続する互いに異なる周波数になるように、前記高周波電圧指令の周波数と前記ＰＷＭキャリアの周波数とを演算する
   ことを特徴とする請求項６に記載のモータ制御装置。
8. 前記周波数演算手段は、和音を構成する前記高周波電圧指令の周波数と前記ＰＷＭキャリアの周波数とのうち少なくとも１つが数オクターブ移動した和音を構成するように、前記高周波電圧指令の周波数と前記ＰＷＭキャリアの周波数とを演算する
   ことを特徴とする請求項７に記載のモータ制御装置。
9. 前記快音となる関係は、前記高周波電圧指令に応じて発生する電磁気音と前記ＰＷＭキャリアに応じて発生する電磁気音とが音楽的な曲を奏でる関係である
   ことを特徴とする請求項６から８のいずれか１項に記載のモータ制御装置。
10. 前記周波数演算手段は、前記高周波電圧指令の周波数を前記ＰＷＭキャリアの周波数に対して１２音平均律の長音階で２音以上離れた周波数比率の整数倍の逆比となる周波数とする制限内で、前記高周波電圧指令及び前記ＰＷＭキャリアを任意の時間において任意の周波数とするように、前記高周波電圧指令の周波数と前記ＰＷＭキャリアの周波数とを演算する
    ことを特徴とする請求項９に記載のモータ制御装置。
11. 前記周波数演算手段は、印加する前記高周波電圧指令及び前記ＰＷＭキャリアのそれぞれの周波数及び印加時間を音楽の曲パターン毎にデータテーブルとして保持しており、前記データテーブルから使用すべき曲パターンを選択する
    ことを特徴とする請求項１０に記載のモータ制御装置。
12. 前記周波数演算手段は、前記モータから発生する電磁気音の変化により前記モータが警報を報知するように、前記高周波電圧指令の周波数と前記ＰＷＭキャリアの周波数とを演算する
    ことを特徴とする請求項１０又は１１に記載のモータ制御装置。
13. 前記周波数演算手段は、正常な運転状態において、前記高周波電圧指令の周波数と前記ＰＷＭキャリアの周波数とを第１のパターンにし、警報を報知すべき運転状態において、前記高周波電圧指令の周波数と前記ＰＷＭキャリアの周波数とを第２のパターンにし、
    前記電圧印加手段は、正常な運転状態において、前記モータから前記第１のパターンに対応した第１の電磁気音パターンが発生し、警報を報知すべき運転状態において、前記モータから前記第２のパターンに対応した第２の電磁気音パターンが発生するように、前記モータに対して駆動制御用の電圧を印加する
    ことを特徴とする請求項１２に記載のモータ制御装置。
14. 前記周波数演算手段は、前記モータから発生する電磁気音のテンポの変化により前記モータの運転開始及び加速の度合いを報知するように、前記高周波電圧指令の周波数と前記ＰＷＭキャリアの周波数とを演算する
    ことを特徴とする請求項１０又は１１に記載のモータ制御装置。
15. 前記周波数演算手段は、前記制限内で、前記高周波電圧指令の周波数を運転周波数に応じた周波数にするように、前記高周波電圧指令の周波数と前記ＰＷＭキャリアの周波数とを演算する
    ことを特徴とする請求項１４に記載のモータ制御装置。
16. 複数のモータと、
    前記複数のモータを並列運転するように制御する、それぞれ請求項１から１５のいずれか１項に記載の複数のモータ制御装置と、
    を備えたことを特徴とするモータ制御システム。

Images