JP2021048681A - Motor control device, motor control system, and motor control method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、モータを制御するモータ制御装置、モータ制御システム及びモータ制御方法に関する。 The present invention relates to a motor control device for controlling a motor, a motor control system, and a motor control method.
ロータに永久磁石を使用しないスイッチド・リラクタンス・モータ（Switched Reluctance Motor）が知られている（例えば、特許文献１参照）。このモータでは、ステータに設けられたコイルに通電することにより磁界を発生させ、この磁界による吸引力を利用して回転力を得ている。永久磁石を使用しないシンプルな構成とすることができるため、堅牢で高温や高速回転に対するロバスト性が高いモータを得ることができる。 A switched reluctance motor that does not use a permanent magnet in the rotor is known (see, for example, Patent Document 1). In this motor, a magnetic field is generated by energizing a coil provided in the stator, and a rotational force is obtained by utilizing the attractive force generated by the magnetic field. Since the structure can be simple without using permanent magnets, it is possible to obtain a motor that is robust and has high robustness against high temperature and high speed rotation.
スイッチド・リラクタンス・モータを大電流で連続的に使用した場合、コイルを駆動する駆動回路に使用されたスイッチング素子に流れる電流によりスイッチング素子が発熱する。スイッチング素子の温度が一定の閾値を超えた場合には、スイッチング素子の保護のため、動作を停止させている。しかし従来の駆動方法では、駆動回路に使用されたスイッチング素子のうち一部の温度上昇が他のスイッチング素子よりも大きくなる場合がある。したがって、スイッチング素子に流れる電流を各素子に分配し、発熱量又は温度上昇がより均一化されるように制御できれば、保護のための動作停止状態に至りにくくなり、許容される動作領域を拡大させることができる。 When a switched reluctance motor is continuously used with a large current, the switching element generates heat due to the current flowing through the switching element used in the drive circuit for driving the coil. When the temperature of the switching element exceeds a certain threshold value, the operation is stopped to protect the switching element. However, in the conventional driving method, the temperature rise of a part of the switching elements used in the driving circuit may be larger than that of the other switching elements. Therefore, if the current flowing through the switching element can be distributed to each element and the calorific value or temperature rise can be controlled to be more uniform, it is difficult to reach the operation stop state for protection, and the allowable operating range is expanded. be able to.
本発明は、駆動回路の各スイッチング素子の発熱量又は温度上昇を適切に制御できるモータ制御装置、モータ制御システム及びモータ制御方法を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a motor control device, a motor control system, and a motor control method capable of appropriately controlling the calorific value or temperature rise of each switching element of a drive circuit.
１つの側面では、
モータを制御するモータ制御装置であって、
前記モータは、
突極を有するステータコアと、
前記ステータコアの突極に取り付けられるコイルと、
突極を有し、前記コイルにより発生する磁界により磁化されるロータとを有し、
前記モータ制御装置は、
電源と前記コイルとの間に接続され、前記コイルの一端側に接続される第１のスイッチング素子及び第３のスイッチング素子と、前記コイルの他端側に接続される第２のスイッチング素子及び第４のスイッチング素子とを含むＨブリッジ回路を形成し、前記第１のスイッチング素子から前記第４のスイッチング素子のオン／オフ状態に応じて前記コイルを複数相独立駆動する駆動回路と、
第１の通電状態及び第２の通電状態を含む複数の通電状態のうちの選択した通電状態が実現されるように前記駆動回路を制御する制御部と、を備え、
前記第１の通電状態及び前記第２の通電状態は、いずれも、前記電源から前記コイルへと電流が流れかつ前記モータに同一方向の回転トルクを発生させる状態であるか、又は、いずれも、前記コイルから前記電源へと電流が流れかつ前記モータに同一方向の回転トルクを発生させる状態であり、
前記第１の通電状態は、前記制御部により前記第１のスイッチング素子及び前記第４のスイッチング素子がオン状態とされることで実現され、前記第２の通電状態は、前記制御部により前記第２のスイッチング素子及び前記第３のスイッチング素子がオン状態とされることで実現される、モータ制御装置を提供する。
On one side,
A motor control device that controls a motor
The motor
A stator core with salient poles and
A coil attached to the salient pole of the stator core and
It has a salient pole and has a rotor that is magnetized by the magnetic field generated by the coil.
The motor control device is
A first switching element and a third switching element connected between the power supply and the coil and connected to one end side of the coil, and a second switching element and a third switching element connected to the other end side of the coil. A drive circuit that forms an H-bridge circuit including 4 switching elements and independently drives a plurality of phases of the coil from the first switching element according to an on / off state of the fourth switching element.
A control unit that controls the drive circuit so that a selected energized state from a plurality of energized states including a first energized state and a second energized state is realized is provided.
The first energized state and the second energized state are both states in which a current flows from the power source to the coil and causes the motor to generate rotational torque in the same direction, or both. A state in which a current flows from the coil to the power supply and the motor generates rotational torque in the same direction.
The first energized state is realized by turning on the first switching element and the fourth switching element by the control unit, and the second energized state is realized by the control unit. Provided is a motor control device realized by turning on the second switching element and the third switching element.
本発明によれば、駆動回路の各スイッチング素子の発熱量又は温度上昇を適切に制御できる。 According to the present invention, the calorific value or temperature rise of each switching element of the drive circuit can be appropriately controlled.
以下、添付図面を参照しながら各実施例について詳細に説明する。 Hereinafter, each embodiment will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
図１は、３相のスイッチド・リラクタンス・モータ及びスイッチド・リラクタンス・モータを制御するモータ制御装置の構成を示す図、図２は、スイッチング素子の温度を検出する温度センサの例を示す平面図、図３は、駆動信号生成部の構成を示す図、図４Ａ及び図４Ｂは、スイッチド・リラクタンス・モータの駆動原理を模式的に示す図である。 FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a three-phase switched reluctance motor and a motor control device for controlling a switched reluctance motor, and FIG. 2 is a plane showing an example of a temperature sensor for detecting the temperature of a switching element. FIG. 3 is a diagram showing a configuration of a drive signal generation unit, and FIGS. 4A and 4B are diagrams schematically showing a drive principle of a switched reluctance motor.
図１に示すように、スイッチド・リラクタンス・モータＭ（以下、「モータＭ」と称する。）は、モータユニット１０と、モータユニット１０を駆動する駆動回路２０と、を備える。
As shown in FIG. 1, the switched reluctance motor M (hereinafter referred to as “motor M”) includes a
モータユニット１０は、突極１１Ａ（図１、図４Ａ）を有するステータコア１１と、突極１２Ａ（図１、図４Ａ）を有するロータ１２と、ステータコア１１の突極１１Ａに取り付けられた各相（ｕ相、ｖ相及びｗ相）のコイル１３ｕ、１３ｖ、１３ｗと、を備える。図１に示すように、コイル１３ｕは互いに向かい合う２つの突極１１Ａにそれぞれ取り付けられ、２つのコイル１３ｕは互いに直列に接続される。同様に、コイル１３ｖは互いに向かい合う２つの突極１１Ａにそれぞれ取り付けられ、２つのコイル１３ｖは互いに直列に接続される。コイル１３ｗは互いに向かい合う２つの突極１１Ａにそれぞれ取り付けられ、２つのコイル１３ｗは互いに直列に接続される。
The
互いに直列に接続された各コイル１３ｕ、１３ｖ、１３ｗに電流を流すと、各コイル１３ｕ、１３ｖ、１３ｗに対応する突極１１Ａには、ロータ１２の中心軸に対して回転対象の磁場が形成される。
When a current is passed through the
ロータ１２の回転角は、レゾルバ等の角度検出センサ１５によって検出される。
The rotation angle of the
駆動回路２０は、各相（ｕ相、ｖ相及びｗ相）の駆動回路２０ｕ、２０ｖ、２０ｗを備える。駆動回路２０ｕはコイル１３ｕを、駆動回路２０ｖはコイル１３ｖを、駆動回路２０ｗはコイル１３ｗを、それぞれ独立駆動する。後述するように、各駆動回路２０ｕ、２０ｖ、２０ｗは、力行用回路と回生用回路とを含んでいる。
The
駆動回路２０ｕは、直列接続されたコイル１３ｕの一端に接続される高電位側スイッチング素子２１ｕ（第１のスイッチング素子の一例）及び低電位側スイッチング素子２２ｕ（第２のスイッチング素子の一例）と、直列接続されたコイル１３ｕの他端に接続される高電位側スイッチング素子２３ｕ（第３のスイッチング素子の一例）及び低電位側スイッチング素子２４ｕ（第４のスイッチング素子の一例）と、を備え、Ｈブリッジ回路を形成する。
The drive circuit 20u includes a high-potential
本実施例では、各スイッチング素子２１ｕ〜２４ｕとしてｎ型ＦＥＴ（Field effect transistor）を用いた例を示しているが、任意の素子を用いることができる。駆動回路２０ｖ、２０ｗを構成する後述のスイッチング素子も同様である。
In this embodiment, an example in which an n-type FET (Field effect transistor) is used as each switching
駆動回路２０ｖは、直列接続されたコイル１３ｖの一端に接続される高電位側スイッチング素子２１ｖ（第１のスイッチング素子の一例）及び低電位側スイッチング素子２２ｖ（第２のスイッチング素子の一例）と、直列接続されたコイル１３ｖの他端に接続される高電位側スイッチング素子２３ｖ（第３のスイッチング素子の一例）及び低電位側スイッチング素子２４ｖ（第４のスイッチング素子の一例）と、を備え、Ｈブリッジ回路を形成する。
The drive circuit 20v includes a high-potential
駆動回路２０ｗは、直列接続されたコイル１３ｗの一端に接続される高電位側スイッチング素子２１ｗ（第１のスイッチング素子の一例）及び低電位側スイッチング素子２２ｗ（第２のスイッチング素子の一例）と、直列接続されたコイル１３ｗの他端に接続される高電位側スイッチング素子２３ｗ（第３のスイッチング素子の一例）及び低電位側スイッチング素子２４ｗ（第４のスイッチング素子の一例）と、を備え、Ｈブリッジ回路を形成する。
The drive circuit 20w includes a high potential side switching element 21w (an example of a first switching element) and a low potential
図１に示すように、高電位側スイッチング素子２１ｕ、２１ｖ、２１ｗ及び高電位側スイッチング素子２３ｕ、２３ｖ、２３ｗのドレインは、電源２５の正極に、低電位側スイッチング素子２２ｕ、２２ｖ、２２ｗ及び低電位側スイッチング素子２４ｕ、２４ｖ、２４ｗのソースは、電源２５の負極に、それぞれ接続される。
As shown in FIG. 1, the drains of the high-potential
また、電源２５にはコンデンサ２６が並列に接続されている。
Further, a
各相のコイル１３ｕ、コイル１３ｖ、コイル１３ｖに流れる電流の値は、電流検出センサ２８により検出される。
The value of the current flowing through the
図２は、スイッチング素子２１ｕの温度を検出する温度センサ２７の例を示す平面図である。図２の例では、モールドタイプのスイッチング素子２１ｕの表面に温度センサ２７が熱的に結合されている。温度センサ２７はスイッチング素子２１ｕの表面の温度（スイッチング素子の温度を反映するパラメータの一例）を検出し、温度検出信号（図１）を出力する。温度センサ２７は、スイッチング素子２１ｕだけでなく、すべてのスイッチング素子２１ｕ〜２４ｕ、２１ｖ〜２４ｖ、２１ｗ〜２４ｗに結合され、それぞれの素子の表面の温度を検出し、温度検出信号を出力する。
FIG. 2 is a plan view showing an example of a
なお、スイッチング素子２１ｕ〜２４ｕ、２１ｖ〜２４ｖ、２１ｗ〜２４ｗは、冷却媒体（気体又は液体）により冷却することができる。また、冷却効率を高めるために、放熱フィン、冷却媒体を流動させるファンやポンプなどが適宜、使用されてもよい。
The
また、温度センサ２７はスイッチング素子２１ｕの温度に代えて、スイッチング素子２１ｕの温度を反映する任意のパラメータを検出することができる。例えば、冷却媒体の温度や放熱フィンの温度等を検出してもよい。
Further, the
図１に示すように、モータＭを制御するモータ制御装置１は、温度センサ２７からの温度検出信号を受ける温度異常検出部２と、温度異常検出部２からの信号に応じて、モータＭの選択モードを選択するモード選択部３と、上位システムから与えられるトルク指令値に応じた電流指令値を生成する電流指令値生成部４と、電流指令値生成部４により生成された電流指令値に従う駆動信号を出力する駆動信号生成部５（制御部の一例）と、モータ制御装置１の動作に必要なデータを格納する記憶部６と、を備える。
As shown in FIG. 1, the
なお、トルク指令値は、モータＭが生み出すべきトルク値をリアルタイムで規定する値であり、モータ制御装置１は、モータＭのトルク値がトルク指令値に追従するように、モータＭ（駆動回路２０）を制御する。電流指令値とトルク指令値との対応は、例えば記憶部６に格納されたマップにより規定することができ、電流指令値生成部４はこのマップを参照して電流指令値を求めることができる。
The torque command value is a value that defines the torque value to be generated by the motor M in real time, and the
図３に示すように、駆動信号生成部５は、フィードバック制御部５１と、通電パターン制御部５２と、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）出力部５３と、を備える。
As shown in FIG. 3, the drive signal generation unit 5 includes a feedback control unit 51, an energization
フィードバック制御部５１は、電流指令値生成部４から与えられた電流指令値と、電流検出センサ２８により検出された電流検出値とに基づいて、電流検出値が電流指令値に追従するように、駆動信号のデューティー値をフィードバック制御する。
The feedback control unit 51 makes the current detection value follow the current command value based on the current command value given by the current command value generation unit 4 and the current detection value detected by the
通電パターン制御部５２は、モータ制御装置１に与えられるトルク指令値と、角度検出センサ１５によって検出されるロータ１２の回転角（及び／又はロータ１２の角速度）と、モード選択部３から与えられる選択モードとに基づいて、記憶部６に記憶された通電パターンの中から適切な通電パターンを選択する。通電パターンは、後述する通電区間及び回生区間などを規定する情報であり、後述する通電状態の遷移を示す。なお、通電パターンに、駆動信号に関する他の情報を含めることもできる。
The energization
ＰＷＭ出力部５３は、通電パターン制御部５２から与えられた通電パターン及びフィードバック制御部５１から与えられたデューティー値に従った駆動信号を出力する。この駆動信号は、各スイッチング素子２１ｕ〜２４ｕ、２１ｖ〜２４ｖ、２１ｗ〜２４ｗのゲートに与えられる信号であり、デューティー値は、各スイッチング素子２１ｕ〜２４ｕ、２１ｖ〜２４ｖ、２１ｗ〜２４ｗをオンさせる時間的な比率を規定する。なお、公知のように、各スイッチング素子２１ｕ〜２４ｕ、２１ｖ〜２４ｖ、２１ｗ〜２４ｗをオンさせるタイミングは、電源２５の短絡が回避できるように制御される。
The PWM output unit 53 outputs a drive signal according to the energization pattern given by the energization
温度異常検出部２は、温度センサ２７からの温度検出信号に基づいて、各スイッチング素子２１ｕ〜２４ｕ、２１ｖ〜２４ｖ、２１ｗ〜２４ｗの表面の温度を監視し、いずれかの温度が所定の閾値を越えたときに、当該スイッチング素子の温度が異常（高温）であることを検出する。
The temperature abnormality detection unit 2 monitors the surface temperature of each of the
モード選択部３は、温度異常検出部２の検出結果に基づいて、選択モードとして、第１のモード及び第２のモードのいずれかを選択する。モード選択部３により選択された選択モードは、駆動信号生成部５に与えられる。モード選択部３においてモードを選択する具体的な処理については後述する。 The mode selection unit 3 selects either the first mode or the second mode as the selection mode based on the detection result of the temperature abnormality detection unit 2. The selection mode selected by the mode selection unit 3 is given to the drive signal generation unit 5. Specific processing for selecting a mode in the mode selection unit 3 will be described later.
次に、モード選択部３から駆動信号生成部５に与えられる選択モードが第１のモードである場合におけるモータ制御装置１の動作について説明する。
Next, the operation of the
モータＭは、正のトルク（回転方向と同じ方向のトルク）を発生させる力行動作と、負のトルク（回転方向と逆の方向のトルク）を発生させる回生動作とを行う。 The motor M performs a power running operation that generates a positive torque (torque in the same direction as the rotation direction) and a regenerative operation that generates a negative torque (torque in the direction opposite to the rotation direction).
図４Ａに示すように、モータＭが力行動作を行うとき、例えば、状態Ａにおいて、ステータコア１１の突極１１Ａに取り付けられたコイル１３ｕに電流を供給すると、突極１１Ａ及びロータ１２の突極１２Ａが磁化され、突極１１Ａと突極１２Ａとの間に磁気吸引力が発生し、ロータ１２に正のトルクが与えられる。
As shown in FIG. 4A, when the motor M performs a power running operation, for example, in the state A, when a current is supplied to the
ロータ１２が回転を続け、突極１１Ａと突極１２Ａが正対する状態Ｂに至ると、磁気吸引力が正のトルクに寄与しなくなる。しかし、このとき、次相のコイル１３ｖが取り付けられたステータコア１１の突極１１Ａと、ロータ１２の突極１２Ａとの位置関係は、状態Ａのような関係となる。したがって、所定のタイミングでコイル１３ｕから次相のコイル１３ｖに電流を転流させることにより、正のトルクが維持される。
When the
このように、状態Ａのようにロータ１２の突極１２Ａがステータコア１１の突極１１Ａに近づいてくるタイミングで、対応する相のコイルに電流を流し、状態Ｂのように突極１１Ａと突極１２Ａが正対する近傍で、その電流を切る動作を繰り返すことにより、正のトルクを継続的に発生させることができる。
In this way, at the timing when the
一方、図４Ｂに示すように、モータＭが回生動作を行うとき、状態Ｃからロータ１２の突極１２Ａがステータコア１１の突極１１Ａに近づき、突極１１Ａと突極１２Ａが正対する状態Ｄに至る直前から短時間だけコイル１３ｕに電流を供給し、ロータ１２の突極１２Ａを磁化する。その後、突極１１Ａと突極１２Ａが状態Ｅのように正対位置からずれた位置関係にある間、残留磁界とロータ１２の回転に伴う磁束の変化によりコイル１３ｕに起電力が発生し、発電電流が流れる。またこのとき、突極１１Ａと突極１２Ａとの間に磁気吸引力が発生し、ロータ１２に負のトルクが与えられる。
On the other hand, as shown in FIG. 4B, when the motor M performs the regenerative operation, the
図５は、ロータ１２の回転角θと、力行領域及び回生領域との関係を示す図である。図５のグラフの縦軸に示すコイル１３ｕのインダクタンスは、ロータ１２の突極１２Ａとステータコア１１との磁気的な結合の度合いに対応する。コイル１３ｕのインダクタンスが最も高くなるθ＝θ０の状態は、ロータ１２の突極１２Ａとステータコア１１の突極１１Ａとが正対する状態（図４Ａの状態Ｂ、図４Ｂの状態Ｄ）に相当する。
FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the rotation angle θ of the
図５に示すように、ロータ１２の回転に従ってコイル１３ｕのインダクタンスが増加する領域に力行領域が、ロータ１２の回転に従ってコイル１３ｕのインダクタンスが減少する領域に回生領域が、それぞれ位置付けられる。力行領域及び回生領域はロータ１２の回転角について、約１２０°ずつ確保され、基本的には力行領域においてコイル１３ｕに通電することによりロータ１２に正のトルクが与えられ、回生領域においてコイル１３ｕに流れる電流によりロータ１２に負のトルクが与えられる。
As shown in FIG. 5, a power running region is positioned in a region where the inductance of the
なお、本実施例では、コイル１３ｕへ通電している間、すなわちコイル１３ｕへの通電区間では、電流検出センサ２８により検出された電流検出値が電流指令値に追従するようにフィードバック制御を行なっているが、ロータ１２の回転角（ロータ回転角）に応じて、制御方法を切り換えてもよい。例えば、ロータ回転角が所定の範囲にある間は、各スイッチング素子２１ｕ〜２４ｕの状態をオン／オフに固定してもよい。
In this embodiment, feedback control is performed so that the current detection value detected by the
コイル１３ｕへの通電区間は、要求されるモータの特性等に応じて設定でき、例えば、力行動作に対して図５に示す通電区間１００を、回生動作に対して図５に示す通電区間２００を、それぞれ設定することができる。この場合、通電区間１００は、その開始角が、力行領域の開始角に先行する角度幅に相当する進角Δθ１と、通電区間１００の長さに相当する通電角θ１とにより規定される。同様に、通電区間２００は、その開始角が、回生領域の開始角に先行する角度幅に相当する進角Δθ２と、通電区間２００の長さに相当する通電角θ２とにより規定される。
The energization section to the
コイル１３ｕへ通電する通電区間、すなわち、進角Δθ１、通電角θ１、進角Δθ２及び通電角θ２は、トルク指令値やロータの回転速度（角速度）などに応じて変化する変数としてもよい。
The energization section for energizing the
コイル１３ｖ、１３ｗについても、コイル１３ｕと同様に通電区間が規定される。
As for the
図６〜図９は、モード選択部３から駆動信号生成部５に与えられる選択モードが第１のモードである場合におけるｕ相の駆動回路２０ｕ（スイッチング素子２１ｕ〜２４ｕ）の通電状態を示す図である。力行動作及び回生動作における通電区間では、駆動回路２０ｕは、図６〜図９に示すいずれかの通電状態をとる。なお、以下の説明では、ｕ相について述べるが、ｖ相、ｗ相についても同様の動作が行われる。
6 to 9 are diagrams showing the energized state of the u-phase drive circuits 20u (switching
図６は、電源２５又はコンデンサ２６からコイル１３ｕへ電流が供給される励磁区間を示している。
FIG. 6 shows an excitation section in which a current is supplied from the
励磁区間では、スイッチング素子２１ｕと、スイッチング素子２４ｕがオンしており、他のスイッチング素子２２ｕと、スイッチング素子２３ｕがオフしている。励磁区間では、コイル１３ｕへ電流によりステータコア１１の突極１１Ａが励磁される。
In the excitation section, the
図７は、コイル１３ｕが電源２５の正極から切り離され、コイル１３ｕの電流が閉回路を還流する還流区間を示している。
FIG. 7 shows a recirculation section in which the
この還流区間では、スイッチング素子２２ｕと、スイッチング素子２４ｕがオンしており、他のスイッチング素子２１ｕ、２３ｕがオフしている。なお、閉回路をスイッチング素子２２ｕの寄生ダイオードを用いて形成することもできる。
In this reflux section, the
図８は、コイル１３ｕから電源２５又はコンデンサ２６へ電流が供給される回生区間を示している。
FIG. 8 shows a regenerative section in which a current is supplied from the
回生区間では、スイッチング素子２２ｕと、スイッチング素子２３ｕがオンしており、他のスイッチング素子２１ｕ、２４ｕがオフしている。なお、電流の流れる回路をスイッチング素子２２ｕ、２３ｕの寄生ダイオードＢＤを用いて形成することもできる。
In the regeneration section, the
図９は、コイル１３ｕが電源２５の負極から切り離され、コイル１３ｕの電流が閉回路を還流する還流区間を示している。
FIG. 9 shows a reflux section in which the
この還流区間では、スイッチング素子２１ｕと、スイッチング素子２３ｕがオンしており、他のスイッチング素子２２ｕ、２４ｕがオフしている。なお、閉回路をスイッチング素子２３ｕの寄生ダイオードＢＤを用いて形成することもできる。
In this reflux section, the
次に、モード選択部３から駆動信号生成部５に与えられる選択モードが第１のモードである場合におけるｕ相の力行動作における動作について説明する。 Next, the operation in the power running operation of the u phase when the selection mode given to the drive signal generation unit 5 from the mode selection unit 3 is the first mode will be described.
図１０は、モータＭの力行動作における低速回転時又は低トルク発生時の通電パターンを示す図である。通電パターンは、通電状態の遷移を示すパターンである。 FIG. 10 is a diagram showing an energization pattern at low speed rotation or low torque generation in the power running operation of the motor M. The energization pattern is a pattern showing a transition of the energization state.
図１０に示すように、励磁区間Ｔ１では、スイッチング素子２１ｕと、スイッチング素子２４ｕがオンし、電流指令値Ｉｔに向かってコイル１３ｕの電流Ｉｕが増加する。励磁区間Ｔ１では、図６に示す通電状態が維持され、電流Ｉｕが電流指令値Ｉｔに到達する時点の前後から電流維持区間Ｔ２に移行する。
As shown in FIG. 10, in the excitation section T1, the
電流維持区間Ｔ２では、スイッチング素子２１ｕと、スイッチング素子２４ｕがオンする通電状態（図６に示す励磁区間）と、スイッチング素子２１ｕに代えてスイッチング素子２２ｕがオンする通電状態（図７に示す還流区間）とが繰り返される。すなわち、電流Ｉｕの値が電流指令値Ｉｔに追従するように、フィードバック制御部５１により、スイッチング素子２１ｕ及びスイッチング素子２２ｕのデューティー値が制御された状態となる。
In the current maintenance section T2, the energized state in which the
回生区間Ｔ３では、スイッチング素子２２ｕと、スイッチング素子２３ｕがオンする通電状態（図８に示す状態）が維持される。回生区間Ｔ３が終了すると、スイッチング素子２１ｕ〜２４ｕがオフする。
In the regeneration section T3, the energized state (state shown in FIG. 8) in which the
図１１は、モータＭの力行動作における高速回転時又は高トルク発生時の通電パターンを示す図である。 FIG. 11 is a diagram showing an energization pattern at the time of high-speed rotation or high torque generation in the power running operation of the motor M.
図１１の例では、励磁区間Ｔ１において、スイッチング素子２１ｕと、スイッチング素子２４ｕがオンし（図６に示す状態）、電流指令値Ｉｔに向かってコイル１３ｕの電流Ｉｕが増加するが、電流Ｉｕの値が電流指令値Ｉｔに到達する前に回生区間Ｔ３に移行する。
In the example of FIG. 11, in the excitation section T1, the
回生区間Ｔ３では、スイッチング素子２２ｕと、スイッチング素子２３ｕがオンする通電状態（図８に示す状態）が維持される。回生区間Ｔ３が終了すると、スイッチング素子２１ｕ〜２４ｕがオフする。
In the regeneration section T3, the energized state (state shown in FIG. 8) in which the
次に、ｕ相の回生動作における動作について説明する。 Next, the operation in the regenerative operation of the u phase will be described.
図１２は、モータＭの回生動作における低速回転時又は低トルク発生時の動作を示す図である。 FIG. 12 is a diagram showing an operation at a low speed rotation or a low torque generation in the regenerative operation of the motor M.
図１２に示すように、励磁区間Ｔ１１では、スイッチング素子２１ｕと、スイッチング素子２４ｕがオンし、電流指令値Ｉｔに向かってコイル１３ｕの電流Ｉｕが増加する。励磁区間Ｔ１１では、図６に示す通電状態が維持され、電流Ｉｕが電流指令値Ｉｔに到達する時点の前後から電流維持区間Ｔ１２に移行する。
As shown in FIG. 12, in the excitation section T11, the
電流維持区間Ｔ１２では、スイッチング素子２３ｕがオン、スイッチング素子２４ｕがオフし、スイッチング素子２１ｕと、スイッチング素子２２ｕが交互にオンする。この状態は、図８に示す回生区間と、図９に示す還流区間とが繰り返される状態である。すなわち、電流Ｉｕの値が電流指令値Ｉｔに追従するように、フィードバック制御部５１により、スイッチング素子２１ｕ及びスイッチング素子２２ｕのデューティー値が制御された状態となる。
In the current maintenance section T12, the
回生区間Ｔ１３では、スイッチング素子２２ｕと、スイッチング素子２３ｕがオンする通電状態（図８に示す状態）が維持される。回生区間Ｔ１３が終了すると、スイッチング素子２１ｕ〜２４ｕがオフする。
In the regeneration section T13, the energized state (state shown in FIG. 8) in which the
図１３は、モータＭの回生動作における高速回転時又は高トルク発生時の動作を示す図である。 FIG. 13 is a diagram showing an operation during high-speed rotation or high torque generation in the regenerative operation of the motor M.
図１３の例では、励磁区間Ｔ１１において、スイッチング素子２１ｕと、スイッチング素子２４ｕがオンし（図６に示す状態）、電流指令値Ｉｔに向かってコイル１３ｕの電流Ｉｕが増加するが、電流Ｉｕの値が電流指令値Ｉｔに到達する前に回生区間Ｔ１３に移行する。
In the example of FIG. 13, in the excitation section T11, the
回生区間Ｔ１３では、スイッチング素子２２ｕと、スイッチング素子２３ｕがオンする通電状態（図８に示す状態）が維持される。回生区間Ｔ１３が終了すると、スイッチング素子２１ｕ〜２４ｕがオフする。
In the regeneration section T13, the energized state (state shown in FIG. 8) in which the
次に、モード選択部３から与えられる選択モードが第２のモードである場合におけるモータ制御装置１の動作について説明する。
Next, the operation of the
図１４〜図１７は、モード選択部３から与えられる選択モードが第２のモードである場合におけるｕ相の駆動回路２０ｕ（スイッチング素子２１ｕ〜２４ｕ）の通電状態を示す図である。図１４に示す通電状態は、電源２５又はコンデンサ２６からコイル１３ｕへ電流が供給される励磁区間に対応し、選択モードが第１のモードである場合の図６の通電状態に相当する。図１５に示す通電状態は、コイル１３ｕが電源２５の負極から切り離され、コイル１３ｕの電流が閉回路を還流する還流区間に対応し、選択モードが第１のモードである場合の図７の通電状態に相当する。図１６に示す通電状態は、コイル１３ｕから電源２５又はコンデンサ２６へ電流が供給される回生区間に対応し、選択モードが第１のモードである場合の図８の通電状態に相当する。図１７に示す通電状態は、コイル１３ｕが電源２５の正極から切り離され、コイル１３ｕの電流が閉回路を還流する還流区間に対応し、選択モードが第１のモードである場合の図９の通電状態に相当する。
14 to 17 are diagrams showing the energized state of the u-phase drive circuit 20u (switching
図１４〜図１７と、図６〜図９とを対比させて理解されるように、選択モードが第２のモードである場合、コイル１３ｕの通電方向は、電源２５の極性に対して反転する。すなわち、図６において、コイル１３ｕの左端に電源２５の正極が、コイル１３ｕの右端に電源２５の負極が、それぞれ接続される。これに対し、図１４において、コイル１３ｕの左端に電源２５の負極が、コイル１３ｕの右端に電源２５の正極が、それぞれ接続される。同様に、図７において、コイル１３ｕの両端が電源２５の負極にそれぞれ接続される。これに対し、図１５において、コイル１３ｕの両端が電源２５の正極にそれぞれ接続される。図８において、コイル１３ｕの左端に電源２５の負極が、コイル１３ｕの右端に電源２５の正極が、それぞれ接続される。これに対し、図１６において、コイル１３ｕの左端に電源２５の正極が、コイル１３ｕの右端に電源２５の負極が、それぞれ接続される。図９において、コイル１３ｕの両端が電源２５の正極にそれぞれ接続される。これに対し、図１７において、コイル１３ｕの両端が電源２５の負極にそれぞれ接続される。
As is understood by comparing FIGS. 14 to 17 with FIGS. 6 to 9, when the selection mode is the second mode, the energization direction of the
選択モードが第１のモードである場合と、第２のモードである場合とでコイル１３ｕの通電方向を電源２５の極性に対して反転させるために、スイッチング素子２１ｕとスイッチング素子２２ｕのオン／オフ状態を選択モードに応じて置換している。同様に、スイッチング素子２３ｕとスイッチング素子２４ｕのオン／オフ状態を選択モードに応じて置換している。
The
図１８〜図２１は、モード選択部３から駆動信号生成部５に与えられる選択モードが第２のモードである場合におけるｕ相の力行動作における動作を示す図である。 18 to 21 are diagrams showing the operation in the u-phase power running operation when the selection mode given to the drive signal generation unit 5 from the mode selection unit 3 is the second mode.
図１８は、モータＭの力行動作における低速回転時又は低トルク発生時の通電パターンを示し、選択モードが第１のモードである場合の図１０の通電パターンに相当する。同様に、図１９は、モータＭの力行動作における高速回転時又は高トルク発生時の通電パターンを示し、選択モードが第１のモードである場合の図１１の通電パターンに相当する。図２０は、モータＭの回生動作における低速回転時又は低トルク発生時の動作を示し、選択モードが第１のモードである場合の図１２の通電パターンに相当する。図２１は、モータＭの回生動作における高速回転時又は高トルク発生時の動作を示し、選択モードが第１のモードである場合の図１３の通電パターンに相当する。 FIG. 18 shows an energization pattern at low speed rotation or low torque generation in the power running operation of the motor M, and corresponds to the energization pattern of FIG. 10 when the selection mode is the first mode. Similarly, FIG. 19 shows an energization pattern at the time of high-speed rotation or high torque generation in the power running operation of the motor M, and corresponds to the energization pattern of FIG. 11 when the selection mode is the first mode. FIG. 20 shows the operation at low speed rotation or low torque generation in the regenerative operation of the motor M, and corresponds to the energization pattern of FIG. 12 when the selection mode is the first mode. FIG. 21 shows the operation at the time of high-speed rotation or high torque generation in the regenerative operation of the motor M, and corresponds to the energization pattern of FIG. 13 when the selection mode is the first mode.
図１８〜図２１と、図１０〜図１３とを対比させて理解されるように、スイッチング素子２１ｕとスイッチング素子２２ｕのオン／オフ状態を選択モードに応じて置換している。また、スイッチング素子２３ｕとスイッチング素子２４ｕのオン／オフ状態を選択モードに応じて置換している。すなわち、図１８〜図２１におけるスイッチング素子２１ｕのオン／オフのタイミングは、図１０〜図１３におけるスイッチング素子２２ｕのオン／オフのタイミングと同一であり、図１８〜図２１におけるスイッチング素子２２ｕのオン／オフのタイミングは、図１０〜図１３におけるスイッチング素子２１ｕのオン／オフのタイミングと同一である。また、図１８〜図２１におけるスイッチング素子２３ｕのオン／オフのタイミングは、図１０〜図１３におけるスイッチング素子２４ｕのオン／オフのタイミングと同一であり、図１８〜図２１におけるスイッチング素子２４ｕのオン／オフのタイミングは、図１０〜図１３におけるスイッチング素子２３ｕのオン／オフのタイミングと同一である。
As is understood by comparing FIGS. 18 to 21 with FIGS. 10 to 13, the on / off states of the
このように、スイッチング素子２１ｕとスイッチング素子２２ｕのオン／オフ状態及びスイッチング素子２３ｕとスイッチング素子２４ｕのオン／オフ状態を選択モードに応じて置換することにより、コイル１３ｕと電源２５との接続状態（極性）を、第１のモード及び第２のモードの間で反転させている。
In this way, by substituting the on / off state of the
スイッチド・リラクタンス・モータでは、永久磁石を使用せずリラクタンストルクのみを用いるため、ロータ１２の回転角に対して同じタイミングでの通電であれば、コイル１３ｕ、１３ｖ、１３ｗへの通電方向と関係なく、等価のトルクを得ることができる。このため、本実施例では、選択モードを適宜、切り換えることにより、モータＭの動作に実質的な影響を与えることなく、スイッチング素子２１ｕ〜２４ｕ、２１ｖ〜２４ｖ、２１ｗ〜２４ｗの発熱を均等化することが可能となる。
Since the switched reluctance motor uses only the reluctance torque without using permanent magnets, if the energization is performed at the same timing with respect to the rotation angle of the
図２２は、モード選択部３の処理を示すフローチャートである。 FIG. 22 is a flowchart showing the processing of the mode selection unit 3.
図２２のステップＳ１０２では、モード選択部３は選択モードとして第１のモードを選択し、駆動信号生成部５に与える。 In step S102 of FIG. 22, the mode selection unit 3 selects the first mode as the selection mode and gives it to the drive signal generation unit 5.
ステップＳ１０４では、モード選択部３は、温度異常検出部２の検出結果に基づき、各スイッチング素子２１ｕ〜２４ｕ、２１ｖ〜２４ｖ、２１ｗ〜２４ｗのいずれかの表面の温度が所定の閾値を越えているか否か判断する。判断が肯定されれば、モード選択部３は、ステップＳ１１２へ処理を移行し、判断が否定されれば、モード選択部３は、ステップＳ１０２へ処理を移行する。
In step S104, the mode selection unit 3 determines whether the surface temperature of any of the
ステップＳ１１２では、モード選択部３は選択モードとして第２のモードを選択し、駆動信号生成部５に与える。 In step S112, the mode selection unit 3 selects the second mode as the selection mode and gives it to the drive signal generation unit 5.
ステップＳ１１４では、モード選択部３は、温度異常検出部２の検出結果に基づき、各スイッチング素子２１ｕ〜２４ｕ、２１ｖ〜２４ｖ、２１ｗ〜２４ｗのいずれかの表面の温度が所定の閾値を越えているか否か判断する。判断が肯定されれば、モード選択部３は、ステップＳ１０２へ処理を移行し、判断が否定されれば、モード選択部３は、ステップＳ１１２へ処理を移行する。
In step S114, the mode selection unit 3 determines whether the surface temperature of any of the
以上のように、図２２の処理では、モード選択部３は、温度異常検出部２の検出結果に基づき、各スイッチング素子２１ｕ〜２４ｕ、２１ｖ〜２４ｖ、２１ｗ〜２４ｗのいずれかの表面の温度が所定の閾値を越えている場合、すなわち、各スイッチング素子２１ｕ〜２４ｕ、２１ｖ〜２４ｖ、２１ｗ〜２４ｗのいずれかの温度異常（高温）が検出された場合には、現在の選択モードを他の選択モードに切り換えている。
As described above, in the process of FIG. 22, the mode selection unit 3 determines the surface temperature of any one of the
例えば、第１のモードが選択され、力行運転が長時間、継続している場合、とくに高いトルク指令値が継続している場合には、図６に示すような通電状態が高い頻度で継続的に使用される。この場合、スイッチング素子２１ｕ、２１ｖ、２１ｗと、スイッチング素子２４ｕ、２４ｖ、２４ｗとに電流が集中し、これらのスイッチング素子で温度異常が検出（ステップＳ１０４の判断が肯定）される可能性がある。
For example, when the first mode is selected and the power running operation is continued for a long time, particularly when a high torque command value is continued, the energized state as shown in FIG. 6 is continuously performed at a high frequency. Used for. In this case, the current is concentrated on the
このような場合には、モード選択部３が選択モードを第２のモードに切り換える（ステップＳ１１２）ことにより、以降、図１４に示すような通電状態が高い頻度で継続的に使用されることになる。したがって、それまで発熱の少なかった、スイッチング素子２２ｕ、２２ｖ、２２ｗと、スイッチング素子２３ｕ、２３ｖ、２３ｗとに電流が移行し、スイッチング素子２１ｕ、２１ｖ、２１ｗと、スイッチング素子２４ｕ、２４ｖ、２４ｗとが冷却されることになる。
In such a case, the mode selection unit 3 switches the selection mode to the second mode (step S112), so that the energized state as shown in FIG. 14 is continuously used at a high frequency thereafter. Become. Therefore, the current shifts to the
したがって、このような選択モードの切り換えを繰り返すことにより、スイッチング素子の温度上昇を抑制することができ、動作停止に陥ることなく、モータＭの動作を継続させることが可能となる。 Therefore, by repeating such switching of the selection mode, it is possible to suppress the temperature rise of the switching element, and it is possible to continue the operation of the motor M without falling into the operation stop.
第１のモードが選択され、回生運転が長時間、継続している場合、とくに高いトルク指令値が継続している場合には、図８に示すような通電状態が高い頻度で継続的に使用される。この場合、スイッチング素子２２ｕ、２２ｖ、２２ｗと、スイッチング素子２３ｕ、２３ｖ、２３ｗとに電流が集中し、これらのスイッチング素子で温度異常が検出（ステップＳ１０４の判断が肯定）される可能性がある。
When the first mode is selected and the regenerative operation is continued for a long time, especially when a high torque command value is continued, the energized state as shown in FIG. 8 is continuously used with high frequency. Will be done. In this case, the current is concentrated on the
このような場合も、第２のモードへの切り換えにより、図１６に示すように、スイッチング素子２１ｕ、２１ｖ、２１ｗと、スイッチング素子２４ｕ、２４ｖ、２４ｗと、に電流を移行させることにより、スイッチング素子２２ｕ、２２ｖ、２２ｗと、スイッチング素子２３ｕ、２３ｖ、２３ｗの冷却期間を確保することができる。
Even in such a case, as shown in FIG. 16, by switching to the second mode, the switching element is transferred to the
したがって、回生運転時においても、選択モードの切り換えをすることにより、スイッチング素子の温度上昇を抑制することができ、動作停止に陥ることなく、モータＭの動作を継続させることが可能となる。 Therefore, even during the regenerative operation, the temperature rise of the switching element can be suppressed by switching the selection mode, and the operation of the motor M can be continued without falling into the operation stop.
図２３は、モード選択部３の他の処理を示すフローチャートである。図２３の例では、上位システムから与えられるトルク指令値（図１）に変更があったときに、選択モードを切り換える。 FIG. 23 is a flowchart showing other processes of the mode selection unit 3. In the example of FIG. 23, the selection mode is switched when the torque command value (FIG. 1) given by the host system is changed.
図２３のステップＳ１０２では、モード選択部３は選択モードとして第１のモードを選択し、駆動信号生成部５に与える。 In step S102 of FIG. 23, the mode selection unit 3 selects the first mode as the selection mode and gives it to the drive signal generation unit 5.
ステップＳ１０４では、モード選択部３は、温度異常検出部２の検出結果に基づき、各スイッチング素子２１ｕ〜２４ｕ、２１ｖ〜２４ｖ、２１ｗ〜２４ｗのいずれかの表面の温度が所定の閾値を越えているか否か判断する。判断が肯定されれば、モード選択部３は、ステップＳ１０６へ処理を移行し、判断が否定されれば、モード選択部３は、ステップＳ１０２へ処理を移行する。
In step S104, the mode selection unit 3 determines whether the surface temperature of any of the
ステップＳ１０６では、モード選択部３は、トルク指令値（図１）に変更があったか否か判断する。判断が肯定されれば、モード選択部３は、処理をステップＳ１１２へ移行し、判断が否定されれば、モード選択部３は、ステップＳ１０６を繰り返す。 In step S106, the mode selection unit 3 determines whether or not the torque command value (FIG. 1) has been changed. If the determination is affirmed, the mode selection unit 3 shifts the process to step S112, and if the determination is negative, the mode selection unit 3 repeats step S106.
ステップＳ１１２では、モード選択部３は選択モードとして第２のモードを選択し、駆動信号生成部５に与える。 In step S112, the mode selection unit 3 selects the second mode as the selection mode and gives it to the drive signal generation unit 5.
ステップＳ１１４では、モード選択部３は、温度異常検出部２の検出結果に基づき、各スイッチング素子２１ｕ〜２４ｕ、２１ｖ〜２４ｖ、２１ｗ〜２４ｗのいずれかの表面の温度が所定の閾値を越えているか否か判断する。判断が肯定されれば、モード選択部３は、ステップＳ１１６へ処理を移行し、判断が否定されれば、モード選択部３は、ステップＳ１１２へ処理を移行する。
In step S114, the mode selection unit 3 determines whether the surface temperature of any of the
ステップＳ１１６では、モード選択部３は、トルク指令値（図１）に変更があったか否か判断する。判断が肯定されれば、モード選択部３は、処理をステップＳ１０２へ移行し、判断が否定されれば、モード選択部３は、ステップＳ１１６を繰り返す。 In step S116, the mode selection unit 3 determines whether or not the torque command value (FIG. 1) has been changed. If the determination is affirmed, the mode selection unit 3 shifts the process to step S102, and if the determination is negative, the mode selection unit 3 repeats step S116.
以上のように、図２２の処理では、モード選択部３は、温度異常検出部２の検出結果に基づき、各スイッチング素子２１ｕ〜２４ｕ、２１ｖ〜２４ｖ、２１ｗ〜２４ｗのいずれかの表面の温度が所定の閾値を越えている場合、すなわち、各スイッチング素子２１ｕ〜２４ｕ、２１ｖ〜２４ｖ、２１ｗ〜２４ｗのいずれかの温度異常（高温）が検出され、かつトルク指令値に変更があった場合に、現在の選択モードを他の選択モードに切り換えている。
As described above, in the process of FIG. 22, the mode selection unit 3 determines the surface temperature of any one of the
ロータ１２に磁束が残留しているときに選択モードを切り換えた場合、コイル１３ｕ〜１３ｗの電流が反転することにより、一時的に、トルク指令値と異なるトルクが発生し、トルクの値が不連続となる可能性がある。このため、図２３の処理では、トルク指令値に変動があったときに、これとタイミングを合わせて選択モードを切り換えている。これにより、トルク指令値が一定とされている期間に、実際のトルクの値が不用意に変動することを回避することができる。
When the selection mode is switched while the magnetic flux remains in the
図２４は、モード選択部３の他の処理を示すフローチャートである。図２４の例では、各相のコイルへの通電の切り換え（例えば、コイル１３ｕから次相のコイル１３ｖへの電流の転流）のタイミングに合わせて、選択モードを切り換える。
FIG. 24 is a flowchart showing other processes of the mode selection unit 3. In the example of FIG. 24, the selection mode is switched according to the timing of switching the energization of the coil of each phase (for example, the commutation of the current from the
図２４のステップＳ１０２では、モード選択部３は選択モードとして第１のモードを選択し、駆動信号生成部５に与える。 In step S102 of FIG. 24, the mode selection unit 3 selects the first mode as the selection mode and gives it to the drive signal generation unit 5.
ステップＳ１０４では、モード選択部３は、温度異常検出部２の検出結果に基づき、各スイッチング素子２１ｕ〜２４ｕ、２１ｖ〜２４ｖ、２１ｗ〜２４ｗのいずれかの表面の温度が所定の閾値を越えているか否か判断する。判断が肯定されれば、モード選択部３は、ステップＳ１０８へ処理を移行し、判断が否定されれば、モード選択部３は、ステップＳ１０２へ処理を移行する。
In step S104, the mode selection unit 3 determines whether the surface temperature of any of the
ステップＳ１０８では、モード選択部３は、各相のコイルへの通電の切り換えがあったか否か判断する。通電の切り換えは、例えば、コイル１３ｕからコイル１３ｖへの通電の切り換えである。判断が肯定されれば、モード選択部３は、処理をステップＳ１１２へ移行し、判断が否定されれば、モード選択部３は、ステップＳ１０８を繰り返す。
In step S108, the mode selection unit 3 determines whether or not the energization of the coils of each phase has been switched. The switching of energization is, for example, switching of energization from the
ステップＳ１１２では、モード選択部３は選択モードとして第２のモードを選択し、駆動信号生成部５に与える。 In step S112, the mode selection unit 3 selects the second mode as the selection mode and gives it to the drive signal generation unit 5.
ステップＳ１１４では、モード選択部３は、温度異常検出部２の検出結果に基づき、各スイッチング素子２１ｕ〜２４ｕ、２１ｖ〜２４ｖ、２１ｗ〜２４ｗのいずれかの表面の温度が所定の閾値を越えているか否か判断する。判断が肯定されれば、モード選択部３は、ステップＳ１１８へ処理を移行し、判断が否定されれば、モード選択部３は、ステップＳ１１２へ処理を移行する。
In step S114, the mode selection unit 3 determines whether the surface temperature of any of the
ステップＳ１１８では、モード選択部３は、各相のコイルへの通電の切り換えがあったか否か判断する。判断が肯定されれば、モード選択部３は、処理をステップＳ１０２へ移行し、判断が否定されれば、モード選択部３は、ステップＳ１１８を繰り返す。 In step S118, the mode selection unit 3 determines whether or not the energization of the coils of each phase has been switched. If the determination is affirmed, the mode selection unit 3 shifts the process to step S102, and if the determination is negative, the mode selection unit 3 repeats step S118.
以上のように、図２４の処理では、モード選択部３は、温度異常検出部２の検出結果に基づき、各スイッチング素子２１ｕ〜２４ｕ、２１ｖ〜２４ｖ、２１ｗ〜２４ｗのいずれかの表面の温度が所定の閾値を越えている場合、すなわち、各スイッチング素子２１ｕ〜２４ｕ、２１ｖ〜２４ｖ、２１ｗ〜２４ｗのいずれかの温度異常（高温）が検出され、かつ各相への通電の切り換えがあった場合に、現在の選択モードを他の選択モードに切り換えている。
As described above, in the process of FIG. 24, the mode selection unit 3 determines the surface temperature of any one of the
各相への通電の切り換えのタイミングに合わせて選択モードを切り換えることにより、ロータ１２の磁束の残留がない、又は少ないタイミングで選択モードを切り換えることができる。このため、選択モードの切り換え時にトルクの値が不用意に変動することを抑制することができる。
By switching the selection mode according to the timing of switching the energization to each phase, the selection mode can be switched at the timing when the magnetic flux of the
なお、図２２〜図２４のいずれかの処理を適用する場合、それぞれの選択モードの切り換えを、各相のコイル１３ｕ〜１３ｗごとに独立して行ってもよい。この場合、各相のスイッチング素子２１ｕ〜２４ｕ、２１ｖ〜２４ｖ、２１ｗ〜２４ｗの冷却条件に差が生じるような場合であっても、合理的なタイミング又は頻度で、各相における選択モードを独立して切り換えることが可能となる。
When any of the processes shown in FIGS. 22 to 24 is applied, the selection mode may be switched independently for each of the
なお、以上の実施例に関し、さらに以下の付記を開示する。 The following additional notes will be further disclosed with respect to the above examples.
［付記１］
モータ（Ｍ）を制御するモータ制御装置であって、
前記モータは、
突極を有するステータコア（１１）と、
前記ステータコアの突極に取り付けられるコイル（１３ｕ）と、
突極を有し、前記コイルにより発生する磁界により磁化されるロータ（１２）とを有し、
前記モータ制御装置は、
電源と前記コイルとの間に接続され、前記コイルの一端側に接続される第１のスイッチング素子（２１ｕ）及び第３のスイッチング素子（２３ｕ）と、前記コイルの他端側に接続される第２のスイッチング素子（２２ｕ）及び第４のスイッチング素子（２４ｕ）とを含むＨブリッジ回路を形成し、前記第１のスイッチング素子から前記第４のスイッチング素子のオン／オフ状態に応じて前記コイルを複数相独立駆動する駆動回路（２０）と、
第１の通電状態及び第２の通電状態を含む複数の通電状態のうちの選択した通電状態が実現されるように前記駆動回路を制御する制御部（１）と、を備え、
前記第１の通電状態及び前記第２の通電状態は、いずれも、前記電源から前記コイルへと電流が流れかつ前記モータに同一方向の回転トルクを発生させる状態（図６、図１４）であるか、又は、いずれも、前記コイルから前記電源へと電流が流れかつ前記モータに同一方向の回転トルクを発生させる状態（図８、図１６）であり、
前記第１の通電状態は、前記制御部により前記第１のスイッチング素子及び前記第４のスイッチング素子がオン状態とされることで実現され、前記第２の通電状態は、前記制御部により前記第２のスイッチング素子及び前記第３のスイッチング素子がオン状態とされることで実現される、モータ制御装置。
[Appendix 1]
A motor control device that controls a motor (M).
The motor
A stator core (11) having a salient pole and
A coil (13u) attached to the salient pole of the stator core and
It has a salient pole and has a rotor (12) magnetized by a magnetic field generated by the coil.
The motor control device is
A first switching element (21u) and a third switching element (23u) connected between the power supply and the coil and connected to one end side of the coil, and a first switching element (23u) connected to the other end side of the coil. An H-bridge circuit including the second switching element (22u) and the fourth switching element (24u) is formed, and the coil is formed from the first switching element according to the on / off state of the fourth switching element. A drive circuit (20) that drives multiple phases independently,
A control unit (1) that controls the drive circuit so that a selected energized state from a plurality of energized states including a first energized state and a second energized state is realized is provided.
Both the first energized state and the second energized state are states in which a current flows from the power source to the coil and the motor generates rotational torque in the same direction (FIGS. 6 and 14). Or, in each case, a current flows from the coil to the power supply and the motor generates rotational torque in the same direction (FIGS. 8 and 16).
The first energized state is realized by turning on the first switching element and the fourth switching element by the control unit, and the second energized state is realized by the control unit. A motor control device realized by turning on the second switching element and the third switching element.
付記１の構成によれば、第１の通電状態及び第２の通電状態を含む複数の通電状態のうちの選択した通電状態が実現されるので、第１の通電状態及び第２の通電状態の間で通電状態を切り換えることにより、第１〜第４のスイッチング素子に流れる電流により発生する熱を各第１〜第４のスイッチング素子に分配することができる。これにより、各第１〜第４のスイッチング素子の発熱を抑制するように、各スイッチング素子の発熱量又は温度上昇を適切に制御できる。
According to the configuration of
［付記２］
前記制御部は、所定の条件に従って、前記第１の通電状態及び前記第２の通電状態のうちのいずれかを選択する、付記１に記載のモータ制御装置。
[Appendix 2]
The motor control device according to
付記２の構成によれば、所定の条件に従って、第１の通電状態及び第２の通電状態のうちのいずれかを選択するので、各第１〜第４のスイッチング素子の発熱を効率的に抑制できるような所定の条件を定めることができる。 According to the configuration of Appendix 2, since either the first energized state or the second energized state is selected according to a predetermined condition, heat generation of each of the first to fourth switching elements is efficiently suppressed. Predetermined conditions can be set so that it can be done.
［付記３］
前記所定の条件は、前記第１のスイッチング素子から前記第４のスイッチング素子のうちの少なくともいずれか１つのスイッチング素子の温度を反映するパラメータに係る条件である、付記２に記載のモータ制御装置。
[Appendix 3]
The motor control device according to Appendix 2, wherein the predetermined condition is a condition relating to a parameter that reflects the temperature of at least one of the first switching element to the fourth switching element.
付記３の構成によれば、前記第１のスイッチング素子から前記第４のスイッチング素子のうちの少なくともいずれか１つのスイッチング素子の温度を反映するパラメータに係る条件に従って、第１の通電状態及び第２の通電状態のうちのいずれかを選択するので、スイッチング素子の温度を適切に制御、管理することができる。 According to the configuration of Appendix 3, the first energized state and the second energized state and the second according to the conditions relating to the parameters reflecting the temperature of at least one of the first switching element to the fourth switching element. Since any one of the energized states of is selected, the temperature of the switching element can be appropriately controlled and managed.
［付記４］
前記所定の条件は、前記第１のスイッチング素子及び前記第４のスイッチング素子のうちの少なくともいずれか１つの温度が所定閾値以上となると、前記第２の通電状態に切り換え、前記第２のスイッチング素子及び前記第３のスイッチング素子のうちの少なくともいずれか１つの温度が前記所定閾値以上となると、前記第１の通電状態に切り換えることを規定する、付記３に記載のモータ制御装置。
[Appendix 4]
The predetermined condition switches to the second energized state when the temperature of at least one of the first switching element and the fourth switching element becomes equal to or higher than a predetermined threshold value, and the second switching element. The motor control device according to Appendix 3, wherein when the temperature of at least one of the third switching elements exceeds the predetermined threshold value, the temperature is switched to the first energized state.
付記４の構成によれば、第１の通電状態において使用されるスイッチング素子（第１のスイッチング素子及び第４のスイッチング素子）のうちのいずれかの温度が所定閾値以上となると通電状態が第２の通電状態に切り換えられる。また、第２の通電状態において使用されるスイッチング素子（第２のスイッチング素子及び第３のスイッチング素子）のうちのいずれかの温度が所定閾値以上となると通電状態が第１の通電状態に切り換えられる。 According to the configuration of Appendix 4, when the temperature of any one of the switching elements (first switching element and fourth switching element) used in the first energized state becomes equal to or higher than a predetermined threshold value, the energized state becomes the second. It is switched to the energized state of. Further, when the temperature of any one of the switching elements (second switching element and third switching element) used in the second energized state becomes equal to or higher than a predetermined threshold value, the energized state is switched to the first energized state. ..
［付記５］
前記所定の条件は、前記モータに対するトルク指令値を切り換えるタイミングに係る条件である、付記２に記載のモータ制御装置。
[Appendix 5]
The motor control device according to Appendix 2, wherein the predetermined condition is a condition relating to a timing for switching a torque command value for the motor.
付記５の構成によれば、トルク指令値を切り換えるタイミングとの関係で通電状態を切り換えるので、トルクの変動が問題とならないタイミングで通電状態を切り換えることが可能となる。 According to the configuration of Appendix 5, since the energized state is switched in relation to the timing of switching the torque command value, it is possible to switch the energized state at a timing at which torque fluctuation does not matter.
［付記６］
前記所定の条件は、各相の前記コイルへの通電を切り換えるタイミングに係る条件である、付記２に記載のモータ制御装置。
[Appendix 6]
The motor control device according to Appendix 2, wherein the predetermined condition is a condition relating to a timing for switching the energization of the coil of each phase.
付記６の構成によれば、各相の前記コイルへの通電を切り換えるタイミングとの関係で通電状態を切り換えるので、トルクの変動が問題とならないタイミング又はトルクの変動が抑制されるタイミングで通電状態を切り換えることが可能となる。 According to the configuration of Appendix 6, since the energization state is switched in relation to the timing of switching the energization of the coil of each phase, the energization state is set at the timing when the torque fluctuation does not matter or the timing when the torque fluctuation is suppressed. It is possible to switch.
［付記７］
モータと、前記モータを制御するモータ制御装置とを備えるモータ制御システムであって、
前記モータは、
突極を有するステータコアと、
前記ステータコアの突極に取り付けられるコイルと、
突極を有し、前記コイルにより発生する磁界により磁化されるロータとを有し、
前記モータ制御装置は、
電源と前記コイルとの間に接続され、前記コイルの一端側に接続される第１のスイッチング素子及び第３のスイッチング素子と、前記コイルの他端側に接続される第２のスイッチング素子及び第４のスイッチング素子とを含むＨブリッジ回路を形成し、前記第１のスイッチング素子から前記第４のスイッチング素子のオン／オフ状態に応じて前記コイルを複数相独立駆動する駆動回路と、
第１の通電状態及び第２の通電状態を含む複数の通電状態のうちの選択した通電状態が実現されるように前記駆動回路を制御する制御部と、を備え、
前記第１の通電状態及び前記第２の通電状態は、いずれも、前記電源から前記コイルへと電流が流れかつ前記モータに同一方向の回転トルクを発生させる状態であるか、又は、いずれも、前記コイルから前記電源へと電流が流れかつ前記モータに同一方向の回転トルクを発生させる状態であり、
前記第１の通電状態は、前記制御部により前記第１のスイッチング素子及び前記第４のスイッチング素子がオン状態とされることで実現され、前記第２の通電状態は、前記制御部により前記第２のスイッチング素子及び前記第３のスイッチング素子がオン状態とされることで実現される、モータ制御システム。
[Appendix 7]
A motor control system including a motor and a motor control device for controlling the motor.
The motor
A stator core with salient poles and
A coil attached to the salient pole of the stator core and
It has a salient pole and has a rotor that is magnetized by the magnetic field generated by the coil.
The motor control device is
A first switching element and a third switching element connected between the power supply and the coil and connected to one end side of the coil, and a second switching element and a third switching element connected to the other end side of the coil. A drive circuit that forms an H-bridge circuit including 4 switching elements and independently drives a plurality of phases of the coil from the first switching element according to an on / off state of the fourth switching element.
A control unit that controls the drive circuit so that a selected energized state from a plurality of energized states including a first energized state and a second energized state is realized is provided.
The first energized state and the second energized state are both states in which a current flows from the power source to the coil and causes the motor to generate rotational torque in the same direction, or both. A state in which a current flows from the coil to the power supply and the motor generates rotational torque in the same direction.
The first energized state is realized by turning on the first switching element and the fourth switching element by the control unit, and the second energized state is realized by the control unit. A motor control system realized by turning on the second switching element and the third switching element.
付記７の構成によれば、第１の通電状態及び第２の通電状態を含む複数の通電状態のうちの選択した通電状態が実現されるので、第１の通電状態及び第２の通電状態の間で通電状態を切り換えることにより、第１〜第４のスイッチング素子に流れる電流により発生する熱を各第１〜第４のスイッチング素子に分配することができる。これにより、各第１〜第４のスイッチング素子の発熱を抑制するように、各スイッチング素子の発熱量又は温度上昇を適切に制御できる。 According to the configuration of Appendix 7, a selected energized state from a plurality of energized states including the first energized state and the second energized state is realized, so that the first energized state and the second energized state By switching the energized state between them, the heat generated by the current flowing through the first to fourth switching elements can be distributed to each of the first to fourth switching elements. Thereby, the calorific value or the temperature rise of each switching element can be appropriately controlled so as to suppress the heat generation of each of the first to fourth switching elements.
［付記８］
モータを制御するモータ制御方法であって、
前記モータは、
突極を有するステータコアと、
前記ステータコアの突極に取り付けられるコイルと、
突極を有し、前記コイルにより発生する磁界により磁化されるロータとを有し、
前記モータ制御方法は、
電源と前記コイルとの間に接続され、前記コイルの一端側に接続される第１のスイッチング素子及び第３のスイッチング素子と、前記コイルの他端側に接続される第２のスイッチング素子及び第４のスイッチング素子とを含むＨブリッジ回路を形成し、前記第１のスイッチング素子から前記第４のスイッチング素子のオン／オフ状態に応じて前記コイルを複数相独立駆動する駆動回路を用いて前記コイルを複数相独立駆動する駆動ステップと、
第１の通電状態及び第２の通電状態を含む複数の通電状態のうちの選択した通電状態が実現されるように前記駆動回路を制御する制御ステップと、を備え、
前記第１の通電状態及び前記第２の通電状態は、いずれも、前記電源から前記コイルへと電流が流れかつ前記モータに同一方向の回転トルクを発生させる状態であるか、又は、いずれも、前記コイルから前記電源へと電流が流れかつ前記モータに同一方向の回転トルクを発生させる状態であり、
前記第１の通電状態は、前記制御ステップにより前記第１のスイッチング素子及び前記第４のスイッチング素子がオン状態とされることで実現され、前記第２の通電状態は、前記制御部により前記第２のスイッチング素子及び前記第３のスイッチング素子がオン状態とされることで実現される、モータ制御方法。
[Appendix 8]
It is a motor control method that controls the motor.
The motor
A stator core with salient poles and
A coil attached to the salient pole of the stator core and
It has a salient pole and has a rotor that is magnetized by the magnetic field generated by the coil.
The motor control method is
A first switching element and a third switching element connected between the power supply and the coil and connected to one end side of the coil, and a second switching element and a third switching element connected to the other end side of the coil. The coil is formed by forming an H-bridge circuit including 4 switching elements, and using a drive circuit for independently driving a plurality of phases of the coil from the first switching element according to an on / off state of the fourth switching element. With a drive step that drives multiple phases independently,
A control step for controlling the drive circuit so that a selected energized state among a plurality of energized states including a first energized state and a second energized state is realized is provided.
The first energized state and the second energized state are both states in which a current flows from the power source to the coil and causes the motor to generate rotational torque in the same direction, or both. A state in which a current flows from the coil to the power supply and the motor generates rotational torque in the same direction.
The first energized state is realized by turning on the first switching element and the fourth switching element by the control step, and the second energized state is realized by the control unit. A motor control method realized by turning on the second switching element and the third switching element.
付記８の構成によれば、第１の通電状態及び第２の通電状態を含む複数の通電状態のうちの選択した通電状態が実現されるので、第１の通電状態及び第２の通電状態の間で通電状態を切り換えることにより、第１〜第４のスイッチング素子に流れる電流により発生する熱を各第１〜第４のスイッチング素子に分配することができる。これにより、各第１〜第４のスイッチング素子の発熱を抑制するように、各スイッチング素子の発熱量又は温度上昇を適切に制御できる。 According to the configuration of Appendix 8, since the selected energized state from the plurality of energized states including the first energized state and the second energized state is realized, the first energized state and the second energized state By switching the energized state between them, the heat generated by the current flowing through the first to fourth switching elements can be distributed to each of the first to fourth switching elements. Thereby, the calorific value or the temperature rise of each switching element can be appropriately controlled so as to suppress the heat generation of each of the first to fourth switching elements.
以上、各実施例について詳述したが、特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された範囲内において、種々の変形及び変更が可能である。また、前述した実施例の構成要素を全部又は複数を組み合わせることも可能である。 Although each embodiment has been described in detail above, the present invention is not limited to a specific embodiment, and various modifications and changes can be made within the scope of the claims. It is also possible to combine all or a plurality of the components of the above-described embodiment.
１ モータ制御装置
３ モード選択部
１１ ステータコア
１２ ロータ
１３ｕ コイル
１３ｖ コイル
１３ｗ コイル
２０ 駆動回路
２１ｕ〜２４ｕ スイッチング素子
２１ｖ〜２４ｖ スイッチング素子
２１ｗ〜２４ｗ スイッチング素子
1 Motor control device 3
Claims (8)
前記モータは、
突極を有するステータコアと、
前記ステータコアの突極に取り付けられるコイルと、
突極を有し、前記コイルにより発生する磁界により磁化されるロータとを有し、
前記モータ制御装置は、
電源と前記コイルとの間に接続され、前記コイルの一端側に接続される第１のスイッチング素子及び第３のスイッチング素子と、前記コイルの他端側に接続される第２のスイッチング素子及び第４のスイッチング素子とを含むＨブリッジ回路を形成し、前記第１のスイッチング素子から前記第４のスイッチング素子のオン／オフ状態に応じて前記コイルを複数相独立駆動する駆動回路と、
第１の通電状態及び第２の通電状態を含む複数の通電状態のうちの選択した通電状態が実現されるように前記駆動回路を制御する制御部と、を備え、
前記第１の通電状態及び前記第２の通電状態は、いずれも、前記電源から前記コイルへと電流が流れかつ前記モータに同一方向の回転トルクを発生させる状態であるか、又は、いずれも、前記コイルから前記電源へと電流が流れかつ前記モータに同一方向の回転トルクを発生させる状態であり、
前記第１の通電状態は、前記制御部により前記第１のスイッチング素子及び前記第４のスイッチング素子がオン状態とされることで実現され、前記第２の通電状態は、前記制御部により前記第２のスイッチング素子及び前記第３のスイッチング素子がオン状態とされることで実現される、モータ制御装置。 A motor control device that controls a motor
The motor
A stator core with salient poles and
A coil attached to the salient pole of the stator core and
It has a salient pole and has a rotor that is magnetized by the magnetic field generated by the coil.
The motor control device is
A first switching element and a third switching element connected between the power supply and the coil and connected to one end side of the coil, and a second switching element and a third switching element connected to the other end side of the coil. A drive circuit that forms an H-bridge circuit including 4 switching elements and independently drives a plurality of phases of the coil from the first switching element according to an on / off state of the fourth switching element.
A control unit that controls the drive circuit so that a selected energized state from a plurality of energized states including a first energized state and a second energized state is realized is provided.
The first energized state and the second energized state are both states in which a current flows from the power source to the coil and causes the motor to generate rotational torque in the same direction, or both. A state in which a current flows from the coil to the power supply and the motor generates rotational torque in the same direction.
The first energized state is realized by turning on the first switching element and the fourth switching element by the control unit, and the second energized state is realized by the control unit. A motor control device realized by turning on the second switching element and the third switching element.
前記モータは、
突極を有するステータコアと、
前記ステータコアの突極に取り付けられるコイルと、
突極を有し、前記コイルにより発生する磁界により磁化されるロータとを有し、
前記モータ制御装置は、
電源と前記コイルとの間に接続され、前記コイルの一端側に接続される第１のスイッチング素子及び第３のスイッチング素子と、前記コイルの他端側に接続される第２のスイッチング素子及び第４のスイッチング素子とを含むＨブリッジ回路を形成し、前記第１のスイッチング素子から前記第４のスイッチング素子のオン／オフ状態に応じて前記コイルを複数相独立駆動する駆動回路と、
第１の通電状態及び第２の通電状態を含む複数の通電状態のうちの選択した通電状態が実現されるように前記駆動回路を制御する制御部と、を備え、
前記第１の通電状態及び前記第２の通電状態は、いずれも、前記電源から前記コイルへと電流が流れかつ前記モータに同一方向の回転トルクを発生させる状態であるか、又は、いずれも、前記コイルから前記電源へと電流が流れかつ前記モータに同一方向の回転トルクを発生させる状態であり、
前記第１の通電状態は、前記制御部により前記第１のスイッチング素子及び前記第４のスイッチング素子がオン状態とされることで実現され、前記第２の通電状態は、前記制御部により前記第２のスイッチング素子及び前記第３のスイッチング素子がオン状態とされることで実現される、モータ制御システム。 A motor control system including a motor and a motor control device for controlling the motor.
The motor
A stator core with salient poles and
A coil attached to the salient pole of the stator core and
It has a salient pole and has a rotor that is magnetized by the magnetic field generated by the coil.
The motor control device is
A first switching element and a third switching element connected between the power supply and the coil and connected to one end side of the coil, and a second switching element and a third switching element connected to the other end side of the coil. A drive circuit that forms an H-bridge circuit including 4 switching elements and independently drives a plurality of phases of the coil from the first switching element according to an on / off state of the fourth switching element.
A control unit that controls the drive circuit so that a selected energized state from a plurality of energized states including a first energized state and a second energized state is realized is provided.
The first energized state and the second energized state are both states in which a current flows from the power source to the coil and causes the motor to generate rotational torque in the same direction, or both. A state in which a current flows from the coil to the power supply and the motor generates rotational torque in the same direction.
The first energized state is realized by turning on the first switching element and the fourth switching element by the control unit, and the second energized state is realized by the control unit. A motor control system realized by turning on the second switching element and the third switching element.
前記モータは、
突極を有するステータコアと、
前記ステータコアの突極に取り付けられるコイルと、
突極を有し、前記コイルにより発生する磁界により磁化されるロータとを有し、
前記モータ制御方法は、
電源と前記コイルとの間に接続され、前記コイルの一端側に接続される第１のスイッチング素子及び第３のスイッチング素子と、前記コイルの他端側に接続される第２のスイッチング素子及び第４のスイッチング素子とを含むＨブリッジ回路を形成し、前記第１のスイッチング素子から前記第４のスイッチング素子のオン／オフ状態に応じて前記コイルを複数相独立駆動する駆動回路を用いて前記コイルを複数相独立駆動する駆動ステップと、
第１の通電状態及び第２の通電状態を含む複数の通電状態のうちの選択した通電状態が実現されるように前記駆動回路を制御する制御ステップと、を備え、
前記第１の通電状態及び前記第２の通電状態は、いずれも、前記電源から前記コイルへと電流が流れかつ前記モータに同一方向の回転トルクを発生させる状態であるか、又は、いずれも、前記コイルから前記電源へと電流が流れかつ前記モータに同一方向の回転トルクを発生させる状態であり、
前記第１の通電状態は、前記制御ステップにより前記第１のスイッチング素子及び前記第４のスイッチング素子がオン状態とされることで実現され、前記第２の通電状態は、前記制御部により前記第２のスイッチング素子及び前記第３のスイッチング素子がオン状態とされることで実現される、モータ制御方法。 It is a motor control method that controls the motor.
The motor
A stator core with salient poles and
A coil attached to the salient pole of the stator core and
It has a salient pole and has a rotor that is magnetized by the magnetic field generated by the coil.
The motor control method is
A first switching element and a third switching element connected between the power supply and the coil and connected to one end side of the coil, and a second switching element and a third switching element connected to the other end side of the coil. The coil is formed by forming an H-bridge circuit including four switching elements, and using a drive circuit for independently driving a plurality of phases of the coil from the first switching element according to an on / off state of the fourth switching element. With a drive step that drives multiple phases independently,
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