JP2024072015A - 電動機 - Google Patents

Abstract

【課題】高調波重畳方式によって回転子の位置を推定する速度域が広くなることを抑制すること。【解決手段】電動機は、制御部を備える。制御部は、位置推定部を備える。位置推定部は、モータが備える回転子の位置を推定する。制御部は、出力電圧が予め定められた閾値以上の場合、誘起電圧方式によって位置推定部に回転子の位置を推定させる。制御部は、出力電圧が閾値未満の場合、高調波重畳方式によって位置推定部に回転子の位置を推定させる。【選択図】図３

Description

本開示は、電動機に関する。

インバータをセンサレス制御することによってモータを駆動する場合、モータの回転子の位置を推定する必要がある。センサレス制御は、回転子の位置をソフトウェアで推定することによってハードウェアの位置センサを用いずにモータを駆動する制御方式である。回転子の位置を推定する方式としては、例えば、誘起電圧方式、及び高調波重畳方式が挙げられる。誘起電圧方式は、モータの駆動によって発生する誘起電圧を用いることで回転子の位置を推定する方式である。高調波重畳方式は、モータへの電圧指令値又は電流指令値に高調波成分を重畳させることで回転子の位置を推定する方式である。

モータの速度が低いほど誘起電圧は低い。このため、誘起電圧方式を用いる場合、モータの速度が低い場合に、回転子の位置の推定精度が低下する。特許文献１に開示の制御部は、モータの速度が閾値よりも低い場合、高調波重畳方式によって回転子の位置を推定する。これにより、モータの速度が閾値よりも低い場合に、位置推定精度が低下することを抑制している。

特開２０１１－１７２３２４号公報

特許文献１では、モータの速度によって、高調波重畳方式によって回転子の位置を推定するか否かを切り替えている。誘起電圧は、モータの温度やモータが備える磁石の公差によっても変化する。このため、モータの速度によって、高調波重畳方式によって回転子の位置を推定するか否かを切り替える場合、これらの要因によるばらつきを加味して、閾値を大きめの値に設定する必要がある。すると、高調波重畳方式によって回転子の位置を推定する速度域が広くなる。高調波重畳方式によって回転子の位置を推定する場合、高調波を重畳することによって静音性が悪化するおそれがある。また、高調波電流の発生によってモータの効率が悪化するおそれがある。このため、高調波重畳方式によって回転子の位置を推定する速度域は、狭くすることが好ましい。

上記課題を解決する電動機は、回転子及び３相のコイルが巻回された固定子を有するモータと、ドライバーと、前記ドライバーによって駆動されるスイッチング素子と、を有し、前記スイッチング素子によって前記モータを駆動するインバータと、前記インバータの出力電圧を検出する出力電圧検出部と、前記スイッチング素子の制御に用いられる複数の指令値を算出し、前記スイッチング素子を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記回転子の位置を推定する位置推定部を備え、前記位置推定部は、前記３相のコイルに発生する誘起電圧に基づき、前記回転子の位置を推定する誘起電圧方式と、前記指令値に高調波を重畳させ、前記回転子の位置を推定する高調波重畳方式と、を有する電動機であって、前記制御部は、前記出力電圧が予め定められた閾値以上の場合、前記誘起電圧方式によって前記位置推定部に前記回転子の位置を推定させ、前記出力電圧が前記閾値未満の場合、前記高調波重畳方式によって前記位置推定部に前記回転子の位置を推定させるように切り替えることを要旨とする。

制御部は、インバータの出力電圧が閾値未満の場合、高調波重畳方式によって位置推定部に回転子の位置を推定させる。インバータの出力電圧とモータに発生する誘起電圧には相関がある。インバータの出力電圧に閾値を設定することによって、モータの温度などを要因とする誘起電圧のばらつきを加味した閾値を設定する必要がない。従って、高調波重畳方式によって回転子の位置を推定する速度域が広くなることを抑制できる。

上記電動機について、前記制御部は、前記回転子の位置の他に、前記回転子の回転速度を推定する位置推定部と、相電流を前記回転子の位置に基づいてｄ軸電流及びｑ軸電流に変換する電流座標変換部と、前記回転速度と、外部から入力される回転速度指令値との差分に基づいて、ｄ軸電流指令値及びｑ軸電流指令値を算出する速度制御部と、前記ｄ軸電流と前記ｄ軸電流指令値との差分に基づいてｄ軸電圧指令値を算出し、前記ｑ軸電流と前記ｑ軸電流指令値との差分に基づいてｑ軸電圧指令値を算出する電流制御部と、前記ｄ軸電圧指令値及び前記ｑ軸電圧指令値に基づいて、３相分の３相電圧指令値を算出するＰＷＭ制御部と、を備え、前記制御部は、前記高調波重畳方式において、前記ｄ軸電圧指令値のみ、前記ｄ軸電圧指令値及び前記ｑ軸電圧指令値の両方、前記ｄ軸電流指令値及び前記ｑ軸電流指令値の両方、並びに、前記３相電圧指令値のみのうちのいずれかの指令値で定義される所定の指令値に、高調波を重畳させ、前記位置推定部に前記回転子の位置を推定させてもよい。

上記電動機について、前記閾値は、第１閾値と、前記第１閾値よりも低い第２閾値と、を有し、前記制御部は、前記第１閾値を、前記高調波重畳方式から前記誘起電圧方式への切り替えに用い、前記第２閾値を、前記誘起電圧方式から前記高調波重畳方式への切り替えに用いてもよい。

本発明によれば、高調波重畳方式によって回転子の位置を推定する速度域が広くなることを抑制できる。

電動機の概略構成図である。 電動機の概略構成図である。 制御部が行う制御を示すフローチャートである。 閾値を示す図である。

電動機の一実施形態について説明する。
図１に示すように、車両用空調装置１００は、電動圧縮機１０１と、冷媒回路１０３と、を備える。電動圧縮機１０１は、圧縮部１０２と、電動機Ｍ１と、を備える。電動圧縮機１０１は、冷媒を圧縮する。冷媒回路１０３は、例えば、熱交換器及び膨張弁等を有している。車両用空調装置１００は、電動圧縮機１０１によって冷媒が圧縮され、かつ冷媒回路１０３によって冷媒の熱交換及び膨張が行われることによって、車内の冷暖房を行う。電動圧縮機１０１は、圧縮した冷媒とともにオイルを吐出する。

圧縮部１０２は、冷媒を圧縮する。圧縮部１０２によって圧縮された冷媒は、冷媒回路１０３に吐出される。圧縮部１０２は、スクロールタイプ、ピストンタイプ、ベーンタイプ等、任意である。

＜電動機＞
電動機Ｍ１は、モータ１１を備える。モータ１１は、回転子１２及び３相のコイルＵ，Ｖ，Ｗが巻回された固定子１３を有する。モータ１１は、３つのコイルＵ，Ｖ，Ｗを備える３相モータである。モータ１１によって圧縮部１０２は駆動する。

電動機Ｍ１は、モータ駆動装置１０を備える。モータ駆動装置１０は、バッテリＢＡと、平滑コンデンサＣと、インバータ２１と、相電流検出部２２と、入力電圧検出部２３と、制御部３０と、を備える。

インバータ２１は、６つのスイッチング素子Ｑ１～Ｑ６と、ダイオードＤ１～Ｄ６と、ドライバー５１と、を備える。スイッチング素子Ｑ１～Ｑ６としては、例えば、IGBT（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）が用いられる。スイッチング素子Ｑ１～Ｑ６とダイオードＤ１～Ｄ６とが一体の場合、MOSFET（金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ）が用いられる。スイッチング素子Ｑ１とスイッチング素子Ｑ２とは互いに直列接続されている。スイッチング素子Ｑ３とスイッチング素子Ｑ４とは互いに直列接続されている。スイッチング素子Ｑ５とスイッチング素子Ｑ６とは互いに直列接続されている。スイッチング素子Ｑ１～Ｑ６にはそれぞれダイオードＤ１～Ｄ６が並列接続されている。各スイッチング素子Ｑ１～Ｑ６には、平滑コンデンサＣを介してバッテリＢＡが接続されている。

スイッチング素子Ｑ１とスイッチング素子Ｑ２との接続線は、途中で分岐してコイルＵに接続されている。スイッチング素子Ｑ３とスイッチング素子Ｑ４との接続線は、途中で分岐してコイルＶに接続されている。スイッチング素子Ｑ５とスイッチング素子Ｑ６との接続線は、途中で分岐してコイルＷに接続されている。

ドライバー５１は、スイッチング素子Ｑ１～Ｑ６を駆動する。これにより、モータ１１が駆動する。
バッテリＢＡは、充放電可能な蓄電装置である。バッテリＢＡの定格電圧は、例えば、８００［Ｖ］である。

相電流検出部２２は、モータ１１に流れる相電流を検出する。相電流検出部２２は、少なくとも２相分の相電流を検出する。本実施形態において、相電流検出部２２は、ｕ相電流Ｉｕ、ｖ相電流Ｉｖ、及びｗ相電流Ｉｗを検出する。３相のうち２相分の相電流を検出して、残りの１相分の相電流は２相分の相電流から算出するようにしてもよい。ｕ相電流Ｉｕ、ｖ相電流Ｉｖ、及びｗ相電流Ｉｗは、モータ１１の各相に流れる実電流である。

入力電圧検出部２３は、バッテリＢＡからインバータ２１に入力される入力電圧Ｖｉを検出する。
＜制御部＞
制御部３０は、プロセッサと、記憶部と、を備える。プロセッサとしては、例えば、CPU（Central Processing Unit）、GPU（Graphics Processing Unit）、又はDSP（Digital Signal Processor）が用いられる。記憶部は、RAM（Random Access Memory）、及びROM（Read Only Memory）を含む。記憶部は、処理をプロセッサに実行させるように構成されたプログラムコードまたは指令を格納している。記憶部、即ち、コンピュータ可読媒体は、汎用または専用のコンピュータでアクセスできるあらゆる利用可能な媒体を含む。制御部３０は、ASIC（Application Specific Integrated Circuit）やFPGA（Field Programmable Gate Array）等のハードウェア回路によって構成されていてもよい。処理回路である制御部３０は、コンピュータプログラムに従って動作する１つ以上のプロセッサ、ASICやFPGA等の１つ以上のハードウェア回路、或いは、それらの組み合わせを含み得る。

制御部３０は、複数の指令値を算出する。制御部３０は、複数の指令値によってスイッチング素子Ｑ１～Ｑ６を制御する。制御部３０は、センサレス制御によってインバータ２１を制御する。センサレス制御は、モータ１１の回転子１２の位置Ｈｍを検出するハードウェアの位置センサを用いずにインバータ２１を制御する方式である。インバータ２１が制御されることでモータ１１が駆動する。制御部３０は、誘起電圧方式による位置推定と高調波重畳方式による位置推定とを切り替えながらインバータ２１を制御する。誘起電圧方式は、３相のコイルＵ，Ｖ，Ｗに発生する誘起電圧に基づき、回転子１２の位置Ｈｍを推定する方式である。高調波重畳方式は、指令値に高調波を重畳させ、回転子１２の位置Ｈｍを推定する方式である。

＜誘起電圧方式による位置推定＞
誘起電圧方式による位置推定を行う場合の制御部３０の機能について説明する。制御部３０は、電流座標変換部３１と、位置推定部３２と、減算部３３，３５，３６と、速度制御部３４と、電流制御部３７と、ＰＷＭ制御部３８と、を備える。

電流座標変換部３１は、相電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗを、位置推定部３２が推定した回転子１２の位置Ｈｍに基づいてｄ軸電流Ｉｄ及びｑ軸電流Ｉｑに変換する。例えば、電流座標変換部３１は、３相（Ｕ，Ｖ，Ｗ）の固定座標系の相電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗを２相（α，β）の固定座標系の電流Ｉα，Ｉβに変換する。電流座標変換部３１は、位置Ｈｍを用いて電流Ｉα，Ｉβを２相（ｄ，ｑ）の回転座標系のｄ軸電流Ｉｄ及びｑ軸電流Ｉｑに変換する。ｄ軸及びｑ軸は、ｄｑ座標系の座標軸である。ｄｑ座標系は、モータ１１の回転子１２とともに回転する座標系である。電流座標変換部３１は、相電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗを電流Ｉα，Ｉβに変換することなく、直接ｄ軸電流Ｉｄ及びｑ軸電流Ｉｑに変換してもよい。

位置推定部３２は、電流座標変換部３１から出力されたｄ軸電流Ｉｄ及びｑ軸電流Ｉｑ及び電流制御部３７から出力されたｄ軸電圧指令値Ｖｄ及びｑ軸電圧指令値Ｖｑに基づいてモータ１１の回転子１２の位置Ｈｍを推定する。例えば、位置推定部３２は、ｄ軸電流Ｉｄ及びｑ軸電流Ｉｑと、電流制御部３７から取得するｄ軸電圧指令値Ｖｄ及びｑ軸電圧指令値Ｖｑと、モータ１１によって定まる定数と、に基づいてコイルＵ，Ｖ，Ｗに発生する誘起電圧を算出する。そして、位置推定部３２は、誘起電圧に基づき位置Ｈｍを推定する。また、位置推定部３２は、誘起電圧に基づいて回転子１２の回転速度Ｆｍを推定する。

減算部３３は、回転速度指令値ＦｍＲｅｆと、位置推定部３２によって推定された回転速度Ｆｍとの差分ΔＦｍを算出する。回転速度指令値ＦｍＲｅｆは、外部から入力される。回転速度指令値ＦｍＲｅｆは、例えば、車両の上位制御装置から制御部３０に入力される。

速度制御部３４は、差分ΔＦｍに基づいてｄ軸電流指令値ＩｄＲｅｆ及びｑ軸電流指令値ＩｑＲｅｆを算出する。速度制御部３４は、例えば、フィードバック制御を用いることによって差分ΔＦｍが０に収束するように、ｄ軸電流指令値ＩｄＲｅｆ及びｑ軸電流指令値ＩｑＲｅｆを算出する。フィードバック制御としては、例えば、比例積分制御を用いることができる。

減算部３５は、ｄ軸電流指令値ＩｄＲｅｆとｄ軸電流Ｉｄとの差分ΔＩｄを算出する。減算部３６は、ｑ軸電流指令値ＩｑＲｅｆとｑ軸電流Ｉｑとの差分ΔＩｑを算出する。
電流制御部３７は、差分ΔＩｄに基づいてｄ軸電圧指令値Ｖｄを算出する。電流制御部３７は、差分ΔＩｑに基づいてｑ軸電圧指令値Ｖｑを算出する。電流制御部３７は、例えば、フィードバック制御を用いることによって差分ΔＩｄ及び差分ΔＩｑが０に収束するように、ｄ軸電圧指令値Ｖｄ及びｑ軸電圧指令値Ｖｑを算出する。フィードバック制御としては、例えば、比例積分制御を用いることができる。

ＰＷＭ制御部３８は、ｄ軸電圧指令値Ｖｄ及びｑ軸電圧指令値Ｖｑを、位置推定部３２が推定した回転子１２の位置Ｈｍ及び入力電圧Ｖｉに基づいてｕ相電圧指令値Ｖｕ、ｖ相電圧指令値Ｖｖ、及びｗ相電圧指令値Ｖｗに変換する。例えば、ＰＷＭ制御部３８は、ｄ軸電圧指令値Ｖｄ及びｑ軸電圧指令値Ｖｑをｄｑ座標系からαβ座標系への座標の電圧指令値Ｖα，Ｖβに変換する。ＰＷＭ制御部３８は、２相の電圧指令値Ｖα，Ｖβを３相分の３相電圧指令値Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗに変換する。ＰＷＭ制御部３８は、ｄ軸電圧指令値Ｖｄ及びｑ軸電圧指令値Ｖｑを電圧指令値Ｖα，Ｖβに変換することなく、直接電圧指令値Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗに変換してもよい。

インバータ２１は、電圧指令値Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗに基づいて制御される。詳細にいえば、ＰＷＭ制御部３８は、電圧指令値Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗとキャリア周波数とに基づいて、ＰＷＭ信号を生成し、ＰＷＭ信号によってスイッチング素子Ｑ１～Ｑ６を制御する。

＜高調波重畳方式による位置推定＞
高調波重畳方式による位置推定を行う場合の制御部３０の機能について説明する。
図２に示すように、制御部３０は、電流座標変換部３１と、位置推定部３２と、減算部３３，３５，３６と、速度制御部３４と、電流制御部３７と、ＰＷＭ制御部３８と、高調波重畳部４１と、加算部４２と、バンドストップフィルタ４３と、を備える。電流座標変換部３１、減算部３３，３５，３６、速度制御部３４、電流制御部３７、及びＰＷＭ制御部３８は、誘起電圧方式の場合と同様の機能を有する。このため、説明を省略する。

高調波重畳部４１は、高調波Ｖｈを生成する。高調波Ｖｈは、Ｖａ＊ｃｏｓ２πｆｔで定義される。Ｖａは、高調波Ｖｈの振幅である。ｆは、高調波Ｖｈの周波数である。周波数ｆとしては、例えば、モータ１１の回転に依存しない周波数である。

加算部４２は、高調波重畳部４１が生成した高調波Ｖｈをｄ軸電圧指令値Ｖｄに加算する。これにより、ｄ軸電圧指令値Ｖｄに高調波Ｖｈが重畳される。
本実施形態において、制御部３０は、高調波重畳方式において、ｄ軸電圧指令値Ｖｄのみに高調波Ｖｈを重畳させている。制御部３０は、ｄ軸電圧指令値Ｖｄ及びｑ軸電圧指令値Ｖｑの両方、ｄ軸電流指令値ＩｄＲｅｆ及びｑ軸電流指令値ＩｑＲｅｆの両方、並びに、３相電圧指令値Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗのみのうちのいずれかの指令値で定義される所定の指令値に、高調波Ｖｈを重畳させ、位置推定部３２に回転子１２の位置を推定させてもよい。

バンドストップフィルタ４３は、ｄ軸電流Ｉｄ及びｑ軸電流Ｉｑから特定の帯域の周波数成分を除去する。高調波重畳部４１によりｄ軸電圧指令値Ｖｄに高調波Ｖｈを重畳すると、高調波Ｖｈによる周波数成分がｄ軸電流Ｉｄ及びｑ軸電流Ｉｑに含まれることになる。バンドストップフィルタ４３は、この周波数成分を除去する。

位置推定部３２は、電流座標変換部３１によって算出されたｑ軸電流Ｉｑから回転子１２の位置Ｈｍ、及び回転子１２の回転速度Ｆｍを推定する。高調波Ｖｈをｄ軸電圧指令値Ｖｄに重畳すると、ｑ軸電流Ｉｑには高調波Ｖｈに基づく電流高調波が含まれる。位置推定部３２は、ｑ軸電流Ｉｑに含まれる電流高調波とモータ１１の数式モデルから回転子１２の位置Ｈｍ、及び回転子１２の回転速度Ｆｍを推定する。例えば、位置推定部３２は、電流高調波から軸誤差Δθｃを算出する。軸誤差Δθｃは、実際の回転子１２の位置Ｈｍと、制御部３０が認識している回転子１２の位置Ｈｍとの誤差である。位置推定部３２は、軸誤差Δθｃが０になるように、回転子１２の位置Ｈｍ、及び回転子１２の回転速度Ｆｍを推定する。

＜制御部が行う制御及び本実施形態の作用＞
制御部３０は、誘起電圧方式による位置推定を行うか、高調波重畳方式による位置推定を行うかを以下の制御によって切り替える。以下の制御は、モータ１１の駆動中に所定の制御周期で繰り返し実行される。

図３に示すように、ステップＳ１において、制御部３０は、インバータ２１の出力電圧Ｖｏが閾値未満か否かを判定する。閾値は、予め定められた値である。インバータ２１の出力電圧Ｖｏは、モータ１１に入力される電圧である。本実施形態において、インバータ２１の出力電圧Ｖｏは、ｄ軸電圧指令値Ｖｄとｑ軸電圧指令値Ｖｑとの合成値である。インバータ２１の出力電圧Ｖｏは、以下の（１）式から算出できる。インバータ２１の出力電圧Ｖｏを検出する制御部３０が出力電圧検出部である。

以下の（２）式に示すように、インバータ２１の出力電圧Ｖｏとモータ１１に発生する誘起電圧には相関がある。

Ｒは相抵抗、Ｌｄはｄ軸インダクタンス、Ｌｑはｑ軸インダクタンス、ωは角速度、ｅは誘起電圧、ｐは微分項を示す。Ｒ，Ｌｄ，Ｌｑは、ｅに比べると小さい。このため、出力電圧Ｖｏは、誘起電圧に比例するとみなすことができる。即ち、出力電圧Ｖｏに閾値を設定することによって、実質的に誘起電圧に閾値を設定していると捉えることができる。

誘起電圧方式により回転子１２の位置を推定する場合、出力電圧Ｖｏが低いほど、位置推定精度が低下する。閾値としては、位置推定精度の低下が許容範囲を超える際の出力電圧Ｖｏに基づいて設定されている。即ち、誘起電圧方式での位置推定精度の低下が許容範囲を超える場合には、高調波重畳方式による位置推定が行われるように閾値は設定されている。

ステップＳ１の判定結果が肯定の場合、制御部３０は、ステップＳ２の処理を行う。ステップＳ１の判定結果が否定の場合、制御部３０は、ステップＳ３の処理を行う。
ステップＳ２において、制御部３０は、高調波重畳方式によって回転子１２の位置Ｈｍの推定を行う。また、制御部３０は、高調波重畳方式によって回転子１２の回転速度Ｆｍの推定を行う。制御部３０は、出力電圧Ｖｏが閾値未満の場合、高調波重畳方式によって位置推定部３２に回転子１２の位置Ｈｍを推定させるといえる。

ステップＳ３において、制御部３０は、誘起電圧方式によって回転子１２の位置Ｈｍの推定を行う。また、制御部３０は、誘起電圧方式によって回転子１２の回転速度Ｆｍの推定を行う。制御部３０は、出力電圧Ｖｏが閾値以上の場合、誘起電圧方式によって位置推定部３２に回転子１２の位置Ｈｍを推定させるといえる。

図４に示すように、閾値には、ヒステリシスが設定されている。閾値は、第１切替値と、第２切替値と、を有する。第２切替値は、第１切替値よりも低い値である。第１切替値は、第１閾値である。第２切替値は、第２閾値である。制御部３０が高調波重畳方式によって回転子１２の位置Ｈｍの推定を行っている場合の閾値は、第１切替値である。制御部３０が誘起電圧方式によって回転子１２の位置Ｈｍの推定を行っている場合の閾値は、第２切替値である。制御部３０は、第１切替値を、高調波重畳方式から誘起電圧方式への切り替えに用いる。制御部３０は、第２切替値を、誘起電圧方式から高調波重畳方式への切り替えに用いる。

［本実施形態の効果］
（１）制御部３０は、インバータ２１の出力電圧Ｖｏが閾値未満の場合、高調波重畳方式によって位置推定部３２に回転子１２の位置Ｈｍを推定させる。インバータ２１の出力電圧Ｖｏとモータ１１に発生する誘起電圧には相関がある。インバータ２１の出力電圧Ｖｏに閾値を設定することによって、モータ１１の温度などを要因とする誘起電圧のばらつきを加味した閾値を設定する必要がない。従って、高調波重畳方式によって回転子１２の位置Ｈｍを推定する速度域が広くなることを抑制できる。

（２）制御部３０は、インバータ２１の出力電圧Ｖｏが閾値以上の場合、誘起電圧方式によって位置推定部３２に回転子１２の位置Ｈｍを推定させる。高調波重畳方式は、高調波Ｖｈを重畳することによって静音性が悪化するおそれがある。また、電流高調波の発生によってモータ１１の効率が悪化するおそれがある。出力電圧Ｖｏが閾値以上の場合に誘起電圧方式によって回転子１２の位置Ｈｍを推定することによって、モータ１１の静音性が悪化することを抑制できる。また、モータ１１の効率が悪化することを抑制できる。

（３）閾値には、ヒステリシスが設定されている。閾値を予め定められた１つの値とする場合、出力電圧Ｖｏが閾値を跨いで変動していると、高調波重畳方式と誘起電圧方式とが頻繁に切り替わるおそれがある。高調波重畳方式と誘起電圧方式とが頻繁に切り替わる場合、切り替えの際に制御の安定性が損なわれるおそれがある。閾値にヒステリシスを設定することによって、高調波重畳方式と誘起電圧方式とが頻繁に切り替わることを抑制できる。

（４）電動機Ｍ１は、電動圧縮機１０１に用いられている。電動圧縮機１０１の容量によっては、低負荷時にモータ１１の駆動と停止とが切り替わりながら電動圧縮機１０１が駆動するおそれがある。この場合、冷媒とともに吐出されたオイルが循環せずに、電動圧縮機１０１内のオイルが不足するおそれがある。低負荷時にモータ１１の駆動と停止とが切り替わることを抑制するためには、電動圧縮機１０１の最低回転数を低くする必要がある。電動圧縮機１０１の最低回転数を低くすると、高調波重畳方式によって回転子１２の位置Ｈｍを推定する必要がある速度域が広くなる。実施形態の電動機Ｍ１では、出力電圧Ｖｏに設定された閾値が過剰に高くなることが抑制されている。この電動機Ｍ１を電動圧縮機１０１に用いることによって、電動圧縮機１０１の最低回転数を低くした場合であっても、高調波重畳方式によって回転子１２の位置Ｈｍを推定する必要がある速度域が過剰に広くなることを抑制できる。

［変更例］
実施形態は、以下のように変更して実施することができる。実施形態及び以下の変形例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。

○閾値にヒステリシスを設定しなくてもよい。
○閾値が設定される出力電圧Ｖｏとしては、誘起電圧項のあるｑ軸電圧指令値Ｖｑであってもよい。

○閾値が設定される出力電圧Ｖｏは、インバータ２１から出力される実電圧であってもよい。
○電動機Ｍ１は、どのような装置に搭載されるものであってもよい。電動機Ｍ１は、例えば、燃料電池車に搭載されるエアーポンプの駆動源や水素ポンプの駆動源として用いられてもよい。

Ｍ１…電動機、Ｑ１～Ｑ６…スイッチング素子、Ｕ，Ｖ，Ｗ…コイル、１１…モータ、１２…回転子、１３…固定子、２１…インバータ、３０…制御部、３１…電流座標変換部、３２…位置推定部、３４…速度制御部、３７…電流制御部、３８…ＰＷＭ制御部、５１…ドライバー。

Claims (3)

1. 回転子及び３相のコイルが巻回された固定子を有するモータと、
   ドライバーと、前記ドライバーによって駆動されるスイッチング素子と、を有し、前記スイッチング素子によって前記モータを駆動するインバータと、
   前記インバータの出力電圧を検出する出力電圧検出部と、
   前記スイッチング素子の制御に用いられる複数の指令値を算出し、前記スイッチング素子を制御する制御部と、を備え、
   前記制御部は、
   前記回転子の位置を推定する位置推定部を備え、
   前記位置推定部は、
   前記３相のコイルに発生する誘起電圧に基づき、前記回転子の位置を推定する誘起電圧方式と、
   前記指令値に高調波を重畳させ、前記回転子の位置を推定する高調波重畳方式と、を有する電動機であって、
   前記制御部は、
   前記出力電圧が予め定められた閾値以上の場合、前記誘起電圧方式によって前記位置推定部に前記回転子の位置を推定させ、
   前記出力電圧が前記閾値未満の場合、前記高調波重畳方式によって前記位置推定部に前記回転子の位置を推定させるように切り替えることを特徴とする電動機。
2. 前記制御部は、
   前記回転子の位置の他に、前記回転子の回転速度を推定する前記位置推定部と、
   相電流を前記回転子の位置に基づいてｄ軸電流及びｑ軸電流に変換する電流座標変換部と、
   前記回転速度と、外部から入力される回転速度指令値との差分に基づいて、ｄ軸電流指令値及びｑ軸電流指令値を算出する速度制御部と、
   前記ｄ軸電流と前記ｄ軸電流指令値との差分に基づいてｄ軸電圧指令値を算出し、前記ｑ軸電流と前記ｑ軸電流指令値との差分に基づいてｑ軸電圧指令値を算出する電流制御部と、
   前記ｄ軸電圧指令値及び前記ｑ軸電圧指令値に基づいて、３相分の３相電圧指令値を算出するＰＷＭ制御部と、を備え、
   前記制御部は、前記高調波重畳方式において、前記ｄ軸電圧指令値のみ、前記ｄ軸電圧指令値及び前記ｑ軸電圧指令値の両方、前記ｄ軸電流指令値及び前記ｑ軸電流指令値の両方、並びに、前記３相電圧指令値のみのうちのいずれかの指令値で定義される所定の指令値に、高調波を重畳させ、前記位置推定部に前記回転子の位置を推定させる請求項１に記載の電動機。
3. 前記閾値は、第１閾値と、前記第１閾値よりも低い第２閾値と、を有し、
   前記制御部は、前記第１閾値を、前記高調波重畳方式から前記誘起電圧方式への切り替えに用い、前記第２閾値を、前記誘起電圧方式から前記高調波重畳方式への切り替えに用いる、請求項１又は請求項２に記載の電動機。

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