JP3468751B2 - モータ駆動装置 - Google Patents
モータ駆動装置Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明はモータ駆動装置に
関し、特に、永久磁石が装着されたロータを有する同期
モータを駆動させるためのモータ駆動装置に関する。
関し、特に、永久磁石が装着されたロータを有する同期
モータを駆動させるためのモータ駆動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、環境問題が社会的話題となり、省
エネルギー化が重要な関心事となっている。特に、モー
タの分野においては、省エネルギーの観点から、小型・
高効率・高出力のモータが切望されている。従来のモー
タの代表として誘電モータや磁石をロータ表面に装着し
たＳＰＭ（Surface Permanent Magnet）モータなどがあ
り、双方とも量産性に優れている。これに対し、従来と
異なる構造のモータが種々開発されているが、それらの
うち、永久磁石をロータ内部に埋込んでフレミングトル
クに加えてリラクタンストルクを利用することにより、
効率をさらに高めたＩＰＭ（Interior Permanent Magne
t）モータが注目されている（図２参照）。
エネルギー化が重要な関心事となっている。特に、モー
タの分野においては、省エネルギーの観点から、小型・
高効率・高出力のモータが切望されている。従来のモー
タの代表として誘電モータや磁石をロータ表面に装着し
たＳＰＭ（Surface Permanent Magnet）モータなどがあ
り、双方とも量産性に優れている。これに対し、従来と
異なる構造のモータが種々開発されているが、それらの
うち、永久磁石をロータ内部に埋込んでフレミングトル
クに加えてリラクタンストルクを利用することにより、
効率をさらに高めたＩＰＭ（Interior Permanent Magne
t）モータが注目されている（図２参照）。
【０００３】このＩＰＭモータでは、高透磁率材の鉄芯
または積層珪素鋼板で構成されている回転子３１の内部
に永久磁石３２が埋込まれている。このように構成する
ことにより、永久磁石３２の中心と回転子３１の中心と
を結ぶ方向であるｄ軸方向のインダクタンスＬｄと、ｄ
軸に対して電気角で９０°回転した方向であるｑ軸方向
のインダクタンスＬｑとの間に差が生じ、永久磁石３２
によるフレミングトルクＴｍに加えてリラクタンストル
クＴｒが発生することになる。これらの関係について
は、「リラクタンストルクを要した回転器」（松井信行
他、T.EE Japan,Vol.114-D, No.9, 1994）において解析
がなされている。この文献によれば、フレミングトルク
ＴｍとリラクタンストルクＴｒとの関係は、次式（１）
を満たす。
または積層珪素鋼板で構成されている回転子３１の内部
に永久磁石３２が埋込まれている。このように構成する
ことにより、永久磁石３２の中心と回転子３１の中心と
を結ぶ方向であるｄ軸方向のインダクタンスＬｄと、ｄ
軸に対して電気角で９０°回転した方向であるｑ軸方向
のインダクタンスＬｑとの間に差が生じ、永久磁石３２
によるフレミングトルクＴｍに加えてリラクタンストル
クＴｒが発生することになる。これらの関係について
は、「リラクタンストルクを要した回転器」（松井信行
他、T.EE Japan,Vol.114-D, No.9, 1994）において解析
がなされている。この文献によれば、フレミングトルク
ＴｍとリラクタンストルクＴｒとの関係は、次式（１）
を満たす。
【０００４】
【数１】
【０００５】ただし、Ｐｎは極対数、φａは鎖交磁束、
Ｌｄはｄ軸方向のインダクタンス、Ｌｑはｑ軸方向のイ
ンダクタンス、ｉｄはｄ軸方向の電流、ｉｑはｑ軸方向
の電流、βは電流位相、ｉａは電流ベクトルの大きさで
ある。
Ｌｄはｄ軸方向のインダクタンス、Ｌｑはｑ軸方向のイ
ンダクタンス、ｉｄはｄ軸方向の電流、ｉｑはｑ軸方向
の電流、βは電流位相、ｉａは電流ベクトルの大きさで
ある。
【０００６】図１３は、電流位相βを変化させた場合の
フレミングトルクＴｍ、リラクタンストルクＴｒおよび
総合トルクＴｄの変化を示す図である。図１３に示され
るように、フレミングトルクＴｍは、電流位相βが９０
°の時点で最大値を示し、９０°を離れるとともに小さ
くなり、１８０°でゼロとなる。これに対し、リラクタ
ンストルクＴｒは、電流位相βが１３５°の時点で最大
値を示す。したがって、リラクタンストルクＴｒとフレ
ミングトルクＴｍとを合わせた総合トルクＴｔは、それ
ぞれのトルク比により変わるが、電流位相βが１１５°
付近で最大値を示す。したがって、リラクタンストルク
Ｔｒを有効に利用するＩＰＭモータは、フレミングトル
クＴｍのみを用いて動作するＳＰＭモータよりも、同一
電流において高トルクの出力が可能となる。
フレミングトルクＴｍ、リラクタンストルクＴｒおよび
総合トルクＴｄの変化を示す図である。図１３に示され
るように、フレミングトルクＴｍは、電流位相βが９０
°の時点で最大値を示し、９０°を離れるとともに小さ
くなり、１８０°でゼロとなる。これに対し、リラクタ
ンストルクＴｒは、電流位相βが１３５°の時点で最大
値を示す。したがって、リラクタンストルクＴｒとフレ
ミングトルクＴｍとを合わせた総合トルクＴｔは、それ
ぞれのトルク比により変わるが、電流位相βが１１５°
付近で最大値を示す。したがって、リラクタンストルク
Ｔｒを有効に利用するＩＰＭモータは、フレミングトル
クＴｍのみを用いて動作するＳＰＭモータよりも、同一
電流において高トルクの出力が可能となる。
【０００７】ところで、モータのトルクの大きさを決定
する要因として、モータ駆動制御方法が重要となる。従
来の電流駆動方法としては、１２０°矩形波駆動が一般
的である。この１２０°矩形波駆動方法とは、３相Ｕ，
Ｖ，Ｗ中の２相のコイルに対して電流を流し、１２０°
ごとに電流をつなぎ合わせて直流となるようにインバー
タを制御する方法である。１２０°矩形波駆動において
は、各相のコイルについてみれば通電休止期間があり、
その通電休止期間にロータ磁石の回転によりステータコ
イルに発生する誘起電圧を検出してロータ回転を制御し
ている。上述したリラクタンストルクＴｒを利用するＩ
ＰＭモータにおいては、トルクを最大にするために通電
タイミングが重要となる。したがって、ＩＰＭモータに
対しては、１２０°矩形波駆動を行ない通電休止期間に
誘起電圧を検出してロータ位相を算出している。
する要因として、モータ駆動制御方法が重要となる。従
来の電流駆動方法としては、１２０°矩形波駆動が一般
的である。この１２０°矩形波駆動方法とは、３相Ｕ，
Ｖ，Ｗ中の２相のコイルに対して電流を流し、１２０°
ごとに電流をつなぎ合わせて直流となるようにインバー
タを制御する方法である。１２０°矩形波駆動において
は、各相のコイルについてみれば通電休止期間があり、
その通電休止期間にロータ磁石の回転によりステータコ
イルに発生する誘起電圧を検出してロータ回転を制御し
ている。上述したリラクタンストルクＴｒを利用するＩ
ＰＭモータにおいては、トルクを最大にするために通電
タイミングが重要となる。したがって、ＩＰＭモータに
対しては、１２０°矩形波駆動を行ない通電休止期間に
誘起電圧を検出してロータ位相を算出している。
【０００８】これに対し、モータ効率を向上させるモー
タ駆動制御方法として、通電幅を電気角で１８０°に設
定した１８０°正弦波駆動方式がある。「ブラシレスＤ
Ｃモータ駆動制御方法およびその装置および電気機器
（国際公開番号ＷＯ９５−２７３２８）」は、永久磁石
の内部に埋込んだモータに対し、通電幅を電気角１８０
°に設定し、モータコイルの第１中心点電位とそのコイ
ルに電気的に並列となるブリッジ回路による第２中心点
電位との差に基づいて磁極位置を検出する手法を開示し
ている。
タ駆動制御方法として、通電幅を電気角で１８０°に設
定した１８０°正弦波駆動方式がある。「ブラシレスＤ
Ｃモータ駆動制御方法およびその装置および電気機器
（国際公開番号ＷＯ９５−２７３２８）」は、永久磁石
の内部に埋込んだモータに対し、通電幅を電気角１８０
°に設定し、モータコイルの第１中心点電位とそのコイ
ルに電気的に並列となるブリッジ回路による第２中心点
電位との差に基づいて磁極位置を検出する手法を開示し
ている。
【０００９】ここで、この文献に記載されているブラシ
レスＤＣモータ制御装置について説明する。図１４は、
この文献に記載されているモータ制御装置の構成を概略
的に示す図である。図１４において、直流電源７１の端
子間に３対のスイッチングトランジスタ７２〜７７およ
び３対のダイオード７８〜８３でインバータ８４を構成
し、各対のスイッチングトランジスタ７２と７３，７４
と７５，７６と７７同士の接続点電圧をブラシレスＤＣ
モータ８５のＹ結線された各相の固定子巻線８６ｕ，８
６ｖ，８６ｗにそれぞれ印加している。
レスＤＣモータ制御装置について説明する。図１４は、
この文献に記載されているモータ制御装置の構成を概略
的に示す図である。図１４において、直流電源７１の端
子間に３対のスイッチングトランジスタ７２〜７７およ
び３対のダイオード７８〜８３でインバータ８４を構成
し、各対のスイッチングトランジスタ７２と７３，７４
と７５，７６と７７同士の接続点電圧をブラシレスＤＣ
モータ８５のＹ結線された各相の固定子巻線８６ｕ，８
６ｖ，８６ｗにそれぞれ印加している。
【００１０】また、各対のスイッチングトランジスタ７
２と７３，７４と７５，７６と７７同士の接続点電圧を
Ｙ結線された抵抗素子８７ｕ，８７ｖ，８７ｗにもそれ
ぞれ印加している。さらに、固定子巻線８６ｕ，８６
ｖ，８６ｗの中性点８６ｄの電圧が抵抗素子８８を介し
て演算増幅器８９の反転入力端子に与えられ、Ｙ結線さ
れた抵抗素子８７ｕ，８７ｖ，８７ｗの中性点８７ｄの
電圧が演算増幅器８９の非反転入力端子に与えられてい
る。そして、演算増幅器８９の出力端子と反転入力端子
との間に抵抗素子９０を接続することにより、差動増幅
器９１が構成されている。
２と７３，７４と７５，７６と７７同士の接続点電圧を
Ｙ結線された抵抗素子８７ｕ，８７ｖ，８７ｗにもそれ
ぞれ印加している。さらに、固定子巻線８６ｕ，８６
ｖ，８６ｗの中性点８６ｄの電圧が抵抗素子８８を介し
て演算増幅器８９の反転入力端子に与えられ、Ｙ結線さ
れた抵抗素子８７ｕ，８７ｖ，８７ｗの中性点８７ｄの
電圧が演算増幅器８９の非反転入力端子に与えられてい
る。そして、演算増幅器８９の出力端子と反転入力端子
との間に抵抗素子９０を接続することにより、差動増幅
器９１が構成されている。
【００１１】ここで、固定子巻線８６ｕ，８６ｖ，８６
ｗの中性点８６ｄの電圧Ｅｎ０は、インバータ８４の出
力波形とモータ誘起電圧波形に含まれる３ｎ次高調波成
分（ｎは整数である）との和になる。一方、Ｙ結線され
た抵抗素子８７ｕ，８７ｖ，８７ｗの中性点８７ｄの電
圧は、インバータ８４の出力波形のみで決定される。し
たがって、中性点８６ｄの電圧Ｅｎ０と中性点８７ｄの
電圧との差を得ることにより、モータ誘起電圧波形に含
まれる３ｎｇ高調波成分を取出すことができる。
ｗの中性点８６ｄの電圧Ｅｎ０は、インバータ８４の出
力波形とモータ誘起電圧波形に含まれる３ｎ次高調波成
分（ｎは整数である）との和になる。一方、Ｙ結線され
た抵抗素子８７ｕ，８７ｖ，８７ｗの中性点８７ｄの電
圧は、インバータ８４の出力波形のみで決定される。し
たがって、中性点８６ｄの電圧Ｅｎ０と中性点８７ｄの
電圧との差を得ることにより、モータ誘起電圧波形に含
まれる３ｎｇ高調波成分を取出すことができる。
【００１２】差動増幅器９１の出力信号は、抵抗素子９
２およびキャパシタ９３を含む積分器９４と、演算増幅
器９５を含むゼロクロスコンパレータ９６によって磁極
位置検出信号に変換される。マイクロプロセッサ９７
は、磁極位置検出信号に基づいて、ベース駆動回路９８
を介してインバータ８４のスイッチングトランジスタ７
２〜７７を制御する。これにより、１２０°矩形波駆動
方式よりも効率の高い１８０°駆動方式が実現される。
２およびキャパシタ９３を含む積分器９４と、演算増幅
器９５を含むゼロクロスコンパレータ９６によって磁極
位置検出信号に変換される。マイクロプロセッサ９７
は、磁極位置検出信号に基づいて、ベース駆動回路９８
を介してインバータ８４のスイッチングトランジスタ７
２〜７７を制御する。これにより、１２０°矩形波駆動
方式よりも効率の高い１８０°駆動方式が実現される。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、実際のモータ
において、トルクに寄与する空隙部の空間磁束密度には
高次の高調波成分が重畳しているため、トルク波形も高
調波成分の影響を受けて凹凸を有する波形となる。これ
を概念的に示したのが図１５である。図１５において、
横軸は回転角を示し、縦軸はトルクおよび電流を無次元
化した値を示し、実線の曲線はＩＰＭモータ１の正弦波
駆動時のコイル１相当りのトルク波形を示し、一点鎖線
の曲線は１８０°正弦波駆動におけるコイル１相当りの
駆動電流波形を示している。図１５に示すように、実際
のトルク波形には高次の高調波成分が重畳されており、
正弦波と比較して凹凸がある。ところが駆動電流波形が
正弦波では凹凸状のトルクの小さなポイント、すなわち
凹の点にも大きな電流を通電しているため有効にトルク
を発生できず、結果として効率が悪くなるという問題が
あった。
において、トルクに寄与する空隙部の空間磁束密度には
高次の高調波成分が重畳しているため、トルク波形も高
調波成分の影響を受けて凹凸を有する波形となる。これ
を概念的に示したのが図１５である。図１５において、
横軸は回転角を示し、縦軸はトルクおよび電流を無次元
化した値を示し、実線の曲線はＩＰＭモータ１の正弦波
駆動時のコイル１相当りのトルク波形を示し、一点鎖線
の曲線は１８０°正弦波駆動におけるコイル１相当りの
駆動電流波形を示している。図１５に示すように、実際
のトルク波形には高次の高調波成分が重畳されており、
正弦波と比較して凹凸がある。ところが駆動電流波形が
正弦波では凹凸状のトルクの小さなポイント、すなわち
凹の点にも大きな電流を通電しているため有効にトルク
を発生できず、結果として効率が悪くなるという問題が
あった。
【００１４】それゆえに、この発明の主たる目的は、同
期モータを高い効率で駆動させることが可能なモータ駆
動装置を提供することである。
期モータを高い効率で駆動させることが可能なモータ駆
動装置を提供することである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】この発明に係るモータ駆
動装置は、永久磁石が装着されたロータを有する同期モ
ータを駆動させるためのモータ駆動装置であって、同期
モータのコイルに駆動電流を流すための出力制御が可能
な電源と、同期モータのコイルに流れる電流を検出する
ための電流検出手段と、同期モータの回転数を検出する
ための回転数検出手段と、回転数検出手段によって検出
された回転数に基づいて同期モータの出力を算出する出
力算出手段と、同期モータの回転トルクに関連するモー
タ情報を発生するモータ情報発生手段と、モータ情報発
生手段からのモータ情報に基づいて、同期モータを高効
率で駆動させるための目標電流波形を生成する電流波形
生成手段と、電流検出手段によって検出された電流の波
形と電流波形生成手段で生成された電流波形とが一致す
るように電源の出力制御を行なうとともに、回転数検出
手段によって検出された回転数が所望の値になるように
電源の出力制御を行なう制御手段とを備えたものであ
る。ここで、モータ情報発生手段は、同期モータのコイ
ル１相当りのトルク波形と同期モータの出力との関係が
予め格納されたトルク波形格納手段を含み、モータ情報
は、出力算出手段によって算出された同期モータの出力
に応じてトルク波形格納手段から読出されたトルク波形
である。
動装置は、永久磁石が装着されたロータを有する同期モ
ータを駆動させるためのモータ駆動装置であって、同期
モータのコイルに駆動電流を流すための出力制御が可能
な電源と、同期モータのコイルに流れる電流を検出する
ための電流検出手段と、同期モータの回転数を検出する
ための回転数検出手段と、回転数検出手段によって検出
された回転数に基づいて同期モータの出力を算出する出
力算出手段と、同期モータの回転トルクに関連するモー
タ情報を発生するモータ情報発生手段と、モータ情報発
生手段からのモータ情報に基づいて、同期モータを高効
率で駆動させるための目標電流波形を生成する電流波形
生成手段と、電流検出手段によって検出された電流の波
形と電流波形生成手段で生成された電流波形とが一致す
るように電源の出力制御を行なうとともに、回転数検出
手段によって検出された回転数が所望の値になるように
電源の出力制御を行なう制御手段とを備えたものであ
る。ここで、モータ情報発生手段は、同期モータのコイ
ル１相当りのトルク波形と同期モータの出力との関係が
予め格納されたトルク波形格納手段を含み、モータ情報
は、出力算出手段によって算出された同期モータの出力
に応じてトルク波形格納手段から読出されたトルク波形
である。
【００１６】好ましくは、さらに、同期モータの出力と
その出力において同期モータを高効率で駆動させるため
の駆動方法との関係が予め格納された駆動方法格納手段
を備え、制御手段は、さらに、出力算出手段によって算
出された同期モータの出力に応じて駆動方法格納手段か
ら読出された駆動方法で電源の出力制御を行なう。
その出力において同期モータを高効率で駆動させるため
の駆動方法との関係が予め格納された駆動方法格納手段
を備え、制御手段は、さらに、出力算出手段によって算
出された同期モータの出力に応じて駆動方法格納手段か
ら読出された駆動方法で電源の出力制御を行なう。
【００１７】また好ましくは、トルク波形は、同期モー
タの回転軸と負荷モータの回転軸とをトルク検出装置で
結合し、同期モータを駆動させてトルク検出装置で検出
したものである。
タの回転軸と負荷モータの回転軸とをトルク検出装置で
結合し、同期モータを駆動させてトルク検出装置で検出
したものである。
【００１８】また、この発明に係る他のモータ駆動装置
は、永久磁石が装着されたロータを有する同期モータを
駆動させるためのモータ駆動装置であって、同期モータ
のコイルに駆動電流を流すための出力制御が可能な電源
と、同期モータのコイルに流れる電流を検出するための
電流検出手段と、同期モータの回転トルクに関連するモ
ータ情報を発生するモータ情報発生手段と、モータ情報
発生手段からのモータ情報に基づいて、同期モータを高
効率で駆動させるための目標電流波形を生成する電流波
形生成手段と、電流検出手段によって検出された電流の
波形と電流波形生成手段で生成された電流波形とが一致
するように電源の出力制御を行なう制御手段とを備えた
ものである。ここで、モータ情報発生手段は、同期モー
タのコイルの逆起電圧波形を検出する電圧波形検出手段
を含み、モータ情報は、電圧波形検出手段によって検出
された逆起電圧波形である。
は、永久磁石が装着されたロータを有する同期モータを
駆動させるためのモータ駆動装置であって、同期モータ
のコイルに駆動電流を流すための出力制御が可能な電源
と、同期モータのコイルに流れる電流を検出するための
電流検出手段と、同期モータの回転トルクに関連するモ
ータ情報を発生するモータ情報発生手段と、モータ情報
発生手段からのモータ情報に基づいて、同期モータを高
効率で駆動させるための目標電流波形を生成する電流波
形生成手段と、電流検出手段によって検出された電流の
波形と電流波形生成手段で生成された電流波形とが一致
するように電源の出力制御を行なう制御手段とを備えた
ものである。ここで、モータ情報発生手段は、同期モー
タのコイルの逆起電圧波形を検出する電圧波形検出手段
を含み、モータ情報は、電圧波形検出手段によって検出
された逆起電圧波形である。
【００１９】また好ましくは、さらに、電源の出力電圧
と電流検出手段によって検出された電流との位相差を検
出する位相差検出手段を備え、制御手段は、さらに、位
相差検出手段によって検出された位相差が所望の値にな
るように電源の出力制御を行なう。
と電流検出手段によって検出された電流との位相差を検
出する位相差検出手段を備え、制御手段は、さらに、位
相差検出手段によって検出された位相差が所望の値にな
るように電源の出力制御を行なう。
【００２０】
【００２１】また、この発明に係るさらに他のモータ駆
動装置は、永久磁石が装着されたロータを有する同期モ
ータを駆動させるためのモータ駆動装置であって、同期
モータのコイルに駆動電流を流すための出力制御が可能
な電源と、同期モータのコイルに流れる電流を検出する
ための電流検出手段と、同期モータの回転数を検出する
ための回転数検出手段と、同期モータの回転トルクに関
連するモータ情報を発生するモータ情報発生手段と、モ
ータ情報発生手段からのモータ情報に基づいて、同期モ
ータを高効率で駆動させるための目標電流波形を生成す
る電流波形生成手段と、電流検出手段によって検出され
た電流の波形と電流波形生成手段で生成された電流波形
とが一致するように電源の出力制御を行なうとともに、
回転数検出手段によって検出された回転数が所望の値に
なるように電源の出力制御を行なう制御手段とを備えた
ものである。ここで、モータ情報発生手段は、同期モー
タのコイル１相当りのトルク波形と同期モータの回転数
との関係が予め格納されたトルク波形格納手段を含み、
モータ情報は、回転数検出手段によって検出された回転
数に応じてトルク波形格納手段から読出されたトルク波
形である。
動装置は、永久磁石が装着されたロータを有する同期モ
ータを駆動させるためのモータ駆動装置であって、同期
モータのコイルに駆動電流を流すための出力制御が可能
な電源と、同期モータのコイルに流れる電流を検出する
ための電流検出手段と、同期モータの回転数を検出する
ための回転数検出手段と、同期モータの回転トルクに関
連するモータ情報を発生するモータ情報発生手段と、モ
ータ情報発生手段からのモータ情報に基づいて、同期モ
ータを高効率で駆動させるための目標電流波形を生成す
る電流波形生成手段と、電流検出手段によって検出され
た電流の波形と電流波形生成手段で生成された電流波形
とが一致するように電源の出力制御を行なうとともに、
回転数検出手段によって検出された回転数が所望の値に
なるように電源の出力制御を行なう制御手段とを備えた
ものである。ここで、モータ情報発生手段は、同期モー
タのコイル１相当りのトルク波形と同期モータの回転数
との関係が予め格納されたトルク波形格納手段を含み、
モータ情報は、回転数検出手段によって検出された回転
数に応じてトルク波形格納手段から読出されたトルク波
形である。
【００２２】また好ましくは、さらに、同期モータの回
転数とその回転数において同期モータを高効率で駆動さ
せるための駆動方法との関係が予め格納された駆動方法
格納手段を備え、制御手段は、さらに、回転数検出手段
によって検出された回転数に応じて駆動方法格納手段か
ら読出された駆動方法で電源の出力制御を行なう。
転数とその回転数において同期モータを高効率で駆動さ
せるための駆動方法との関係が予め格納された駆動方法
格納手段を備え、制御手段は、さらに、回転数検出手段
によって検出された回転数に応じて駆動方法格納手段か
ら読出された駆動方法で電源の出力制御を行なう。
【００２３】
【００２４】
【００２５】また好ましくは、同期モータは３相コイル
を含み、３相コイルの中性点は接地されている。
を含み、３相コイルの中性点は接地されている。
【００２６】また好ましくは、同期モータは、永久磁石
が内蔵されたロータを有するＩＰＭモータである。
が内蔵されたロータを有するＩＰＭモータである。
【００２７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一
または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さ
ない。
て図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一
または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さ
ない。
【００２８】［実施の形態１］図１は、この発明の実施
の形態１によるＩＰＭモータ１の駆動装置の構成を示す
回路ブロック図である。図１において、このモータ駆動
装置は、ＡＣ電源２と、ＡＣ電源２の出力電圧を直流電
圧に変換するＡＣ／ＤＣコンバータ回路３と、３対のＩ
ＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）５〜１
０および３対のダイオード１１〜１６を含み、ＡＣ／Ｄ
Ｃコンバータ回路３で生成された直流電圧に基づいて３
相交流電圧を生成しＩＰＭモータ１の３相コイルに与え
るインバータ回路４と、ＩＰＭモータ１の１つのコイル
に流れる電流を検出するための電流センサ１７と、イン
バータ回路４の３対のＩＧＢＴ５〜１０のベース電圧を
制御する制御部２０とを備える。
の形態１によるＩＰＭモータ１の駆動装置の構成を示す
回路ブロック図である。図１において、このモータ駆動
装置は、ＡＣ電源２と、ＡＣ電源２の出力電圧を直流電
圧に変換するＡＣ／ＤＣコンバータ回路３と、３対のＩ
ＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）５〜１
０および３対のダイオード１１〜１６を含み、ＡＣ／Ｄ
Ｃコンバータ回路３で生成された直流電圧に基づいて３
相交流電圧を生成しＩＰＭモータ１の３相コイルに与え
るインバータ回路４と、ＩＰＭモータ１の１つのコイル
に流れる電流を検出するための電流センサ１７と、イン
バータ回路４の３対のＩＧＢＴ５〜１０のベース電圧を
制御する制御部２０とを備える。
【００２９】制御部２０は、コイル１相トルク波形格納
部２１、目標電流波形算出部２２、コイル電流検出部２
３、検出／目標電流比較部２４、回転数／位置算出部２
５、目標回転数格納部２６、回転数比較部２７、コイル
電圧制御部２８、およびＰＷＭ作成／各相分配部２９を
含む。
部２１、目標電流波形算出部２２、コイル電流検出部２
３、検出／目標電流比較部２４、回転数／位置算出部２
５、目標回転数格納部２６、回転数比較部２７、コイル
電圧制御部２８、およびＰＷＭ作成／各相分配部２９を
含む。
【００３０】コイル１相トルク波形格納部２１には、Ｉ
ＰＭモータ１の回転トルクに関連する情報としてコイル
１相当りのトルク波形が格納されている。目標電流波形
算出部２２は、コイル１相トルク波形格納部２１から読
出されたトルク波形に基づいて、ＩＰＭモータ１を最大
効率で駆動させるための理想的なコイル電流波形を算出
する。コイル電流検出部２３は、ＩＰＭモータ１の駆動
時のコイル電流を電流センサ１７を介して検出する。検
出／目標電流比較部２４は、目標電流波形算出部２２で
算出された目標電流波形とコイル電流検出部２３で検出
された駆動時のコイル電流波形とを比較する。
ＰＭモータ１の回転トルクに関連する情報としてコイル
１相当りのトルク波形が格納されている。目標電流波形
算出部２２は、コイル１相トルク波形格納部２１から読
出されたトルク波形に基づいて、ＩＰＭモータ１を最大
効率で駆動させるための理想的なコイル電流波形を算出
する。コイル電流検出部２３は、ＩＰＭモータ１の駆動
時のコイル電流を電流センサ１７を介して検出する。検
出／目標電流比較部２４は、目標電流波形算出部２２で
算出された目標電流波形とコイル電流検出部２３で検出
された駆動時のコイル電流波形とを比較する。
【００３１】回転数／位置算出部２５は、電流センサ１
７から出力されたコイル電流情報に基づいて、ＩＰＭモ
ータ１の回転数および回転位置を検出または算出する。
目標回転数格納部２６には、ＩＰＭモータ１の目標回転
数が格納されている。回転数比較部２７は、回転数／位
置算出部２５で検出または算出された回転数および回転
位置と目標回転数格納部２６から読出された目標回転数
とを比較する。コイル電圧制御部２８は、回転数比較部
２７から出力される目標回転数情報および検出／目標電
流比較部２４から出力される目標電流情報とに基づいて
目標回転数でかつ目標電流波形となるようにＰＷＭ作成
／各相分配部２９に誤差補正電圧および通電位相補正情
報を与える。ＰＷＭ作成／各相分配部２９は、コイル電
圧制御部２８から与えられた誤差補正電圧および通電位
相補正情報に基づいてインバータ回路４のスイッチング
トランジスタ５〜１０のベースにＰＷＭ波形信号を与え
る。
７から出力されたコイル電流情報に基づいて、ＩＰＭモ
ータ１の回転数および回転位置を検出または算出する。
目標回転数格納部２６には、ＩＰＭモータ１の目標回転
数が格納されている。回転数比較部２７は、回転数／位
置算出部２５で検出または算出された回転数および回転
位置と目標回転数格納部２６から読出された目標回転数
とを比較する。コイル電圧制御部２８は、回転数比較部
２７から出力される目標回転数情報および検出／目標電
流比較部２４から出力される目標電流情報とに基づいて
目標回転数でかつ目標電流波形となるようにＰＷＭ作成
／各相分配部２９に誤差補正電圧および通電位相補正情
報を与える。ＰＷＭ作成／各相分配部２９は、コイル電
圧制御部２８から与えられた誤差補正電圧および通電位
相補正情報に基づいてインバータ回路４のスイッチング
トランジスタ５〜１０のベースにＰＷＭ波形信号を与え
る。
【００３２】制御部２０は、マイクロコンピュータで構
成され、上述した構成部２１〜２９の機能をソフト的に
処理する。これらの処理に関連するプログラム内容は、
工場出荷時にＲＯＭ（Read Only Memory）などのメモリ
に記憶させてもよいし、また、フラッシュＲＡＭなどの
書換え可能なメモリに記憶させてプログラム内容を随
時、更新・修正などすることができるようにしてもよ
い。なお、これらに限定されず、制御部２０を同様の処
理を行なうことが可能なハード手段で構成してもよい。
成され、上述した構成部２１〜２９の機能をソフト的に
処理する。これらの処理に関連するプログラム内容は、
工場出荷時にＲＯＭ（Read Only Memory）などのメモリ
に記憶させてもよいし、また、フラッシュＲＡＭなどの
書換え可能なメモリに記憶させてプログラム内容を随
時、更新・修正などすることができるようにしてもよ
い。なお、これらに限定されず、制御部２０を同様の処
理を行なうことが可能なハード手段で構成してもよい。
【００３３】まず、ＡＣ電源２から出力される交流電圧
は、ＡＣ／ＤＣコンバータ回路３で直流電圧に変換さ
れ、インバータ回路４へ与えられる。インバータ回路４
を構成するＩＧＢＴ５〜１０の各々は、ＰＷＭ作成／各
相分配部２９から出力されるＰＷＭ波形信号により所望
のデューティ比でスイッチングされる。これにより、Ｉ
ＰＭモータ１の３相コイルに駆動電流が供給されてモー
タ１が駆動される。
は、ＡＣ／ＤＣコンバータ回路３で直流電圧に変換さ
れ、インバータ回路４へ与えられる。インバータ回路４
を構成するＩＧＢＴ５〜１０の各々は、ＰＷＭ作成／各
相分配部２９から出力されるＰＷＭ波形信号により所望
のデューティ比でスイッチングされる。これにより、Ｉ
ＰＭモータ１の３相コイルに駆動電流が供給されてモー
タ１が駆動される。
【００３４】コイル１相トルク波形格納部２１には、コ
イル１相当りのトルク波形が予め格納されている。トル
ク波形は、事前に測定したモータトルクデータ測定値で
もよいし、数式で表現されるモータモデルから算出した
計算値でもよい。コイル１相トルク波形格納部２１から
コイル１相当りのトルク波形が目標電流波形算出部２２
に与えられ、目標電流波形算出部２２によってＩＰＭモ
ータ１を最大効率で駆動させるための最適コイル電流波
形が算出される。ＩＰＭモータ１の駆動時に電流センサ
１７およびコイル電流検出部２３を介して検出された実
際のコイル電流波形と上記最適コイル電流波形とが検出
／目標電流比較部２４に入力され、検出／目標電流比較
部２４からコイル電圧制御部２８に所望の電流波形との
誤差信号が与えられる。
イル１相当りのトルク波形が予め格納されている。トル
ク波形は、事前に測定したモータトルクデータ測定値で
もよいし、数式で表現されるモータモデルから算出した
計算値でもよい。コイル１相トルク波形格納部２１から
コイル１相当りのトルク波形が目標電流波形算出部２２
に与えられ、目標電流波形算出部２２によってＩＰＭモ
ータ１を最大効率で駆動させるための最適コイル電流波
形が算出される。ＩＰＭモータ１の駆動時に電流センサ
１７およびコイル電流検出部２３を介して検出された実
際のコイル電流波形と上記最適コイル電流波形とが検出
／目標電流比較部２４に入力され、検出／目標電流比較
部２４からコイル電圧制御部２８に所望の電流波形との
誤差信号が与えられる。
【００３５】一方、回転数／位置算出部２５では、電流
センサ１７の出力信号に基づいてＩＰＭモータ１の回転
数および回転位置が検出または算出される。なお、この
モータ駆動装置では、電流センサ１７の出力信号に基づ
いてモータ回転数や回転位置情報を求めているが、モー
タ１のコイルの誘起電圧から算出してもよいし、回転検
出値を用いてもよいし、外部中心点検出回路を用いても
よいし、モータコイルのインダクタンスから算出しても
よい。
センサ１７の出力信号に基づいてＩＰＭモータ１の回転
数および回転位置が検出または算出される。なお、この
モータ駆動装置では、電流センサ１７の出力信号に基づ
いてモータ回転数や回転位置情報を求めているが、モー
タ１のコイルの誘起電圧から算出してもよいし、回転検
出値を用いてもよいし、外部中心点検出回路を用いても
よいし、モータコイルのインダクタンスから算出しても
よい。
【００３６】目標回転数格納部２６から読出されたＩＰ
Ｍモータ１の目標回転数と回転数／位置算出部２５で算
出されたＩＰＭモータ１の実際の回転数および回転位置
情報とが回転数比較部２７に入力され、回転数や位置の
誤差情報が回転数比較部２７からコイル電圧制御部２８
に与えられる。コイル電圧制御部２８は、これらの情報
に基づいて誤差補正電圧および通電位相補正情報を生成
してＰＷＭ作成／各相分配部２９に与える。ＰＷＭ作成
／各相分配部２９は、電圧データにより、ＰＷＭ波形信
号のデューティ比を決定し、インバータ回路４に含まれ
るＩＧＢＴ５〜１０のベースへＰＷＭ波形信号を分配
し、ＩＧＢＴ５〜１０の各々をスイッチングさせる。
Ｍモータ１の目標回転数と回転数／位置算出部２５で算
出されたＩＰＭモータ１の実際の回転数および回転位置
情報とが回転数比較部２７に入力され、回転数や位置の
誤差情報が回転数比較部２７からコイル電圧制御部２８
に与えられる。コイル電圧制御部２８は、これらの情報
に基づいて誤差補正電圧および通電位相補正情報を生成
してＰＷＭ作成／各相分配部２９に与える。ＰＷＭ作成
／各相分配部２９は、電圧データにより、ＰＷＭ波形信
号のデューティ比を決定し、インバータ回路４に含まれ
るＩＧＢＴ５〜１０のベースへＰＷＭ波形信号を分配
し、ＩＧＢＴ５〜１０の各々をスイッチングさせる。
【００３７】以上のように構成されたモータ駆動装置に
おいて、最大効率を得るための最適電流波形について詳
細に説明する。ＩＰＭモータ１は、より高い効率を得る
ために、永久磁石３２をロータ３１内部に埋込んで、フ
レミングトルクに加えてリラクタンストルクを利用する
ものである。このＩＰＭモータ１は、磁石３２がロータ
３１内部に埋込まれているため磁束密度の分布が滑らか
な正弦波にはなっておらず、印加電流との適合性に問題
があった。このトルク発生に寄与する磁束密度あるいは
トルク分布を、３次元の動的磁場シミュレーションによ
り確認した。
おいて、最大効率を得るための最適電流波形について詳
細に説明する。ＩＰＭモータ１は、より高い効率を得る
ために、永久磁石３２をロータ３１内部に埋込んで、フ
レミングトルクに加えてリラクタンストルクを利用する
ものである。このＩＰＭモータ１は、磁石３２がロータ
３１内部に埋込まれているため磁束密度の分布が滑らか
な正弦波にはなっておらず、印加電流との適合性に問題
があった。このトルク発生に寄与する磁束密度あるいは
トルク分布を、３次元の動的磁場シミュレーションによ
り確認した。
【００３８】図２は、ＩＰＭモータ１の要部を示す断面
図である。図２において、ロータ３１は、外形が円形に
打ち抜かれた高透磁率材の薄板を積層して構成されてい
る。そのためロータ３１としては、円筒形状となってい
る。また、ロータ３１には、円弧状の永久磁石３２を挿
入するためのスリット３３が設けられている。円弧状の
永久磁石３２は、このＩＰＭモータ１では４個配置され
ており、９０°対では極性が反転するように配置されて
いる。永久磁石３２およびスリット３３の形状は、ロー
タ３１の中心側と同心円の円弧形状に形成されている。
ロータ３１の回転力は、回転軸３４によって外部に伝達
される。ステータ３５には所定本数のティース３６が設
けられ、各ティース３６にはステータ巻線３７が巻回さ
れている。３相Ｕ，Ｖ，Ｗのコイルを構成するステータ
巻線３７に交流電流が与えられると回転磁束が発生し、
回転磁束によってロータ３１にフレミングトルクとリラ
クタンストルクが作用し、ロータ３１が回転駆動され
る。永久磁石３２の中心とロータ３１の中心とを結ぶ線
がｄ軸であり、ｄ軸を電気角で９０°だけ回転させたの
がｑ軸である。
図である。図２において、ロータ３１は、外形が円形に
打ち抜かれた高透磁率材の薄板を積層して構成されてい
る。そのためロータ３１としては、円筒形状となってい
る。また、ロータ３１には、円弧状の永久磁石３２を挿
入するためのスリット３３が設けられている。円弧状の
永久磁石３２は、このＩＰＭモータ１では４個配置され
ており、９０°対では極性が反転するように配置されて
いる。永久磁石３２およびスリット３３の形状は、ロー
タ３１の中心側と同心円の円弧形状に形成されている。
ロータ３１の回転力は、回転軸３４によって外部に伝達
される。ステータ３５には所定本数のティース３６が設
けられ、各ティース３６にはステータ巻線３７が巻回さ
れている。３相Ｕ，Ｖ，Ｗのコイルを構成するステータ
巻線３７に交流電流が与えられると回転磁束が発生し、
回転磁束によってロータ３１にフレミングトルクとリラ
クタンストルクが作用し、ロータ３１が回転駆動され
る。永久磁石３２の中心とロータ３１の中心とを結ぶ線
がｄ軸であり、ｄ軸を電気角で９０°だけ回転させたの
がｑ軸である。
【００３９】以上のように構成されたＩＰＭモータ１に
おいて、１相のコイルに低電流を通電した際の発生トル
クを３次元の磁場シミュレーションで求めた結果を図３
に示す。図３において、横軸は電流の通電タイミングを
示し、縦軸はトルクを示している。３つの曲線は、それ
ぞれリラクタンストルクとマグネットトルクとそれらを
合わせた総合トルクとを示している。リラクタンストル
クを求めるときは、モータモデルにおいて永久磁石を空
気と仮定して透磁率を設定した。図３に示すように、実
際のリラクタンストルク、マグネットトルクは高次の高
調波成分を含んでいる。特にマグネットトルクは、内蔵
された４つの永久磁石の境界部における磁束の乱れによ
るトルク脈動が顕著である。
おいて、１相のコイルに低電流を通電した際の発生トル
クを３次元の磁場シミュレーションで求めた結果を図３
に示す。図３において、横軸は電流の通電タイミングを
示し、縦軸はトルクを示している。３つの曲線は、それ
ぞれリラクタンストルクとマグネットトルクとそれらを
合わせた総合トルクとを示している。リラクタンストル
クを求めるときは、モータモデルにおいて永久磁石を空
気と仮定して透磁率を設定した。図３に示すように、実
際のリラクタンストルク、マグネットトルクは高次の高
調波成分を含んでいる。特にマグネットトルクは、内蔵
された４つの永久磁石の境界部における磁束の乱れによ
るトルク脈動が顕著である。
【００４０】この実際（シミュレーション）のトルク波
形を考慮して、トルク波形と同一波形となるようなコイ
ル電圧を印加したときのモータ性能をシミュレーション
した。このコイル電流、コイル電圧およびシミュレーシ
ョン結果を図４に示す。図４において、横軸は回転角を
無次元化した値を示し、右側の縦軸はトルクを示し、左
側の縦軸は電流および電圧を無次元化した値を示してい
る。３つの曲線は、それぞれ印加電圧と、シミュレーシ
ョン結果であるコイル電流と、トルクとを示している。
このシミュレーション結果をまとめたのが次表１であ
る。
形を考慮して、トルク波形と同一波形となるようなコイ
ル電圧を印加したときのモータ性能をシミュレーション
した。このコイル電流、コイル電圧およびシミュレーシ
ョン結果を図４に示す。図４において、横軸は回転角を
無次元化した値を示し、右側の縦軸はトルクを示し、左
側の縦軸は電流および電圧を無次元化した値を示してい
る。３つの曲線は、それぞれ印加電圧と、シミュレーシ
ョン結果であるコイル電流と、トルクとを示している。
このシミュレーション結果をまとめたのが次表１であ
る。
【００４１】
【表１】
【００４２】表１において、波形（Ａ）は従来の駆動方
法の正弦波波形であり、波形（Ｂ）は本願の最適電流波
形である。また鉄損は磁束の時間変化により生ずる渦電
流損およびヒステリシス損とを含み、銅損はモータコイ
ル部で発生するジュール損とする。また効率は、モータ
出力と損失から計算される。表１に示すように、本願の
最適電流波形は、通常の正弦波波形と比較して、波形の
脈動があるため鉄損は微動するが、トルクが有効活用で
きるため、同一トルクを発生させるためのコイルへの印
加電流が減少し、結果として効率が向上する。
法の正弦波波形であり、波形（Ｂ）は本願の最適電流波
形である。また鉄損は磁束の時間変化により生ずる渦電
流損およびヒステリシス損とを含み、銅損はモータコイ
ル部で発生するジュール損とする。また効率は、モータ
出力と損失から計算される。表１に示すように、本願の
最適電流波形は、通常の正弦波波形と比較して、波形の
脈動があるため鉄損は微動するが、トルクが有効活用で
きるため、同一トルクを発生させるためのコイルへの印
加電流が減少し、結果として効率が向上する。
【００４３】さらに望ましくは、図５に示すように、Ｉ
ＰＭモータ１の３相コイル３８ａ，３８ｂ，３８ｃの中
性点３８ｄを接地するとよい。これにより、３相コイル
３８ａ〜３８ｃの各々に独立して通電することが可能と
なり、より安定したモータ駆動を実現できる。
ＰＭモータ１の３相コイル３８ａ，３８ｂ，３８ｃの中
性点３８ｄを接地するとよい。これにより、３相コイル
３８ａ〜３８ｃの各々に独立して通電することが可能と
なり、より安定したモータ駆動を実現できる。
【００４４】また、コイル１相当りのトルク波形を格納
するコイル１相コイル波形格納部２１には、事前に測定
したモータトルクデータ測定値波形を格納してもよい。
トルク波形測定装置の一例を図６に示す。図６におい
て、このトルク波形測定装置は、負荷装置（外部モー
タ）４１、トルク検出部４２、負荷装置駆動部４３、対
象モータデータ測定／駆動部４４を備える。
するコイル１相コイル波形格納部２１には、事前に測定
したモータトルクデータ測定値波形を格納してもよい。
トルク波形測定装置の一例を図６に示す。図６におい
て、このトルク波形測定装置は、負荷装置（外部モー
タ）４１、トルク検出部４２、負荷装置駆動部４３、対
象モータデータ測定／駆動部４４を備える。
【００４５】対象モータ１のトルク測定時は、負荷装置
駆動部４３によって外部モータ４１を一定負荷状態で駆
動させるとともに、対象モータデータ測定／駆動部４４
から対象モータ１に電力を供給してモータ１を駆動させ
る。ただし、モータ１と４１の回転方法は逆にして外部
モータ４１がブレーキトルクとなるように駆動する。こ
のとき、外部モータ４１は脈動のない一定トルクを発生
するが、対象モータ１ではトルク脈動が発生するため、
結果的に対象モータ１のトルク脈動がトルク検出部４２
で検出される。ここで、ステータコイルの１相分のトル
クは、トルク脈動を考慮するとｓｉｎおよびｃｏｓの級
数の和で表わされる。また、モータ１全体のトルクは、
１相分のトルク波形とそのトルク波形からπ／３、２π
／３ずつ位相のずれた２つのトルク波形（形状は同じ）
との和で表わされる。磁束密度分布から求めた１相のト
ルク波形と実際のトルク波形から求めた１相のトルク波
形とを比較し精度よく１相のトルク波形を求める。
駆動部４３によって外部モータ４１を一定負荷状態で駆
動させるとともに、対象モータデータ測定／駆動部４４
から対象モータ１に電力を供給してモータ１を駆動させ
る。ただし、モータ１と４１の回転方法は逆にして外部
モータ４１がブレーキトルクとなるように駆動する。こ
のとき、外部モータ４１は脈動のない一定トルクを発生
するが、対象モータ１ではトルク脈動が発生するため、
結果的に対象モータ１のトルク脈動がトルク検出部４２
で検出される。ここで、ステータコイルの１相分のトル
クは、トルク脈動を考慮するとｓｉｎおよびｃｏｓの級
数の和で表わされる。また、モータ１全体のトルクは、
１相分のトルク波形とそのトルク波形からπ／３、２π
／３ずつ位相のずれた２つのトルク波形（形状は同じ）
との和で表わされる。磁束密度分布から求めた１相のト
ルク波形と実際のトルク波形から求めた１相のトルク波
形とを比較し精度よく１相のトルク波形を求める。
【００４６】このように、ＩＰＭモータ１の実際のトル
ク波形、すなわち実際の磁束密度やインダクタンスに適
合した電流波形となるようにコイル印加電圧を制御する
ことにより、印加電流を有効にモータトルクに変換する
ことができ、効率の向上を図ることが可能となる。
ク波形、すなわち実際の磁束密度やインダクタンスに適
合した電流波形となるようにコイル印加電圧を制御する
ことにより、印加電流を有効にモータトルクに変換する
ことができ、効率の向上を図ることが可能となる。
【００４７】また、図７は、この実施の形態１の変更例
を示す回路ブロック図である。このモータ駆動装置の制
御部４５が図１の制御部２０と異なる点は、コイル１相
トルク波形格納部２１の代わりに、ＩＰＭモータ１のコ
イル電圧情報をもとにコイル１相逆起電圧波形を検出す
る逆起電圧波形検出部４６が設けられている点である。
目標電流波形算出部２２は、逆起電圧波形検出部４６で
検出されたコイル１相逆起電圧波形に基づいて、ＩＰＭ
モータ１を最高効率で駆動させるための理想的なコイル
電流波形を算出する。
を示す回路ブロック図である。このモータ駆動装置の制
御部４５が図１の制御部２０と異なる点は、コイル１相
トルク波形格納部２１の代わりに、ＩＰＭモータ１のコ
イル電圧情報をもとにコイル１相逆起電圧波形を検出す
る逆起電圧波形検出部４６が設けられている点である。
目標電流波形算出部２２は、逆起電圧波形検出部４６で
検出されたコイル１相逆起電圧波形に基づいて、ＩＰＭ
モータ１を最高効率で駆動させるための理想的なコイル
電流波形を算出する。
【００４８】この変更例では、ＩＰＭモータ１のコイル
の実際の逆起電圧波形を検出し、実際の磁束密度やイン
ダクタンスに適合した電流波形となるように印加電圧を
制御するので、簡易かつ有効に印加電流をモータトルク
に変換することができ、効率の向上を図ることができ
る。
の実際の逆起電圧波形を検出し、実際の磁束密度やイン
ダクタンスに適合した電流波形となるように印加電圧を
制御するので、簡易かつ有効に印加電流をモータトルク
に変換することができ、効率の向上を図ることができ
る。
【００４９】［実施の形態２］図８は、この発明の実施
の形態２によるモータ駆動装置の構成を示す回路ブロッ
ク図である。図８において、このモータ駆動装置の制御
部５０が図１の制御部２０と異なる点は、目標位相差格
納部５１、電圧／電流位相差検出部５２および比較部５
３が追加され、コイル電圧制御部２８がコイル電圧制御
部５４で置換され、回転数／位置算出部２５および回転
数比較部２７が削除されている点である。
の形態２によるモータ駆動装置の構成を示す回路ブロッ
ク図である。図８において、このモータ駆動装置の制御
部５０が図１の制御部２０と異なる点は、目標位相差格
納部５１、電圧／電流位相差検出部５２および比較部５
３が追加され、コイル電圧制御部２８がコイル電圧制御
部５４で置換され、回転数／位置算出部２５および回転
数比較部２７が削除されている点である。
【００５０】目標位相差格納部５１には、コイル印加電
圧とコイル電流の目標位相差が格納されている。電圧／
電流位相差検出部５２は、ＩＰＭモータ１のコイル印加
電圧とコイル電流検出部２３で検出された駆動時のコイ
ル電流との位相差を検出する。比較部５３は、目標位相
差格納部５１から読出された目標位相差と電圧／電流位
相差検出部５２で検出された位相差とを比較して電圧／
電流位相差情報を生成しコイル電圧制御部５４に与え
る。コイル電圧制御部５４は、目標回転数格納部５１か
ら読出された目標回転数情報と比較部５３からの電圧／
電流位相差情報とに基づいて、目標回転数でかつ目標電
流波形となるようにＰＷＭ作成／各相分配部２９を介し
てコイル印加電圧を制御する。
圧とコイル電流の目標位相差が格納されている。電圧／
電流位相差検出部５２は、ＩＰＭモータ１のコイル印加
電圧とコイル電流検出部２３で検出された駆動時のコイ
ル電流との位相差を検出する。比較部５３は、目標位相
差格納部５１から読出された目標位相差と電圧／電流位
相差検出部５２で検出された位相差とを比較して電圧／
電流位相差情報を生成しコイル電圧制御部５４に与え
る。コイル電圧制御部５４は、目標回転数格納部５１か
ら読出された目標回転数情報と比較部５３からの電圧／
電流位相差情報とに基づいて、目標回転数でかつ目標電
流波形となるようにＰＷＭ作成／各相分配部２９を介し
てコイル印加電圧を制御する。
【００５１】この実施の形態２では、実施の形態１と同
じ効果が得られるほか、モータ１のロータ３１の回転数
および位置検出作業が不要となる。
じ効果が得られるほか、モータ１のロータ３１の回転数
および位置検出作業が不要となる。
【００５２】［実施の形態３］図９は、この発明の実施
の形態３によるモータ駆動装置の構成を示す回路ブロッ
ク図である。図９において、このモータ駆動装置の制御
部５５が図１の制御部２０と異なる点は、コイル１相ト
ルク波形格納部２１が回転数−コイル１相トルク波形格
納部５６で置換されている点である。回転数−コイル１
相トルク波形格納部５６には、モータ１の回転数とコイ
ル１相トルク波形との関係を示す表が格納されている。
回転数／位置算出部２５で算出されたモータ１の回転数
が回転数−コイル１相トルク波形格納部５６に与えら
れ、その回転数に応じたトルク波形が回転数−コイル１
相トルク波形格納部５６から読出されて目標電流波形算
出部２２に与えられる。他の構成および動作は図１のモ
ータ駆動装置と同じである。
の形態３によるモータ駆動装置の構成を示す回路ブロッ
ク図である。図９において、このモータ駆動装置の制御
部５５が図１の制御部２０と異なる点は、コイル１相ト
ルク波形格納部２１が回転数−コイル１相トルク波形格
納部５６で置換されている点である。回転数−コイル１
相トルク波形格納部５６には、モータ１の回転数とコイ
ル１相トルク波形との関係を示す表が格納されている。
回転数／位置算出部２５で算出されたモータ１の回転数
が回転数−コイル１相トルク波形格納部５６に与えら
れ、その回転数に応じたトルク波形が回転数−コイル１
相トルク波形格納部５６から読出されて目標電流波形算
出部２２に与えられる。他の構成および動作は図１のモ
ータ駆動装置と同じである。
【００５３】ここで、回転数とトルク波形の関係につい
て説明する。上述のように本願発明では、実際のトルク
波形や逆起電圧波形に適合した目標電流波形を設定し、
その目標電流波形となるように印加電圧を制御している
が、誘起電圧波形あるいはトルク波形は回転数により異
なる場合が多い。これは、逆起電圧に関する公知の次式
（２）からもわかる。
て説明する。上述のように本願発明では、実際のトルク
波形や逆起電圧波形に適合した目標電流波形を設定し、
その目標電流波形となるように印加電圧を制御している
が、誘起電圧波形あるいはトルク波形は回転数により異
なる場合が多い。これは、逆起電圧に関する公知の次式
（２）からもわかる。
【００５４】Ｅ＝（Φ1−Φ2）／ｔ…（２）
ただし、Ｅは誘起電圧、Φ1，Φ2は磁束、ｔは時間であ
る。
る。
【００５５】式（２）から明らかなように、コイル逆起
電圧Ｅは磁束Φの時間的変化に依存するものであり、モ
ータの場合は回転数が高いほど逆起電圧Ｅが大きくな
る。また、印加電圧と逆起電圧の差がコイルに印加され
てコイル電流が流れ、トルクを発生する。したがって、
モータ１の回転数を検出してトルク波形や逆起電圧波形
に適合した目標電流波形を設定することが望ましい。
電圧Ｅは磁束Φの時間的変化に依存するものであり、モ
ータの場合は回転数が高いほど逆起電圧Ｅが大きくな
る。また、印加電圧と逆起電圧の差がコイルに印加され
てコイル電流が流れ、トルクを発生する。したがって、
モータ１の回転数を検出してトルク波形や逆起電圧波形
に適合した目標電流波形を設定することが望ましい。
【００５６】この実施の形態３では、回転数の影響を考
慮したＩＰＭモータ１の実際のトルク波形、すなわち回
転数の影響を考慮した磁束密度やインダクタンスに適合
した電流波形となるように印加電圧を精緻に制御するの
で、印加電流を有効にモータトルクに変換することがで
き、一層の効率の向上を図ることが可能となる。
慮したＩＰＭモータ１の実際のトルク波形、すなわち回
転数の影響を考慮した磁束密度やインダクタンスに適合
した電流波形となるように印加電圧を精緻に制御するの
で、印加電流を有効にモータトルクに変換することがで
き、一層の効率の向上を図ることが可能となる。
【００５７】また、図１０は、この実施の形態３の変更
例を示す回路ブロック図である。このモータ駆動装置の
制御部５７が図９の制御部５５と異なる点は、回転数−
コイル１相トルク波形格納部５６が負荷トルク算出部５
８およびモータ出力−コイル１相トルク波形格納部５９
で置換されている点である。負荷トルク算出部５８は、
ＩＰＭモータ１のモータモデル式の回転数およびコイル
電流に基づいて負荷トルクを算出し、さらに、その算出
トルクと回転数に基づいてモータ出力を算出し、モータ
出力−コイル１相トルク波形格納部５９に与える。負荷
トルクの算出方法については、トルクオブザーバ制御な
どに関する電気学会技術報告（７３７号）に記載されて
いる。モータ出力−コイル１相トルク波形格納部５９
は、負荷トルク算出部５８から与えられたモータ出力に
応じたコイル１相トルク波形を読出して目標電流波形算
出部２２に与える。他の構成および動作は、図１のモー
タ駆動装置と同じである。
例を示す回路ブロック図である。このモータ駆動装置の
制御部５７が図９の制御部５５と異なる点は、回転数−
コイル１相トルク波形格納部５６が負荷トルク算出部５
８およびモータ出力−コイル１相トルク波形格納部５９
で置換されている点である。負荷トルク算出部５８は、
ＩＰＭモータ１のモータモデル式の回転数およびコイル
電流に基づいて負荷トルクを算出し、さらに、その算出
トルクと回転数に基づいてモータ出力を算出し、モータ
出力−コイル１相トルク波形格納部５９に与える。負荷
トルクの算出方法については、トルクオブザーバ制御な
どに関する電気学会技術報告（７３７号）に記載されて
いる。モータ出力−コイル１相トルク波形格納部５９
は、負荷トルク算出部５８から与えられたモータ出力に
応じたコイル１相トルク波形を読出して目標電流波形算
出部２２に与える。他の構成および動作は、図１のモー
タ駆動装置と同じである。
【００５８】ここで、モータ出力とトルク波形について
説明する。上述のように、回転数によって実際のトルク
波形や逆起電圧波形が変化するが、さらに式（１）に示
すようにＩＰＭモータ１のマグネットトルクは電流に比
例し、そのリラクタンストルクは電流の二乗に比例す
る。したがって、負荷トルクが小さいときすなわちコイ
ル電流の小さいときと負荷トルクが大きいときではトル
ク波形が異なるため、回転数と負荷トルクの両方のパラ
メータに適合した目標電流波形を設定し、その目標電流
波形となるように印加電圧を制御することが望ましい。
説明する。上述のように、回転数によって実際のトルク
波形や逆起電圧波形が変化するが、さらに式（１）に示
すようにＩＰＭモータ１のマグネットトルクは電流に比
例し、そのリラクタンストルクは電流の二乗に比例す
る。したがって、負荷トルクが小さいときすなわちコイ
ル電流の小さいときと負荷トルクが大きいときではトル
ク波形が異なるため、回転数と負荷トルクの両方のパラ
メータに適合した目標電流波形を設定し、その目標電流
波形となるように印加電圧を制御することが望ましい。
【００５９】この変更例では、回転数と負荷トルクの影
響を考慮したＩＰＭモータ１の実際のトルク波形、すな
わち回転数と負荷トルクの影響を考慮した磁束密度のイ
ンダクタンスに適合した電流波形となるように印加電圧
を精緻に制御するので、印加電流を有効にモータトルク
に変換することができ、さらに一層の効率の向上を図る
ことが可能となる。
響を考慮したＩＰＭモータ１の実際のトルク波形、すな
わち回転数と負荷トルクの影響を考慮した磁束密度のイ
ンダクタンスに適合した電流波形となるように印加電圧
を精緻に制御するので、印加電流を有効にモータトルク
に変換することができ、さらに一層の効率の向上を図る
ことが可能となる。
【００６０】［実施の形態４］図１１は、この発明の実
施の形態４によるモータ駆動装置の構成を示す回路ブロ
ック図である。図１１において、このモータ駆動装置の
制御部６０が図９の制御部５５と異なる点は、回転数／
効率格納部６１、駆動方法選択部６２および各駆動方法
対応部６３が追加されている点である。回転数／効率格
納部６１には、ＩＰＭモータ１の各回転数における効率
と駆動方法のデータが格納されている。駆動方法選択部
６２は、回転数／効率格納部６１のデータを参照し、Ｉ
ＰＭモータ１の回転数に応じて最高効率となる駆動方法
を選択する。各駆動方法対応部６３は、１２０°矩形波
駆動方法、１８０°正弦波駆動方法などを記憶してお
り、駆動方法選択部６２によって選択された駆動方法に
応じた信号をコイル電圧制御部２８に与える。コイル電
圧制御部２８は、各駆動方法対応部６３からの信号に従
ってＰＷＭ再生−各相分配部２９を介してインバータ回
路４を制御する。
施の形態４によるモータ駆動装置の構成を示す回路ブロ
ック図である。図１１において、このモータ駆動装置の
制御部６０が図９の制御部５５と異なる点は、回転数／
効率格納部６１、駆動方法選択部６２および各駆動方法
対応部６３が追加されている点である。回転数／効率格
納部６１には、ＩＰＭモータ１の各回転数における効率
と駆動方法のデータが格納されている。駆動方法選択部
６２は、回転数／効率格納部６１のデータを参照し、Ｉ
ＰＭモータ１の回転数に応じて最高効率となる駆動方法
を選択する。各駆動方法対応部６３は、１２０°矩形波
駆動方法、１８０°正弦波駆動方法などを記憶してお
り、駆動方法選択部６２によって選択された駆動方法に
応じた信号をコイル電圧制御部２８に与える。コイル電
圧制御部２８は、各駆動方法対応部６３からの信号に従
ってＰＷＭ再生−各相分配部２９を介してインバータ回
路４を制御する。
【００６１】ここで、回転数と効率および駆動方法の関
係について説明する。上述のように、効率は、渦電流損
やヒステリシス損である鉄損、コイル部の銅損などによ
り決定される。一般的に鉄損は、渦電流損とヒステリシ
ス損とに分類でき、これらの関係については、「回転機
鉄損の性質とその低減方法」（開道他モータ技術シンポ
ジウムＡ−２−３−１、Ａ−２−３−１７）において次
式（３）で表わされている。
係について説明する。上述のように、効率は、渦電流損
やヒステリシス損である鉄損、コイル部の銅損などによ
り決定される。一般的に鉄損は、渦電流損とヒステリシ
ス損とに分類でき、これらの関係については、「回転機
鉄損の性質とその低減方法」（開道他モータ技術シンポ
ジウムＡ−２−３−１、Ａ−２−３−１７）において次
式（３）で表わされている。
【００６２】
【数２】
【００６３】ただし、Ｗｅは渦電流損、Ｗｈはヒステリ
シス損、ｗは駆動周波数、Ｂｖｅは磁束密度、ρFeは電
気低効率、ｄは密度、ｋは補正係数、Ｂｍは磁束密度ピ
ーク、μsは透過透磁率、ｔは板厚である。
シス損、ｗは駆動周波数、Ｂｖｅは磁束密度、ρFeは電
気低効率、ｄは密度、ｋは補正係数、Ｂｍは磁束密度ピ
ーク、μsは透過透磁率、ｔは板厚である。
【００６４】上式（３）より、渦電流損は駆動周波数お
よび磁束密度の二乗に比例し、ヒステリシス損は駆動周
波数に比例し磁束密度の二乗に比例する。ところで表１
に示すようにトルクに応じた電流波形では磁束変化が正
弦波駆動より大きくなる傾向にある。さらに回転数が高
くなると鉄損が増大し、銅損の低減分よりも大きくなる
と正弦波駆動より効率が悪くなる回転域が存在する。し
たがって、回転数に応じて駆動方法を選択する方法が望
ましい。また、回転数と最適な駆動方法の関係について
は、事前に測定する方法が好適である。
よび磁束密度の二乗に比例し、ヒステリシス損は駆動周
波数に比例し磁束密度の二乗に比例する。ところで表１
に示すようにトルクに応じた電流波形では磁束変化が正
弦波駆動より大きくなる傾向にある。さらに回転数が高
くなると鉄損が増大し、銅損の低減分よりも大きくなる
と正弦波駆動より効率が悪くなる回転域が存在する。し
たがって、回転数に応じて駆動方法を選択する方法が望
ましい。また、回転数と最適な駆動方法の関係について
は、事前に測定する方法が好適である。
【００６５】この実施の形態４では、回転数の影響を考
慮したＩＰＭモータ１のトルク波形、すなわち回転数の
影響を考慮した磁束密度やインダクタンスに適合した電
流波形となるように印加電圧を精緻に制御し、さらに回
転数に応じて最高効率となる駆動方法を選択するので、
印加電流を有効にモータトルクに変換することができ、
一層の効率の向上を図ることが可能となる。
慮したＩＰＭモータ１のトルク波形、すなわち回転数の
影響を考慮した磁束密度やインダクタンスに適合した電
流波形となるように印加電圧を精緻に制御し、さらに回
転数に応じて最高効率となる駆動方法を選択するので、
印加電流を有効にモータトルクに変換することができ、
一層の効率の向上を図ることが可能となる。
【００６６】また、図１２は、この実施の形態４の変更
例を示す回路ブロック図である。図１２において、この
モータ駆動装置の制御部６５が図１１の制御部６０と異
なる点は、負荷トルク算出部５８が追加され、回転数／
効率格納部６１および回転数−コルク１相トルク波形格
納部５６がモータ出力／効率データ格納部６６およびモ
ータ出力−コイル１相トルク波形格納部５９でそれぞれ
置換されている点である。負荷トルク算出部５８は、回
転数／位置算出部２５で算出されたモータ１の回転数に
基づいてモータ出力を算出し駆動方法選択部６２および
モータ出力−コイル１相トルク波形格納部５９に与え
る。モータ出力／効率データ格納部６６には、各モータ
出力における効率と駆動方法のデータが格納されてい
る。駆動方法選択部６２は、モータ出力／効率データ格
納部６６のデータを参照し、モータ出力に応じて最高効
率を得ることが可能な駆動方法を選択する。他の構成お
よび動作は図１１のモータ駆動装置と同じである。
例を示す回路ブロック図である。図１２において、この
モータ駆動装置の制御部６５が図１１の制御部６０と異
なる点は、負荷トルク算出部５８が追加され、回転数／
効率格納部６１および回転数−コルク１相トルク波形格
納部５６がモータ出力／効率データ格納部６６およびモ
ータ出力−コイル１相トルク波形格納部５９でそれぞれ
置換されている点である。負荷トルク算出部５８は、回
転数／位置算出部２５で算出されたモータ１の回転数に
基づいてモータ出力を算出し駆動方法選択部６２および
モータ出力−コイル１相トルク波形格納部５９に与え
る。モータ出力／効率データ格納部６６には、各モータ
出力における効率と駆動方法のデータが格納されてい
る。駆動方法選択部６２は、モータ出力／効率データ格
納部６６のデータを参照し、モータ出力に応じて最高効
率を得ることが可能な駆動方法を選択する。他の構成お
よび動作は図１１のモータ駆動装置と同じである。
【００６７】この変更例では、回転数と負荷トルクの影
響を考慮したＩＰＭモータ１の実際のトルク波形、すな
わち回転数と負荷トルクの影響を考慮した磁束密度やイ
ンダクタンスに適合した電流波形となるようにコイル印
加電圧を精緻に制御し、さらに回転数に応じて最高効率
となる駆動方法を選択するので、印加電流を有効にモー
タトルクに変換することができ、一層の効率の向上を図
ることが可能となる。
響を考慮したＩＰＭモータ１の実際のトルク波形、すな
わち回転数と負荷トルクの影響を考慮した磁束密度やイ
ンダクタンスに適合した電流波形となるようにコイル印
加電圧を精緻に制御し、さらに回転数に応じて最高効率
となる駆動方法を選択するので、印加電流を有効にモー
タトルクに変換することができ、一層の効率の向上を図
ることが可能となる。
【００６８】今回開示された実施の形態はすべての点で
例示であって制限的なものではないと考えられるべきで
ある。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求
の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味お
よび範囲内でのすべての変更が含まれることが意図され
る。
例示であって制限的なものではないと考えられるべきで
ある。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求
の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味お
よび範囲内でのすべての変更が含まれることが意図され
る。
【００６９】
【発明の効果】以上のように、この発明に係るモータ駆
動装置では、同期モータのコイルに駆動電流を流すため
の出力制御が可能な電源と、同期モータのコイルに流れ
る電流を検出するための電流検出手段と、同期モータの
回転数を検出するための回転数検出手段と、回転数検出
手段によって検出された回転数に基づいて同期モータの
出力を算出する出力算出手段と、同期モータの回転トル
クに関連するモータ情報を発生するモータ情報発生手段
と、モータ情報発生手段からのモータ情報に基づいて、
同期モータを高効率で駆動させるための目標電流波形を
生成する電流波形生成手段と、電流検出手段によって検
出された電流の波形と電流波形生成手段で生成された電
流波形とが一致するように電源の出力制御を行なうとと
もに、回転数検出手段によって検出された回転数が所望
の値になるように電源の出力制御を行なう制御手段とが
設けられ、モータ情報発生手段は、同期モータのコイル
１相当りのトルク波形と同期モータの出力との関係が予
め格納されたトルク波形格納手段を含み、モータ情報
は、出力算出手段によって算出された同期モータの出力
に応じてトルク波形格納手段から読出されたトルク波形
である。したがって、同期モータの回転トルクに応じた
電流波形でコイルを駆動できるので、無駄な電流が消費
されるのを防止することができ、高い効率が得られる。
動装置では、同期モータのコイルに駆動電流を流すため
の出力制御が可能な電源と、同期モータのコイルに流れ
る電流を検出するための電流検出手段と、同期モータの
回転数を検出するための回転数検出手段と、回転数検出
手段によって検出された回転数に基づいて同期モータの
出力を算出する出力算出手段と、同期モータの回転トル
クに関連するモータ情報を発生するモータ情報発生手段
と、モータ情報発生手段からのモータ情報に基づいて、
同期モータを高効率で駆動させるための目標電流波形を
生成する電流波形生成手段と、電流検出手段によって検
出された電流の波形と電流波形生成手段で生成された電
流波形とが一致するように電源の出力制御を行なうとと
もに、回転数検出手段によって検出された回転数が所望
の値になるように電源の出力制御を行なう制御手段とが
設けられ、モータ情報発生手段は、同期モータのコイル
１相当りのトルク波形と同期モータの出力との関係が予
め格納されたトルク波形格納手段を含み、モータ情報
は、出力算出手段によって算出された同期モータの出力
に応じてトルク波形格納手段から読出されたトルク波形
である。したがって、同期モータの回転トルクに応じた
電流波形でコイルを駆動できるので、無駄な電流が消費
されるのを防止することができ、高い効率が得られる。
【００７０】好ましくは、さらに、同期モータの出力と
その出力において同期モータを高効率で駆動させるため
の駆動方法との関係が予め格納された駆動方法格納手段
を備え、制御手段は、さらに、出力算出手段によって算
出された同期モータの出力に応じて駆動方法格納手段か
ら読出された駆動方法で電源の出力制御を行なう。この
場合は、駆動方法格納手段からモータ出力に応じて読出
された駆動方法で電源が制御される。
その出力において同期モータを高効率で駆動させるため
の駆動方法との関係が予め格納された駆動方法格納手段
を備え、制御手段は、さらに、出力算出手段によって算
出された同期モータの出力に応じて駆動方法格納手段か
ら読出された駆動方法で電源の出力制御を行なう。この
場合は、駆動方法格納手段からモータ出力に応じて読出
された駆動方法で電源が制御される。
【００７１】また好ましくは、トルク波形は、同期モー
タの回転軸と負荷モータの回転軸とをトルク検出装置で
結合し、同期モータを駆動させてトルク検出装置で検出
したものである。この場合は、トルク波形を容易に生成
できる。
タの回転軸と負荷モータの回転軸とをトルク検出装置で
結合し、同期モータを駆動させてトルク検出装置で検出
したものである。この場合は、トルク波形を容易に生成
できる。
【００７２】また、この発明に係る他のモータ駆動装置
では、同期モータのコイルに駆動電流を流すための出力
制御が可能な電源と、同期モータのコイルに流れる電流
を検出するための電流検出手段と、同期モータの回転ト
ルクに関連するモータ情報を発生するモータ情報発生手
段と、モータ情報発生手段からのモータ情報に基づい
て、同期モータを高効率で駆動させるための目標電流波
形を生成する電流波形生成手段と、電流検出手段によっ
て検出された電流の波形と電流波形生成手段で生成され
た電流波形とが一致するように電源の出力制御を行なう
制御手段とが設けられ、モータ情報発生手段は、同期モ
ータのコイルの逆起電圧波形を検出する電圧波形検出手
段を含み、モータ情報は、電圧波形検出手段によって検
出された逆起電圧波形である。したがって、同期モータ
の回転トルクに応じた電流波形でコイルを駆動できるの
で、無駄な電流が消費されるのを防止することができ、
高い効率が得られる。
では、同期モータのコイルに駆動電流を流すための出力
制御が可能な電源と、同期モータのコイルに流れる電流
を検出するための電流検出手段と、同期モータの回転ト
ルクに関連するモータ情報を発生するモータ情報発生手
段と、モータ情報発生手段からのモータ情報に基づい
て、同期モータを高効率で駆動させるための目標電流波
形を生成する電流波形生成手段と、電流検出手段によっ
て検出された電流の波形と電流波形生成手段で生成され
た電流波形とが一致するように電源の出力制御を行なう
制御手段とが設けられ、モータ情報発生手段は、同期モ
ータのコイルの逆起電圧波形を検出する電圧波形検出手
段を含み、モータ情報は、電圧波形検出手段によって検
出された逆起電圧波形である。したがって、同期モータ
の回転トルクに応じた電流波形でコイルを駆動できるの
で、無駄な電流が消費されるのを防止することができ、
高い効率が得られる。
【００７３】また好ましくは、電源の出力電圧と電流検
出手段によって検出された電流との位相差を検出する位
相差検出手段を備え、制御手段は、さらに、位相差検出
手段によって検出された位相差が所望の値になるように
電源の出力制御を行なう。この場合は、モータの回転数
を検出することなく、所望の回転数でモータを駆動させ
ることができる。
出手段によって検出された電流との位相差を検出する位
相差検出手段を備え、制御手段は、さらに、位相差検出
手段によって検出された位相差が所望の値になるように
電源の出力制御を行なう。この場合は、モータの回転数
を検出することなく、所望の回転数でモータを駆動させ
ることができる。
【００７４】
【００７５】また、この発明に係るさらに他のモータ駆
動装置では、同期モータのコイルに駆動電流を流すため
の出力制御が可能な電源と、同期モータのコイルに流れ
る電流を検出するための電流検出手段と、同期モータの
回転数を検出するための回転数検出手段と、同期モータ
の回転トルクに関連するモータ情報を発生するモータ情
報発生手段と、モータ情報発生手段からのモータ情報に
基づいて、同期モータを高効率で駆動させるための目標
電流波形を生成する電流波形生成手段と、電流検出手段
によって検出された電流の波形と電流波形生成手段で生
成された電流波形とが一致するように電源の出力制御を
行なうとともに、回転数検出手段によって検出された回
転数が所望の値になるように電源の出力制御を行なう制
御手段とが設けられ、モータ情報発生手段は、同期モー
タのコイル１相当りのトルク波形と同期モータの回転数
との関係が予め格納されたトルク波形格納手段を含み、
モータ情報は、回転数検出手段によって検出された回転
数に応じてトルク波形格納手段から読出されたトルク波
形である。したがって、同期モータの回転トルクに応じ
た電流波形でコイルを駆動できるので、無駄な電流が消
費されるのを防止することができ、高い効率が得られ
る。
動装置では、同期モータのコイルに駆動電流を流すため
の出力制御が可能な電源と、同期モータのコイルに流れ
る電流を検出するための電流検出手段と、同期モータの
回転数を検出するための回転数検出手段と、同期モータ
の回転トルクに関連するモータ情報を発生するモータ情
報発生手段と、モータ情報発生手段からのモータ情報に
基づいて、同期モータを高効率で駆動させるための目標
電流波形を生成する電流波形生成手段と、電流検出手段
によって検出された電流の波形と電流波形生成手段で生
成された電流波形とが一致するように電源の出力制御を
行なうとともに、回転数検出手段によって検出された回
転数が所望の値になるように電源の出力制御を行なう制
御手段とが設けられ、モータ情報発生手段は、同期モー
タのコイル１相当りのトルク波形と同期モータの回転数
との関係が予め格納されたトルク波形格納手段を含み、
モータ情報は、回転数検出手段によって検出された回転
数に応じてトルク波形格納手段から読出されたトルク波
形である。したがって、同期モータの回転トルクに応じ
た電流波形でコイルを駆動できるので、無駄な電流が消
費されるのを防止することができ、高い効率が得られ
る。
【００７６】また好ましくは、さらに、同期モータの回
転数とその回転数において同期モータを高効率で駆動さ
せるための駆動方法との関係が予め格納された駆動方法
格納手段を備え、制御手段は、さらに、回転数検出手段
によって検出された回転数に応じて駆動方法格納手段か
ら読出された駆動方法で電源の出力制御を行なう。この
場合は、駆動方法格納手段から回転数に応じて読出され
た駆動方法で電源が制御される。
転数とその回転数において同期モータを高効率で駆動さ
せるための駆動方法との関係が予め格納された駆動方法
格納手段を備え、制御手段は、さらに、回転数検出手段
によって検出された回転数に応じて駆動方法格納手段か
ら読出された駆動方法で電源の出力制御を行なう。この
場合は、駆動方法格納手段から回転数に応じて読出され
た駆動方法で電源が制御される。
【００７７】
【００７８】
【００７９】また好ましくは、同期モータは３相コイル
を含み、３相コイルの中性点は接地されている。この場
合は、各コイルを独立に制御することができるので、３
相間の干渉もなく、モータを高効率で駆動できる。
を含み、３相コイルの中性点は接地されている。この場
合は、各コイルを独立に制御することができるので、３
相間の干渉もなく、モータを高効率で駆動できる。
【００８０】また好ましくは、同期モータは、永久磁石
が内蔵されたロータを有するＩＰＭモータである。この
場合は、特に高い効率が得られる。
が内蔵されたロータを有するＩＰＭモータである。この
場合は、特に高い効率が得られる。
【図１】 この発明の実施の形態１によるモータ駆動装
置の構成を示す回路ブロック図である。
置の構成を示す回路ブロック図である。
【図２】 図１に示したＩＰＭモータの要部を示す断面
図である。
図である。
【図３】 図１および図２に示したＩＰＭモータのトル
ク波形を説明するための図である。
ク波形を説明するための図である。
【図４】 図１に示したモータ駆動装置についてのシミ
ュレーション結果を示す図である。
ュレーション結果を示す図である。
【図５】 この実施の形態１の変更例を示す図である。
【図６】 ＩＰＭモータ１のトルク波形を生成するため
の装置を示すブロック図である。
の装置を示すブロック図である。
【図７】 この実施の形態１の他の変更例を示す回路ブ
ロック図である。
ロック図である。
【図８】 この発明の実施の形態２によるモータ駆動装
置の構成を示す回路ブロック図である。
置の構成を示す回路ブロック図である。
【図９】 この発明の実施の形態３によるモータ駆動装
置の構成を示す回路ブロック図である。
置の構成を示す回路ブロック図である。
【図１０】 この実施の形態３の変更例を示す回路ブロ
ック図である。
ック図である。
【図１１】 この発明の実施の形態４によるモータ駆動
装置の構成を示す回路ブロック図である。
装置の構成を示す回路ブロック図である。
【図１２】 この実施の形態４の変更例を示す回路ブロ
ック図である。
ック図である。
【図１３】 ＩＰＭモータのトルクを説明するための図
である。
である。
【図１４】 従来のモータ制御装置の構成を示す回路ブ
ロック図である。
ロック図である。
【図１５】 従来のモータ駆動装置の問題点を説明する
ための図である。
ための図である。
１ ＩＰＭモータ、２ ＡＣ電源、３ ＡＣ／ＤＣコン
バータ回路、４，８４インバータ回路、５〜１０ ＩＧ
ＢＴ、１１〜１６，７８〜８３ ダイオード、１７ 電
流センサ、２０，４５，５０，５５，５７，６０，６５
制御部、２１ コイル１相トルク波形格納部、２２
目標電流波形算出部、２３ コイル電流検出部、２４
検出／目標電流比較部、２５ 回転数／位置算出部、２
６ 目標回転数格納部、２７ 回転数比較部、２８，５
４ コイル電圧制御部、２９ＰＷＭ作成／各相分配部、
３１ ロータ、３２ 永久磁石、３３ スリット、３４
回転軸、３５ ステータ、３６ ティース、３７ ス
テータ巻線、３８ｕ，３８ｖ，３８ｗ，８６ｕ，８６
ｖ，８６ｗ コイル、３８ｄ，８６ｄ，８７ｄ中性点、
４１ 負荷装置、４２ トルク検出部、４３ 負荷装置
駆動部、４４対象モータデータ測定／駆動部、４６ 逆
起電圧波形検出部、５１ 目標位相差格納部、５２ 電
圧／電流位相差検出部、５３ 比較部、５６ 回転数−
コイル１相トルク波形格納部、５８ 負荷トルク算出
部、５９ モータ出力−コイル１相トルク波形格納部、
６１ 回転数／効率格納部、６２ 駆動方法選択部、６
３各駆動方法対応部、６６ モータ出力／効率データ格
納部、７１ 直流電源、７２〜７７ スイッチングトラ
ンジスタ、８５ ブラシレスＤＣモータ、８７ｕ，８７
ｖ，８７ｗ，８８，９０，９２ 抵抗素子、８９，９５
演算増幅器、９１ 差動増幅器、９３ キャパシタ、
９４ 積分器、９６ ゼロクロスコンパレータ、９７
マイクロプロセッサ、９８ ベース駆動回路。
バータ回路、４，８４インバータ回路、５〜１０ ＩＧ
ＢＴ、１１〜１６，７８〜８３ ダイオード、１７ 電
流センサ、２０，４５，５０，５５，５７，６０，６５
制御部、２１ コイル１相トルク波形格納部、２２
目標電流波形算出部、２３ コイル電流検出部、２４
検出／目標電流比較部、２５ 回転数／位置算出部、２
６ 目標回転数格納部、２７ 回転数比較部、２８，５
４ コイル電圧制御部、２９ＰＷＭ作成／各相分配部、
３１ ロータ、３２ 永久磁石、３３ スリット、３４
回転軸、３５ ステータ、３６ ティース、３７ ス
テータ巻線、３８ｕ，３８ｖ，３８ｗ，８６ｕ，８６
ｖ，８６ｗ コイル、３８ｄ，８６ｄ，８７ｄ中性点、
４１ 負荷装置、４２ トルク検出部、４３ 負荷装置
駆動部、４４対象モータデータ測定／駆動部、４６ 逆
起電圧波形検出部、５１ 目標位相差格納部、５２ 電
圧／電流位相差検出部、５３ 比較部、５６ 回転数−
コイル１相トルク波形格納部、５８ 負荷トルク算出
部、５９ モータ出力−コイル１相トルク波形格納部、
６１ 回転数／効率格納部、６２ 駆動方法選択部、６
３各駆動方法対応部、６６ モータ出力／効率データ格
納部、７１ 直流電源、７２〜７７ スイッチングトラ
ンジスタ、８５ ブラシレスＤＣモータ、８７ｕ，８７
ｖ，８７ｗ，８８，９０，９２ 抵抗素子、８９，９５
演算増幅器、９１ 差動増幅器、９３ キャパシタ、
９４ 積分器、９６ ゼロクロスコンパレータ、９７
マイクロプロセッサ、９８ ベース駆動回路。
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フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ
Ｈ０２Ｐ 6/16 Ｈ０２Ｐ 6/02 ３４１Ｎ
(56)参考文献 特開 平11−55986（ＪＰ，Ａ)
特開 平３−178590（ＪＰ，Ａ)
特開 昭64−50793（ＪＰ，Ａ)
国際公開95／027328（ＷＯ，Ａ１)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H02P 6/06
H02P 6/16
Claims (9)
- 【請求項１】 永久磁石が装着されたロータを有する同
期モータを駆動させるためのモータ駆動装置であって、 前記同期モータのコイルに駆動電流を流すための出力制
御が可能な電源、 前記同期モータのコイルに流れる電流を検出するための
電流検出手段、前記同期モータの回転数を検出するための回転数検出手
段、 前記回転数検出手段によって検出された回転数に基づい
て前記同期モータの出力を算出する出力算出手段、 前記同期モータの回転トルクに関連するモータ情報を発
生するモータ情報発生手段、 前記モータ情報発生手段からのモータ情報に基づいて、
前記同期モータを高効率で駆動させるための目標電流波
形を生成する電流波形生成手段、および前記電流検出手
段によって検出された電流の波形と前記電流波形生成手
段で生成された電流波形とが一致するように前記電源の
出力制御を行なうとともに、前記回転数検出手段によっ
て検出された回転数が所望の値になるように前記電源の
出力制御を行なう制御手段を備え、 前記モータ情報発生手段は、前記同期モータのコイル１
相当りのトルク波形と前記同期モータの出力との関係が
予め格納されたトルク波形格納手段を含み、 前記モータ情報は、前記出力算出手段によって算出され
た同期モータの出力に応じて前記トルク波形格納手段か
ら読出されたトルク波形である 、モータ駆動装置。 - 【請求項２】 さらに、前記同期モータの出力とその出
力において前記同期モータを高効率で駆動させるための
駆動方法との関係が予め格納された駆動方法格納手段を
備え、 前記制御手段は、さらに、前記出力算出手段によって算
出された前記同期モータの出力に応じて前記駆動方法格
納手段から読出された駆動方法で前記電源の出力制御を
行なう 、請求項１に記載のモータ駆動装置。 - 【請求項３】 前記トルク波形は、前記同期モータの回
転軸と負荷モータの回転軸とをトルク検出装置で結合
し、前記同期モータを駆動させて前記トルク検出装置で
検出したものである、請求項１または請求項２に記載の
モータ駆動装置。 - 【請求項４】 永久磁石が装着されたロータを有する同
期モータを駆動させるためのモータ駆動装置であって、 前記同期モータのコイルに駆動電流を流すための出力制
御が可能な電源、 前記同期モータのコイルに流れる電流を検出するための
電流検出手段、 前記同期モータの回転トルクに関連するモータ情報を発
生するモータ情報発生手段、 前記モータ情報発生手段からのモータ情報に基づいて、
前記同期モータを高効率で駆動させるための目標電流波
形を生成する電流波形生成手段、および 前記電流検出手
段によって検出された電流の波形と前記電流波形生成手
段で生成された電流波形とが一致するように前記電源の
出力制御を行なう制御手段を備え、 前記モータ情報発生手段は、前記同期モータのコイルの
逆起電圧波形を検出する電圧波形検出手段を含み、 前記モータ情報は、前記電圧波形検出手段によって検出
された逆起電圧波形である、モータ駆動装置。 - 【請求項５】 さらに、前記電源の出力電圧と前記電流
検出手段によって検出された電流との位相差を検出する
位相差検出手段を備え、 前記制御手段は、さらに、前記位相差検出手段によって
検出された位相差が所望の値になるように前記電源の出
力制御を行なう、請求項４に記載のモータ駆動装置。 - 【請求項６】 永久磁石が装着されたロータを有する同
期モータを駆動させるためのモータ駆動装置であって、 前記同期モータのコイルに駆動電流を流すための出力制
御が可能な電源、 前記同期モータのコイルに流れる電流を検出するための
電流検出手段、 前記同期モータの回転数を検出するための回転数検出手
段、 前記同期モータの回転トルクに関連するモータ情報を発
生するモータ情報発生手段、 前記モータ情報発生手段からのモータ情報に基づいて、
前記同期モータを高効率で駆動させるための目標電流波
形を生成する電流波形生成手段、および 前記電流検出手
段によって検出された電流の波形と前記電流波形生成手
段で生成された電流波形とが一致するように前記電源の
出力制御を行なうとともに、前記回転数検出手段によっ
て検出された回転数が所望の値になるように前記電源の
出力制御を行なう制御手段を備え、 前記モータ情報発生手段は、前記同期モータのコイル１
相当りのトルク波形と前記同期モータの回転数との関係
が予め格納されたトルク波形格納手段を含み、 前記モータ情報は、前記回転数検出手段によって検出さ
れた回転数に応じて前記トルク波形格納手段から読出さ
れたトルク波形である、モータ駆動装置。 - 【請求項７】 さらに、前記同期モータの回転数とその
回転数において前記同期モータを高効率で駆動させるた
めの駆動方法との関係が予め格納された駆動方法格納手
段を備え、 前記制御手段は、さらに、前記回転数検出手段によって
検出された回転数に応じて前記駆動方法格納手段から読
出された駆動方法で前記電源の出力制御を行なう、請求
項６に記載のモータ駆動装置。 - 【請求項８】 前記同期モータは３相コイルを含み、 前記３相コイルの中性点は接地されている、請求項１か
ら請求項７のいずれかに記載のモータ駆動装置。 - 【請求項９】 前記同期モータは、永久磁石が内蔵され
たロータを有するＩＰＭモータである、請求項１から請
求項８のいずれかに記載のモータ駆動装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001007692A JP3468751B2 (ja) | 2001-01-16 | 2001-01-16 | モータ駆動装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001007692A JP3468751B2 (ja) | 2001-01-16 | 2001-01-16 | モータ駆動装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002218782A JP2002218782A (ja) | 2002-08-02 |
| JP3468751B2 true JP3468751B2 (ja) | 2003-11-17 |
Family
ID=18875412
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001007692A Expired - Fee Related JP3468751B2 (ja) | 2001-01-16 | 2001-01-16 | モータ駆動装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3468751B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPWO2009104766A1 (ja) * | 2008-02-22 | 2011-06-23 | 株式会社ブリヂストン | 有機ケイ素化合物、並びにそれを用いたゴム組成物、タイヤ、プライマー組成物、塗料組成物及び接着剤 |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5501181B2 (ja) * | 2010-09-29 | 2014-05-21 | 株式会社荏原製作所 | 電磁石制御装置 |
| JP2012244738A (ja) * | 2011-05-18 | 2012-12-10 | Daikin Ind Ltd | 電動機、及び電動機ユニット |
| JP6002625B2 (ja) * | 2013-04-26 | 2016-10-05 | 株式会社日立産機システム | 永久磁石同期機およびこれを用いた圧縮機 |
| JP2021027652A (ja) * | 2019-08-01 | 2021-02-22 | 株式会社豊田自動織機 | 電動機の制御装置 |
-
2001
- 2001-01-16 JP JP2001007692A patent/JP3468751B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPWO2009104766A1 (ja) * | 2008-02-22 | 2011-06-23 | 株式会社ブリヂストン | 有機ケイ素化合物、並びにそれを用いたゴム組成物、タイヤ、プライマー組成物、塗料組成物及び接着剤 |
| JP5503298B2 (ja) * | 2008-02-22 | 2014-05-28 | 株式会社ブリヂストン | 有機ケイ素化合物、並びにそれを用いたゴム組成物、タイヤ、プライマー組成物、塗料組成物及び接着剤 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2002218782A (ja) | 2002-08-02 |
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