JP6008264B2 - 永久磁石型同期電動機の磁極位置検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、電流引き込み方式によって永久磁石型同期電動機の回転子を構成する永久磁石の磁極位置の原点と磁極位置センサの出力信号の原点（基準位置）との間のずれ量を検出し、このずれ量に基づいて真の磁極位置を検出するようにした磁極位置検出装置に関するものである。

図１は、永久磁石型同期電動機をインバータにより駆動する駆動システムの構成図である。
図１において、１は永久磁石型同期電動機（ＰＭＳＭ）、２は同期電動機１の回転子軸に取り付けられたエンコーダ等の磁極位置センサ、３は速度指令値ｎ^＊が入力されるインバータ制御装置、４はＰＷＭインバータである。
この駆動システムでは、磁極位置センサ２により検出した同期電動機１の回転子（永久磁石）の磁極位置θをインバータ制御装置３へフィードバックし、インバータ４の半導体スイッチング素子に対する駆動信号を生成して同期電動機１による速度制御や位置制御を行っている。

図２は、図１のインバータ制御装置３の具体的構成を示すブロック図であり、いわゆるベクトル制御によって同期電動機１を駆動するためのものである。
図２において、減算器３０は速度指令値ｎ^＊と速度検出値ｎとの偏差を求め、速度調節器３１は、この偏差がゼロになるようにトルク指令値Ｔｒｑ^＊を演算する。電流指令演算器３２は、トルク指令値Ｔｒｑ^＊に基づいて、ｄ−ｑ回転座標上の互いに直交する成分であるｄ軸電流指令値Ｉ_ｄ ^＊、ｑ軸電流指令値Ｉ_ｑ ^＊を演算する。周知のように、ｄ軸は同期電動機１の回転子を構成する永久磁石の磁束軸に沿った制御上の仮想軸であり、ｑ軸はｄ軸に直交する軸である。
なお、３９は、回転子の磁極位置（角度）θを微分して速度検出値ｎを演算する微分演算器である。

一方、インバータ４の出力電流Ｉ_ｖ，Ｉ_ｗを電流検出器４２，４３により検出し、座標変換器（３相／２相変換器）３８に入力する。座標変換器３８は、磁極位置θを用いて、前記出力電流Ｉ_ｖ，Ｉ_ｗを含む３相の電流Ｉ_ｕ，Ｉ_ｖ，Ｉ_ｗを２相のｄ軸電流検出値Ｉ_ｄ、ｑ軸電流検出値Ｉ_ｑに変換する。
電流調節器３５は、減算器３３により求めたｄ軸電流指令値Ｉ_ｄ ^＊とｄ軸電流検出値Ｉ_ｄとの偏差がゼロになるように動作してｄ軸電圧指令値Ｖ_ｄ ^＊を生成する。また、電流調節器３６は、減算器３４により求めたｑ軸電流指令値Ｉ_ｑ ^＊とｑ軸電流検出値Ｉ_ｑとの偏差がゼロになるように動作してｑ軸電圧指令値Ｖ_ｑ ^＊を生成する。

座標変換器（２相／３相変換器）３７は、磁極位置θを用いて、ｄ軸電圧指令値Ｖ_ｄ ^＊、ｑ軸電圧指令値Ｖ_ｑ ^＊を３相の電圧指令値Ｖ_ｕ ^＊，Ｖ_ｖ ^＊，Ｖ_ｗ ^＊に変換する。ＰＷＭインバータ４は、内部の半導体スイッチング素子のオン、オフ動作により、電圧指令値Ｖ_ｕ ^＊，Ｖ_ｖ ^＊，Ｖ_ｗ ^＊通りの３相交流電圧を出力して同期電動機１を駆動する。

上記構成において、座標変換器３７，３８では、磁極位置センサ２により検出した磁極位置θにより、同期電動機１の回転子の絶対位置情報を得ている。しかし、組立作業をある程度簡略化したい要請や、精度上及びコスト上の制約から、回転子の磁極位置の原点と磁極位置センサ２の出力信号の原点とを正確に一致させることは難しい。
このため、一般的には、同期電動機１を初めて運転する前に、磁極位置の原点と磁極位置センサ２の出力信号の原点との間のずれ量、つまり磁極位置センサ２の出力側から見た磁極位置のずれ量を手動または自動的に検出してメモリに保存しておき、このずれ量を制御演算のアルゴリズムによって補正することが行われている。

例えば、いわゆる電流引き込み方式により磁極位置のずれ量を検出し、通常運転時には前記ずれ量によって補正した磁極位置を用いて永久磁石型同期電動機を運転する技術として、特許文献１に記載された発明が知られている。図７は、この特許文献１に記載された磁極位置検出方法を示すフローチャートである。

すなわち、図７において、始めに磁極位置（位相）θ_０を仮想的に０［ｄｅｇ］に固定し、永久磁石型同期電動機の電機子巻線にｄ軸方向に直流電流（ｄ軸電流Ｉ_ｄ）を流す（ステップＳ１）。このとき、回転子（永久磁石）の実際の磁極位置が０［ｄｅｇ］と一致していない場合には、ｄ軸電流Ｉ_ｄによる磁束の方向と回転子による磁束の方向が一致しないため、回転トルクが発生する。この回転トルクにより、回転子はｄ軸電流Ｉ_ｄによる磁束の方向と一致するまで回転する。その結果、回転子の磁極がｄ軸電流Ｉ_ｄに引き込まれ、最終的には回転子の磁極位置が仮想のｄ軸に一致して引き込みが完了する（ステップＳ２ Ｙｅｓ）。この時点で、回転子の磁極位置は０［ｄｅｇ］にあることになり、そのときの磁極位置センサ（エンコーダ）のカウンタ値Ｎ_１を読み込む（ステップＳ３）。

次に、回転子を回転させ（ステップＳ４）、仮想のｄ軸からエンコーダの原点パルスが検出されるまでの回転角度をカウンタ値Ｎ_２として検出する（ステップＳ５ Ｙｅｓ，ステップＳ６）。このときのカウンタ値Ｎ_２と前記カウンタ値Ｎ_１との差Ｎ_ｄｉｆを求めると、この差Ｎ_ｄｉｆは、エンコーダの出力信号の原点と回転子の磁極位置の原点とのずれ量に相当する値となる（ステップＳ７）。次に、この差Ｎ_ｄｉｆを電気角の位相差に換算するため、換算係数ＫをＮ_ｄｉｆに乗じて位相差θ_ｄｉｆを求める（ステップＳ８）。
この位相差θ_ｄｉｆをメモリに記憶させておき、永久磁石型同期電動機の通常運転時には、エンコーダの原点パルスを検出する都度、検出された磁極位置θ_０に位相差θ_ｄｉｆを加算して磁極位置合わせを行ない、ずれ量を補正した真の磁極位置θを求めてベクトル制御に用いるものである（ステップＳ９）。

特開平１１−２５２９７２号公報（段落［０００６］，［０００７］、図２等）

ここで、永久磁石型同期電動機（以下、単に同期電動機ともいう）の電流の基本式は、数式１によって表される。

但し、Ｉ_ｄ：ｄ軸電流
Ｉ_ｑ：ｑ軸電流
Ｉ_ａ：同期電動機の相電流（実効値）
β：電流位相角

また、同期電動機の出力トルクは数式２によって表され、数式２は、数式１を用いて数式３のように変形することができる。

但し、Ｐ_ｎ：同期電動機の極対数
Ψ_ａ：一相あたりの永久磁石による電機子鎖交磁束の実効値
Ｌ_ｄ：同期電動機のｄ軸インダクタンス
Ｌ_ｑ：同期電動機のｑ軸インダクタンス

数式３の出力トルクＴは、数式４に示すマグネットトルクＴ_ｍと数式５に示すリラクタンストルクＴ_ｒとの和（Ｔ＝Ｔ_ｍ＋Ｔ_ｒ）である。ここで、マグネットトルクＴ_ｍは電機子巻線による回転磁界と回転子の磁極との吸引力または反発力によるものであり、リラクタンストルクＴ_ｒは、ｄ軸インダクタンスとｑ軸インダクタンスとの差によるものである。

同期電動機の相電流が一定である場合、各トルクＴ，Ｔ_ｍ，Ｔ_ｒは、電流位相角βに依存して図３のようになる。

前述した特許文献１等の従来技術において、所定の直流電流を流して引き込み動作を行う場合には、Ｉ_ｑ＝０、かつＩ_ｄ＞０である。数式１から分かるように、このような場合には、電流位相角βが−９０［ｄｅｇ］となる。引き込み電流を通流すると、電流位相角βが−９０［ｄｅｇ］の位置以外に回転子の磁極がある場合は引き込みトルクが発生し、電流位相角βが−９０［ｄｅｇ］の位置に回転子の磁極がある場合は引き込みトルクがゼロとなる。つまり、最終的に、回転子の磁極は電流位相角βが−９０［ｄｅｇ］の位置に引き込まれ、停止する。

一方、前述したように、同期電動機の出力トルクＴはマグネットトルクＴ_ｍとリラクタンストルクＴ_ｒとの和である。図３から明らかなように、電流位相角βが−９０［ｄｅｇ］の近辺において、マグネットトルクＴ_ｍは電流位相角βの増加に伴って大きくなるのに対して、リラクタンストルクＴ_ｒは電流位相角βの増加に伴って小さくなる。また、引き込み電流の大きさによって出力トルクＴの大きさが変化し、出力トルクＴに占めるマグネットトルクＴ_ｍとリラクタンストルクＴ_ｒとの割合も変化する。

このため、永久磁石型同期電動機の仕様や特性により、電流位相角βが−９０［ｄｅｇ］の近辺では、出力トルクＴと電流位相角βとの間に単調増加の関係が失われ、出力トルクＴがゼロとなる電流位相角が複数存在する場合がある。
このような場合、例えば図４に示すように、回転子の磁極は最終的に電流位相角が−９０［ｄｅｇ］となる点Ｐ_０に引き込まれず、その前後で出力トルクＴがゼロとなる点Ｐ_１または点Ｐ_２に引き込まれてしまう。これらの点Ｐ_１，Ｐ_２では、回転子の磁極位置の原点がｄ軸方向と一致していないため、このときの磁極位置センサのカウンタ値を基準として求めたずれ量を用いて磁極位置合わせを行うと、真の磁極位置との間に大きな誤差を生じることになる。

そこで、本発明の解決課題は、正確な磁極位置合わせを行って真の磁極位置を検出可能とした、永久磁石型同期電動機の磁極位置検出装置を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明は、電流引き込み動作により、永久磁石型同期電動機の回転子を構成する永久磁石の磁極位置の原点と磁極位置センサの出力信号の原点との間のずれ量を検出し、このずれ量により磁極位置センサの出力信号を補正して真の磁極位置を検出する磁極位置検出装置を対象としている。

まず、請求項１に係る発明は、電動機の一相当たりの永久磁石による電機子鎖交磁束の実効値Ψ_ａと、前記電動機のインダクタンスの構成成分であって、仮想の磁束軸方向のｄ軸インダクタンスＬ_ｄと、磁束軸方向に直交する方向のｑ軸インダクタンスＬ_ｑと、を用いて、Ｉ_ａ＜Ψ_ａ／（Ｌ_ｑ−Ｌ_ｄ）となる相電流Ｉ_ａを演算する引き込み電流演算部と、相電流Ｉ_ａからｄ軸電流を演算するＩ_ｄ演算部と、を備えている。
そして、ｄ軸電流を電機子巻線に通流して回転子を磁束軸方向に引き込むことにより、電流引き込み動作を行うものである。

また、請求項２に係る発明は、前記実効値Ψ_ａとｄ軸インダクタンスＬ_ｄとｑ軸インダクタンスＬ_ｑとを用いて、Ｉ_ａ＝Ψ_ａ／２（Ｌ_ｑ−Ｌ_ｄ）となる相電流Ｉ_ａを演算する引き込み電流演算部と、相電流Ｉ_ａからｄ軸電流を演算するＩ_ｄ演算部と、を備え、ｄ軸電流を電機子巻線に通流して回転子を磁束軸方向に引き込むことにより、電流引き込み動作を行うものである。
請求項３に係る発明は、前記実効値Ψ_ａとｄ軸インダクタンスＬ_ｄとｑ軸インダクタンスＬ_ｑとを用いて、Ｉ_ａ＝Ψ_ａ／２（Ｌ_ｑ−Ｌ_ｄ）となる相電流Ｉ_ａを演算する引き込み電流演算部と、電動機の電機子が許容する最大電流と、電動機の電機子巻線に電流を流すためのインバータが許容する最大電流と、相電流Ｉ_ａの何れか小さい電流値から磁束軸方向のｄ軸電流を演算するＩ_ｄ演算部と、を備え、ｄ軸電流を電機子巻線に通流して回転子を磁束軸方向に引き込むことにより、電流引き込み動作を行うものである。

更に、請求項４に係る発明は、Ψ_ａ／（Ｌ_ｑ−Ｌ_ｄ）を最大電流値とし、この最大電流値から所定の最小電流値に至る範囲で変化する相電流Ｉ_ａを演算する引き込み電流演算部と、相電流Ｉ_ａからｄ軸電流を演算するＩ_ｄ演算部と、を備えている。
そして、ｄ軸電流を電機子巻線に通流して相電流Ｉ_ａの位相角に対する回転子のトルクの傾きが最大になる位置に回転子を引き込むことにより、電流引き込み動作を行うものである。
請求項５に係る発明は、Ψ_ａ／（Ｌ_ｑ−Ｌ_ｄ）を最大電流値とし、この最大電流値から所定の最小電流値に至る範囲で変化する相電流Ｉ_ａを演算する引き込み電流演算部と、電動機の電機子が許容する最大電流と、電動機の電機子巻線に電流を流すためのインバータが許容する最大電流と、相電流Ｉ_ａの何れか小さい電流値から磁束軸方向のｄ軸電流を演算するＩ_ｄ演算部と、を備え、ｄ軸電流を電機子巻線に通流して相電流Ｉ_ａの位相角に対する回転子のトルクの傾きが最大になる位置に回転子を引き込むことにより、電流引き込み動作を行うものである。

本発明によれば、引き込み電流の大きさを適切に設定することにより、回転子の磁極をｄ軸方向に正確に引き込んで磁極位置合わせを行うことが可能であり、これによって真の磁極位置を高精度に検出することができる。

本発明の実施形態及び従来技術が適用される永久磁石型同期電動機の駆動システムの構成図である。 図１におけるインバータ制御装置の構成を示すブロック図である。 永久磁石型同期電動機の電流位相角と出力トルクとの関係を示す説明図である。 永久磁石型同期電動機の電流位相角と出力トルクとの関係を示す図である。 最大電流値、最適電流値、最小電流値における電流位相角と出力トルクとの関係を示す図である。 本発明の各実施形態の作用を概念的に示す機能ブロック図である。 特許文献１に記載された磁極位置検出方法を示すフローチャートである。

以下、図に沿って本発明の第１実施形態を説明する。
前述したように、永久磁石型同期電動機の回転子の磁極は、図４において電流位相角βが−９０［ｄｅｇ］となる点Ｐ_０に引き込まれるため、このβ＝−９０［ｄｅｇ］近辺において、出力トルクＴが電流位相角βの単調増加関数であることが必要である。

出力トルクＴがβ＝−９０［ｄｅｇ］近辺において電流位相角βの単調増加関数になるための条件は、以下の通りである。
まず、数式３の出力トルクＴの計算式を、β＝−９０［ｄｅｇ］において電流位相角βにより偏微分すると、数式６を得る。

出力トルクＴが電流位相角βの単調増加関数になる条件は、数式７に示すように、数式６が正の値になることであり、また、数式７から数式８が導かれる。

第１実施形態では、数式８の条件を満たすような引き込み電流Ｉ_ａを永久磁石型同期電動機の電機子巻線に通流することにより、回転子の磁極を引き込む。これにより、電流位相角βが−９０［ｄｅｇ］の近辺で、図４のように出力トルクＴがゼロとなる点が複数存在することがなく、回転子の磁極は電流位相角が−９０［ｄｅｇ］となる位置に引き込まれる。従って、回転子の磁極はｄ軸方向に一致した状態で停止することになる。
このため、例えば従来技術と同様の方法によって実際の磁極位置のずれ量を検出することができ、同期電動機の通常の運転時には、磁極位置センサ２により検出した磁極位置を前記ずれ量により補正して磁極位置合わせを行うことにより、真の磁極位置θを検出することが可能になる。
なお、電動機によってはＬ_ｑ−Ｌ_ｄが小さくなり、数式８を満たすＩ_ａが電動機の最大許容電流、またはインバータの最大出力電流を超えることも考えられるが、その際はＩ_ａを電動機の最大許容電流及びインバータ最大出力電流に制限すればよい。

次に、本発明の第２実施形態を説明する。
回転子の磁極位置を電流位相角βが−９０［ｄｅｇ］の位置に引き込むためには、トルクが発生する必要がある。しかし、−９０［ｄｅｇ］の位置では、引き込むトルクがゼロになるため、厳密に言えば、回転子の磁極位置は電流位相角βが−９０［ｄｅｇ］の近くに停止してしまい、磁極位置合わせの誤差となる。この誤差の大きさは、外部の摩擦トルクやコギングトルク、及び、引き込み電流の大きさによって異なるものである。
しかしながら、引き込み電流の大きさを最適化すれば、上記の誤差を小さくすることが可能である。

磁極位置合わせの誤差を小さくするためには、電流位相角βの変化分に対して出力トルクＴの変化分が最大になれば良く、言い換えれば、数式６に示した偏微分値が最大になれば良い。つまり、数式６が最大となるような相電流Ｉ_ａを求めて引き込み電流とすれば良い。

数式６をＩ_ａにより偏微分した値を０とおくと、数式９が得られる。

よって、最適な相電流Ｉ_ａは数式１０となる。

図５は、数式８により計算したＩ_ａの最大値（最大電流値）、数式１０により計算した最適電流値、及び、所定の最小電流値における、電流位相角βと出力トルクＴとの関係を示している。
図５から明らかなように、数式１０により計算した最適電流値では、電流位相角βが−９０［ｄｅｇ］の位置において出力トルク曲線の傾きが最も大きい。つまり、β＝−９０［ｄｅｇ］付近における電流位相角の変化分に対する出力トルクの変化分が大きいため、磁極位置合わせの誤差が最小になる。よって、数式１０の最適電流値Ｉ_ａを用いて回転子を引き込むことが望ましい。
なお、電動機によってはＬ_ｑ−Ｌ_ｄが小さくなり、数式１０を満たすＩ_ａが電動機の最大許容電流、またはインバータ最大出力電流を超えることも考えられるが、その際はＩ_ａを電動機の最大許容電流及びインバータ最大出力電流に制限すればよい。

次いで、本発明の第３実施形態を説明する。
前述した第２実施形態によれば、磁極位置合わせの誤差を少なくする最適電流値を算出することが可能である。しかし、一般的に、対象とする永久磁石型同期電動機の各種パラメータであるΨ_ａ，Ｌ_ｄ，Ｌ_ｑを正確に測定することは難しいと共に、電機子巻線に引き込み電流を通流するときに、同期電動機の内部に磁気飽和が発生して上記の各種パラメータが変化するおそれもある。このため、数式１０の演算により最適電流値を正確に算出することは困難である。

そこで、第３実施形態では、引き込み電流の大きさを、所定の最小電流値から、数式８による最大電流値（すなわちΨ_ａ／（Ｌ_ｑ−Ｌ_ｄ））に至る範囲で自動的に少しずつ変化（増加または減少）させ、電流位相角の変化分に対する出力トルクの変化分が最も大きくなった時点の電流値を用いて引き込み電流を決定することにより、最終的に、磁極位置を電流位相角βが−９０［ｄｅｇ］に最も近い位置に引き込むことができる。

なお、図６は、本発明の各実施形態の作用を概念的に示す機能ブロック図であり、例えば図１のインバータ制御装置３が所定のプログラムを実行することにより実現されるものである。
図６において、引き込み電流演算部１０１は、Ψ_ａ，Ｌ_ｄ，Ｌ_ｑを用いて、第１実施形態における数式８により、Ψ_ａ／（Ｌ_ｑ−Ｌ_ｄ）より小さい引き込み電流Ｉ_ａ１を求める。また、引き込み電流演算部１０２は、Ψ_ａ，Ｌ_ｄ，Ｌ_ｑを用いて、第２実施形態における数式１０により、最適電流値としての引き込み電流Ｉ_ａ２（＝Ψ_ａ／２（Ｌ_ｑ−Ｌ_ｄ））を求める。更に、引き込み電流演算部１０３は、第３実施形態にて説明したように、Ψ_ａ／（Ｌ_ｑ−Ｌ_ｄ）を最大値とし、Ｉ_ａｍｉｎを最小電流値とする範囲内で引き込み電流の大きさを変化させ、電流位相角βに対する出力トルクＴの傾きが最も大きくなる電流値を引き込み電流Ｉ_ａ３として決定する。

引き込み電流選択部１０４では、上記の引き込み電流Ｉ_ａ１，Ｉ_ａ２，Ｉ_ａ３の何れかを選択し、選択した引き込み電流Ｉ_ａ（Ｉ_ａ１，Ｉ_ａ２，Ｉ_ａ３の何れか）から、Ｉ_ｄ演算部１０４ａが前記数式１によりｄ軸電流を求めてその指令値Ｉ_ｄ ^＊通りのｄ軸電流を電機子巻線に流すように、インバータ４の半導体スイッチング素子を制御する。
図６に示した構成により、所望の実施形態に応じたｄ軸電流を電機子巻線に通流させ、電流引き込み動作を行わせることができる。
なお、電動機によってはＬ_ｑ−Ｌ_ｄが小さくなり、Ｉ_ａが電動機の最大許容電流、またはインバータ最大出力電流を超えることも考えられるが、その際はＩ_ａを電動機の最大許容電流及びインバータ最大出力電流に制限すればよい。

各実施形態では、仮想のｄ軸を固定して引き込み電流を通流する場合について説明したが、ｄ軸を一定の速度で回転させた状態で引き込み電流を通流する場合やその他の電流引き込み方式に対しても、本発明を利用することができる。

１：永久磁石型同期電動機
２：磁極位置センサ
３：インバータ制御装置
３０，３５，３６：電流調節器
３１：速度調節器
３２：電流指令演算器
３３，３４：減算器
３７，３８：座標変換器
３９：微分演算器
４：ＰＷＭインバータ
４２，４３：電流検出器
１０１，１０２，１０３：引き込み電流演算部
１０４：引き込み電流選択部
１０４ａ：Ｉ_ｄ演算部

Claims (5)

1. 電流引き込み動作により、永久磁石型同期電動機の回転子を構成する永久磁石の磁極位置の原点と磁極位置センサの出力信号の原点との間のずれ量を検出し、このずれ量により前記磁極位置センサの出力信号を補正して真の磁極位置を検出する永久磁石型同期電動機の磁極位置検出装置において、
   前記電動機の一相当たりの前記永久磁石による電機子鎖交磁束の実効値Ψ_ａと、前記電動機のインダクタンスの構成成分であって、仮想の磁束軸方向のｄ軸インダクタンスＬ_ｄと、前記磁束軸方向に直交する方向のｑ軸インダクタンスＬ_ｑと、を用いて、Ｉ_ａ＜Ψ_ａ／（Ｌ_ｑ−Ｌ_ｄ）となる相電流Ｉ_ａを演算する引き込み電流演算部と、
   前記相電流Ｉ_ａから前記磁束軸方向のｄ軸電流を演算するＩ_ｄ演算部と、
   を備え、
   前記Ｉ_ｄ演算部により演算した前記ｄ軸電流を前記電動機の電機子巻線に通流して前記回転子を前記磁束軸方向に引き込むことにより、前記電流引き込み動作を行うことを特徴とする永久磁石型同期電動機の磁極位置検出装置。
2. 電流引き込み動作により、永久磁石型同期電動機の回転子を構成する永久磁石の磁極位置の原点と磁極位置センサの出力信号の原点との間のずれ量を検出し、このずれ量により前記磁極位置センサの出力信号を補正して真の磁極位置を検出する永久磁石型同期電動機の磁極位置検出装置において、
   前記電動機の一相当たりの前記永久磁石による電機子鎖交磁束の実効値Ψ_ａと、前記電動機のインダクタンスの構成成分であって、仮想の磁束軸方向のｄ軸インダクタンスＬ_ｄと、前記磁束軸方向に直交する方向のｑ軸インダクタンスＬ_ｑと、を用いて、Ｉ_ａ＝Ψ_ａ／２（Ｌ_ｑ−Ｌ_ｄ）となる相電流Ｉ_ａを演算する引き込み電流演算部と、
   前記相電流Ｉ_ａから前記磁束軸方向のｄ軸電流を演算するＩ_ｄ演算部と、
   を備え、
   前記Ｉ_ｄ演算部により演算した前記ｄ軸電流を前記電動機の電機子巻線に通流して前記回転子を前記磁束軸方向に引き込むことにより、前記電流引き込み動作を行うことを特徴とする永久磁石型同期電動機の磁極位置検出装置。
3. 電流引き込み動作により、永久磁石型同期電動機の回転子を構成する永久磁石の磁極位置の原点と磁極位置センサの出力信号の原点との間のずれ量を検出し、このずれ量により前記磁極位置センサの出力信号を補正して真の磁極位置を検出する永久磁石型同期電動機の磁極位置検出装置において、
   前記電動機の一相当たりの前記永久磁石による電機子鎖交磁束の実効値Ψ_ａと、前記電動機のインダクタンスの構成成分であって、仮想の磁束軸方向のｄ軸インダクタンスＬ_ｄと、前記磁束軸方向に直交する方向のｑ軸インダクタンスＬ_ｑと、を用いて、Ｉ_ａ＝Ψ_ａ／２（Ｌ_ｑ−Ｌ_ｄ）となる相電流Ｉ_ａを演算する引き込み電流演算部と、
   前記電動機の電機子が許容する最大電流と、前記電動機の電機子巻線に電流を流すためのインバータが許容する最大電流と、前記相電流Ｉ_ａの何れか小さい電流値から前記磁束軸方向のｄ軸電流を演算するＩ_ｄ演算部と、
   を備え、
   前記Ｉ_ｄ演算部により演算した前記ｄ軸電流を前記電動機の電機子巻線に通流して前記回転子を前記磁束軸方向に引き込むことにより、前記電流引き込み動作を行うことを特徴とする永久磁石型同期電動機の磁極位置検出装置。
4. 電流引き込み動作により、永久磁石型同期電動機の回転子を構成する永久磁石の磁極位置の原点と磁極位置センサの出力信号の原点との間のずれ量を検出し、このずれ量により前記磁極位置センサの出力信号を補正して真の磁極位置を検出する永久磁石型同期電動機の磁極位置検出装置において、
   前記電動機の一相当たりの前記永久磁石による電機子鎖交磁束の実効値Ψ_ａと、前記電動機のインダクタンスの構成成分であって、仮想の磁束軸方向のｄ軸インダクタンスＬ_ｄと、前記磁束軸方向に直交する方向のｑ軸インダクタンスＬ_ｑと、を用いて演算したΨ_ａ／（Ｌ_ｑ−Ｌ_ｄ）を最大電流値とし、この最大電流値から所定の最小電流値に至る範囲で変化する相電流Ｉ_ａを演算する引き込み電流演算部と、
   前記相電流Ｉ_ａから前記磁束軸方向のｄ軸電流を演算するＩ_ｄ演算部と、
   を備え、
   前記ｄ軸電流を電機子巻線に通流して前記相電流Ｉ_ａの位相角に対する前記回転子のトルクの傾きが最大になる位置に前記回転子を引き込むことにより、前記電流引き込み動作を行うことを特徴とする永久磁石型同期電動機の磁極位置検出装置。
5. 電流引き込み動作により、永久磁石型同期電動機の回転子を構成する永久磁石の磁極位置の原点と磁極位置センサの出力信号の原点との間のずれ量を検出し、このずれ量により前記磁極位置センサの出力信号を補正して真の磁極位置を検出する永久磁石型同期電動機の磁極位置検出装置において、
   前記電動機の一相当たりの前記永久磁石による電機子鎖交磁束の実効値Ψ_ａと、前記電動機のインダクタンスの構成成分であって、仮想の磁束軸方向のｄ軸インダクタンスＬ_ｄと、前記磁束軸方向に直交する方向のｑ軸インダクタンスＬ_ｑと、を用いて演算したΨ_ａ／（Ｌ_ｑ−Ｌ_ｄ）を最大電流値とし、この最大電流値から所定の最小電流値に至る範囲で変化する相電流Ｉ_ａを演算する引き込み電流演算部と、
   前記電動機の電機子が許容する最大電流と、前記電動機の電機子巻線に電流を流すためのインバータが許容する最大電流と、前記相電流Ｉ_ａの何れか小さい電流値から前記磁束軸方向のｄ軸電流を演算するＩ_ｄ演算部と、
   を備え、
   前記ｄ軸電流を前記電機子巻線に通流して前記相電流Ｉ_ａの位相角に対する前記回転子のトルクの傾きが最大になる位置に前記回転子を引き込むことにより、前記電流引き込み動作を行うことを特徴とする永久磁石型同期電動機の磁極位置検出装置。

Images