JP6568658B2 - 回転電動機の制御方法および制御装置、並びに回転電動機駆動システム - Google Patents
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Description
さらに、本発明者の検討によれば、空間0次の固有モードの振動周波数と電磁加振力の周波数fc±3f1とが重なり合うポイントが発生する場合、音・振動が大きくなる。
(1)モータ構造系の固有モードと固有周波数
図3は、モータ振動時におけるモータステータの変形の固有モードを示す。
(2)モータ構造系固有の電磁加振力の周波数
図4は、本実施形態において用いられるモータの構造を示す断面図である。なお、図示のモータは、いわゆる埋込磁石型のモータである。
(3)キャリア起因の電磁加振力
キャリア起因の電磁加振力は、電流高調波と回転磁界の相互作用によって発生する。このため、キャリア起因の電磁加振力の周波数は、キャリア周波数と、キャリア周波数の側帯波と、モータ回転数とに依存する。従って、キャリア起因の電磁加振力の周波数は、キャリア周波数が一定の場合、モータ回転数が高くなるとキャリア周波数を中心として放射状に広がるように変化し、モータ回転数が低くなるとキャリア周波数に近づいていく。
式(1)において、Brot:磁束密度、p:係数、θ:位相、ω1:電流の角周波数、t:時間である。
式(2)において、Bsta:磁束密度、p:係数、θ:位相、ω1:電流の角周波数、t:時間である。
式(3)において、Bpwm:磁束密度、p:係数、θ:位相、ωc:キャリアの角周波数、ω1:電流の角周波数、t:時間である。
Brot・Bpwm×(−(1/2)・cos(2pθ+(ωc+ω1)t)+(1/2)・cos(0θ−(ωc+3ω1)t)) ・・・ (5)
Brot・Bpwm×(−(1/2)・cos(2pθ+(ωc−5ω1)t)+(1/2)・cos(0θ−(ωc−3ω1)t)) ・・・ (6)
Brot・Bpwm×(−(1/2)・cos(2pθ−(ωc−ω1)t)+(1/2)・cos(0θ+(ωc−3ω1)t)) ・・・ 式(7)
Brot・Bpwm×(−(1/2)・cos(2pθ−(ωc+5ω1)t)+(1/2)・cos(0θ+(ωc+3ω1)t)) ・・・ 式(8)
上式(5)〜(8)に着目すると、角度が式(9)で表される成分が含まれていることが分かる。
式(9)において、「0θ」は空間0次のモード変形に相当し、「ωc±3ω1」は周波数「fc±3f1」(ωc=2πfc,ω1=2πf1)に相当する成分を持つと考えられる。すなわち、電磁加振力の周波数が「fc±3f1」である場合、空間0次のモードが発生すると推定される。
INV100 インバータ
INV200 演算制御装置
INV300 駆動回路
INV400 パワーモジュール
CT100 電流センサ
TS100 温度センサ
MG100 モータ
C110 U相コイル巻線,C120 V相コイル巻線,C130 W相コイル巻線
N100 中性点
R140 回転角センサ
1 ステータ
2 ロータ
3 ティース
4 巻線
5 永久磁石
Claims (10)
- 所定のキャリア周波数にて回転電動機をPWM制御する回転電動機の制御方法において、
前記回転電動機の空間0次の固有モードの振動周波数と、前記固有モードを発生させる電磁加振力の周波数成分の周波数とが重なる場合、前記キャリア周波数の値を、第一の値から、前記第一の値とは異なる第二の値に切り替えることを特徴とする回転電動機の制御方法。 - 請求項1に記載の回転電動機の制御方法において、
前記キャリア周波数をfcとし、前記回転電動機の回転周波数をf1とすると、前記電磁加振力の周波数成分の周波数はfc±3f1であることを特徴とする回転電動機の制御方法。 - 請求項1に記載の回転電動機の制御方法において、
前記回転電動機の空間0次の固有モードの振動周波数と、前記固有モードを発生させる電磁加振力の周波数成分の周波数とが重なる時、前記第二の値に対する回転周波数の値は前記第一の値に対する回転周波数の値よりも低いことを特徴とする回転電動機の制御方法。 - 請求項3に記載の回転電動機の制御方法において、
前記第一の値は前記固有モードの振動周波数よりも高く、
前記第二の値は、前記第一の値よりも低く、かつ前記固有モードの振動周波数よりも高いことを特徴とする回転電動機の制御方法。 - 請求項3に記載の回転電動機の制御方法において、
前記第一の値は前記固有モードの振動周波数よりも高く、
前記第二の値は、前記第一の値よりも低く、かつ前記固有モードの振動周波数よりも低いことを特徴とする回転電動機の制御方法。 - 請求項1に記載の回転電動機の制御方法において、
前記回転電動機の空間0次の固有モードの振動周波数と、前記固有モードを発生させる電磁加振力の周波数成分の周波数とが重なる時、前記第二の値に対する回転周波数の値は前記第一の値に対する回転周波数の値よりも高いことを特徴とする回転電動機の制御方法。 - 請求項6に記載の回転電動機の制御方法において、
前記第一の値は前記固有モードの振動周波数よりも高く、
前記第二の値は、前記第一の値よりも高いことを特徴とする回転電動機の制御方法。 - 請求項6に記載の回転電動機の制御方法において、
前記第一の値は前記固有モードの振動周波数よりも高く、
前記第二の値は、前記第一の値よりも低く、かつ前記固有モードの振動周波数よりも低いことを特徴とする回転電動機の制御方法。 - 所定のキャリア周波数にて回転電動機をPWM制御する回転電動機の制御装置において、
半導体スイッチング素子のオン・オフによって前記回転電動機を駆動するための三相交流電力を出力するパワーモジュールと、
前記半導体スイッチング素子をオン・オフするためのPWMゲートパルスを作成する駆動回路と、
前記駆動回路に対して前記PWMゲートパルスの作成を指令するゲート駆動信号を、前記所定のキャリア周波数によるPWMによって作成する演算制御装置と、
を備え、
前記演算制御装置は、前記回転電動機の空間0次の固有モードの振動周波数と、前記固有モードを発生させる電磁加振力の周波数成分の周波数とが重なるか否かを判定し、重なると判定する場合、前記キャリア周波数の値を、第一の値から、前記第一の値とは異なる第二の値に切り替えることを特徴とする回転電動機の制御装置。 - 回転電動機と、
前記回転電動機を駆動するインバータと、
を備える回転電動機駆動システムにおいて、
前記インバータは、請求項9に記載される回転電動機の制御装置からなることを特徴とする回転電動機駆動システム。
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