JP6615919B2 - 回転電機システム、及び回転電機システムを搭載した車両 - Google Patents
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Description
なお、標準情報とは、回転電機のロータを所定の条件下で駆動する際にステータコイルに生じる誘起電圧の相関値に係る固有情報が、標準分布範囲に収束しているか否か(規格外か否か)を評価する際に用いられる情報である。
なお、以下に示す図面において、同一の部材又は相当する部材間には同一の参照符号を付するものとする。また、部材のサイズ及び形状は、説明の便宜のため、変形又は誇張して模式的に表す場合がある。
はじめに、本発明の実施形態に係る回転電機システム11の概要について、図面を参照して説明する。
図1は、本発明の実施形態に係る回転電機システム11の概要を表すブロック構成図である。図2は、本発明の実施形態に係る回転電機システム11の機械要素を構成する回転電機13の主要部を概念的に表す拡大図である。
回転電機13のベクトル制御では、界磁の強さを制御する励磁電流(d軸電流)と、トルクを発生させるトルク電流(q軸電流)とを、d軸及びq軸の2次元の直交ベクトル座標系で制御する手法が一般に用いられる。d軸は回転電機13のロータ21に設けた永久磁石25が発生する磁束方向の軸である。q軸はd軸と電気的に直交する軸である。
また、本発明者らの研究によると、ステータコイル29に生じる誘起電圧IVの大きさは、ロータ21の磁束量(以下、「ロータ磁束量」と省略する場合がある。)WBや、ロータ21の外周面とステータ23の外周面との間に設けた空隙30の長さ寸法(以下、「空隙寸法」と省略する場合がある。)AGによく相関することがわかった。
以上の知見から、本発明者らは、ステータコイル29に生じる誘起電圧IVの相関値は、規格化すべき回転電機特性のひとつとして有用であるとの確信を得た。
そこで、本発明では、ロータ21を所定の条件下で駆動する際にステータコイル29に生じる誘起電圧IVの相関値を、有用な回転電機特性のひとつとして提案している。
<<基本動作>>
まず、本発明の実施形態に係る回転電機システム11の基本動作について、図3を参照して説明する。図3は、本発明の実施形態に係る回転電機システム11の基本動作の説明に供するフローチャート図である。
以上が本発明の実施形態に係る回転電機システム11の基本動作である。
次に、本発明の実施形態に係る回転電機システム11の応用動作について、図4〜図6を参照して説明する。
本発明の実施形態に係る回転電機システム11では、規格化対象となる回転電機特性の種別に応じて、第1〜第3実施例に係る制御装置15が採用される。
<<第1実施例>>
図4は、規格化対象となる回転電機特性として、ロータ21を所定の条件下で駆動する際にステータコイル29に生じる誘起電圧IVを用いた、第1実施例に係る制御装置15の動作説明に供するフローチャート図である。
なお、第1誘起電圧閾値IV_th1は、誘起電圧IVに係る理想値IV_idlを中央値として適宜の幅を有して上下に展開する標準分布範囲(標準情報に相当する)のうち下限値を設定すればよい。
なお、第2誘起電圧閾値IV_th2は、誘起電圧IVに係る理想値IV_idlを中央値として上下に展開する前記標準分布範囲のうち上限値を設定すればよい。
図5は、規格化対象となる回転電機特性として、ロータ磁束量WBに係る実測値WB_actを用いた、第2実施例に係る制御装置15の動作説明に供するフローチャート図である。
なお、第1ロータ磁束量閾値WB_th1は、ロータ磁束量WBに係る理想値WB_idlを中央値として適宜の幅を有して上下に展開する標準分布範囲(標準情報に相当する)のうち下限値を設定すればよい。
ここで、ロータ磁束量WBは、ロータ21を所定の条件下で駆動する際にステータコイル29に生じる誘起電圧IVとの間で高い相関関係を示す。そのため、ロータ磁束量WBが理想値WB_idlの前記標準分布範囲の下限値に満たないとは、誘起電圧IVが前記低誘起電圧値の範ちゅうに属することと実質的に同義である。
なお、第2ロータ磁束量閾値WB_th2としては、ロータ磁束量WBに係る理想値WB_idlを中央値として上下に展開する前記標準分布範囲のうち上限値を設定すればよい。
図6は、規格化対象となる回転電機特性として、空隙寸法AGに係る実測値AG_actを用いた、第3実施例に係る制御装置15の動作説明に供するフローチャート図である。
なお、第1空隙寸法閾値AG_th1は、空隙寸法AGに係る理想値AG_idlを中央値として適宜の幅を有して上下に展開する標準分布範囲(標準情報に相当する)のうち上限値を設定すればよい。
ここで、空隙寸法AGは、ロータ21を所定の条件下で駆動する際にステータコイル29に生じる誘起電圧IVとの間で高い逆相関関係を示す。そのため、空隙寸法AGに係る実測値AG_actが前記標準分布範囲の上限値を超える(大空隙寸法)とは、誘起電圧IVが前記低誘起電圧値の範ちゅうに属することと実質的に同義である。
なお、第2空隙寸法閾値AG_th2としては、空隙寸法AGに係る理想値AG_idlを中央値として上下に展開する前記標準分布範囲のうち下限値を設定すればよい。
次に、本発明の実施形態に係る回転電機システム11の製造方法について、図7を参照して説明する。図7は、本発明の実施形態に係る回転電機システム11の製造方法を概念的に表す工程図である。
また、誘起電圧IVの相関値に係る標準情報として、例えば、ロータ21を所定の条件下で駆動する際にステータコイル29に生じる誘起電圧IVに係る理想値IV_idlを取得する。
なお、規格化情報とは、そのまま用いると回転電機13の運転に規格外の事象(乱れ)が生じる駆動制御信号を、回転電機13の運転を規格に適合可能な(規格化された)駆動制御信号に変換する際に用いられる情報である。
次に、本発明に係る回転電機システム11の作用効果について説明する。
第1の観点に基づく回転電機システム11の発明は、駆動軸20に設けられ、永久磁石25を備えるロータ21、ロータ21の外周面と空隙30を介して対向配置されるステータ23、及びステータ23に設けた複数のティース28に巻き回されるステータコイル29を有する回転電機13と、回転電機13の駆動制御信号を生成すると共に、当該生成された駆動制御信号を用いて回転電機13の駆動制御を行う制御装置(制御部)15と、を備えて構成される回転電機システム11である。
制御装置(制御部)15は、回転電機13のロータ21を所定の条件下で駆動する際にステータコイル29に生じる誘起電圧IVの相関値に係る固有情報と、ステータコイル29に生じる誘起電圧IVの相関値に関し予め規定される標準情報との対比関係に基づいて導出される、回転電機13の駆動制御信号を規格化するための規格化情報が設定される情報設定部33を備え、前記規格化情報を、前記生成された駆動制御信号に適用し、当該適用により規格化された駆動制御信号を用いて、回転電機13の駆動制御を行う。
なお、規格化情報とは、そのまま用いると回転電機13の運転に規格外の事象(乱れ)が生じる駆動制御信号を、回転電機13の運転を規格に適合可能な(規格化された)駆動制御信号に変換する際に用いられる情報である。
そこで、第1の観点に基づく回転電機システム11の発明との相違部分について説明することで、第2の観点に基づく回転電機システム11の発明の説明に代えることとする。
第3の観点に基づく回転電機システム11の発明によれば、前記適用により高精度で規格化された駆動制御信号を用いて、回転電機13の駆動制御を行うため、回転電機13の運転を高い精度をもって遂行することができる。
第8の観点に基づく回転電機システム11の製造方法の発明は、回転電機13のロータ21を所定の条件下で駆動する際にステータコイル29に生じる誘起電圧IVの相関値に係る固有情報を取得すると共に、ステータコイル29に生じる誘起電圧IVの相関値に関し予め規定される標準情報を取得する工程と、固有情報と標準情報との対比関係に基づいて、前記生成された駆動制御信号を規格化するための規格化情報を導出する工程と、前記導出した規格化情報を、制御装置(制御部)15に備わる情報設定部33に設定する工程と、を有する。
回転電機システム11の制御装置(制御部)15は、情報設定部33に設定された前記規格化情報を、回転電機13の駆動制御信号に適用し、当該適用により規格化された駆動制御信号を用いて、回転電機13の駆動制御を行う。
以上説明した複数の実施形態は、本発明の具現化の例を示したものである。したがって、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されることがあってはならない。本発明はその要旨またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形態で実施することができるからである。
13 回転電機
15 制御装置(制御部,情報取得部)
21 ロータ
23 ステータ
28 ティース
29 ステータコイル
30 空隙
33 情報設定部
AG 空隙寸法
IV 誘起電圧
WB ロータ磁束量
Claims (2)
- 駆動軸に設けられ、永久磁石を備えるロータ、前記ロータの外周面と空隙を介して対向配置されるステータ、及び前記ステータに設けたティースに巻き回されるステータコイルを有する回転電機と、
前記回転電機の駆動制御信号を生成すると共に、当該生成された駆動制御信号を用いて前記回転電機の駆動制御を行う制御部と、を備えて構成される回転電機システムであって、
前記回転電機の前記ロータを所定の条件下で駆動する際に前記ステータコイルに生じる誘起電圧の相関値に係る固有情報を取得すると共に、前記ステータコイルに生じる誘起電圧の相関値に関し予め規定される標準情報を取得する情報取得部をさらに備え、
前記情報取得部は、前記ロータの磁束量に係る実測値及び前記空隙の寸法に係る実測値の両者に基いて、前記誘起電圧の相関値に係る情報を取得し、
前記制御部は、前記固有情報と前記標準情報との対比関係に基づいて、前記回転電機の駆動制御信号を規格化すると共に、当該規格化された駆動制御信号を用いて前記回転電機の駆動制御を行う
ことを特徴とする回転電機システム。 - 請求項1に記載の回転電機システムを搭載した電動車両。
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