JP6721177B2 - 自動測定システム及び自動測定方法 - Google Patents

Description

本発明は自動測定システム及び自動測定方法に関し、特に、モータのトルク制御の開始に先立って、モータに供給する電流の電流値及び位相角をトルク指令値に応じた値に設定するために必要となるＮ−Ｔマップを作成するための自動測定システム及び自動測定方法に関する。

モータのトルクには、磁界中に電流が流れることによって発生するマグネットトルク(Magnetic Torque)と、電磁石の吸引力によって発生するリラクタンストルク(Reluctance Torque)とがあることが知られている。近年、このマグネットトルクとリラクタンストルクの両方を利用することのできるＩＰＭ(Interior Permanent Magnet)モータが注目されている。非特許文献１には、このＩＰＭモータについての詳細な解説が記載されている。

図１６（ａ）はＩＰＭモータの構造の一例を示す模式図であり、図１６（ｂ）は、ＩＰＭモータで得られる正味のトルクＮＴを示す図である。図１６（ｂ）には、ＩＰＭモータで発生するマグネットトルクＭＴ及びリラクタンストルクＲＴも図示している。図１６（ａ）に示すように、ＩＰＭモータは、ロータの内部に複数の磁石Ｍが埋め込まれた構造を有している。この構造により、図１６（ｂ）からも理解されるように、ＩＰＭモータで得られる正味のトルクＮＴがマグネットトルクＭＴとリラクタンストルクＲＴの合計値となるので、ＩＰＭモータによれば、マグネットトルクとリラクタンストルクのいずれか一方のみを利用する従来のモータに比べて高いトルクを得ることが可能になる。

ＩＰＭモータの運用の一形態では、ＩＰＭモータの回転軸に所望のトルク（トルク指令値）が得られるよう、フィードバック制御（以下、「トルク制御」という）が行われる。このトルク制御を行うのは、ＩＰＭモータに供給する三相交流電圧を生成するインバータとその制御装置である。制御装置は、トルク指令値とトルクの実測値との間の差分に基づき、インバータに対して供給する電流指令値（インバータからＩＰＭモータに供給される電流の実効値の指令値）及び位相角指令値（インバータからＩＰＭモータに供給される電流の位相角の指令値）を制御する。インバータは、制御装置から供給される電流指令値及び位相角指令値に基づいて三相交流電力を生成し、ＩＰＭモータに供給する。このように、制御装置とインバータとが協働することによって、ＩＰＭモータのトルク制御が実行される。

ところで、上記制御装置は、トルク指令値と回転速度の組み合わせごとに電流指令値及び位相角指令値を予め記憶しておき、トルク指令値又は回転速度が変化した直後には、変化後のトルク指令値と回転速度の組み合わせに対応付けて記憶している電流指令値及び位相角指令値をインバータに対して供給するように構成される。これはトルクが安定するまでの時間を短縮するための構成であり、電流指令値及び位相角指令値は、「Ｎ−Ｔマップ」と呼ばれる表の形式で制御装置内に格納される。Ｎ−Ｔマップに設定するための電流指令値及び位相角指令値を得るためには対象の供試モータの回転軸に負荷モータの回転軸を結合したシステムで、負荷モータから回転軸を所望の回転速度で回転させた状態で、供試モータに電流値と位相角を指令しながら出力されるトルクを観測して、所望のトルクを出力する最適な電流指令値と位相角指令値を求める。

武田 洋次他３名共著、「埋込磁石同期モータの設計と制御」、オーム社、２００１年１０月

しかしながら、従来、Ｎ−Ｔマップに設定するための電流指令値及び位相角指令値を得るために多大な時間（１週間〜１ヶ月以上）が必要となっており、その短縮が求められていた。以下、詳しく説明する。

現時点で最も高い精度でＮ−Ｔマップを作成できる方法は、実際に測定してみることである。具体的には、回転速度を一定にした状態で電流値と位相角を少しずつ変化させ、電流値と位相角の組み合わせごとにトルクを測定する。そして、こうして測定したトルクの値から回転速度とトルクの組み合わせごとの電流値及び位相角を逆算して、Ｎ−Ｔマップに設定する、という方法である。この方法では、実際に測定しているのであるから高い精度でＮ−Ｔマップを作成できるが、一方で、回転速度、電流値、及び位相角の組み合わせが膨大な数に上ること、電流値及び位相角を設定してからトルクが安定するまでにある程度の時間を要することなどから、上記のように、Ｎ−Ｔマップの作成に１週間〜１ヶ月以上の時間を要することとなる。

一方、理論的な計算により、回転速度とトルクの組み合わせごとの電流値及び位相角を計算することもでき、この計算により得られた値（理論値）に基づいてＮ−Ｔマップを作成するのであれば、１分以内でＮ−Ｔマップを作成することができる。しかしながら、上記したように正味のトルクＮＴがマグネットトルクＭＴとリラクタンストルクＲＴの合計となるＩＰＭモータは一般に個体差もあり、モータの構造により理論値と実測値の乖離が激しいことから、この方法でＮ−Ｔマップを作成することは実質的に困難である。

したがって、本発明の目的の一つは、実用に足る精度を維持しつつ、高速にＮ−Ｔマップを作成することを可能にする自動測定システム及び自動測定方法を提供することにある。

上記目的を達成するための本発明による自動測定システムは、モータのトルクを指定するトルク指令値、及び、前記モータの回転速度を指定する回転速度指令値を取得する指令値取得部と、前記トルク指令値及び前記回転速度指令値の組み合わせがＮ−Ｔ特性図上の所定領域に含まれるか否かを判定する領域判定部と、前記領域判定部の判定結果が否定的である場合に、前記モータに供給する電流の電流値及び位相角のそれぞれについて、前記モータを前記回転速度指令値により指定される回転速度で回転させた状態で前記モータが前記トルク指令値により指定されるトルクを発生するために必要な理論値を算出し、前記トルク指令値及び前記回転速度指令値の組み合わせに対応する前記電流値及び前記位相角としてＮ−Ｔマップに設定する第１の設定部と、前記領域判定部の判定結果が肯定的である場合に、前記モータを前記回転速度指令値に応じた回転速度で回転させた状態で、前記モータに供給する電流の電流値と位相角を調整しながら前記モータのトルクを測定することにより、前記トルク指令値に応じたトルクを発生する前記電流値及び前記位相角を求め、前記トルク指令値及び前記回転速度指令値の組み合わせに対応する前記電流値及び前記位相角としてＮ−Ｔマップに設定する第２の設定部とを備えることを特徴とする。

本発明によれば、Ｎ−Ｔ特性図上の特に精度に影響を与える領域（具体的には、各回転速度に対応する最大トルクの近傍領域及び各トルクに対応する最大回転速度の近傍領域）に限り、トルクの実測結果に基づいてＮ−Ｔマップに設定する電流値及び位相角を求め、その他の領域については、理論値をＮ−Ｔマップに設定することができる。したがって、実用に足る精度を維持しつつ、高速にＮ−Ｔマップを作成することが可能になる。

上記自動測定システムにおいて、前記所定領域は、前記モータの回転速度と最大トルクの関係を示すものとして前記Ｎ−Ｔ特性図上に描かれるＮ−Ｔ曲線の近傍領域を含むこととしてもよい。これによれば、Ｎ−Ｔ特性図上の特に精度に影響を与える領域であるＮ−Ｔ曲線の近傍領域について、トルクの実測結果に基づいてＮ−Ｔマップに設定する電流値及び位相角を求めることが可能になる。

上記自動測定システムにおいて、前記指令値取得部は、前記Ｎ−Ｔマップに含まれるトルク及び回転速度の複数の組み合わせのそれぞれを順次、前記トルク指令値及び前記回転速度指令値として取得することとしてもよい。これによれば、Ｎ−Ｔマップの全体について、電流値及び位相角を設定することが可能になる。

上記自動測定システムにおいて、前記第２の設定部は、前記モータを前記回転速度指令値により指定される回転速度で回転させ、かつ、前記モータに供給する電流の電流値を第１の値とした状態で、前記モータに供給する電流の位相角を互いに異なる第１乃至第３の角度のそれぞれに順次設定し、前記第１乃至第３の角度のそれぞれについて測定された前記モータのトルクに基づく補間計算により、最大トルクを得ることのできる第４の角度を算出し、前記第４の角度に基づき、前記トルク指令値に応じたトルクを発生する前記電流値及び前記位相角を求めることとしてもよい。これによれば、補間計算により、Ｎ−Ｔマップに設定する電流値及び位相角を求めることが可能になる。

上記自動測定システムにおいて、前記第２の設定部は、前記モータを前記回転速度指令値により指定される回転速度で回転させ、前記モータに供給する電流の電流値を前記第１の値とし、かつ、前記モータに供給する電流の位相角を前記第４の角度に設定した状態で得られる前記モータのトルクが前記トルク指令値により指定されるトルクと一致する場合に、前記第１の値及び第４の角度を、前記トルク指令値及び前記回転速度指令値の組み合わせに対応する前記電流値及び前記位相角として前記Ｎ−Ｔマップに設定することとしてもよい。これによれば、補間計算により求めた第４の角度がトルク指令値により指定されるトルクを発生させるものであるか否かを確認したうえで、第１の値及び第４の角度をＮ−Ｔマップに設定することが可能になる。

上記自動測定システムにおいて、前記第２の設定部は、前記モータを前記回転速度指令値により指定される回転速度で回転させ、前記モータに供給する電流の電流値を前記第１の値とし、かつ、前記モータに供給する電流の位相角を前記第４の角度に設定した状態で得られる前記モータのトルクが前記トルク指令値により指定されるトルクと異なる場合に、前記モータに供給する電流の電流値を前記第１の値とは異なる第２の値に設定することとしてもよい。これによれば、モータに供給する電流の電流値を変えて、再度、Ｎ−Ｔマップに設定する位相角を求めるためのトルクの実測処理を行うことが可能になる。

上記自動測定システムにおいて、前記第２の設定部は、前記モータに供給する電流の電流値を第１の値とした状態で前記モータに供給する電流の位相角を複数の角度に順次設定した結果、前記モータが動作不可となる状態が発生した場合に、前記モータに供給する電流の位相角を、前記複数の角度のうち前記モータを運転不可状態とする１以上の角度の中で最大のものと、前記複数の角度のうち前記モータを運転可状態とする１以上の角度の中で最小のものとの間に位置する角度に設定し、前記モータに供給する電流の位相角として設定を試みた複数の角度のうち前記モータに最大のトルクを発生させたものによって得られるトルクが前記トルク指令値により指定されるトルクと異なる場合に、前記モータに供給する電流の電流値を前記第１の値とは異なる第２の値に設定することとしてもよい。これによれば、モータが動作不可となる状態が発生する場合であっても、モータに供給する電流の電流値を変えつつ、Ｎ−Ｔマップに設定する電流値及び位相角を求めることが可能になる。

上記自動測定システムにおいて、前記第２の設定部は、前記モータに供給する電流の位相角として設定を試みた複数の角度のうち前記モータに最大のトルクを発生させた角度に対応するトルクが前記トルク指令値により指定されるトルクと一致する場合に、前記最大のトルクを発生させた角度を、前記トルク指令値及び前記回転速度指令値の組み合わせに対応する前記位相角として前記Ｎ−Ｔマップに設定することとしてもよい。これによれば、より好適な角度をＮ−Ｔマップに設定することが可能になる。

また、上記目的を達成するための本発明による自動測定方法は、モータのトルクを指定するトルク指令値、及び、前記モータの回転速度を指定する回転速度指令値を取得するステップと、前記トルク指令値及び前記回転速度指令値の組み合わせがＮ−Ｔ特性図上の所定領域に含まれるか否かを判定する判定ステップと、前記判定ステップの判定結果が否定的である場合に、前記モータに供給する電流の電流値及び位相角のそれぞれについて、前記モータを前記回転速度指令値により指定される回転速度で回転させた状態で前記モータが前記トルク指令値により指定されるトルクを発生するために必要な理論値を算出し、前記トルク指令値及び前記回転速度指令値の組み合わせに対応する前記電流値及び前記位相角としてＮ−Ｔマップに設定する第１の設定ステップと、前記判定ステップの判定結果が肯定的である場合に、前記モータを前記回転速度指令値に応じた回転速度で回転させた状態で、前記モータに供給する電流の電流値と位相角を調整しながら前記モータのトルクを測定することにより、前記トルク指令値に応じたトルクを発生する前記電流値及び前記位相角を求め、前記トルク指令値及び前記回転速度指令値の組み合わせに対応する前記電流値及び前記位相角としてＮ−Ｔマップに設定する第２の設定ステップとを備えることを特徴とする。

本発明によれば、Ｎ−Ｔ特性図上の特に精度に影響を与える領域（具体的には、各回転速度に対応する最大トルクの近傍領域及び各トルクに対応する最大回転速度の近傍領域）に限り、トルクの実測結果に基づいてＮ−Ｔマップに設定する電流値及び位相角を求め、その他の領域については、理論値をＮ−Ｔマップに設定することができる。したがって、実用に足る精度を維持しつつ、高速にＮ−Ｔマップを作成することが可能になる。

本発明による自動測定システム１のシステム構成を示す図である。 図１に示した供試モータ１０のＮ−Ｔ特性を示す図である。 （ａ）は、図１に示した供試モータ１０のＮ−Ｔマップのうち、回転速度とトルクの組み合わせごとに電流値を記憶する部分を示す図であり、（ｂ）は、図１に示した供試モータ１０のＮ−Ｔマップのうち、回転速度とトルクの組み合わせごとに位相角を記憶する部分を示す図である。 図１に示した制御装置３０、供試モータ駆動用インバータ２１、及び負荷モータ駆動用インバータ２３の機能ブロックを示す略ブロック図である。 図４のＮ−Ｔ特性図上に設定される領域Ａを示す図である。 図１に示した制御装置３０が行う処理のフロー図である。 図１に示した制御装置３０が行う処理のフロー図である。 図１に示した制御装置３０が行う処理のフロー図である。 図１に示した制御装置３０が行う処理のフロー図である。 図１に示した制御装置３０が行う処理の説明図である。 図１に示した制御装置３０が行う処理の説明図である。 図１に示した制御装置３０が行う処理の説明図である。 図１に示した制御装置３０が行う処理の説明図である。 図１に示した制御装置３０が行う処理の説明図である。 図１に示した制御装置３０が行う処理の説明図である。 （ａ）はＩＰＭモータの構造の一例を示す模式図であり、（ｂ）は、ＩＰＭモータで得られる正味のトルクＮＴを示す図である。

以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施の形態について詳細に説明する。

図１は、本実施の形態による自動測定システム１のシステム構成を示す図である。同図に示すように、自動測定システム１は、供試モータ１０と、負荷モータ１１と、信号プロセッサ１５と、供試用ＡＣ／ＤＣコンバータ２０と、供試モータ駆動用インバータ２１と、負荷用ＡＣ／ＤＣコンバータ２２と、負荷モータ駆動用インバータ２３と、制御装置３０と、記憶装置３１とを備えて構成される。自動測定システム１は、試験対象としての供試モータ１０について、上述したＮ−Ｔマップを作成するためのシステムである。

供試モータ１０及び負荷モータ１１はそれぞれ、上述したＩＰＭモータである。ただし、負荷モータ１１はＩＰＭモータでなくてもよく、例えば、誘導モータ（ＩＭ：Induction Motor）やＳＰＭ(Surface Permanent Magnet)モータであってもよい。供試モータ１０と負荷モータ１１とは回転軸１２を共有しており、したがって、供試モータ１０と負荷モータ１１とでは、回転速度が常に同一である。回転軸１２の中ほどには、トルクセンサ１３が設けられる。トルクセンサ１３は、回転軸１２のまわりの力のモーメントであるトルクを検出するもので、トルクセンサ１３によって検出されたトルクＴは、供試モータ駆動用インバータ２１及び制御装置３０のそれぞれに供給される。

供試モータ１０及び負荷モータ１１に対しては、供試モータ駆動用インバータ２１内の後述する電流取得部５０（図４参照）により、電流の位相角を大きくして供試モータ１０の界磁力を打ち消し、誘起電圧Ｅ_ＭＯＴを下げる制御（弱め界磁制御）が実行される。この弱め界磁制御は、高速領域で供試モータ１０の誘起電圧Ｅ_ＭＯＴが供試モータ駆動用インバータ２１の入力電圧Ｅ_ＩＮＶを超え、供試モータ駆動用インバータ２１が運転不可になる現象を避けるために行われる。以下で説明する各処理は、弱め界磁制御の概念を含んでいる。

信号プロセッサ１５は、回転軸１２の位置ＰＯＳを連続的に検出するために供試モータ１０に設置される位置センサ１４から位置ＰＯＳを受け取るとともに、受け取った位置ＰＯＳに基づいて、供試モータ１０の現在の角度θ_ｅ及び回転軸１２の現在の回転速度Ｓを算出する役割を果たす。信号プロセッサ１５によって算出された角度θ_ｅは供試モータ駆動用インバータ２１に供給され、回転速度Ｓは負荷モータ駆動用インバータ２３に供給される。

供試用ＡＣ／ＤＣコンバータ２０は、系統電源２から供給される三相交流電力から直流電力を生成し、供試モータ駆動用インバータ２１に供給する回路である。また、供試モータ駆動用インバータ２１は、制御装置３０から供給される電流指令値Ｉ^＊及び位相角指令値θ^＊並びに信号プロセッサ１５から供給される角度θ_ｅに基づき、供試用ＡＣ／ＤＣコンバータ２０から供給される直流電力から三相交流電力を生成する回路である。生成された三相交流電力は、供試モータ１０に供給される。供試モータ駆動用インバータ２１の詳細については、後ほど図４を参照しながら説明する。供試モータ１０は、こうして供給される三相交流電力に応じたトルクを回転軸１２に与える役割を果たす。供試用ＡＣ／ＤＣコンバータ２０及び供試モータ駆動用インバータ２１のいずれも、複数のスイッチング素子を備えるスイッチング電源により構成することが好適である。

負荷用ＡＣ／ＤＣコンバータ２２は、系統電源２から供給される三相交流電力から直流電力を生成し、負荷モータ駆動用インバータ２３に供給する回路である。また、負荷モータ駆動用インバータ２３は、負荷用ＡＣ／ＤＣコンバータ２２から供給される直流電力から三相交流電力を生成し、負荷モータ１１に供給する回路である。負荷モータ駆動用インバータ２３は、信号プロセッサ１５から供給される回転速度Ｓが制御装置３０から供給される回転速度指令値Ｓ^＊に等しくなるように、自身の出力電流の電流値及び位相角を制御する（以下、この制御を「回転数制御」という）ことによって、三相交流電力の生成を行う。負荷用ＡＣ／ＤＣコンバータ２２及び負荷モータ駆動用インバータ２３のいずれも、複数のスイッチング素子を備えるスイッチング電源により構成することが好適である。

制御装置３０は例えば汎用のノートパソコンであり、図示していないが、パソコンが通常備える各種装置を備えて構成される。この各種装置として具体的には、ＣＰＵなどの処理装置と、キャッシュメモリやハードディスクなどの記憶装置と、キーボードやマウスなどの入力装置と、ディスプレイやスピーカなどの出力装置と、外部と通信を行うための通信インターフェイスを含む通信装置とが含まれる。なお、図面上では制御装置３０とは別に描いている記憶装置３１も、ここでいう制御装置３０内の記憶装置に含まれる。以下で説明する制御装置３０の各種動作は、制御装置３０内の記憶装置に記憶されるプログラムを制御装置３０内の処理装置が読み出して実行することによって、実現される。

制御装置３０は、トルクセンサ１３によって検出されるトルクＴの指令値であるトルク指令値Ｔ^＊と、信号プロセッサ１５によって算出される回転速度Ｓの指令値である回転速度指令値Ｓ^＊とを取得可能に構成される。これらの指令値は、制御装置３０の内部処理によって自動的に設定されるか、又は、制御装置３０の外部から入力される。

制御装置３０は、上記通信インターフェイスを介して、上述したトルクセンサ１３、供試モータ駆動用インバータ２１、及び負荷モータ駆動用インバータ２３のそれぞれと通信可能に構成される。制御装置３０は、この通信を介してトルクセンサ１３からトルクＴを受け取り、受け取ったトルクＴと、取得しているトルク指令値Ｔ^＊とが等しくなるような電流指令値Ｉ^＊及び位相角指令値θ^＊を生成するよう構成される（上述した「トルク制御」）。ただし、トルク指令値Ｔ^＊又は回転速度指令値Ｓ^＊が変化した当初には、新たなトルク指令値Ｔ^＊及び回転速度指令値Ｓ^＊に対応する電流値及び位相角を記憶装置３１内のＮ−Ｔマップから読み出し、電流指令値Ｉ^＊及び位相角指令値θ^＊とする。生成された電流指令値Ｉ^＊及び位相角指令値θ^＊は、上記通信を介して供試モータ駆動用インバータ２１に供給され、供試モータ駆動用インバータ２１において三相交流電力に変換されたうえで供試モータ１０に供給される。また、制御装置３０は、取得した回転速度指令値Ｓ^＊を負荷モータ駆動用インバータ２３に供給する役割も果たす。

記憶装置３１には、供試モータ１０のＮ−Ｔ特性を示すデータと、供試モータ１０のＮ−Ｔマップとが格納される。

図２は、供試モータ１０のＮ−Ｔ特性を示す図である。同図に示すように、供試モータ１０のＮ−Ｔ特性は、供試モータ１０の回転速度と最大トルクの関係を示すものとしてＮ−Ｔ特性図上に描かれるＮ−Ｔ曲線ＴＭによって表される。このＮ−Ｔ曲線ＴＭから理解されるように、供試モータ１０の最大トルクは、回転速度が０ｒｐｍ〜４０００ｒｐｍの間では２００Ｎｍの一定値であり、回転速度が４０００ｒｐｍを超えると、回転速度に反比例して低下する。供試モータ１０の最大回転速度は１３０００ｒｐｍであり、この場合の最大トルクは６０Ｎｍとなる。

図３は、供試モータ１０のＮ−Ｔマップを示す図である。Ｎ−Ｔマップは、図２に示した網掛けの領域Ｘ（Ｎ−Ｔ曲線ＴＭより小トルク（ただし、０Ｎｍ以上）の領域）に含まれる回転速度とトルクの組み合わせごとに電流値及び位相角を記憶する表形式の情報であり、図３（ａ）には電流値（単位はＡｒｍｓ）を記憶する部分、図３（ｂ）には位相角（単位はｄｅｇ）を記憶する部分をそれぞれ示している。

ここで、Ｎ−Ｔマップに設定する回転速度とトルクの組み合わせの数は、精度を高くするためにはできるだけ多くすることが好ましいが、一方で多いほどＮ−Ｔマップの作成時間が長くなる。したがって、精度と作成時間の両方を考慮して、最適な組み合わせの数を決定することが好ましい。また、Ｎ−Ｔマップには、上述した領域Ｘに含まれる回転速度とトルクの組み合わせだけでなく、さらに広い範囲に含まれる回転速度とトルクの組み合わせを設定しておくこととしてもよい。例えば、領域Ｘには含まれないが、後述する図５に示す領域Ａには含まれる回転速度とトルクの組み合わせを設定することとしてもよい。

記憶装置３１に格納されるＮ−Ｔマップは、初期状態では回転速度とトルクの組み合わせのみが記入され、電流値及び位相角が何も設定されていない空の状態である。制御装置３０は、実際に供試モータ１０を運転し、又は、理論値を計算することによって、Ｎ−Ｔマップの空白部分を埋める役割を果たす。以下、この点について具体的に説明する。

図４は、制御装置３０、供試モータ駆動用インバータ２１、及び負荷モータ駆動用インバータ２３の機能ブロックを示す略ブロック図である。同図には、Ｎ−Ｔマップの作成に関連する機能ブロックを示している。同図に示すように、制御装置３０は、指令値取得部４０と、領域判定部４１と、第１の設定部４２と、第２の設定部４３とを備えて構成され、供試モータ駆動用インバータ２１は、電流取得部５０，５３と、三相交流電圧取得部５１と、ＰＷＭ(Pulse Width Modulation)インバータ５２とを備えて構成され、負荷モータ駆動用インバータ２３は、速度制御部６０と、ＰＷＭインバータ６１とを備えて構成される。

指令値取得部４０は、供試モータ１０のトルクを指定するトルク指令値Ｔ^＊、及び、供試モータ１０の回転速度を指定する回転速度指令値Ｓ^＊を取得する機能部である。指令値取得部４０は、Ｎ−Ｔマップを作成する際、これらの指令値を記憶装置３１内のＮ−Ｔマップから取得する。より具体的に言えば、指令値取得部４０は、Ｎ−Ｔマップに含まれるトルク及び回転速度の複数の組み合わせのそれぞれを順次、トルク指令値Ｔ^＊及び回転速度指令値Ｓ^＊として取得するよう構成される。このように指令値取得部４０を構成するのはＮ−Ｔマップ内のすべての空白部分を処理の対象とするためであり、こうすることで、Ｎ−Ｔマップの全体について電流値及び位相角を設定することが可能になる。

領域判定部４１は、指令値取得部４０によってトルク指令値Ｔ^＊及び回転速度指令値Ｓ^＊の組み合わせが取得される都度、取得されたトルク指令値Ｔ^＊及び回転速度指令値Ｓ^＊の組み合わせがＮ−Ｔ特性図上の領域Ａに含まれるか否かを判定する機能部である。

図５は、図２に示したＮ−Ｔ特性図上に領域Ａを記載したものである。同図に示すように、領域Ａは、図２に示した領域Ｘの境界の近傍領域（つまり、各回転速度に対応する最大トルクの近傍領域及び各トルクに対応する最大回転速度の近傍領域）である。領域Ｘの境界がＮ−Ｔ曲線ＴＭにより規定されているところでは、領域ＡはＮ−Ｔ曲線ＴＭの近傍領域となる。「近傍」の範囲は特に限定されないが、例えば上下方向に±５Ｎｍ、横方向に±２００ｒｐｍとすればよい。詳しくは後述するが、領域Ａは、制御装置３０がトルクの実測結果に基づいて電流値及び位相角を決定する領域である。したがって、領域Ａが広いほどＮ−Ｔマップの精度が高くなる一方でＮ−Ｔマップの作成時間が長くなるので、領域Ａの具体的な範囲については、精度と作成時間の両方を考慮して決定することが好ましい。なお、これも詳しくは後述するが、制御装置３０は、領域Ａに含まれない回転速度とトルクの組み合わせについては、トルクの実測をする代わりに理論式によって電流値及び位相角を算出し、Ｎ−Ｔマップに設定する。

図４に戻る。第１の設定部４２は、領域判定部４１の判定結果が否定的である場合（つまり、トルク指令値Ｔ^＊及び回転速度指令値Ｓ^＊の組み合わせが領域Ａに含まれない場合）に、供試モータ１０に供給する電流の電流値及び位相角のそれぞれについて、供試モータ１０を回転速度指令値Ｓ^＊により指定される回転速度で回転させた状態で供試モータ１０がトルク指令値Ｔ^＊により指定されるトルクを発生するために必要な理論値を算出し、トルク指令値Ｔ^＊及び回転速度指令値Ｓ^＊の組み合わせに対応する電流値及び位相角としてＮ−Ｔマップに設定する処理を行う。この処理ではトルクの実測を実施せず、理論値を算出しているだけなので、高速に、Ｎ−Ｔマップに電流値及び位相角を設定することができる。ただし、上述したように、ＩＰＭモータは一般に個体差もあり、モータの構造により理論値と実測値の乖離が激しいことから、第１の設定部４２により設定された電流値及び位相角の精度は高くない。

第２の設定部４３は、領域判定部４１の判定結果が肯定的である場合（つまり、トルク指令値Ｔ^＊及び回転速度指令値Ｓ^＊の組み合わせが領域Ａに含まれる場合）に、供試モータ１０を回転速度指令値Ｓ^＊に応じた回転速度で回転させた状態で、供試モータ１０に供給する電流の電流値と位相角を調整しながら供試モータ１０のトルクＴを実際に測定することにより、トルク指令値Ｔ^＊に応じたトルクを発生する電流値及び位相角を求め、トルク指令値Ｔ^＊及び回転速度指令値Ｓ^＊の組み合わせに対応する電流値及び位相角としてＮ−Ｔマップに設定する処理を行う。供試モータ１０に供給する電流の電流値と位相角の調整は、具体的には供試モータ駆動用インバータ２１に供給する電流指令値Ｉ^＊及び位相角指令値θ^＊を調整することによって行う。この処理ではトルクの実測を行っているので、時間はかかるものの、高い精度で電流値及び位相角を設定することができる。第２の設定部４３が行う処理については、後ほどより詳しく説明する。

電流取得部５０は、制御装置３０から供給される電流指令値Ｉ^＊及び位相角指令値θ^＊をｄｑ座標空間の電流指令値ｉ_ｄ ^＊及びｉ_ｑ ^＊に変換して出力する。三相交流電圧取得部５１は、電流取得部５０から出力される電流指令値ｉ_ｄ ^＊と電流取得部５３から出力される電流値ｉ_ｄの差分、電流取得部５０から出力される電流指令値ｉ_ｑ ^＊と電流取得部５３から出力される電流値ｉ_ｑの差分、及び、信号プロセッサ１５から供給される角度θ_ｅに基づき、三相交流電圧指令値ｖ_ｕ ^＊，ｖ_ｖ ^＊，ｖ_ｗ ^＊を取得する。ＰＷＭインバータ５２は、三相交流電圧取得部５１によって取得された三相交流電圧指令値ｖ_ｕ ^＊，ｖ_ｖ ^＊，ｖ_ｗ ^＊に基づいて図示しないＰＷＭ信号を生成し、それに基づいて供試モータ１０に供給する三相交流電力を生成する。電流取得部５３は、ＰＷＭインバータ５２の出力電流ｉ_ｕ ^＊，ｉ_ｖ ^＊，ｉ_ｗ ^＊を、信号プロセッサ１５から供給される角度θ_ｅに基づいてｄｑ座標空間の電流値ｉ_ｄ及びｉ_ｑに変換して出力する。

速度制御部６０は、制御装置３０から供給される回転速度指令値Ｓ^＊と、信号プロセッサ１５から供給される回転速度Ｓとの差分に基づいて三相交流電圧指令値を生成し、ＰＷＭインバータ６１に対して供給する。ＰＷＭインバータ６１は、この三相交流電圧指令値に基づいて図示しないＰＷＭ信号を生成し、それに基づいて負荷モータ１１に供給する三相交流電力を生成する。これにより、信号プロセッサ１５によって算出される回転速度Ｓは、回転速度指令値Ｓ^＊と等しい値に収束する。

図６〜図９は、制御装置３０が行う処理のフロー図である。以下、これらの図を参照しながら、図４に示した各部の処理について、より詳しく説明する。

制御装置３０はまず、図４に示した指令値取得部４０により、Ｎ−Ｔマップ内に含まれるトルク及び回転速度のすべての組み合わせをトルク指令値Ｔ^＊及び回転速度指令値Ｓ^＊の組み合わせとして順次取得し、それぞれについてステップＳ２〜Ｓ７の処理を行う（ステップＳ１）。

続いて、領域判定部４１により、トルク指令値Ｔ^＊及び回転速度指令値Ｓ^＊が図５に示した領域Ａに含まれるか否かの判定を行う（ステップＳ２）。この判定の結果、領域Ａに含まれないとされた場合、第１の設定部４２によりトルク指令値Ｔ^＊及び回転速度指令値Ｓ^＊の組み合わせに対応する電流値及び位相角の理論値を算出し、算出した理論値をＮ−Ｔマップに設定する（ステップＳ３）。一方、領域Ａに含まれるとされた場合には、ステップＳ４〜Ｓ７の処理が実行される。

ステップＳ４においては、第２の設定部４３により、まず負荷モータ１１の運転が開始される。なお、負荷モータ１１の運転とは、制御装置３０から負荷モータ駆動用インバータ２３に対して回転速度指令値Ｓ^＊を供給し、それに基づいて負荷モータ駆動用インバータ２３が負荷モータ１１の回転数制御を実行していることをいう。これにより負荷モータ１１の回転速度が回転速度指令値Ｓ^＊に等しい値となり、共通の回転軸１２を通じて、供試モータ１０の回転速度も回転速度指令値Ｓ^＊に等しい値となる。続いて、第２の設定部４３によりトルク指令値Ｔ^＊及び回転速度指令値Ｓ^＊の組み合わせに対応する電流値の理論値（第１の値）が算出され、電流指令値Ｉ^＊に設定される（ステップＳ５）。この電流指令値Ｉ^＊は、図１に示したように供試モータ駆動用インバータ２１に供給され、その結果として、供試モータ駆動用インバータ２１から出力される電流の電流値が電流指令値Ｉ^＊に等しい値となる。その後、第２の設定部４３により自動測定処理が実行される（ステップＳ６）。

図７〜図９は、ステップＳ５において第２の設定部４３が実行する自動測定処理の詳細を示している。初めに図７に示すように、第２の設定部４３はまず、トルク指令値Ｔ^＊及び回転速度指令値Ｓ^＊の組み合わせに対応する位相角の理論値（第１の角度）を算出し、位相角Ｐ_Ａに設定する（ステップＳ１１）。そして、供試モータ駆動用インバータ２１に供給する位相角指令値θ^＊に位相角Ｐ_Ａを設定し、供試モータ１０の１回目の運転を行う（ステップＳ１２）。なお、供試モータ１０の運転とは、制御装置３０から供試モータ駆動用インバータ２１に対して電流指令値Ｉ^＊及び位相角指令値θ^＊を供給し、これらに基づいて供試モータ駆動用インバータ２１が供試モータ１０に供給する三相交流電力の生成を実行していることをいう。Ｎ−Ｔマップの作成時には、制御装置３０によるトルク制御（トルクセンサ１３により検出されたトルクＴと、トルク指令値Ｔ^＊とが等しくなるような電流指令値Ｉ^＊及び位相角指令値θ^＊を生成する処理）は行われない。

ここで、供試モータ駆動用インバータ２１は、供試用ＡＣ／ＤＣコンバータ２０から入力されるＤＣ電圧Ｅ_ＩＮＶを変換して供試モータ１０に供給する役割を果たすが、その出力電圧の大きさは、供試モータ１０の速度と比例してその内部で発生する誘起電圧Ｅ_ＭＯＴによって制限される。その結果、高速領域で電圧Ｅ_ＭＯＴが大きくなり、電圧Ｅ_ＩＮＶに対する電圧Ｅ_ＭＯＴの比（＝Ｅ_ＭＯＴ／Ｅ_ＩＮＶ。以下、「変調率」という）が所定の変調率リミット値以上になる（Ｅ_ＭＯＴ／Ｅ_ＩＮＶ≧変調率リミット値）と、供試モータ１０から供試モータ駆動用インバータ２１に向かって電流が逆流して供試モータ駆動用インバータ２１からの供試モータ１０の制御が不可能になり、トルクが発生しなくなる。このように運転不可となる電流値及び位相角の組み合わせはＮ−Ｔマップに設定するものとしては不適格なので、除外して考える必要がある。そこで、第２の設定部４３は、ステップＳ１２で１回目の運転を開始した後、供試モータ１０が運転不可の状態になったか否かを判定する（ステップＳ１３）。

ステップＳ１３で運転不可の状態になっていないと判定した場合、第２の設定部４３は、位相角Ｐ_Ｂに位相角Ｐ_Ａの１／２の値（＝Ｐ_Ａ／２。第２の角度）を設定する（ステップＳ１４）。一方、ステップＳ１３で運転不可の状態になったと判定した場合、第２の設定部４３は、位相角Ｐ_Ｂに位相角Ｐ_Ａと９０の合計値の１／２の値（＝（９０＋Ｐ_Ａ）／２）を設定する（ステップＳ１５）。このように位相角Ｐ_Ｂを設定することの意味については、後ほど図１０〜図１４を参照しながら詳しく説明する。

続いて第２の設定部４３は、供試モータ駆動用インバータ２１に供給する位相角指令値θ^＊に位相角Ｐ_Ｂを設定し、供試モータ１０の２回目の運転を行う（ステップＳ１６）。その後、まず１回目及び２回目の運転で供試モータ１０が一度だけ運転不可になったか否かを判定し（ステップＳ１７）、一度だけ運転不可になったと判定した場合には、位相角Ｐ_Ｃに位相角Ｐ_Ａと位相角Ｐ_Ｂの合計値の１／２の値（＝（Ｐ_Ａ＋Ｐ_Ｂ）／２）を設定する（ステップＳ１８）。一方、そうでないと判定した場合には、次に１回目及び２回目の運転ともに供試モータ１０が運転不可になったか否かを判定し（ステップＳ１９）、ともに運転不可となった場合には、位相角Ｐ_Ｃに位相角Ｐ_Ｂと９０の合計値の１／２の値（＝（９０＋Ｐ_Ｂ）／２）を設定する（ステップＳ２０）一方、そうでないと判定した場合には、位相角Ｐ_Ｃに位相角Ｐ_Ａと９０の合計値の１／２の値（＝（９０＋Ｐ_Ａ）／２。第３の角度）を設定する（ステップＳ２１）。このように位相角Ｐ_Ｃを設定することの意味についても、後ほど図１０〜図１４を参照しながら詳しく説明する。その後、第２の設定部４３は、供試モータ駆動用インバータ２１に供給する位相角指令値θ^＊に位相角Ｐ_Ｃを設定し、供試モータ１０の３回目の運転を行う（ステップＳ２２）。

３回目の運転を終えた後、第２の設定部４３は、図８に示すように、１回目〜３回目の運転で供試モータ１０が一度も運転不可にならなかったか否かを判定する（ステップＳ３１）。その結果、一度も運転不可にならなかったとの判定結果を得た場合、第２の設定部４３は、位相角Ｐ_Ａ〜Ｐ_Ｃのそれぞれについて測定された供試モータ１０のトルク及び位相角９０°のときのトルクの値（＝０Ｎｍ）に基づく補間計算により、最大トルクとなる位相角Ｐ_Ｍ（第４の角度）を算出する（ステップＳ３２）。

ステップＳ３２の処理について、図１０を参照しながら詳しく説明する。図１０は、横軸を位相角指令値θ^＊、縦軸をトルクＴ（トルクの実測値）とする座標平面上に、上述した３回の運転のそれぞれで得られたトルクＴをプロットしたものである。同図では、点Ａが１回目の運転、点Ｂが２回目の運転、点Ｃが３回目の運転にそれぞれ対応している。

第２の設定部４３は、点Ａ〜点Ｃを制御点とするスプライン曲線Ｓを導出する。なお、ここではスプライン曲線を導出する例を説明するが、他の種類の補間曲線を用いてもよい。こうして導出されるスプライン曲線Ｓは、理想的には、図１６（ｂ）に示した正味のトルクＮＴ（のうち正の位相角及び正のトルクに対応する象限内の部分）と同じ形の曲線になる。したがって、極大値を１つだけ有しており、その極大値に対応するトルクが最大トルクとなる。図１０では、最大トルクに対応するスプライン曲線Ｓの点を点Ｍとして図示している。第２の設定部４３は、点Ｍに対応する位相角を算出し、上述した位相角Ｐ_Ｍとする。

図８に戻り、ステップＳ３２で位相角Ｐ_Ｍを算出した第２の設定部４３は、算出した位相角Ｐ_Ｍを位相角指令値θ^＊に設定したうえで、再度、供試モータ１０の運転を行う（ステップＳ３３）。そして、その結果として運転不可にならなかったか否かを判定する（ステップＳ３４）。

ステップＳ３４で運転不可にならなかったと判定した場合、第２の設定部４３は、位相角Ｐ_ＭとステップＳ３３での運転で得られたトルクＴ（θ^＊＝Ｐ_Ｍでの測定トルク）を追加の制御点とする補間計算を行うことにより、再度、位相角Ｐ_Ｍと算出する（ステップＳ３５）。そして、算出した位相角Ｐ_Ｍを位相角指令値θ^＊に設定したうえで、再度、供試モータ１０の運転を行い（ステップＳ３６）、その結果として運転不可にならなかったか否かを判定する（ステップＳ３７）。ここで運転不可にならなかったと判定した場合、第２の設定部４３は、Ｎ−Ｔマップに設定する位相角（以下、「設定位相角」という）として位相角Ｐ_Ｍを仮決定する（ステップＳ３９）。一方、運転不可になったと判定した場合、第２の設定部４３は、ステップＳ３５に戻って処理を繰り返す。ステップＳ３５〜Ｓ３８の処理は、より最適な位相角Ｐ_Ｍを得るために実行されるものである。

ステップＳ３１において１度以上運転不可になったとの判定結果を得た場合、又は、ステップＳ３４において運転不可になったとの判定結果を得た場合、第２の設定部４３は、ステップＳ４０の処理を行う。具体的には、これまでに運転を試みた位相角の中から運転不可領域に入ったものを選択し、その中で角度が最大のもの（運転不可領域中の最大位相角）を取得するとともに、これまでに運転を試みた位相角の中から運転可領域に入ったものを選択し、その中で角度が最小のもの（運転可領域中の最小位相角）を取得する。ただし、運転可領域に入ったものがひとつもない場合には、運転可領域中の最小位相角に代えて９０°を取得する。そして、取得した運転不可領域中の最大位相角と運転可領域中の最小位相角（又は９０°）との中点に相当する位相角を位相角指令値θ^＊に設定して、供試モータ１０の運転を行う。

第２の設定部４３は、ステップＳ３６の処理を所定回数にわたって繰り返した後（ステップＳ４１）、運転を試み、かつ、運転不可とならなかった位相角のうち最も大きなトルクを生じたものを、設定位相角として仮決定する（ステップＳ４２）。なお、ステップＳ３７の所定回数は１に設定してもよいが、２以上とすることが好ましい。これは、１〜２°の違いでトルクが大きく変わる場合もよくあるので、できるだけ多く繰り返すことが好ましいことによる。ただし、繰り返し回数が多くなると処理時間が長くなるので、要求する測定時間とトルク精度の仕様に合わせて回数を設定すればよい。

ここで、運転不可となる位相角が生じた場合の処理について、図１１〜図１４に示す具体例を参照しながら、詳しく説明する。なお、以下の例では、ステップＳ３７の所定回数を１に設定している。また、図中に示す位相角Ｐ_Ｄは、ステップＳ３６で位相角指令値θ^＊に設定される位相角を表している。

図１１は、位相角Ｐ_Ｂに対応する点Ｂが運転不可領域に入る一方、位相角Ｐ_Ａに対応する点Ａ、位相角Ｐ_Ｃに対応する点Ｃ、位相角Ｐ_Ｄに対応する点Ｄがいずれも運転可領域に入った場合の例である。この場合、位相角Ｐ_Ｂとしては位相角Ｐ_Ａの１／２の値（＝Ｐ_Ａ／２）が設定され（図７のステップＳ１４）、位相角Ｐ_Ｃとしては位相角Ｐ_Ａと位相角Ｐ_Ｂの合計値の１／２の値（＝（Ｐ_Ａ＋Ｐ_Ｂ）／２）が設定され（図７のステップＳ１８）、位相角Ｐ_Ｄとしては位相角Ｐ_Ｂと位相角Ｐ_Ｃの合計値の１／２の値（＝（Ｐ_Ｂ＋Ｐ_Ｃ）／２）が設定される（図８のステップＳ３６）。そして、運転を試み、かつ、運転不可とならなかった位相角Ｐ_Ａ，Ｐ_Ｃ，Ｐ_Ｄの中では位相角Ｐ_Ｄが最も大きなトルクを生ずるので、ステップＳ３８では、位相角Ｐ_Ｄ（＝（Ｐ_Ｂ＋Ｐ_Ｃ）／２＝５Ｐ_Ａ／８）が設定位相角として仮決定されることになる。

図１２は、点Ａが運転不可領域に入る一方、点Ｂ、点Ｃ、点Ｄがいずれも運転可領域に入った場合の例である。この場合、位相角Ｐ_Ｂとしては位相角Ｐ_Ａと９０の合計値の１／２の値（＝（９０＋Ｐ_Ａ）／２）が設定され（図７のステップＳ１５）、位相角Ｐ_Ｃとしては位相角Ｐ_Ａと位相角Ｐ_Ｂの合計値の１／２の値（＝（Ｐ_Ａ＋Ｐ_Ｂ）／２）が設定され（図７のステップＳ１８）、位相角Ｐ_Ｄとしては位相角Ｐ_Ａと位相角Ｐ_Ｃの合計値の１／２の値（＝（Ｐ_Ａ＋Ｐ_Ｃ）／２）が設定される（図８のステップＳ３６）。そして、運転を試み、かつ、運転不可とならなかった位相角Ｐ_Ｂ，Ｐ_Ｃ，Ｐ_Ｄの中では位相角Ｐ_Ｄが最も大きなトルクを生ずるので、ステップＳ３８では、位相角Ｐ_Ｄ（＝（Ｐ_Ａ＋Ｐ_Ｃ）／２＝（９０＋７Ｐ_Ａ）／８）が設定位相角として仮決定されることになる。

図１３は、点Ａ及び点Ｂが運転不可領域に入る一方、点Ｃ及び点Ｄが運転可領域に入った場合の例である。この場合、位相角Ｐ_Ｂとしては位相角Ｐ_Ａと９０の合計値の１／２の値（＝（９０＋Ｐ_Ａ）／２）が設定され（図７のステップＳ１５）、位相角Ｐ_Ｃとしては位相角Ｐ_Ｂと９０の合計値の１／２の値（＝（９０＋Ｐ_Ｂ）／２）が設定され（図７のステップＳ２０）、位相角Ｐ_Ｄとしては位相角Ｐ_Ｂと位相角Ｐ_Ｃの合計値の１／２の値（＝（Ｐ_Ｂ＋Ｐ_Ｃ）／２）が設定される（図８のステップＳ３６）。そして、運転を試み、かつ、運転不可とならなかった位相角Ｐ_Ｃ，Ｐ_Ｄの中では位相角Ｐ_Ｄが最も大きなトルクを生ずるので、ステップＳ３８では、位相角Ｐ_Ｄ（＝（Ｐ_Ｂ＋Ｐ_Ｃ）／２＝（４５０＋３Ｐ_Ａ）／８）が設定位相角として仮決定されることになる。

図１４は、点Ａ、点Ｂ、点Ｃがいずれも運転不可領域に入る一方、点Ｄが運転可領域に入った場合の例である。この場合、位相角Ｐ_Ｂとしては位相角Ｐ_Ａと９０の合計値の１／２の値（＝（９０＋Ｐ_Ａ）／２）が設定され（図７のステップＳ１５）、位相角Ｐ_Ｃとしては位相角Ｐ_Ｂと９０の合計値の１／２の値（＝（９０＋Ｐ_Ｂ）／２）が設定され（図７のステップＳ２０）、位相角Ｐ_Ｄとしては位相角Ｐ_Ｃと９０の合計値の１／２の値（＝（９０＋Ｐ_Ｃ）／２）が設定される（図８のステップＳ３６）。そして、ステップＳ３８では、位相角Ｐ_Ｄ（＝（９０＋Ｐ_Ｃ）／２＝（６３０＋Ｐ_Ａ）／８）が設定位相角として仮決定される。

処理フローの説明に戻る。第２の設定部４３は、図８のステップＳ３５又はステップＳ３８で設定位相角を仮決定した後、図９に示すように、その仮決定した設定位相角で得られるトルクＴがトルク指令値Ｔ^＊に等しいか否か（一致するか否か）を判定する（ステップＳ５１）。なお、この判定は完全に等しいことを要求するものでなくてよく、例えばトルクＴとトルク指令値Ｔ^＊の差が０より大きい所定値以内であれば、等しい（一致する）と判定することとしてよい。

ステップＳ５１で等しいと判定した場合、第２の設定部４３はその処理をステップＳ５９に移し、仮決定した設定位相角を設定位相角として（本）決定するとともに、現在の電流指令値Ｉ^＊（図６のステップＳ５で設定したもの）を設定電流値として決定する。そして、図６のステップＳ６に示した自動測定処理を終了し、ステップＳ５９で決定した設定位相角及び設定電流値を、現在のトルク指令値Ｔ^＊及び回転速度指令値Ｓ^＊の組み合わせに対応する位相角及び電流値として、Ｎ−Ｔマップに設定する（ステップＳ７）。

一方、ステップＳ５１で等しくないと判定した場合の第２の設定部４３は、最大トルクがトルク指令値Ｔ^＊に等しくなる電流値を探すべく、電流指令値Ｉ^＊を別の値に変更して自動測定処理を繰り返す。具体的には、まず電流指令値Ｉ^＊の更新回数が所定回数未満であるか否かを判定する（ステップＳ５２）。なお、図９ではこの所定回数を３としているが、２又は４以上であってもよい。

ステップＳ５２で所定回数未満であると判定した場合、第２の設定部４３はまず、電流増減値ΔＩを算出する（ステップＳ５３）。電流増減値ΔＩの具体的な算出方法は特に限定されないが、例えば、次の式（１）を使用して算出することが好適である。式（１）は経験式であり、θは現時点で仮決定されている設定位相角、Ｋ_Ｅは誘起電圧係数、Ｋ_１，Ｋ_２は調整係数をそれぞれ表している。

第２の設定部４３は続いて、算出した電流増減値ΔＩを現在の電流指令値Ｉ^＊に加算することにより新たな電流指令値Ｉ^＊（第２の値）を取得するとともに、現時点で仮決定している設定位相角を位相角Ｐ_Ａに設定する（ステップＳ５４）。そして図７のステップＳ１２に戻り、新たな電流指令値Ｉ^＊及び新たな位相角Ｐ_Ａにより自動測定処理を再実行する。

ステップＳ５２で所定回数未満でないと判定した場合、第２の設定部４３は、トルク指令値Ｔ^＊が前回実測された最大トルクと今回実測した最大トルクとの間にあるか否かを判定する（ステップＳ５５）。そして、その結果が肯定的なものであれば、前回の電流増減値ΔＩの半分の値の符号を反転させてなる値（＝−（前回のΔＩ）／２）を電流増減値ΔＩに設定し（ステップＳ５６）、否定的なものであれば、前回の電流増減値ΔＩと同じ値を電流増減値ΔＩに設定する（ステップＳ５７）。

ステップＳ５６で電流増減値ΔＩを設定した場合、第２の設定部４３はさらに、設定した電流増減値ΔＩが所定の基準値を下回るか否かを判定する（ステップＳ５８）。そして、下回ると判定した場合には、ステップＳ５９に処理を移し、上述したようにして、設定位相角及び設定電流値の決定と、Ｎ−Ｔマップへの設定とを行う（図６のステップ７）。

ステップＳ５８で設定した電流増減値ΔＩが所定の基準値を下回らないと判定した場合、及び、ステップＳ５７で電流増減値ΔＩを設定した場合には、ステップＳ５４に処理を移し、上述したようにして、新たな電流指令値Ｉ^＊及び新たな位相角Ｐ_Ａにより自動測定処理を再実行する。

図１５は、図７〜図９を参照して説明した自動測定処理の概念を説明する図である。同図に示すように、本自動測定処理は、位相角を調整する段階ＡＪ１（図７及び図８の処理に相当）と、電流値を調整する段階ＡＪ２（図９の処理に相当）とにより構成される。すなわち、まず電流値を固定して位相角を変化させ、最大トルクとなる位相角を見つける（段階ＡＪ１）。その位相角で得られる最大トルクがトルク指令値Ｔ^＊に等しければそこで処理を終了し、等しくなければ電流値を変更した後（段階ＡＪ２）、再度、段階ＡＪ１から処理を繰り返す。このようにすることで、本実施の形態による自動測定システム１によれば、図５に示した領域Ａに関して、Ｎ−Ｔマップに設定する電流値及び位相角を高い精度で求めることが可能になる。

図６に戻る。Ｎ−Ｔマップ内に含まれるトルク及び回転速度のすべての組み合わせについてステップＳ２〜Ｓ７の処理が終了すると、制御装置３０は、ステップＳ１のループを抜ける。この時点で、図３に示したＮ−Ｔマップは、空白部分がすべて埋められた状態となる。ここで処理を終えてもよいが、この後制御装置３０は、Ｎ−Ｔマップ内に設定した電流値及び位相角をさらに調整することとしてもよい（ステップＳ７）。例えば、図５に示した領域Ａに関して設定した値に基づいて、他の領域に関して設定した値（理論値）を調整することとしてもよい。より具体的な例を挙げると、領域Ａに関して設定した値と、その理論値との差分に基づき、領域Ａ以外に関して設定した値を調整することとしてもよい。こうすることで、より精度の高いＮ−Ｔマップを得ることが可能になる。

以上説明したように、本実施の形態による自動測定システム１によれば、Ｎ−Ｔ特性図上の特に精度に影響を与える領域Ａ（Ｎ−Ｔ曲線ＴＭの近傍領域を含む領域）に限り、トルクの実測結果に基づいてＮ−Ｔマップに設定する電流値及び位相角を求め、その他の領域については、理論値をＮ−Ｔマップに設定することができる。したがって、実用に足る精度を維持しつつ、高速にＮ−Ｔマップを作成することが可能になる。

また、供試モータ１０に供給する電流の位相角を複数の角度に順次設定した結果、供試モータ１０が動作不可となる状態が発生した場合に、供試モータ１０に供給する電流の位相角を、上記複数の角度のうち供試モータ１０を運転不可状態とする１以上の角度の中で最大のものと、上記複数の角度のうち供試モータ１０を運転可状態とする１以上の角度の中で最小のものとの間に位置する角度に設定し（図８のステップＳ３６）、供試モータ１０に供給する電流の位相角として設定を試みた複数の角度のうち供試モータ１０に最大のトルクを発生させたものを、トルク指令値及び回転速度指令値の組み合わせに対応する位相角として仮決定している（図８のステップＳ３８）ので、供試モータ１０が動作不可となる状態が発生する場合であっても、Ｎ−Ｔマップに設定する電流値及び位相角を適切に求めることが可能になる。

以上、本発明の好ましい実施の形態について説明したが、本発明はこうした実施の形態に何等限定されるものではなく、本発明が、その要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施され得ることは勿論である。

１ 自動測定システム
２ 系統電源
１０ 供試モータ
１１ 負荷モータ
１２ 回転軸
１３ トルクセンサ
１４ 位置センサ
１５ 信号プロセッサ
２０ 供試用ＡＣ／ＤＣコンバータ
２１ 供試モータ駆動用インバータ
２２ 負荷用ＡＣ／ＤＣコンバータ
２３ 負荷モータ駆動用インバータ
３０ 制御装置
３１ 記憶装置
４０ 指令値取得部
４１ 領域判定部
４２ 第１の設定部
４３ 第２の設定部
５０，５３ 電流取得部
５１ 三相交流電圧取得部
５２，６１ ＰＷＭインバータ
６０ 速度制御部
Ａ，Ｘ Ｎ−Ｔ特性図上の領域
ＴＭ Ｎ−Ｔ曲線

Claims (9)

1. モータのトルクを指定するトルク指令値、及び、前記モータの回転速度を指定する回転速度指令値を取得する指令値取得部と、
   前記トルク指令値及び前記回転速度指令値の組み合わせがＮ−Ｔ特性図上の所定領域に含まれるか否かを判定する領域判定部と、
   前記領域判定部の判定結果が否定的である場合に、前記モータに供給する電流の電流値及び位相角のそれぞれについて、前記モータを前記回転速度指令値により指定される回転速度で回転させた状態で前記モータが前記トルク指令値により指定されるトルクを発生するために必要な理論値を算出し、前記トルク指令値及び前記回転速度指令値の組み合わせに対応する前記電流値及び前記位相角としてＮ−Ｔマップに設定する第１の設定部と、
   前記領域判定部の判定結果が肯定的である場合に、前記モータを前記回転速度指令値に応じた回転速度で回転させた状態で、前記モータに供給する電流の電流値と位相角を調整しながら前記モータのトルクを測定することにより、前記トルク指令値に応じたトルクを発生する前記電流値及び前記位相角を求め、前記トルク指令値及び前記回転速度指令値の組み合わせに対応する前記電流値及び前記位相角としてＮ−Ｔマップに設定する第２の設定部と
   を備えることを特徴とする自動測定システム。
2. 前記所定領域は、前記モータの回転速度と最大トルクの関係を示すものとして前記Ｎ−Ｔ特性図上に描かれるＮ−Ｔ曲線の近傍領域を含む
   ことを特徴とする請求項１に記載の自動測定システム。
3. 前記指令値取得部は、前記Ｎ−Ｔマップに含まれるトルク及び回転速度の複数の組み合わせのそれぞれを順次、前記トルク指令値及び前記回転速度指令値として取得する
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の自動測定システム。
4. 前記第２の設定部は、
   前記モータを前記回転速度指令値により指定される回転速度で回転させ、かつ、前記モータに供給する電流の電流値を第１の値とした状態で、前記モータに供給する電流の位相角を互いに異なる第１乃至第３の角度のそれぞれに順次設定し、
   前記第１乃至第３の角度のそれぞれについて測定された前記モータのトルクに基づく補間計算により、最大トルクを得ることのできる第４の角度を算出し、
   前記第４の角度に基づき、前記トルク指令値に応じたトルクを発生する前記電流値及び前記位相角を求める
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の自動測定システム。
5. 前記第２の設定部は、
   前記モータを前記回転速度指令値により指定される回転速度で回転させ、前記モータに供給する電流の電流値を前記第１の値とし、かつ、前記モータに供給する電流の位相角を前記第４の角度に設定した状態で得られる前記モータのトルクが前記トルク指令値により指定されるトルクと一致する場合に、前記第１の値及び第４の角度を、前記トルク指令値及び前記回転速度指令値の組み合わせに対応する前記電流値及び前記位相角として前記Ｎ−Ｔマップに設定する
   ことを特徴とする請求項４に記載の自動測定システム。
6. 前記第２の設定部は、
   前記モータを前記回転速度指令値により指定される回転速度で回転させ、前記モータに供給する電流の電流値を前記第１の値とし、かつ、前記モータに供給する電流の位相角を前記第４の角度に設定した状態で得られる前記モータのトルクが前記トルク指令値により指定されるトルクと異なる場合に、前記モータに供給する電流の電流値を前記第１の値とは異なる第２の値に設定する
   ことを特徴とする請求項５に記載の自動測定システム。
7. 前記第２の設定部は、
   前記モータに供給する電流の電流値を第１の値とした状態で前記モータに供給する電流の位相角を複数の角度に順次設定した結果、前記モータが動作不可となる状態が発生した場合に、前記モータに供給する電流の位相角を、前記複数の角度のうち前記モータを運転不可状態とする１以上の角度の中で最大のものと、前記複数の角度のうち前記モータを運転可状態とする１以上の角度の中で最小のものとの間に位置する角度に設定し、
   前記モータに供給する電流の位相角として設定を試みた複数の角度のうち前記モータに最大のトルクを発生させたものによって得られるトルクが前記トルク指令値により指定されるトルクと異なる場合に、前記モータに供給する電流の電流値を前記第１の値とは異なる第２の値に設定する
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の自動測定システム。
8. 前記第２の設定部は、前記モータに供給する電流の位相角として設定を試みた複数の角度のうち前記モータに最大のトルクを発生させた角度に対応するトルクが前記トルク指令値により指定されるトルクと一致する場合に、前記最大のトルクを発生させた角度を、前記トルク指令値及び前記回転速度指令値の組み合わせに対応する前記位相角として前記Ｎ−Ｔマップに設定する
   ことを特徴とする請求項７に記載の自動測定システム。
9. モータのトルクを指定するトルク指令値、及び、前記モータの回転速度を指定する回転速度指令値を取得するステップと、
   前記トルク指令値及び前記回転速度指令値の組み合わせがＮ−Ｔ特性図上の所定領域に含まれるか否かを判定する判定ステップと、
   前記判定ステップの判定結果が否定的である場合に、前記モータに供給する電流の電流値及び位相角のそれぞれについて、前記モータを前記回転速度指令値により指定される回転速度で回転させた状態で前記モータが前記トルク指令値により指定されるトルクを発生するために必要な理論値を算出し、前記トルク指令値及び前記回転速度指令値の組み合わせに対応する前記電流値及び前記位相角としてＮ−Ｔマップに設定する第１の設定ステップと、
   前記判定ステップの判定結果が肯定的である場合に、前記モータを前記回転速度指令値に応じた回転速度で回転させた状態で、前記モータに供給する電流の電流値と位相角を調整しながら前記モータのトルクを測定することにより、前記トルク指令値に応じたトルクを発生する前記電流値及び前記位相角を求め、前記トルク指令値及び前記回転速度指令値の組み合わせに対応する前記電流値及び前記位相角としてＮ−Ｔマップに設定する第２の設定ステップと
   を備えることを特徴とする自動測定方法。

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