JP6841018B2 - Rotating machine control device - Google Patents

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Description

本発明は、巻線が巻回された固定子及び磁極が形成された回転子を有する回転電機と、前記回転電機に電気的に接続され、前記巻線に駆動電流を流して前記回転電機を駆動する電力変換器と、を備えるシステムに適用される回転電機の制御装置に関する。 In the present invention, a rotary electric machine having a stator in which a winding is wound and a rotor in which magnetic poles are formed is electrically connected to the rotary electric machine, and a driving current is passed through the winding to drive the rotary electric machine. It relates to a power converter to be driven and a control device for a rotary electric machine applied to a system including.

この種の制御装置としては、下記特許文献1に見られるように、固定子鉄心に作用する電磁力の変動情報を記憶する記憶装置と、補正情報発生回路とを備えるものが知られている。補正情報発生回路は、回転子の磁極位置に応じて記憶装置から読み出した電磁力の変動情報に基づいて、この電磁力変動を補正する補正情報を発生する。ここで電磁力の変動情報は、固定子に作用する径方向の電磁力成分の変動情報である。制御装置は、上記補正情報に基づいて、固定子巻線に流す高調波電流波形を補正する。これにより、固定子に作用する径方向の電磁力変動の低減を図っている。 As a control device of this type, as seen in Patent Document 1 below, a device including a storage device for storing fluctuation information of an electromagnetic force acting on a stator core and a correction information generation circuit is known. The correction information generation circuit generates correction information for correcting the fluctuation of the electromagnetic force based on the fluctuation information of the electromagnetic force read from the storage device according to the position of the magnetic pole of the rotor. Here, the fluctuation information of the electromagnetic force is the fluctuation information of the electromagnetic force component in the radial direction acting on the stator. The control device corrects the harmonic current waveform flowing through the stator winding based on the correction information. As a result, the radial electromagnetic force fluctuation acting on the stator is reduced.

特許第3366858号公報Japanese Patent No. 3366858

本願発明者は、固定子に作用する径方向の電磁力変動とは別に、回転子に作用する径方向の電磁力変動に起因して、回転電機の振動や騒音が増大するといった問題に直面した。このため、回転子に作用する径方向の電磁力変動を低減する高調波電流を巻線に流すことにより、この電磁力変動を低減することも考えられる。ただし、回転電機の個体差に起因して、量産された回転電機毎に磁極の磁束特性がばらつく。磁束特性がばらつくと、径方向の電磁力変動を低減するための適正な高調波電流が回転電機毎に異なり得る。このため、径方向の電磁力変動を低減するためには、回転電機毎に適正な高調波電流を定めることが要求される。 The inventor of the present application has faced a problem that the vibration and noise of the rotating electric machine increase due to the radial electromagnetic force fluctuation acting on the rotor, apart from the radial electromagnetic force fluctuation acting on the stator. .. Therefore, it is conceivable to reduce this electromagnetic force fluctuation by passing a harmonic current that reduces the radial electromagnetic force fluctuation acting on the rotor through the winding. However, due to individual differences in the rotating electric machines, the magnetic flux characteristics of the magnetic poles vary from mass-produced rotating electric machines. If the magnetic flux characteristics vary, the appropriate harmonic current for reducing the radial electromagnetic force fluctuation may differ for each rotating electric machine. Therefore, in order to reduce the fluctuation of the electromagnetic force in the radial direction, it is required to determine an appropriate harmonic current for each rotating electric machine.

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、回転子に作用する径方向の電磁力変動を低減できる回転電機の制御装置を提供することにある。 The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a control device for a rotating electric machine capable of reducing radial electromagnetic force fluctuations acting on a rotor.

本発明は、巻線(12U〜12W)が巻回された固定子(12)及び磁極(14a)が形成された回転子(14)を有する回転電機(10)と、前記回転電機に電気的に接続され、前記巻線に駆動電流を流して前記回転電機を駆動する電力変換器(20)と、を備えるシステムに適用され、前記磁極の磁束情報を取得する磁束情報取得部(30)と、前記巻線に基本波電流を流すための基本波指令値を設定する基本波設定部(30)と、前記回転子に作用する径方向の電磁力変動を低減するための高調波電流を低減電流とし、前記基本波指令値に重畳されて、かつ、前記低減電流を前記巻線に流すための高調波指令値を、前記磁束情報取得部により取得された磁束情報に基づいて設定する高調波設定部(30)と、前記低減電流を前記基本波電流に重畳した電流を前記駆動電流とし、前記基本波設定部により設定された前記基本波指令値及び前記高調波設定部により設定された前記高調波指令値に基づいて、前記駆動電流が前記巻線に流れるように前記電力変換器を操作する操作部(30)と、を備える。 The present invention includes a rotary electric machine (10) having a stator (12) around which a winding (12U to 12W) is wound and a rotor (14) on which a magnetic pole (14a) is formed, and an electric current to the rotary electric machine. A power converter (20) that is connected to and drives the rotary electric machine by passing a drive current through the winding, and a magnetic flux information acquisition unit (30) that is applied to a system and acquires magnetic flux information of the magnetic poles. , The fundamental wave setting unit (30) for setting the fundamental wave command value for passing the fundamental wave current through the winding, and the harmonic current for reducing the radial electromagnetic force fluctuation acting on the rotor. A harmonic that is used as a current and is superimposed on the fundamental wave command value, and a harmonic command value for passing the reduced current through the winding is set based on the magnetic flux information acquired by the magnetic flux information acquisition unit. The setting unit (30) and the current obtained by superimposing the reduced current on the fundamental wave current are used as the driving current, and the fundamental wave command value set by the fundamental wave setting unit and the harmonic setting unit set by the harmonic setting unit. An operation unit (30) for operating the power converter so that the drive current flows in the winding based on the harmonic command value is provided.

回転電機の個体差に起因して回転電機毎に磁極の磁束特性がばらつくと、回転子の回転中において、磁極磁束の変動角速度で変動する電磁力成分が回転電機毎にばらつく。このため、径方向の電磁力を低減するためには、磁極磁束の変動角速度で変動する電磁力成分を回転電機毎に把握することが要求される。 If the magnetic flux characteristics of the magnetic poles vary from one rotating electric machine to another due to individual differences in the rotating electric machines, the electromagnetic force component that fluctuates with the fluctuation angular velocity of the magnetic pole magnetic flux during the rotation of the rotor varies from one rotating electric machine to another. Therefore, in order to reduce the electromagnetic force in the radial direction, it is required to grasp the electromagnetic force component that fluctuates with the fluctuating angular velocity of the magnetic pole magnetic flux for each rotating electric machine.

ここで、磁極の磁束情報によれば、磁極磁束の変動角速度で変動する電磁力成分を把握できる。このため、回転電機の個体差に起因して回転電機毎に磁極の磁束特性がばらつく場合であっても、磁極の磁束情報によれば、回転子に作用する径方向の電磁力変動を低減する高調波電流である低減電流を、回転電機の個体差を反映して設定できる。 Here, according to the magnetic flux information of the magnetic poles, it is possible to grasp the electromagnetic force component that fluctuates with the fluctuation angular velocity of the magnetic pole magnetic flux. Therefore, even if the magnetic flux characteristics of the magnetic poles vary from one rotating electric machine to another due to individual differences in the rotating electric machines, the magnetic flux information of the magnetic poles reduces the radial electromagnetic force fluctuation acting on the rotor. The reduced current, which is a harmonic current, can be set by reflecting the individual differences of the rotating electric machine.

そこで上記発明では、磁束情報取得部により取得された磁束情報に基づいて、巻線に基本波電流を流すための基本波指令値に重畳されて、かつ、上記低減電流を巻線に流すための高調波指令値が設定される。そして、基本波指令値及び高調波指令値に基づいて、高調波電流を基本波電流に重畳した電流である駆動電流が巻線に流れるように電力変換器が操作される。これにより、回転電機に個体差がある場合であっても、回転子に作用する径方向の電磁力変動を低減することができる。 Therefore, in the above invention, based on the magnetic flux information acquired by the magnetic flux information acquisition unit, the reduced current is superimposed on the fundamental wave command value for flowing the fundamental wave current through the winding, and the reduced current is passed through the winding. The harmonic command value is set. Then, based on the fundamental wave command value and the harmonic command value, the power converter is operated so that the drive current, which is the current obtained by superimposing the harmonic current on the fundamental wave current, flows through the winding. As a result, even if there are individual differences in the rotating electric machine, it is possible to reduce the radial electromagnetic force fluctuation acting on the rotor.

なお、上記発明における径方向の電磁力の変動角速度が磁極磁束の変動角速度と同じであるのに対し、上記特許文献1において低減対象とする固定子鉄心に作用する電磁力の変動角速度は、磁極及び巻線間の磁束の変動角速度の2倍となる。これは、上記特許文献1では巻線が巻回されたティース表面のサーチコイルで磁束を検出しており、サーチコイルで検出された磁束が、巻線への通電により発生する磁束と、磁極磁束とを含むものとなるためである。 In the above invention, the fluctuation angular velocity of the electromagnetic force in the radial direction is the same as the fluctuation angular velocity of the magnetic pole magnetic flux, whereas the fluctuation angular velocity of the electromagnetic force acting on the stator core to be reduced in Patent Document 1 is the magnetic pole. And the fluctuation angular velocity of the magnetic flux between the windings is doubled. In Patent Document 1, the magnetic flux is detected by the search coil on the surface of the tooth on which the winding is wound, and the magnetic flux detected by the search coil is the magnetic flux generated by energizing the winding and the magnetic flux magnetic flux. This is because it includes and.

第1実施形態に係るモータ制御システムの全体構成図。The overall block diagram of the motor control system which concerns on 1st Embodiment. モータの断面図。Sectional view of the motor. ロータの共振モードを示す図。The figure which shows the resonance mode of a rotor. 高調波電流が重畳された基本波電流の推移を示す図。The figure which shows the transition of the fundamental wave current which a harmonic current is superimposed. 高調波電圧の補正処理の手順を示すフローチャート。The flowchart which shows the procedure of the correction processing of a harmonic voltage. 第2実施形態に係るモータ制御システムの全体構成図。The overall block diagram of the motor control system which concerns on 2nd Embodiment. 高調波電圧の生成処理の手順を示すフローチャート。The flowchart which shows the procedure of the generation process of a harmonic voltage. 磁束分布の一例を示す図。The figure which shows an example of the magnetic flux distribution. 高調波電圧重畳前後の電磁力の変化を示す図。The figure which shows the change of the electromagnetic force before and after superimposing a harmonic voltage. 第3実施形態に係るモータ制御システムの全体構成図。The overall block diagram of the motor control system which concerns on 3rd Embodiment. 第4実施形態に係るモータ制御システムの全体構成図。The overall block diagram of the motor control system which concerns on 4th Embodiment. その他の実施形態に係るモータ制御システムの全体構成図。The overall block diagram of the motor control system which concerns on other embodiments.

<第1実施形態>
以下、本発明にかかる制御装置を、車載空調装置を構成するブロワ用モータに適用した第1実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
<First Embodiment>
Hereinafter, a first embodiment in which the control device according to the present invention is applied to a blower motor constituting an in-vehicle air conditioner will be described with reference to the drawings.

図1に示すように、車載モータ制御システムは、モータ10、電力変換器としての3相インバータ20、及び制御装置30を備えている。モータ10は、インバータ20を介して、直流電源としてのバッテリ40に電気的に接続されている。 As shown in FIG. 1, the in-vehicle motor control system includes a motor 10, a three-phase inverter 20 as a power converter, and a control device 30. The motor 10 is electrically connected to the battery 40 as a DC power source via the inverter 20.

インバータ20は、上アームスイッチSUp,SVp,SWp及び下アームスイッチSUn,SVn,SWnの直列接続体を3つ備えている。U相上,下アームスイッチSUp,SUnの接続点は、モータ10のステータ12(固定子)を構成するU相ステータ巻線12Uの第1端に接続されている。V相上,下アームスイッチSVp,SVnの接続点は、V相ステータ巻線12Vの第1端に接続され、W相上,下アームスイッチSWp,SWnの接続点は、W相ステータ巻線12Wの第1端に接続されている。各ステータ巻線12U,12V,12Wの第2端同士は、中性点Nで接続されることによりスター結線されている。各スイッチSUp,SVp,SWp,SUn,SVn,SWnには、各フリーホイールダイオードDUp,DVp,DWp,DUn,DVn,DWnが逆並列に接続されている。ちなみに、各スイッチとしては、例えば電圧制御形の半導体スイッチング素子を用いることができ、具体的には例えば、IGBT又はMOSFETを用いることができる。 The inverter 20 includes three series connections of the upper arm switches SUp, SVp, SWp and the lower arm switches SUn, SVn, SWn. The connection points of the U-phase upper and lower arm switches Sup and Sun are connected to the first end of the U-phase stator winding 12U constituting the stator 12 (stator) of the motor 10. The connection points of the V-phase upper and lower arm switches SVp and SVn are connected to the first end of the V-phase stator winding 12V, and the connection points of the W-phase upper and lower arm switches SWp and SWn are the W-phase stator winding 12W. It is connected to the first end of. The second ends of the stator windings 12U, 12V, and 12W are star-connected by being connected at the neutral point N. Freewheel diodes DUp, DVp, DWp, DUn, DVn, and DWn are connected in antiparallel to each switch SUp, SVp, SWp, SUn, SVn, and SWn. Incidentally, as each switch, for example, a voltage-controlled semiconductor switching element can be used, and specifically, for example, an IGBT or MOSFET can be used.

なお本実施形態では、モータ10として、集中巻の永久磁石同期機を用いている。特に本実施形態では、モータ10として、図2に示すように、アウタロータ型のモータを用いている。ここで図2は、モータ10の軸方向、すなわちロータ14の回転軸方向と直交する面でモータ10を切断した横断面図を示している。なお、図2に示す中心点Oは、回転軸が通る点である。また、図2において、断面を表示するハッチングは省略している。 In this embodiment, a centralized permanent magnet synchronous machine is used as the motor 10. In particular, in the present embodiment, as the motor 10, an outer rotor type motor is used as shown in FIG. Here, FIG. 2 shows a cross-sectional view of the motor 10 cut along a plane orthogonal to the axial direction of the motor 10, that is, the rotation axis direction of the rotor 14. The center point O shown in FIG. 2 is a point through which the rotation axis passes. Further, in FIG. 2, hatching for displaying a cross section is omitted.

図2に示すように、モータ10は、1つのステータ12と、ステータ12に対して回転可能に配置された円環状のロータ14を備えている。ロータ14は、ロータ14及びステータ12の径方向において、ステータ12の外側にステータ12に対してギャップを有して配置されている。ロータ14は、複数の永久磁石14aと、これら永久磁石14aを連結する軟磁性体からなるバックヨーク14bとを備えている。本実施形態において、ロータ14は、10個の永久磁石14aを備えている。これら永久磁石14aのそれぞれは、互いに同一形状をなしており、1つの磁極を構成している。永久磁石14aは、ロータ14の径方向に着磁され、かつ、周方向に隣り合う永久磁石14aの極性は、互いに異なる。つまり、S極とN極とが交互に出現するように永久磁石14aが配置されている。なお、図2において、永久磁石14aに記載されている矢印の矢の部分はN極を示している。 As shown in FIG. 2, the motor 10 includes one stator 12 and an annular rotor 14 rotatably arranged with respect to the stator 12. The rotor 14 is arranged outside the stator 12 with a gap with respect to the stator 12 in the radial direction of the rotor 14 and the stator 12. The rotor 14 includes a plurality of permanent magnets 14a and a back yoke 14b made of a soft magnetic material connecting the permanent magnets 14a. In this embodiment, the rotor 14 includes 10 permanent magnets 14a. Each of these permanent magnets 14a has the same shape as each other and constitutes one magnetic pole. The permanent magnets 14a are magnetized in the radial direction of the rotor 14, and the polarities of the permanent magnets 14a adjacent to each other in the circumferential direction are different from each other. That is, the permanent magnets 14a are arranged so that the S poles and the N poles appear alternately. In FIG. 2, the arrow portion of the arrow on the permanent magnet 14a indicates the north pole.

ステータ12は、複数のティース12aを備えており、具体的には12個のティース12aを備えている。これにより、ステータ12には、12個のスロット12bが形成されている。12個のティース12aは、スロット12bを介してステータ12の周方向に等ピッチで配列されている。すなわち、本実施形態では、極対数Pが「5」で、スロット数Sが「12」のモータ10を採用している。 The stator 12 includes a plurality of teeth 12a, specifically, 12 teeth 12a. As a result, 12 slots 12b are formed in the stator 12. The 12 teeth 12a are arranged at equal pitches in the circumferential direction of the stator 12 via the slots 12b. That is, in the present embodiment, the motor 10 having the pole logarithm P of "5" and the slot number S of "12" is adopted.

図1の説明に戻り、制御装置30は、マイコンを主体として構成され、モータ10の制御量をその指令値に制御すべくインバータ20を操作する。本実施形態において、制御量はモータ10の回転角速度であり、指令値は指令角速度ωtgtである。 Returning to the description of FIG. 1, the control device 30 is mainly composed of a microcomputer, and operates the inverter 20 to control the control amount of the motor 10 to the command value thereof. In the present embodiment, the control amount is the rotation angular velocity of the motor 10, and the command value is the command angular velocity ωtgt.

制御装置30は、インバータ20を構成する上,下アームスイッチSUp,SUn,SVp,SVn,SWp,SWnを操作すべく、上,下アーム操作信号gUp,gUn,gVp,gVn,gWp,gWnを生成して上,下アームスイッチSUp,SUn,SVp,SVn,SWp,SWnに対して出力する。ここで、上アーム操作信号と、対応する下アーム操作信号とは、互いに相補的な信号となっている。すなわち、上アームスイッチと、これに直列接続された下アームスイッチとは、交互にオンされる。ちなみに、指令角速度ωtgtは、例えば、車両において制御装置30の外部に設けられ、制御装置30よりも上位の外部装置から出力される。 The control device 30 generates upper and lower arm operation signals gUp, gUn, gVp, gVn, gWp, and gWn in order to operate the upper and lower arm switches SUp, SUn, SVp, SVn, SWp, and SWn constituting the inverter 20. Then, the output is output to the upper and lower arm switches SUp, SUn, SVp, SVn, SWp, and SWn. Here, the upper arm operation signal and the corresponding lower arm operation signal are complementary signals to each other. That is, the upper arm switch and the lower arm switch connected in series to the upper arm switch are turned on alternately. Incidentally, the command angular velocity ωtgt is provided outside the control device 30 in the vehicle, for example, and is output from an external device higher than the control device 30.

制御装置30には、ロータ14の磁極位置を検出するための磁束検出部の検出信号が入力される。本実施形態において、磁束検出部は、磁気センサとしての第1,第2,第3ホール素子42a,42b,42cを含む。各ホール素子42a,42b,42cは、モータ10の機械角で60°ずつずれた位置に配置されている。また、各ホール素子42a,42b,42cは、永久磁石14aからの主磁束及び漏れ磁束のうち漏れ磁束を検出可能な位置に配置されている。なお本実施形態では、モータ10がケース内に収容されており、そのケース内において、ステータ12及びロータ14のそれぞれに基板面を対向させて配置された基板上に各ホール素子42a,42b,42cが実装されている。これにより、漏れ磁束の検出が可能とされている。 A detection signal of the magnetic flux detection unit for detecting the magnetic pole position of the rotor 14 is input to the control device 30. In the present embodiment, the magnetic flux detection unit includes first, second, and third Hall elements 42a, 42b, and 42c as magnetic sensors. The Hall elements 42a, 42b, and 42c are arranged at positions shifted by 60 ° with respect to the mechanical angle of the motor 10. Further, the Hall elements 42a, 42b, and 42c are arranged at positions where the leakage flux can be detected among the main magnetic flux and the leakage flux from the permanent magnet 14a. In the present embodiment, the motor 10 is housed in a case, and the Hall elements 42a, 42b, and 42c are arranged in the case so that the substrate surfaces of the stator 12 and the rotor 14 face each other. Is implemented. This makes it possible to detect the leakage flux.

続いて、制御装置30によって実行されるモータ10の駆動制御について説明する。電気角演算器30aは、各ホール素子42a,42b,42cの検出信号に基づいて、モータ10の回転角を算出し、具体的には電気角θeを算出する。なお本実施形態において、電気角演算器30aが回転角算出部に相当する。 Subsequently, the drive control of the motor 10 executed by the control device 30 will be described. The electric angle calculator 30a calculates the rotation angle of the motor 10 based on the detection signals of the Hall elements 42a, 42b, and 42c, and specifically calculates the electric angle θe. In this embodiment, the electric angle calculator 30a corresponds to the rotation angle calculation unit.

角速度算出部30bは、電気角演算器30aによって算出された電気角θeに基づいて、モータ10の回転角速度ωmを算出する。本実施形態において、回転角速度ωmは、機械角速度である。偏差算出部30cは、角速度算出部30bによって算出された回転角速度ωmを指令角速度ωtgtから減算することにより、速度偏差Δωを算出する。 The angular velocity calculation unit 30b calculates the rotational angular velocity ωm of the motor 10 based on the electric angle θe calculated by the electric angle calculator 30a. In the present embodiment, the rotational angular velocity ωm is the mechanical angular velocity. The deviation calculation unit 30c calculates the speed deviation Δω by subtracting the rotation angular velocity ωm calculated by the angular velocity calculation unit 30b from the command angular velocity ωtgt.

基本波電圧設定部30dは、速度偏差Δω、電気角θe及び回転角速度ωmに基づいて、回転角速度ωmを指令角速度ωtgtにフィードバック制御するための操作量として、下式(eq1)にて表される3相固定座標系におけるU,V,W相基本波電圧VUB,VVB,VWBを設定する。本実施形態において、基本波電圧設定部30dは、速度偏差Δωに基づく比例積分制御によってU,V,W相基本波電圧VUB,VVB,VWBを算出する。より具体的には、上記比例積分制御により、電気角θe1周期に渡る各基本波電圧VUB,VVB,VWBを設定する。ここでは、各基本波電圧VUB,VVB,VWBの変動角速度の算出に、電気角速度ωeが用いられる。電気角速度ωeは、入力された回転角速度ωmに極対数Pを乗算した値として算出されればよい。基本波電圧設定部30dは、設定した各基本波電圧VUB,VVB,VWBを、入力された電気角θeに対応させて出力する。各基本波電圧VUB,VVB,VWBは、波形形状が互いに同一であってかつ、電気角θeで位相が互いに「2π/3」ずれた波形となっている。 The fundamental wave voltage setting unit 30d is represented by the following equation (eq1) as an operation amount for feedback-controlling the rotation angular velocity ωm to the command angular velocity ωtgt based on the velocity deviation Δω, the electric angle θe, and the rotation angular velocity ωm. The U, V, W phase fundamental wave voltages VUB, VVB, and VWB in the three-phase fixed coordinate system are set. In the present embodiment, the fundamental wave voltage setting unit 30d calculates the U, V, W phase fundamental wave voltages VUB, VVB, and VWB by proportional integration control based on the velocity deviation Δω. More specifically, the fundamental wave voltages VUB, VVB, and VWB over one period of the electric angle θe are set by the proportional integration control. Here, the electric angular velocity ωe is used to calculate the fluctuation angular velocity of each fundamental wave voltage VUB, VVB, and VWB. The electric angular velocity ωe may be calculated as a value obtained by multiplying the input rotational angular velocity ωm by the pole logarithm P. The fundamental wave voltage setting unit 30d outputs the set fundamental wave voltages VUB, VVB, and VWB in correspondence with the input electric angle θe. The fundamental wave voltages VUB, VVB, and VWB have waveform shapes that are the same as each other and are out of phase with each other by the electric angle θe by “2π / 3”.

Figure 0006841018
高調波電圧設定部30eは、電気角θeと指令角速度ωtgtとに基づいて、3相固定座標系における第1U,V,W相高調波電圧VUH1,VVH1,VWH1と、第2U,V,W相高調波電圧VUH2,VVH2,VWH2とを算出する。本実施形態において、高調波電圧設定部30eは、記憶部としてのメモリを備えている。メモリは、具体的には例えば不揮発性メモリである。各高調波電圧VUH1,VVH1,VWH1,VUH2,VVH2,VWH2は、指令角速度ωtgt及び電気角θeと関係付けられてメモリに記憶されている。高調波電圧設定部30eについては、後に詳述する。
Figure 0006841018
The harmonic voltage setting unit 30e has the first U, V, W phase harmonic voltages VUH1, VVH1, VWH1 and the second U, V, W phases in the three-phase fixed coordinate system based on the electric angle θe and the command angle velocity ωtgt. Harmonic voltages VUH2, VVH2, and VWH2 are calculated. In the present embodiment, the harmonic voltage setting unit 30e includes a memory as a storage unit. The memory is specifically, for example, a non-volatile memory. Each harmonic voltage VUH1, VVH1, VWH1, VUH2, VVH2, VWH2 is stored in the memory in relation to the command angular velocity ωtgt and the electric angle θe. The harmonic voltage setting unit 30e will be described in detail later.

なお本実施形態において、基本波電圧設定部30dが基本波設定部に相当し、高調波電圧設定部30eが高調波設定部に相当する。 In the present embodiment, the fundamental wave voltage setting unit 30d corresponds to the fundamental wave setting unit, and the harmonic voltage setting unit 30e corresponds to the harmonic wave setting unit.

第1U,V,W相重畳部30fU,30fV,30fWは、U,V,W相基本波電圧VUB,VVB,VWBに、第1U,V,W相高調波電圧VUH1,VVH1,VWH1を加算する。第2U,V,W相重畳部30gU,30gV,30gWは、第1U,V,W相重畳部30fU,30fV,30fWから出力された電圧「VUB+VUH1」,「VVB+VVH1」,「VWB+VWH1」に、第2U,V,W相高調波電圧VUH2,VVH2,VWH2を加算する。第2U,V,W相重畳部30gU,30gV,30gWの出力値が、U,V,W相の指令電圧VU,VV,VWとなる。 The first U, V, W phase superimposition portions 30fU, 30fV, 30fW add the first U, V, W phase harmonic voltages VUH1, VVH1, VWH1 to the U, V, W phase fundamental wave voltages VUB, VVB, VWB. .. The second U, V, W phase superimposing portions 30gU, 30gV, 30gW are added to the voltages "VUB + VUH1", "VVB + VVH1", "VWB + VWH1" output from the first U, V, W phase superimposing portions 30fU, 30fV, 30fW, and the second U. , V, W phase harmonic voltages VUH2, VVH2, VWH2 are added. The output values of the second U, V, and W phase superimposing portions 30 gU, 30 gV, and 30 gW are the command voltages VU, VV, and VW of the U, V, and W phases.

操作部としての変調器30hは、インバータ20のU,V,W相の出力電圧を、U,V,W相指令電圧VU,VV,VWとするための各操作信号gUp,gUn,gVp,gVn,gWp,gWnを生成する。本実施形態では、各指令電圧VU,VV,VWとキャリア信号との大小比較に基づくPWM処理によって各操作信号gUp,gUn,gVp,gVn,gWp,gWnを生成する。なお、キャリア信号としては、例えば三角波信号を用いることができる。 The modulator 30h as an operation unit sets each operation signal gUp, gUn, gVp, gVn for setting the output voltage of the U, V, W phase of the inverter 20 to the U, V, W phase command voltage VU, VV, VW. , GWp, gWn are generated. In the present embodiment, each operation signal gUp, gUn, gVp, gVn, gWp, gWn is generated by PWM processing based on the magnitude comparison between each command voltage VU, VV, VW and the carrier signal. As the carrier signal, for example, a triangular wave signal can be used.

ところで、モータ10の巻線12U,12V,12Wに電流が流れ、モータ10において回転磁界が生成されると、ロータ14に径方向の電磁力変動が作用する。この電磁力は、ロータ14の周方向の各位置において変動する力であり、ロータ14をステータ12の方に引き付ける吸引力、及びロータ14をステータ12から引き離す反発力として作用する。この電磁力は、弾性体であるロータ14を振動させる加振力となる。この電磁力の周波数が、ロータ14の円環モードの共振周波数と一致する場合、モータ10の騒音(磁気音)が増大するおそれがある。また、電磁力の周波数が上記共振周波数と一致する場合、モータ10の振動が増大することにより、モータ10に機械的に接続された車載機器の振動が増大し、その結果車載機器からの騒音が増大するおそれがある。以下、円環モードについて説明する。 By the way, when a current flows through the windings 12U, 12V, 12W of the motor 10 and a rotating magnetic field is generated in the motor 10, a radial electromagnetic force fluctuation acts on the rotor 14. This electromagnetic force is a force that fluctuates at each position in the circumferential direction of the rotor 14, and acts as an attractive force that attracts the rotor 14 toward the stator 12 and a repulsive force that separates the rotor 14 from the stator 12. This electromagnetic force becomes an exciting force that vibrates the rotor 14, which is an elastic body. When the frequency of this electromagnetic force matches the resonance frequency of the ring mode of the rotor 14, the noise (magnetic sound) of the motor 10 may increase. Further, when the frequency of the electromagnetic force matches the resonance frequency, the vibration of the motor 10 increases, so that the vibration of the in-vehicle device mechanically connected to the motor 10 increases, and as a result, the noise from the in-vehicle device is generated. May increase. Hereinafter, the annular mode will be described.

円環モードは、ロータ14の径方向に加わる加振力に起因して、ロータ14に生じる周期的な変動のモードである。図3に、円環モードの例として、0〜5次の円環モードを示す。図3は、ロータ14の鉛直断面の模式図である。図3において、破線は、ロータ14に加振力が作用していない状態におけるロータ14の形状(以下「原形状」という。)を示し、実線は、ロータ14に加振力が作用している状態におけるロータ14の形状を示す。また、一点鎖線は、ロータ14に加振力が作用してロータ14が変位する状態で、互いにπだけ離間する二つの節を結ぶ節線である。隣接する節同士の中間点が腹となる。節の部分においては、ロータ14に加振力が作用しても、ロータ14は原形状からほとんど変位しない。 The annular mode is a mode of periodic fluctuation generated in the rotor 14 due to the exciting force applied in the radial direction of the rotor 14. FIG. 3 shows a 0 to 5th order circular mode as an example of the circular mode. FIG. 3 is a schematic view of a vertical cross section of the rotor 14. In FIG. 3, the broken line shows the shape of the rotor 14 in a state where the exciting force is not applied to the rotor 14 (hereinafter referred to as “original shape”), and the solid line shows the exciting force acting on the rotor 14. The shape of the rotor 14 in the state is shown. The alternate long and short dash line is a node line connecting two nodes separated from each other by π in a state where the rotor 14 is displaced by an exciting force acting on the rotor 14. The midpoint between adjacent nodes is the belly. At the knot portion, even if a excitation force acts on the rotor 14, the rotor 14 hardly displaces from its original shape.

0次の円環モードは、原形状と相似な形状を維持しつつ、ロータ14が径方向に伸張及び収縮を繰り返すモードである。 The 0th-order annular mode is a mode in which the rotor 14 repeatedly expands and contracts in the radial direction while maintaining a shape similar to the original shape.

1次の円環モードは、ロータ14が、回りつつ1本の節線を基準として変位するモードである。詳しくは、1次の円環モードは、原形状に対して、1か所の腹が径方向に伸長するとともに、伸長する腹からπだけ離間した1か所の腹が径方向に収縮するモードである。2次の円環モードは、ロータ14が、回りつつ2本の節線を基準として変位するモードである。詳しくは、2次の円環モードは、原形状に対して、互いにπだけ離間した2か所の腹が径方向に伸長するとともに、伸長する2か所の腹から「π/2」だけ離間した2か所の腹が径方向に収縮するモードである。 The primary ring mode is a mode in which the rotor 14 is displaced with respect to one node line while rotating. Specifically, the primary annular mode is a mode in which one belly extends in the radial direction with respect to the original shape, and one belly is contracted in the radial direction at a distance of π from the extending belly. Is. The secondary ring mode is a mode in which the rotor 14 is displaced with respect to the two node lines while rotating. Specifically, in the quadratic ring mode, two antinodes separated from each other by π with respect to the original shape extend in the radial direction, and are separated by “π / 2” from the two extending antinodes. This is a mode in which the two bellies contract in the radial direction.

3次の円環モードは、ロータ14が、回りつつ3本の節線を基準として変位するモードである。詳しくは、3次の円環モードは、原形状に対して、「2π/3」間隔で離れた3か所の腹が径方向に伸長するとともに、伸長する3か所の腹から「π/3」だけ離間した3か所の腹が径方向に収縮するモードである。4次の円環モードは、ロータ14が、回りつつ4本の節線を基準として変位するモードである。詳しくは、4次の円環モードは、原形状に対して、「π/2」間隔で離れた4か所の腹が径方向に伸長するとともに、伸長する4か所の腹から「π/4」だけ離間した4か所の腹が径方向に収縮するモードである。 The tertiary ring mode is a mode in which the rotor 14 is displaced while rotating with reference to three node lines. Specifically, in the third-order annular mode, the three vents separated in the original shape at intervals of "2π / 3" extend in the radial direction, and "π /" from the three extending vents. This is a mode in which the abdomen of three places separated by 3 ”contracts in the radial direction. The fourth-order annular mode is a mode in which the rotor 14 is displaced with reference to four node lines while rotating. Specifically, in the fourth-order annulus mode, four bellies separated from each other at "π / 2" intervals extend in the radial direction with respect to the original shape, and "π /" from the four extending bellies. This is a mode in which the bellies at four locations separated by 4 ”contract in the radial direction.

5次の円環モードは、ロータ14が、回りつつ5本の節線を基準として変位するモードである。詳しくは、5次の円環モードは、原形状に対して、「2π/5」間隔で離れた5か所の腹が径方向に伸長するとともに、伸長する5か所の腹から「π/5」だけ離間した5か所の腹が径方向に収縮するモードである。 The fifth-order annular mode is a mode in which the rotor 14 is displaced with reference to five node lines while rotating. Specifically, in the fifth-order annulus mode, five bellies separated from the original shape at intervals of "2π / 5" extend in the radial direction, and "π /" from the extending five bellies. This is a mode in which the abdomen of 5 places separated by 5 "contracts in the radial direction.

Xを自然数とすると、X次の円環モードを生じさせる加振力は、吸引力の増加する箇所と吸引力の減少する箇所との角度間隔が、「π/X」となる力である。 Assuming that X is a natural number, the exciting force that causes the X-order annular mode is a force at which the angular distance between the point where the suction force increases and the point where the suction force decreases is "π / X".

これらの円環モードは、それぞれ固有の共振周波数(共振角速度)を有している。そして、各円環モードを生じさせる加振力の周波数が、各円環モードの共振周波数近傍となることで、ロータ14の共振現象が生じる。加振力の実際の周波数が共振周波数近傍となる場合、モータ10の磁気音が増大し、可聴周波数帯域におけるノイズレベルが大きくなる等の問題が生じる。 Each of these ring modes has a unique resonance frequency (resonance angular velocity). Then, the frequency of the exciting force that causes each annular mode becomes close to the resonance frequency of each annular mode, so that the resonance phenomenon of the rotor 14 occurs. When the actual frequency of the exciting force is close to the resonance frequency, the magnetic sound of the motor 10 increases, causing problems such as an increase in the noise level in the audible frequency band.

こうした問題に対処すべく、本実施形態では、制御装置30に高調波電圧設定部30eが備えられている。高調波電圧設定部30eには、磁気音の発生要因となる径方向の電磁力変動を抑制するための第1U,V,W相高調波電圧VUH1,VVH1,VWH1と、第2U,V,W相高調波電圧VUH2,VVH2,VWH2とが記憶されている。以下、電磁力変動を抑制するための高調波電圧について説明する。 In order to deal with such a problem, in the present embodiment, the control device 30 is provided with a harmonic voltage setting unit 30e. The harmonic voltage setting unit 30e contains first U, V, W phase harmonic voltages VUH1, VVH1, VWH1 and second U, V, W for suppressing radial electromagnetic force fluctuations that cause magnetic noise. The phase harmonic voltages VUH2, VVH2, and VWH2 are stored. Hereinafter, the harmonic voltage for suppressing the fluctuation of the electromagnetic force will be described.

各相の基本波電流IUB,IVB,IWBは,下式(eq2)によって表される。これら基本波電流IUB,IVB,IWBは、電気角θeで位相が互いに「2π/3」ずれた波形となっている。 The fundamental wave currents IUB, IVB, and IWB of each phase are expressed by the following equation (eq2). These fundamental wave currents IUB, IVB, and IWB have waveforms that are "2π / 3" out of phase with each other at an electric angle θe.

Figure 0006841018
以下、U相を例にして説明する。モータ10を基本波電流IUB,IVB,IWBによって運転した場合の結果から、騒音抑制のためには、電磁力の6次成分を低減させることが要求される。6次成分とは、巻線12U,12V,12Wに流れる基本波電流の6倍の変動角速度を有する電磁力のことである。ここで、モータ10の径方向の電磁力(節点力)をFで表す。基本波電流を流すことにより、電磁力Fが発生するのであるから、電磁力Fは下式(eq3)によって表すことができる。
Figure 0006841018
Hereinafter, the U phase will be described as an example. From the results when the motor 10 is operated by the fundamental wave currents IUB, IVB, and IWB, it is required to reduce the sixth component of the electromagnetic force in order to suppress noise. The sixth-order component is an electromagnetic force having a fluctuating angular velocity six times that of the fundamental wave current flowing through the windings 12U, 12V, and 12W. Here, the radial electromagnetic force (node force) of the motor 10 is represented by F. Since the electromagnetic force F is generated by passing the fundamental wave current, the electromagnetic force F can be expressed by the following equation (eq3).

Figure 0006841018
電磁力Fの主要成分は、2次,4次,6次等の偶数次数の電磁力であることが知られている。このため、上式(eq3)におけるGは、奇数次数の周期関数として下式(eq4)によって表すことができる。
Figure 0006841018
It is known that the main component of the electromagnetic force F is an even-order electromagnetic force such as a second-order, fourth-order, or sixth-order. Therefore, G in the above equation (eq3) can be expressed by the following equation (eq4) as a periodic function of odd-order order.

Figure 0006841018
ここで、通常、基本波電流を流すことにより大きな平均トルクが得られるようにモータが設計される。このことから、Gについて、低次のものほど係数を大きな値に設定する。このため、本実施形態では、上式(eq4)において、「n=1」とする。ここで、高調波電流を下式(eq5)で表す。
Figure 0006841018
Here, the motor is usually designed so that a large average torque can be obtained by passing a fundamental wave current. For this reason, for G, the lower the order, the larger the coefficient is set. Therefore, in the present embodiment, “n = 1” is set in the above equation (eq4). Here, the harmonic current is expressed by the following equation (eq5).

Figure 0006841018
上式(eq5)において、βは2以上の整数である。上式(eq4),(eq5)を上式(eq3)に代入することにより、高調波電磁力FHを下式(eq6)によって表すことができる。
Figure 0006841018
In the above equation (eq5), β is an integer of 2 or more. By substituting the above equations (eq4) and (eq5) into the above equation (eq3), the harmonic electromagnetic force FH can be expressed by the following equation (eq6).

Figure 0006841018
ここで、「β=6M−1」(Mは0以上の整数)とする場合、上式(eq6)は下式(eq7)となる。
Figure 0006841018
Here, when "β = 6M-1" (M is an integer of 0 or more), the above equation (eq6) becomes the following equation (eq7).

Figure 0006841018
上式(eq5),(eq7)は、「6M−1」次の高調波電流を巻線12U,12V,12Wに流すと、「6M」次の電磁力と、「6M−2」次の電磁力とがロータ14に作用することを表している。ここで、「6M」次の電磁力,高調波電流とは、「6M」と基本角速度との乗算値を変動角速度とする電磁力,高調波電流のことである。基本角速度とは、巻線12U,12V,12Wに流す基本波電流の変動角速度ωeのことである。上式(eq5),(eq7)は、「6M−1」次の高調波電流を巻線12U,12V,12Wに流すことにより、「6M」次,「6M−2」次の電磁力を制御できることを表している。本実施形態では、「6M−2」次の電磁力を低減するように、上式(eq7)の係数e,fを調整する。ただし、この調整により、「6M」次の電磁力が増大する。
Figure 0006841018
In the above equations (eq5) and (eq7), when a harmonic current of the "6M-1" order is passed through the windings 12U, 12V, 12W, the electromagnetic force of the "6M" order and the electromagnetic force of the "6M-2" order are applied. It shows that the force acts on the rotor 14. Here, the electromagnetic force and harmonic current of the "6M" order are the electromagnetic force and harmonic current whose fluctuating angular velocity is the product of "6M" and the basic angular velocity. The basic angular velocity is the fluctuating angular velocity ωe of the fundamental wave current flowing through the windings 12U, 12V, and 12W. In the above equations (eq5) and (eq7), the electromagnetic force of the "6M-1" order and the "6M-2" order is controlled by passing the harmonic current of the "6M-1" order through the windings 12U, 12V, 12W. It shows that you can do it. In the present embodiment, the coefficients e and f of the above equation (eq7) are adjusted so as to reduce the electromagnetic force of the "6M-2" order. However, this adjustment increases the electromagnetic force of the "6M" order.

一方、「β=6M+1」とする場合、上式(eq6)は下式(eq8)となる。 On the other hand, when "β = 6M + 1", the above equation (eq6) becomes the following equation (eq8).

Figure 0006841018
上式(eq5),(eq8)は、「6M+1」次の高調波電流を巻線12U,12V,12Wに流すと、「6M」次の電磁力と、「6M+2」次の電磁力とがロータ14に作用することを表している。すなわち、上式(eq5),(eq8)は、「6M+1」次の高調波電流を巻線12U,12V,12Wに流すことにより、「6M」次,「6M+2」次の電磁力を制御できることを表している。本実施形態では、「6M−1」次の高調波電流の重畳によって増大する「6M」次の電磁力を低減するように、上式(eq8)の係数e,fを調整する。ただし、この調整により、「6M+2」次の電磁力が増大する。
Figure 0006841018
In the above equations (eq5) and (eq8), when a harmonic current of the "6M + 1" order is passed through the windings 12U, 12V, 12W, the "6M" order electromagnetic force and the "6M + 2" order electromagnetic force become a rotor. It shows that it acts on 14. That is, the above equations (eq5) and (eq8) can control the "6M" order and "6M + 2" order electromagnetic forces by passing the "6M + 1" order harmonic current through the windings 12U, 12V, 12W. Represents. In the present embodiment, the coefficients e and f of the above equation (eq8) are adjusted so as to reduce the “6M” -order electromagnetic force that increases due to the superposition of the “6M-1” -order harmonic current. However, this adjustment increases the electromagnetic force of the "6M + 2" order.

本実施形態では、10次の電磁力の変動角速度が2次の円環モードに応じた共振角速度近傍となる場合、騒音が増大する。このため、以上説明した事項に基づいて、「M=2」とし、騒音の発生要因となる10次の電磁力を、11次の高調波電流の重畳によって12次の電磁力に変換する。ここで本実施形態では、12次の電磁力の変動角速度も共振角速度近傍となる。このため、さらに、12次の電磁力を、13次の高調波電流の重畳によって14次の電磁力に変換する。14次の電磁力の変動角速度は共振角速度から十分離間した値となる。このため、騒音の低減が可能となる。 In the present embodiment, noise increases when the fluctuation angular velocity of the 10th-order electromagnetic force is close to the resonance angular velocity corresponding to the second-order annular mode. Therefore, based on the above-mentioned matters, "M = 2" is set, and the 10th-order electromagnetic force that causes noise is converted into the 12th-order electromagnetic force by superimposing the 11th-order harmonic current. Here, in the present embodiment, the fluctuation angular velocity of the twelfth-order electromagnetic force is also close to the resonance angular velocity. Therefore, the 12th-order electromagnetic force is further converted into the 14th-order electromagnetic force by superimposing the 13th-order harmonic current. The fluctuation angular velocity of the 14th-order electromagnetic force is a value sufficiently separated from the resonance angular velocity. Therefore, noise can be reduced.

したがって、本実施形態では、ロータ14に作用する電磁力のうち、10次の電磁力を低減可能な11次の高調波電流(以下「第1高調波電流IUH1,IVH1,IWH1」という。)と、11次の高調波電流の重畳によって増大する12次の電磁力を低減可能な13次の高調波電流(以下「第2高調波電流IUH2,IVH2,IWH2」という。)とを、基本波電流IUB,IVB,IWBに重畳する。図4には、U相の各高調波電流IUH1,IUH2を基本波電流IUBに重畳した場合の電流の推移を例示した。下式(eq9)にU相の第1高調波電流IUH1を示し、下式(eq10)にU相の第2高調波電流IUH2を示す。 Therefore, in the present embodiment, among the electromagnetic forces acting on the rotor 14, the 11th-order harmonic current (hereinafter referred to as "first harmonic current IUH1, IVH1, IWH1") capable of reducing the 10th-order electromagnetic force is used. , The 13th harmonic current (hereinafter referred to as "2nd harmonic current IUH2, IVH2, IWH2") that can reduce the 12th order electromagnetic force that increases due to the superimposition of the 11th harmonic current is the fundamental wave current. It is superimposed on IUB, IVB, and IWB. FIG. 4 illustrates the transition of the current when the U-phase harmonic currents IUH1 and IUH2 are superimposed on the fundamental wave current IUB. The following equation (eq9) shows the U-phase first harmonic current IUH1, and the following equation (eq10) shows the U-phase second harmonic current IUH2.

Figure 0006841018
Figure 0006841018

Figure 0006841018
第1高調波電流IUH1,IVH1,IWH1は、10次の電磁力を低減させるように、上式(eq9)に示した高調波電流の位相及び振幅(各係数e1,f1)が調整された波形となっている。U,V,W相の高調波電流IUH1,IVH1,IWH1は、波形形状が互いに同一であってかつ、電気角θeで位相が互いに「2π/3」ずれた波形となっている。第2高調波電流IUH2,IVH2,IWH2についても同様である。
Figure 0006841018
The first harmonic currents IUH1, IVH1, IWH1 are waveforms in which the phase and amplitude (each coefficient e1, f1) of the harmonic current shown in the above equation (eq9) are adjusted so as to reduce the 10th-order electromagnetic force. It has become. The U, V, and W phase harmonic currents IUH1, IVH1, and IWH1 have waveform shapes that are the same as each other and that are out of phase with each other at an electric angle θe by "2π / 3". The same applies to the second harmonic currents IUH2, IVH2, and IWH2.

第1高調波電流IUH1,IVH1,IWH1を巻線12U,12V,12Wに流すための第1高調波電圧VUH1,VVH1,VWH1と、第2高調波電流IUH2,IVH2,IWH2を巻線12U,12V,12Wに流すための第2高調波電圧VUH2,VVH2,VWH2とが高調波電圧設定部30eのメモリに予め記憶されている。詳しくは、高調波電圧設定部30eには、下式(eq11),(eq12)に示すように、適合された11,13次の高調波電圧VUH1,VVH1,VVW1が予め記憶されている。ここで、高調波電流から高調波電圧への変換は、例えば、モータ10に印加される相電圧と相電流とを関係付ける周知の電圧方程式に基づいて行うことができる。 The first harmonic voltage VUH1, VVH1, VWH1 for passing the first harmonic currents IUH1, IVH1, IWH1 through the windings 12U, 12V, 12W and the second harmonic currents IUH2, IVH2, IWH2 are wound 12U, 12V. , The second harmonic voltage VUH2, VVH2, VWH2 for flowing to 12W is stored in advance in the memory of the harmonic voltage setting unit 30e. Specifically, as shown in the following equations (eq11) and (eq12), the matched 11th and 13th order harmonic voltages VUH1, VVH1, and VVW1 are stored in advance in the harmonic voltage setting unit 30e. Here, the conversion from the harmonic current to the harmonic voltage can be performed, for example, based on a well-known voltage equation relating the phase voltage applied to the motor 10 to the phase current.

Figure 0006841018
Figure 0006841018

Figure 0006841018
上式(eq11),(eq12)におけるγ,δは、上式(eq1)の基本波電圧に対する位相差を示す。本実施形態では、上式(eq11)におけるV11,γを第1振幅,第1位相差と称すこととし、上式(eq12)におけるV13,Δを第2振幅,第2位相差と称すこととする。U,V,W相の第1高調波電圧VUH1,VVH1,VWH1は、10次の電磁力を低減させるように設定されている。具体的には、第1高調波電圧VUH1,VVH1,VWH1は、10次の電磁力を低減させるように、上式(eq11)に示した第1位相差γ及び第1振幅V11が調整された波形となっている。また、本実施形態において、U,V,W相の第1高調波電圧VUH1,VVH1,VWH1は、波形形状が互いに同一であってかつ、電気角θeで位相が互いに「2π/3」ずれた波形となっている。また、U,V,W相の第2高調波電圧VUH2,VVH2,VWH2は、13次の電磁力を低減させるように設定されている。具体的には、第2高調波電圧VUH2,VVH2,VWH2は、14次の電磁力を低減させるように、上式(eq12)に示した第2位相差δ及び第2振幅V13が調整された波形となっている。また、本実施形態において、U,V,W相の第2高調波電圧VUH2,VVH2,VWH2は、波形形状が互いに同一であってかつ、電気角θeで位相が互いに「2π/3」ずれた波形となっている。
Figure 0006841018
Γ and δ in the above equations (eq11) and (eq12) indicate the phase difference with respect to the fundamental wave voltage of the above equation (eq1). In the present embodiment, V11 and γ in the above equation (eq11) are referred to as the first amplitude and the first phase difference, and V13 and Δ in the above equation (eq12) are referred to as the second amplitude and the second phase difference. To do. The first harmonic voltages VUH1, VVH1, and VWH1 of the U, V, and W phases are set to reduce the 10th-order electromagnetic force. Specifically, in the first harmonic voltage VUH1, VVH1, VWH1, the first phase difference γ and the first amplitude V11 shown in the above equation (eq11) are adjusted so as to reduce the 10th-order electromagnetic force. It is a waveform. Further, in the present embodiment, the first harmonic voltages VUH1, VVH1, and VWH1 of the U, V, and W phases have the same waveform shape and are out of phase with each other by "2π / 3" at the electric angle θe. It is a waveform. The U, V, and W phase second harmonic voltages VUH2, VVH2, and VWH2 are set to reduce the 13th-order electromagnetic force. Specifically, in the second harmonic voltage VUH2, VVH2, VWH2, the second phase difference δ and the second amplitude V13 shown in the above equation (eq12) are adjusted so as to reduce the 14th-order electromagnetic force. It is a waveform. Further, in the present embodiment, the second harmonic voltages VUH2, VVH2, and VWH2 of the U, V, and W phases have the same waveform shape and are out of phase with each other by "2π / 3" at the electric angle θe. It is a waveform.

本実施形態において、第1,第2高調波電圧は、指令角速度ωtgt及び電気角θeと関係付けられて高調波電圧設定部30eにマップデータとして記憶されている。高調波電圧設定部30eは、都度(例えば、制御装置30の制御周期毎に)入力された指令角速度ωtgtと電気角θeとに基づいて、該当する各高調波電圧を選択し、各重畳部30fU〜30fW、30gU〜30gWに出力する。これにより、基本波電流に第1,第2高調波電流を重畳することができる。 In the present embodiment, the first and second harmonic voltages are stored as map data in the harmonic voltage setting unit 30e in relation to the command angular velocity ωtgt and the electric angle θe. The harmonic voltage setting unit 30e selects each corresponding harmonic voltage based on the command angular velocity ωtgt and the electric angle θe input each time (for example, for each control cycle of the control device 30), and each superimposing unit 30fU. Output to ~ 30fW, 30gU ~ 30gW. As a result, the first and second harmonic currents can be superimposed on the fundamental wave current.

こうした構成によれば、実際の回転角速度ωmが共振角速度に近づくことにより、基本波電圧に第1,第2高調波電圧が重畳されることとなる。そして、実際の回転角速度ωmが共振角速度から離れると、基本波電圧に重畳される第1,第2高調波電圧が小さくなる又は0となる。 According to such a configuration, the first and second harmonic voltages are superimposed on the fundamental wave voltage when the actual rotation angular velocity ωm approaches the resonance angular velocity. Then, when the actual rotation angular velocity ωm deviates from the resonance angular velocity, the first and second harmonic voltages superimposed on the fundamental wave voltage become smaller or become zero.

ところで、モータ10の個体差に起因して、量産されたモータ10毎に永久磁石14aの磁束特性が異なる。この場合、メモリに記憶されている高調波電圧が、11次,13次の電磁力変動を低減するための適正な高調波電圧からずれ得る。この場合、出力トルクに寄与しないトルク変動成分が増加することにより、騒音が増加する懸念がある。 By the way, due to the individual difference of the motor 10, the magnetic flux characteristics of the permanent magnet 14a are different for each of the mass-produced motors 10. In this case, the harmonic voltage stored in the memory may deviate from the appropriate harmonic voltage for reducing the 11th and 13th order electromagnetic force fluctuations. In this case, there is a concern that noise will increase due to an increase in torque fluctuation components that do not contribute to output torque.

そこで制御装置30は、図1に示す補正値算出部30iを備えている。補正値算出部30iは、メモリに記憶されている第1,第2高調波電圧を補正する補正処理を行う。以下、補正処理について説明する。 Therefore, the control device 30 includes the correction value calculation unit 30i shown in FIG. The correction value calculation unit 30i performs a correction process for correcting the first and second harmonic voltages stored in the memory. The correction process will be described below.

ロータ14の径方向の電磁力Fは、下式(eq13)に示すように、ロータの永久磁石からの磁束φmと、ステータ巻線に流れる電流Iとに比例する。 The radial electromagnetic force F of the rotor 14 is proportional to the magnetic flux φm from the permanent magnet of the rotor and the current I flowing through the stator winding, as shown in the following equation (eq13).

Figure 0006841018
ここで、ロータ14が一定速度で回転している場合において、磁束φmのうち、正弦波で表される磁束を正弦波磁束φ0とし、正弦波磁束φ0からの歪み成分を磁束歪みΔφとする。また、電流Iのうち、正弦波で表される電流を正弦波電流I0とし、正弦波電流I0からの歪み成分を電流歪みΔIとする。この場合、上式(eq13)が下式(eq14)で表される。
Figure 0006841018
Here, when the rotor 14 is rotating at a constant speed, of the magnetic flux φm, the magnetic flux represented by the sine wave is defined as the sine wave magnetic flux φ0, and the distortion component from the sine wave magnetic flux φ0 is defined as the magnetic flux strain Δφ. Further, among the currents I, the current represented by the sine wave is defined as the sine wave current I0, and the distortion component from the sine wave current I0 is defined as the current strain ΔI. In this case, the above equation (eq13) is expressed by the following equation (eq14).

Figure 0006841018
上式(eq14)において、「Δφ×ΔI」は他の項と比較して非常に小さいため、無視している。上式(eq14)において、右辺第1項の「φ0×I0」はモータ10の出力トルクを示し、右辺第2項の「Δφ×I0+φ0×ΔI」は、磁気音を生じさせる加振力を示す。第1,第2高調波電流を流すことにより、右辺第2項の加振力を0とすることができれば、磁気音が低減できる。ただし、この加振力において、磁束歪みΔφがモータ10の個体差によりばらつく。このため、磁束歪みΔφを観測し、観測した磁束歪みΔφに基づいて、下式(eq15)を満たす電流歪みΔIを高調波電流として巻線に流すことにより、加振力を低減できる。
Figure 0006841018
In the above equation (eq14), “Δφ × ΔI” is ignored because it is very small compared to other terms. In the above equation (eq14), “φ0 × I0” in the first term on the right side indicates the output torque of the motor 10, and “Δφ × I0 + φ0 × ΔI” in the second term on the right side indicates an exciting force that generates a magnetic sound. .. If the exciting force of the second term on the right side can be set to 0 by passing the first and second harmonic currents, the magnetic sound can be reduced. However, in this exciting force, the magnetic flux strain Δφ varies depending on the individual difference of the motor 10. Therefore, the exciting force can be reduced by observing the magnetic flux strain Δφ and passing the current strain ΔI satisfying the following equation (eq15) through the winding as a harmonic current based on the observed magnetic flux strain Δφ.

Figure 0006841018
ちなみに、本実施形態において低減対象とする電磁力変動の次数は、永久磁石の磁束変動の次数と同じである。つまり、マクスウェルの応力の式により、ロータの径方向の電磁力Feは、下式(eq16)により表される。
Figure 0006841018
Incidentally, the order of the electromagnetic force fluctuation to be reduced in the present embodiment is the same as the order of the magnetic flux fluctuation of the permanent magnet. That is, according to Maxwell's stress equation, the electromagnetic force Fe in the radial direction of the rotor is expressed by the following equation (eq16).

Figure 0006841018
上式(eq16)において、μは透磁率を示し、Bは磁束密度を示し、Φはティース12aと永久磁石14aとの間の磁束を示す。ここで磁束Φは、下式(eq17)に示すように、永久磁石14aの磁石磁束φmと、巻線12U,12V,12Wに電流が流れることにより発生する磁束φeとからなる。
Figure 0006841018
In the above equation (eq16), μ indicates the magnetic permeability, B indicates the magnetic flux density, and Φ indicates the magnetic flux between the teeth 12a and the permanent magnet 14a. Here, the magnetic flux Φ is composed of the magnet magnetic flux φm of the permanent magnet 14a and the magnetic flux φe generated by the current flowing through the windings 12U, 12V, and 12W, as shown in the following equation (eq17).

Figure 0006841018
上式(eq17)において、Lは各巻線12U〜12Wのインダクタンスを示し、Iは各巻線12U〜12Wに流れる電流を示す。上式(eq17)を上式(eq16)に代入すると、下式(eq18)が導かれる。
Figure 0006841018
In the above equation (eq17), L indicates the inductance of each winding 12U to 12W, and I indicates the current flowing through each winding 12U to 12W. Substituting the above equation (eq17) into the above equation (eq16) leads to the following equation (eq18).

Figure 0006841018
上式(eq18)において、右辺第2項が磁気音を生じさせる加振力を示す。すなわち、本実施形態では、磁石磁束φmを観測して電磁力Feを低減するため、観測対象となる磁石磁束φの変動角速度と、低減対象とする電磁力Feの変動角速度とが同じとなる。
Figure 0006841018
In the above equation (eq18), the second term on the right side indicates the exciting force that produces a magnetic sound. That is, in the present embodiment, since the magnetic flux φm is observed to reduce the electromagnetic force Fe, the fluctuation angular velocity of the magnet magnetic flux φ to be observed and the fluctuation angular velocity of the electromagnetic force Fe to be reduced are the same.

これに対し、上記特許文献1に記載の技術では、磁束を検出するサーチコイルがティースに設けられている。この構成では、サーチコイルにより検出される磁束が、磁石磁束φm及び電流が流れることにより発生する磁束φeが合計された磁束Φとなる。このため上記特許文献1に記載の技術では、上式(eq16)に示すように、観測対象となる磁石磁束φの変動角速度の2倍の角速度が、低減対象とする電磁力Feの変動角速度となる。このため、本実施形態で低減対象とする電磁力の変動角速度と、上記特許文献1で低減対象とする電磁力の変動角速度とは異なる。 On the other hand, in the technique described in Patent Document 1, a search coil for detecting magnetic flux is provided in the teeth. In this configuration, the magnetic flux detected by the search coil is the total magnetic flux Φ, which is the sum of the magnetic flux φm of the magnet and the magnetic flux φe generated by the flow of the current. Therefore, in the technique described in Patent Document 1, as shown in the above equation (eq16), the angular velocity twice the fluctuating angular velocity of the magnet magnetic flux φ to be observed is the fluctuating angular velocity of the electromagnetic force Fe to be reduced. Become. Therefore, the fluctuation angular velocity of the electromagnetic force to be reduced in the present embodiment is different from the fluctuation angular velocity of the electromagnetic force to be reduced in Patent Document 1.

図5に、補正値算出部30iにより実行される補正処理の手順を示す。この処理は、工場における制御装置30の出荷前検査時や、モータ10の起動時に実行される。 FIG. 5 shows a procedure of correction processing executed by the correction value calculation unit 30i. This process is executed at the time of pre-shipment inspection of the control device 30 in the factory or at the time of starting the motor 10.

この一連の処理によれば、まずステップS10において、ロータ14が回転中であるか否かを判定する。 According to this series of processes, first, in step S10, it is determined whether or not the rotor 14 is rotating.

ステップS10において肯定判定した場合には、ステップS12に進み、巻線12U,12V,12Wへの通電を一時的に停止する。この処理は、永久磁石14aの磁束を把握しやすくし、演算処理の増加を回避するための処理である。つまり、巻線12U,12V,12Wに通電されると、巻線12U,12V,12Wに電流が流れることにより磁束が発生する。このため、各ホール素子42a〜42cは、電流により発生した磁束と磁石磁束とが合計されたものを検出することとなる。この場合、第1,第2高調波電圧を補正するためには、検出された磁束から、電流により発生した磁束を差し引く必要がある。その結果、補正処理における演算処理が増加する。これに対し、巻線12U,12V,12Wへの通電が停止されている期間における各ホール素子42a〜42cの磁束検出値は、磁石磁束のみとなり、磁束検出値から電流により発生した磁束を差し引く必要がない。なお本実施形態において、本ステップの処理が通電停止部に相当する。 If an affirmative determination is made in step S10, the process proceeds to step S12, and the energization of the windings 12U, 12V, and 12W is temporarily stopped. This process is a process for making it easy to grasp the magnetic flux of the permanent magnet 14a and avoiding an increase in the arithmetic processing. That is, when the windings 12U, 12V, 12W are energized, magnetic flux is generated by the current flowing through the windings 12U, 12V, 12W. Therefore, each Hall element 42a to 42c detects the total of the magnetic flux generated by the current and the magnetic flux of the magnet. In this case, in order to correct the first and second harmonic voltages, it is necessary to subtract the magnetic flux generated by the current from the detected magnetic flux. As a result, the arithmetic processing in the correction processing increases. On the other hand, the magnetic flux detection value of each Hall element 42a to 42c during the period when the energization of the windings 12U, 12V, and 12W is stopped is only the magnetic flux, and it is necessary to subtract the magnetic flux generated by the current from the magnetic flux detection value. There is no. In this embodiment, the process of this step corresponds to the energization stop portion.

続くステップS14では、ホール素子42a〜42cにより検出された磁束を電気角θeと関係付けて取得する。電気角θeと関係付けて磁石磁束を把握することにより、電気角θeを独立変数とし、磁石磁束を従属変数とした磁束特性を適正に把握できる。なお、本ステップで用いられる磁束検出値は、各ホール素子42a〜42cのうち少なくとも1つの磁束検出値であればよい。 In the following step S14, the magnetic flux detected by the Hall elements 42a to 42c is acquired in relation to the electric angle θe. By grasping the magnetic flux of the magnet in relation to the electric angle θe, it is possible to appropriately grasp the magnetic flux characteristics with the electric angle θe as the independent variable and the magnet magnetic flux as the dependent variable. The magnetic flux detection value used in this step may be at least one magnetic flux detection value among the Hall elements 42a to 42c.

続くステップS16では、ステップS14で取得された磁束検出値に基づいて、電気角θeと関係付けた磁束検出値である磁束の空間分布を算出する。なお本実施形態において、ステップS14,S16の処理が磁束情報取得部に相当する。 In the following step S16, the spatial distribution of the magnetic flux, which is the magnetic flux detection value related to the electric angle θe, is calculated based on the magnetic flux detection value acquired in step S14. In this embodiment, the processes of steps S14 and S16 correspond to the magnetic flux information acquisition unit.

続くステップS18では、算出した磁束の空間分布に基づいて、低減対象とする11次,13次の磁束の振幅及び位相差を抽出する。ここで磁束の位相差は、例えば、上式(eq1)で表される基本波電圧に対する位相差、又はモータ10の基準となる電気角に対する位相差とすればよい。そしてステップS18では、抽出した11次の磁束の振幅及び位相差に基づいて、第1振幅V11を補正するための第1振幅補正値、及び第1位相差γを補正するための第1位相補正値を算出する。具体的には、算出した11次の磁束の振幅及び位相差と、予めメモリに記憶されてかつ基準となる11次の磁束の振幅及び位相差とに基づいて、第1振幅補正値及び第1位相補正値を算出する。またステップS18では、抽出した13次の磁束の振幅及び位相差に基づいて、第2振幅V13を補正するための第2振幅補正値、及び第2位相差δを補正するための第2位相補正値を算出する。具体的には、算出した13次の磁束の振幅及び位相差と、予めメモリに記憶されてかつ基準となる13次の磁束の振幅及び位相差とに基づいて、第2振幅補正値及び第2位相補正値を算出する。 In the following step S18, the amplitude and phase difference of the 11th and 13th order magnetic fluxes to be reduced are extracted based on the calculated spatial distribution of the magnetic flux. Here, the phase difference of the magnetic flux may be, for example, the phase difference with respect to the fundamental wave voltage represented by the above equation (eq1) or the phase difference with respect to the reference electric angle of the motor 10. Then, in step S18, the first amplitude correction value for correcting the first amplitude V11 and the first phase correction for correcting the first phase difference γ are based on the extracted amplitude and phase difference of the 11th order magnetic flux. Calculate the value. Specifically, the first amplitude correction value and the first amplitude correction value are based on the calculated amplitude and phase difference of the 11th order magnetic flux and the amplitude and phase difference of the 11th order magnetic flux stored in the memory in advance and as a reference. Calculate the phase correction value. Further, in step S18, the second amplitude correction value for correcting the second amplitude V13 and the second phase correction for correcting the second phase difference δ are based on the extracted amplitude and phase difference of the 13th order magnetic flux. Calculate the value. Specifically, the second amplitude correction value and the second amplitude correction value and the second amplitude correction value are based on the calculated amplitude and phase difference of the 13th order magnetic flux and the amplitude and phase difference of the 13th order magnetic flux stored in the memory in advance and as a reference. Calculate the phase correction value.

そしてステップS18では、算出した第1,第2振幅補正値に基づいて、第1,第2振幅V11,V13を補正し、算出した第1,第2位相補正値に基づいて、第1,第2位相差γ,δを補正する。具体的には例えば、第1高調波の補正を例に説明すると、第1振幅補正値を第1振幅V11に乗算することにより第1振幅V11を補正し、第1位相補正値を第1位相差γに加算することにより第1位相差γを補正すればよい。 Then, in step S18, the first and second amplitudes V11 and V13 are corrected based on the calculated first and second amplitude correction values, and the first and first phases are corrected based on the calculated first and second phase correction values. 2 Correct the phase difference γ and δ. Specifically, for example, to explain the correction of the first harmonic as an example, the first amplitude V11 is corrected by multiplying the first amplitude correction value by the first amplitude V11, and the first phase correction value is set to the first position. The first phase difference γ may be corrected by adding to the phase difference γ.

なお、ステップS18の処理の完了後、巻線12U,12V,12Wへの通電が再開される。そしてその後、高調波電圧設定部30eでは、振幅及び位相差が補正された第1,第2高調波電圧が設定される。 After the processing in step S18 is completed, the energization of the windings 12U, 12V, and 12W is resumed. After that, the harmonic voltage setting unit 30e sets the first and second harmonic voltages in which the amplitude and the phase difference are corrected.

以上説明した本実施形態によれば、以下の効果を得られるようになる。 According to the present embodiment described above, the following effects can be obtained.

第1高調波電圧の第1振幅V11及び第1位相差γを、第1高調波電圧の変動角速度で変動する磁石磁束成分に基づいて補正した。また、第2高調波電圧の第2振幅V13及び第2位相差δを、第2高調波電圧の変動角速度で変動する磁石磁束成分に基づいて補正した。これにより、モータ10に個体差がある場合であっても、ロータ14に作用する径方向の電磁力変動を低減することができる。 The first amplitude V11 and the first phase difference γ of the first harmonic voltage were corrected based on the magnet magnetic flux component which fluctuates with the fluctuation angular velocity of the first harmonic voltage. Further, the second amplitude V13 and the second phase difference δ of the second harmonic voltage were corrected based on the magnet magnetic flux component fluctuating with the fluctuation angular velocity of the second harmonic voltage. As a result, even if there are individual differences in the motor 10, it is possible to reduce the radial electromagnetic force fluctuation acting on the rotor 14.

メモリに記憶されている第1振幅V11及び第1位相差γを、第1高調波電圧の変動角速度で変動する磁石磁束成分に基づいて補正した。また、メモリに記憶されている第2振幅V13及び第2位相差δを、第2高調波電圧の変動角速度で変動する磁石磁束成分に基づいて補正した。この構成によれば、モータ10の個体差を反映させた第1,第2高調波電圧を0から生成する必要がないため、第1,第2高調波電圧を設定するための制御装置30の演算負荷を低減できる。 The first amplitude V11 and the first phase difference γ stored in the memory were corrected based on the magnet magnetic flux component which fluctuates with the fluctuation angular velocity of the first harmonic voltage. Further, the second amplitude V13 and the second phase difference δ stored in the memory were corrected based on the magnet magnetic flux component that fluctuates with the fluctuation angular velocity of the second harmonic voltage. According to this configuration, it is not necessary to generate the first and second harmonic voltages reflecting the individual differences of the motor 10 from 0, so that the control device 30 for setting the first and second harmonic voltages The calculation load can be reduced.

電気角θeと関係付けて把握された磁石磁束φmに基づいて、低減対象とする電磁力の変動角速度で変動する磁極磁束成分を抽出した。これにより、実際の磁石磁束分布を適正に把握でき、第1,第2高調波電圧の補正精度を向上できる。 Based on the magnet magnetic flux φm grasped in relation to the electric angle θe, the magnetic flux magnetic flux component fluctuating at the fluctuating angular velocity of the electromagnetic force to be reduced was extracted. As a result, the actual magnet magnetic flux distribution can be properly grasped, and the correction accuracy of the first and second harmonic voltages can be improved.

各ホール素子42a〜42cにより検出された磁束情報を、モータ制御に用いる電気角θeの算出に加え、第1,第2高調波電圧の補正のために流用した。このため、第1,第2高調波電圧を補正するための専用の磁束検出部を追加することなく、モータ10の個体差を反映して第1,第2高調波電圧を補正できる。 The magnetic flux information detected by the Hall elements 42a to 42c was diverted for the calculation of the electric angle θe used for the motor control and for the correction of the first and second harmonic voltages. Therefore, the first and second harmonic voltages can be corrected by reflecting the individual differences of the motor 10 without adding a dedicated magnetic flux detection unit for correcting the first and second harmonic voltages.

巻線12U,12V,12Wへの通電が停止されている期間において磁極磁束を取得した。これにより、制御装置30の外部に設けられる外部装置を使用することなく磁極磁束成分の抽出を簡易に行うことができ、制御装置30の演算負荷の増大を回避できる。 The magnetic flux of the magnetic pole was acquired during the period when the energization of the windings 12U, 12V, and 12W was stopped. As a result, the magnetic flux component of the magnetic pole can be easily extracted without using an external device provided outside the control device 30, and an increase in the calculation load of the control device 30 can be avoided.

モータ10の起動時に補正処理を行った。このため、モータ10の経年劣化の影響を反映させて第1,第2高調波電圧を補正することができる。なお、補正処理は、モータ10が起動されるたびに行われてもよいし、補正処理が前回行われてから所定期間経過した場合におけるモータ10の起動時に行われてもよい。 Correction processing was performed when the motor 10 was started. Therefore, the first and second harmonic voltages can be corrected by reflecting the influence of the aged deterioration of the motor 10. The correction process may be performed every time the motor 10 is started, or may be performed when the motor 10 is started when a predetermined period has elapsed since the correction process was performed last time.

<第2実施形態>
以下、第2実施形態について、上記第1実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。第1実施形態では、各高調波電圧VUH1〜VWH1,VUH2〜VWH2がメモリに予め記憶されており、記憶された各高調波電圧VUH1〜VWH1,VUH2〜VWH2に基づいて高調波電流が重畳される構成とした。本実施形態では、各高調波電圧VUH1〜VWH1,VUH2〜VWH2がメモリに予め記憶されていない構成とする。このため、制御装置30は、高調波電圧設定部30e及び補正値算出部30iに代えて、図6に示すように、高調波生成部30jを備えている。なお図6において、先の図1に示した構成と同一の構成については、便宜上、同一の符号を付している。
<Second Embodiment>
Hereinafter, the second embodiment will be described with reference to the drawings, focusing on the differences from the first embodiment. In the first embodiment, the harmonic voltages VUH1 to VWH1 and VUH2 to VWH2 are stored in advance in the memory, and the harmonic currents are superimposed based on the stored harmonic voltages VUH1 to VWH1 and VUH2 to VWH2. It was configured. In the present embodiment, the harmonic voltages VUH1 to VWH1 and VUH2 to VWH2 are not stored in the memory in advance. Therefore, the control device 30 includes a harmonic generation unit 30j instead of the harmonic voltage setting unit 30e and the correction value calculation unit 30i, as shown in FIG. In FIG. 6, the same reference numerals are given to the same configurations as those shown in FIG. 1 above for convenience.

高調波生成部30jは、各ホール素子42a〜42cの少なくとも1つの磁束検出値に基づいて、各高調波電圧VUH1〜VWH1,VUH2〜VWH2を生成する。 The harmonic generation unit 30j generates each harmonic voltage VUH1 to VWH1 and VUH2 to VWH2 based on at least one magnetic flux detection value of each Hall element 42a to 42c.

図7に、高調波生成部30jにより実行される高調波電圧の生成処理の手順を示す。この処理は、工場における制御装置30の出荷前検査時、制御装置30が工場から出荷された後のモータ10の起動時、及びモータ10が起動された後のモータ10の駆動時に実行される。なお図7において、先の図5に示した処理と同一の処理については、便宜上、同一のステップ番号を付している。 FIG. 7 shows a procedure of the harmonic voltage generation process executed by the harmonic generation unit 30j. This process is executed at the time of pre-shipment inspection of the control device 30 in the factory, at the time of starting the motor 10 after the control device 30 is shipped from the factory, and at the time of driving the motor 10 after the motor 10 is started. In FIG. 7, the same step numbers are assigned to the same processes as those shown in FIG. 5 above for convenience.

この一連の処理では、ステップS16の処理の完了後、ステップS20に進む。ステップS20では、ステップS16で算出した磁束の空間分布に基づいて、低減対象とする11次,13次の磁束の振幅及び位相差を抽出する。ここで磁束の位相差は、例えば、上式(eq1)で表される基本波電圧に対する位相差、又はモータ10の基準となる電気角に対する位相差とすればよい。 In this series of processes, after the process of step S16 is completed, the process proceeds to step S20. In step S20, the amplitude and phase difference of the 11th and 13th order magnetic fluxes to be reduced are extracted based on the spatial distribution of the magnetic flux calculated in step S16. Here, the phase difference of the magnetic flux may be, for example, the phase difference with respect to the fundamental wave voltage represented by the above equation (eq1) or the phase difference with respect to the reference electric angle of the motor 10.

そしてステップS20では、抽出した11,13次の磁束の振幅及び位相差に基づいて、メモリに記憶された高調波電圧を用いることなく、第1U,V,W相高調波電圧VUH1,VVH1,VWH1と、第2U,V,W相高調波電圧VUH2,VVH2,VWH2とを生成する。 Then, in step S20, based on the amplitude and phase difference of the extracted 11th and 13th order magnetic fluxes, the first U, V, W phase harmonic voltages VUH1, VVH1, VWH1 are used without using the harmonic voltage stored in the memory. And the second U, V, W phase harmonic voltages VUH2, VVH2, VWH2 are generated.

詳しくは、現在の電磁力の周波数をロータ14の円環モードの共振周波数からずらすことのできる磁束の空間分布が実現されるように、抽出した11次の磁束の振幅及び位相差に基づいて第1高調波電流IUH1,IVH1,IWH1の振幅及び位相を算出するとともに、抽出した13次の磁束の振幅及び位相差に基づいて第2高調波電流IUH2,IVH2,IWH2の振幅及び位相を算出する。ここで、磁束の空間分布とは、モータ10の機械角θmと関係付けられた磁束の大きさの分布のことである。本実施形態では、電磁力の周波数が2次の円環モードに応じた共振周波数近傍となる場合に騒音が増大する。このため本実施形態では、現在の電磁力の周波数をロータ14の円環モードの共振周波数からずらすことのできる磁束の空間分布を実現するために、図8に示すように、2次の円環モードに対応する磁束の空間分布が3次の円環モードに対応する磁束の空間分布に変更されるような第1高調波電流IUH1,IVH1,IWH1の振幅及び位相並びに第2高調波電流IUH2,IVH2,IWH2の振幅及び位相を算出する。なお図8では、便宜上、2次の円環モードに対応する磁束の振幅と、3次の円環モードに対応する磁束の振幅とを同じ値として示している。 Specifically, the first order is based on the amplitude and phase difference of the extracted 11th order magnetic flux so that the spatial distribution of the magnetic flux that can shift the frequency of the current electromagnetic force from the resonance frequency of the annular mode of the rotor 14 is realized. The amplitude and phase of the first harmonic currents IUH1, IVH1 and IWH1 are calculated, and the amplitude and phase of the second harmonic currents IUH2, IVH2 and IWH2 are calculated based on the amplitude and phase difference of the extracted 13th-order magnetic flux. Here, the spatial distribution of the magnetic flux is the distribution of the magnitude of the magnetic flux associated with the mechanical angle θm of the motor 10. In the present embodiment, the noise increases when the frequency of the electromagnetic force is close to the resonance frequency corresponding to the secondary ring mode. Therefore, in the present embodiment, as shown in FIG. 8, in order to realize a spatial distribution of magnetic flux that can shift the frequency of the current electromagnetic force from the resonance frequency of the ring mode of the rotor 14, a quadratic ring The amplitude and phase of the first harmonic currents IUH1, IVH1, IWH1 and the second harmonic current IUH2, such that the spatial distribution of the magnetic flux corresponding to the mode is changed to the spatial distribution of the magnetic flux corresponding to the third-order annular mode. Calculate the amplitude and phase of IVH2 and IWH2. In FIG. 8, for convenience, the amplitude of the magnetic flux corresponding to the second-order annular mode and the amplitude of the magnetic flux corresponding to the third-order annular mode are shown as the same value.

そして、算出した第1高調波電流IUH1,IVH1,IWH1の振幅及び位相に基づいて第1高調波電圧VUH1,VVH1,VWH1の第1振幅V11及び第1位相差γを算出する。また、算出した第2高調波電流IUH2,IVH2,IWH2の振幅及び位相に基づいて第2高調波電圧VUH2,VVH2,VWH2の第2振幅V13及び第2位相差δを算出する。ここで、高調波電流から高調波電圧への変換は、例えば、モータ10に印加される相電圧と相電流とを関係付ける周知の電圧方程式に基づいて行うことができる。 Then, the first amplitude V11 and the first phase difference γ of the first harmonic voltages VUH1, VVH1, VWH1 are calculated based on the calculated amplitude and phase of the first harmonic currents IUH1, IVH1, IWH1. Further, the second amplitude V13 and the second phase difference δ of the second harmonic voltage VUH2, VVH2, VWH2 are calculated based on the calculated amplitude and phase of the second harmonic currents IUH2, IVH2, IWH2. Here, the conversion from the harmonic current to the harmonic voltage can be performed, for example, based on a well-known voltage equation relating the phase voltage applied to the motor 10 to the phase current.

ステップS20の処理の完了後、巻線12U,12V,12Wへの通電が再開される。そしてその後、高調波生成部30jは、第1,第2高調波電圧を生成して出力する。 After the processing in step S20 is completed, the energization of the windings 12U, 12V, and 12W is resumed. After that, the harmonic generation unit 30j generates and outputs the first and second harmonic voltages.

詳しくは、高調波生成部30jは、角速度算出部30bによって算出された回転角速度ωmに基づいて、電気角速度ωeを算出する。高調波生成部30jは、算出した第1振幅V11及び第1位相差γに基づいて、算出した電気角速度ωe及び入力された電気角θeに対応させて第1高調波電圧VUH1,VVH1,VWH1を出力する。また、高調波生成部30jは、算出した第2振幅V13及び第2位相差δに基づいて、算出した電気角速度ωe及び入力された電気角θeに対応させて第2高調波電圧VUH2,VVH2,VWH2を出力する。 Specifically, the harmonic generation unit 30j calculates the electric angular velocity ωe based on the rotation angular velocity ωm calculated by the angular velocity calculation unit 30b. The harmonic generation unit 30j generates the first harmonic voltages VUH1, VVH1, VWH1 in accordance with the calculated electric angular velocity ωe and the input electric angle θe based on the calculated first amplitude V11 and the first phase difference γ. Output. Further, the harmonic generation unit 30j has a second harmonic voltage VUH2, VVH2, corresponding to the calculated electric angular velocity ωe and the input electric angle θe based on the calculated second amplitude V13 and the second phase difference δ. Output VWH2.

図9に、上述した各高調波電圧VUH1,VVH1,VWH1,VUH2,VVH2,VWH2が重畳されることにより、2次の円環モードに対応する磁束の空間分布が3次の円環モードに対応する磁束の空間分布に変更される例を示す。磁束の空間分布が変更されることにより、電磁力の周波数成分が2次の円環モードに対応する周波数から3次の円環モードに対応する周波数にシフトされる。その結果、モータ10に個体差がある場合であっても、ロータ14に作用する径方向の電磁力変動を低減することができる。 In FIG. 9, the above-mentioned harmonic voltages VUH1, VVH1, VWH1, VUH2, VVH2, and VWH2 are superposed, so that the spatial distribution of the magnetic flux corresponding to the second-order annular mode corresponds to the third-order annular mode. An example is shown in which the spatial distribution of the magnetic flux is changed. By changing the spatial distribution of the magnetic flux, the frequency component of the electromagnetic force is shifted from the frequency corresponding to the second-order annular mode to the frequency corresponding to the third-order annular mode. As a result, even if there are individual differences in the motor 10, it is possible to reduce the radial electromagnetic force fluctuation acting on the rotor 14.

また本実施形態によれば、メモリに記憶させる各高調波電圧を適合する作業を無くすことができるため、制御装置30を設計する際に要する労力を低減できる。 Further, according to the present embodiment, it is possible to eliminate the work of matching each harmonic voltage stored in the memory, so that the labor required when designing the control device 30 can be reduced.

<第3実施形態>
以下、第3実施形態について、上記第1実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。第1実施形態では、モータ10の固定座標系における高調波電圧VUH1〜VWH1,VUH2〜VWH2を設定した。本実施形態では、モータ10の2相回転座標系であるdq座標系における高調波電圧VUH1〜VWH1,VUH2〜VWH2を設定する。
<Third Embodiment>
Hereinafter, the third embodiment will be described with reference to the drawings, focusing on the differences from the first embodiment. In the first embodiment, the harmonic voltages VUH1 to VWH1 and VUH2 to VWH2 in the fixed coordinate system of the motor 10 are set. In the present embodiment, the harmonic voltages VUH1 to VWH1 and VUH2 to VWH2 in the dq coordinate system, which is the two-phase rotating coordinate system of the motor 10, are set.

図10に、本実施形態に係るシステム構成図を示す。なお図10において、先の図1に示した構成と同一の構成については、便宜上、同一の符号を付している。 FIG. 10 shows a system configuration diagram according to the present embodiment. In FIG. 10, the same components as those shown in FIG. 1 above are designated by the same reference numerals for convenience.

図10に示すように、制御システムは、電流検出部21を備えている。電流検出部21は、モータ10に流れる各相電流のうち、少なくとも2相分の電流を検出する。本実施形態では、電流検出部21は、U,V,W相電流を検出する。電流検出部21の検出値は、制御装置30に入力される。 As shown in FIG. 10, the control system includes a current detection unit 21. The current detection unit 21 detects at least two phases of the currents of each phase flowing through the motor 10. In this embodiment, the current detection unit 21 detects U, V, and W phase currents. The detected value of the current detection unit 21 is input to the control device 30.

続いて、制御装置30によって実行されるモータ10の駆動制御について説明する。 Subsequently, the drive control of the motor 10 executed by the control device 30 will be described.

2相変換部30kは、電流検出部21により検出された相電流と、電気角演算器30aによって算出された電気角θeとに基づいて、3相固定座標系におけるU,V,W相電流をdq座標系におけるd軸電流Idr及びq軸電流Iqrに変換する。 The two-phase conversion unit 30k calculates the U, V, W phase currents in the three-phase fixed coordinate system based on the phase current detected by the current detection unit 21 and the electric angle θe calculated by the electric angle calculator 30a. It is converted into a d-axis current Idr and a q-axis current Iqr in the dq coordinate system.

指令値設定部30mは、指令角速度ωtgtに基づいて、2相回転座標系における電流指令値であるd軸指令電流Id*と、q軸指令電流Iq*とを設定する。なお、d軸指令電流Id*及びq軸指令電流Iq*は、例えば、指令角速度ωtgtと、d軸指令電流Id*及びq軸指令電流Iq*とが関係付けられたマップ情報を用いて設定されればよい。 The command value setting unit 30m sets the d-axis command current Id * and the q-axis command current Iq *, which are the current command values in the two-phase rotating coordinate system, based on the command angular velocity ωtgt. The d-axis command current Id * and the q-axis command current Iq * are set using, for example, map information in which the command angular velocity ωtgt and the d-axis command current Id * and the q-axis command current Iq * are related. Just do it.

基本波電流制御部30nは、d軸電流Idrをd軸指令電流Id*にフィードバック制御するための操作量として、モータ10のd軸電圧成分であるd軸基本波電圧VdBを算出する。本実施形態において、d軸基本波電圧VdBはdq座標系における直流成分である。また、基本波電流制御部30nは、q軸電流Iqrをq軸指令電流Iq*にフィードバック制御するための操作量として、モータ10のq軸電圧成分であるq軸基本波電圧VqBを算出する。本実施形態において、q軸基本波電圧VqBはdq座標系における直流成分である。なお本実施形態において、基本波電流制御部30hが「基本波設定部」に相当する。 The fundamental wave current control unit 30n calculates the d-axis fundamental wave voltage VdB, which is a d-axis voltage component of the motor 10, as an operation amount for feedback-controlling the d-axis current Idr to the d-axis command current Id *. In this embodiment, the d-axis fundamental wave voltage VdB is a DC component in the dq coordinate system. Further, the fundamental wave current control unit 30n calculates the q-axis fundamental wave voltage VqB, which is a q-axis voltage component of the motor 10, as an operation amount for feedback-controlling the q-axis current Iqr to the q-axis command current Iq *. In this embodiment, the q-axis fundamental wave voltage VqB is a DC component in the dq coordinate system. In this embodiment, the fundamental wave current control unit 30h corresponds to the "fundamental wave setting unit".

高調波電圧設定部30pは、指令角速度ωtgtに基づいて、d軸電圧成分であるd軸高調波電圧Vdhと、q軸電圧成分であるq軸高調波電圧Vqhとを算出する。本実施形態において、高調波電圧設定部30pは、記憶部としてのメモリを備えている。d軸高調波電圧Vdh及びq軸高調波電圧Vqhは、指令角速度ωtgtと関係付けられてメモリに記憶されている。 The harmonic voltage setting unit 30p calculates the d-axis harmonic voltage Vdh, which is a d-axis voltage component, and the q-axis harmonic voltage Vqh, which is a q-axis voltage component, based on the command angular velocity ωtgt. In the present embodiment, the harmonic voltage setting unit 30p includes a memory as a storage unit. The d-axis harmonic voltage Vdh and the q-axis harmonic voltage Vqh are stored in the memory in relation to the command angular velocity ωtgt.

本実施形態では、10次の電磁力を14次の電磁力にシフトさせるため、低減対象となる電磁力が、固定座標系において11,13次の電磁力となる。11,13次の電磁力は、dq座標系において12次の電磁力に変換される。このため、d軸高調波電圧Vdh及びq軸高調波電圧Vqhは、dq座標系において12次の高調波電圧となる。 In the present embodiment, since the 10th-order electromagnetic force is shifted to the 14th-order electromagnetic force, the electromagnetic force to be reduced becomes the 11th and 13th-order electromagnetic force in the fixed coordinate system. The 11th and 13th order electromagnetic forces are converted into the 12th order electromagnetic force in the dq coordinate system. Therefore, the d-axis harmonic voltage Vdh and the q-axis harmonic voltage Vqh are 12th-order harmonic voltages in the dq coordinate system.

d軸重畳部30qは、d軸基本波電圧VdBにd軸高調波電圧Vdhを加算して出力する。q軸重畳部30rは、q軸基本波電圧VqBにq軸高調波電圧Vqhを加算して出力する。 The d-axis superimposition unit 30q adds the d-axis harmonic voltage Vdh to the d-axis fundamental wave voltage VdB and outputs it. The q-axis superimposition unit 30r adds the q-axis harmonic voltage Vqh to the q-axis fundamental wave voltage VqB and outputs it.

3相変換部30sは、d軸重畳部30qの出力値「VdB+Vdh」と、q軸重畳部30rの出力値「VqB+Vqh」と、電気角θeとに基づいて、U,V,W相の指令電圧VU,VV,VWを算出する。算出された指令電圧VU,VV,VWは、変調器30hに入力される。 The three-phase conversion unit 30s has U, V, and W phase command voltages based on the output value “VdB + Vdh” of the d-axis superimposition unit 30q, the output value “VqB + Vqh” of the q-axis superimposition unit 30r, and the electric angle θe. Calculate VU, VV, VW. The calculated command voltages VU, VV, and VW are input to the modulator 30h.

制御装置30は、補正値算出部30tを備えている。本実施形態に係る補正値算出部30tは、先の図5のステップS10〜S16の処理を行った後、以下に説明する処理を行う。補正値算出部30tは、ステップS16で算出した磁束の空間分布に基づいて、低減対象とする11次,13次の磁束の振幅及び位相差を抽出する。補正値算出部30tは、抽出した11,13次の磁束の振幅及び位相差に基づいて、d軸高調波電圧Vdh及びq軸高調波電圧Vqhのうちd軸高調波電圧Vdhのみ、又はd軸高調波電圧Vdh及びq軸高調波電圧Vqhの双方を補正するための補正値を算出する。補正値算出部30tは、算出した補正値に基づいて、d軸高調波電圧Vdh及びq軸高調波電圧Vqhのうちd軸高調波電圧Vdhのみ、又はd軸高調波電圧Vdh及びq軸高調波電圧Vqhの双方を補正する。 The control device 30 includes a correction value calculation unit 30t. The correction value calculation unit 30t according to the present embodiment performs the processing described in the following after performing the processing in steps S10 to S16 of FIG. The correction value calculation unit 30t extracts the amplitude and phase difference of the 11th and 13th order magnetic fluxes to be reduced based on the spatial distribution of the magnetic flux calculated in step S16. The correction value calculation unit 30t determines only the d-axis harmonic voltage Vdh of the d-axis harmonic voltage Vdh and the q-axis harmonic voltage Vqh, or the d-axis, based on the amplitude and phase difference of the extracted 11th and 13th order magnetic fluxes. A correction value for correcting both the harmonic voltage Vdh and the q-axis harmonic voltage Vqh is calculated. Based on the calculated correction value, the correction value calculation unit 30t has only the d-axis harmonic voltage Vdh of the d-axis harmonic voltage Vdh and the q-axis harmonic voltage Vqh, or the d-axis harmonic voltage Vdh and the q-axis harmonic. Both the voltage Vqh are corrected.

以上説明した本実施形態によっても、上記第2実施形態と同様の効果を得ることができる。 The same effect as that of the second embodiment can be obtained by the present embodiment described above.

<第4実施形態>
以下、第4実施形態について、上記第3実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。第3実施形態では、d,q軸高調波電圧Vdh,Vqhがメモリに予め記憶されている構成とした。本実施形態では、d,q軸高調波電圧Vdh,Vqhがメモリに予め記憶されていない構成とする。このため、制御装置30は、高調波電圧設定部30p及び補正値算出部30tに代えて、図11に示すように、高調波生成部30uを備えている。なお図11において、先の図10に示した構成と同一の構成については、便宜上、同一の符号を付している。
<Fourth Embodiment>
Hereinafter, the fourth embodiment will be described with reference to the drawings, focusing on the differences from the third embodiment. In the third embodiment, the d and q-axis harmonic voltages Vdh and Vqh are stored in the memory in advance. In the present embodiment, the d and q-axis harmonic voltages Vdh and Vqh are not stored in the memory in advance. Therefore, the control device 30 includes a harmonic generation unit 30u as shown in FIG. 11 in place of the harmonic voltage setting unit 30p and the correction value calculation unit 30t. In FIG. 11, the same components as those shown in FIG. 10 above are designated by the same reference numerals for convenience.

高調波生成部30uは、各ホール素子42a〜42cの少なくとも1つの磁束検出値に基づいて、d,q軸高調波電圧Vdh,Vqhを生成する。詳しくは、高調波生成部30uは、先の図7のステップS10〜S16の処理を行った後、以下に説明する処理を行う。 The harmonic generation unit 30u generates d and q-axis harmonic voltages Vdh and Vqh based on at least one magnetic flux detection value of each Hall element 42a to 42c. Specifically, the harmonic generation unit 30u performs the processes described in the following after performing the processes of steps S10 to S16 of FIG. 7.

高調波生成部30uは、ステップS16で算出した磁束の空間分布に基づいて、低減対象とする11次,13次の磁束の振幅及び位相差を抽出する。高調波生成部30uは、抽出した11,13次の磁束の振幅及び位相差に基づいて、d軸高調波電圧Vdh及びq軸高調波電圧Vqhを生成する。詳しくは、高調波生成部30uは、現在の電磁力の周波数をロータ14の円環モードの共振周波数からずらすことのできる磁束の空間分布が実現されるように、抽出した11次の磁束の振幅及び位相差に基づいて第1高調波電流IUH1,IVH1,IWH1の振幅及び位相を算出するとともに、抽出した13次の磁束の振幅及び位相差に基づいて第2高調波電流IUH2,IVH2,IWH2の振幅及び位相を算出する。 The harmonic generation unit 30u extracts the amplitude and phase difference of the 11th and 13th order magnetic fluxes to be reduced based on the spatial distribution of the magnetic flux calculated in step S16. The harmonic generation unit 30u generates a d-axis harmonic voltage Vdh and a q-axis harmonic voltage Vqh based on the amplitude and phase difference of the extracted 11th and 13th order magnetic fluxes. Specifically, the harmonic generator 30u has extracted the amplitude of the eleventh-order magnetic flux so as to realize a spatial distribution of the magnetic flux that can shift the frequency of the current electromagnetic force from the resonance frequency of the annular mode of the rotor 14. And the amplitude and phase of the first harmonic currents IUH1, IVH1, IWH1 are calculated based on the phase difference, and the second harmonic currents IUH2, IVH2, IWH2 are calculated based on the amplitude and phase difference of the extracted 13th order magnetic flux. Calculate the amplitude and phase.

高調波生成部30uは、算出した各高調波電流IUH1,IVH1,IWH1,IUH2,IVH2,IWH2の振幅及び位相に基づいて、d軸高調波電圧Vdh及びq軸高調波電圧Vqhを算出する。その後、巻線12U,12V,12Wへの通電が再開される。そしてその後、高調波生成部30uは、d,q軸高調波電圧Vdh,Vqhを生成して出力する。 The harmonic generation unit 30u calculates the d-axis harmonic voltage Vdh and the q-axis harmonic voltage Vqh based on the calculated amplitudes and phases of the respective harmonic currents IUH1, IVH1, IWH1, IUH2, IVH2, and IWH2. After that, the energization of the windings 12U, 12V, and 12W is resumed. After that, the harmonic generation unit 30u generates and outputs d, q-axis harmonic voltages Vdh, Vqh.

以上説明した本実施形態によれば、メモリに記憶させる各高調波電圧を適合する作業を無くすことができるため、制御装置30を設計する際に要する労力を低減できる。 According to the present embodiment described above, since it is possible to eliminate the work of matching each harmonic voltage stored in the memory, it is possible to reduce the labor required when designing the control device 30.

(その他の実施形態)
なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。
(Other embodiments)
Each of the above embodiments may be modified as follows.

・上記各実施形態において、巻線12U,12V,12Wへと通電されてモータ10が駆動されている期間において、磁石磁束を取得してもよい。より詳しくは、巻線12U,12V,12Wに電流が流れることにより発生する磁束と磁石磁束との合計磁束から、巻線12U,12V,12Wに電流が流れることにより発生する磁束を差し引くことにより、磁石磁束を取得すればよい。なおこの場合、磁石磁束を検出する各ホール素子42a〜42cである第1磁束検出部に加え、ステータ12の鎖交磁束を検出する第2磁束検出部がシステムに備えられる場合、第1,第2磁束検出部の磁束検出値に基づいて、磁石磁束の取得処理が行われればよい。 -In each of the above embodiments, the magnetic flux of the magnet may be acquired during the period in which the windings 12U, 12V, and 12W are energized to drive the motor 10. More specifically, by subtracting the magnetic flux generated by the current flowing through the windings 12U, 12V, 12W from the total magnetic flux of the magnetic flux generated by the current flowing through the windings 12U, 12V, 12W and the magnet magnetic flux, The magnetic flux of the magnet may be acquired. In this case, when the system is provided with a second magnetic flux detecting unit for detecting the interlinkage magnetic flux of the stator 12, in addition to the first magnetic flux detecting unit which is the Hall elements 42a to 42c for detecting the magnet magnetic flux, the first and first are used. 2. The magnet magnetic flux acquisition process may be performed based on the magnetic flux detection value of the magnetic flux detection unit.

また、巻線12U,12V,12Wへと通電されてモータ10が駆動されている期間において、上記第2磁束検出部を用いることなく、上記第1磁束検出部を用いて磁石磁束を取得してもよい。これは、磁束検出部の設置位置によっては、巻線12U,12V,12Wに電流が流れることにより発生する磁束の影響が小さくなり、この影響を無視できることに基づくものである。以下、この構成において、先の図1の補正値算出部30iにより実行される処理の一例を図12に示す。なお図12において、先の図5に示した処理と同一の処理については、便宜上、同一のステップ番号を付している。 Further, during the period in which the windings 12U, 12V, and 12W are energized and the motor 10 is driven, the magnet magnetic flux is acquired by using the first magnetic flux detecting unit without using the second magnetic flux detecting unit. May be good. This is based on the fact that the influence of the magnetic flux generated by the current flowing through the windings 12U, 12V, and 12W becomes small depending on the installation position of the magnetic flux detection unit, and this influence can be ignored. Hereinafter, in this configuration, FIG. 12 shows an example of the processing executed by the correction value calculation unit 30i of FIG. In FIG. 12, the same step numbers are assigned to the same processes as those shown in FIG. 5 above for convenience.

この一連の処理では、ステップS10において肯定判定した場合には、ステップS22に進み、高調波電圧設定部30eから各高調波電圧VUH1,VVH1,VWH1,VUH2,VVH2,VWH2が出力されて各高調波電圧が重畳されているか否かを判定する。 In this series of processes, if an affirmative determination is made in step S10, the process proceeds to step S22, and each harmonic voltage VUH1, VVH1, VWH1, VUH2, VVH2, VWH2 is output from the harmonic voltage setting unit 30e, and each harmonic is output. Determine if the voltage is superimposed.

ステップS22において否定判定した場合には、ステップS14に進む。一方、ステップS22において肯定判定した場合には、ステップS24に進み、高調波電圧設定部30eに対して、各高調波電圧VUH1,VVH1,VWH1,VUH2,VVH2,VWH2の生成停止及び出力停止を指示する。この際、基本波電圧設定部30dからの各基本波電圧VUB,VVB,VWBの出力は停止しなくてもよい。ステップS24の処理が完了した場合には、ステップS14に進む。 If a negative determination is made in step S22, the process proceeds to step S14. On the other hand, if an affirmative determination is made in step S22, the process proceeds to step S24, and the harmonic voltage setting unit 30e is instructed to stop the generation and output of each harmonic voltage VUH1, VVH1, VWH1, VUH2, VVH2, VWH2. To do. At this time, the outputs of the fundamental wave voltages VUB, VVB, and VWB from the fundamental wave voltage setting unit 30d do not have to be stopped. When the process of step S24 is completed, the process proceeds to step S14.

・上記第2実施形態において、検出した磁石磁束φmに基づいて磁束歪みΔφが算出され、上式(eq15)の関係に基づいて第1,第2高調波電流が算出されてもよい。これにより、第1,第2高調波電圧を適合する工数を削減できる。なお、算出された第1,第2高調波電流は、モータ10の電圧方程式に基づいて、第1,第2高調波電圧に変換されればよい。 -In the second embodiment, the magnetic flux strain Δφ may be calculated based on the detected magnet magnetic flux φm, and the first and second harmonic currents may be calculated based on the relationship of the above equation (eq15). As a result, the man-hours for matching the first and second harmonic voltages can be reduced. The calculated first and second harmonic currents may be converted into first and second harmonic voltages based on the voltage equation of the motor 10.

・上記第1実施形態において、メモリに記憶される高調波指令値としては、第1,第2高調波電圧に限らず、第1,第2高調波電流であってもよい。この場合、例えば、設定した第1,第2高調波電流をモータ10の電圧方程式に基づいて第1,第2高調波電圧に変換し、変換した第1,第2高調波電圧を各重畳部30fU,30fV,30fW,30gU,30gV,30gWに出力すればよい。なお、上記第3実施形態についても同様である。 -In the first embodiment, the harmonic command value stored in the memory is not limited to the first and second harmonic voltages, but may be the first and second harmonic currents. In this case, for example, the set first and second harmonic currents are converted into the first and second harmonic voltages based on the voltage equation of the motor 10, and the converted first and second harmonic voltages are superimposed on each unit. The output may be 30 fU, 30 fV, 30 fW, 30 gU, 30 gV, 30 gW. The same applies to the third embodiment.

・本発明の適用対象としては、ロータ14の回転角を検出する回転角検出部が備えられるシステムに限らない。例えば、回転角検出部が備えられない位置センサレス制御が実施されるシステムに本発明を適用してもよい。 -The application target of the present invention is not limited to a system provided with a rotation angle detection unit that detects the rotation angle of the rotor 14. For example, the present invention may be applied to a system in which position sensorless control is performed without a rotation angle detection unit.

・磁気センサとしては、ホール素子に限らず、例えば、リニアホールIC又は磁束に鎖交するように設置されたサーチコイルであってもよい。また磁気センサとしては、磁極の漏れ磁束を検出できる位置に配置されるものに限らず、モータ10を収容するケース内において磁極及びティース間の主磁束を検出できる位置に配置されるものであってもよい。 -The magnetic sensor is not limited to a Hall element, and may be, for example, a linear Hall IC or a search coil installed so as to interlink with a magnetic flux. Further, the magnetic sensor is not limited to the one arranged at a position where the leakage flux of the magnetic pole can be detected, but is also arranged at a position where the main magnetic flux between the magnetic pole and the tooth can be detected in the case accommodating the motor 10. May be good.

・上記実施形態では、10次の電磁力を14次の電磁力に変換すべく、11次,13次の2つの高調波電流を基本波電流に重畳したがこれに限らない。例えば、1つ、又は3つ以上の高調波電流を基本波電流に重畳してもよい。具体的には例えば、共振角速度近傍の電磁力が4次の電磁力である場合、4次の電磁力を共振角速度から大きく離れた12次の電磁力に変換すべく、4次から12次までに含まれるすべての奇数次の高調波電流である5次,7次,9次,11次の4つの高調波電流を基本波電流に重畳すればよい。 -In the above embodiment, in order to convert the 10th-order electromagnetic force into the 14th-order electromagnetic force, two harmonic currents of the 11th and 13th orders are superimposed on the fundamental wave current, but the present invention is not limited to this. For example, one or more harmonic currents may be superimposed on the fundamental current. Specifically, for example, when the electromagnetic force near the resonance angular velocity is the fourth-order electromagnetic force, the fourth-order electromagnetic force is converted from the fourth-order to the twelfth-order electromagnetic force in order to convert the fourth-order electromagnetic force into a twelfth-order electromagnetic force far away from the resonance angular velocity. It suffices to superimpose the four harmonic currents of the fifth order, the seventh order, the ninth order, and the eleventh order, which are all the odd-order harmonic currents included in

・上記第2実施形態において、高調波生成部30jは、ロータ14に作用する径方向の電磁力変動を低減するための高調波電圧を、高調波電圧を重畳しながら決定してもよい。詳しくは、高調波生成部30jは、図7のステップS20で算出した第1振幅V11及び第1位相差γに基づいて、U,V,W相基本波電圧VUB,VVB,VWBに重畳する基本となる第1高調波電圧VUha,VVha,VWhaを算出する。また、高調波生成部30jは、ステップS20で算出した第2振幅V13及び第2位相差δに基づいて、U,V,W相基本波電圧VUB,VVB,VWBに重畳する基本となる第2高調波電圧VUhb,VVhb,VWhbを算出する。高調波生成部30jは、基本となる第1高調波電圧VUha,VVha,VWhaの振幅及び位相を可変させて、かつ、基本となる第2高調波電圧VUhb,VVhb,VWhbの振幅及び位相を可変させることにより、ロータ14に作用する径方向の電磁力変動を最小化する各高調波電圧VUha,VVha,VWha,VUhb,VVhb,VWhbの振幅及び位相を決定する。 -In the second embodiment, the harmonic generation unit 30j may determine the harmonic voltage for reducing the radial electromagnetic force fluctuation acting on the rotor 14 while superimposing the harmonic voltage. Specifically, the harmonic generation unit 30j is basically superimposed on the U, V, W phase fundamental wave voltages VUB, VVB, VWB based on the first amplitude V11 and the first phase difference γ calculated in step S20 of FIG. The first harmonic voltage VUha, VVha, and VWha to be obtained are calculated. Further, the harmonic generation unit 30j is a second base that is superimposed on the U, V, W phase fundamental wave voltages VUB, VVB, and VWB based on the second amplitude V13 and the second phase difference δ calculated in step S20. The harmonic voltages VUhb, VVhb, and VWhb are calculated. The harmonic generator 30j changes the amplitude and phase of the basic first harmonic voltages VUha, VVha, VWha, and also changes the amplitude and phase of the basic second harmonic voltages VUhb, VVhb, VWhb. The amplitude and phase of each harmonic voltage VUha, VVha, VWha, VUhb, VVhb, VWhb that minimizes the radial electromagnetic force fluctuation acting on the rotor 14 are determined.

・モータの回転角を検出する回転角検出部としては、ホール素子に限らず、例えば、エンコーダ又はレゾルバであってもよい。この場合、制御システムに磁束検出部が別途備えられればよい。 -The rotation angle detection unit that detects the rotation angle of the motor is not limited to the Hall element, and may be, for example, an encoder or a resolver. In this case, the control system may be provided with a magnetic flux detection unit separately.

また、制御システムとしては、回転角検出部が備えられないものであってもよい。この場合、ホール素子等の回転角検出部を用いない御である位置センサレス制御が実行される。なお、この場合、制御システムに磁束検出部が別途備えられればよい。 Further, the control system may not be provided with a rotation angle detection unit. In this case, position sensorless control is executed without using a rotation angle detection unit such as a Hall element. In this case, the control system may be provided with a magnetic flux detection unit separately.

・モータの制御量としては、回転角速度に限らず、例えばトルクであってもよい。この場合、例えば、図10において、指令角速度ωtgtに代えて指令トルクが指令値設定部30mに入力されればよい。また、モータの制御量としては、例えば回転角度位置であってもよい。 -The control amount of the motor is not limited to the rotational angular velocity, but may be, for example, torque. In this case, for example, in FIG. 10, the command torque may be input to the command value setting unit 30 m instead of the command angular velocity ωtgt. Further, the control amount of the motor may be, for example, a rotation angle position.

・モータとしては、集中巻きのものに限らず、分布巻きのものを用いてもよい。また、モータとしては、アウタロータ型のものに限らず、インナロータ型のものを用いてもよい。巻き方やロータ型が異なる場合であっても、ロータの共振現象によって騒音が生じるなら、本発明の適用が有効である。 -The motor is not limited to a concentrated winding motor, and a distributed winding motor may be used. Further, the motor is not limited to the outer rotor type, and an inner rotor type motor may be used. Even if the winding method and rotor type are different, the application of the present invention is effective if noise is generated by the resonance phenomenon of the rotor.

さらに、モータとしては、3相モータに限らず、4相以上の多相モータであってもよい。加えて、モータとしては、ロータに永久磁石を備える永久磁石界磁型同期機に限らず、例えば、ロータに界磁巻線を備える巻線界磁型同期機であってもよい。加えて、モータとしては、ブロワ用のものに限らない。 Further, the motor is not limited to a three-phase motor, and may be a multi-phase motor having four or more phases. In addition, the motor is not limited to a permanent magnet field type synchronous machine having a permanent magnet in the rotor, and may be, for example, a winding field type synchronous machine having a field winding in the rotor. In addition, the motor is not limited to that for a blower.

10…モータ、20…インバータ、30…制御装置。 10 ... motor, 20 ... inverter, 30 ... control device.

Claims (9)

巻線(12U〜12W)が巻回された固定子(12)及び磁極(14a)が形成された回転子(14)を有する回転電機(10)と、前記回転電機に電気的に接続され、前記巻線に駆動電流を流して前記回転電機を駆動する電力変換器(20)と、を備えるシステムに適用され、
前記磁極の磁束情報を取得する磁束情報取得部と
前記巻線に基本波電流を流すための基本波指令値を設定する基本波設定部(30d,30h)と、
前記回転子に作用する径方向の電磁力変動を低減するための高調波電流である低減電流を前記巻線に流すための高調波指令値を予め記憶している記憶部と、
前記磁束情報取得部により取得された磁束情報に基づいて、前記記憶部に記憶されている前記高調波指令値を補正する高調波設定部(30e,30p)と、
前記高調波設定部により補正された前記高調波指令値が重畳された、前記基本波設定部により設定された前記基本波指令値に基づいて、前記低減電流を前記基本波電流に重畳した電流である駆動電流が前記巻線に流れるように前記電力変換器を操作する操作部(30)と、を備える回転電機の制御装置(30)
A rotary electric machine (10) having a stator (12) around which a winding (12U to 12W) is wound and a rotor (14) on which a magnetic pole (14a) is formed is electrically connected to the rotary electric machine. It is applied to a system including a power converter (20) that drives a rotary electric machine by passing a drive current through the winding.
A magnetic flux information acquisition unit that acquires magnetic flux information of the magnetic poles,
Fundamental wave setting units (30 d, 30 h) for setting the fundamental wave command value for passing the fundamental wave current through the winding, and
A storage unit that stores in advance a harmonic command value for passing a reduced current , which is a harmonic current for reducing radial electromagnetic force fluctuations acting on the rotor, through the winding.
A harmonic setting unit (30 e, 30p ) that corrects the harmonic command value stored in the storage unit based on the magnetic flux information acquired by the magnetic flux information acquisition unit.
Wherein the harmonic command value corrected by the harmonic setting unit is superimposed, based on the set the fundamental wave command value by the fundamental wave setting unit, a current obtained by superimposing the reduced current to the fundamental wave current A control device (30) for a rotating electric machine including an operation unit (30) for operating the power converter so that a certain drive current flows in the winding.
前記回転電機の回転角を算出する回転角算出部(30)と、
前記回転角算出部により算出された回転角、及び前記磁束情報取得部により取得された磁束情報に基づいて、低減対象とする前記電磁力変動の角速度で変動する前記磁極の磁束成分を抽出する抽出部と、を備え、
前記高調波設定部は、前記抽出部により抽出された磁束成分に基づいて、前記記憶部に記憶されている前記高調波指令値を補正する請求項に記載の回転電機の制御装置。
The rotation angle calculation unit (30 a ) for calculating the rotation angle of the rotary electric machine, and
Extraction to extract the magnetic flux component of the magnetic pole that fluctuates at the angular velocity of the electromagnetic force fluctuation to be reduced based on the rotation angle calculated by the rotation angle calculation unit and the magnetic flux information acquired by the magnetic flux information acquisition unit. With a department ,
The control device for a rotating electric machine according to claim 1 , wherein the harmonic setting unit corrects the harmonic command value stored in the storage unit based on the magnetic flux component extracted by the extraction unit.
前記磁束情報取得部により取得された磁束情報に基づいて、前記回転電機の回転角を算出する回転角算出部(30)を備え、
前記基本波設定部は、前記回転角算出部により算出された回転角に基づいて、前記回転電機の制御量をその指令値に制御するための前記基本波指令値を設定する請求項1又は2に記載の回転電機の制御装置。
A rotation angle calculation unit (30 a ) for calculating the rotation angle of the rotary electric machine based on the magnetic flux information acquired by the magnetic flux information acquisition unit is provided.
Claim 1 or 2 that the fundamental wave setting unit sets the fundamental wave command value for controlling the control amount of the rotary electric machine to the command value based on the rotation angle calculated by the rotation angle calculation unit. The control device for the rotary electric machine described in 1.
前記回転子の回転中において前記巻線への通電を一時的に停止させる通電停止部を備え、
前記磁束情報取得部は、前記通電停止部により前記巻線への通電が停止されている期間において前記磁極の磁束情報を取得する請求項1〜のいずれか1項に記載の回転電機の制御装置。
The energization stop portion for temporarily stopping the energization of the winding while the rotor is rotating is provided.
The control of a rotary electric machine according to any one of claims 1 to 3 , wherein the magnetic flux information acquisition unit acquires magnetic flux information of the magnetic poles during a period in which energization of the winding is stopped by the energization stop unit. apparatus.
前記システムには、前記磁極の磁束を検出する磁束検出部(42a〜42c)が備えられ、
前記磁束情報取得部は、前記磁束検出部により検出された磁束を前記磁束情報として取得する請求項1〜のいずれか1項に記載の回転電機の制御装置。
The system is provided with magnetic flux detection units (42a to 42c) for detecting the magnetic flux of the magnetic poles.
The control device for a rotary electric machine according to any one of claims 1 to 4 , wherein the magnetic flux information acquisition unit acquires the magnetic flux detected by the magnetic flux detection unit as the magnetic flux information.
前記磁束検出部は、前記システムにおいて前記磁極の漏れ磁束を検出できる位置に配置されている請求項に記載の回転電機の制御装置。 The control device for a rotary electric machine according to claim 5 , wherein the magnetic flux detection unit is arranged at a position where the leakage flux of the magnetic pole can be detected in the system. 前記磁束検出部は、ホール素子、リニアホールIC、又はサーチコイルである請求項5又は6に記載の回転電機の制御装置。 The control device for a rotary electric machine according to claim 5 or 6 , wherein the magnetic flux detection unit is a Hall element, a linear Hall IC, or a search coil. 前記回転電機は、前記磁極が永久磁石で形成された永久磁石同期機である請求項1〜のいずれか1項に記載の回転電機の制御装置。 The control device for a rotary electric machine according to any one of claims 1 to 7 , wherein the rotary electric machine is a permanent magnet synchronous machine in which the magnetic pole is formed of a permanent magnet. 前記回転電機は、アウターロータ型のものである請求項1〜のいずれか1項に記載の回転電機の制御装置。 The control device for a rotary electric machine according to any one of claims 1 to 8 , wherein the rotary electric machine is an outer rotor type.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP7056479B2 (en) * 2017-12-28 2022-04-19 株式会社デンソー Rotating electric machine
CN111557069A (en) * 2017-12-28 2020-08-18 株式会社电装 Rotating electrical machine
JP7052650B2 (en) * 2017-12-28 2022-04-12 株式会社デンソー Rotating electric machine
WO2019131906A1 (en) * 2017-12-28 2019-07-04 株式会社デンソー Rotating electrical machine
CN108964526A (en) * 2018-06-27 2018-12-07 苏州汇川技术有限公司 Motor torque oscillation compensation method, apparatus and motor control assembly
JP6928149B1 (en) * 2020-05-26 2021-09-01 三菱電機株式会社 Control device for AC rotating electric machine
US11231014B2 (en) 2020-06-22 2022-01-25 General Electric Company System and method for reducing voltage distortion from an inverter-based resource

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3366858B2 (en) * 1998-05-29 2003-01-14 株式会社日立製作所 Control device for rotating electric machine
JP2005328691A (en) * 2004-04-15 2005-11-24 Denso Corp Motor controller
JP2009261121A (en) * 2008-04-16 2009-11-05 Asmo Co Ltd Motor control apparatus
JP2009278733A (en) * 2008-05-13 2009-11-26 Asmo Co Ltd Motor controller
JP6390439B2 (en) * 2014-06-16 2018-09-19 株式会社デンソー Rotating machine control device

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