JPH11103588A

JPH11103588A - 永久磁石埋め込み型モータのトルク脈動制御方法及び制御装置

Info

Publication number: JPH11103588A
Application number: JP10208901A
Authority: JP
Inventors: Yuichi Nakamura; 友一中村; Norifuku Nishiyama; 典複西山; Yasufumi Ichiumi; 康文一海
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1997-07-30
Filing date: 1998-07-24
Publication date: 1999-04-13

Abstract

(57)【要約】【課題】永久磁石埋め込み型モータにおいて、低トル
ク脈動のモータを実現することのできるトルク脈動制御
方法及び制御装置を提供することを目的とする。【解決手段】永久磁石埋め込み型モータ６を、所定の
波形を有する基本電流を出力する基本電流供給回路３に
て駆動し、その基本電流により駆動した時に実際にその
モータに発生するトルク脈動波で得られたトルク脈動波
をトルク脈動メモリ１に記憶し、そのトルク脈動メモリ
１から出力されるトルク脈動波を、トルク補正波形発生
回路２にて予め用意されたトルク脈動補正パターンに従
い補正しトルク補正波形に変換し、そのトルク補正波形
発生回路２に出力されるトルク補正波形を、掛算器４に
て上記基本電流に掛け合わせ、その掛算器４から出力さ
れるトルク電流を、電流供給回路５にて前記複数相の巻
線に所定の電気角ずつ位相をずらして順次供給する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】永久磁石埋め込み型モータの
トルク脈動制御方法及び制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、ロータの表面に永久磁石を貼り付
けたモータ（以下、表面永久磁石型モータという。）に
おけるトルク脈動を低減する方法としては次のようなも
のがある。

【０００３】すなわち、無通電状態でロータを外部より
何らかの手段で回転させた時に、ステータ巻線に発生す
る誘起電圧波形が正弦波となるように、ロータ表面に貼
り付ける永久磁石の形状やステータコアの形状を加工す
る。その上で、上記巻線に正弦波波形の駆動電流を供給
することによりトルク脈動の低減を図る方法がある。

【０００４】図１７は、従来のトルク脈動を低減した表
面永久磁石型モータの一構造断面図である。

【０００５】図１７において積層鋼板から成るロータコ
ア２１の中心には軸２４が貫通し固定されている。その
ロータコア２１には、その表面に永久磁石２２が接着剤
等により貼り付けられている。その磁石２２の形状は、
その内径及び外径が共に外側に凸の円弧状でかつその中
心部の半径方向の幅が両端部のそれに比べ広い。上記ロ
ータコア２１、磁石２２及び軸２４から表面永久磁石型
ロータ２０が構成されている。

【０００６】一方、ステータ１１は複数のティース部１
２を有し、そのティース部１２には巻線（図示せず）が
施されている。上記ロータ２０は狭間隔のエアーギャッ
プを介して上記ステータ１１に対向している。

【０００７】上記のようなロータ構造にすることで、上
記磁石２２から発生する磁束が上記ステータ１１のティ
ース部１２に渡る場合に、その磁束量はなめらかに変化
するため、巻線に発生する誘起電圧波形を正弦波状に近
づけることができる。その上で、上記巻線に正弦波の電
流を供給することにより、トルク脈動の低減を図ること
ができる。

【０００８】しかしながら、このような従来の表面永久
磁石型モータでは高速回転時に、ロータ２０の表面に貼
り付けられた磁石２２が遠心力によって飛散する虞など
の課題があり、例えば上記ロータ２０の外周に円筒状の
ステンレス管を被せるなどの対策を必要としていた。

【０００９】また、永久磁石を有しないリラクタンスモ
ータに関しては、例えば日本特許出願特開平２−２０６
３８９号公報等に開示されているように、巻線への供給
電流に発生トルクを滑らかにする電流パターンを設定
し、その供給電流パターンに基づきトルク制御を行うも
のがある。

【００１０】しかし、この種のモータはロータ構造上堅
固であるものの磁石を使用しないため発生トルクが不足
する場合があった。

【００１１】そこで近年、ロータコアの内部に永久磁石
を埋め込むことにより高効率、高トルクないわゆる永久
磁石埋め込み型モータが実用化されるようになってき
た。

【００１２】図５は、この種の永久磁石埋め込み型モー
タの一構造断面図であり、図６は、この種のモータの発
生トルクの説明図である。図６において、横軸はステー
タ巻線に供給される電流位相であり、縦軸はトルクの大
きさである。同図において、５１は磁石によるトルク
（以降、マグネットトルクという。）、５２はリラクタ
ンストルクであり、５３はそれら両者の合成トルクであ
る。

【００１３】また図５に示す構成において、ロータ磁極
に直交するｄ軸方向のインダクタンスＬｄと、ロータ磁
極の境目を貫くｑ軸方向のインダクタンスＬｑとの間
に、Ｌｄ＜Ｌｑの関係が成立する。

【００１４】一般にモータのトルクＴは、ロータ磁極の
対数をＰｎ、ロータとステータとの鎖交磁束をψａ、ス
テータの巻線電流をＩおよびその各相巻線に発生する誘
起電圧に対するその電流Ｉの進み位相角（電気角におい
て）をβとすると、Ｔ＝Ｐｎ｛ψａ・Ｉ・ｃｏｓβ＋
０．５（Ｌｑ−Ｌｄ）Ｉ²・ｓｉｎ２β｝で表される。

【００１５】上式において、第一項はマグネットトル
ク、第二項はリラクタンストルクを表している。ここ
で、上記構成によりＬｄ＜Ｌｑの関係が成立しているの
で、各相巻線に発生する誘起電圧の位相に対して、その
巻線電流Ｉの位相を進めて流すような制御をすることに
より、β＞０となりリラクタンストルクが発生する。こ
のβの値を所定の値に設定することにより、同一電流に
おいて、マグネットトルクのみの時と比べ、より大きい
トルクＴを発生させることが可能である。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】さて、上記永久磁石埋
め込み型モータが、図１８に示す正弦波電流で駆動され
た場合のトルク脈動を図１９に示す。この図１９のトル
ク脈動はマグネットトルクとリラクタンストルクとが合
成されたトルク脈動となっている。

【００１７】このように、永久磁石埋め込み型モータに
おいては、従来、ステータ巻線電流を正弦波にしても、
発生トルクはマグネットトルクとリラクタンストルクと
が合成されたトルクとなるため、トルク脈動を低減する
ことが困難であった。

【００１８】以上まとめると、従来の表面永久磁石型モ
ータでは、永久磁石のみによってトルクを発生するため
に、その磁石形状を工夫することによりステータ巻線に
発生する誘起電圧波形を正弦波に近づけ、かつ上記巻線
に正弦波状の電流を供給することにより、トルク脈動の
低減を図ることができる。一方、永久磁石埋め込み型モ
ータでは、従来、ステータ巻線に発生する誘起電圧波形
を正弦波に近づけ、かつ上記巻線に正弦波の電流を供給
したとしても、発生トルクはマグネットトルクとリラク
タンストルクとの合成トルクとなるために、永久磁石に
よるトルク脈動成分を低減しても、リラクタンストルク
によるトルク脈動成分の低減を図れないという課題を有
していた。

【００１９】本発明は、従来の上記課題を解決するもの
で、永久磁石埋め込み型モータにおいて、低トルク脈動
のモータを実現することのできるトルク脈動制御方法及
び制御装置を提供することを目的とする。

【００２０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明の永久磁石埋め込み型モータのトルク脈動制御
方法は次の通りである。複数相の巻線を有する永久磁石
埋め込み型モータを、所定の波形を有する基本電流を出
力する基本電流供給手段にて駆動し、その基本電流によ
り駆動した時に実際にそのモータに発生するトルク脈動
波または数値解析で得られたトルク脈動波をトルク脈動
波記憶手段に記憶し、そのトルク脈動波記憶手段から出
力されるトルク脈動波を、トルク補正波形発生手段にて
予め用意されたトルク脈動補正パターンに従い補正しト
ルク補正波形に変換し、そのトルク補正波形発生手段か
ら出力されるトルク補正波形を、掛算手段にて上記基本
電流に掛け合わせ、その掛算手段から出力されるトルク
脈動制御電流を、トルク脈動制御電流供給手段にて前記
複数相の巻線に所定の電気角ずつ位相をずらして順次供
給することにより、トルクの脈動の低減を可能とした永
久磁石埋め込み型モータのトルク脈動制御方法及びその
制御装置を提供するものである。

【００２１】

【発明の実施の形態】複数相の巻線を有するモータを、
所定の波形を有する基本電流を出力する基本電流供給回
路で駆動し、上記基本電流により駆動した時に実際にそ
のモータに発生するトルク脈動波または有限要素法等の
数値解析で得られたトルク脈動波をトルク脈動波メモリ
に記憶する。そのメモリから出力されるトルク脈動波
を、トルク補正波形発生回路にて予め用意されたトルク
脈動補正パターンに従い補正しトルク補正波形に変換す
る。その波形発生回路から出力されるトルク補正波形
を、掛算器にて上記基本電流に掛け合わせる。その掛算
器から出力されるトルク脈動制御電流を、トルク脈動制
御電流供給回路にて上記複数相の巻線に所定の電気角ず
つ位相をずらして順次供給する。このような方法によ
り、上記モータを上記トルク脈動制御電流により駆動す
るので、トルク脈動を小さくすることができる。

【００２２】また本発明の別な方法は次の通りである。
複数相の巻線を有するモータを、所定の波形を有する基
本電流を出力する基本電流供給回路で駆動し、上記モー
タが発生するトルク脈動波をトルク脈動波検出器で検出
する。その検出器からの出力信号をトルク脈動波測定回
路で測定する。その測定回路から出力されるトルク脈動
波を、トルク補正波形発生回路にて予め用意されたトル
ク脈動補正パターンに従い補正しトルク補正波形に変換
する。その波形発生回路から出力されるトルク補正波形
を、掛算器にて上記基本電流に掛け合わせる。その掛算
器から出力されるトルク脈動制御電流を、トルク脈動制
御電流供給回路にて上記複数相の巻線に所定の電気角ず
つ位相をずらして順次供給する。こうして、上記トルク
脈動制御電流によりモータを駆動し、その時に発生する
トルク脈動波をトルク脈動波検出器で順次検出し、さら
にトルク脈動波測定回路により順次測定し、その測定回
路により測定したトルク脈動波を前記トルク補正波形発
生回路により、新たなトルク補正波形に順次更新し、そ
の更新されたトルク補正波形を上記基本電流に掛け合わ
せ新たなトルク脈動制御電流とし、その新たなトルク脈
動制御電流で順次駆動する。このように上記方法は、モ
ータが発生するトルク脈動波を測定し、その測定したト
ルク脈動波をトルク脈動補正パターンに従いトルク補正
波形に変換し、このトルク補正波形を基本電流に掛け合
わせ得られたトルク脈動制御電流を複数相の巻線に供給
することより上記モータを駆動するが、この時に発生す
るトルク脈動波をトルク脈動波検出器により順次検出し
て、フィードバック制御を行いながら駆動するトルク脈
動制御方法であり、駆動中発生するトルク脈動波に合わ
せてトルク脈動制御電流を供給するので、モータの駆動
状況に応じてトルク脈動を小さくすることができる。

【００２３】また本発明のさらに別な方法は次の通りで
ある。回転数検出器を設けその検出結果に基づき、低回
転域では上記方法によりトルク脈動補正を行ったトルク
脈動制御電流で駆動し、高回転域ではトルク脈動補正を
行わず、基本電流すなわち矩形波状あるいは正弦波状の
供給電流で駆動するトルク脈動制御方法であり、低回転
域ではトルク脈動が少なく、一方、慣性モーメントの大
きい高回転域では従来のモータ駆動がそのまま利用可能
であり、重量が重く慣性モーメントが大きいもの、特に
電気自動車の走行駆動源に使用するモータなどの制御に
おいてはその効果が大である。

【００２４】また本発明のさらに別な方法は次の通りで
ある。回転数検出器を設けその検出結果に基づき、低回
転域では上記方法によりトルク脈動補正を行ったトルク
脈動制御電流で駆動し、高回転域では低回転域のトルク
脈動補正値より小さい値でトルク脈動補正を行ったトル
ク脈動制御電流で駆動するトルク脈動制御方法であり、
制御対象の慣性モーメントに応じて最適制御が可能であ
る。

【００２５】また本発明の電気自動車は、永久磁石埋め
込み型モータを走行駆動源とし、そのモータを上記方法
で制御することにより、トルク脈動が振動の原因となる
ような慣性モーメントの小さい低回転域ではトルク脈動
補正を十分に行い低トルク脈動とし、高回転域では自動
車の慣性モーメントが大きいのでトルク脈動補正を弱め
た方法で駆動したものである。

【００２６】以上のように本発明によれば、永久磁石埋
め込み型モータを低トルク脈動で駆動でき、高性能なモ
ータの制御方法及びその制御装置を提供することができ
る。

【００２７】さらに、永久磁石埋め込み型モータを走行
駆動源に使用した電気自動車に本トルク脈動制御方法を
採用すれば、トルク脈動が少なく、効率の良い電気自動
車の走行が可能となる。

【００２８】

【実施例】

（実施例１）図１は本発明の第１の実施例における永久
磁石埋め込み型モータのトルク脈動制御方法を実行する
ためのブロック構成図である。

【００２９】図５は制御対象である永久磁石埋め込み型
モータの一構造断面図である。図５において、ステータ
３０は、１２個のティース部３２の１つとそのティース
部の根元のヨーク部３３とを一単位とした積層鋼板から
なる同形状に分割されたステータコア３１のひとつひと
つに予め巻線を施し、それら分割コア個片１２個を互い
にレーザー溶接などにより円筒状に連結することにより
形成されている。

【００３０】上記１２個のティース部３２のひとつひと
つには巻線（図示せず）が集中的に巻かれている。（以
降、集中巻きという。）ある１つの巻線は、それから数
えて３つ目、６つ目及び９つ目の巻線が直列に接続さ
れ、ひとつの相巻線Ｕ相を形成している。また上記ある
１つの巻線の隣の巻線は、同様にそれから数えて３つ
目、６つ目及び９つ目の巻線が直列に接続され、ひとつ
の相巻線Ｖ相を形成している。同様に残りの巻線も直列
に接続され、ひとつの相巻線Ｗ相を形成している。これ
らＵ相、Ｖ相及びＷ相巻線で３相のステータ巻線が構成
されている。

【００３１】ロータ４０は、ステータ３０と同軸の円筒
形状であり、そのロータ４０の外周面は狭間隔のエアギ
ャップを介して上記ステータ３０の内周面に対向すると
共に、軸４４を中心として回転自在となるように軸受
（図示せず）によって支持されている。さらに、そのロ
ータ４０は、ロータコア４１の回転方向に略等間隔に設
けられかつ軸方向に貫くＶ字状の８個の永久磁石埋設用
穴４２に永久磁石４３を埋設することにより、８個のロ
ータ磁極を形成している。ここで、上記磁石４３の磁極
面が、隣接する磁石同士でＮ極、Ｓ極交互になるように
埋設されている。上記磁石４３は、固形状のものを上記
埋設用穴４２に挿入し接着固定しても良いし、樹脂磁石
を上記埋設用穴４２に一体成形着磁しても良い。

【００３２】また、そのロータコア４１の軸方向の両端
部に端板（図示せず）を配し、ロータコア４１及びその
端板を軸方向に貫く貫通穴（図示せず）にリベットピン
（図示せず）を通すことにより磁石４３をロータコア４
１内に固定している。

【００３３】そして、ロータ４０は、ステータ巻線に流
れる電流により形成される回転磁界により、そのロータ
磁極がステータ３０のティース部３２に対して吸引また
は反発することにより回転している。

【００３４】さて、図１において、永久磁石埋め込み型
モータは３相ステータ巻線６Ｕ、６Ｖ及び６Ｗを有して
おり、それら巻線６Ｕ、６Ｖ及び６Ｗには電気角で１２
０度ずつ位相の異なる電流が供給され駆動される。モー
タを基本電流例えば矩形波電流で駆動した時に実際にそ
のモータに発生するトルク脈動波のデータを、例えば半
導体メモリーからなるトルク脈動波メモリ１に記憶す
る。そのメモリ１は、トルク補正波形発生回路２にトル
ク脈動波を出力する。上記波形発生回路２は、入力され
たトルク脈動波を予め用意されたトルク脈動補正パター
ンに従い補正しトルク補正波形を出力する。掛算器４
は、上記波形発生回路２から上記トルク補正波形を、基
本電流供給回路３から上記基本電流である矩形波電流波
形をそれぞれ入力し、その両者を掛け合わせトルク脈動
制御電流としてトルク脈動制御電流供給回路５に出力す
る。その電流供給回路５は、そのトルク脈動制御電流に
対応した電流を上記３相巻線６Ｕ、６Ｖ及び６Ｗに供給
する。

【００３５】ここで、トルク脈動波メモリ１に記憶する
トルク脈動波のデータは、上記のように実際にモータに
発生したトルク脈動波のデータを使用するか、または有
限要素法等の数値解析で得られたトルク脈動波データで
も良い。

【００３６】図７は、永久磁石埋め込み型モータを矩形
波電流で駆動した場合のトルク脈動波形であり、時間０
〜ｔ１の区間を一周期とし、その波形が繰り返された波
形となる。このようなトルク脈動波形をトルク脈動波メ
モリ１に記憶しておく。トルク補正波形発生回路２は、
この記憶されたトルク脈動波データに基づきトルク補正
波形を算出する。そのトルク補正波形発生回路２におけ
るトルク補正波形の算出例を次に説明する。

【００３７】図８は、図７における時間０〜ｔ１の区間
のトルク脈動波形を、トルクＴ０で正規化したものであ
る。さらに、図９は、図８の波形が０より大きい場合に
は符号を逆転し、０より小さい場合はその大きさを２倍
にし符号を逆転したものであり、この波形をトルク補正
波形の一周期分として使用する。

【００３８】そして、図１０に示すように、図９の一周
期分の波形を基に全周期分の補正波形を作成し、それを
１で正規化したトルク補正波形Ｔｍを作成する。図１１
は、基本電流供給回路３から出力される矩形波電流波形
であり、掛算器４でその矩形波電流と上記トルク補正波
形Ｔｍとを掛け合わすことで、図１２に示すトルク脈動
制御電流を算出する。

【００３９】図１におけるトルク脈動制御電流供給回路
５により、上記トルク脈動制御電流を３相巻線６Ｕ、６
Ｖ及び６Ｗに電気角で１２０度ずつ位相をずらして順次
供給することによって、トルク脈動は打ち消されトルク
脈動が小さくなる。

【００４０】ここで、第１に実施例に基づき実際に得ら
れた実例データを次に示す。図５に示す永久磁石埋め込
み型モータを、図１３に示す矩形波電流波形で駆動した
時、図１４に示すトルク脈動波形が得られた。このトル
ク脈動波形に対して、補正のために上記のような方法で
算出して得られた図１５に示すトルク脈動制御電流波形
にてモータを駆動した場合に、図１６に示すトルク脈動
波形のように従来の図１９に示すそれに比べトルク脈動
の値を大幅に低減できた。

【００４１】（実施例２）図２は本発明の第２の実施例
における永久磁石埋め込み型モータのトルク脈動制御方
法を実行するためのブロック構成図である。

【００４２】図２において、永久磁石埋め込み型モータ
は３相巻線６Ｕ、６Ｖ及び６Ｗを有しており、それら巻
線６Ｕ、６Ｖ及び６Ｗには電気角で１２０度ずつ位相の
異なる電流が供給され上記モータが駆動される。上記モ
ータを基本電流例えば矩形波電流で駆動した時に実際に
そのモータ発生するトルク脈動をトルク脈動波検出器９
により検出し、その検出器９で検出したトルク脈動波を
トルク脈動波測定回路７により測定する。

【００４３】そしてトルク補正波形発生回路８は、この
測定されたトルク脈動波をトルク脈動補正パターンに従
いトルク補正波形に変換する。この時の補正パターン
は、測定されたトルク脈動波形のトルク値がトルク基準
値より超過している場合は、そのトルク基準値との差を
減じたトルク補正波形を発生し、上記トルク値がトルク
基準値より不足している場合は、上記トルク基準値との
差の２倍のトルク補正波形を発生するように構成されて
いる。

【００４４】そして掛算器４により、このトルク補正波
形を基本電流供給回路３から供給される矩形波電流に掛
け合わせる。その結果得られたトルク脈動制御電流に対
応した電流を、トルク脈動制御電流供給回路５により３
相巻線６Ｕ、６Ｖ及び６Ｗに供給する。さらに、この時
に発生するトルク脈動波を上記トルク脈動波測定回路７
により測定し、その測定結果を再び上記トルク補正波形
発生回路８に入力し、上記補正ステップを繰り返しフィ
ードバック制御を行いながら駆動する。

【００４５】このように、フィードバック制御を行いな
がら駆動することにより、トルク脈動は、第１の実施例
のように一度記憶したトルク脈動波データに基づきトル
ク脈動制御電流を供給する場合に比べ、さらに小さくト
ルク脈動を抑えることができる。

【００４６】特に、ステータの各相巻線が集中巻きの場
合、トルク補正波形発生回路８で発生するトルク補正波
形のパターンは次のようにするのが好ましい。すなわ
ち、図７において、トルク基準値Ｔ０を定め、トルク脈
動波形のトルク値が上記トルク基準値Ｔ０より超過して
いる場合は、図９に示すようにそのトルク値と上記トル
ク基準値Ｔ０との差分を上記トルク基準値Ｔ０から減じ
たトルク補正波形を発生し、また上記トルク脈動波形の
トルク値が上記トルク基準値Ｔ０より不足している場合
は、同じく図９に示すようにそのトルク値と上記トルク
基準値Ｔ０との差分の２倍のトルク補正波形を発生す
る。

【００４７】そして、このトルク補正波形発生回路８
は、図１０に示すようなトルク補正波形のパターンＴｍ
を掛算器４に出力する。

【００４８】基本電流供給回路３は、図１１に示す矩形
波電流Ｉを上記掛算器４に出力する。そして、その掛算
器４は、上記トルク補正波形のパターンＴｍと上記矩形
波電流Ｉとを掛け合わせ、図１２に示すトルク脈動制御
電流（Ｉ×Ｔｍ）をトルク脈動制御電流供給回路５に出
力する。その電流供給回路５は、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相か
らなる３相巻線にトルク脈動制御電流（Ｉ×Ｔｍ）に対
応した電流を供給する。

【００４９】このようなトルク脈動制御方法によって、
ステータ巻線が集中巻きの永久磁石埋め込み型モータの
トルク脈動を大幅に低減できる。

【００５０】（実施例３）図３は本発明の第３の実施例
における永久磁石埋め込み型モータのトルク脈動制御方
法を実行するためのブロック構成図である。

【００５１】図３において、図１に示した第１の実施例
と異なる点は、モータ６の回転数を検出するための回転
数検出器１０を備え、その検出器１０から検出される回
転数に基づき、低回転域では補正動作を行いトルク脈動
制御電流供給回路５からの供給電流で駆動し、高回転域
では補正動作を行わず基本電流供給回路３からの基本電
流で駆動するように成した点である。

【００５２】ここで、上記基本電流は第一の実施例と同
様に矩形波状の電流波形や正弦波状の電流波形を有した
電流で良い。

【００５３】上記のように、回転数検出器１０を備え、
その検出結果によりモータ６への電流供給手段をトルク
脈動制御電流供給回路５または基本電流供給回路３に切
替えるようにする。

【００５４】低回転域では、トルク脈動のパターンはモ
ータ６のロータ、ステータなどの形状にほぼ依存するの
で、トルク補正波形発生回路２にトルク脈動を低減する
ための補正電流波形パターンをテーブル化しておき、必
要に応じてそれを引用することにより補正波形を形成し
ても良い。掛算器４によりその補正波形と基本電流とを
掛け合わせ、その結果をトルク脈動制御電流供給回路５
を介してモータ６に供給する。一方、高回転域では上記
基本電流供給回路３から直接、上記基本電流をモータ６
に供給する。

【００５５】このように成すことにより、低回転域では
トルク脈動補正動作を行ったトルク脈動制御電流でモー
タを駆動し、高回転域ではトルク脈動補正動作を行わず
基本電流である矩形波状あるいは正弦波状の電流で駆動
することができ、慣性モーメントの小さい低回転域では
トルク脈動が少なく、一方、慣性モーメントの大きい高
回転域では基本電流による従来のモータ制御がそのまま
利用可能である。

【００５６】高回転域では補正動作を行わないのでモー
タ効率を重視した駆動ができる上、従来の制御がそのま
ま利用可能であるのでその分構成が簡略化できコスト削
減が可能となる。

【００５７】なお、上記基本電流としては矩形波と正弦
波との合成波形を有した電流であっても良い。

【００５８】また、本発明の第３の実施例の他の制御方
法として、回転数検出器１０での検出回転数に基づき、
高回転域では低回転域に比べ小さい値のトルク脈動補正
値により補正したトルク脈動制御電流で駆動するように
成しても良い。

【００５９】そうすることにより、制御対象のモータ及
びそのモータによって駆動される負荷の慣性モーメント
に応じた最適制御が可能である。

【００６０】また、重量が重く慣性モーメントが大きい
もの、特に電気自動車の走行駆動源に使用するモータの
制御においてはその効果が大である。

【００６１】電気自動車の駆動用モータの制御として用
いる場合には、特に慣性モーメントの小さい低回転域
（５００ｒｐｍ以下）ではトルク脈動が振動の原因とな
るためにトルク脈動補正を十分に行い低トルク脈動と
し、高回転域（５００ｒｐｍ以上）では、自動車の慣性
モーメントが大きいためトルク脈動補正を弱め、効率を
重視した駆動を行うことができる。また、制御対象の慣
性モーメントの大きさと要求される性能とを考え合わ
せ、具現化する場合のトルク脈動補正の状態を選択する
こともできる。

【００６２】（実施例４）図４は本発明の第４の実施例
における永久磁石埋め込み型モータのトルク脈動制御方
法を実行するためのブロック構成図である。

【００６３】図４において、図２に示した第２の実施例
と異なる点は、モータ６の回転数を検出するための回転
数検出器１０を備え、その検出器１０から検出される回
転数に基づき、低回転域ではトルク脈動補正動作を行い
トルク脈動制御電流供給回路５からの供給電流で駆動
し、高回転域ではその補正動作を行わず基本電流供給手
段３からの基本電流で駆動するように成した点である。

【００６４】上記のように、回転数検出器１０を備え、
その検出結果によりモータ６への電流供給手段をトルク
脈動制御電流供給回路５または基本電流供給回路３に切
替える。

【００６５】低回転域では第２の実施例と同様に、フィ
ードバック制御を行いながらトルク脈動補正を行ったト
ルク脈動制御電流でモータを駆動することにより、第１
の実施例及び第３の実施例のように一度記憶したトルク
脈動波データに基づきトルク脈動制御電流を供給し駆動
する場合に比べ、さらに効果的にトルク脈動を抑えるこ
とができる。

【００６６】高回転域では基本電流供給回路３からの矩
形波状あるいは正弦波状の電流で駆動する。

【００６７】このように成すことにより、慣性モーメン
トの小さい低回転域ではトルク脈動が少なく、一方、慣
性モーメントの大きい高回転域では基本電流による従来
のモータ制御がそのまま利用可能であるばかりでなく、
効率重視の駆動が可能となる。

【００６８】なお上記実施例において、図１、図２、図
３及び図４の中に示した回路からなる構成要素は、アナ
ログ回路のみならずデジタル回路やマイクロコンピュー
タを使用したソフトウエアで構成しても良い。

【００６９】また上記実施例において、永久磁石埋め込
みモータの巻線は集中巻であるとしたが、通常、集中巻
の場合は分布巻の場合に比べトルク脈動が大きく、本発
明のトルク脈動制御方法を採用することは極めて効果的
である。ここで、上記分布巻とは３相巻線の場合では、
例えばＵ相巻線をステータの互いに隣接する３つのティ
ース部を股にかけて巻き、Ｖ相巻線は上記Ｕ相巻線に対
して１ティース分ずらした上、同様に互いに隣接する３
つのティース部を股にかけて巻き、さらに、Ｗ相巻線は
上記Ｖ相巻線に対して１ティース分ずらして同様に巻く
ような巻線方法である。通常、このような分布巻の場合
は集中巻の場合に比べトルク脈動は小さいが、本発明の
トルク脈動制御方法を採用すれば、さらにトルク脈動を
抑制することができることは言うまでもない。

【００７０】本発明の永久磁石埋め込み型モータのトル
ク脈動制御方法及び制御装置は、電気自動車の駆動用モ
ータばかりでなく、例えば空調機器のコンプレッサーに
搭載されるハーメチックモータなどの負荷トルクの変動
が大きく、トルク脈動が大きいモータのトルク脈動の低
減に特に有効的であり、その工業的価値は大である。

【００７１】本発明は、上記の種々の実施例に関連付け
て説明されているが、このほかに様々に変化されても実
施され得る。

【００７２】本明細書や図面に用いた実施例は本発明を
それだけに限定するものではない。また、本実施例の詳
細が請求項の範囲を限定するものでもない。

【００７３】

【発明の効果】請求項１、５、１１、１５記載の発明
は、トルク脈動制御電流により駆動するので、トルク脈
動を小さくすることができる。

【００７４】請求項２、５、１２、１５記載の発明は、
駆動中発生するトルク脈動波に合せてトルク脈動制御電
流を供給するので、モータの駆動状況に合わせてトルク
脈動を小さくすることができる。

【００７５】請求項３、６、１３、１６記載の発明は低
速回転域ではトルク脈動が少なく、一方、慣性モーメン
トの大きい高回転域では従来のモータ駆動がそのまま利
用可能である。

【００７６】請求項４、７、１４、１７記載の発明は、
制御対象の慣性モーメントに応じて最適制御が可能であ
る。

【００７７】請求項８、９、１０、１８、１９、２０記
載の発明は、トルク脈動の良い電気自動車を提供でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例における永久磁石埋め込
み型モータのトルク脈動制御方法を実行するためのブロ
ック構成図

【図２】本発明の第２の実施例における永久磁石埋め込
み型モータのトルク脈動制御方法を実行するためのブロ
ック構成図

【図３】本発明の第３の実施例における永久磁石埋め込
み型モータのトルク脈動制御方法を実行するためのブロ
ック構成図

【図４】本発明の第４の実施例における永久磁石埋め込
み型モータのトルク脈動制御方法を実行するためのブロ
ック構成図

【図５】永久磁石埋め込み型モータの一構造断面図

【図６】永久磁石埋め込み型モータの発生トルクの説明
図

【図７】第１の実施例におけるトルク脈動制御のための
補正波形算出の説明図

【図８】同説明図

【図９】同説明図

【図１０】同説明図

【図１１】第１の実施例における基本電流供給手段から
供給される矩形波電流を示す説明図

【図１２】第１の実施例におけるトルク脈動制御電流波
形を示す説明図

【図１３】第１の実施例における矩形波電流波形を示す
図

【図１４】図１３に示す矩形波電流で駆動した場合のト
ルク脈動波形を示す図

【図１５】第１の実施例におけるトルク脈動を低減する
ためのトルク脈動制御電流波形を示す図

【図１６】図１５に示すトルク脈動制御電流で駆動した
トルク脈動波形を示す図

【図１７】従来のトルク脈動を低減した表面永久磁石型
モータの一構造断面図

【図１８】正弦波電流波形図

【図１９】永久磁石埋め込み型モータを図１８に示す正
弦波電流で駆動した場合のトルク脈動波形図

【符号の説明】

１トルク脈動波メモリ２トルク補正波形発生回路３基本電流供給回路４掛算器５トルク脈動制御電流供給回路６モータ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数相の巻線を有する永久磁石埋め込み
型モータを、所定の波形を有する基本電流を出力する基
本電流供給手段にて駆動し、前記基本電流により駆動し
た時に実際にそのモータに発生するトルク脈動波または
数値解析で得られたトルク脈動波をトルク脈動波記憶手
段に記憶し、そのトルク脈動波記憶手段から出力される
トルク脈動波を、トルク補正波形発生手段にて予め用意
されたトルク脈動補正パターンに従い補正しトルク補正
波形に変換し、そのトルク補正波形発生手段から出力さ
れるトルク補正波形を、掛算手段にて前記基本電流に掛
け合わせ、その掛算手段から出力されるトルク脈動制御
電流を、トルク脈動制御電流供給手段にて前記複数相の
巻線に所定の電気角ずつ位相をずらして順次供給する永
久磁石埋め込み型モータのトルク脈動制御方法。
【請求項２】複数相の巻線を有する永久磁石埋め込み
型モータを、所定の波形を有する基本電流を出力する基
本電流供給手段にて駆動し、前記モータが発生するトル
ク脈動波をトルク脈動波検出手段にて検出し、そのトル
ク脈動波検出手段からの出力信号をトルク脈動波測定手
段にて測定し、そのトルク脈動波測定手段から出力され
るトルク脈動波を、トルク補正波形発生手段にて予め用
意されたトルク脈動補正パターンに従い補正しトルク補
正波形に変換し、そのトルク補正波形発生手段から出力
されるトルク補正波形を、掛算手段にて前記基本電流に
掛け合わせ、その掛算手段から出力されるトルク脈動制
御電流を、トルク脈動制御電流供給手段にて前記複数相
の巻線に所定の電気角ずつ位相をずらして順次供給する
永久磁石埋め込み型モータのトルク脈動制御方法であっ
て、前記トルク脈動制御電流によりモータを駆動し、そ
の時に発生するトルク脈動波を前記トルク脈動波検出手
段で順次検出し、さらに前記トルク脈動波測定手段によ
り順次測定し、そのトルク脈動波測定手段により測定し
たトルク脈動波を前記トルク補正波形発生手段により、
新たなトルク補正波形に順次更新し、その更新されたト
ルク補正波形を前記基本電流に掛け合わせ新たなトルク
脈動制御電流とし、その新たなトルク脈動制御電流で順
次駆動する永久磁石埋め込み型モータのトルク脈動制御
方法。
【請求項３】モータの回転数を検出する回転数検出手
段からの検出結果に基づき、低回転域ではトルク脈動補
正動作を行ったトルク脈動制御電流で駆動し、高回転域
では基本電流で駆動する請求項１または２記載の永久磁
石埋め込み型モータのトルク脈動制御方法。
【請求項４】モータの回転数を検出する回転数検出手
段からの検出結果に基づき、高回転域では低回転域に比
べ小さい値のトルク脈動補正値によりトルク脈動補正を
行ったトルク脈動制御電流で駆動する請求項１または２
記載の永久磁石埋め込み型モータのトルク脈動制御方
法。
【請求項５】トルク脈動波形のトルク値が設定したト
ルク基準値より超過している場合は、前記トルク基準値
との差を減じたトルク補正波形を発生し、前記トルク値
が前記トルク基準値より不足している場合は前記トルク
基準値との差の２倍のトルク補正波形を発生する請求項
１または２記載の永久磁石埋め込み型モータのトルク脈
動制御方法。
【請求項６】５００ｒｐｍ以下の回転域が低回転域、
５００ｒｐｍ以上の回転域が高回転域である請求項３記
載の永久磁石埋め込み型モータのトルク脈動制御方法。
【請求項７】５００ｒｐｍ以下の回転域が低回転域、
５００ｒｐｍ以上の回転域が高回転域である請求項４記
載の永久磁石埋め込み型モータのトルク脈動制御方法。
【請求項８】請求項３記載の永久磁石埋め込み型モー
タのトルク脈動制御方法により制御するモータを走行駆
動源とする電気自動車。
【請求項９】請求項４記載の永久磁石埋め込み型モー
タのトルク脈動制御方法により制御するモータを走行駆
動源とする電気自動車。
【請求項１０】請求項６または７記載の永久磁石埋め
込み型モータのトルク脈動制御方法により制御するモー
タを走行駆動源とする電気自動車。
【請求項１１】複数相の巻線を有する永久磁石埋め込
み型モータの制御装置において、所定の波形を有する基
本電流を出力する基本電流供給手段と、前記モータを前
記基本電流により駆動した時に実際にそのモータに発生
するトルク脈動波または数値解析で得られたトルク脈動
波を記憶するトルク脈動波記憶手段と、そのトルク脈動
波記憶手段から出力されるトルク脈動波を予め用意され
たトルク脈動補正パターンに従い補正し、トルク補正波
形に変換するトルク補正波形発生手段と、そのトルク補
正波形発生手段から出力されるトルク補正波形を前記基
本電流に掛け合わせる掛算手段と、その掛算手段から出
力されるトルク脈動制御電流を前記複数相の巻線に所定
の電気角ずつ位相をずらして順次供給するトルク脈動制
御電流供給手段とを備え、前記モータを前記トルク脈動
制御電流により駆動する永久磁石埋め込み型モータのト
ルク脈動制御装置。
【請求項１２】複数相の巻線を有する永久磁石埋め込
み型モータの制御装置において、所定の波形を有する基
本電流を出力する基本電流供給手段と、前記モータが発
生するトルク脈動波を検出するトルク脈動波検出手段
と、そのトルク脈動波検出手段からの出力信号を測定す
るトルク脈動波測定手段と、そのトルク脈動波測定手段
から出力されるトルク脈動波を予め用意されたトルク脈
動補正パターンに従い補正し、トルク補正波形に変換す
るトルク補正波形発生手段と、そのトルク補正波形発生
手段から出力されるトルク補正波形を前記基本電流に掛
け合わせる掛算手段と、その掛算手段から出力されるト
ルク脈動制御電流を前記複数相の巻線に所定の電気角ず
つ位相をずらして順次供給するトルク脈動制御電流供給
手段とを備え、前記モータを前記トルク脈動制御電流に
より駆動する永久磁石埋め込み型モータのトルク脈動制
御装置であって、前記トルク脈動制御電流によりモータ
を駆動し、その時に発生するトルク脈動波を前記トルク
脈動波検出手段で順次検出し、さらに前記トルク脈動波
測定手段により順次測定し、そのトルク脈動波測定手段
により測定したトルク脈動波を前記トルク補正波形発生
手段により、新たなトルク補正波形に順次更新し、その
更新されたトルク補正波形を前記基本電流に掛け合わせ
新たなトルク脈動制御電流とし、その新たなトルク脈動
制御電流で順次駆動する永久磁石埋め込み型モータのト
ルク脈動制御装置。
【請求項１３】モータの回転数を検出する回転数検出
手段を備え、その検出回転数に基づき、低回転域ではト
ルク脈動補正動作を行ったトルク脈動制御電流で駆動
し、高回転域では基本電流で駆動するように成した請求
項１１または１２記載の永久磁石埋め込み型モータのト
ルク脈動制御装置。
【請求項１４】モータの回転数を検出する回転数検出
手段を備え、その検出回転数に基づき、高回転域では低
回転域に比べ小さい値のトルク脈動補正値によりトルク
脈動補正動作を行ったトルク脈動制御電流で駆動するよ
うに成した請求項１１または１２記載の永久磁石埋め込
み型モータのトルク脈動制御装置。
【請求項１５】トルク脈動波形のトルク値が設定した
トルク基準値より不足している場合は前記トルク基準値
との差の２倍のトルク補正波形を発生し、前記トルク値
が前記トルク基準値より超過している場合は、前記トル
ク基準値との差を減じたトルク補正波形を発生する請求
項１１または１２記載の永久磁石埋め込み型モータのト
ルク脈動制御装置。
【請求項１６】５００ｒｐｍ以下の回転域が低回転
域、５００ｒｐｍ以上の回転域が高回転域である請求項
１３記載の永久磁石埋め込み型モータのトルク脈動制御
装置。
【請求項１７】５００ｒｐｍ以下の回転域が低回転
域、５００ｒｐｍ以上の回転域が高回転域である請求項
１４記載の永久磁石埋め込み型モータのトルク脈動制御
装置。
【請求項１８】請求項１３記載の永久磁石埋め込み型
モータのトルク脈動制御装置により制御するモータを走
行駆動源とする電気自動車。
【請求項１９】請求項１４記載の永久磁石埋め込み型
モータのトルク脈動制御装置により制御するモータを走
行駆動源とする電気自動車。
【請求項２０】請求項１６または１７記載の永久磁石
埋め込み型モータのトルク脈動制御装置により制御する
モータを走行駆動源とする電気自動車。