JPH1155986A - 永久磁石回転電機の制御装置 - Google Patents
永久磁石回転電機の制御装置Info
- Publication number
- JPH1155986A JPH1155986A JP9210836A JP21083697A JPH1155986A JP H1155986 A JPH1155986 A JP H1155986A JP 9210836 A JP9210836 A JP 9210836A JP 21083697 A JP21083697 A JP 21083697A JP H1155986 A JPH1155986 A JP H1155986A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- torque
- permanent magnet
- torque pulsation
- electric machine
- rotating electric
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/64—Electric machine technologies in electromobility
Landscapes
- Brushless Motors (AREA)
- Control Of Ac Motors In General (AREA)
- Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
- Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】永久磁石回転電機において巻線スロットによる
磁気パーミアンスの変化やコギングトルクによって生じ
るトルク脈動を低減する。 【解決手段】固定子鉄心の巻線スロットによる磁気パー
ミアンスの変化あるいはコギングトルクに起因するトル
ク脈動データをトルク脈動記憶装置１３に記憶してお
き、トルク脈動打消信号作成回路１２によってこのトル
ク脈動データを読み出してトルク脈動打消信号を作成
し、このトルク脈動打消信号によりトルク指令を補正す
ることにより、固定子巻線３に流す正弦波電流を巻線ス
ロットやコギングトルクによるトルク脈動を低減するよ
うに補正するものである。
磁気パーミアンスの変化やコギングトルクによって生じ
るトルク脈動を低減する。 【解決手段】固定子鉄心の巻線スロットによる磁気パー
ミアンスの変化あるいはコギングトルクに起因するトル
ク脈動データをトルク脈動記憶装置１３に記憶してお
き、トルク脈動打消信号作成回路１２によってこのトル
ク脈動データを読み出してトルク脈動打消信号を作成
し、このトルク脈動打消信号によりトルク指令を補正す
ることにより、固定子巻線３に流す正弦波電流を巻線ス
ロットやコギングトルクによるトルク脈動を低減するよ
うに補正するものである。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は永久磁石回転電機の
制御装置に係り、特に巻線スロットによる磁束の脈動や
コギングトルクに起因するトルク脈動の低減に関する。
制御装置に係り、特に巻線スロットによる磁束の脈動や
コギングトルクに起因するトルク脈動の低減に関する。
【０００２】
【従来の技術】永久磁石回転電機は、固定子と回転子を
備える。固定子は、略等間隔に配置された巻線スロット
が形成された固定子鉄心と、前記巻線スロットに施され
た固定子巻線を備える。固定子巻線の起磁力分布は正弦
波（基本波）に空間高調波が重畳された分布となり、固
定子巻線電流に比例して時間変動する。また、固定子鉄
心の内側は、巻線スロットの開口部とテース部が交互に
略等間隔で存在するので、固定子鉄心の磁気パーミアン
ス分布も巻線スロットを周期とするリップルを有する。
従って、固定子が固定子鉄心のエアギャップに作る磁束
密度は、前記固定子巻線の起磁力分布と固定子鉄心の磁
気パーミアンスの積であるので、この磁束密度は空間高
調波成分を有する。また、回転子は、回転子鉄心にある
間隔をおいて設けられた溝部に挿入された永久磁石を備
える。従って、回転子が前記エアギャップに作る磁束密
度も、同様に、リップルを有し、且つ、回転移動するの
で時間的に変動する。
備える。固定子は、略等間隔に配置された巻線スロット
が形成された固定子鉄心と、前記巻線スロットに施され
た固定子巻線を備える。固定子巻線の起磁力分布は正弦
波（基本波）に空間高調波が重畳された分布となり、固
定子巻線電流に比例して時間変動する。また、固定子鉄
心の内側は、巻線スロットの開口部とテース部が交互に
略等間隔で存在するので、固定子鉄心の磁気パーミアン
ス分布も巻線スロットを周期とするリップルを有する。
従って、固定子が固定子鉄心のエアギャップに作る磁束
密度は、前記固定子巻線の起磁力分布と固定子鉄心の磁
気パーミアンスの積であるので、この磁束密度は空間高
調波成分を有する。また、回転子は、回転子鉄心にある
間隔をおいて設けられた溝部に挿入された永久磁石を備
える。従って、回転子が前記エアギャップに作る磁束密
度も、同様に、リップルを有し、且つ、回転移動するの
で時間的に変動する。
【０００３】エアギャップの磁束密度は、固定子が作る
磁束密度と回転子が作る磁束密度を合成したものとなる
から、このエアギャップの磁束密度は、基本波成分に高
調波成分が重畳された分布をもち、時間と共に変動す
る。
磁束密度と回転子が作る磁束密度を合成したものとなる
から、このエアギャップの磁束密度は、基本波成分に高
調波成分が重畳された分布をもち、時間と共に変動す
る。
【０００４】回転子に作用するトルクは、エアギャップ
に蓄えられた磁気エネルギーの角度微分であるので、こ
のエアギャップの磁束密度にリップルがあるとトルク脈
動が発生する。そして、永久磁石回転電機は、このトル
ク脈動が原因となって大きな振動や騒音を発生する場合
がある。
に蓄えられた磁気エネルギーの角度微分であるので、こ
のエアギャップの磁束密度にリップルがあるとトルク脈
動が発生する。そして、永久磁石回転電機は、このトル
ク脈動が原因となって大きな振動や騒音を発生する場合
がある。
【０００５】トルクの脈動を低減するために、特開平３
−２８４１５３号公報に開示されたブラシレスモータの
トルクリップル抑制方法は、固定子巻線電流を制御する
方法を提案している。すなわち、１２０度通電ＰＷＭ方
式で定速度に回転制御するブラシレスモータにおいて、
１２０度の通電区間を１周期とする余弦波信号を記憶す
るＲＯＭ回路から速度検出器の出力パルスによって余弦
波信号を読み出し、この余弦波信号を設定回転速度と検
出速度との差の信号に加えることにより、固定子巻線電
流を制御してトルクの脈動を低減する方法を提案してい
る。
−２８４１５３号公報に開示されたブラシレスモータの
トルクリップル抑制方法は、固定子巻線電流を制御する
方法を提案している。すなわち、１２０度通電ＰＷＭ方
式で定速度に回転制御するブラシレスモータにおいて、
１２０度の通電区間を１周期とする余弦波信号を記憶す
るＲＯＭ回路から速度検出器の出力パルスによって余弦
波信号を読み出し、この余弦波信号を設定回転速度と検
出速度との差の信号に加えることにより、固定子巻線電
流を制御してトルクの脈動を低減する方法を提案してい
る。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】前述したトルク脈動低
減方法は、エアギャップの磁束密度が磁極の中央部で減
少するように緩やかに彎曲していることによるトルクの
変動を防止するように固定子巻線電流を制御する方法で
あり、パルス幅制御によって固定子巻線電流の平均値を
緩やかに変化させるようにしている。
減方法は、エアギャップの磁束密度が磁極の中央部で減
少するように緩やかに彎曲していることによるトルクの
変動を防止するように固定子巻線電流を制御する方法で
あり、パルス幅制御によって固定子巻線電流の平均値を
緩やかに変化させるようにしている。
【０００７】しかしながら、このような固定子巻線電流
の制御方法では、巻線スロットによる固定子鉄心の磁気
パーミアンスの変化のように急峻で細かい変動に対応す
ることはできないという問題がある。
の制御方法では、巻線スロットによる固定子鉄心の磁気
パーミアンスの変化のように急峻で細かい変動に対応す
ることはできないという問題がある。
【０００８】また、永久磁石回転電機は、コギンクトル
クによってトルクの脈動が発生する問題がある。
クによってトルクの脈動が発生する問題がある。
【０００９】本発明の目的は、永久磁石回転電機におい
て巻線スロットによる磁気パーミアンスの変化やコギン
グトルクによって生じるトルク脈動を低減することにあ
る。
て巻線スロットによる磁気パーミアンスの変化やコギン
グトルクによって生じるトルク脈動を低減することにあ
る。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は、固定子巻線と
直流電源の間に介在されるインバータと、速度指令と実
速度情報に基づいてトルク指令を発生する速度制御回路
と、回転子の磁極位置に応じた正弦波信号を発生する正
弦波発生回路と、トルク指令と正弦波信号に基づいて電
流指令を発生する電流指令回路と、前記電流指令と固定
子巻線電流検出信号に基づいて前記固定子巻線に正弦波
電流を流すように前記インバータを制御する電流制御回
路を備えた永久磁石回転電機の制御装置において、前記
固定子巻線を施した固定子鉄心の巻線スロットによる磁
気パーミアンスの変化あるいはコギングトルクに起因す
るトルク脈動データを記憶するトルク脈動記憶装置と、
前記正弦波信号に応じて前記トルク脈動記憶装置からト
ルク脈動データを読み出してトルク脈動打消信号を作成
するトルク脈動打消信号作成回路と、前記トルク脈動打
消信号により前記トルク指令を補正する合成手段を設
け、固定子巻線に流す正弦波電流を巻線スロットやコギ
ングトルクによるトルク脈動を低減するように補正する
ものである。
直流電源の間に介在されるインバータと、速度指令と実
速度情報に基づいてトルク指令を発生する速度制御回路
と、回転子の磁極位置に応じた正弦波信号を発生する正
弦波発生回路と、トルク指令と正弦波信号に基づいて電
流指令を発生する電流指令回路と、前記電流指令と固定
子巻線電流検出信号に基づいて前記固定子巻線に正弦波
電流を流すように前記インバータを制御する電流制御回
路を備えた永久磁石回転電機の制御装置において、前記
固定子巻線を施した固定子鉄心の巻線スロットによる磁
気パーミアンスの変化あるいはコギングトルクに起因す
るトルク脈動データを記憶するトルク脈動記憶装置と、
前記正弦波信号に応じて前記トルク脈動記憶装置からト
ルク脈動データを読み出してトルク脈動打消信号を作成
するトルク脈動打消信号作成回路と、前記トルク脈動打
消信号により前記トルク指令を補正する合成手段を設
け、固定子巻線に流す正弦波電流を巻線スロットやコギ
ングトルクによるトルク脈動を低減するように補正する
ものである。
【００１１】前記トルク脈動記憶装置には、電気角６０
／ｎ区間のトルク脈動データを記憶させて繰り返し読み
だすようにし、固定子鉄心の極対当たりの巻線スロット
数をＮｓとするとき、固定子巻線電流の高調波成分の時
間次数をＮs＋１とＮs−１とする。
／ｎ区間のトルク脈動データを記憶させて繰り返し読み
だすようにし、固定子鉄心の極対当たりの巻線スロット
数をＮｓとするとき、固定子巻線電流の高調波成分の時
間次数をＮs＋１とＮs−１とする。
【００１２】また、前記トルク指令の補正は、設定速度
以下の状態でのみ行うようにして制御装置の制御処理負
担を低減するようにする。
以下の状態でのみ行うようにして制御装置の制御処理負
担を低減するようにする。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明の
実施形態について説明する。
実施形態について説明する。
【００１４】図１は、本発明の第１の実施形態における
永久磁石回転電機の制御装置の回路ブロック図である。
図２は、この実施形態の永久磁石回転電機の縦断側面図
である。図３は、同縦断正面図である。
永久磁石回転電機の制御装置の回路ブロック図である。
図２は、この実施形態の永久磁石回転電機の縦断側面図
である。図３は、同縦断正面図である。
【００１５】図１〜図３において、１は永久磁石回転電
機、２は回転子、２１は固定子である。回転子２は、シ
ャフト２０に嵌着した固定子鉄心１９とこの固定子鉄心
２０に設けた永久磁石１９を備える。シャフト２０に
は、更に、回転子２の磁極位置を検出する位置検出器６
と回転速度を検出するエンコーダ７が取り付けられる。
機、２は回転子、２１は固定子である。回転子２は、シ
ャフト２０に嵌着した固定子鉄心１９とこの固定子鉄心
２０に設けた永久磁石１９を備える。シャフト２０に
は、更に、回転子２の磁極位置を検出する位置検出器６
と回転速度を検出するエンコーダ７が取り付けられる。
【００１６】一方、固定子２１には、固定子鉄心１７と
この固定子鉄心１７に形成した巻線スロット２４に施さ
れて回転磁界を発生する固定子巻線３を備える。２２は
固定子鉄心１７のヨーク部、２３はティース部である。
この固定子鉄心１７に形成した巻線スロット２４に施さ
れて回転磁界を発生する固定子巻線３を備える。２２は
固定子鉄心１７のヨーク部、２３はティース部である。
【００１７】この永久磁石回転電機１を制御する電気回
路において、インバータ４は、直流電源５から前記固定
子巻線３に固定子巻線電流を供給する。演算処理を行う
制御系の多くはマイクロコンピュータを利用して構成す
るが、ここではその制御処理機能を制御回路として説明
する。速度制御回路（ＡＳＲ）１６は、速度指令ωｓ
と、エンコーダ７からの回転量情報θをＦ／Ｖ変換器１
５により変換して得た実速度ωｆを入力して、その差ω
ｅ（ωｅ＝ωｓ−ωｆ）を算出し、これに基づくＰＩ制
御（Ｐ：比例項、Ｉ：積分項）等によって、平均トルク
指令Ｔａｖと、必要に応じて位相シフト指令θ１を出力
する。
路において、インバータ４は、直流電源５から前記固定
子巻線３に固定子巻線電流を供給する。演算処理を行う
制御系の多くはマイクロコンピュータを利用して構成す
るが、ここではその制御処理機能を制御回路として説明
する。速度制御回路（ＡＳＲ）１６は、速度指令ωｓ
と、エンコーダ７からの回転量情報θをＦ／Ｖ変換器１
５により変換して得た実速度ωｆを入力して、その差ω
ｅ（ωｅ＝ωｓ−ωｆ）を算出し、これに基づくＰＩ制
御（Ｐ：比例項、Ｉ：積分項）等によって、平均トルク
指令Ｔａｖと、必要に応じて位相シフト指令θ１を出力
する。
【００１８】正弦波発生回路１０は、位置検出器６から
の磁極位置情報とエンコーダ７からの回転量情報θなど
から、固定子巻線３の各相（この実施形態では３相）の
誘起電圧と同相の正弦波信号または必要に応じて位相シ
フトした正弦波信号を発生する。
の磁極位置情報とエンコーダ７からの回転量情報θなど
から、固定子巻線３の各相（この実施形態では３相）の
誘起電圧と同相の正弦波信号または必要に応じて位相シ
フトした正弦波信号を発生する。
【００１９】トルク脈動打消信号作成回路１２は、前記
正弦波信号に同期してトルク脈動記憶装置１３からトル
ク脈動データを読み出し、トルク脈動を打ち消すような
トルク脈動打消信号Ｔａｃを発生する。加算器３１は、
前記平均トルク指令Ｔａｖとトルク脈動打消信号Ｔａｃ
を加算（合成）して補正したトルク指令Ｔｓを生成す
る。
正弦波信号に同期してトルク脈動記憶装置１３からトル
ク脈動データを読み出し、トルク脈動を打ち消すような
トルク脈動打消信号Ｔａｃを発生する。加算器３１は、
前記平均トルク指令Ｔａｖとトルク脈動打消信号Ｔａｃ
を加算（合成）して補正したトルク指令Ｔｓを生成す
る。
【００２０】２相−３相変換回路１１は、前記トルク指
令Ｔｓと正弦波発生回路１０から出力される正弦波信号
に応じて、固定子巻線３の各相に流す電流指令Ｉｓａ，
Ｉｓｂ，Ｉｓｃを出力する。固定子巻線３の各相の電流
を制御する相電流制御回路（ＡＣＲ）９ａ，９ｂ，９ｃ
は、前記電流指令Ｉｓａ，Ｉｓｂ，Ｉｓｃと相電流検出
器８ａ，８ｂ，８ｃからの電流検出信号Ｉｆａ，Ｉｆ
ｂ，Ｉｆｃに応じた制御信号をインバータ４に与えて各
相電流を制御し、回転子２の回転位置に同期した回転磁
界を発生させる。
令Ｔｓと正弦波発生回路１０から出力される正弦波信号
に応じて、固定子巻線３の各相に流す電流指令Ｉｓａ，
Ｉｓｂ，Ｉｓｃを出力する。固定子巻線３の各相の電流
を制御する相電流制御回路（ＡＣＲ）９ａ，９ｂ，９ｃ
は、前記電流指令Ｉｓａ，Ｉｓｂ，Ｉｓｃと相電流検出
器８ａ，８ｂ，８ｃからの電流検出信号Ｉｆａ，Ｉｆ
ｂ，Ｉｆｃに応じた制御信号をインバータ４に与えて各
相電流を制御し、回転子２の回転位置に同期した回転磁
界を発生させる。
【００２１】このような永久磁石回転電機１におけるト
ルクの脈動を図４および図５を参照して説明する。図４
は、この実施形態における１相の固定子巻線電流波形を
示し、図５はそのトルク波形を示している。固定子巻線
３に対して、図４に示す基本波である正弦波の電流を流
したときには、図５に示すように脈動を含んだトルクが
発生する。
ルクの脈動を図４および図５を参照して説明する。図４
は、この実施形態における１相の固定子巻線電流波形を
示し、図５はそのトルク波形を示している。固定子巻線
３に対して、図４に示す基本波である正弦波の電流を流
したときには、図５に示すように脈動を含んだトルクが
発生する。
【００２２】ここで、固定子巻線電流と発生トルクの関
係を図６およぴ図７を参照して説明する。図６は永久磁
石回転電機１における電気角０度の状態を示す部分断面
図、図７は固定子巻線電流の高調波成分を示す電流成分
特性図であり、３相８極の永久磁石回転電機１の１極分
を示している。回転子２を反時計方向に回転させるよう
に固定子巻線３に電流を流す例を説明する。発生トルク
の値は、固定子２１に対する回転子２の相対位置と固定
子巻線電流の値によって一義的に求めることができる。
この実施形態においては、固定子巻線３に正弦波電流を
流したときには、図５に示すように、電気角３６０度
（固定子巻線電流）の間に１２個の主要なリップルが重
畳される。このリップル数は、１極当たりの巻線スロッ
ト数Ｎｓ（この実施形態においてはＮｓ＝１２）に相当
する。また、この実施形態において、毎相毎極当たりの
固定子鉄心１７の巻線スロット数ｎsppは、２である。
３相通電の固定子巻線３の相帯は、電気角で６０度であ
る。この相帯内の巻線スロット数は、ｎspp個である。
従って、巻線スロット２４によるトルク脈動の発生周期
は、電気角で６０／ｎsppであり、この実施形態では、
電気角で６０度毎にトルクの脈動が現れる。
係を図６およぴ図７を参照して説明する。図６は永久磁
石回転電機１における電気角０度の状態を示す部分断面
図、図７は固定子巻線電流の高調波成分を示す電流成分
特性図であり、３相８極の永久磁石回転電機１の１極分
を示している。回転子２を反時計方向に回転させるよう
に固定子巻線３に電流を流す例を説明する。発生トルク
の値は、固定子２１に対する回転子２の相対位置と固定
子巻線電流の値によって一義的に求めることができる。
この実施形態においては、固定子巻線３に正弦波電流を
流したときには、図５に示すように、電気角３６０度
（固定子巻線電流）の間に１２個の主要なリップルが重
畳される。このリップル数は、１極当たりの巻線スロッ
ト数Ｎｓ（この実施形態においてはＮｓ＝１２）に相当
する。また、この実施形態において、毎相毎極当たりの
固定子鉄心１７の巻線スロット数ｎsppは、２である。
３相通電の固定子巻線３の相帯は、電気角で６０度であ
る。この相帯内の巻線スロット数は、ｎspp個である。
従って、巻線スロット２４によるトルク脈動の発生周期
は、電気角で６０／ｎsppであり、この実施形態では、
電気角で６０度毎にトルクの脈動が現れる。
【００２３】そこで、図７に示すような高調波成分の振
幅と位相（図示せず）の電流を基本波成分に加えて図４
に示すような制御電流波形信号を生成し、これにより固
定子巻線電流を制御することにより、図５に示すような
平滑なトルクを発生させることができる。これは、有限
要素法等を用いた電磁解析プログラムを利用して確認す
ることができる。
幅と位相（図示せず）の電流を基本波成分に加えて図４
に示すような制御電流波形信号を生成し、これにより固
定子巻線電流を制御することにより、図５に示すような
平滑なトルクを発生させることができる。これは、有限
要素法等を用いた電磁解析プログラムを利用して確認す
ることができる。
【００２４】基本波電流に高調波成分を加えた固定子巻
線電流を流すことにより発生トルクを平滑にすることが
できる原理を説明する。前述したように、固定子巻線電
流と発生トルクの関係は、回転子２と固定子２１の幾何
学的位置および固定子巻線電流が決まれば、一義的に求
めることができる。そこで、電気角ηに対して、単位電
流当たりのトルクを表現する関数Ｙ（η）を導入する
と、基本波電流とトルクの関係は、（数１）で表現する
ことができる。
線電流を流すことにより発生トルクを平滑にすることが
できる原理を説明する。前述したように、固定子巻線電
流と発生トルクの関係は、回転子２と固定子２１の幾何
学的位置および固定子巻線電流が決まれば、一義的に求
めることができる。そこで、電気角ηに対して、単位電
流当たりのトルクを表現する関数Ｙ（η）を導入する
と、基本波電流とトルクの関係は、（数１）で表現する
ことができる。
【００２５】 sin(η+α)Ｙ(η)＝Ｔav{１＋εsin(Ｎsη＋β)} ……（数１） ここで、α，βは、それぞれ、電流とトルクリップルの
位相である。εは、平均トルクＴａｖに対するトルク脈
動の振幅の比である。そして、（数１）をＹ(η)につい
て整理することにより（数２）を得ることができる。
位相である。εは、平均トルクＴａｖに対するトルク脈
動の振幅の比である。そして、（数１）をＹ(η)につい
て整理することにより（数２）を得ることができる。
【００２６】 Ｙ(η)＝Ｔav{１＋εsin(Ｎsη＋β)}／sin(η+α) ……（数２） 求める平滑なトルクの値をＴavとし、これに対応する固
定子巻線電流の関数をＸ(η)と仮定すると、（数３）が
成立する。
定子巻線電流の関数をＸ(η)と仮定すると、（数３）が
成立する。
【００２７】 Ｘ(η)Ｙ(η)＝Ｔav ……（数３） ここで、Ｘ(η)について解くと（数４）が得られる。
【００２８】 Ｘ(η)＝Ｔav／Ｙ(η) ＝sin(η+α)／{１＋εsin(Ｎsη＋β)} ……（数４） ここで、トルク脈動の振幅は、一般的に、平均トルクに
比べて小さいので、（数５）が成り立つ。
比べて小さいので、（数５）が成り立つ。
【００２９】 ε＜＜１ ……（数５） （数５）の関係を（数４）に適用すると、（数６）が成
り立つ。
り立つ。
【００３０】 Ｘ(η)＝sin(η+α){１−εsin(Ｎsη＋β)} ……（数６） 更に、３角関数の積和の公式から次の（数７）が成り立
つ。
つ。
【００３１】 Ｘ(η)＝sin(η+α)＋ （ε／２)［cos{(Ｎs＋１)η＋α＋β}−cos{(Ｎs-１)η＋β−α}］ ……（数７） すなわち、基本波と（Ｎｓ＋１）次と（Ｎｓ−１）次の
高調波成分の重ね合わせである。これが、図７における
時間次数１３次と１１次成分に対応している。
高調波成分の重ね合わせである。これが、図７における
時間次数１３次と１１次成分に対応している。
【００３２】トルク脈動記憶装置１３には、電磁解析や
実験によって得られる前述したような電流高調波成分と
トルクの関係をテーブル等の形式で記憶させる。トルク
の脈動は電気角６０／ｎの周期性をもつので、トルク脈
動に関するデータは、電気角６０／ｎの通電区間に関し
て記憶すれば、これを繰り返し読み出して使用すること
ができる。
実験によって得られる前述したような電流高調波成分と
トルクの関係をテーブル等の形式で記憶させる。トルク
の脈動は電気角６０／ｎの周期性をもつので、トルク脈
動に関するデータは、電気角６０／ｎの通電区間に関し
て記憶すれば、これを繰り返し読み出して使用すること
ができる。
【００３３】次に、コギングトルクによる脈動成分も考
慮した制御を行う他の実施形態について説明する。トル
ク脈動成分Ｔａｃは、（数８）で示すことができる。
慮した制御を行う他の実施形態について説明する。トル
ク脈動成分Ｔａｃは、（数８）で示すことができる。
【００３４】 Ｔac＝ｋ1ξ1＋ｋ2ξ2Ｉf ……（数８） ここで、ξ1とξ2は、正弦波・余弦波成分で、ｋ1とｋ2
は比例定数で、Ｉfは固定子巻線電流である。第１項は
固定子巻線電流に関係しないコギングトルク成分、第２
項は固定子巻線電流に比例する項で誘起電圧成分であ
る。例えば、電気自動車用の永久磁石回転電機において
は、定速領域では固定子巻線電流Ｉfが極めて小さいの
で、第１項が支配的となる。そこで、このようなコギン
グトルク脈動成分も考慮して（数８）で示す形式のトル
ク脈動データをトルク脈動記憶装置１３に記憶してお
く。そして、このようなトルク脈動データを読み出して
電流制御を行うことにより、低速領域において支配的と
なるコギングトルクによるトルク脈動を低減することが
できる。
は比例定数で、Ｉfは固定子巻線電流である。第１項は
固定子巻線電流に関係しないコギングトルク成分、第２
項は固定子巻線電流に比例する項で誘起電圧成分であ
る。例えば、電気自動車用の永久磁石回転電機において
は、定速領域では固定子巻線電流Ｉfが極めて小さいの
で、第１項が支配的となる。そこで、このようなコギン
グトルク脈動成分も考慮して（数８）で示す形式のトル
ク脈動データをトルク脈動記憶装置１３に記憶してお
く。そして、このようなトルク脈動データを読み出して
電流制御を行うことにより、低速領域において支配的と
なるコギングトルクによるトルク脈動を低減することが
できる。
【００３５】電気自動車用の永久磁石回転電機において
は、低速領域におけるトルクの脈動が振動や騒音の原因
として問題となり、高速領域でのトルク脈動の問題は少
ない。従って、本発明になる永久磁石回転電機の制御装
置は、電気自動車における制御装置として実施するとき
には、予め設定した速度以下の低速領域ではトルク脈動
を低減するための制御を行い、設定速度を超えた高速領
域ではトルク脈動を低減するための制御を省略すること
ができる。このような制御は、トルク脈動打消信号作成
回路１２によるトルク脈動打消信号発生機能を設定速度
を超える領域では停止するように構成することで実現す
ることができる。
は、低速領域におけるトルクの脈動が振動や騒音の原因
として問題となり、高速領域でのトルク脈動の問題は少
ない。従って、本発明になる永久磁石回転電機の制御装
置は、電気自動車における制御装置として実施するとき
には、予め設定した速度以下の低速領域ではトルク脈動
を低減するための制御を行い、設定速度を超えた高速領
域ではトルク脈動を低減するための制御を省略すること
ができる。このような制御は、トルク脈動打消信号作成
回路１２によるトルク脈動打消信号発生機能を設定速度
を超える領域では停止するように構成することで実現す
ることができる。
【００３６】そして、このような制御を行えば、問題と
なる低速領域でのトルク脈動を低減することができ、高
速領域ではトルク脈動低減制御を省略したことによる制
御系（演算処理装置）の制御処理負担を軽減し、余剰の
処理能力を他の制御処理に利用することができるように
なる利点がある。
なる低速領域でのトルク脈動を低減することができ、高
速領域ではトルク脈動低減制御を省略したことによる制
御系（演算処理装置）の制御処理負担を軽減し、余剰の
処理能力を他の制御処理に利用することができるように
なる利点がある。
【００３７】
【発明の効果】本発明によれば、永久磁石回転電機にお
いて巻線スロットによる磁気パーミアンスの変化やコギ
ングトルクによって生じるトルク脈動を低減することが
できる。しかも、電気自動車に使用する永久磁石回転電
機の制御装置においては、高速領域では制御装置の制御
処理負担を軽減することができる。
いて巻線スロットによる磁気パーミアンスの変化やコギ
ングトルクによって生じるトルク脈動を低減することが
できる。しかも、電気自動車に使用する永久磁石回転電
機の制御装置においては、高速領域では制御装置の制御
処理負担を軽減することができる。
【図１】本発明の第１の実施形態における永久磁石回転
電機の制御装置の回路ブロック図である。
電機の制御装置の回路ブロック図である。
【図２】第１の実施形態における永久磁石回転電機の縦
断側面図である。
断側面図である。
【図３】図２に示した永久磁石回転電機の縦断正面図で
ある。
ある。
【図４】第１の実施形態における１相の固定子巻線電流
波形を示している。
波形を示している。
【図５】図４に示した固定子巻線電流に対するトルク波
形である。
形である。
【図６】永久磁石回転電機における電気角０度の状態を
示す部分断面図である。
示す部分断面図である。
【図７】固定子巻線電流の高調波成分を示す電流成分特
性図である。
性図である。
１…永久磁石回転電機、２…回転子、３…固定子巻線、
４…インバータ、５…直流電源、６…位置検出器、７…
エンコーダ、８ａ〜８ｃ…相電流検出器、９ａ〜９ｃ…
相電流制御回路、１０…正弦波発生回路、１１…２相−
３相変換回路、１２…トルク脈動打消信号作成回路、１
３…トルク脈動記憶装置、１６…速度制御回路。
４…インバータ、５…直流電源、６…位置検出器、７…
エンコーダ、８ａ〜８ｃ…相電流検出器、９ａ〜９ｃ…
相電流制御回路、１０…正弦波発生回路、１１…２相−
３相変換回路、１２…トルク脈動打消信号作成回路、１
３…トルク脈動記憶装置、１６…速度制御回路。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松延 豊 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 渋川 末太郎 茨城県ひたちなか市大字高場2520番地 株 式会社日立製作所自動車機器事業部内 (72)発明者 小泉 修 茨城県ひたちなか市大字高場2520番地 株 式会社日立製作所自動車機器事業部内
Claims (6)
- 【請求項１】固定子巻線と直流電源の間に介在されるイ
ンバータと、速度指令と実速度情報に基づいてトルク指
令を発生する速度制御回路と、回転子の磁極位置に応じ
た正弦波信号を発生する正弦波発生回路と、トルク指令
と正弦波信号に基づいて電流指令を発生する電流指令回
路と、前記電流指令と固定子巻線電流検出信号に基づい
て前記固定子巻線に正弦波電流を流すように前記インバ
ータを制御する電流制御回路を備えた永久磁石回転電機
の制御装置において、 前記固定子巻線を施した固定子鉄心の巻線スロットによ
る磁気パーミアンスの変化に起因するトルク脈動データ
を記憶するトルク脈動記憶装置と、前記正弦波信号に応
じて前記トルク脈動記憶装置からトルク脈動データを読
み出してトルク脈動打消信号を作成するトルク脈動打消
信号作成回路と、前記トルク脈動打消信号により前記ト
ルク指令を補正する合成手段を設けたことを特徴とする
永久磁石回転電機の制御装置。 - 【請求項２】請求項１において、前記トルク脈動記憶装
置は、固定子鉄心の巻線スロットによる磁気パーミアン
スの変化とコギングトルクに起因するトルク脈動データ
を記憶したことを特徴とする永久磁石回転電機の制御装
置。 - 【請求項３】請求項１または２において、前記トルク脈
動記憶装置は、電気角６０／ｎ区間のトルク脈動データ
を記憶することを特徴とする永久磁石回転電機の制御装
置。 - 【請求項４】請求項１〜３の１項において、固定子鉄心
の極対当たりの巻線スロット数をＮｓとするとき、固定
子巻線電流の高調波成分の時間次数がＮs＋１とＮs−１
であることを特徴とする永久磁石回転電機の制御装置。 - 【請求項５】請求項１〜４の１項において、前記トルク
指令の補正は、設定速度以下の状態でのみ行うようにし
たことを特徴とする永久磁石回転電機の制御装置。 - 【請求項６】電気自動車における永久磁石回転電機の速
度制御に適用したことを特徴とする請求項１〜５の１項
に記載した永久磁石回転電機の制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9210836A JPH1155986A (ja) | 1997-08-05 | 1997-08-05 | 永久磁石回転電機の制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9210836A JPH1155986A (ja) | 1997-08-05 | 1997-08-05 | 永久磁石回転電機の制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1155986A true JPH1155986A (ja) | 1999-02-26 |
Family
ID=16595923
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9210836A Pending JPH1155986A (ja) | 1997-08-05 | 1997-08-05 | 永久磁石回転電機の制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1155986A (ja) |
Cited By (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7151354B2 (en) | 2002-10-17 | 2006-12-19 | Denso Corporation | Magnetic noise reduction method for AC rotary electric machine, and motor control apparatus and AC rotary electric machine apparatus using the same |
| US7170247B2 (en) | 2004-04-14 | 2007-01-30 | Denso Corporation | Method of control of magnetic sound of alternating current rotating machine |
| JP2007129807A (ja) * | 2005-11-02 | 2007-05-24 | Meidensha Corp | Ｐｍモータの特性演算方法とプログラム |
| JP2007306715A (ja) * | 2006-05-11 | 2007-11-22 | Ihi Aerospace Co Ltd | アクチュエータ及びこのアクチュエータを搭載した飛翔体 |
| WO2008029624A1 (fr) * | 2006-09-01 | 2008-03-13 | Daikin Industries, Ltd. | Moteur à courant continu sans collecteur, système d'excitation de moteur à courant continu sans collecteur, et système de pompe hydraulique |
| JP2008072832A (ja) * | 2006-09-14 | 2008-03-27 | Mitsubishi Electric Corp | 交流電動機の制御装置およびその鉄損抑制用重畳電流の演算方法 |
| JP2008131795A (ja) * | 2006-11-22 | 2008-06-05 | Nissan Motor Co Ltd | 回転電機の駆動装置 |
| JP2008148467A (ja) * | 2006-12-12 | 2008-06-26 | Renesas Technology Corp | 同期電動機の制御装置 |
| JP2009044913A (ja) * | 2007-08-10 | 2009-02-26 | Jtekt Corp | モータ装置及び電動パワーステアリング装置 |
| WO2010116787A1 (ja) * | 2009-03-30 | 2010-10-14 | アイシン・エィ・ダブリュ株式会社 | 回転電機制御装置 |
| US8129933B2 (en) | 2002-02-25 | 2012-03-06 | Daikin Industries, Ltd. | Motor controlling method and apparatus thereof |
| JP2012244735A (ja) * | 2011-05-18 | 2012-12-10 | Denso Corp | 回転機の制御装置およびその製造方法 |
| JP2013158086A (ja) * | 2012-01-27 | 2013-08-15 | Toshiba Schneider Inverter Corp | インバータ装置 |
| DE102014117220A1 (de) | 2013-11-27 | 2015-05-28 | Denso Corporation | Steuervorrichtung für eine drehende Synchronmaschine, die eine Unterdrückung von Rotorvibrationen ermöglicht |
| WO2018179780A1 (ja) * | 2017-03-29 | 2018-10-04 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | 回転電機の制御装置及びその制御方法 |
| JP2020072640A (ja) * | 2018-10-29 | 2020-05-07 | ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツングＲｏｂｅｒｔ Ｂｏｓｃｈ Ｇｍｂｈ | 車両のインバータを制御する方法 |
| CN113678366A (zh) * | 2019-04-18 | 2021-11-19 | 三菱电机株式会社 | 旋转电机的控制装置以及驱动系统 |
-
1997
- 1997-08-05 JP JP9210836A patent/JPH1155986A/ja active Pending
Cited By (26)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8129933B2 (en) | 2002-02-25 | 2012-03-06 | Daikin Industries, Ltd. | Motor controlling method and apparatus thereof |
| US8339083B2 (en) | 2002-02-25 | 2012-12-25 | Daikin Industries, Ltd. | Motor controlling method and apparatus thereof |
| US7151354B2 (en) | 2002-10-17 | 2006-12-19 | Denso Corporation | Magnetic noise reduction method for AC rotary electric machine, and motor control apparatus and AC rotary electric machine apparatus using the same |
| US7170247B2 (en) | 2004-04-14 | 2007-01-30 | Denso Corporation | Method of control of magnetic sound of alternating current rotating machine |
| JP2007129807A (ja) * | 2005-11-02 | 2007-05-24 | Meidensha Corp | Ｐｍモータの特性演算方法とプログラム |
| JP2007306715A (ja) * | 2006-05-11 | 2007-11-22 | Ihi Aerospace Co Ltd | アクチュエータ及びこのアクチュエータを搭載した飛翔体 |
| WO2008029624A1 (fr) * | 2006-09-01 | 2008-03-13 | Daikin Industries, Ltd. | Moteur à courant continu sans collecteur, système d'excitation de moteur à courant continu sans collecteur, et système de pompe hydraulique |
| JP2008072832A (ja) * | 2006-09-14 | 2008-03-27 | Mitsubishi Electric Corp | 交流電動機の制御装置およびその鉄損抑制用重畳電流の演算方法 |
| JP2008131795A (ja) * | 2006-11-22 | 2008-06-05 | Nissan Motor Co Ltd | 回転電機の駆動装置 |
| JP2008148467A (ja) * | 2006-12-12 | 2008-06-26 | Renesas Technology Corp | 同期電動機の制御装置 |
| JP2009044913A (ja) * | 2007-08-10 | 2009-02-26 | Jtekt Corp | モータ装置及び電動パワーステアリング装置 |
| WO2010116787A1 (ja) * | 2009-03-30 | 2010-10-14 | アイシン・エィ・ダブリュ株式会社 | 回転電機制御装置 |
| JP2010239681A (ja) * | 2009-03-30 | 2010-10-21 | Aisin Aw Co Ltd | 回転電機制御装置 |
| US8446118B2 (en) | 2009-03-30 | 2013-05-21 | Aisin Aw Co., Ltd. | Rotary electric machine control device |
| JP2012244735A (ja) * | 2011-05-18 | 2012-12-10 | Denso Corp | 回転機の制御装置およびその製造方法 |
| JP2013158086A (ja) * | 2012-01-27 | 2013-08-15 | Toshiba Schneider Inverter Corp | インバータ装置 |
| DE102014117220A1 (de) | 2013-11-27 | 2015-05-28 | Denso Corporation | Steuervorrichtung für eine drehende Synchronmaschine, die eine Unterdrückung von Rotorvibrationen ermöglicht |
| US9401673B2 (en) | 2013-11-27 | 2016-07-26 | Denso Corporation | Control apparatus for synchronous rotary machine enabling suppression of rotor vibration |
| WO2018179780A1 (ja) * | 2017-03-29 | 2018-10-04 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | 回転電機の制御装置及びその制御方法 |
| CN110463018A (zh) * | 2017-03-29 | 2019-11-15 | 日立汽车系统株式会社 | 旋转电机的控制装置及其控制方法 |
| JPWO2018179780A1 (ja) * | 2017-03-29 | 2020-01-23 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | 回転電機の制御装置及びその制御方法 |
| US11211883B2 (en) | 2017-03-29 | 2021-12-28 | Hitachi Astemo, Ltd. | Control device of rotary electric machine and control method of the same |
| CN110463018B (zh) * | 2017-03-29 | 2023-06-02 | 日立安斯泰莫株式会社 | 旋转电机的控制装置及其控制方法 |
| JP2020072640A (ja) * | 2018-10-29 | 2020-05-07 | ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツングＲｏｂｅｒｔ Ｂｏｓｃｈ Ｇｍｂｈ | 車両のインバータを制御する方法 |
| CN113678366A (zh) * | 2019-04-18 | 2021-11-19 | 三菱电机株式会社 | 旋转电机的控制装置以及驱动系统 |
| CN113678366B (zh) * | 2019-04-18 | 2024-03-05 | 三菱电机株式会社 | 旋转电机的控制装置以及驱动系统 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3366858B2 (ja) | 回転電機の制御装置 | |
| JPH1155986A (ja) | 永久磁石回転電機の制御装置 | |
| EP1553693B1 (en) | Ac rotary electric machine magnetic noise reduction method, motor control device and ac rotary electric machine using the same | |
| US7170247B2 (en) | Method of control of magnetic sound of alternating current rotating machine | |
| US7049783B2 (en) | Method of control of magnetic sound of alternating current rotating machine | |
| JP2005328691A (ja) | モータ制御装置 | |
| TWI282209B (en) | Controller for synchronous motor, electric appliance and module | |
| JP2010178586A (ja) | モータ制御装置及びモータ制御方法 | |
| JP4234359B2 (ja) | 同期電動機の制御装置 | |
| JP4269881B2 (ja) | 交流回転電機装置 | |
| JPH07264822A (ja) | 多相多重化電動機 | |
| US8664902B2 (en) | Polyphase AC motor, driving device and driving method therefor | |
| JP4155155B2 (ja) | 交流回転電機の磁気騒音低減方法及びそれを用いるモータ制御装置 | |
| JP4117554B2 (ja) | モータ制御装置 | |
| JP6626973B2 (ja) | ６線３相モータおよびモータシステム | |
| JP7001064B2 (ja) | モータ制御装置、モータシステム、モータ制御方法、および集積回路装置 | |
| JP7090812B2 (ja) | 交流回転電機の制御装置及び電動パワーステアリング装置 | |
| JP2007330074A (ja) | モータ制御装置およびモータ制御方法 | |
| JP2001352798A (ja) | 永久磁石形同期電動機の制御装置及び制御方法 | |
| KR20230070303A (ko) | 스테핑 모터 구동 장치 | |
| JP2009261121A (ja) | モータ制御装置 | |
| WO2023175935A1 (ja) | モータ制御装置、磁極位置計算方法 | |
| JP6708786B2 (ja) | 回転電機の制御装置及びその制御方法 | |
| JPH07245979A (ja) | 交流電動機の速度制御装置 | |
| JP7431346B2 (ja) | モータ制御装置、機電一体ユニット、ハイブリッドシステム、および電動パワーステアリングシステム |