WO2016189671A1 - モータ制御装置及びその停止方法 - Google Patents

Abstract

永久磁石の磁力を変更可能なモータを制御するモータ制御装置は、モータに交流電力を供給するインバータの動作を制御する制御部と、インバータによる電力供給を停止する停止信号を受けた場合には、永久磁石の磁力を減少させる減磁処理を実行してインバータを停止する停止制御部と、を含む。

Description

モータ制御装置及びその停止方法

　この発明は、回転子に備えられた永久磁石の磁力を変更可能なモータを制御するモータ制御装置及びその停止方法に関する。

　ＪＰ２００６－２８０１９５Ａには、巻線を設けた固定子と、その巻線の電流で作る磁界によって不可逆的に磁束密度が変化する低保磁力の永久磁石を配置した回転子とから構成されるモータが開示されている。

　上述のような低保磁力の永久磁石を備えたモータでは、リアクタンストルクの利用可能範囲が狭くなるため、磁石トルクを大きくすることが必要となる。磁石トルクを大きくすると、低保磁力の永久磁石よりも保磁力が大きい永久磁石を備えたモータに比べて、逆起電力定数が大きくなり、モータの高回転時の誘起電圧が大きくなる。これに対しては、永久磁石の磁束を弱めるための弱め界磁制御を実行して、モータに交流電力を供給するインバータの素子をスイッチング動作させることにより、モータで生じる誘起電圧の上昇が抑制される。

　しかしながら、モータの温度上昇や、インバータに接続された電池の電力不足などが原因で、インバータによるモータへの電力供給を停止することが必要となる場合には、インバータの素子が全て停止されるため、弱め界磁制御が行えなくなる。このような場合には、モータの誘起電圧がインバータの素子の耐電圧を超える可能性があるという懸念がある。

　本発明は、このような問題点に着目してなされたものであり、インバータに備えられた素子の耐電圧をモータで生じる誘起電圧が超えることを回避するモータ制御装置及びその停止方法を提供することを目的とする。

　本発明のある態様によれば、永久磁石の磁力を変更可能なモータを制御するモータ制御装置は、前記モータに交流電力を供給するインバータの動作を制御する制御部を含む。さらにモータ制御装置は、前記インバータによる電力供給を停止する停止信号を受けた場合には、前記永久磁石の磁力を減少させる減磁処理を実行して前記インバータを停止する停止制御部を含む。

図１は、本発明の第１実施形態におけるモータ制御装置の構成例を示す図である。 図２は、モータ制御装置によって制御されるモータの基本構造を示す図である。 図３は、モータの永久磁石が有する磁気特性の一例を示す図である。 図４は、モータ制御装置によるインバータの停止手法の一例を示すタイムチャートである。 図５は、インバータ及びモータに関する回路構成の一例を示す図である。 図６は、各相のデューティ比を同一に設定したときの各相のＰＷＭ電圧とモータの中性点電圧との関係を示すタイムチャートである。 図７は、各相のデューティ比を同一に設定したときのモータに流れるｄ軸電流の大きさを示す図である。 図８は、本実施形態におけるインバータの停止方法の処理手順例を示すフローチャートである。 図９は、本発明の第２実施形態におけるモータ制御装置の構成例を示す図である。 図１０は、モータ制御装置によるインバータの停止手法の一例を示す図である。 図１１は、本実施形態におけるインバータの停止方法の処理手順例を示すフローチャートである。

　以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。

 （第１実施形態）
　図１は、本発明の第１実施形態におけるモータ制御装置の構成例を示すブロック図である。

　モータ制御装置１００は、モータ８を駆動する制御装置であり、例えば、ハイブリッド自動車や電動自動車などに搭載される。本実施形態では、モータ制御装置１００は、モータ８に供給される交流電流をフィードバック制御する。

　モータ制御装置１００は、ベクトル制御器１と、電流制御器２と、ｄｑ軸／ｕｖｗ相変換器３と、Ｄｕｔｙ指令値演算器４と、ＰＷＭ（Pulse Wｉdth Modulatｉon）電圧インバータ５と、電源６と、電流検出器７ｕ、７ｖ及び７ｗとを含む。モータ制御装置１００は、回転子位置検出器９と、ｕｖｗ相／ｄｑ軸変換器１０と、回転速度演算器１１と、磁石磁束制御器２０と、加算器２１及び２２と、磁石磁束制御器２０と、減磁指令値演算器３１と、切替処理部３２とを含む。

　電源６は、モータ８に供給される電力を出力する。電源６は、バッテリや燃料電池などにより構成される。バッテリとしては、例えば、リチウムイオン電池が用いられる。

　モータ８は、巻線を設けた固定子と、永久磁石を埋め込んだ回転子とにより構成される可変磁力モータである。回転子に埋め込まれた永久磁石の磁力は、モータ８が回転動作しているときに巻線の電流で作成された磁界によって変化する。すなわち、永久磁石は、モータ８の巻線に流れる電流によって磁化（着磁）されるものである。また、モータ８の永久磁石の保磁力は、一般的なｉＰＭ（ｉnterｉor Permanent Magnet）モータで用いられる永久磁石の保磁力よりも低い。

　本実施形態では、モータ８は、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相の各巻線に交流電流を供給することによって駆動する。モータ８には、回転子位置検出器９が設けられている。

　回転子位置検出器９は、モータ８の回転子の位置を所定の周期で検出して回転子の電気角θを算出する。回転子位置検出器９は、例えば、レゾルバにより構成される。回転子位置検出器９は、算出した回転子の電気角θを、ｄｑ軸／ｕｖｗ相変換器３とｕｖｗ相／ｄｑ軸変換器１０と回転速度演算器１１とにそれぞれ出力する。

　回転速度演算器１１は、回転子位置検出器９から出力される電気角検θに基づいて、今回の電気角θと前回の電気角との差分、すなわち単位時間あたりの電気角θの変化量を算出する。回転速度演算器１１は、その電気角θの変化量からモータ８の回転速度Ｎを算出し、その回転速度Ｎを、磁石磁束制御器２０とベクトル制御器１とに出力する。

　ベクトル制御器１は、モータ８に交流電力を供給するＰＷＭ電圧インバータ５の動作を制御する制御部を構成する。

　ベクトル制御器１は、不図示のコントローラから、モータ８の駆動力を決定するトルク指令値Ｔ^*を取得する。不図示のコントローラにおいては、車両の運転状態に応じてトルク指令値Ｔ^*が算出される。例えば、車両に設けられたアクセルペダルの踏込み量が大きくなるほど、ベクトル制御器１に出力されるトルク指令値Ｔ^*は大きくなる。

　ベクトル制御器１は、モータ８のトルク指令値Ｔ^*と、回転速度演算器１１により算出された回転速度ωとに基づいて、モータ８に供給される電流ベクトルを表わすｄ軸電流指令値ｉ_d ^*及びｑ軸電流指令値ｉ_q ^*を演算する。以下では、モータ８に供給される電流のｄ軸成分及びｑ軸成分を、それぞれｄ軸電流及びｑ軸電流という。また、ベクトル制御器１は、モータ８の高速運転時に巻線に生じる誘起電圧を抑えるために、モータ８の巻線にｄ軸電流を供給するための弱め界磁制御（弱め磁束制御）を実行する。

　本実施形態では、モータ８のトルク指令値Ｔ^*及び回転速度ωで特定される運転点ごとに、ｄ軸電流指令値及びｑ軸電流指令値を互いに対応付けたベクトル制御マップがベクトル制御器１に予め記憶される。このベクトル制御マップは、実験データなどにより適宜設定される。

　そして、ベクトル制御器１は、モータ８のトルク指令値Ｔ^*と回転速度ωとを取得すると、ベクトル制御マップを参照し、トルク指令値Ｔ^*及び回転速度ωで特定された運転点に対応付けられたｄ軸電流指令値ｉ_d ^*及びｑ軸電流指令値ｉ_q ^*を算出する。ベクトル制御器１は、ｄ軸電流指令値ｉ_d ^*を加算器２１に出力し、ｑ軸電流指令値ｉ_q ^*を加算器２２に出力する。

　加算器２１は、ベクトル制御器１から出力されるｄ軸電流指令値ｉ_d ^*と、モータ８に備えられた永久磁石の磁力を変更するｄ軸磁力指令値ｉ_dm ^*とを加算した値を、新たなｄ軸電流指令値ｉ_d ^*として電流制御器２に出力する。

　加算器２２は、ベクトル制御器１から出力されるｑ軸電圧指令値ｉ_q ^*と、モータ８に備えられた永久磁石の磁力を変更するｑ軸磁力指令値ｉ_qm ^*とを加算した値を、新たなｑ軸電流指令値ｉ_q ^*として電流制御器２に出力する。

　電流制御器２は、トルク指令値Ｔ^*と磁力指令値ｉ_dm ^*及びｉ_qm ^*とに基づいて、ＰＷＭ電圧インバータ５からモータ８の各相に供給される電流を制御する電流制御部を構成する。電流制御器２は、加算器２１及び２２からのｄ軸電流指令値ｉ_d ^*及びｑ軸電流指令値ｉ_q ^*に基づいて電流ベクトル制御演算を実行することにより、ｄ軸電圧指令値ｖ_d ^*及びｑ軸電圧指令値ｖ_q ^*を出力する。

　電流制御器２は、モータ８に供給される三相の交流電流をｄｑ軸座標へ変換したｄ軸電流検出値ｉ_d及びｑ軸電流検出値ｉ_qがそれぞれｄ軸電流指令値ｉ_d ^*及びｑ軸電流指令値ｉ_q ^*に収束するように、ｄ軸電圧指令値ｖ_d ^*及びｑ軸電圧指令値ｖ_q ^*を算出する。電流制御器２は、算出したｄ軸電圧指令値ｖ_d ^*及びｑ軸電圧指令値ｖ_q ^*をｄｑ軸／ｕｖｗ相変換器３に出力する。

　ｄｑ軸／ｕｖｗ相変換器３は、次式（１）のように、回転子位置検出器９からの電気角θに基づいて、ｄ軸電圧指令値ｖ_d ^*及びｑ軸電圧指令値ｖ_q ^*を、三相の電圧指令値であるＵ相電圧指令値ｖ_u ^*、Ｖ相電圧指令値ｖ_v ^*及びＷ相電圧指令値ｖ_w ^*に変換する。ｄｑ軸／ｕｖｗ相変換器３は、三相の電圧指令値ｖ_u ^*、ｖ_v ^*及びｖ_w ^*をＤｕｔｙ指令値演算器４に出力する。

　Ｄｕｔｙ指令値演算器４は、トルク指令値Ｔ^*に基づいて、ＰＷＭ電圧インバータ５によりモータ８の各相に供給される交流電力を生成するための各相のデューティ指令値Ｄ_u ^*、Ｄ_v ^*及びＤ_w ^*を演算する電流制御部を構成する。

　本実施形態では、Ｄｕｔｙ指令値演算器４は、ｄｑ軸／ｕｖｗ相変換器３からの三相の電圧指令値ｖ_u ^*、ｖ_v ^*及びｖ_w ^*に基づいて、モータ８の各相に擬似正弦波電圧が供給されるように、三相のデューティ指令値Ｄ_u ^*、Ｄ_v ^*及びＤ_w ^*を演算する。デューティ指令値Ｄ_u ^*、Ｄ_v ^*及びＤ_w ^*は、モータ８の各相に供給されるＰＷＭ電圧のパルス幅を定めるパラメータである。

　三相のデューティ指令値Ｄ_u ^*、Ｄ_v ^*及びＤ_w ^*は、共に、デューティ比が０％から１００％までの範囲で設定される。例えばデューティ指令値が大きくなるほど、モータ８に供給される電流（電力）は大きくなる。

　Ｄｕｔｙ指令値演算器４は、電源６の直流電圧値に応じて、三相のデューティ指令値Ｄ_u ^*、Ｄ_v ^*及びＤ_w ^*を補正するものであってもよい。Ｄｕｔｙ指令値演算器４は、三相のデューティ指令値Ｄ_u ^*、Ｄ_v ^*及びＤ_w ^*を、切替処理部３２を介してＰＷＭ電圧インバータ５へ出力する。

　ＰＷＭ電圧インバータ５は、電源６から出力される直流電力を交流電力に変換してモータ８の各相に供給する電力変換装置である。ＰＷＭ電圧インバータ５は、Ｄｕｔｙ指令値演算器４からの三相のデューティ指令値Ｄ_u ^*、Ｄ_v ^*及びＤ_w ^*に基づいて、電源６の直流電圧をパルス幅変調（ＰＷＭ）制御することにより、電源６の直流電圧を三相のＰＷＭ電圧ｖ_u、ｖ_v及びｖ_wに変換する。

　本実施形態では、ＰＷＭ電圧インバータ５は、三相のデューティ指令値Ｄ_u ^*、Ｄ_v ^*及びＤ_w ^*に基づいて三相のパルス信号を生成するＰＷＭ信号生成部と、モータ８の各相に対応する一対のスイッチング素子を有するインバータ部とを備える。

　ＰＷＭ信号生成部は、三相のデューティ指令値Ｄ_u ^*、Ｄ_v ^*及びＤ_w ^*と、ＰＷＭ制御に用いられるキャリア信号とに基づいて、各相に対応する一対のスイッチング素子へのＰＷＭ信号をそれぞれ生成する。ＰＷＭ信号生成部は、各ＰＷＭ信号のパルスに対してデッドタイムを付加した駆動信号を各スイッチング素子の制御端子にそれぞれ出力する。

　インバータ部は、ＰＷＭ信号生成部により生成される駆動信号に基づいて、各相の一対のスイッチング素子をスイッチングすることにより、モータ８の各相にＰＷＭ電圧ｖ_u、ＰＷＭ電圧ｖ_v、及びＰＷＭ電圧ｖ_wを出力する。

　このように、ＰＷＭ電圧インバータ５は、電源６からの直流電圧を、各相のＰＷＭ電圧ｖ_u、ｖ_v及びｖ_wに変換して、変換された各相のＰＷＭ電圧ｖ_u、ｖ_v及びｖ_wをモータ８の各相にそれぞれ供給する。これにより、モータ８の各相の巻線に対してそれぞれ交流電流ｉ_u、ｉ_v及びｉ_wが流れることになる。

　電流検出器７_u、７_v及び７_wは、それぞれ、ＰＷＭ電圧インバータ５からモータ８に供給されるＵ相電流ｉ_u、Ｖ相電流ｉ_v、及びＷ相電流ｉ_wを検出する。電流検出器７_uは、ＰＷＭ電圧インバータ５とモータ８のＵ相巻線との間を接続したＵ相電力線に接続され、電流検出器７_vは、ＰＷＭ電圧インバータ５とモータ８のＶ相巻線との間を接続したＶ相電力線に接続される。電流検出器７_wは、ＰＷＭ電圧インバータ５とモータ８のＷ相巻線との間を接続したＷ相電力線に接続される。電流検出器７_u、７_v及び７_wは、検出した三相の交流電流ｉ_u、ｉ_v及びｉ_wをｕｖｗ相／ｄｑ軸変換器１０に出力する。

　ｕｖｗ相／ｄｑ軸変換器１０は、次式（２）に示すように、回転子位置検出器９からの電気角θに基づいて、三相の交流電流ｉ_u、ｉ_v及びｉ_wをｄ軸電流検出値ｉ_d及びｑ軸電流検出値ｉ_qに変換する。

　ｕｖｗ相／ｄｑ軸変換器１０は、ｄ軸電流検出値ｉ_d及びｑ軸電流検出値ｉ_qを電流制御器２に出力する。電流制御器２は、ｄ軸電流検出値ｉ_d及びｑ軸電流検出値ｉ_qをフィードバックして、モータ８の各相に供給されるＰＷＭ電圧ｖ_u、ｖ_v及びｖ_wを制御する。

　なお、モータ制御装置１００において、電流検出器７_u、７_v及び７_wのうちのいずれか１つの電流検出器を省略し、次式（３）の関係を利用して、ｄ軸電流検出値ｉ_d及びｑ軸電流検出値ｉ_qを出力するようにしてもよい。

　磁石磁束制御器２０は、モータ８の回転子に備えられた永久磁石の磁束密度を制御する。磁石磁束制御器２０は、モータ８の回転速度やトルクなどの運転状態に応じて、モータ８の永久磁石の磁束密度を変更する磁力指令値をパルス的に電流制御器２へ出力する。すなわち、磁石磁束制御器２０は、永久磁石の磁力を増減させる磁力指令値を設定する設定部を構成する。

　本実施形態では、磁石磁束制御器２０は、回転速度演算器１１から出力されるモータ８の回転速度ωに基づいて、モータ８の永久磁石の磁力を変更するｄ軸電流指令値ｉ_dm ^*及びｑ軸電流指令値ｉ_qm ^*を磁力指令値として演算する。

　例えば、磁石磁束制御器２０には、予め定められた回転速度の範囲ごとに、永久磁石の着磁量の付与に必要なｄ軸電流指令値ｉ_dm ^*を対応付けた着磁量マップが記憶される。そして、磁石磁束制御器２０は、モータ８の回転速度ωが、着磁量マップのいずれかの範囲を超えるたびに、モータ８の回転速度ωが含まれる範囲に対応付けられたｄ軸電流指令値ｉ_dmを所定の時間、例えば、数十ｍｓ（ミリセカンド）だけ出力する。着磁量マップは、モータ８の運転領域が広がるように、実験データ等により適宜設定される。

　永久磁石の着磁量を変更する場合には、ベクトル制御器１から出力されるｄ軸電流指令値ｉ_d ^*及びｑ軸電流指令値ｉ_q ^*、所定の時間だけゼロ（０）に設定され、その間に磁石磁束制御器２０が、ｄ軸電流指令値ｉ_{d_m} ^*を出力する。

　あるいは、磁石磁束制御器２０は、ベクトル制御器１からｄ軸電流指令値ｉ_d ^*及びｑ軸電流指令値ｉ_q ^*が出力されている状態で、ｄ軸電流指令値ｉ_d ^*及びｑ軸電流指令値ｉ_q ^*にｄ軸電流指令値ｉ_{d_m} ^*及びｑ軸電流指令値ｉ_{q_m} ^*を重畳するものであってもよい。

　なお、ベクトル制御器１、電流制御器２、ｄｑ軸／ｕｖｗ相変換器３、Ｄｕｔｙ指令値演算器４、及び磁石磁束制御器２０は、モータ８に交流電力を供給するＰＷＭ電圧インバータ５のスイッチング動作を制御する制御部を構成する。また、電流制御器２、ｄｑ軸／ｕｖｗ相変換器３、Ｄｕｔｙ指令値演算器４及びＰＷＭ電圧インバータ５のＰＷＭ信号生成部は、ＰＷＭ電圧インバータ５のインバータ部によりモータ８に供給される電流を制御する電流制御部を構成する。

　停止制御器３０は、モータ８への電力供給を強制停止するために、ＰＷＭ電圧インバータ５を停止するものである。

　停止制御器３０は、不図示のコントローラから、ＰＷＭ電圧インバータ５によるモータ８への電力供給を停止するための緊急停止信号（強制停止信号）Ｓ^*を受ける。不図示のコントローラにおいては、電源６やモータ８などが故障する可能性がある車両の疾患時に緊急停止信号Ｓ^*が出力される。例えば、モータ８の温度が所定の上限値を超えた場合や、電源６の出力が過放電閾値を超えた場合などに、コントローラから強制停止信号Ｓ^*が出力される。

　停止制御器３０は、緊急停止信号Ｓ^*を受けた場合には、モータ８の永久磁石の磁力を減少させる減磁処理を実行して、ＰＷＭ電圧インバータ５を停止する。本実施形態では、停止制御器３０は、切替処理部３２に減磁処理の実行を指令し、その後にＰＷＭ電圧インバータ５に備えられた全てのスイッチング素子をオフ（切断状態）にする。

　減磁指令値演算器３１は、モータ８の各相に供給される電流のｄ軸成分（ｄ軸電流）を増加させる減磁指令値Ｄ_rm ^*を演算する。減磁指令値演算器３１は、減磁指令値Ｄ_rm ^*として、各相のＰＷＭ電圧ｖ_u、ｖ_v及びｖ_wの位相を互いに一致させるデューティ指令値を切替処理部３２に出力する。本実施形態では、減磁指令値Ｄ_rm ^*は、「５０％」のデューティ比に設定される。

　切替処理部３２は、停止制御器３０から減磁処理を実行するための減磁処理実行信号を受けると、Ｄｕｔｙ指令値演算器４からの三相のデューティ指令値Ｄ_u ^*、Ｄ_v ^*及びＤ_w ^*を、全て減磁指令値Ｄ_rm ^*に切り替える。これにより、モータ８に供給される各相のＰＷＭ電圧ｖ_u、ｖ_v及びｖ_wの位相が一致するため、モータ８の各相には、回転子の永久磁石を減磁するマイナスのｄ軸電流がモータ８の巻線に流れることなる。

　本実施形態では、切替処理部３２には、Ｄｕｔｙ指令値演算器４から出力される各デューティ指令値Ｄ_u ^*、Ｄ_v ^*及びＤ_w ^*を互いに共通の減磁指令値Ｄ_rm ^*に切り替えるために所定の遷移時間が設けられている。

　遷移時間は、次式（４）に示すモータ８の時定数Ｔ_m以上の期間に設定される。このように、遷移時間Ｔｓをモータ８の時定数Ｔ_mよりも長い時間に設定することにより、永久磁石の減磁処理に伴うモータ８の変動を抑制することができる。

　上式（４）のように、モータ８の時定数Ｔ_mは、モータ８のｄ軸インダクタンス（Ｈ）と、１相分の巻線抵抗（Ω）とに基づいて定められる。

　切替処理部３２は、遷移時間において、各相のデューティ指令値Ｄ_u ^*、Ｄ_v ^*、Ｄ_w ^*を共に減磁指令値Ｄ_rm ^*まで徐々に増加させる。

　本実施形態では、切替処理部３２は、各相のデューティ指令値Ｄ_u ^*、Ｄ_v ^*、Ｄ_w ^*から減磁指令値Ｄ_rm ^*まで、所定の増加速度（割合）で単調に増加させる。例えば、切替処理部３２は、Ｕ相のデューティ指令値Ｄ_u ^*を減磁指令値Ｄ_rm ^*から減算し、減算した差分を遷移時間で除算してＵ相の増加速度を算出し、Ｖ相及びＷ相についても同様に増加速度を算出するようにしてもよい。

　停止制御器３０は、例えば、切替処理部３２により三相のデューティ指令値Ｄ_u ^*、Ｄ_v ^*及びＤ_w ^*が減磁指令値Ｄ_rm ^*に切り替えられたときには、ＰＷＭ電圧インバータ５の各スイッチング素子をオフにする。これにより、モータ８の回転子が回転している状態であっても永久磁石の磁束密度が低減されるので、モータ８の巻線に生じる誘起電圧の上昇を抑制することができる。したがって、モータ８の誘起電圧がＰＷＭ電圧インバータ５の各スイッチング素子の耐電圧を超えることを回避することができる。すなわち、モータ８で生じる誘起電圧がＰＷＭ電圧インバータ５の耐電圧を超えることよってＰＷＭ電圧インバータ５が損傷するのを回避することができる。

　本実施形態では、停止制御器３０は、切替処理部３２により各相のデューティ指令値Ｄ_u ^*、Ｄ_v ^*及びＤ_w ^*が減磁指令値Ｄ_rm ^*に変更されてから所定の減磁運転時間が経過した後に、ＰＷＭ電圧インバータ５の各スイッチング素子をオフにする。減磁運転時間は、例えば０．１ｓ（セカンド）に設定される。これにより、モータ８の巻線に流れるｄ軸電流によって永久磁石の減磁が完全に完了した後に全てのスイッチング素子がオフされるので、モータ８の誘起電圧がＰＷＭ電圧インバータ５のスイッチング素子の耐電圧を超えるという事態をより確実に回避することができる。

　このように、モータ制御装置１００では、車両の疾患などが原因となってモータ８への電力供給を停止するような場合には、ＰＷＭ電圧インバータ５を停止する前にモータ８の永久磁石を減磁させるので、ＰＷＭ電圧インバータ５の損傷を回避することができる。

　次に、モータ８の回転子に配置される永久磁石の構成について、図２及び図３を参照して説明する。

　図２は、モータ８の内部構造の一例を示す図である。モータ８では、複数の固定子８１の各々に巻線８２が巻かれ、回転軸８３に設けられた回転子８４に永久磁石８５が埋め込まれている。

　永久磁石８５は、モータ８の回転中において巻線８２に供給されるパルス状のｄ軸電流で作られる磁界によって着磁又は減磁される低保磁力の永久磁石である。

　図３は、永久磁石８５が有する磁気特性の一例を示す図である。図３では、縦軸が永久磁石８５の磁束密度（Ｔ）であり、横軸が巻線８２のｄ軸電流で作成される磁界の強さ（Ａ／ｍ）である。ｄ軸電流の値がプラスの方向に大きくなるほど、永久磁石８５に与えられる磁界が強くなり、これに伴い永久磁石８５の磁束密度が増加する。

　図３に示すように、永久磁石８５の磁気特性は、非可逆な特性であり、巻線８２に供給されるｄ軸電流の大きさに応じて選択される複数の磁化経路ｃ１～ｃ４を有する。

　例えば、巻線８２に供給されるｄ軸電流の値をプラスの方向に大きくすることにより、永久磁石８５は、その磁束密度が増加するように磁化される。すなわち、巻線８２に供給されるｄ軸電流のパルスの高さをプラスの方向に高くすることで永久磁石８５が着磁される。

　永久磁石８５を着磁させるときには、ｄ軸電流のパルスの高さｉ_dによって磁化経路ｃ１～ｃ４の中から１つの経路が選択される。例えば、磁石磁束制御器２０により、巻線８２のｄ軸電流ｉ_dで作られる磁界が第１の着磁磁界Ｈ_ｉ1となるように、ｄ軸電流指令値ｉ_dm ^*が設定された場合には、第１の磁化経路ｃ１が選択される。その後、選択された第１の磁化経路ｃ１において、永久磁石８５の磁束密度（Ｔ）は、ベクトル制御器１によって実行される弱め界磁制御によるマイナスのｄ軸電流ｉ_dに応じて変動する。

　一方、巻線８２に供給されるｄ軸電流の値をマイナスの方向に増加されることにより、永久磁石８５は、その磁束密度が減少するように磁化される。すなわち、巻線８２に供給されるｄ軸電流のパルスの高さｉ_dをマイナスの方向に低くすることで永久磁石８５が減磁される。

　永久磁石８５を減磁させるときには、巻線８２に供給されるｄ軸電流が、弱め界磁制御によるマイナスのｄ軸電流の値よりも小さくなるように、ｄ軸電流指令値ｉ_dm ^*が設定される。例えば、巻線８２のｄ軸電流ｉ_dで作られる磁界が減磁磁界Ｈ_rとなるように、ｄ軸電流指令値ｉ_dm ^*が設定された場合には、永久磁石８５の磁束密度がゼロになる。なお、永久磁石８５の磁束密度が小さくなるほど、モータ８の逆起電力定数は小さくなる。

　このように、巻線８２に供給されるｄ軸電流のパルスの高さに応じて、永久磁石８５が有する磁束密度を段階的に増減させることができる。すなわち、永久磁石８５の着磁量は、巻線８２に供給されるｄ軸電流により段階的に変更可能である。なお、永久磁石８５の保磁力（Ｈ_ｉ及びＨ_r）は、ｉＰＭモータに用いられる一般的な永久磁石の保磁力の１／５程度である。

　なお、図４では一例として、４つの磁化経路ｃ１～ｃ４を有する永久磁石を示したが、これに限られるものではない。例えば、２又は３つの磁化経路や、５つ以上の磁化経路を有する永久磁石を用いてもよい。

　図４は、第１実施形態における停止制御器３０で実行される減磁処理を示すタイムチャートである。

　図４（ａ）は、モータ８への供給電力を停止する緊急停止信号Ｓ^*を示す図である。図４（ｂ）は、ＰＷＭ電圧インバータ５に出力される三相のデューティ指令値Ｄ_u ^*、Ｄ_v ^*、及びＤ_w ^*の変化を示す図である。図４（ｃ）は、永久磁石８５の着磁量の変化を示す図である。図４（ｄ）は、ＰＷＭ電圧インバータ５を停止する停止指令の有無を示す図である。図４（ａ）から図４（ｄ）までの各図面の横軸は、互いに共通の時間軸である。

　時刻ｔ１よりも前では、モータ８の通常運転が実施されている。すなわち、ベクトル制御器１によってＰＷＭ電圧インバータ５のスイッチング動作が制御されている。

　このときには、図４（ａ）に示すように、緊急停止信号Ｓ^*がＬ（Ｌｏｗ）レベルであり、図４（ｂ）に示すように、三相のデューティ指令値Ｄ_u ^*、Ｄ_v ^*及びＤ_w ^*の振幅が１００％近傍に設定されているので、モータ８は高速運転状態である。図４（ｃ）に示すように、永久磁石８５の着磁量は、磁石トルクが高くなるように、高速運転に適した着磁量に設定される。

　時刻ｔ１において、例えば、モータ８の温度が高くなり過ぎ、モータ８に設けられた温度センサの検出信号が所定の閾値を超えたため、図４（ａ）に示すように緊急停止信号Ｓ^*がＬレベルからＨ（Ｈｉｇｈ）レベルへ切り替えられる。すなわち、停止制御器３０は、車両が疾患状態であると診断され、緊急停止信号Ｓ^*を受信する。

　停止制御器３０は、緊急停止信号Ｓ^*を受けた場合には、永久磁石８５の減磁処理実行信号を切替処理部３２に出力する。切替処理部３２は、減磁処理実行信号を受信すると、三相のデューティ指令値Ｄ_u ^*、Ｄ_v ^*及びＤ_w ^*の全てを、減磁指令値演算器３１からの減磁指令値Ｄ_rm ^*に切り替える。図４では、減磁指令値Ｄ_rm ^*として、５０％を示すデューティ比が設定されている。

　時刻ｔ１から時刻ｔ２までの遷移期間Ｔｓにおいては、図４（ｂ）に示すように、三相のデューティ指令値Ｄ_u ^*、Ｄ_v ^*及びＤ_w ^*は、それぞれ、減磁指令値Ｄ_rm ^*に徐々に近づけられる。これにより、デューティ指令値が滑らかに切り替えられるので、モータ８の変動を抑制することができる。例えば、切替処理部３２は、時刻ｔ１での各相のデューティ指令値Ｄ_u ^*、Ｄ_v ^*及びＤ_w ^*を減磁指令値Ｄ_rm ^*から減算した変化量を遷移時間Ｔｓにより除算して各相の増加速度を算出する。そして切替処理部３２は、相ごとに、算出した増加速度により、変化量を時刻ｔ１でのデューティ指令値に加算する。

　遷移時間Ｔｓは、式（４）に示したようにモータ８の時定数Ｔｍよりも長い時間に設定される。これにより、モータ８の応答遅れに伴うモータ８の変動を抑制することができる。

　時刻ｔ２において、図４（ｂ）に示すように、三相のデューティ指令値Ｄ_u ^*、Ｄ_v ^*及びＤ_w ^*の全てが同時に５０％に固定され、永久磁石８５を減磁させる減磁運転が実施される。これにより、モータ８の巻線８２にマイナスのｄ軸電流ｉ_dが供給されることになるので、図４（ｃ）に示すように、永久磁石８５の着磁量が緩やかに減少し、着磁量の減少に応じてモータ８の逆起電力定数が小さくなる。

　したがって、モータ８が回転状態であっても、永久磁石８５が減磁されるので、モータ８の誘起電圧がＰＷＭ電圧インバータ５内の各スイッチング素子の耐電圧を超えることを回避することができる。なお、時刻ｔ２から時刻ｔ３までの減磁運転時間は、例えば、約０．１ｓ（セカンド）の間だけ実施される。

　時刻ｔ３において、図４（ｄ）に示すように、ＰＷＭ電圧インバータ５を停止する停止指令がオフからオンに切り替えられる。すなわち、停止制御器３０は、減磁運転が完了すると、ＰＷＭ電圧インバータ５に対して停止指令、例えばゲートブロック信号を出力する。これにより、ＰＷＭ電圧インバータ５において各スイッチング素子のドライバ回路への電源供給が停止されて全てのスイッチング素子がオフになるので、ＰＷＭ電圧インバータ５からモータ８への電力供給を停止することができる。

　このように、停止制御器３０は、モータ８の回転中において、上位のコントローラから緊急停止信号Ｓ^*が出力された場合には、各相のデューティ指令値Ｄ_u ^*、Ｄ_v ^*及びＤ_w ^*を互いに同じ値に設定した後、ＰＷＭ電圧インバータ５を強制停止する。このように、ＰＷＭ電圧インバータ５を強制停止する直前に、通常運転時に着磁された永久磁石８５を減磁することにより、強制停止後のモータ８の惰性回転によって生じる誘起電圧が高くなり過ぎＰＷＭ電圧インバータ５が損傷するという事態を回避することができる。

　次に、ＰＷＭ電圧インバータ５に入力される三相のデューティ指令値Ｄ_u ^*、Ｄ_v ^*及びＤ_w ^*を互いに同じ値に設定した場合にモータ８の巻線８２に供給されるｄ軸電流について、図５から図７までの各図面を参照して説明する。

　図５は、ＰＷＭ電圧インバータ５及びモータ８に関する回路構成の一例を示す図である。

　ＰＷＭ電圧インバータ５は、図１で述べたように、ＰＷＭ信号生成部５０と、インバータ部５１とを備える。インバータ部５１の正極端子（＋）には、電源６の正極端子が接続され、インバータ部５１の負極端子（－）には、電源６の負極端子が接続される。このため、インバータ部５１には、電源６から直流電圧Ｖ_DCが供給される。

　ＰＷＭ信号生成部５０は、各相のデューティ指令値Ｄ_u ^*、Ｄ_v ^*及びＤ_w ^*に基づいて、各スイッチング素子のＰＷＭ信号を生成する。

　インバータ部５１は、Ｕ相に対応する上段のスイッチング素子５１_uu及び下段のスイッチング素子５１_ulと、Ｖ相に対応する上段のスイッチング素子５１_vu及び下段のスイッチング素子５１_vlと、Ｗ相に対応する上段のスイッチング素子５１_wu及び下段のスイッチング素子５１_wlとを備える。さらにインバータ部５１は、平滑コンデンサ５１_cを備える。

　Ｕ相の一対のスイッチング素子５１_uu及び５１_ul、Ｖ相の一対のスイッチング素子５１_vu及び５１_vlと、Ｗ相の一対のスイッチング素子５１_wu及び５１_wlと、平滑コンデンサ５１_cとは、共に電源６に対して並列に接続される。

　各スイッチング素子５１_uu、５１_ul、５１_vu、５１_vl、５１_wu及び５１_wlは、電界効果トランジスタ等で構成されたパワー素子であり、例えば、ｉＧＢＴ（ｉnsulated Gate Bｉpolar Transｉstor）により構成される。各スイッチング素子５１_uu、５１_ul、５１_vu、５１_vl、５１_wu及び５１_wlの各々は、その制御端子（例えばゲート端子）にＰＷＭ信号生成部からの駆動信号に応じて、オン（接続状態）・オフ（切断状態）に切り替えられる。

　モータ８には、Ｕ相の電圧端子８_uと、Ｖ相の電圧端子８_vと、Ｗ相の電圧端子８_wと、中性点８_nと、Ｕ相の巻線８２_uと、Ｖ相の巻線８２_vと、Ｗ相の巻線８２_wとが設けられている。

　Ｕ相の電圧端子８_uには、一対のスイッチング素子５１_uu及び５１_ulによってＵ相のＰＷＭ電圧ｖ_uが供給され、Ｖ相の電圧端子８_vには、一対のスイッチング素子５１_vu及び５１_vlによってＶ相のＰＷＭ電圧ｖ_vが供給され、Ｗ相の電圧端子８_wには、一対のスイッチング素子５１_wu及び５１_wlによってＷ相のＰＷＭ電圧ｖ_wが供給される。

　中性点８_nに生じる電圧ｖ_nは、次式（５）のとおり、各相のＰＷＭ電圧ｖ_u、ｖ_v及びｖ_wの総和を相数「３」により除算した値になる。

　図６は、三相のデューティ指令値Ｄ_u ^*、Ｄ_v ^*及びＤ_w ^*が共に５０％に設定されたときの各相のＰＷＭ電圧ｖ_u、ｖ_v及びｖ_wを示すタイムチャートである。

　図６（ａ）は、Ｕ相の電圧端子８_uに生じるＰＷＭ電圧ｖ_uを示し、図６（ｂ）は、Ｖ相の電圧端子８_vに生じるＰＷＭ電圧ｖ_vを示し、図６（ｃ）は、Ｗ相の電圧端子８_wに生じるＰＷＭ電圧ｖ_wを示し、図６（ｄ）は、中性点８_nに生じる電圧ｖ_nを示す図である。図６（ａ）から図６（ｄ）までの各図面の横軸は互いに共通の時間軸である。

　図６に示すように、三相のデューティ指令値Ｄ_u ^*、Ｄ_v ^*及びＤ_w ^*が共に５０％に設定されたときには、Ｕ相のＰＷＭ電圧ｖ_u、Ｖ相のＰＷＭ電圧ｖ_v及びＷ相のＰＷＭ電圧ｖ_wについては、高さＶ_DCのパルス幅が同じになり、かつ、パルスの位相も同じになる。

　これに伴い、式（４）に従って、中性点８_nに生じる電圧ｖ_nについても、Ｕ相のＰＷＭ電圧ｖ_u、Ｖ相のＰＷＭ電圧ｖ_v及びＷ相のＰＷＭ電圧ｖ_wに対して、パルス幅とパルスの位相とが一致している。このため、Ｕ相の電圧端子８_uと中性点８_nとの間の電圧ｖ_un（＝ｖ_u－ｖ_n）、Ｖ相の電圧端子８_vと中性点８_nとの間の電圧ｖ_vn（＝ｖ_v－ｖ_n）、Ｗ相の電圧端子８_wと中性点８_nとの間の電圧ｖ_wn（＝ｖ_w－ｖ_n）は、共にゼロ電圧（等電位）になる。したがって、インバータ部５１からモータ８の各相へは電流が流れなくなる。

　また、三相のデューティ指令値Ｄ_u ^*、Ｄ_v ^*及びＤ_w ^*を共に５０％に設定することにより、パルス幅が均一に設定されるので、スイッチング素子の制御遅れ等の誤差に伴う各相のＰＷＭ電圧ｖ_u、ｖ_v及びｖ_wのパルス幅のズレを抑制することができる。このため、より確実に各相の電圧端子８_u、８_v、８_wと中性点８ｎとの間の電圧をゼロ電圧に維持することができる。

　図７は、図６で示したインバータ部５１からモータ８の各相へ電流が流れなくなる状態において、各相の巻線８２_u、８２_v、８２_wに流れるｄ軸電流ｉ_dを示す図である。

　図７では、縦軸がｑ軸電流ｉ_qを示し、横軸がｄ軸電流ｉ_dを示す。また、破線で示された円は、モータ８の各相に供給可能な電流の限界値を示し、実線で示された複数の円弧は、通常運転時に着磁された永久磁石８５の着磁量を１００％とし、永久磁石８５がｄ軸電流ｉ_d及びｑ軸電流ｉ_qによって減磁されたときの着磁量の割合２５％、５０％及び７５％を示す。

　図７に示すように、三相のデューティ指令値Ｄ_u ^*、Ｄ_v ^*及びＤ_w ^*が共に同一の値に設定されたときには、各相の巻線８２_u、８２_v、８２_wに流れるｄ軸電流ｉ_dの値は、マイナスの領域にあるゼロ電圧点（ゼロ磁束点）ｉ_{d_z}まで移動する。

　ゼロ電圧点ｉ_{d_z}まで移動したときのマイナスのｄ軸電流により、永久磁石８５の着磁量を約３０％まで減磁することができる。これにより、モータ８の誘起電圧の上昇が抑制されるので、モータ８の各相に接続された各スイッチング素子５１_uu、５１_ul、５１_vu、５１_vl、５１_wu及び５１_wlの耐電圧をモータ８の誘起電圧が超えるのを回避することができる。

　このように、緊急停止信号Ｓ^*を受けた場合には、ＰＷＭ電圧インバータ５に入力される三相のデューティ指令値Ｄ_u ^*、Ｄ_v ^*及びＤ_w ^*を共に同一の値に設定することにより、ゼロ電圧点ｉ_{d_z}までｄ軸電流が移動するので、永久磁石８５を減磁することができる。

　図８は、本実施形態におけるＰＷＭ電圧インバータ５の停止方法の処理手順の一例を示すフローチャートである。

　ステップＳ９０１において、Ｄｕｔｙ指令値演算器４は、モータ８のトルク指令値Ｔ^*に基づいて、各相のデューティ指令値Ｄ_u ^*、Ｄ_v ^*及びＤ_w ^*を演算する。

　ステップＳ９０２において、ＰＷＭ電圧インバータ５のＰＷＭ信号生成部５０は、各相のデューティ指令値Ｄ_u ^*、Ｄ_v ^*及びＤ_w ^*に基づいて、インバータ部５１の各スイッチング素子５１_uu、５１_ul、５１_vu、５１_vl、５１_wu及び５１_wlのスイッチング動作を制御する。これにより、ＰＷＭ電圧インバータ５からモータ８の各相に供給される交流電流ｉ_u、ｉ_v及びｉ_wが制御され、所望の回転速度でモータ８が回転動作する。

　ステップＳ９０３において、停止制御器３０は、上位のコントローラから、インバータ部５１によるモータ８への電力供給を停止する緊急停止信号Ｓ^*を受信したかどうかを判断する。

　緊急停止信号Ｓ^*は、上位のコントローラによって車両が疾患状態であると診断された場合に出力される。例えば、モータ８の故障を回避するために予め定められた閾値よりもモータ８の内部温度が高くなった場合や、電源６の充電率（ＳＯＣ：State Of Charge）が下限値よりも低下した場合などに車両が疾患状態であると診断される。

　停止制御器３０は、緊急停止信号Ｓ^*を受信していない場合には、ステップＳ９０１の処理に戻り、緊急停止信号Ｓ^*を受信するまで、又は、モータ８の制御が終了するまで、ステップＳ９０１及びＳ９０２の一連の処理を繰り返す。

　一方、停止制御器３０は、緊急停止信号Ｓ^*を受信した場合には、ＰＷＭ電圧インバータ５を停止する前に、永久磁石８５の着磁量を減少させる減磁処理を実行する。本実施形態では、停止制御器３０は、緊急停止信号Ｓ^*を受信した場合に、減磁処理実行信号を切替処理部３２に出力する。

　ステップＳ９０４において切替処理部３２は、停止制御器３０から減磁処理実行信号を受信すると、各相のデューティ指令値Ｄ_u ^*、Ｄ_v ^*及びＤ_w ^*を、それぞれ、減磁指令値演算器３１からの減磁指令値Ｄ_rm ^*に切り替える。本実施形態では、切替処理部３２は、モータ８の時定数Ｔ_mに基づいて定められた遷移期間Ｔｓにおいて、各相のデューティ指令値Ｄ_u ^*、Ｄ_v ^*及びＤ_w ^*を共に減磁指令値Ｄ_rm ^*へ滑らかに近づける。

　これにより、図７に示したように、モータ８に流れるｄ軸電流ｉ_dがマイナスの方向に増えるので、このｄ軸電流ｉ_dで作られる磁界によって永久磁石８５の着磁量が３０％まで減少する。このため、モータ８の惰性回転によって巻線８２に生じる誘起電圧が低下する。

　ステップＳ９０５において停止制御器３０は、減磁処理を実行した後、インバータ部５１を停止する。本実施形態では、停止制御器３０は、遷移期間Ｔｓが完了してから、所定の減磁運転時間が経過した後に、各スイッチング素子５１_uu、５１_ul、５１_vu、５１_vl、５１_wu及び５１_wlをオフにする。

　このように、永久磁石８５の着磁量を減磁させた後にインバータ部５１を停止するので、停止後に生じるモータ８の誘起電圧によってＰＷＭ電圧インバータ５の損傷を抑制することができる。ステップＳ９０５の処理が終了すると、ＰＷＭ電圧インバータ５の停止方法の一連の処理手順が終了する。

　本発明の第１実施形態によれば、回転子８４に備えられた永久磁石８５の磁力を段階的に変更可能なモータ８を制御するモータ制御装置１００は、モータ８のトルク指令値Ｔ^*に基づいてＰＷＭ電圧インバータ５の動作を制御する。そして、モータ制御装置１００は、ＰＷＭ電圧インバータ５による電力供給を停止する緊急停止信号Ｓ^*を受けた場合には、永久磁石８５の磁力を減少させる減磁処理を実行して、ＰＷＭ電圧インバータ５を停止する停止制御器３０を含む。

　このようにモータ制御装置１００は、ＰＷＭ電圧インバータ５を強制停止する直前に永久磁石８５の減磁処理を実行することにより、モータ８の回転により生じる誘起電圧を抑制することができる。したがって、ＰＷＭ電圧インバータ５の停止後にモータ８の惰性回転によって生じる誘起電圧が高くなり過ぎ、モータ８の誘起電圧がＰＷＭ電圧インバータ５のスイッチング素子の耐電圧を超えるという事態を回避することができる。

　本実施形態では、モータ制御装置１００は、モータ８が高速回転状態のときだけでなく車両が停止した状態であっても、緊急停止信号Ｓ^*を受信した場合には、減磁処理を実行してからＰＷＭ電圧インバータ５を停止する。停車した状態であっても、例えば、停止した車両を移動させる際にモータ８が回転動作したとしても、既に永久磁石８５が減磁されているので、モータ８の誘起電圧の上昇を抑制でき、ＰＷＭ電圧インバータ５の損傷を回避できる。

　また本実施形態によれば、モータ制御装置１００は、永久磁石８５の磁力を増減させる磁力指令値ｉ_dm ^*及びｉ_qm ^*を設定する磁石磁束制御器２０と、トルク指令値Ｔ^*と磁力指令値ｉ_dm ^*及びｉ_qm ^*とに基づいて、ＰＷＭ電圧インバータ５によりモータ８に供給される電流を制御する電流制御器２とを含む。そして、停止制御器３０は、緊急停止信号Ｓ^*を受けた場合には、モータ８に供給される電流のｄ軸成分（ｄ軸電流）ｉ_dを増加させる減磁指令値Ｄ_rm ^*に基づいて減磁処理を実行する。

　このように、制御パラメータである減磁指令値Ｄ_rm ^*を用いて、モータ８のｄ軸電流ｉ_dをマイナス方向に増加させることにより、簡易な構成で、永久磁石８５の着磁量を減少させることができる。

　また本実施形態によれば、停止制御器３０は、緊急停止信号Ｓ^*を受けた場合には、減磁処理を実行することにより、モータ８の各相に供給されるＰＷＭ電圧ｖ_u、ｖ_v及びｖ_wを互いに同一にする。これにより、図６及び図７に示したように、モータ８に供給されるｄ軸電流ｉ_dをマイナス方向に増加させることができる。

　本実施形態では、モータ制御装置１００は、トルク指令値Ｔ^*に基づいて、ＰＷＭ電圧インバータ５によりモータ８の各相に供給される交流電力を生成するための各相のデューティ指令値を演算する。そして、停止制御器３０は、緊急停止信号Ｓ^*を受けた場合には、減磁指令値Ｄ_rm ^*として、各相のデューティ指令値Ｄ_u ^*、Ｄ_v ^*及びＤ_w ^*に、互いに同一のデューティ比を設定する。これにより、簡易な処理により、モータ８に供給されるｄ軸電流ｉ_dをマイナス方向に増加させることができる。

　例えば、減磁指令値Ｄ_rm ^*のデューティ比は、５０％に設定するのが好ましい。これにより、図６に示したように、制御誤差に起因する各相のＰＷＭ電圧ｖ_u、ｖ_v及びｖ_wのパルス幅のズレが抑えられるので、的確にｄ軸電流ｉ_dをマイナス方向に増加させることができる。したがって、永久磁石８５の着磁量を確実に減磁することができる。

　また本実施形態では、停止制御器３０は、緊急停止信号Ｓ^*を受けた場合には、三相のデューティ指令値Ｄ_u ^*、Ｄ_v ^*及びＤ_w ^*を減磁指令値Ｄ_rm ^*に切り替える所定の遷移期間Ｔｓを設ける。これにより、デューティ指令値の切替えに伴いモータ８が振動するのを抑制することができる。

　また本実施形態では、停止制御器３０は、緊急停止信号Ｓ^*を受けた場合には、モータ８の時定数Ｔ_mに基づいて予め定められた遷移期間Ｔｓにおいて、三相のデューティ指令値Ｄ_u ^*、Ｄ_v ^*及びＤ_w ^*を減磁指令値Ｄ_rm ^*まで徐々に近づける。これにより、モータ８の制御遅れに伴うモータ８の変動を抑制することができる。

 （第２実施形態）
　図９は、本発明の第２実施形態におけるモータ制御装置１０１の構成例を示すブロック図である。

　モータ制御装置１０１は、図１に示したモータ制御装置１００の減磁指令値演算器３１及び切替処理部３２に代えて、減磁指令値演算器３３及び切替処理部３４を備えている。なお、モータ制御装置１０１の他の構成については、モータ制御装置１００の構成と同じであるため、同一符号を付して説明を省略する。また、図面の見易さを考慮し、磁石磁束制御器２０の配置を、図１に示した磁石磁束制御器２０の位置から変更している。

　減磁指令値演算器３３は、永久磁石８５の着磁量を減少させる減磁指令値として、減磁処理用のｄ軸電流指令値ｉ_drm ^*及びｑ軸電流指令値ｉ_qrm ^*を演算する。

　減磁処理用のｄ軸電流指令値ｉ_drm ^*は、ベクトル制御器１で演算されるｄ軸電流指令値ｉ_d ^*よりも小さな値に設定され、減磁処理用のｑ軸電流指令値ｉ_qrm ^*は、ゼロに設定される。減磁指令値演算器３３は、減磁処理用のｄ軸電流指令値ｉ_drm ^*及びｑ軸電流指令値ｉ_qrm ^*を切替処理部３４に出力する。

　なお、減磁指令値演算器３３は、永久磁石８５の着磁量に応じてｄ軸電流指令値ｉ_drm ^*を算出するものであってもよい。例えば、永久磁石８５の着磁量が大きいほど、ｄ軸電流指令値ｉ_drm ^*をマイナスの方向に増加させる。これにより、確実に永久磁石８５を減磁することができ、かつ、無用にｄ軸電流を大きくすることを抑制できる。

　切替処理部３４は、停止制御器３０から減磁処理実行信号を受信すると、加算器２１及び２２からのｄ軸電流指令値ｉ_d ^*及びｑ軸電流指令値ｉ_q ^*を、それぞれ減磁指令値演算器３３からのｄ軸電流指令値ｉ_drm ^*及びｑ軸電流指令値ｉ_qrm ^*に切り替える。これにより、永久磁石８５を減磁するマイナスのｄ軸電流ｉ_dがモータ８の各相に供給されることになる。

　本実施形態では、切替処理部３４は、予め定められた遷移時間Ｔｓにおいて、ベクトル制御器１で演算されるｄ軸電流指令値ｉ_d ^*及びｑ軸電流指令値ｉ_q ^*を、それぞれ減磁処理用のｄ軸電流指令値ｉ_drm ^*及びｑ軸電流指令値ｉ_qrm ^*まで徐々に増加させる。以下では、ベクトル制御器１で演算されるｄ軸電流指令値ｉ_d ^*及びｑ軸電流指令値ｉ_q ^*のことを「通常運転時のｄ軸電流指令値ｉ_d ^*及びｑ軸電流指令値ｉ_q ^*」と称する。

　例えば、切替処理部３４は、通常運転のｄ軸電流指令値ｉ_d ^*を減磁処理用のｄ軸電流指令値ｉ_drm ^*から減算し、減算した差分を遷移時間Ｔｓで除算してｄ軸電流指令値ｉ_d ^*の増加速度を算出する。切替処理部３４は、算出した増加速度により、通常運転時のｄ軸電流指令値ｉ_d ^*を減磁処理用のｄ軸電流指令値ｉ_drm ^*まで増加させる。切替処理部３４は、ｑ軸電流指令値ｉ_qrm ^*についても同じように演算する。

　停止制御器３０は、緊急停止信号Ｓ^*を受けた場合には、減磁処理実行信号を切替処理部３４に出力する。これにより、通常運転時のｄ電流指令値ｉ_d ^*が減磁処理用のｄ軸電流指令値ｉ_drm ^*に切り替えられるので、モータ８の各相に供給されるｄ軸電流ｉ_dがマイナスの方向に増加し、ｄ軸電流ｉ_d ^*で作られる磁界によって永久磁石８５を減磁することができる。

　したがって、モータ８が回転している状態でモータ８への電力供給を停止するときには、ＰＷＭ電圧インバータ５を停止する前に永久磁石８５が減磁されるので、モータ８の誘起電圧がＰＷＭ電圧インバータ５の耐電圧を超えるのを回避することができる。

　図１０は、第２実施形態における停止制御器３０により実行される減磁処理を示すタイムチャートである。

　図１０（ａ）は、モータ８への供給電力を停止する緊急停止信号Ｓ^*を示す図である。図１０（ｂ）は、ＰＷＭ電圧インバータ５に出力される三相のデューティ指令値Ｄ_u ^*、Ｄ_v ^*、及びＤ_w ^*の変化を示す図である。図１０（ｃ）は、ｄ軸電流指令値ｉ_d ^*及びｑ軸電流指令値ｉ_q ^*の変化を示す図である。図１０（ｄ）は、永久磁石８５の着磁量の変化を示す図である。図１０（ｅ）は、ＰＷＭ電圧インバータ５を停止する停止指令の有無を示す図である。図１０（ａ）から図１０（ｅ）までの各図面の横軸は、互いに共通の時間軸である。

　時刻ｔ１１よりも前は、図４の時刻ｔ１前の運転状態と同様、通常運転が実施されている。図１０（ｃ）に示すように、モータ８は高速運転状態であるため、ｑ軸電流指令値ｉ_q ^*は、プラスの方向に増加され、ｄ軸電流指令値ｉ_d ^*は、弱め界磁制御によりマイナスの方向に増加されている。

　時刻ｔ１１において、図４（ａ）の時刻ｔ１と同様、図１０（ａ）に示すように緊急停止信号Ｓ^*がＬレベルからＨレベルに切り替えられる。すなわち、停止制御器３０は、緊急停止信号Ｓ^*を受信する。

　停止制御器３０は、緊急停止信号Ｓ^*を受けた場合には、減磁処理実行信号を切替処理部３４に出力する。そして、切替処理部３４は、通常運転時のｄ軸電流指令値ｉ_d ^*及びｑ軸電流指令値ｉ_q ^*を、それぞれ減磁処理用のｄ軸電流指令値ｉ_drm ^*及びｑ軸電流指令値ｉ_qrm ^*に切り替える。

　ここでは、減磁処理用のｑ軸電流指令値ｉ_q ^*はゼロに設定され、減磁処理用のｄ軸電流指令値ｉ_drm ^*は、通常運転時のｄ軸電流指令値ｉ_d ^*よりも小さな値に設定されている。減磁処理用のｄ軸電流指令値ｉ_drm ^*は、例えば、通常運転時に着磁された永久磁石８５の着磁量がゼロになる値に設定される。

　時刻ｔ１１から時刻ｔ１２までの遷移期間Ｔｓにおいては、図１０（ｃ）に示すように、ｄ軸電流指令値ｉ_d ^*及びｑ軸電流指令値ｉ_q ^*は、それぞれ、減磁処理用のｄ軸電流指令値ｉ_drm ^*及びｑ軸電流指令値ｉ_qrm ^*に徐々に近づけられる。遷移時間Ｔｓは、式（３）に示したようにモータ８の時定数Ｔｍよりも長い時間に設定される。これにより、デューティ指令値の切替えに伴うモータ８の変動を抑制することができる。

　時刻ｔ１２において、図１０（ｃ）に示すように、ｄ軸電流指令値ｉ_d ^*及びｑ軸電流指令値ｉ_q ^*が、共に減磁処理用のｄ軸電流指令値ｉ_drm ^*及びｑ軸電流指令値ｉ_qrm ^*に設定され、減磁運転が実施される。これにより、ＰＷＭ電圧インバータ５からモータ８に減磁処理用のｄ軸電流ｉ_dが供給されることになるので、図１０（ｃ）に示すように、永久磁石８５の着磁量が減少してモータ８の逆起電力定数が小さくなる。

　したがって、モータ８が惰性回転している状態であっても、永久磁石８５が減磁されているので、ＰＷＭ電圧インバータ５の耐電圧をモータ８の誘起電圧が超えるのを回避することができる。なお、時刻ｔ１２から時刻ｔ１３までの減磁運転時間は、例えば、約０．１秒だけ実施される。

　時刻ｔ１３において、図１０（ｅ）に示すように、ＰＷＭ電圧インバータ５を停止する停止指令がオフからオンに切り替えられる。すなわち、停止制御器３０は、減磁運転が完了すると、ＰＷＭ電圧インバータ５に対して停止指令を出力する。

　以上のように、停止制御器３０は、モータ８の回転中において、緊急停止信号Ｓ^*が出力された場合には、通常運転時のｄ軸電流指令値ｉ_d ^*を減磁処理用のｄ軸電流指令値ｉ_drm ^*に設定した後、ＰＷＭ電圧インバータ５を強制停止する。このため、ＰＷＭ電圧インバータ５を強制停止する直前に通常運転時に着磁された永久磁石８５が減磁されるので、強制停止後のモータ８の惰性回転に伴う誘起電圧がＰＷＭ電圧インバータ５の耐電圧を超えるのを回避することができる。

　図１１は、本実施形態におけるＰＷＭ電圧インバータ５の停止方法の処理手順の一例を示すフローチャートである。

　ステップＳ９１１において、ベクトル制御器１は、モータのトルク指令値Ｔ^*に基づいて、ｄ軸電流指令値ｉ_d ^*及びｑ軸電流指令値ｉ_q ^*を演算する。

　ステップＳ９１２において、ＰＷＭ電圧インバータ５のＰＷＭ信号生成部５０は、ｄ軸電流指令値ｉ_d ^*及びｑ軸電流指令値ｉ_q ^*に基づいて、各スイッチング素子５１_uu、５１_ul、５１_vu、５１_vl、５１_wu及び５１_wlのスイッチング動作を制御する。これにより、ＰＷＭ電圧インバータ５からモータ８に供給される三相の交流電流ｉ_u、ｉ_v及びｉ_wが制御され、所望の回転速度でモータ８が駆動する。

　ステップＳ９１３において、停止制御器３０は、インバータ部５１によるモータ８への電力供給を停止する緊急停止信号Ｓ^*を受信したかどうかを判断する。そして、停止制御器３０は、緊急停止信号Ｓ^*を受信していない場合には、ステップＳ９１１の処理に戻り、緊急停止信号Ｓ^*を受信するまで、又は、モータ８の制御が終了するまで、ステップＳ９０１及びＳ９０２の一連の処理を繰り返す。

　一方、停止制御器３０は、緊急停止信号Ｓ^*を受信した場合には、ＰＷＭ電圧インバータ５を停止する前に、永久磁石８５の磁力を減少させる減磁処理を実行する。本実施形態では、停止制御器３０は、緊急停止信号Ｓ^*を受信した場合に、減磁処理実行信号を切替処理部３４に出力する。

　ステップＳ９１４において、切替処理部３４は、減磁処理実行信号を受信すると、ｄ軸電流指令値ｉ_d ^*及びｑ軸電流指令値ｉ_q ^*を、それぞれ、減磁指令値としてのｄ軸電流指令値ｉ_drm ^*及びｑ軸電流指令値ｉ_qrm ^*に切り替える。本実施形態では、切替処理部３４は、モータ８の時定数Ｔ_mに基づいて定められた遷移期間Ｔｓにおいて、通常運転時のｄ軸電流指令値ｉ_d ^*及びｑ軸電流指令値ｉ_q ^*を、減磁処理用のｄ軸電流指令値ｉ_drm ^*及びｑ軸電流指令値ｉ_qrm ^*に徐々に近づける。

　これにより、ＰＷＭ電圧インバータ５からモータ８に供給されるｄ軸電流ｉ_dがマイナスの方向に増加されるので、ｄ軸電流ｉ_dで作成される磁界によって永久磁石８５の着磁量が減少する。このため、モータ８の惰性回転によって巻線８２に生じる誘起電圧が低下する。

　ステップＳ９１５において停止制御器３０は、減磁処理を実行した後、インバータ部５１を停止する。本実施形態では、停止制御器３０は、遷移期間Ｔｓが完了してから、所定の減磁運転時間が経過した後に、各スイッチング素子５１_uu、５１_ul、５１_vu、５１_vl、５１_wu及び５１_wlをオフにする。

　このように、永久磁石８５を減磁させた後にインバータ部５１を停止するので、インバータ部５１の停止後にモータ８の惰性回転に伴う誘起電圧の上昇によってＰＷＭ電圧インバータ５が損傷するのを回避できる。ステップＳ９１５の処理が終了すると、ＰＷＭ電圧インバータ５の停止方法の一連の処理手順が終了する。

　本発明の第２実施形態によれば、第１実施形態と同様、ＰＷＭ電圧インバータ５の停止前に永久磁石８５が減磁されるので、ＰＷＭ電圧インバータ５の停止後にモータ８の惰性回転に伴う誘起電圧によってＰＷＭ電圧インバータ５が損傷するのを回避できる。

　また本実施形態では、モータ制御装置１０１は、トルク指令値Ｔ^*に基づいて、ｄ軸電流指令値ｉ_d ^*及びｑ軸電流指令値ｉ_q ^*を演算するベクトル制御器１と、そのｄ軸電流指令値ｉ_d ^*及びｑ軸電流指令値ｉ_q ^*に基づいてインバータ部５１に供給されるＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ信号生成部５０と、停止制御器３０とを含む。

　そして、停止制御器３０は、緊急停止信号Ｓ^*を受けた場合には、減磁指令値として、ベクトル制御器１により演算されたｄ軸電流値よりも小さな値ｉ_drm ^*をｄ軸電流指令値ｉ_d ^*に設定する。

　このように、ｄ軸電流指令値ｉ_d ^*を用いて、ＰＷＭ電圧インバータ５からモータ８に供給されるｄ軸電流ｉ_dを制御することで、ｄ軸電流ｉ_dを必要に応じてきめ細かく増減できるので、第１実施形態に比べて、的確に永久磁石８５を減磁させることができる。

　例えば、減磁指令値演算器３３は、モータ８の内部温度に応じて、減磁指令値としてのｄ軸電流指令値ｉ_drm ^*を増減するようにしてもよい。永久磁石８５は、永久磁石８５の温度が高くなるほど、減磁しやすくなるという特性を有している。このため、減磁指令値演算器３３は、モータ８の内部温度又は永久磁石８５の温度が高くなるほど、減磁指令値としてのｄ軸電流指令値ｉ_drm ^*の増加量、すなわち絶対値を小さくする。

　これにより、確実に永久磁石８５を減磁することができると共に、電源６からＰＷＭ電圧インバータ５を介してモータ８への無用な放電を抑制することができる。すなわち、ＰＷＭ電圧インバータ５の損傷を回避できるとともに、無駄な電力消費を抑制することができる。

　以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

　例えば、第１実施形態では、緊急停止信号Ｓ^*を受けた場合には、各相のデューティ指令値Ｄ_u ^*、Ｄ_v ^*及びＤ_w ^*を同一の減磁指令値Ｄ_rm ^*に切り替える例について説明したが、各相の電圧指令値ｖ_u ^*、ｖ_v ^*及びｖ_w ^*を所定の減磁指令値ｖ_rm ^*に切り替えるようにしてもよい。この場合には、減磁指令値ｖ_rm ^*を、各相のデューティ指令値Ｄ_u ^*、Ｄ_v ^*及びＤ_w ^*が同じ値となるように設定すればよい。このような構成にしても、第１実施形態と同様の作用効果が得られる。

　また、第１実施形態では、減磁運転において、各相のＰＷＭ電圧ｖ_u、ｖ_v及びｖ_wのパルス幅を固定する例について説明したが、各相のＰＷＭ電圧ｖ_u、ｖ_v及びｖ_wが互いに一致していればよく、各相のＰＷＭ電圧ｖ_u、ｖ_v及びｖ_wを一致させた状態でパルス幅を振幅させるようにしてもよい。この場合においても、第１実施形態と同様の作用効果が得られる。

　なお、上記実施形態は、適宜組み合わせ可能である。

Claims (10)

1. 　永久磁石の磁力を変更可能なモータを制御する制御装置であって、
   　前記モータに交流電力を供給するインバータの動作を制御する制御部と、
   　前記インバータによる電力供給を停止する停止信号を受けた場合には、前記永久磁石の磁力を減少させる減磁処理を実行して前記インバータを停止する停止制御部と、
   を含むモータ制御装置。
2. 　請求項１に記載のモータ制御装置であって、
   　前記制御部は、
   　前記永久磁石の磁力を増減させる磁力指令値を設定する設定部と、
   　前記モータのトルク指令値と前記磁力指令値とに基づいて、前記インバータにより前記モータに供給される電流を制御する電流制御部と、を含み、
   　前記停止制御部は、前記停止信号を受けた場合には、前記モータに供給される電流のｄ軸成分を増加させる減磁指令値に基づいて、前記減磁処理を実行する、
   モータ制御装置。
3. 　請求項１又は請求項２に記載のモータ制御装置であって、
   　前記停止制御部は、前記停止信号を受けた場合には、前記減磁処理を実行することにより、前記モータの各相に供給される電圧を互いに同一にする、
   モータ制御装置。
4. 　請求項２又は請求項３に記載のモータ制御装置であって、
   　前記電流制御部は、
   　前記トルク指令値に基づいて、前記モータの各相に供給される交流電力を前記インバータにより生成するための各相のデューティ指令値を演算する指令値演算部と、
   　前記各相のデューティ指令値に基づいて、前記インバータに供給されるパルス信号を生成する信号生成部と、を含み、
   　前記停止制御部は、前記停止信号を受けた場合には、前記減磁指令値として、前記各相のデューティ指令値に、互いに同じデューティ比を設定する、
   モータ制御装置。
5. 　請求項４に記載のモータ制御装置であって、
   　前記デューティ比は、５０％に設定される、
   モータ制御装置。
6. 　請求項２に記載のモータ制御装置であって、
   　前記電流制御部は、
   　前記トルク指令値に基づいて、前記モータに供給される電流のベクトルを示すｄ軸電流指令値及びｑ軸電流指令値を演算するベクトル制御部と、
   　前記ｄ軸電流指令値及びｑ軸電流指令値に基づいて、前記インバータに供給されるパルス信号を生成する信号生成部と、を含み、
   　前記停止制御部は、前記停止信号を受けた場合には、前記減磁指令値として、前記ベクトル制御部により演算されるｄ軸電流値よりも小さな値を前記ｄ軸電流指令値に設定する、
   モータ制御装置。
7. 　請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載のモータ制御装置であって、
   　前記停止制御部は、前記停止信号を受けた場合には、前記制御部により演算される指令値を前記減磁指令値に切り替える所定の期間を設ける、
   モータ制御装置。
8. 　請求項７に記載のモータ制御装置であって、
   　前記停止指令部は、前記停止信号を受けた場合には、前記所定の期間において、前記制御部により演算される指令値を前記減磁指令値まで徐々に近づける、
   モータ制御装置。
9. 　請求項７又は請求項８に記載のモータ制御装置であって、
   　前記所定の期間は、前記モータの時定数よりも長い期間に設定される、
   モータ制御装置。
10. 　永久磁石の磁力を変更可能なモータを制御するモータ制御装置の停止方法であって、
    　前記モータに交流電力を供給するインバータの動作を制御する制御ステップと、
    　前記モータの制御を停止する停止信号を受けた場合には、前記永久磁石の磁力を減少させる減磁処理を実行して前記インバータを停止する停止制御ステップと、
    を含むモータ制御装置の停止方法。

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