特開 2022-14111 モータの制御装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022014111

(43)【公開日】2022-01-19

(54)【発明の名称】モータの制御装置

(51)【国際特許分類】

   H02P 21/06 20160101AFI20220112BHJP

【ＦＩ】

H02P21/06

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2020116277

(22)【出願日】2020-07-06

(71)【出願人】

【識別番号】000003218

【氏名又は名称】株式会社豊田自動織機

(74)【代理人】

【識別番号】100121083

【弁理士】

【氏名又は名称】青木 宏義

(74)【代理人】

【識別番号】100138391

【弁理士】

【氏名又は名称】天田 昌行

(74)【代理人】

【識別番号】100074099

【弁理士】

【氏名又は名称】大菅 義之

(72)【発明者】

【氏名】宮重 敬太

(72)【発明者】

【氏名】上辻 清

(72)【発明者】

【氏名】浅井 満季

(72)【発明者】

【氏名】佐々木 智則

(72)【発明者】

【氏名】片桐 慶大

(72)【発明者】

【氏名】門脇 渉

(72)【発明者】

【氏名】牧志 渉

(72)【発明者】

【氏名】佐竹 康

(72)【発明者】

【氏名】水野 峻史

(72)【発明者】

【氏名】清水 謙太

(72)【発明者】

【氏名】菊池 駿介

【テーマコード（参考）】

5H505

【Ｆターム（参考）】

5H505AA16

5H505BB04

5H505CC04

5H505DD08

5H505EE41

5H505FF08

5H505GG02

5H505GG04

5H505HA05

5H505HA10

5H505HA16

5H505HB02

5H505JJ03

5H505JJ17

5H505JJ24

5H505LL09

5H505LL22

5H505LL41

5H505LL50

5H505LL58

(57)【要約】

【課題】モータの制御装置において、弱め界磁制御時、モータのロータがスラスト方向に振動することを抑える。
【解決手段】モータＭの回転数ωが所定回転数以上である場合で、かつ、振動検知部１６によりロータが振動していることが検知されていない場合、弱め界磁制御において、インバータ回路２の出力電圧が一定の電圧になるように回転数ωに応じて求められる負のｄ軸電流指令値Ｉｄ＊を出力し、回転数ωが所定回転数以上である場合で、かつ、振動検知部１６によりロータが振動していることが検知された場合、弱め界磁制御において、インバータ回路２の出力電圧が一定の電圧になるように回転数ωに応じて求められる負のｄ軸電流指令値Ｉｄ＊より小さいｄ軸電流指令値Ｉｄ＊を出力する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

モータの回転数と回転数指令値との差によりｄ軸電流指令値及びｑ軸電流指令値を出力する電流指令値出力部と、
前記モータに流れる電流をｄ軸電流及びｑ軸電流に変換する第１の変換部と、
前記ｄ軸電流と前記ｄ軸電流指令値との差が小さくなるようにｄ軸電圧指令値を算出するとともに前記ｑ軸電流と前記ｑ軸電流指令値との差が小さくなるようにｑ軸電圧指令値を算出する電流制御部と、
前記ｄ軸電圧指令値及び前記ｑ軸電圧指令値を前記モータの各相に対応する電圧指令値に変換する第２の変換部と、
搬送波と前記モータの各相に対応する電圧指令値との比較結果に応じた駆動信号を出力するドライブ回路と、
前記駆動信号によりスイッチング素子がオン、オフすることにより、入力される直流電力を交流電力に変換して前記モータを駆動させるインバータ回路と、
前記モータのスラスト方向に前記モータのロータが振動していることを検知する振動検知部と、
を備え、
前記電流指令値出力部は、前記モータの回転数が所定回転数以上である場合で、かつ、前記振動検知部により前記ロータが振動していることが検知されていない場合、弱め界磁制御において、前記インバータ回路の出力電圧が一定の電圧になるように前記モータの回転数に応じて求められる負のｄ軸電流指令値を出力し、前記モータの回転数が前記所定回転数以上である場合で、かつ、前記振動検知部により前記ロータが振動していることが検知された場合、弱め界磁制御において、前記インバータ回路の出力電圧が一定の電圧になるように前記モータの回転数に応じて求められる負のｄ軸電流指令値より小さい負のｄ軸電流指令値を出力する
ことを特徴とするモータの制御装置。

【請求項2】

請求項１に記載のモータの制御装置であって、
前記電流指令値出力部は、前記モータの回転数が前記所定回転数以上である場合で、かつ、前記振動検知部により前記ロータが振動していると検知された場合、前記振動検知部により前記ロータが振動していることが検知されなくなるまで前記負のｄ軸電流指令値を段階的に小さくする
ことを特徴とするモータの制御装置。

【請求項3】

請求項１に記載のモータの制御装置であって、
前記振動検知部は、前記モータに流れる電流の波形または前記電圧指令値の波形を用いて、前記ロータが振動していることを検知する
ことを特徴とするモータの制御装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、モータの制御装置に関する。

【背景技術】

【0002】

モータの制御装置として、ベクトル制御によりモータの駆動を制御するとともに、モータの高回転時、ｄ軸電流指令値をマイナスの値にすることにより弱め界磁制御を行うものがある。関連する技術として、特許文献１がある。

【0003】

ところで、弱め界磁制御によりモータの駆動を制御する場合、磁束が周期的に小さくなるため、ロータをラジアル方向（モータの回転軸方向に対して垂直方向）に引き付ける力が周期的に弱まり、ロータがスラスト方向（モータの回転軸方向）に振動するおそれがある。

【0004】

そのため、上記制御装置では、弱め界磁制御時、ロータがスラスト方向に振動してしまうおそれがある。特に、図６に示すモータのように、モータの回転軸方向（破線）においてステータを基準にロータの全体の形状（斜線網掛け部分）が非対称である場合、弱め界磁制御によりモータの駆動が制御されると、ロータのスラスト方向の振動幅が増加するおそれがある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００８－０９９５１１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本発明の一側面に係る目的は、モータの制御装置において、弱め界磁制御時、ロータがスラスト方向に振動することを抑えることである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明に係る一つの形態であるモータの制御装置は、モータの回転数と回転数指令値との差によりｄ軸電流指令値及びｑ軸電流指令値を出力する電流指令値出力部と、前記モータに流れる電流をｄ軸電流及びｑ軸電流に変換する第１の変換部と、前記ｄ軸電流と前記ｄ軸電流指令値との差が小さくなるようにｄ軸電圧指令値を算出するとともに前記ｑ軸電流と前記ｑ軸電流指令値との差が小さくなるようにｑ軸電圧指令値を算出する電流制御部と、前記ｄ軸電圧指令値及び前記ｑ軸電圧指令値を前記モータの各相に対応する電圧指令値に変換する第２の変換部と、搬送波と前記モータの各相に対応する電圧指令値との比較結果に応じた駆動信号を出力するドライブ回路と、前記駆動信号によりスイッチング素子がオン、オフすることにより、入力される直流電力を交流電力に変換して前記モータを駆動させるインバータ回路と、前記モータのスラスト方向に前記モータのロータが振動していることを検知する振動検知部とを備える。

【0008】

前記電流指令値出力部は、前記モータの回転数が所定回転数以上である場合で、かつ、前記振動検知部により前記ロータが振動していることが検知されていない場合、弱め界磁制御において、前記インバータ回路の出力電圧が一定の電圧になるように前記モータの回転数に応じて求められる負のｄ軸電流指令値を出力し、前記モータの回転数が前記所定回転数以上である場合で、かつ、前記振動検知部により前記ロータが振動していることが検知された場合、弱め界磁制御において、前記インバータ回路の出力電圧が一定の電圧になるように前記モータの回転数に応じて求められる負のｄ軸電流指令値より小さい負のｄ軸電流指令値を出力する。

【0009】

これにより、弱め界磁制御時、ロータがラジアル方向に引き付けられる力が周期的に弱まることを抑制することができるため、ロータがスラスト方向に振動することを抑制することができる。

【0010】

また、前記電流指令値出力部は、前記モータの回転数が前記所定回転数以上である場合で、かつ、前記振動検知部により前記ロータが振動していると検知された場合、前記振動検知部により前記ロータが振動していることが検知されなくなるまで前記負のｄ軸電流指令値を段階的に小さくするように構成してもよい。

【0011】

これにより、負のｄ軸電流指令値Ｉｄ＊を比較的大きな変化幅で一度に小さくする場合に比べて、逆起電力の変動幅を抑えることができるため、モータＭの制御性の低下を抑制することができる。

【0012】

また、前記振動検知部は、前記モータに流れる電流の波形または前記電圧指令値の波形を用いて、前記ロータが振動していることを検知するように構成してもよい。

【0013】

これにより、プログラムなどにより振動検知部を構成することができるため、ロータの振動を直接検知する振動センサを用いて振動検知部を構成する場合に比べて、制御装置の製造コストを抑えることができる。

【発明の効果】

【0014】

本発明によれば、モータの制御装置において、弱め界磁制御時、ロータがスラスト方向に振動することを抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】実施形態のモータの制御装置の一例を示す図である。

【図2】トルク／電流指令値変換部の動作の一例を示すフローチャートである。

【図3】実施形態のモータの制御装置の変形例１を示す図である。

【図4】実施形態のモータの制御装置の変形例２を示す図である。

【図5】実施形態のモータの制御装置の変形例３を示す図である。

【図6】モータの断面を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下図面に基づいて実施形態について詳細を説明する。

【0017】

図１は、実施形態のモータの制御装置の一例を示す図である。

【0018】

図１に示す制御装置１は、例えば、車両（電動フォークリフトやプラグインハイブリッド車など）に搭載されるモータＭ（永久磁石同期モータなど）を駆動するための制御装置であって、インバータ回路２と、制御回路３とを備える。なお、モータＭは、ロータ（回転子）の位置θ（ロータの基準位置から現在の位置までの位相）を検出し、その検出した位置θを制御回路３に出力する電気角検出部Ｓｐ（レゾルバなど）を備えているものとする。

【0019】

インバータ回路２は、電源Ｐから供給される直流電力を交流電力に変換してモータＭを駆動するものであって、コンデンサＣと、スイッチング素子ＳＷ１～ＳＷ６（ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）など）と、電流センサＳｉ１、Ｓｉ２とを備える。すなわち、コンデンサＣの一方端が電源Ｐの正極端子及びスイッチング素子ＳＷ１、ＳＷ３、ＳＷ５の各コレクタ端子に接続され、コンデンサＣの他方端が電源Ｐの負極端子及びスイッチング素子ＳＷ２、ＳＷ４、ＳＷ６の各エミッタ端子に接続されている。スイッチング素子ＳＷ１のエミッタ端子とスイッチング素子ＳＷ２のコレクタ端子との接続点は電流センサＳｉ１を介してモータＭのＵ相の入力端子に接続されている。スイッチング素子ＳＷ３のエミッタ端子とスイッチング素子ＳＷ４のコレクタ端子との接続点は電流センサＳｉ２を介してモータＭのＶ相の入力端子に接続されている。スイッチング素子ＳＷ５のエミッタ端子とスイッチング素子ＳＷ６のコレクタ端子との接続点はモータＭのＷ相の入力端子に接続されている。

【0020】

コンデンサＣは、電源Ｐからインバータ回路２に出力される電圧を平滑する。

【0021】

スイッチング素子ＳＷ１は、制御回路３から出力される駆動信号Ｓ１がハイレベルであるときオンし、駆動信号Ｓ１がローレベルであるときオフする。スイッチング素子ＳＷ２は、制御回路３から出力される駆動信号Ｓ２がハイレベルであるときオンし、駆動信号Ｓ２がローレベルであるときオフする。スイッチング素子ＳＷ３は、制御回路３から出力される駆動信号Ｓ３がハイレベルであるときオンし、駆動信号Ｓ３がローレベルであるときオフする。スイッチング素子ＳＷ４は、制御回路３から出力される駆動信号Ｓ４がハイレベルであるときオンし、駆動信号Ｓ４がローレベルであるときオフする。スイッチング素子ＳＷ５は、制御回路３から出力される駆動信号Ｓ５がハイレベルであるときオンし、駆動信号Ｓ５がローレベルであるときオフする。スイッチング素子ＳＷ６は、制御回路３から出力される駆動信号Ｓ６がハイレベルであるときオンし、駆動信号Ｓ６がローレベルであるときオフする。

【0022】

スイッチング素子ＳＷ１～ＳＷ６がそれぞれオン、オフすることで、電源Ｐから出力される直流の電圧が、互いに位相が１２０度ずつ異なる交流電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗに変換される。そして、交流電圧ＶｕがモータＭのＵ相の入力端子に印加され、交流電圧ＶｖがモータＭのＶ相の入力端子に印加され、交流電圧ＶｗがモータＭのＷ相の入力端子に印加されることで、モータＭに互いに位相が１２０度ずつ異なる交流電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗが流れ、モータＭのロータが回転する。

【0023】

電流センサＳｉ１は、ホール素子やシャント抵抗などにより構成され、モータＭのＵ相に流れる交流電流Ｉｕを検出して制御回路３に出力する。また、電流センサＳｉ２は、ホール素子やシャント抵抗などにより構成され、モータＭのＶ相に流れる交流電流Ｉｖを検出して制御回路３に出力する。

【0024】

制御回路３は、記憶部４と、ドライブ回路５と、演算部６とを備える。

【0025】

記憶部４は、ＲＡＭ（Random Access Memory）またはＲＯＭ（Read Only Memory）などにより構成される。

【0026】

ドライブ回路５は、ＩＣ（Integrated Circuit）などにより構成され、演算部６から出力されるＵ相電圧指令値Ｖｕ＊、Ｖ相電圧指令値Ｖｖ＊、及びＷ相電圧指令値Ｖｗ＊と搬送波とを比較し、その比較結果に応じた駆動信号Ｓ１～Ｓ６をスイッチング素子ＳＷ１～ＳＷ６のそれぞれのゲート端子に出力する。なお、搬送波は、三角波、ノコギリ波（鋸歯状波）、逆ノコギリ波などとする。

【0027】

例えば、ドライブ回路５は、Ｕ相電圧指令値Ｖｕ＊が搬送波以上である場合、ハイレベルの駆動信号Ｓ１を出力するとともにローレベルの駆動信号Ｓ２を出力し、Ｕ相電圧指令値Ｖｕ＊が搬送波より小さい場合、ローレベルの駆動信号Ｓ１を出力するとともにハイレベルの駆動信号Ｓ２を出力する。また、ドライブ回路５は、Ｖ相電圧指令値Ｖｖ＊が搬送波以上である場合、ハイレベルの駆動信号Ｓ３を出力するとともにローレベルの駆動信号Ｓ４を出力し、Ｖ相電圧指令値Ｖｖ＊が搬送波より小さい場合、ローレベルの駆動信号Ｓ３を出力するとともにハイレベルの駆動信号Ｓ４を出力する。また、ドライブ回路５は、Ｗ相電圧指令値Ｖｗ＊が搬送波以上である場合、ハイレベルの駆動信号Ｓ５を出力するとともにローレベルの駆動信号Ｓ６を出力し、Ｗ相電圧指令値Ｖｗ＊が搬送波より小さい場合、ローレベルの駆動信号Ｓ５を出力するとともにハイレベルの駆動信号Ｓ６を出力する。

【0028】

演算部６は、マイクロコンピュータなどにより構成され、回転数演算部７と、減算部８と、トルク制御部９と、トルク／電流指令値変換部１０と、座標変換部１１（第１の変換部）と、減算部１２と、減算部１３と、電流制御部１４と、座標変換部１５（第２の変換部）と、振動検知部１６とを備える。例えば、マイクロコンピュータが記憶部４に記憶されているプログラムを実行することにより、回転数演算部７、減算部８、トルク制御部９、トルク／電流指令値変換部１０、座標変換部１１、減算部１２、減算部１３、電流制御部１４、座標変換部１５、及び振動検知部１６が実現される。

【0029】

回転数演算部７は、電気角検出部Ｓｐにより検出される位置θを用いて、回転数ωを演算する。例えば、回転数演算部７は、位置θを所定時間（演算部６の動作クロックなど）で除算することにより回転数ωを求める。

【0030】

減算部８は、外部から入力される回転数指令値ω＊と回転数演算部７から出力される回転数ωとの差Δωを算出する。

【0031】

トルク制御部９は、減算部７から出力される差Δωを用いて、トルク指令値Ｔ＊を求める。例えば、トルク制御部９は、記憶部４に記憶されている、モータＭの回転数とモータＭのトルクとが互いに対応付けられている情報を参照して、差Δωに相当する回転数に対応するトルクをトルク指令値Ｔ＊として求める。

【0032】

トルク／電流指令値変換部１０は、トルク制御部９から出力されるトルク指令値Ｔ＊を、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊及びｑ軸電流指令値Ｉｑ＊に変換する。例えば、トルク／電流指令値変換部１０は、記憶部４に記憶されている、モータＭのトルクとｄ軸電流指令値Ｉｄ＊及びｑ軸電流指令値Ｉｑ＊とが互いに対応付けられている情報を参照して、トルク指令値Ｔ＊に相当するトルクに対応するｄ軸電流指令値Ｉｄ＊及びｑ軸電流指令値Ｉｑ＊を求める。なお、トルク制御部９及びトルク／電流指令値変換部１０により電流指令値出力部が構成されるものとする。すなわち、電流指令値出力部は、モータＭの回転数ωと回転数指令値ω＊との差Δωによりｄ軸電流指令値Ｉｄ＊及びｑ軸電流指令値Ｉｑ＊を出力する。

【0033】

座標変換部１１は、電流センサＳｉ１により検出される交流電流Ｉｕ及び電流センサＳｉ２により検出される交流電流Ｉｖを用いて、モータＭのＷ相に流れる交流電流Ｉｗを求める。なお、電流センサＳｉ１、Ｓｉ２により検出される電流は、交流電流Ｉｕ、Ｉｖの組み合わせに限定されず、交流電流Ｉｖ、Ｉｗの組み合わせ、または、交流電流Ｉｕ、Ｉｗの組み合わせでもよい。電流センサＳｉ１、Ｓｉ２により交流電流Ｉｖ、Ｉｗが検出される場合、座標変換部１１は、交流電流Ｉｖ、Ｉｗを用いて、交流電流Ｉｕを求める。また、電流センサＳｉ１、Ｓｉ２により交流電流Ｉｕ、Ｉｗが検出される場合、座標変換部１１は、交流電流Ｉｕ、Ｉｗを用いて、交流電流Ｉｖを求める。

【0034】

また、座標変換部１１は、電気角検出部Ｓｐにより検出される位置θを用いて、交流電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗをｄ軸電流Ｉｄ（逆起電力を制御するための電流成分）及びｑ軸電流Ｉｑ（トルクを制御するための電流成分）に変換する。例えば、座標変換部１１は、下記式１に示す変換行列Ｃ１を用いて、交流電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗを、ｄ軸電流Ｉｄ及びｑ軸電流Ｉｑに変換する。

【0035】

【数1】

【0036】

また、インバータ回路２において、電流センサＳｉ１、Ｓｉ２の他に、モータＭのＷ相に流れる交流電流Ｉｗを検出する電流センサＳｉ３をさらに備える場合、座標変換部１１は、電気角検出部Ｓｐにより検出される位置θを用いて、電流センサＳｉ１～Ｓｉ３により検出される交流電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗをｄ軸電流Ｉｄ及びｑ軸電流Ｉｑに変換するように構成してもよい。

【0037】

減算部１２は、トルク／電流指令値変換部１０から出力されるｄ軸電流指令値Ｉｄ＊と、座標変換部１１から出力されるｄ軸電流Ｉｄとの差ΔＩｄを算出する。

【0038】

減算部１３は、トルク／電流指令値変換部１０から出力されるｑ軸電流指令値Ｉｑ＊と、座標変換部１１から出力されるｑ軸電流Ｉｑとの差ΔＩｑを算出する。

【0039】

電流制御部１４は、減算部１２から出力される差ΔＩｄ及び減算部１３から出力される差ΔＩｑを用いたＰＩ（Proportional Integral）制御によりｄ軸電圧指令値Ｖｄ＊及びｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊を算出する。例えば、電流制御部１４は、下記式２を用いてｄ軸電圧指令値Ｖｄ＊を算出するとともに、下記式３を用いてｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊を算出する。なお、ＫｐはＰＩ制御の比例項の定数とし、ＫｉはＰＩ制御の積分項の定数とし、ＬｑはモータＭを構成するコイルのｑ軸インダクタンスとし、ＬｄはモータＭを構成するコイルのｄ軸インダクタンスとし、ωは回転数演算部７から出力される回転数とし、Ｋｅは誘起電圧定数とする。

【0040】

ｄ軸電圧指令値Ｖｄ＊＝Ｋｐ×差ΔＩｄ＋Ｋｉ×∫（差ΔＩｄ）－ωＬｑＩｑ
・・・式２
ｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊＝Ｋｐ×差ΔＩｑ＋Ｋｉ×∫（差ΔＩｑ）＋ωＬｄＩｄ＋ωＫｅ
・・・式３

【0041】

すなわち、電流制御部１４は、ｄ軸電流Ｉｄとｄ軸電流指令値Ｉｄ＊との差ΔＩｄが小さくなるようにｄ軸電圧指令値Ｖｄ＊を算出するとともにｑ軸電流Ｉｑとｑ軸電流指令値Ｉｑ＊との差ΔＩｑが小さくなるようにｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊を算出する。

【0042】

座標変換部１５は、電気角検出部Ｓｐにより検出される位置θを用いて、ｄ軸電圧指令値Ｖｄ＊及びｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊を、Ｕ相電圧指令値Ｖｕ＊、Ｖ相電圧指令値Ｖｖ＊、及びＷ相電圧指令値Ｖｗ＊に変換する。例えば、座標変換部１５は、下記式４に示す変換行列Ｃ２を用いて、ｄ軸電圧指令値Ｖｄ＊及びｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊を、Ｕ相電圧指令値Ｖｕ＊、Ｖ相電圧指令値Ｖｖ＊、及びＷ相電圧指令値Ｖｗ＊に変換する。

【0043】

【数2】

【0044】

振動検知部１６は、電流センサＳｉ１により検出される交流電流Ｉｕ及び電流センサＳｉ２により検出される交流電流Ｉｖの各波形を用いて、モータＭのロータがスラスト方向に振動していることを検知する。なお、振動検知部１６は、座標変換部１１から出力されるｄ軸電流Ｉｄ及びｑ軸電流Ｉｑの各波形を用いて、モータＭのロータがスラスト方向に振動していることを検知するように構成してもよい。または、振動検知部１６は、電流制御部１４から出力されるｄ軸電圧指令値Ｖｄ＊及びｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊の各波形を用いて、モータＭのロータがスラスト方向に振動していることを検知するように構成してもよい。例えば、振動検知部１６は、交流電流Ｉｕ及び交流電流Ｉｗの各波形、ｄ軸電流Ｉｄ及びｑ軸電流Ｉｑの各波形、または、ｄ軸電圧指令値Ｖｄ＊及びｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊の各波形が所定の波形と異なる場合、ロータがスラスト方向に振動していることを検知する。なお、所定の波形は、弱め界磁制御時において、ロータのスラスト方向の振動幅が比較的小さいときの交流電流Ｉｕ及び交流電流Ｉｗの各波形、ｄ軸電流Ｉｄ及びｑ軸電流Ｉｑの各波形、または、ｄ軸電圧指令値Ｖｄ＊及びｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊の各波形とし、実験やシミュレーションなどにより予め求められているものとする。

【0045】

図２は、トルク／電流指令値変換部１０の動作の一例を示すフローチャートである。なお、図２に示すフローチャートは、演算部６の動作クロック毎に行われるものとする。

【0046】

まず、トルク／電流指令値変換部１０は、上述したように、トルク制御部９から出力されるトルク指令値Ｔ＊を、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊及びｑ軸電流指令値Ｉｑ＊に変換する（ステップＳ１）。

【0047】

次に、トルク／電流指令値変換部１０は、回転数演算部７から出力される回転数ωが所定回転数より小さい場合（ステップＳ２：Ｎｏ）、ステップＳ１で求めたｄ軸電流指令値Ｉｄ＊及びｑ軸電流指令値Ｉｑ＊を減算部１２、１３に出力して、今回の動作クロックにおけるトルク／電流指令値変換部１０の動作を終了する。すなわち、制御装置１は、回転数演算部７から出力される回転数ωが所定回転数より小さい場合、弱め界磁制御を行わず、通常のベクトル制御によりモータＭの駆動を制御する。なお、所定回転数は、モータＭの駆動時に生じる逆起電力がインバータ回路２の出力電圧と等しくなるときの回転数ωとする。

【0048】

また、トルク／電流指令値変換部１０は、回転数ωが所定回転数以上である場合で（ステップＳ２：Ｙｅｓ）、かつ、振動検知部１６によりモータＭのロータがスラスト方向に振動していることが検知されていない場合（ステップＳ３：Ｎｏ）、弱め界磁制御において、インバータ回路２の出力電圧が一定の電圧になるように回転数ωに応じて求められる負のｄ軸電流指令値Ｉｄ＊を出力する（ステップＳ４）。ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊を負の値にすることによって、すなわち、電流進角を大きくすることによって、逆起電力を小さくさせることができる。そのため、弱め界磁制御において、インバータ回路２の出力電圧が一定の電圧になるように、回転数ωの増加に応じて負のｄ軸電流指令値Ｉｄ＊を大きくすることにより、回転数ωの増加に伴って逆起電力を小さくすることができるため、回転数指令値ω＊が比較的大きい場合であっても、回転数ωを回転数指令値ω＊に追従させることができる。

【0049】

なお、ステップＳ４において、トルク／電流指令値変換部１０は、ステップＳ１で求めたｑ軸電流指令値Ｉｑ＊をそのまま出力してもよいし、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊の変化に応じてｑ軸電流指令値Ｉｑ＊を変化させてもよい。

【0050】

また、トルク／電流指令値変換部１０は、回転数ωが所定回転数以上である場合で（ステップＳ２：Ｙｅｓ）、かつ、振動検知部１６によりロータがスラスト方向に振動していることが検知された場合（ステップＳ３：Ｙｅｓ）、弱め界磁制御において、インバータ回路２の出力電圧が一定の電圧になるように回転数ωに応じて求められる負のｄ軸電流指令値Ｉｄ＊より小さい負のｄ軸電流指令値Ｉｄ＊ｓを出力する（ステップＳ５）。例えば、トルク／電流指令値変換部１０は、ステップＳ４で出力した負のｄ軸電流指令値Ｉｄ＊を記憶部４に記憶しておき、ステップＳ５において、記憶部４に記憶した負のｄ軸電流指令値Ｉｄ＊を出力する。なお、振動検知部１６によりロータがスラスト方向に振動していることが検知されていないときに求められる負のｄ軸電流指令値Ｉｄ＊は、振動検知部１６によりロータがスラスト方向に振動していることが検知されたときに求められる負のｄ軸電流指令値Ｉｄ＊より大きいものとする。トルク／電流指令値変換部１０から出力される負のｄ軸電流指令値Ｉｄ＊が小さくなるに従って、すなわち、電流進角が小さくなるに従って、逆起電力が大きくなる。そのため、弱め界磁制御において、負のｄ軸電流指令値Ｉｄ＊を小さくする分、モータＭに生じる逆起電力を大きくすることができるため、ロータをラジアル方向に引き付ける力が周期的に弱まることを抑制することができる。

【0051】

また、トルク／電流指令値変換部１０は、回転数ωが所定回転数以上である場合で（ステップＳ２：Ｙｅｓ）、かつ、振動検知部１６によりロータがスラスト方向に振動していることが検知された場合（ステップＳ３：Ｙｅｓ）、振動検知部１６によりロータが振動していることが検知されなくなるまで負のｄ軸電流指令値Ｉｄ＊を段階的に小さくするように構成してもよい。例えば、トルク／電流指令値変換部１０は、ステップＳ４で出力した負のｄ軸電流指令値Ｉｄ＊を記憶部４に記憶しておき、ステップＳ５を実行する度に、出力する負のｄ軸電流指令値Ｉｄ＊を、記憶部４に記憶した負のｄ軸電流指令値Ｉｄ＊に徐々に近づける。このように、弱め界磁制御において、振動検知部１６によりロータが振動していることが検知されなくなるまで負のｄ軸電流指令値Ｉｄ＊を段階的に小さくすることにより、負のｄ軸電流指令値Ｉｄ＊を比較的大きな変化幅で一度に小さくする場合に比べて、逆起電力の変動幅を抑えることができるため、モータＭの制御性の低下を抑制することができる。

【0052】

なお、ステップＳ５において、トルク／電流指令値変換部１０は、ステップＳ１で求めたｑ軸電流指令値Ｉｑ＊をそのまま出力してもよいし、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊の変化に応じてｑ軸電流指令値Ｉｑ＊を変化させてもよい。

【0053】

実施形態の制御装置１では、弱め界磁制御において、ロータをラジアル方向に引き付ける力が周期的に弱まることを抑制することができるため、弱め界磁制御によりモータＭのスラスト方向においてロータが振動することを抑制することができる。

【0054】

また、実施形態の制御装置１では、モータＭに流れる交流電流Ｉｕ、Ｉｖの各波形や電圧指令値Ｖｄ＊、Ｖｑ＊の各波形を用いて、ロータが振動していることを検知する構成であるため、プログラムなどにより振動検知部１６を構成することができ、ロータの振動を直接検知する振動センサを用いて振動検知部１６を構成する場合に比べて、制御装置１の製造コストを抑えることができる。

【0055】

なお、本発明は、以上の実施の形態に限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変更が可能である。

【0056】

＜変形例１＞
図３は、実施形態のモータＭの制御装置１の変形例１を示す図である。なお、図３において、図１に示す構成と同じ構成には同じ符号を付し、その説明を省略する。

【0057】

図３に示す制御装置１において、図１に示す制御装置１と異なる点は、ロータのスラスト方向の振動を直接検知する振動センサにより振動検出部１６を構成している点である。

【0058】

このように構成しても、弱め界磁制御において、ロータをラジアル方向に引き付ける力が周期的に弱まることを抑制することができるため、弱め界磁制御によりスラスト方向においてロータが振動することを低減することができる。

【0059】

＜変形例２＞
図４は、実施形態のモータＭの制御装置１の変形例２を示す図である。なお、図４において、図１に示す構成と同じ構成には同じ符号を付し、その説明を省略する。

【0060】

図４に示す制御装置１において、図１に示す制御装置１と異なる点は、演算部６において、回転数演算部７の替わりに推定部１７を備えている点である。例えば、マイクロコンピュータが記憶部４に記憶されているプログラムを実行することにより、推定部１７が実現される。

【0061】

推定部１７は、座標変換部１１から出力されるｄ軸電流Ｉｄ及びｑ軸電流Ｉｑ、並びに、電流制御部１４から出力されるｄ軸電圧指令値Ｖｄ＊及びｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊を用いて、回転数ω及び位置θを推定する。例えば、推定部１７は、下記式５に示す電圧方程式を用いて回転数ωを求め、その求めた回転数ωに所定時間（演算部６の動作クロックなど）を乗算することにより位置θを求める。なお、ＲはモータＭを構成するコイルの抵抗成分とし、ｐは微分演算子とする。

【0062】

【数3】

【0063】

このように構成しても、弱め界磁制御において、ロータをラジアル方向に引き付ける力が周期的に弱まることを抑制することができるため、弱め界磁制御によりスラスト方向においてロータが振動することを低減することができる。

【0064】

＜変形例３＞
図５は、実施形態のモータＭの制御装置１の変形例３を示す図である。なお、図５において、図４に示す構成と同じ構成には同じ符号を付し、その説明を省略する。

【0065】

図５に示す制御装置１において、図４に示す制御装置１と異なる点は、ロータのスラスト方向の振動を直接検知する振動センサにより振動検出部１６を構成している点である。

【0066】

このように構成しても、弱め界磁制御において、ロータをラジアル方向に引き付ける力が周期的に弱まることを抑制することができるため、弱め界磁制御によりスラスト方向においてロータが振動することを低減することができる。

【符号の説明】

【0067】

１ 制御装置
２ インバータ回路
３ 制御回路
４ 記憶部
５ ドライブ回路
６ 演算部
７ 回転数演算部
８ 減算部
９ トルク制御部
１０ トルク／電流指令値変換部
１１ 座標変換部
１２ 減算部
１３ 減算部
１４ 電流制御部
１５ 座標変換部
１６ 振動検知部
１７ 推定部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】