特開 2024-44466 電動機

(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】P2024044466

(43)【公開日】2024-04-02

(54)【発明の名称】電動機

(51)【国際特許分類】

   H02P 21/22 20160101AFI20240326BHJP

   H02P 27/08 20060101ALI20240326BHJP

   H02P 21/24 20160101ALI20240326BHJP

【ＦＩ】

H02P21/22

H02P27/08

H02P21/24

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022149995

(22)【出願日】2022-09-21

(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】100105957

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 誠

(74)【代理人】

【識別番号】100068755

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 博宣

(72)【発明者】

【氏名】高野 竜児

【テーマコード（参考）】

5H505

【Ｆターム（参考）】

5H505AA01

5H505AA06

5H505AA16

5H505BB02

5H505CC04

5H505DD03

5H505DD08

5H505EE41

5H505EE49

5H505GG02

5H505GG04

5H505HA09

5H505HA10

5H505HB01

5H505JJ03

5H505JJ24

5H505JJ28

5H505LL14

5H505LL16

5H505LL22

5H505LL41

(57)【要約】

【課題】損失が大きくなることを抑制すること。
【解決手段】電動機は、制御部を備える。制御部は、電流座標変換部と、速度制御部と、位相調整部と、を備える。電流座標変換部は、モータの各相に流れる実電流を、ｄ軸電流及びｑ軸電流に変換する。速度制御部は、角速度と角速度指令値との差分を用いたＰＩ制御により、ｄ軸電流指令値及びｑ軸電流指令値を算出する。位相調整部は、変調率が所定の閾値未満の場合、ｄ軸電流指令値及びｑ軸電流指令値の合成ベクトルとｑ軸との位相差である電流位相を予め定められた位相調整量で段階的に減算させ、ｄ軸電流指令値及びｑ軸電流指令値を調整する。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

回転子及び３相のコイルが巻回された固定子を有するモータと、
スイッチング素子を有し、前記モータを駆動するインバータ部と、
角速度指令値が入力され、ＰＷＭ信号を用いて前記スイッチング素子を制御する制御部と、
を備える電動機であって、
前記制御部は、
電圧指令値とキャリア周波数とに基づいて前記ＰＷＭ信号を生成し、
前記モータの各相に流れる実電流を、ｄ軸電流及びｑ軸電流に変換する電流座標変換部と、
前記コイルに発生する誘起電圧を算出し、前記誘起電圧に基づき前記回転子の回転位置を推定し、前記回転位置に基づいて前記回転子の角速度を推定する角速度推定部と、
前記角速度推定部によって推定された前記角速度と前記角速度指令値との差分を用いたＰＩ制御により、ｄ軸電流指令値及びｑ軸電流指令値を算出する速度制御部と、
前記電圧指令値の変調率を演算する変調率算出部と、
前記変調率算出部によって演算された前記変調率が所定の閾値未満の場合、前記ｄ軸電流指令値及び前記ｑ軸電流指令値の合成ベクトルとｑ軸との位相差である電流位相を予め定められた位相調整量で段階的に減算させ、前記ｄ軸電流指令値及び前記ｑ軸電流指令値を調整する位相調整部と、を有することを特徴とする電動機。

【請求項2】

前記制御部は、前記変調率が前記所定の閾値以上の場合、前記位相調整量が０になるまで前記位相調整量を大きくする、請求項１に記載の電動機。

【請求項3】

前記制御部は、前記位相調整量が予め定められた調整量下限より小さい場合、前記位相調整量を前記調整量下限にする、請求項１又は請求項２に記載の電動機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、電動機に関する。

【背景技術】

【0002】

インバータをセンサレス制御することによってモータを駆動する場合、モータの回転子の回転位置を推定する必要がある。センサレス制御は、回転子の回転位置をソフトウェアで推定することによってハードウェアの位置センサを用いずにモータを駆動する制御方式である。回転子の回転位置は、モータの備えるコイルに発生する誘起電圧に基づいて推定することができる。

【0003】

回転子が低速域で回転している場合、誘起電圧が小さくなり、回転子の回転位置の推定精度が低下する。
また、回転数が一定であっても、入力電圧が大きく、変調率が小さい場合、デッドタイムの影響によって回転位置の推定精度が低下する。この場合、デッドタイム補償によってデッドタイムによる電圧誤差の影響を小さくしているものの、電圧誤差を完全に排除することは難しい。デッドタイムによる電圧誤差は変調率に依存しない。

【0004】

一方で、入力電圧が大きく、変調率が小さいときほど、インバータの出力電圧が小さくなるため、変調率が小さいときほど出力電圧に対する電圧誤差の割合が大きくなる。この結果、出力電圧に対する電圧誤差の影響によって、入力電圧が大きく、変調率が小さい場合、回転位置の推定精度が低下する。

【0005】

特許文献１に開示のモータ制御装置は、モータの回転数が所定の回転数よりも低い場合に、ｄ軸電流指令値を０より大きい値にする。これにより、コイルに発生する誘起電圧を大きくすることができる。誘起電圧が大きくなると、回転位置の推定精度が向上する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２０１８－１９６３０９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

特許文献１では、モータの回転数が所定の回転数よりも低い場合に、入力電圧が変動して大きくなると、変調率が変動して小さくなり、回転位置の推定精度が低下する。また、ｄ軸電流指令値が過剰に大きくなる場合がある。この場合、モータ電流が大きくなることによって損失が増加するおそれがある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記課題を解決する電動機は、回転子及び３相のコイルが巻回された固定子を有するモータと、スイッチング素子を有し、前記モータを駆動するインバータ部と、角速度指令値が入力され、ＰＷＭ信号を用いて前記スイッチング素子を制御する制御部と、を備える電動機であって、前記制御部は、電圧指令値とキャリア周波数とに基づいて前記ＰＷＭ信号を生成し、前記モータの各相に流れる実電流を、ｄ軸電流及びｑ軸電流に変換する電流座標変換部と、前記コイルに発生する誘起電圧を算出し、前記誘起電圧に基づき前記回転子の回転位置を推定し、前記回転位置に基づいて前記回転子の角速度を推定する角速度推定部と、前記角速度推定部によって推定された前記角速度と前記角速度指令値との差分を用いたＰＩ制御により、ｄ軸電流指令値及びｑ軸電流指令値を算出する速度制御部と、前記電圧指令値の変調率を演算する変調率算出部と、前記変調率算出部によって演算された前記変調率が所定の閾値未満の場合、前記ｄ軸電流指令値及び前記ｑ軸電流指令値の合成ベクトルとｑ軸との位相差である電流位相を予め定められた位相調整量で段階的に減算させ、前記ｄ軸電流指令値及び前記ｑ軸電流指令値を調整する位相調整部と、を有することを要旨とする。

【0009】

位相調整部は、変調率が所定の閾値未満の場合、電流位相を位相調整量で段階的に減算する。これにより、モータ電流は大きくなる。モータ電流が大きくなることによってインバータ部の出力電圧が大きくなる。変調率が大きくなるため、回転位置の推定精度を向上させることができる。変調率が所定の閾値以上になるまで電流位相が位相調整量で段階的に減算されることで、変調率が所定の閾値以上になると、電流位相が位相調整量で減算されなくなる。モータ電流が過剰に大きくなることが抑制されるため、モータ電流が大きくなることを原因として損失が大きくなることを抑制できる。

【0010】

上記電動機について、前記制御部は、前記変調率が前記所定の閾値以上の場合、前記位相調整量が０になるまで前記位相調整量を大きくしてもよい。
上記電動機について、前記制御部は、前記位相調整量が予め定められた調整量下限より小さい場合、前記位相調整量を前記調整量下限にしてもよい。

【発明の効果】

【0011】

本発明によれば、損失が大きくなることを抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】モータ制御装置の概略構成図である。

【図2】電流位相を説明するための図である。

【図3】IPMモータの電流位相指令値とトルクとの関係を示す図である。

【図4】位相調整部が行う処理を示すフローチャートである。

【図5】位相調整量を示す図である。

【図6】モータ電流を変化させたときの電流位相指令値とトルクとの関係を示す図である。

【図7】SPMモータの電流位相指令値とトルクとの関係を示す図である。

【図8】SPMモータの電流位相を負側に変化させたときの電流ベクトルを示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

電動機の一実施形態について説明する。
図１に示すように、電動機Ｍ１は、モータ１１を備える。モータ１１は、回転子１２及び３相のコイルＵ，Ｖ，Ｗが巻回された固定子１３を有する。モータ１１は、３つのコイルＵ，Ｖ，Ｗを備える３相モータである。モータ１１は、回転子１２の内部に永久磁石を埋め込んだIPM(Interior Permanent Magnet)モータである。モータ１１は、どのような装置に搭載されるものであってもよい。モータ１１は、例えば、車両に搭載される冷凍回路の圧縮機の駆動源や、燃料電池車に搭載されるエアーポンプや水素ポンプ等の駆動源である。

【0014】

電動機Ｍ１は、モータ駆動装置１０を備える。モータ駆動装置１０は、バッテリＢＡと、平滑コンデンサＣと、インバータ部２１と、相電流検出部２２と、電圧検出部２３と、制御部３０と、を備える。

【0015】

インバータ部２１は、６つのスイッチング素子Ｑ１～Ｑ６と、ダイオードＤ１～Ｄ６と、を備える。スイッチング素子Ｑ１～Ｑ６としては、例えば、IGBT（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）が用いられる。スイッチング素子Ｑ１～Ｑ６とダイオードＤ１～Ｄ６とが一体の場合、MOSFET（金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ）が用いられる。スイッチング素子Ｑ１とスイッチング素子Ｑ２とは互いに直列接続されている。スイッチング素子Ｑ３とスイッチング素子Ｑ４とは互いに直列接続されている。スイッチング素子Ｑ５とスイッチング素子Ｑ６とは互いに直列接続されている。スイッチング素子Ｑ１～Ｑ６にはそれぞれダイオードＤ１～Ｄ６が並列接続されている。各スイッチング素子Ｑ１～Ｑ６には、平滑コンデンサＣを介してバッテリＢＡが接続されている。

【0016】

スイッチング素子Ｑ１とスイッチング素子Ｑ２との接続線は、途中で分岐してコイルＵに接続されている。スイッチング素子Ｑ３とスイッチング素子Ｑ４との接続線は、途中で分岐してコイルＶに接続されている。スイッチング素子Ｑ５とスイッチング素子Ｑ６との接続線は、途中で分岐してコイルＷに接続されている。

【0017】

相電流検出部２２は、少なくとも２相分の相電流を検出する。本実施形態において、相電流検出部２２は、ｕ相電流Ｉｕ、ｖ相電流Ｉｖ、及びｗ相電流Ｉｗを検出する。３相のうち２相分の相電流を検出して、残りの１相分の相電流は２相分の相電流から算出するようにしてもよい。ｕ相電流Ｉｕ、ｖ相電流Ｉｖ、及びｗ相電流Ｉｗは、モータ１１の各相に流れる実電流である。

【0018】

電圧検出部２３は、バッテリＢＡからインバータ部２１に入力される入力電圧Ｖｉを検出する。車両に搭載される場合、入力電圧Ｖｉの電圧値は変動するため、電圧検出部２３は、変動する入力電圧Ｖｉを検出する。

【0019】

＜制御部＞
制御部３０は、プロセッサと、記憶部と、を備える。プロセッサとしては、例えば、CPU（Central Processing Unit）、GPU（Graphics Processing Unit）、又はDSP（Digital Signal Processor）が用いられる。記憶部は、RAM（Random Access Memory）、及びROM（Read Only Memory）を含む。記憶部は、処理をプロセッサに実行させるように構成されたプログラムコードまたは指令を格納している。記憶部、即ち、コンピュータ可読媒体は、汎用または専用のコンピュータでアクセスできるあらゆる利用可能な媒体を含む。制御部３０は、ASIC（Application Specific Integrated Circuit）やFPGA（Field Programmable Gate Array）等のハードウェア回路によって構成されていてもよい。処理回路である制御部３０は、コンピュータプログラムに従って動作する１つ以上のプロセッサ、ASICやFPGA等の１つ以上のハードウェア回路、或いは、それらの組み合わせを含み得る。

【0020】

制御部３０は、センサレス制御によってインバータ部２１を制御する。センサレス制御は、モータ１１の回転子１２の回転位置を検出するハードウェアの位置センサを用いずにインバータ部２１を制御する方式である。インバータ部２１が制御されることでモータ１１が駆動する。

【0021】

制御部３０は、電流座標変換部３１と、角速度推定部３２と、減算部３３，３６と、速度制御部３４と、位相調整部３５と、電流制御部３７と、２相／３相変換部３８と、変調率算出部３９と、を備える。

【0022】

電流座標変換部３１は、相電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗを、角速度推定部３２が推定した回転子１２の回転位置θに基づいてｄ軸電流Ｉｄ及びｑ軸電流Ｉｑに変換する。例えば、電流座標変換部３１は、３相（Ｕ，Ｖ，Ｗ）の固定座標系の相電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗを２相（α，β）の固定座標系の電流Ｉα，Ｉβに変換する。電流座標変換部３１は、回転位置θを用いて電流Ｉα，Ｉβを２相（ｄ，ｑ）の回転座標系のｄ軸電流Ｉｄ及びｑ軸電流Ｉｑに変換する。ｄ軸及びｑ軸は、ｄｑ座標系の座標軸である。ｄｑ座標系は、モータ１１の回転子１２と共に回転する座標系である。

【0023】

角速度推定部３２は、電流座標変換部３１から出力されたｄ軸電流Ｉｄ及びｑ軸電流Ｉｑと、電流制御部３７が算出したｄ軸電圧指令値Ｖｄ＊及びｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊と、に基づいてモータ１１の回転子１２の回転位置θを推定する。例えば、角速度推定部３２は、ｄ軸電流Ｉｄ及びｑ軸電流Ｉｑと、ｄ軸電圧指令値Ｖｄ＊及びｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊と、モータ１１によって定まる定数と、に基づいてコイルＵ，Ｖ，Ｗに発生する誘起電圧を算出する。そして、角速度推定部３２は、誘起電圧に基づき回転位置θを推定する。また、角速度推定部３２は、回転位置θに基づいて回転子１２の角速度ωを推定する。

【0024】

減算部３３は、角速度指令値ω＊と、角速度推定部３２によって推定された角速度ωとの差分Δωを算出する。角速度指令値ω＊は、車両の上位制御装置から制御部３０に入力される。

【0025】

速度制御部３４は、差分Δωに基づいてｄ軸電流指令値Ｉｄ＊及びｑ軸電流指令値Ｉｑ＊を算出する。速度制御部３４は、例えば、フィードバック制御を用いることによって差分Δωが０に収束するように、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊及びｑ軸電流指令値Ｉｑ＊を算出する。フィードバック制御としては、例えば、ＰＩ制御を用いることができる。

【0026】

図２に示すように、回転磁界をつくるための電流ベクトルＩａは、ｄ軸電流Ｉｄとｑ軸電流Ｉｑとの合成ベクトルとして表現できる。ｑ軸と電流ベクトルＩａとの位相差を電流位相βとする。

【0027】

図３に示すように、電流位相βとトルクには相関がある。電流位相βとトルクとの相関は、モータ電流の大きさによって異なる。ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊及びｑ軸電流指令値Ｉｑ＊は、トルクが最大となる電流位相βになるように算出される。ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊及びｑ軸電流指令値Ｉｑ＊による合成ベクトルである電流ベクトルＩａ＊とｑ軸との位相差を電流位相指令値β＊とする。

【0028】

図１に示すように、位相調整部３５は、変調率算出部３９によって算出された変調率Ｍに応じて電流位相指令値β＊の調整を行う。電流位相指令値β＊を調整すると、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊及びｑ軸電流指令値Ｉｑ＊が変化する。位相調整部３５は、電流位相指令値β＊を調整することで得られた調整後ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊’及び調整後ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊’を算出する。調整後の電流位相指令値β＊を調整後電流位相指令値β＊’とする。調整後ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊’及び調整後ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊’を算出する処理について詳細に説明する。以下の処理は、所定の制御周期で繰り返し行われる。

【0029】

＜位相調整部が行う処理＞
図４に示すように、ステップＳ１において位相調整部３５は、変調率Ｍが所定の閾値未満か否かを判定する。所定の閾値は、予め定められた値である。変調率Ｍが所定の閾値未満の場合、角速度推定部３２での回転位置θの推定精度が低くなる。変調率Ｍの所定の閾値としては、回転位置θの推定精度が許容できなくなる値に設定されている。ステップＳ１の判定結果が肯定の場合、位相調整部３５は、ステップＳ２の処理を行う。ステップＳ１の判定結果が否定の場合、位相調整部３５は、ステップＳ１０の処理を行う。

【0030】

ステップＳ２において、位相調整部３５は、電流位相指令値β＊が小さくなるように調整する。即ち、電流位相指令値β＊を位相調整量αで減算する。図５に示すように、位相調整量αは、速度制御部３４で定まる電流位相指令値β＊に対する調整量である。ステップＳ２の処理が行われる度に位相調整量αは小さい値になるように予め定められている。例えば、ステップＳ２の処理が行われる度に、電流位相指令値β＊は位相調整量αで減算される。即ち、電流位相指令値β＊は段階的に負側に変化する。なお、図５は、ある一周期における電流位相指令値β＊と位相調整量αとの関係を示す。

【0031】

次に、ステップＳ３において、位相調整部３５は、位相調整量αが予め定められた調整量下限より小さいか否かを判定する。位相調整量αは、ステップＳ２の処理が行われる度に小さくなるが、位相調整量αが小さくなるほどトルクは小さくなる。このため、位相調整量αに調整量下限を設定することによってトルクが過剰に小さくなることを抑制している。調整量下限は、トルクが過剰に小さくなることを抑制できる値に設定されている。例えば、調整量下限は、電流位相指令値β＊が－９０［ｄｅｇ］未満にならないように設定されている。ステップＳ３の判定結果が肯定の場合、位相調整部３５はステップＳ４の処理を行う。ステップＳ３の判定結果が否定の場合、位相調整部３５はステップＳ５の処理を行う。

【0032】

ステップＳ４において、位相調整部３５は、位相調整量αを調整量下限にする。ステップＳ４の処理を終えると、位相調整部３５は、ステップＳ５の処理を行う。
ステップＳ５において、位相調整部３５は、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊及びｑ軸電流指令値Ｉｑ＊を調整することで、調整後ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊’及び調整後ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊’を得る。位相調整部３５は、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊及びｑ軸電流指令値Ｉｑ＊からｄ軸電流指令値Ｉｄ＊とｑ軸電流指令値Ｉｑ＊との合成ベクトルである電流ベクトルＩａ＊と電流位相指令値β＊を算出する。位相調整部３５は、電流位相指令値β＊を位相調整量αで減算する。この減算によって得られた値が調整後電流位相指令値β＊’である。位相調整部３５は、調整後電流位相指令値β＊’に基づいてｄ軸電流指令値Ｉｄ＊及びｑ軸電流指令値Ｉｑ＊を調整することによって調整後ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊’及び調整後ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊’を算出する。詳細にいえば、位相調整部３５は、電流ベクトルＩａ＊’の大きさと調整後電流位相指令値β＊’から調整後ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊’及び調整後ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊’を算出する。

【0033】

ステップＳ１０において、位相調整部３５は、電流位相指令値β＊が大きくなるように調整する。即ち、電流位相指令値β＊を位相調整量αで減算する。図５に示すように、位相調整量αは、速度制御部３４で定まる電流位相指令値β＊に対する調整量である。ステップＳ１０の処理が行われる度に位相調整量αは大きい値になるように予め定められている。例えば、ステップＳ１０の処理が行われる度に、電流位相指令値β＊は位相調整量αで減算される。即ち、電流位相指令値β＊は段階的に正側に変化する。この場合、ステップＳ１０における位相調整量αは、ステップＳ２における位相調整量αと同一の値であってもよいし異なる値であってもよい。ステップＳ１０における位相調整量αとステップＳ２における位相調整量αとを異なる値にする場合、ステップＳ２で位相調整量αをステップＳ１０における位相調整量αよりも大きくしてもよい。

【0034】

次に、ステップＳ１１において、位相調整部３５は、位相調整量αが０より大きいか否かを判定する。ステップＳ１１の判定結果が否定の場合、位相調整部３５は、ステップＳ５の処理を行う。ステップＳ１１の判定結果が肯定の場合、位相調整部３５は、ステップＳ１２の処理を行う。

【0035】

ステップＳ１２において、位相調整部３５は、位相調整量αを０にする。ステップＳ１０で位相調整量αが０より大きい値になったとしても、ステップＳ１２で位相調整量αは０にされる。位相調整量αの最大値は０である。位相調整部３５は、変調率Ｍが所定の閾値以上の場合、位相調整量αが０になるまで位相調整量αを大きくすることになる。ステップＳ１２の処理を終えると、位相調整部３５は、ステップＳ５の処理を行う。

【0036】

図１に示すように、減算部３６は、調整後ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊’とｄ軸電流Ｉｄとの差分ΔＩｄを算出する。減算部３６は、調整後ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊’とｑ軸電流Ｉｑとの差分ΔＩｑを算出する。

【0037】

電流制御部３７は、差分ΔＩｄ及び差分ΔＩｑに基づいてｄ軸電圧指令値Ｖｄ＊及びｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊を算出する。電流制御部３７は、例えば、フィードバック制御を用いることによって差分ΔＩｄ及び差分ΔＩｑが０に収束するように、ｄ軸電圧指令値Ｖｄ＊及びｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊を算出する。フィードバック制御としては、例えば、比例積分制御を用いることができる。

【0038】

２相／３相変換部３８は、ｄ軸電圧指令値Ｖｄ＊及びｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊を、角速度推定部３２が推定した回転子１２の回転位置θに基づいて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、２相／３相変換部３８は、ｄ軸電圧指令値Ｖｄ＊及びｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊をｄｑ座標系からαβ座標系への座標の電圧指令値Ｖα＊，Ｖβ＊に変換する。２相／３相変換部３８は、２相の電圧指令値Ｖα＊，Ｖβ＊を３相の電圧指令値Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊に変換する。インバータ部２１は、電圧指令値Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊に基づいて制御される。詳細にいえば、電圧指令値Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊とキャリア周波数とに基づいて、ＰＷＭ信号を生成し、ＰＷＭ信号によってスイッチング素子Ｑ１～Ｑ６が制御される。

【0039】

変調率算出部３９は、インバータ部２１の入力電圧Ｖｉと電圧指令値とから電圧指令値の変調率Ｍを演算する。変調率Ｍは、モータ１１に対する電圧指令値をインバータ部２１に入力される入力電圧Ｖｉで除算した値である。電圧指令値は、ｄ軸電圧指令値Ｖｄ＊の２乗値とｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊の２乗値との和の平方根として定義される。変調率算出部３９は、以下の（１）式から変調率Ｍを算出する。

【0040】

【数1】

［本実施形態の作用］
図６を用いて本実施形態の作用について説明する。図６に示す線Ｌ１１、線Ｌ１２及び線Ｌ１３は、電流位相指令値β＊とトルクとの相関を示す。線Ｌ１２は、線Ｌ１１よりもモータ電流が大きい場合の電流位相指令値β＊とトルクとの相関を示す。線Ｌ１３は、線Ｌ１２よりもモータ電流が大きい場合の電流位相指令値β＊とトルクとの相関を示す。電流位相指令値β＊が－９０［ｄｅｇ］～９０［ｄｅｇ］において、線Ｌ１３は線Ｌ１１及び線Ｌ１２よりもトルクが常に大きい。電流位相指令値β＊が－９０［ｄｅｇ］～９０［ｄｅｇ］において、線Ｌ１２は線Ｌ１１よりもトルクが常に大きく、線Ｌ１３よりもトルクが常に小さい。電流位相指令値β＊が－９０［ｄｅｇ］～９０［ｄｅｇ］において、線Ｌ１１は線Ｌ１２及び線Ｌ１３よりもトルクが常に小さい。なお、線Ｌ１１のトルクの最大値と線Ｌ１２のトルクの最大値と線Ｌ１３のトルクの最大値とは重なっていない。

【0041】

位相調整部３５は、変調率Ｍが所定の閾値未満の場合、電流位相指令値β＊を位相調整量αで減算する。調整後電流位相指令値β＊’が電流位相指令値β＊から負側に変化する。これにより、電流位相βは負側に変化する。位相調整部３５によって変調率Ｍが所定の閾値未満と判定された時点での電流位相βを電流位相Ｐ１とした場合、電流位相Ｐ１が負側に変化することによって電流位相Ｐ２になる。図６から把握できるように、電流位相Ｐ１が負側に変化して電流位相Ｐ２になることによって瞬間的にトルクが減少する。トルクが減少する分、モータ電流は大きくなる。詳細にいえば、速度制御部３４は、電流位相Ｐ１でのトルクを維持するためにモータ電流が大きくなるようにｄ軸電流指令値Ｉｄ＊及びｑ軸電流指令値Ｉｑ＊を算出する。図６に示すように、電流位相Ｐ１でのトルクと電流位相Ｐ２でのトルクの差分が小さくなるようにモータ電流は大きくなる。図６に示す例では、線Ｌ１１に対応するモータ電流から線Ｌ１２に対応するモータ電流に変化する。

【0042】

モータ電流が大きくなることによってインバータ部２１の出力電圧が大きくなる。インバータ部２１の出力電圧が大きくなることで、変調率Ｍは大きくなる。詳細にいえば、電流位相βを負側に変化させることでｄ軸電流Ｉｄが正側に変化する。ｄ軸電流Ｉｄが正側に変化すると、以下の（２）式からｄ軸電圧Ｖｄ及びｑ軸電圧Ｖｑの合成ベクトルである電圧ベクトルＶａ（＝√（Ｖｄ＊＾２＋Ｖｑ＊＾２））が大きくなることがわかる。これにより、出力電圧が大きくなることによって変調率Ｍが大きくなる。

【0043】

【数2】

Ｒは電気子巻線抵抗値、Ｌｄはｄ軸インダクタンス、Ｌｑはｑ軸インダクタンス、Ｋｅは誘起電圧定数、ｐは微分演算子を示す。Ｒ、Ｌｄ、Ｌｑ、Ｋｅは既知の値である。

【0044】

電流位相Ｐ１を負側に変化させて電流位相Ｐ２としても変調率Ｍが所定の閾値以上にならない場合、位相調整部３５は位相調整量αを小さくする。これにより、電流位相は、電流位相Ｐ２よりも負側となる電流位相Ｐ３に変化する。電流位相Ｐ２が電流位相Ｐ３に変化することによってモータ電流は更に大きくなる。図６に示すように、電流位相Ｐ２でのトルクと電流位相Ｐ３でのトルクとの差分が小さくなるようにモータ電流は大きくなる。図６に示す例では、線Ｌ１２に対応するモータ電流が線Ｌ１３に対応するモータ電流に変化する。なお、図示の都合上、図６では電流位相Ｐ１と電流位相Ｐ２との位相差と、電流位相Ｐ２と電流位相Ｐ３との位相差が異なっているが、両者は同一であってもよい。

【0045】

変調率Ｍが所定の閾値未満と判定される度に位相調整量αが小さくなっていくことによって電流位相βが段階的に負側に変化するように、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊及びｑ軸電流指令値Ｉｑ＊が調整される。ステップＳ２における位相調整量αをステップＳ１０における位相調整量αよりも大きくした場合、変調率Ｍを短時間で増加させることができる。変調率Ｍが所定の閾値以上になるまで電流位相βが段階的に負側に変化することで、変調率Ｍが所定の閾値以上になると、電流位相βが負側に変化しなくなる。

【0046】

変調率Ｍが所定の閾値以上と判定されると、位相調整部３５は、位相調整量αが０になるまで位相調整量αを大きくする。これにより、変調率Ｍが所定の閾値以上になると、モータ電流は徐々に小さくなっていく。ステップＳ２における位相調整量αをステップＳ１０における位相調整量αよりも大きくした場合、変調率Ｍを緩やかに増加させることができる。これにより、制御の安定性を高めることができる。

【0047】

［本実施形態の効果］
（１）位相調整部３５は、変調率Ｍが所定の閾値未満の場合、電流位相指令値β＊を位相調整量αで減算することで電流位相指令値β＊が負側に変化するようにしている。モータ電流が大きくなることで変調率Ｍが大きくなるため、回転位置θの推定精度を向上させることができる。また、位相調整部３５は、変調率Ｍが所定の閾値以上になるまで電流位相βを段階的に負側に変化させる。変調率Ｍが所定の閾値以上になると、電流位相βが負側に変化しなくなる。これにより、電流位相βが負側に過剰に変化することを原因としてモータ電流が過剰に大きくなることが抑制される。モータ電流が大きくなることを原因として損失が大きくなることを抑制できる。

【0048】

（２）位相調整部３５は、変調率Ｍが所定の閾値以上の場合に位相調整量αを大きくしていくことで、電流位相βを負側にずらすことによって大きくなったモータ電流を小さくしていく。これにより、損失の増加を抑制できる。

【0049】

（３）位相調整部３５は、位相調整量αが調整量下限より小さい場合、位相調整量αを調整量下限にする。位相調整量αが調整量下限より小さい値になることを抑制できる。
［変更例］
実施形態は、以下のように変更して実施することができる。実施形態及び以下の変形例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。

【0050】

○制御部３０は、モータ１１として、回転子１２の表面に永久磁石が設けられたSPM(Surface Permanent Magnet)モータの制御に用いられてもよい。
図７に示すように、SPMモータの場合、電流位相指令値β＊が０でトルクが最大になる。制御部３０は、モータ１１がIPMモータの場合と同様に、電流位相βが負側に変化するように電流位相指令値β＊を調整する。図７に示す線Ｌ２１、及び線Ｌ２２は、電流位相指令値β＊とトルクとの相関を示す。線Ｌ２２は、線Ｌ２１よりもモータ電流が大きい場合の電流位相指令値β＊とトルクとの相関を示す。位相調整部３５は、変調率Ｍが所定の閾値未満の場合、電流位相指令値β＊を調整する。これにより、電流位相Ｐ１１が負側に変化することによって電流位相Ｐ１２に変化する。電流位相Ｐ１１が電流位相Ｐ１２に変化することで、線Ｌ２１に対応するモータ電流が線Ｌ２２に対応するモータ電流に変化する。図７では、省略しているが、電流位相Ｐ１１が電流位相Ｐ１２に変化する過程で、位相調整量αは段階的に小さくされている。即ち、図６では、段階的に負側に変化した電流位相のうち最初の電流位相Ｐ１１と最後の電流位相Ｐ１２のみを図示している。

【0051】

図８に示すように、電流位相βが負側に変化することによってｄ軸電流Ｉｄが正側へ変化する。これにより、インバータ部２１の出力電圧が高くなることによって変調率Ｍが大きくなる。

【0052】

○位相調整部３５は、変調率Ｍが所定の閾値以上の場合、位相調整量αが０になるまで位相調整量αを段階的に大きくするのに代えて、１回の処理で０にしてもよい。

【符号の説明】

【0053】

Ｍ１…電動機、Ｑ１～Ｑ６…スイッチング素子、Ｕ，Ｖ，Ｗ…コイル、１１…モータ、２１…インバータ部、３０…制御部、３１…電流座標変換部、３２…角速度推定部、３４…速度制御部、３５…位相調整部、３９…変調率算出部。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】