(57)【要約】【課題】２つのロータの同時駆動時においてトルクリプル成分を低減させることが可能なモータ制御装置を提供する。【解決手段】モータ制御装置１は、第１ロータが第１周波数の駆動電流で駆動され、第２ロータが第２周波数の駆動電流で駆動されている場合に、第１ロータの駆動電流に第２周波数の２倍の周波数に対し第１周波数を加算した周波数及び減算した周波数の少なくとも一方の電流を重畳し、第２ロータに第１周波数の２倍の周波数に対し第２周波数を加算した周波数及び減算した周波数の少なくとも一方の電流を重畳する。また、第１ロータの駆動電流に第２周波数の２倍の周波数に対し第１周波数を加算した周波数及び減算した周波数の少なくとも一方の電流を重畳するのみであってもよいし、第２ロータに第１周波数の２倍の周波数に対し第２周波数を加算した周波数及び減算した周波数の少なくとも一方の電流を重畳するのみであってもよい。【選択図】図１
2010233309.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
周方向に複数の界磁極を有する第１ロータと、前記複数の界磁極と異なる局数の界磁極を有する第２ロータと、これらロータを駆動するために通電されるコイルが１つのステータに巻回されているモータを制御するモータ制御装置であって、
前記第１ロータが第１周波数の駆動電流で駆動され、前記第２ロータが第２周波数の駆動電流で駆動されている場合に、前記第１ロータの駆動電流に第２周波数の２倍の周波数に対し第１周波数を加算した周波数及び減算した周波数の少なくとも一方の電流を重畳し、前記第２ロータに第１周波数の２倍の周波数に対し第２周波数を加算した周波数及び減算した周波数の少なくとも一方の電流を重畳する制御手段、
を備えることを特徴とするモータ制御装置。
【請求項２】
周方向に複数の界磁極を有する第１ロータと、前記複数の界磁極と異なる局数の界磁極を有する第２ロータと、これらロータを駆動するために通電されるコイルが１つのステータに巻回されているモータを制御するモータ制御装置であって、
前記第１ロータが第１周波数の駆動電流で駆動され、前記第２ロータが第２周波数の駆動電流で駆動されている場合に、前記第１ロータの駆動電流に第２周波数の２倍の周波数に対し第１周波数を加算した周波数及び減算した周波数の少なくとも一方の電流を重畳する制御手段、
を備えることを特徴とするモータ制御装置。
【請求項３】
周方向に複数の界磁極を有する第１ロータと、前記複数の界磁極と異なる局数の界磁極を有する第２ロータと、これらロータを駆動するために通電されるコイルが１つのステータに巻回されているモータを制御するモータ制御装置であって、
前記第１ロータが第１周波数の駆動電流で駆動され、前記第２ロータが第２周波数の駆動電流で駆動されている場合に、前記第２ロータに第１周波数の２倍の周波数に対し第２周波数を加算した周波数及び減算した周波数の少なくとも一方の電流を重畳する制御手段、
を備えることを特徴とするモータ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータ制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、２つのロータと１つのステータとを同一軸上に配置した三相構造のモータが知られている。また、２つのロータに対して別々の回転磁場を発生させる共通のコイルをステータに形成し、各ロータに対応する復号電流を共通のコイルに流すようにしたモータ制御装置が知られている。（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−３４１７５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、従来のモータ制御装置において、２つのロータを同時に駆動する場合、単独で駆動させるときよりもトルクリプル成分が大きくなってしまう。このため、振動や騒音の増大につながってしまうものであった。
【０００５】
本発明はこのような従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、２つのロータの同時駆動時においてトルクリプル成分を低減させることが可能なモータ制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のモータ制御装置は、周方向に複数の界磁極を有する第１ロータと、前記複数の界磁極と異なる局数の界磁極を有する第２ロータと、これらロータを駆動するために通電されるコイルが１つのステータに巻回されているモータを制御するモータ制御装置であって、前記第１ロータが第１周波数の駆動電流で駆動され、前記第２ロータが第２周波数の駆動電流で駆動されている場合に、前記第１ロータの駆動電流に第２周波数の２倍の周波数に対し第１周波数を加算した周波数及び減算した周波数の少なくとも一方の電流を重畳し、前記第２ロータに第１周波数の２倍の周波数に対し第２周波数を加算した周波数及び減算した周波数の少なくとも一方の電流を重畳する制御手段、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、第１ロータが第１周波数の駆動電流で駆動され、第２ロータが第２周波数の駆動電流で駆動されている場合に、第１ロータの駆動電流に第２周波数の２倍の周波数に対し第１周波数を加算した周波数及び減算した周波数の少なくとも一方の電流を重畳し、第２ロータに第１周波数の２倍の周波数に対し第２周波数を加算した周波数及び減算した周波数の少なくとも一方の電流を重畳する。このため、トルクリプル低減原理により、複合駆動時におけるトルクリプル成分を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本実施形態のモータ制御装置を示す構成図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明するのに先だって、本発明のトル
クリプルの低減原理を説明する。
【００１０】
モータの複合駆動時においてトルクリプルは以下のように発生する。なお、以下の説明では、第１ロータを駆動する電流を６相、第２ロータを駆動する電流を３相として説明する。第１ロータによって発生する磁束のうちの磁石磁束成分は、ｎ番目のティースについて以下のように表せる。
Φmn=-Φsin(ωAt-π*(n-1)/6)
【００１１】
また、第２ロータを駆動する電流は、ｎ番目のティースのコイルについて以下のように表せる。
in=icos(ωBt-2π*(n-1)/3)                              ・・・(1)
【００１２】
ここでインダクタンス行列の各成分をLnkと表すと、ｎ番目のティースのコイルを鎖交
する磁束は、以下のように表せる。
Φn=-Φsin(ωAt-π*(n-1)/6)+ΣkLnk・ik   (Σkはkについての和を表す)
【００１３】
そこで、ｎ番目のティースのコイルに発生する電圧は以下のように表せる。
vn=ωAΦcos(ωAt-π*(n-1)/6)-ωBiΣkLnksin(ωBt-2π*(n-1)/3)
【００１４】
よって、瞬時パワーは以下のようになる。
Σnvnin=Σn{(ωAΦcos(ωAt-π*(n-1)/6)-ωBiΣkLnksin(ωBt-2π*(k-1)/3))icos(ωBt-2π*(n-1)/3)}}
=K1(cos(ωA+ωB+θ1)t+cos(ωA-ωB+θ2)t)+K2cos(2ωBt+θ3)+K3・・・(2)
(K1〜K3, θ1〜θ3は定数、Σnはnについての和を表す)
【００１５】
このモータの瞬時トルクは、瞬時パワーを回転角速度で割ることによって得られるから、結局第１ロータの磁束と第２ロータを駆動する電流とによって発生するトルクリップルは、角周波数ωA+ωBとωA-ωB及び2ωBの成分をもつことがわかる。
【００１６】
一方、第２ロータによって発生する磁束のうちの磁石磁束成分は、ｎ番目のティースについて以下のように表せる。
Φmn=-Φsin(ωBt-2π*(n-1)/3)
【００１７】
また、第１ロータを駆動する電流は、n番目のティースのコイルについて以下のように
表せる。
in=icos(ωAt-π*(n-1)/6)                               ・・・(3)
【００１８】
ゆえにｎ番目のティースのコイルを鎖交する磁束は、以下のように表せる。
Φn=-Φsin(ωBt-2π*(n-1)/3)+ΣkLnk・ik   (Σkはkについての和を表す)
【００１９】
そこで、ｎ番目のティースのコイルに発生する電圧は以下のように表せる。
vn=ωBΦcos(ωBt-2π*(n-1)/3)-ωAiΣkLnksin(ωAt-π*(k-1)/6)
【００２０】
よって、瞬時パワーは以下のようになる。
Σnvnin=Σn{(ωBΦcos(ωBt-2π*(n-1)/3)-ωAiΣkLnksin(ωAt-π*(n-1)/6))(icos(
ωAt-π*(n-1)/6))}
=K2(cos(ωA+ωB+θ1)t+cos(ωA-ωB+θ2)t)+K2cos(2ωBt+θ3)+K3・・・(4)
(K1〜K3, θ1〜θ3は定数、Σnはnについての和を表す)
【００２１】
結局第２ロータの磁束と第１ロータを駆動する電流とによって発生するトルクリップル
も、同様に角周波数ωA+ωBとωA-ωB及び2ωAの成分をもつことがわかる。
【００２２】
ここで、(1)式において、ωBに2ωA+ωBの電流を重畳すると、発生するトルクリプル成分は、(2)式より3ωA+ωB及びωA+ωBとなり、位相と振幅を適当に選ぶことにより元のトルクリプルのうちωA+ωB成分を低減することが可能となる。また、ωBに2ωA-ωBの電流を重畳すると、発生するトルクリプル成分は、(2)式より3ωA-ωB及びωA-ωBとなり、位相と振幅を適当に選ぶことにより元のトルクリプルのうちωA-ωB成分を低減することが
可能となる。
【００２３】
また、(3)式において、ωAに2ωB+ωAの電流を重畳すると、発生するトルクリプル成分は、(4)式よりωA+3ωB及びωA+ωBとなり、位相と振幅を適当に選ぶことにより元のトルクリプルのうちωA+ωB成分を低減することが可能となる。また、ωAに2ωb-ωAの電流を重畳すると、発生するトルクリプル成分は、(2)式よりωA-ωB及びωA-3ωBとなり、位相と振幅を適当に選ぶことにより元のトルクリプルのうちωA-ωB成分を低減することが可
能となる。
【００２４】
従って、周方向に複数の界磁極を有する第１ロータと、複数の界磁極と異なる局数の界磁極を有する第２ロータと、これらロータを駆動するために通電されるコイルが１つのステータに巻回されているモータを制御するモータ制御装置において、第１ロータが第１周波数ωＡの駆動電流で駆動され、第２ロータが第２周波数ωＢの駆動電流で駆動されている場合に、第１ロータの駆動電流に第２周波数の２倍の周波数に対し第１周波数を加算した周波数（ωＡ＋２ωＢ）及び減算した周波数（−ωＡ＋２ωＢ）の少なくとも一方の電流を重畳し、第２ロータに第１周波数の２倍の周波数に対し第２周波数を加算した周波数（２ωＡ＋ωＢ）及び減算した周波数（２ωＡ−ωＢ）の少なくとも一方の電流を重畳することで、トルクリプルを低減させることができる。
【００２５】
なお、本発明は上記に限らず、第１ロータ又は第２ロータのいずれか一方の駆動電流に対して上記電流を重畳するようにしてもよい。これによって、トルクリプルを低減させることができるからである。
【００２６】
このように、本発明では上記のようなトルクリプル低減原理により、トルクリプルを低減させるという技術的特徴を有している。
【００２７】
以下、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本実施形態のモータ制御装置を示す構成図である。図１に示すモータ制御装置１は、周方向に複数の界磁極を有する第１ロータと、複数の界磁極と異なる局数の界磁極を有する第２ロータと、これらロータを駆動するために通電されるコイルが１つのステータに巻回されているモータを制御するものである。なお、図１において第１ロータとステータとによって第１モータ１１が形成され、第２ロータとステータとによって第２モータ１２とが構成されているものとする。
【００２８】
このようなモータ制御装置１は、第１〜第６電流制御器２１〜２６と、第１〜第３の２相／６相変換部３１〜３３と、第１〜第３の２相／３相変換部３４〜３６と、電圧指令複合部４０と、６相ＩＰＭ部５０と、第１及び第２回転角センサ６１，６２と、第１及び第２Ｒ／Ｄ変換部７１，７２と、第１及び第２微分部８１，８２とを備えている。
【００２９】
第１〜第６電流制御器２１〜２６には、各電流指令値の情報が入力される。このうち、第１電流制御器２１には第１モータ１１においてトルクを発生させるためのｄ軸電流指令値Ｉｄ＿Ａ＊とｑ軸電流指令値Ｉｑ＿Ａ＊との情報が入力される。また、第４電流制御器２４についても、第１電流制御器２１と同様に第２モータ１２においてトルクを発生させ
るためのｄ軸電流指令値Ｉｄ＿Ｂ＊とｑ軸電流指令値Ｉｑ＿Ｂ＊との情報が入力される。
【００３０】
また、第２，第３電流制御器２２，２３には第１モータ１１におけるトルクリプルを低減させるための重畳電流の指令値が入力される。具体的に第２電流制御器２２には、加算重畳電流（すなわち上記した（ωＡ＋２ωＢ）に相当）のｄ軸電流指令値Ｉａｄ＿Ａ＊とｑ軸電流指令値Ｉａｑ＿Ａ＊との情報が入力される。また、第３電流制御器２３には、減算重畳電流（すなわち上記した（−ωＡ＋２ωＢ）に相当）のｄ軸電流指令値Ｉｂｄ＿Ａ＊とｑ軸電流指令値Ｉｂｑ＿Ａ＊との情報が入力される。
【００３１】
さらに、第５，第６電流制御器２５，２６には第２モータ１２におけるトルクリプルを低減させるための重畳電流の指令値が入力される。具体的に第５電流制御器２５には、加算重畳電流（すなわち上記した（２ωＡ＋ωＢ）に相当）のｄ軸電流指令値Ｉａｄ＿Ｂ＊とｑ軸電流指令値Ｉａｑ＿Ｂ＊との情報が入力される。また、第６電流制御器２６には、減算重畳電流（すなわち上記した（−ωＡ＋２ωＢ）に相当）のｄ軸電流指令値Ｉｂｄ＿Ｂ＊とｑ軸電流指令値Ｉｂｑ＿Ｂ＊との情報が入力される。
【００３２】
なお、上記の電流指令値は、図１の前段で説明した式（１）〜（４）の理論に基づいて、モータトルク制御器等により演算されて入力される。
【００３３】
また、第２，第３電流制御器２２，２３には、第１電流制御器２１に入力されたｄ軸電流指令値Ｉｄ＿Ｂ＊とｑ軸電流指令値Ｉｑ＿Ｂ＊との情報についても入力され、第５，第６電流制御器２５，２６には、第４電流制御器２４に入力されたｄ軸電流指令値Ｉｄ＿Ｂ＊とｑ軸電流指令値Ｉｑ＿Ｂ＊との情報についても入力される。
【００３４】
さらに、第１，２，５電流制御器２１，２２，２５には、後述する第１モータ１１の角速度信号ωが入力され、第３，４，６電流制御器２３，２４，２６には、後述する第２モータ１２の角速度信号ωが入力される。
【００３５】
そして、各電流制御器２１〜２６は、入力信号に応じたｄ軸電圧とｑ軸電圧との情報を出力する。具体的に第１電流制御器２１は第１モータ１１にトルクを発生させるためのｄ軸電圧Ｖｄ＿Ａ＊とｑ軸電圧Ｖｑ＿Ａ＊との情報を出力し、第２電流制御器２２は第１モータ１１のトルクリプルを低減させるための加算重畳電流に応じたｄ軸電圧Ｖａｄ＿Ａ＊とｑ軸電圧Ｖａｑ＿Ａ＊との情報を出力し、第２電流制御器２２は第１モータ１１のトルクリプルを低減させるための減算重畳電流に応じたｄ軸電圧Ｖｂｄ＿Ａ＊とｑ軸電圧Ｖｂｑ＿Ａ＊との情報を出力する。
【００３６】
同様に、第４電流制御器２４は第２モータ１２にトルクを発生させるためのｄ軸電圧Ｖｄ＿Ｂ＊とｑ軸電圧Ｖｑ＿Ｂ＊との情報を出力し、第５電流制御器２５は第２モータ１２のトルクリプルを低減させるための加算重畳電流に応じたｄ軸電圧Ｖａｄ＿Ｂ＊とｑ軸電圧Ｖａｑ＿Ｂ＊との情報を出力し、第６電流制御器２２は第２モータ１２のトルクリプルを低減させるための減算重畳電流に応じたｄ軸電圧Ｖｂｄ＿Ｂ＊とｑ軸電圧Ｖｂｑ＿Ｂ＊との情報を出力する。
【００３７】
第１の２相／６相変換部３１は、ｄ軸電圧Ｖｄ＿Ａ＊とｑ軸電圧Ｖｑ＿Ａ＊との情報、及び、後述の第１ロータ位置信号θを入力し、これらに基づいて６相の電圧指令値を生成して電圧指令複合部４０に出力する。第２の２相／６相変換部３２は、ｄ軸電圧Ｖａｄ＿Ａ＊とｑ軸電圧Ｖａｑ＿Ａ＊との情報、及び、後述の第１ロータ位置信号θを入力し、これらに基づいて６相の電圧指令値を生成して電圧指令複合部４０に出力する。第３の２相／６相変換部３３は、ｄ軸電圧Ｖｂｄ＿Ａ＊とｑ軸電圧Ｖｂｑ＿Ａ＊との情報、及び、後述の第１ロータ位置信号θを入力し、これらに基づいて６相の電圧指令値を生成してて電
圧指令複合部４０に出力する。
【００３８】
第１の２相／３相変換部３４は、ｄ軸電圧Ｖｄ＿Ｂ＊とｑ軸電圧Ｖｑ＿Ｂ＊との情報、及び、後述の第１ロータ位置信号θを入力し、これらに基づいて３相の電圧指令値を生成して電圧指令複合部４０に出力する。第２の２相／３相変換部３５は、ｄ軸電圧Ｖａｄ＿Ｂ＊とｑ軸電圧Ｖａｑ＿Ｂ＊との情報、及び、後述の第１ロータ位置信号θを入力し、これらに基づいて３相の電圧指令値を生成して電圧指令複合部４０に出力する。第３の２相／３相変換部３６は、ｄ軸電圧Ｖｂｄ＿Ｂ＊とｑ軸電圧Ｖｂｑ＿Ｂ＊との情報、及び、後述の第１ロータ位置信号θを入力し、これらに基づいて３相の電圧指令値を生成してて電圧指令複合部４０に出力する。
【００３９】
電圧指令複合部４０は、６相の電圧指令値及び３相の電圧指令値に応じて第１，第２モータ１１，１２の駆動パルスを生成して、駆動パルスを６相ＩＰＭ部５０に出力する。６相ＩＰＭ部５０は、インテリジェントパワースイッチ及び直流電源などにより構成され、駆動パルスに応じたインテリジェントパワースイッチを制御し、第１モータ１１及び第２モータ１２のコイルに駆動電流を供給する。
【００４０】
特に、本実施形態ではトルクリプルの低減原理に基づいて、駆動電流にトルクリプルを低減するための電流が重畳されているため、トルクリプルが低減されることとなる。
【００４１】
第１回転角センサ６１は第１モータ１１の回転位置を検出する。第２回転角センサ６２は第２モータ１２の回転位置を検出する。第１Ｒ／Ｄ変換部７１は第１回転角センサ６１からの回転位置の信号をデジタル信号に変換し、デジタルの第１ロータ位置信号θを出力する。第２Ｒ／Ｄ変換部７２は第１回転角センサ６２からの回転位置の信号をデジタル信号に変換し、デジタルの第２ロータ位置信号θを出力する。
【００４２】
第１微分部８１は第１ロータ位置信号θを入力して微分することにより角速度信号ωを出力する。第２微分部８２は第２ロータ位置信号θを入力して微分することにより角速度信号ωを出力する。
【００４３】
このようにして、本実施形態に係るモータ制御装置１によれば、第１ロータが第１周波数の駆動電流で駆動され、第２ロータが第２周波数の駆動電流で駆動されている場合に、第１ロータの駆動電流に第２周波数の２倍の周波数に対し第１周波数を加算した周波数及び減算した周波数の少なくとも一方の電流を重畳し、第２ロータに第１周波数の２倍の周波数に対し第２周波数を加算した周波数及び減算した周波数の少なくとも一方の電流を重畳する。このため、トルクリプル低減原理により、複合駆動時におけるトルクリプル成分を低減することができる。
【００４４】
また、上記の電流の重畳を第１ロータの駆動電流のみに行ってもよいし、第２ロータの駆動電流のみに行ってもよい。この場合においても、複合駆動時におけるトルクリプル成分を低減することができるからである。
【００４５】
以上、実施形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、変更を加えてもよい。
【符号の説明】
【００４６】
１…モータ制御装置
１１…第１モータ
１２…第２モータ
２１…第１電流制御器
２２…第２電流制御器
２３…第３電流制御器
２４…第４電流制御器
２５…第５電流制御器
２６…第６電流制御器
３１…第１の２相／６相変換部
３２…第２の２相／６相変換部
３３…第３の２相／６相変換部
３４…第１の２相／３相変換部
３５…第２の２相／３相変換部
３６…第３の２相／３相変換部
４０…電圧指令複合部
５０…６相ＩＰＭ部
６１…第１回転角センサ
６２…第２回転角センサ
７１…第１Ｒ／Ｄ変換部
７２…第２Ｒ／Ｄ変換部
８１…第１微分部
８２…第２微分部
【図１】
2010233309.tif 000003