(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
トルク電流指令とモータ回転速度とを用いてモータの回転負荷状態を認識し当該回転負荷状態に応じた励磁電流指令を演算する励磁電流指令演算器と、
前記トルク電流指令と演算した励磁電流指令とを用いて前記モータを駆動するモータ駆動部と、を有し、
前記励磁電流指令演算器は、
前記モータ回転速度が基底速度以上では弱め界磁前の励磁電流指令を前記モータ回転速度の増加に応じて上昇させる一方前記トルク電流指令の増加に応じて減少させて求め、求めた弱め界磁前の励磁電流指令をさらに前記モータ回転速度の増加に応じて反比例させることを特徴とするモータ制御装置。
【請求項２】
前記モータに供給する電流を座標変換することによってｑ軸電流フィードバック及びｄ軸電流フィードバックを求める座標変換器をさらに有し、
前記モータ駆動部は、前記トルク電流指令から前記ｑ軸電流フィードバックを減算した値及び前記励磁電流指令から前記ｄ軸電流フィードバックを減算した値を用いて前記モータを駆動する電力を求めることを特徴とする請求項１に記載のモータ制御装置。
【請求項３】
前記トルク電流指令と前記励磁電流指令演算器が演算した励磁電流指令とからすべり周波数指令を演算するすべり周波数演算器をさらに有し、
前記座標変換器は、前記すべり周波数演算器が演算したすべり周波数指令を用いて前記モータに供給する電流を座標変換することを特徴とする請求項２に記載のモータ制御装置。
【請求項４】
前記励磁電流指令演算器は、
まず弱め界磁前の励磁電流指令ＩｄＣＢを次式によって求める。
ＩｄＣＢ＝Ｉ０
（０≦|ωｍ|≦ω０のとき）
ＩｄＣＢ＝｛Ｉ０＋Ｋ０・(１−ＫＩｑＣ・|Ｉｑｃ|)｝・(|ωｍ|−ω０)
（ω０＜|ωｍ|のとき）
ここで、ω０：基底速度
ωｍ：モータ回転速度
Ｉ０：基底速度における励磁電流
Ｋ０：基底速度よりも高速回転時の励磁電流を上昇させる係数
ＫＩｑＣ：トルク電流指令に応じて励磁電流を減少させる係数
次に、弱め界磁前の励磁電流指令ＩｄＣＢを求めた後、励磁電流指令ＩｄＣを次式によって求める。
ＩｄＣ＝ＩｄＣＢ
（０≦|ωｍ|≦ω０のとき）
ＩｄＣ＝ＩｄＣＢ・ω0０／|ωｍ|
（ω０＜|ωｍ|のとき）
以上の演算を行うことによって励磁電流指令ＩｄＣを求めることを特徴とする請求項３に記載のモータ制御装置。
【請求項５】
トルク電流指令とモータ回転速度とを用いてモータの回転負荷状態を認識し当該回転負荷状態に応じた磁束指令を演算する磁束指令演算器と、
前記モータに供給する電流から求めた磁束と前記磁束指令演算器が演算した磁束指令とから励磁電流指令を求める磁束制御器と、
前記トルク電流指令と求めた励磁電流指令とを用いて前記モータを駆動するモータ駆動部と、を有し、
前記磁束指令演算器は、
前記モータ回転速度が基底速度以上では弱め界磁前の磁束指令を前記モータ回転速度の増加に応じて上昇させる一方前記トルク電流指令の増加に応じて減少させて求め、求めた弱め界磁前の磁束指令をさらに前記モータ回転速度の増加に応じて反比例させることを特徴とするモータ制御装置。
【請求項６】
前記モータに供給する電流から求めた磁束は、前記モータに供給する電流を座標変換することによって求めたｄ軸電流フィードバックから磁束演算器が求めることを特徴とする請求項５に記載のモータ制御装置。
【請求項７】
前記トルク電流指令と前記磁束演算器が演算した磁束とからすべり周波数指令を演算するすべり周波数演算器をさらに有することを特徴とする請求項６に記載のモータ制御装置。
【請求項８】
前記ｄ軸電流フィードバックは、前記モータに供給する電流を座標変換する座標変換器によって求め、前記座標変換器は、前記モータに供給する電流を座標変換してｑ軸電流フィードバックをも求めることを特徴とする請求項６または７に記載のモータ制御装置。
【請求項９】
前記モータ駆動部は、前記トルク電流指令から前記ｑ軸電流フィードバックを減算した値及び前記励磁電流指令から前記ｄ軸電流フィードバックを減算した値を用いて前記モータを駆動する電力を求めることを特徴とする請求項８に記載のモータ制御装置。
【請求項１０】
前記磁束指令演算器は、
まず、弱め界磁前の磁束指令φ２ＣＢを次式によって求める。
φ２ＣＢ＝φ０
（０≦|ωｍ|≦ω０のとき）
φ２ＣＢ＝｛φ０＋Ｋ０・(１−ＫＩｑＣ・|Ｉｑｃ|)｝・(|ωｍ|−ω０) 
（ω０＜|ωｍ|のとき）
ここで、ω０：基底速度
φ０：基底速度における磁束
Ｋ０：基底速度よりも高速回転時の磁束を上昇させる係数
ＫＩｑＣ：トルク電流指令に応じて磁束を減少させる係数
次に、弱め界磁前の磁束指令φ２ＣＢを求めた後、磁束指令φ２Ｃを次式によって求める。
φ２Ｃ＝φ２ＣＢ
（０≦|ωｍ|≦ω０のとき）
φ２Ｃ＝φ２ＣＢ・ω０／|ωｍ| 
（ω０＜|ωｍ|のとき）
以上の演算を行うことによって磁束指令φ２Ｃを求めることを特徴とする請求項９に記載のモータ制御装置。
【請求項１１】
モータ回転速度を用いて求めた最大トルクで、与えられたトルク指令の絶対値を割ることにより得られたトルク指令比と、前記モータ回転速度とを用いて、モータの回転負荷状態を認識し当該回転負荷状態に応じた磁束指令を演算する磁束指令演算器と、
前記モータに供給する電流から求めた磁束と前記磁束指令演算器が演算した磁束指令とから励磁電流指令を求める磁束制御器と、
前記トルク電流指令と求めた励磁電流指令とを用いて前記モータを駆動するモータ駆動部と、を有し、
前記磁束指令演算器は、
前記モータ回転速度が基底速度以上では弱め界磁前の磁束指令を前記モータ回転速度の増加に応じて上昇させる一方前記トルク指令比の増加に応じて減少させて求め、求めた弱め界磁前の磁束指令をさらに前記モータ回転速度の増加に応じて反比例させることを特徴とするモータ制御装置。
【請求項１２】
前記モータに供給する電流から求めた磁束は、前記モータに供給する電流を座標変換することによって求めたｄ軸電流フィードバックから磁束演算器が求めることを特徴とする請求項１１に記載のモータ制御装置。
【請求項１３】
前記トルク指令を一定の値に制限するリミッタと、
前記リミッタによって制限されたトルク指令を入力して前記ｑ軸電流指令を出力するｑ軸電流演算器と、をさらに有し、
前記モータ駆動部は、前記ｑ軸電流演算器が出力したｑ軸電流指令から前記ｑ軸電流フィードバックを減算した値及び前記励磁電流指令から前記ｄ軸電流フィードバックを減算した値を用いて前記モータを駆動する電力を求めることを特徴とする請求項１２に記載のモータ制御装置。
【請求項１４】
前記磁束制御器が出力する励磁電流指令、最大一次電流指令算出器が出力する最大一次電流指令及び磁束演算器が出力する磁束を用いて、前記リミッタに設定するトルク制限値を算出するトルク制限値演算器をさらに有し、
前記リミッタは、前記トルク制限値演算器が出力するトルク制限値を用いて前記ｑ軸電流演算器に入力されるトルク指令を一定の値に制限することを特徴とする請求項１３に記載のモータ制御装置。
【請求項１５】
前記磁束指令演算器が入力するトルク指令比ＴＣＣは次のようにして求める。
ＴＣＢｍ＝Ｔｍ
（０≦|ωｍ|≦ω０のとき）
ＴＣＢｍ＝Ｔｍ・ω０／|ωｍ|
（ω０＜|ωｍ|のとき）
次に、トルク指令比ＴＣＣを求める。
ＴＣＣ＝|ＴＣＢ|／ＴＣＢｍ
前記磁束指令演算器は、弱め界磁前の磁束指令φ２ＣＢを次式によって求める。
φ２ＣＢ＝φ０
（０≦|ωｍ|≦ω０のとき）
φ２ＣＢ＝｛φ０＋Ｋ０・(１−ＫＴＣ・ＴＣＣ)｝・(|ωｍ|−ω０)
（ω０＜|ωｍ|のとき）
ここで、ω０：基底速度
φ０：基底速度における磁束
Ｋ０：基底速度よりも高速回転時の磁束を上昇させる係数
ＫＴＣ：トルク指令比に応じて磁束を減少させる係数
次に、弱め界磁前の磁束指令φ２ＣＢを求めた後、磁束指令φ２Ｃを次式によって求める。
φ２Ｃ＝φ２ＣＢ
（０≦|ωｍ|≦ω０のとき）
φ２Ｃ＝φ２ＣＢ・ω０／|ωｍ| 
（ω０＜|ωｍ|のとき）
以上の演算を行うことによって磁束指令φ２Ｃを求めることを特徴とする請求項１４に記載のモータ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、より広い定出力領域が実現できるモータ制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
工作機械の主軸には、低速重切削と高速切削との両立が求められる。このため、弱め界磁による定出力制御を用いて、低速回転時の高トルク化と高速回転化とを実現している。定出力制御を行うモータ制御装置としては次のような構成のものが例示できる。
【０００３】
図１０は、従来のモータ制御装置のブロック図である。このモータ制御装置は次のように動作する。
【０００４】
まず、速度指令を速度演算器１５からのモータ回転速度ωｍと比較し、速度制御器２０によってｑ軸電流指令ＩｑＣを求める。速度演算器１５が出力するモータ回転速度ωｍは、エンコーダ１０が検出する位置フィードバックを用いて演算する。ｑ軸電流指令ＩｑＣを座標変換器２５からのｑ軸電流フィードバックＩｑＦと比較し、ｑ軸電流制御器３０によってｑ軸電圧指令ＶｑＣを求める。
【０００５】
一方、モータ回転速度ωｍを参照して、必要とする励磁電流をｄ軸電流指令ＩｄＣとして与える。ｄ軸電流指令ＩｄＣを座標変換器２５からのｄ軸電流フィードバックＩｄＦと比較し、ｄ軸電流制御器４５によってｄ軸電圧指令ＶｄＣを求める。
【０００６】
ｑ軸電流指令ＩｑＣとｄ軸電流指令ＩｄＣとからすべり周波数演算器５０がすべり周波数指令ωｓを算出する。すべり周波数指令ωｓは速度演算器１５が出力するモータ回転速度ωｍと加算する。すべり周波数指令ωｓとモータ回転速度ωｍとで一次周波数指令ω１を求める。一次周波数指令ω１を積分器５５で積分して固定子位置指令θｍｃを求める。
【０００７】
座標変換器６０は固定子位置指令θｍｃを基にｑ軸電圧指令ＶｑＣ、ｄ軸電圧指令ＶｄＣを座標変換し、三相電圧指令Ｖｕｃ、Ｖｖｃ、Ｖｗｃを求める。三相電圧指令Ｖｕｃ、Ｖｖｃ、ＶｗｃはＰＷＭ制御器６５、電力変換器７０を介してモータ８０に供給され、三相電圧指令Ｖｕｃ、Ｖｖｃ、Ｖｗｃに応じてモータ８０が駆動される。
【０００８】
ｑ軸電流フィードバックＩｑＦとｄ軸電流フィードバックＩｄＦは、固定子位置指令θｍｃを基に、座標変換器２５がモータ電流Ｉｕ、Ｉｖを座標変換することによって求める。
【０００９】
励磁電流指令ＩｄＣは、図に示す通り、定トルク領域では一定にし、定出力領域では、モータ８０の回転速度の上昇に反比例して減少させる。モータ８０の回転速度の上昇に反比例して励磁電流指令ＩｄＣを低減させることによって、弱め界磁制御をする。
【００１０】
なお、上記の従来技術に類似する技術として、インバータの直流電圧を検出し、モータの回転速度との兼ね合いで、自動的に磁束制御を行った例として、下記特許文献１に示す技術がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開昭５９−１４９７８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
近年では、低速重切削におけるさらなる高トルク化と高速切削における回転速度の向上という両方の特性の改善が要求されている。この要求に応えるためには、定出力範囲を広くすることが求められる。
【００１３】
しかし、一般的に、弱め界磁により定出力領域を広くとるようにすると、高速回転時の磁束が減少してしまう。モータの誘起電圧は磁束と回転速度との積で表される。このため、定出力領域を広くとると、高速回転時には、相対的に磁束成分が小さくなって回転速度成分が大きくなり、モータの誘起電圧がモータの回転速度変動の影響を受けやすくなる。
【００１４】
モータには、回転軸を固定するベアリングに起因するロータの芯ブレやエンコーダの芯ブレがある。これらの芯ブレが大きいときには、モータの誘起電圧が変動したり、モータの回転速度の検出に１回転変動が現れたりして、高速軽負荷回転時のモータ電流が不安定になる。
【００１５】
これを改善するためには、高速回転時の磁束を増加させることが考えられる。しかし、高速回転時の磁束を増加させた場合には、モータの誘起電圧が高くなり、高速重負荷回転時に、モータの動作を制御するインバータの出力電圧が飽和して、モータの回転速度が不安定になる。
【００１６】
このように、従来のモータ制御装置では、高速軽負荷回転時のモータの芯ブレやエンコーダの芯ブレに対する安定性と高速重負荷時のインバータの出力電圧の飽和による安定性を両立させることができず、モータの定出力領域を広くすることができなかった。
【００１７】
また、特許文献１に開示されているように、直流電源の電圧を検出する電圧検出器及び誘導電動機の速度を検出する速度検出器を設け、誘導電動機の一次電流を、電圧信号を速度信号で割り算して得られる値に応じた磁束となるように制御し、インバータの出力電圧の飽和を抑制することも考えられる。しかし、特許文献１に開示されている技術では、直流電源の電圧が変化する場合の磁束の最適化はできても、高速軽負荷回転時のモータ電流の安定性の向上と高速重負荷回転時の電圧飽和の抑制を同時に実現できるわけではない。
【００１８】
本発明は、上記のような従来のモータ制御装置の問題を解消するために成されたものであり、高速軽負荷回転時のモータの芯ブレやエンコーダの芯ブレがある場合の安定性の向上と、高速重負荷回転時のインバータ出力電圧の飽和の抑制を同時に達成し、より広い定出力領域を実現することができるモータ制御装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
上記目的を達成するための、本発明にかかるモータ制御装置は、励磁電流指令演算器及びモータ駆動部を有する。
【００２０】
励磁電流指令演算器は、トルク電流指令とモータ回転速度とを用いてモータの回転負荷状態を認識し当該回転負荷状態に応じた励磁電流指令を演算する。モータ駆動部は、トルク電流指令と演算した励磁電流指令とを用いてモータを駆動する。
励磁電流指令演算器は、モータ回転速度が基底速度以上では弱め界磁前の励磁電流指令をモータ回転速度の増加に応じて上昇させる一方トルク電流指令の増加に応じて減少させて求め、求めた弱め界磁前の励磁電流指令をさらにモータ回転速度の増加に応じて反比例させる。
【発明の効果】
【００２１】
以上のように構成された本発明にかかるモータ制御装置によれば、高速軽負荷回転時のモータの芯ブレやエンコーダの芯ブレがある場合の安定性の向上と、高速重負荷回転時のインバータ出力電圧の飽和の抑制と、を両立させることができ、より広い定出力領域が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】実施形態１に係るモータ制御装置のブロック図である。
【図２】図１の励磁電流指令演算器におけるモータ回転速度ωｍと弱め界磁前の励磁電流指令ＩｄＣＢとの関係を示す図である。
【図３】図１の励磁電流指令演算器におけるモータ回転速度ωｍと励磁電流指令ＩｄＣとの関係を示す図である。
【図４】実施形態２に係るモータ制御装置のブロック図である。
【図５】図４の磁束指令演算器におけるモータ回転速度ωｍと弱め界磁前の磁束指令φ２ＣＢとの関係を示す図である。
【図６】図４の磁束指令演算器におけるモータ回転速度ωｍと磁束指令φ２Ｃとの関係を示す図である。
【図７】実施形態３に係るモータ制御装置のブロック図である。
【図８】図７の磁束指令演算器におけるモータ回転速度ωｍと弱め界磁前の磁束指令φ２ＣＢとの関係を示す図である。
【図９】図７の磁束指令演算器におけるモータ回転速度ωｍと磁束指令φ２Ｃとの関係を示す図である。
【図１０】従来のモータ制御装置の一例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本発明にかかるモータ制御装置は、定出力領域を広くとりつつも、モータの高速軽負荷回転時の安定性、高速重負荷回転時のインバータの出力電圧の飽和による安定性、及び、低速回転時の高トルク化を実現する。すなわち、本発明にかかるモータ制御装置は低速重切削と高速切削を両立させる。
【００２４】
次に、図面を参照しながら、上記のような特性を発揮する、本発明に係るモータ制御装置の実施形態を、〔実施形態１〕から〔実施形態３〕に分けて説明する。
【００２５】
〔実施形態１〕
［モータ制御装置１００の全体構成］
図１は、実施形態１に係るモータ制御装置１００のブロック図である。
【００２６】
モータ制御装置１００は、ｑ軸電圧指令ＶｑＣを与える系として、ｑ軸電流制御器１３０を有する。
【００２７】
ｑ軸電流制御器１３０は、入力したトルク電流指令ＩｑＣからｑ軸電流フィードバックＩｑＦを減算して得られる電流偏差を入力し、ｑ軸電圧指令ＶｑＣを算出する。ｑ軸電流フィードバックＩｑＦは座標変換器１２５から出力される。ｑ軸電流フィードバックＩｑＦは、後述する固定子位置指令θｍｃを基に、座標変換器１２５がモータ電流Ｉｕ、Ｉｖを座標変換することによって求める。ｑ軸電流制御器１３０は比例積分制御器で構成する。
【００２８】
また、モータ制御装置１００は、ｄ軸電圧指令ＶｄＣを与える系として、励磁電流指令演算器１３５、ｄ軸電流制御器１４５を有する。
【００２９】
励磁電流指令演算器１３５は、トルク電流指令Ｉｑｃとモータ回転速度ωｍとを入力し、定出力領域を広くとるための最適な励磁電流指令ＩｄＣを演算する。モータ回転速度ωｍは速度演算器１１５から出力される。速度演算器１１５は、モータ回転速度ωｍを、エンコーダ１１０が検出する位置フィードバックを用いて演算する。なお、励磁電流指令演算器１３５の詳細な動作は後述する。
【００３０】
ｄ軸電流制御器１４５は、励磁電流指令演算器１３５から出力されたｄ軸電流指令ＩｄＣからｄ軸電流フィードバックＩｄＦを減算して得られる電流偏差を入力し、ｄ軸電圧指令ＶｄＣを算出する。ｄ軸電流フィードバックＩｄＦは座標変換器１２５から出力される。ｄ軸電流フィードバックＩｄＦは、後述する固定子位置指令θｍｃを基に、座標変換器１２５がモータ電流Ｉｕ、Ｉｖを座標変換することによって求める。ｄ軸電流制御器１４５は、比例積分制御器で構成する。
【００３１】
さらに、モータ制御装置１００は、座標変換を行わせるための系として、すべり周波数演算器１５０、積分器１５５、ＯＳＣ１５７、座標変換器１２５、１６０を有する。
【００３２】
すべり周波数演算器１５０は、トルク電流指令ＩｑＣと励磁電流指令演算器１３５から出力される励磁電流指令ＩｄＣを入力し、すべり周波数指令ωｓを算出する。なお、すべり周波数演算器１５０の詳細な動作は後述する。
【００３３】
積分器１５５は、すべり周波数演算器１５０から出力されるすべり周波数指令ωｓと速度演算器１１５から出力されるモータ回転速度ωｍとを加算して得られる一次周波数指令ω１を入力し、一次周波数指令ω１を積分して固定子位置指令θｍｃを求める。固定子位置指令θｍｃはＯＳＣ１５７を介して座標変換器１２５、１６０に出力される。
【００３４】
座標変換器１６０は、入力した固定子位置指令θｍｃを基に、ｑ軸電圧指令ＶｑＣ、ｄ軸電圧指令ＶｄＣを座標変換し、三相電圧指令Ｖｕｃ、Ｖｖｃ、Ｖｗｃを求める。
【００３５】
座標変換器１２５は、入力した固定子位置指令θｍｃを基に、モータ電流Ｉｕ、Ｉｖを座標変換し、ｑ軸電流フィードバックＩｑＦ、ｄ軸電流フィードバックＩｄＦを求める。
【００３６】
さらに、モータ制御装置１００は、モータ１８０を駆動させるための系として、ＰＷＭ制御器１６５、電力変換器１７０を有する。なお、ＰＷＭ制御器１６５、電力変換器１７０、ｑ軸電流制御器１３０、ｄ軸電流制御器１４５、座標変換器１６０によってモータ駆動部を形成する。
【００３７】
ＰＷＭ制御器１６５は、座標変換器１６０から出力される三相電圧指令Ｖｕｃ、Ｖｖｃ、Ｖｗｃを入力し、入力した三相電圧指令Ｖｕｃ、Ｖｖｃ、Ｖｗｃに基づいて、電力変換器１７０をスイッチングさせるためのＰＷＭ信号を出力する。
【００３８】
電力変換器１７０は、ＰＷＭ制御器１６５から出力されるＰＷＭ信号を入力して内部に備えた半導体スイッチング素子をスイッチングし、モータ１８０を駆動する。
【００３９】
［励磁電流指令演算器１３５の動作］
前述のように、励磁電流指令演算器１３５は、定出力領域を広くとるための最適な励磁電流指令ＩｄＣを演算する。
【００４０】
図２は、図１の励磁電流指令演算器１３５におけるモータ回転速度ωｍと弱め界磁前の励磁電流指令ＩｄＣＢとの関係を示す図である。励磁電流指令演算器１３５はモータ回転速度ωｍに応じた弱め界磁前の励磁電流指令ＩｄＣＢを演算する。また、図３は、図１の励磁電流指令演算器１３５におけるモータ回転速度ωｍと励磁電流指令ＩｄＣとの関係を示す図である。励磁電流指令演算器１３５はモータ回転速度ωｍに応じた励磁電流指令ＩｄＣを演算する。
【００４１】
図２及び図３は、トルク電流指令ＩｑＣが０（ＩｑＣ０）、定格（ＩｑＣＲ）、最大（ＩｑＣｍａｘ）のときのモータ回転速度ωｍに対する励磁電流指令特性を示している。図２は、弱め界磁前の励磁電流指令ＩｄＣＢを示し、図３は、励磁電流指令ＩｄＣを示している。
【００４２】
図２に示すように、弱め界磁前の励磁電流指令ＩｄＣＢは、モータ回転速度ωｍが０からω０までは電流Ｉ０のままで変わらない。モータ回転速度がω０を超えると、トルク電流指令ＩｑＣが０（ＩｑＣ０）のときには、励磁電流指令ＩｄＣＢは電流Ｉ０から一定の傾きで上昇する。トルク電流指令ＩｑＣが定格（ＩｑＣＲ）のときには、その上昇の度合いはトルク電流指令ＩｑＣが０（ＩｑＣ０）のときよりも小さい。トルク電流指令ＩｑＣが最大（ＩｑＣｍａｘ）のときには、モータ回転速度ωｍにかかわらずトルク電流指令ＩｑＣは電流Ｉ０のままで変わらない。
【００４３】
また、図３に示すように、励磁電流指令ＩｄＣは、モータ回転速度ωｍが０からω０までは励磁電流指令ＩｄＣは電流Ｉ０のままで変わらない。モータ回転速度がω０を超えると、トルク電流指令ＩｑＣが最大（ＩｑＣｍａｘ）のときには、励磁電流指令ＩｄＣは電流Ｉ０からモータ回転速度ωｍに反比例して下降する。トルク電流指令ＩｑＣが定格（ＩｑＣＲ）のときには、その下降の度合いはトルク電流指令ＩｑＣが最大（ＩｑＣｍａｘ）のときよりも小さい。トルク電流指令ＩｑＣが０（ＩｑＣ０）のときには、その下降の度合いはトルク電流指令ＩｑＣが定格（ＩｑＣＲ）のときよりもさらに小さい。
【００４４】
励磁電流指令演算器１３５は、弱め界磁前の励磁電流指令ＩｄＣＢを次式によって求める。
【００４５】
ＩｄＣＢ＝Ｉ０
（０≦|ωｍ|≦ω０のとき）
ＩｄＣＢ＝｛Ｉ０＋Ｋ０・(１−ＫＩｑＣ・|Ｉｑｃ|)｝・(|ωｍ|−ω０)
（ω０＜|ωｍ|のとき）                          …（１）
ここで、ω０：基底速度
Ｉ０：基底速度における励磁電流
Ｋ０：高速回転時の励磁電流を上昇させる係数
ＫＩｑＣ：トルク電流指令に応じて励磁電流を減少させる係数
上記の式（１）にモータ回転速度ωｍを代入して弱め界磁前の励磁電流指令ＩｄＣＢを可視化すると図２のようなグラフとなる。
【００４６】
高速回転時の励磁電流を上昇させる係数Ｋ０によって高速軽負荷回転時における弱め界磁前の励磁電流指令ＩｄＣＢの値を大きくすることができ、高速軽負荷回転時のモータ電流の安定性が改善できる。Ｋ０の最適値をどの値にするかは、トライアンドエラーによる実験によって求めるか、シミュレーションによって求める。
【００４７】
また、トルク電流指令Ｉｑｃの増加に応じて磁束φ０を減少させる係数ＫＩｑＣによって、トルク電流指令Ｉｑｃが大きくなると弱め界磁前の励磁電流指令ＩｄＣＢを小さくし、高速重負荷回転時のインバータ出力電圧の飽和が抑制できる。
【００４８】
励磁電流指令演算器１３５は、上記のようにして弱め界磁前の励磁電流指令ＩｄＣＢを求めた後、励磁電流指令ＩｄＣを次式によって求める。
【００４９】
ＩｄＣ＝ＩｄＣＢ
（０≦|ωｍ|≦ω０のとき）
ＩｄＣ＝ＩｄＣＢ・ω０／|ωｍ| 
（ω０＜|ωｍ|のとき）                          …（２）
上記の式（２）にモータ回転速度ωｍを代入して励磁電流指令ＩｄＣを可視化すると図３のようなグラフとなる。
【００５０】
励磁電流指令演算器１３５は、モータ回転速度ωｍに応じて、（１）式の演算を行って弱め界磁前の励磁電流指令ＩｄＣＢを求めた後に、弱め界磁前の励磁電流指令ＩｄＣＢに対して（２）式の演算を行い、励磁電流指令ＩｄＣをｄ軸電流制御器１４５に向けて出力する。
【００５１】
［すべり周波数演算器１５０の動作］
すべり周波数演算器１５０は、下記の式に示すように、トルク電流指令ＩｑＣと励磁電流指令ＩｄＣとからすべり周波数指令ωｓを算出する。すべり周波数指令ωｓは次式によって求める。
【００５２】
ωｓ＝Ｒ２／Ｌ２・（ＩｑＣ／ＩｄＣ）              …（３）
Ｒ２：二次抵抗
Ｌ２：二次インダクタンス
［モータ制御装置１００の動作］
まず、入力したトルク電流指令ＩｑＣを座標変換器１２５からのｑ軸電流フィードバックＩｑＦと比較し、ｑ軸電流制御器１３０によってｑ軸電圧指令ＶｑＣを求める。
【００５３】
一方、モータ回転速度ωｍとトルク電流指令ＩｑＣとから、励磁電流指令演算器１３５が上記の（１）式及び（２）式を用いて求めた励磁電流指令ＩｄＣを、座標変換器１２５からのｄ軸電流フィードバックＩｄＦと比較し、ｄ軸電流制御器１４５によってｄ軸電圧指令ＶｄＣを求める。
【００５４】
トルク電流指令ＩｑＣと励磁電流指令ＩｄＣとから、すべり周波数演算器１５０が上記の（３）式を用いてすべり周波数指令ωｓを算出する。すべり周波数指令ωｓは速度演算器１１５が出力するモータ回転速度ωｍと加算する。すべり周波数指令ωｓとモータ回転速度ωｍとで一次周波数指令ω１を求める。一次周波数指令ω１を積分器１５５で積分して固定子位置指令θｍｃを求める。
【００５５】
座標変換器１６０は固定子位置指令θｍｃを基にｑ軸電圧指令ＶｑＣ、ｄ軸電圧指令ＶｄＣを座標変換し、三相電圧指令Ｖｕｃ、Ｖｖｃ、Ｖｗｃを求める。三相電圧指令Ｖｕｃ、Ｖｖｃ、ＶｗｃはＰＷＭ制御器１６５、電力変換器１７０を介してモータ１８０に供給され、三相電圧指令Ｖｕｃ、Ｖｖｃ、Ｖｗｃに応じてモータ１８０が駆動される。
【００５６】
ｑ軸電流フィードバックＩｑＦとｄ軸電流フィードバックＩｄＦは、固定子位置指令θｍｃを基に、座標変換器１２５がモータ電流Ｉｕ、Ｉｖを座標変換することによって求める。
【００５７】
以上に説明したように、励磁電流指令演算器１３５は、モータ回転速度と基底速度との差に比例させて励磁電流を増加させた値を求め、その値を基に弱め界磁を実施するようにし、さらに、弱め界磁領域でトルク電流指令Ｉｑｃに比例させて磁束を低減する。つまり、励磁電流指令演算器１３５は、低速重負荷回転時、高速軽負荷回転時、高速重負荷回転時の全てにおいて最適な励磁電流指令ＩｄＣを出力する。
【００５８】
このため、実施形態１にかかるモータ制御装置１００によれば、高速軽負荷回転時のモータの芯ブレやエンコーダの芯ブレに対する安定性と高速重負荷回転時のインバータ出力電圧飽和による安定性を両立させることができる。したがって、高速軽負荷回転時の安定性と高速重負荷回転時の安定性を両立させることができるようになり、広い定出力領域を実現して低速重切削と高速切削を両立させた工作機械を実現できる。
【００５９】
なお、実施形態１に係るモータ制御装置１００は、ｑ軸電圧指令ＶｑＣ、ｄ軸電圧指令ＶｄＣを出力する系に非干渉制御器を設け、ｄ軸及びｑ軸の干渉を制御するようにしても良い。また、ｄ軸及びｑ軸の電流制御系の内部を三相電流制御系で構成しても良い。
【００６０】
〔実施形態２〕
［モータ制御装置２００の全体構成］
図４は、実施形態２に係るモータ制御装置２００のブロック図である。実施形態２に係るモータ制御装置２００は、実施形態１に係るモータ制御装置１００の構成に磁束制御器と磁束演算器を付加し、励磁電流指令演算器１３５に換えて磁束指令演算器を設けている。
【００６１】
モータ制御装置２００は、ｑ軸電圧指令ＶｑＣを与える系として、ｑ軸電流制御器２３０を有する。ｑ軸電流制御器２３０は実施形態１のｑ軸電流制御器１３０と同一である。
【００６２】
また、モータ制御装置２００は、ｄ軸電圧指令ＶｄＣを与える系として、磁束指令演算器２２０、磁束制御器２４０、ｄ軸電流制御器２４５を有する。
【００６３】
磁束指令演算器２２０は、入力したトルク電流指令ＩｑＣとモータ回転速度ωｍとを入力し、定出力領域を広くとるための最適な磁束指令φ２Ｃを演算する。なお、磁束指令演算器２２０の詳細な動作は後述する。
【００６４】
磁束制御器２４０は、磁束指令演算器２２０から出力された磁束指令φ２Ｃから磁束φ２を減算して得られる磁束偏差を入力し、ｄ軸電流指令ＩｄＣを算出する。磁束φ２は磁束演算器２３５から出力される。磁束制御器２４０は、比例積分制御器で構成する。
【００６５】
磁束演算器２３５は、磁束φ２を、座標変換器２２５が出力するｄ軸電流フィードバックＩｄＦを用いて演算する。磁束演算器２３５の詳細な動作は後述する。
【００６６】
ｄ軸電流制御器２４５は、磁束制御器２４０から出力されたｄ軸電流指令Ｉｄｃからｄ軸電流フィードバックＩｄＦを減算して得られる電流偏差を入力し、ｄ軸電圧指令ＶｄＣを算出する。ｄ軸電流フィードバックＩｄＦは座標変換器２２５から出力される。ｄ軸電流フィードバックＩｄＦは、後述する固定子位置指令θｍｃを基に、座標変換器２２５がモータ電流Ｉｕ、Ｉｖを座標変換することによって求める。ｄ軸電流制御器２４５は、比例積分制御器で構成する。
【００６７】
さらに、モータ制御装置２００は、座標変換を行わせるための系として、すべり周波数演算器２５０、積分器２５５、ＯＳＣ２５７、座標変換器２２５、２６０を有する。
【００６８】
すべり周波数演算器２５０は、入力したトルク電流指令ＩｑＣと磁束演算器２３５から出力される磁束φ２を入力し、すべり周波数指令ωｓを算出する。なお、すべり周波数演算器２５０の詳細な動作は後述する。
【００６９】
積分器２５５、ＯＳＣ２５７、座標変換器２２５、２６０は、実施形態１の積分器１５５、ＯＳＣ１５７、座標変換器１２５、１６０と同一である。
【００７０】
さらに、モータ制御装置２００は、モータ２８０を駆動させるための系として、ＰＷＭ制御器２６５、電力変換器２７０を有する。ＰＷＭ制御器２６５、電力変換器２７０は、実施形態１のＰＷＭ制御器１６５、電力変換器１７０と同一である。なお、ＰＷＭ制御器２６５、電力変換器２７０、ｑ軸電流制御器２３０、ｄ軸電流制御器２４５、座標変換器２６０によってモータ駆動部を形成する。
【００７１】
［磁束指令演算器２２０の動作］
前述のように、磁束指令演算器２２０は、定出力領域を広くとるための最適な磁束指令φ２Ｃを演算する。
【００７２】
図５は、図４の磁束指令演算器２２０におけるモータ回転速度ωｍと弱め界磁前の磁束指令φ２ＣＢとの関係を示す図である。磁束指令演算器２２０はモータ回転速度ωｍに応じた弱め界磁前の磁束指令φ２ＣＢを演算する。また、図６は、図４の磁束指令演算器２２０におけるモータ回転速度ωｍと磁束指令φ２Ｃとの関係を示す図である。磁束指令演算器２２０はモータ回転速度ωｍに応じた磁束指令φ２Ｃを演算する。
【００７３】
図５及び図６は、トルク電流指令ＩｑＣが０（ＩｑＣ０）、定格（ＩｑＣＲ）、最大（ＩｑＣｍａｘ）のときのモータ回転速度ωｍに対する磁束φ０の磁束指令特性を示している。図５は、弱め界磁前の磁束指令φ２ＣＢを示し、図６は、磁束指令φ２Ｃを示している。
【００７４】
図５に示すように、弱め界磁前の磁束指令φ２ＣＢは、モータ回転速度ωｍが０からω０までは磁束φ０のままで変わらない。モータ回転速度がω０を超えると、トルク電流指令ＩｑＣが０（ＩｑＣ０）のときには、磁束指令φ２ＣＢは磁束φ０から一定の傾きで上昇する。トルク電流指令ＩｑＣが定格（ＩｑＣＲ）のときには、その上昇の度合いはトルク電流指令ＩｑＣが０（ＩｑＣ０）のときよりも小さい。トルク電流指令ＩｑＣが最大（ＩｑＣｍａｘ）のときには、モータ回転速度ωｍにかかわらず磁束指令φ２ＣＢは磁束φ０のままで変わらない。
【００７５】
また、図６に示すように、磁束指令φ２Ｃは、モータ回転速度ωｍが０からω０までは磁束指令φ２Ｃは磁束φ０のままで変わらない。モータ回転速度がω０を超えると、トルク電流指令Ｉｑｃが最大（ＩｑＣｍａｘ）のときには、磁束指令φ２Ｃは磁束φ０からモータ回転速度ωｍに反比例して下降する。トルク電流指令ＩｑＣが定格（ＩｑＣＲ）のときには、その下降の度合いはトルク電流指令ＩｑＣが最大（ＩｑＣｍａｘ）のときよりも小さい。トルク電流指令ＩｑＣが０（ＩｑＣ０）のときには、その下降の度合いはトルク電流指令Ｉｑｃが定格（ＩｑＣＲ）のときよりもさらに小さい。
【００７６】
磁束指令演算器２２０は、弱め界磁前の磁束指令φ２ＣＢを次式によって求める。
【００７７】
φ２ＣＢ＝φ０
（０≦|ωｍ|≦ω０のとき）
φ２ＣＢ＝｛φ０＋Ｋ０・(１−ＫＩｑＣ・|Ｉｑｃ|)｝・(|ωｍ|−ω０) 
（ω０＜|ωｍ|のとき）                          …（４）
ここで、ω０：基底速度
φ０：基底速度における磁束
Ｋ０：高速回転時の磁束を上昇させる係数
ＫＩｑＣ：トルク電流指令に応じて磁束を減少させる係数
上記の式（１）にモータ回転速度ωｍを代入して磁束指令φ２ＣＢを可視化すると図５のようなグラフとなる。
【００７８】
高速回転時の磁束を上昇させる係数Ｋ０によって高速軽負荷回転時の磁束指令φ２ＣＢの値を大きくすることができ、高速軽負荷回転時のモータ電流の安定性が改善できる。Ｋ０の最適値をどの値にするかは、トライアンドエラーによる実験によって求めるか、シミュレーションによって求める。
【００７９】
また、トルク電流指令Ｉｑｃの増加に応じて磁束φ０を減少させる係数ＫＩｑＣによって、トルク電流指令Ｉｑｃが大きくなると磁束指令φ２ＣＢを小さくし、高速重負荷回転時のインバータ出力電圧の飽和が抑制できる。
【００８０】
磁束指令演算器２２０は、上記のようにして弱め界磁前の磁束指令を求めた後、磁束指令φ２Ｃを次式によって求める。
【００８１】
φ２Ｃ＝φ２ＣＢ
（０≦|ωｍ|≦ω０のとき）
φ２Ｃ＝φ２ＣＢ・ω０／|ωｍ| 
（ω０＜|ωｍ|のとき）                          …（５）
上記の式（４）にモータ回転速度ωｍを代入して磁束指令φ２Ｃを可視化すると図６のようなグラフとなる。
【００８２】
磁束指令演算器２２０は、モータ回転速度ωｍに応じて、（４）式の演算を行って弱め界磁前の磁束指令φ２ＣＢを求めた後に、磁束指令φ２ＣＢに対して（５）式の演算を行い、磁束指令φ２Ｃを磁束制御器２４０に向けて出力する。
【００８３】
［すべり周波数演算器２５０の動作］
すべり周波数演算器２５０は、下記の式に示すように、トルク電流指令Ｉｑｃと磁束φ２Ｃとからすべり周波数指令ωｓを算出する。すべり周波数指令ωｓは次式によって求める。
【００８４】
ωｓ＝Ｍ・Ｒ２／Ｌ２・（Ｉｑｃ／φ２）              …（６）
Ｒ２：二次抵抗
φ２：二次磁束
Ｌ２：二次インダクタンス
Ｍ：相互インダクタンス
［磁束演算器２３５の動作］
磁束演算器２３５は、下記の式に示すように、ｄ軸電流フィードバックＩｄＦから磁束φ２を求める。
【００８５】
φ２＝１／（１＋Ｌ２／Ｒ２・Ｓ）・Ｍ・ＩｄＦ          …（７）
Ｓ：すべり
ＩｄＦ：ｑ軸電流フィードバック
［モータ制御装置２００の動作］
まず、入力したトルク電流指令ＩｑＣを座標変換器２２５からのｑ軸電流フィードバックＩｑＦと比較し、ｑ軸電流制御器２３０によってｑ軸電圧指令ＶｑＣを求める。
【００８６】
一方、モータ回転速度ωｍとトルク電流指令ＩｑＣとから、磁束指令演算器２２０が上記の（４）式及び（５）式を用いて算出した磁束を磁束指令φ２Ｃとして与え、磁束演算器２３５が上記の（７）式を用いて算出した磁束φ２と比較し、磁束制御器２４０によってｄ軸電流指令ＩｄＣを求める。ｄ軸電流指令ＩｄＣを座標変換器２２５からのｄ軸電流フィードバックＩｄＦと比較し、ｄ軸電流制御器２４５によってｄ軸電圧指令ＶｄＣを求める。
【００８７】
トルク電流指令ＩｑＣと磁束φ２とからすべり周波数演算器２５０が上記の（６）式を用いてすべり周波数指令ωｓを算出する。すべり周波数指令ωｓは速度演算器２１５が出力するモータ回転速度ωｍと加算する。すべり周波数指令ωｓとモータ回転速度ωｍとで一次周波数指令ω１を求める。一次周波数指令ω１を積分器２５５で積分して固定子位置指令θｍｃを求める。
【００８８】
座標変換器２６０は固定子位置指令θｍｃを基にｑ軸電圧指令ＶｑＣ、ｄ軸電圧指令ＶｄＣを座標変換し、三相電圧指令Ｖｕｃ、Ｖｖｃ、Ｖｗｃを求める。三相電圧指令Ｖｕｃ、Ｖｖｃ、ＶｗｃはＰＷＭ制御器２６５、電力変換器２７０を介してモータ２８０に供給され、三相電圧指令Ｖｕｃ、Ｖｖｃ、Ｖｗｃに応じてモータ２８０が駆動される。
【００８９】
ｑ軸電流フィードバックＩｑＦとｄ軸電流フィードバックＩｄＦは、固定子位置指令θｍｃを基に、座標変換器２２５がモータ電流Ｉｕ、Ｉｖを座標変換することによって求める。
【００９０】
以上に説明したように、磁束指令演算器２２０は、モータ回転速度と基底速度との差に比例させて磁束を増加させた値を求め、その値を基に弱め界磁を実施するようにし、さらに、弱め界磁領域でトルク電流指令Ｉｑｃに比例させて磁束を低減する。つまり、磁束指令演算器２２０は、低速重負荷回転時、高速軽負荷回転時、高速重負荷回転時の全てにおいて最適な磁束指令φ２Ｃを出力する。
【００９１】
このため、実施形態２にかかるモータ制御装置２００によれば、実施形態１に係るモータ制御装置１００と同様の効果を奏する。
【００９２】
なお、実施形態２に係るモータ制御装置２００も、ｑ軸電圧指令ＶｑＣ、ｄ軸電圧指令ＶｄＣを出力する系に非干渉制御器を設け、ｄ軸及びｑ軸の干渉を制御するようにしても良い。また、ｄ軸及びｑ軸の電流制御系の内部を三相電流制御系で構成しても良い。
【００９３】
〔実施形態３〕
［モータ制御装置３００の全体構成］
図７は、実施形態３に係るモータ制御装置３００のブロック図である。実施形態３に係るモータ制御装置３００は、実施形態２に係るモータ制御装置２００の構成に最大一次電流指令算出器、トルク制限値演算器、リミッタ及びｑ軸電流演算器を付加している。
【００９４】
モータ制御装置３００は、ｑ軸電圧指令ＶｑＣを与える系として、ｑ軸電流制御器３３０、最大一次電流指令算出器３７５、トルク制限値演算器３８５、リミッタ３９０及びｑ軸電流演算器３９５を有する。ｑ軸電流制御器３３０は実施形態２のｑ軸電流制御器２３０と同一である。
【００９５】
最大一次電流指令算出器３７５は、モータ３８０に供給する一次電流指令の最大値を算出し、最大一次電流指令ＩＰＣとしてトルク制限値演算器３８５に出力する。
【００９６】
トルク制限値演算器３８５は、磁束制御器３４０が出力するｄ軸電流指令ＩｄＣと最大一次電流指令ＩＰＣとから、トルク制限値ＴＬＩＭを演算する。なお、トルク制限値演算器３８５の詳細な動作は後述する。
【００９７】
リミッタ３９０は、トルク制限値演算器３８５が演算したトルク制限値ＴＬＩＭを入力し、トルク指令ＴＣＢの値を±ＴＬＩＭ内に制限する。
【００９８】
ｑ軸電流演算器３９５は、リミッタ３９０を介して入力されるトルク指令ＴＣＢを用いてｑ軸電流ＩｑＣを演算する。
【００９９】
また、モータ制御装置３００は、ｄ軸電圧指令ＶｄＣを与える系として、磁束指令演算器３２０、磁束制御器３４０、ｄ軸電流制御器３４５を有する。
【０１００】
磁束指令演算器３２０は、トルク指令ＴＣＢの絶対値を最大トルクＴＣＢｍで割り算して求めたトルク指令比ＴＣＣと、モータ回転速度ωｍとを入力し、定出力領域を広くとるための最適な磁束指令φ２Ｃを演算する。最大トルクＴＣＢｍは、速度演算器３１５から出力されるモータ回転速度ωｍから求める。最大トルクＴＣＢｍは、最大トルクＴｍを基底速度ω０以上の回転速度に反比例させて減少させることで求めたトルクである。なお、磁束指令演算器３２０の詳細な動作は後述する。
【０１０１】
磁束制御器３４０及びｄ軸電流制御器３４５は、実施形態２の磁束制御器２４０及びｄ軸電流制御器２４５と同一である。
【０１０２】
さらに、モータ制御装置３００は、座標変換を行わせるための系として、すべり周波数演算器３５０、積分器３５５、ＯＳＣ３５７、座標変換器３２５、３６０を有する。すべり周波数演算器３５０、積分器３５５、ＯＳＣ３５７、座標変換器３２５、３６０は、実施形態２のすべり周波数演算器２５０、積分器２５５、ＯＳＣ２５７、座標変換器２２５、２６０と同一である。
【０１０３】
さらに、モータ制御装置３００は、モータ３８０を駆動させるための系として、ＰＷＭ制御器３６５、電力変換器３７０を有する。ＰＷＭ制御器３６５、電力変換器３７０は、実施形態２のＰＷＭ制御器２６５、電力変換器２７０と同一である。なお、ＰＷＭ制御器３６５、電力変換器３７０、ｑ軸電流制御器３３０、ｄ軸電流制御器３４５、座標変換器３６０によってモータ駆動部を形成する。
【０１０４】
［磁束指令演算器３２０の動作］
前述のように、磁束指令演算器３２０は、定出力領域を広くとるための最適な磁束指令φ２Ｃを演算する。
【０１０５】
図８は、図７の磁束指令演算器３２０におけるモータ回転速度ωｍと弱め界磁前の磁束指令φ２ＣＢとの関係を示す図である。磁束指令演算器３２０はモータ回転速度ωｍに応じた弱め界磁前の磁束指令φ２ＣＢを演算する。また、図９は、図７の磁束指令演算器３２０におけるモータ回転速度ωｍと磁束指令φ２Ｃとの関係を示す図である。磁束指令演算器３２０はモータ回転速度ωｍに応じた磁束指令φ２Ｃを演算する。
【０１０６】
図８及び図９は、トルク指令比ＴＣＣが０（ＴＣＣ０）、定格（ＴＣＣＲ）、最大（ＴＣＣｍａｘ）のときのモータ回転速度ωｍに対する磁束φ０の磁束指令特性を示している。図８は、弱め界磁前の磁束指令φ２ＣＢを示し、図９は、磁束指令φ２Ｃを示している。
【０１０７】
図８に示すように、弱め界磁前の磁束指令φ２ＣＢは、モータ回転速度ωｍが０からω０までは磁束φ０のままで変わらない。モータ回転速度がω０を超えると、トルク指令比ＴＣＣが０（ＴＣＣ０）のときには、磁束指令φ２ＣＢは磁束φ０から一定の傾きで上昇する。トルク指令比ＴＣＣが定格（ＴＣＣＲ）のときには、その上昇の度合いはトルク指令比ＴＣＣが０（ＴＣＣ０）のときよりも小さい。トルク指令比ＴＣＣが最大（ＴＣＣｍａｘ）のときには、モータ回転速度ωｍにかかわらず磁束指令φ２ＣＢは磁束φ０のままで変わらない。
【０１０８】
また、図９に示すように、磁束指令φ２Ｃは、モータ回転速度ωｍが０からω０までは磁束指令φ２Ｃは磁束φ０のままで変わらない。モータ回転速度がω０を超えると、トルク指令比ＴＣＣが最大（ＴＣＣｍａｘ）のときには、磁束指令φ２Ｃは磁束φ０からモータ回転速度ωｍに反比例して下降する。トルク指令比ＴＣＣが定格（ＴＣＣＲ）のときには、その下降の度合いはトルク指令比ＴＣＣが最大（ＴＣＣｍａｘ）のときよりも小さい。トルク指令比ＴＣＣが０（ＴＣＣ０）のときには、その下降の度合いはトルク指令比ＴＣＣが定格（ＴＣＣＲ）のときよりもさらに小さい。
【０１０９】
まず、磁束指令演算器３２０が入力するトルク指令比ＴＣＣは次のようにして求める。
【０１１０】
速度演算器３１５から出力されるモータ回転速度ωｍを用いて最大トルクＴＣＢｍを求める。
【０１１１】
ＴＣＢｍ＝Ｔｍ
（０≦|ωｍ|≦ω０のとき）
ＴＣＢｍ＝Ｔｍ・ω０／|ωｍ|
（ω０＜|ωｍ|のとき）                          …（８）
次に、トルク指令比ＴＣＣを求める。
【０１１２】
ＴＣＣ＝|ＴＣＢ|／ＴＣＢｍ
磁束指令演算器３２０は、弱め界磁前の磁束指令φ２ＣＢを次式によって求める。
【０１１３】
φ２ＣＢ＝φ０
（０≦|ωｍ|≦ω０のとき）
φ２ＣＢ＝｛φ０＋Ｋ０・(１−ＫＴＣ・ＴＣＣ)｝・(|ωｍ|−ω０) 
（ω０＜|ωｍ|のとき）                          …（９）
ここで、ω０：基底速度
φ０：基底速度における磁束
Ｋ０：高速回転時の磁束を上昇させる係数
ＫＴＣ：トルク指令比に応じて磁束を減少させる係数
上記の式（９）にモータ回転速度ωｍを代入して磁束指令φ２ＣＢを可視化すると図８のようなグラフとなる。
【０１１４】
高速回転時の磁束を上昇させる係数Ｋ０によって高速軽負荷回転時の磁束指令φ２ＣＢの値を大きくすることができ、高速軽負荷回転時のモータ電流の安定性が改善できる。Ｋ０の最適値をどの値にするかは、トライアンドエラーによる実験によって求めるか、シミュレーションによって求める。
【０１１５】
また、トルク指令比ＴＣＣの増加に応じて磁束φ０を減少させる係数ＫＴＣによって、トルク指令比ＴＣＣが大きくなると磁束指令φ２ＣＢを小さくし、高速重負荷回転時のインバータ出力電圧の飽和が抑制できる。
【０１１６】
磁束指令演算器３２０は、上記のようにして弱め界磁前の磁束指令を求めた後、磁束指令φ２Ｃを次式によって求める。
【０１１７】
φ２Ｃ＝φ２ＣＢ
（０≦|ωｍ|≦ω０のとき）
φ２Ｃ＝φ２ＣＢ・ω０／|ωｍ| 
（ω０＜|ωｍ|のとき）                          …（１０）
上記の式（１０）にモータ回転速度ωｍを代入して磁束指令φ２Ｃを可視化すると図９のようなグラフとなる。
【０１１８】
磁束指令演算器３２０は、モータ回転速度ωｍに応じて、（９）式の演算を行って弱め界磁前の磁束指令φ２ＣＢを求めた後に、磁束指令φ２ＣＢに対して（１０）式の演算を行い、磁束指令φ２Ｃを磁束制御器３４０に向けて出力する。
【０１１９】
［すべり周波数演算器３５０の動作］
すべり周波数演算器３５０は、実施形態２のすべり周波数演算器２５０と同様に、上記の（６）式を用いて、トルク電流指令Ｉｑｃと磁束φ２Ｃとからすべり周波数指令ωｓを算出する。
【０１２０】
［磁束演算器３３５の動作］
磁束演算器３３５は、実施形態２の磁束演算器２３５と同様に、上記の（７）式を用いて、ｄ軸電流フィードバックＩｄＦから磁束φ２を求める。
【０１２１】
［トルク制限値演算器３８５の動作］
トルク制限値演算器３８５は、ｄ軸電流指令ＩｄＣと最大一次電流指令ＩＰＣとから次式を用いてトルク制限値ＴＬＩＭを演算する。
【０１２２】
ＴＬＩＭ＝Ｐｍ・Ｍ／Ｌ２・φ２・（ＩＰＣ２−ＩｄＣ２）１／２  …（１１）
ここで、Ｐｍはモータ３８０の極対数
［ｑ軸電流演算器３９５の動作］
ｑ軸電流演算器３９５は、リミッタ３９０を介してトルク制限された後のトルク指令を求め、ｑ軸電流指令ＩｑＣを、次式を用いて求める。
【０１２３】
ＩｑＣ＝Ｌ２／（Ｐｍ・Ｍ・φ２）・（トルク制限された後のトルク指令）…（１２）
［モータ制御装置３００の動作］
入力したトルク指令ＴＣＢは、リミッタ３９０によってトルク制限値ＴＬＩＭ内に制限され、ｑ軸電流演算器３９５に出力される。ｑ軸電流演算器３９５は、トルク制限後のトルク指令ＴＣＢに基づいてｑ軸電流指令ＩｑＣを求める。ｑ軸電流指令ＩｑＣを座標変換器３２５からのｑ軸電流フィードバックＩｑＦと比較し、ｑ軸電流制御器３３０によってｑ軸電圧指令ＶｑＣを求める。なお、リミッタ３９０がトルク指令ＴＣＢの値を制限するためのトルク制限値ＴＬＩＭは、トルク制限値演算器３８５が上記の（１１）式を用いて算出する。
【０１２４】
一方、モータ回転速度ωｍとトルク指令比ＴＣＣとから、磁束指令演算器３２０が上記の（９）式及び（１０）式を用いて算出した磁束を磁束指令φ２Ｃとして与え、磁束演算器３３５が上記の（７）式を用いて算出した磁束φ２と比較し、磁束制御器３４０によってｄ軸電流指令ＩｄＣを求める。ｄ軸電流指令ＩｄＣを座標変換器３２５からのｄ軸電流フィードバックＩｄＦと比較し、ｄ軸電流制御器３４５によってｄ軸電圧指令ＶｄＣを求める。
【０１２５】
トルク電流指令ＩｑＣと磁束φ２とからすべり周波数演算器３５０が上記の（６）式を用いてすべり周波数指令ωｓを算出する。すべり周波数指令ωｓは速度演算器３１５が出力するモータ回転速度ωｍと加算する。すべり周波数指令ωｓとモータ回転速度ωｍとで一次周波数指令ω１を求める。一次周波数指令ω１を積分器３５５で積分して固定子位置指令θｍｃを求める。
【０１２６】
座標変換器３６０は固定子位置指令θｍｃを基にｑ軸電圧指令ＶｑＣ、ｄ軸電圧指令ＶｄＣを座標変換し、三相電圧指令Ｖｕｃ、Ｖｖｃ、Ｖｗｃを求める。三相電圧指令Ｖｕｃ、Ｖｖｃ、ＶｗｃはＰＷＭ制御器３６５、電力変換器３７０を介してモータ３８０に供給され、三相電圧指令Ｖｕｃ、Ｖｖｃ、Ｖｗｃに応じてモータ３８０が駆動される。
【０１２７】
ｑ軸電流フィードバックＩｑＦとｄ軸電流フィードバックＩｄＦは、固定子位置指令θｍｃを基に、座標変換器３２５がモータ電流Ｉｕ、Ｉｖを座標変換することによって求める。
【０１２８】
以上に説明したように、磁束指令演算器３２０は、モータ回転速度と基底速度との差に比例させて磁束を増加させた値を求め、その値を基に弱め界磁を実施するようにし、さらに、弱め界磁領域でトルク電流指令Ｉｑｃに比例させて磁束を低減する。つまり、磁束指令演算器３２０は、低速重負荷回転時、高速軽負荷回転時、高速重負荷回転時の全てにおいて最適な磁束指令φ２Ｃを出力する。
【０１２９】
このため、実施形態３にかかるモータ制御装置３００によれば、実施形態１、２に係るモータ制御装置１００と同様の効果を奏する。
【０１３０】
なお、実施形態３に係るモータ制御装置３００も、ｑ軸電圧指令ＶｑＣ、ｄ軸電圧指令ＶｄＣを出力する系に非干渉制御器を設け、ｄ軸及びｑ軸の干渉を制御するようにしても良い。また、ｄ軸及びｑ軸の電流制御系の内部を三相電流制御系で構成しても良い。
【符号の説明】
【０１３１】
１００、２００、３００  モータ制御装置、
１０、１１０、２１０、３１０  エンコーダ、
１５、１１５、２１５、３１５  速度演算器、
２０  速度制御器、
２５、１２５、２２５、３２５  座標変換器、
１３５  励磁電流指令演算器、
３０、１３０、２３０、３３０  ｑ軸電流制御器、
２３５、３３５  磁束演算器、
２４０、３４０  磁束制御器、
４５、１４５、２４５、３４５  ｄ軸電流制御器、
５０、１５０、２５０、３５０  すべり周波数演算器、
５５、１５５、２５５、３５５  積分器、
６０、１６０、２６０、３６０  座標変換器、
６５、１６５、２６５、３６５  ＰＷＭ制御器、
７０、１７０、２７０、３７０  電力変換器、
８０、１８０、２８０、３８０  モータ、
１５７、２５７、３５７  ＯＳＣ、
２２０、３２０  磁束指令演算器。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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