(57)【要約】  モータの状態を診断する診断方法は、モータの回転速度が０となる非回転電圧信号に基づいてモータに印加する印加ステップと、非回転電圧信号を印加したモータに供給される電流を計測する計測ステップとを含む。この診断方法は、計測ステップにより計測されるモータの電流に基づいてモータの電気特性を演算する演算ステップと、演算ステップにより演算されるモータの電気特性と非回転電圧信号に関するパラメータとに基づいてモータの異常を判定する判定ステップとを含む。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータの状態を診断する診断方法であって、
前記モータの回転速度が０となる非回転電圧信号に基づいて前記モータに電圧を印加する印加ステップと、
前記印加ステップによって電圧が印加された前記モータに供給される電流を計測する計測ステップと、
前記計測ステップにより計測される前記モータの電流に基づいて、前記モータの電気特性を演算する演算ステップと、
前記演算ステップにより演算される前記モータの電気特性と、前記非回転電圧信号に関するパラメータとに基づいて、前記モータの異常を判定する判定ステップと、
を含むモータの診断方法。
【請求項２】
請求項１に記載のモータの診断方法であって、
前記印加ステップは、前記非回転電圧信号の周波数を変化させ、
前記演算ステップは、前記モータの電気特性に関する周波数特性を演算し、
前記判定ステップは、前記周波数特性と前記パラメータとに基づいて、前記モータに備えられた磁石の異常を判定する、
モータの診断方法。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載のモータの診断方法であって、
前記計測ステップにより計測されるｄ軸電流に基づいて、前記モータのｄ軸電圧の偏差を演算する偏差演算ステップと、
予め定められた補償ゲインを前記ｄ軸電圧の偏差に乗算してｄ軸電流を推定する電流推定ステップと、
前記ｄ軸電流の偏差が小さくなるように前記補償ゲインを設定する設定ステップと、を含み、
前記判定ステップは、前記補償ゲインに基づいて、前記モータに備えられた磁石が異常であると判定する、
モータの診断方法。
【請求項４】
請求項３に記載のモータの診断方法であって、
前記演算ステップは、前記モータの回転が停止しているときに前記モータの電気特性を演算し、
前記設定ステップは、前記モータが回転しているときに前記補償ゲインを設定し、
前記判定ステップは、前記モータの電気特性と前記補償ゲインとに基づいて、前記モータの磁気特性が異常であるか否かを診断する、
モータの診断方法。
【請求項５】
モータの回転速度が０となる非回転電圧信号に基づいて前記モータに通電して電圧を印加する電力変換器と、
前記電力変換器から前記モータに供給される電流を計測するセンサと、
前記センサにより計測される前記モータの電流に基づいて、前記モータの電気特性を演算する演算器と、
前記演算器により演算される前記モータの電気特性と、前記非回転電圧信号に関するパラメータとに基づいて、前記モータの異常を判定する診断部と、
を含む電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、モータの状態を診断する診断方法及びこれを用いた電力変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＪＰ２０１２−２３８１３Ａには、モータの回転数が所定値を超えるときは、モータの故障ありと判定する診断装置が開示されている。
【発明の概要】
【０００３】
上述のような診断装置において、モータの故障を診断するにはモータ自身が回転していなければならない。そのため、モータが回転できない状態や、モータが回転できる状態か否かが不明な状態において、モータの状態を診断するためにモータを回転駆動させようとすると、制御装置の負荷が大きくなってしまい、故障の原因となるという問題がある。
【０００４】
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、モータの回転が停止した非回転状態であってもモータを診断することが可能な診断方法及びこれを用いた電力変換器を提供することを目的とする。
【０００５】
本発明のある態様によれば、モータの状態を診断する診断方法は、前記モータの回転速度が０となる非回転電圧信号に基づいて前記モータに電圧を印加する印加ステップと、前記印加ステップによって電圧が印加された前記モータに供給される電流を計測する計測ステップと、を含む。そしてモータの診断方法は、前記計測ステップにより計測される前記モータの電流に基づいて、前記モータの電気特性を演算する演算ステップと、前記演算ステップにより演算される前記モータの電気特性と、前記非回転電圧信号に関するパラメータとに基づいて、前記モータの異常を判定する判定ステップと、を含む。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】図１は、本発明の第１実施形態における電力変換装置に関する構成例を示すブロック図である。
【図２】図２は、本実施形態におけるモータに関するｄｑ軸座標系モデルの一例を説明するモデル図である。
【図３】図３は、モータの等価回路の構成を示す回路図である。
【図４Ａ】図４Ａは、モータが非回転状態となる非回転電圧波形の一例を示す波形図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、モータが回転しているときの一般的な電圧指令波形を例示する波形図である。
【図５】図５は、本実施形態における電流制御器の構成例を示すブロック図である。
【図６】図６は、モータの内部状態を診断するモータ診断処理部の構成例を示すブロック図である。
【図７】図７は、モータの電気定数に基づき位相角βを演算する演算手法を説明する図である。
【図８】図８は、非回転状態におけるモータの特性を診断する診断方法の一例を示すフローチャートである。
【図９】図９は、モータの磁気特性を診断する磁気特性診断処理の一例を示すフローチャートである。
【図１０】図１０は、本発明の第２実施形態におけるモータの診断方法の一例を示すフローチャートである。
【図１１】図１１は、回転状態におけるモータの特性を診断する回転診断処理の一例を示すフローチャートである。
【図１２】図１２は、本発明の第３実施形態におけるモータ診断処理部の構成例を示すブロック図である。
【図１３】図１３は、本実施形態におけるモータの回転診断処理の一例を示すフローチャートである。
【図１４】図１４は、モータの回転診断処理で実行される磁石異常判定処理の一例を示すフローチャートである。
【図１５】図１５は、本発明の第４実施形態におけるモータの回転診断処理の一例を示すフローチャートである。
【図１６】図１６は、本発明の第５実施形態におけるモータの診断方法の一例を示すフローチャートである。
【図１７】図１７は、本発明の第６実施形態におけるモータの診断方法を用いて診断可能なモータモデルの他の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
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。
【０００８】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態における電力変換装置に関する構成例を示すブロック図である。
【０００９】
電力変換装置１００は、電源から供給される電力を変換してモータに供給する電力供給装置であり、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電力変換器である。本実施形態では、電力変換装置１００は、電源１０１からモータ１０２に供給される直流電力を交流電力に変換する。
【００１０】
電源１０１は、モータ１０２に電力を供給するものである。電源１０１は、例えば、バッテリ又は燃料電池により実現される。電源１０１に用いられるバッテリとしては、リチウムイオン電池などが挙げられる。
【００１１】
モータ１０２は、交流電力によって駆動する交流モータである。モータ１０２は、例えば、永久磁石モータや誘導モータなどの同期モータにより実現される。本実施形態のモータ１０２は、巻線が設けられた固定子と、永久磁石が埋め込まれた回転子とによって構成されるＩＰＭ（Interior Permanent Magnet）モータである。
【００１２】
電力変換装置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、電圧形インバータ４と、電流検出器５ｕ、５ｖ及び５ｗと、ｕｖｗ相／ｄｑ軸変換器６と、回転子位置検出器７と、回転速度演算器８と、を含む。
【００１３】
ベクトル制御器１は、モータ１０２に発生するトルクを制御するために、互いに直交する２軸の座標系を用いてモータ１０２に供給すべき電力を制御するベクトル制御を実行する。なお、ｄ軸は磁石方向の成分を示す軸であり、ｑ軸はトルク方向の成分を示す軸である。
【００１４】
ベクトル制御器１は、不図示のコントローラからモータ１０２の駆動力を決定するトルク指令値Ｔ*を取得する。なお、不図示のコントローラでは、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トルク指令値Ｔ*は大きくなる。
【００１５】
ベクトル制御器１は、モータ１０２に対するトルク指令値Ｔ*と、モータ１０２の回転速度ωeとに基づいて、モータ１０２に供給すべき電流指令ベクトル、本実施形態ではｄ軸電流指令値ｉd*及びｑ軸電流指令値ｉq*を演算する。例えば、ベクトル制御器１は、磁石トルクとリアクタンストルクとを用いてモータ１０２に発生するトルクが最大となるように電流指令ベクトルを制御する最大トルク制御を実行する。
【００１６】
さらに、ベクトル制御器１は、モータ１０２に供給される電流のｄ軸成分（ｄ軸電流）とｑ軸成分（ｑ軸電流）との間で生じる干渉成分が抑制されるように、電流指令ベクトルを制御する非干渉制御を実行する。また、ベクトル制御器１は、モータ１０２の高速回転領域において、モータ１０２に生じる誘起電圧が抑制されるようにｄ軸電流を制御する弱め界磁制御を実行する。
【００１７】
本実施形態では、モータ１０２のトルク指令値Ｔ*及び回転速度ωe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、実験データやシミュレーションなどにより適宜設定される。
【００１８】
ベクトル制御器１は、モータ１０２に対するトルク指令値Ｔ*と回転速度ωeとを取得すると、上述の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ωeで特定された運転点において対応付けられたｄ軸電流指令値ｉd*及びｑ軸電流指令値ｉq*を算出する。ベクトル制御器１は、ｄ軸電流指令値ｉd*及びｑ軸電流指令値ｉq*を電流制御器２に出力する。
【００１９】
電流制御器２は、ベクトル制御器１から出力された電流指令ベクトルに対し、電圧形インバータ４からモータ１０２に供給される電流に関する電流ベクトルをフィードバックして電圧指令ベクトルを生成する。
【００２０】
本実施形態では、電流制御器２は、モータ１０２のｄ軸電流指令値ｉd*とｄ軸電流検出値ｉdとの偏差がゼロに収束するようにｄ軸電圧指令値ｖd*を演算する。また、電流制御器２は、ｑ軸電流指令値ｉq*とｑ軸電流検出値ｉqとの偏差がゼロに収束するように、ｑ軸電圧指令値ｖq*を演算する。電流制御器２は、算出したｄ軸電圧指令値ｖd*及びｑ軸電圧指令値ｖq*をｄｑ軸／ｕｖｗ相変換器３に出力する。
【００２１】
ｄｑ軸／ｕｖｗ相変換器３は、次式（１）のように、モータ１０２の電気角θに基づいて、ｄ軸電圧指令値ｖd*及びｑ軸電圧指令値ｖq*を、三相の電圧指令値である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*に変換する。ｄｑ軸／ｕｖｗ相変換器３は、三相の電圧指令値ｖu*、ｖv*及びｖw*を電圧形インバータ４に出力する。
【００２２】
【数１】
2017110855.tif 000003
【００２３】
電圧形インバータ４は、電源１０１から出力される直流電力を３相の交流電力に変換する電力変換器である。電圧形インバータ４は、三相の電圧指令値ｖu*、ｖv*及びｖw*に基づき電源１０１の電圧をパルス幅変調（ＰＷＭ）制御することにより、三相の交流電圧ｖu、ｖv及びｖwを生成する。
【００２４】
例えば、電圧形インバータ４は、各相に対応する一対のスイッチング素子を備え、各相の電圧指令値ｖu*、ｖv*及びｖw*に基づき生成されるデューティ指令値をキャリア信号と比較して各相のＰＷＭ信号を生成する。電圧形インバータ４は、各相ごとに生成したＰＷＭ信号に基づいて一対のスイッチング素子を駆動するための駆動信号を生成する。
【００２５】
生成された駆動信号に基づいて一対のスイッチング素子がスイッチング制御されるため、電源１０１の直流電圧が三相の擬似交流電圧ｖu、ｖv、及びｖwに変換されてモータ１０２に印加される。これにより、電源１０１からモータ１０２における各相の巻線に対して交流電流ｉu、ｉv及びｉwが供給されることになる。
【００２６】
電流検出器５u、５v及び５wは、電圧形インバータ４からモータ１０２に供給されるＵ相電流ｉu、Ｖ相電流ｉv、及びＷ相電流ｉwをそれぞれ検出する。
【００２７】
電流検出器５uは、電圧形インバータ４とモータ１０２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５vは、電圧形インバータ４とモータ１０２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５wは、電圧形インバータ４とモータ１０２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５u、５v及び５wは、検出した三相の交流電流ｉu、ｉv及びｉwをｕｖｗ相／ｄｑ軸変換器６に出力する。
【００２８】
ｕｖｗ相／ｄｑ軸変換器６は、次式（２）に示すように、モータ１０２の電気角θに基づいて、三相の交流電流ｉu、ｉv及びｉwをｄ軸電流検出値ｉd及びｑ軸電流検出値ｉqに変換する。
【００２９】
【数２】
2017110855.tif 000004
【００３０】
ｕｖｗ相／ｄｑ軸変換器６は、ｄ軸電流検出値ｉd及びｑ軸電流検出値ｉqを電流制御器２に出力する。なお、電流検出器５u、５v及び５wのうちのいずれか１つの検出器を省略し、次式（３）の関係を利用してｄ軸電流検出値ｉd及びｑ軸電流検出値ｉqを算出するようにしてもよい。
【００３１】
【数３】
2017110855.tif 000005
【００３２】
回転子位置検出器７は、モータ１０２に設けられ、モータ１０２の回転子位置を所定の周期で検出し、その検出値に基づいて回転子の電気角θを算出する。回転子位置検出器７は、例えばレゾルバや、パルスエンコーダなどによって実現される。回転子位置検出器７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６と回転速度演算器８とにそれぞれ出力する。
【００３３】
回転速度演算器８は、回転子位置検出器７からの電気角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８は、その電気角θの変化量からモータ１０２の回転速度ωeを算出し、その回転速度ωeをベクトル制御器１に出力する。
【００３４】
次に、モータ１０２におけるｄｑ軸座標系のモータモデルについて説明する。
【００３５】
図２は、本実施形態におけるモータ１０２の構成をｄｑ軸座標系でモデル化したモータモデルの一例を示す図である。
【００３６】
図２に示したモータモデルにおいて、Ｌdはｄ軸インダクタンスであり、Ｌqはｑ軸インダクタンスであり、Ｒは電機子巻線抵抗であり、ωeは電気角速度である。なお、モータ１０２はＩＰＭモータであるため、ｑ軸インダクタンスＬqはｄ軸インダクタンスＬdに比べて小さくなる（Ｌd≫Ｌq）。
【００３７】
そして、Ｋeは誘起電圧定数であり、ｐはモータ１０２の極対数であり、Ｋtは、極対数ｐを２で除した値に誘起電圧定数Ｋeを乗算した値である。さらに、Ｋrtは、極対数ｐを２で除した値と、ｄ軸インダクタンスＬdからｑ軸インダクタンスＬqを減算した値と、を乗算した値である。また、Ｔはトルクであり、Ｊは慣性モーメントであり、ｓはラプラス演算子であり、Ｄは摩擦係数であり、ωmは機械角速度であり、θmは機械角である。なお、ＴＬは外乱トルクである。
【００３８】
図２に示すように、点線部分はｑ軸電流及びｄ軸電流の両者によって相互に生じるｄｑ軸干渉成分をモデル化した箇所である。この点線部分の電気パラメータの値が分かれば、線形方程式を用いてｄｑ軸干渉成分が相殺されるようにｄ軸電圧指令値ｖd*及びｑ軸電圧指令値ｖq*の補償量を演算することが可能となる。
【００３９】
すなわち、ｄ軸インダクタンスＬdの値とｑ軸インダクタンスＬqの値とが推定できれば、干渉成分を相殺する補償量をあらかじめ求めることができ、これによってモータ１０２の状態方程式を線形化することができる。一般的には、非干渉制御により、ｄ軸補償量及びｑ軸補償量が算出されてｄ軸電圧指令値ｖd*及びｑ軸電圧指令値ｖq*に加味されることでｄｑ軸干渉成分が相殺される。
【００４０】
このため、点線部分における電気パラメータの値を推定し、その推定値を、非干渉制御用のパラメータに設定することにより、ｄｑ軸干渉成分が相殺されることになるので、点線部分を無視したモータモデルを前提としたトルク制御を実行することが可能となる。このような制御方法においては、永久磁石の位置ずれや減磁などが原因で点線部分における電気パラメータの推定値の誤差が大きくなると、モータ１０２の制御が不安定になることが懸念される。
【００４１】
そこで、モータ１０２に供給される電流の検出値を用いて電気パラメータを計測することにより、モータ１０２の内部状態を診断することが可能となる。しかしながら、モータ１０２の回転が停止した非回転状態では、電圧形インバータ４の動作が停止してモータ１０２が非通電状態となるので、モータ１０２の電流検出値が０（ゼロ）になり、モータ１０２の内部状態を診断することが困難となる。
【００４２】
この対策として本実施形態では、モータ１０２が非回転状態であっても、モータ１０２の回転速度指令値ωe*がゼロ（０）となる非回転電圧信号に基づいて、電圧形インバータ４を作動させることにより、モータ１０２に通電する。これにより、モータ１０２の電流検出値を用いてモータ１０２の状態を診断することができるようになる。
【００４３】
図３は、モータ１０２が非回転状態であるときのＴ型回路モデルを示す回路図である。
【００４４】
図３に示した回路図において、Ｌ１はモータ１０２における１次側の固定子インダクタンスであり、Ｒ１は固定子抵抗である。また、Ｌ２’は２次側の回転子インダクタンスを１次側のインダクタンス値に換算した値であり、Ｒ２’は回転子抵抗を１次側の抵抗値に換算した値である。
【００４５】
そして、Ｍ’（＝Ｌｄ）は、相互インダクタンスを１次側のインダクタンス値に換算した値である。モータ１０２の回転速度指令値ωe*がゼロとなる非回転状態では、相互インダクタンスへの経路がない回路構成となる。
【００４６】
このため、非回転状態では、固定子インダクタンスＬ１と回転子インダクタンスの１次側換算値Ｌ２’との和である電気定数Ｌσと、固定子抵抗Ｒ１と回転子抵抗の１次側換算値Ｒ２’との和である電気定数Ｒσを監視することで、モータ１０２を診断することが可能となる。
【００４７】
次に、モータ１０２が非回転状態となる三相の非回転電圧波形を生成する手法について簡単に説明する。
【００４８】
図４Ａは、モータ１０２が非回転状態となる三相の非回転電圧波形の一例を示す図である。図４Ｂは、モータ１０２が回転状態であるときの三相交流電圧波形の一例を示す図である。
【００４９】
モータ１０２に電圧を印加した状態でモータ１０２を非回転状態にするには、次式（４）で表わされるｄｑ軸／ｕｖｗ相の変換式において、ｑ軸電圧指令値ｖq*が０となるように、三相の電圧指令値ｖu*、ｖv*及びｖw*を設定する必要がある。
【００５０】
【数４】
2017110855.tif 000006
【００５１】
例えば、上式（４）のｑ軸電圧指令値ｖq*に０を代入することにより、次式（５）のように、ｄ軸電圧指令値ｖd*に基づいて三相の電圧指令値ｖu*、ｖv*及びｖw*が設定される。
【００５２】
【数５】
2017110855.tif 000007
【００５３】
上式（５）に示すように、Ｖ相電圧指令値ｖv*及びＷ相電圧指令値ｖw*の大きさは、Ｕ相電圧指令値ｖu*に対して半分（１／２）に設定すればよい。そして、次式（６−１）に示すような正弦波信号を式（５）のｄ軸電圧指令値ｖd*に代入すると、Ｖ相電圧指令値ｖv*及びＷ相電圧指令値ｖw*の位相については同一に設定し、かつ、式（６−２）に示すようにＵ相電圧指令値ｖu*からπｒａｄ（１８０°）ずらすように設定すればよい。
【００５４】
【数６】
2017110855.tif 000008
【００５５】
このため、ｄ軸電圧指令値ｖd*に単相交流励磁波形（Ｃid×ｓｉｎωｔ）を入力した場合には、図４Ａに示すように、１相の通電に対して他の２相の通電については振幅を半分にして位相を１８０°ずらした波形が生成される。これにより、モータ１０２における３相の平均電圧Ｖは０Ｖとなり、かつ、回転速度指令値ωe*は０ｒａｄ／ｓとなるので、モータ１０２を非回転状態に維持することができる。
【００５６】
このようにすれば、モータ１０２が非回転状態であっても、モータ１０２に供給される電流を検出することが可能となり、この検出値を用いてモータ１０２の内部状態を把握することが可能となる。
【００５７】
図５は、本実施形態における電流制御器２の構成例を示すブロック図である。
【００５８】
図５では、便宜上、ｄｑ軸／ｕｖｗ相変換器３及び電圧形インバータ４及びｕｖｗ相／ｄｑ軸変換器６を省略している。また、電流制御器２では、ベクトル制御器１によって非干渉制御が行われたｄ軸電流指令値ｉd*及びｑ軸電流指令値ｉq*が入力されることを想定している。このため、モータ１０２のモデルにおいては、図２に示した点線部分のｄｑ軸干渉成分が省略されている。
【００５９】
電流制御器２は、ｄ軸電流ＦＢ演算器２１と、ｄ軸コントローラ２２と、ｑ軸電流ＦＢ演算器２３と、ｑ軸コントローラ２４と、モータ診断処理部２００とを含む。
【００６０】
ｄ軸電流ＦＢ演算器２１は、モータ１０２の内部状態を計測するために、モータ１０２に供給される電流のｄ軸成分をｄ軸電流指令値ｉd*にフィードバックする。具体的には、ｄ軸電流ＦＢ演算器２１は、ｄ軸電流指令値ｉd*からｄ軸電流検出値ｉdを減じたｄ軸電流偏差を演算する。ｄ軸電流ＦＢ演算器２１は、そのｄ軸電流偏差をｄ軸コントローラ２２に出力する。
【００６１】
ｄ軸コントローラ２２及びｑ軸コントローラ２４は、モータ１０２の内部状態を診断するために、モータ１０２が非回転状態となる非回転電圧指令信号を生成する。
【００６２】
本実施形態では、ｄ軸コントローラ２２は、式（６−１）に示した非回転診断用のｄ軸電圧指令値ｖd*を生成する。ｄ軸コントローラ２２は、生成した非回転診断用のｄ軸電圧指令値ｖd*をｄｑ軸／ｕｖｗ相変換器３に出力する。
【００６３】
ｑ軸電流ＦＢ演算器２３は、ｑ軸電流指令値ｉq*からｑ軸電流検出値ｉqを減じたｑ軸電流偏差を演算する。ｑ軸電流ＦＢ演算器２３は、そのｑ軸電流偏差をｑ軸コントローラ２４に出力する。
【００６４】
ｑ軸コントローラ２４は、モータ１０２が非回転状態となるように非回転診断用のｑ軸電圧指令値ｖq*を生成してｄｑ軸／ｕｖｗ相変換器３に出力する。これにより、ｄｑ軸／ｕｖｗ相変換器３から出力される三相の電圧指令値ｖu*、ｖv*及びｖw*に基づいて電圧形インバータ４からモータ１０２に非回転電圧のｄ軸成分ｖd及びｑ軸成分ｖqが印加される。
【００６５】
モータ診断処理部２００は、図４Ａに示した３相の非回転電圧を電圧形インバータ４によりモータ１０２に印加した状態においてモータ１０２に供給される電流の検出値に基づいて、モータ１０２の内部状態を診断する診断部を構成する。
【００６６】
本実施形態では、モータ診断処理部２００は、ｄ軸コントローラ２２からのｑ軸電圧指令値ｖq*と、ｕｖｗ相／ｄｑ軸変換器６からのｄ軸電流検出値ｉdと、ｄ軸電流ＦＢ演算器２１からのｄ軸電流偏差とを用いて、モータ１０２のリアクタンス成分や抵抗成分などの電気特性を診断する。モータ診断処理部２００は、診断結果を不図示のコントローラに送信する。
【００６７】
図６は、モータ診断処理部２００の詳細構成の一例を示すブロック図である。
【００６８】
ここでは、本実施形態のモータ１０２がＩＰＭモータであることから、ｄ軸インダクタンスＬdに対してｑ軸インダクタンスＬqは小さいため、ｄ軸インダクタンスＬdを電気定数Ｌσ（＝√（Ｌd2＋Ｌq2））とみなし、電機子抵抗Ｒを電気定数Ｒσとなしている。
【００６９】
モータ診断処理部２００は、非回転電圧波形設定部２０１と、伝達関数２０２と、位相角演算部２０３と、絶縁異常判定部２１１と、磁石異常判定部２１２と、磁石異常警告部２１３とを含む。
【００７０】
非回転電圧波形設定部２０１は、ｄ軸コントローラ２２及びｑ軸コントローラ２４によって生成される非回転電圧信号として、非回転診断用のｄ軸電圧指令値ｖd*及びｑ軸電圧指令値ｖq*の波形を設定する。例えば、非回転電圧波形設定部２０１は、非回転電圧信号の振幅や、角周波数、位相角などを設定する。
【００７１】
非回転電圧波形設定部２０１は、ｄ軸コントローラ２２から出力される非回転診断用のｄ軸電圧指令値ｖd*に関するパラメータとして、電圧指令値ｖd*の角周波数ωnon及び振幅Ｃidを設定する。また、非回転電圧波形設定部２０１は、非回転診断用の電圧指令値ｖd*によって規定される電気角の設定値β*を算出し、その設定値β*を絶縁異常判定部２１１及び磁石異常判定部２１２に出力する。
【００７２】
伝達関数２０２は、ｄ軸電流検出値ｉdを入力し、次式（７）のようにフィルタ処理を施すことにより、ｄ軸電圧検出値ｖdを出力する。
【００７３】
【数７】
2017110855.tif 000009
【００７４】
ここで、式（７）で示したｄ軸電圧検出値ｖdと、式（６−１）で示したｄ軸電圧指令値ｖd*とが互いに等しいとみなしてモータ１０２の定常状態を計算すると、次の式（８−１）及び式（８−２）のように電気定数ωnonＬσ及びＲσを導出することができる。
【００７５】
【数８】
2017110855.tif 000010
なお、Ｔは積分周期であり、例えば、角周波数ωnonに基づいて設定される。
【００７６】
位相角演算部２０３は、上式（８−１）及び（８−２）に従って、モータ１０２の電気定数ωnonＬσ及びＲσを演算する。そして、位相角演算部２０３は、所定のサンプリング周期で電気定数ωnonＬσ及びＲσを演算することにより、次式（９）のように電流位相ωnonｔを算出する。
【００７７】
【数９】
2017110855.tif 000011
【００７８】
ここで、図７に示すように、電流位相ωnonｔは位相角βとみなせるので、位相角演算部２０３は、電流位相ωnonｔを位相角の計測値βとして絶縁異常判定部２１１に出力する。
【００７９】
絶縁異常判定部２１１は、モータ１０２のｄ軸電流検出値ｉdに基づいて、モータ１０２に形成された巻線の絶縁状態を判定する。
【００８０】
絶縁異常判定部２１１は、非回転電圧波形設定部２０１から電気角の設定値β*を取得し、位相角演算部２０３から電気角の計測値βを取得する。そして、絶縁異常判定部２１１は、電気角の設定値β*と計測値βとの差分の絶対値が所定の規定値よりも小さいか否かを判断する。規定値は、正常時において偏差の許容範囲の上限値であり、例えば、０を基準に誤差等を考慮した固定値を加味して設定される。
【００８１】
絶縁異常判定部２１１は、電気角の設定値β*と計測値βとの差分の絶対値が規定値以上である場合には、モータ１０２が絶縁異常であると判定する。このように判定する理由は、モータ１０２の内部で電気的な短絡が発生すると、モータ１０２のリアクタンス成分、又は抵抗成分が小さくなるため、位相角の計測値βが大きく変動するからである。
【００８２】
一方、絶縁異常判定部２１１は、電気角の設定値β*と計測値βとの差分の絶対値が規定値よりも小さい場合には、モータ１０２には絶縁異常が生じていないと判定する。絶縁異常判定部２１１は、判定結果を不図示のコントローラに送信する。
【００８３】
このように、正常時における電気角の設定値β*と、位相角演算部２０３で算出された計測値βとを比較することにより、モータ１０２の電気的な絶縁不良を判定することができる。すなわち、モータ１０２に非回転電圧を印加してモータ１０２に供給される電流を検出することにより、モータ１０２の電気特性の異常を判断することができる。
【００８４】
磁石異常判定部２１２は、モータ１０２のｄ軸電流検出値ｉdに基づいて、モータ１０２の磁気特性の異常を判定する。
【００８５】
磁石異常判定部２１２は、位相角演算部２０３から位相角の計測値βを取得し、次式（１０−１）及び（１０−２）を用いて、ｄ軸インダクタンスＬd及びｑ軸インダクタンスＬqを算出する。
【００８６】
【数１０】
2017110855.tif 000012
【００８７】
なお、電気定数Ｌσには、固定子インダクタンスＬ１が含まれていないため、厳密にはＬd≒Ｌσｓｉｎβ、Ｌq≒Ｌσｓｉｎβとなる。ただし、磁石異常判定部２１２は計測パラメータの変動量に基づいてモータ１０２の異常を診断するものであることから、上述の式（１０−１）及び（１０−２）を用いてｄ軸インダクタンスＬd及びｑ軸インダクタンスＬqを算出するようにしても診断精度に与える影響は軽微である。
【００８８】
そして、磁石異常判定部２１２は、算出したｄ軸インダクタンスＬdに基づいて、誘起電圧定数の計測値に関する周波数特性Ｋe（ωnon）を算出する。
【００８９】
次式（１１）の関係から、ｄ軸インダクタンスＬdと、非回転診断用のｑ軸電圧指令値ｖq*と、その角周波数の設定値ωnon*と、ｄ軸電流検出値ｉd及びｑ軸電流検出値ｉqとを用いることで、誘起電圧定数Ｋeを計測することができる。なお、Ａは定数である。
【００９０】
【数１１】
2017110855.tif 000013
【００９１】
本実施形態では、磁石異常判定部２１２は、非回転電圧波形設定部２０１から角周波数の設定値ωnonを取得し、ｑ軸コントローラ２４から非回転診断用のｑ軸電圧指令値ｖq*を取得し、ｄ軸電流検出値ｉd及びｑ軸電流検出値ｉqを取得する。そして、磁石異常判定部２１２は、式（１２）のように、ｄ軸インダクタンスＬdと、非回転診断用のｑ軸電圧指令値ｖq*と、その角周波数の設定値ωnon*と、ｄ軸電流検出値ｉd及びｑ軸電流検出値ｉqとを用いて誘起電圧定数の計測値Ｋeを算出する。
【００９２】
【数１２】
2017110855.tif 000014
【００９３】
磁石異常判定部２１２は、誘起電圧定数の計測値Ｋeを算出すると、ｄ軸電圧指令値ｖd*における角周波数の設定値ωnon*が所定のステップ幅で増加又は減少するように、非回転電圧波形設定部２０１による角周波数ωnon*の設定値を変更する。磁石異常判定部２１２は、角周波数の設定値ωnon*が変更されるたびに誘起電圧定数の計測値Ｋeを算出することにより、誘起電圧定数の計測値に関する周波数特性Ｋe（ωnon）を演算する。
【００９４】
磁石異常判定部２１２は、誘起電圧定数の設定値に関する周波数特性Ｋe（ωnon）*を取得し、誘起電圧定数について設定値の周波数特性Ｋe（ωnon）*と計測値の周波数特性Ｋe（ωnon）との差分（偏差）を求める。
【００９５】
磁石異常判定部２１２は、角周波数ωnonごとに、誘起電圧定数の設定値Ｋe*と計測値Ｋeとの偏差の絶対値を算出し、算出した各角周波数ωnonでの偏差の絶対値の和をとる。そして、磁石異常判定部２１２は、次式（１３）のように、誘起電圧定数Ｋeの偏差の絶対値の和が所定の第２の規定値Ｄth2よりも大きいか否かを判断する。ここにいう規定値は、正常時における偏差の変動量を考慮して決定されるものであり、例えば、誤差等を加味した値に設定される。
【００９６】
【数１３】
2017110855.tif 000015
【００９７】
そして、磁石異常判定部２１２は、誘起電圧定数Ｋeの偏差の絶対値が第２の規定値Ｄth2以上である場合には、モータ１０２の永久磁石に異常があると判定する。一方、磁石異常判定部２１２は、誘起電圧定数Ｋeの偏差の絶対値が第２の規定値Ｄth2よりも小さい場合には、モータ１０２の永久磁石に異常はないと判定する。磁石異常判定部２１２は、その判定結果を不図示のコントローラに送信する。
【００９８】
このように、誘起電圧定数について設定値の周波数特性Ｋe（ωnon）*に対する計測値の周波数特性Ｋe（ωnon）の変動量を求めることにより、モータ１０２の電気的あるいは磁気的な特性の異常を判定することができる。なお、上述の誘起電圧定数Ｋeの演算処理と同様、モータ１０２の位相角について設定値の周波数特性β（ωnon）*と計測値の周波数特性β（ωnon）とを比較することにより、モータ１０２の磁気特性の異常を判定するようにしてもよい。
【００９９】
磁石異常警告部２１３は、ｄ軸電流指令値ｉd*とｄ軸電流検出値ｉdとに基づいて、モータ１０２の磁気特性に異常の可能性があることを警告する。
【０１００】
本実施形態の磁石異常警告部２１３は、ｄ軸電流ＦＢ演算器２１からのｄ軸電流偏差に基づいて、モータ１０２の磁気特性に異常がある可能性が高いか否かを判断する。例えば、磁石異常警告部２１３は、ｄ軸電流偏差が所定の規定値よりも小さい場合には、モータ１０２の磁気特性に異常はないと判断する。
【０１０１】
一方、ｄ軸電流偏差が規定値以上である場合には、磁石異常警告部２１３は、モータ１０２の磁気特性に異常がある可能性が高いと判断する。このように判断する理由は、ｄ軸電流偏差はｑ軸インダクタンスＬqに対するｄ軸インダクタンスＬdの比（Ｌd／Ｌq）に対して相関があり、ｄ軸電流偏差が大きくなるほど磁気特性に異常がある可能性が高くなるからである。磁石異常警告部２１３は、磁気特性に異常がある可能性が高いと判断した場合には、その旨を示す警告情報を不図示のコントローラに送信する。
【０１０２】
図８は、モータ診断処理部２００によるモータ１０２の内部状態を診断する診断方法に関する処理手順例を示すフローチャートである。
【０１０３】
ステップＳ９０１においてモータ診断処理部２００は、モータ１０２の回転速度指令値ωe*が０になったか否かを判断する。すなわち、モータ診断処理部２００は、モータ１０２の回転が停止した非回転状態になったか否かを判断する。この例では回転速度指令値ωe*を用いてモータ１０２が非回転状態になったか否かを判断したが、回転速度演算器８によって算出される検出値ωeを用いるようにしてもよい。
【０１０４】
ステップＳ９０２においてモータ診断処理部２００は、非回転電圧指令信号の角周波数ωnon*及び振幅Ｃid及びＣiqを設定する。
【０１０５】
本実施形態のモータ診断処理部２００は、式（６−１）に示した非回転診断用のｄ軸電圧指令値ｖd*の角周波数ωnon*及び振幅Ｃidを所定の値に設定するとともに、非回転診断用のｑ軸電圧指令値ｖq*を、例えば０（ゼロ）Ｖに設定する。
【０１０６】
ステップＳ９０３において電圧形インバータ４は、非回転診断用のｄ軸電圧指令値ｖd*に基づいて、図４Ａに示した三相の交流電圧を非回転電圧としてモータ１０２に印加する。
【０１０７】
ステップＳ９０４乃至Ｓ９０８においてモータ診断処理部２００は、非回転電圧信号を印加したモータ１０２に対して供給される電流に基づいてモータ１０２の電気特性を診断する電気特性診断処理を実行する。
【０１０８】
ステップＳ９０４においてモータ診断処理部２００は、ｕｖｗ相／ｄｑ軸変換器６からモータ１０２のｄ軸電流検出値ｉdを取得し、ｄ軸電流検出値ｉdに基づき、式（７）に従ってｄ軸電圧検出値ｖdを算出する。モータ診断処理部２００は、算出したｄ軸電圧検出値ｖdと、式（６−１）に示したｄ軸電圧指令値ｖd*とに基づき、式（８−１）及び式（８−２）に従って電気定数ωnonＬσ及びＲσを算出する。
【０１０９】
ステップＳ９０５においてモータ診断処理部２００は、算出した電気定数ωnonＬσ及びＲσに基づき、式（９）に従って位相角の計測値βを算出する。
【０１１０】
ステップＳ９０６においてモータ診断処理部２００は、非回転電圧指令信号ｖ*によって規定される位相角の設定値β*を取得する。
【０１１１】
ステップＳ９０７においてモータ診断処理部２００は、位相角の設定値β*と計測値βとの差分（位相角βの偏差）の絶対値が第１の規定値Ｄth1よりも小さいか否かを判断する。第１の規定値Ｄth1は、正常時における偏差の変動量を考慮して決定されるものであり、例えば、０を基準に誤差等を加味した値に設定される。
【０１１２】
ステップＳ９０８においてモータ診断処理部２００は、位相角βの偏差の絶対値が第１の規定値Ｄth1以上である場合には、モータ１０２の巻線が短絡している、すなわち絶縁異常が発生していると判定して、モータ１０２の診断方法を終了する。
【０１１３】
一方、ステップＳ９１０においてモータ診断処理部２００は、位相角βの偏差の絶対値が第１の規定値Ｄth1よりも小さい場合には、モータ１０２の絶縁異常はないと判定し、次にモータ１０２の磁気特性の異常を診断する磁気特性診断処理を実行する。ステップＳ９１０の処理が終了すると、本実施形態におけるモータ１０２の診断方法についての一連の処理手順が終了する。
【０１１４】
図９は、ステップＳ９１０により実行される磁気特性診断処理の一例を示すフローチャートである。
【０１１５】
ステップＳ９１１においてモータ診断処理部２００は、非回転診断用の角周波数ωnon*を初期値に設定する。初期値として角周波数ωnon*の掃引範囲（変更範囲）の下限値に設定される。
【０１１６】
ステップＳ９１２においてモータ診断処理部２００は、ｄ軸電流検出値ｉdに基づいて、上述のステップＳ９０４乃至Ｓ９０６の処理と同様に、位相角の計測値β（ωnon）を算出する。
【０１１７】
ステップＳ９１３においてモータ診断処理部２００は、算出した位相角の計測値β（ωnon）に基づいて、誘起電圧定数の計測値Ｋe（ωnon）を算出する。
【０１１８】
本実施形態のモータ診断処理部２００は、位相角の計測値β（ωnon）に基づき、式（１０−１）に従ってｄ軸インダクタンスＬdを算出する。そして、モータ診断処理部２００は、算出したｄ軸インダクタンスＬdと、ｄ軸電流検出値ｉdと、ｑ軸電流検出値ｉqと、ｑ軸電圧指令値ｖq*と、非回転診断用の角周波数ωnonとを、式（１１）に代入することにより、誘起電圧定数の計測値Ｋe（ωnon）を算出する。
【０１１９】
ステップＳ９１４においてモータ診断処理部２００は、非回転診断用の角周波数ωnonでの誘起電圧定数の設定値Ｋe（ωnon）*を取得する。このため、モータ診断処理部２００は、角周波数ωnonにおける誘起電圧定数の計測値Ｋe及び設定値Ｋe*をそれぞれメモリに記録する。
【０１２０】
ステップＳ９１５においてモータ診断処理部２００は、非回転診断用の角周波数ωnonの値を予めさだめられたステップ幅だけ増やす。
【０１２１】
ステップＳ９１６においてモータ診断処理部２００は、ステップ幅だけ増やした角周波数ωnonが掃引範囲の上限値よりも大きいか否かを判断する。そして、モータ診断処理部２００は、角周波数ωnonが変更範囲の上限値以下である場合には、ｄ軸コントローラ２２及びｑ軸コントローラ２４の両者に設定される角周波数ωnonの値をステップ幅だけ変更する。
【０１２２】
モータ診断処理部２００は、ステップＳ９１２乃至Ｓ９１６の一連の処理を、角周波数ωnonが変更範囲の上限値よりも大きくなるまで繰り返す。すなわち、モータ診断処理部２００は、非回転診断用のｄ軸電圧指令値ｖd*の角周波数ωnonを段階的に変更する。そして、モータ診断処理部２００は、角周波数ωnonが変更されるたびに、誘起電圧定数の計測値Ｋe（ωnon）及び設定値Ｋe（ωnon）*を算出し、角周波数ωnonに対応付けてメモリにそれぞれ記録する。このため、メモリには、誘起電圧定数に関する計測値の周波数特性Ｋe（ωnon）及び設定値の周波数特性Ｋe（ωnon）*が互いに保持される。
【０１２３】
ステップＳ９１７においてモータ診断処理部２００は、誘起電圧定数に関する計測値の周波数特性Ｋe（ωnon）と設定値の周波数特性Ｋe（ωnon）*とを比較する。
【０１２４】
本実施形態のモータ診断処理部２００は、上述の式（１３）のように、角周波数ωnonごとに、誘起電圧定数に関する計測値Ｋeと設定値Ｋe*との差分（誘起電圧定数Ｋeの偏差）の絶対値を求め、これらの和が第２の規定値Ｄth2よりも小さいか否かを判断する。
【０１２５】
ステップＳ９１８においてモータ診断処理部２００は、角周波数ωnonごとの誘起電圧定数Ｋeの偏差の絶対値の和が第２の規定値Ｄth2よりも小さい場合には、モータ１０２には電気的又は磁気的に異常がないと判定する。
【０１２６】
ステップＳ９１９においてモータ診断処理部２００は、角周波数ωnonごとの誘起電圧定数Ｋeの偏差の絶対値の和が第２の規定値Ｄth2に対して等しい又は大きい場合には、モータ１０２の永久磁石についての磁気特性に異常があると判定する。
【０１２７】
なお、モータ診断処理部２００で磁気特性が異常と判定されるような場合としては、例えば、モータ１０２における永久磁石の位置がずれた場合や、永久磁石の温度が高くなり過ぎて永久磁石が減磁した場合、経年劣化などが想定される。
【０１２８】
ステップＳ９１８又はＳ９１９の処理が終了すると、モータ診断処理部２００は、判定結果を不図示のコントローラに送信し、磁気特性診断処理に関する一連の処理手順を終了する。
【０１２９】
本発明の第１実施形態によれば、モータ１０２の内部状態を診断する診断方法は、モータ１０２の回転速度ωe*が０となる非回転電圧信号ｖd*に基づいてモータ１０２に電圧を印加するステップＳ９０３と、モータ１０２に電圧を印加した状態でモータ１０２に供給される電流ｉdを取得するステップＳ９０４とを含む。さらに診断方法は、ステップＳ９０４で取得されるモータ１０２の電流ｉdに基づいて、モータ１０２の電気特性であるリアクタンス成分の電気定数Ｌσ又は抵抗成分の電気定数Ｒσを演算するステップＳ９０５又はＳ９１３を含む。
【０１３０】
この診断方法は、ステップＳ９０５で演算されるモータ１０２の電気特性と、非回転電圧信号ｖd*の設定値に関するパラメータである位相角β又は誘起電圧定数Ｋeとに基づいて、モータ１０２の異常を判定するステップＳ９０７又はＳ９１７を含む。
【０１３１】
このように、本実施形態におけるモータの制御方法では、モータ軸の制御回転数が０である指令波形を用いて、電圧形インバータ４などの電力変換器を作動してモータ１０２に通電し、モータ１０２に供給される電流を検出する。これにより、モータ１０２に対して電圧形インバータ４を接続した状態においてモータ１０２が有する電気的及び磁気的な特性を診断することが可能となる。
【０１３２】
特に、この診断方法は、モータ１０２の回転が停止した非回転状態であっても、モータ１０２の内部状態を診断することが可能である。したがって、モータ１０２を回転させることができない状態、もしくは、モータ１０２を回転させることができる状態か否か不明な状態であっても、診断に必要となるモータ１０２の電気特性又は磁気特性を取得することができる。したがって、モータ１０２を強制的に回転させる必要がないので、電力変換器などに過大な負荷を掛けることなく、モータ１０２の異常を診断することができる。すなわち、電力変換装置１００の故障を抑制しつつモータ１０２の内部状態を診断することができる。
【０１３３】
また、本実施形態の診断方法は、ステップＳ９１５において非回転電圧信号ｖd*の角周波数ωnonを変化させ、ステップＳ９１３においてモータ１０２の電気特性に関する周波数特性Ｋe（ωnon）を演算する。そして診断方法は、ステップＳ９１７において周波数特性の演算値Ｋe（ωnon）とパラメータの設定値Ｋe（ωnon）*とに基づいて、モータ１０２に備えられた永久磁石の異常を判定する。
【０１３４】
このように、非回転電圧信号ｖdの角周波数の設定値ωnon*を変更してモータ１０２のパラメータβを計測することにより、非回転状態での磁気特性の制御パラメータである誘起電圧定数のゲインＫeを角周波数ωnonごとに抽出することができる。これにより、モータ１０２の磁気特性に関する周波数依存特性を把握できるので、より正確にモータ１０２の異常を検出することが可能となる。
【０１３５】
なお、本実施形態ではモータ１０２が非回転状態になったときにモータ１０２の内部状態を診断する例について説明したが、モータ１０２が回転した状態であってもモータ１０２の内部状態を診断することも可能である。以下ではモータ１０２が回転状態になったときのモータ１０２の診断方法について説明する。
【０１３６】
（第２実施形態）
図１０は、本発明の第２実施形態におけるモータ１０２の診断方法に関する処理手順例を示すフローチャートである。
【０１３７】
本実施形態の診断方法は、図８に示した診断方法のステップＳ９１０の処理に代えてステップＳ９２０の処理を備えている。ステップＳ９２０以外の処理内容については図８に示した処理内容と同じであるため、同一符号を付して説明を省略する。
【０１３８】
ステップＳ９２０においてモータ診断処理部２００は、位相角βの偏差の絶対値が第１の規定値Ｄth1よりも小さい場合には絶縁異常がないと判断し、モータ１０２が回転状態になったときにモータ１０２の内部状態を診断する回転診断処理を実行する。
【０１３９】
図１１は、ステップＳ９２０により実行される回転診断処理の一例を示すフローチャートである。
【０１４０】
ステップＳ９２１においてモータ診断処理部２００は、モータ１０２の回転速度ωｅがゼロ（０）よりも大きくなったか否かを判断する。すなわち、モータ診断処理部２００は、モータ１０２が回転状態になったか否かを判断する。
【０１４１】
ステップＳ９２２においてモータ診断処理部２００は、モータ１０２に供給される電流の信号レベルが電流検出器５u、５v及び５wの検出可能範囲内に収まるようにｄ軸電圧指令値ｖd*の振幅Ｃidとｑ軸電圧指令値ｖq*の振幅Ｃiqとを調整する。
【０１４２】
例えば、ｄ軸電圧指令値ｖd*＝Ｃid×ｓｉｎ（ωnonｔ）、ｑ軸電圧指令値ｖq*＝Ｃiq×ｃｏｓ（ωnonｔ）とすると、ｑ軸電流が検出可能範囲に収まるようにｑ軸電圧指令値ｖq*の振幅Ｃiqを設定した後、ｄ軸電流が検出可能範囲に収まるようにｄ軸電圧指令値ｖd*の振幅Ｃidを設定する。
【０１４３】
ステップＳ９２３においてモータ診断処理部２００は、位相角の計測値βに基づき、上述の式（１０−１）及び（１０−２）に従ってｄ軸インダクタンスＬd及びｑ軸インダクタンスＬqを算出する。ここでは、ｄ軸インダクタンスＬd及びｑ軸インダクタンスＬqの算出値は推定値（現在値）として用いられる。
【０１４４】
ステップＳ９２４においてモータ診断処理部２００は、ｄ軸インダクタンスの推定値Ｌdと設定値Ｌd*との差分の絶対値が第３の規定値Ｄth3よりも小さく、かつ、ｑ軸インダクタンスの推定値Ｌqと設定値Ｌq*との差分の絶対値が第４の規定値Ｄth4よりも小さいか否かを判断する。
【０１４５】
なお、ｄ軸及びｑ軸インダクタンスＬd及びＬqの設定値としては、例えば、製造時に計測した値や、シミュレーション結果、初期設定値等といった前回値などが利用される。第３及び第４の規定値Ｄth3及びＤth4は、正常時における偏差の変動量を考慮して決定されるものであり、例えば、０を基準に誤差等を加味した値に設定される。
【０１４６】
ステップＳ９２５においてモータ診断処理部２００は、ｄ軸インダクタンスの推定値Ｌdと設定値Ｌd*との差分（偏差）の絶対値が第３の規定値Ｄth3よりも小さく、かつ、ｑ軸インダクタンスの推定値Ｌqと設定値Ｌq*との差分（偏差）の絶対値が第４の規定値Ｄth4よりも小さい場合には、モータ１０２の永久磁石に異常はないと判定する。
【０１４７】
ｄ軸インダクタンスＬdの偏差の絶対値が第３の規定値Ｄth3以上である場合、又は、ｑ軸インダクタンスＬqの偏差の絶対値が第４の規定値Ｄth4以上である場合には、モータ１０２の永久磁石に異常がある可能性が高い。本実施形態では、モータ１０２を停止することを想定して、モータの異常をより確実に特定するためにステップＳ９２５の処理に進む。なお、ステップＳ９２４の条件が成立した場合にモータ１０２の永久磁石が異常であると判定するようにしてもよい。
【０１４８】
ステップＳ９２６においてモータ診断処理部２００は、ｑ軸電圧値ｖqによって規定される電気角の設定値θ*を取得する。ｑ軸電圧値ｖqは、電圧形インバータ４で検出される電圧値を用いて算出してもよいし、ｄ軸電流検出値ｉdを用いて算出してもよい。
【０１４９】
ここで、モータ１０２の電気角の設定値θ*の導出手法について簡単に説明する。ｑ軸電圧値ｖqは、以下の式（１４−１）の関係から式（１４−２）のように表わすことができる。
【０１５０】
【数１４】
2017110855.tif 000016
【０１５１】
このため、式（１４−２）及び式（１４−３）の関係を利用することで、ｑ軸電圧値ｖqに基づいてモータ１０２の電気角の設定値θ*を導出することができる。
【０１５２】
ステップＳ９２７においてモータ診断処理部２００は、回転子位置検出器７から出力される電気角の検出値θを取得する。
【０１５３】
ステップＳ９２８においてモータ診断処理部２００は、モータ１０２の電気角の設定値θ*と検出値θとの差分の絶対値が第５の規定値Ｄth5よりも小さいか否かを判断する。すなわち、モータ診断処理部２００は、モータ１０２の電気角θの変動量が大きくなり過ぎているかどうかを確認する。第５の規定値Ｄth5は、正常時における偏差の変動量を考慮して決定されるものであり、例えば、０を基準に誤差等を加味した値に設定される。
【０１５４】
電気角の設定値θ*と検出値θとの差分の絶対値が第５の規定値Ｄth5よりも小さい場合には、モータ診断処理部２００は、ステップＳ９２１の処理に戻って再度診断を行う。
【０１５５】
ステップＳ９２９においてモータ診断処理部２００は、電気角の設定値θ*と検出値θとの差分の絶対値が第５の規定値Ｄth5に対して等しい又は大きい場合には、モータ１０２の永久磁石の磁気特性に異常があると判定する。これは、モータ１０２の電気角θの変動量が過大になったときには非干渉制御が成立していない状況であるといえるため、永久磁石に異常、すなわち位置ずれや減磁が生じていると推定できるからである。
【０１５６】
ステップＳ９２５又はＳ９２９の処理が終了すると、モータ診断処理部２００は、判定結果を不図示のコントローラに送信し、本実施形態におけるモータ１０２の診断方法についての一連の処理手順を終了する。
【０１５７】
本発明の第２実施形態によれば、モータ１０２が回転している状態で、非回転診断用のｄ軸電圧指令値ｖd*とモータ１０２のｄ軸電流検出値ｉdとに基づいてモータ１０２の電気特性であるｄ軸インダクタンスＬd及びｑ軸インダクタンスＬqの変動量を取得する。これにより、モータ１０２の磁気特性の異常を検出することができる。さらに、モータ１０２の電気角θの偏差を取得することにより、モータ１０２の磁気特性の異常をより正確に特定することができる。
【０１５８】
（第３実施形態）
図１２は、本発明の第３実施形態におけるモータ診断処理部２００の構成例を示すブロック図である。
【０１５９】
電流制御器２は、図６に示した電流制御器の構成に加えて誘起電圧定数乗算器２５を備えており、モータ診断処理部２００は、非回転電圧波形設定部２０１と、トルクオブザーバ２２０と、磁石異常判定部２３０とを備えている。
【０１６０】
誘起電圧定数乗算器２５は、ｄ軸コントローラ２２から出力されるｄ軸電圧指令値ｖd*に誘起電圧定数の推定値Ｋe＾を乗算する。誘起電圧定数の推定値Ｋe＾は、例えば、予め定められた演算式やマップなどを用いて算出されて誘起電圧定数乗算器２５に設定される。誘起電圧定数乗算器２５は、その誘起電圧定数Ｋe＾を乗算したｄ軸電圧指令値ｖd*をｄｑ軸／ｕｖｗ相変換器３に出力する。これにより、そのｄ軸電圧指令値ｖd*に基づいて電圧形インバータ４からモータ１０２にｄ軸電圧ｖdが印加されることになる。
【０１６１】
トルクオブザーバ２２０は、伝達関数２２１と、誘起電圧定数乗算器２２２と、ｄ軸電圧偏差演算器２２３と、補償ゲイン乗算器２２４と、を含む。
【０１６２】
伝達関数２２１は、ｄ軸電流検出値ｉdを入力し、次式（１５）のようにフィルタ処理を施すことにより、ｄ軸電圧検出値ｖdを出力する。
【０１６３】
【数１５】
2017110855.tif 000017
なお、Ｔｓはd軸インダクタンスＬdを電機子抵抗Ｒで除した値（Ｌd／Ｒ）である。
【０１６４】
誘起電圧定数乗算器２２２は、ｄ軸コントローラ２２から出力されるｄ軸電圧指令値ｖd*に対し誘起電圧定数の推定値Ｋe＾を乗算する。この誘起電圧定数の推定値Ｋe＾は、例えば、誘起電圧定数乗算器２５に設定される推定値と同じである。誘起電圧定数乗算器２２２は、その誘起電圧定数の推定値Ｋe＾を乗算したｄ軸電圧指令値ｖd*をｄ軸電圧偏差演算器２２３に出力する。
【０１６５】
ｄ軸電圧偏差演算器２２３は、誘起電圧定数乗算器２２２からのｄ軸電圧指令値ｖd*と、伝達関数２２１からのｄ軸電圧検出値ｖdとのｄ軸電圧偏差を求め、そのｄ軸電圧偏差を補償ゲイン乗算器２２４に出力する。
【０１６６】
補償ゲイン乗算器２２４は、ｄ軸電圧偏差演算器２２３からのｄ軸電圧偏差に補償ゲインＧ（ｓ）を乗算することにより、オブザーバ用の電流値ｉd_obを算出する。補償ゲイン乗算器２２４は、オブザーバ用の電流値ｉd_obをｄ軸電流ＦＢ演算器２１及び磁石異常判定部２３０にそれぞれ出力する。
【０１６７】
補償ゲインＧ（ｓ）は、ｄ軸電流ＦＢ演算器２１からのｄ軸電流偏差がゼロ（０）となるように、例えば、予め定められたマップなどを用いて設定される。ｄ軸電流偏差が０に収束すると、補償ゲインＧ（ｓ）は１に設定されることになる。補償ゲインＧ（ｓ）は、次式（１６）のように表わすことができる。
【０１６８】
【数１６】
2017110855.tif 000018
【０１６９】
磁石異常判定部２３０は、補償ゲイン乗算器２２４に設定された補償ゲインＧ（ｓ）を取得すると、その補償ゲインＧ（ｓ）に誘起電圧定数の推定値Ｋe＾を乗算することにより、誘起電圧定数の計測値Ｋeを算出する。磁石異常判定部２３０は、非回転電圧波形設定部２０１によって角周波数ωnon*が段階的に変更されるたびに、誘起電圧定数の計測値Ｋeを求め、その測定値に関する周波数特性Ｋe（ωnon）を取得する。
【０１７０】
そして磁石異常判定部２３０は、角周波数ωnonごとに誘起電圧定数の推定値Ｋe＾と計測値Ｋeとの差分の絶対値を算出し、これらの差分の絶対値の和をとり、この和が所定の規定値よりも大きくなった場合に、モータ１０２の永久磁石に異常があると判定する。
【０１７１】
このように、本実施形態ではトルクオブザーバ２２０において設定される補償ゲインＧ（ｓ）を取得することにより、回転子位置検出器７や回転速度演算器８などを用いることなく、モータ１０２の磁気特性を診断することができる。すなわち、本実施形態のモータ診断処理部２００の構成は、速度センサレスのベクトル制御方式のモータ駆動システムにおいても適用することが可能である。
【０１７２】
なお、本実施形態では補償ゲインＧ（ｓ）に基づく誘起電圧定数の計測値Ｋeを用いてモータ１０２の内部状態を診断したが、補償ゲインＧ（ｓ）を用いてモータ１０２の内部状態を診断するようにしてもよい。例えば、補償ゲインＧ（ｓ）の絶対値が０よりも大きく、かつ、所定の値よりも小さい場合にはモータ１０２の永久磁石が正常であると判定し、それ以外の場合には永久磁石が異常であると判定する。すなわち、モータ診断処理部２００は、補償ゲインＧ（ｓ）に基づいて、モータ１０２に備えられた磁石の異常を診断するものであってもよい。
【０１７３】
図１３は、本実施形態におけるモータ１０２の回転診断処理の一例を示すフローチャートである。
【０１７４】
ステップＳ９４１においてモータ診断処理部２００は、モータ１０２の回転速度ωeがゼロ（０）ｒａｄ／ｓよりも大きくなったか否かを判断する。
【０１７５】
ステップＳ９４２においてモータ診断処理部２００は、非回転電圧指令値ｖd*の角周波数ωnonを、周波数特性を取得するために定められた変更範囲の下限値に設定する。
【０１７６】
ステップＳ９４３においてモータ診断処理部２００は、モータ１０２の運転状態に応じて誘起電圧定数の推定値Ｋe＾を演算する。例えば、モータ診断処理部２００は、モータ１０２のトルク指令値Ｔ*と回転速度ωeとの運転点ごとに誘起電圧定数Ｋeを関係付けたマップを用いて誘起電圧定数の推定値Ｋe＾を算出する。電流制御器２は、その誘起電圧定数の推定値Ｋe＾をｄ軸電圧指令値ｖd*に乗算し、電圧形インバータ４は、乗算されたｄ軸電圧指令値ｖd*に基づいてモータ１０２に三相の交流電圧を印加する。
【０１７７】
ステップＳ９４４においてモータ診断処理部２００は、ｄ軸電流検出値ｉdに基づいて、オブザーバ用の電流値ｉd_obを算出する。
【０１７８】
本実施形態では、モータ診断処理部２００は、ｄ軸電流検出値ｉdに基づき上述の式（１５）に従ってｄ軸電圧検出値ｖdを算出し、算出したｄ軸電圧検出値ｖdと、誘起電圧定数の推定値Ｋe＾を乗算した後のｄ軸電圧指令値ｖd*との電圧偏差を演算する。モータ診断処理部２００は、その電圧偏差に補償ゲインＧ（ｓ）を乗算することにより、オブザーバ用の電流値ｉd_obを算出する。
【０１７９】
すなわち、モータ診断処理部２００は、予め定められた補償ゲインＧ（ｓ）をｄ軸電圧の偏差に乗算することによりモータ１０２に供給されるｄ軸電流の値ｉd_obを推定する。
【０１８０】
ステップＳ９４５においてモータ診断処理部２００は、上記の式（１４−１）から導かれるｄ軸電流の演算値をｄ軸電流指令値ｉd*とすると、ｄ軸電流指令値ｉd*とオブザーバ用の電流値ｉd_obとの差分の絶対値が第６の規定値Ｄth6よりも小さいか否かを判断する。第６の規定値Ｄth6は、正常時における偏差の変動量を考慮して決定されるものであり、例えば、０を基準に誤差等を加味した値に設定される。
【０１８１】
ステップＳ９５１においてモータ診断処理部２００は、ｄ軸電流指令値ｉd*とオブザーバ用の電流値ｉd_obとの差分の絶対値が第６の規定値Ｄth6に対して等しい又は大きい場合には、所定のステップ幅だけ誘起電圧定数の推定値Ｋe＾を増加又は減少させる。そして、モータ診断処理部２００は、ｄ軸電流指令値ｉd*とオブザーバ用の電流値ｉd_obとの差分の絶対値が第６の規定値Ｄth6よりも小さくなるまで誘起電圧定数の推定値Ｋe＾を変更する。
【０１８２】
ステップＳ９４６においてモータ診断処理部２００は、誘起電圧定数の推定値Ｋe＾に基づいて、予め定められた演算式やマップなどを用いて補償ゲインＧ（ｓ）を算出する。
【０１８３】
ステップＳ９４７においてモータ診断処理部２００は、補償ゲインＧ（ｓ）の絶対値から１を減じた値が第７の規定値Ｄth7よりも小さいか否かを判断する。第７の規定値Ｄth7は、正常時における偏差の変動量を考慮して決定されるものであり、例えば、０を基準に誤差等を加味した値に設定される。
【０１８４】
モータ診断処理部２００は、補償ゲインＧ（ｓ）から「１」を減じた値が第７の規定値Ｄth7に対して等しい又は大きい場合には、ステップＳ９５１に進み、誘起電圧定数の推定値Ｋe＾を変更する。この後、モータ診断処理部２００は、ｄ軸電流指令値ｉd*とオブザーバ用の電流値ｉd_obとの偏差の絶対値が第６の規定値Ｄth6よりも小さくなり、かつ、補償ゲインＧ（ｓ）から１を減じた値が第７の規定値Ｄth7よりも小さくなるまで、ステップＳ９４４乃至Ｓ９４７及びＳ９５１の処理を繰り返す。
【０１８５】
すなわち、モータ診断処理部２００は、モータ１０２のｄ軸電流の偏差（ｉd*‐ｉd_ob）が小さくなるように補償ゲインＧ（ｓ）の設定値を変更する。
【０１８６】
ステップＳ９４８においてモータ診断処理部２００は、補償ゲインＧ（ｓ）に誘起電圧定数の推定値Ｋe＾を乗算した値（Ｇ（ｓ）×Ｋe＾）を、誘起電圧定数の計測値Ｋeとして角周波数ωnonに関係付けてメモリに記録する。
【０１８７】
ステップＳ９４９においてモータ診断処理部２００は、角周波数の設定値ωnon*を所定のステップ幅だけ増加させる。
【０１８８】
ステップＳ９５０においてモータ診断処理部２００は、角周波数の設定値ωnon*が変更範囲の上限値よりも大きいか否かを判断する。そして、角周波数の設定値ωnon*が変更範囲の上限値に対して等しい又は小さい場合には、モータ診断処理部２００は、ステップＳ９４２の処理に戻ってステップＳ９４３乃至９５１の処理を繰り返す。すなわち、モータ診断処理部２００は、角周波数ωnonごとに誘起電圧定数の計測値Ｋeをメモリに記録する。このため、メモリには、誘起電圧定数の計測値に関する周波数特性Ｋe（ωnon）が保持される。
【０１８９】
ステップＳ９６０においてモータ診断処理部２００は、角周波数の設定値ωnon*が変更範囲の上限値よりも大きくなった場合には、角周波数ωnon*の変更を停止し、モータ１０２の永久磁石が異常か否かを判定する磁石異常判定処理を実行する。磁石異常判定処理の詳細については図１４を参照して後述する。
【０１９０】
ステップＳ９６０の磁石異常判定処理が終了すると、モータ診断処理部２００は、図１０に示した処理に戻り、ステップＳ９２０の回転診断処理についての一連の処理手順を終了する。
【０１９１】
図１４は、ステップＳ９６０により実行される磁石異常判定処理の一例を示すフローチャートである。
【０１９２】
ステップＳ９６１においてモータ診断処理部２００は、角周波数ωnonごとに、誘起電圧定数に関する計測値Ｋeと設定値Ｋe*との差分（誘起電圧定数Ｋeの偏差）の絶対値を求め、これらの和が第２の規定値Ｄth2よりも小さいか否かを判断する。
【０１９３】
ステップＳ９６２においてモータ診断処理部２００は、角周波数ωnonごとの誘起電圧定数Ｋeの偏差の絶対値の和が第２の規定値Ｄth2よりも小さい場合には、モータ１０２には電気的又は磁気的に異常がないと判定する。
【０１９４】
一方、角周波数ωnonごとの誘起電圧定数Ｋeの偏差の絶対値の和が第２の規定値Ｄth2に対して等しい又は大きい場合には、モータ１０２における永久磁石の磁気特性に異常がある可能性が高いため、モータ診断処理部２００は、より確実にモータ異常を特定するためにステップＳ９６３の処理に進む。
【０１９５】
ステップＳ９６３においてモータ診断処理部２００は、モータ１０２の回転速度ωeが所定の値になった場合には、図８に示したステップＳ９０４及びＳ９０５の処理と同様に、ｄ軸電流検出値ｉｄに基づいて位相角の計測値βを算出する。
【０１９６】
ステップＳ９６４においてモータ診断処理部２００は、図８に示したステップＳ９０６の処理と同様に、ｄ軸コントローラ２２で生成されるｄ軸電圧指令値ｖd*により規定される位相角の設定値β*を取得する。
【０１９７】
ステップＳ９６５においてモータ診断処理部２００は、図８に示したステップＳ９０６の処理と同様に、位相角に関する設定値β*と計測値βとの差分の絶対値が第１の規定値Ｄth1よりも小さいか否かを判断する。そして、位相角に関する設定値β*と計測値βとの差分が第１の規定値Ｄth1よりも小さい場合には、磁石異常判定処理を終了する。
【０１９８】
ステップＳ９６６においてモータ診断処理部２００は、位相角に関する設定値β*と計測値βとの差分が第１の規定値Ｄth1に対して等しい又は大きい場合には、モータ１０２の磁気特性に異常があると判定する。
【０１９９】
すなわち、モータ診断処理部２００は、角周波数ωnonごとの誘起電圧定数Ｋeの偏差の絶対値の和が第２の規定値Ｄth2よりも大きく、かつ、位相角に関する設定値β*と計測値βとの差分が第１の規定値Ｄth1よりも大きい場合には、モータ１０２の磁気特性に異常があると判定する。
【０２００】
ステップＳ９６２又はＳ９６６の処理が終了すると、モータ診断処理部２００は、磁石異常判定処理に関する一連の処理手順を終了し、図１３に示した回転診断処理に戻る。
【０２０１】
本発明の第３実施形態によれば、モータ診断処理部２００は、モータ１０２のｄ軸電流ｉdに基づいてモータ１０２のｄ軸電圧の偏差を演算し、演算したｄ軸電圧の偏差に予め定められた補償ゲインＧ（ｓ）を乗算してｄ軸電流を推定するステップＳ９４４と、ｄ軸電流の偏差が小さくなるように補償ゲインＧ（ｓ）の値を設定するステップＳ９４６とを含む。
【０２０２】
この診断方法は、ステップＳ９４８及びＳ９６１の処理のように、設定された補償ゲインＧ（ｓ）に基づいて、モータ１０２の永久磁石が異常であると判定する。このようにｄ軸電流を推定するための補償ゲインＧ（ｓ）を取得することにより、モータ１０２の磁気特性を診断することが可能となる。
【０２０３】
すなわち、非回転電圧信号の角周波数ωnonを変動させて予め設定済みの制御ゲインＧ（ｓ）と診断パラメータの演算結果とを比較することで、各速度領域における現状の特性変動量をモータ１０２の回転状態に関わらず計測することができる。このため、モータ１０２の回転中におけるモータ特性の変動量の計測精度を向上させることができる。さらに、本実施形態によれば、補償ゲインＧ（ｓ）を計測することにより、この計測値をモータ１０２の制御パラメータに設定することができるので、モータ１０２を精度よく制御することができるようになる。
【０２０４】
また、本実施形態によれば、図１０に示したステップＳ９０５においてモータ診断処理部２００がモータ１０２の回転が停止している非回転状態においてモータ１０２の電気特性である位相角βを演算する。その後、モータ診断処理部２００は、ステップＳ９４８においてモータ１０２の回転中に補償ゲインＧ（ｓ）を設定し、ステップＳ９６１においてモータ１０２の電気特性βと補償ゲインＧ（ｓ）とに基づいてモータ１０２の磁気特性が異常であるか否かを診断する。
【０２０５】
これにより、モータ１０２の電気特性βの計測値に基づいてモータ１０２が絶縁異常と判定された場合には、その後にモータ１０２の回転中における診断処理を削減することができる。したがって、モータ１０２の回転中における無用な診断処理を削減することができる。さらに、診断用パラメータとして、モータ１０２の電気特性βに加えて補償ゲインＧ（ｓ）を併用することにより、より精度の高い診断を実現することができる。
【０２０６】
（第４実施形態）
図１５は、本発明の第４実施形態におけるモータ１０２の回転診断処理の一例を示すフローチャートである。
【０２０７】
ステップＳ９７１においてモータ診断処理部２００は、モータ１０２の回転速度ωeがゼロ（０）よりも大きくなったか否かを判断する。
【０２０８】
ステップＳ９７２においてモータ診断処理部２００は、モータ１０２の回転速度ωeの変化幅が所定の値よりも大きくなったか否かを判断する。
【０２０９】
ステップＳ９７３においてモータ診断処理部２００は、モータ１０２の回転速度ωeの変化幅が所定の値よりも大きくなった場合には、モータ診断処理部２００は、ｄ軸電流検出値ｉdを取得し、そのｄ軸電流検出値ｉdが計測精度を確保するのに最低限必要となる所定の計測閾値よりも大きいか否かを判断する。ｄ軸電流検出値ｉdが計測閾値よりも小さい場合には、モータ診断処理部２００は、ステップＳ９７２の処理に戻る。
【０２１０】
ステップＳ９７４においてモータ診断処理部２００は、そのｄ軸電流検出値ｉdが計測閾値よりも大きい場合には、ｄ軸電流検出値ｉdに基づいてｄ軸インダクタンスＬdを算出する。
【０２１１】
本実施形態のモータ診断処理部２００は、図８に示したステップＳ９０４及びＳ９０５の処理と同様に、ｄ軸電流検出値ｉｄに基づいて位相角の計測値βを算出し、位相角の計測値βに基づき、上述の式（１０−１）に従ってｄ軸インダクタンスＬdを算出する。
【０２１２】
ステップＳ９７５においてモータ診断処理部２００は、算出したｄ軸インダクタンスＬdと、そのときのｄ軸電圧指令値ｖd*の角周波数ωとを関係付けてメモリに記録する。
【０２１３】
ステップＳ９７６においてモータ診断処理部２００は、予め定められた周波数範囲において角周波数ωの計測点の数が所定値よりも多くなったか否かを判断する。そして角周波数ωの計測点の数が所定値に達していない場合には、モータ診断処理部２００は、ステップＳ９７２の処理に戻り、角周波数ωの計測点の数が所定値よりも多くなるまでｄ軸インダクタンスＬdをメモリに記録する。なお、ここにいう所定値は、例えば、実験データなどを用いて決定され、具体的には、モータ１０２の磁気特性が正常なのかどうかを判定するのに必要となる点数に設定される。
【０２１４】
ステップＳ９７７においてモータ診断処理部２００は、角周波数ωの計測点の数が所定値よりも多くなった場合には、モータ１０２の特性プロファイルと、メモリ内のｄ軸インダクタンスの周波数特性Ｌd（ω）とを比較する。
【０２１５】
本実施形態では、モータ診断処理部２００は、メモリ内に記録された角周波数ごとに、特性プロファイルの設定値Ｌd*とｄ軸インダクタンスの算出値Ｌdとの差分の絶対値を求め、これら絶対値の和が第７の規定値Ｄth7よりも小さいか否かを判断する。
【０２１６】
第７の規定値Ｄth7は、正常時における偏差の変動量を考慮して決定されるものであり、例えば、０を基準に誤差等を加味した値に設定される。また、特性プロファイルは、モータ１０２のパラメータの推定に用いられる演算マップとは異なるものであり、モータ１０２自身の特性を示すものである。
【０２１７】
ステップＳ９７８においてモータ診断処理部２００は、角周波数（計測点）ごとの特性プロファイルの設定値Ｌd*とｄ軸インダクタンスの算出値Ｌdとの差分の絶対値の和が第７の規定値Ｄth7よりも小さい場合には、モータ１０２には異常がないと判定する。
【０２１８】
ステップＳ９７９においてモータ診断処理部２００は、角周波数ごとのｄ軸インダクタンスの設定値Ｌd*と算出値Ｌdとの差分の絶対値の和が第７の規定値Ｄth7に対して等しい又は大きい場合には、モータ１０２の永久磁石が異常であると判定する。
【０２１９】
ステップＳ９７８又はＳ９７９の処理が終了すると、モータ診断処理部２００は、判定結果を不図示のコントローラに送信し、本実施形態における回転診断処理についての一連の処理手順を終了する。
【０２２０】
本発明の第４実施形態によれば、モータ１０２の回転速度ωeが変化するたびにｄ軸インダクタンスＬdを算出してその周波数特性Ｌd（ω）を取得することにより、モータ１０２の内部状態を診断することができる。なお、本実施形態ではモータ１０２の回転速度ωeが変化するたびにｄ軸インダクタンスＬdを算出したが、ｄ軸電圧指令値ｖd*の角周波数が変化するたびにｄ軸インダクタンスＬdを算出するようにしてもよい。
【０２２１】
（第５実施形態）
図１６は、本発明の第５実施形態におけるモータ１０２の回転診断処理の一例を示すフローチャートである。
【０２２２】
ステップＳ９８１においてモータ診断処理部２００は、モータ１０２の回転速度ωeがゼロ（０）ｒａｄ／ｓよりも大きくなったか否かを判断する。
【０２２３】
ステップＳ９８２においてモータ診断処理部２００は、モータ１０２の回転速度ωeが０ｒａｄ／ｓよりも大きくなった場合には、図１４のステップＳ９２２で述べたように、電圧指令値のｄ軸振幅Ｃid及びｑ軸振幅Ｃiqを調整する処理を実行する。
【０２２４】
ステップＳ９８３においてモータ診断処理部２００は、モータ１０２の回転速度ωeに基づいき、所定の演算式やマップなどを用いてｄ軸インダクタンスＬd_ω及び位相角β_ωを算出する。
【０２２５】
ステップＳ９８４においてモータ診断処理部２００は、図１３のステップＳ９４３乃至Ｓ９４７の処理内容と同様に、ｄ軸電流指令値ｉd*とオブザーバ用のｄ軸電流値ｉd_osとの電流偏差がゼロに収束するように補償ゲインＧ（ｓ）を調整する。
【０２２６】
ステップＳ９８５においてモータ診断処理部２００は、電流偏差（ｉd*−ｉd_os）がゼロに収束した場合には、ｄ軸電流検出値ｉdに基づいてｄ軸インダクタンスＬd_i及び位相角β_iを算出する。
【０２２７】
ステップＳ９８６においてモータ診断処理部２００は、ステップＳ９８３で算出されたｄ軸インダクタンスＬd_ωとステップＳ９８５で算出されたｄ軸インダクタンスＬd_iとの偏差（Ｌd_ω−Ｌd_i）の絶対値が第８の規定値Ｄth8よりも大きいか否かを判断する。第８の規定値Ｄth8は、正常時における偏差の変動量を考慮して決定されるものであり、例えば、０を基準に誤差等を加味した値に設定される。
【０２２８】
ステップＳ９８７においてモータ診断処理部２００は、ｄ軸インダクタンスの偏差（Ｌd_ω−Ｌd_i）の絶対値が第８の規定値Ｄth8よりも小さい場合には、ステップＳ９８３で算出された位相角β_ωとステップＳ９８５で算出された位相角β_iとの偏差の絶対値が第９の規定値Ｄth9よりも小さいか否かを判断する。そして位相角の偏差（β_ω−β_i）の絶対値が第９の規定値Ｄth9よりも小さい場合には、ステップＳ９８１の処理に戻る。
【０２２９】
一方、ｄ軸インダクタンスの偏差（Ｌd_ω−Ｌd_i）の絶対値が第８の規定値Ｄth8よりも大きい場合、又は、位相角の偏差（β_ω−β_i）の絶対値が第９の規定値Ｄth9よりも大きい場合には、ステップＳ９８８の処理に進む。
【０２３０】
ステップＳ９８８においてモータ診断処理部２００は、図１５に示したステップＳ９７７の処理と同様に、これまでに取得した角周波数ωでの算出値と特性プロファイルとを比較する。
【０２３１】
具体的には、ｄ軸インダクタンスの偏差（Ｌd_ω−Ｌd_i）の絶対値が第８の規定値Ｄth8よりも大きい場合には、モータ診断処理部２００は、ｄ軸インダクタンスの算出値Ｌd_ω、Ｌd_iと特性プロファイルとの偏差の絶対値の和が第１０の規定値Ｄth10よりも大きいか否かを判断する。
【０２３２】
また、位相角の偏差（β_ω−β_i）の絶対値が第９の規定値Ｄth9よりも大きい場合には、モータ診断処理部２００は、位相角の算出値β_ω、β_iと特性プロファイルとの偏差の絶対値の和が第１０の規定値Ｄth10よりも大きいか否かを判断する。
【０２３３】
ステップＳ９８９においてモータ診断処理部２００は、ｄ軸インダクタンスの算出値Ｌd_ω、Ｌd_iと特性プロファイルとの偏差の絶対値の和が第１０の規定値Ｄth10よりも大きい場合、又は、位相角の算出値β_ω、β_iと特性プロファイルとの偏差の絶対値の和が第１０の規定値Ｄth10よりも大きい場合には、磁石異常であると判定する。
【０２３４】
本発明の第５実施形態によれば、速度フィードバックを用いて特性パラメータＬd及びβを算出するとともに、ｄ軸電流の偏差を用いて特性パラメータＬd及びβを算出する。そして、２つの特性パラメータの差分が規定値内に収まっていることを確認することにより、モータ１０２が正常であると判定する。これにより、モータ１０２の回転中におけるモータ１０２の内部状態をより正確に診断するこが可能となる。
【０２３５】
なお、上記実施形態ではＩＰＭモータの内部状態を診断する例について説明したが、誘導モータであっても上記実施形態と同様に内部状態を診断することが可能である。以下では本発明の適用が可能な誘導モータのモデル例について簡単に説明する。
【０２３６】
（第６実施形態）
図１７は、本発明の第６実施形態におけるモータ１０３の内部をｄｑ軸座標系でモデル化したモータモデルの一例を示す図である。本実施形態のモータ１０３は誘導モータである。
【０２３７】
図１８に示すように、点線部分はｑ軸電流とｄ軸電流とによって生じる干渉成分をモデル化した箇所である。この点線部分の電気パラメータの値が分かれば、ｄｑ軸干渉成分を相殺するための補償量をあらかじめ線形方程式を用いて演算することが可能となる。
【０２３８】
このため、固定子インダクタンスＬ１と回転子インダクタンスの１次側換算値Ｌ２’との和である電気定数Ｌσと、モータ２次時定数Ｔ２と、すべり角ωsが推定できれば、ＩＰＭモータと同様に、モータ１０３の状態方程式を線形化することができる。
【０２３９】
また、本実施形態のモータ１０３において、図４に示した等価回路モデルが成立するような場合に第３実施形態の手法を適用するこができる。例えば、電気定数Ｌσとモータ２次時定数Ｔ２とすべり角ωsとが演算できれば、電気装荷と磁気装荷のインダクタンス設定値を導出することができる。
【０２４０】
したがって、本実施形態のモータ１０３において、上記実施形態と同様に、モータ１０３が非回転状態であっても、非回転電圧指令値ｖd*に基づいてモータ１０３に電圧を印加し、この状態でモータ１０３に供給される電流ｉdに基づいてモータ１０３を診断することができる。
【０２４１】
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。
【０２４２】
例えば、上記実施形態では、モータの速度情報や電流フィードバックなどの計測パラメータに基づいて位相角βや、ｄ軸インダクタンスＬd、誘起電圧定数Ｋeなどの特性パラメータを算出し、これらの算定パラメータと設定データとを比較して診断を行った。しかしながら、計測パラメータとしては、これらの物理量に限られず、速度センサや、角速度センサ、加速度センサなどの各種センサの検出値を用いてもよく、これらを用いて特性パラメータを算出して特性異常を判定するようにしてもよい。
【０２４３】
また、上記実施形態では算定パラメータの偏差の絶対値の和に基づいてモータの異常を判定したが、算定パラメータと設定値との乖離度を判断できるものであればよく、偏差の絶対値の平均値などであってもよい。
【０２４４】
なお、上記実施形態は、適宜組み合わせ可能である。
【０２４５】
本願は、２０１５年１２月２１日に日本国特許庁に出願された特願２０１５−２４８７９３に基づく優先権を主張し、この出願の全ての内容は参照により本明細書に組み込まれる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【国際調査報告】
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