(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
永久磁石と、
軸方向に分割された前記永久磁石を周方向に所定の角度ずらして配置するスキュー構造を有するロータと、
前記ロータを回転可能に収容するステータと、を備えるモータの制御方法であって、
前記ロータの回転に同期して回転するｄｑ軸直交座標系において前記モータに所望のトルクを発生させる基本波電流に対して、前記スキュー構造によって複数に分割された前記ロータのそれぞれに発生する電磁加振力の相殺効果が最大となるように当該電磁加振力の位相と振幅を制御する高調波電流を重畳する高調波電流制御を実行する、
ことを特徴とするモータの制御方法。
【請求項２】
請求項１に記載のモータの制御方法において、
前記所定の角度は、前記モータに発生する所定の電気角次数の電磁加振力を低減可能に設定される、
ことを特徴とするモータの制御方法。
【請求項３】
請求項２に記載のモータの制御方法において、
前記高調波電流制御は、前記所定の電気角次数とは異なる電気角次数の電磁加振力を低減する高調波電流を前記基本波電流に重畳する、
ことを特徴とするモータの制御方法。
【請求項４】
請求項１から３のいずれかに記載のモータの制御方法において、
前記スキュー構造によって低減する前記電磁加振力の電気角次数は、前記高調波電流制御によって低減する前記電磁加振力の電気角次数より大きい、
ことを特徴とするモータの制御方法。
【請求項５】
請求項１から４のいずれかに記載のモータの制御方法において、
前記高調波電流制御は、前記ｄｑ軸直交座標系とは異なる前記基本波電流の周波数の整数倍の周波数で回転するｄｈｑｈ直交座標系を用いて前記高調波電流を制御する、
ことを特徴とするモータの制御方法。
【請求項６】
請求項１から５のいずれかに記載のモータの制御方法において、
前記電磁加振力は前記ロータの径方向加振力と前記ロータの周方向加振力とを含み、
前記スキュー構造および前記高調波電流制御がそれぞれ低減する前記電磁加振力は、前記ロータの径方向加振力と前記ロータの周方向加振力のいずれか一方である、
ことを特徴とするモータの制御方法。
【請求項７】
永久磁石と、
軸方向に分割された前記永久磁石を周方向に所定の角度ずらして配置するスキュー構造を有するロータと、
前記ロータを回転可能に収容するステータと、を備えるモータの制御装置であって、
前記制御装置は、
前記ロータの回転に同期して回転するｄｑ軸直交座標系において前記モータに所望のトルクを発生させる基本波電流を制御する基本波電流制御部と、
前記基本波電流に対して、前記スキュー構造によって複数に分割された前記ロータのそれぞれに発生する電磁加振力の相殺効果が最大となるように当該電磁加振力の位相と振幅を制御する高調波電流を重畳する高調波電流制御部と、を備える、
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、モータの制御方法、およびモータの制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、回転子と固定子とからなる電動機において、回転子が回転する際に生じる磁束の変化によって複数次数の電磁加振力が発生する。電磁加振力は、電動機の騒音や振動の発生要因となる。
【０００３】
これに対して、回転子のスキュー構造によってとある次数（１２次）の電磁加振力を低減するとともに、固定子に供給する電流を制御することによって他の次数（６次）の電磁加振力を低減して、複数次数の電磁加振力を同時に低減する手法が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開２０１４−１７４５７２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に開示された技術では、１２次の電磁加振力は固定子のスキュー構造によって生じる位相差を利用して低減できるものの、６次の電磁加振力に対しては、位相が異なる二つの電流を流すために二つのインバータを設け、各インバータを個別に電流制御する必要がある。そのため、インバータを二つ設けることによりコストが増加する課題がある。
【０００６】
本発明は、インバータを二つ設けることを要さずに、複数次数の電磁加振力を同時に低減する技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によるモータの制御方法は、永久磁石と、軸方向に分割された永久磁石を周方向に所定の角度ずらして配置するスキュー構造を有するロータと、ロータを回転可能に収容するステータと、を備えるモータの制御方法である。モータの制御方法は、ロータの回転に同期して回転するｄｑ軸直交座標系においてモータに所望のトルクを発生させる基本波電流に対して、スキュー構造によって複数に分割されたロータのそれぞれに発生する電磁加振力の相殺効果が最大となるように電磁加振力の位相と振幅を制御する高調波電流を重畳する高調波電流制御を実行する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、スキュー構造を有するロータに対して基本波電流に高調波電流を重畳する高調波電流制御を行うので、インバータを二つ設けることを要さずに複数次数の電磁加振力を同時に低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、一実施形態のモータ制御装置の構成例を示す制御ブロック図である。
【図２】図２は、一実施系形態のロータの構成例を示す概略構成図である。
【図３】図３は、高調波電流制御による電磁加振力の位相制御を説明する図である。
【図４】図４は、高調波電流制御による電磁加振力の振幅制御を説明する図である。
【図５】図５は、高調波電流制御による電磁加振力の低減効果を説明する図である
【図６】図６は、スキュー構造と高調波電流制御とによる電磁加振力の低減効果を説明する図である。
【図７】図７は、スキュー構造の有無による電流制御時における制御電流量の比較を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
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。
【００１１】
［実施形態］
図１は、本発明の一実施形態に係るモータの制御方法を実現するモータの制御装置１１０の構成例を示す制御ブロック図である。
【００１２】
モータの制御装置１１０（以下「モータ制御装置１１０」と称する）は、１個、又は複数のコントローラにより構成される。コントローラは、例えば、中央演算装置（ＣＰＵ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、および、入出力インタフェース（Ｉ／Ｏインタフェース）等から構成される。モータ制御装置１１０を構成するコントローラは、基本波電流制御回路１００と、高調波電流制御回路２００とを備え、以下に説明する各機能を実現するようにプログラムされている。
【００１３】
基本波電流制御回路１００は、後述する３相交流モータ５０に供給される三相交流電流（モータ電流）ｉｕ、ｉｖ、ｉｗの励磁電流成分に対応するｄ軸と、トルク電流成分に対応するｑ軸とからなる直交座標系、すなわち、３相交流モータ５０の回転に同期して回転するｄｑ軸直交座標系において、モータ５０に所望のトルクを発生させるモータ電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗの基本波成分（基本波電流）を制御する回路である。
【００１４】
本実施形態の基本波電流制御回路１００は、ＰＩ−ｄｑ電流制御器１、ｄｑ−３相変換器２、非干渉制御器３、減算器１１、１２および加算器１３、１４を備えている。減算器１１、１２は、ｄ軸、ｑ軸の実電流ｉｄ、ｉｑと電流指令値ｉｄ＊、ｉｑ＊との偏差（ｉｄ＊−ｉｄ）、（ｉｑ＊−ｉｑ）をそれぞれ演算する。
【００１５】
ＰＩ−ｄｑ電流制御器１は、減算器１１、１２で演算された基本波電流偏差（ｉｄ＊−ｉｄ）、（ｉｑ＊−ｉｑ）をＰＩ演算（比例・積分演算）することにより、ｄｑ軸電圧指令値ｖｄ＊、ｖｑ＊を算出する。
【００１６】
非干渉制御器３は、ｄｑ軸座標系における速度起電力を補償してｄｑ軸電流の応答性を改善するために、ｄｑ軸座標系の速度起電力を補償するためのｄ軸補償電圧Ｖｄ_ｃｍｐとｑ軸補償電圧Ｖｑ_ｃｍｐとを算出する。加算器１３、１４は、ＰＩ−ｄｑ電流制御器１の出力と、ｄ軸補償電圧Ｖｄ_ｃｍｐおよびｑ軸補償電圧Ｖｑ_ｃｍｐとをそれぞれ加算して、ｄ軸とｑ軸の基本は電圧指令値ｖｄ＊、ｖｑ＊を算出する。ｄｑ／３相変換部２は、モータ５０の基本波電流の位相θｅに基づいて、ｄ軸とｑ軸の電圧指令値ｖｄ＊、ｖｑ＊を３相交流電圧指令値ｖｕ＊、ｖｖ＊、ｖｗ＊に変換する。
【００１７】
加算器１５、１６、１７は、ｄｑ／３相変換器２で変換された３相交流電圧指令値ｖｕ＊、ｖｖ＊、ｖｗ＊と、後述するｄｈｑｈ／３相変換器９で変換された３相交流電圧指令値ｖｕ＊＊、ｖｖ＊＊、ｖｗ＊＊とをそれぞれ加算して、加算結果を電力変換器４に出力する。
【００１８】
電力変換器４は、インバータである。電力変換器４は、ＩＧＢＴなどの電力変換素子により、加算器１５、１６、１７から出力される電圧指令値に従って、バッテリなどの不図示の直流電源の直流電圧をスイッチングして、３相交流電圧Ｕ、Ｖ、Ｗをモータ５０に印加する。
【００１９】
電流センサ２０、２１は、モータ５０のＵ相とＶ相の実電流ｉｕ、ｉｖを検出する。３相／ｄｑ変換器５は、基本波電流位相θｅに基づいて、モータ５０の実電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗをｄ軸とｑ軸の実電流ｉｄ、ｉｑへ変換する。なお、３相交流電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗの和は０であるため、任意の２相（ｉｕ、ｉｖ）の電流を検出すれば、残りの１相（ｉｗ）の電流を演算により求めることができる。
【００２０】
モータ５０の詳細については後述する。エンコーダＰＳは、モータ５０に連結され、モータ５０の回転位置θｍを検出する。位相速度演算器１０は、エンコーダＰＳからの回転位置信号θｍに基づいて、基本波位相θｅを演算するとともに、基本波電流の位相θｅに基づいて後述するｄｑ／ｄｈｑｈ座標変換に用いる位相θｅｈを演算する。
【００２１】
高調波電流制御回路２００は、基本波電流制御回路１００のみでモータ電流ｉｕ、ｉｕ、ｉｗを制御した場合に発生する所定次数の高調波成分と同等の周波数で回転する直交座標系、すなわち、基本波電流成分の周波数の整数倍の周波数で回転する高調波座標系（ｄｈｑｈ軸直交座標系）において、モータ電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗに含まれる高調波成分を制御する回路である。
【００２２】
本実施形態の高調波電流制御回路２００は、ハイパスフィルタ６、ｄｑ／ｄｈｑｈ変換器７、ＰＩ−ｄｈｑｈ電流制御器８、ｄｈｑｈ／３相変換器９、および、減算器１８、１９を備えている。ハイパスフィルタ６は、ｄ軸、ｑ軸の実電流ｉｄ、ｉｑにフィルタ処理を施して高周波成分を抽出する。ｄｑ／ｄｈｑｈ変換器７は、上述した高調波座標系（ｄｈｑｈ軸座標系）を有し、ｄ軸、ｑ軸の実電流ｉｄ、ｉｑの高調波成分をそれぞれ、ｄｈｑｈ軸座標系の実電流ｉｄｈ、ｉｑｈに変換する。
【００２３】
減算器１８、１９は、ｄｈ軸の実電流ｉｄｈ、ｑｈ軸の実電流ｉｑｈと、電流指令値ｉ＊ｄｈ、ｉ＊ｑｈとの偏差をそれぞれ演算する。
【００２４】
ＰＩ−ｄｈｑｈ電流制御器８は、減算器１８、１９の演算結果に基づいて、ｄｈ軸とｑｈ軸の高調波電圧指令値ｖｄｈ＊および高調波電圧指令値ｖｑｈ＊を演算する。そして、ｄｈｑｈ／３相変換器９は、ｄｈ軸高調波電圧指令値ｖｄｈ＊およびｑｈ軸高調波電圧指令値ｖｑｈ＊を３相交流電圧指令値ｖｕ＊＊、ｖｖ＊＊、ｖｗ＊＊に変換する。ｄｈｑｈ／３相変換器９で変換された３相交流電圧指令値ｖｕ＊＊、ｖｖ＊＊、ｖｗ＊＊は、上述の加算器１５、１６、１７にそれぞれ出力される。
【００２５】
モータ５０は、永久磁石同期モータであって、内部埋め込み磁石構造のロータ（回転子）と、当該ロータを回転可能に収容するステータ（固定子）とを備えたいわゆるＩＰＭモータである。
【００２６】
図２は、本実施形態のモータ５０を説明するための概略構成図である。図２では、モータ５０を構成するロータ５１および永久磁石５２ａ、５２ｂと、軸５３が示されている。本実施形態のモータ５０は、軸方向において二つに分割された永久磁石５２ａ、５２ｂが周方向に相互に所定の角度（スキュー角）ずらして配置されたロータスキュー構造（段スキュー）を有している。なお、図２では、モータ５０の特徴を見やすくするために、ステータを割愛するとともに、永久磁石５２ａ、５２ｂはその一部のみが示されている。
【００２７】
図２で示すロータ５１は、軸方向に引かれた一点鎖線を基準として、回転方向（周方向）に機械角度＋θ分ずらしたプラススキュー部５１ａと、機械角度−θ分ずらしたマイナススキュー部５１ｂとから構成される。なお、図２に基づけば、上述した所定のスキュー角は２θとなる。モータ５０が４極対のモータである場合は、２θは、例えば３．５ｄｅｇに設定される。
【００２８】
ここで、ロータスキュー構造（以下単にスキュー構造と称する）、及び、高調波電流制御のそれぞれによる電磁加振力の低減手法について説明する。なお、本明細書における電磁加振力は、周方向加振力（トルクリップル）と、半径方向加振力とを含むが、スキュー構造、および高調波電流制御がそれぞれ抑制対象とする電磁加振力は、それぞれ周方向加振力および半径方向加振力の何れであってもよい。
【００２９】
段スキューを有するモータでは、ロータが軸方向に複数に分割（輪切り）され、それぞれが周方向に相互にずらして構成される。また、通常、永久磁石はロータの軸方向と平行に直線状に嵌装されるが、段スキューを有するモータでは、永久磁石もロータと同様に分割され、それぞれが周方向に相互にずらして構成される。このような段スキューを有するモータでは、その回転駆動時に発生するトルク変動が同時には起こらず、スキュー角に応じて分散されるので、分散されたトルク変動が相互に打ち消し合うことにより電磁加振力を低減することができる。
【００３０】
他方、従来の高調波電流制御では、モータ電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗに含まれる電磁加振力の原因となる高調波成分を直接的に打ち消すような高調波成分を基本波電流成分に重畳することにより、電磁加振力を低減することができる。
【００３１】
しかしながら、上記の手法は、それぞれ以下のような課題を有している。まず、スキュー構造を用いた手法では、モータの設計段階で抑制対象となる次数を定め、当該次数に応じたスキュー角度を決める必要がある。また、設計段階で決定されたスキュー角度をその後変更することは原則できない。すなわち、スキュー構造を用いた手法は、単一の次数成分しか低減することができない。そのため、複数次数の電磁加振力が発生する場合、他の次数の電磁加振力の影響により発生するモータ騒音あるいは振動が課題となる。
【００３２】
また、高調波電流制御も、抑制対象として設定できる次数は原則一つである。さらに、高調波電流制御のみで電磁加振力を低減する場合、すなわち、スキュー構造と併用しない高調波電流制御では、上述のとおり電磁加振力の高調波成分を直接的に打ち消すような高調波成分を基本波電流成分に重畳する。このため、モータに要求されるトルクが大きくなると、モータ負荷の上昇によって基本波電流の振幅も大きくなるので、これに伴って大きくなる電磁加振力を抑制するために、重畳する高周波電流の値を大きくする必要がある。その結果、モータの効率が悪化するという課題がある。
【００３３】
すなわち、上記の手法はそれぞれ単一の次数成分のみを低減することしかできないため、複数次数の電磁加振力が発生する場合には、上記の手法を単一で行っても電磁加振力の低減効果が不十分であるという課題がある。また、特許文献１に開示されたようなスキュー構造と電流制御とを組み合わせる手法では、ステータスキューを前提とする電流制御であるため、インバータを二つ設けることによるコスト増加の課題がある。また、特許文献１に開示された電流制御は、電磁加振力の高調波成分を直接的に打ち消すような制御電流を基本波電流に重畳するものであるため、上述したように、モータに要求されるトルクが大きくなると、重畳する制御電流の値を大きくする必要があり、消費電力量が増加するという課題がある。
【００３４】
そこで、本実施形態のモータ制御装置１１０では、スキュー構造と高調波電流制御とを併用する。換言すると、モータ制御装置１１０は、スキュー構造を有するモータ５０に対して高調波電流制御を行う。そして、本実施形態の高調波電流制御は、上で述べた従来の高調波電流制御とは異なる。より具体的には、モータ制御装置１１０は、とある次数の電磁加振力を低減するスキュー角が設定されたモータ５０において、プラススキュー部５１ａに発生する電磁加振力とマイナススキュー部５１ｂに発生する電磁加振力の位相をそれぞれ調整（高調波電流制御）することにより、モータ５０に発生する複数次数の電磁加振力を同時に低減する。以下、詳細を説明する。
【００３５】
本実施形態のモータ制御装置１１０は、電気角６ｎ次の複数次数において、６次と１２次の電磁加振力を低減可能に構成される。図２を用いて上述したとおり、本実施形態のロータ５１は、軸方向において二つに分割された永久磁石５２ａ、５２ｂが周方向に所定のスキュー角（２θ）ずらして配置された段スキューを有している。
【００３６】
本実施形態におけるロータ５１のスキュー角２θは、１２次の電磁加振力を低減可能に設定される。具体的には、スキュー角２θは、プラススキュー部５１ａに発生する１２次の電磁加振力と、マイナススキュー部５１ｂに発生する１２次の電磁加振力との位相差が電気角１８０ｄｅｇとなるように設定される。これにより、プラススキュー部５１ａに発生する１２次の電磁加振力と、マイナススキュー部５１ｂに発生する１２次の電磁加振力とが打ち消し合うので、モータ５０に発生する１２次の電磁加振力を低減させることができる。
【００３７】
この状態では、６次の電磁加振力を低減できないため、本実施形態のモータ制御装置１１０は、６次の電磁加振力を対象とする高調波電流制御を実施する。
【００３８】
ここで、基本波電流に重畳する高調波電流（以下、「制御電流」とも称する）の振幅と位相を変化させると、プラススキュー部５１ａに発生する電磁加振力の振幅と位相、およびマイナススキュー部５１ｂに発生する電磁加振力の振幅と位相もそれぞれ変化する。この特性を活かし、本実施形態の高調波電流制御は、基本波電流に高調波電流を制御重畳することによって、電磁加振力の位相と振幅を制御する。より具体的には、本実施形態の高調波電流制御においては、基本波電流に重畳する高調波電流の目標値を、電磁加振力が最小になる点ではなく、スキュー構造による電磁加振力の相殺効果が最大となる点、すなわち、プラススキュー部５１ａの電磁加振力とマイナススキュー部５１ｂの電磁加振力との位相差が１８０ｄｅｇ、振幅差が０Ｎｍとなるように設定する。
【００３９】
図３は、高調波電流制御による電磁加振力の位相制御を説明するための図であって、プラススキュー部５１ａ及びマイナススキュー部５１ｂの各電磁加振力の位相差と、基本波電流に重畳する制御電流の位相との関係を示している。横軸は、制御電流の位相［ｄｅｇ］を示し、縦軸は、各電磁加振力の位相差［ｄｅｇ］を示す。
【００４０】
図示するように、本実施形態の高調波電流制御によれば、制御電流の位相を変化させることにより、プラススキュー部５１ａとマイナススキュー部５１ｂとの６次の電磁加振力の位相差を１８０ｄｅｇに制御することができる。詳細には、高調波電流制御に用いる制御電流の位相を１９０ｄｅｇ〜２００ｄｅｇ、または、２５０ｄｅｇ〜２６０ｄｅｇに制御することにより、モータ５０のプラススキュー側とマイナススキュー側の６次の電磁加振力の位相差を略１８０ｄｅｇに制御することができる。
【００４１】
図４は、高調波電流制御による電磁加振力の振幅制御を説明するための図であって、プラススキュー部５１ａ及びマイナススキュー部５１ｂの各電磁加振力の振幅差と、基本波電流に重畳する制御電流（高調波電流）の位相との関係を示している。横軸は、制御電流の位相［ｄｅｇ］を示し、縦軸は、プラススキュー部５１ａの６次の電磁加振力とマイナススキュー部５１ｂの６次の電磁加振力との振幅差［Ｎｍ］を示す。
【００４２】
図示するように、本実施形態の高調波電流制御によれば、制御電流の位相を変化させることにより、プラススキュー部５１ａとマイナススキュー部５１ｂとの６次の電磁加振力との振幅差を０Ｎｍに制御することができる。詳細には、高調波電流制御に用いる制御電流の位相を略１００ｄｅｇ、または、１９０ｄｅｇ〜２００ｄｅｇに制御することにより、モータ５０のプラススキュー側とマイナススキュー側の６次の電磁加振力の振幅差を略ゼロに制御することができる。
【００４３】
図５は、本実施形態の高調波電流制御による電磁加振力の低減効果を説明する図である。横軸は、制御電流の位相［ｄｅｇ］を示し、縦軸は、モータ５０に発生する６次の電磁加振力（トルクリップル）の低減効果［ｄＢ］を示している。
【００４４】
図から、制御電流の位相を１２０ｄｅｇ〜２８０ｄｅｇの範囲内に制御することによって電磁加振力を低減することができること、制御電流の位相を１９０ｄｅｇ程度に制御すれば、最も高い電磁加振力の低減効果を得ることができること等が分かる。
【００４５】
すなわち、本実施形態の高調波電流制御では、基本波電流成分に重畳する制御電流の位相を略１９０ｄｅｇに制御するのが好ましい。これにより、プラススキュー部５１ａとマイナススキュー部５１ｂとの６次の電磁加振力の位相差を略１８０ｄｅｇとし、且つ、振幅差を０Ｎｍとすることができる（図３、４参照）。その結果、プラススキュー部５１ａの回転に起因して発生する６次の電磁加振力と、マイナススキュー部５１ｂの回転に起因して発生する６次の電磁加振力とが相殺され、モータ５０の６次の電磁加振力を効果的に低減することができる（図５参照）。
【００４６】
図６は、本実施形態のスキュー構造と高調波電流制御とによる電磁加振力の低減効果を説明する図である。横軸は電磁加振力の電気角次数を示し、縦軸は電磁加振力の大きさ［Ｎｍ］を示している。図中の実線は、スキュー構造と高調波電流制御とを併用した場合、すなわち、本実施形態のモータ制御装置１１０により制御されたモータ５０の電磁加振力の大きさを示す。図中の点線は、モータ制御装置１１０において、高調波電流制御を行わない場合のモータ５０の電磁加振力の大きさを示す。図中の一点鎖線は、効果の比較対象として、スキュー構造を有さず、高調波電流制御も行わない場合のモータの電磁加振力の大きさを示す。
【００４７】
図から分かるように、モータ制御装置１１０は、モータ５０が有するスキュー構造によって１２次の電磁加振力を低減でき、さらに、スキュー構造だけでは改善することができなかった６次の電磁加振力を高調波電流制御によって低減することができている。
【００４８】
なお、スキュー構造により低減する対象次数は、高調波電流制御により低減する対象次数よりも大きいことがより好ましい。一般的に、電流制御は周波数が高い方が制御が困難になる。したがって、より周波数の高い領域の電磁加振力をスキュー構造で打ち消すことで、それよりも制御が容易な低周波側の領域にある電磁加振力を高調波電流制御の対象次数とすることにより、制御の安定性を向上させることができる。また、スキュー構造により低減する対象次数をより大きく設定することで、モータ５０のスキュー角をより小さくすることができるので、スキュー構造を有するモータ５０全体のトルク変動〈平均トルク〉への影響をより小さくすることができる。
【００４９】
また、スキュー構造を持たないモータに対して従来の電流制御により電磁加振力を低減しようとすると、モータに要求されるトルクが高い領域（高負荷領域）ではより多くの制御電流を重畳する必要がある。これに対して、本実施形態の高調波電流制御は、スキュー構造を有するモータ５０に対して行うので、上述したように、スキュー構造による相殺効果を利用して対象次数の電磁加振力を低減する。すなわち、本実施形態の高調波電流制御では、基本波電流に重畳する高調波電流の振幅と位相を制御するだけの制御電流量によって電磁加振力を低減するので、従来の電流制御よりも消費電力量を小さくすることができる。
【００５０】
図７は、制御対象のモータがスキュー構造を有しているか否かでの電流制御時における制御電流量の比較を示す図である。横軸は制御対象モータが出力するモータトルク［Ｎｍ］を示し、縦軸は電流制御時に基本波電流に重畳する制御電流量（高調波電流量）を示す。図中の実線は、スキュー構造を有する本実施形態のモータ５０を対象とする制御電流量を示す。図中の点線は、スキュー構造を有さないモータを対象とする従来の制御電流量を示している。
【００５１】
図から、従来の電流制御量はモータトルクが大きくなるほど、増加することが分かる。一方で、本実施形態の高調波電流制御における制御電流量は、モータトルクが大きくなっても特に１００Ｎｍ以上においては増加しておらず、電力消費量を従来に比べて大きく低減できていることが分かる。
【００５２】
以上、一実施形態のモータ制御装置１１０は、永久磁石５２ａ、５２ｂと、軸方向に分割された永久磁石５２ａ、５２ｂを周方向に所定の角度ずらして配置するスキュー構造を有するロータ５１と、ロータ５１を回転可能に収容するステータと、を備えるモータ５０の制御装置である。モータ制御装置１１０は、ロータ５１の回転に同期して回転するｄ軸およびｑ軸からなるｄｑ軸直交座標系においてモータ５０に所望のトルクを発生させる基本波電流に対して、モータに発生する電磁加振力を低減するための高調波電流を重畳する高調波電流制御を実行する。また、一実施形態のモータ制御装置１１０によれば、所定の角度（スキュー角）は、モータ５０に発生する所定の電気角次数の電磁加振力を低減可能に設定される。さらに、高調波電流制御は、スキュー構造が低減する所定の電気角次数とは異なる電気角次数の電磁加振力を低減する高調波電流を基本波電流に重畳する。これにより、スキュー構造を利用した電磁加振力の低減手法と、高調波電流制御による電磁加振力の低減手法とを併用することができるので、モータ５０に発生する複数次数の電磁加振力を同時に低減することができる。なお、基本波電流制御および高調波電流制御は一つのインバータにより実現可能であるため、従来のようにインバータを二つ用いることによるコストの増加を回避することができる。
【００５３】
また、一実施形態のモータ制御装置１１０によれば、高調波電流制御は、電磁加振力の位相と振幅とを制御するための高調波電流を基本波電流に重畳する。これにより、基本波電流に重畳する高調波電流の振幅と位相を制御するだけの制御電流量によって電磁加振力を低減することができるので、電磁加振力低減のための従来の電流制御よりも消費電力量を小さくすることができる。
【００５４】
そして、一実施形態のモータ制御装置１１０によれば、高調波電流制御は、スキュー構造によって複数に分割されたロータ５１のそれぞれに発生する電磁加振力（プラススキュー部５１ａの回転に起因して発生する電磁加振力と、マイナススキュー部５１ｂの回転に起因して発生する電磁加振力）が相互に打ち消し合うように当該電磁加振力の位相と振幅を制御する高調波電流を基本波電流に重畳する。これにより、スキュー構造による電磁加振力の相殺効果を利用して、スキュー構造だけでは改善することができなかった他の次数の電磁加振力を低減することができる。
【００５５】
また、一実施形態のモータ制御装置１１０によれば、スキュー構造によって低減する電磁加振力の電気角次数は、高調波電流制御によって低減する電磁加振力の電気角次数より大きい。これにより、高調波電流制御が低減対象とする次数の電磁加振力を、スキュー構造が低減対象とする次数の電磁加振力よりも制御が容易な低周波側にある電磁加振力に設定することができるので、制御の安定性を向上させることができる。
【００５６】
また、一実施形態のモータ制御装置１１０によれば、高調波電流制御は、ｄｑ軸直交座標系とは異なる基本波電流の周波数の整数倍の周波数で回転するｄｈｑｈ直交座標系（ｄｑ／ｄｈｑｈ変換器７）を用いて高調波電流を制御する。これにより、高調波電流制御を基本波電流性制御とは別個に独立して行うことができるので、より緻密な制御を可能とすることができる。
【００５７】
また、一実施形態のモータ制御装置１１０によれば、スキュー構造および高調波電流制御がそれぞれ低減する電磁加振力は、ロータ５１の径方向加振力とロータ５１の周方向加振力のいずれか一方である。すなわち、一実施形態のモータ制御装置１１０によれば、スキュー構造によって低減する電磁加振力の方向と、高調波電流制御によって低減する電磁加振力の方向とが異方向であってもよい。これにより、スキュー構造によって低減する電磁加振力は１２次の半径方向加振力とし、高調波電流制御によって低減する電磁加振力は６次の周方向加振力（トルクリップル）とする等、問題とする振動モードに応じて対象とする電磁加振力の方向を適宜設定することができる。
【００５８】
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。
【００５９】
例えば、モータ制御装置１１０が低減する電磁加振力の対象次数は６次と１２次である旨説明したが、これに限られない。制御対象のモータ特性等に応じて、６の倍数次数（６ｎ次数）のいずれか、あるいは５次、７次等の６ｎ次数以外の次数を対象としてもよい。
【００６０】
また、ロータ５１は軸方向に２分割である旨説明したが、これに限られない。上述した技術思想を適用する限り、２段以上のスキュー構造を有するロータ５１を対象としてもよい。
【００６１】
また、基本波電流制御および高調波電流制御を実現する基本波電流制御回路１００および高調波電流制御回路２００は上述した構成に限られない。例えば、非干渉制御器３を削除してもよい。なお、本発明にかかる基本波電流制御および高調波電流制御を実現する構成は、特許３８５２２８９号又は特許４０１９８４２号に開示された構成を用いてもよい。
【符号の説明】
【００６２】
５０…モータ
５１、５１ａ、５１ｂ…ロータ
５２ａ、５２ｂ…永久磁石
１００…基本波電流制御部（基本波電流制御回路）
２００…高調波電流制御部（基本波電流制御回路）
【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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