(57)【要約】【課題】  本発明の目的は、安価で駆動効率の高いＩＰＭ（Ｉｎｔｅｒｉｏｒ  Ｐｅｒｍａｎｅｎｔ  Ｍａｇｎｅｔ）モータ、およびＩＰＭモータの制御方法を提供することである。【解決手段】  スロットを備えた固定子と、極を備えた回転子と、固定子に対する前記回転子の駆動制御を行う制御装置とを備えたＩＰＭモータにおいて、固定子に対する回転子の初期位置角度の推定精度を、極の数およびスロットの数の組合わせにより生じる、固定子に対する回転子の安定位置の角度刻み精度と概ね等しくなるように選択する。【選択図】  図１
2006238601.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スロットを備えた固定子と、
極を備えた回転子と、
前記回転子の駆動制御を行う制御装置と
を具備し、
前記制御装置による前記固定子に対する前記回転子の初期位置の角度推定読み込み精度と、前記極の数および前記スロットの数の組合わせにより生じる、前記固定子に対する前記回転子の安定位置の角度刻み精度とが概ね等しいＩＰＭ（Ｉｎｔｅｒｉｏｒ  Ｐｅｒｍａｎｅｎｔ  Ｍａｇｎｅｔ）モータ。
【請求項２】
請求項１に記載のＩＰＭモータにおいて、
前記固定子に対する前記回転子の前記初期位置からの移動量を読取るためのベアリングセンサーを具備するＩＰＭモータ。
【請求項３】
請求項１または２に記載のＩＰＭモータにおいて、
前記固定子は１５個のスロットを備え、
前記回転子は１０個の極を備えるＩＰＭモータ。
【請求項４】
請求項１から３までのいずれか一項に記載のＩＰＭモータにおいて、
前記回転子に外部トルクが負荷されるとき、前記制御装置は、さらに、前記外部トルクの大きさに基づいて、前記固定子に対する前記回転子の角度位置の誤差を補正するための補正量ΔＱを、
ΔＱ＝ｋΣ（ｉｄ＊−ｉｄ_ｆｂ）
ΔＱ；補正量［°］
ｋ；ゲイン
ｉｄ＊；ｄ軸電流指令値
ｉｄ_ｆｂ；ｄ軸フィードバック電流値
として決定し、決定した前記補正量ΔＱに基づいて、前記固定子に対する前記回転子の前記角度位置を制御するＩＰＭモータ。
【請求項５】
請求項４に記載のＩＰＭモータにおいて、
前記ｋの値を調整することによって、前記補正量ΔＱを決定するＩＰＭモータ。
【請求項６】
スロットを備えた固定子と、極を備えた回転子と、前記回転子の駆動制御を行う制御装置とを具備するＩＰＭモータの駆動制御方法であって、
前記固定子に対する前記回転子の初期位置の角度推定読み込み精度と、前記極の数および前記スロットの数の組合わせにより生じる前記固定子に対する前記回転子の安定位置の角度刻み精度とを概ね等しくする駆動制御ステップを備える
ＩＰＭモータの駆動制御方法。
【請求項７】
請求項６に記載のＩＰＭモータの駆動制御方法において、
前記回転子に外部トルクが負荷されるとき、前記駆動制御ステップは、さらに、前記外部トルクの大きさに基づいて、前記固定子に対する前記回転子の角度位置の誤差を補正するための補正量ΔＱを、
ΔＱ＝ｋΣ（ｉｄ＊−ｉｄ_ｆｂ）
ΔＱ；補正量［°］
ｋ；ゲイン
ｉｄ＊；ｄ軸電流指令値
ｉｄ_ｆｂ；ｄ軸フィードバック電流値
として決定し、決定した前記補正量ΔＱに基づいて、前記固定子に対する前記回転子の前記角度位置を制御するトルク制御ステップを具備する
ＩＰＭモータの駆動制御方法。
【請求項８】
請求項７に記載のＩＰＭモータの駆動制御方法において、
前記トルク制御ステップは、前記ｋの値を調整することによって、前記補正量ΔＱを決定する補正量決定ステップを具備する
ＩＰＭモータの駆動制御方法。
【請求項９】
請求項１から５までのいずれか一項に記載のＩＰＭモータを、荷役用駆動モータとして具備するバッテリー式フォークリフト。
【請求項１０】
請求項１から５までのいずれか一項に記載のＩＰＭモータを、走行用駆動モータとして具備するバッテリー式フォークリフト。
【請求項１１】
請求項１から５までのいずれか一項に記載のＩＰＭモータを、走行用駆動モータとして具備する電気自動車。
【請求項１２】
請求項１から５までのいずれか一項に記載のＩＰＭモータを、走行用駆動モータとして具備するハイブリッド式電気自動車。
【請求項１３】
請求項１から５までのいずれか一項に記載のＩＰＭモータを、昇降用駆動モータとして具備するエレベータ。
【請求項１４】
請求項１から５までのいずれか一項に記載のＩＰＭモータを、走行用駆動モータとして具備する鉄道用車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＩＰＭモータとその制御方法に関し、特に低分解能ベアリングセンサを用いて制御されるＩＰＭモータとその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
油圧ポンプや車輪駆動方式の電動化が進み、ＤＣモータよりも高効率化を目指してＡＣモータが盛んに使用されるようになってきている。ＡＣモータの中でも、特にＩＰＭ（Ｉｎｔｅｒｉｏｒ  Ｐｅｒｍａｎｅｎｔ  Ｍａｇｎｅｔ）モータの駆動効率は高く、また応答性に優れているため、近年ＩＰＭモータが盛んに使用されるようになってきている。ＩＰＭモータの駆動制御には、従来のＤＣモータやＡＣモータ（誘導モータ）とは異なり、回転子の正確な位置情報が必要となる。
【０００３】
以下に、モータにおける回転子の位置情報を得る従来技術として用いられてきた位置検出装置の特徴を列記する。
【０００４】
（ａ）レゾルバ、エンコーダ
位置情報を得るためのレゾルバやＺ相有りのエンコーダは、高価である上、種類が限られ、軸径によっては合うものがない。
【０００５】
（ｂ）位置情報を得るためのホール素子＋エンコーダパルス
２つの検出手段が必要となり、ホール素子のための入力点数が増える。
【０００６】
（ｃ）低分解能パルスエンコーダ＋速度推定
低分解能パルスエンコーダの低分解能を補うために、速度を推定するアルゴリズムを組込む。このため計算量が多くなり、実用化が難しい。
【０００７】
（ｄ）センサレス制御
計算量が多く、応答性、信頼性の点で実用化が難しい。
【０００８】
上記した位置検出装置における回転子位置検出誤差は、モータにトルク誤差を生じさせる。回転子位置検出誤差の発生する要因としては、
（１）回転子初期位置推定誤差
（２）パルス分解能の不足
（３）ハード的な検出の遅れ、ソフト的な速度計算の遅れ
などが挙げられる。
【０００９】
従来の誘導モータでは、速度情報を得るために、主としてエンコ−ダやベアリングセンサが用いられてきた。一方、ＩＰＭモータでは、正確な位置情報を得るために、主としてレゾルバが用いられているが、価格が高価である。
【００１０】
このため、油圧ポンプや車輪駆動方式の高効率な電動化を安価に実現するためには、安価な位置検出装置を用いて、尚且つ、回転子の位置制御を精度良く行うことの出来るＩＰＭモータなどのＡＣモータの実現が求められている。
【００１１】
このような技術に関連して、以下のような提案がなされている。
【００１２】
特開平５−１４６１８８号公報に開示されている「電動機の速度制御装置」では、電動機と、この電動機の速度をパルス出力として送出する速度検出器と、最小次元の負荷トルク推定値オブザーバを速度制御周期と速度検出周期とにおける離散系モデルに変換し、速度検出器から出力されるパルス間隔での速度を推定する速度推定オブザーバとを備えた電動機の速度制御装置において、速度推定オブザーバは、トルク指令と負荷トルク推定値との偏差をオブザーバモデル機械時定数で積分したモデル出力推定値を得る第１演算部と、この第１演算部で得られたモデル出力推定値からパルス間隔における平均値を得る第２演算部と、この第２演算部の出力と速度検出器から出力されるパルス変化時に求まる平均値速度との偏差を算出する第１偏差部と、この第１偏差部に得られる偏差値をオブザーバゲイン倍して負荷トルク推定値を得るオブザーバゲイン部と、第１演算部のモデル出力推定値と第１偏差部の偏差値との偏差を求める第２偏差部と、この第２偏差部で求められた速度推定値と速度設定値との偏差を求める第３偏差部と、この第３偏差部で求められた偏差値が供給される速度アンプと、この速度アンプの出力とオブザーバゲイン部の負荷トルク推定値とを加算してトルク指令を得る加算部とからなり、速度検出器から出力されるパルスが入力されるまで速度制御周期毎に予測速度を演算する予測速度演算部と、この演算部で演算された予測速度と第２偏差部で求められた速度推定値が供給され、第２偏差部から出力される速度推定値が予測速度より大きくなったとき、オン出力を送出し、予測速度が速度推定値より大きいか等しくなったとき、オフ出力を送出するコンパレータと、このコンパレータがオン出力を送出したときは、予測速度を第３偏差部に供給し、コンパレータがオフ出力を送出したときは、速度推定値を第３偏差部に供給する切換接点とを備えたことを特徴とする電動機の速度制御装置が提案されている。
【００１３】
また、特開平８−５４２０５号公報に開示されている「回転電機の回転位置検出装置」では、電気角で１８０°毎に１つの状態とこれと異なる他の状態とが円周方向に関し隣接して交互に繰返すように構成して回転電機の回転軸に固着した円板と、円周方向に関し機械角で相互に１２０°隔てた位置にそれぞれ配設して円板の回転に伴なう前記１つの状態と他の状態とを検出し、各状態に対応する２値信号をそれぞれ送出する３個のセンサと、回転軸の正転，逆転を表わす情報とともに絶対位置間を細分割する回転角度に応じた数のパルスを発生するようこの回転軸に取付けた円板部及びこの円板部に近接して配設したセンサ部を有するロータリエンコーダと、３個のセンサが送出する２値信号の組合せにより電気角で６０°毎の回転軸の絶対位置を検出するとともに、この絶対位置を表わす信号とロータリエンコーダのセンサ部の出力信号である隣接する絶対位置間の相対位置を表わす信号とを処理して回転軸の回転位置を演算する演算手段とを有することを特徴とする回転電機の回転位置検出装置が提案されている。
【００１４】
また、特開２００２−４４９１０号公報に開示されている「モータの回転検出機構」では、モータの回転数を検出するセンサ部とモータ軸を支持するベアリング部とが一体化されたベアリングセンサを備え、このベアリングセンサをプレート部材によってモータのエンドカバーに取り付けたモータの回転検出機構において、ベアリング部は、モータのエンドカバーに形成した第１の凹部に嵌合しているとともに、エンドカバーより内側へ突出しており、プレート部材に、突出したベアリング部のコーナーと嵌合する第２の凹部を形成したことを特徴とするモータの回転検出機構が提案されている。
【００１５】
また、特開平９−２３８４９５号公報に開示されている「電気角検出装置および同期モータの駆動装置」では、多相交流を巻線に流し、該巻線による磁界と永久磁石による磁界との相互作用により回転子を回転させる同期モータの電気角検出装置であって、多相の各巻線に電流が流れる組合わせに対して所定の電圧を印加し、該印加した電圧に応じて多相の各巻線に流れる電流の挙動と電気角との関係を予め記憶する記憶手段と、組合わせに対して電圧を印加する電圧印加手段と、該電圧印加手段により印加された電圧によって多相の各巻線に流れる電流の挙動を各々検出する検出手段と、該検出手段により検出された各巻線の電流の挙動に基づいて、記憶手段に記憶された関係を参照し、モータの電気角を０〜２πの間で求める電気角演算手段とを備えた電気角検出装置が提案されている。
【００１６】
また、特開２００４−０１８１９０号公報に開示されている「揚高検出装置およびそれを備えるリフトトラック」では、昇降体に設けられた回転自在な昇降案内ローラの回転数を検出する回転検出手段と、該昇降案内ローラの回転数に基づいて演算により昇降体の昇降移動量を導出する移動量導出手段と、該昇降移動量を累算して昇降体の現在の揚高を導出する揚高導出手段とを備える揚高検出装置が提案されている。
【００１７】
【特許文献１】特開平５−１４６１８８号公報
【特許文献２】特開平８−５４２０５号公報
【特許文献３】特開２００２−４４９１０号公報
【特許文献４】特開平９−２３８４９５号公報
【特許文献５】特開２００４−０１８１９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
本発明の目的は、安価で駆動効率の高いＩＰＭ（Ｉｎｔｅｒｉｏｒ  Ｐｅｒｍａｎｅｎｔ  Ｍａｇｎｅｔ）モータ、およびＩＰＭモータの制御方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
以下に、［発明を実施するための最良の形態］で使用する番号・符号を括弧付きで用いて、課題を解決するための手段を説明する。これらの番号・符号は、［特許請求の範囲］の記載と［発明を実施するための最良の形態］の記載との対応関係を明らかにするために付加されたものであるが、［特許請求の範囲］に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。
【００２０】
本発明のＩＰＭ（Ｉｎｔｅｒｉｏｒ  Ｐｅｒｍａｎｅｎｔ  Ｍａｇｎｅｔ）モータ（１００）は、スロット（１０２）を備えた固定子（１０１）と、極（１０４）を備えた回転子（１０３）と、回転子の駆動制御を行う制御装置（２００）とを備え、制御装置による固定子に対する回転子の初期位置の角度推定読み込み精度と、極の数およびスロットの数の組合わせにより生じる、固定子に対する回転子の安定位置の角度刻み精度とが概ね等しい。
【００２１】
また、本発明のＩＰＭモータ（１００）は、固定子（１０１）に対する回転子（１０３）の初期位置からの移動量を読取るためのベアリングセンサー（３）を備える。
【００２２】
また、本発明のＩＰＭモータ（１００）に係わる固定子（１０１）は１５個のスロット（１０２）を備え、回転子（１０３）は１０個の極を備える。
【００２３】
また、本発明のＩＰＭモータ（１００）は、回転子（１０１）に外部トルクが負荷されるとき、制御装置（２００）は、さらに、外部トルクの大きさに基づいて、固定子（１０１）に対する回転子の角度位置の誤差を補正するための補正量ΔＱを、
ΔＱ＝ｋΣ（ｉｄ＊−ｉｄ_ｆｂ）
ΔＱ；補正量［°］
ｋ；ゲイン
ｉｄ＊；ｄ軸電流指令値
ｉｄ_ｆｂ；ｄ軸フィードバック電流値
として決定し、決定した補正量ΔＱに基づいて、固定子に対する回転子の角度位置を制御する。
【００２４】
また、本発明のＩＰＭモータ（１００）は、ｋの値を調整することによって、補正量ΔＱを決定する。
【００２５】
また、本発明のＩＰＭモータ（１００）の駆動制御方法は、スロット（１０２）を備えた固定子（１０１）と、極（１０４）を備えた回転子（１０３）と、回転子の駆動制御を行う制御装置（２００）とを備えるＩＰＭモータの駆動制御方法であって、固定子に対する回転子の初期位置の角度推定読み込み精度と、極の数およびスロットの数の組合わせにより生じる固定子に対する回転子の安定位置の角度刻み精度とを概ね等しくする駆動制御ステップを備える。
【００２６】
また、本発明のＩＰＭモータ（１００）の駆動制御方法は、回転子（１０３）に外部トルクが負荷されるとき、駆動制御ステップは、さらに、外部トルクの大きさに基づいて、固定子（１０１）に対する回転子の角度位置の誤差を補正するための補正量ΔＱを、
ΔＱ＝ｋΣ（ｉｄ＊−ｉｄ_ｆｂ）
ΔＱ；補正量［°］
ｋ；ゲイン
ｉｄ＊；ｄ軸電流指令値
ｉｄ_ｆｂ；ｄ軸フィードバック電流値
として決定し、決定した補正量ΔＱに基づいて、固定子に対する回転子の角度位置を制御するトルク制御ステップを備える。
【００２７】
また、本発明のＩＰＭモータ（１００）の駆動制御方法に係わるトルク制御ステップは、ｋの値を調整することによって、補正量ΔＱを決定する補正量決定ステップを備える。
【００２８】
また、本発明のバッテリー式フォークリフトは、請求項１から５までのいずれか一項に記載のＩＰＭモータ（１００）を、荷役用駆動モータとして備える。
【００２９】
また、本発明のバッテリー式フォークリフトは、請求項１から５までのいずれか一項に記載のＩＰＭモータ（１００）を、走行用駆動モータとして備える。
【００３０】
また、本発明の電気自動車は、請求項１から５までのいずれか一項に記載のＩＰＭモータ（１００）を、走行用駆動モータとして備える。
【００３１】
また、本発明のハイブリッド式電気自動車は、請求項１から５までのいずれか一項に記載のＩＰＭモータ（１００）を、走行用駆動モータとして備える。
【００３２】
また、本発明のエレベータは、請求項１から５までのいずれか一項に記載のＩＰＭモータ（１００）を、昇降用駆動モータとして備える。
【００３３】
また、本発明の鉄道用車両は、請求項１から５までのいずれか一項に記載のＩＰＭモータ（１００）を、走行用駆動モータとして備える。
【発明の効果】
【００３４】
本発明により、安価で駆動効率の高いＩＰＭ（Ｉｎｔｅｒｉｏｒ  Ｐｅｒｍａｎｅｎｔ  Ｍａｇｎｅｔ）モータ、およびＩＰＭモータの制御方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
添付図面を参照して、本発明によるＩＰＭモータとその制御方法を実施するための最良の形態を以下に説明する。
【００３６】
本発明のＩＰＭモータとその制御方法は、スロットを備えた固定子と、極を備えた回転子と、固定子に対する上記回転子の駆動制御を行う制御装置とを備えたＩＰＭモータにおいて、固定子に対する回転子の初期位置角度の推定精度を、極の数およびスロットの数の組合わせにより生じる、固定子に対する回転子の安定位置の角度刻み精度と概ね等しくなるように選択する。回転子の位置角度の検出には、安価なベアリングセンサが用いられる。固定子に対する回転子の初期位置角度の推定精度と、固定子に対する回転子の安定位置の角度刻み精度とが概ね等しいことにより、制御装置は精度良く回転子の位置情報を取得し、回転子の位置制御を実施することができる。さらに、回転子に外部トルクが負荷される際には、上記制御装置により外部トルクの大きさに基づいた回転子の位置角度の補正量が求められ、この補正量に基づいて回転子の位置角度が補正制御される。これにより、安価で高効率のＩＰＭモータを実現することが出来る。
【００３７】
（実施の形態１）
図１に、本発明に係わる実施の形態１における３相ＩＰＭモータのブロック構成、およびＩＰＭモータをトルク制御する際の電流制御フローを示す。本実施の形態のＩＰＭモータ１００は、ＩＰＭモータ本体部５０と、ＩＰＭモータ本体部５０の駆動制御を行うためのモータ制御装置２００と、モータ制御装置２００からの制御信号を増幅してＩＰＭモータ本体部へ入力するためのインバータ１４とを備えている。
【００３８】
ＩＰＭモータ本体部５０は、ＩＰＭモータ本体２と、ベアリングセンサ３とを備えている。ベアリングセンサ３は、ＩＰＭモータ本体２の回転子と、本実施の形態のＩＰＭモータ１００により駆動される駆動伝達物との間に配設される。そして、ベアリングセンサ３により、ＩＰＭモータ本体２の回転子１０３の初期位置からの移動量が検出される。モータ制御装置２００は、速度・位置計算部１、Ａ／Ｄ変換部４、３相／２相変換部５、Ａ／Ｄ変換器６、トルク指令ランプ処理部７、電流指令作成部８、ＰＩ制御部９、電圧指令リミッタ１０、２相／３相変換部１１、３次高調波注入部１２、およびデューティ計算部１３を備えている。
【００３９】
図１に示される、ＩＰＭモータ１００をトルク制御する際の電流制御フローに基づいて、本実施の形態の動作原理を説明する。本実施の形態に係わるモータ制御装置２００は、３相ＩＰＭモータの制御に適用しているが、他のモータ（３相よりも相数の多いＩＰＭモータ、多相誘導モータ、多相シンクロナス・リラクタンスモータ等）の制御にも適用可能である。
【００４０】
本実施の形態におけるＩＰＭモータ１００の駆動制御においては、スロット１０２を備えた固定子１０１と、極１０４を備えた回転子１０３と、回転子１０３の駆動制御を行うモータ制御装置２００とを備えたＩＰＭモータ１００の駆動制御であって、固定子１０１に対する回転子１０３の初期位置の角度推定読み込み精度と、極１０４の数およびスロット１０２の数の組合わせにより生じる固定子１０１に対する回転子１０３の安定位置の角度刻み精度とが概ね等しくなるように、極１０４の数およびスロット１０２の数の組合わせが選択されている。
【００４１】
図１において、速度・位置計算部１は、ＩＰＭモータ本体２のＡＢ相パルス信号あるいはベアリングセンサ３の出力に基づいて、ＩＰＭモータ本体２の回転数Ｎおよび電流位相（回転位置）θを計算する。Ａ／Ｄ変換部４は、ＩＰＭモータ本体２を流れる電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗをＡ／Ｄ変換して、３相／２相変換部５に出力する。３相／２相変換部５は、ＩＰＭモータ本体２の電流位相θと周知の３相／２相変換式とに基づいて、３相のモータ電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗを２相の電流ｉｄ、ｉｑ、言い換えるとベクトル制御のためのｄ、ｑ軸電流ｉｄ、ｉｑに変換する。
【００４２】
このモータ制御装置２００では、アナログトルク指令Ｔ＊＊がＡ／Ｄ変換器６によってデジタルトルク指令Ｔ＊に変換される。トルク指令ランプ処理部７は、このデジタルトルク指令Ｔ＊をランプ関数に基づいてランプ処理し、そのランプ処理されたデジタルトルク指令Ｔ＊を電流指令作成部８に出力する。電流指令作成部８は、与えられるデジタルトルク指令Ｔ＊とモータ回転数Ｎに基づいてモータ２の全損失を最小にする電流指令ｉ＊ｄ、ｉ＊ｑを設定する。
【００４３】
ＰＩ制御部９は、電流指令作成部８から出力されるｄ、ｑ軸電流指令ｉ＊ｄ、ｉ＊ｑと３相／２相変換部５から出力されるＩＰＭモータ本体２の実電流ｉｄ、ｉｑとの偏差にＰＩ（比例・積分）処理を施して、該偏差に対応する電圧指令Ｖ＊ｄ、Ｖ＊ｑを出力する。このＰＩ制御部９から出力される電圧指令Ｖ＊ｄ、Ｖ＊ｑは、電圧指令リミッタ１０を介して２相／３相変換部１１に入力される。
【００４４】
２相／３相変換部１１は、ＩＰＭモータ本体２の電流位相θと周知の２相／３相変換式とに基づいて、上記電圧指令Ｖ＊ｄ、ｖ＊ｑを３相の電圧指令Ｖ＊ｕ，Ｖ＊ｖ，Ｖ＊ｗに変換する。この２相／３相変換部１１から出力される電圧指令ｖ＊ｕ，Ｖ＊ｖ，Ｖ＊ｗは、３次高調波注入部１２で３次高調波を注入され、かつ、デューティ計算部１３でＰＷＭ制御のためのデューティ比を設定された後、インバータ１４に入力される。これにより、インバータ１４は、図示せぬバッテリの直流出力電力を上記電圧指令Ｖ＊ｕ，Ｖ＊ｖ，Ｖ＊ｗに対応する電力に変換して、この電力をＩＰＭモータ本体２に供給する。
【００４５】
このように、本実施の形態のモータ制御装置２００により、上記デジタルトルク指令Ｔ＊に対応したトルクを発生するようにＩＰＭモータ本体２が駆動する。
【００４６】
本実施の形態のモータ制御装置２００は、さらに、位置補正部１５を備えている。位置補正部１５は、ＩＰＭモータ本体２に負荷される外部トルクに起因するＩＰＭモータ本体２の回転子の位置角度の誤差をゼロにすることを目的とし、外部トルク負荷時のＩＰＭモータ本体２の回転子の位置角度の誤差に相当する位置補正量（電気角）を演算し、位置補正量に基づく制御信号を出力するものである。位置補正部１５は、電流指令作成部８から出力されるｄ、ｑ軸電流指令ｉ＊ｄ、ｉ＊ｑと３相／２相変換部５から出力されるＩＰＭモータ本体２の実電流ｉｄ、ｉｑとの偏差に基づいて、トルク負荷時のＩＰＭモータ本体２の回転子の初期位置推定誤差に相当する位置補正量（電気角）ΔＱを以下に示す関係式によって求める。
【００４７】
ΔＱ＝ｋΣ（ｉｄ＊−ｉｄ_ｆｂ）
ΔＱ；補正量［°］
ｋ；ゲイン
ｉｄ＊；ｄ軸電流指令値
ｉｄ_ｆｂ；ｄ軸フィードバック電流値
位置補正量ΔＱが求まると、求められた位置補正量ΔＱに基づく制御信号を出力する。そして、位置補正量ΔＱに基づく制御信号Δθeと、速度・位置計算部１から出力されるＩＰＭモータ本体２の電流位相（回転位置）θ信号との偏差が、２相／３相変換部１１および３相／２相変換部５とに入力される。
【００４８】
ＩＰＭモータ本体２に負荷される外部トルクの大きさに応じて、位置誤差をゼロにするようにｋ（ゲイン）の値が決定される。外部トルクが増大するに連れて、ｋの値は次第に小さい値に設定される。また、回転子の低速回転時には、ＩＰＭモータ本体２中に埋め込まれている永久磁石に対する弱め磁界の程度が小さく、位置誤差がトルク誤差に与える影響が小さいのでｋの値は小さく設定される。一方、回転子の高速回転時には、ＩＰＭモータ本体２中に埋め込まれている永久磁石に対する弱め磁界の程度が大きく、位置誤差がトルク誤差に与える影響が大きいのでｋの値は低速回転時に比較して相対的に大きく設定される。これにより、ＩＰＭモータ本体２に外部トルクが負荷された際の回転子の位置誤差が補正され、純粋にデジタルトルク指令Ｔ＊に対応したトルクを発生するようにＩＰＭモータ本体２が駆動される。
【００４９】
図２に、本発明に係わる実施の形態１のＩＰＭモータ１００に備わるＩＰＭモータ本体２の断面を示す。図２に示すように、ＩＰＭモータ本体２は、１５個のスロット１０２を有した固定子１０１と、１０個の極１０４を有した回転子１０３とを備えている。回転子１０３におけるそれぞれの極１０４の内部には、磁石１０５が埋め込まれている。この、１５個のスロット１０２と１０個の極１０４との組み合わせにより、回転子１０３には、固定子１０１との位置関係において、安定に滞留することのできる安定点が生じる。
【００５０】
図３に、本実施の形態における固定子１０１の任意点に対する回転子１０３の任意点の準安定点を含めた安定点を機械角で示す。
【００５１】
本実施の形態のＩＰＭモータ１００は、その固定子１０１の有するスロット１０２の数と、回転子１０３の有する極１０４の数との組み合わせから、比較的大きなコギングトルクが生じ、回転子１０３の安定点は、図３に示されるように数通りに決まる。安定点は、回転子１０３が１回転する間にスロット数分存在し、本実施の形態においては、３６０°／１５＝２４°刻みに１５点存在する。また、スロット１０２同士のちょうど中間地点に極１０４が位置する時には、両サイドのスロット１０２から極１０４が同時に引かれる事により、回転子１０３は、準安定点としてその場に滞留する。本実施の形態においては、スロット１０２同士の中間地点として、１５の準安定点が存在する。このため、本実施の形態のＩＰＭモータ１００においては、準安定点を含めた安定点が、おおよそ機械角で１２°毎に３０点存在している。
【００５２】
本実施の形態のＩＰＭモータ１００においては、回転子１０３の初期位置角度の推定のために電気角で６０°刻み（機械角で１２°刻み）に回転子位置を推定する初期位置推定アルゴリズムを備えている。上記１２°刻みに存在する安定点に起因する回転子１０３の１２°刻みの回転角の位置情報を、精度良く推定することができる。そして、回転子の回転角の位置情報をモータ制御装置２００にフィードバックすることにより、本実施の形態のＩＰＭモータ１００の駆動効率を向上させることができる。
【００５３】
本実施の形態により、安価なベアリングセンサーと従来の回転子初期位置角度の推定アルゴリズムのみで、ＩＰＭモータを低速大トルクから高速回転まで高効率に制御することが可能となる。また、これにより、誘導モータと部品の共通化が実現し、生産コストの低減が実現する。
【００５４】
（実施の形態２）
本発明に係わる実施の形態２は、実施の形態１のＩＰＭモータ１００を荷役用駆動モータとして備えたバッテリー式フォークリフトである。
【００５５】
本実施の形態においては、荷役用駆動モータとして実施の形態１のＩＰＭモータ１００を備えることにより、安価で、低速大トルクから高速回転まで高効率に制御することができ、コンパクトな荷役部を備えたバッテリー式フォークリフトを実現することができる。
【００５６】
（実施の形態３）
本発明に係わる実施の形態３は、実施の形態１のＩＰＭモータ１００を走行用駆動モータとして備えたバッテリー式フォークリフトである。
【００５７】
本実施の形態においては、走行用駆動モータとして実施の形態１のＩＰＭモータ１００を使用することにより、安価で、低速大トルクから高速回転まで高効率に制御することができ、コンパクトな走行用駆動部を備えたバッテリー式フォークリフトを実現することができる。
【００５８】
（実施の形態４）
本発明に係わる実施の形態４は、実施の形態１のＩＰＭモータ１００を走行用駆動モータとして備えた電気自動車である。
【００５９】
本実施の形態においては、走行用駆動モータとして実施の形態１のＩＰＭモータ１００を使用することにより、安価で、低速大トルクから高速回転まで高効率に制御することができ、コンパクトな走行用駆動部を備えた電気自動車を実現することができる。
【００６０】
（実施の形態５）
本発明に係わる実施の形態５は、実施の形態１のＩＰＭモータ１００を走行用駆動モータとして備えたハイブリッド式電気自動車である。
【００６１】
本実施の形態においては、走行用駆動モータとして実施の形態１のＩＰＭモータ１００を使用することにより、安価で、低速大トルクから高速回転まで高効率に制御することができ、コンパクトな走行用駆動部を備えたハイブリッド式電気自動車を実現することができる。
【００６２】
（実施の形態６）
本発明に係わる実施の形態６は、実施の形態１のＩＰＭモータ１００を昇降用駆動モータとして備えたエレベータである。
【００６３】
本実施の形態においては、昇降用駆動モータとして実施の形態１のＩＰＭモータ１００を使用することにより、安価で、低速大トルクから高速回転まで高効率に制御することができ、コンパクトな昇降用駆動部を備えたエレベータを実現することができる。
【００６４】
（実施の形態７）
本発明に係わる実施の形態７は、実施の形態１のＩＰＭモータ１００を走行用駆動モータとして備えた鉄道用車両である。
【００６５】
本実施の形態においては、走行用駆動モータとして実施の形態１のＩＰＭモータ１００を使用することにより、安価で、低速大トルクから高速回転まで高効率に制御することができ、コンパクトな走行用駆動部を備えた鉄道用車両を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】実施の形態１のＩＰＭモータのブロック構成、およびＩＰＭモータをトルク制御する際の電流制御フローを示す図である。
【図２】実施の形態１のＩＰＭモータにおけるＩＰＭモータ本体の断面を示す図である。
【図３】実施の形態１のＩＰＭモータにおける回転子の安定点を示す図である。
【符号の説明】
【００６７】
１…速度・位置計算部
２…ＩＰＭモータ本体
３…ベアリングセンサ
４、６…Ａ／Ｄ変換部
５…３相／２相変換部
８…電流指令作成部
９…ＰＩ制御部
１１…２相／３相変換部
１４…インバータ
１５…位置補正部
５０…ＩＰＭモータ本体部
１００…ＩＰＭモータ
１０１…固定子
１０２…スロット
１０３…回転子
１０４…極
１０５…磁石
【図１】
2006238601.tif 000003
【図２】
2006238601.tif 000004
【図３】
2006238601.tif 000005