(57)【要約】【課題】低コストで電動機のトルクリプルや振動・騒音を低減させる制御装置を提供する。【解決手段】回転駆動力を発生させる巻線を有する電動機１０ａと、電動機１０ａの巻線に供給される回転駆動電流を制御するための第１制御信号と高調波電流を制御するための第２制御信号とを生成する電動機制御手段１９ａと、電動機制御手段１９ａにより生成された第１制御信号に基づき電動機１０ａを回転駆動させる回転駆動電流を供給する電流駆動手段１６ａと、電動機制御手段１９ａにより生成された第２制御信号に基づき電動機１０ａの巻線に供給される高調波電流を供給する高調波電流駆動手段２０ａとを備える。【選択図】図１
2008289322.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転駆動力を発生させる巻線を有する電動機と、
前記電動機の巻線に供給される回転駆動電流を制御するための第１制御信号と高調波電流を制御するための第２制御信号とを生成する電動機制御手段と、
前記電動機制御手段により生成された第１制御信号に基づき前記電動機を回転駆動させる回転駆動電流を供給する第１電流駆動手段と、
前記電動機制御手段により生成された第２制御信号に基づき前記電動機の巻線に供給される高調波電流を供給する第２電流駆動手段と、
を備えることを特徴とする制御装置。
【請求項２】
前記電動機の回転角を検出する回転角検出手段と、
前記第１電流駆動手段により供給された回転駆動電流を検出する第１電流検出手段と、
前記第２電流駆動手段により供給された高調波電流を検出する第２電流検出手段とを備え、
前記電動機制御手段は、前記回転角検出手段により検出された回転角と、前記第１電流検出手段により検出された回転駆動電流と、前記第２電流検出手段により検出された高調波電流とに基づき第１制御信号及び第２制御信号を生成することを特徴とする請求項１記載の制御装置。
【請求項３】
前記第１電流駆動手段により供給された回転駆動電流と前記第２電流駆動手段により供給された高調波電流とを合成する電流合成手段を備えることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の制御装置。
【請求項４】
前記電動機は、前記第１電流駆動手段により供給された回転駆動電流を流す第１巻線と前記第２電流駆動手段により供給された高調波電流を流す第２巻線とを備えることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の制御装置。
【請求項５】
前記電動機は、前記第１電流駆動手段により供給された回転駆動電流と前記第２電流駆動手段により供給された高調波電流とをそれぞれ内側の線と外側の線に個別に流した同軸線を巻線として備えることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の制御装置。
【請求項６】
回転駆動力を発生させる巻線を有する電動機と、
前記電動機の巻線に供給される第１電流を制御し且つデッドタイムを調整するための第１制御信号と、前記第１電流と共に前記電動機の巻線に供給されて前記電動機のトルクリプルを低減するための第２電流を制御し且つデッドタイムを調整するための第２制御信号とを生成する電動機制御手段と、
前記電動機制御手段により生成された第１制御信号に基づき第１電流を供給するとともにデッドタイムを調整する第１電流駆動手段と、
前記電動機制御手段により生成された第２制御信号に基づき第２電流を供給するとともにデッドタイムを調整する第２電流駆動手段と、
を備えることを特徴とする制御装置。
【請求項７】
前記電動機の回転角を検出する回転角検出手段と、
前記第１電流駆動手段により供給された第１電流を検出する第１電流検出手段と、
前記第２電流駆動手段により供給された第２電流を検出する第２電流検出手段とを備え、
前記電動機制御手段は、前記回転角検出手段により検出された回転角と、前記第１電流検出手段により検出された第１電流と、前記第２電流検出手段により検出された第２電流とに基づき第１制御信号及び第２制御信号を生成することを特徴とする請求項６記載の制御装置。
【請求項８】
前記第１電流駆動手段により供給された第１電流と前記第２電流駆動手段により供給された第２電流とを合成する電流合成手段を備えることを特徴とする請求項６又は請求項７記載の制御装置。
【請求項９】
前記電動機は、前記第１電流駆動手段により供給された第１電流を流す第１巻線と前記第２電流駆動手段により供給された第２電流を流す第２巻線とを備えることを特徴とする請求項６又は請求項７記載の制御装置。
【請求項１０】
前記電動機は、前記第１電流駆動手段により供給された第１電流と前記第２電流駆動手段により供給された第２電流とをそれぞれ内側の線と外側の線に個別に流した同軸線を巻線として備えることを特徴とする請求項６又は請求項７記載の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動機を制御する制御装置に係り、特に電動機のトルクリプルや振動・騒音を低減させる制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図６は、従来の電動機１０を制御する制御装置の構成を示す図である。電動機１０は、一般的には固定子に３相巻線（Ｕ相,Ｖ相,Ｗ相）が巻かれていて、巻線へ供給された電流により、回転駆動力を発生する。
【０００３】
回転角検出手段１２は、電動機１０の回転角を検出する。回転角検出手段により検出された回転角は、電動機制御手段１９で回転速度の計算やベクトル制御での変換位相等に用いられる。
【０００４】
目標設定手段１４は、目標回転速度や目標トルク等の電動機制御の目標を設定する。設定された電動機制御の目標値は、電動機制御手段１９に入力され、電動機制御手段１９における制御目標となる。
【０００５】
電動機制御手段１９は、電動機１０の回転角や電動機１０の電流に基づいて、回転速度の計算やベクトル制御、トルク計算等を行うとともに、目標設定手段１４により設定された制御目標値に基づき、電動機１０への供給電流を制御するための制御信号を生成する。
【０００６】
電流駆動手段１６は、例えばインバータであり、電動機制御手段１９により生成された制御信号に基づき電流を駆動する。駆動された電流は、電動機１０の巻線へ供給される。
【０００７】
電流検出手段１８は、電流駆動手段１６により駆動された電流を検出する。検出された電流値は、電動機制御手段１９でトルク計算等に用いられる。
【０００８】
一般に、永久磁石同期電動機は、誘導電動機に比べ同じ出力に対して小型に製作が可能である。そのため、永久磁石同期電動機は、近年様々なシステムの駆動部に使われつつある。
【０００９】
しかしながら、永久磁石同期電動機において、磁極を回転させる電機子磁束の変化は、本来ならば正弦波状であるべきところ、スロットの影響により歪んでしまう。この磁束変化の歪みは、電動機の発生トルクを脈動させ、回転むらや振動・騒音等の要因となる。
【００１０】
理想的には、電機子巻線電流により生成される磁束の空間分布は、正弦波状が望ましい。ところが、実際には電機子巻線の本数が有限であるため、電機子巻線電流により生成される磁束の空間分布は、階段状となる。実磁束分布は、磁極がスロットを通過する度に階段状の形状を変化させるため、スロットリプルとして発生トルクを歪ませる要因となる。
【００１１】
電動機巻線のスキュー等の対策により、トルクリプルを問題のないレベルに抑えることもできるが、コスト上昇を招く。
【００１２】
また、トルクリプルの低減方法として、例えば、トルクリプルが電動機の回転角と相関性を持つことからこの相関関係を記憶装置に記憶させ、電動機の回転角に基づいてこれと対応するトルクリプルデータを読み出し、トルク指令値からリプル分を差し引いたものを新たなトルク指令値とする方法がある（例えば、特許文献１参照）。
【００１３】
また、電動機回転角θと、調整ゲインＡと初期位相αとから、トルクリプル補正信号Ｔｃｏｍｐ＝Ａ・ｓｉｎ（ｎ×θ＋α）を演算し、電動機の回転周期に同期させてフィードフォワード的に目標トルク指令に加算してトルクリプルを打ち消す方法がある（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平１１−２９９２７７号公報
【特許文献２】特開平７−１２９２５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、上述したような方法を用いても、トルクリプルや振動・騒音の低減を行うためには、電流駆動手段に容量の大きい高速なパワーデバイスを用いる必要があり、多大なコストを要するという問題がある。
【００１５】
本発明は上述した従来技術の問題点を解決するもので、低コストで電動機のトルクリプルや振動・騒音を低減させる制御装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明に係る制御装置は、上記課題を解決するために、第１の発明は、回転駆動力を発生させる巻線を有する電動機と、前記電動機の巻線に供給される回転駆動電流を制御するための第１制御信号と高調波電流を制御するための第２制御信号とを生成する電動機制御手段と、前記電動機制御手段により生成された第１制御信号に基づき前記電動機を回転駆動させる回転駆動電流を供給する第１電流駆動手段と、前記電動機制御手段により生成された第２制御信号に基づき前記電動機の巻線に供給される高調波電流を供給する第２電流駆動手段とを備えることを特徴とする。
【００１７】
第２の発明は、回転駆動力を発生させる巻線を有する電動機と、前記電動機の巻線に供給される第１電流を制御し且つデッドタイムを調整するための第１制御信号と、前記電動機の巻線に供給される第２電流を制御し且つデッドタイムを調整するための第２制御信号とを生成する電動機制御手段と、前記電動機制御手段により生成された第１制御信号に基づき第１電流を供給するとともにデッドタイムを調整する第１電流駆動手段と、前記電動機制御手段により生成された第２制御信号に基づき第２電流を供給するとともにデッドタイムを調整する第２電流駆動手段とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の第１の発明によれば、回転駆動電流を供給する第１電流駆動手段の他に、高調波電流を供給するための容量が小さく応答が速い第２電流駆動手段を備えることで、低コストでトルクリプルや振動・騒音の低減を行うことができる。
【００１９】
本発明の第２の発明によれば、デッドタイムを調整する電動機制御手段を備えることで、低コストでトルクリプルや振動・騒音の低減を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の制御装置の実施の形態を、図面に基づいて詳細に説明する。
【実施例１】
【００２１】
以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の実施例１の制御装置の構成を示すブロック図である。なお、図６における構成要素と同一ないし均等のものは、前記と同一符号を以て示し、重複した説明を省略する。
【００２２】
まず、本実施の形態の構成を説明する。図１に示すように、本実施の形態の制御装置は、電動機１０ａ、回転角検出手段１２、目標設定手段１４ａ、電流駆動手段１６ａ、電流検出手段１８、電動機制御手段１９ａ、高調波電流駆動手段２０ａ、電流検出手段２２、及び電流合成手段２４ａで構成されている。
【００２３】
電動機１０ａは、回転駆動力を発生させる巻線を有し、巻線へ供給された電流により、回転駆動力を発生する。回転角検出手段１２は、電動機１０ａの回転角を検出する。目標設定手段１４ａは、目標回転速度や目標トルク等の電動機制御の目標を設定する。
【００２４】
電動機制御手段１９ａは、電動機１０ａの回転角や電動機１０ａの電流に基づいて、回転速度の計算やベクトル制御、トルク計算等を行うとともに、目標設定手段１４ａにより設定された制御目標値に基づき、電動機１０ａの巻線に供給される回転駆動電流を制御するための第１制御信号と高調波電流を制御するための第２制御信号とを生成する。具体的には、電動機制御手段１９ａは、トルクリプルを低減するために、例えば回転駆動電流の周波数の６倍の周波数を有するトルクリプルを発生させるのに相当する電流を計算し、その計算された電流の逆位相の電流が高調波電流として供給されるように第２制御信号を生成する。
【００２５】
なお、電動機１０ａが３相巻線を有する場合、トルクリプルは、一般的に回転駆動電流の周波数の６倍の周波数を有するが、１２倍、１８倍の周波数を有する可能性も考えられる。そのような場合であっても、電動機制御手段１９ａは、トルクリプルを低減するために適切な高調波電流を計算し、第２制御信号を生成する。
【００２６】
電流駆動手段１６ａは、本発明の第１電流駆動手段に対応し、電動機制御手段１９ａにより生成された第１制御信号に基づき電動機１０ａを回転駆動させる回転駆動電流を供給する。したがって、電流駆動手段１６ａは、電動機１０ａの回転駆動力を発生させる容量を必要とするため、容量の大きく低コストな汎用インバータが用いられる。
【００２７】
電流検出手段１８は、本発明の第１電流検出手段に対応し、電流駆動手段１６ａにより供給された回転駆動電流を検出する。検出された回転駆動電流は、電動機制御手段１９ａにおいてトルク計算等に用いられる。
【００２８】
高調波電流駆動手段２０ａは、本発明の第２電流駆動手段に対応し、電動機制御手段１９ａにより生成された第２制御信号に基づき電動機１０ａの巻線に供給されるための高調波電流を供給する。本実施例においては、高調波電流駆動手段２０ａにより供給された高調波電流は、直接電動機１０ａの巻線に供給されるわけではなく、電流合成手段２４ａを介して電動機１０ａの巻線に供給される。高調波電流駆動手段２０ａは、回転駆動力に比べて小さいトルクリプルや振動・騒音を低減させる容量のものでよいため、例えばパワーアンプのような小さい容量で高速なパワーデバイスが用いられる。
【００２９】
電流検出手段２２は、本発明の第２電流検出手段に対応し、高調波電流駆動手段２０ａにより供給された高調波電流を検出する。検出された高調波電流は、電動機制御手段１９ａにおいてトルクリプルや振動の計算等に用いられる。
【００３０】
したがって、電動機制御手段１９ａは、回転角検出手段１２により検出された回転角と、電流検出手段１８により検出された回転駆動電流と、電流検出手段２２により検出された高調波電流とに基づき第１制御信号及び第２制御信号を生成する。
【００３１】
電流合成手段２４ａは、電流駆動手段１６ａにより供給された回転駆動電流と第２電流駆動手段により供給された高調波電流とを合成する。この電流合成手段２４ａは、例えば合成トランスであり、一次側に２つの巻線を有し、それらの巻線の電流が合成された電流が２次側の巻線へ合成するものである。合成された電流は、電動機１０ａの巻線へ供給される。
【００３２】
次に、上述のように構成された本実施の形態の作用を説明する。まず、目標設定手段１４ａは、目標回転速度や目標トルク等の電動機制御の目標を設定し、設定した制御目標値を電動機制御手段１９ａに出力する。
【００３３】
電動機制御手段１９ａは、回転角検出手段１２により検出された電動機１０ａの回転角、電流検出手段１８により検出された回転駆動電流、及び電流検出手段２２により検出された高調波電流とに基づいて、回転速度の計算やベクトル制御、トルク計算等を行うとともに、目標設定手段１４ａにより設定された制御目標値に基づき、電動機１０ａの巻線に供給される回転駆動電流を制御するための第１制御信号と高調波電流を制御するための第２制御信号とを生成する。さらに電動機制御手段１９ａは、第１制御信号を電流駆動手段１６ａに出力し、第２制御信号を高調波電流駆動手段２０ａに出力する。
【００３４】
電流駆動手段１６ａは、電動機制御手段１９ａにより生成された第１制御信号に基づき電動機１０ａを回転駆動させる回転駆動電流を供給し、電流検出手段１８を介して電流合成手段２４ａに出力する。
【００３５】
電流検出手段１８は、電流駆動手段１６ａにより供給された回転駆動電流を検出し、検出した電流値を電動機制御手段１９ａに出力する。
【００３６】
高調波電流駆動手段２０ａは、電動機制御手段１９ａにより生成された第２制御信号に基づき電動機１０ａの巻線に供給されるための高調波電流を供給し、電流検出手段２２を介して電流合成手段２４ａに出力する。
【００３７】
電流検出手段２２は、高調波電流駆動手段２０ａにより供給された高調波電流を検出し、検出した電流値を電動機制御手段１９ａに出力する。
【００３８】
電流合成手段２４ａは、電流駆動手段１６ａにより供給された回転駆動電流と高調波電流駆動手段２０ａにより供給された高調波電流とを合成し、合成した電流を電動機１０ａの巻線に出力する。
【００３９】
電動機１０ａは、電流合成手段２４ａにより入力された合成電流の回転駆動電流成分によって回転駆動を行うとともに、合成電流の高調波電流成分によってトルクリプルを除去し、振動・騒音を低減する。
【００４０】
上述のとおり、本発明の実施例１の形態に係る制御装置によれば、トルクリプルや振動・騒音の低減を行うために容量が大きく高速なパワーデバイスを用いて電流駆動を行う場合に比べ、回転駆動電流を供給する容量の大きな第１電流駆動手段と、高調波電流を供給するための容量が小さく応答が速い第２電流駆動手段とを備えることで、低コストでトルクリプルや振動・騒音の低減を行うことができる。この第２電流駆動手段は、低容量な分、高速性が期待でき、よりトルクリプルの低減に貢献しうる。
【００４１】
また、電流検出手段１８と電流検出手段２２とにより、回転駆動電流と高調波電流の電流値を個別に検出して電動機制御手段１９ａにフィードバックするので、それぞれの電流を安定して供給できるとともに、トルクリプルを除去するのに最適な高調波電流を求めることができる。
【実施例２】
【００４２】
図２は、本発明の実施例２の制御装置の構成を示すブロック図である。まず、本実施の形態の構成を説明する。実施例１の構成と異なる点は、電流合成手段２４ａが無く、代わりに電動機１０ｂが電流駆動手段１６ｂにより供給された回転駆動電流を流す第１巻線と高調波電流駆動手段２０ｂにより供給された高調波電流を流す第２巻線とを備えている点である。
【００４３】
電動機１０ｂは、固定子のスロット部分にエナメル線等を巻くことにより構成した巻線を備えている。本実施例において、電動機１０ｂは、固定子に巻かれた回転駆動力を発生させる第１巻線と高調波力を発生させる第２巻線とを備えている。
【００４４】
第１巻線と第２巻線は、いずれかの巻線を固定子に巻いた後に残りの巻線を巻いて構成することができる。また、第１巻線と第２巻線は、線自体に図５に示すような同軸線３０や多芯線を適用することもできる。
【００４５】
一般的に電動機の２つの巻線を製作する場合、巻数を２つに分けるか、又は巻位置（スロット）を分ける必要があるので、従来よりも製作コストがかかる。しかしながら、固定子に巻く巻線に同軸線３０を用いることにより、製作コストを抑えることができる。
【００４６】
同軸線３０を用いる場合、電動機１０ｂは、電流駆動手段１６ｂにより供給された回転駆動電流と高調波電流駆動手段２０ｂにより供給された高調波電流とをそれぞれ内側の線と外側の線に個別に流した同軸線３０を巻線として備える。
【００４７】
同軸線３０は、内側の線と外側の線との間、及び外側の線のさらに外側に絶縁物を備えており、線間で短絡が起きるのを防ぐ。また、巻線の端部において、内側の線は、外側の線よりも長くし、短絡が起きないように分けられている。
【００４８】
なお、実施例１の電流合成手段２４ａとして合成トランスを用いる場合、その一次巻線に同軸線３０を用いることで、低コストに２つの巻線を構成することもできる。
【００４９】
その他の構成は、実施例１と同様であり、重複した説明を省略する。
【００５０】
次に、上述のように構成された本実施の形態の作用を説明する。電動機制御手段１９ｂが電動機１０ｂの巻線に供給される回転駆動電流を制御するための第１制御信号と高調波電流を制御するための第２制御信号とを生成し、それぞれ電流駆動手段１６ｂと高調波電流駆動手段２０ｂとに出力するまでの動作は、実施例１と同様である。
【００５１】
電流駆動手段１６ｂは、電動機制御手段１９ｂにより生成された第１制御信号に基づき電動機１０ｂを回転駆動させる回転駆動電流を供給し、電流検出手段１８を介して電動機１０ｂの固定子に巻かれた回転駆動力を発生させる第１巻線に出力する。
【００５２】
高調波電流駆動手段２０ｂは、電動機制御手段１９ｂにより生成された第２制御信号に基づき高調波電流を供給し、電流検出手段２２を介して電動機１０ｂの固定子に巻かれた高調波力を発生させる第２巻線に出力する。
【００５３】
電動機１０ｂは、第１巻線に流れる回転駆動電流によって回転駆動を行うとともに、第２巻線に流れる高調波電流により発生した高調波力によってトルクリプルを除去し、振動・騒音を低減する。
【００５４】
上述のとおり、本発明の実施例２の形態に係る制御装置によれば、実施例１の効果に加え、電流合成手段を必要としないので、低コストでトルクリプルや振動・騒音の低減を行うことができる。
【００５５】
さらに、同軸線３０を巻線として用いる場合には、同軸線３０の内側の線と外側の線とに個別に回転駆動電流と高調波電流とを流すことができるので、１本の同軸線３０で第１巻線と第２巻線との役割を果たすことができ、低コストである。
【実施例３】
【００５６】
図３は、本発明の実施例３の制御装置の構成を示すブロック図である。まず、本実施の形態の構成を説明する。図３に示すように、本実施の形態の制御装置は、電動機１０ｃ、回転角検出手段１２、目標設定手段１４ｃ、電流駆動手段１６ｃ、電流検出手段１８、電動機制御手段１９ｃ、電流駆動手段２０ｃ、電流検出手段２２、及び電流合成手段２４ｃで構成されている。
【００５７】
電動機１０ｃは、回転駆動力を発生させる巻線を有し、巻線へ供給された電流により、回転駆動力を発生する。回転角検出手段１２は、電動機１０ｃの回転角を検出する。目標設定手段１４ｃは、目標回転速度や目標トルク等の電動機制御の目標を設定する。
【００５８】
電動機制御手段１９ｃは、電動機１０ｃの回転角や電動機１０ｃの電流に基づいて、回転速度の計算やベクトル制御、トルク計算等を行うとともに、目標設定手段１４ｃにより設定された制御目標値に基づき、電動機１０ｃの巻線に供給される第１電流を制御し且つデッドタイムを調整するための第１制御信号と、第１電流と共に電動機１０ｃの巻線に供給されて電動機１０ｃのトルクリプルを低減するための第２電流を制御し且つデッドタイムを調整するための第２制御信号とを生成する。
【００５９】
具体的には、電動機制御手段１９ｃは、トルクリプルを低減するために、例えば回転駆動電流の周波数の６倍の周波数を有するトルクリプルを発生させるのに相当する電流を計算し、その計算された電流の逆位相の高調波電流を求める。
【００６０】
求められた高調波電流を制御するために、電動機制御手段１９ｃは、電流駆動手段１６ｃと電流駆動手段２０ｃとに対するデッドタイムを調整する。
【００６１】
一般的に、これらの電流駆動手段として用いられるインバータは、パワーデバイスのデッドタイムを有する。例えば、三相電圧形インバータは、固定子電圧の基本波成分に対応する正弦波の指令電圧信号を用いてこれと整合したパルス列を生成し、これに従ったインバータ出力電圧を発生させて、各レグを互いに６０度ずつずらしながら上下のアームを交互に１８０度導通させて切り替わるが、同一レグの上下アームが同時にオンすることによる短絡を防ぐため数μｓのデッドタイムを設ける必要がある。
【００６２】
通常デッドタイムは、高調波電流が出ないような値に調整されているが、本実施例において、電動機制御手段１９ｃは、このデッドタイムを積極的に調整することにより、（もっとも一般的な回転駆動電流周波数の６倍の周波数を有する）高調波電流を制御する。
【００６３】
第１電流と第２電流とは、電流合成手段２４ｃで合成され、電動機１０ｃに入力されることで、回転駆動力及び高調波力を電動機１０ｃに与え、回転駆動を行うとともに、トルクリプルを低減して振動や騒音を抑制する。
【００６４】
ここで、トルクリプルや振動を低減するために、電動機制御手段１９ｃは、高調波電流の振幅（ゲイン）と位相の両方を合わせる必要がある。インバータのデッドタイム補償を調整することによって高調波電流は制御されるが、１つのインバータで高調波電流の振幅と位相の両方を任意の値にすることはできず、トルクリプルや振動の低減に限界がある。
【００６５】
そこで、本実施例においては、電流駆動手段１６ｃと電流駆動手段２０ｃとを設け、それぞれのデッドタイム補償を調整することにより、本発明の制御装置は、高調波電流の振幅と位相の両方をトルクリプルの低減に最適な値に制御することができる。
【００６６】
詳述すると、電流合成手段２４ｃから電動機１０ｃに出力される第１電流と第２電流の合成電流は、２つの周波数の組み合わせであり、回転駆動を行うとともにトルクリプルを低減するのに最適なそれぞれの周波数に対する振幅と位相を有している必要がある。そこで、電動機制御手段１９ｃは、それぞれの周波数の振幅と位相に対する第１電流と第２電流及び各電流駆動手段のデッドタイムの関係式を求め、その関係式を用いて、電動機１０ｃの巻線に供給される第１電流を制御し且つデッドタイムを調整するための第１制御信号と、第１電流と共に電動機１０ｃの巻線に供給されて電動機１０ｃのトルクリプルを低減するための第２電流を制御し且つデッドタイムを調整するための第２制御信号とを生成する。
【００６７】
電流駆動手段１６ｃは、電動機制御手段１９ｃにより生成された第１制御信号に基づき第１電流を供給するとともにデッドタイムを調整する。
【００６８】
電流駆動手段２０ｃは、電動機制御手段１９ｃにより生成された第２制御信号に基づき第２電流を供給するとともにデッドタイムを調整する。
【００６９】
電流検出手段１８は、電流駆動手段１６ｃにより供給された第１電流を検出し、検出した電流値を電動機制御手段１９ｃに出力する。
【００７０】
電流検出手段２２は、高調波電流駆動手段２０ｃにより供給された第２電流を検出し、検出した電流値を電動機制御手段１９ｃに出力する。
【００７１】
したがって、電動機制御手段１９ｃは、回転角検出手段１２により検出された回転角と、電流検出手段１８により検出された第１電流と、電流検出手段２２により検出された第２電流とに基づき第１制御信号及び第２制御信号を生成する。
【００７２】
電流合成手段２４ｃは、電流駆動手段１６ｃにより供給された第１電流と第２電流駆動手段により供給された第２電流とを合成する。
【００７３】
次に、上述のように構成された本実施の形態の作用を説明する。まず、目標設定手段１４ｃは、目標回転速度や目標トルク等の電動機制御の目標を設定し、設定した制御目標値を電動機制御手段１９ｃに出力する。
【００７４】
電動機制御手段１９ｃは、回転角検出手段１２により検出された電動機１０ｃの回転角、電流検出手段１８により検出された第１電流、及び電流検出手段２２により検出された第２電流とに基づいて、回転速度の計算やベクトル制御、トルク計算等を行うとともに、目標設定手段１４ｃにより設定された制御目標値に基づき、電動機１０ｃの巻線に供給される第１電流を制御し且つデッドタイムを調整するための第１制御信号と、第１電流と共に電動機１０ｃの巻線に供給されて電動機１０ｃのトルクリプルを低減するための第２電流を制御し且つデッドタイムを調整するための第２制御信号とを生成する。さらに電動機制御手段１９ｃは、第１制御信号を電流駆動手段１６ｃに出力し、第２制御信号を電流駆動手段２０ｃに出力する。
【００７５】
電流駆動手段１６ｃは、電動機制御手段１９ｃにより生成された第１制御信号に基づき第１電流を供給するとともにデッドタイムを調整し、電流検出手段１８を介して電流合成手段２４ｃに出力する。
【００７６】
電流検出手段１８は、電流駆動手段１６ｃにより供給された第１電流を検出し、検出した電流値を電動機制御手段１９ｃに出力する。
【００７７】
電流駆動手段２０ｃは、電動機制御手段１９ｃにより生成された第２制御信号に基づき第２電流を供給するとともにデッドタイムを調整し、電流検出手段２２を介して電流合成手段２４ｃに出力する。
【００７８】
電流検出手段２２は、電流駆動手段２０ｃにより供給された第２電流を検出し、検出した電流値を電動機制御手段１９ｃに出力する。
【００７９】
電流合成手段２４ｃは、電流駆動手段１６ｃにより供給された第１電流と電流駆動手段２０ｃにより供給された第２電流とを合成し、合成した電流を電動機１０ｃの巻線に出力する。
【００８０】
電動機１０ｃは、電流合成手段２４ｃにより入力された合成電流の回転駆動電流成分によって回転駆動を行うとともに、合成電流の高調波電流成分によってトルクリプルを除去し、振動・騒音を低減する。
【００８１】
上述のとおり、本発明の実施例３の形態に係る制御装置によれば、実施例１の効果に加え、電流駆動手段１６ｃと電流駆動手段２０ｃのデッドタイムを調整することにより、トルクリプルや振動・騒音の低減を行うための高調波電流を制御することができる。
【実施例４】
【００８２】
図４は、本発明の実施例４の制御装置の構成を示すブロック図である。まず、本実施の形態の構成を説明する。実施例３の構成と異なる点は、電流合成手段２４ｃが無く、代わりに電動機１０ｄが電流駆動手段１６ｄにより供給された第１電流を流す第１巻線と電流駆動手段２０ｄにより供給された第２電流を流す第２巻線とを備えている点である。
【００８３】
電動機１０ｄは、固定子のスロット部分にエナメル線等を巻くことにより構成した巻線を備えている。本実施例において、電動機１０ｄは、固定子に巻かれた第１電流を流す第１巻線と第２電流を流す第２巻線とを備えている。
【００８４】
第１巻線と第２巻線は、いずれかの巻線を固定子に巻いた後に残りの巻線を巻いて構成することができる。また、第１巻線と第２巻線は、線自体に図５に示すような同軸線３０や多芯線を適用することもできる。
【００８５】
同軸線３０を用いる場合、電動機１０ｄは、電流駆動手段１６ｄにより供給された第１電流と電流駆動手段２０ｄにより供給された第２電流とをそれぞれ内側の線と外側の線に個別に流した同軸線３０を巻線として備える。
【００８６】
なお、実施例３の電流合成手段２４ｃとして合成トランスを用いる場合、その一次巻線に同軸線３０を用いることで、低コストに２つの巻線を構成することもできる。
【００８７】
その他の構成は、実施例３と同様であり、重複した説明を省略する。
【００８８】
次に、上述のように構成された本実施の形態の作用を説明する。電動機制御手段１９ｄが第１制御信号と第２制御信号とを生成し、それぞれ電流駆動手段１６ｄと電流駆動手段２０ｄとに出力するまでの動作は、実施例３と同様である。
【００８９】
電流駆動手段１６ｄは、電動機制御手段１９ｄにより生成された第１制御信号に基づき第１電流を供給するとともにデッドタイムを調整し、電流検出手段１８を介して電動機１０ｄの固定子に巻かれた第１巻線に出力する。
【００９０】
電流駆動手段２０ｄは、電動機制御手段１９ｄにより生成された第２制御信号に基づき第２電流を供給するとともにデッドタイムを調整し、電流検出手段２２を介して電動機１０ｄの固定子に巻かれた第２巻線に出力する。
【００９１】
電動機１０ｄは、第１巻線に流れる第１電流と第２巻線に流れる第２電流によって生じる回転駆動力及び高調波力により、回転駆動を行うとともに、トルクリプルを除去し、振動・騒音を低減する。
【００９２】
上述のとおり、本発明の実施例４の形態に係る制御装置によれば、実施例３の効果に加え、電流合成手段を必要としないので、低コストでトルクリプルや振動・騒音の低減を行うことができる。
【００９３】
さらに、同軸線３０を巻線として用いる場合には、同軸線３０の内側の線と外側の線とに個別に第１電流と第２電流とを流すことができるので、１本の同軸線３０で第１巻線と第２巻線との役割を果たすことができ、低コストである。
【産業上の利用可能性】
【００９４】
本発明に係る制御装置は、様々なシステムの駆動部に用いられる電動機を制御する制御装置に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００９５】
【図１】本発明の実施例１の形態の制御装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施例２の形態の制御装置の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の実施例３の形態の制御装置の構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の実施例４の形態の制御装置の構成を示すブロック図である。
【図５】一般的な同軸線の径方向の断面図である。
【図６】従来の形態の制御装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００９６】
１０、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ  電動機
１２    回転角検出手段
１４、１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ  目標設定手段
１６、１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄ  電流駆動手段
１８    電流検出手段
２０ａ、２０ｂ  高調波電流駆動手段
２０ｃ、２０ｄ  電流駆動手段
２２    電流検出手段
２４ａ、２４ｃ  電流合成手段
【図１】
2008289322.tif 000003
【図２】
2008289322.tif 000004
【図３】
2008289322.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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