(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コイルを備える固定子と永久磁石を備える回転子からなるモータの回転を制御するとともに、前記永久磁石の温度を推定する磁石温度推定方法であって、
前記回転子を回転駆動させる基本波周波数の交流電圧を前記モータの固定子に印加する電圧印加ステップと、
前記基本波周波数とは周波数が異なる重畳周波数の交流電圧を前記基本波周波数の交流電圧に重畳させる重畳ステップと、
前記重畳周波数を前記モータの回転数に応じて変化させる重畳周波数変化ステップと、
前記重畳周波数に対応する電流を測定する重畳成分測定ステップと、
前記重畳ステップにて重畳された前記重畳周波数の交流電圧、及び、前記重畳成分測定ステップにて測定された前記重畳周波数の電流を用いてインピーダンスを算出し、該インピーダンスに応じて前記永久磁石の温度を推定する温度推定ステップと、を有する、
ことを特徴とする磁石温度推定方法。
【請求項２】
請求項１に記載の磁石温度推定方法であって、
前記重畳成分測定ステップよりも低い測定精度で、前記基本波周波数に対応する電流を測定する基本波成分測定ステップをさらに有し、
前記電圧印加ステップにおいては、前記基本波周波数の電流を用いて、前記基本波周波数の交流電圧を制御する、
ことを特徴とする磁石温度推定方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の磁石温度推定方法であって、
前記重畳周波数変化ステップにおいては、前記基本波周波数と前記重畳周波数との加算値、又は、前記基本波周波数から前記重畳周波数の減算値が一定の周波数となるように、前記重畳周波数を変化させる、
ことを特徴とする磁石温度推定方法。
【請求項４】
請求項３に記載の磁石温度推定方法であって、
前記重畳成分測定ステップにて測定された前記重畳周波数の電流に対して、前記一定の周波数を通過させるバンドパスフィルター処理を施すフィルタ処理ステップをさらに有する、
ことを特徴とする磁石温度推定方法。
【請求項５】
請求項３又は４に記載の磁石温度推定方法であって、
前記一定の周波数は、前記モータの回転数が最大となる場合の前記基本波周波数よりも大きい、
ことを特徴とする磁石温度推定方法。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１項に記載の磁石温度推定方法あって、
前記重畳周波数に応じた前記インピーダンスと前記永久磁石の温度との関係を用いて、前記推定した前記永久磁石の温度を補正する温度補正ステップを、さらに有する、
ことを特徴とする磁石温度推定方法。
【請求項７】
コイルを備える固定子と永久磁石を備える回転子からなるモータを制御するとともに、前記永久磁石の温度を推定する磁石温度推定装置であって、
前記回転子を回転駆動させる基本波周波数の交流電圧を前記モータの固定子に印加する電圧印加部と、
前記基本波周波数とは周波数が異なる重畳周波数の交流電圧を前記基本波周波数の交流電圧に重畳させる重畳部と、
前記重畳周波数を前記モータの回転数に応じて変化させる重畳周波数変化部と、
前記重畳周波数に対応する電流を測定する重畳成分測定部と、
前記重畳部により重畳された前記重畳周波数の交流電圧、及び、前記重畳成分測定部により測定された前記重畳周波数の電流を用いてインピーダンスを算出し、該インピーダンスに応じて前記永久磁石の温度を推定する温度推定部と、を有する、
ことを特徴とする磁石温度推定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁石温度推定方法、及び、磁石温度推定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
同期電動機であるモータの一つとして、回転子に永久磁石を備える永久磁石型のモータが知られている。このような永久磁石型のモータにおいては、固定子に設けられたコイルに電圧が印加されると回転磁界が発生し、回転磁界が永久磁石に作用することにより、回転子が固定子内にて回転する。
【０００３】
一般に、モータの回転数が大きくなるほど、回転子に設けられた永久磁石の温度が上昇する。一方、永久磁石は、ある上限温度を超えると不可逆に消磁してしまい磁力を失ってしまう。そのため、永久磁石の温度を測定し、永久磁石が上限温度に達しないようにモータの回転数を制限する必要がある。
【０００４】
永久磁石の温度を測定するために温度センサを用いると温度センサを回転子に組み込む必要があるため、モータの小型化が困難になる。そこで、温度センサを用いずに永久磁石の温度を推定する方法が検討されている。例えば、特許文献１には、モータに印加される電流と、固定子にて発生する誘起電圧とを用いて、永久磁石の温度を推定する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−６６１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に開示された方法では、モータの回転数が小さい場合には誘起電圧が小さくなるため、永久磁石の温度の推定精度が悪くなるという課題がある。
【０００７】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、モータの回転子が備える永久磁石の温度の推定精度を向上させることができる、磁石温度推定方法、及び、磁石温度推定装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の磁石温度推定方法の一態様によれば、コイルを備える固定子と永久磁石を備える回転子からなるモータの回転を制御するとともに、前記永久磁石の温度を推定する磁石温度推定方法であって、回転子を回転駆動させる基本波周波数の交流電圧をモータの固定子に印加する電圧印加ステップと、基本波周波数とは周波数が異なる重畳周波数の交流電圧を基本波周波数の交流電圧に重畳させる重畳ステップと、重畳周波数をモータの回転数に応じて変化させる重畳周波数変化ステップと、重畳周波数に対応する電流を測定する重畳成分測定ステップと、重畳ステップにて重畳された重畳周波数の交流電圧、及び、重畳成分測定ステップにて測定された重畳周波数の電流を用いてインピーダンスを算出し、該インピーダンスに応じて前記永久磁石の温度を推定する温度推定ステップと、を有する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、モータの駆動に用いる基本波周波数とは異なる周波数である重畳周波数を重畳させた電圧をモータに印加し、重畳周波数に応じたインピーダンスを測定する。重畳周波数に応じたインピーダンスと永久磁石の温度との間には所定の相関関係があるため、測定されたインピーダンスに応じて永久磁石の温度を推定することができる。
【００１０】
ここで、重畳周波数に対応する電流を求めるために、重畳周波数及びモータの回転数に応じた測定周波数の電流が測定する必要がある。この測定周波数は、モータの回転数に応じて重畳周波数を変化させることにより、一定の周波数となる。測定周波数が一定となると、測定周波数の電流の測定が容易になるので、重畳周波数に対応する電圧が求めやすくなる。したがって、インピーダンスの算出精度が上がり、永久磁石の温度の推定精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、本発明の磁石温度推定方法の説明図である。
【図２】図２は、磁石温度推定方法の他の説明図である。
【図３】図３は、磁石温度推定装置及びモータの概略構成図である。
【図４】図４は、磁石温度推定方法における周波数の説明図である。
【図５】図５は、他の磁石温度推定方法における周波数の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。
【００１３】
まず、図１を用いて、磁石温度推定方法によってモータの回転子が備える永久磁石の温度Ｔｍを推定する原理について説明する。
【００１４】
図１は、本発明の磁石温度推定方法の説明図である。図１（ａ）には、モータの概略構成が示されており、図１（ｂ）には、図１（ａ）のモータと等価な磁束回路が示されている。なお、磁石温度推定方法を行う磁石温度推定装置（不図示）は、モータの回転制御を行うとともに、モータの回転子が備える永久磁石の温度Ｔｍを推定する。
【００１５】
図１（ａ）に示されるように、モータ１は、固定子２と、固定子２内にて回転する回転子３とにより構成されている。固定子２に設けられたティース４にはコイル５が巻回されている。また、コイル５には外部に設けられた磁石温度推定装置から電圧が印加される。回転子３には永久磁石６が設けられており、コイル５に磁石温度推定装置から基本波周波数の交流電圧が印加されると、コイル５にて発生する回転磁束と永久磁石６の磁束とが誘引又は反発をすることで、回転子３が固定子２内で回転する。
【００１６】
ここで、磁石温度推定装置が永久磁石６の温度Ｔｍを推定する方法について説明する。
【００１７】
磁石温度推定装置は、モータ１の回転駆動に用いる基本波周波数の交流電圧に対して、基本波周波数よりも周波数が高い高調波の電圧を重畳させ、その重畳させた交流電圧をコイル５に印加する。このようにコイル５に高調波成分を有する電圧が印加されると、コイル５と永久磁石６との間には高調波成分の磁束が発生する。すると、永久磁石６の表面において、コイル５の磁界の高調波成分に応じて渦電流が発生するため、永久磁石６はインダクタンス成分を有することになる。このようにして、モータ１が回転しているときには、固定子２と回転子３とによる磁束回路が構成されることになる。なお、以下では、このように重畳させる高調波成分を重畳成分と称する。
【００１８】
図１（ｂ）には、図１（ａ）と等価な磁束回路が示されている。この図においては、印加電圧の重畳成分（重畳電圧値）Ｖｈと、コイル５に流れる電流の重畳成分（重畳電流値）Ｉｈと、が示されている。また固定子２のコイル５の抵抗がＲｃ、インダクタンスがＬｃとして示されており、回転子３の永久磁石６の抵抗がＲｘ、インダクタンスがＬｘとして示されている。ここで、重畳電圧値Ｖｈと重畳電流値Ｉｈとから、Ｚｈ＝Ｖｈ／Ｉｈの関係を用いて重畳インピーダンスＺｈを求めることができる。この重畳インピーダンスＺｈは、永久磁石６の温度Ｔｍと相関関係がある。
【００１９】
従って、磁石温度推定装置は、基本波周波数の電圧に、基本波周波数よりも周波数が高い重畳周波数の電圧を重畳させ、その重畳させた電圧をモータ１に印加すると、重畳成分に対応する電圧及び電流を用いて重畳インピーダンスＺｈを算出する。そして、算出された重畳インピーダンスＺｈと、予め記憶している重畳インピーダンスＺｈと永久磁石６の温度Ｔｍとの関係とを用いて、永久磁石６の温度Ｔｍを推定する。
【００２０】
ここで、磁石温度推定装置においては、モータ１のコイル５へ流れる電流のうちの基本波周波数成分に応じて、回転駆動の制御に用いる基本波周波数の電圧が制御される。同時に、その電流の重畳成分に応じて、永久磁石６の温度Ｔｍの推定に用いる重畳電圧値Ｖｈが制御される。そのため、磁石温度推定装置はコイル５へと流れる電流について、基本波周波数成分と重畳成分とを個々に測定する必要がある。
【００２１】
図２は、モータ１に流れる電流を示す図である。図２（ａ）は、モータ１の固定子２のコイル５に流れる電流を回転座標系で示した図である。図２（ｂ）は、電流を固定座標系で示した図である。図２（ｃ）は、図２（ｂ）における固定座標系で示された電流を基本波周波数成分と重畳成分とに分離した図である。
【００２２】
図２（ａ）に示すように、コイル５に流れる電流には、回転駆動に用いられる基本波周波数成分と、磁石温度推定に用いられる重畳成分とが含まれている。基本波周波数成分はモータ１のトルクに影響するようにｑ軸成分により構成されており、重畳成分はモータ１のトルクに影響を及ぼさないようにｄ軸成分により構成されている。
【００２３】
図２（ｂ）においては、モータ１に流れる電流が固定座標系で示されている。固定座標系においてはＵ、Ｖ、Ｗの３相の電流が示されている。Ｕ相の電流が実線で、Ｖ相の電流が一点破線で、Ｗ相の電流が二点破線で示されている。これらの電流のそれぞれは、周波数が低く振幅が大きい基本波周波数成分と、周波数が高く振幅が小さい重畳成分とを含む。
【００２４】
図２（ｃ）においては、図２（ｂ）に示されたモータ１に流れる電流を図中左部に示された基本波周波数成分と、図中右部に示される重畳成分とに分離されている。なお、重畳成分は後述のパルセイティング・ベクトル・インジェクション（Ｐｕｌｓａｔｉｎｇ  ｖｅｃｔｏｒ  ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ）方式によって重畳されているため、重畳成分には異なる２つの周波数成分が存在する。そのため、図２（ｃ）においては、実線及び点線で２つの重畳成分が示されている。
【００２５】
ここで、重畳成分は基本波周波数成分よりも振幅が小さい。そのため、基本波周波数成分と重畳成分との測定精度が同じであると、基本波周波数成分と重畳成分との両方を適切に測定することが難しい。そのため、本実施形態においては、後述のように、基本波周波数成分と重畳成分とを測定する電流検出部を別に設けている。
【００２６】
図３は、磁石温度推定装置及びモータ１の概略構成図である。なお、各構成の入出力の線に付された２本斜線および３本斜線は、それぞれ、各構成にて入出力される値が２次元、３次元のベクトルであることを示している。
【００２７】
図３には、モータ１と磁石温度推定装置１００とが示されている。また、モータ１の回転数を測定できるように、回転センサ１Ａが設けられている。
【００２８】
磁石温度推定装置１００により実現される機能の概略は以下の通りである。基本波電流指令値生成部１０１から出力される基本波電流指令値ｉｄｓｆ＊、ｉｑｓｆ＊に応じて、基本波周波数の交流電力ｖｕ、ｖｖ、ｖｗがモータ１に印加されることで、モータ１は所望の回転数で回転する。あわせて、重畳電流指令値生成部１１１から出力される重畳波電流指令値ｉｄｓｃ＊、ｉｑｓｃ＊に応じた重畳周波数の電力が、加算器１０４を介して基本波周波数の交流電力に重畳される。そのため、モータ１には重畳成分が重畳された電圧が印加されることになる。そして、磁石温度推定部１１８が、重畳成分の電圧及び電流を用いて重畳インピーダンスＺｈを測定し、その重畳インピーダンスＺｈに応じてモータ１の回転子３が備える永久磁石６の温度Ｔｍを推定する。
【００２９】
磁石温度推定装置１００の詳細な構成について説明する。
【００３０】
基本波電流指令値生成部１０１は不図示の操作手段からの入力に応じて、モータ１が所望の回転数で駆動するような基本波電流指令値ｉｄｓｆ＊、ｉｑｓｆ＊を減算器１０２に出力する。
【００３１】
減算器１０２は、基本波電流指令値ｉｄｓｆ＊、ｉｑｓｆ＊から、それぞれ、基本波電流検出値ｉｄｓｆ、ｉｑｓｆを減算し、これらの減算結果を電流制御部１０３に出力する。なお、基本波電流検出値ｉｄｓｆ、ｉｑｓｆは、モータ１へ流れる電流の基本波成分の検出値である。
【００３２】
電流制御部１０３は、減算器１０２における減算結果がそれぞれゼロに近づくように、第１電圧指令値ｖｄ０＊、ｖｑ０＊を加算器１０４に出力する。具体的には、電流制御部１０３は、基本波電流指令値ｉｄｓｆ＊、ｉｑｓｆ＊と、基本波電流検出値ｉｄｓｆ、ｉｑｓｆとの偏差がなくなるように比例積分制御を行う。
【００３３】
加算器１０４は、電流制御部１０３から出力された第１電圧指令値ｖｄ０＊、ｖｑ０＊に、共振制御部１１３から出力される重畳成分である重畳波電圧指令値ｖｄｓｃ＊、ｖｑｓｃ＊を加算する。そして、加算器１０４は、重畳成分が重畳された第２電圧指令値ｖｄｓ＊、ｖｑｓ＊を座標変換部１０５へ出力する。
【００３４】
座標変換部１０５は、加算器１０４から出力された第２電圧指令値ｖｄｓ＊、ｖｑｓ＊に対して、回転座標（ｄｑ軸）から３相座標（ｕｖｗ相）への変換を行い、３相電圧指令値ｖｕ＊、ｖｖ＊、ｖｗ＊を算出する。そして、座標変換部１０５は、算出した３相電圧指令値ｖｕ＊、ｖｖ＊、ｖｗ＊を、電力変換部１０６に出力する。
【００３５】
電力変換部１０６は、例えばコンバータとインバータで構成される電力変換回路を備えている。また、電力変換部１０６には、不図示のバッテリーから直流電圧が供給されている。電力変換部１０６は、３相電圧指令値ｖｕ＊、ｖｖ＊、ｖｗ＊によりインバータが制御されることで、バッテリーから出力される直流電圧を交流の３相電圧ｖｕ、ｖｖ、ｖｗに変換して、モータ１に出力する。
【００３６】
電流検出部１０７、１１４は、例えばホール素子などを用いて構成され、磁石温度推定装置１００からモータ１へと流れる３相電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗを検出する。なお、電流検出部１１４の電流の検出精度は、電流検出部１０７の電流の検出精度よりも高い。
【００３７】
電流検出部１０７は、検出したアナログの電流値である３相電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗを、Ａ／Ｄ変換部１０８に出力する。Ａ／Ｄ変換部１０８は、電流検出部１０７が測定したアナログの３相電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗをデジタルの電流値に変換して、座標変換部１０９に出力する。座標変換部１０９は、３相座標を回転座標に変換し、回転座標で示された電流値をバンドストップフィルター（ＢＳＦ）１１０に出力する。ＢＳＦ１１０は、基本波周波数以外を通過させない性質を有しており、基本波周波数成分のみからなる基本波電流検出値ｉｄｓｆ、ｉｑｓｆを減算器１０２に出力する。
【００３８】
一方、電流検出部１１４は、検出した３相電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗを、バンドパスフィルター（ＢＰＦ）１１５に出力する。
【００３９】
ここで、磁石温度推定装置１００からモータ１へと流れる電流を固定座標系で観測した場合には、基本波周波数と重畳周波数との和及び差の成分の重畳信号が電流に現れる。そのため、電流検出部１１４は、基本波周波数と重畳周波数との和及び差の周波数に対応する成分の電流を測定する。そして、その測定された電流が重畳成分の電流となる。なお、このように測定される周波数を測定周波数と称し、詳細については後に図４を用いて説明する。
【００４０】
そこで、測定周波数成分の電流を測定には、測定周波数を通過させる性質を有するＢＰＦ１１５が用いられる。ＢＰＦ１１５からは、測定周波数の３相電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗがＡ／Ｄ変換部１１６に出力される。そして、Ａ／Ｄ変換部１１６は、アナログの３相電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗをデジタルの電流値に変換して座標変換部１１７に出力する。座標変換部１１７は、３相をｄｑ軸座標に変換して求めた電流値を、重畳成分の重畳波電流検出値ｉｄｓｃ、ｉｑｓｃとして減算器１１２に出力する。
【００４１】
重畳電流指令値生成部１１１には、回転センサ１Ａが検出したモータ１の回転数が入力されており、その回転数に応じて重畳周波数を決定する。そして、重畳電流指令値生成部１１１は、決定した重畳周波数に応じた重畳波電流指令値ｉｄｓｃ＊、ｉｑｓｃ＊を出力する。なお、重畳電流指令値生成部１１１における重畳周波数の決定方法については、後に図４を用いて説明する。また、重畳電流指令値生成部１１１は、重畳成分がモータ１の回転に影響を与えないように、ｑ軸成分の重畳波電流指令値ｉｑｓｃ＊としてゼロを出力する。
【００４２】
減算器１１２には、重畳波電流指令値ｉｄｓｃ＊、ｉｑｓｃ＊が入力されるとともに、座標変換部１１７からの重畳波電流検出値ｉｄｓｃ、ｉｑｓｃがフィードバック入力される。減算器１１２は、重畳波電流指令値ｉｄｓｃ＊、ｉｑｓｃ＊のそれぞれから重畳波電流検出値ｉｄｓｃ、ｉｑｓｃを減算し、減算結果を共振制御部１１３に出力する。
【００４３】
共振制御部１１３は、減算器１１２からの出力がゼロに近づくように、重畳波電圧指令値ｖｄｓｃ＊、ｖｑｓｃ＊を生成する。そして、共振制御部１１３は、重畳波電圧指令値ｖｄｓｃ＊、ｖｑｓｃ＊を、加算器１０４、及び、磁石温度推定部１１８に出力する。
【００４４】
なお、共振制御部１１３は、重畳波電圧指令値ｖｄｓｃ＊、ｖｑｓｃ＊の振幅や、重畳波電圧指令値ｖｄｓｃ＊、ｖｑｓｃ＊の出力間隔を任意に設定することができる。ここで、ｑ軸成分の重畳波電圧指令値ｖｑｓｃ＊は、モータ１の回転トルクに影響する。そのため、重畳波成分がモータ１の回転トルクに影響を与えないように、共振制御部１１３は、ｑ軸成分の重畳波電圧指令値ｖｑｓｃ＊としてゼロを出力し、ｄ軸成分の重畳波電圧指令値ｖｄｓｃ＊のみを変化させて出力する。
【００４５】
また、共振制御部１１３は、パルセイティング・ベクトル・インジェクション（Ｐｕｌｓａｔｉｎｇ  ｖｅｃｔｏｒ  ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ）方式によって重畳波電圧指令値ｖｄｓｃ＊を出力する。具体的には、共振制御部１１３は、重畳波電圧指令値ｖｄｓｃ＊に正負の符号を交互に付して出力する。このようにすることにより、モータ１への指令値として加算器１０４から出力される第２電圧指令値ｖｄｓ＊、ｖｑｓ＊においては、ｄ軸方向に、重畳波電圧指令値ｖｄｓｃ＊に応じた進みと遅れとが交互に生じることになる。
【００４６】
磁石温度推定部１１８には、重畳波電流指令値ｉｄｓｃ＊、ｉｑｓｃ＊が入力されるとともに、共振制御部１１３から重畳波電圧指令値ｖｄｓｃ＊、ｖｑｓｃ＊が入力される。なお、上述のように、ｑ軸成分の重畳波電流指令値ｉｑｓｃ＊、及び、重畳波電圧指令値ｖｑｓｃ＊はゼロである。そのため、磁石温度推定部１１８は、重畳波電流指令値ｉｄｓｃ＊と重畳波電圧指令値ｖｄｓｃ＊とを用いて重畳インピーダンスＺｈを算出する。
【００４７】
上述のように、重畳インピーダンスＺｈは、固定子２の永久磁石６の温度Ｔｍと相関関係がある。そのため、磁石温度推定部１１８は、重畳インピーダンスＺｈと永久磁石６の温度Ｔｍとの相関関係を示すテーブルを予め記憶しておき、算出した重畳インピーダンスＺｈと記憶しているテーブルとを用いて、永久磁石６の温度Ｔｍを推定する。
【００４８】
ここで、重畳電流指令値生成部１１１にて決定される重畳周波数について説明する。重畳成分はパルセイティング・ベクトル・インジェクション方式によって、重畳波電圧指令値ｖｄｓｃ＊の正または負のいずれかの値を交互に重畳している。そのため、固定座標系において相電流に現れる重畳信号は以下のように示すことができる。
【００４９】
【数１】
0006766398.tif 000002
【００５０】
ただし、ωｍはモータ１の基本波周波数、ωｈｆは重畳周波数、Ｉｄｈｆはd軸重畳信号の振幅、φｈ及びφｌは、初期位相を示すものとする。
【００５１】
式（１）に示されるように、重畳信号は「ωｍ＋ωｈｆ」及び「ωｍ−ωｈｆ」の周波数の角周波数となる。そこで、重畳電流指令値生成部１１１は、「ωｍ＋ωｈｆ」又は「ωｍ−ωｈｆ」の角周波数が一定の周波数となるように、重畳周波数ωｈｆを決定する。この動作の詳細について図４を用いて説明する。
【００５２】
図４は、測定周波数や重畳信号成分などの磁石温度推定装置における周波数を示す図である。この図においては、「ωｍ＋ωｈｆ」が一定の値になるように重畳周波数ωｈｆが決定されている。図４（ａ）には、重畳周波数ωｈｆが回転座標系にて示されている。この図によれば、モータ１の回転数Ｎ［ｒｐｍ］が増加する、すなわち、基本波周波数ωｍが増加するに従って、重畳周波数ωｈｆが小さくなる。具体的には、基本波周波数ωｍと重畳周波数ωｈｆとを加算した「ωｍ＋ωｈｆ」が一定の値になるように、重畳周波数ωｈｆを変化させる。
【００５３】
図４（ｂ）には、基本波周波数成分が実線で、相電流に現れる重畳成分のうちの「ωｍ＋ωｈｆ」が１点鎖線で、「ωｍ−ωｈｆ」が２点鎖線で示されている。なお、重畳成分はパルセイティング・ベクトル・インジェクション方式によって重畳されているため、重畳成分が正方向に印加された場合の重畳成分が「ωｍ＋ωｈｆ」であり、負方向に印加された場合の重畳成分が「ωｍ−ωｈｆ」である。
【００５４】
ここで、電流検出部１１４、ＢＰＦ１１５を用いて「ωｍ＋ωｈｆ」又は「ωｍ−ωｈｆ」のいずれかの測定周波数の電流を測定することによって、重畳周波数ωｈｆに応じた電流を求める。上述のように、「ωｍ＋ωｈｆ」が一定の値であるため、ＢＰＦ１１５は、「ωｍ＋ωｈｆ」の周波数を通過させる性質のみを持てばよい。
【００５５】
なお、図４においては、「ωｍ＋ωｈｆ」が一定の周波数となる例を用いたがこれに限らない。基本波周波数ωｍから重畳周波数ωｈｆを減算した「ωｍ−ωｈｆ」が一定の周波数となるように重畳周波数ωｈｆを制御してもよい。このような場合には、「ωｍ−ωｈｆ」の周波数の電流が、電流検出部１１４、ＢＰＦ１１を用いて測定されることになる。
【００５６】
図５は、本実施形態のように重畳周波数ωｈｆの値をモータ１の回転数Ｎに応じて変化させず、一定の値である場合の磁石温度推定装置における周波数を示す図である。図５（ａ）に示されるように、重畳周波数ωｈｆは、一定の値である。このような場合には、図５（ｂ）に示されるように、相電流に現れる重畳成分の「ωｍ＋ωｈｆ」及び「ωｍ−ωｈｆ」のいずれも一定の値とならない。そのため、図３におけるＢＰＦ１１５は、特定の周波数の信号のみを通過させる性質を持てばよいわけではない。
【００５７】
また、重畳インピーダンスＺｈと永久磁石６の温度Ｔｍとの相関関係は、重畳周波数ωｈｆに応じて異なることが知られている。そこで、磁石温度推定部１１８は、重畳周波数ωｈｆに応じて、重畳インピーダンスＺｈと永久磁石６の温度Ｔｍとの相関関係を示すテーブルを複数記憶しておき、そのテーブルを用いて、重畳周波数ωｈｆに応じた補正量を求める。そして、その補正量を用いて、推定した永久磁石６の温度Ｔｍを補正することで、永久磁石６の温度Ｔｍの推定精度を向上させることができる。
【００５８】
また、重畳電流指令値生成部１１１にて一定の値となるように制御される測定周波数は、モータ１の回転数が最大である場合の基本波周波数ωｍよりも大きくなるように設定される。このようにすることで、モータ１の回転数がどれだけ大きくなったとしても、モータ１に流れる電流における測定周波数と基本波周波数ωｍとが同じになることはない。そのため、電流検出部１０７、１１４において、それぞれの電流を適切に検出することができる。
【００５９】
本実施形態の磁石温度推定方法よれば、以下の効果を得ることができる。
【００６０】
本実施形態の磁石温度推定方法によれば、基本波電流指令値生成部１０１から出力される基本波電流指令値ｉｄｓｆ＊、ｉｑｓｆ＊に応じてモータ１に電圧が印加される電圧印加ステップが実行される。共振制御部１１３及び加算器１０４によって、基本波成分に応じた第１電圧指令値ｖｄ０＊、ｖｑ０＊に対して、重畳電流指令値生成部１１１から出力される重畳周波数ωｈｆの重畳波電圧指令値ｖｄｓｃ＊、ｖｑｓｃ＊が重畳される、重畳ステップが実行される。重畳電流指令値生成部１１１においては、モータ１の回転数に応じて重畳周波数ωｈｆを変化させる重畳周波数変化ステップが行われる。電流検出部１０７によって、重畳周波数ωｈｆに応じた電流を測定する重畳成分測定ステップが実行される。そして、磁石温度推定部１１８によって、重畳周波数ωｈｆに対応する電圧及び電流から重畳インピーダンスＺｈを算出し、重畳インピーダンスＺｈに応じてモータ１の回転子が備える永久磁石６の温度Ｔｍを推定する温度推定ステップが実行される。
【００６１】
ここで、重畳成分測定ステップにおいては、重畳周波数ωｈｆに応じた電流を測定するために、モータ１の回転数と重畳周波数ωｈｆとによって決定される測定周波数の電流が測定される。重畳周波数変化ステップにおいてモータ１の回転数に応じて重畳周波数ωｈｆを変化させることにより、重畳成分測定ステップにて測定される測定周波数を一定の値にすることができる。このようにすることで、重畳成分測定ステップにおいては、一定の値である測定周波数の電流のみを測定すればよいことになるため、電流の測定精度を向上させることができる。したがって、インピーダンスの測定精度が高まり、永久磁石６の温度Ｔｍの推定精度を向上させることができる。
【００６２】
また、本実施形態の磁石温度推定方法によれば、電流検出部１１４により行われる重畳成分測定ステップとは別に、電流検出部１０７によって基本波周波数の電流を測定する基本波成分測定ステップが実行される。一般に、重畳成分は基本波周波数成分よりも振幅が小さいため、電流検出部１１４の測定精度を電流検出部１０７の測定精度よりも高くすることで、重畳成分の電流を適切に測定することができる。このようにすることで重畳インピーダンスＺｈの算出精度が向上するので、永久磁石６の温度Ｔｍの推定の精度を向上させることができる。
【００６３】
また、本実施形態の磁石温度推定方法によれば、重畳電流指令値生成部１１１において、モータ１の回転数に応じた基本波周波数ωｍと重畳周波数ωｈｆとの加算値「ωｍ＋ωｈｆ」、又は、基本波周波数ωｍから重畳周波数ωｈｆの減算値「ωｍ−ωｈｆ」が一定の周波数となるように、重畳周波数ωｈｆを変化させる重畳周波数変化ステップが実行される。
【００６４】
共振制御部１１３は、パルセイティング・ベクトル・インジェクション方式によって、重畳成分の符号の正負を交互に変えながら重畳成分を基本波成分に重畳させている。そのため、モータ１に流れる電流には、基本波周波数と重畳周波数との和又は差の両者が含まれる。
【００６５】
従って、重畳成分検出ステップにおいては、モータ１に流れる電流のうち、モータ１の回転数に応じた基本波周波数と重畳周波数との和又は差である測定周波数の電流が検出される。重畳周波数変化ステップにおいて、測定周波数が一定の値となるように制御されているため、重畳成分検出ステップにおいてはその一定の値である測定周波数の電流のみを測定すればよい。したがって、重畳成分の電流の測定精度が向上するので、永久磁石６の温度Ｔｍの推定精度を向上させることができる。また、電流検出に用いる構成を簡略化できる。
【００６６】
また、本実施形態の磁石温度推定方法によれば、電流検出部１１４により検出されたアナログ電流値に対してバンドパスフィルター（ＢＰＦ）１１５によるフィルタ処理ステップを実行した後に、Ａ／Ｄ変換部１１６によってデジタルの電流値に変換される。ここで、ＢＰＦ１１５は、基本波周波数と重畳周波数とにより決まる測定周波数を通過させる性質を有する。上述のように、測定周波数は、モータ１の回転数によらず一定の値であるため、測定周波数の電流を確実に検出することができる。そのため、重畳周波数に応じた電流の検出精度が向上し、永久磁石６の温度Ｔｍの推定精度を向上させることができる。また、ＢＰＦ１１５の構成を簡略化することができる。
【００６７】
また、本実施形態の磁石温度推定方法によれば、一定の値である測定周波数は、モータ１の回転数が最大である場合の基本波周波数よりも大きい。このようにすることで、モータ１の回転数がどれだけ大きくなったとしても、モータ１に流れる電流における測定周波数と基本波周波数とが同じになることはない。
【００６８】
ここで、測定周波数と基本波周波数とが同じになってしまうと、測定周波数と基本波周波数成分との電流を個々に検出することが困難になる。そのため、重畳成分の電流の測定制度が低下してしまう。しかしながら、一定の値である測定周波数を、モータ１の回転数が最大である場合の基本波周波数よりも常に大きくすることで、測定周波数と基本波周波数とが同じ値になることはなくなるので、重畳成分の電流を確実に測定することができる。したがって、永久磁石６の温度Ｔｍの推定精度を向上させることができる。
【００６９】
また、磁石温度推定部１１８は、重畳周波数ωｈｆに応じた、インピーダンスと永久磁石６の温度Ｔｍとの相関関係を用いて求めた補正量を用いて、推定した永久磁石６の温度Ｔｍを補正する温度補正ステップを実行する。重畳周波数ωｈｆに応じて、インピーダンスと永久磁石６の温度Ｔｍとの相関関係が異なる。そのため、このような温度補正ステップを実行することでより適切な相関関係を用いることで推定された永久磁石６の温度Ｔｍが補正されるので、永久磁石６の温度Ｔｍの推定精度を向上させることができる。
【００７０】
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。
【符号の説明】
【００７１】
１    モータ
１Ａ    回転センサ
５    コイル
６    永久磁石
１００    磁石温度推定装置
１０１    基本波電流指令値生成部
１０７、１１４    電流検出部
１１０    バンドストップフィルター（ＢＳＦ）
１１１    重畳電流指令値生成部
１１３    共振制御部
１１５    バンドパスフィルター（ＢＰＦ）
１１８    磁石温度推定部
【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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