(57)【要約】【課題】複雑な演算を行うインバータや加速度センサを用いることなく、ＰＭモータの振動を抑制する。【解決手段】トルク指令値演算器１により、トルク指令値Ｔｒｅｆを０として出力し、電流指令値演算器２により、前記トルク指令値Ｔｒｅｆからｄ軸電流指令値Ｉｄ０とｑ軸電流指令値Ｉｑ*とを演算し、加振用ｄ軸電流指令部１３により、加振周波数を可変にし、所定の振幅を持ち、振幅分だけ負側にオフセットを持たせた正弦波信号を加振ｄ軸電流指令値Ｉｄｆとして出力し、加算器３により、前記ｄ軸電流指令値Ｉｄ０と前記加振ｄ軸電流指令値Ｉｄｆとを加算して、補正ｄ軸電流指令値Ｉｄ*を出力する。この補正ｄ軸電流指令値Ｉｄ*とｑ軸電流指令値Ｉｑ*に基づいて、インバータ６ｂによりモータ７に電力を供給し、振幅が最大となる周波数を探索する。【選択図】図１
2017147870.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トルク指令値演算器により、トルク指令値を０として出力し、
電流指令値演算器により、前記トルク指令値からｄ軸電流指令値とｑ軸電流指令値とを演算し、
加振用ｄ軸電流指令部により、加振周波数を可変にし、所定の振幅を持ち、振幅分だけ負側にオフセットを持たせた正弦波信号を加振ｄ軸電流指令値として出力し、
加算器により、前記ｄ軸電流指令値と前記加振ｄ軸電流指令値とを加算して、補正ｄ軸電流指令値を出力し、
電流制御器により、前記補正ｄ軸電流指令値と前記ｑ軸電流指令値とｄ軸電流検出値とｑ軸電流検出値とモータ位相検出値とに基づいてｄ軸電圧指令値とｑ軸電圧指令値を算出し、
二相三相変換器により、前記ｄ軸電圧指令値とｑ軸電圧指令値とモータ位相検出値とに基づいて三相電圧指令値を算出し、
ＰＷＭ制御器により、前記三相電圧指令値とキャリア信号とに基づいてＰＷＭ信号を生成し、
インバータにより、前記ＰＷＭ信号に基づいてスイッチングデバイスをＯＮ／ＯＦＦし、モータに電力を供給することを特徴とするモータ振動評価試験方法。
【請求項２】
モータの振動の振幅を計測する周波数／振幅検出部からの検出値を取り込む限界振動判定部により、モータの振動が闘値に到達したか否かを判定し、
モータの振動が閾値に到達した場合、
前記加算器において、前記加振ｄ軸電流指令値を前記ｄ軸電流指令値に加算することを停止し、
前記電流制御器において、前記ｄ軸電流指令値と前記ｑ軸電流指令値と前記ｄ軸電流検出値と前記ｑ軸電流検出値と前記モータ位相検出値とに基づいて前記ｄ軸電圧指令値と前記ｑ軸電圧指令値を算出することを特徴とする請求項１記載のモータ振動評価試験方法。
【請求項３】
モータモデル部により、前記ｄ軸電流指令値と、前記ｑ軸電流指令値と、前記モータのモデルに従って、モータ端子電圧の理論実効値と、モータ端子電圧とＰＭモータの電機子電流との理論位相差と、を算出して出力し、
Ｖθ演算器により、前記電流制御器が出力する前記ｄ軸電圧指令値と前記ｑ軸電圧指令値に基づいて、モータ端子電圧の実効値と前記モータの電圧と前記モータの電機子電流との位相差と、を推定演算して出力し、
前記モータ端子電圧の理論実効値と前記モータ端子電圧の実効値との誤差と、前記理論位相差と前記モータ端子電圧と前記モータの電機子電流との位相差との誤差、のうち少なくとも何れか一方が閾値を超えた場合、
前記加算器において、前記加振ｄ軸電流指令値を前記ｄ軸電流指令値に加算することを停止し、
前記電流制御器において、前記ｄ軸電流指令値と前記ｑ軸電流指令値と前記ｄ軸電流検出値と前記ｑ軸電流検出値と前記モータ位相検出値とに基づいて前記ｄ軸電圧指令値と前記ｑ軸電圧指令値を算出することを特徴とする請求項１記載のモータ振動評価試験方法。
【請求項４】
トルク指令値を０として出力するトルク指令値演算器と、
前記トルク指令値からｄ軸電流指令値とｑ軸電流指令値とを演算する電流指令演算器と、
加振周波数を可変にし、所定の振幅を持ち、振幅分だけ負側にオフセットを持たせた正弦波信号を加振ｄ軸電流指令値として出力する加振用ｄ軸電流指令部と、
前記ｄ軸電流指令値と前記加振ｄ軸電流指令値とを加算して、補正ｄ軸電流指令値を出力する加算器と、
前記補正ｄ軸電流指令値と前記ｑ軸電流指令値とｄ軸電流検出値とｑ軸電流検出値とモータ位相検出値とに基づいてｄ軸電圧指令値とｑ軸電圧指令値を算出する電流制御器と、
前記ｄ軸電圧指令値と前記ｑ軸電圧指令値とモータ位相検出値とに基づいて三相電圧指令値を算出する二相三相変換器と、
前記三相電圧指令値とキャリア信号とに基づいてＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ制御器と、
前記ＰＷＭ信号に基づいてスイッチングデバイスをＯＮ／ＯＦＦし、モータに電力を供給するインバータと、
を備えたことを特徴とするモータ振動評価試験装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、 インバータで永久磁石同期モータを運転するシステムに係り、振動最大となるモータ電流の周波数（機械的共振点）の探索方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
永久磁石同期モータ（以下、ＰＭモータと称する）は、ステータコイルに電流を流すことによって、モータの半径方法に電磁加振力が生じ、振動が発生する。この電磁加振力は、ステータコイルに流れる電流の周波数に依存する。電磁加振力が最大となる周波数を、機械的共振周波数（または、機械的共振点）と呼ぶ。
【０００３】
この電磁加振力を抑制することにより振動を抑制する先行技術として、特許文献１が開示されている。振動抑制機能を持つインバータによりＰＭモータを運転することで、ＰＭモータの振動を抑制する技術である。
【０００４】
図８は、特許文献１に記載されているインバータ制御装置１００を示すブロック図である。ＰＭモータ１５０にインバータ１４０を接続し、インバータ１４０より給電する電力によって、ＰＭモータ１５０を運転する。インバータ１４０は、ＰＭモータ１５０に印加する交流電圧の振幅と周波数を可変にする機能を有する。
【０００５】
ＰＭモータ１５０は、ステータ（箇体）の回転軸方向の厚さを薄くするほど強度が弱くなるため、半径方向の電磁加振力に起因する振動が大きくなる。そこで特許文献１では、ＰＭモータ１５０内の磁束分布を考慮して半径方向に働く力（ラジアル力）をモデル化し、そのモデルに基づいてモータ電流制御部１３０の電流指令値を演算している。そして、モータ電流制御部１３０にて演算されたＰＷＭ信号を用いてインバータ１４０を制御することにより、ラジアル力に起因するＰＭモータ１５０の振動を抑制する。
【０００６】
また、モータ電流制御部１３０の電流指令値の演算機能は、図８のベクトル電流指令部１１０、ｄ軸電流補正部２１０などから成るインバータの制御部に搭載されている。
【０００７】
図９は、特許文献１に記載されているＰＭモータの磁束密度を示す図である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１４−６４４００号公報
【特許文献２】特開２０１２−１７５７４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１，２では、その特許文献１，２で示されたインバータ制御装置を用いないと、ＰＭモータの運転周波数領域（機械的共振点を含む）で振動を抑制できないという問題点があった。
【００１０】
さらに、特許文献１，２のインバータの電流指令値の演算には、複雑な数式を用いる。そのため、高速な演算処理装置を必要とし、装置のコストアップにつながっていた。
【００１１】
さらに、特許文献１では、図８に示す加速度センサ１６０を設ける必要がある。これらのことは、ＰＭモータ１５０を運転するシステム全体のコストアップにつながるため、好ましくない。
【００１２】
以上示したようなことから、モータ振動評価試験装置において、機械的共振点を探索し、この機械的共振点を用いることで、複雑な演算を行うインバータや加速度センサを用いることなく、ＰＭモータの振動を抑制することが課題となる。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、前記従来の問題に鑑み、案出されたもので、その一態様は、トルク指令値演算器により、トルク指令値を０として出力し、電流指令値演算器により、前記トルク指令値からｄ軸電流指令値とｑ軸電流指令値とを演算し、加振用ｄ軸電流指令部により、加振周波数を可変にし、所定の振幅を持ち、振幅分だけ負側にオフセットを持たせた正弦波信号を加振ｄ軸電流指令値として出力し、加算器により、前記ｄ軸電流指令値と前記加振ｄ軸電流指令値とを加算して、補正ｄ軸電流指令値を出力し、電流制御器により、前記補正ｄ軸電流指令値と前記ｑ軸電流指令値とｄ軸電流検出値とｑ軸電流検出値とモータ位相検出値とに基づいてｄ軸電圧指令値とｑ軸電圧指令値を算出し、二相三相変換器により、ｄ軸電圧指令値とｑ軸電圧指令値とモータ位相検出値とに基づいて三相電圧指令値を算出し、ＰＷＭ制御器により、前記三相電圧指令値とキャリア信号とに基づいてＰＷＭ信号を生成し、インバータにより、前記ＰＷＭ信号に基づいてスイッチングデバイスをＯＮ／ＯＦＦし、モータに電力を供給することを特徴とする。
【００１４】
また、その一態様として、モータの振動の振幅を計測する周波数／振幅検出部からの検出値を取り込む限界振動判定部により、モータの振動が闘値に到達したか否かを判定し、モータの振動が閾値に到達した場合、前記加算器において、前記加振ｄ軸電流指令値を前記ｄ軸電流指令値に加算することを停止し、前記電流制御器において、前記ｄ軸電流指令値と前記ｑ軸電流指令値と前記ｄ軸電流検出値と前記ｑ軸電流検出値と前記モータ位相検出値とに基づいてｄ軸電圧指令値とｑ軸電圧指令値を算出することを特徴とする。
【００１５】
また、その一態様として、モータモデル部により、前記ｄ軸電流指令値と、前記ｑ軸電流指令値と、モータのモデルに従って、モータ端子電圧の理論実効値と、モータ端子電圧とＰＭモータの電機子電流との理論位相差と、を算出して出力し、Ｖθ演算器により、前記電流制御器が出力する前記ｄ軸電圧指令値と前記ｑ軸電圧指令値に基づいて、モータ端子電圧の実効値とモータの電圧とモータの電機子電流との位相差と、を推定演算して出力し、前記モータ端子電圧の理論実効値と前記モータ端子電圧の実効値との誤差と、前記理論位相差と前記モータ端子電圧と前記モータの電機子電流との位相差との誤差、のうち少なくとも何れか一方が閾値を超えた場合、前記加算器において、前記加振ｄ軸電流指令値を前記ｄ軸電流指令値に加算することを停止し、前記電流制御器において、前記ｄ軸電流指令値と前記ｑ軸電流指令値と前記ｄ軸電流検出値と前記ｑ軸電流検出値と前記モータ位相検出値とに基づいてｄ軸電圧指令値とｑ軸電圧指令値を算出することを特徴とする。
【００１６】
また、他の態様として、トルク指令値を０として出力するトルク指令値演算器と、前記トルク指令値からｄ軸電流指令値とｑ軸電流指令値とを演算する電流指令演算器と、加振周波数を可変にし、所定の振幅を持ち、振幅分だけ負側にオフセットを持たせた正弦波信号を加振ｄ軸電流指令値として出力する加振用ｄ軸電流指令部と、前記ｄ軸電流指令値と前記加振ｄ軸電流指令値とを加算して、補正ｄ軸電流指令値を出力する加算器と、前記補正ｄ軸電流指令値と前記ｑ軸電流指令値とｄ軸電流検出値とｑ軸電流検出値とモータ位相検出値とに基づいてｄ軸電圧指令値とｑ軸電圧指令値を算出する電流制御器と、前記ｄ軸電圧指令値と前記ｑ軸電圧指令値とモータ位相検出値とに基づいて三相電圧指令値を算出する二相三相変換器と、前記三相電圧指令値とキャリア信号とに基づいてＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ制御器と、前記ＰＷＭ信号に基づいてスイッチングデバイスをＯＮ／ＯＦＦし、モータに電力を供給するインバータと、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、モータ振動評価試験装置において、機械的共振点を探索し、この機械的共振点を用いることで、複雑な演算を行うインバータや加速度センサを用いることなく、ＰＭモータの振動を抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】実施形態１におけるモータ振動評価試験装置を示すブロック図。
【図２】実施形態１における加振ｄ軸電流指令値を示す波形図。
【図３】実施形態２におけるモータ振動評価試験装置を示すブロック図。
【図４】ＰＭモータの等価回路。
【図５】ＰＭモータ（回転中）のベクトル図。
【図６】ＰＭモータ（加振中、機械的共振なし）のベクトル図。
【図７】ＰＭモータ（加振中、機械的共振あり）のベクトル図。
【図８】従来のモータ振動評価試験装置を示すブロック図。
【図９】ＰＭモータの磁束密度を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明では、インバータのＰＭモータヘの電圧印加時に、電磁加振力による振動が最大になる印加電圧の周波数（機械的共振点）を探索する。ここで探索した機械的共振点を用いることによって、複雑な演算を行うインバータや加速度センサを用いることなく、ＰＭモータの振動を抑制するシステムを提供することが、本発明の目的である。
【００２０】
以下、本願発明に係るモータ振動評価試験方法の実施形態１〜２を図１〜図７に基づいて詳述する。
【００２１】
［実施形態１］
本実施形態１におけるＰＭモータの機械的共振点を探索するモータ振動評価試験装置の構成を図１に示す。
【００２２】
図１に示すように、本実施形態１のモータ振動評価試験装置は、トルク指令値演算器１，電流指令値演算器２，加算器３，電流制御器４，二相三相変換器５，ＰＷＭ制御器６ａ，インバータ６ｂ，ＰＭモータ７，三相二相変換器８，振動センサ９，周波数／振幅検出部１０，周波数／振幅表示部１１，限界振動判定部１２，加振用ｄ軸電流指令部１３，スイッチ１４を有する。スイッチ１４は、通常下側に導通している。
【００２３】
なお、図１のトルク指令値演算器１，電流指令値演算器２，加算器３，電流制御器４，二相三相変換器５，ＰＷＭ制御器６ａ，インバータ６ｂ，ＰＭモータ７，三相二相変換器８の構成は、ＰＭモータ７を運転するシステムにおいて、特許文献１や特許文献２に記載されて いる一般的な公知技術である。 
【００２４】
ＰＭモータ７は、ステータコイルに交流電流を流すことによってモータの半径方向に電磁加振力が発生する。電磁加振力とは、コイルから永久磁石を引き寄せる力とコイルから永久磁石を引き離す力とによって発生する力（ラジアル力）のことである。
【００２５】
ＰＭモータ７はステータ筐体の強度が弱いほど、この電磁加振力によって振動や音が大きくなりやすい。 図９に示すＰＭモータにおいて、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相のティース１５１，１５２，１５３に働く電磁加振力（それぞれ、ＦｒＵ，ＦｒＶ，ＦｒＷと定義する）は、特許文献１に示すように、以下の（１）式で表される。
【００２６】
【数１】
2017147870.tif 000003
【００２７】
なお、これらの（１）式の中の各パラメータの詳細は、特許文献１に記載されている。（１）式のパラメータの中で、インバータ６ｂの出力周波数（すなわち、ＰＭモータ７に印加する電圧の周波数）によって変化するパラメータは、以下の３つである。
φm：ステータ位相角
γ：鎖交磁束面積係数
Ｉｄ：ｄ軸電流
ステータ位相角φmは、ＰＭモータ７が停止している状態では定数となる。鎖交磁束面積係数γは、特許文献１に示されているように、ティースの形状，永久磁石の形状，ティースに対する永久磁石の傾きなどによって決まる係数である。したがって、ＰＭモータ７が停止している状態における鎖交磁束面積係数γは、定数となる。
【００２８】
本実施形態１は、最初にＰＭモータ７の磁極をＵ相軸（ｄ軸上）まで回転させて、その後、ＰＭモータ７を停止させた状態でＰＭモータ７の半径方向の電磁加振力による機械的共振点を探索する。すなわち、トルク指令値Ｔｒｅｆ＝０とする。電流指令値演算器２はトルク指令値Ｔｒｅｆに基づいてｄ軸電流指令値Ｉｄ０とｑ軸電流指令値Ｉｑ*を出力する。
【００２９】
一方、上記のＰＭモータ７の停止状態では、ステータ位相角φmと鎖交磁束面積係数γの値は定数となる。この場合、ｄ軸電流Ｉｄを一定にすると、電磁加振力Ｆｒｕ，Ｆｒｖ，Ｆｒｗも一定値になり、機械的共振点の探索ができない。
【００３０】
そこで、図２に示すように、ｄ軸電流Ｉｄを負側で周期的に変化させ、電磁加振力Ｆｒｕ，Ｆｒｖ，Ｆｒｗにも周期性を持たせる。この周期性を持たせたｄ軸電流Ｉｄを生成するために、図１に示す加振用ｄ軸電流指令部１３は所定の振幅を持ち、振幅分だけ負側にオフセットを持たせた正弦波信号（以下、加振ｄ軸電流指令値と称する）Ｉｄｆを出力する。
【００３１】
さらに、加振用ｄ軸電流指令部１３に加振ｄ軸電流指令値Ｉｄｆの加振周波数ｆｋを設定する。加振周波数ｆｋを変化させることによって、ｄ軸電流Ｉｄの周波数は変化する。また、スイッチ１４が下側に導通しているため、スイッチ１４の出力Ｉｄ１＝加振ｄ軸電流指令値Ｉｄｆとなる。
【００３２】
さらに、加算器３によりスイッチ１４の出力Ｉｄ１とトルク指令値Ｔｒｅｆ＝０の信号に基づいて電流指令値演算器２が出力するｄ軸電流指令値Ｉｄ０を加算することにより、電流制御器４に入力する補正ｄ軸電流指令値Ｉｄ*を生成する。
【００３３】
電流制御器４は、補正ｄ軸電流指令値Ｉｄ*とｑ軸電流指令値Ｉｑ*とｄ軸電流検出値Ｉｄ＿ｄｅｔとｑ軸電流検出値Ｉｑ＿ｄｅｔとモータ位相検出値θｍに基づいてｄ軸電圧指令値Ｖｄ*とｑ軸電圧指令値Ｖｑ*を出力する。二相三相変換器５は、ＰＭモータ７のモータ位相検出値θｍに基づいてｄ軸電圧指令値Ｖｄ*，ｑ軸電圧指令値Ｖｑ*を三相電圧指令値Ｖｕ*，Ｖｖ*，Ｖｗ*に変換する。
【００３４】
ＰＷＭ制御器６ａは、三相電圧指令値Ｖｕ*，Ｖｖ*，Ｖｗ*とキャリア信号とを比較するＰＷＭ制御を行い、その結果であるＰＷＭ信号をインバータ６ｂに出力する。インバータ６ｂは前記ＰＷＭ信号に基づいてスイッチングデバイスをＯＮ／ＯＦＦし、ＰＭモータ７に電力を供給する。
【００３５】
補正ｄ軸電流指令値Ｉｄ*には周波数ｆｋのスイッチ１４の出力Ｉｄ１（＝加振ｄ軸電流指令値Ｉｄｆ）が重畳されているため、電磁加振力Ｆｒｕ，Ｆｒｖ，Ｆｒｗが変動し、ＰＭモータ７は停止したまま振動する。この振動の大きさは、上記の周波数ｆｋによって変化する。
【００３６】
強制加振させたときの振動の振幅を振動センサ９，周波数／振幅検出部１０で計測し、周波数／振幅特性を周波数／振幅表示部１１でトレンド表示し、周波数と振動の振幅との関係と振幅が最大になる周波数（機械的共振点）を確認する。
【００３７】
また、本実施形態１の構成に含まれる限界振動判定部１２は、ＰＭモータ７の破損に至る前に振動レベルを閾値として持っており、ＰＭモータ７の強制加振中に周波数／振幅検出部１０からの検出値を取り込み、その検出値がＰＭモータ７が破損に至る恐れのある振動レベルに達した場合は強制加振を停止させる。
【００３８】
この場合、図１のスイッチ１４が上側に切り替ってスイッチ１４の出力Ｉｄ１が０となり、補正ｄ軸電流指令値Ｉｄ*は周波数成分をもつ加振ｄ軸電流指令値Ｉｄｆが重畳されない一定値となる。そのため、ＰＭモータ７は振動が起こらない停止状態になる。このＰＭモータ破損に対する保護機能が働く場合は上記の機械的共振点の確認ができないため、振動が低くなるようにＰＭモータ７を再製作して、再評価試験を行うことになる。
【００３９】
以上によって、ＰＭモータ７の機械的共振点を探索することができる。その後、図１に示す評価試験システムではない、実運用を行うＰＭモータ７の運転システムで振動の評価試験を行うことになる。この評価試験時にインバータ６ｂからＰＭモータ７ヘ印加する電圧の周波数を可変にさせて、ＰＭモータ７を回転運転させる。この時は、トルク指令値Ｔｒｅｆ＝０としない。
【００４０】
この実運用のシステムに適用するモータ制御装置は、既に機械的共振点の探索が終了しているため、加振用ｄ軸電流指令部１３を有するものでなくともよい。さらに、特許文献１に記載の技術を搭載していないモータ制御装置でよい。
【００４１】
図１に示すモータ振動評価試験装置で求めた機械的共振点の周波数でのＰＭモータ７の振動が許容値以下であれば、このシステムの耐振動の評価試験は合格となり完了する。
【００４２】
また、この評価試験の結果、振動が合格条件より大きいようであればＰＭモータ７のステータ箇体構造の改善を図り、最終的には振動が合格条件となるＰＭモータ７を製作する。
【００４３】
以上示したように、本実施形態１におけるモータ制御装置は、機械的共振点探索の評価試験用に１台あればよい。
【００４４】
また、本実施形態１によれば、特許文献１のような複雑な演算を行うモータ制御装置を用いることなく、ＰＭモータ７を振動で破壊させることのないシステムを構築することができる。これにより、システムのコストの低減につながる。
【００４５】
さらに、実運用のシステムでのＰＭモータ更新時において、既存のモータ制御装置を更新することなくそのまま適用できるため、システムの更新時に交換するのはＰＭモータ７のみでよい。
【００４６】
［実施形態２］
実施形態１では、電磁加振力によるＰＭモータ７の機械的共振点および振動の大きさを探索することを目的とした振動評価試験装置について説明した。実施形態１では、ＰＭモータ７に振動センサ９を取り付けてＰＭモータ７の振動を計測するシステム構成になっている。
【００４７】
本実施形態２は、この振動センサ９を省略して簡素化したシステム構成により、実施形態１と同じ目的を実現するものである。
【００４８】
図３は、本実施形態２のモータ振動評価試験装置の構成を示すブロック図である。図３に示すように、本実施形態２は、実施形態１の振動センサ９，周波数／振幅検出部１０，周波数／振幅表示部１１，限界振動判定部１２の代わりに、モータモデル部１５，Ｖθ演算器１６，減算器１７，１８，共振周波数判定部１９が設けられている。
【００４９】
モータモデル部１５は、補正ｄ軸電流指令値Ｉｄ*とｑ軸電流指令値Ｉｑ*（＝０）の入力と、図４，図５に示すＰＭモータ７のモデルに従って、理論的に算出されるモータ端子電圧の理論実効値Ｖｍｄｌと、モータ端子電圧ＶとＰＭモータ７の電機子電流Ｉａとの理論位相差θｍｄｌを算出して出力する。
【００５０】
Ｖθ演算器１６は、電流制御器４が出力するｄ軸電圧指令値Ｖｄ*とｑ軸電圧指令値Ｖｑ*より、インバータ６ｂがＰＭモータ７へ印加する電圧（ＰＭモータ端子電圧Ｖ（ωk））の実効値と、ＰＭモータ７の電圧とモータの電機子電流Ｉａとの位相差θを推定演算して出力する。
【００５１】
ＰＭモータ７の等価回路を図４に示す。また、ＰＭモータ７が有負荷で回転しているときのベクトル図を図５に示す。図４および図５中の各記号の意味を以下に示す。
Ｖ：モータ端子電圧［Ｖ］
Ｖ0：モータ端子電圧Ｖから電機子巻線抵抗Ｒによる電圧降下分ＲＩaを除いた電圧［Ｖ］
Ｉa：電機子電流［Ａ］
Ｉd：ｄ軸電機子電流［Ａ］
Ｉq：ｑ軸電機子電流［Ａ］
Ｒ：電機子巻線抵抗［Ω］
Ｌs：電機子巻線同期リアクタンス［Ω］
Ｌd：ｄ軸電機子巻線同期リアクタンス［Ω］
Ｌq：ｑ軸電機子巻線同期リアクタンス［Ω］
ωe：電気角速度［ｒｅｄ／ｓ］
Ｅa：誘導起電力［Ｖ］
ψm：永久磁石の磁束［Ｗｂ］
ψa：鎖交磁束［Ｗｂ］
ψ0：総合磁束［Ｗｂ］
次に、ＰＭモータ７を停止（トルク指令値Ｔｒｅｆ＝０，ｑ軸電流Ｉq＝０，電気角速度ωe＝０）させたまま、ｄ軸電流Ｉdを負方向に所定の周波数ｆk（加振周波数）で流し、ＰＭモータ７の半径方向に電磁加振力を発生させて加振させた場合のベクトル図を図６と図７に示す。
【００５２】
図６で新たに定義された記号の意味を以下に示す。
ωk：加振角速度（＝２πｆk）［ｒａｄ／ｓ］
θ：モータ端子電圧Ｖ（ωk）と電機子電流Ｉa（ωk）の位相差［ｒａｄ］
ここで、｜Ｖ（ωk）｜はモータモデルから算出したモータ端子電圧の理論実効値Ｖｍｄｌと同じ値になる。また、θはモータモデルから算出した理論位相差θｍｄｌと一致する。
【００５３】
図７で新たに定義された記号の意味を以下に示す。
Ｋ（ωk）：加振周波数ｆkにおける比例係数（ステータとロータのギャップの変化がないときはゼロとなり、ギャップの変化が大きいほど値が大きくなる。）
ここで、｜Ｖ（ωk）｜はモータモデルから算出したモータ端子電圧の理論実効値Ｖｍｄｌと一致しない。また、θはモータモデルから算出した理論位相差θｍｄｌと一致しない。Ｋ（ωk）ｄψａ／ｄｔはモータ半径方向の機械的共振によりステータとロータのギャップが発生したことによる起電力である。起電力Ｋ（ωｋ）ｄψａ／ｄｔは磁束ψａを微分して算出する。その磁束ψａはｄ軸電流Ｉｄに比例するため、起電力の位相はＩｄに対して９０°ずれる。（ｑ軸上に乗る）
機械的共振点ではない加振周波数ｆkの場合、図６に示すようにモータ端子電圧Ｖ（ωk）とモータモデル部１５から算出したモータ端子電圧の理論実効値Ｖｍｄｌ（ωk）は一致する。また、モータ端子電圧Ｖ（ωk）と電機子電流Ｉaの位相差θもモータモデル部１５から算出した理論位相差θｍｄｌと一致する。
【００５４】
一方で、加振周波数ｆkが共振周波数ｆk’に近づくにつれ、ロータとステータのギャップ変化が徐々に大きくなり、それによりステータコイルに徐々に起電力Ｋ（ωk）ｄψａ／ｄｔが生じる。そのため、図７に示すようにモータ端子電圧Ｖ（ωk）とモータモデル部１５から算出したモータ端子電圧の理論実効値Ｖｍｄｌ（ωk）は一致しなくなる。また、モータ端子電圧Ｖ（ωk）と電機子電流Ｉaの位相差θもモータモデル部１５から算出した理論位相差θｍｄｌとも一致しなくなる。
【００５５】
まとめると、下記（１）〜（３）となる。
（１）加振周波数ｆkが共振周波数ｆk’に近づくにつれ、ロータとステータのギャップの変化が大きくなる。
（２）ギャップの変化によりステータとコイルに起電力が発生する。
（３）モータ端子電圧Ｖ（ωk）およびモータ端子電圧と電機子電流の位相差θが、モータモデル部１５から算出したモータ端子電圧の理論実効値Ｖｍｄｌ（ωk），理論位相差θmdlと一致しなくなる。すなわち、モータ端子電圧Ｖ（ωk）とモータ端子電圧と電機子電流の位相差θのそれぞれについて誤差が発生する。
【００５６】
図３では、減算器１７，１８において、モータ端子電圧の誤差Ｖｅｒｒ，電圧電流位相差の誤差θｅｒｒを演算する。
【００５７】
本実施形態２は共振周波数判定部１９において、（３）の現象で発生するモータ端子電圧の誤差Ｖｅｒｒ（ωk）、または、電圧電流位相差の誤差θｅｒｒの少なくともいずれか一方を特徴量とし、その誤差があらかじめ設定した基準値を超過した場合に、そのときの加振周波数ｆkをモータの半径方向に発生する機械的共振の共振周波数と判断する。
【００５８】
この場合、図３のスイッチ１４が上側に切り替り、ｄ軸電流指令値Ｉｄ*は周波数成分をもつ加振ｄ軸電流指令値Ｉｄｆが重畳されない一定値となるため、ＰＭモータ７は振動が起こらない停止状態になる。このＰＭモータ破損に対する保護機能が働く場合は上記の機械的共振点の確認ができないため、振動が低くなるようにＰＭモータ７を再製作して、再評価試験を行うことになる。
【００５９】
以上によって、ＰＭモータ７の機械的共振点を探索することができる。その後、図３の評価試験システムではない、実運用を行うＰＭモータ運転システムで振動の評価試験を行うことになる。この評価試験時にインバータ６ｂからＰＭモータ７へ印加する電圧の周波数を可変にさせて、ＰＭモータ７を回転運転させる。この時は、トルク指令値Ｔｒｅｆ＝０としない。このシステムに適用するモータ制御装置は、既に機械的共振点の探索が終了しているため、加振用ｄ軸電流指令部１３を有する図３の機能を持つモータ制御装置でなくともよい。さらに、特許文献１に記載の技術を搭載していないモータ制御装置でよい。
【００６０】
図３のモータ振動評価試験装置で求めた機械的共振点の周波数でのＰＭモータ７の振動が許容値以下であれば、このシステムの耐振動の評価試験は合格となり完了する。また、この評価試験の結果、振動が合格条件より大きいようであればＰＭモータ７のステータ箇体構造の改善を図り、最終的には振動が合格条件となるＰＭモータ７を製作する。
【００６１】
本実施形態２では、図３の機能をもつモータ制御装置は機械的共振点探索の評価試験用に１台あればよい。 
【００６２】
本実施形態２ を用いることによって、特許文献１のような複雑な演算を行うインバータを用いることなく、ＰＭモータ７を振動で破壊させることのないシステムを構築することができる。さらに、特許文献１に必要な加速度センサを設けなくともよい。このことは、このシステムのコストの低減につながる。
【００６３】
さらに、実運用のシステムでのＰＭモータ更新時において、既存のモータ制御装置を更新することなくそのまま適用できるため、システムの更新時に交換するのはＰＭモータ７のみでよい。
【００６４】
また、実施形態１の振動評価試験装置ではＰＭモータ７の半径方向の機械共振点を探索するため振動センサ９が必要であったが、本実施形態２は、その振動センサ９を省略しながらも、機械的共振点を探索することが可能となる。
【００６５】
以上、本発明において、記載された具体例に対してのみ詳細に説明したが、本発明の技術思想の範囲で多彩な変形および修正が可能であることは、当業者にとって明白なことであり、このような変形および修正が特許請求の範囲に属することは当然のことである。
【符号の説明】
【００６６】
１…トルク指令値演算器
２…電流指令値演算器
３…加算器
４…電流制御器
５…二相三相変換器
６ａ…ＰＷＭ制御器
６ｂ…インバータ
７…ＰＭモータ
８…三相二相変換器
１３…加振用ｄ軸電流指令部
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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