电动机控制装置、电动机控制方法以及电动机系统制造方法及图纸

在实施方式中，本发明专利技术的电动机控制装置是对具有定子(100S)和转子(100R)的永磁铁同步电动机(100)进行控制的电动机控制装置，该电动机控制装置具备处理器(90)和存储器(95)、存储器存储对处理器的动作进行控制的程序(95)。处理器执行以下的动作：根据速度指令或转矩指令，确定与转子的旋转同步地旋转的dq轴坐标系中的q轴电流；将把具有与永磁铁同步电动机的齿槽转矩的N次谐波分量的相位相反的相位的N次谐波电流重叠到q轴电流而得的值确定为q轴电流指令值。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电动机控制装置、电动机控制方法以及电动机系统
本专利技术涉及用于永磁铁同步电动机(permanentmagnetsynchronousmotor)的电动机控制装置和电动机控制方法、以及具备该电动机控制装置的电动机系统。
技术介绍
原本理想的是永磁铁同步电动机的转矩与转子的旋转位置无关地表示出预定的大小。但是，由于各种各样的原因，有可能产生脉动(ripple)。这样的转矩脉动成为振动和噪声的原因，因此要求降低转矩脉动。日本公开公报特开2008-54386号公报公开了以下的技术，即不只降低因电动机的构造产生的第6次谐波的转矩脉动分量，还降低因制造上的尺寸偏差可能产生的第2次谐波的转矩脉动分量。该技术与希望抑制的谐波的频率匹配地调整电流控制增益(比例增益和积分增益)，由此能够降低该频率下的转矩脉动。日本公开公报特开2013-085439号公报公开了如下内容，即为了降低因磁转矩造成的转矩脉动，而向普通的d轴和q轴的电流(0次电流)的至少一方重叠电角6次的谐波电流(以下有时简称为“6次谐波电流”)。现有技术文献专利文献专利文献1：日本公开公报特开2008-54386号公报专利文献2：日本公开公报特开2013-85439号公报
技术实现思路
专利技术要解决的课题在根据转矩脉动的频率设定电流控制器的各种增益的现有技术中，针对电流指令的响应变慢。另外，电角6次的谐波电流的重叠对减少6次的转矩脉动显示出效果，但没有降低因制造上的尺寸偏差可能产生的低次的转矩脉动的效果。本专利技术的实施方式提供抑制因制造上的尺寸偏差而产生的N次谐波分量的新的电动机控制装置和电动机控制方法。另外，本专利技术的实施方式提供具备该电动机控制装置的电动机系统。用于解决问题的方法本专利技术的电动机控制装置在示例性的实施方式中，是对具有定子和转子的永磁铁同步电动机进行控制的电动机控制装置，该电动机控制装置具备处理器和存储器，上述存储器存储对上述处理器的动作进行控制的程序，上述处理器按照上述程序的指令执行以下的处理：根据速度指令或转矩指令，确定与上述转子的旋转同步地旋转的dq轴坐标系中的q轴电流；以及将把具有与上述永磁铁同步电动机的齿槽转矩的N次谐波分量的相位相反的相位的N次谐波电流重叠到上述q轴电流而得的值确定为q轴电流指令值，其中，N为2以上的整数。本专利技术的电动机控制方法在示例性的实施方式中，是对具有定子和转子的永磁铁同步电动机进行控制的电动机控制方法，该电动机控制方法包括如下步骤：根据速度指令或转矩指令，确定与上述转子的旋转同步地旋转的dq轴坐标系中的q轴电流；确定具有与上述永磁铁同步电动机的齿槽转矩的N次谐波分量的相位相反的相位的N次谐波电流的振幅和相位；以及将把上述N次谐波电流重叠到上述q轴电流而得的值确定为q轴电流指令值。本专利技术的电动机系统在示例性的实施方式中，具备：表面磁铁型的永磁铁同步电动机，其具备分割定子和转子；电动机驱动装置，其与上述永磁铁同步电动机连接；以及电动机控制装置，其与上述电动机驱动装置连接。上述电动机控制装置具备处理器和存储器，上述存储器存储对上述处理器的动作进行控制的程序。上述存储器还存储由上述永磁铁同步电动机的齿槽转矩的N次谐波分量的相位和振幅规定的数值。上述处理器按照上述程序的指令执行以下的处理：根据速度指令或转矩指令，确定与上述转子的旋转同步地旋转的dq轴坐标系中的q轴电流；将把基于存储在上述存储器中的上述数值的N次谐波电流重叠到上述q轴电流而得的值确定为q轴电流指令值；以及上述永磁铁同步电动机的转矩脉动的N次谐波分量的振幅比上述齿槽转矩的N次谐波分量的振幅小。专利技术效果根据本专利技术的实施方式，能够有效地降低因制造偏差产生的转矩脉动的N次谐波分量。附图说明图1是示意地表示本专利技术的电动机系统的非限定性的示例性实施方式的结构的图。图2是表示电动机100的结构例子的图。图3是表示本专利技术的电动机系统的电动机控制装置的硬件结构的例子的图。图4是表示本实施方式的定子100S的结构例子的图。图5是表示本实施方式的转子100R的结构例子的图。图6是示意地表示因制造偏差而在分割定子的内周面产生的变形的图。图7是示意地表示本专利技术的电动机系统的非限定性的示例性的其他实施方式的结构的图。图8是示意地表示本专利技术的集成电路装置的结构例子的图。图9是表示本专利技术的电动机控制方法的实施方式的步骤的流程图。图10是表示针对定子的内径的最小值或最大值相对于内径的平均值只有小于0.09％的差异的电动机(普通模型)得到的转矩的振幅与电角次数的关系的图表。图11是表示针对因制造偏差而定子的内径的最小值或最大值相对于内径的平均值显示出0.09％以上的差异的电动机(偏差模型)得到的转矩的振幅与电角次数的关系的图表。图12是表示在使图11的电动机动作时，将2次谐波电流重叠到q轴电流以便抵消2次转矩脉动的情况(重叠模型)下得到的转矩的振幅与电角次数的关系的图表。图13是表示针对“偏差模型”和“普通模型”不进行2次谐波电流的重叠的情况下的转矩的时间变化的图表。图14是表示针对“偏差模型”不进行2次谐波电流的重叠的情况下的转矩的时间变化、针对“偏差模型”进行2次谐波电流的重叠的情况(重叠模型)下的转矩的时间变化的图表。图15是表示不将2次谐波电流重叠到q轴电流的情况下的2次转矩脉动(虚线)、将2次谐波电流重叠到q轴电流时的2次转矩脉动(实线)的图表。具体实施方式在具备转子(rotor)和定子(stator)的永磁铁同步电动机内，转子的外周面经由空气隙(airgap)与规定定子齿(statorteeth)的前端面的定子内周面相对。通过空气隙的磁通主要在径向(radialdirection)和周向上流动。其结果是，在定子和转子之间产生周向的力(转矩)和径向的力(径向力)。将这些力称为“电磁力”。生成电磁力的交链磁通(interlinkageflux)包含因转子内的永磁铁产生的交链磁通、向定子的绕组通电而形成的交链磁通。贯通各齿的磁通分量(交链磁通)的大小在空间和时间上变化，因此电磁力也在空间和时间上变化。这成为电磁振动和转矩脉动(torqueripple)的原因。已知通过将具有满足特定条件的振幅和相位的谐波电流(harmoniccurrent)重叠到流过定子的绕组的电流中，能够减少因电动机驱动时的径向力造成的振动和噪声。在本专利技术的电动机控制装置、电动机控制方法、电动机系统中，为了降低不是因径向力而是因制造偏差产生的低次的转矩脉动，而逆相位地重叠同次的谐波电流。在说明本专利技术的实施方式之前，以下说明产生转矩脉动的主要原因。一般，将转矩脉动的原因大致分为以下的2种。(1)空间谐波(spaceharmonics)转子的磁极在定子绕组上形成的交链磁通数根据转子的旋转位置而周期性地变化。以下，将转子的旋转位置称为“角度位置”或“本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电动机控制装置，其对具有定子和转子的永磁铁同步电动机进行控制，其特征在于，/n该电动机控制装置具备处理器和存储器，上述存储器存储对上述处理器的动作进行控制的程序，/n上述处理器按照上述程序的指令执行以下的处理：/n根据速度指令或转矩指令，确定与上述转子的旋转同步地旋转的dq轴坐标系中的q轴电流；以及/n将把具有与上述永磁铁同步电动机的齿槽转矩的N次谐波分量的相位相反的相位的N次谐波电流重叠到上述q轴电流而得的值确定为q轴电流指令值，其中，N为2以上的整数。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180601 JP 2018-1064151.一种电动机控制装置，其对具有定子和转子的永磁铁同步电动机进行控制，其特征在于，
该电动机控制装置具备处理器和存储器，上述存储器存储对上述处理器的动作进行控制的程序，
上述处理器按照上述程序的指令执行以下的处理：
根据速度指令或转矩指令，确定与上述转子的旋转同步地旋转的dq轴坐标系中的q轴电流；以及
将把具有与上述永磁铁同步电动机的齿槽转矩的N次谐波分量的相位相反的相位的N次谐波电流重叠到上述q轴电流而得的值确定为q轴电流指令值，其中，N为2以上的整数。


2.根据权利要求1所述的电动机控制装置，其特征在于，
上述永磁铁同步电动机的转矩脉动的N次谐波分量的振幅比上述齿槽转矩的N次谐波分量的振幅小。


3.根据权利要求2所述的电动机控制装置，其特征在于，
上述齿槽转矩的N次谐波分量的振幅是平均转矩的0.7％以上，
上述转矩脉动的N次谐波分量的振幅是上述平均转矩的0.03％以下。


4.根据权利要求1～3的任意一项所述的电动机控制装置，其特征在于，
上述存储器存储由上述永磁铁同步电动机的齿槽转矩的上述N次谐波分量的相位和振幅规定的数值，
上述处理器从上述存储器取得存储在上述存储器中的上述数值。


5.一种电动机系统，其特征在于，具备：
权利要求1～4的任意一项所述的电动机控制装置；
电动机驱动装置，其与上述电动机控制装置连接；以及
永磁铁同步电动机，其与上述电动机驱动装置连接。


6.根据权利要求5所述的电动机系统，其特征在于，
上述定子是具有沿着上述转子的周向排列的多个铁芯的分割定子，
N是2或3。

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【专利技术属性】
技术研发人员：山田晋衣，绵引正伦，
申请(专利权)人：日本电产株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP