旋转电机的控制装置、旋转电机及旋转电机的控制方法制造方法及图纸

提供一种旋转电机，活用IPM电动机的特征即磁阻转矩来使电动机体积变小，并在额定时以外的驱动中使电流相位角与合计转矩成为最大的角度错开，由此，即使电流相位角发生变化也能抑制转矩脉动的增加，从而兼具小型、高输出、低转矩脉动的特性。

Control Device of Rotating Motor, Rotating Motor and Control Method of Rotating Motor

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】旋转电机的控制装置、旋转电机及旋转电机的控制方法
本专利技术涉及兼具小型、高输出、低转矩脉动的特性的旋转电机的控制装置、旋转电机及旋转电机的控制方法。
技术介绍
作为与旋转电机相关的现有技术，存在转子铁心内部嵌入有永磁体的IPM(InteriorPermanentMagnet：内置永磁体)电动机(例如，参照专利文献1)。该专利文献1中，能以活用磁阻转矩的方式进行通电来对IPM电动机进行驱动，以使得磁体转矩与磁阻转矩的合计转矩为最大。其结果是，实现了削减磁体量的电动机。现有技术文献专利文献专利文献1：日本专利第6015350号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的问题然而，在现有技术中存在如下问题。专利文献1中，使电流相位角变化来驱动电动机，以使得从通电电流较少的低电流驱动时起到额定驱动时为止的合计转矩成为最大。这种情况下，通常，成为转矩脉动的原因的定子磁动势高次谐波和转子磁动势高次谐波的相位根据电流相位角而发生较大变化。因此，在专利文献1那样的现有的电动机中，在从低电流驱动时起到额定驱动时为止的期间，将产生转矩脉动变大的驱动状态。其结果是，即使能使电流相位角变化进行驱动以使得合计转矩为最大来设计出体积较小的电动机，最终与电流相位角相对应的转矩脉动的增加将成为限制，存在如下问题：无法实现转矩较大的电动机。本专利技术是为了解决上述问题而完成的，其目的在于获得一种旋转电机的控制装置、旋转电机及旋转电机的控制方法，在活用IPM电动机的特征即磁阻转矩来减小电动机体积的基础上，还具有高输出、低转矩脉动的特性。用于解决技术问题的技术方案本专利技术所涉及的旋转电机的控制装置构成为包括：旋转电机，该旋转电机具备电枢和转子；以及控制器，该控制器对旋转电机进行驱动控制，电枢具有：电枢铁心，该电枢铁心具备多个磁性的齿部；以及电枢绕组，该电枢绕组由卷绕于齿部、且收纳于齿部彼此间的槽的多相绕组组构成，转子具有在内部嵌入有永磁体的转子铁心，转子与电枢隔着磁空隙配置，且设为能以转轴为中心进行旋转，控制器能在使得用于抵消反电动势的弱磁电流增加的转速以下、以与通电电流恒定时转矩成为最大的电流相位角θ1不同的电流相位角θ对旋转电机进行驱动控制。此外，本专利技术所涉及的旋转电机是利用本专利技术的旋转电机的控制装置中的控制器来进行驱动控制的旋转电机，电枢和转子具有如下构造：在额定时转矩成为最大的电流相位角与转矩脉动成为最小的电流相位角相一致。并且，本专利技术所涉及的旋转电机的控制方法是利用本专利技术的旋转电机的控制装置中的控制器来执行的旋转电机的控制方法，并具有第1控制步骤，即：在使得用于抵消反电动势的弱磁电流增加的转速以下、以与通电电流恒定时转矩成为最大的电流相位角θ1不同的电流相位角θ对旋转电机进行驱动控制。专利技术效果根据本专利技术，活用IPM电动机的特征即磁阻转矩来使电动机体积变小，并在额定时以外的驱动中使电流相位角与合计转矩成为最大的角度错开，由此，具备如下结构：即使电流相位角发生变化，也能抑制转矩脉动的增加。其结果是，在活用IPM电动机的特征即磁阻转矩来减小电动机体积的基础上，还能得到具有高输出、低转矩脉动的特性的旋转电机的控制装置、旋转电机及旋转电机的控制方法。附图说明图1是本专利技术实施方式1的V字IPM电动机的横向剖视图。图2是从轴向观察本专利技术实施方式1中的V字IPM的转子而得到的透视图。图3是从轴向观察用于与之前的图2的配置进行对比说明的V字IPM的转子而得到的透视图。图4是示出本专利技术实施方式1中、额定时与1/2额定时的实测转矩脉动48阶分量与电流相位角之间的关系的图。图5是示出本专利技术实施方式1中、额定时与1/2额定时的实测转矩与电流相位角之间的关系的图。图6是本专利技术实施方式1中的旋转电机的控制装置的结构图。具体实施方式以下，基于附图，对本专利技术的旋转电机的控制装置、旋转电机及旋转电机的控制方法的优选实施方式进行说明。此外，图中，相同标号表示相同或对应部分。实施方式1.本实施方式1中，以旋转电机为多重多相绕组永磁体电动机的情况为例来进行说明。更详细而言，以多重多相绕组交流旋转电机为对象来进行具体的说明，该多重多相绕组交流旋转电机具备多重化和多相化后的电枢绕组，且各绕组构成为在励磁极与电枢相对的间隙处共用磁路。另外，作为一个示例，上述多重多相绕组永磁体电动机可以适用于电动助力转向装置。图1是本专利技术实施方式1的V字IPM电动机的横向剖视图。另外，横向剖视图相当于与后述的电动机的转轴17的方向垂直的截面。相当于本实施方式1中的旋转电机的多重多相绕组永磁体电动机构成为包括电枢3与转子5。电枢3具有电枢铁心9与电枢绕组13，上述电枢铁心9具备多个磁性的齿部7，上述电枢绕组13由卷绕于齿部7、且收纳于齿部7彼此间的槽11的多重的多相绕组组构成。在以旋转中心为垂线的平面即图1中，在电枢铁心9的中央有大致圆形的孔，转子5配置于该孔。此外，多个齿部7的前端位于1个圆周上。即，转子5隔着与电枢3之间的磁空隙15配置在电枢3的周向内侧，且设为能以转轴17为中心进行旋转。在本实施方式1中，形成有该磁空隙15的区域相当于未配置转子5的孔的部分，是中空的空间。转子5的内部嵌入有永磁体21。虽然将在后文中进行更为详细的说明，但转子铁心5a具有2段以上的段扭斜(step-skew)构造，段扭斜构造的各段排列在转轴方向上(转轴延伸的方向，即、旋转中心延伸的方向)。此外，当沿着转轴方向观察时，不同的段上、极性不同的磁体彼此配置为在周向上不重叠。以下，对上述结构进行更为详细的说明。电枢3包括第1电枢绕组、第2电枢绕组和电枢铁心9。电枢铁心9包括由电磁钢板等磁性体构成的环状的铁心背部9a、以及从铁心背部9a向周向内侧延伸的齿部7。虽然省略了图示，但在电枢绕组与电枢铁心9之间插入有绝缘纸等，以确保电绝缘。作为一个示例，图1所示的本实施方式1中的电枢铁心9形成为总共具有48个齿部7。因此，槽11也有48个。此外，图1的示例中，1个槽11中各收纳有4根电枢绕组的线圈。第1电枢绕组由U1相、V1相、W1相这三相构成，第2电枢绕组由U2相、V2相、W2相这三相构成。电枢绕组的配置中，从第1个的槽起依次为U1、U2、W1、W2、V1、V2，第7个槽以后也以U1、U2、W1、W2、V1、V2的顺序进行配置，到第48个槽为止按照同样的顺序进行配置。然而，例如，电枢绕组配置成使第1个槽的U1与第7个槽的U1的电流方向互相相反。即，成为从第1个槽卷绕至第7个槽的分布卷绕的结构，电枢绕组跨过总共6个齿部。上述分布卷绕的结构相当于电气角180度，短节距绕组系数为1。并且，电枢绕组以彼此电气角相差30度的相位差被驱动。因此，分布绕组系数为1，其结果是绕组系数为1，因此，得到小型且高转矩的电动机。即，具有如下效果：与绕组系数较小的电动机相比，永磁体的使用量较少，能实现低成本化。针对1极分配2个永磁体21，在各磁极中，2个永磁体21排列成V字形。图1所示的示例中，总计嵌入有16个永磁体21，构成为8极的转子5。另外，作为一个示例，永磁体21可以使用各向异性磁体。转子铁心5a形成有8个磁体收纳孔23。即，对1极分配1个磁体收纳孔23。图1所例示的磁体收纳孔23分别由一对矩形部23a、一对磁通壁垒部23b和1个中心部23c构成。对本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种旋转电机的控制装置，构成为包括：旋转电机，该旋转电机具备电枢和转子；以及控制器，该控制器对所述旋转电机进行驱动控制，所述旋转电机的控制装置的特征在于，所述电枢具有：电枢铁心，该电枢铁心具备多个磁性的齿部；以及电枢绕组，该电枢绕组由卷绕于所述齿部、且收纳于所述齿部彼此间的槽的多相绕组组构成，所述转子具有在内部嵌入有永磁体的转子铁心，所述转子与所述电枢隔着磁空隙配置，且设为能以转轴为中心进行旋转，所述控制器能在使得用于抵消反电动势的弱磁电流增加的转速以下、以与通电电流恒定时转矩成为最大的电流相位角θ1不同的电流相位角θ对所述旋转电机进行驱动控制。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种旋转电机的控制装置，构成为包括：旋转电机，该旋转电机具备电枢和转子；以及控制器，该控制器对所述旋转电机进行驱动控制，所述旋转电机的控制装置的特征在于，所述电枢具有：电枢铁心，该电枢铁心具备多个磁性的齿部；以及电枢绕组，该电枢绕组由卷绕于所述齿部、且收纳于所述齿部彼此间的槽的多相绕组组构成，所述转子具有在内部嵌入有永磁体的转子铁心，所述转子与所述电枢隔着磁空隙配置，且设为能以转轴为中心进行旋转，所述控制器能在使得用于抵消反电动势的弱磁电流增加的转速以下、以与通电电流恒定时转矩成为最大的电流相位角θ1不同的电流相位角θ对所述旋转电机进行驱动控制。2.如权利要求1所述的旋转电机的控制装置，其特征在于，所述控制器在通电电流为最大的额定时，以所述电流相位角θ1对所述旋转电机进行驱动控制，在所述额定时以外，以与所述电流相位角θ1不同的电流相位角θ对所述旋转电机进行驱动控制。3.如权利要求2所述的旋转电机的控制装置，其特征在于，在所述额定时以外，所述控制器将所述电流相位角θ选定为能输出比电流相位角为零时的转矩要大的转矩的电流相位角，并对所述旋转电机进行驱动控制。4.如权利要求2或3所述的旋转电机的控制装置，其特征在于，在所述额定时以外，所述控制器选定所述电流相位角θ，以使得在对所述旋转电机进行驱动控制时，具有θ＞θ1的关系。5.一种旋转电机，由权利要求1至4的任一...

【专利技术属性】
技术研发人员：泷泽勇二，广谷迪，冈崎正文，阿久津悟，
申请(专利权)人：三菱电机株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP