本发明专利技术提供一种旋转电机装置，使用在转子的永磁体中设有在轴向的各位置使磁极位置在周向上偏移而成的偏转的旋转电机，从而能够进行电流控制，以有效地减少转矩的纹波分量。在旋转电机装置中，将在最提前相位的dq轴的旋转坐标系上计算出的电流指令值的电流矢量设为最提前相位的电流矢量(Iadv)，将中间相位的dq轴的旋转坐标系上计算出的电流指令值的电流矢量作为中间相位的电流矢量(Iave)，随着绕组电流增加，使控制的电流矢量(Ic)从中间相位的电流矢量(Iave)向最提前相位的电流矢量(Iadv)接近。(Iadv)接近。(Iadv)接近。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】旋转电机装置
[0001]本专利技术涉及旋转电机装置。
技术介绍
[0002]作为可变速用电动机，接受直流电压的供给产生转矩来进行旋转的直流电动机已经普及。但是，直流电动机在原理上由于电刷的磨损从而在维护性上存在问题，而且随着能够产生可变振幅
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可变频率的交流电压的逆变器的普及，作为可变速用电动机，交流电动机逐渐普及。作为交流电动机，最先普及的是感应电动机，尤其是其转子由芯体及短路环(二次导体)构成且形成为笼形的笼型感应电动机更为普及。此外，近年来，使用永磁体的永磁体同步电动机也逐渐普及。
[0003]作为交流电动机而普及的感应电动机及永磁体同步电动机，大多采用被称为“矢量控制”的技术进行控制。该矢量控制中，在与交流电动机转子同步旋转的dq轴的旋转坐标系上控制电流。因此，在矢量控制中，通过控制电流矢量的q轴分量即q轴电流，控制交流电动机的转矩，实现与直流电动机同等的转矩的响应性。
[0004]交流电动机的转子有时设有偏转。实施偏转的目的在于减少由交流电动机产生的转矩的纹波分量(转矩的纹波分量在永磁体同步电动机中还包括齿槽转矩)。首先，在笼型感应电动机中，在轴向的各位置处设置有使得转子的短路环(二次导体)的周向上的位置连续地偏移的偏转。另一方面，在永磁体同步电动机中，如专利文献1的图2和图5所示那样，转子的永磁体中，在轴向的阶段的或连续的各位置处设置有使磁极位置向周向偏移的偏转。
[0005]其次，对设有偏转的交流电动机的矢量控制进行论述。在笼型感应电动机中，不依赖于是否设有偏转。这是因为，感应电动机在原理上是通过向定子线圈通过电流来使转子产生磁通，因此“转子的磁通方向可以通过在控制装置想要获得的方向上通过电流来获得”。现有技术文献专利文献
[0006]专利文献1：日本专利特开2000－308286号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的技术问题
[0007]但是，在永磁体同步电动机中，转子的磁通是由转子的磁极确定的。因此，不能通过控制装置使转子的磁通方向自由改变。这里，当永磁体同步电动机的转子的永磁体没有设置偏转时，在轴向的各位置，磁极的周向位置是相同的，因此将其磁极位置的方向确定在d轴上进行矢量控制即可。
[0008]但是，当永磁体同步电动机的转子的永磁体设有偏转时，在轴向的各位置，磁极的周向位置发生变化。因此，在dq轴的旋转坐标系中进行电流控制时，如何设定与d轴对应的磁极位置就成为问题。特别是，为了降低转矩的纹波分量而设置了偏转，但是为了有效地减
少转矩的纹波分量，如何设定与d轴对应的磁极位置来进行矢量控制才好，至今还不清楚。
[0009]因此，本申请提供一种旋转电机装置，使用在转子的永磁体中在轴向的各位置处设置有使磁极位置在周向上偏移的偏转的旋转电机，从而能够进行电流控制，以有效地减少转矩的纹波分量。用于解决技术问题的技术手段
[0010]本专利技术所涉及的旋转电机装置包括：旋转电机，该旋转电机具有设有永磁体的转子和设有多相绕组的定子；逆变器，该逆变器具有多个开关元件，用于对从直流电源提供的直流电和提供给所述多相绕组的交流电进行转换；电流检测部，该电流检测部对流过所述多相绕组的电流进行检测；旋转检测部，该旋转检测部检测所述转子的旋转角度；电流控制部，该电流控制部基于所述旋转角度的检测值设定控制用的磁极位置，计算控制用的电流指令值，并基于电流的检测值、所述控制用的电流指令值和所述控制用的磁极位置计算电压指令值；以及开关控制部，该开关控制部基于所述电压指令值，进行所述多个开关元件的导通关断控制，所述永磁体在轴向的各位置处设置使磁极位置在轴向上偏移的偏转，所述电流控制部进行下述控制：将在最提前相位的dq轴的旋转坐标系上计算的电流指令值的电流矢量设为最提前相位的电流矢量，该最提前相位的dq轴的旋转坐标系由轴向的各位置的磁极位置内、在旋转方向上相位最提前的磁极位置的方向上确定的d轴、以及在相比于该d轴在电角度上相位提前90
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的方向上确定的q轴构成，将在中间相位的dq轴的旋转坐标系上计算的电流指令值的电流矢量设为中间相位的电流矢量，该中间相位的dq轴的旋转坐标系由轴向的各位置的磁极位置内、在旋转方向上相位最提前的磁极位置与相位最延迟的磁极位置的中间相位的方向上确定的d轴、以及在相比于该d轴在电角度上相位提前90
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的方向上确定的q轴构成，随着流过所述多个绕组的绕组电流增加，使所控制的电流矢量从所述中间相位的电流矢量接近所述最提前相位的电流矢量。专利技术效果
[0011]若在最提前相位的dq轴的旋转坐标系表示绕组电流的d轴电流向正方向增加，则与最提前相位的磁极位置相对的定子部分产生磁饱和，虽然d轴的交链磁通增加，但斜率减少。若产生这种磁饱和时，则转矩纹波分量增加。因此，当绕组电流较大时，为了抑制最提前相位的d轴电流向正方向增加，需要使所控制的电流矢量接近最提前相位的电流矢量。另一方面，当绕组电流较小时，由于磁饱和的影响较小，因此，如果所控制的电流矢量接近中间相位的电流矢量，则可以抵消由最提前相位的磁极产生的转矩纹波分量和由最延迟相位的磁极产生的转矩纹波分量，从而能够减少转矩纹波分量。
[0012]根据本申请所涉及的旋转电机装置，随着绕组电流增加，所控制的电流矢量从中间相位的电流矢量接近最提前相位的电流矢量，因此，当绕组电流小时，可以抵消由最提前相位的磁极产生的转矩纹波分量和由最延迟相位的磁极产生的转矩纹波分量，从而减少转
矩纹波分量，即使绕组电流增加，也可以抑制最提前相位的d轴电流增加到产生磁饱和为止，从而能够减少转矩纹波分量。因此，可以根据绕组电流的增减，适当地改变电流矢量相对于在周向上偏移的磁极位置的相位，有效地减少转矩纹波分量。
附图说明
[0013]图1是实施方式1所涉及的旋转电机装置的简要结构图。图2是实施方式1所涉及的转子的立体图。图3是实施方式1所涉及的转子的剖视图。图4是实施方式1所涉及的转子和定子的剖视图。图5是实施方式1所涉及的控制装置的硬件结构图。图6是说明实施方式1所涉及的坐标系的图。图7是实施方式1所涉及的转矩纹波的特性图。图8是说明实施方式1所涉及的d2轴电流的正方向增加的图。图9是说明实施方式1所涉及的d2轴电流的增加所引起的磁饱和的图。图10是说明实施方式1所涉及的Id＝0控制时的电流矢量的控制的图。图11是说明实施方式1所涉及的与电流相对应的磁极位置的校正量的设定的图。图12是说明实施方式1所涉及的开关控制的时序图。图13是说明实施方式2所涉及的电流矢量的控制的图。图14是说明实施方式2所涉及的与电流相对应的d轴电流减少量的设定的图。图15是说明实施方式2所涉及的上限电流值附近的电流矢量的控制的图。图16是说明实施方式3所涉及的一侧的旋转方向时的坐标系的图。图17是说明实施方式3所涉及的另一侧的旋转方向时的坐标系的图。图18是说明实施方式3所涉及的另一侧的旋转方向时的其他示例的坐标系的图。图19是说明实施方式3所涉及的电动助力转向装置的图。图20是实施方式4本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种旋转电机装置，其特征在于，包括：旋转电机，该旋转电机具有设有永磁体的转子和设有多相绕组的定子；逆变器，该逆变器具有多个开关元件，用于对从直流电源提供的直流电和提供给所述多相绕组的交流电进行转换；电流检测部，该电流检测部对流过所述多相绕组的电流进行检测；旋转检测部，该旋转检测部检测所述转子的旋转角度；电流控制部，该电流控制部基于所述旋转角度的检测值设定控制用磁极位置，计算控制用电流指令值，并基于电流检测值、所述控制用电流指令值和所述控制用磁极位置计算电压指令值；以及开关控制部，该开关控制部基于所述电压指令值，进行所述多个开关元件的导通关断控制，所述永磁体在轴向的各位置处设置使磁极位置在轴向上偏移的偏转，所述电流控制部进行下述控制：将在最提前相位的dq轴的旋转坐标系上计算出的电流指令值的电流矢量设为最提前相位的电流矢量，该最提前相位的dq轴的旋转坐标系由轴向的各位置的磁极位置内、在旋转方向上相位最提前的磁极位置的方向上确定的d轴、以及在相比于该d轴在电角度上相位提前90
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的方向上确定的q轴构成，将在中间相位的dq轴的旋转坐标系上计算出的电流指令值的电流矢量设为中间相位的电流矢量，该中间相位的dq轴的旋转坐标系由轴向的各位置的磁极位置内、在旋转方向上相位最提前的磁极位置与在旋转方向上相位最延迟的磁极位置的中间相位的方向上确定的d轴、以及在相比于该d轴在电角度上相位提前90
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的方向上确定的q轴构成，随着流过所述多个绕组的绕组电流增加，使所控制的电流矢量从所述中间相位的电流矢量接近所述最提前相位的电流矢量。2.如权利要求1所述的旋转电机装置，其特征在于，所述电流控制部随着所述绕组电流增加，使所述控制用磁极位置从在旋转方向上相位最提前的磁极位置与在旋转方向上相位最延迟的磁极位置之间的中间相位的磁极位置向在旋转方向上相位最提前的磁极位置的方向接近，在以所述控制用磁极位置为基准而设定的控制用dq轴的旋转坐标系上，计算所述控制用电流指令值，并且基于所述电流检测值和所述控制用电流指令值计算所述电压指令值。3.如权利要求1所述的旋转电机装置，其特征在于，所述电流控制部将在所述旋转方向上相位最提前的磁极位置与在旋转方向上相位最延迟的磁极位置之间的中间相位的磁极位置设定作为所述控制用磁极位置，在以所述中间相位的磁极位置为基准而设定的所述中间相位的dq轴的旋转坐标系上计算电流指令值，将该电流指令值的d轴分量减少d轴电流减少量，从而计算所述控制用电流指令值，随着所述绕组电流增加，使所述d轴电流减少量增加，以使得所述控制用电流指令值的电流矢量从所述中间相位的电流矢量向所述最提前相位的电流矢量接近，在所述中间相位的dq轴...
【专利技术属性】
技术研发人员：森辰也，久保建太，广谷迪，
申请(专利权)人：三菱电机株式会社，
类型：发明
国别省市：
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