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JP2002218782A - Motor drive - Google Patents

Motor drive

Info

Publication number
JP2002218782A
JP2002218782A JP2001007692A JP2001007692A JP2002218782A JP 2002218782 A JP2002218782 A JP 2002218782A JP 2001007692 A JP2001007692 A JP 2001007692A JP 2001007692 A JP2001007692 A JP 2001007692A JP 2002218782 A JP2002218782 A JP 2002218782A
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JP
Japan
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motor
torque
waveform
coil
current
Prior art date
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Application number
JP2001007692A
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Japanese (ja)
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JP3468751B2 (en
Inventor
Hidefumi Otsuka
英史 大塚
Masaji Nakatani
政次 中谷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
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Publication date
Application filed by Sharp Corp filed Critical Sharp Corp
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Publication of JP2002218782A publication Critical patent/JP2002218782A/en
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  • Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)
  • Permanent Field Magnets Of Synchronous Machinery (AREA)
  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
  • Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)
  • Synchronous Machinery (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a motor driver which can drive a synchronous motor with high efficiency. SOLUTION: In the driver of an IPM motor 1, a target waveform computer 22 computes the target waveform for driving the motor 1 with high efficiency, based on the torque waveform per phase of the coil, read out of a coil one-phase torque waveform storage 21. A coil voltage controller 28, etc., controls the coil voltage, so that the detected current waveform and the target current waveform conform to each other. Accordingly, this driver can efficiently drive the IPM motor 1 with which the torque waveform pulsates.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明はモータ駆動装置に
関し、特に、永久磁石が装着されたロータを有する同期
モータを駆動させるためのモータ駆動装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a motor driving device, and more particularly to a motor driving device for driving a synchronous motor having a rotor on which a permanent magnet is mounted.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、環境問題が社会的話題となり、省
エネルギー化が重要な関心事となっている。特に、モー
タの分野においては、省エネルギーの観点から、小型・
高効率・高出力のモータが切望されている。従来のモー
タの代表として誘電モータや磁石をロータ表面に装着し
たSPM(Surface Permanent Magnet)モータなどがあ
り、双方とも量産性に優れている。これに対し、従来と
異なる構造のモータが種々開発されているが、それらの
うち、永久磁石をロータ内部に埋込んでフレミングトル
クに加えてリラクタンストルクを利用することにより、
効率をさらに高めたIPM(Interior Permanent Magne
t)モータが注目されている(図2参照)。
2. Description of the Related Art In recent years, environmental issues have become a social topic, and energy saving has become an important concern. Especially in the field of motors, from the viewpoint of energy saving,
There is a strong need for a motor with high efficiency and high output. Typical examples of the conventional motor include a dielectric motor and an SPM (Surface Permanent Magnet) motor in which a magnet is mounted on the rotor surface, and both are excellent in mass productivity. On the other hand, various motors with structures different from the conventional one have been developed. Among them, by embedding permanent magnets inside the rotor and using reluctance torque in addition to framing torque,
IPM (Interior Permanent Magne) with even higher efficiency
t) Motors are attracting attention (see FIG. 2).

【0003】このIPMモータでは、高透磁率材の鉄芯
または積層珪素鋼板で構成されている回転子31の内部
に永久磁石32が埋込まれている。このように構成する
ことにより、永久磁石32の中心と回転子31の中心と
を結ぶ方向であるd軸方向のインダクタンスLdと、d
軸に対して電気角で90°回転した方向であるq軸方向
のインダクタンスLqとの間に差が生じ、永久磁石32
によるフレミングトルクTmに加えてリラクタンストル
クTrが発生することになる。これらの関係について
は、「リラクタンストルクを要した回転器」(松井信行
他、T.EE Japan,Vol.114-D, No.9, 1994)において解析
がなされている。この文献によれば、フレミングトルク
TmとリラクタンストルクTrとの関係は、次式(1)
を満たす。
In this IPM motor, a permanent magnet 32 is embedded in a rotor 31 made of an iron core of a high magnetic permeability material or a laminated silicon steel plate. With this configuration, the inductance Ld in the d-axis direction, which is the direction connecting the center of the permanent magnet 32 and the center of the rotor 31, and d
There is a difference between the inductance and the inductance Lq in the q-axis direction, which is a direction rotated by an electrical angle of 90 ° with respect to the axis.
, A reluctance torque Tr is generated in addition to the framing torque Tm. These relationships are analyzed in "Rotator requiring reluctance torque" (Matsui Nobuyuki et al., T.EE Japan, Vol. 114-D, No. 9, 1994). According to this document, the relationship between the Fleming torque Tm and the reluctance torque Tr is expressed by the following equation (1).
Meet.

【0004】[0004]

【数1】 (Equation 1)

【0005】ただし、Pnは極対数、φaは鎖交磁束、
Ldはd軸方向のインダクタンス、Lqはq軸方向のイ
ンダクタンス、idはd軸方向の電流、iqはq軸方向
の電流、βは電流位相、iaは電流ベクトルの大きさで
ある。
Where Pn is the number of pole pairs, φa is the flux linkage,
Ld is the inductance in the d-axis direction, Lq is the inductance in the q-axis direction, id is the current in the d-axis direction, iq is the current in the q-axis direction, β is the current phase, and ia is the magnitude of the current vector.

【0006】図13は、電流位相βを変化させた場合の
フレミングトルクTm、リラクタンストルクTrおよび
総合トルクTdの変化を示す図である。図13に示され
るように、フレミングトルクTmは、電流位相βが90
°の時点で最大値を示し、90°を離れるとともに小さ
くなり、180°でゼロとなる。これに対し、リラクタ
ンストルクTrは、電流位相βが135°の時点で最大
値を示す。したがって、リラクタンストルクTrとフレ
ミングトルクTmとを合わせた総合トルクTtは、それ
ぞれのトルク比により変わるが、電流位相βが115°
付近で最大値を示す。したがって、リラクタンストルク
Trを有効に利用するIPMモータは、フレミングトル
クTmのみを用いて動作するSPMモータよりも、同一
電流において高トルクの出力が可能となる。
FIG. 13 is a diagram showing changes in the fleming torque Tm, the reluctance torque Tr, and the total torque Td when the current phase β is changed. As shown in FIG. 13, the framing torque Tm is such that the current phase β is 90
It shows the maximum value at the time of °, becomes smaller as it leaves 90 °, and becomes zero at 180 °. On the other hand, the reluctance torque Tr shows the maximum value when the current phase β is 135 °. Therefore, the total torque Tt, which is the sum of the reluctance torque Tr and the framing torque Tm, changes depending on the respective torque ratios, but the current phase β is 115 °.
It shows the maximum value near. Therefore, the IPM motor that effectively uses the reluctance torque Tr can output a higher torque at the same current than the SPM motor that operates using only the framing torque Tm.

【0007】ところで、モータのトルクの大きさを決定
する要因として、モータ駆動制御方法が重要となる。従
来の電流駆動方法としては、120°矩形波駆動が一般
的である。この120°矩形波駆動方法とは、3相U,
V,W中の2相のコイルに対して電流を流し、120°
ごとに電流をつなぎ合わせて直流となるようにインバー
タを制御する方法である。120°矩形波駆動において
は、各相のコイルについてみれば通電休止期間があり、
その通電休止期間にロータ磁石の回転によりステータコ
イルに発生する誘起電圧を検出してロータ回転を制御し
ている。上述したリラクタンストルクTrを利用するI
PMモータにおいては、トルクを最大にするために通電
タイミングが重要となる。したがって、IPMモータに
対しては、120°矩形波駆動を行ない通電休止期間に
誘起電圧を検出してロータ位相を算出している。
As a factor for determining the magnitude of the motor torque, a motor drive control method is important. As a conventional current driving method, 120 ° rectangular wave driving is generally used. This 120 ° rectangular wave driving method is a three-phase U,
A current is applied to the two-phase coil in V and W, and 120 °
In this method, the current is connected every time to control the inverter so that the current becomes DC. In the case of the 120 ° rectangular wave drive, there is an energization suspension period for the coils of each phase,
Rotation of the rotor is controlled by detecting an induced voltage generated in the stator coil due to rotation of the rotor magnet during the power suspension period. I using the reluctance torque Tr described above
In a PM motor, energization timing is important for maximizing torque. Therefore, for the IPM motor, the rotor phase is calculated by detecting the induced voltage during the energization suspension period by performing the 120 ° rectangular wave drive.

【0008】これに対し、モータ効率を向上させるモー
タ駆動制御方法として、通電幅を電気角で180°に設
定した180°正弦波駆動方式がある。「ブラシレスD
Cモータ駆動制御方法およびその装置および電気機器
(国際公開番号WO95−27328)」は、永久磁石
の内部に埋込んだモータに対し、通電幅を電気角180
°に設定し、モータコイルの第1中心点電位とそのコイ
ルに電気的に並列となるブリッジ回路による第2中心点
電位との差に基づいて磁極位置を検出する手法を開示し
ている。
On the other hand, as a motor drive control method for improving the motor efficiency, there is a 180 ° sine wave drive system in which the energization width is set to 180 ° in electrical angle. "Brushless D
The C motor drive control method, its device, and electric equipment (International Publication No. WO95-27328) provide a motor with a conduction angle of 180 electrical degrees for a motor embedded in a permanent magnet.
And a method of detecting a magnetic pole position based on a difference between a first center point potential of a motor coil and a second center point potential of a bridge circuit electrically parallel to the coil.

【0009】ここで、この文献に記載されているブラシ
レスDCモータ制御装置について説明する。図14は、
この文献に記載されているモータ制御装置の構成を概略
的に示す図である。図14において、直流電源71の端
子間に3対のスイッチングトランジスタ72〜77およ
び3対のダイオード78〜83でインバータ84を構成
し、各対のスイッチングトランジスタ72と73,74
と75,76と77同士の接続点電圧をブラシレスDC
モータ85のY結線された各相の固定子巻線86u,8
6v,86wにそれぞれ印加している。
Here, the brushless DC motor control device described in this document will be described. FIG.
FIG. 1 is a diagram schematically showing a configuration of a motor control device described in this document. In FIG. 14, three pairs of switching transistors 72 to 77 and three pairs of diodes 78 to 83 constitute an inverter 84 between terminals of a DC power supply 71, and each pair of switching transistors 72, 73, 74
And 75, and the connection point voltage between 76 and 77 are brushless DC
The stator windings 86u, 8 of each phase of the Y-connected motor 85
6v and 86w.

【0010】また、各対のスイッチングトランジスタ7
2と73,74と75,76と77同士の接続点電圧を
Y結線された抵抗素子87u,87v,87wにもそれ
ぞれ印加している。さらに、固定子巻線86u,86
v,86wの中性点86dの電圧が抵抗素子88を介し
て演算増幅器89の反転入力端子に与えられ、Y結線さ
れた抵抗素子87u,87v,87wの中性点87dの
電圧が演算増幅器89の非反転入力端子に与えられてい
る。そして、演算増幅器89の出力端子と反転入力端子
との間に抵抗素子90を接続することにより、差動増幅
器91が構成されている。
In addition, each pair of switching transistors 7
2, 73, 74, 75, 76 and 77 are also applied to the Y-connected resistance elements 87u, 87v, 87w, respectively. Further, the stator windings 86u, 86
The voltage at the neutral point 86d of v, 86w is supplied to the inverting input terminal of the operational amplifier 89 via the resistance element 88, and the voltage at the neutral point 87d of the Y-connected resistance elements 87u, 87v, 87w is converted to the operational amplifier 89. Is supplied to the non-inverting input terminal of A differential amplifier 91 is configured by connecting a resistance element 90 between the output terminal and the inverting input terminal of the operational amplifier 89.

【0011】ここで、固定子巻線86u,86v,86
wの中性点86dの電圧En0は、インバータ84の出
力波形とモータ誘起電圧波形に含まれる3n次高調波成
分(nは整数である)との和になる。一方、Y結線され
た抵抗素子87u,87v,87wの中性点87dの電
圧は、インバータ84の出力波形のみで決定される。し
たがって、中性点86dの電圧En0と中性点87dの
電圧との差を得ることにより、モータ誘起電圧波形に含
まれる3ng高調波成分を取出すことができる。
Here, the stator windings 86u, 86v, 86
The voltage En0 at the neutral point 86d of w is the sum of the output waveform of the inverter 84 and the 3nth harmonic component (n is an integer) included in the motor induced voltage waveform. On the other hand, the voltage at the neutral point 87d of the Y-connected resistance elements 87u, 87v, 87w is determined only by the output waveform of the inverter 84. Therefore, by obtaining the difference between the voltage En0 at the neutral point 86d and the voltage at the neutral point 87d, it is possible to extract a 3 ng harmonic component included in the motor induced voltage waveform.

【0012】差動増幅器91の出力信号は、抵抗素子9
2およびキャパシタ93を含む積分器94と、演算増幅
器95を含むゼロクロスコンパレータ96によって磁極
位置検出信号に変換される。マイクロプロセッサ97
は、磁極位置検出信号に基づいて、ベース駆動回路98
を介してインバータ84のスイッチングトランジスタ7
2〜77を制御する。これにより、120°矩形波駆動
方式よりも効率の高い180°駆動方式が実現される。
The output signal from the differential amplifier 91 is
The signal is converted into a magnetic pole position detection signal by an integrator 94 including a capacitor 2 and a capacitor 93 and a zero-cross comparator 96 including an operational amplifier 95. Microprocessor 97
Is a base drive circuit 98 based on the magnetic pole position detection signal.
Through the switching transistor 7 of the inverter 84
2 to 77 are controlled. As a result, a 180 ° driving method that is more efficient than the 120 ° rectangular wave driving method is realized.

【0013】[0013]

【発明が解決しようとする課題】しかし、実際のモータ
において、トルクに寄与する空隙部の空間磁束密度には
高次の高調波成分が重畳しているため、トルク波形も高
調波成分の影響を受けて凹凸を有する波形となる。これ
を概念的に示したのが図15である。図15において、
横軸は回転角を示し、縦軸はトルクおよび電流を無次元
化した値を示し、実線の曲線はIPMモータ1の正弦波
駆動時のコイル1相当りのトルク波形を示し、一点鎖線
の曲線は180°正弦波駆動におけるコイル1相当りの
駆動電流波形を示している。図15に示すように、実際
のトルク波形には高次の高調波成分が重畳されており、
正弦波と比較して凹凸がある。ところが駆動電流波形が
正弦波では凹凸状のトルクの小さなポイント、すなわち
凹の点にも大きな電流を通電しているため有効にトルク
を発生できず、結果として効率が悪くなるという問題が
あった。
However, in an actual motor, a higher-order harmonic component is superimposed on a spatial magnetic flux density in a gap portion contributing to torque, so that the torque waveform is not affected by the harmonic component. As a result, a waveform having irregularities is obtained. This is conceptually shown in FIG. In FIG.
The horizontal axis indicates the rotation angle, the vertical axis indicates the dimensionless values of the torque and the current, the solid curve indicates the torque waveform corresponding to the coil 1 when the IPM motor 1 is driven by the sine wave, and the dashed-dotted curve. Shows a drive current waveform corresponding to the coil 1 in the 180 ° sine wave drive. As shown in FIG. 15, higher harmonic components are superimposed on the actual torque waveform,
There are irregularities compared to a sine wave. However, when the driving current waveform is a sine wave, a large current is applied to a point having a small uneven torque, that is, a concave point, so that torque cannot be generated effectively, resulting in a problem that efficiency is deteriorated.

【0014】それゆえに、この発明の主たる目的は、同
期モータを高い効率で駆動させることが可能なモータ駆
動装置を提供することである。
[0014] Therefore, a main object of the present invention is to provide a motor driving device capable of driving a synchronous motor with high efficiency.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】この発明に係るモータ駆
動装置は、永久磁石が装着されたロータを有する同期モ
ータを駆動させるためのモータ駆動装置であって、同期
モータのコイルに駆動電流を流すための出力制御が可能
な電源と、同期モータのコイルに流れる電流を検出する
ための電流検出手段と、同期モータの回転トルクに関連
するモータ情報を発生するモータ情報発生手段と、モー
タ情報発生手段からのモータ情報に基づいて、同期モー
タを高効率で駆動させるための目標電流波形を生成する
電流波形生成手段と、電流検出手段によって検出された
電流の波形と電流波形生成手段で生成された電流波形と
が一致するように電源の出力制御を行なう制御手段とを
備えたものである。
SUMMARY OF THE INVENTION A motor driving device according to the present invention is a motor driving device for driving a synchronous motor having a rotor on which a permanent magnet is mounted, and supplies a driving current to a coil of the synchronous motor. Controllable power supply, current detecting means for detecting a current flowing through a coil of the synchronous motor, motor information generating means for generating motor information related to the rotational torque of the synchronous motor, and motor information generating means A current waveform generating means for generating a target current waveform for driving a synchronous motor with high efficiency based on the motor information from the CPU, a current waveform detected by the current detecting means, and a current generated by the current waveform generating means. Control means for controlling the output of the power supply so that the waveforms coincide with each other.

【0016】好ましくは、モータ情報発生手段は、同期
モータのコイル1相当りのトルク波形が予め格納された
トルク波形格納手段を含み、モータ情報は、トルク波形
格納手段から読出されたトルク波形である。
Preferably, the motor information generating means includes a torque waveform storing means in which a torque waveform corresponding to the coil 1 of the synchronous motor is stored in advance, and the motor information is a torque waveform read from the torque waveform storing means. .

【0017】また好ましくは、トルク波形は、同期モー
タの回転軸と負荷モータの回転軸とをトルク検出装置で
結合し、同期モータを駆動させてトルク検出装置で検出
したものである。
Preferably, the torque waveform is obtained by connecting the rotating shaft of the synchronous motor and the rotating shaft of the load motor by a torque detecting device, driving the synchronous motor, and detecting the torque by the torque detecting device.

【0018】また好ましくは、モータ情報発生手段は、
同期モータのコイルの逆起電圧波形を検出する電圧波形
検出手段を含み、モータ情報は、電圧波形検出手段によ
って検出された逆起電圧波形である。
[0018] Preferably, the motor information generating means includes:
The apparatus includes voltage waveform detection means for detecting a back electromotive voltage waveform of the coil of the synchronous motor, and the motor information is a back electromotive voltage waveform detected by the voltage waveform detection means.

【0019】また好ましくは、さらに、電源の出力電圧
と電流検出手段によって検出された電流との位相差を検
出する位相差検出手段を備え、制御手段は、さらに、位
相差検出手段によって検出された位相差が所望の値にな
るように電源の出力制御を行なう。
Preferably, the apparatus further comprises phase difference detecting means for detecting a phase difference between the output voltage of the power supply and the current detected by the current detecting means, and the control means further includes a phase difference detecting means. The output of the power supply is controlled so that the phase difference becomes a desired value.

【0020】また好ましくは、さらに、同期モータの回
転数を検出するための回転数検出手段を備え、制御手段
は、さらに、回転数検出手段によって検出された回転数
が所望の値になるように電源の出力制御を行なう。
[0020] Preferably, the apparatus further comprises rotation number detecting means for detecting the rotation number of the synchronous motor, and the control means further comprises: a rotation number detecting means for adjusting the rotation number detected by the rotation number detecting means to a desired value. Performs power supply output control.

【0021】また好ましくは、モータ情報発生手段は、
同期モータのコイル1相当りのトルク波形と同期モータ
の回転数との関係が予め格納されたトルク波形格納手段
を含み、モータ情報は、回転数検出手段によって検出さ
れた回転数に応じてトルク波形格納手段から読出された
トルク波形である。
Preferably, the motor information generating means includes:
The motor information includes torque waveform storage means in which the relationship between the torque waveform corresponding to the coil 1 of the synchronous motor and the rotation speed of the synchronous motor is stored in advance, and the motor information is stored in a torque waveform according to the rotation speed detected by the rotation speed detection means. 6 is a torque waveform read from a storage unit.

【0022】また好ましくは、さらに、同期モータの回
転数とその回転数において同期モータを高効率で駆動さ
せるための駆動方法との関係が予め格納された駆動方法
格納手段を備え、制御手段は、さらに、回転数検出手段
によって検出された回転数に応じて駆動方法格納手段か
ら読出された駆動方法で電源の出力制御を行なう。
Preferably, the control means further comprises a driving method storing means in which a relationship between the number of rotations of the synchronous motor and a driving method for driving the synchronous motor with high efficiency at the number of rotations is stored in advance. Further, the output of the power supply is controlled by the driving method read from the driving method storing means in accordance with the number of rotations detected by the rotation number detecting means.

【0023】また好ましくは、さらに、回転数検出手段
によって検出された回転数に基づいて同期モータの出力
を算出する出力算出手段を備え、モータ情報発生手段
は、同期モータのコイル1相当りのトルク波形と同期モ
ータの出力との関係が予め格納されたトルク波形格納手
段を含み、モータ情報は、出力算出手段によって算出さ
れた同期モータの出力に応じてトルク波形格納手段から
読出されたトルク波形である。
Preferably, the apparatus further comprises output calculating means for calculating an output of the synchronous motor based on the number of revolutions detected by the number of revolutions detecting means, wherein the motor information generating means comprises a torque equivalent to the coil 1 of the synchronous motor. A torque waveform storage unit in which a relationship between the waveform and the output of the synchronous motor is stored in advance, and the motor information is a torque waveform read from the torque waveform storage unit in accordance with the output of the synchronous motor calculated by the output calculation unit. is there.

【0024】また好ましくは、さらに、同期モータの出
力とその出力において同期モータを高効率で駆動させる
ための駆動方法との関係が予め格納された駆動方法格納
手段を備え、制御手段は、さらに、出力算出手段によっ
て算出された同期モータの出力に応じて駆動方法格納手
段から読出された駆動方法で電源の出力制御を行なう。
Preferably, the apparatus further comprises a driving method storing means in which a relationship between an output of the synchronous motor and a driving method for driving the synchronous motor with high efficiency at the output is stored in advance, and the control means further comprises: In accordance with the output of the synchronous motor calculated by the output calculation means, the output of the power supply is controlled by the driving method read from the driving method storage means.

【0025】また好ましくは、同期モータは3相コイル
を含み、3相コイルの中性点は接地されている。
Preferably, the synchronous motor includes a three-phase coil, and a neutral point of the three-phase coil is grounded.

【0026】また好ましくは、同期モータは、永久磁石
が内蔵されたロータを有するIPMモータである。
Preferably, the synchronous motor is an IPM motor having a rotor having a permanent magnet built therein.

【0027】[0027]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一
または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さ
ない。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding portions have the same reference characters allotted, and description thereof will not be repeated.

【0028】[実施の形態1]図1は、この発明の実施
の形態1によるIPMモータ1の駆動装置の構成を示す
回路ブロック図である。図1において、このモータ駆動
装置は、AC電源2と、AC電源2の出力電圧を直流電
圧に変換するAC/DCコンバータ回路3と、3対のI
GBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)5〜1
0および3対のダイオード11〜16を含み、AC/D
Cコンバータ回路3で生成された直流電圧に基づいて3
相交流電圧を生成しIPMモータ1の3相コイルに与え
るインバータ回路4と、IPMモータ1の1つのコイル
に流れる電流を検出するための電流センサ17と、イン
バータ回路4の3対のIGBT5〜10のベース電圧を
制御する制御部20とを備える。
[First Embodiment] FIG. 1 is a circuit block diagram showing a configuration of a driving device of IPM motor 1 according to a first embodiment of the present invention. In FIG. 1, the motor driving device includes an AC power supply 2, an AC / DC converter circuit 3 for converting an output voltage of the AC power supply 2 into a DC voltage, and three pairs of I / O converters.
GBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) 5-1
AC / D including 0 and 3 pairs of diodes 11 to 16
3 based on the DC voltage generated by the C converter circuit 3.
An inverter circuit 4 that generates a phase AC voltage and supplies the three-phase coil to the IPM motor 1; a current sensor 17 for detecting a current flowing through one coil of the IPM motor 1; and three pairs of IGBTs 5 to 10 of the inverter circuit 4. And a control unit 20 for controlling the base voltage of the power supply.

【0029】制御部20は、コイル1相トルク波形格納
部21、目標電流波形算出部22、コイル電流検出部2
3、検出/目標電流比較部24、回転数/位置算出部2
5、目標回転数格納部26、回転数比較部27、コイル
電圧制御部28、およびPWM作成/各相分配部29を
含む。
The control unit 20 includes a coil one-phase torque waveform storage unit 21, a target current waveform calculation unit 22, and a coil current detection unit 2.
3. Detection / target current comparison unit 24, rotation speed / position calculation unit 2
5, a target rotation speed storage unit 26, a rotation speed comparison unit 27, a coil voltage control unit 28, and a PWM generation / phase distribution unit 29.

【0030】コイル1相トルク波形格納部21には、I
PMモータ1の回転トルクに関連する情報としてコイル
1相当りのトルク波形が格納されている。目標電流波形
算出部22は、コイル1相トルク波形格納部21から読
出されたトルク波形に基づいて、IPMモータ1を最大
効率で駆動させるための理想的なコイル電流波形を算出
する。コイル電流検出部23は、IPMモータ1の駆動
時のコイル電流を電流センサ17を介して検出する。検
出/目標電流比較部24は、目標電流波形算出部22で
算出された目標電流波形とコイル電流検出部23で検出
された駆動時のコイル電流波形とを比較する。
The coil one-phase torque waveform storage 21 stores I
A torque waveform corresponding to the coil 1 is stored as information related to the rotation torque of the PM motor 1. The target current waveform calculation unit 22 calculates an ideal coil current waveform for driving the IPM motor 1 with maximum efficiency based on the torque waveform read from the coil one-phase torque waveform storage unit 21. The coil current detection unit 23 detects a coil current at the time of driving the IPM motor 1 via the current sensor 17. The detection / target current comparison unit 24 compares the target current waveform calculated by the target current waveform calculation unit 22 with the coil current waveform during driving detected by the coil current detection unit 23.

【0031】回転数/位置算出部25は、電流センサ1
7から出力されたコイル電流情報に基づいて、IPMモ
ータ1の回転数および回転位置を検出または算出する。
目標回転数格納部26には、IPMモータ1の目標回転
数が格納されている。回転数比較部27は、回転数/位
置算出部25で検出または算出された回転数および回転
位置と目標回転数格納部26から読出された目標回転数
とを比較する。コイル電圧制御部28は、回転数比較部
27から出力される目標回転数情報および検出/目標電
流比較部24から出力される目標電流情報とに基づいて
目標回転数でかつ目標電流波形となるようにPWM作成
/各相分配部29に誤差補正電圧および通電位相補正情
報を与える。PWM作成/各相分配部29は、コイル電
圧制御部28から与えられた誤差補正電圧および通電位
相補正情報に基づいてインバータ回路4のスイッチング
トランジスタ5〜10のベースにPWM波形信号を与え
る。
The rotation speed / position calculation unit 25 includes the current sensor 1
Based on the coil current information output from 7, the rotation number and the rotation position of the IPM motor 1 are detected or calculated.
The target rotation speed storage unit 26 stores a target rotation speed of the IPM motor 1. The rotation speed comparison unit 27 compares the rotation speed and the rotation position detected or calculated by the rotation speed / position calculation unit 25 with the target rotation speed read from the target rotation speed storage unit 26. The coil voltage control unit 28 has a target rotation speed and a target current waveform based on the target rotation speed information output from the rotation speed comparison unit 27 and the target current information output from the detection / target current comparison unit 24. The error correction voltage and the energized phase correction information are supplied to the PWM generation / phase distribution unit 29. The PWM generation / phase distribution unit 29 provides a PWM waveform signal to the bases of the switching transistors 5 to 10 of the inverter circuit 4 based on the error correction voltage and the energization phase correction information provided from the coil voltage control unit 28.

【0032】制御部20は、マイクロコンピュータで構
成され、上述した構成部21〜29の機能をソフト的に
処理する。これらの処理に関連するプログラム内容は、
工場出荷時にROM(Read Only Memory)などのメモリ
に記憶させてもよいし、また、フラッシュRAMなどの
書換え可能なメモリに記憶させてプログラム内容を随
時、更新・修正などすることができるようにしてもよ
い。なお、これらに限定されず、制御部20を同様の処
理を行なうことが可能なハード手段で構成してもよい。
The control unit 20 is constituted by a microcomputer, and performs the functions of the above-described components 21 to 29 by software. The program contents related to these processes are:
The program may be stored in a memory such as a ROM (Read Only Memory) at the time of shipment from the factory, or may be stored in a rewritable memory such as a flash RAM so that the contents of the program can be updated and modified at any time. Is also good. However, the present invention is not limited to these, and the control unit 20 may be configured by hardware means capable of performing the same processing.

【0033】まず、AC電源2から出力される交流電圧
は、AC/DCコンバータ回路3で直流電圧に変換さ
れ、インバータ回路4へ与えられる。インバータ回路4
を構成するIGBT5〜10の各々は、PWM作成/各
相分配部29から出力されるPWM波形信号により所望
のデューティ比でスイッチングされる。これにより、I
PMモータ1の3相コイルに駆動電流が供給されてモー
タ1が駆動される。
First, an AC voltage output from the AC power supply 2 is converted into a DC voltage by an AC / DC converter circuit 3 and supplied to an inverter circuit 4. Inverter circuit 4
Are switched at a desired duty ratio by a PWM waveform signal output from the PWM generation / phase distribution unit 29. This allows I
A drive current is supplied to the three-phase coil of the PM motor 1 to drive the motor 1.

【0034】コイル1相トルク波形格納部21には、コ
イル1相当りのトルク波形が予め格納されている。トル
ク波形は、事前に測定したモータトルクデータ測定値で
もよいし、数式で表現されるモータモデルから算出した
計算値でもよい。コイル1相トルク波形格納部21から
コイル1相当りのトルク波形が目標電流波形算出部22
に与えられ、目標電流波形算出部22によってIPMモ
ータ1を最大効率で駆動させるための最適コイル電流波
形が算出される。IPMモータ1の駆動時に電流センサ
17およびコイル電流検出部23を介して検出された実
際のコイル電流波形と上記最適コイル電流波形とが検出
/目標電流比較部24に入力され、検出/目標電流比較
部24からコイル電圧制御部28に所望の電流波形との
誤差信号が与えられる。
The torque waveform corresponding to the coil 1 is stored in the coil one-phase torque waveform storage unit 21 in advance. The torque waveform may be a measured value of motor torque data measured in advance, or a calculated value calculated from a motor model represented by a mathematical expression. The torque waveform corresponding to the coil 1 is stored in the target current waveform calculator 22 from the coil one-phase torque waveform storage 21.
The optimum coil current waveform for driving the IPM motor 1 with maximum efficiency is calculated by the target current waveform calculation unit 22. The actual coil current waveform detected via the current sensor 17 and the coil current detection unit 23 when the IPM motor 1 is driven and the optimum coil current waveform are input to the detection / target current comparison unit 24, and the detection / target current comparison is performed. An error signal with a desired current waveform is given from the section 24 to the coil voltage control section 28.

【0035】一方、回転数/位置算出部25では、電流
センサ17の出力信号に基づいてIPMモータ1の回転
数および回転位置が検出または算出される。なお、この
モータ駆動装置では、電流センサ17の出力信号に基づ
いてモータ回転数や回転位置情報を求めているが、モー
タ1のコイルの誘起電圧から算出してもよいし、回転検
出値を用いてもよいし、外部中心点検出回路を用いても
よいし、モータコイルのインダクタンスから算出しても
よい。
On the other hand, the rotation speed / position calculator 25 detects or calculates the rotation speed and the rotation position of the IPM motor 1 based on the output signal of the current sensor 17. In this motor driving device, the motor rotation speed and rotation position information are obtained based on the output signal of the current sensor 17, but may be calculated from the induced voltage of the coil of the motor 1 or may be obtained by using the rotation detection value. Alternatively, an external center point detection circuit may be used, or the calculation may be performed from the inductance of the motor coil.

【0036】目標回転数格納部26から読出されたIP
Mモータ1の目標回転数と回転数/位置算出部25で算
出されたIPMモータ1の実際の回転数および回転位置
情報とが回転数比較部27に入力され、回転数や位置の
誤差情報が回転数比較部27からコイル電圧制御部28
に与えられる。コイル電圧制御部28は、これらの情報
に基づいて誤差補正電圧および通電位相補正情報を生成
してPWM作成/各相分配部29に与える。PWM作成
/各相分配部29は、電圧データにより、PWM波形信
号のデューティ比を決定し、インバータ回路4に含まれ
るIGBT5〜10のベースへPWM波形信号を分配
し、IGBT5〜10の各々をスイッチングさせる。
The IP read from the target rotation speed storage unit 26
The target rotation speed of the M motor 1 and the actual rotation speed and rotation position information of the IPM motor 1 calculated by the rotation speed / position calculation unit 25 are input to the rotation speed comparison unit 27, and the rotation speed and position error information are input. From the rotation speed comparison unit 27 to the coil voltage control unit 28
Given to. The coil voltage control unit 28 generates an error correction voltage and energization phase correction information based on these pieces of information, and provides them to the PWM generation / phase distribution unit 29. The PWM generation / phase distribution unit 29 determines the duty ratio of the PWM waveform signal based on the voltage data, distributes the PWM waveform signal to the bases of the IGBTs 5 to 10 included in the inverter circuit 4, and switches each of the IGBTs 5 to 10. Let it.

【0037】以上のように構成されたモータ駆動装置に
おいて、最大効率を得るための最適電流波形について詳
細に説明する。IPMモータ1は、より高い効率を得る
ために、永久磁石32をロータ31内部に埋込んで、フ
レミングトルクに加えてリラクタンストルクを利用する
ものである。このIPMモータ1は、磁石32がロータ
31内部に埋込まれているため磁束密度の分布が滑らか
な正弦波にはなっておらず、印加電流との適合性に問題
があった。このトルク発生に寄与する磁束密度あるいは
トルク分布を、3次元の動的磁場シミュレーションによ
り確認した。
The optimum current waveform for obtaining the maximum efficiency in the motor driving device configured as described above will be described in detail. The IPM motor 1 uses the reluctance torque in addition to the framing torque by embedding the permanent magnet 32 inside the rotor 31 in order to obtain higher efficiency. In the IPM motor 1, since the magnet 32 is embedded in the rotor 31, the magnetic flux density distribution is not a smooth sine wave, and there is a problem in compatibility with the applied current. The magnetic flux density or torque distribution contributing to the torque generation was confirmed by a three-dimensional dynamic magnetic field simulation.

【0038】図2は、IPMモータ1の要部を示す断面
図である。図2において、ロータ31は、外形が円形に
打ち抜かれた高透磁率材の薄板を積層して構成されてい
る。そのためロータ31としては、円筒形状となってい
る。また、ロータ31には、円弧状の永久磁石32を挿
入するためのスリット33が設けられている。円弧状の
永久磁石32は、このIPMモータ1では4個配置され
ており、90°対では極性が反転するように配置されて
いる。永久磁石32およびスリット33の形状は、ロー
タ31の中心側と同心円の円弧形状に形成されている。
ロータ31の回転力は、回転軸34によって外部に伝達
される。ステータ35には所定本数のティース36が設
けられ、各ティース36にはステータ巻線37が巻回さ
れている。3相U,V,Wのコイルを構成するステータ
巻線37に交流電流が与えられると回転磁束が発生し、
回転磁束によってロータ31にフレミングトルクとリラ
クタンストルクが作用し、ロータ31が回転駆動され
る。永久磁石32の中心とロータ31の中心とを結ぶ線
がd軸であり、d軸を電気角で90°だけ回転させたの
がq軸である。
FIG. 2 is a sectional view showing a main part of the IPM motor 1. In FIG. 2, the rotor 31 is formed by laminating thin plates of a high magnetic permeability material whose outer shape is punched out in a circular shape. Therefore, the rotor 31 has a cylindrical shape. Further, the rotor 31 is provided with a slit 33 for inserting an arc-shaped permanent magnet 32. Four arc-shaped permanent magnets 32 are arranged in the IPM motor 1, and are arranged so that the polarity is inverted in a 90 ° pair. The shape of the permanent magnet 32 and the slit 33 is formed in an arc shape concentric with the center side of the rotor 31.
The rotational force of the rotor 31 is transmitted to the outside by the rotating shaft 34. A predetermined number of teeth 36 are provided on the stator 35, and a stator winding 37 is wound around each of the teeth 36. When an alternating current is applied to the stator winding 37 forming the three-phase U, V, W coils, a rotating magnetic flux is generated,
Fleming torque and reluctance torque act on the rotor 31 by the rotating magnetic flux, and the rotor 31 is driven to rotate. The line connecting the center of the permanent magnet 32 and the center of the rotor 31 is the d-axis, and the q-axis is obtained by rotating the d-axis by an electrical angle of 90 °.

【0039】以上のように構成されたIPMモータ1に
おいて、1相のコイルに低電流を通電した際の発生トル
クを3次元の磁場シミュレーションで求めた結果を図3
に示す。図3において、横軸は電流の通電タイミングを
示し、縦軸はトルクを示している。3つの曲線は、それ
ぞれリラクタンストルクとマグネットトルクとそれらを
合わせた総合トルクとを示している。リラクタンストル
クを求めるときは、モータモデルにおいて永久磁石を空
気と仮定して透磁率を設定した。図3に示すように、実
際のリラクタンストルク、マグネットトルクは高次の高
調波成分を含んでいる。特にマグネットトルクは、内蔵
された4つの永久磁石の境界部における磁束の乱れによ
るトルク脈動が顕著である。
FIG. 3 shows a result obtained by three-dimensional magnetic field simulation of torque generated when a low current is applied to a one-phase coil in the IPM motor 1 configured as described above.
Shown in In FIG. 3, the abscissa indicates the current application timing, and the ordinate indicates the torque. The three curves respectively show the reluctance torque, the magnet torque, and the total torque combining them. When obtaining the reluctance torque, the magnetic permeability was set assuming that the permanent magnet was air in the motor model. As shown in FIG. 3, the actual reluctance torque and magnet torque include higher harmonic components. In particular, the torque pulsation due to the disturbance of the magnetic flux at the boundary between the four built-in permanent magnets is remarkable in the magnet torque.

【0040】この実際(シミュレーション)のトルク波
形を考慮して、トルク波形と同一波形となるようなコイ
ル電圧を印加したときのモータ性能をシミュレーション
した。このコイル電流、コイル電圧およびシミュレーシ
ョン結果を図4に示す。図4において、横軸は回転角を
無次元化した値を示し、右側の縦軸はトルクを示し、左
側の縦軸は電流および電圧を無次元化した値を示してい
る。3つの曲線は、それぞれ印加電圧と、シミュレーシ
ョン結果であるコイル電流と、トルクとを示している。
このシミュレーション結果をまとめたのが次表1であ
る。
In consideration of the actual (simulation) torque waveform, the motor performance when a coil voltage having the same waveform as the torque waveform was applied was simulated. FIG. 4 shows the coil current, the coil voltage, and the simulation result. In FIG. 4, the abscissa indicates a value in which the rotation angle is dimensionless, the ordinate on the right indicates torque, and the ordinate on the left indicates a value in which current and voltage are dimensionless. The three curves respectively show the applied voltage, the coil current as a simulation result, and the torque.
Table 1 summarizes the simulation results.

【0041】[0041]

【表1】 [Table 1]

【0042】表1において、波形(A)は従来の駆動方
法の正弦波波形であり、波形(B)は本願の最適電流波
形である。また鉄損は磁束の時間変化により生ずる渦電
流損およびヒステリシス損とを含み、銅損はモータコイ
ル部で発生するジュール損とする。また効率は、モータ
出力と損失から計算される。表1に示すように、本願の
最適電流波形は、通常の正弦波波形と比較して、波形の
脈動があるため鉄損は微動するが、トルクが有効活用で
きるため、同一トルクを発生させるためのコイルへの印
加電流が減少し、結果として効率が向上する。
In Table 1, waveform (A) is a sinusoidal waveform of the conventional driving method, and waveform (B) is the optimum current waveform of the present invention. The iron loss includes an eddy current loss and a hysteresis loss caused by a time change of the magnetic flux, and the copper loss is a Joule loss generated in the motor coil. The efficiency is calculated from the motor output and the loss. As shown in Table 1, the optimal current waveform of the present application has a small pulsation of iron loss due to the pulsation of the waveform as compared with the normal sine wave waveform, but since the torque can be effectively used, the same torque is generated. And the current applied to the coil is reduced, and as a result, the efficiency is improved.

【0043】さらに望ましくは、図5に示すように、I
PMモータ1の3相コイル38a,38b,38cの中
性点38dを接地するとよい。これにより、3相コイル
38a〜38cの各々に独立して通電することが可能と
なり、より安定したモータ駆動を実現できる。
More preferably, as shown in FIG.
The neutral point 38d of the three-phase coils 38a, 38b, 38c of the PM motor 1 may be grounded. As a result, it is possible to independently supply current to each of the three-phase coils 38a to 38c, and a more stable motor drive can be realized.

【0044】また、コイル1相当りのトルク波形を格納
するコイル1相コイル波形格納部21には、事前に測定
したモータトルクデータ測定値波形を格納してもよい。
トルク波形測定装置の一例を図6に示す。図6におい
て、このトルク波形測定装置は、負荷装置(外部モー
タ)41、トルク検出部42、負荷装置駆動部43、対
象モータデータ測定/駆動部44を備える。
The coil one-phase coil waveform storage unit 21 for storing a torque waveform corresponding to the coil 1 may store a motor torque data measured value waveform measured in advance.
FIG. 6 shows an example of the torque waveform measuring device. 6, the torque waveform measuring device includes a load device (external motor) 41, a torque detecting unit 42, a load device driving unit 43, and a target motor data measuring / driving unit 44.

【0045】対象モータ1のトルク測定時は、負荷装置
駆動部43によって外部モータ41を一定負荷状態で駆
動させるとともに、対象モータデータ測定/駆動部44
から対象モータ1に電力を供給してモータ1を駆動させ
る。ただし、モータ1と41の回転方法は逆にして外部
モータ41がブレーキトルクとなるように駆動する。こ
のとき、外部モータ41は脈動のない一定トルクを発生
するが、対象モータ1ではトルク脈動が発生するため、
結果的に対象モータ1のトルク脈動がトルク検出部42
で検出される。ここで、ステータコイルの1相分のトル
クは、トルク脈動を考慮するとsinおよびcosの級
数の和で表わされる。また、モータ1全体のトルクは、
1相分のトルク波形とそのトルク波形からπ/3、2π
/3ずつ位相のずれた2つのトルク波形(形状は同じ)
との和で表わされる。磁束密度分布から求めた1相のト
ルク波形と実際のトルク波形から求めた1相のトルク波
形とを比較し精度よく1相のトルク波形を求める。
When the torque of the target motor 1 is measured, the external motor 41 is driven by the load device driving unit 43 under a constant load, and the target motor data measuring / driving unit 44 is operated.
Supplies electric power to the target motor 1 to drive the motor 1. However, the rotation methods of the motors 1 and 41 are reversed, and the external motor 41 is driven to have a brake torque. At this time, the external motor 41 generates a constant torque without pulsation, but the target motor 1 generates a torque pulsation.
As a result, the torque pulsation of the target motor 1 is
Is detected by Here, the torque for one phase of the stator coil is represented by the sum of the series of sin and cos in consideration of torque pulsation. The torque of the entire motor 1 is
From the torque waveform for one phase and the torque waveform, π / 3, 2π
Two torque waveforms out of phase by / 3 (shape is the same)
And the sum of The one-phase torque waveform obtained from the magnetic flux density distribution is compared with the one-phase torque waveform obtained from the actual torque waveform to accurately obtain the one-phase torque waveform.

【0046】このように、IPMモータ1の実際のトル
ク波形、すなわち実際の磁束密度やインダクタンスに適
合した電流波形となるようにコイル印加電圧を制御する
ことにより、印加電流を有効にモータトルクに変換する
ことができ、効率の向上を図ることが可能となる。
As described above, by controlling the coil applied voltage so as to have an actual torque waveform of the IPM motor 1, that is, a current waveform adapted to the actual magnetic flux density and inductance, the applied current is effectively converted to motor torque. And efficiency can be improved.

【0047】また、図7は、この実施の形態1の変更例
を示す回路ブロック図である。このモータ駆動装置の制
御部45が図1の制御部20と異なる点は、コイル1相
トルク波形格納部21の代わりに、IPMモータ1のコ
イル電圧情報をもとにコイル1相逆起電圧波形を検出す
る逆起電圧波形検出部46が設けられている点である。
目標電流波形算出部22は、逆起電圧波形検出部46で
検出されたコイル1相逆起電圧波形に基づいて、IPM
モータ1を最高効率で駆動させるための理想的なコイル
電流波形を算出する。
FIG. 7 is a circuit block diagram showing a modification of the first embodiment. The control unit 45 of this motor driving device is different from the control unit 20 of FIG. 1 in that a coil one-phase back electromotive force waveform is obtained based on coil voltage information of the IPM motor 1 instead of the coil one-phase torque waveform storage unit 21. This is the point that a back electromotive voltage waveform detection unit 46 for detecting is provided.
The target current waveform calculation unit 22 calculates the IPM based on the coil one-phase back electromotive voltage waveform detected by the back electromotive voltage waveform detection unit 46.
An ideal coil current waveform for driving the motor 1 with the highest efficiency is calculated.

【0048】この変更例では、IPMモータ1のコイル
の実際の逆起電圧波形を検出し、実際の磁束密度やイン
ダクタンスに適合した電流波形となるように印加電圧を
制御するので、簡易かつ有効に印加電流をモータトルク
に変換することができ、効率の向上を図ることができ
る。
In this modified example, the actual back electromotive voltage waveform of the coil of the IPM motor 1 is detected, and the applied voltage is controlled so that the current waveform conforms to the actual magnetic flux density and inductance. The applied current can be converted to a motor torque, and the efficiency can be improved.

【0049】[実施の形態2]図8は、この発明の実施
の形態2によるモータ駆動装置の構成を示す回路ブロッ
ク図である。図8において、このモータ駆動装置の制御
部50が図1の制御部20と異なる点は、目標位相差格
納部51、電圧/電流位相差検出部52および比較部5
3が追加され、コイル電圧制御部28がコイル電圧制御
部54で置換され、回転数/位置算出部25および回転
数比較部27が削除されている点である。
[Second Embodiment] FIG. 8 is a circuit block diagram showing a configuration of a motor driving device according to a second embodiment of the present invention. 8, the control unit 50 of this motor driving device is different from the control unit 20 of FIG. 1 in that a target phase difference storage unit 51, a voltage / current phase difference detection unit 52, and a comparison unit 5
3 is added, the coil voltage control unit 28 is replaced by the coil voltage control unit 54, and the rotation speed / position calculation unit 25 and the rotation speed comparison unit 27 are deleted.

【0050】目標位相差格納部51には、コイル印加電
圧とコイル電流の目標位相差が格納されている。電圧/
電流位相差検出部52は、IPMモータ1のコイル印加
電圧とコイル電流検出部23で検出された駆動時のコイ
ル電流との位相差を検出する。比較部53は、目標位相
差格納部51から読出された目標位相差と電圧/電流位
相差検出部52で検出された位相差とを比較して電圧/
電流位相差情報を生成しコイル電圧制御部54に与え
る。コイル電圧制御部54は、目標回転数格納部51か
ら読出された目標回転数情報と比較部53からの電圧/
電流位相差情報とに基づいて、目標回転数でかつ目標電
流波形となるようにPWM作成/各相分配部29を介し
てコイル印加電圧を制御する。
The target phase difference storage section 51 stores a target phase difference between the coil applied voltage and the coil current. Voltage/
The current phase difference detector 52 detects a phase difference between the coil applied voltage of the IPM motor 1 and the coil current at the time of driving detected by the coil current detector 23. The comparison unit 53 compares the target phase difference read from the target phase difference storage unit 51 with the phase difference detected by the voltage / current phase difference detection unit 52, and compares the voltage / voltage difference.
The current phase difference information is generated and provided to the coil voltage control unit 54. The coil voltage control unit 54 compares the target rotation speed information read from the target rotation speed storage unit 51 with the voltage /
Based on the current phase difference information, the coil application voltage is controlled via the PWM generation / phase distribution unit 29 so that the target rotation speed and the target current waveform are obtained.

【0051】この実施の形態2では、実施の形態1と同
じ効果が得られるほか、モータ1のロータ31の回転数
および位置検出作業が不要となる。
In the second embodiment, the same effects as those of the first embodiment can be obtained, and the operation of detecting the rotation speed and the position of the rotor 31 of the motor 1 is not required.

【0052】[実施の形態3]図9は、この発明の実施
の形態3によるモータ駆動装置の構成を示す回路ブロッ
ク図である。図9において、このモータ駆動装置の制御
部55が図1の制御部20と異なる点は、コイル1相ト
ルク波形格納部21が回転数−コイル1相トルク波形格
納部56で置換されている点である。回転数−コイル1
相トルク波形格納部56には、モータ1の回転数とコイ
ル1相トルク波形との関係を示す表が格納されている。
回転数/位置算出部25で算出されたモータ1の回転数
が回転数−コイル1相トルク波形格納部56に与えら
れ、その回転数に応じたトルク波形が回転数−コイル1
相トルク波形格納部56から読出されて目標電流波形算
出部22に与えられる。他の構成および動作は図1のモ
ータ駆動装置と同じである。
[Third Embodiment] FIG. 9 is a circuit block diagram showing a configuration of a motor drive device according to a third embodiment of the present invention. 9, the control unit 55 of this motor drive device is different from the control unit 20 of FIG. 1 in that the coil one-phase torque waveform storage unit 21 is replaced by a rotation speed-coil one-phase torque waveform storage unit 56. It is. Number of rotations-coil 1
The phase torque waveform storage section 56 stores a table showing the relationship between the number of rotations of the motor 1 and the coil 1 phase torque waveform.
The rotation speed of the motor 1 calculated by the rotation speed / position calculation unit 25 is given to a rotation speed-coil one-phase torque waveform storage unit 56, and a torque waveform corresponding to the rotation speed is obtained by the rotation speed-coil 1
The data is read from the phase torque waveform storage unit 56 and provided to the target current waveform calculation unit 22. Other configurations and operations are the same as those of the motor driving device of FIG.

【0053】ここで、回転数とトルク波形の関係につい
て説明する。上述のように本願発明では、実際のトルク
波形や逆起電圧波形に適合した目標電流波形を設定し、
その目標電流波形となるように印加電圧を制御している
が、誘起電圧波形あるいはトルク波形は回転数により異
なる場合が多い。これは、逆起電圧に関する公知の次式
(2)からもわかる。
Here, the relationship between the rotational speed and the torque waveform will be described. As described above, in the present invention, a target current waveform suitable for an actual torque waveform or a back electromotive force waveform is set,
Although the applied voltage is controlled so as to have the target current waveform, the induced voltage waveform or the torque waveform often differs depending on the rotation speed. This can be seen from the following formula (2) regarding the back electromotive voltage.

【0054】E=(Φ1−Φ2)/t…(2) ただし、Eは誘起電圧、Φ1,Φ2は磁束、tは時間であ
る。
E = (Φ 1 −Φ 2 ) / t (2) where E is an induced voltage, Φ 1 and Φ 2 are magnetic fluxes, and t is time.

【0055】式(2)から明らかなように、コイル逆起
電圧Eは磁束Φの時間的変化に依存するものであり、モ
ータの場合は回転数が高いほど逆起電圧Eが大きくな
る。また、印加電圧と逆起電圧の差がコイルに印加され
てコイル電流が流れ、トルクを発生する。したがって、
モータ1の回転数を検出してトルク波形や逆起電圧波形
に適合した目標電流波形を設定することが望ましい。
As is apparent from the equation (2), the coil back electromotive voltage E depends on the temporal change of the magnetic flux Φ. In the case of a motor, the back electromotive voltage E increases as the rotation speed increases. Further, a difference between the applied voltage and the back electromotive voltage is applied to the coil, and a coil current flows to generate a torque. Therefore,
It is desirable to detect the number of rotations of the motor 1 and set a target current waveform suitable for the torque waveform and the back electromotive voltage waveform.

【0056】この実施の形態3では、回転数の影響を考
慮したIPMモータ1の実際のトルク波形、すなわち回
転数の影響を考慮した磁束密度やインダクタンスに適合
した電流波形となるように印加電圧を精緻に制御するの
で、印加電流を有効にモータトルクに変換することがで
き、一層の効率の向上を図ることが可能となる。
In the third embodiment, the applied voltage is adjusted so that the actual torque waveform of the IPM motor 1 in consideration of the influence of the rotation speed, that is, the current waveform suitable for the magnetic flux density and the inductance in consideration of the influence of the rotation speed. Since the control is performed precisely, the applied current can be effectively converted into the motor torque, and the efficiency can be further improved.

【0057】また、図10は、この実施の形態3の変更
例を示す回路ブロック図である。このモータ駆動装置の
制御部57が図9の制御部55と異なる点は、回転数−
コイル1相トルク波形格納部56が負荷トルク算出部5
8およびモータ出力−コイル1相トルク波形格納部59
で置換されている点である。負荷トルク算出部58は、
IPMモータ1のモータモデル式の回転数およびコイル
電流に基づいて負荷トルクを算出し、さらに、その算出
トルクと回転数に基づいてモータ出力を算出し、モータ
出力−コイル1相トルク波形格納部59に与える。負荷
トルクの算出方法については、トルクオブザーバ制御な
どに関する電気学会技術報告(737号)に記載されて
いる。モータ出力−コイル1相トルク波形格納部59
は、負荷トルク算出部58から与えられたモータ出力に
応じたコイル1相トルク波形を読出して目標電流波形算
出部22に与える。他の構成および動作は、図1のモー
タ駆動装置と同じである。
FIG. 10 is a circuit block diagram showing a modification of the third embodiment. The difference between the control unit 57 of this motor drive device and the control unit 55 of FIG.
The coil one-phase torque waveform storage unit 56 stores the load torque calculation unit 5
8 and motor output-coil one-phase torque waveform storage section 59
Is replaced by The load torque calculator 58 calculates
The load torque is calculated based on the rotation speed and the coil current of the motor model formula of the IPM motor 1, and further, the motor output is calculated based on the calculated torque and the rotation speed. Give to. The calculation method of the load torque is described in the IEEJ technical report on torque observer control and the like (No. 737). Motor output-coil one-phase torque waveform storage section 59
Reads a coil one-phase torque waveform corresponding to the motor output provided from the load torque calculator 58 and supplies the waveform to the target current waveform calculator 22. Other configurations and operations are the same as those of the motor driving device of FIG.

【0058】ここで、モータ出力とトルク波形について
説明する。上述のように、回転数によって実際のトルク
波形や逆起電圧波形が変化するが、さらに式(1)に示
すようにIPMモータ1のマグネットトルクは電流に比
例し、そのリラクタンストルクは電流の二乗に比例す
る。したがって、負荷トルクが小さいときすなわちコイ
ル電流の小さいときと負荷トルクが大きいときではトル
ク波形が異なるため、回転数と負荷トルクの両方のパラ
メータに適合した目標電流波形を設定し、その目標電流
波形となるように印加電圧を制御することが望ましい。
Here, the motor output and the torque waveform will be described. As described above, the actual torque waveform and the back electromotive force waveform change depending on the number of revolutions. Further, as shown in Expression (1), the magnet torque of the IPM motor 1 is proportional to the current, and the reluctance torque is the square of the current. Is proportional to Therefore, when the load torque is small, that is, when the coil current is small and when the load torque is large, the torque waveforms are different. Therefore, a target current waveform suitable for both the parameters of the rotation speed and the load torque is set, and the target current waveform and It is desirable to control the applied voltage so that

【0059】この変更例では、回転数と負荷トルクの影
響を考慮したIPMモータ1の実際のトルク波形、すな
わち回転数と負荷トルクの影響を考慮した磁束密度のイ
ンダクタンスに適合した電流波形となるように印加電圧
を精緻に制御するので、印加電流を有効にモータトルク
に変換することができ、さらに一層の効率の向上を図る
ことが可能となる。
In this modified example, an actual torque waveform of the IPM motor 1 in consideration of the influence of the rotation speed and the load torque, that is, a current waveform suitable for the inductance of the magnetic flux density in consideration of the influence of the rotation speed and the load torque is obtained. Since the applied voltage is precisely controlled, the applied current can be effectively converted into a motor torque, and the efficiency can be further improved.

【0060】[実施の形態4]図11は、この発明の実
施の形態4によるモータ駆動装置の構成を示す回路ブロ
ック図である。図11において、このモータ駆動装置の
制御部60が図9の制御部55と異なる点は、回転数/
効率格納部61、駆動方法選択部62および各駆動方法
対応部63が追加されている点である。回転数/効率格
納部61には、IPMモータ1の各回転数における効率
と駆動方法のデータが格納されている。駆動方法選択部
62は、回転数/効率格納部61のデータを参照し、I
PMモータ1の回転数に応じて最高効率となる駆動方法
を選択する。各駆動方法対応部63は、120°矩形波
駆動方法、180°正弦波駆動方法などを記憶してお
り、駆動方法選択部62によって選択された駆動方法に
応じた信号をコイル電圧制御部28に与える。コイル電
圧制御部28は、各駆動方法対応部63からの信号に従
ってPWM再生−各相分配部29を介してインバータ回
路4を制御する。
[Fourth Embodiment] FIG. 11 is a circuit block diagram showing a configuration of a motor driving device according to a fourth embodiment of the present invention. In FIG. 11, the control unit 60 of this motor drive device is different from the control unit 55 of FIG.
The point is that an efficiency storage unit 61, a driving method selecting unit 62 and each driving method corresponding unit 63 are added. The rotation speed / efficiency storage unit 61 stores data on the efficiency and the driving method at each rotation speed of the IPM motor 1. The driving method selection unit 62 refers to the data in the rotation speed / efficiency storage unit 61 and
The driving method that maximizes the efficiency is selected according to the rotation speed of the PM motor 1. Each driving method corresponding unit 63 stores a 120 ° rectangular wave driving method, a 180 ° sine wave driving method, and the like, and sends a signal corresponding to the driving method selected by the driving method selecting unit 62 to the coil voltage control unit 28. give. The coil voltage control unit 28 controls the inverter circuit 4 via the PWM reproduction / phase distribution unit 29 according to a signal from each driving method corresponding unit 63.

【0061】ここで、回転数と効率および駆動方法の関
係について説明する。上述のように、効率は、渦電流損
やヒステリシス損である鉄損、コイル部の銅損などによ
り決定される。一般的に鉄損は、渦電流損とヒステリシ
ス損とに分類でき、これらの関係については、「回転機
鉄損の性質とその低減方法」(開道他モータ技術シンポ
ジウムA−2−3−1、A−2−3−17)において次
式(3)で表わされている。
Here, the relationship between the rotational speed, the efficiency, and the driving method will be described. As described above, the efficiency is determined by the eddy current loss, the iron loss which is a hysteresis loss, the copper loss of the coil portion, and the like. In general, iron loss can be classified into eddy current loss and hysteresis loss, and the relationship between these is described in “Characteristics of Rotating Machine Iron Loss and How to Reduce It” (Open Road and Other Motor Technology Symposium A-2-3-1, A-2-3-17) is represented by the following equation (3).

【0062】[0062]

【数2】 (Equation 2)

【0063】ただし、Weは渦電流損、Whはヒステリ
シス損、wは駆動周波数、Bveは磁束密度、ρFeは電
気低効率、dは密度、kは補正係数、Bmは磁束密度ピ
ーク、μsは透過透磁率、tは板厚である。
Where We is the eddy current loss, Wh is the hysteresis loss, w is the drive frequency, Bve is the magnetic flux density, ρ Fe is the electric low efficiency, d is the density, k is the correction coefficient, Bm is the magnetic flux density peak, μ s Is the transmission magnetic permeability, and t is the plate thickness.

【0064】上式(3)より、渦電流損は駆動周波数お
よび磁束密度の二乗に比例し、ヒステリシス損は駆動周
波数に比例し磁束密度の二乗に比例する。ところで表1
に示すようにトルクに応じた電流波形では磁束変化が正
弦波駆動より大きくなる傾向にある。さらに回転数が高
くなると鉄損が増大し、銅損の低減分よりも大きくなる
と正弦波駆動より効率が悪くなる回転域が存在する。し
たがって、回転数に応じて駆動方法を選択する方法が望
ましい。また、回転数と最適な駆動方法の関係について
は、事前に測定する方法が好適である。
From the above equation (3), the eddy current loss is proportional to the driving frequency and the square of the magnetic flux density, and the hysteresis loss is proportional to the driving frequency and the square of the magnetic flux density. Table 1
As shown in (2), in the current waveform corresponding to the torque, the magnetic flux change tends to be larger than that in the sine wave drive. Further, when the rotation speed increases, the iron loss increases, and when the rotation speed exceeds the reduction amount of the copper loss, there is a rotation range in which the efficiency is worse than that of the sine wave drive. Therefore, a method of selecting a driving method according to the number of rotations is desirable. As for the relationship between the rotational speed and the optimal driving method, a method of measuring in advance is preferable.

【0065】この実施の形態4では、回転数の影響を考
慮したIPMモータ1のトルク波形、すなわち回転数の
影響を考慮した磁束密度やインダクタンスに適合した電
流波形となるように印加電圧を精緻に制御し、さらに回
転数に応じて最高効率となる駆動方法を選択するので、
印加電流を有効にモータトルクに変換することができ、
一層の効率の向上を図ることが可能となる。
In the fourth embodiment, the applied voltage is precisely adjusted so that the torque waveform of the IPM motor 1 in consideration of the influence of the rotation speed, that is, a current waveform suitable for the magnetic flux density and the inductance in consideration of the influence of the rotation speed, will be described. Control, and select the driving method with the highest efficiency according to the number of rotations.
The applied current can be effectively converted to motor torque,
It is possible to further improve efficiency.

【0066】また、図12は、この実施の形態4の変更
例を示す回路ブロック図である。図12において、この
モータ駆動装置の制御部65が図11の制御部60と異
なる点は、負荷トルク算出部58が追加され、回転数/
効率格納部61および回転数−コルク1相トルク波形格
納部56がモータ出力/効率データ格納部66およびモ
ータ出力−コイル1相トルク波形格納部59でそれぞれ
置換されている点である。負荷トルク算出部58は、回
転数/位置算出部25で算出されたモータ1の回転数に
基づいてモータ出力を算出し駆動方法選択部62および
モータ出力−コイル1相トルク波形格納部59に与え
る。モータ出力/効率データ格納部66には、各モータ
出力における効率と駆動方法のデータが格納されてい
る。駆動方法選択部62は、モータ出力/効率データ格
納部66のデータを参照し、モータ出力に応じて最高効
率を得ることが可能な駆動方法を選択する。他の構成お
よび動作は図11のモータ駆動装置と同じである。
FIG. 12 is a circuit block diagram showing a modification of the fourth embodiment. 12, the control unit 65 of this motor drive device is different from the control unit 60 of FIG. 11 in that a load torque calculation unit 58 is added and the number of rotations /
The point is that the efficiency storage unit 61 and the rotation speed-cork one-phase torque waveform storage unit 56 are replaced by a motor output / efficiency data storage unit 66 and a motor output-coil one-phase torque waveform storage unit 59, respectively. The load torque calculation unit 58 calculates a motor output based on the rotation speed of the motor 1 calculated by the rotation speed / position calculation unit 25 and supplies the motor output to the drive method selection unit 62 and the motor output-coil one-phase torque waveform storage unit 59. . The motor output / efficiency data storage section 66 stores data on the efficiency and the driving method for each motor output. The driving method selection unit 62 refers to the data in the motor output / efficiency data storage unit 66 and selects a driving method capable of obtaining the highest efficiency according to the motor output. Other configurations and operations are the same as those of the motor driving device of FIG.

【0067】この変更例では、回転数と負荷トルクの影
響を考慮したIPMモータ1の実際のトルク波形、すな
わち回転数と負荷トルクの影響を考慮した磁束密度やイ
ンダクタンスに適合した電流波形となるようにコイル印
加電圧を精緻に制御し、さらに回転数に応じて最高効率
となる駆動方法を選択するので、印加電流を有効にモー
タトルクに変換することができ、一層の効率の向上を図
ることが可能となる。
In this modified example, the actual torque waveform of the IPM motor 1 in consideration of the influence of the rotation speed and the load torque, that is, a current waveform suitable for the magnetic flux density and the inductance in consideration of the influence of the rotation speed and the load torque is obtained. The voltage applied to the coil is precisely controlled, and the drive method that maximizes the efficiency is selected according to the number of revolutions. Therefore, the applied current can be effectively converted to motor torque, and the efficiency can be further improved. It becomes possible.

【0068】今回開示された実施の形態はすべての点で
例示であって制限的なものではないと考えられるべきで
ある。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求
の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味お
よび範囲内でのすべての変更が含まれることが意図され
る。
The embodiments disclosed this time are to be considered in all respects as illustrative and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

【0069】[0069]

【発明の効果】以上のように、この発明に係るモータ駆
動装置では、同期モータのコイルに駆動電流を流すため
の出力制御が可能な電源と、同期モータのコイルに流れ
る電流を検出するための電流検出手段と、同期モータの
回転トルクに関連するモータ情報を発生するモータ情報
発生手段と、モータ情報発生手段からのモータ情報に基
づいて、同期モータを高効率で駆動させるための目標電
流波形を生成する電流波形生成手段と、電流検出手段に
よって検出された電流の波形と電流波形生成手段で生成
された電流波形とが一致するように電源の出力制御を行
なう制御手段とが設けられる。したがって、同期モータ
の回転トルクに応じた電流波形でコイルを駆動できるの
で、無駄な電流が消費されるのを防止することができ、
高い効率が得られる。
As described above, in the motor driving device according to the present invention, the power supply capable of controlling the output for supplying the drive current to the coil of the synchronous motor and the power supply for detecting the current flowing in the coil of the synchronous motor are provided. Current detection means, motor information generation means for generating motor information related to the rotation torque of the synchronous motor, and a target current waveform for driving the synchronous motor with high efficiency based on the motor information from the motor information generation means. There are provided a current waveform generating means for generating, and a control means for controlling the output of the power supply such that the waveform of the current detected by the current detecting means matches the current waveform generated by the current waveform generating means. Therefore, since the coil can be driven with a current waveform corresponding to the rotation torque of the synchronous motor, it is possible to prevent unnecessary current from being consumed,
High efficiency is obtained.

【0070】好ましくは、モータ情報発生手段は、同期
モータのコイル1相当りのトルク波形が予め格納された
トルク波形格納手段を含み、モータ情報は、トルク波形
格納手段から読出されたトルク波形である。この場合
は、トルク波形格納手段から読出されたトルク波形に基
づいて目標電流波形が生成される。
Preferably, the motor information generating means includes a torque waveform storing means in which a torque waveform corresponding to the coil 1 of the synchronous motor is stored in advance, and the motor information is a torque waveform read from the torque waveform storing means. . In this case, a target current waveform is generated based on the torque waveform read from the torque waveform storage means.

【0071】また好ましくは、トルク波形は、同期モー
タの回転軸と負荷モータの回転軸とをトルク検出装置で
結合し、同期モータを駆動させてトルク検出装置で検出
したものである。この場合は、トルク波形を容易に生成
できる。
Preferably, the torque waveform is obtained by connecting the rotating shaft of the synchronous motor and the rotating shaft of the load motor with a torque detecting device, driving the synchronous motor and detecting the torque waveform with the torque detecting device. In this case, a torque waveform can be easily generated.

【0072】また好ましくは、モータ情報発生手段は、
同期モータのコイルの逆起電圧波形を検出する電圧波形
検出手段を含み、モータ情報は、電圧波形検出手段によ
って検出された逆起電圧波形である。この場合は、電圧
波形検出手段によって検出された実際のコイルの逆起電
圧波形に基づいて目標電流波形が生成される。
Preferably, the motor information generating means includes:
The apparatus includes voltage waveform detection means for detecting a back electromotive voltage waveform of the coil of the synchronous motor, and the motor information is a back electromotive voltage waveform detected by the voltage waveform detection means. In this case, the target current waveform is generated based on the actual back electromotive voltage waveform of the coil detected by the voltage waveform detecting means.

【0073】また好ましくは、電源の出力電圧と電流検
出手段によって検出された電流との位相差を検出する位
相差検出手段を備え、制御手段は、さらに、位相差検出
手段によって検出された位相差が所望の値になるように
電源の出力制御を行なう。この場合は、モータの回転数
を検出することなく、所望の回転数でモータを駆動させ
ることができる。
Preferably, there is provided a phase difference detecting means for detecting a phase difference between an output voltage of the power supply and a current detected by the current detecting means, and the control means further comprises a phase difference detecting means for detecting the phase difference detected by the phase difference detecting means. Of the power supply is controlled so as to obtain a desired value. In this case, the motor can be driven at a desired rotation speed without detecting the rotation speed of the motor.

【0074】また好ましくは、さらに、同期モータの回
転数を検出するための回転数検出手段を備え、制御手段
は、さらに、回転数検出手段によって検出された回転数
が所望の値になるように電源の出力制御を行なう。この
場合は、モータの回転数を所望の値に設定することがで
きる。
[0074] Preferably, the apparatus further comprises rotation number detecting means for detecting the rotation number of the synchronous motor, and the control means further comprises a control means for setting the rotation number detected by the rotation number detecting means to a desired value. Performs power supply output control. In this case, the number of rotations of the motor can be set to a desired value.

【0075】また好ましくは、モータ情報発生手段は、
同期モータのコイル1相当りのトルク波形と同期モータ
の回転数との関係が予め格納されたトルク波形格納手段
を含み、モータ情報は、回転数検出手段によって検出さ
れた回転数に応じてトルク波形格納手段から読出された
トルク波形である。この場合は、トルク波形格納手段か
ら回転数に応じて読出されたトルク波形に基づいて電流
波形が生成される。
Preferably, the motor information generating means includes:
The motor information includes torque waveform storage means in which the relationship between the torque waveform corresponding to the coil 1 of the synchronous motor and the rotation speed of the synchronous motor is stored in advance, and the motor information is stored in a torque waveform according to the rotation speed detected by the rotation speed detection means. 6 is a torque waveform read from a storage unit. In this case, a current waveform is generated based on the torque waveform read from the torque waveform storage means according to the rotation speed.

【0076】また好ましくは、さらに、同期モータの回
転数とその回転数において同期モータを高効率で駆動さ
せるための駆動方法との関係が予め格納された駆動方法
格納手段を備え、制御手段は、さらに、回転数検出手段
によって検出された回転数に応じて駆動方法格納手段か
ら読出された駆動方法で電源の出力制御を行なう。この
場合は、駆動方法格納手段から回転数に応じて読出され
た駆動方法で電源が制御される。
Preferably, further, there is provided a driving method storing means in which a relationship between the number of revolutions of the synchronous motor and a driving method for driving the synchronous motor with high efficiency at the number of revolutions is stored in advance, and the control means comprises: Further, the output of the power supply is controlled by the driving method read from the driving method storing means in accordance with the number of rotations detected by the rotation number detecting means. In this case, the power supply is controlled by the driving method read from the driving method storage means according to the number of rotations.

【0077】また好ましくは、さらに、回転数検出手段
によって検出された回転数に基づいて同期モータの出力
を算出する出力算出手段を備え、モータ情報発生手段
は、同期モータのコイル1相当りのトルク波形と同期モ
ータの出力との関係が予め格納されたトルク波形格納手
段を含み、モータ情報は、出力算出手段によって算出さ
れた同期モータの出力に応じてトルク波形格納手段から
読出されたトルク波形である。この場合は、トルク波形
格納手段からモータ出力に応じて読出されたトルク波形
に基づいて目標電流波形が生成される。
Preferably, furthermore, output calculating means for calculating the output of the synchronous motor based on the rotational speed detected by the rotational speed detecting means is provided, and the motor information generating means includes a torque corresponding to the coil 1 of the synchronous motor. A torque waveform storage unit in which a relationship between the waveform and the output of the synchronous motor is stored in advance, and the motor information is a torque waveform read from the torque waveform storage unit in accordance with the output of the synchronous motor calculated by the output calculation unit. is there. In this case, a target current waveform is generated based on the torque waveform read from the torque waveform storage means according to the motor output.

【0078】また好ましくは、さらに、同期モータの出
力とその出力において同期モータを高効率で駆動させる
ための駆動方法との関係が予め格納された駆動方法格納
手段を備え、制御手段は、さらに、出力算出手段によっ
て算出された同期モータの出力に応じて駆動方法格納手
段から読出された駆動方法で電源の出力制御を行なう。
この場合は、駆動方法格納手段からモータ出力に応じて
読出された駆動方法で電源が制御される。
Preferably, further, there is provided driving method storing means in which a relationship between an output of the synchronous motor and a driving method for driving the synchronous motor with high efficiency at the output is stored in advance, and the control means further comprises: In accordance with the output of the synchronous motor calculated by the output calculation means, the output of the power supply is controlled by the driving method read from the driving method storage means.
In this case, the power supply is controlled by the driving method read out from the driving method storage means according to the motor output.

【0079】また好ましくは、同期モータは3相コイル
を含み、3相コイルの中性点は接地されている。この場
合は、各コイルを独立に制御することができるので、3
相間の干渉もなく、モータを高効率で駆動できる。
Also preferably, the synchronous motor includes a three-phase coil, and a neutral point of the three-phase coil is grounded. In this case, since each coil can be controlled independently,
The motor can be driven with high efficiency without interference between phases.

【0080】また好ましくは、同期モータは、永久磁石
が内蔵されたロータを有するIPMモータである。この
場合は、特に高い効率が得られる。
Preferably, the synchronous motor is an IPM motor having a rotor having a permanent magnet built therein. In this case, particularly high efficiency is obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 この発明の実施の形態1によるモータ駆動装
置の構成を示す回路ブロック図である。
FIG. 1 is a circuit block diagram showing a configuration of a motor drive device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】 図1に示したIPMモータの要部を示す断面
図である。
FIG. 2 is a sectional view showing a main part of the IPM motor shown in FIG.

【図3】 図1および図2に示したIPMモータのトル
ク波形を説明するための図である。
FIG. 3 is a diagram for explaining a torque waveform of the IPM motor shown in FIGS. 1 and 2;

【図4】 図1に示したモータ駆動装置についてのシミ
ュレーション結果を示す図である。
FIG. 4 is a diagram illustrating a simulation result of the motor driving device illustrated in FIG. 1;

【図5】 この実施の形態1の変更例を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a modification of the first embodiment.

【図6】 IPMモータ1のトルク波形を生成するため
の装置を示すブロック図である。
FIG. 6 is a block diagram showing an apparatus for generating a torque waveform of the IPM motor 1.

【図7】 この実施の形態1の他の変更例を示す回路ブ
ロック図である。
FIG. 7 is a circuit block diagram showing another modification of the first embodiment.

【図8】 この発明の実施の形態2によるモータ駆動装
置の構成を示す回路ブロック図である。
FIG. 8 is a circuit block diagram showing a configuration of a motor drive device according to a second embodiment of the present invention.

【図9】 この発明の実施の形態3によるモータ駆動装
置の構成を示す回路ブロック図である。
FIG. 9 is a circuit block diagram showing a configuration of a motor drive device according to a third embodiment of the present invention.

【図10】 この実施の形態3の変更例を示す回路ブロ
ック図である。
FIG. 10 is a circuit block diagram showing a modification of the third embodiment.

【図11】 この発明の実施の形態4によるモータ駆動
装置の構成を示す回路ブロック図である。
FIG. 11 is a circuit block diagram showing a configuration of a motor drive device according to a fourth embodiment of the present invention.

【図12】 この実施の形態4の変更例を示す回路ブロ
ック図である。
FIG. 12 is a circuit block diagram showing a modification of the fourth embodiment.

【図13】 IPMモータのトルクを説明するための図
である。
FIG. 13 is a diagram for explaining torque of an IPM motor.

【図14】 従来のモータ制御装置の構成を示す回路ブ
ロック図である。
FIG. 14 is a circuit block diagram showing a configuration of a conventional motor control device.

【図15】 従来のモータ駆動装置の問題点を説明する
ための図である。
FIG. 15 is a diagram for explaining a problem of a conventional motor drive device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 IPMモータ、2 AC電源、3 AC/DCコン
バータ回路、4,84インバータ回路、5〜10 IG
BT、11〜16,78〜83 ダイオード、17 電
流センサ、20,45,50,55,57,60,65
制御部、21 コイル1相トルク波形格納部、22
目標電流波形算出部、23 コイル電流検出部、24
検出/目標電流比較部、25 回転数/位置算出部、2
6 目標回転数格納部、27 回転数比較部、28,5
4 コイル電圧制御部、29PWM作成/各相分配部、
31 ロータ、32 永久磁石、33 スリット、34
回転軸、35 ステータ、36 ティース、37 ス
テータ巻線、38u,38v,38w,86u,86
v,86w コイル、38d,86d,87d中性点、
41 負荷装置、42 トルク検出部、43 負荷装置
駆動部、44対象モータデータ測定/駆動部、46 逆
起電圧波形検出部、51 目標位相差格納部、52 電
圧/電流位相差検出部、53 比較部、56 回転数−
コイル1相トルク波形格納部、58 負荷トルク算出
部、59 モータ出力−コイル1相トルク波形格納部、
61 回転数/効率格納部、62 駆動方法選択部、6
3各駆動方法対応部、66 モータ出力/効率データ格
納部、71 直流電源、72〜77 スイッチングトラ
ンジスタ、85 ブラシレスDCモータ、87u,87
v,87w,88,90,92 抵抗素子、89,95
演算増幅器、91 差動増幅器、93 キャパシタ、
94 積分器、96 ゼロクロスコンパレータ、97
マイクロプロセッサ、98 ベース駆動回路。
1 IPM motor, 2 AC power supply, 3 AC / DC converter circuit, 4,84 inverter circuit, 5-10 IG
BT, 11 to 16, 78 to 83 diode, 17 current sensor, 20, 45, 50, 55, 57, 60, 65
Control unit, 21 Coil one-phase torque waveform storage unit, 22
Target current waveform calculator, 23 Coil current detector, 24
Detection / target current comparison unit, 25 rotation speed / position calculation unit, 2
6 Target rotation speed storage unit, 27 rotation speed comparison unit, 28,5
4 Coil voltage control unit, 29 PWM creation / each phase distribution unit,
31 rotor, 32 permanent magnet, 33 slit, 34
Rotating shaft, 35 stator, 36 teeth, 37 stator winding, 38u, 38v, 38w, 86u, 86
v, 86w coil, 38d, 86d, 87d neutral point,
41 Load device, 42 Torque detection unit, 43 Load device drive unit, 44 Target motor data measurement / drive unit, 46 Back electromotive force waveform detection unit, 51 Target phase difference storage unit, 52 Voltage / current phase difference detection unit, 53 Comparison Part, 56 rpm-
Coil one-phase torque waveform storage, 58 Load torque calculation, 59 Motor output-coil one-phase torque waveform storage,
61 rotation speed / efficiency storage unit, 62 drive method selection unit, 6
3 each drive method corresponding section, 66 motor output / efficiency data storage section, 71 DC power supply, 72 to 77 switching transistor, 85 brushless DC motor, 87u, 87
v, 87w, 88, 90, 92 resistance element, 89, 95
Operational amplifier, 91 differential amplifier, 93 capacitor,
94 integrator, 96 zero cross comparator, 97
Microprocessor, 98 Base drive circuit.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H02P 6/16 H02P 6/02 341N Fターム(参考) 5H002 AA09 AB07 AE07 AE08 5H560 BB04 BB17 DB14 DC12 EB01 EC01 GG04 RR10 SS07 TT07 TT11 UA06 XA02 XA04 5H619 AA01 BB24 PP02 PP08 5H621 AA03 BB07 BB10 GA04 HH01 5H622 AA03 CA06 CA10 CA13 CB05 PP10 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI Theme coat ゛ (Reference) H02P 6/16 H02P 6/02 341N F-term (Reference) 5H002 AA09 AB07 AE07 AE08 5H560 BB04 BB17 DB14 DC12 EB01 EC01 GG04 RR10 SS07 TT07 TT11 UA06 XA02 XA04 5H619 AA01 BB24 PP02 PP08 5H621 AA03 BB07 BB10 GA04 HH01 5H622 AA03 CA06 CA10 CA13 CB05 PP10

Claims (12)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 永久磁石が装着されたロータを有する同
期モータを駆動させるためのモータ駆動装置であって、 前記同期モータのコイルに駆動電流を流すための出力制
御が可能な電源、 前記同期モータのコイルに流れる電流を検出するための
電流検出手段、 前記同期モータの回転トルクに関連するモータ情報を発
生するモータ情報発生手段、 前記モータ情報発生手段からのモータ情報に基づいて、
前記同期モータを高効率で駆動させるための目標電流波
形を生成する電流波形生成手段、および前記電流検出手
段によって検出された電流の波形と前記電流波形生成手
段で生成された電流波形とが一致するように前記電源の
出力制御を行なう制御手段を備える、モータ駆動装置。
1. A motor drive device for driving a synchronous motor having a rotor on which a permanent magnet is mounted, comprising: a power supply capable of controlling output for supplying a drive current to a coil of the synchronous motor; Current detection means for detecting a current flowing in the coil of, motor information generation means for generating motor information related to the rotational torque of the synchronous motor, based on the motor information from the motor information generation means,
Current waveform generating means for generating a target current waveform for driving the synchronous motor with high efficiency; and a current waveform detected by the current detecting means coincides with a current waveform generated by the current waveform generating means. And a control unit for controlling the output of the power supply.
【請求項2】 前記モータ情報発生手段は、前記同期モ
ータのコイル1相当りのトルク波形が予め格納されたト
ルク波形格納手段を含み、 前記モータ情報は、前記トルク波形格納手段から読出さ
れたトルク波形である、請求項1に記載のモータ駆動装
置。
2. The motor information generating means includes a torque waveform storage means in which a torque waveform corresponding to the coil 1 of the synchronous motor is stored in advance, and the motor information is a torque read from the torque waveform storage means. The motor driving device according to claim 1, wherein the motor driving device has a waveform.
【請求項3】 前記トルク波形は、前記同期モータの回
転軸と負荷モータの回転軸とをトルク検出装置で結合
し、前記同期モータを駆動させて前記トルク検出装置で
検出したものである、請求項2に記載のモータ駆動装
置。
3. The torque waveform is obtained by connecting a rotation axis of the synchronous motor and a rotation axis of a load motor by a torque detection device, driving the synchronous motor, and detecting the torque waveform by the torque detection device. Item 3. A motor drive device according to item 2.
【請求項4】 前記モータ情報発生手段は、前記同期モ
ータのコイルの逆起電圧波形を検出する電圧波形検出手
段を含み、 前記モータ情報は、前記電圧波形検出手段によって検出
された逆起電圧波形である、請求項1に記載のモータ駆
動装置。
4. The motor information generating means includes voltage waveform detecting means for detecting a back electromotive voltage waveform of a coil of the synchronous motor, and the motor information includes a back electromotive voltage waveform detected by the voltage waveform detecting means. The motor drive device according to claim 1, wherein
【請求項5】 さらに、前記電源の出力電圧と前記電流
検出手段によって検出された電流との位相差を検出する
位相差検出手段を備え、 前記制御手段は、さらに、前記位相差検出手段によって
検出された位相差が所望の値になるように前記電源の出
力制御を行なう、請求項1から請求項4のいずれかに記
載のモータ駆動装置。
5. A phase difference detecting means for detecting a phase difference between an output voltage of the power supply and a current detected by the current detecting means, wherein the control means further detects the phase difference by the phase difference detecting means. 5. The motor drive device according to claim 1, wherein output control of the power supply is performed so that the obtained phase difference becomes a desired value.
【請求項6】 さらに、前記同期モータの回転数を検出
するための回転数検出手段を備え、 前記制御手段は、さらに、前記回転数検出手段によって
検出された回転数が所望の値になるように前記電源の出
力制御を行なう、請求項1に記載のモータ駆動装置。
6. The apparatus according to claim 1, further comprising: a rotation speed detection unit configured to detect a rotation speed of the synchronous motor, wherein the control unit further controls the rotation speed detected by the rotation speed detection unit to a desired value. 2. The motor drive device according to claim 1, wherein output control of the power supply is performed.
【請求項7】 前記モータ情報発生手段は、前記同期モ
ータのコイル1相当りのトルク波形と前記同期モータの
回転数との関係が予め格納されたトルク波形格納手段を
含み、 前記モータ情報は、前記回転数検出手段によって検出さ
れた回転数に応じて前記トルク波形格納手段から読出さ
れたトルク波形である、請求項6に記載のモータ駆動装
置。
7. The motor information generating means includes torque waveform storage means in which a relationship between a torque waveform corresponding to the coil 1 of the synchronous motor and a rotation speed of the synchronous motor is stored in advance, and the motor information is: The motor drive device according to claim 6, wherein the torque waveform is a torque waveform read from the torque waveform storage means according to the rotation speed detected by the rotation speed detection means.
【請求項8】 さらに、前記同期モータの回転数とその
回転数において前記同期モータを高効率で駆動させるた
めの駆動方法との関係が予め格納された駆動方法格納手
段を備え、 前記制御手段は、さらに、前記回転数検出手段によって
検出された回転数に応じて前記駆動方法格納手段から読
出された駆動方法で前記電源の出力制御を行なう、請求
項7に記載のモータ駆動装置。
8. A driving method storing means in which a relationship between a rotational speed of the synchronous motor and a driving method for driving the synchronous motor with high efficiency at the rotational speed is stored in advance, wherein the control means comprises: 8. The motor drive device according to claim 7, further comprising controlling the output of said power supply by a driving method read from said driving method storage means in accordance with the rotation speed detected by said rotation speed detection means.
【請求項9】 さらに、前記回転数検出手段によって検
出された回転数に基づいて前記同期モータの出力を算出
する出力算出手段を備え、 前記モータ情報発生手段は、前記同期モータのコイル1
相当りのトルク波形と前記同期モータの出力との関係が
予め格納されたトルク波形格納手段を含み、前記モータ
情報は、前記出力算出手段によって算出された同期モー
タの出力に応じて前記トルク波形格納手段から読出され
たトルク波形である、請求項6に記載のモータ駆動装
置。
9. An output calculating means for calculating an output of the synchronous motor based on a rotational speed detected by the rotational speed detecting means, wherein the motor information generating means includes a coil 1 of the synchronous motor.
A torque waveform storage unit in which a relation between a corresponding torque waveform and an output of the synchronous motor is stored in advance, wherein the motor information is stored in accordance with an output of the synchronous motor calculated by the output calculation unit. 7. The motor drive device according to claim 6, wherein the torque drive is a torque waveform read from the means.
【請求項10】 さらに、前記同期モータの出力とその
出力において前記同期モータを高効率で駆動させるため
の駆動方法との関係が予め格納された駆動方法格納手段
を備え、 前記制御手段は、さらに、前記出力算出手段によって算
出された前記同期モータの出力に応じて前記駆動方法格
納手段から読出された駆動方法で前記電源の出力制御を
行なう、請求項9に記載のモータ駆動装置。
10. A driving method storing means in which a relationship between an output of the synchronous motor and a driving method for driving the synchronous motor with high efficiency at the output is stored in advance, and the control means further comprises: 10. The motor drive device according to claim 9, wherein output control of the power supply is performed by a drive method read from the drive method storage means according to the output of the synchronous motor calculated by the output calculation means.
【請求項11】 前記同期モータは3相コイルを含み、 前記3相コイルの中性点は接地されている、請求項1か
ら請求項10のいずれかに記載のモータ駆動装置。
11. The motor drive device according to claim 1, wherein the synchronous motor includes a three-phase coil, and a neutral point of the three-phase coil is grounded.
【請求項12】 前記同期モータは、永久磁石が内蔵さ
れたロータを有するIPMモータである、請求項1から
請求項11のいずれかに記載のモータ駆動装置。
12. The motor drive device according to claim 1, wherein the synchronous motor is an IPM motor having a rotor having a permanent magnet built therein.
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