[发明专利]电动机的励磁装置、励磁方法、控制装置以及控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种永磁铁同步电动机（以下简称为PMSM）的控制装置，特别是涉及进行其磁极位置检测器的磁极对位的电动机励磁装置。

背景技术

PMSM以转子的磁极位置为基准来进行电动机的电流控制，所以具有用于电动机的磁极位置检测的磁极位置检测器。在最初制造时将磁极位置检测器安装在电动机轴上的状态下，不知道转子的磁极位置和磁极位置检测器的相对位置关系，所以为了明确两者的相对的位置关系而需要磁极对位。作为该方法，专利文献1提出了在磁极位置检测器使用了编码器的方法。

即，在最初将电动机和编码器进行组合的状态下，只能确定编码器自身所具有的绝对的零位置。接着，在电动机的众所周知的V相以及W相线圈（未图示）施加正电流，在众所周知的U相线圈施加负电流来进行电动机的直流通电，使电动机停止在稳定点。这时，读取之前所述的编码器自身所具有的绝对的零位置和稳定停止点的位置误差δ，写入存储器中。并且，一边利用编码器的计数值来修正位置误差δ，一边匹配磁极位置进行运行驱动。

专利文献1：日本特开平9-219989号公报

发明内容

所述公知的方法对于磁阻扭矩比磁铁扭矩小的普通PMSM是有效的。但是，如果适用于磁阻扭矩比磁铁扭矩大的电动机（例如，日本特开2011-83066号公报所示的永磁铁辅助型磁阻电动机，这里以下简称为PRM（PERMANENT MAGNET ASSISTED SYNCHRONOUS RELLUCTANCE MOTOR）），则会产生稳定停止点不会定在1点的问题。通过附图来说明这种情况。

首先，说明在电动机流动直流电流时的稳定停止点。图1是表示d轴线圈以及q轴线圈电流矢量和电流相位角β的关系的图。图1中，将d轴的方向设为转子N极的方向，将q轴的方向设为从d轴电气前进π/2相位的方向。另外，将电流矢量I a的方向和q轴的相位角设为β。另外，q轴与无负荷感应电动势的矢量的方向相同。另外，图1的d轴和q轴是与转子同步旋转的旋转坐标轴，d q轴的正旋转方向为左旋转（数学的正方向）。因此，逆旋转为右旋转。

接着，图2表示电流相位角β和扭矩的关系的、通常的PMSM的一般例子。图2的β—扭矩特性有2π的周期性，在图的点A（β=β0）、点B（β=β1）成为扭矩0。这里，表示电流相位角β的范围为以下4种情况下，以电流相位角β进行直流励磁时的电动机的转子的举动。

（1）在-π≤β<β0的范围内时

扭矩为负，所以转子产生右旋转的扭矩。于是，图1的电流矢量的方向为dq轴以不变的状态进行右旋转，所以电流相位角β增加。终于成为β=β0，在该点A成为扭矩0并停止。

（2）β=β0或者β=β1

扭矩是0，所以保持停止状态。

（3）在β0<β<β1的范围内时

扭矩为正，所以转子产生左旋转的扭矩。于是，图1的电流扭矩的方向为d q轴以不变的状态进行左旋转，所以电流相位角β减少。终于在β=β0的点左旋转停下而停止。

（4）在β1<β≤π的范围内时

扭矩为负，所以和（1）一样，在成为β=β0的点停止。

由所述的（1）～（4）可知，进行直流励磁的瞬间的电流相位角β，如果β≠β1，则转子移动，使β=β0，并在这点稳定停止。另外，所谓稳定停止点β0，可以说是在电流相位角β增加时，将β=β0的点作为边界，扭矩从负转为正的点。在β=β1时，成为扭矩0并停止，但是与上述相比非常不稳定，磁动势的方向只变化一点点，使转子朝向稳定停止点β=β0移动。因此，实用上几乎不成为问题。

即，稳定停止点在图2的β-扭矩特性图中，扭矩从负变为正时的扭矩成为0的相位。

接着，说明与PMSM的电流相位角β有关的扭矩方程式。在PMSM的等价电路常数中，如果直轴电感为Ld、横轴电感为Lq、感应电动势常数为k e、极对数为p、图1的电流矢量I a（大小与电流有效值相等）的d轴方向的电流分量为q轴方向的电流分量为则一般有以下的PMSM的扭矩式。

τ=p[ke×iq+（Ld–Lq）×id×iq]     （式1）