[发明专利]旋转电机的控制装置及其控制方法

说明书

本发明的课题是减小转矩脉动。本发明的旋转电机的控制装置具备：正弦波产生电路，其产生与旋转电机的转子的磁极位置对应的正弦波信号；电流指令电路，其根据基于速度指令和实际速度信息的转矩指令和所述正弦波信号产生电流指令；以及电流控制电路，其控制位于该定子绕组与直流电源之间的逆变器电路，用以基于所述电流指令和旋转电机的定子绕组的电流检测信号向该定子绕组流入正弦波电流，在所述旋转电机以规定转矩、规定转速进行驱动时，所述电流控制电路使所述正弦波电流的电流相位周期性变化。

技术领域

本发明涉及旋转电机的控制装置，特别是涉及减小由绕组槽引起的磁通脉动或由齿槽转矩引起的转矩脉动。

背景技术

永磁旋转电机具备定子及转子。定子具备：定子铁心，其形成有大致等间隔配置的绕组槽；定子绕组，其设置于所述绕组槽。定子绕组的磁动势分布是空间高次谐波叠加在正弦波(基波)上的分布，并与定子绕组电流成比例地随时波动。另外，在定子铁心的内侧，绕组槽的开口部和齿部大致等间隔交替存在，定子铁心的磁导率分布也具有以绕组槽为周期的脉动。因此，定子在定子铁心的气隙中产生的磁通密度为所述定子绕组的磁动势分布与定子铁心的磁导率的乘积，因此该磁通密度具有空间高次谐波分量。另外，转子具备插入转子铁心上间隔设置的槽部中的永磁体。因此，转子在所述气隙中产生的磁通密度也同样具有脉动，且由于旋转移动而会随着时间波动。

气隙的磁通密度是将定子产生的磁通密度与转子产生的磁通密度合成而成，该气隙的磁通密度具有高次谐波分量叠加在基波分量上的分布，随着时间波动。

作用于转子的转矩是存储在气隙中的磁能的角度微分，因此，若该气隙的磁通密度存在脉动，则会产生转矩脉动。而且，永磁旋转电机由于该转矩脉动可能会产生较大的振动或噪声。

为了减小转矩的脉动，提出了如下方法：在日本特开平11-55986号公报公开的永磁旋转电机的控制装置中，将由定子铁心的绕组槽引起的磁导率变化或由齿槽转矩引起的转矩脉动数据事先存储在转矩脉动存储装置中，通过转矩脉动消除信号产生电路读取该转矩脉动数据并生成转矩脉动消除信号，通过该转矩脉动消除信号修正转矩指令，从而修正定子绕组中流通的正弦波电流，以减小由绕组槽或齿槽转矩引起的转矩脉动。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平11-55986号

发明内容

发明要解决的问题

专利文献1的转矩脉动减小方法是通过叠加与转矩脉动的周期对应的高次谐波电流来消除转矩脉动的技术，但是高次谐波电流的叠加容易引起新的振动、噪声。另外，在基波电流上叠加高次谐波电流是指，由于基波幅值上叠加高次谐波幅值，因此最大电流幅值增大，即电流增大。这就是虽然除了专利文献1，各公司研究开发并申请了很多专利，但依然尚未实用的原因。

本发明的目的在于减小转矩脉动。

解决问题的技术手段

本发明的旋转电机的控制装置具备：正弦波产生电路，其产生与旋转电机的转子的磁极位置对应的正弦波信号；电流指令电路，其根据基于速度指令和实际速度信息而得到的转矩指令和所述正弦波信号产生电流指令；以及电流控制电路，其控制位于该定子绕组与直流电源之间的逆变器电路，以基于所述电流指令和旋转电机的定子绕组的电流检测信号向该定子绕组流入正弦波电流，在所述旋转电机以规定转矩、规定转速进行驱动时，所述电流控制电路使所述正弦波电流的电流相位周期性变化。

在此，“周期性”是指所述旋转电机中，在以规定转矩、规定转速进行驱动时，每旋转1圈，电流相位β的波形变化规定回数。进一步具体来说，在转子极数为12，定子槽数为36的旋转电机中，每旋转1圈，电流相位β的波形以36为周期(定子槽数)变化。另外，在转子极数为12，定子槽数为72的情况下，每极每相槽数为槽数(＝72)/极数(＝12)/相数(＝3))＝2，因此周期为定子槽数(＝72)/每极每相槽数(＝2)＝36。