專利名稱：無電刷電動機控制方法、無電刷電動機控制裝置及電動式動力轉(zhuǎn)向裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種無電刷電動機(Brushless Motor)的轉(zhuǎn)矩脈動降低技術(shù),特別涉及適用于作為電動式動力轉(zhuǎn)向裝置(electronic power steering)的驅(qū)動源使用的無電刷電動機而有效的技術(shù)。
背景技術(shù)：
近年來，作為電動式動力轉(zhuǎn)向裝置(以下簡稱EPS)等的驅(qū)動源，在轉(zhuǎn)子(rotor)內(nèi)部埋設(shè)有永磁鐵(permanent magnet)的方式的所謂的 IPM (Interior Permanent Magnet 內(nèi)嵌永久磁鐵)型電機(以下簡稱為IPM電機)的使用不斷增加。對于IPM電機，由于磁鐵埋設(shè)于轉(zhuǎn)子，因而d軸(永磁鐵的中心軸)方向和q軸(與d軸電、磁正交的軸)方向的電感 (inductance)差大,轉(zhuǎn)子將產(chǎn)生磁阻轉(zhuǎn)矩Tr (reluctance)。因此,在IPM電機中，能夠利用永磁鐵產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩Tm和磁阻轉(zhuǎn)矩Tr，使電動機整體的總轉(zhuǎn)矩Tt變大。因此，IPM電機不僅可以用于EPS，對于電動汽車、混合動力車、空調(diào)等家電產(chǎn)品、各種產(chǎn)業(yè)機械等而言也可以作為高效率、高轉(zhuǎn)矩的電動機，從而擴大其使用范圍。
在IPM 電機(Interior Permanent Magnet Motor)中，總轉(zhuǎn)矩(total torque) Tt 以如下方式表示，通常實施使針對同一電流產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩最大化的所謂的最大轉(zhuǎn)矩控制(進角控制)。
權(quán)利要求
1.一種無電刷電動機的控制方法，該無電刷電動機具備定子和轉(zhuǎn)子，所述定子具有線間的感應(yīng)電壓為正弦波波形的多相的電樞繞組，所述轉(zhuǎn)子埋設(shè)有永磁鐵且可自由旋轉(zhuǎn)地配置于所述定子的內(nèi)側(cè)，該無電刷電動機利用所述永磁鐵的磁吸力所產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩、和基于磁路的電感差的磁阻轉(zhuǎn)矩使所述轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，所述無電刷電動機的控制方法的特征在于，根據(jù)該無電刷電動機的負荷狀態(tài)，計算表示該無電刷電動機中輸出最大轉(zhuǎn)矩的繞組電流值的基波電流，根據(jù)示出所述電樞繞組的相電流和用于計算第I諧波分量的參數(shù)的關(guān)系的修正映射來計算所述第I諧波分量，所述第I諧波分量是與所述電磁轉(zhuǎn)矩所引起的轉(zhuǎn)矩脈動具有相同振幅·相同周期的相反相位的諧波分量，根據(jù)示出所述電樞繞組的相電流和用于計算第2諧波分量的參數(shù)的關(guān)系的修正映射來計算所述第2諧波分量，所述第2諧波分量是與疊加了所述第I諧波分量的狀態(tài)下產(chǎn)生的所述磁阻轉(zhuǎn)矩所引起的轉(zhuǎn)矩脈動具有相同振幅·相同周期的相反相位的諧波分量， 對所述基波電流疊加所述第I和第2諧波分量，從而修正對所述電樞繞組供給的電流。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無電刷電動機的控制方法，其特征在于，所述修正映射具有 表示所述電樞繞組的相電流與所述第I和第2諧波分量的振幅的關(guān)系的諧波系數(shù)映射；以及表示所述電樞繞組的相電流、與轉(zhuǎn)矩脈動波形和所述第I以及第2諧波分量之間的相位偏差的關(guān)系的相位調(diào)整映射。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的無電刷電動機的控制方法，其特征在于，所述第I諧波分量是對q軸方向的基波電流Iqb附加的BsinN ( θ+β )，其中，B為諧波振幅系數(shù)，N為正整數(shù)，Θ為旋轉(zhuǎn)角(電角度)，β為相位偏差，所述第2諧波分量是對d軸方向的基波電流Idb附加的AsinN ( θ+α )，其中，A為諧波振幅系數(shù)，N為正整數(shù)，Θ為旋轉(zhuǎn)角(電角度)，α為相位偏差，所述諧波系數(shù)映射存儲有所述電樞繞組的相電流和所述諧波振幅系數(shù)Α，B之間的關(guān)系，所述相位調(diào)整映射存儲有所述電樞繞組的相電流和所述相位偏差α，β之間的關(guān)系。
4.根據(jù)權(quán)利要求廣3中任一項所述的無電刷電動機的控制方法，其特征在于，在該無電刷電動機的轉(zhuǎn)矩脈動率超過5%的高負荷區(qū)域，所述第I和第2諧波分量疊加到所述基波電流上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無電刷電動機的控制方法，其特征在于，所述無電刷電動機被作為電動式動力轉(zhuǎn)向裝置的驅(qū)動源來使用。
6.一種無電刷電動機的控制裝置，該無電刷電動機具備定子和轉(zhuǎn)子，所述定子具有線間的感應(yīng)電壓為正弦波波形的多相的電樞繞組，所述轉(zhuǎn)子埋設(shè)有永磁鐵且可自由旋轉(zhuǎn)地配置于所述定子的內(nèi)側(cè)，該無電刷電動機利用所述永磁鐵的磁吸力所產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩、和基于磁路的電感差的磁阻轉(zhuǎn)矩使所述轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，所述無電刷電動機的控制裝置的特征在于，具有電流傳感器，檢測所述電樞繞組的相電流；基本電流計算部，根據(jù)該無電刷電動機的負荷狀態(tài)，計算表示該無電刷電動機中輸出最大轉(zhuǎn)矩的繞組電流值的基波電流；修正分量計算部，根據(jù)所述電流傳感器檢測出的相電流值，計算與所述電磁轉(zhuǎn)矩所引起的轉(zhuǎn)矩脈動具有相同振幅·相同周期的相反相位的第I諧波分量、和與疊加了所述第I 諧波分量的狀態(tài)下產(chǎn)生的所述磁阻轉(zhuǎn)矩所引起的轉(zhuǎn)矩脈動具有相同振幅 相同周期的相反相位的第2諧波分量；修正映射，示出所述相電流與用于計算所述第I和第2諧波分量的參數(shù)的關(guān)系；以及電流修正部，將所述修正分量計算部計算出的所述第I和第2諧波分量疊加到所述基波電流，從而修正對所述電樞繞組供給的電流。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的無電刷電動機的控制裝置，其特征在于，所述修正映射具有 表示所述電樞繞組的相電流與所述第I和第2諧波分量的振幅的關(guān)系的諧波系數(shù)映射；以及表示所述電樞繞組的相電流、與轉(zhuǎn)矩脈動波形和所述第I以及第2諧波分量之間的相位偏差的關(guān)系的相位調(diào)整映射。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的無電刷電動機的控制裝置，其特征在于，所述無電刷電動機被作為電動式動力轉(zhuǎn)向裝置的驅(qū)動源來使用。
9.一種電動式動力轉(zhuǎn)向裝置，是將無電刷電動機作為驅(qū)動源來使用的電動式動力轉(zhuǎn)向裝置，該無電刷電動機具備定子和轉(zhuǎn)子，所述定子具有線間的感應(yīng)電壓為正弦波波形的多相的電樞繞組，所述轉(zhuǎn)子埋設(shè)有永磁鐵且可自由旋轉(zhuǎn)地配置于所述定子的內(nèi)側(cè)，該無電刷電動機利用所述永磁鐵的磁吸力所產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩、和基于磁路的電感差的磁阻轉(zhuǎn)矩使所述轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，該電動式動力轉(zhuǎn)向裝置的特征在于，根據(jù)該無電刷電動機的負荷狀態(tài)，計算表示該無電刷電動機中輸出最大轉(zhuǎn)矩的繞組電流值的基波電流，根據(jù)示出所述電樞繞組的相電流和用于計算第I諧波分量的參數(shù)的關(guān)系的修正映射來計算所述第I諧波分量，所述第I諧波分量是與所述電磁轉(zhuǎn)矩所引起的轉(zhuǎn)矩脈動具有相同振幅·相同周期的相反相位的諧波分量，根據(jù)示出所述電樞繞組的相電流和用于計算第2諧波分量的參數(shù)的關(guān)系 的修正映射來計算所述第2諧波分量，所述第2諧波分量是與疊加了所述第I諧波分量的狀態(tài)下產(chǎn)生的所述磁阻轉(zhuǎn)矩所引起的轉(zhuǎn)矩脈動具有相同振幅·相同周期的相反相位的諧波分量， 對所述基波電流疊加所述第I和第2諧波分量，從而修正對所述電樞繞組供給的電流。
全文摘要
本發(fā)明提供一種無電刷電動機控制方法、無電刷電動機控制裝置及電動式動力轉(zhuǎn)向裝置。IPM型無電刷電動機(3)的控制裝置(50)，具有基本電流計算部(52)，計算表示最大轉(zhuǎn)矩控制所產(chǎn)生的繞組電流值的基波電流；修正分量計算部(59)，根據(jù)電流傳感器(64)檢測到的相電流值，計算抵消電磁轉(zhuǎn)矩所引起的轉(zhuǎn)矩脈動的第1諧波分量Bsin6(θ+β)、和抵消磁阻轉(zhuǎn)矩所引起的轉(zhuǎn)矩脈動的第2諧波分量Asin6(θ+α)；修正映射(58)，存儲相電流與第1和第2諧波分量的參數(shù)A、B、α、β的關(guān)系；以及電流修正部(60)，將第1和第2諧波分量疊加到基波電流，從而對供給電流進行修正并產(chǎn)生電流指令值Id’、Iq’。
文檔編號H02P21/14GK103023417SQ201210363609
公開日2013年4月3日 申請日期2012年9月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月27日
發(fā)明者大久保雅通 申請人:株式會社美姿把