無(wú)刷馬達(dá)控制方法、無(wú)刷馬達(dá)控制裝置以及電動(dòng)動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及無(wú)刷馬達(dá)的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)降低技術(shù)，特別涉及適用于在轉(zhuǎn)子內(nèi)埋入磁鐵，除了磁阻轉(zhuǎn)矩以外，還通過(guò)利用磁鐵的磁力的磁鐵轉(zhuǎn)矩使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的磁鐵輔助型的磁阻馬達(dá)的技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]以往，作為利用定子?轉(zhuǎn)子之間的磁阻差而產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)力的類(lèi)型的電動(dòng)機(jī)，已知磁阻馬達(dá)。在磁阻馬達(dá)中，通過(guò)由于磁阻差而產(chǎn)生的磁阻轉(zhuǎn)矩而使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。但是，磁阻轉(zhuǎn)矩比通過(guò)磁鐵得到的轉(zhuǎn)矩更小，所以存在相比于使用磁鐵的同規(guī)格的馬達(dá)，磁阻馬達(dá)的輸出轉(zhuǎn)矩更小的傾向。因此，近年來(lái)，提出了基本結(jié)構(gòu)為磁阻馬達(dá)同時(shí)在轉(zhuǎn)子中配置了磁鐵的磁鐵輔助型的磁阻馬達(dá)。在例如專(zhuān)利文獻(xiàn)I中，記載了這樣的磁鐵輔助型的磁阻馬達(dá)，示出了在磁阻馬達(dá)的轉(zhuǎn)子內(nèi)埋設(shè)了磁鐵的結(jié)構(gòu)。
[0003]磁鐵輔助型的磁阻馬達(dá)被設(shè)定為使得d軸(永磁鐵的中心軸)方向、和q軸(與d軸電氣地、磁性地正交的軸)方向的電感差變大，在轉(zhuǎn)子中產(chǎn)生磁阻轉(zhuǎn)矩Tr。另外，在轉(zhuǎn)子中埋入了永磁鐵，所以還產(chǎn)生基于永磁鐵的磁鐵轉(zhuǎn)矩Tm。馬達(dá)整體的總體轉(zhuǎn)矩Tt為T(mén)t=Tm+Tr，相比于僅Tr的磁阻馬達(dá)，能夠增大輸出轉(zhuǎn)矩。磁鐵輔助型的磁阻馬達(dá)作為高效且高轉(zhuǎn)矩的馬達(dá)，近年來(lái)，被廣泛利用于電動(dòng)動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置(以下適當(dāng)?shù)睾?jiǎn)記為EPS)、電動(dòng)汽車(chē)、混合動(dòng)力汽車(chē)、空調(diào)等家電產(chǎn)品、各種工業(yè)機(jī)械等的驅(qū)動(dòng)源。
[0004]在磁鐵輔助型磁阻馬達(dá)中，總體轉(zhuǎn)矩Tt如下表示，一般來(lái)說(shuō)，實(shí)施使針對(duì)相同電流的發(fā)生轉(zhuǎn)矩最大化的所謂最大轉(zhuǎn)矩控制(提前角控制)。
[0005]Tt = Tm+Tr
[0006]= P.Φ a.Iq+p.(Ld-Lq).Id.Iq
[0007](p:極對(duì)數(shù)、Φ?:基于永磁鐵的電樞交鏈磁通、Ld:d軸電感、Lq:q軸電感、Id:d軸電流、Iq:q軸電流)
[0008]在最大轉(zhuǎn)矩控制中，以相對(duì)于電樞電流而最高效地產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的方式控制Id-1q間的角度β (電流相位角)，進(jìn)行高效且高轉(zhuǎn)矩的運(yùn)轉(zhuǎn)。
[0009]但是，在磁鐵輔助型磁阻馬達(dá)中，如果電樞電流變高，則磁鐵轉(zhuǎn)矩Tm和磁阻轉(zhuǎn)矩Tr相對(duì)于總體轉(zhuǎn)矩Tt的比例變化，存在Tr側(cè)增加的傾向。在該情況下，由于電流值高，所以相應(yīng)地電樞反作用的影響也變大，相比于低電流時(shí)，轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)更大。特別是，如果磁阻轉(zhuǎn)矩超過(guò)10%，則轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)急劇增大，產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)率在EPS中超過(guò)被設(shè)為上限值的5%這樣的問(wèn)題。
[0010]因此，以往，關(guān)于磁鐵輔助型磁阻馬達(dá)中的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的降低，提出了各種方法。例如，在專(zhuān)利文獻(xiàn)2中，記載了通過(guò)運(yùn)算求出轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，運(yùn)算并供給產(chǎn)生相位與其相反的轉(zhuǎn)矩的電流指令值而使轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)降低的馬達(dá)控制裝置。在此，首先，通過(guò)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)運(yùn)算單元，運(yùn)算dq坐標(biāo)系中的基波電流和基于永磁鐵的電樞交鏈磁通的高次諧波分量所引起的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)。接下來(lái)，通過(guò)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)降低高次諧波電流指令值生成器，運(yùn)算產(chǎn)生相位與由轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)運(yùn)算單元運(yùn)算出的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)相反的轉(zhuǎn)矩的高次諧波電流指令值。然后，通過(guò)高次諧波電流控制電路，根據(jù)該高次諧波電流指令值，控制高次諧波電流，從而降低馬達(dá)的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)。
[0011]專(zhuān)利文獻(xiàn)1:日本特開(kāi)2011-83066號(hào)公報(bào)
[0012]專(zhuān)利文獻(xiàn)2:日本特開(kāi)2004-64909號(hào)公報(bào)
[0013]專(zhuān)利文獻(xiàn)3:日本特開(kāi)2009-261121號(hào)公報(bào)
[0014]專(zhuān)利文獻(xiàn)4:日本特開(kāi)2007-274779號(hào)公報(bào)
[0015]專(zhuān)利文獻(xiàn)5:日本特開(kāi)2009-195049號(hào)公報(bào)
[0016]專(zhuān)利文獻(xiàn)6:日本特開(kāi)2009-195049號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0017]但是，在專(zhuān)利文獻(xiàn)2的裝置中，雖然能夠可靠地降低轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，但由于將感應(yīng)電壓的正弦波向dq坐標(biāo)系進(jìn)行坐標(biāo)變換，之后，通過(guò)運(yùn)算，求出產(chǎn)生相位與轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)相反的轉(zhuǎn)矩的高次諧波電流指令值，所以存在運(yùn)算負(fù)荷非常大這樣的問(wèn)題。特別，在如EPS那樣的電流在寬范圍內(nèi)被使用而且時(shí)刻變化那樣的裝置中，為了每次進(jìn)行上述那樣的運(yùn)算，需要處理能力非常高的CPU。因此，專(zhuān)利文獻(xiàn)2那樣的控制方式存在雖然在理論上可行但在實(shí)用上困難這樣的課題。
[0018]本發(fā)明提供一種無(wú)刷馬達(dá)的控制方法，該無(wú)刷馬達(dá)具有:外側(cè)環(huán)部；多個(gè)齒部，從該外側(cè)環(huán)部朝向徑向內(nèi)側(cè)突出；定子，具備隔著在該齒部之間形成了的狹槽而線間的感應(yīng)電壓成為正弦波波形的多相的電樞繞組；以及轉(zhuǎn)子，埋設(shè)有永磁鐵，在所述定子的內(nèi)側(cè)旋轉(zhuǎn)自如地配置，使所述轉(zhuǎn)子通過(guò)基于所述永磁鐵的磁性的吸引力的磁鐵轉(zhuǎn)矩、和基于磁路的電感差的磁阻轉(zhuǎn)矩而旋轉(zhuǎn)，所述無(wú)刷馬達(dá)的控制方法的特征在于，根據(jù)該無(wú)刷馬達(dá)的負(fù)載狀態(tài)，計(jì)算表示通過(guò)該無(wú)刷馬達(dá)輸出最大轉(zhuǎn)矩的繞組電流值的基波電流，根據(jù)表示所述電樞繞組的相電流和在所述第I高次諧波分量的計(jì)算中使用的參數(shù)的關(guān)系的校正圖，計(jì)算與基于所述磁鐵轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)相比具有相同振幅.相同周期的反相位的第I高次諧波分量，根據(jù)表示所述電樞繞組的相電流和在所述第2高次諧波分量的計(jì)算中使用的參數(shù)的關(guān)系的校正圖，計(jì)算與在重疊了所述第I高次諧波分量的狀態(tài)下產(chǎn)生的基于所述磁阻轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)相比具有相同振幅.相同周期的反相位的第2高次諧波分量，針對(duì)所述基波電流重疊所述第I高次諧波分量以及第2高次諧波分量，校正對(duì)所述電樞繞組供給的電流。
[0019]在本發(fā)明中，在實(shí)施最大轉(zhuǎn)矩控制的同時(shí)，使用預(yù)先設(shè)定了的校正圖，設(shè)定能夠?qū)⒋盆F轉(zhuǎn)矩量的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)和磁阻轉(zhuǎn)矩量的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)抵消的電流校正值。在校正圖中，存儲(chǔ)了相電流值和校正用參數(shù)的關(guān)系。CPU根據(jù)檢測(cè)電流值參照校正圖來(lái)決定參數(shù)。由此，CPU無(wú)需始終計(jì)算轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，也無(wú)需逐一運(yùn)算抵消轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的指令值。因此，能夠在實(shí)現(xiàn)無(wú)刷馬達(dá)的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)抑制的同時(shí)，大幅減輕馬達(dá)控制時(shí)的CPU的負(fù)擔(dān)。
[0020]在上述無(wú)刷馬達(dá)控制方法中，也可以是所述轉(zhuǎn)子具有多個(gè)圓弧狀狹縫、在所述各狹縫內(nèi)收容的多個(gè)磁鐵以及由所述磁鐵形成且沿著該轉(zhuǎn)子的圓周方向配置的多個(gè)磁極部，所述狹縫沿著在所述轉(zhuǎn)子的外側(cè)具有中心點(diǎn)的圓弧設(shè)置，按照使該狹縫的突側(cè)部位朝向所述轉(zhuǎn)子的中心側(cè)的形狀來(lái)在所述轉(zhuǎn)子內(nèi)形成。
[0021]在上述無(wú)刷馬達(dá)控制方法中，也可以在所述校正圖中，設(shè)置有:高次諧波系數(shù)圖，表示所述電樞繞組的相電流與所述第I高次諧波分量以及第2高次諧波分量的振幅的關(guān)系；以及相位調(diào)整圖，表示所述電樞繞組的相電流、和轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)波形與所述第I高次諧波分量以及第2高次諧波分量之間的相位的偏移的關(guān)系。另外，作為所述第I高次諧波分量，設(shè)定針對(duì)q軸方向的基波電流Iqb附加的Bsinl2( θ +β ) (B:高次諧波振幅系數(shù)、Θ:旋轉(zhuǎn)角(電角)、β:相位的偏移)，作為所述第2高次諧波分量，設(shè)定針對(duì)d軸方向的基波電流Idb附加的Asinl2 ( Θ + a ) (A:高次諧波振幅系數(shù)、Θ:旋轉(zhuǎn)角(電角)、α:相位的偏移)，在所述高次諧波系數(shù)圖中，也可以?xún)?chǔ)存所述電樞繞組的相電流和所述高次諧波振幅系數(shù)Α、B的關(guān)系，在所述相位調(diào)整圖中，也可以?xún)?chǔ)存所述電樞繞組的相電流和所述相位的偏移α、β的關(guān)系。
[0022]進(jìn)而，也可以將所述第I高次諧波分量以及第2高次諧波分量在該無(wú)刷馬達(dá)中的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)率超過(guò)5%的高負(fù)荷區(qū)域中重疊于所述基波電流上。進(jìn)而，所述無(wú)刷馬達(dá)也可以是被用作電動(dòng)動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置的驅(qū)動(dòng)源的馬達(dá)。
[0023]本發(fā)明提供一種無(wú)刷馬達(dá)控制裝置，該無(wú)刷馬達(dá)具有:外側(cè)環(huán)部；多個(gè)齒部，從該外側(cè)環(huán)部朝向徑向內(nèi)側(cè)突出；定子，具備隔著在該齒部之間形成了的狹槽而線間的感應(yīng)電壓為正弦波波形的多相的電樞繞組；以及轉(zhuǎn)子，埋設(shè)有永磁鐵，在所述定子的內(nèi)側(cè)旋轉(zhuǎn)自如地配置，使所述轉(zhuǎn)子通過(guò)基于所述永磁鐵的磁性的吸引力的磁鐵轉(zhuǎn)矩、和基于磁路的電感差的磁阻轉(zhuǎn)矩而旋轉(zhuǎn)，所述無(wú)刷馬達(dá)控制裝置的特征在于，具有:電流傳感器，檢測(cè)所述電樞繞組的相電流；基本電流計(jì)算部，根據(jù)該無(wú)刷馬達(dá)的負(fù)載狀態(tài)，計(jì)算表示通過(guò)該無(wú)刷馬達(dá)輸出最大轉(zhuǎn)矩的繞組電流值的基波電流；校正分量計(jì)算部，根據(jù)由所述電流傳感器檢測(cè)到的相電流值，計(jì)算與基于所述磁鐵轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)相比具有相同振幅.相同周期的反相位的第I高次諧波分量、和與在重疊了所述第I高次諧波分量的狀態(tài)下產(chǎn)生的基于所述磁阻轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)相比具有相同振幅?相同周期的反相位的第2高次諧波分量；校正圖，示出了所述相電流和在所述第I高次諧波分量以及第2高次諧波分量的計(jì)算中使用的參數(shù)的關(guān)系；以及電流校正部，將由所述校正分量計(jì)算部計(jì)算出的所述第I高次諧波分量以及第2高次諧波分量重疊到所述基波電流而校正對(duì)所述電樞繞組供給的電流。
[0024]在本發(fā)明中，在由基本電流計(jì)算部計(jì)算最大轉(zhuǎn)矩控制時(shí)的基波電流的同時(shí)，通過(guò)校正分量計(jì)算部，使用預(yù)先設(shè)定了的校正圖，計(jì)算能夠?qū)⒋盆F轉(zhuǎn)矩量的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)和磁阻轉(zhuǎn)矩量的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)抵消的第I高次諧波分量以及第2高次諧波分量。在校正圖中，存儲(chǔ)了相電流值和校正用參數(shù)的關(guān)系。校正分量