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向裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種無電刷電動機(Brushless Motor)的轉矩脈動降低技術,特別涉及適用于作為電動式動力轉向裝置(electronic power steering)的驅動源使用的無電刷電動機而有效的技術。
背景技術：
近年來，作為電動式動力轉向裝置(以下簡稱EPS)等的驅動源，在轉子(rotor)內部埋設有永磁鐵(permanent magnet)的方式的所謂的 IPM (Interior Permanent Magnet 內嵌永久磁鐵)型電機(以下簡稱為IPM電機)的使用不斷增加。對于IPM電機，由于磁鐵埋設于轉子，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,轉子將產生磁阻轉矩Tr (reluctance)。因此,在IPM電機中，能夠利用永磁鐵產生的電磁轉矩Tm和磁阻轉矩Tr，使電動機整體的總轉矩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、空調等家電產品、各種產業機械等而言也可以作為高效率、高轉矩的電動機，從而擴大其使用范圍。
在IPM 電機(Interior Permanent Magnet Motor)中，總轉矩(total torque) Tt 以如下方式表示，通常實施使針對同一電流產生的轉矩最大化的所謂的最大轉矩控制(進角控制)。
權利要求
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子，所述定子具有線間的感應電壓為正弦波波形的多相的電樞繞組，所述轉子埋設有永磁鐵且可自由旋轉地配置于所述定子的內側，該無電刷電動機利用所述永磁鐵的磁吸力所產生的電磁轉矩、和基于磁路的電感差的磁阻轉矩使所述轉子旋轉，所述無電刷電動機的控制方法的特征在于，根據該無電刷電動機的負荷狀態，計算表示該無電刷電動機中輸出最大轉矩的繞組電流值的基波電流，根據示出所述電樞繞組的相電流和用于計算第I諧波分量的參數的關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矩所引起的轉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諧波分量的參數的關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諧波分量的狀態下產生的所述磁阻轉矩所引起的轉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.根據權利要求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系的諧波系數映射；以及表示所述電樞繞組的相電流、與轉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系的相位調整映射。
3.根據權利要求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，N為正整數，Θ為旋轉角(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，N為正整數，Θ為旋轉角(電角度)，α為相位偏差，所述諧波系數映射存儲有所述電樞繞組的相電流和所述諧波振幅系數Α，B之間的關系，所述相位調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之間的關系。
4.根據權利要求廣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矩脈動率超過5%的高負荷區域，所述第I和第2諧波分量疊加到所述基波電流上。
5.根據權利要求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向裝置的驅動源來使用。
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子，所述定子具有線間的感應電壓為正弦波波形的多相的電樞繞組，所述轉子埋設有永磁鐵且可自由旋轉地配置于所述定子的內側，該無電刷電動機利用所述永磁鐵的磁吸力所產生的電磁轉矩、和基于磁路的電感差的磁阻轉矩使所述轉子旋轉，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，根據該無電刷電動機的負荷狀態，計算表示該無電刷電動機中輸出最大轉矩的繞組電流值的基波電流；修正分量計算部，根據所述電流傳感器檢測出的相電流值，計算與所述電磁轉矩所引起的轉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 諧波分量的狀態下產生的所述磁阻轉矩所引起的轉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諧波分量的參數的關系；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.根據權利要求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系的諧波系數映射；以及表示所述電樞繞組的相電流、與轉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系的相位調整映射。
8.根據權利要求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向裝置的驅動源來使用。
9.一種電動式動力轉向裝置，是將無電刷電動機作為驅動源來使用的電動式動力轉向裝置，該無電刷電動機具備定子和轉子，所述定子具有線間的感應電壓為正弦波波形的多相的電樞繞組，所述轉子埋設有永磁鐵且可自由旋轉地配置于所述定子的內側，該無電刷電動機利用所述永磁鐵的磁吸力所產生的電磁轉矩、和基于磁路的電感差的磁阻轉矩使所述轉子旋轉，該電動式動力轉向裝置的特征在于，根據該無電刷電動機的負荷狀態，計算表示該無電刷電動機中輸出最大轉矩的繞組電流值的基波電流，根據示出所述電樞繞組的相電流和用于計算第I諧波分量的參數的關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矩所引起的轉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諧波分量的參數的關系 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諧波分量的狀態下產生的所述磁阻轉矩所引起的轉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)，計算表示最大轉矩控制所產生的繞組電流值的基波電流；修正分量計算部(59)，根據電流傳感器(64)檢測到的相電流值，計算抵消電磁轉矩所引起的轉矩脈動的第1諧波分量Bsin6(θ+β)、和抵消磁阻轉矩所引起的轉矩脈動的第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A、B、α、β的關系；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 優先權日2011年9月27日
發明者大久保雅通 申請人:株式會社美姿把