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公開番号2025000282
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-01-07
出願番号2023100057
出願日2023-06-19
発明の名称回転電機の制御装置、プログラム
出願人株式会社デンソー
代理人個人,個人,個人,個人,個人
主分類H02P 27/06 20060101AFI20241224BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】回転電機の発生トルクのトルクリップルを低減できる回転電機の制御装置及びプログラムを提供する。
【解決手段】制御装置30は、回転電機40のステータ巻線52U～52Wに流す基本波電流に、回転電機40のロータの界磁巻線に界磁電流を誘起させるための高調波電流を重畳した合成電流を算出し、算出した合成電流をステータ巻線52U～52Wに流すべく、インバータ20のスイッチング制御を行う。制御装置30は、高調波電流の包絡線の周波数を基本波電流の周波数と同等にするとの条件、及び包絡線と基本波電流との位相差を所定位相差にするとの条件を課して、合成電流を算出し、所定位相差を、例えば電気角で50°以上であってかつ90°以下の位相差に設定する。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
ステータ巻線（５２）を含むステータ（５０）、及び界磁巻線（７０）を含むロータ（６０）を有する回転電機（４０）と、
前記ステータ巻線に電気的に接続されたインバータ（２０）と、
を備えるシステムに適用される回転電機の制御装置（３０）において、
前記ロータは、ロータコア（６１）、及び周方向において所定間隔で設けられてかつ前記ロータコアから径方向に突出する主極部（６２）を有し、
前記界磁巻線は、電気的に直列接続された第１巻線部（７１ａ）及び第２巻線部（７１ｂ）を有し、
前記第１巻線部及び前記第２巻線部は、前記各主極部に巻回され、
前記ロータは、
前記第１巻線部及び前記第２巻線部の直列接続体に電気的に並列接続されたダイオード（８０）と、
前記第１巻線部又は前記第２巻線部のいずれかに電気的に並列接続されたコンデンサ（９０）と、
を有し、
前記ステータ巻線に流す基本波電流に、前記界磁巻線に界磁電流を誘起させるための高調波電流を重畳した合成電流を算出する合成電流算出部と、
算出された前記合成電流を前記ステータ巻線に流すべく、前記インバータのスイッチング制御を行うスイッチ制御部と、
を備え、
前記合成電流算出部は、
前記高調波電流の包絡線の周波数を前記基本波電流の周波数と同等にするとの条件、及び前記包絡線と前記基本波電流との位相差（θｈ）を所定位相差にするとの条件を課して、前記合成電流を算出し、
前記所定位相差を、電気角で「５０°＋１８０°×Ｎ」以上であってかつ「９０°＋１８０°×Ｎ」（Ｎ＝０，１，－１，－２）以下の位相差に設定する、回転電機の制御装置。
続きを表示（約 2,300 文字）【請求項２】
前記合成電流算出部は、
前記基本波電流の位相が基準位相（θｂ）となる場合、前記所定位相差を、電気角で「５０°＋１８０°×Ｎ」以上であってかつ「９０°＋１８０°×Ｎ」以下の位相差に設定し、
前記基本波電流の位相が前記基準位相からずれる場合、前記基準位相からの前記基本波電流の位相のずれ量に基づいて、前記所定位相差を調整する、請求項１に記載の回転電機の制御装置。
【請求項３】
ステータ巻線（５２）を含むステータ（５０）、及び界磁巻線（７０）を含むロータ（６０）を有する回転電機（４０）と、
前記ステータ巻線に電気的に接続されたインバータ（２０）と、
を備えるシステムに適用される回転電機の制御装置（３０）において、
前記ロータは、ロータコア（６１）、及び周方向において所定間隔で設けられてかつ前記ロータコアから径方向に突出する主極部（６２）を有し、
前記界磁巻線は、電気的に直列接続された第１巻線部（７１ａ）及び第２巻線部（７１ｂ）を有し、
前記第１巻線部及び前記第２巻線部は、前記各主極部に巻回され、
前記ロータは、
前記第１巻線部及び前記第２巻線部の直列接続体に電気的に並列接続されたダイオード（８０）と、
前記第１巻線部又は前記第２巻線部のいずれかに電気的に並列接続されたコンデンサ（９０）と、
を有し、
前記ステータ巻線に流す基本波電流に、前記界磁巻線に界磁電流を誘起させるための高調波電流を重畳した合成電流を算出する合成電流算出部と、
算出された前記合成電流を前記ステータ巻線に流すべく、前記インバータのスイッチング制御を行うスイッチ制御部と、
を備え、
前記合成電流算出部は、前記高調波電流の包絡線の周波数を前記基本波電流の周波数と同等にするとの第１条件、及び第２条件を課して、前記合成電流を算出し、
前記第２条件は、前記高調波電流が最大値となる電気角を、前記主極部のｄ軸に対応する電気角から、前記主極部のうち周方向において前記ロータの回転方向側の端部位置付近に対応する電気角までの範囲内にするとの条件である、回転電機の制御装置。
【請求項４】
前記合成電流算出部は、前記所定位相差を、電気角で６０°以上であってかつ８０°以下の位相差に設定する、請求項１に記載の回転電機の制御装置。
【請求項５】
前記ステータは、
バックヨーク（５１ａ）と、
周方向に並んで複数設けられてかつ前記バックヨークから径方向において前記ロータ側に突出するティース（５１ｂ）と、
を有し、
周方向に並ぶ２つの前記主極部のうち、一方を第１主極部（１６２）とし、他方を第２主極部（２６２）とし、
前記第１主極部のうち、径方向において前記ステータと対向して、かつ、周方向において前記第２主極部と対向する端部（１６３ｂ）には、軸方向に延びる第１切欠（１６４）が形成されており、
前記第２主極部のうち、径方向において前記ステータと対向して、かつ、周方向において前記第１主極部と対向する端部（２６３）ａには、軸方向に延びる第２切欠（２６４）が形成されている、請求項１～４のいずれか１項に記載の回転電機の制御装置。
【請求項６】
前記ステータの１スロットピッチをβとし、前記第１切欠及び前記第２切欠それぞれの周方向における幅をθｎｔとする場合、「１／３×β＜θｎｔ＜２／３×β」とされている、請求項５に記載の回転電機の制御装置。
【請求項７】
「θｎｔ＝β／２」とされている、請求項６に記載の回転電機の制御装置。
【請求項８】
ステータ巻線（５２）を含むステータ（５０）、及び界磁巻線（７０）を含むロータ（６０）を有する回転電機（４０）と、
前記ステータ巻線に電気的に接続されたインバータ（２０）と、
コンピュータ（３１）と、
を備えるシステムに適用されるプログラムにおいて、
前記ロータは、ロータコア（６１）、及び周方向において所定間隔で設けられてかつ前記ロータコアから径方向に突出する主極部（６２）を有し、
前記界磁巻線は、電気的に直列接続された第１巻線部（７１ａ）及び第２巻線部（７１ｂ）を有し、
前記第１巻線部及び前記第２巻線部は、前記各主極部に巻回され、
前記ロータは、
前記第１巻線部及び前記第２巻線部の直列接続体に電気的に並列接続されたダイオード（８０）と、
前記第１巻線部又は前記第２巻線部のいずれかに電気的に並列接続されたコンデンサ（９０）と、
を有し、
前記コンピュータに、
前記ステータ巻線に流す基本波電流に、前記界磁巻線に界磁電流を誘起させるための高調波電流を重畳した合成電流を算出する合成電流算出処理と、
算出された前記合成電流を前記ステータ巻線に流すべく、前記インバータのスイッチング制御を行う処理と、
を実行させ、
前記合成電流算出処理において、
前記高調波電流の包絡線の周波数を前記基本波電流の周波数と同等にするとの条件、及び前記包絡線と前記基本波電流との位相差（θｈ）を所定位相差にするとの条件を課して、前記合成電流を算出し、
前記所定位相差を、電気角で「５０°＋１８０°×Ｎ」以上であってかつ「９０°＋１８０°×Ｎ」（Ｎ＝０，１，－１，－２）以下の位相差に設定する、プログラム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、回転電機の制御装置及びプログラムに関する。
続きを表示（約 1,800 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、ステータ巻線を含むステータ、及び界磁巻線を含むロータを有する回転電機と、ステータ巻線に電気的に接続されたインバータとを備えるシステムが知られている。ロータは、ロータコア、及び周方向において所定間隔で設けられてかつロータコアから径方向に突出する主極部を有している。界磁巻線は、電気的に直列接続された第１巻線部及び第２巻線部を有し、第１巻線部及び第２巻線部は、各主極部に巻回されている。ロータは、第１巻線部及び第２巻線部の直列接続体に電気的に並列接続されたダイオードと、第２巻線部に電気的に並列接続されたコンデンサとを有している。このようなシステムの一例は、例えば特許文献１に記載されている。
【０００３】
システムは、界磁巻線に界磁電流を誘起させるための高調波電流を、ステータ巻線に流す基本波電流に重畳させるようにインバータのスイッチング制御を行う制御装置を備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０２０－１９１７４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
誘起された界磁電流にはリップル成分が含まれる。このリップル成分に起因して、回転電機の発生トルクのトルクリップルが生じる。このトルクリップルを低減できる新たな構成が望まれている。
【０００６】
本開示は、回転電機の発生トルクのトルクリップルを低減できる回転電機の制御装置及びプログラムを提供することを主たる目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示は、ステータ巻線を含むステータ、及び界磁巻線を含むロータを有する回転電機と、
前記ステータ巻線に電気的に接続されたインバータと、
を備えるシステムに適用される回転電機の制御装置において、
前記ロータは、ロータコア、及び周方向において所定間隔で設けられてかつ前記ロータコアから径方向に突出する主極部を有し、
前記界磁巻線は、電気的に直列接続された第１巻線部及び第２巻線部を有し、
前記第１巻線部及び前記第２巻線部は、前記各主極部に巻回され、
前記ロータは、
前記第１巻線部及び前記第２巻線部の直列接続体に電気的に並列接続されたダイオードと、
前記第１巻線部又は前記第２巻線部のいずれかに電気的に並列接続されたコンデンサと、
を有し、
前記ステータ巻線に流す基本波電流に、前記界磁巻線に界磁電流を誘起させるための高調波電流を重畳した合成電流を算出する合成電流算出部と、
算出された前記合成電流を前記ステータ巻線に流すべく、前記インバータのスイッチング制御を行うスイッチ制御部と、
を備え、
前記合成電流算出部は、
前記高調波電流の包絡線の周波数を前記基本波電流の周波数と同等にするとの条件、及び前記包絡線と前記基本波電流との位相差（θｈ）を所定位相差にするとの条件を課して、前記合成電流を算出し、
前記所定位相差を、電気角で「５０°＋１８０°×Ｎ」以上であってかつ「９０°＋１８０°×Ｎ」（Ｎ＝０，１，－１，－２）以下の位相差に設定する。
【０００８】
本開示において、合成電流算出部は、高調波電流の包絡線の周波数を基本波電流の周波数と同等にするとの条件を課して、基本波電流に高調波電流を重畳した合成電流を算出する。
【０００９】
ここで、包絡線と基本波電流との位相差が変わると、回転電機の発生トルクのトルクリップルが変わる。そして、Ｎを０，１，－１，－２のいずれかとする場合、包絡線と基本波電流との位相差を、電気角で「５０°＋１８０°×Ｎ」以上であってかつ「９０°＋１８０°×Ｎ」以下の所定位相差に設定することにより、トルクリップルを低減できる。
【００１０】
この点に鑑み、合成電流算出部は、高調波電流の包絡線と基本波電流との位相差を上記所定位相差にするとの条件を更に課して、合成電流を算出する。これにより、回転電機の発生トルクのトルクリップルを低減することができる。また、トルクリップルを低減させるためのパラメータとして、上記位相差といった簡易なパラメータを用いることができる。
【図面の簡単な説明】
（【００１１】以降は省略されています）

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