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公開番号2025084288
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-06-03
出願番号2023198073
出願日2023-11-22
発明の名称モータ駆動装置、モータシステムおよびモータの駆動方法
出願人株式会社豊田自動織機
代理人弁理士法人深見特許事務所
主分類H02P 21/26 20160101AFI20250527BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】モータの脱調を防止しつつ、モータを速やかに始動する。
【解決手段】モータ駆動装置2は、電力変換装置21と、コントローラ22とを備える。電力変換装置21は、永久磁石を有するロータ301と、コイルが巻回されたステータ302とを含むモータ3を駆動する。コントローラ22は、電力変換装置21を用いたモータ3のセンサレス制御を実行する。コントローラ22は、d軸とγ軸との間に角度差を設けることによってロータ301を加速してモータ3を始動し、ロータ301の加速中に、d軸電流が一定範囲から逸脱せず、かつ、ロータ301の角速度が単調に上昇し、かつ、角度差がゼロを含まない定められた範囲内に維持されるように、電力変換装置201を制御する。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
永久磁石を有するロータと、コイルが巻回されたステータとを含むモータを駆動する電力変換装置と、
前記電力変換装置を用いた前記モータのセンサレス制御を実行する制御装置とを備え、
前記制御装置は、
ｄ－ｑ回転座標系におけるｄ軸と前記ｄ軸を推定したγ軸との間に角度差を設けることによって前記ロータを加速して前記モータを始動し、
前記ロータの加速中に、ｄ軸電流が一定範囲から逸脱せず、かつ、前記ロータの角速度が単調に上昇し、かつ、前記角度差がゼロを含まない定められた範囲内に維持されるように、前記電力変換装置を制御する、モータ駆動装置。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
前記制御装置は、前記ｄ軸電流が一定であり、かつ、前記角速度が一定レートで上昇し、前記角度差が一定に維持されるように、前記電力変換装置を制御する、請求項１に記載のモータ駆動装置。
【請求項３】
前記制御装置は、以下の式（１）に従って前記角度差を制御し、
TIFF
2025084288000010.tif
13
114
前記式（１）において、Δθは前記角度差を表し、Ｖｄはｄ軸電圧を表し、Ｖｑはｑ軸電圧を表し、Ｉｄは前記ｄ軸電流を表し、Ｉｑはｑ軸電流を表し、Ｒは前記コイルの巻線抵抗を表し、ωは前記角速度を表し、Ｌｄは前記コイルのｄ軸自己インダクタンスを表し、Ｌｑは前記コイルのｑ軸自己インダクタンスを表す、請求項１に記載のモータ駆動装置。
【請求項４】
前記制御装置は、前記モータの加速中に前記角度差が第１閾値を上回った場合、前記角度差が前記第１閾値を下回っている場合と比べて、前記角度差を減少させる、請求項１～３のいずれか１項に記載のモータ駆動装置。
【請求項５】
前記制御装置は、前記角度差が前記第１閾値を下回っている場合には、前記角度差を減少させない、請求項４に記載のモータ駆動装置。
【請求項６】
前記制御装置は、前記角度差が前記第１閾値を上回った場合、前記角度差が大きいほど前記角度差の減少量を大きくする、請求項４に記載のモータ駆動装置。
【請求項７】
前記制御装置は、前記モータの加速中に前記角度差が第２閾値を上回った場合、前記モータの劣化を検知する、請求項１～３のいずれか１項に記載のモータ駆動装置。
【請求項８】
前記制御装置は、前記モータの劣化が検知された場合、前記モータの劣化を前記モータ駆動装置の外部に通知する、請求項７に記載のモータ駆動装置。
【請求項９】
前記制御装置は、前記モータの劣化が検知された場合、前記モータの劣化をメモリに記録する、請求項７に記載のモータ駆動装置。
【請求項１０】
前記制御装置は、
前記モータの角加速度に基づいて前記角度差を算出し、
前記モータの加速中に前記角度差が第３閾値を上回った場合、前記角度差が前記第３閾値に近付くように前記角加速度を補正する角加速度補正制御を実行する、請求項１～３のいずれか１項に記載のモータ駆動装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータ駆動装置、モータシステムおよびモータの駆動方法に関する。
続きを表示（約 1,800 文字）【背景技術】
【０００２】
ロータの位置を検出する位置センサを用いずにモータを駆動するセンサレス制御の実行中にモータが脱調し得る。モータが脱調すると、過剰なトルク変動が生じたりモータが正常に始動されずに停止したりする可能性がある。特開２０１１－１３１７２５号公報（特許文献１）に開示された電動パワーステアリング装置は、センサレス制御の実行中に発生したモータの脱調を検出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１１－１３１７２５号公報
特開２００８－６７６００号公報
特開２０１０－４６２９号公報
特許第６４５９７１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
センサレス制御を実行するモータ駆動装置において、モータの用途または状況によっては、モータを速やかに始動および／または停止したいという要求が存在する。この要求に応えるためにはロータの角加速度（単位時間当たりのロータの角速度の変化量）を高くすることが求められる。その一方で、ロータの角加速度が高い場合、ロータの角加速度が低い場合と比べて、モータが脱調する可能性が高い。
【０００５】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、本発明の目的の１つは、モータの脱調を防止しつつ、モータを速やかに始動することである。本発明の目的の他の１つは、モータの脱調を防止しつつ、モータを速やかに停止することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
（１）本発明のある局面に係るモータ駆動装置は、電力変換装置と、制御装置とを備える。電力変換装置は、永久磁石を有するロータと、コイルが巻回されたステータとを含むモータを駆動する。制御装置は、電力変換装置を用いたモータのセンサレス制御を実行する。制御装置は、ｄ－ｑ回転座標系におけるｄ軸とｄ軸を推定したγ軸との間に角度差を設けることによってロータを加速してモータを始動する。制御装置は、ロータの加速中に、ｄ軸電流が一定範囲から逸脱せず、かつ、ロータの角速度が単調に上昇し、かつ、角度差がゼロを含まない定められた範囲内に維持されるように、電力変換装置を制御する。
【０００７】
上記（１）の構成においては、角度差が定められた範囲内に維持される、すなわち、角度差が安定する。これにより、モータが脱調しにくくなる。したがって、角加速度を高い値に設定することが可能になり、モータの始動時間を短縮できる。よって、上記（１）の構成によれば、モータの脱調を防止しつつ、モータを速やかに始動できる。
【０００８】
（２）本発明の他の局面に係るモータ駆動装置は、電力変換装置と、制御装置とを備える。電力変換装置は、永久磁石を有するロータと、コイルが巻回されたステータとを含むモータを駆動する。制御装置は、電力変換装置を用いたモータのセンサレス制御を実行する。制御装置は、ｄ－ｑ回転座標系におけるｄ軸とｄ軸を推定したγ軸との間に角度差を設けることによってロータを減速してモータを停止する。制御装置は、ロータの減速中に、ｄ軸電流が一定範囲から逸脱せず、かつ、ロータの角速度が単調に低下し、かつ、角度差がゼロを含まない定められた範囲内に維持されるように、電力変換装置を制御する。
【０００９】
上記（２）の構成においては、角度差が定められた範囲内に維持される、すなわち、角度差が安定する。これにより、モータが脱調しにくくなる。したがって、角加速度を高い値に設定することが可能になり、モータの停止時間を短縮できる。よって、上記（２）の構成によれば、モータの脱調を防止しつつ、モータを速やかに停止できる。
【００１０】
（３）本発明のさらに他の局面に係るモータの駆動方法において、モータは、永久磁石を有するロータと、コイルが巻回されたステータとを含む。モータの駆動方法は、ｄ－ｑ回転座標系におけるｄ軸とｄ軸を推定したγ軸との間に角度差を設けることによってロータを加速してモータを始動するステップを含む。モータを始動するステップは、ｄ軸電流が一定範囲から逸脱せず、かつ、ロータの角速度が単調に上昇し、かつ、角度差がゼロを含まない定められた範囲内に維持されるステップを含む。
（【００１１】以降は省略されています）

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