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公開番号2025129522
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-09-05
出願番号2024026205
出願日2024-02-26
発明の名称回転電機装置
出願人三菱電機株式会社
代理人弁理士法人ぱるも特許事務所
主分類H02P 21/22 20160101AFI20250829BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】永久磁石の温度が上昇した場合に、永久磁石の過熱による減磁を防止しつつ、出力を維持することを目的とする。
【解決手段】巻線が設けられた固定子と、永久磁石が設けられた回転子を有する回転電機、直流電源に接続され、スイッチング素子を介して電流を供給する電力変換回路、永久磁石の温度を検出する温度検出器、および、目標q軸電流と目標d軸電流を算出し、電力変換回路のスイッチング素子を制御する制御装置、を備えた回転電機装置において、制御装置は、温度検出器によって検出された永久磁石の温度が予め定められた磁石温度閾値よりも高い場合は目標d軸電流を負方向に変化させ、目標q軸電流の絶対値を減少させて回転電機の出力を維持する回転電機装置。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
巻線が設けられた固定子と、永久磁石が設けられた回転子を有する回転電機、
直流電源に接続され、スイッチング素子を介して前記回転電機の巻線に電流を供給する電力変換回路、
前記回転電機の前記永久磁石の温度を検出する温度検出器、および、
目標ｄ軸電流と目標ｑ軸電流を算出し、前記目標ｄ軸電流と前記目標ｑ軸電流に基づいて前記電力変換回路のスイッチング素子を制御する制御装置、を備えた回転電機装置において、
前記制御装置は、前記温度検出器によって検出された前記永久磁石の温度が予め定められた磁石温度閾値よりも高い場合は前記目標ｄ軸電流を負方向に変化させ、前記目標ｑ軸電流の絶対値を減少させて前記回転電機の出力を維持する回転電機装置。
続きを表示（約 1,300 文字）【請求項２】
前記制御装置は、前記温度検出器によって検出された前記永久磁石の温度が前記磁石温度閾値よりも高くなった場合は、前記目標ｄ軸電流を負方向に変化させ、前記目標ｑ軸電流の絶対値を減少させて前記永久磁石の温度が前記磁石温度閾値と一致するように制御する請求項１に記載の回転電機装置。
【請求項３】
前記制御装置は、前記温度検出器によって検出された前記永久磁石の温度が前記磁石温度閾値よりも高い場合は定トルク曲線上で前記目標ｄ軸電流を負方向に変化させ、前記目標ｑ軸電流の絶対値を減少させて前記回転電機の出力を維持する請求項１に記載の回転電機装置。
【請求項４】
前記制御装置は、ｄ軸電流とｑ軸電流の座標系で設定された最大定格電流曲線の範囲内で前記目標ｄ軸電流と前記目標ｑ軸電流を変化させる請求項１に記載の回転電機装置。
【請求項５】
前記制御装置は、予め定められた負の減磁防止ｄ軸電流閾値以上の範囲内で前記目標ｄ軸電流を変化させる請求項１に記載の回転電機装置。
【請求項６】
前記制御装置は、前記減磁防止ｄ軸電流閾値を前記温度検出器によって検出された前記永久磁石の温度に応じて変化させる請求項５に記載の回転電機装置。
【請求項７】
前記制御装置は、出力指令値に基づいて前記目標ｄ軸電流と前記目標ｑ軸電流を算出し、前記温度検出器によって検出された前記永久磁石の温度が前記磁石温度閾値よりも高く、前記目標ｄ軸電流が予め定められた負の減磁防止ｄ軸電流閾値よりも小さくなる場合に、前記目標ｄ軸電流が前記負の減磁防止ｄ軸電流閾値よりも小さくならないように前記出力指令値を低下させる請求項１に記載の回転電機装置。
【請求項８】
前記制御装置は、出力指令値に基づいて前記目標ｄ軸電流と前記目標ｑ軸電流を算出し、前記目標ｄ軸電流が前記減磁防止ｄ軸電流閾値に変化した後、前記温度検出器によって検出された前記永久磁石の温度が前記磁石温度閾値よりも高い状態が予め定められた待機時間継続した場合に前記出力指令値を低下させる請求項５に記載の回転電機装置。
【請求項９】
前記電力変換回路の前記スイッチング素子の温度を検出するスイッチング素子温度検出器を備え、
前記制御装置は、出力指令値に基づいて前記目標ｄ軸電流と前記目標ｑ軸電流を算出し、前記スイッチング素子温度検出器によって検出された前記スイッチング素子の温度が予め定められたスイッチング素子温度閾値よりも高い場合は、前記出力指令値を低下させる請求項１に記載の回転電機装置。
【請求項１０】
前記制御装置は、前記スイッチング素子温度検出器によって検出された前記スイッチング素子の温度が前記スイッチング素子温度閾値を超えた時の前記目標ｄ軸電流の値を記憶し、前記スイッチング素子の温度が前記スイッチング素子温度閾値よりも大きい期間は前記目標ｄ軸電流を記憶した値に固定する請求項９に記載の回転電機装置。
（【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】
本開示は、回転電機装置に関する。
続きを表示（約 2,100 文字）【背景技術】
【０００２】
回転電機は電動機と発電機の総称であり、回生動作により発電機能を有する電動機が回転電機として広く使用されている。永久磁石を有する回転子とコイルを有する固定子とを組み合わせて駆動する回転電機において、永久磁石の過熱によって減磁が発生することが問題となる。
【０００３】
三相交流電動機、三相交流発電機に代表される回転電機において、コイルに流れる電流によって永久磁石を取り付けた固定子に損失が集中すると永久磁石が過熱する。そのため、永久磁石の熱減磁が発生し不可逆的な減磁によって回転電機の性能が劣化することが考えられる。
【０００４】
過熱による永久磁石の減磁を防止するために、ベクトル制御する回転電機のｄ軸電流指令値とｑ軸電流指令値を算出する際に、永久磁石の温度上昇が最小となるｄ軸電流指令値を求めて制御するモータ制御装置の技術が開示されている。（例えば特許文献１）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２０１３－１０２６７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載の技術では、永久磁石の温度上昇が最小になるｄ軸電流指令値を求めて電動機を制御するモータ制御装置が提案されている。しかしながら、永久磁石の温度上昇が最小になることを優先するために、電動機のトルクが低下し出力が減少する恐れがある。
【０００７】
本開示は、上記のような課題を解決するための回転電機装置に関する技術を開示するものである。永久磁石を有する回転子とコイルを有する固定子とを組み合わせて構成する回転電機を備え、永久磁石の温度が上昇した場合に、永久磁石の過熱による減磁を防止しつつ、出力を維持することができる回転電機装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本開示に係る回転電機装置は、
巻線が設けられた固定子と、永久磁石が設けられた回転子を有する回転電機、
直流電源に接続され、スイッチング素子を介して回転電機の巻線に電流を供給する電力変換回路、
回転電機の永久磁石の温度を検出する温度検出器、および、
目標ｄ軸電流と目標ｑ軸電流を算出し、目標ｄ軸電流と目標ｑ軸電流に基づいて電力変換回路のスイッチング素子を制御する制御装置、を備えた回転電機装置において、
制御装置は、温度検出器によって検出された永久磁石の温度が予め定められた磁石温度閾値よりも高い場合は目標ｄ軸電流を負方向に変化させ、目標ｑ軸電流の絶対値を減少させて回転電機の出力を維持するものである。
【発明の効果】
【０００９】
本開示に係る回転電機制御装置によれば、永久磁石を有する回転子とコイルを有する固定子とを組み合わせて構成する回転電機を備え、永久磁石の温度が上昇した場合に、永久磁石の過熱による減磁を防止しつつ、出力を維持することができる回転電機装置を得ることができる。そのため、信頼性を向上し、出力性能を維持することのできる回転電機装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
実施の形態１に係る回転電機装置の構成図である。
実施の形態１に係る回転電機装置の制御装置のハードウェア構成図である。
実施の形態１に係る回転電機装置の制御装置の機能ブロック図である。
実施の形態１に係る回転電機装置の制御装置の動作点調整部の機能ブロック図である。
実施の形態１に係る回転電機装置の回転子の損失とｄ軸電流、ｑ軸電流を示す図である。
実施の形態１に係る回転電機装置の回転子の損失と動作点の遷移を示す図である。
実施の形態１に係る回転電機装置の回転子の磁石温度を示すタイムチャートである。
実施の形態２に係る回転電機装置の制御装置の機能ブロック図である。
実施の形態２に係る回転電機装置の制御装置の出力抑制部の機能ブロック図である。
実施の形態２に係る回転電機装置の回転子の損失と動作点の遷移を示す図である。
実施の形態２に係る回転電機装置の回転子の磁石温度を示すタイムチャートである。
実施の形態３に係る回転電機装置の制御装置の機能ブロック図である。
実施の形態３に係る回転電機装置の制御装置の動作点調整部の機能ブロック図である。
実施の形態３に係る回転電機装置の制御装置の出力抑制部の機能ブロック図である。
実施の形態３に係る回転電機装置の回転子の損失と動作点の遷移を示す図である。
実施の形態３に係る回転電機装置の回転子の磁石温度と制御装置のスイッチング素子温度を示すタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

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