无刷马达控制方法、无刷马达控制装置以及电动动力转向装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及无刷马达的转矩脉动降低技术，特别涉及适用于在转子内埋入磁铁，除了磁阻转矩以外，还通过利用磁铁的磁力的磁铁转矩使转子旋转的磁铁辅助型的磁阻马达的技术。
【背景技术】
[0002]以往，作为利用定子?转子之间的磁阻差而产生旋转力的类型的电动机，已知磁阻马达。在磁阻马达中，通过由于磁阻差而产生的磁阻转矩而使转子旋转。但是，磁阻转矩比通过磁铁得到的转矩更小，所以存在相比于使用磁铁的同规格的马达，磁阻马达的输出转矩更小的倾向。因此，近年来，提出了基本结构为磁阻马达同时在转子中配置了磁铁的磁铁辅助型的磁阻马达。在例如专利文献I中，记载了这样的磁铁辅助型的磁阻马达，示出了在磁阻马达的转子内埋设了磁铁的结构。
[0003]磁铁辅助型的磁阻马达被设定为使得d轴(永磁铁的中心轴)方向、和q轴(与d轴电气地、磁性地正交的轴)方向的电感差变大，在转子中产生磁阻转矩Tr。另外，在转子中埋入了永磁铁，所以还产生基于永磁铁的磁铁转矩Tm。马达整体的总体转矩Tt为Tt=Tm+Tr，相比于仅Tr的磁阻马达，能够增大输出转矩。磁铁辅助型的磁阻马达作为高效且高转矩的马达，近年来，被广泛利用于电动动力转向装置(以下适当地简记为EPS)、电动汽车、混合动力汽车、空调等家电产品、各种工业机械等的驱动源。
[0004]在磁铁辅助型磁阻马达中，总体转矩Tt如下表示，一般来说，实施使针对相同电流的发生转矩最大化的所谓最大转矩控制(提前角控制)。
[0005]Tt = Tm+Tr
[0006]= P.Φ a.Iq+p.(Ld-Lq).Id.Iq
[0007](p:极对数、Φ?:基于永磁铁的电枢交链磁通、Ld:d轴电感、Lq:q轴电感、Id:d轴电流、Iq:q轴电流)
[0008]在最大转矩控制中，以相对于电枢电流而最高效地产生转矩的方式控制Id-1q间的角度β (电流相位角)，进行高效且高转矩的运转。
[0009]但是，在磁铁辅助型磁阻马达中，如果电枢电流变高，则磁铁转矩Tm和磁阻转矩Tr相对于总体转矩Tt的比例变化，存在Tr侧增加的倾向。在该情况下，由于电流值高，所以相应地电枢反作用的影响也变大，相比于低电流时，转矩脉动更大。特别是，如果磁阻转矩超过10%，则转矩脉动急剧增大，产生转矩脉动率在EPS中超过被设为上限值的5%这样的问题。
[0010]因此，以往，关于磁铁辅助型磁阻马达中的转矩脉动的降低，提出了各种方法。例如，在专利文献2中，记载了通过运算求出转矩脉动，运算并供给产生相位与其相反的转矩的电流指令值而使转矩脉动降低的马达控制装置。在此，首先，通过转矩脉动运算单元，运算dq坐标系中的基波电流和基于永磁铁的电枢交链磁通的高次谐波分量所引起的转矩脉动。接下来，通过转矩脉动降低高次谐波电流指令值生成器，运算产生相位与由转矩脉动运算单元运算出的转矩脉动相反的转矩的高次谐波电流指令值。然后，通过高次谐波电流控制电路，根据该高次谐波电流指令值，控制高次谐波电流，从而降低马达的转矩脉动。
[0011]专利文献1:日本特开2011-83066号公报
[0012]专利文献2:日本特开2004-64909号公报
[0013]专利文献3:日本特开2009-261121号公报
[0014]专利文献4:日本特开2007-274779号公报
[0015]专利文献5:日本特开2009-195049号公报
[0016]专利文献6:日本特开2009-195049号公报
【发明内容】
[0017]但是，在专利文献2的装置中，虽然能够可靠地降低转矩脉动，但由于将感应电压的正弦波向dq坐标系进行坐标变换，之后，通过运算，求出产生相位与转矩脉动相反的转矩的高次谐波电流指令值，所以存在运算负荷非常大这样的问题。特别，在如EPS那样的电流在宽范围内被使用而且时刻变化那样的装置中，为了每次进行上述那样的运算，需要处理能力非常高的CPU。因此，专利文献2那样的控制方式存在虽然在理论上可行但在实用上困难这样的课题。
[0018]本发明提供一种无刷马达的控制方法，该无刷马达具有:外侧环部；多个齿部，从该外侧环部朝向径向内侧突出；定子，具备隔着在该齿部之间形成了的狭槽而线间的感应电压成为正弦波波形的多相的电枢绕组；以及转子，埋设有永磁铁，在所述定子的内侧旋转自如地配置，使所述转子通过基于所述永磁铁的磁性的吸引力的磁铁转矩、和基于磁路的电感差的磁阻转矩而旋转，所述无刷马达的控制方法的特征在于，根据该无刷马达的负载状态，计算表示通过该无刷马达输出最大转矩的绕组电流值的基波电流，根据表示所述电枢绕组的相电流和在所述第I高次谐波分量的计算中使用的参数的关系的校正图，计算与基于所述磁铁转矩的转矩脉动相比具有相同振幅.相同周期的反相位的第I高次谐波分量，根据表示所述电枢绕组的相电流和在所述第2高次谐波分量的计算中使用的参数的关系的校正图，计算与在重叠了所述第I高次谐波分量的状态下产生的基于所述磁阻转矩的转矩脉动相比具有相同振幅.相同周期的反相位的第2高次谐波分量，针对所述基波电流重叠所述第I高次谐波分量以及第2高次谐波分量，校正对所述电枢绕组供给的电流。
[0019]在本发明中，在实施最大转矩控制的同时，使用预先设定了的校正图，设定能够将磁铁转矩量的转矩脉动和磁阻转矩量的转矩脉动抵消的电流校正值。在校正图中，存储了相电流值和校正用参数的关系。CPU根据检测电流值参照校正图来决定参数。由此，CPU无需始终计算转矩脉动，也无需逐一运算抵消转矩脉动的指令值。因此，能够在实现无刷马达的转矩脉动抑制的同时，大幅减轻马达控制时的CPU的负担。
[0020]在上述无刷马达控制方法中，也可以是所述转子具有多个圆弧状狭缝、在所述各狭缝内收容的多个磁铁以及由所述磁铁形成且沿着该转子的圆周方向配置的多个磁极部，所述狭缝沿着在所述转子的外侧具有中心点的圆弧设置，按照使该狭缝的突侧部位朝向所述转子的中心侧的形状来在所述转子内形成。
[0021]在上述无刷马达控制方法中，也可以在所述校正图中，设置有:高次谐波系数图，表示所述电枢绕组的相电流与所述第I高次谐波分量以及第2高次谐波分量的振幅的关系；以及相位调整图，表示所述电枢绕组的相电流、和转矩脉动波形与所述第I高次谐波分量以及第2高次谐波分量之间的相位的偏移的关系。另外，作为所述第I高次谐波分量，设定针对q轴方向的基波电流Iqb附加的Bsinl2( θ +β ) (B:高次谐波振幅系数、Θ:旋转角(电角)、β:相位的偏移)，作为所述第2高次谐波分量，设定针对d轴方向的基波电流Idb附加的Asinl2 ( Θ + a ) (A:高次谐波振幅系数、Θ:旋转角(电角)、α:相位的偏移)，在所述高次谐波系数图中，也可以储存所述电枢绕组的相电流和所述高次谐波振幅系数Α、B的关系，在所述相位调整图中，也可以储存所述电枢绕组的相电流和所述相位的偏移α、β的关系。
[0022]进而，也可以将所述第I高次谐波分量以及第2高次谐波分量在该无刷马达中的转矩脉动率超过5%的高负荷区域中重叠于所述基波电流上。进而，所述无刷马达也可以是被用作电动动力转向装置的驱动源的马达。
[0023]本发明提供一种无刷马达控制装置，该无刷马达具有:外侧环部；多个齿部，从该外侧环部朝向径向内侧突出；定子，具备隔着在该齿部之间形成了的狭槽而线间的感应电压为正弦波波形的多相的电枢绕组；以及转子，埋设有永磁铁，在所述定子的内侧旋转自如地配置，使所述转子通过基于所述永磁铁的磁性的吸引力的磁铁转矩、和基于磁路的电感差的磁阻转矩而旋转，所述无刷马达控制装置的特征在于，具有:电流传感器，检测所述电枢绕组的相电流；基本电流计算部，根据该无刷马达的负载状态，计算表示通过该无刷马达输出最大转矩的绕组电流值的基波电流；校正分量计算部，根据由所述电流传感器检测到的相电流值，计算与基于所述磁铁转矩的转矩脉动相比具有相同振幅.相同周期的反相位的第I高次谐波分量、和与在重叠了所述第I高次谐波分量的状态下产生的基于所述磁阻转矩的转矩脉动相比具有相同振幅?相同周期的反相位的第2高次谐波分量；校正图，示出了所述相电流和在所述第I高次谐波分量以及第2高次谐波分量的计算中使用的参数的关系；以及电流校正部，将由所述校正分量计算部计算出的所述第I高次谐波分量以及第2高次谐波分量重叠到所述基波电流而校正对所述电枢绕组供给的电流。
[0024]在本发明中，在由基本电流计算部计算最大转矩控制时的基波电流的同时，通过校正分量计算部，使用预先设定了的校正图，计算能够将磁铁转矩量的转矩脉动和磁阻转矩量的转矩脉动抵消的第I高次谐波分量以及第2高次谐波分量。在校正图中，存储了相电流值和校正用参数的关系。校正分量