可变磁通驱动系统的制作方法

专利名称：可变磁通驱动系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及具备具有可变磁铁的可变磁通电动机和驱动该可变磁通电动机的变 换器(inverter)的可变磁通驱动系统。
背景技术：
代替现有的感应电动机(IM电动机)，还能够期待高效率、小型化和低噪音化的永 磁铁同步电动机(PM电动机)开始普及。例如，利用PM电动机作为面向铁路车辆、电动汽 车的驱动电动机。IM电动机通过来自定子的励磁电流作出磁通自身，因此有因流过励磁电流而产生 损失的技术问题点。另一方面，PM电动机是在转子上具备永磁铁，利用其磁通而输出转矩的电动机，因 此没有这样的IM电动机所具有的问题。但是，PM电动机由于其永磁铁，而产生与转数对应 的感应电压(逆启电压)。在铁路车辆、汽车等旋转范围广的应用领域中，由于在最高转数 时产生的感应电压，对PM电动机进行驱动控制的变换器不(由于过电压)破坏成为了条 件。为了满足该条件，需要变换器的耐压充分高、或者相反必须限制电动机所具备的永磁铁 的磁通。前者也对电源侧有影响，大多选择后者。如果将该情况下的磁通量与IM电动机的 磁通量(在IM电动机的情况下，通过励磁电流作出的间隙磁通量)比较，则也有成为1 3 左右的情况。在该情况下，为了产生相同的转矩，在磁通量小的PM电动机中，需要流过大的 (转矩)电流。因此，在低速区域中，在IM电动机和PM电动机中对输出同一转矩的电流进 行比较的情况下，PM电动机需要流过更大的电流。因此，与IM电动机相比，驱动PM电动机的变换器的电流容量增加。进而，由于一 般在低速时，变换器内的开关元件的开关频率高，产生的损失依存于电流值而增大，所以在 PM电动机中在低速时会产生大的损失和发热。电车等也有期待通过走行风进行冷却的情况，如果在低速时产生大的损失，则必 须提高冷却能力，因此变换器装置变得大型化。另外，相反，在感应电压高的情况下，进行弱 磁场控制，但这时，由于重叠励磁电流，从而效率低下。这样，PM电动机具有因内置磁铁而产生的优点和缺点。作为电动机，其优点大，也 有降低损失和小型化的方面，但另一方面，在电车、电动汽车等可变速控制的情况下，与现 有的IM电动机相比，也存在效率低的动作点。另外，对于变换器，电流容量增大，损失也增 大，因此装置大小变大。对于系统的效率自身，电动机侧成为支配性的，因此通过适用PM电 动机，综合效率改善，但另一方面，变换器的大小增加成为系统的缺点，是不理想的。在专利文献1中，记载了在低输出运转和高输出运转的任意一个中，都使电动机 和变换器高效率地运转，提高系统效率的电动汽车驱动用交流电动机。该电动汽车驱动用 交流电动机通过嵌入到励磁磁极中的永磁铁所产生的磁通、根据需要由励磁线圈产生的磁 通，作出励磁磁通，与电动机输出对应地，将励磁磁通产生源切换到只有永磁铁、以及永磁 铁与励磁线圈双方，并且经由旋转变压器供给励磁电流。
因此，该电动汽车驱动用交流电动机与电动机输出对应地，例如在低输出时可以 只进行永磁铁的运转，因此提高了运转效率。另外，由于可以提高电动机的低速区域中的电 动机电压，所以能够降低电流，能够减小电动机绕组的铜损失和变换器的产生损失而提高 系统效率。特别地，对于大多在低、中速度区域中运转的电动汽车来说，该效果大，能够提高 电流利用效率，延长一次充电的行驶距离。
进而，该电动汽车驱动用交流电动机不使永磁铁减磁，因此变换器的控制变得简 单，并且不产生异常过电压，能够谋求机器的保护。另外，通过使旋转变压器进行高频动作， 能够小型化，能够谋求电动机和系统全体的小型轻量化。专利文献1 特开平5-304752号公报图25是表示永磁铁磁阻电动机驱动系统的一个例子的模块结构图。该系统包括 平滑电容器102、直流电源3、将直流电力变换为交流电力的变换器4、由该变换器4的交流 电力驱动的永磁铁磁阻电动机la。变换器4将来自直流电源3的直流电力变换为交流电 力，供给永磁铁磁阻电动机la。永磁铁磁阻电动机Ia比感应电动机效率高，另外，具有小型且高输出的优点。进 而，能够进行广范围的可变速运转，因此永磁铁磁阻电动机广泛地用于电动汽车、混合汽车 中。但是，永磁铁磁阻电动机根据转数、转矩的条件，效率有离散。因此，在用于电车、 电动汽车、混合汽车等中时，永磁铁磁阻电动机并不能在转矩、转速的全面运转范围的全部 内发挥最优特性，也存在效率差的条件。因此，可以考虑利用使用了能够通过变换器的电流改变磁铁磁通的可变磁通电动 机的可变磁通驱动系统。该系统能够与运转条件对应地通过短时间的磁化电流使永磁铁的 磁通量变化，因此与现有的永磁铁磁阻电动机相比，能够期待提高效率。另外，通过在不需 要磁铁时减少磁通量，能够极大地抑制感应电压。但是，在可变磁通电动机中流过磁化电流时，输入到变换器的直流电压需要比通 常运转时高的电压。因此，在如空调那样降低瞬时转数而没有问题的设备中使用的情况下， 可以降低转数而磁化。但是，在电车、电动汽车的动力源中使用了可变磁通电动机的情况 下，在每次磁化时，必须降低转数，因此是有问题的。另外，即使从最初开始使用了高电压的电压源，如果使用二次电池作为电压源，则 充放电时电压变动，因此并不必须始终保证磁化所需要的电压。进而，需要高电压只是短时 间的磁化时，因此从最初开始就使用高电压的电压源，效率不高。另外，在任意的装置、产品中，通常具有转矩和转数不同的多个运转模式。在这样 不同的条件下，使用一定的永磁铁磁通的现有的PM电动机中，难以对其全部的条件维持最 优的状态，产生系统的效率低下、噪音等问题。与此相对，在上述的可变磁通驱动系统中，能够改变永磁铁的磁通量，因此与现有 的磁铁固定的PM电动机驱动系统相比，能够期待提高效率。另外，在不需要磁铁时，通过减 小磁通量，也能够尽可能抑制感应电压。

发明内容
本发明的目的在于提供一种能够实现高效率的系统的可变磁通电动机驱动系统。 进而，为了控制在永磁铁电动机中使用的可变磁铁的磁通，一边确保流过磁化电 流所需要的电压，一边谋求小型化和高效率化。另外进而，在适用可变磁通电动机的产品、装置具有转矩和转数不同的多个运转 模式的情况下，抑制损失，谋求高效率化。本发明的可变磁通电动机驱动系统具备具有作为低保持力的永磁铁的可变磁铁 的永磁铁电动机；驱动上述永磁铁电动机的变换器；供给用于控制上述可变磁铁的磁通的 磁化电流的磁化部件；使输入的直流电压升压到规定的目标值，输出到上述变换器的升压 部件。根据上述可变磁通电动机驱动系统，为了控制永磁铁电动机所使用的可变磁铁的 磁通，一边确保流过磁化电流所需要的电压，一边谋求小型化和高效率化。另外，本发明的可变磁通电动机驱动系统具备具有作为低保持力的永磁铁的可 变磁铁的永磁铁电动机；驱动上述永磁铁电动机的变换器；供给用于控制上述可变磁铁的 磁通的磁化电流的磁化部件；从多个运转模式中选择1个运转模式的运转模式管理部件； 根据上述运转模式管理部件所选择出的运转模式，计算作为上述可变磁铁的目标的磁通 值，生成与上述磁通值对应的磁通指令的磁通指令计算部件。上述磁化部件供给与由上述 磁通指令计算部件生成的磁通指令对应的磁化电流，控制上述可变磁铁的磁通。根据上述可变磁通电动机驱动系统，在适用于具有转矩和转数不同的多个运转模 式的装置中的情况下，也能够选择最适合于各运转模式的磁通值，谋求系统的高效率化和 噪音抑制。


图1是可变磁通电动机的简易模型图。图2是在本发明的可变磁通电动机驱动系统的实施例中使用的可变磁通电动机 的断面图。图3是图2的可变磁通电动机的BH特性图。图4是各种材料的永磁铁的BH特性图。 图5是表示本发明的可变磁通电动机驱动系统的实施例1的结构的框图。图6是表示将上述实施例1的主电路适用于电车的情况的变形例子的图。图7是表示上述实施例1的升压控制部件的详细结构的框图。图8是表示在上述实施例1中进行磁化时的可变磁通电动机驱动系统各部件的状 态的时序图。图9是表示上述实施例1的升压电压目标决定部件的电压目标值决定法的一个例 子的图。图10是表示在上述实施例1中进行磁化时的可变磁通电动机驱动系统各部件的 状态的时序图。图11是表示本发明的可变磁通电动机驱动系统的实施例2的结构的框图。图12是表示在上述实施例2中进行磁化时的可变磁通电动机驱动系统各部件的 状态的时序图。
图13是表示本发明的可变磁通电动机驱动系统的实施例3的结构的框图。图14是表示适用了上述实施例3的可变磁通电动机驱动系统的电梯的控制状态 的时序图。图15是表示本发明的可变磁通电动机驱动系统的实施例4的结构的框图。图16是表示适用了上述实施例4的可变磁通电动机驱动系统的洗衣机的控制状 态的时序图。图17是表示本发明的可变磁通电动机驱动系统的实施例5的结构的框图。图18是表示适用了上述实施例5的可变磁通电动机驱动系统的空调机的控制状 态的时序图。图19是表示适用了上述实施例5的可变磁通电动机驱动系统的空调机的控制状 态的另一个时序图。图20是表示本发明的可变磁通电动机驱动系统的实施例6的结构的框图。图21是表示适用了上述实施例6的可变磁通电动机驱动系统的电车的控制状态 的时序图。图22是表示适用了上述实施例6的可变磁通电动机驱动系统的电车的控制状态 的另一个时序图。图23是表示本发明的可变磁通电动机驱动系统的实施例7的结构的框图。图24是表示适用了上述实施例7的可变磁通电动机驱动系统的电动汽车或混合 汽车的控制状态的时序图。图25是表示现有的可变磁通电动机驱动系统的结构的框图。
具体实施例方式以下，根据附图，说明本发明的可变磁通电动机驱动系统的实施例。首先，说明作为永磁铁同步电动机的可变磁通电动机。图1是概要地模型化可变磁通电动机1的图。定子与现有的电动机一样。转子51 具备作为永磁铁而磁性体的磁通密度固定的固定磁铁FMG ；磁性体的磁通密度可变的可 变磁铁VMG0现有的PM电动机只具备前者的固定磁铁FMG，但本实施例的可变磁通电动机 1还具备可变磁铁VMG。在此，说明固定磁铁和可变磁铁。永磁铁是指在没有来自外部的电流供给的状态下维持磁化状态的磁铁，并不是在任意条件下其磁通密度都严格地不变化。在现有的PM电 动机中，也通过从变换器等供给过大电流，而永磁铁减磁，或者逆向着磁。因此，上述的固定 磁铁是指其磁通量并不是一定不变的，在通常的接近额定运转的状态下，通过来自变换器 等的供给电流而磁通密度大致不变化的永磁铁。另一方面，上述的可变磁铁是指在上述运 转条件下，也通过从变换器等供给的电流而磁通密度也能够变化的永磁铁。可以依存于磁性体的材质和构造，在某种程度的范围内设计这样的可变磁铁。例 如，在PM电动机中，可以使用残留磁通密度Br高的钕(NdFeB)磁铁。在钕磁铁的情况下， 残留磁通密度Br为1. 2T左右的高，因此能够以小的装置大小输出大的转矩，适合于要求电 动机的高输出小型化的混合车(HEV)和电车。在PM电动机的情况下，不由于通常的电流而 减磁是要素，但钕磁铁(NdFeB)具有约lOOOkA/m的非常高的保持力He，因此是最适合于PM电动机的磁性体。这是因为对PM电动机选定残留磁通密度大且保持力大的磁铁。在此，将残留磁通密度高、保持力Hc小的铝镍钴合金磁铁(AlNiCo =Hc =60 120kA/m)、FeCrCo磁铁(He =约60kA/m)这样的磁性体作为可变磁铁。在通过通常电流量 (在驱动现有的PM电动机时由变换器供给的程度的电流量)，上述钕磁铁的磁通密度(磁 通量)大致一定。另一方面，由于上述通常电流量，铝镍钴合金磁铁等可变磁铁的磁通密度 (磁通量)可变。严谨地说，由于在可逆区域中利用钕磁铁，虽然磁通密度在微小范围内变 动，但如果没有变换器电流，则会返回到当初的值。另一方面，由于在不可逆区域中利用可 变磁铁，即使没有变换器电流，也不返回到当初的值。图1的可变磁通电动机1的可变磁铁(铝镍钴合金磁铁)VMG的磁通量只在D轴 方向变动，在Q轴方向几乎为O。图2表示可变磁通电动机1的具体结构例子。转子(rotor) 51具有以下的结构， 即将钕磁铁(NdFeB)等高保磁力永磁铁54和铝镍钴合金磁铁(AlNiCo)等低保磁力磁铁53 组合起来配置在转子铁心52中。作为可变磁铁VMG的低保磁力永磁铁53在直径方向上被 配置转子铁心52的磁极部分55的两侧。即，作为固定磁铁FMG的高保磁力磁铁54在转子 铁心52的磁极部分55，被配置在与转子铁心52的直径垂直的方向上。在上述构造中，由于 低保磁力永磁铁(可变磁铁VMG)53的磁化方向与Q轴方向垂直，所以低保磁力永磁铁(可 变磁铁VMG) 53不受到Q轴电流的影响，而由于D轴电流被磁化。图3示例了固定磁铁和可变磁铁的BH特性(磁通密度-磁化特性)。另外，图4 定量地以正确的关系只表示出图3的第二象限。在钕磁铁的残留磁通密度Brl和铝镍钴合 金磁铁的残留磁通密度Br2之间没显著差别。但是，相对于钕磁铁(NdFeB)的保磁力Hc2， 铝镍钴合金磁铁(AlNiCo)的保磁力Hcl为1/15 1/8，FeCrCo磁铁的保磁力Hcl为1/15。
在现有的PM电动机驱动系统中，变换器的输出电流的磁化区域与钕磁铁(NdFeB) 的保磁力相比充分小，在其磁化特性的可逆范围中被利用。但是，由于可变磁铁的保磁力如 上述那样小，所以在变换器的输出电流范围内可以利用不可逆区域(即使电流为0，也不返 回电流施加前的磁通密度B的区域)，能够使磁通密度(磁通量)可变。下述公式(1)表示可变磁通电动机1的动态特性的等价简易模型。该模型是以磁 铁磁通方向为D轴，并且以与D轴垂直的方向为Q轴的DQ轴旋转座标系上的模型。公式(1)<formula>formula see original document page 9</formula>在此，Rl为线圈电阻，Ld为D轴电感，Lq为Q轴电感，ΦΠχ为固定磁铁的磁通量， Ovar为可变磁铁的磁通量，ω 1为变换器频率。本实施例的可变磁通电动机驱动系统的主电路被显示在图5的上方。主电路包括 可变磁通电动机1、平滑电容器102、直流电源3、将直流电力变换为交流电力的变换器4、升 压部件105。另外，升压部件105在本实施例中是直流斩波器，包括开关元件106、开关元件 107和电抗器108。可变磁通电动机1与本发明的永磁铁电动机对应，具有作为低保持力的永磁铁的 可变磁铁(例如铝镍钴合金磁铁)。
变换器4驱动可变磁铁电动机1。另外，变换器4还作为供给用于控制可变磁通电 动机1所具有的可变磁铁的磁通的磁化电流的磁化部件而发挥功能。升压部件105与直流电源3连接，使从直流电源3输入的直流电压升压到规定的 目标值，输出到变换器4。另外，升压部件105只在磁化时进行升压。因此，升压部件105在 开始通过变换器4供给磁化电流之前，使输入的直流电压升压到规定的目标值，输出到变 换器4。进而，升压部件105将比在通常运转时输出到变换器的电压高的电压值设为规定目 标值。因此，输入到变换器4的电压在磁化时比在通常运转时高。如图5所示，升压部件105由开关元件106、开关元件107以及电抗器108构成直 流斩波器。升压部件105如上所述只在磁化时进行升压，因此，在通常运转时，开关元件106 始终0N，开关元件107始终OFF。以后将详细说明升压部件105的动作。直流电源3也可以是向升压部件105供给直流电力的二次电池。在将本系统适用 于电动汽车等的情况下，直流电源3为二次电池。图6是表示将系统适用于电车的情况下的主电路的结构的图。图6(a)表示出适 用于直流电车的情况下的结构。与图5的主电路的结构相比，在将升压部件105连接到架 线上而不连接到直流电源3这点上不同。架线是用于一边与电车的集电装置接触，一边连 续地供给电力的电线。升压部件105使从架线得到的直流电压升压，输出到变换器4。另 外，图6(b)表示出适用于交流电车的情况下的结构。与图5的主电路的结构相比，在以下 的点上不同代替直流电源3，而具备供给交流电力的架线和变压器；代替升压部件105，而 具备变换器(corwertorUll。来自架线的交流电力经由变压器输出到变换器111。变换器 111是交流-直流变换器，可以控制直流电压。因此，变换器111作为升压部件发挥功能， 将直流电压升压到规定目标值而输出到变换器4。另外，在交流电车中以前作为变换器111 使用的PWM-CNV(变换器)输出比输入交流电压高的直流电压，因此是升压电路的一个。因 此，在将本系统适用于交流电车的情况下，可以在磁化时对变换器111进行升压控制，容易 适用。另外，在主电路中包含用于检测可变磁通电动机1的旋转角度的旋转角度传感器 18、检测直流电源3的输出电压的电压检测器9、以及检测升压部件105的输出电压的电压 检测器110。在图5的下方，在上述主电路以外，还表示出系统的控制电路。接着，说明控制电 路。控制电路包括转数指令计算部件12、DQ轴电流指令计算部件114、磁化时电流控制部 件116、电流控制部件120、切换器21、磁化模式管理部件22、调制率计算部件24、PWM电路 26、磁化要求生成部件29、磁通指令计算部件31、磁化电流指令计算部件33、升压电压指令 计算部件35、直流电压控制电路37、切换器39和PWM电路40。转数指令计算部件12根据由旋转角度传感器18检测出的旋转角度，计算可变磁 通电动机1的转数，输出到磁化要求生成部件29。DQ轴电流指令计算部件114根据转矩指令和磁通指令①*，决定D轴电流指令Id *和Q轴电流指令Iq*。在此，转矩的一般式是下式(2)，通过求解Id、Iq，决定D轴电流指 令Id*和Q轴电流指令Iq*。转矩=①XIq+(Ld_Lq) XldXIq ......(2)在此，O表示总磁通(=固定磁铁磁通+可变磁铁磁通)。另外，Ld是D轴电感，Lq是Q轴电感。因此，(2)式是磁通量、转矩的函数。实际上，Ld、Lq有非线性，DQ轴电流 指令计算部件114根据与转矩和磁通对应的表数据，求出Id、Iq。这时，DQ轴电流指令计算 部件114按照最小电流值(V (Id2+Iq2))求出Id、Iq，使得能够得到规定转矩。磁化要求生成部件29根据从转数指令计算部件12输入的转数、转矩指令、电压检 测器9检测出的直流电源3的输出电压(电池电压)、后述的调制率计算部件24计算出的 调制率等信息，判断是否需要改变可变磁铁磁通，输出磁化要求信号。磁通指令计算部件31如果从磁化要求生成部件29输入了磁化要求信号，则计算 出磁通量(与当前的可变磁通或总磁通对应的目标磁通量)，作为磁通指令①*输出。一 般，需要以下这样的磁通变化。但是，这是一个例子，并不只限于此。首先，在可变磁通电动机1的转数增加了的情况下，可变磁铁磁通下降。可变磁通 电动机1的转数越高，则反电动势电压越大。因此，磁通指令计算部件31输出表示降低磁 通的磁通指令①*，降低反电动势电压。接着，在根据转矩指令而转矩增加了的情况下，降低可变磁铁磁通。可变磁通电动 机1的转矩越高，则具有越高的电动机端子电压。因此，磁通指令计算部件31输出表示降 低磁通的磁通指令①*，降低端子电压。另外，在由调制率计算部件24计算出的调制率增加了的情况下，可变磁铁磁通降 低。如果调制率越高，则变换器4的输出电压饱和，需要对可变磁通电动机1的弱励磁控制。 因此，磁通指令计算部件31通过输出降低磁通的磁通指令①*，降低反电动势电压，可以不 需要弱励磁控制。进而，在由电压检测器9检测出的直流电源3的输出电压(电池电压)下降的情 况下，调制率增加，因此，根据上述的理由，磁通指令计算部件31输出降低磁通的磁通指令
O *。磁化电流指令计算部件33根据从磁通指令计算部件31输入的磁通指令①*，计 算出必要的磁化电流。一般，磁化电流依存于可变磁铁的直到当前为止的过去的磁化履历。 因此，磁化电流指令计算部件33例如具有与过去的磁化履历和要求磁通有关的表信息，参 照该表信息，计算磁化电流。磁化电流指令计算部件33根据计算出的磁化电流，输出磁化 电流指令。电流控制部件120计算出输出电压指令，使得由DQ轴电流指令计算部件114生成 的D轴电流指令Id*以及Q轴电流指令Iq *与D轴电流Id以及Q轴电流Iq分别一致。作 为一个例子，电流控制部件120针对电流偏差，执行PI控制，求出DQ轴电压指令，通过座标 变换求出UVW相电压。在此，在磁化时，作为磁化部件的变换器4需要在短时间内高精度地使可变磁通 电动机1流过过大的磁化电流。也考虑到在上述的电流控制部件120的PI控制中，无法确 保充分的响应性，难以在短时间内高精度流过磁化电流的情况。因此，在本实施例中，设置 有进行根据规定的磁化电流指令在最小时间内对电流进行响应那样的电流控制方法的磁 化时电流控制部件116，由该磁化时电流控制部件116控制磁化时电流。磁化时电流控制部件116例如利用磁滞比较方式等瞬时比较控制方式，计算出输 出电压指令，使得由转矩指令和磁化电流指令计算部件33计算出的磁化电流与D轴电流Id 和Q轴电流Iq分别一致。另外，磁化时电流控制部件116在磁化结束时，向磁化模式管理部件22输出被设定为H(高)的磁化电流施加结束标志。另外，磁化时电流控制部件116是可变磁通电动机驱动系统所特有的控制部件， 但并不是必须的构成要素。切换器21在磁化模式管理部件22的磁化电流施加标志为H(高，施加磁化电流) 的情况下，选择磁化时电流控制部件116的输出电压指令，在磁化电流施加标志为L(低，不 施加磁化电流)的情况下，选择电流控制部件120的输出电压指令，输出到调制率计算部件 24。调制率计算部件24根据磁化时电流控制部件116或电流控制部件120的输出电 压指令，计算出调制率。PWM电路26根据由调制率计算部件24计算出的调制率，对变换器4的开关元件进 行0N/0FF控制。升压控制部件35决定升压部件105的输出电压的目标电压值，输出电压指令，使 得升压部件105的当前的输出电压逐渐接近目标电压值。图7是表示升压控制部件35的详细结构的框图。如图7所示那样，升压控制部件 35包括升压电压目标值决定部件36和升压电压指令计算部件38。升压电压目标值决定部件36作为计算部件而发挥功能。升压电压目标值决定部 件36根据变换器4供给的磁化电流的大小、可变磁通电动机1的转数、以及可变磁铁所需 要的磁通中的至少一个，计算出电压目标值。在本实施例中，升压电压目标值决定部件36 根据磁化电流指令计算部件33计算出的磁化电流和转数指令计算部件12计算出的转数， 计算出电压目标值。另外，转数指令计算部件12计算出的转数经由磁化要求生成部件29、 磁通指令计算部件31和磁化电流指令计算部件33，输入到升压电压指令计算部件35。将 在后面说明升压电压目标值决定部件36的具体的电压目标值计算方法。在此，将升压电压 目标值决定部件36计算出的电压目标值表示为Vdc *。升压电压指令计算部件38根据电压检测器9检测出的直流电源3的输出电压(电 池电压)、从磁化模式管理部件22输出的后述的升压指令标志、以及升压电压目标值决定 部件36计算出的电压目标值Vdc *，输出升压电压指令VdcCmd。另外，升压电压指令计算部 件38以适当的定时，向磁化模式管理部件22输出升压结束标志或升压停止结束标志。升压部件105使从直流电源3输入的直流电压升压到升压电压目标值决定部件36 所计算出的电压目标值，输出到变换器4。直流电压控制电路37根据从升压控制部件35输出的升压电压指令，控制作为升 压部件105的直流斩波器。直流电压控制电路37输出直流斩波器的通流率(0 <通流率 ^ 1)。使得电压检测器10检测出的升压部件105的输出电压(变换器4的输入直流电压) 和从升压控制部件35输出的升压电压指令VdcCmd —致。切换器39在磁化模式管理部件22的磁化模式标志为H(高，升压)的情况 下，选择直流电压控制电路37的通流率，在磁化模式标志为L(低，不升压)的情况 下，输出直流斩波器的开关元件106持续ON(continuously-ON)(开关元件107持续 OFF (continuously-OFF))的通流率(=1)。PWM电路40根据经由切换器39输出的通流率，生成开关元件106和开关元件107 的选通信号，对开关元件106和开关元件107进行0N/0FF控制。
磁化模式管理部件22在对可变磁铁进行磁化时，输出各种标志，使得能够在适当 的定时下进行升压部件105的升压。将在后面说明磁化模式管理部件22的详细动作。接着，说明上述那样构成的本实施例的作用。首先，说明不需要磁化的情况。该情 况下的输入是转矩指令。该转矩指令被生成为可变磁通电动机1成为希望的转矩，通过适 当的单元被输出。DQ轴电流指令计算部件114根据输入的转矩指令，生成D轴电流指令Id *和Q轴电流指令Iq *，输出到电流控制部件120。电流控制部件120计算出输出电压指令，使得D轴电流Id和Q轴电流Iq与D轴 电流指令Id *和Q轴电流指令Iq *分别一致。在此，由于不需要磁化，所以磁化模式管理部件22的磁化电流施加标志是L(低)。 因此，切换器21向调制率计算部件24输出从电流控制部件120输出的输出电压指令。调制率计算部件24根据由电流控制部件120计算出的输出电压指令，计算出调制 率。进而，PWM电路26根据由调制率计算部件24计算出的调制率，对变换器4的开关元件 进行0N/0FF控制。这时，由于磁化模式管理部件22的磁化模式标志是L(低)，所以切换器39输出 通流率=1。因此，PWM电路40生成对开关元件106和开关元件107的选通信号，使得直流 斩波器的开关元件106持续0N(开关元件107持续OFF)，对开关元件106和开关元件107 进行0N/0FF控制。这样，在不需要磁化的情况下，将开关元件106设为始终0N(开关元件 107始终OFF)，因此没有各开关元件的开关损失，并且电抗108的高频损失也减少。接着，说明需要磁化的情况。图8是表示进行磁化时的可变磁通电动机驱动系统 的各部件的状态的时序图。到时刻tl为止，与上述的不需要磁化的情况的动作一样。作为 升压部件105的直流斩波器的通流率到时刻tl为止是1 (100% )。在时刻tl，磁化要求生成部件29判断为需要改变可变磁铁磁通，输出磁化要求信 号。该磁化要求信号被输入到磁通指令计算部件31和磁化模式管理部件22。磁化要求信号作为H(高)的磁化要求标志被输入到磁化模式管理部件22。这时， 磁化模式管理部件22将磁化模式标志和升压指令标志设定为H (高)。该磁化模式标志维 持H (高)直到磁化和升压完全结束。磁化模式管理部件22将H (高)的升压指令标志输出到升压控制部件35，并且将 H(高)的磁化模式标志输出到切换器39。因此，切换器39选择直流电压控制电路37的通 流率，输出到PWM电路40。磁通指令计算部件31如果从磁化要求生成部件29输入了磁化要求信号，则计算 出磁通量(与当前的可变磁通或总磁通对应的目标磁通量)，作为磁通指令①*输出到磁化 电流指令计算部件33和DQ轴电流指令计算部件114。磁化电流指令计算部件33根据从磁通指令计算部件31输入的磁通指令①*，计 算出必要的磁化电流，作为磁化电流指令输出到升压控制部件35和磁化时电流控制部件 116。这时，磁化电流指令计算部件33还向升压控制部件35输出可变磁通电动机1的转数
fn息o从磁化电流指令计算部件33输出的磁化电流指令和转数的信息被输入到升压控 制部件35内的升压电压目标值决定部件36。升压电压目标值决定部件36根据依照磁化电流指令由变换器4供给的磁化电流的大小和可变磁通电动机1的转数，计算出电压目标值。在此，详细说明升压电压目标值决 定部件36中的电压目标值的决定方法。对于磁化所需要的向变换器4的输入直流电压，可 变磁通电动机1的转数越高则越大，另外磁化电流(的绝对值)越大则大。因此，升压电压目标值决定部件36在根据变换器4供给的磁化电流的大小计算出 电压目标值的情况下，计算出磁化电流越大则越高的电压目标值。另外，升压电压目标值决 定部件36在根据可变磁通电动机1的转数计算出电压目标值的情况下，计算出可变磁通电 动机1的转数越高则越高的电压目标值。图9是表示升压电压目标决定部件36的电压目标值决定法的一个例子的图。升 压电压目标决定部件36如图9所示那样，根据基于磁化电流指令的磁化电流的大小和可变 磁通电动机1的转数，计算出4阶段的电压目标值。在图9中，4阶段的电压目标值与4个区域对应地进行决定。在此，电压目标值按 照值低的顺序与区域A、B、C、D对应。作为一个例子，与区域A对应的电压目标值是125V， 与区域B对应的电压目标值是150V，与区域C对应的电压目标值是175V，与区域D对应的 电压目标值是200V。例如，在与转数和磁化电流的大小对应地决定的位置位于区域A内的 情况下，电压目标值为125V。如图9所明确表示的那样，升压电压目标值决定部件36计算出由变换器4供给的 磁化电流越大则越高的电压目标值。另外，升压电压目标值决定部件36计算出可变磁通电 动机1的转数越高则越高的电压目标值。升压电压目标值决定部件36与该时刻的直流电源3的输出电压、升压部件105的 输出电压(向变换器4的输入直流电压)无关地，计算出磁化所需要的电压目标值Vdc*， 输出到升压电压指令计算部件38。升压电压指令计算部件38根据电压检测器9检测出的直流电源3的输出电压 (电池电压)、从磁化模式管理部件22输出的升压指令标志、升压电压目标值决定部件36 计算出的电压目标值Vdc *，输出升压电压指令VdcCmd。在此，首先，由于升压指令标志是 H (高)，所以升压电压指令计算部件38判断电压检测器9检测出的电压Vdc是否是升压电 压目标值决定部件36所计算出的电压目标值Vdc *以上。如果已经是Vdc ^Vdc*,则升压 结束，因此升压电压指令计算部件38向磁化模式管理部件22输出升压结束标志。由于在图8的时刻tl，升压还没有结束，所以升压电压指令计算部件38输出升压 电压指令VdcCmd，使电压逐渐增加到电压目标值Vdc *。直流电压控制电路37根据从升压电压指令计算部件38输出的升压电压指令 VdcCmd,控制升压部件105 (直流斩波器)。直流电压控制电路37输出直流斩波器的通流率 (0 <通流率< 1)，使得电压检测器10检测出的升压部件105的输出电压(向变换器4的 输入直流电压)和从升压控制部件35输出的升压电压指令VdcCmd —致。由于磁化模式管理部件22的磁化模式标志是H(高)，所以切换器39选择直流电 压控制电路37的通流率，输出到PWM电路40。PWM电路40根据经由切换器39从直流电压控制电路37输出的通流率，生成开关 元件106和开关元件107的选通信号，对开关元件106和开关元件107进行0N/0FF控制。升压部件105使从直流电源3输入的直流电压升压到升压电压目标值决定部件36 所计算出的电压目标值，输出到变换器4。
另外，由于在时刻tl，升压还没有结束，所以磁化模式管理部件22将磁化电流施加标志设为L(低)而输出。因此，切换器21选择电流控制部件120的输出电压指令，输出 到调制率计算部件24。如果在时刻t2升压结束，则升压电压指令计算部件38将升压结束标志设为 H(高)，输出到磁化模式管理部件22。磁化模式管理部件22根据输入的升压结束标志，为 了开始磁化电流的施加，将磁化电流施加标志设为H(高)，输出到切换器21。磁化时电流控制部件116计算出输出电压指令，使得转矩指令和由磁化电流指令 计算部件33计算出的磁化电流与D轴电流Id和Q轴电流Iq —致。由于磁化电流施加标 志是H(高)，所以切换器21选择磁化时电流控制部件116的输出电压指令，输出到调制率 计算部件24。调制率计算部件24根据由磁化时电流控制部件116计算出的输出电压指令，计算出调制率，输出到PWM电路26。PWM电路26根据由调制率计算部件24计算出的调制率，对 变换器4的开关元件进行0N/0FF控制。如果在时刻t3磁化电流的施加结束，则磁化时电流控制部件116将磁化电流施加结束标志设为L(低)，输出到磁化模式管理部件22。另外，磁化模式管理部件22将升压指 令标志设为L (低)，输出到升压控制部件35，并且将磁化电流施加标志设为L (低)，输出到 切换器21。因此，切换器21选择电流控制部件120的输出电压指令，输出到调制率计算部 件24。由于升压指令标志是L(低)，所以升压控制部件35内的升压电压指令计算部件38输出使电压逐渐减少到由电压检测器9检测出的直流电源3的输出电压的升压电压指令 VdcCmdo如果在时刻t4，升压部件105的输出电压(向变换器4的输入电压)减少到直流电源3的输出电压值而升压停止结束，则升压电压指令计算部件38将升压停止结束标志设 为H(高)，输出到磁化模式管理部件22。另外，磁化模式管理部件22将磁化模式标志设为 L (低)，输出到切换器39。因此，切换器39向PWM电路40输出使直流斩波器的开关元件 106始终0N(开关元件107始终OFF)的通流率(=1)。图10是表示进行磁化时的可变磁通电动机驱动系统各部件的状态的另一个时序图。在图10所示的情况下，升压部件105 (直流斩波器)在不进行升压的情况下(通常运 转时)也进行开关动作，在需要供给磁化电流时，改变开关的占空比，进行升压。在该情况 下，即使在不进行升压的情况下，直流斩波器的通流率也是未满1 ( = 100% )。在这样的结 构中，可变磁通电动机驱动系统能够确保磁化所需要的电压。但是，图8所示的可变磁通电动机驱动系统的升压部件105 (直流斩波器)只在用于开始变换器4的磁化电流的供给的输入直流电压向规定目标值升压时，进行开关动作。 在不进行升压的情况下(通常运转时)，直流斩波器使开关元件106始终为0N(开关元件 107始终为OFF)，因此降低了开关损失。另外，在通常运转时不流过谐波电流，因此在电抗 108中产生的损失小。进而，升压部件105的直流斩波器在进行开关动作时，也可以将自己的开关频率设定得比变换器4的开关频率高。通过充分地提高升压部件105的直流斩波器的开关频率， 电流谐波减少，因此电抗108的发热减小。因此，能够使电抗108小型化，进而能够使直流斩波器电路小型化。如上所述，根据本实施例的可变磁通电动机驱动系统，使用能够通过变换器4的电流改变磁铁磁通的可变磁通电动机，因此能够与运转条件一致地通过短时间的磁化电流 改变永磁铁的磁通量，能够期待提高效率。另外，通过在不需要磁铁时减小磁通量，能够尽 可能抑制感应电压。进而，能够提供一种能够一边为了控制可变磁通电动机1所使用的可 变磁铁的磁通而确保流过磁化电流所需要的电压，一边进行小型化和高效化的可变磁通电 动机驱动系统。另外，在直流电源3使用了二次电池的情况下，有时二次电池的输出电压变动。特 别地，因在充放电时在二次电池的内部电阻中流过电流而产生的电压降的影响大。因此，可 能产生直流电源3( 二次电池)达到磁化电流的供给所需要的电压的情况和没有达到的情 况。但是，本实施例的可变磁通电动机驱动系统具备升压部件105，因此在任意的情况下，都 能够确保磁化所需要的电压。另外，由于通过升压部件105使向变换器4的输入电压升压，所以需要考虑到对升 压后的电压的耐压性而设计变换器4。但是，在图25所示那样的现有的系统中，在直接连接 了二次电池(直流电源3)和变换器4的串联方式中，电池电压有50%左右的变动。因此， 考虑到对该变动的耐压性而设计变换器4。因此，即使为了适用本实施例的可变磁通电动 机驱动系统而追加升压部件105，也不需要增加变换器4的耐压性，具有能够抑制成本的优 点。因此，本实施例的可变磁通电动机驱动系统可以与具有二次电池的串联方式良好地整 合。特别地，由于考虑到对电压变动的耐压性而设计在如电动汽车那样设想了电池驱动的 设备中使用的变换器，所以适合于适用本实施例的系统。另外，由于升压部件105在磁化电流的供给开始之前结束向变换器4的输入电压 的升压，所以能够高效并且确实地进行变换器4的磁化电流供给。进而，由于升压部件105将比通常运转时的向变换器4的输出电压高的电压值设 定为规定目标值进行升压，所以在从变换器4的磁化电流供给时以外，能够抑制向变换器4 的输入电压值，能够降低变换器4中的损失。另外，电压控制部件35根据可变磁通电动机1的转数和依照来自磁化电流指令计 算部件33的磁化电流指令由变换器4供给的磁化电流的大小，计算出电压目标值，因此能 够适当地设定电压目标值。因此，能够防止因电压的不必要的升压造成的损失。由于根据表示可变磁铁所需要的磁通的磁通指令①*决定从磁化电流指令计算 部件33输出的磁化电流指令，所以电压控制部件35还能够根据可变磁铁所需要的磁通计 算出电压目标值。在该情况下，也能够得到同样的效果。电压控制部件35内的升压电压目标值决定部件36在根据变换器4供给的磁化电 流的大小计算出电压目标值的情况下，计算出磁化电流越大则越高的电压目标值。因此，向 变换器4的输入电压可以升压到与必要的磁化电流对应的电压值。另外，升压电压目标值 决定部件36在根据可变磁通电动机1的转数计算出电压目标值的情况下，计算出可变磁通 电动机1的转数越高则越高的电压目标值。因此，向变换器4的输入电压可以升压到与转 数对应的电压值。另外，升压部件105是包括开关端子6、开关端子7和电抗108的直流斩波器，因此 能够通过简单的结构适当地进行升压，还能够抑制成本。
进而，升压部件105的直流斩波器只在升压的情况下进行开关动作，在不进行升 压的情况下(通常运转时)，使开关元件106始终0N(开关元件107始终OFF)，因此能够降 低开关损失。另外，由于在通常运转时不流过谐波电流，所以在电抗108中产生的损失小。 因此，由于在升压部件105中产生的放热也小，所以在设计直流斩波器所使用的开关元件 的冷却构造时，可以只散热出开关的短时间所产生的瞬时的发热，而不需要很大体积的冷 却构造。因此，能够使升压部件105小型化。另外，在升压部件105的直流斩波器具有充分高的开关频率(例如比变换器4高 的开关频率)的情况下，因开关元件106和开关元件107的开关动作产生的起伏降低。因 此，能够减少流过电抗108的谐波，因此能够降低电抗108中的损失，抑制发热。进而，通过 降低起伏而能够减小电抗108的电感，因此能够使升压部件105小型化。另外，将开关的频率设定得高特别有效。如上所述，只在磁化中通过直流斩波器进 行升压，因此通常运转时的各开关元件中的发热/损失小。因此，在本实施例的直流斩波器 中，即使在开关动作时提高开关频率而稍微发热或者稍微产生损失也没有问题，能够降低 起伏。接着，说明实施例2。图11所示的可变磁通电动机驱动系统包括可变磁通电动机 1、电流检测器2a、2b、直流电源3、将直流电力变换为交流电力的变换器4、座标变换部件5、 PWM电路6、座标变换部件7、伪微分器8、电压指令计算部件10、电流基准计算部件11、转数 指令计算部件12、转数控制器14、旋转角度传感器18、运转模式管理部件20、磁化模式管理 部件22、磁通指令计算部件31、磁化电流指令计算部件33。在此，该可变磁通电动机驱动系统可以分为主电路和控制电路。直流电源3、变换 器4、可变磁通电动机1、用于检测出电动机电流的电流检测器2a、2b和用于检测出可变磁 通电动机1的旋转角度的旋转角度传感器18构成主电路。另外，座标变换部件5、PWM电路 6、座标变换部件7、伪微分器8、电压指令计算部件10、电流基准计算部件11、转数指令计算 部件12、转数控制器14、运转模式管理部件20、磁化模式管理部件22、磁通指令计算部件31 和磁化电流指令计算部件33构成控制电路。可变磁通电动机1是永磁铁电动机，具有作为低保持力永磁铁的可变磁铁(例如 铝镍钴合金磁铁)。 变换器4驱动可变磁通电动机1。即，变换器4将来自直流电源3的直流电力变换 为交流电力，供给可变磁通电动机1。供给可变磁通电动机1的电流Iu、Iw被电流检测器 2a、2b检测而输入到座标变换部件7。座标变换部件7将电流Iu、Iw变换为D轴电流Id、Q 轴电流Iq，输出到电压指令计算部件10。另外，变换器4还作为磁化部件发挥功能，供给用 于控制可变磁通电动机1的可变磁铁的磁通的磁化电流。直流电源3也可以是向变换器4供给直流电力的二次电池。在将本系统适用于电 动汽车等的情况下，直流电源3为二次电池。另外，由旋转角度传感器18检测出可变磁通电动机1的转子旋转角度，输出到伪 微分器8。接着，说明控制电路。向控制电路的输入是运转指令Run*。该运转指令Rim*是对可变磁通电动机1的运转要求，通过适当的单元输入。运转模式管理部件20根据运转指令Rim *和转子旋转频率《 R，从多个运转模式中选择1个运转模式。在此，伪微分器8向转数控制器14、电压指令计算部件10和运转模式 管理部件20输出对由旋转角度传感器18检测出的旋转角度进行微分所得到的转子旋转频 率《R。运转模式管理部件20根据伪微分器8输出的转子旋转频率《R，能够识别变换器4 的输出频率。另外，运转模式管理部件20向转数指令计算部件12和磁通指令计算部件31 输出选择出的运转模式。进而，运转模式管理部件20向PWM电路6输出选通指令Gst。另 外，运转模式管理部件20在变更运转模式的情况等下，在需要进行磁化的情况下，设立“磁 化要求”标志，输出到磁化模式管理部件22。转数指令计算部件12根据由运转模式管理部件20选择的运转 模式，计算可变磁 通电动机1的目标转数，并将与计算结果对应的转数指令输出到转数控制器14。转数控制器14根据从转数指令计算部件12输出的转数指令和从伪微分器8输出 的转子旋转频率《R，输出被生成为使得可变磁通电动机1产生希望转矩的转矩指令Tm*。磁通指令计算部件31根据由运转模式管理部件20选择的运转模式，计算可变磁 铁的目标磁通值，生成与目标磁通值对应的磁通指令①*。变换器(磁化部件)4供给与磁 通指令计算部件31生成的磁通指令对应的磁化电流，控制可变磁铁的磁通。具体地说，运转模式管理部件20针对当前的可变磁通或总磁通(=固定磁铁磁通 +可变磁铁磁通)，选择与必要磁通的变化对应的运转模式。一般，需要以下这样的磁通变 化。但是，只是一个例子，并不只限于此。首先，在可变磁通电动机1的转数增加了的情况下，运转模式管理部件20选择降 低可变磁铁磁通的运转模式。可变磁通电动机1越是转数高，则反电动势电压越大。因此， 磁通指令计算部件31根据运转模式，输出表示降低磁通的磁通指令①*，降低反电动势电压。接着，在选择了需要转矩增加的运转模式的情况下，降低可变磁铁磁通。可变磁通 电动机1越是转矩高，则具有越高的电动机端子电压。因此，磁通指令计算部件31根据运 转模式，输出表示降低磁通的磁通指令①*，降低端子电压。另外，磁通指令计算部件31也可以与由运转模式管理部件20选择的运转模式对 应地，根据可变磁通电动机驱动系统的效率改善信息、安全性改善信息、噪音改善信息中的 至少1个，计算可变磁铁的目标磁通值，生成与目标磁通值对应的磁通指令。在该情况下， 磁通指令计算部件31预先具有可变磁通电动机驱动系统的效率改善信息、安全性改善信 息、噪音改善信息中的至少1个，在与选择出的运转模式对应的最优磁通值的计算中利用 该{曰息。电流基准计算部件11根据从转数控制器14输出的转矩指令Tm*和从磁通指令计 算部件31输出的磁通指令①*，计算D轴电流基准IdR和Q轴电流基准IqR。在此，转矩的 一般式是下式(2)，通过求解Id、Iq，决定D轴电流基准IdR和Q轴电流基准IqR。转矩=①XIq+(Ld_Lq) XldXIq ......(2)在此，①表示总磁通(=固定磁铁磁通+可变磁铁磁通)。另外，Ld是D轴电感， Lq是Q轴电感。因此，公式(2)是磁通量和转矩的函数。实际上，Ld、Lq是非线性的，因此 电流基准计算部件11根据与转矩和磁通对应的表数据，求出Id、Iq。这时，电流基准计算 部件11按照最小电流值(V (Id2+Iq2))求出Id、Iq，从而得到规定转矩。磁化电流指令计算部件33根据从转数控制器14输出的转矩指令Tm*和从磁通指令计算部件31输出的磁通指令①*，计算必要的磁化电流，并生成作为磁化电流指令IdM、 IqM。一般，磁化电流依存于可变磁铁的直到当前为止的过去的磁化履历。因此，磁化电流 指令计算部件33例如使用与过去的磁化履历和要求磁通对应的磁化电流相关的表信息， 计算必要的磁化电流。磁化电流指令计算部件33根据本次的磁通指令①*和可变磁铁的 磁化特性，计算出磁化电流目标值IdM*，输出到磁化模式管理部件22。磁化电流需要高速 并且高精度地流过，因此也可以代替PI控制而使用磁滞比较器等。电压指令计算部件10计算DQ轴电压指令Vd*和Vq *，使得电流基准计算部件11 计算出的D轴电流基准IdR和Q轴电流基准IqR与D轴电流Id和Q轴电流Iq —致。这时， 电压指令计算部件10对电流偏差执行PI控制，求出DQ轴电压指令。在此，在磁化时，作为磁化部件的变换器4必须使可变磁通电动机1短时间、高精 度地流过过大的磁化电流。在上述的电压指令计算部件10的PI控制中，也考虑到无法确 保充分的响应性而难以在短时间内高精度地流过磁化电流的情况。因此，电压指令计算部 件10例如也可以根据由磁化电流指令计算部件33计算出的磁化电流，利用磁滞比较方式 等瞬时比较控制方式，计算出DQ轴电压指令，使得D轴电流基准IdR和Q轴电流基准IqR 与D轴电流Id和Q轴电流Iq分别一致。另外，在设立了磁化模式管理部件22的磁化模式标志的情况下，电压指令计算部 件10生成DQ轴电压指令Vd*、Vq *，使得由磁化电流指令计算部件33生成的D轴磁化电 流指令IdM和Q轴磁化电流指令IqM与D轴电流Id和Q轴电流Iq —致。座标变换部件5将电压指令计算部件10输出的D轴电压指令Vd *和Q轴电压指 令Vq *座标变换为三相的电压指令Vu *、Vv *、Vw *，输出到PWM电路6。PWM电路6根据运 转模式管理部件20输出的选通指令Gst、三相的电压指令NxxH*，对变换器4的开 关元件进行0N/0FF控制。磁化模式管理部件22在根据运转模式对可变磁铁进行磁化时，按照适当的定时 输出各种标志，使得控制磁化电流。将在后面说明磁化模式管理部件22的详细动作。接着，说明上述那样构成的本实施例的作用。首先，说明不需要进行磁化的情况。 该情况下的输入是运转指令Run *。运转模式管理部件20根据输入的运转指令Rim *，从多 个运转模式中选择1个运转模式。转数指令计算部件12根据运转模式管理部件20选择的运转模式，计算可变磁通 电动机1的目标转数，将与计算结果对应的转数指令输出到转数控制器14。转数控制器14根据从转数指令计算部件12输出的转数指令和从伪微分器8输出 的转子旋转频率《R，输出使得可变磁通电动机1输出希望的转矩那样的指令Tm*。磁通指令计算部件31根据由运转模式管理部件20选择的运转模式，计算可变磁 铁的目标磁通值，生成与目标磁通值对应的磁通指令①\电流基准计算部件11根据从转数控制器14输出的转矩指令Tm*和从磁通指令计 算部件31输出的磁通指令①*，计算D轴电流基准IdR和Q轴电流基准IqR。电压指令计算部件10生成DQ轴电压指令Vd*、Vq*，使得电流基准计算部件11计 算出的D轴电流基准IdR和Q轴电流基准IqR与D轴电流Id和Q轴电流Iq —致。在此，由于不需要进行磁化，所以磁化模式管理部件22的磁化模式标志是L(低)。 因此，电压指令计算部件10不是根据磁化电流指令计算部件33的磁化电流指令，而是根据
19从电流基准计算部件11输出的DQ轴电流基准，生成DQ轴电压指令Vd*、Vq *座标变换部件5将从电压指令计算部件10输出的D轴电压指令Vd*和Q轴电压指令Vq *座标变换为三相的电压指令Vu *、Vv *、Vw *，输出到PWM电路6。PWM电路6根据 从运转模式管理部件20输出的选通指令Gst、三相的电压指令W、仏对变换器4 的开关元件进行0N/0FF控制。接着，说明需要进行磁化的情况。图12是表示进行磁化时的可变磁通电动机驱动 系统的各部件的状态的时序图。到时刻to为止，与上述的不需要进行磁化的情况的动作相 同。在时刻t0，运转模式管理部件20根据运转模式的变更等，判断需要进行磁化，设 立磁化要求标志。即，运转模式管理部件20向磁化模式管理部件22输出H(高)的磁化要 求标志。这时，运转模式管理部件20可以一瞬地输出H(高)的磁化要求标志，然后，将磁 化要求标志恢复为L(低)输出。磁化模式管理部件22如果输入了磁化要求标志，则设立磁化模式标志，向电压指 令计算部件10输出H(高)的磁化模式标志。另外，该磁化模式标志直到磁化结束的时刻 t2为止维持H(高)。转数指令计算部件12和转数控制器14进行与不需要进行磁化的情况相同的动 作，因此省略重复的说明。另外，磁化模式管理部件22如果输入了磁化要求标志，则设立磁化电流UP标志， 向磁化电流指令计算部件33输出H (高)的磁化电流UP标志。磁通指令计算部件31根据由运转模式管理部件20选择的运转模式计算可变磁铁 的目标磁通值，生成与目标磁通值对应的磁通指令①*。在此，由于选择不需要进行磁化的 运转模式，所以磁通指令计算部件31使磁通指令①*的值在时刻t0增加。磁化电流指令计算部件33根据从转数控制器14输出的转矩指令Tm*和从磁通指 令计算部件31输出的磁通指令①*，计算必要的磁化电流，生成磁化电流指令IdM、IqM。另 外，磁化电流指令计算部件33根据本次的磁通指令①*和可变磁铁的磁化特性，计算磁化 电流目标值IdM *，输出到磁化模式管理部件22。在此，磁化电流指令计算部件33由于输入了 H(高)的磁化电流UP标志，所以在 时刻t0 tl之间，使磁化电流即D轴的磁化电流指令IdM从该时刻的D轴电流Id的值逐 渐增加到磁化电流目标值IdM*。另外，磁铁磁通①在时刻t0 tl之间，通过基于D轴电 流增加的磁化而增加。另外，在磁化过程中(设立了磁化模式标志的期间)，由于在短时间内流过了通常 值以上的磁化电流(D轴电流)，所以产生转矩变动。为了降低该转矩变动，需要与D轴电 流对应地改变Q轴电流。如上所述，用公式(2)表示产生电抗转矩的电动机中的转矩公式。 根据该时刻的D轴电流和预先掌握的磁化特性，推测磁通量①。因此，磁化电流指令计算部 件33根据推测①和D轴电流指令和作为电动机常数的D轴电感Ld以及Q轴电感Lq，计算 没有转矩变动而输出转矩与转矩指令Tm*—致那样的磁化电流指令IqM。例如，在如时刻t0 tl之间那样，在复突极机中增磁时，磁化电流指令计算部件 33生成磁化电流指令IqM，使得Q轴电流增加。由于设立了磁化模式管理部件22的磁化模式标志，所以电压指令计算部件10生成DQ轴电压指令Vd \ Vq*，使得磁化电流指令计算部件33生成的D轴磁化电流指令IdM 和Q轴磁化电流指令IqM与D轴电流Id和Q轴电流Iq分别一致。另外，电流基准计算部件11在时刻t0，根据从转数控制器14输出的转矩指令Tm *和从磁通指令计算部件31输出的磁通指令①*，计算D轴电流基准IdR和Q轴电流基准 IqR。对D轴电流Id和Q轴电流Iq进行控制，使得在磁化结束时(时刻t2)，与D轴电流基 准IdR和Q轴电流基准IqR分别一致。接着，磁化模式管理部件22对从座标变换部件7输出的D轴电流Id和从磁化电 流指令计算部件33输出的磁化电流目标值IdM *进行监视，在D轴电流Id达到了磁化电流 目标值IdM*的时刻(时刻tl)，将磁化电流UP标志设定为L(低)，并且将磁化电流施加结 束标志设定为H(高)。在此，磁化电流指令计算部件33由于输入了 H(高)的磁化电流施加结束标志，所 以使磁化电流即D轴的磁化电流指令IdM从该时刻(tl)的D轴电流Id逐渐减少到作为通 常运转时的目标的D轴电流基准IdR。另外，在该期间中，还适当地控制Q轴电流，使不产生 过渡转矩。接着，磁化模式管理部件22对从座标变换部件7输出的D轴电流Id和从电流基 准计算部件11输出的D轴电流基准IdR进行监视，在D轴电流Id达到了 D轴电流基准IdR 的时刻(时刻t2)，将磁化模式标志设定为L (低)，并且将磁化结束标志设定为H (高)。在本实施例的可变磁通电动机驱动系统中，伴随以上的动作而磁化结束，在时刻 t2以后成为通常控制。在通常控制中，与上述的需要进行磁化的情况相同，电压指令计算部 件10生成DQ轴电压指令Vd*、Vq *，使得电流基准计算部件11计算出的D轴电流基准IdR 和Q轴电流基准IqR与D轴电流Id和Q轴电流Iq分别一致。另外，本实施例的可变磁通电动机驱动系统由于在时刻tl以后磁铁磁通①增加， 所以与时刻t0以前相比，在时刻t2以后，通过增加D轴电流，从而减少Q轴电流而将转矩
维持为一定。其他作用与上述的不需要进行磁化的情况一样，因此省略重复的说明。如上所述，根据本实施例的可变磁通电动机驱动系统，在适用于具有转矩、转数不 同的多个运转模式的装置的情况下，运转模式管理部件20与状况对应地选择运转模式，并 且磁通指令计算部件31根据运转模式计算可变磁铁的目标磁通值，因此能够选择对各运 转模式最优的磁通值，谋求系统的高效化、噪音抑制。特别地，磁通指令计算部件31具有可变磁通电动机驱动系统的效率改善信息、安 全性改善信息以及噪音改善信息的任意一个，与运转模式管理部件20选择的运转模式对 应地，根据上述信息计算可变磁铁的目标磁通值。即，在本实施例的可变磁通电动机驱动系 统中，能够与运转模式对应地决定最优的磁通值。在此，“最优”具有各种指标，但例如有以 下的情况，即是系统的效率，或者在一方的模式下优先效率，在另一方的模式下优先噪音抑 制那样的情况。因此，本系统能够提高适用于适合的设备中的“最优性”。接着，说明实施例3。图13是表示本实施例的可变磁通电动机驱动系统的结构的 框图。与上述的实施例2相比，在设置有载重计算部件15这一点上不同。另外，本实施例 的可变磁通电动机驱动系统适用于电梯。载重计算部件15计算电梯的轿箱内承载载重(乘车载重)，输出到磁通指令计算部件31a。运转模式管理部件20a具有使电梯加速的运转模式(加速模式)；使电梯减速的 运转模式(减速模式)；使电梯恒速运转的运转模式(恒速模式)；使电梯停止的运转模式 (停止模式)。S卩，可以说运转模式管理部件20a所具有的多个运转模式的至少1个是基于可变 磁通电动机1的转矩和转数的至少一方的运转模式。另外，由于具有停止模式，所以可以说 运转模式管理部件20a所具有的多个运转模式的至少1个是基于变换器4的动作或停止的 运转模式。磁通指令计算部件31a不只是运转模式，还与电梯的轿箱内承载载重对应地计算 可变磁铁的目标磁通值，生成与目标磁通值对应的磁通指令。转数指令计算部件12a根据由运转模式管理部件20a选择的运转模式，计算可变 磁通电动机1的目标转数，将与计算结果对应的转数指令输出到转数控制器14、运转模式 管理部件20a和磁通指令计算部件31a。其他结构与上述实施例2 —样，因此省略重复的说 明。接着，说明上述那样构成的本实施例的作用。图14是表示适用了本实施例的可变 磁通电动机驱动系统的电梯的控制状态的时序图。最初，要将停止的电梯移动到其他楼层，因此向运转模式管理部件20a输入运转 指令Rim *。运转模式管理部件20a根据输入的运转指令Rim *，从多个运转模式中选择加 速模式。另外，运转模式管理部件20a向PWM电路6输出H(高)的选通指令Gst，使变换器 4的动作开始。转数指令计算部件12a根据运转模式管理部件20a选择的加速模式，计算可变磁 通电动机1的目标转数，将与计算结果对应的转数指令输出到转数控制器14、运转模式管 理部件20a和磁通指令计算部件31a。转数控制器14根据从转数指令计算部件12a输出的转数指令和从伪微分器8输 出转子旋转频率《R，输出被生成为使可变磁通电动机1成为希望转矩的转矩指令Tm*。如 图14所示，可变磁通电动机1在加速区域中，进行控制使得通过规定转矩将转数逐渐提高 到目标转数。磁通指令计算部件31a根据运转模式管理部件20a选择的运转模式、从转数指令 计算部件12a输出的转数指令、载重计算部件15计算出的乘车载重，计算可变磁铁的目标 磁通值，生成与目标磁通值对应的磁通指令①*。具体地说，磁通指令计算部件31a为了决定必要的转矩而使用输入的乘车载重。 这是因为在必要的转矩大的情况下，磁通指令计算部件31a需要将与必要的转矩对应的大 的磁通值作为磁通指令输出。另外，在决定必要的转矩时，磁通指令计算部件31a根据乘车 载重，计算运动系统的质量和作用于运动系统的外力。一般，电梯被设计为通过累积重量而 在规定的乘车载重下不需要力，如果乘车载重增减，则不需要外力。因此，磁通指令计算部 件31a根据乘车载重，计算运动系统的质量和作用于运动系统的外力，决定必要的转矩，并 且根据运转模式和必要的转矩(进而根据需要，还有转数指令)，输出最优的磁通指令。在此，对“最优”的磁通指令(磁通量)可以考虑各种情况，例如有使运转造成的 损失最小化而包含电动机/变换器成为最高效率的磁通量的情况、是声音安静的磁通量的情况等。作为根据运转模式和乘车载重决定磁通指令的方法，磁通指令计算部件31a可以使用函数，也可以参照表。另外，磁通指令计算部件31a根据目标阶段还有后述的恒速模式 的转数不同的情况，因此可以根据运转模式、乘车载重和转数求出磁通指令。另外，如上所 述，由于乘车载重是决定转矩的一个要素，所以磁通指令计算部件31a可以根据运转模式、 必要的转矩和转数，求出磁通指令。另外，磁通指令计算部件31a基本上只要运转模式不变更，就进行控制使得可变 磁铁的磁通值一定。因此，磁通指令计算部件31a只在运转模式的模式切换时进行磁化(可 变磁铁的磁通值的变更)，在运转模式变更结束后，输出磁通指令Φ *，使得保持在之前的 模式切换时设定的磁通值。在以后的实施例中也一样。加速模式的其他作用与实施例2的不需要磁化的情况一样，因此省略重复的说 明。运转模式管理部件20a对从转数指令计算部件12a输出的转数指令和从伪微分器 8输出的转子旋转频率《R进行监视，在达到了规定转数的时刻(时刻t0)，选择恒速模式 输出。在时刻t0，运转模式管理部件20a判断为需要进行磁化，设立磁化要求标志。艮口， 运转模式管理部件20a向磁化模式管理部件22输出H(高)的磁化要求标志。时刻t0的磁化时的其他作用与实施例2的需要进行磁化的情况一样，因此省略重 复的说明。但是，在时刻to，运转模式从加速模式变更到恒速模式，因此不需要大的转矩， 低转矩即可。特别在电梯的轿箱和累积重量匹配的情况下，恒速模式下的转矩值大致为0。 另外，由于低磁通即可，所以磁铁磁通量具有自由度，可以降低磁通值而减少必然损失。因此，在本实施例的时刻t0的磁化时，对磁化电流进行减少控制，因此磁化模式 管理部件22如果输入了磁化要求标志，则不设立磁化电流UP标志，而是设立磁化电流DOWN 标志。磁化电流指令计算部件33输入了 H(高)的磁化电流DOWN标志，因此使磁化电流即 D轴的磁化电流指令IdM从该时刻(t0)的D轴电流Id的值逐渐减少到磁化电流目标值IdM
ο在本实施例的可变磁通电动机驱动系统中，在时刻t0磁化瞬间结束，磁铁磁通减 少，但实际上，经过与实施例2的需要进行磁化的情况相同的动作。在时刻t0 tl的期间中，运转模式管理部件20a选择恒速模式输出。因此，转数 指令计算部件12a为了在加速模式下维持作为目标的可变磁通电动机1的转数，而向转数 控制器14、运转模式管理部件20a和磁通指令计算部件31a输出对应的转数指令。转数控制器14根据从转数指令计算部件12a输出的转数指令和从伪微分器8输 出的转子旋转频率ω R，输出用于使可变磁通电动机1维持规定的低转矩(或大致0)的转 矩指令Tm*。如图14所示，在恒速区域中，可变磁通电动机1被控制使得维持规定的低转 矩和规定转数。磁通指令计算部件31a根据运转模式管理部件20a选择的运转模式(恒速模式)、 从转数指令计算部件12a输出的转数指令、载重计算部件15计算出的乘车载重，计算可变 磁铁的目标磁通值，生成与目标磁通值对应的磁通指令Φ具体地说，磁通指令计算部件31a生成磁通指令Φ *，使得保持在时刻t0的磁化时降低了的磁通值。运转模式管理部件20a在电梯的轿箱移动了预定的规定距离时、或者在恒速模式 下经过了规定时间的时刻(时刻tl)，选择减速模式输出。在时刻tl，运转模式管理部件20a判断为需要进行磁化，设立磁化要求标志。艮口， 运转模式管理部件20a向磁化模式管理部件22输出H(高)的磁化要求标志。时刻tl的磁化时的其他作用与时刻t0的磁化时一样，因此省略省略重复的说明。 但是，在时刻tl，运转模式从恒速模式变更到减速模式，因此为了减速而需要规定的转矩。 另外，用于减速的必要转矩的力的方向与加速时的转矩相反，但由于图14中的转矩表示表 示出绝对值，所以加速/减速时都表示正的值。另外，在加速模式的加速度和减速模式的减速度相等的情况 下，两个模式下的转 矩绝对值相等。但是，如图14所示，在本实施例中，对于转矩绝对值，加速区域比减速区域 大。例如，如果在电梯的轿箱的乘车载重比累积重量重的情况下，使电梯上升，则可变磁通 电动机1的转矩如图14所示那样。为了减速而需要规定的转矩，因此在时刻tl的磁化时，磁通值增加。在时刻tl以后，运转模式管理部件20a选择减速模式输出。因此，转数指令计算 部件12a将可变磁通电动机1的目标转数设为0，向转数控制器14、运转模式管理部件20a 和磁通指令计算部件31a输出转数指令。转数控制器14根据从转数指令计算部件12a输出的转数指令(目标转数0)和从 伪微分器8输出的转子旋转频率ω R，输出用于维持可变磁通电动机1的减速所需要的转矩 的指令指令Tm*。如图14所示那样，在减速区域中，可变磁通电动机1维持规定转矩，而逐 渐减少转数。磁通指令计算部件31a根据运转模式管理部件20a选择的运转模式(减速模式)、 从转数指令计算部件12a输出的转数指令、载重计算部件15计算出的乘车载重，计算可变 磁铁的目标磁通值，生成与目标磁通值对应的磁通指令Φ然后，运转模式管理部件20a根据从伪微分器8输出的转子旋转频率ω R，如果转 数为0，则选择停止模式输出。可变磁通电动机驱动系统的各部件在停止所需要的处理之后停止。其他作用与实施例2 —样，因此省略重复的说明。如上所述，根据本实施例的可变磁通电动机驱动系统，在实施例2的效果以外，还 能够针对电梯所具有的加速模式、减速模式、恒速模式和停止模式的4个模式，将可变磁铁 的磁通值控制为适当的值。运转模式管理部件20a具有基于可变磁通电动机1的转矩和转 数、或者基于变换器4的动作状态和停止状态的运转模式，因此磁通指令计算部件31a能够 决定对各运转模式最优的磁通值，谋求系统的高效化。具体地说，在如恒速模式、停止模式那样不需要转矩的情况下，磁通指令计算部件 31a能够抑制可变磁铁的磁通值，而减少必然损失。另外，在加速模式和减速模式下，磁通指 令计算部件31a在考虑到电梯的轿箱内乘车载重的必要转矩而使磁通值有自由度的情况 下，设定为适当的磁通值，因此能够抑制损失而谋求系统的高效化。接着，说明实施例4。图15是表示本实施例的可变磁通电动机驱动系统的结构的 框图。与上述实施例3相比，在代替载重计算部件15而设置有洗涤量计算部件16这一点上不同。另外，本实施例的可变磁通电动机驱动系统适用于洗衣机。 洗涤量计算部件16计算洗衣机内的洗涤量(重量)，输出到磁通指令计算部件 31b。运转模式管理部件20b具有在洗衣机中对洗涤物进行洗涤的运转模式(洗涤模 式)；进行漂洗的运转模式(漂洗模式)；进行脱水的运转模式(脱水模式)；进行干燥的运 转模式(干燥模式)。磁通指令计算部件31b不只是运转模式，还与容纳在洗衣机内的洗涤物的量(重 量)对应地计算可变磁铁的目标磁通值，生成与目标磁通值对应的磁通指令。转数指令计算部件12b根据运转模式管理部件20b选择的运转模式，计算可变磁 通电动机1的目标转数，向转数控制器14、运转模式管理部件20b和磁通指令计算部件31b 输出与计算结果对应的转数指令。其他结构与实施例3 —样，因此省略重复的说明。接着，说明上述那样构成的本实施例的作用。图16是表示适用了本实施例的可变 磁通电动机驱动系统的洗衣机的控制状态的时序图。最初，对容纳在洗衣机内的洗涤物进行洗涤，因此向运转模式管理部件20b输入 运转指令Run *。运转模式管理部件20b根据输入的运转指令Rim *，从多个运转模式中选 择洗涤模式。另外，运转模式管理部件20b向PWM电路6输出H(高)的选通指令Gst，开始 变换器4的动作。转数指令计算部件12b根据运转模式管理部件20b选择的洗涤模式，计算可变磁 通电动机1的目标转数，向转数控制器14、运转模式管理部件20b和磁通指令计算部件31b 输出与计算结果对应的转数指令。转数控制器14根据从转数指令计算部件12b输出的转数指令和从伪微分器8输 出的转子旋转频率ωR，输出被生成为使可变磁通电动机1成为希望转矩的转矩指令Tm*。磁通指令计算部件31b根据运转模式管理部件20b选择的运转模式、从转数指令 计算部件12b输出的转数指令、由洗涤量计算部件16计算出的洗涤量，计算可变磁铁的目 标磁通值，生成与目标磁通值对应的磁通指令Φ具体地说，磁通指令计算部件31b在决定必要转矩时使用洗涤量，根据运转模式 和洗涤量(根据需要还有转数)，决定最优磁通值。在此，对“最优”的磁通值(磁通量)考虑各种情况，例如有使运转造成的损失最小 化而包含电动机/变换器成为最高效率的磁通量的情况、是声音安静的磁通量的情况等。另外，与实施例3 —样，洗涤量是决定转矩的一个要素，因此磁通指令计算部件 31b可以根据运转模式、必要转矩和转数，求出磁通指令。作为根据运转模式和洗涤量(或 必要转矩)和转数决定磁通指令的方法，磁通指令计算部件31b可以使用函数，也可以参照 表。洗涤模式的其他作用与实施例3的情况(例如恒速模式)一样，因此省略重复的 说明。 运转模式管理部件20b在经过了预定的规定时间的时刻(时刻t0)，选择漂洗模式 输出。另外，在时刻to tl期间，进行从洗涤模式到漂洗模式的模式切换。作为运转模式 的1个，运转模式管理部件20b可以具有用于进行模式切换的切换模式。
在时刻t0 tl期间，运转模式管理部件20b判断为需要进行磁化，设立磁化要求 标志。即，运转模式管理部件20b向磁化模式管理部件22输出H(高)的磁化要求标志。 另外，转数指令计算部件12b在由作为磁化部件的变换器4变更可变磁铁的磁通 时，将可变磁通电动机1的目标转数设定为未满当前的转数的值，或者使其停止。另外，转 数控制器14在由作为磁化部件的变换器4变更可变磁铁的磁通时，生成用于将可变磁通电 动机1的目标转矩设定为未满当前的转矩的值或零近旁的转矩指令Tm*并输出。S卩，在模 式切换中，对转数和转矩进行减少控制，因此，其间可变磁通模式驱动系统进行磁化(可变 磁通磁铁的磁通值的增加或减少)。模式切换中的磁化时的其他作用与实施例2和实施例3的磁化时一样，因此省略 重复的说明。然后，运转模式管理部件20b考虑到预先计划的时间等，顺序地使运转模式转移 到漂洗模式、脱水模式和干燥模式。另外，在模式切换中，可变磁通电动机驱动系统与上述 的从洗涤模式向漂洗模式的模式切换时一样，降低转数、转矩进行磁化。如图16所示，各运转模式与各模式中对洗涤物的作用对应地，具有不同的转数、 转矩。因此，磁通指令计算部件31b在模式切换中的磁化时，根据运转模式管理部件20b选 择的运转模式、从转数指令计算部件12b输出的转数指令、洗涤量计算部件16计算出的洗 涤量，计算对下一个运转模式最优的磁通值，生成与该磁通值对应的磁通指令Φ *。其他作用与实施例一样，因此省略重复的说明。如上所述，根据本实施例的可变磁通电动机驱动系统，在实施例2和实施例3的 效果以外，还可以针对洗衣机所具有的洗涤模式、漂洗模式、脱水模式和干燥模式的4个模 式，将可变磁铁的磁通值控制为适当的值。另外，由于在磁化时流过过大的磁化电流，所以作为磁化部件的变换器4需要比 稳定电压大的电压。因此，在转数高的情况下，输出电压没有富裕，因此变换器4难以流过 用于进行磁化的磁化电流。因此，在本实施例的可变磁通电动机驱动系统中，在模式切换时 降低转数，在有电压富裕的状态后进行磁化。因此，可以提高变换器4的耐压，或者不需要 提高向变换器4的输入电压，就能够实现低成本化。进而，在转矩为0(或者零近旁)时进行磁化，因此能够减小转矩起伏。在本实施 例中，在可变磁通电动机驱动系统中，在模式切换期间成为转矩为0的转数0的状态，因此 能够抑制磁化时的转矩起伏。另外，通过抑制转矩起伏，还能够减轻对装置和部件的负荷，提高寿命和可靠性， 抑制噪音。接着，说明实施例5。图17是表示本实施例可变磁通电动机驱动系统的结构的框 图。与实施例4相比，在代替洗涤量计算部件16而设置有温度测量部件17这一点上不同。 另外，本实施例的可变磁通电动机驱动系统适用于空调机。温度测量部件17测量外部气温，输出到磁通指令计算部件31c。 运转模式管理部件20c具有空调机进行急速制冷制暖的加速运转的运转模式 (加速模式)；在达到目标温度后进行的恒定运转的运转模式(恒定模式)；进行运转模式 的变更的运转模式(模式切换模式)。另外，运转模式管理部件20c也可以具有用于在空调 机的停止时停止变换器4和可变磁通电动机1的停止模式。
磁通指令计算部件31c不只是运转模式，还与温度测量部件17测定的外部气温对 应地，计算出可变磁铁的目标磁通值，生成与目标磁通值对应的磁通指令。转数指令计算部件12c根据运转模式管理部件20c选择的运转模式，计算可变磁 通电动机1的目标转数，向转数控制器14、运转模式管理部件20c和磁通指令计算部件31c 输出与计算结果对应的转数指令。其他结构与实施例4 一样，因此省略重复的说明。接着，说明如上所述那样构成的本实施例的作用。图18是表示适用了本实施例的 可变磁通电动机驱动系统的空调机的控制状态的时序图。最初调节为设定的温度，因此向运转模式管理部件20c输入运转指令Rim *。运转 模式管理部件20c根据输入的运转指令Rim *，从多个运转模式中选择加速模式。另外，运 转模式管理部件20c向PWM电路6输出H(高)的选通指令Gst，使变换器4的动作开始。转数指令计算部件12c根据运转模式管理部件20c选择的加速模 式，计算可变磁 通电动机1的目标转数，向转数控制器14、运转模式管理部件20c和磁通指令计算部件31c 输出与计算结果对应的转数指令。转数控制器14根据从转数指令计算部件12c输出的转数指令和从伪微分器8输 出的转子旋转频率ωR，输出被生成为使可变磁通电动机1成为希望转矩的转矩指令Tm*。磁通指令计算部件31c根据从运转模式管理部件20c选择的运转模式、从转数指 令计算部件12c输出的转数指令、温度测量部件17测量的外部气温，计算可变磁铁的目标 磁通值，生成与目标磁通值对应的磁通指令Φ *。具体地说，磁通指令计算部件31c在决定必要的转矩时使用外部气温和加速模式 的设定温度信息，根据运转模式和外部气温(根据需要还有转数)，决定最优磁通值。例如， 在从运转模式管理部件20c输出的运转模式(加速模式)的设定温度与外部气温的差大的 情况下，需要高转矩和高转数，磁通指令计算部件31c与状况对应地设定磁通值，使得效果最尚。另外，与实施例4 一样，外部气温是决定转矩的一个要素，因此磁通指令计算部件 31c也可以根据运转模式、必要转矩和转数，求出磁通指令。加速模式的其他作用与实施例4的情况(例如洗涤模式)一样，因此省略重复的 说明。运转模式管理部件20c对由运转指令Run *设定的目标温度和实际温度(例如温 度测量部件17的外部气温)进行比较，在实际温度达到了目标温度的时刻(时刻t0)，从多 个运转模式中选择模式切换模式输出，进而然后(时刻t2)，选择恒定模式输出。转数指令计算部件12c在由作为磁化部件的变换器4变更可变磁铁的磁通时，将 可变磁通电动机1的目标转数设定为未满当前的转数的值，或者使其停止。另外，转数控制 器14在由作为磁化部件的变换器4变更可变磁铁的磁通时，生成用于将可变磁通电动机1 的目标转矩设定为未满当前的转矩的值或零近旁的转矩指令Tm*输出。即，模式切换模式 中(从时刻t0到时刻t2)，对转数和转矩进行减少控制，因此其间，可变磁通电动机驱动系 统进行磁化(可变磁铁的磁通值的增加或减少)(时刻tl)。图19是表示适用了本实施例的可变磁通电动机驱动系统的空调机的控制状态的 另一个时序图。与图18的情况相比，在模式切换模式中(从时刻t0到时刻t2)的可变磁 通电动机1的转数和转矩为0这一点上是不同的。在空调机中，如图19所示那样，模式切换时瞬时停止旋转的方式造成局部的制冷制暖性能恶化，但从大局看提高了效率，因此是 有效的方式。磁化所需要的时间大致为1秒以内，实用上没有问题。另外，在时刻t0 t2的期间，运转模式管理部件20c判断为需要进行磁化，设立 磁化要求标志。即，运转模式管理部件20c向磁化模式管理部件22输出H(高)的磁化要 求标志.
模式切换中的磁化时(时刻tl)的其他作用与实施例2 4的磁化时一样，因此 省略重复的说明。在恒定模式中，空调机进行将室温保持为设定温度的运转。因此，恒定模式通常是 轻负荷，转数指令计算部件12c将可变磁通电动机1的转数保持为规定值(比加速模式低 的值)。然后，运转模式管理部件20c根据外部气温的变化、因外部输入产生的设定稳定 的变更等，在加速模式和恒定模式之间变更运转模式。另外，在变更运转模式时，选择模式 切换模式，可变磁通模式驱动系统降低转数、转矩，在模式切换模式中进行磁化。磁通指令计算部件31c在模式切换中的磁化时，根据运转模式管理部件20c下一 个选择的运转模式(当前的模式切换模式的下一个预定选择的运转模式)、从转数指令计 算部件12c输出的转数指令、温度测量部件17测定的外部气温，计算出最适合下一个运转 模式的磁通值，生成与该磁通值对应的磁通指令Φ *。其他作用与实施例4 一样，因此省略重复的说明。如上所述，根据本实施例的可变磁通电动机驱动系统，在实施例2 4的效果以 夕卜，还能够针对空调机的加速模式和恒定模式，在模式切换模式时将可变磁铁的磁通值控 制为适当的值。另外，由于在磁化时流过过大的磁化电流，所以作为磁化部件的变换器4需要比 稳定电压大的电压。因此，在转数高的情况下，输出电压没有富裕，因此变换器4难以流过 用于进行磁化的磁化电流。因此，在本实施例的可变磁通电动机驱动系统中，在模式切换时 降低转数，由此降低因磁铁磁通产生的感应电压，在电压变得有富裕的状态后进行磁化。因 此，能够提高变换器4的耐压性，并且不需要提高对变换器4的输入电压，就能够实现低成 本化。进而，在转矩为0(或者0近旁)时进行磁化，因此能够减小转矩起伏。在转矩电 流为0时，能够降低因磁化造成的转矩起伏。根据上述公式(2)，在Iq不是0的情况下，在 增减Id时，电抗转矩有很大变动。这是因为成为转矩起伏。在本实施例中，在可变磁通电动机驱动系统中，在模式切换期间成为转矩为0的 转数0的状态，因此，能够抑制磁化时的转矩起伏。另外，通过抑制转矩起伏，能够减轻对装置、部件的负荷，提高寿命和可靠性，并且 还能够抑制噪音。接着，说明实施例6。图20是表示本实施例的可变磁通电动机驱动系统的结构 的框图。与实施例5相比，在以下各点上不同代替温度测量部件17，而设置有补偿载重 (load-compensating)计算部件19 ；还设置有转矩指令计算部件23和切换器25。另外，本 实施例的可变磁通电动机驱动系统适用于电车。补偿载重计算部件19计算出电车的车辆的补偿载重(车辆人员的载重)，输出到磁通指令计算部件31d和转矩指令计算部件23。转矩指令计算部件23根据运转模式管理部件20d选择出的运转模式，计算可变磁 通电动机1的目标转矩。另外，转矩指令计算部件23也可以在通过作为磁化部件的变换器 4变更可变磁铁的磁通时，将可变磁通电动机1的目标转矩设定为未满当前的转矩的值或 零近旁。另外，切换器25与运转模式管理部件20d选择的运转模式对应地，选择来自转矩 指令计算部件23或转数控制器14的转矩指令Tm*，输出到电流基准计算部件11和磁化电 流指令计算部件33。运转模式管理部件20d具有使铁路车辆(电车)加速的运转模式(加速模式)； 使其减速的运转模式(减速模式)；使其恒速运转的运转模式(恒速模式)；使其惰性行驶 的运转模式的(惰性行驶模式)；使其停止的运转模式(停止模式)。磁通指令计算部件31d不只是运转模式，还与补偿载重计算部件19计算出的补偿 载重(铁路车辆内的承载载重)对应地计算可变磁铁的目标磁通值，生成与目标磁通值对 应的磁通指令。伪微分器8将对旋转角度传感器18检测出的旋转角度进行微分所得到的转子旋 转频率ω R输出到转数控制器14、转矩指令计算部件23、磁通指令计算部件31d、电压指令 计算部件10和运转模式管理部件20d。其他结构与实施例5 —样，因此省略重复的说明。接着，说明上述那样构成的本实施例的作用。图21是表示适用了本实施例的可变 磁通电动机驱动系统的电车的控制状态的时序图。最初，在时刻t0，将用于根据驾驶员的操作使铁路车辆加速的档位(notch)(运转 指令)输入到运转模式管理部件20d。在时刻t0进行了与实施例2 —样的瞬间磁化后，运 转模式管理部件20d根据输入的档位，从多个运转模式中选择加速模式。另外，在本实施例中也与上述实施例一样，在运转模式的模式切换时进行磁化，但 磁通指令计算部件31d根据各种要素，计算最优的磁通值。例如，在需要最大转矩的情况 下，磁通指令计算部件31d输出与最大磁铁磁通对应的磁通指令，但在中小转矩就可以的 情况下，由于磁铁磁通量具有自由度，所以可以控制为最优磁通值。一般，如果增大磁铁磁通，则Q轴电流Iq变小，必然损失增加。相反，如果减小磁 铁磁通，则Q轴电流Iq增加，必然损失减少。进而，如果说明声音，则如果增大可变磁铁的 磁通，则磁失真音(噪音)增大。因此，磁通指令计算部件31d根据上述那样的信息，预先具有可变磁通电动机驱 动系统的效率改善信息、安全性改善信息和噪音改善信息的至少一个，在与选择出的运转 模式对应的最优磁通值的计算中利用该信息。另外，运转模式管理部件20d将H (高)的选通指令Gst输出到PWM电路6，使变换 器4的动作开始。进而，切换器25因为加速模式的选择，而选择转矩指令计算部件23的转 矩指令Tm *，输出到电流基准计算部件11和磁化电流指令计算部件33。在输入到运转模式管理部件20d的档位中，存在动力运行档和刹车档。运转模式 管理部件20d与动力运行档对应地选择加速模式，与刹车档对应地选择减速模式。根据车 种，作为档位的级数，有动力运行4级、刹车7级等。
档位规定了依存于转数和补偿载重的转矩模式。其中，档位与其说是转矩指令，还 不如说是相当于加速度指令。转矩指令计算部件23根据运转模式管理部件20d选择的加速模式，计算可变磁通 电动机1的目标转矩，向切换器25输出与计算结果对应的转矩指令Tm*。具体地说，转矩 指令计算部件23与档位/转数/补偿载重对应地，生成转矩指令Tm *。即，转矩指令计算 部件23与补偿载重对应地增减转矩指令Tm *，使得能够得到与档位相当的加速度。如图21所示，在加速区域中，可变磁通电动机1被控制使得规定转矩逐渐提高转数。磁通指令计算部件31d根据运转模式管理部件20d选择的运转模式、从伪微分器 8输出的转子转数频率ω R、补偿载重计算部件19计算出的补偿载重，计算可变磁铁的目标 磁通值，生成与目标磁通值对应的磁通指令Φ *。加速模式的其他作用例如与实施例3的加速模式一样，因此省略重复的说明。运转模式管理部件20d如果输入了恒速指令(时刻tl)，则从多个运转模式中选择 恒速模式输出。在恒速模式中，可变磁通电动机1不需要大的转矩，但需要维持转数。因此，代替 转矩指令计算部件23，而由转数控制器14输出转矩指令Tm*。即，在恒速模式中，转数指令 计算部件12d和转数控制器14有效。因此，切换器25因为恒速模式的选择，所以选择转数控制器14的转矩指令Tm*， 输出到电流基准计算部件11和磁化电流指令计算部件33。另外，磁通指令计算部件31d计算在时刻tl瞬间最优的磁通值，输出与该磁通值 对应的磁通指令Φ *，进行磁化。转数指令计算部件12d根据运转模式管理部件20d选择的恒速模式，计算可变磁 通电动机1的目标转数，将与计算结果对应的转数指令输出到转数控制器14。转数控制器14根据从转数指令计算部件12d输出的转数指令、从伪微分器8输出 的转子转数频率《R，向切换器25输出被生成为可变磁通电动机1的转数与目标转数(速 度)一致的转矩指令Tm*。磁通指令计算部件31d根据运转模式管理部件20d选择的恒速模式、补偿载重计 算部件19计算的补偿载重(根据需要还有转数)，计算可变磁铁的目标磁通值，生成与目标 磁通值对应的磁通指令Φ *。恒速模式的其他作用与其他实施例一样，因此省略重复的说明。运转模式管理部件20d在档位和恒速指令的任意一个都为OFF (没有输入)的情 况下，从多个运转模式中选择惰性模式输出(时刻t2)。该惰性模式是在电车有速度的状态 下，将可变磁通电动机1设定为零转矩状态而惰性地行驶的模式。在惰性模式下变换器4停止，并且可变磁铁具有磁通的情况下，在电动机端子产 生感应电压。在此，在可变磁通电动机驱动系统是惰性模式的情况下，根据其他的电动机的 驱动、斜率，有可能维持/增加车辆的速度。在这样的情况下，如果变换器4停止，则无法进 行磁通值的控制，电动机端子之间的感应电压变大。如果该感应电压的线间峰值为变换器 4的直流电压值以上，则对于可变磁通电动机1来说，会产生刹车力，是不理想的。进而，增大了的感应电压还有可能向变换器4施加耐压以上的过电压。
因此，磁通指令计算部件31d通过生成表示以在时刻t2瞬间小的磁通量(或者0) 进行控制的磁通指令Φ *，来进行磁化。在本实施例中，从时刻t2到时刻t3的惰性行驶中， 例如通过停止变换器4，来将磁铁磁通的值保持为0，因此能够解决因上述的感应电压造成 的问题点。另外，在惰性模式下停止变换器4的情况下，转矩为0而也没有进行转数的控制，因此不需要转数控制器14或转矩指令计算部件23的转矩指令Tm *的输出。另外，在惰性模式下继续进行变换器4的动作的情况下，转矩指令计算部件23输出将转矩控制为0的转矩指令Tm *。惰性模式的其他作用与其他实施例一样，因此省略重复的说明。在时刻t3，向运转模式管理部件20d输入用于根据驾驶员的操作使铁路车辆减速的刹车档位(运转指令)。在时刻t3进行减速时进行向最优的磁通值的瞬间磁化后，运转 模式管理部件20d根据输入的档位，从多个运转模式中选择减速模式。切换器25因为减速模式的选择，所以选择转矩指令计算部件23的转矩指令Tm*，输出到电流基准计算部件11和磁化电流指令计算部件33。转矩指令计算部件23根据运转模式管理部件20d选择的减速模式，计算可变磁通电动机1的目标转矩，将与计算结果对应的转矩指令Tm*输出到切换器25。具体地说，转矩 指令计算部件23与档位/转数/补偿载重对应地，输出转矩指令Tm *。S卩，转矩指令计算 部件23与补偿载重对应地增减转矩指令Tm *，使得能够得到与档位相当的减速度。如图21所示，在加速区域中，可变磁通电动机1被控制使得以规定转矩逐渐降低 转数。减速模式的其他作用例如与实施例3的减速模式一样，因此省略重复的说明。然后，在由磁通指令计算部件31 d将磁铁磁通磁化为0或充分小的值后，运转模式 管理部件20d在转数成为0的时刻t4，从多个运转模式中选择停止模式。可变磁通电动机 驱动系统的各部件在进行了停止所需要的处理后停止。在停止中变换器4故障而无法启动的情况下，如果其他驱动装置还正常，电车能 够加速。这时，如果可变磁通电动机1的可变磁铁具有磁通值，则产生感应电压。因此，与 上述的惰性行驶模式的情况一样，有可能产生刹车力、变换器4的故障这样的问题。进而， 假设在变换器4短路的情况下，短路电流继续流过，电动机/变换器烧毁。在模式切换到停 止模式时(时刻t4)降低磁铁磁通值是为了避免上述问题而确保安全性。另外，再次加速时，磁通指令计算部件31d在成为加速模式之前再次进行磁化，输 出表示提高磁通的磁通指令Φ *。其他作用与实施例2 5 —样，因此省略重复的说明。图22是表示适用本实施例的可变磁通电动机驱动系统的电车的控制状态的时序 图。与图21的情况相比，在以下的点上不同在惰性行驶模式中(从时刻t2到时刻t3) 磁铁磁通值不为0，通过前后的恒速模式和减速模式是一定的；在停止模式时(时刻t4以 后)，磁铁磁通也不为0，而维持小的值。在该情况下，时刻t2和时刻t3是进行磁化的定时，但实际上并不需要进行磁化。 磁通指令计算部件31d也可以在模式切换到恒定模式时(时刻tl)，将磁铁磁通磁化为低的值。
图22是设想了适用无转数传感器控制的可变磁通电动机驱动系统的图。通常的 可变磁通电动机1为了高精度地控制产生转矩，而具备旋转角度传感器18等速度传感器， 但也有从传感器和接口电路的成本、电动机安装空间、因部件个数销减而产生的可靠性、以 及布线安装工数等观点出发，进行无转数传感器控制的情况。无转数传感器控制根据与转数成正比的感应电压而推测转数和旋转角度。因此， 在适用了无转数传感器控制的可变磁通电动机驱动系统中，在再启动时，也根据感应电压 决定初始相位。但是，如果在如图21所示那样在惰性模式或停止模式中使磁铁磁通成为0， 则可变磁通电动机1不产生感应电压，在再启动时的安全方面上，是不理想的。因此，在适用了无转数传感器控制的可变磁通电动机驱动系统中，如图22所示， 在惰性模式或停止模式下磁铁磁通不为0，而保持小的磁通值，由此确保安全性。另外，如上所述，还可以考虑在惰性模式下不停止变换器4的情况。特别在适用 无转数传感器控制的可变磁通电动机驱动系统中，有在惰性行驶中也不停止变换器4的情 况。因此，由于从感应电压的信息推测磁铁磁通方向，所以在惰性行驶中也不为零磁通，而 保持小的磁通值。如上所述，根据本实施例的可变磁通电动机驱动系统，在实施例2 5的效果以 夕卜，还针对电车(铁路车辆)所具有的加速模式、恒速模式、惰性模式、减速模式和停止模式 的各运转模式，能够在运转模式变更时将可变磁铁的磁通值控制为适当的值。另外，由于在不需要转矩的惰性模式和停止模式下磁通值为0或小的值，所以能 够防止因感应电压产生的刹车力的产生和向变换器4的过电压施加，并且降低必然损失， 在安全方面和效率方面双方都有效果。接着，说明实施例7。图23是表示本实施例的可变磁通电动机驱动系统的结构的 框图。与实施例相比，在以下的点上不同没有补偿载重计算部件19 ；在转矩指令计算部件 23和运转模式管理部件20e之间设置有档位换算部件27。另外，本实施例的可变磁通电动 机驱动系统适用于电动汽车或混合汽车。转矩指令计算部件23根据电动汽车或混合汽车的油门踩踏量或刹车踩踏量，计 算可变磁通电动机1的目标转矩。档位换算部件27根据从转矩指令计算部件23输出的转矩指令Tm *，阶段性地分 级将转矩换算为对应的档位，并且向运转模式管理部件20e输出档位。本实施例的档位是 指如实施例6中的电车的档位那样离散化的状态量。在本实施例中，在踩下油门时，成为从100%转矩 75%转矩为P4，从75%转矩 50%转矩为P3，50%转矩 25%转矩为P2，25%转矩 0%转矩为Pl的4阶段的动力运行 档位。另外，在踩下刹车时，成为从0 %转矩 -25 %转矩为Bl，从-25 %转矩 -50 %转 矩为B2，-50%转矩 -75%转矩为B3，-75%转矩 -100%转矩为B4的4阶段的刹车档 位。另外，切换器25与运转模式管理部件20e选择的运转模式对应地，选择从转矩指 令计算部件23或转数控制器14输出的转矩指令Tm *，输出到电流基准计算部件11和磁化 电流指令计算部件33。运转模式管理部件20e具有使电动汽车或混合汽车加速的运转模式(加速模式)；使其减速的运转模式(减速模式)；使其恒速运转的运转模式(恒速模式)；使其停止 的运转模式(停止模式)。进而，运转模式管理部件20e也可以具有使电动汽车或混合汽车惰性行驶的运转 模式(惰性模式)。另外，运转模式管理部件20e在加速模式中还具有与各档位对应的P4、 P3、P2、Pl模式，在减速模式中还具有与各档位对应的Bi、B2、B3、B4模式。运转模式管理部件20e选择与由转矩指令计算部件23计算出的转矩对应的运转模式。其他结构与实施例6 —样，因此省略重复的说明。接着，说明上述那样构成的本实施例的作用。图24是表示适用了本实施例的可变 磁通电动机驱动系统的电动汽车或混合汽车的控制状态的时序图。最初，驾驶者为了使电动汽车或混合汽车加速，踩下油门。在此，如果踩踏量与 80%转矩对应，则转矩指令计算部件23将对应的转矩指令Tm *输出到切换器25和档位换 算部件27。档位换算部件27根据转矩指令Tm*，将与80%转矩对应的档位P4输出到运转模 式管理部件20e。运转模式管理部件20e根据输入的档位P4，从多个运转模式中选择P4模式。另外，运转模式管理部件20e向PWM电路6输出H(高)的选通指令Gst，使变换 器4的动作开始。进而，切换器25因为P4模式的选择，所以选择转矩指令计算部件23的 转矩指令Tm*，输出到电流基准计算部件11和磁化电流指令计算部件33。如图25所示，在P4区域中，可变磁通电动机1被控制使得以规定转矩逐渐提高转 数。进而，如果在时刻t0，踩踏量与60%转矩对应，则转矩指令计算部件23向切换器 25和档位换算部件27输出对应的转矩指令Tm*。档位换算部件27根据转矩指令Tm *，向运转模式管理部件20e输出与60 %对应的 档位P3。运转模式管理部件20e根据输入的档位P3，从多个运转模式中选择P3模式。另外，在本实施例中与上述实施例一样，磁通指令计算部件31e在运转模式的模 式切换时进行磁化。基本上在本实施例的可变磁通电动机驱动系统中，进行与实施例6的 电车的情况一样的控制。如图25所示，在P3区域中，可变磁通电动机1被控制使得以比P4区域的转矩低 的规定转矩逐渐提高转数。磁通指令计算部件31e根据运转模式管理部件20e选择的运转模式、从伪微分器 8输出的转子旋转频率ω R，计算可变磁铁的目标磁通值，生成与目标磁通值对应的磁通指 令Φ *。加速模式的其他作用与实施例6的加速模式一样，因此省略重复的说明。运转模式管理部件20e如果输入了恒速指令(时刻tl)，则从多个运转模式中选 择恒速模式输出。另外，也可以由运转模式管理部件20e自身根据转数和档位，选择恒速模 式。在恒速模式下，可变磁通电动机1不需要大的转矩，但需要维持转数。因此，代替转矩指令计算部件23，而由转数控制器14输出转矩指令Tm*。即，在恒速模式下，转数指令 计算部件12e和转数控制器14有效。因此，切换器25因为恒速模式的选择，选择转数控制器14的转矩指令Tm*，输出 到电流基准计算部件11和磁化电流指令计算部件33。另外，转数控制器14进行转数控制器不只是在恒速模式的情况，也可以考虑在自动运转的情况下。恒速模式的其他作用与实施例6 —样，因此省略重复的说明。运转模式管理部件20e在档位和恒速指令的任意一个都OFF (没有输入)的情况 下，从多个运转模式中选择多个模式输出(时刻t2)。另外，在汽车运转时，难以设想既没有 踩下油门也没有踩下刹车的状态，但例如在混合汽车的控制属于引擎的控制的情况下，认 为是可变磁通电动机驱动系统选择惰性模式。惰性模式的其他作用与实施例6 —样，因此省略重复的说明。在时刻t3，驾驶者为了减速而踩下刹车。在此，如果踩踏量与-70%对应，则转矩 指令计算部件23将对应的转矩指令Tm *输出到切换器25和档位换算部件27。档位换算部件27根据转矩指令Tm \将与-70 %转矩对应的档位B3输出到运转模 式管理部件20e。运转模式管理部件20e根据输入的档位B3，从多个运转模式选择B3模式。另外，在时刻t3进行减速时，进行向最优磁通值的瞬间磁化。切换器25因为减速 模式的选择，选择转矩指令计算部件23的转矩指令Tm *，输出到电流基准计算部件11和磁 化电流指令计算部件33。如图25所示，在B3区域中，可变磁通电动机1被控制使得以规定转矩逐渐降低转数。B3模式和B4模式的其他作用与实施例6的减速模式一样，因此省略重复的说明。如上所述，根据本实施例的可变磁通电动机驱动系统，在实施例2 6的效果以 夕卜，还能够针对电动汽车或混合汽车所具有的加速模式、恒速模式、惰性模式、减速模式的 各模式，在运转模式变更时将可变磁铁的磁通值控制为适当的值。另外，由于阶段性地将与油门、刹车的踩踏量对应的转矩换算为档位，所以能够选 择与踩踏量对应的运转模式，根据运转模式将可变磁铁的磁通值磁化为与踩踏量对应的最 优磁通值。另外，本发明的可变磁通电动机驱动系统还能够适用于吸尘器。在该情况下，可以 考虑运转模式管理部件例如具有作为对吸尘器的指令的强/弱模式。在洗衣机、电梯、铁路车辆、电动汽车等使用驱动电动机的可变磁通电动机驱动系 统中利用本发明的可变磁通电动机驱动系统。
权利要求
一种可变磁通电动机驱动系统，其特征在于包括永磁铁电动机，具有作为低保持力的永磁铁的可变磁铁；变换器，驱动上述永磁铁电动机；磁化部件，供给用于控制上述可变磁铁的磁通的磁化电流；升压部件，使输入的直流电压升压到规定的目标值，输出到上述变换器。
2.根据权利要求1所述的可变磁通电动机驱动系统，其特征在于上述升压部件在通过上述磁化部件开始供给磁化电流之前，使输入的直流电压升压到 规定的目标值，输出到上述变换器。
3.根据权利要求2所述的可变磁通电动机驱动系统，其特征在于上述升压部件将比通常运转时输出到上述变换器的电压高的电压值设为上述规定的 目标值。
4.根据权利要求1 3的任意一个所述的可变磁通电动机驱动系统，其特征在于还包括计算部件，根据由上述磁化部件供给的磁化电流的大小、上述永磁铁电动机的转数、上 述可变磁铁所必需的磁通中的至少一个，计算出电压目标值，其中上述升压部件使输入的直流电压升压到由上述计算部件计算出的电压目标值，输出到 上述变换器。
5.根据权利要求4所述的可变磁通电动机驱动系统，其特征在于上述计算部件在根据由上述磁化部件供给的磁化电流的大小计算出电压目标值的情 况下，计算出上述磁化电流越大则越高的电压目标值。
6.根据权利要求4所述的可变磁通电动机驱动系统，其特征在于上述计算部件在根据上述永磁铁电动机的转数计算出电压目标值的情况下，计算出上 述永磁铁电动机的转数越高则越高的电压目标值。
7.根据权利要求1 6的任意一个所述的可变磁通电动机驱动系统，其特征在于 上述升压部件是直流斩波器。
8.根据权利要求7所述的可变磁通电动机驱动系统，其特征在于上述直流斩波器只在使为了由上述磁化部件开始磁化电流的供给而输入的直流电压 升压到规定的目标值时，进行开关动作。
9.根据权利要求8所述的可变磁通电动机驱动系统，其特征在于上述直流斩波器在进行开关动作时，使自己的开关频率比上述变换器的开关频率高。
10.根据权利要求1 9的任意一个所述的可变磁通电动机驱动系统，其特征在于还包括向上述升压部件供给直流电力的二次电池。
11.一种可变磁通电动机驱动系统，其特征在于包括 永磁铁电动机，具有作为低保持力的永磁铁的可变磁铁； 变换器，驱动上述永磁铁电动机；磁化部件，供给用于控制上述可变磁铁的磁通的磁化电流； 运转模式管理部件，从多个运转模式中选择1个运转模式；磁通指令计算部件，根据上述运转模式管理部件所选择出的运转模式，计算作为上述可变磁铁的磁通值，生成与上述磁通值对应的磁通指令，其中上述磁化部件供给与由上述磁通计算部件生成的磁通指令对应的磁化电流，控制上述 可变磁铁的磁通。
12.根据权利要求11所述的可变磁通电动机驱动系统，其特征在于上述运转模式管理部件所具有的多个运转模式的至少一个是基于上述永磁铁电动机 的转矩和转数的至少一个的运转模式。
13.根据权利要求11或12所述的可变磁通电动机驱动系统，其特征在于上述运转模式管理部件所具有的多个运转模式的至少一个是基于上述变换器的动作 状态或停止状态的运转模式。
14.根据权利要求11 13的任意一个所述的可变磁通电动机驱动系统，其特征在于 上述磁通指令计算部件与上述运转模式管理部件选择的运转模式对应地，根据该可变磁通电动机驱动系统的效率改善信息、安全性改善信息、噪音改善信息的至少一个，计算成 为上述可变磁铁的目标的磁通值，生成与上述磁通值对应的磁通指令。
15.根据权利要求11 14的任意一个所述的可变磁通电动机驱动系统，其特征在于还 包括转数指令计算部件，根据上述运转模式管理部件选择的运转模式计算上述永磁铁电动 机的目标转数，并且在由上述磁化部件变更上述可变磁铁的磁通时将上述永磁铁电动机的 目标转数设定为未满当前的转数的值或停止。
16.根据权利要求11 15的任意一个所述的可变磁通电动机驱动系统，其特征在于还 包括转矩指令计算部件，根据上述运转模式管理部件选择的运转模式计算成为上述永磁铁 电动机的目标的转矩，并且在由上述磁化部件变更上述可变磁铁的磁通时将成为上述永磁 铁的目标的转矩设定为未满当前的转矩的值或零近旁。
17.根据权利要求11 16的任意一个所述的可变磁通电动机驱动系统，其特征在于 上述运转模式管理部件具有使电梯加速的情况下的运转模式；使上述电梯减速的情况下的运转模式；使上述电梯恒速运转的情况下的运转模式；使上述电梯停止的情况下的 运转模式。
18.根据权利要求17所述的可变磁通电动机驱动系统，其特征在于上述磁通指令计算部件还与上述电梯的轿箱内的承载载重对应地计算成为上述可变 磁铁的目标的磁通值，生成与上述磁通值对应的磁通指令。
19.根据权利要求11 16的任意一个所述的可变磁通电动机驱动系统，其特征在于 上述运转模式管理部件具有由洗衣机对洗涤物进行洗涤的情况下的运转模式；由上述洗衣机进行漂洗的情况下的运转模式；由洗衣机进行脱水的情况下的运转模式；由上述 洗衣机进行干燥的情况下的运转模式。
20.根据权利要求19所述的可变磁通电动机驱动系统，其特征在于上述磁通指令计算部件与容纳在上述洗衣机内的洗涤物的量对应地计算成为上述可 变磁铁的目标的磁通值，生成与上述磁通值对应的磁通指令。
21.根据权利要求11 16的任意一个所述的可变磁通电动机驱动系统，其特征在于 上述运转模式管理部件具有空调机进行急速制冷制暖的情况下的加速运转的运转模式；上述空调机达到目标温度后进行的恒定运转的运转模式。
22.根据权利要求21所述的可变磁通电动机驱动系统，其特征在于上述磁通指令计算部件还与外部气温对应地计算成为上述可变磁铁的目标的磁通值， 生成与上述磁通值对应的磁通指令。
23.根据权利要求11 16的任意一个所述的可变磁通电动机驱动系统，其特征在于 上述运转模式管理部件具有使铁路车辆加速的情况下的运转模式；使上述铁路车辆减速的情况下的运转模式；使上述铁路车辆恒速运转的情况下的运转模式；使上述铁路车 辆惰性行驶的情况下的运转模式；使上述铁路车辆停止的情况下的运转模式。
24.根据权利要求23所述的可变磁通电动机驱动系统，其特征在于上述磁通指令计算部件还与上述铁路车辆内的承载载重对应地计算成为上述可变磁 铁的目标的磁通值，生成与上述磁通值对应的磁通指令。
25.根据权利要求11 15的任意一个所述的可变磁通电动机驱动系统，其特征在于 上述运转模式管理部件具有使电动汽车或混合汽车加速的情况下的运转模式；使上述电动汽车或混合汽车减速的情况下的运转模式；使上述电动汽车或混合汽车恒速运转的 情况下的运转模式；使上述电动汽车或混合汽车停止的情况下的运转模式。
26.根据权利要求25所述的可变磁通电动机驱动系统，其特征在于还包括 转矩指令计算部件，根据对上述电动汽车或上述混合汽车的油门踩踏量或刹车踩踏量，计算成为永磁铁电动机的目标的转矩，上述运转模式管理部件选择与由上述转矩指令计算部件计算出的转矩对应的运转模式。
全文摘要
本发明的可变磁通电动机驱动系统具备具有作为低保持力的永磁铁的可变磁铁的可变磁铁电动机(1)；驱动上述可变磁铁电动机(1)的变换器；供给用于控制上述可变磁铁的磁通的磁化电流的作为磁化部件的变换器；使输入的直流电压升压到规定的目标值，输出到上述变换器的升压部件。根据上述可变磁通电动机驱动系统，在确保在控制可变磁铁的磁通时流过磁化电流所需要的电压的同时，能够小型化和高效化。
文档编号H02P21/00GK101803176SQ20088010759
公开日2010年8月11日 申请日期2008年9月16日 优先权日2007年9月18日
发明者堺和人, 结城和明, 饼川宏 申请人:株式会社东芝