专利名称：无电刷电动机控制方法、无电刷电动机控制装置及电动式动力转向装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种无电刷电动机(Brushless Motor)的转矩脉动降低技术,特别涉及适用于作为电动式动力转向装置(electronic power steering)的驱动源使用的无电刷电动机而有效的技术。
背景技术：
近年来，作为电动式动力转向装置(以下简称EPS)等的驱动源，在转子(rotor)内部埋设有永磁铁(permanent magnet)的方式的所谓的 IPM (Interior Permanent Magnet 内嵌永久磁铁)型电机(以下简称为IPM电机)的使用不断增加。对于IPM电机，由于磁铁埋设于转子，因而d轴(永磁铁的中心轴)方向和q轴(与d轴电、磁正交的轴)方向的电感 (inductance)差大,转子将产生磁阻转矩Tr (reluctance)。因此,在IPM电机中，能够利用永磁铁产生的电磁转矩Tm和磁阻转矩Tr，使电动机整体的总转矩Tt变大。因此，IPM电机不仅可以用于EPS，对于电动汽车、混合动力车、空调等家电产品、各种产业机械等而言也可以作为高效率、高转矩的电动机，从而扩大其使用范围。
在IPM 电机(Interior Permanent Magnet Motor)中，总转矩(total torque) Tt 以如下方式表示，通常实施使针对同一电流产生的转矩最大化的所谓的最大转矩控制(进角控制)。
权利要求
1.一种无电刷电动机的控制方法，该无电刷电动机具备定子和转子，所述定子具有线间的感应电压为正弦波波形的多相的电枢绕组，所述转子埋设有永磁铁且可自由旋转地配置于所述定子的内侧，该无电刷电动机利用所述永磁铁的磁吸力所产生的电磁转矩、和基于磁路的电感差的磁阻转矩使所述转子旋转，所述无电刷电动机的控制方法的特征在于，根据该无电刷电动机的负荷状态，计算表示该无电刷电动机中输出最大转矩的绕组电流值的基波电流，根据示出所述电枢绕组的相电流和用于计算第I谐波分量的参数的关系的修正映射来计算所述第I谐波分量，所述第I谐波分量是与所述电磁转矩所引起的转矩脉动具有相同振幅·相同周期的相反相位的谐波分量，根据示出所述电枢绕组的相电流和用于计算第2谐波分量的参数的关系的修正映射来计算所述第2谐波分量，所述第2谐波分量是与叠加了所述第I谐波分量的状态下产生的所述磁阻转矩所引起的转矩脉动具有相同振幅·相同周期的相反相位的谐波分量， 对所述基波电流叠加所述第I和第2谐波分量，从而修正对所述电枢绕组供给的电流。
2.根据权利要求1所述的无电刷电动机的控制方法，其特征在于，所述修正映射具有 表示所述电枢绕组的相电流与所述第I和第2谐波分量的振幅的关系的谐波系数映射；以及表示所述电枢绕组的相电流、与转矩脉动波形和所述第I以及第2谐波分量之间的相位偏差的关系的相位调整映射。
3.根据权利要求2所述的无电刷电动机的控制方法，其特征在于，所述第I谐波分量是对q轴方向的基波电流Iqb附加的BsinN ( θ+β )，其中，B为谐波振幅系数，N为正整数，Θ为旋转角(电角度)，β为相位偏差，所述第2谐波分量是对d轴方向的基波电流Idb附加的AsinN ( θ+α )，其中，A为谐波振幅系数，N为正整数，Θ为旋转角(电角度)，α为相位偏差，所述谐波系数映射存储有所述电枢绕组的相电流和所述谐波振幅系数Α，B之间的关系，所述相位调整映射存储有所述电枢绕组的相电流和所述相位偏差α，β之间的关系。
4.根据权利要求广3中任一项所述的无电刷电动机的控制方法，其特征在于，在该无电刷电动机的转矩脉动率超过5%的高负荷区域，所述第I和第2谐波分量叠加到所述基波电流上。
5.根据权利要求1所述的无电刷电动机的控制方法，其特征在于，所述无电刷电动机被作为电动式动力转向装置的驱动源来使用。
6.一种无电刷电动机的控制装置，该无电刷电动机具备定子和转子，所述定子具有线间的感应电压为正弦波波形的多相的电枢绕组，所述转子埋设有永磁铁且可自由旋转地配置于所述定子的内侧，该无电刷电动机利用所述永磁铁的磁吸力所产生的电磁转矩、和基于磁路的电感差的磁阻转矩使所述转子旋转，所述无电刷电动机的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，根据该无电刷电动机的负荷状态，计算表示该无电刷电动机中输出最大转矩的绕组电流值的基波电流；修正分量计算部，根据所述电流传感器检测出的相电流值，计算与所述电磁转矩所引起的转矩脉动具有相同振幅·相同周期的相反相位的第I谐波分量、和与叠加了所述第I 谐波分量的状态下产生的所述磁阻转矩所引起的转矩脉动具有相同振幅 相同周期的相反相位的第2谐波分量；修正映射，示出所述相电流与用于计算所述第I和第2谐波分量的参数的关系；以及电流修正部，将所述修正分量计算部计算出的所述第I和第2谐波分量叠加到所述基波电流，从而修正对所述电枢绕组供给的电流。
7.根据权利要求6所述的无电刷电动机的控制装置，其特征在于，所述修正映射具有 表示所述电枢绕组的相电流与所述第I和第2谐波分量的振幅的关系的谐波系数映射；以及表示所述电枢绕组的相电流、与转矩脉动波形和所述第I以及第2谐波分量之间的相位偏差的关系的相位调整映射。
8.根据权利要求6或7所述的无电刷电动机的控制装置，其特征在于，所述无电刷电动机被作为电动式动力转向装置的驱动源来使用。
9.一种电动式动力转向装置，是将无电刷电动机作为驱动源来使用的电动式动力转向装置，该无电刷电动机具备定子和转子，所述定子具有线间的感应电压为正弦波波形的多相的电枢绕组，所述转子埋设有永磁铁且可自由旋转地配置于所述定子的内侧，该无电刷电动机利用所述永磁铁的磁吸力所产生的电磁转矩、和基于磁路的电感差的磁阻转矩使所述转子旋转，该电动式动力转向装置的特征在于，根据该无电刷电动机的负荷状态，计算表示该无电刷电动机中输出最大转矩的绕组电流值的基波电流，根据示出所述电枢绕组的相电流和用于计算第I谐波分量的参数的关系的修正映射来计算所述第I谐波分量，所述第I谐波分量是与所述电磁转矩所引起的转矩脉动具有相同振幅·相同周期的相反相位的谐波分量，根据示出所述电枢绕组的相电流和用于计算第2谐波分量的参数的关系 的修正映射来计算所述第2谐波分量，所述第2谐波分量是与叠加了所述第I谐波分量的状态下产生的所述磁阻转矩所引起的转矩脉动具有相同振幅·相同周期的相反相位的谐波分量， 对所述基波电流叠加所述第I和第2谐波分量，从而修正对所述电枢绕组供给的电流。
全文摘要
本发明提供一种无电刷电动机控制方法、无电刷电动机控制装置及电动式动力转向装置。IPM型无电刷电动机(3)的控制装置(50)，具有基本电流计算部(52)，计算表示最大转矩控制所产生的绕组电流值的基波电流；修正分量计算部(59)，根据电流传感器(64)检测到的相电流值，计算抵消电磁转矩所引起的转矩脉动的第1谐波分量Bsin6(θ+β)、和抵消磁阻转矩所引起的转矩脉动的第2谐波分量Asin6(θ+α)；修正映射(58)，存储相电流与第1和第2谐波分量的参数A、B、α、β的关系；以及电流修正部(60)，将第1和第2谐波分量叠加到基波电流，从而对供给电流进行修正并产生电流指令值Id’、Iq’。
文档编号H02P21/14GK103023417SQ201210363609
公开日2013年4月3日 申请日期2012年9月26日 优先权日2011年9月27日
发明者大久保雅通 申请人:株式会社美姿把