控制永磁鐵同步電動機的d軸電流的電動機控制裝置制造方法及圖紙

本實用新型專利技術提供的電動機控制裝置進行獨立地控制永磁鐵同步電動機的q軸電流和d軸電流的向量控制。該電動機控制裝置具備：檢測永磁鐵同步電動機的q軸電流和d軸電流的q軸電流和d軸電流檢測部；生成q軸電流指令值的q軸電流指令值生成部；生成永磁鐵同步電動機的穩定時的永磁鐵的溫度上升量為最小的d軸電流指令值的d軸電流指令值生成部；以及驅動永磁鐵同步電動機的驅動部。（*該技術在2022年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及一種電動機控制裝置，其為了迅速并且穩定地生成永磁鐵同步電動機的轉矩，而進行獨立地控制永磁鐵同步電動機的q軸電流和d軸電流的向量控制，其中該永磁鐵同步電動機具有設置有繞組和永磁鐵中的一方的定子和設置有另一方的可動元件。
技術介紹
進行向量控制的電動機控制裝置例如對通過變換器、濾波電容器和逆變器而被施加了來自電源(例如三相交流電源)的交流電壓的電動機進行控制。在該情況下，電動機控制裝置根據流過電動機的電流(例如U相電流、V相電流和W相電流)和電動機的可動元件(例如轉子)的位置(例如旋轉角度)，檢測永磁鐵同步電動機的q軸電流和d軸電流，并且根據來自上位控制電路(例如CNC (數值控制裝置))等的各種指令等，生成q軸電流指令值和d軸電流指令值。另外，電動機控制裝置根據檢測出的q軸電流和q軸電流指令值之間的差、檢測出的d軸電流和d軸電流指令值之間的差，生成PWM信號，為了驅動電動機而將PWM信號輸出到逆變器。以前，在進行向量控制的電動機控制裝置中，為了能夠在鐵損耗變大的高速時也能夠高效地驅動電動機，例如如日本特開2008-236948號公報(JP2008-236948A)所記載的那樣，提出了一種電動機控制裝置，其生成電動機的鐵損耗和銅損耗的合計為最小的d軸電流指令值。在通過電動機控制裝置控制在定子(例如stator)和可動元件(例如轉子)的任意一方上設置有永磁鐵的永磁鐵同步電動機的情況下，會因過熱而造成永磁鐵的熱減磁，永磁鐵同步電動機有時無法迅速并且穩定地生成轉矩。因此，為了避免因過熱造成的永磁鐵的熱減磁的情況，必須盡量地減小永磁鐵同步電動機的穩定時的永磁鐵的溫度上升量。但是，在生成鐵損耗和銅損耗的合計為最小的d軸電流指令值的現有的電動機控制裝置中，在設置有永磁鐵的定子或可動元件中集中產生損耗的情況下，永磁鐵成為過熱狀態，有時產生永磁鐵的熱減磁。
技術實現思路
作為一個形式，本技術提供一種電動機控制裝置，其能夠避免因過熱而造成永磁鐵同步電動機的永磁鐵的熱減磁的情況。根據本技術的一個形式，電動機控制裝置具備:q軸電流和d軸電流檢測部，其根據流過永磁鐵同步電動機的第一相的電流、第二相的電流和第三相的電流中的至少二個以及可動元件的位置，檢測永磁鐵同步電動機的q軸電流和d軸電流，其中，該永磁鐵同步電動機具有設置有繞組和永磁鐵中的一方的定子和設置有另一方的可動元件；q軸電流指令值生成部，其根據與可動元件對應的速度指令值，生成q軸電流指令值；d軸電流指令值生成部,其根據可動元件的速度,生成永磁鐵同步電動機的穩定時的永磁鐵的溫度上升量為最小的d軸電流指令值；驅動部，其根據q軸電流、d軸電流、q軸電流指令值和d軸電流指令值，驅動永磁鐵同步電動機。優選根據與d軸電流的值對應地變化的永磁鐵的溫度上升量的函數，設定永磁鐵的溫度上升量為最小的d軸電流指令值，對可動元件的每個速度設定與d軸電流的值對應地變化的永磁鐵的溫度上升量的函數。優選根據與可動元件的速度對應地變化的d軸電流的值的函數，設定永磁鐵的溫度上升量為最小的d軸電流指令值。優選根據永磁鐵同步電動機的渦流損耗和銅損耗，設定與可動元件的速度對應地變化的d軸電流的值的函數。優選根據對可動元件的每個速度測定的永磁鐵的溫度，設定與可動元件的速度對應地變化的d軸電流的值的函數。優選通過至少一條直線來近似與可動元件的速度對應地變化的d軸電流的值的函數。根據本技術的一個形式，根據可動元件的速度生成永磁鐵同步電動機的穩定時的永磁鐵的溫度上升量為最小的d軸電流指令值，因此能夠使永磁鐵同步電動機的穩定時的永磁鐵的溫度上升量成為最小。因此，由于損耗不集中在設置有永磁鐵的定子或可動元件上而永磁鐵不會成為過熱狀態，能夠避免因過熱造成永磁鐵的熱減磁的情況。附圖說明通過與附圖相關聯的以下的實施方式的說明，來進一步明了本技術的目的、特征和優點。在附圖中，圖1是具有本技術的實施方式的電動機控制裝置的系統的框圖。圖2是表示轉速和永磁鐵的溫度上升量為最小的d軸電流的查找表的一個例子的圖。圖3是表示與d軸電流的值對應地變化的永磁鐵的溫度上升量的函數的圖表。圖4是表示與轉速對應地變化的永磁鐵的溫度上升量為最小的d軸電流的值的函數的圖表。圖5是表示用三條直線對與轉速對應地變化的永磁鐵的溫度上升量為最小的d軸電流的值的函數進行近似所得的函數的圖表。圖6是表示與轉速對應地變化的永磁鐵的溫度上升量為最小的d軸電流的值的函數的圖表。圖7是表示用三條直線對與轉速對應地變化的永磁鐵的溫度上升量為最小的d軸電流的值的函數進行近似所得的函數的圖表。具體實施方式參照附圖，說明本技術的電動機控制裝置的實施方式。如果參照附圖，則圖1是具有本技術的實施方式的電動機控制裝置的系統的框圖。圖1所示的系統具備三相交流電源1、變換器2、濾波用電容器3、逆變器4、永磁鐵同步電動機5、被驅動體6、旋轉角度檢測部7、轉速運算部8、存儲器9、電動機控制裝置10以及上位控制裝置21。變換器2例如由多個(三相交流的情況下為6個)整流二極管以及分別與這些整流二極管逆并聯的晶體管構成，將從三相交流電源I供給的交流電變換為直流電。濾波用電容器3為了對由變換器2的直流二極管整流了的電壓進行平滑化而與變換器2并聯連接。逆變器4與濾波用電容器3并聯連接，例如由多個(三相交流的情況下為6個)整流二極管以及分別與這些整流二極管逆并聯的晶體管構成，通過根據后面說明的PWM信號Vpwm進行晶體管的導通截止動作，而將由變換器2變換后的直流電變換為交流電。永磁鐵同步電動機5連接有工作臺、臂、可與工作臺和臂裝卸的工件等被驅動體6，例如用于改變在機床中保持工件的工作臺的位置、姿勢，但也可以用于使機器人的臂進行旋轉操作等。在本實施方式中，將永磁鐵同步電動機5設為旋轉型伺服電動機,該旋轉型伺服電動機具有:安裝有旋轉角度檢測部7的具有旋轉軸51的作為可動元件的轉子52 ;配置為圍住轉子52的作為定子的定子53。轉子52具有間隔90 °配置的4個永磁鐵54a、54b、54c、54d。永磁鐵54a、54b、54c、54d被配置成定子53側的端部相對于轉子52的旋轉方向相互離開90度，并且永磁鐵54a、54b、54c、54d的外側的端部交替地成為N極、S極、N極和S極。定子53具有間隔120°配置的3個繞組55u、55v、55w，它們分別被供給作為第一相的電流、第二相的電流、第三相的電流的U相電流Iu、V相電流Iv、W相電流Iw。因此，永磁鐵同步電動機5作為三相同步電動機而發揮作用。在本實施方式中，定子53具有線圈(繞組55u、55v、55w)，成為接受電力的一次側，轉子52具有磁鐵(永磁鐵54a、54b、54c、54d)，成為從一次側接受力的二次側。旋轉角度檢測部7由檢測轉子52的旋轉角度Θ作為可動元件的位置的旋轉編碼器構成。轉速運算部8被輸入旋轉角度Θ，通過按照時間對旋轉角度Θ進行微分，運算出相當于U相電流IU、V相電流Iv和W相電流Iw的頻率的轉子52的轉速ω作為可動元件的速度，并將轉速ω輸出到電動機控制裝置10。存儲器9，如圖2所示那樣，存儲轉速ω, (k=l，2……η)和永磁鐵同步電動機5的穩定時的永磁鐵54a、54b、54c、54d的本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種電動機控制裝置（10），其進行獨立地控制永磁鐵同步電動機（5）的q軸電流和d軸電流的向量控制，該電動機控制裝置的特征在于，包括：q軸電流和d軸電流檢測部（11），其根據流過永磁鐵同步電動機的第一相的電流、第二相的電流和第三相的電流（IU、IV、IW）中的至少二個以及可動元件的位置（θ），檢測永磁鐵同步電動機的q軸電流（Iq）和d軸電流（Id），其中，該永磁鐵同步電動機具有設置有繞組（55u、55v、55w）和永磁鐵（54a、54b、54c、54d）中的一方的定子（53）和設置有另一方的可動元件（52）；q軸電流指令值生成部（12），其根據與可動元件對應的速度指令值（ωcom），生成q軸電流指令值（Iqcom）；d軸電流指令值生成部（13），其根據可動元件的速度（ω），生成永磁鐵同步電動機的穩定時的永磁鐵的溫度上升量為最小的d軸電流指令值（Idcom）；驅動部（14），其根據上述q軸電流、上述d軸電流、上述q軸電流指令值和上述d軸電流指令值，驅動上述永磁鐵同步電動機。

【技術特征摘要】
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【專利技術屬性】
技術研發人員：赤迫陽一，
申請(專利權)人：發那科株式會社，
類型：實用新型
國別省市：