JP5671920B2 - Motor drive device - Google Patents
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Description
本発明は、電動車両等に適用され、モータと、モータの電気角情報を取得するために２つの検出信号を出力するレゾルバと、を備えるモータ駆動装置に関する。 The present invention is applied to an electric vehicle or the like, and relates to a motor drive device including a motor and a resolver that outputs two detection signals in order to acquire electrical angle information of the motor.
モータの電気角をレゾルバで検出する際、モータからの漏れ磁束により、検出角度に誤差を生じる。その誤差の影響を抑制するために、従来、モータ電流値と検出角度誤差の相関をあらかじめ実験やシミュレーションにより取得しておき、その相関を利用して検出角度を補正するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。 When the electric angle of the motor is detected by a resolver, an error occurs in the detection angle due to leakage magnetic flux from the motor. In order to suppress the influence of the error, there is conventionally known a method in which a correlation between a motor current value and a detected angle error is acquired in advance by experiments or simulations, and the detected angle is corrected using the correlation ( For example, see Patent Document 1).
しかしながら、上記先行技術では、予め電流量と検出角度誤差の相関データを取得し、その相関により検出角度を補正するという構成になっているため、以下の問題がある。 However, the above prior art has the following problems because it has a configuration in which correlation data between a current amount and a detection angle error is acquired in advance and the detection angle is corrected based on the correlation.
(1) 予め電流量と検出角度誤差の関係を取得する必要がある。またそのデータを記憶するメモリが必要。特に高精度が必要となる場合は、電流量と検出角度誤差の相関のデータ量が多くなり、大きなメモリ容量が必要となる。 (1) It is necessary to obtain the relationship between the current amount and the detection angle error in advance. A memory to store the data is also required. In particular, when high accuracy is required, the data amount of the correlation between the current amount and the detection angle error increases, and a large memory capacity is required.
(2) モータ電流はスイッチングによるリップル電流を含んでおり、高精度の電流検出は容易ではない。したがって、電気角検出の精度が悪い。 (2) The motor current includes ripple current due to switching, and high-precision current detection is not easy. Therefore, the accuracy of electrical angle detection is poor.
(3) モータとレゾルバの製造ばらつきにより、電流量と検出角度誤差の相関データがどのモータとレゾルバの組み合わせに対して正確であるとはいえないため、正確な補正ができない場合がある。 (3) Due to manufacturing variations between the motor and the resolver, the correlation data between the amount of current and the detected angle error cannot be said to be accurate for any motor / resolver combination, and therefore, accurate correction may not be possible.
本発明は、上記問題に着目してなされたもので、電流量と検出角度誤差の相関データを予め取得したり、検出角度を補正したりすることなく、精度良く電気角を算出することができるモータ駆動装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made paying attention to the above problem, and can accurately calculate an electrical angle without acquiring correlation data between a current amount and a detection angle error in advance or correcting the detection angle. An object is to provide a motor drive device.
上記目的を達成するため、本発明のモータ駆動装置は、３相ブラシレスモータと、ＶＲ型レゾルバと、電気角算出手段と、を備える手段とした。
前記３相ブラシレスモータは、回転駆動により漏れ磁束を発生する。
前記ＶＲ型レゾルバは、３相ブラシレスモータの漏れ磁束によるノイズが、２つの検出信号に対して同一に混入するような設定とされ、３相ブラシレスモータの回転軸位置である電気角を検出する。
前記電気角算出手段は、ＶＲ型レゾルバからの２つの検出信号に基づいて、前記電気角を算出する。
そして、３相ブラシレスモータの漏れ磁束によるノイズが、２つの検出信号に対して同一に混入する設定は、３相ブラシレスモータの回転軸とＶＲ型レゾルバの回転軸を同軸配置にすると共に、２つの検出信号を検出するための検出コイルのそれぞれが、３相ブラシレスモータのＵ相，Ｖ相，Ｗ相の励磁コイルと同一の位置関係になるように配置することでなされる。
In order to achieve the above object, the motor driving apparatus of the present invention is a means including a three-phase brushless motor, a VR type resolver, and an electrical angle calculation means.
The three-phase brushless motor generates a leakage magnetic flux by rotational driving.
The VR resolver is set so that noise caused by leakage magnetic flux of the three-phase brushless motor is mixed with the two detection signals in the same manner, and detects the electrical angle that is the rotational axis position of the three-phase brushless motor.
The electrical angle calculation means calculates the electrical angle based on two detection signals from the VR resolver.
The setting that the noise caused by the leakage magnetic flux of the three-phase brushless motor is mixed in the two detection signals is the same as that of the three-phase brushless motor and the VR resolver. Each detection coil for detecting the detection signal is arranged so as to have the same positional relationship as the U-phase, V-phase, and W-phase excitation coils of the three-phase brushless motor.
よって、ＶＲ型レゾルバの２つの検出信号に対して、３相ブラシレスモータの漏れ磁束によるノイズが、同一に混入するようなモータとＶＲ型レゾルバの構成とされる。
したがって、ＶＲ型レゾルバからの２つの検出信号に基づいて電気角を算出するに際し、２つの検出信号の差分をとることでノイズを除去することが可能となり、精度の高い電気角の算出ができる。すなわち、電気角の算出の際、電流量と検出角度誤差の相関データを予め取得したり、検出角度を補正したりすることを要しない。
この結果、電気角に誤差が混入した場合に発生するモータノイズ電流の影響で発生する機械的な振動やノイズ音を抑制することが可能となる。
Thus, for the two detection signals of the VR resolver, the noise due to the leakage magnetic flux of the three-phase brushless motor is a motor and VR resolver as mixed in the same configuration.
Therefore, when calculating the electrical angle based on the two detection signals from the VR resolver, it is possible to remove noise by taking the difference between the two detection signals, and the electrical angle can be calculated with high accuracy. That is, when calculating the electrical angle, it is not necessary to previously acquire correlation data between the amount of current and the detected angle error, or to correct the detected angle.
As a result, it is possible to suppress mechanical vibration and noise generated due to the influence of the motor noise current generated when an error is mixed in the electrical angle.
以下、本発明のモータ駆動装置を実現する最良の形態を、図面に示す実施例１に基づいて説明する。 Hereinafter, the best mode for realizing a motor drive device of the present invention will be described based on Example 1 shown in the drawings.
まず、構成を説明する。
図１は、実施例１のモータ駆動装置が適用された電気自動車のモータ制御構成を示す全体ブロック図である。以下、図１に基づき全体構成を説明する。
First, the configuration will be described.
FIG. 1 is an overall block diagram illustrating a motor control configuration of an electric vehicle to which the motor driving device of the first embodiment is applied. The overall configuration will be described below with reference to FIG.
実施例１のモータ駆動装置が適用されたモータ制御構成は、図１に示すように、速度制御器１と、電流制御器２と、インバータ３と、３相ブラシレスモータ４（モータ）と、ＶＲ型レゾルバ５（レゾルバ）と、電気角算出器６（電気角算出手段）と、を備える。 As shown in FIG. 1, the motor control configuration to which the motor driving device of the first embodiment is applied includes a speed controller 1, a current controller 2, an inverter 3, a three-phase brushless motor 4 (motor), and a VR. A mold resolver 5 (resolver) and an electrical angle calculator 6 (electrical angle calculation means) are provided.
前記速度制御器１は、モータ駆動目標値として算出された速度指令値と、電気角算出器６からの速度算出値に基づき、電流指令値を求める。ここで、速度算出値とは、電気角θの変化速度をあらわす値である。 The speed controller 1 obtains a current command value based on the speed command value calculated as the motor drive target value and the speed calculated value from the electrical angle calculator 6. Here, the speed calculation value is a value representing the change speed of the electrical angle θ.
前記電流制御器２は、速度制御器１からの電流指令値と、インバータ３および３相ブラシレスモータ４からの電流検出値に基づき、電圧指令値を求める。この電流制御器２においては、通常、３相→２相変換、２相→３相変換を行う。その際に電気角算出器６からの電気角算出値を使用する。 The current controller 2 obtains a voltage command value based on the current command value from the speed controller 1 and the detected current value from the inverter 3 and the three-phase brushless motor 4. In the current controller 2, normally, three-phase → two-phase conversion, two-phase → three-phase conversion is performed. At that time, the electrical angle calculation value from the electrical angle calculator 6 is used.
前記インバータ３は、電流制御器２からの電圧指令値に基づき、内蔵するスイッチをオンオフすることで、所望の電流を３相ブラシレスモータ４に流す。 The inverter 3 causes a desired current to flow through the three-phase brushless motor 4 by turning on and off a built-in switch based on a voltage command value from the current controller 2.
前記３相ブラシレスモータ４（インナロータ）は、回転駆動によりモータ漏れ磁束を発生する。このモータ漏れ磁束は、ＶＲ型レゾルバ５に対し影響を与える。ここで、モータ漏れ磁束とは、モータ巻線（コイル）に流れる負荷電流に応じて各コイルに独立して鎖交する磁束をいう。 The three-phase brushless motor 4 (inner rotor) generates a motor leakage magnetic flux by rotational driving. This motor leakage magnetic flux affects the VR resolver 5. Here, the motor leakage magnetic flux refers to a magnetic flux that is linked to each coil independently according to a load current flowing through the motor winding (coil).
前記ＶＲ型レゾルバ５は、３相ブラシレスモータ４の漏れ磁束によるノイズが、２つの検出信号V1,V2に対して同一に混入するような設定とされ、３相ブラシレスモータ４の回転軸位置である電気角θを検出する。 The VR resolver 5 is set so that noise due to leakage magnetic flux of the three-phase brushless motor 4 is mixed in the two detection signals V1 and V2, and is the rotational axis position of the three-phase brushless motor 4. The electrical angle θ is detected.
前記電気角算出器６は、ＶＲ型レゾルバ５からの２つの検出信号V1,V2に基づいて、電気角算出値を求める。なお、速度算出値は、電気角算出を２度行い、その算出タイミングの差の時間に変化した電気角を求めることで得られる。ここで、電気角算出器６は、レゾルバＩＣを使用せず、電気角を算出する処理を、ＶＲ型レゾルバ５からの２つの検出信号V1,V2に基づく、マイクロコンピュータを用いた演算処理により算出する。レゾルバＩＣとは、90°ずれた２つの検出信号が入力されると、アークタンジェントをとることで電気角のデジタル値を出力する専用ＩＣをいう。 The electrical angle calculator 6 obtains an electrical angle calculated value based on the two detection signals V1, V2 from the VR resolver 5. The speed calculation value is obtained by calculating the electrical angle twice and obtaining the electrical angle that has changed during the difference in the calculation timing. Here, the electrical angle calculator 6 does not use the resolver IC, and calculates the process of calculating the electrical angle by an arithmetic process using a microcomputer based on the two detection signals V1 and V2 from the VR resolver 5. To do. The resolver IC is a dedicated IC that outputs a digital value of an electrical angle by taking an arc tangent when two detection signals shifted by 90 ° are input.
図２〜図４は、実施例１のモータ駆動装置の３相ブラシレスモータ４とＶＲ型レゾルバ５を示す図である。以下、図２〜図４に基づき、モータ漏れ磁束により同一のノイズが検出信号V1,V2に混入するようにするための３相ブラシレスモータ４とＶＲ型レゾルバ５の構成について説明する。 2 to 4 are diagrams showing the three-phase brushless motor 4 and the VR resolver 5 of the motor driving apparatus according to the first embodiment. Hereinafter, the configuration of the three-phase brushless motor 4 and the VR resolver 5 for causing the same noise to be mixed into the detection signals V1 and V2 by the motor leakage magnetic flux will be described with reference to FIGS.
前記３相ブラシレスモータ４と前記ＶＲ型レゾルバ５は、図２に示すように、共通のロータ回転軸７により連結され、回転軸心CLが同一の同軸配置とされている。 As shown in FIG. 2, the three-phase brushless motor 4 and the VR resolver 5 are connected by a common rotor rotation shaft 7, and the rotation axis CL is the same coaxial arrangement.
前記３相ブラシレスモータ４は、図３に示すように、Ｕ相コイル40U，Ｖ相コイル40V，Ｗ相コイル40Wの励磁コイルが巻き付けられたステータ４１と、図外の永久磁石が埋設されたロータ４２と、を有する。Ｕ相コイル40U，Ｖ相コイル40V，Ｗ相コイル40Wは、これら３つのコイル群を一組とし、１組または複数組のコイル群が、ステータ４１の内側に配列される。 As shown in FIG. 3, the three-phase brushless motor 4 includes a stator 41 around which excitation coils of a U-phase coil 40U, a V-phase coil 40V, and a W-phase coil 40W are wound, and a rotor in which permanent magnets (not shown) are embedded. 42. The U-phase coil 40U, the V-phase coil 40V, and the W-phase coil 40W have these three coil groups as one set, and one or more coil groups are arranged inside the stator 41.
前記ＶＲ型レゾルバ５は、磁路中に設けたギャップの変動によりトランスの効率が変化することを利用した可変リラクタンス（ＶＲ）によるレゾルバである。このＶＲ型レゾルバ５は、図４に示すように、励磁コイル50aとsinコイル50b（検出コイル）とcosコイル50c（検出コイル）が巻き付けられたステータ５１と、巻線の無いロータ５２と、を有し、ロータ５２に巻線を必要としない点を特徴とする。ＶＲ型レゾルバ５の場合、励磁コイル50aを一次コイルとし、90°ずれた２つの検出信号V1,V2を検出するためのsinコイル50bとcosコイル50cを二次コイルとする。sinコイル50bとcosコイル50cは、これら２つのコイル群を一組とし、１組または複数組のコイル群が、ステータ５１の内側に配列される。ロータ５２は、ステータ５１とのギャップが回転角に対して周期的に変化するように、例えば、楕円形状に設定される。 The VR resolver 5 is a variable reluctance (VR) resolver that utilizes the fact that the efficiency of the transformer changes due to the variation of the gap provided in the magnetic path. As shown in FIG. 4, the VR resolver 5 includes a stator 51 around which an excitation coil 50a, a sin coil 50b (detection coil) and a cos coil 50c (detection coil) are wound, and a rotor 52 having no windings. And the rotor 52 does not require a winding. In the case of the VR resolver 5, the exciting coil 50a is a primary coil, and the sin coil 50b and the cos coil 50c for detecting two detection signals V1 and V2 shifted by 90 ° are secondary coils. The sin coil 50b and the cos coil 50c are a set of these two coil groups, and one or a plurality of coil groups are arranged inside the stator 51. The rotor 52 is set, for example, in an elliptical shape so that the gap with the stator 51 changes periodically with respect to the rotation angle.
前記３相ブラシレスモータ４とＶＲ型レゾルバ５は、図３および図４に示すように、２組のsinコイル50bとcosコイル50cのそれぞれと、４組のＵ相コイル40U，Ｖ相コイル40V，Ｗ相コイル40Wのそれぞれと、が同一の位置関係になるように配置している。この配置関係により、モータ漏れ磁束による同一のノイズが、sinコイル50bとcosコイル50cの検出信号V1,V2に混入するようにしている。 As shown in FIGS. 3 and 4, the three-phase brushless motor 4 and the VR resolver 5 include two sets of sin coils 50b and cos coils 50c, four sets of U-phase coils 40U, V-phase coils 40V, Each of the W-phase coils 40W is arranged so as to have the same positional relationship. With this arrangement relationship, the same noise due to the motor leakage magnetic flux is mixed in the detection signals V1 and V2 of the sin coil 50b and the cos coil 50c.
次に、作用を説明する。
実施例１のモータ駆動装置における作用を、「レゾルバ検出信号への同一ノイズ混入設定作用」、「レゾルバＩＣを使わない電気角算出作用」に分けて説明する。
Next, the operation will be described.
The operation of the motor driving apparatus according to the first embodiment will be described by dividing it into “the same noise mixing setting operation to the resolver detection signal” and “electrical angle calculation operation without using the resolver IC”.
［レゾルバ検出信号への同一ノイズ混入設定作用］
モータ漏れ磁束は、３相ブラシレスモータ４のＵ相コイル40U，Ｖ相コイル40V，Ｗ相コイル40Wの励磁コイルに電流が流れることにより発生する。その漏れ磁束が、ＶＲ型レゾルバ５の各検出コイル（sinコイル50b、cosコイル50c）に同一のノイズを混入させるには、sinコイル50bとcosコイル50cが、３相ブラシレスモータ４のＵ相コイル40U，Ｖ相コイル40V，Ｗ相コイル40Wと同じ位置関係にあればよい。
[Same noise mixing setting for resolver detection signal]
The motor leakage magnetic flux is generated when a current flows through the excitation coils of the U-phase coil 40U, the V-phase coil 40V, and the W-phase coil 40W of the three-phase brushless motor 4. In order for the leakage magnetic flux to mix the same noise into each detection coil (sin coil 50b, cos coil 50c) of the VR resolver 5, the sin coil 50b and the cos coil 50c are combined with the U-phase coil of the three-phase brushless motor 4. What is necessary is just to have the same positional relationship as 40U, V phase coil 40V, and W phase coil 40W.
例えば、図４に示す２組のコイル群（sin,cos）が配列されたＶＲ型レゾルバ５の場合には、図３に示す４組のコイル群（U,V,W）が配列された３相ブラシレスモータ４と組み合わせる構成とする。この構成であれば、ＶＲ型レゾルバ５の各検出コイル（sinコイル50b、cosコイル50c）から見た３相ブラシレスモータ４のＵ相コイル40U，Ｖ相コイル40V，Ｗ相コイル40Wの位置関係がすべて同一になる。したがって、モータ漏れ磁束による同一のノイズ成分が、sinコイル50bとcosコイル50cの検出信号V1,V2に混入することになり、後述する検出信号V1,V2の差分をとる数式（下記の式(3)）により、ノイズの影響を除去して電気角θを算出することが可能となる。 For example, in the case of the VR resolver 5 in which two sets of coil groups (sin, cos) shown in FIG. 4 are arranged, four sets of coil groups (U, V, W) shown in FIG. 3 are arranged 3 The configuration is combined with the phase brushless motor 4. With this configuration, the positional relationship of the U-phase coil 40U, the V-phase coil 40V, and the W-phase coil 40W of the three-phase brushless motor 4 as seen from each detection coil (sin coil 50b, cos coil 50c) of the VR resolver 5 All become the same. Therefore, the same noise component due to the motor leakage magnetic flux is mixed in the detection signals V1 and V2 of the sin coil 50b and the cos coil 50c, and a mathematical formula (the following formula (3 )), It is possible to calculate the electrical angle θ by removing the influence of noise.
例えば、図５に示す２組のコイル群（Ｕ相コイル，Ｖ相コイル，Ｗ相コイル）を有する３相ブラシレスモータと、図６に示す２組のコイル群（sinコイル，cosコイル）を有するＶＲ型レゾルバと、の組み合わせ構成とする。この組み合わせ構成の場合には、ＶＲ型レゾルバの各検出コイルから見た３相ブラシレスモータのＵ相コイル，Ｖ相コイル，Ｗ相コイルの位置関係が同一とはならないことから、モータ漏れ磁束によるノイズを除去した電気角θの検出はできないことになる。 For example, a three-phase brushless motor having two sets of coil groups (U phase coil, V phase coil, W phase coil) shown in FIG. 5 and two sets of coil groups (sin coil, cos coil) shown in FIG. A combination configuration with a VR resolver is adopted. In the case of this combined configuration, the positional relationship of the U-phase coil, V-phase coil, and W-phase coil of the three-phase brushless motor viewed from each detection coil of the VR resolver is not the same. It is impossible to detect the electrical angle θ from which is removed.
このように、モータ漏れ磁束の影響でＶＲ型レゾルバの検出信号（＝出力信号）に、同一でないノイズが混入した場合、正確な電気角の検出ができなくなり、電気角算出器からの速度検出値に誤差を生じる。また、電流制御器では、通常、３相→２相変換、２相→３相変換を行うが、その際にモータ電気角の値を使用する。この電気角に誤差を生じている場合、電流制御器の出力である電圧指令値に誤差を生じ、結果として所望の電流を３相ブラシレスモータに流すことができなくなる。そして、モータ電流にノイズ電流が混入されると、その結果、３相ブラシレスモータでは、機械的な振動やノイズ音が発生する。 As described above, when non-identical noise is mixed in the detection signal (= output signal) of the VR resolver due to the influence of the motor leakage magnetic flux, it becomes impossible to accurately detect the electrical angle, and the speed detection value from the electrical angle calculator. Cause an error. The current controller normally performs three-phase → two-phase conversion, two-phase → three-phase conversion, and uses the value of the motor electrical angle at that time. If there is an error in the electrical angle, an error occurs in the voltage command value that is the output of the current controller, and as a result, a desired current cannot flow through the three-phase brushless motor. When a noise current is mixed into the motor current, as a result, mechanical vibration and noise are generated in the three-phase brushless motor.
［レゾルバＩＣを使わない電気角算出作用］
レゾルバＩＣを使わずに電気角θを求める方法を、図７に基づいて説明する。なお、電気角算出器６は、マイクロコンピュータによるＣＰＵ６１と、ローパスフィルタ６２と、を有する。
[Electric angle calculation without using resolver IC]
A method for obtaining the electrical angle θ without using the resolver IC will be described with reference to FIG. The electrical angle calculator 6 includes a microcomputer CPU 61 and a low-pass filter 62.
先ず、電気角算出器６のＣＰＵ６１より出力する矩形波出力を、ローパスフィルタ６２を通すことで、励磁信号（正弦波）を生成する。この励磁信号を、ＶＲ型レゾルバ５の励磁コイル50aに入力すると、ＶＲ型レゾルバ５のロータ５２の回転速度（＝３相ブラシレスモータ４のロータ回転速度）に応じて振幅変調された検出信号V1,V2が、それぞれの検出コイルであるsinコイル50bとcosコイル50cから出力される。なお、ローパスフィルタ６２からの出力は、ＣＰＵ６１でサンプリングされ、ピークのタイミングを取得する。そのピークのタイミングで検出信号V1,V2の振幅を検出することで、位相が90度づれたsin信号（図７のsinコイル出力V1の信号波形）、cos信号（図７のcosコイル出力V2の信号波形）を検出する。その２つの検出信号V1,V2から、以下の式で示すようにモータ電気角θを算出する。 First, a rectangular wave output outputted from the CPU 61 of the electrical angle calculator 6 is passed through the low-pass filter 62 to generate an excitation signal (sine wave). When this excitation signal is input to the excitation coil 50a of the VR resolver 5, the detection signal V1, amplitude-modulated according to the rotational speed of the rotor 52 of the VR resolver 5 (= rotor rotational speed of the three-phase brushless motor 4). V2 is output from each of the detection coils sin coil 50b and cos coil 50c. The output from the low-pass filter 62 is sampled by the CPU 61 to obtain the peak timing. By detecting the amplitudes of the detection signals V1 and V2 at the peak timing, the phase of the sin signal (signal waveform of the sin coil output V1 in FIG. 7) and the cos signal (the cos coil output V2 in FIG. 7) Signal waveform). From the two detection signals V1 and V2, the motor electrical angle θ is calculated as shown in the following equation.
実施例１の場合、ＶＲ型レゾルバ５からの２つの検出信号V1,V2に同じノイズ成分Ｅnが混入するため、ノイズ混入後の２つの検出信号V1,V2は、
V1＝Ｋ・sinθ＋Ｅn …(1)
V2＝Ｋ・cosθ＋Ｅn …(2)
の式によりあらわされる。なお、Ｋは励磁コイルと検出コイルの間の変圧比である。
上記式(1)と式(2)の差分をとると、
V1−V2＝Ｋ・(sinθ-cosθ)＝(√2)Ｋ・sin(θ-45°) …(3)
となる。よって、電気角θは、上記(3)式から、
θ＝sin-1{(V1−V2)/(√2)Ｋ}＋45° …(4)
となる。
In the case of the first embodiment, since the same noise component En is mixed in the two detection signals V1, V2 from the VR resolver 5, the two detection signals V1, V2 after the noise mixing are
V1 ＝ K ・ sinθ ＋ En (1)
V2 ＝ K ・ cosθ ＋ En (2)
It is expressed by the following formula. K is a transformation ratio between the excitation coil and the detection coil.
Taking the difference between equation (1) and equation (2) above,
V1−V2 ＝ K ・ (sinθ-cosθ) ＝ (√2) K ・ sin (θ-45 °)… (3)
It becomes. Therefore, the electrical angle θ is calculated from the above equation (3).
θ = sin -1 {(V1−V2) / (√2) K} + 45 ° (4)
It becomes.
ちなみに、レゾルバにノイズが混入しない場合は、
V1＝Ｋ・sinθ → sinθ＝V1/Ｋ
V2＝Ｋ・cosθ → cosθ＝V2/Ｋ
となり、電気角θは、
θ＝tan-1(sinθ/cosθ)＝tan-1(V1/V2)
により得られ、レゾルバＩＣにより電気角θのデジタル値を出力することができる。
By the way, if no noise enters the resolver,
V1 ＝ K ・ sinθ → sinθ = V1 / K
V2 = K ・ cosθ → cosθ = V2 / K
The electrical angle θ is
θ = tan -1 (sinθ / cosθ) = tan -1 (V1 / V2)
The digital value of the electrical angle θ can be output by the resolver IC.
このように、実施例１では、ＶＲ型レゾルバ５から出力される検出信号V1,V2から同一のノイズ成分Ｅn,Ｅnを除去して正確な電気角θを算出することができる。この結果、電気角の誤差によるモータ電流のノイズの発生を抑制でき、ノイズ電流による機械的な振動やノイズ音の発生を抑制することが可能となる。また、先行技術に記載した課題をすべて解決できる。 As described above, in the first embodiment, it is possible to calculate the accurate electrical angle θ by removing the same noise components En and En from the detection signals V1 and V2 output from the VR resolver 5. As a result, it is possible to suppress the generation of noise of the motor current due to the error of the electrical angle, and it is possible to suppress the generation of mechanical vibration and noise due to the noise current. Moreover, all the problems described in the prior art can be solved.
次に、効果を説明する。
実施例１のモータ駆動装置にあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。
Next, the effect will be described.
In the motor drive device of the first embodiment, the effects listed below can be obtained.
(1) 回転駆動により漏れ磁束を発生するモータ（３相ブラシレスモータ４）と、
前記モータ（３相ブラシレスモータ４）の漏れ磁束によるノイズが、２つの検出信号V1,V2に対して同一に混入するような設定とされ、前記モータ（３相ブラシレスモータ４）の回転軸位置である電気角θを検出するレゾルバ（ＶＲ型レゾルバ５）と、
前記レゾルバ（ＶＲ型レゾルバ５）からの２つの検出信号V1,V2に基づいて、前記電気角θを算出する電気角算出手段（電気角算出器６）と、
を備える。
このため、電流量と検出角度誤差の相関データを予め取得したり、検出角度を補正したりすることなく、精度良く電気角θを算出することができる。
(1) A motor (three-phase brushless motor 4) that generates leakage magnetic flux by rotational drive;
The noise caused by the leakage magnetic flux of the motor (three-phase brushless motor 4) is set so as to be mixed in the two detection signals V1 and V2 at the rotational axis position of the motor (three-phase brushless motor 4). A resolver (VR resolver 5) for detecting a certain electrical angle θ;
An electrical angle calculation means (electrical angle calculator 6) for calculating the electrical angle θ based on two detection signals V1, V2 from the resolver (VR resolver 5);
Is provided.
Therefore, the electrical angle θ can be calculated with high accuracy without acquiring correlation data between the current amount and the detection angle error in advance or correcting the detection angle.
(2) 前記モータは、Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相の励磁コイル（Ｕ相コイル40U，Ｖ相コイル40V，Ｗ相コイル40W）が巻き付けられたステータ４１と、永久磁石が埋設されたロータ４２と、を有する３相ブラシレスモータ４であり、
前記レゾルバは、励磁コイル50aとsinコイル50b（検出コイル）とcosコイル50c（検出コイル）が巻き付けられたステータ５１と、巻線の無いロータ５２と、を有するＶＲ型レゾルバ５であり、
前記３相ブラシレスモータ４の回転軸と前記ＶＲ型レゾルバ５の回転軸を同軸配置（図２）にすると共に、前記２つの検出信号V1,V2を検出するためのsinコイル50b（検出コイル）とcosコイル50c（検出コイル）のそれぞれが、前記３相ブラシレスモータ４のＵ相，Ｖ相，Ｗ相の励磁コイル（Ｕ相コイル40U，Ｖ相コイル40V，Ｗ相コイル40W）と同一の位置関係になるように配置した。
このため、(1)の効果に加え、ＶＲ型レゾルバ５の２つの検出信号V1,V2のそれぞれに対して、３相ブラシレスモータ４からの漏れ磁束によるノイズ成分を同じ量だけ混入させることができる。
(2) The motor includes a stator 41 around which U-phase, V-phase, and W-phase excitation coils (U-phase coil 40U, V-phase coil 40V, and W-phase coil 40W) and a rotor 42 in which permanent magnets are embedded. And a three-phase brushless motor 4 having
The resolver is a VR resolver 5 having a stator 51 around which an excitation coil 50a, a sin coil 50b (detection coil) and a cos coil 50c (detection coil) are wound, and a rotor 52 without windings.
The rotation axis of the three-phase brushless motor 4 and the rotation axis of the VR resolver 5 are coaxially arranged (FIG. 2), and a sin coil 50b (detection coil) for detecting the two detection signals V1 and V2. Each cos coil 50c (detection coil) has the same positional relationship as the U-phase, V-phase, and W-phase excitation coils (U-phase coil 40U, V-phase coil 40V, and W-phase coil 40W) of the three-phase brushless motor 4. Arranged to be.
For this reason, in addition to the effect of (1), the same amount of noise components due to leakage magnetic flux from the three-phase brushless motor 4 can be mixed into each of the two detection signals V1, V2 of the VR resolver 5. .
(3) 前記電気角算出手段（電気角算出器６）は、前記電気角θを算出する処理を、前記レゾルバ（ＶＲ型レゾルバ５）からの２つの検出信号V1,V2に基づく、マイクロコンピュータ（ＣＰＵ６１）を用いた演算処理により算出する。
このため、上記(1)または(2)の効果に加え、モータ漏れ磁束によりレゾルバ（ＶＲ型レゾルバ５）の２つの検出信号V1,V2に混入された同一のノイズ成分を、ソフトウェアを用いた所望の演算により除去することができる。
(3) The electrical angle calculation means (electrical angle calculator 6) performs a process of calculating the electrical angle θ based on the two detection signals V1 and V2 from the resolver (VR resolver 5). CPU61) is calculated by calculation processing.
For this reason, in addition to the effect (1) or (2) above, the same noise component mixed in the two detection signals V1 and V2 of the resolver (VR resolver 5) by the motor leakage magnetic flux is obtained using software. It can be removed by the operation.
(4) 前記電気角算出手段（電気角算出器６）は、電気角θが90度ずれた前記レゾルバ（ＶＲ型レゾルバ５）からの２つの検出信号V1,V2を、
V1＝Ｋ・sinθ＋Ｅn、V2＝Ｋ・cosθ＋Ｅn
（但し、Ｋ：励磁コイルと検出コイルの間の変圧比、Ｅn：ノイズ成分）
の式で与え、上記式に基づき電気角θを、
θ＝sin-1{(V1−V2)/{(√2)・Ｋ}＋45°
の式で算出する。
このため、上記(3)の効果に加え、電気角算出式に（V1−V2）を有することで、レゾルバ（ＶＲ型レゾルバ５）の２つの検出信号V1,V2から同一のノイズ成分Ｅn,Ｅnを除去した正確な電気角θを算出することができる。
(4) The electrical angle calculation means (electrical angle calculator 6) receives the two detection signals V1, V2 from the resolver (VR resolver 5) whose electrical angle θ is shifted by 90 degrees.
V1 = K · sinθ + En, V2 = K · cosθ + En
(However, K: Transformer ratio between excitation coil and detection coil, En: Noise component)
Based on the above formula, the electrical angle θ is
θ ＝ sin -1 {(V1−V2) / {(√2) · K} + 45 °
Calculate with the following formula.
For this reason, in addition to the effect of (3) above, by having (V1−V2) in the electrical angle calculation formula, the same noise components En, En from the two detection signals V1, V2 of the resolver (VR resolver 5). It is possible to calculate an accurate electrical angle θ from which is removed.
以上、本発明のモータ駆動装置を実施例１に基づき説明してきたが、具体的な構成については、この実施例１に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。 As mentioned above, although the motor drive device of the present invention has been described based on the first embodiment, the specific configuration is not limited to the first embodiment, and the gist of the invention according to each claim of the claims. As long as they do not deviate, design changes and additions are permitted.
実施例１では、モータを３相ブラシレスモータとし、レゾルバをＶＲ型レゾルバとする例を示した。しかし、これに限定されるものではなく、その他の各種モータと、その他の各種レゾルバの場合であっても良い。すなわち、レゾルバの各検出コイルに対してモータの励磁コイルの位置関係が同一になり、各検出コイルに対して同一のノイズ成分が混入される場合は、実施例１で説明したのと同様に、ノイズ成分を除去した正確な電気角を算出することが可能となる。 In the first embodiment, the motor is a three-phase brushless motor, and the resolver is a VR resolver. However, the present invention is not limited to this, and other various motors and other various resolvers may be used. That is, when the positional relationship of the excitation coil of the motor is the same for each detection coil of the resolver and the same noise component is mixed for each detection coil, as described in the first embodiment, It is possible to calculate an accurate electrical angle from which noise components have been removed.
実施例１では、電気自動車に適用されるモータ駆動装置の例を示したが、ハイブリッド車や燃料電池車等の他の電動車両のモータ駆動装置に対しても適用することができる。さらに、電動車両以外の車両や様々な産業機器等のモータ駆動装置に対しても適用することができる。 In Example 1, although the example of the motor drive device applied to an electric vehicle was shown, it is applicable also to the motor drive device of other electric vehicles, such as a hybrid vehicle and a fuel cell vehicle. Furthermore, the present invention can also be applied to motor drive devices such as vehicles other than electric vehicles and various industrial equipment.
１ 速度制御器
２ 電流制御器
３ インバータ
４ ３相ブラシレスモータ（モータ）
40U Ｕ相コイル（励磁コイル）
40V Ｖ相コイル（励磁コイル）
40W Ｗ相コイル（励磁コイル）
４１ ステータ
４２ ロータ
５ ＶＲ型レゾルバ（レゾルバ）
50a 励磁コイル
50b sinコイル（検出コイル）
50c cosコイル（検出コイル）
５１ ステータ
５２ ロータ
６ 電気角算出器（電気角算出手段）
６１ ＣＰＵ
６２ ローパスフィルタ
７ ロータ回転軸
CL 回転軸心
1 Speed controller 2 Current controller 3 Inverter 4 Three-phase brushless motor (motor)
40U U-phase coil (excitation coil)
40V V-phase coil (excitation coil)
40W W phase coil (excitation coil)
41 Stator 42 Rotor 5 VR type resolver (resolver)
50a excitation coil
50b sin coil (detection coil)
50c cos coil (detection coil)
51 Stator 52 Rotor 6 Electrical Angle Calculator (Electric Angle Calculator)
61 CPU
62 Low-pass filter 7 Rotor rotation axis
CL rotation axis
Claims (3)
前記モータの漏れ磁束によるノイズが、２つの検出信号に対して同一に混入するような設定とされ、前記モータの回転軸位置である電気角を検出するレゾルバと、
前記レゾルバからの２つの検出信号に基づいて、前記電気角を算出する電気角算出手段と、を備え、
前記モータは、Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相の励磁コイルが巻き付けられたステータと、永久磁石が埋設されたロータと、を有する３相ブラシレスモータであり、
前記レゾルバは、励磁コイルと検出コイルが巻き付けられたステータと、巻線の無いロータと、を有するＶＲ型レゾルバであり、
前記３相ブラシレスモータの回転軸と前記ＶＲ型レゾルバの回転軸を同軸配置にすると共に、前記２つの検出信号を検出するための検出コイルのそれぞれが、前記３相ブラシレスモータのＵ相，Ｖ相，Ｗ相の励磁コイルと同一の位置関係になるように配置した
ことを特徴とするモータ駆動装置。 A motor that generates magnetic flux leakage by rotational drive;
The resolver detects the electrical angle that is the rotational axis position of the motor, and the noise caused by the magnetic flux leakage of the motor is set to be mixed in the two detection signals.
An electrical angle calculating means for calculating the electrical angle based on two detection signals from the resolver ,
The motor is a three-phase brushless motor having a stator wound with U-phase, V-phase, and W-phase excitation coils, and a rotor with a permanent magnet embedded therein,
The resolver is a VR resolver having a stator around which an excitation coil and a detection coil are wound, and a rotor without windings.
The rotating shaft of the three-phase brushless motor and the rotating shaft of the VR resolver are arranged coaxially, and the detection coils for detecting the two detection signals are respectively U-phase and V-phase of the three-phase brushless motor. The motor drive device is arranged so as to have the same positional relationship as the W-phase excitation coil .
前記電気角算出手段は、前記電気角を算出する処理を、前記ＶＲ型レゾルバからの２つの検出信号に基づく、マイクロコンピュータを用いた演算処理により算出する
ことを特徴とするモータ駆動装置。 In the motor drive device according to claim 1 ,
The electric angle calculation means calculates the electric angle calculation process by an arithmetic process using a microcomputer based on two detection signals from the VR resolver.
前記電気角算出手段は、電気角が90度ずれた前記ＶＲ型レゾルバからの２つの検出信号V1,V2を、
V1＝Ｋ・sinθ＋Ｅn、V2＝Ｋ・cosθ＋Ｅn
（但し、Ｋ：励磁コイルと検出コイルの間の変圧比、Ｅn：ノイズ成分）
の式で与え、上記式に基づき電気角θを、
θ＝sin-1{(V1−V2)/{(√2)・Ｋ}＋45°
の式で算出する
ことを特徴とするモータ駆動装置。 In the motor drive device according to claim 2 ,
The electrical angle calculation means uses two detection signals V1, V2 from the VR resolver whose electrical angles are shifted by 90 degrees,
V1 = K · sinθ + En, V2 = K · cosθ + En
(However, K: Transformer ratio between excitation coil and detection coil, En: Noise component)
Based on the above formula, the electrical angle θ is
θ ＝ sin -1 {(V1−V2) / {(√2) · K} + 45 °
The motor drive device characterized by being calculated by the following formula.
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