[发明专利]电动机驱动系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种电动机驱动系统，例如涉及对风扇、泵、压缩机、主轴电动机等的转速控制、输送机、机床中的定位装置、以及如电动助动等那样控制转矩的用途中所利用的同步电动机进行驱动控制的电动机驱动装置、具备该电动机驱动装置的一体型电动机系统、电动控制型制动系统、电动助力转向系统、油压泵系统、空气悬挂系统以及压缩机驱动系统。

背景技术

在工业、家电、汽车等各种领域中，正在广泛使用小型高效的三相同步电动机。该三相同步电动机通过在转子和定子之间起作用的电磁力而旋转。电磁力有圆周方向和直径方向的2个方向，圆周方向的电磁力成为使转子旋转的转矩，直径方向的电磁力成为使定子振动的直径方向电磁激振力。

以转子和定子的间隙间的磁通密度的平方给出直径方向电磁激振力，因此直径方向电磁激振力的频率中，电流的基本波频率的2倍成为主分量。将作为该电流的基本波频率的2倍的直径方向电磁激振力称为直径方向电磁激振力的时间2次分量。伴随着直径方向电磁激振力的时间2次分量的振动，在零转矩时、低转矩时与其他因素相比成为支配性。由于该振动而产生电磁噪音并与机械共振，由此该噪音变大。

直径方向电磁激振力的时间2次分量引起的振动，根据三相同步电动机的磁铁的极数和定子的槽数的组合而产生变形模式。例如在10极12槽的三相同步电动机的情况下，产生变形为椭圆状的空间2次的变形模式，在8极12槽的三相同步电动机的情况下，产生变形为正方形状的空间4次的变形模式。伴随着这些变形模式的振动与空间次数的4次方成反比例地减小，因此空间2次的变形模式的振动与空间4次的变形模式相比大10倍以上。

作为该空间2次的模式的振动对策，以前进行了基于极数和槽数的变更的方法。但是，极数和槽数的变更伴随着三相同步电动机的设计变更，因此制作期间、工时增大。并且，抑制齿槽转矩、转矩脉动的圆周方向的电磁力的设计和抑制直径方向电磁激振力的时间2次分量的振动的直径方向的电磁力的设计具有折衷的关系，因此只是变更极数和槽数难以兼顾双方。

专利文献1所记载的发明，将相对于上述的电流的基本波频率为6倍的直径方向电磁激振力作为对象。将其称为直径方向电磁激振力的时间6次分量，在专利文献1中记载了生成电流指令使得抑制伴随该分量的振动分量。电流指令的生成预先对每个转矩进行映射化，与给出的转矩指令对应地使用该映射(map)通过电流指令生成部生成电流指令。

作为对三相同步电动机的要求规格，除了转矩、转速以外，肃静性也是重要的。特别对于通过三相同步电动机驱动的电动系统，零转矩、低转矩等轻负荷下的肃静性的要求大。但是，在电动系统中，从使用了三相同步电动机的系统的安装空间、轻量化、成本的观点出发，汽车难以进行吸音材料、减振材料等的振动、噪音对策。

因此，希望一种考虑到肃静性的三相同步电动机的驱动系统。在伴随直径方向电磁激振力的时间2次分量的振动与机构共振而产生的轻负荷时，三相同步电动机的噪音是主要的。在现有的专利文献1中，抑制了因直径方向电磁激振力的时间6次分量造成的振动和噪音。但是，在本发明中成为对象的直径方向电磁激振力的时间2次分量比直径方向电磁激振力的时间6次分量大，因其造成的振动和噪声的降低成为课题。

专利文献1：日本特开2008-17660号公报

发明内容

本发明的目的在于提供一种同步电动机的驱动系统，其控制d轴电流和q轴电流，使得减小三相同步电动机的直径方向电磁激振力的时间2次分量所造成的振动，降低伴随振动而因与机构的共振所产生的噪声。

本发明的电动机驱动装置具备：功率变换器，其从直流变换为交流；与该功率变换器连接的同步电动机；控制器，其检测该同步电动机的转子位置和电动机电流，与检出位置对应地对电动机电流进行PWM控制，该电动机驱动装置中，上述控制器在q轴电流大致为0附近时，使得预先设定的d轴电流负向流动。

另外，本发明的电动机驱动装置具备：功率变换器，其从直流变换为交流；与该功率变换器连接的同步电动机；控制器，其检测该同步电动机的转子位置和电动机电流，与检出位置对应地对电动机电流进行PWM控制，该电动机驱动装置中，上述控制器在预定的q轴电流值以下，对d轴电感和q轴电感大致一致的电动机流过预定的负的d轴电流，对d轴电感和q轴电感不同的电动机流过预定的负的d轴电流，随着q轴电流的增大使上述负的d轴电流增大。

根据本发明的优选的实施方式相关的电动机驱动系统，在零转矩时、低转矩时，能够降低伴随着振动由于与机构的共振所产生的噪音。进而，在高转矩时，虽然降低幅度比低转矩小，但也能够降低噪音。