[发明专利]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

说明书

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）。 

（p：极对数， 永磁铁所产生的电枢交链磁通量，Ld：d轴 电感，Lq：q轴电感，Id：d轴电流，Iq：q轴电流） 

在最大转矩控制中，控制Id-Iq间的角度β（电流相位角），以针对电枢电流最有效地产生转矩，从而进行高效率、高转矩的运转。 

但是，在IPM电机中，如果电枢电流变高，就有电磁转矩Tm和磁阻转矩Tr相对于总转矩Tt的比例变化、且Tr一侧增加的倾向。此时，电流值高，因此，相应地，电枢反作用的影响也变大，与低电流时相比转矩脉动变大。特别是，如果磁阻转矩超过10%，则转矩脉动急剧增大，转矩脉动率将超过EPS中的上限值的5%。 

因此，一直以来，对于降低IPM电机中的转矩脉动，提出了各种方法。例如，日本特开2004-64909号公报的电动机控制装置通过计算求出转矩脉动，并计算产生与其相反相位的转矩的电流指令值。然后，将计算出的电流供给于电动机而降低转矩脉动。在上述公报的装置中，首先，利用转矩脉动计算单元，计算起因于dq坐标系中的基波电流和永磁铁产生的电枢交链磁通量的谐波分量的转矩脉动。接着，利用转矩脉动降低谐波电流指令值生成器，计算产生与转矩脉动演算方法单元所计算出的转矩脉动相反相位的转矩的谐波电流指令值。然后，在谐波电流控制电路中，根据该谐波电流指令值，通过控制谐波电流，从而降低电动机的转矩脉动。 

但是，在日本特开2004-64909号公报的装置中，虽然的确能降低转矩脉动，但计算负荷非常大。也就是说，由于将感应电压的正弦波坐标变换到dq坐标系，并在此基础上通过计算求得产生与转矩脉动相反相位的转矩的谐波电流指令值，因此计算元件承担着非常大的负荷。特别是在EPS中，电流使用范围广且在时刻变化。在这样的装置中，因为每次都进行上述那样的计算，所以需要处理能力非常高的CPU，虽然理论上有可能但实际使用上却很困难。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够不对CPU施加大的计算负荷而能够降低无电刷电动机的转矩脉动的电动机控制方法·装置。 

本发明的无电刷电动机的控制方法是如下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，该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1谐波分量的参数的关系的修正映射来计算所述第1谐波分量，所述第1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1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1和第2谐波分量，从而修正对所述电枢绕组供给的电流。