JP2020156166A - スイッチトリラクタンスモータ制御装置及びスイッチトリラクタンスモータ制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】スイッチトリラクタンスモータにおける高回転域のモータ効率を向上させ得るスイッチトリラクタンスモータ制御装置及び制御方法を提供する。【解決手段】ＳＲモータ１は、各相独立に設けられたブリッジ回路３０Ｕ,３０Ｖ,３０Ｗを備えたドライバ回路２によって駆動される。ドライバ回路２は通電制御部３によって制御される。通電制御部３には、ＳＲモータ１の回転数を検出する回転数検出部１４と、モータ回転を所定の閾値と比較する回転数判定部１５、比較結果に基づいて通電形態を切り替える通電形態切替部１６が設けられている。通電形態切替部１６は、モータ回転数が閾値以上の高回転となった場合、モータへの通電形態を、Ｕ→Ｖ→Ｗ→Ｕ・・の順序にて順次励磁する通常通電から、通常通電の順序から１相置きに省いてＵ→Ｗ→Ｖ→Ｕ・・の順序励磁する間引き通電に切り替える。【選択図】図２

Description

本発明は、スイッチトリラクタンスモータ（ＳＲモータ：Switched Reluctance Motor、以下、適宜ＳＲモータと略記する)の制御技術に関し、特に、高回転域にて従来よりもモータ効率を向上させ得るスイッチトリラクタンスモータ制御装置及びスイッチトリラクタンスモータ制御方法に関する。

近年、モータや発電機などの回転電機の分野では、ロータに永久磁石を使用しないＳＲモータの需要が増大しており、昨今では、自動車エンジンの始動発電機（ＩＳＧ：Integrated starter generator）としてＳＲモータを使用したものも登場している。ＳＲモータは、複数の内向突極が形成されたステータと、ステータの内側に配置され複数の外向突極を備えたロータと、を有しており、ステータ側の突極に巻装された複数相の励磁コイルを選択的に通電することにより、ステータの内向突極にロータの外向突極を磁気吸引させ、ロータに回転トルクを発生させる。

このようなＳＲモータは、各相ごとに独立した駆動回路によって駆動制御され、例えば三相駆動のＳＲモータの場合、３つの独立した駆動回路が用いられる。各相の駆動回路には、ＦＥＴなどのスイッチ素子を使用したインバータ回路が配され、各相励磁コイルに対する通電を適宜切り替えることにより、ＳＲモータを回転駆動させる。例えば、３相（Ｕ,Ｖ,Ｗ相）のＳＲモータでは、ロータの回転位置に応じて、励磁コイルをＵ→Ｖ→Ｗ→Ｕ→Ｖ→Ｗ→Ｕ・・・のように各相順次通電し、ロータを回転駆動させる。

特開２０１８−６８０５５号公報 特開２０１７−２０８８９０号公報

しかしながら、ＳＲモータも他の電動モータと同様に、高回転域ではトルクが小さくなる特性(Ｔ−Ｎ特性)を有すると共に（図７）、図８に示すように、高回転域では１相あたりの通電時間が短くなるため、通電電流が指令電流値に到達しづらくなる。特に、定格回転数（例えば２０００rpm）を超える高回転の場合、励磁コイルの電流値が通電電流に達する前に次相の通電に移ってしまい、通電電流が指令電流値に到達しにくくなる。このため、従来のＳＲモータでは、どうしても高回転時にはモータ効率が低下してしまうという問題があった。

本発明の目的は、ＳＲモータにおける高回転域のモータ効率を向上させ得るスイッチトリラクタンスモータ制御装置及びスイッチトリラクタンスモータ制御方法を提供することにある。

本発明のスイッチトリラクタンスモータ制御装置は、複数個の突極を有するステータと、前記ステータの突極とは異なる個数の複数個の突極を有するロータと、前記ステータに巻装された複数相のコイルと、を備え、前記複数相の各相ごとに独立して設けられた通電制御回路によって駆動されるスイッチトリラクタンスモータの制御装置であって、該制御装置は、前記コイルに対する通電形態を、前記各相のコイルを所定の順序にて順次励磁する通常通電と、前記各相のコイルを前記所定の順序から１相置きに省いて励磁する間引き通電とに選択的に切り替える通電形態切替部を有することを特徴とする。

本発明にあっては、通電制御回路によって各相ごとに独立して駆動制御されるスイッチトリラクタンスモータの制御装置に、通電形態を切り替え可能な通電形態切替部を設け、各相コイルを所定の順序にて順次励磁する通常通電と、各相コイルを通常通電の順序から１相置きに省いて励磁する間引き通電を選択的に切り替えて実施する。これにより、例えば、スイッチトリラクタンスモータが高回転となった場合に間引き通電を実施することが可能となり、１相あたりの通電時間を通常通電時よりも長く取ることができる。したがって、所望の指令電流値を達成しやすくなり、トルク損失を低減することが可能となる。

また、間引き通電により、通電制御回路のＯＮ／ＯＦＦ回数を減らすことができ、回路の発熱を抑えることができると共にスイッチング損失も低減される。さらに、コイルへの通電回数の減少により銅損が低減されると共に、モータ駆動周波数も抑えられることから鉄損の低減も図られる。このため、高回転域におけるモータ損失全体が減少し、モータ効率の向上が図られる。

前記スイッチトリラクタンスモータ制御装置に、前記スイッチトリラクタンスモータの回転数を検出する回転数検出部と、前記回転数検出部にて検出された前記スイッチトリラクタンスモータの回転数と所定の閾値とを比較する回転数判定部と、を更に設け、通電形態切替部により、前記回転数判定部の判定結果に基づいて、前記通常通電と前記間引き通電を切り替えるようにしても良い。この場合、前記通電形態切替部は、前記スイッチトリラクタンスモータの回転数が前記閾値以上の高回転域の場合、前記間引き通電を実施できるようにしても良い。また、前記スイッチトリラクタンスモータの回転数が前記閾値未満の低〜中回転域の場合、前記通常通電を実施できるようにしても良い。

さらに、前記スイッチトリラクタンスモータは、ＩＳＧのような自動車のスタータジェネレータ用に使用されるモータであっても良い。

本発明のスイッチトリラクタンスモータ制御方法は、複数個の突極を有するステータと、前記ステータの突極とは異なる個数の複数個の突極を有するロータと、前記ステータに巻装された複数相のコイルと、を備え、前記複数相の各相ごとに独立して設けられた通電制御回路によって駆動されるスイッチトリラクタンスモータの制御方法であって、前記コイルに対する通電形態を、前記各相のコイルを所定の順序にて順次励磁する通常通電と、前記各相のコイルを前記所定の順序から１相置きに省いて励磁する間引き通電とに選択的に切り替えることを特徴とする。

本発明にあっては、通電制御回路によって各相ごとに独立して駆動制御されるスイッチトリラクタンスモータにおいて、各相コイルを所定の順序にて順次励磁する通常通電と、各相コイルを通常通電の順序から１相置きに省いて励磁する間引き通電を選択的に切り替えて実施する。これにより、例えば、スイッチトリラクタンスモータが高回転となった場合に間引き通電を実施することが可能となり、１相あたりの通電時間を通常通電時よりも長く取ることができる。したがって、所望の指令電流値を達成しやすくなり、トルク損失を低減することが可能となる。

また、間引き通電により、通電制御回路のＯＮ／ＯＦＦ回数を減らすことができ、回路の発熱を抑えることができると共にスイッチング損失も低減される。さらに、コイルへの通電回数の減少により銅損が低減されると共に、モータ駆動周波数も抑えられることから鉄損の低減も図られる。このため、高回転域におけるモータ損失全体が減少し、モータ効率の向上が図られる。

前記スイッチトリラクタンスモータ制御方法において、前記スイッチトリラクタンスモータの回転数を検出して所定の閾値と比較し、前記比較結果に基づいて、前記通常通電と前記間引き通電を切り替えるようにしても良い。この場合、前記スイッチトリラクタンスモータの回転数が前記閾値以上の高回転域の場合、前記間引き通電を実施できるようにしても良い。また、前記スイッチトリラクタンスモータの回転数が前記閾値未満の低〜中回転域の場合、前記通常通電を実施できるようにしても良い。

さらに、前記スイッチトリラクタンスモータは、ＩＳＧのような自動車のスタータジェネレータ用に使用されるモータであっても良い。

本発明のスイッチトリラクタンスモータ制御装置によれば、通電制御回路によって各相ごとに独立して駆動制御されるスイッチトリラクタンスモータの制御装置に、通電形態を切り替え可能な通電形態切替部を設け、各相コイルを所定の順序にて順次励磁する通常通電と、各相コイルを通常通電の順序から１相置きに省いて励磁する間引き通電を選択的に切り替えて実施するようにしたので、例えば、スイッチトリラクタンスモータが高回転となった場合に間引き通電を実施できるようになり、１相あたりの通電時間を通常通電時よりも長く取ることが可能となる。これにより、所望の指令電流値を達成しやすくなり、トルク損失を低減することが可能となる。

また、間引き通電により、通電制御回路のＯＮ／ＯＦＦ回数を減らすことができ、回路の発熱を抑えることができると共にスイッチング損失も低減される。さらに、コイルへの通電回数の減少により銅損が低減されると共に、モータ駆動周波数も抑えられることから鉄損の低減も図られる。このため、高回転域におけるモータ損失全体が減少し、モータ効率の向上が図られる。

本発明のスイッチトリラクタンスモータ制御方法によれば、通電制御回路によって各相ごとに独立して駆動制御されるスイッチトリラクタンスモータにおいて、各相コイルを所定の順序にて順次励磁する通常通電と、各相コイルを通常通電の順序から１相置きに省いて励磁する間引き通電を選択的に切り替えて実施するようにしたので、例えば、スイッチトリラクタンスモータが高回転となった場合に間引き通電を実施できるようになり、１相あたりの通電時間を通常通電時よりも長く取ることが可能となる。これにより、所望の指令電流値を達成しやすくなり、トルク損失を低減することが可能となる。

また、間引き通電により、通電制御回路のＯＮ／ＯＦＦ回数を減らすことができ、回路の発熱を抑えることができると共にスイッチング損失も低減される。さらに、コイルへの通電回数の減少により銅損が低減されると共に、モータ駆動周波数も抑えられることから鉄損の低減も図られる。このため、高回転域におけるモータ損失全体が減少し、モータ効率の向上が図られる。

本発明の一実施形態であるスイッチトリラクタンスモータ制御システムの構成を示すブロック図である。 図１のスイッチトリラクタンスモータ制御システムにおける励磁コイルの通電制御形態を示す説明図である。 通常通電時と間引き通電時における各通電パターンを示す説明図である。 間引き通電時におけるロータの変位を示す説明図である。 通常通電時と間引き通電時における磁束の流れを示す説明図である。 通常通電時と間引き通電時のモータ損失の違いを示す説明図である。 ＳＲモータにおける回転数とトルクの関係を示す説明図である。 従来のＳＲモータにおける指令電流値と通電電流の関係を示す説明図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明の一実施の形態であるスイッチトリラクタンスモータ制御装置を使用したスイッチトリラクタンスモータ制御システム１０（以下、制御システム１０と略記する）の構成を示すブロック図であり、本発明による制御方法も当該制御システム１０にて実施される。本発明による制御システム１０は、ＳＲモータが高回転域となったとき、通常の各相順次通電から、１相置きに通電を省く間引き通電に通電形態を切り替えることにより、高回転時のトルク損失を抑え、モータ効率の改善を図っている。

図１に示すように、制御システム１０は、スイッチトリラクタンスモータ１（以下、ＳＲモータ１と略記する）と、ＳＲモータ１に対する通電タイミングを調整するドライバ回路２と、ドライバ回路２を制御してＳＲモータ１の動作を制御する通電制御部（スイッチトリラクタンスモータ制御装置）３と、から構成されている。制御システム１０にて駆動されるＳＲモータ１は、例えば、車両エンジンのスタータ・ジェネレータ（ＩＳＧ）に適用され、エンジンのクランク軸に直結されて使用される。

ＳＲモータ１は、励磁コイル（巻線）４を有するステータ５と、ステータ５内に回転自在に配置されたロータ６とを備えている。ステータ５には、径方向内側に向かって突設された複数の突極（ステータ突極：ここでは６極）７が設けられている。各突極７には、３相の励磁コイル４（４Ｕ,４Ｖ,４Ｗ）が巻装されている。ロータ６の外周には、径方向外側に向かって突設された複数の突極（ロータ突極：ここでは４極）８が設けられている。突極８は、ステータ５側の突極７とは異なる個数設けられている。ロータ６の回転位置は、レゾルバ等の回転検出センサ９によって検知されている。そして、ロータ回転位置に応じて、各励磁コイル４を選択的に通電することにより、ステータ突極７にロータ突極８が磁気吸引され、ロータ６に回転トルクが発生してＳＲモータ１が回転駆動する。

図１に示すように、通電制御部３は、電流指令マップ１１、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）duty計算部１２、回転位置検出部１３、回転数検出部１４、回転数判定部１５、通電形態切替部１６、転流信号生成部１７、駆動信号生成部１８、および同期整流部１９を主要な構成要素としている。制御システム１０は、トルク指令・発電量指令２１に基づいてドライバ回路２を制御し、ＳＲモータ１に対しバッテリ２２から電力を供給してこれを駆動制御する。

トルク指令・発電量指令２１は、ＳＲモータ１に求められるトルクや発電量に対応する値を設定・指示する。トルク指令・発電量指令２１における指令値は、エンジン負荷等に応じて、例えば、最大トルクや最大発電量に対して０〜１００％の範囲で適宜設定される。電流指令マップ１１は、トルク指令値と指令電流値とを対応付けして格納したマップであり、トルク指令値に応じた指令電流値を選択して出力する。なお、指令電流値とは、トルク指令値を達成するためにＳＲモータ１の各巻線に流す電流の目標値をいう。

ＰＷＭduty計算部１２は、電流センサ（電流検出手段）２３によって検出される巻線電流値と、電流指令マップ１１からの指令電流値に基づいて、ドライバ回路２からＳＲモータ１に流す電流のデューティを計算し、駆動信号生成部１８に供給する。回転位置検出部１３は、回転検出センサ９から出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換し、転流信号生成部１７と回転数検出部１４に出力する。回転数検出部１４は、回転位置検出部１３から供給される信号の差分を求めて、ＳＲモータ１の回転数を検出し、通電形態切替部１６に提供する。

回転数判定部１５は、回転数検出部１４にて得られたＳＲモータ１の回転数を所定の閾値と比較し、ＳＲモータ１の回転数の状態、すなわち、ＳＲモータ１が低〜中回転域にあるのか、高回転域にあるのかを判定する。通電形態切替部１６は、回転数判定部１５による判定結果（ＳＲモータ１が低〜中回転域か高回転域か）とトルク指令・発電量指令２１からのトルク指令値に基づいて、通電形態を決定し（各相順次通電 or 間引き通電）、励磁コイル４に対する通電パターンを切り替える。

転流信号生成部１７は、通電形態切替部１６からの指示の下、回転位置検出部１３によって検出されたロータ回転位置に基づいてＵ相、Ｖ相、および、Ｗ相の通電パターン信号（各相順次通電 or 間引き通電）を形成する。駆動信号生成部１８は、転流信号生成部１７から供給される通電パターン信号、およびＰＷＭduty計算部１２から供給されるデューティ信号に基づいてＰＷＭ制御信号を生成し、ドライバ回路２に供給する。生成されるＰＷＭ制御信号は、Ｕ相、Ｖ相またはＷ相の通電パターン信号に、ＰＷＭduty計算部１２から供給されるデューティ信号に基づくＰＷＭ信号を重畳させたものとなる。

同期整流部１９は、ＳＲモータ１が発電機として機能する際、その回生動作を制御し、供給モードや回生モードの切替を行う。制御システム１０では、ロータ回転位置に基づいて供給モードを実施し、電流センサ２３によって検出される巻線電流値（回生電流値）に基づいて、回生モードを終了させる。供給モードでは、同期整流部１９の指令に基づき、ドライバ回路２から励磁コイル４に対し電流を供給する。回生モードは、供給モードの終了後、一定のデッドタイムを経た後実施される。そして、励磁コイル４の回生電流値が所定値以下となったタイミングで、回生モードを終了し、回生動作における同期整流を終了させる。

ドライバ回路２は、駆動信号生成部１８から供給される駆動信号に応じて、バッテリ２２から出力される直流電力をスイッチングし、ＳＲモータ１の各相を構成する励磁コイル４に供給する。ドライバ回路２には、各相ごとにブリッジ回路（通電制御回路）３０Ｕ,３０Ｖ,３０Ｗが形成されており、３相の駆動回路がそれぞれ独立して設けられている。各ブリッジ回路３０Ｕ,３０Ｖ,３０Ｗには、半導体スイッチ素子であるＦＥＴがそれぞれ４個ずつ（ＦＥＴ３１〜３４）設けられている。ＦＥＴは、ＳＲモータ１の上段側（バッテリ２２側：ハイサイド）と下段側（ローサイド）にそれぞれ、２個ずつ設けられている（ハイサイド：ＦＥＴ３１ａ〜３１ｃ,３４ａ〜３４ｃ、ローサイド：ＦＥＴ３２ａ〜３２ｃ,３３ａ〜３３ｃ）。ＦＥＴ３１〜３４は、駆動信号生成部１８からの駆動信号により適宜ＯＮ／ＯＦＦされる。

このような制御システム１０では、ＳＲモータ１を駆動するに際し、各相の独立駆動回路により、各相の励磁コイル４を順次励磁してロータ６を回転させる。その際、例えば、Ｕ相を励磁する場合は、駆動信号生成部１８により、上段側のＦＥＴ３１ａと、下段側のＦＥＴ３２ａをオンさせ、ＳＲモータ１のＵ相励磁コイル４Ｕに通電する。駆動信号生成部１８は、同様にＶ相（ＦＥＴ３１ｂ・ＦＥＴ３２ｂ：ＯＮ）、Ｗ相（ＦＥＴ３１ｃ・ＦＥＴ３２ｃ：ＯＮ）をそれぞれの駆動回路を用いて順次励磁し（Ｕ→Ｖ→Ｗ→Ｕ・・・）、ＳＲモータ１を回転駆動させる。

一方、ＳＲモータ１を発電機として使用する場合には、同期整流部１９によって、ＦＥＴ３１〜３４を制御してバッテリ２２側（電源側）に電力を回生する。例えば、Ｕ相の回生動作では、ＦＥＴ３１ａとＦＥＴ３２ａをオンさせて供給モードを実施した後、デッドタイムを挟んで、ＦＥＴ３３ａとＦＥＴ３４ａをオンさせて回生モードを実施する。また、Ｖ相,Ｗ相における回生動作も同様に行われ、Ｖ相では、ＦＥＴ３１ｂとＦＥＴ３２ｂにより供給モード、ＦＥＴ３３ｂとＦＥＴ３４ｂにより回生モードがそれぞれ実施され、Ｗ相では、ＦＥＴ３１ｃとＦＥＴ３２ｃにより供給モード、ＦＥＴ３３ｃとＦＥＴ３４ｃにより回生モードがそれぞれ実施される。

ここで、前述のように、ＳＲモータでは回転数が高くなると、１相あたりの通電時間が短くなり、通電電流が指令電流値に到達しにくくなる。また、スイッチ素子のＯＮ／ＯＦＦ回数増加によるスイッチング損失増大などもあり、高回転域ではモータ効率が低下するという問題があった。そこで、本発明による制御システム１０では、ＳＲモータ１が定格回転数（例えば２０００rpm）を超えるような高回転となった場合、通電形態を各相順次通電から間引き通電に変更してモータ効率の低下を抑制する。図２は、制御システム１０における通電制御形態を示す説明図である。

図２に破線にて示したように、ＳＲモータ１も、低〜中回転域では通常のＳＲモータと同様に各相を順次通電する。すなわち、各相の通電角度（通電時間）をオーバラップさせつつ、Ｕ→Ｖ→Ｗ→Ｕ→Ｖ→Ｗ・・・の順に励磁コイル４を通電する。これに対し、ＳＲモータ１が高回転域となった場合は、通電相を１つ置きに間引き、
Ｕ→(Ｖ)→Ｗ→(Ｕ)→Ｖ→(Ｗ)→Ｕ→(Ｖ)→Ｗ・・・（括弧内は間引いた相）
の順に励磁コイル４を通電する。すなわち、図２に実線にて示したように、通常通電時における次相を１つ飛ばして励磁コイル４を通電する。

制御システム１０においては、このような間引き通電制御は次のように実施される。ここではまず、回転数検出部１４によりＳＲモータ１の回転数が検出され、回転数判定部１５に送られる。回転数判定部１５では、回転数検出部１４にて得られたＳＲモータ１の回転数を所定の閾値（ここでは、定格回転数２０００rpm）と比較し、ＳＲモータ１が低〜中回転域にあるのか（回転数＜閾値）、高回転域にあるのか（回転数≧閾値）を判定する。判定結果は通電形態切替部１６に送られ、通電形態切替部１６は、ＳＲモータ１が低〜中回転域にある場合は、通常の通電パターン（各相順次通電：通常通電モード）による最大出力駆動を実施する。

これに対し、ＳＲモータ１が高回転域にある場合は、現在のモータ作動状態を考慮して通電パターンを決定する。モータ作動状態は、トルク指令・発電量指令２１からのトルク指令値に基づいて判断され、負荷が大きいなど、出力を重視してＳＲモータ１を駆動すべき場合には、通常の通電パターンによる最大出力駆動が実施される。一方、高回転ではあるものの負荷が余り大きくない場合には、モータ効率を重視し、通電パターンを間引き通電モードに切り替え最大効率駆動を実施する。

図３は、通常通電時と間引き通電時のそれぞれの通電パターンを示す説明図である。図３に示すように、間引き通電は、通常の各相順次通電における次回通電相（図３ではＶ相）を省く制御形態であるが、その際、間引いた分の相を、隣接相の通電を延長して補填する。例えば、図３のＵ相通電は、その前の通電（Ｗ相）が省かれるが、その分を進角Ａにて補填する。また、Ｕ相後に省かれるＶ相の分は、延長通電角Ｂにて補填する。この進角Ａと延長通電角Ｂにより、１相分の通電が省かれても、ロータ突極８を引き寄せるに十分な通電がなされ、ロータ６の回転が維持される。

図４は、間引き通電時におけるロータ６の変位を示す説明図である。なお、図４では、ステータ突極７が１２極、ロータ突極８が８極の場合を示しているが、図１のように、ステータ突極７が６極、ロータ突極８が４極の場合も同様である。図４に示すように、間引き通電時においては、ロータ突極８がＵ相突極７の位置（図４（ａ））から間引き相（Ｖ相）突極７の位置に来た場合（図４（ｂ））、間引いたＶ相は無通電のためＶ相突極７に吸引力は生じない（デッドトルク区間：図２参照）。しかしながら、ロータ６の回転は、慣性やエンジン動力などの外力によって維持される。また、前述の通電延長によっても補填される。そして、１つ飛ばしたＷ相が励磁されると、その突極７に引き寄せられ回転が継続される（図４（ｃ））。

図５は、通常通電時と間引き通電時における磁束の流れを示す説明図であり、前記ロータ動作を磁束の流れで見ると、図５のようになる。図５（ｂ）の間引き通電では、Ｕ相通電によってロータ突極８がＵ相のステータ突極７に吸引された後、磁束のないデッドトルク区間となる。そして、その後にＷ相が通電されると、ロータ突極８はＷ相のステータ突極７に吸引され、ロータ６が回転する。

一方、通常通電の場合、各相の励磁形態は、図５（ａ）に示すように、Ｕ相単独→Ｕ,Ｖ相オーバラップ→Ｖ相単独→Ｖ,Ｗ相オーバラップ→Ｗ相単独のように制御が進行する。すなわち、間引き通電制御と異なり、２相がオーバラップ通電される区間が存在する。この場合、２相通電時には、２相同時通電に伴う磁束同士や、前相の残留磁束と現通電相の磁束が反対方向に流れる箇所が生じ、その部位における交番磁界により、鉄損が大きくなる。これに対し、間引き通電では、磁束のないデッドトルク区間が存在するため、磁束が錯綜する区間がなく、その分、損失を低減することができ、モータ効率が向上する。

このように、本発明による制御システム１０では、ＳＲモータ１が高回転となった場合、３相独立駆動の構成を利用し、通常の通電パターンから１相を間引く、本来の通電パターンとは異なる間引き通電を実施することにより、高回転時における１相あたりの通電時間を通常通電時よりも長く取ることができる。このため、通電電流が指令電流値に到達する時間的な余裕が生まれ、所望のトルク指令値に応じた指令電流値を達成しやすくなり、トルク損失を低減することが可能となる。

また、間引き通電により、スイッチ素子のＯＮ／ＯＦＦ回数を減らすことができ、時間あたりの素子の発熱を抑えることができると共に、ＯＮ／ＯＦＦ回数増加に伴う高回転域におけるスイッチング損失も低減される。さらに、励磁コイル４への通電回数の減少により銅損が低減されると共に、モータ駆動周波数も抑えられることから鉄損の低減も図られる。このため、高回転域におけるモータ損失全体が減少し、この点においてもモータ効率の向上が図られる。図６は、通常通電時と間引き通電時のモータ損失の違いを示す説明図であり、破線は通常通電パターンの場合の損失、実線は間引き通電の場合の損失を示している。図６に示すように、間引き通電による損失低減エリアＰは、それによる損失増加エリアＱよりも大きく、間引き通電により、モータ全体の損失が低減され少なくなることが分かる。

本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
例えば、前述の実施形態では、定格回転数を基準として高回転域を判断し、通常通電と間引き通電の制御形態の切り替えを行っているが、高回転域の判断基準は定格回転数には限定されず、ＳＲモータの突極数やバッテリ電圧など、各モータの仕様に応じて適宜設定可能である。例えば、１０００rpmや３０００rpmを高回転域の判断基準とするＳＲモータにも本発明を適用することも可能である。また、制御形態の切り替えの基準は、モータ回転数以外にも、モータ電流値や車速、温度などを基準として用いることが可能であると共に、それらを適宜複合的に用いて制御形態を切り替えても良い。

さらに、図１の実施形態では、ステータ突極７が６極、ロータ突極８が４極のＳＲモータについて述べたが、本発明は、図４のように、ステータ突極７が１２極、ロータ突極８が８極のＳＲモータにも適用可能であり、突極数は特に限定されない。加えて、前述の実施形態では、３相駆動のＳＲモータに本発明を適用した例を示したが、５相駆動など、３相以外の複数相駆動のＳＲモータにも本発明は適用可能である。その場合、奇数相にて駆動されるＳＲモータの方が間引かれる相が均等化されるため、本発明の適用対象としては好適である。なお、高回転領域のみならず、全回転領域にて間引き通電制御を行うことも可能である。

本発明によるモータ制御装置・制御方法は、ＩＳＧ用のモータのみならず、ラジエターファン駆動用のモータなどの車載モータや、他の産業機器用のモータ、家電製品用のモータなどにも広く適用可能である。

１ スイッチトリラクタンスモータ
２ ドライバ回路
３ 通電制御部（スイッチトリラクタンスモータ制御装置）
４ 励磁コイル
４Ｕ Ｕ相励磁コイル
４Ｖ Ｖ相励磁コイル
４Ｗ Ｗ相励磁コイル
５ ステータ
６ ロータ
７ 突極
８ 突極
９ 回転検出センサ
１０ スイッチトリラクタンスモータ制御システム
１１ 電流指令マップ
１２ ＰＷＭduty計算部
１３ 回転位置検出部
１４ 回転数検出部
１５ 回転数判定部
１６ 通電形態切替部
１７ 転流信号生成部
１８ 駆動信号生成部
１９ 同期整流部
２１ トルク指令・発電量指令
２２ バッテリ
２３ 電流センサ
３０Ｕ,３０Ｖ,３０Ｗ ブリッジ回路（通電制御回路）
３１,３１ａ〜３１ｃ ＦＥＴ
３２,３２ａ〜３２ｃ ＦＥＴ
３３,３３ａ〜３３ｃ ＦＥＴ
３４,３４ａ〜３４ｃ ＦＥＴ
Ａ 進角
Ｂ 延長通電角

Claims (10)

1. 複数個の突極を有するステータと、前記ステータの突極とは異なる個数の複数個の突極を有するロータと、前記ステータに巻装された複数相のコイルと、を備え、
   前記複数相の各相ごとに独立して設けられた通電制御回路を備えたスイッチトリラクタンスモータの制御装置であって、
   該制御装置は、前記コイルに対する通電形態を、前記各相のコイルを所定の順序にて順次励磁する通常通電と、前記各相のコイルを前記所定の順序から１相置きに省いて励磁する間引き通電とに選択的に切り替える通電形態切替部を有することを特徴とするスイッチトリラクタンスモータ制御装置。
2. 請求項１記載のスイッチトリラクタンスモータ制御装置において、
   該制御装置はさらに、
   前記スイッチトリラクタンスモータの回転数を検出する回転数検出部と、
   前記回転数検出部にて検出された前記スイッチトリラクタンスモータの回転数と所定の閾値とを比較する回転数判定部と、を有し、
   通電形態切替部は、前記回転数判定部の判定結果に基づいて、前記通常通電と前記間引き通電を切り替えることを特徴とするスイッチトリラクタンスモータ制御装置。
3. 請求項２記載のスイッチトリラクタンスモータ制御装置において、
   前記通電形態切替部は、前記スイッチトリラクタンスモータの回転数が前記閾値以上の高回転域の場合、前記間引き通電を実施することを特徴とするスイッチトリラクタンスモータ制御装置。
4. 請求項２又は３記載のスイッチトリラクタンスモータ制御装置において、
   前記通電形態切替部は、前記スイッチトリラクタンスモータの回転数が前記閾値未満の低〜中回転域の場合、前記通常通電を実施することを特徴とするスイッチトリラクタンスモータ制御装置。
5. 請求項１〜４の何れか１項に記載のスイッチトリラクタンスモータ制御装置において、
   前記スイッチトリラクタンスモータは、自動車のスタータジェネレータ用に使用されることを特徴とするスイッチトリラクタンスモータ制御装置。
6. 複数個の突極を有するステータと、前記ステータの突極とは異なる個数の複数個の突極を有するロータと、前記ステータに巻装された複数相のコイルと、を備え、
   前記複数相の各相ごとに独立して設けられた通電制御回路によって駆動されるスイッチトリラクタンスモータの制御方法であって、
   前記コイルに対する通電形態を、前記各相のコイルを所定の順序にて順次励磁する通常通電と、前記各相のコイルを前記所定の順序から１相置きに省いて励磁する間引き通電とに選択的に切り替えることを特徴とするスイッチトリラクタンスモータ制御方法。
7. 請求項６記載のスイッチトリラクタンスモータ制御方法において、
   前記スイッチトリラクタンスモータの回転数を検出して所定の閾値と比較し、
   前記比較結果に基づいて、前記通常通電と前記間引き通電を切り替えることを特徴とするスイッチトリラクタンスモータ制御方法。
8. 請求項７記載のスイッチトリラクタンスモータ制御方法において、
   前記スイッチトリラクタンスモータの回転数が前記閾値以上の高回転域の場合、前記間引き通電を実施することを特徴とするスイッチトリラクタンスモータ制御方法。
9. 請求項７又は８記載のスイッチトリラクタンスモータ制御方法において、
   前記スイッチトリラクタンスモータの回転数が前記閾値未満の低〜中回転域の場合、前記通常通電を実施することを特徴とするスイッチトリラクタンスモータ制御方法。
10. 請求項６〜９の何れか１項に記載のスイッチトリラクタンスモータ制御方法において、
    前記スイッチトリラクタンスモータは、自動車のスタータジェネレータ用に使用されることを特徴とするスイッチトリラクタンスモータ制御方法。

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