馬達驅動系統、馬達控制裝置以及馬達的制作方法
【技術領域】
[0001]公開的實施方式涉及馬達驅動系統、馬達控制裝置以及馬達。
【背景技術】
[0002]以往，在具備馬達的系統中，在進行馬達的驅動控制的情況下，已知使用編碼器等位置傳感器檢測馬達的位置、速度的方法(例如，參照專利文獻1)、或根據馬達的電壓或電流來求出馬達的位置、速度的方法(例如，參照專利文獻2)。
[0003]現有技術文獻
[0004]專利文獻
[0005]專利文獻1:日本特開2009-095154號公報
[0006]專利文獻2:日本特開2012-228128號公報
【發明內容】
[0007]發明要解決的課題
[0008]可是，使用編碼器等位置傳感器的方法難以提高振動或沖擊這樣的耐環境性能。另外，根據馬達的電壓或電流求取馬達的位置、速度的方法雖然能夠提高耐環境性能，但是，在可應用的馬達的種類、速度范圍方面制約較多。
[0009]實施方式的一個方式是鑒于上述問題而完成的，其目的在于提供耐環境性能優異的新穎的馬達驅動系統、馬達控制裝置以及馬達。
[0010]用于解決問題的手段
[0011]實施方式的一個方式的馬達驅動系統具備馬達、馬達控制裝置、以及變形檢測部。所述馬達具有因勵磁電流而發生機械變形的變形部位。所述馬達控制裝置控制所述馬達的驅動。所述變形檢測部檢測在所述變形部位上產生的變形。所述馬達控制裝置具備估計部，該估計部基于由所述變形檢測部檢測出的所述變形部位的變形，估計所述馬達的速度和位置中的至少一方。
[0012]發明效果
[0013]根據實施方式的一個方式，能夠提供耐環境性能優異的新穎的馬達驅動系統、馬達控制裝置以及馬達。
【附圖說明】
[0014]圖1是示出實施方式的馬達驅動系統的構成例的圖。
[0015]圖2是示出圖1所示的馬達的構成例的側視示意圖。
[0016]圖3是沿圖2所示的A-A線的剖視示意圖。
[0017]圖4A是示出施加于馬達的磁斥力與勵磁電流之間的關系的圖。
[0018]圖4B是示出施加于馬達的磁吸力與勵磁電流之間的關系的圖。
[0019]圖5是示出變形檢測部的構成例的圖。
[0020]圖6是示出圖1所示的馬達的另一結構的剖視示意圖。
[0021]圖7是圖6所示的馬達的部分立體示意圖。
[0022]圖8是示出圖1所示的馬達的再一種結構的剖視示意圖。
[0023]圖9是示出圖1所示的馬達控制裝置的構成例的圖。
[0024]圖10是示出d軸電流、變形檢測信號、變形信號以及變形率之間的關系的圖。
[0025]圖11是示出估計電角度的誤差與高頻電流指令之間的關系的圖。
[0026]圖12A是示出能夠高精度地估計出馬達的電角度的情況下的變形信號和變形率的狀態的圖。
[0027]圖12B是示出無法高精度地估計出馬達的電角度的情況下的變形信號和變形率的狀態的圖。
[0028]圖13是示出變形率與變形微分值之間的關系的圖。
[0029]圖14是示出另一實施方式的馬達驅動系統的構成例的圖。
【具體實施方式】
[0030]以下，參照附圖，對本申請所公開的馬達驅動系統、馬達控制裝置以及馬達的實施方式詳細地進行說明。并且，本發明并不受以下所示的實施方式限定。
[0031]圖1是示出實施方式的馬達驅動系統的構成例的圖。如圖1所示，實施方式的馬達驅動系統I具備3相交流馬達2 (以下，記載為馬達2)和馬達控制裝置3。
[0032]馬達2 例如是 IPM(Inter1r Permanent Magnet:內永磁)馬達或 SPM (SurfacePermanent Magnet:表面永磁)馬達等永磁同步電動機。該馬達2的輸出軸與機械載荷5連結。并且，馬達2不僅可以是具有驅動功能的馬達，也可以是具有發電性能的馬達發電機或發電機。例如，馬達2也可以是與風車的轉子等連接的發電機。
[0033]馬達控制裝置3具備電力轉換部11、電流檢測部12以及控制部13。該馬達控制裝置3通過公知的PffM(Pulse Width Modulat1n:脈寬調制)控制，將從直流電源4供給的直流電力轉換為期望的頻率和電壓的3相交流電力并向馬達2輸出。該馬達控制裝置3可以具備直流電源4。
[0034]電力轉換部11連接在直流電源4與馬達2之間，向馬達2供給與從控制部13供給的PffM信號對應的電壓和電流。該電力轉換部11例如是將6個開關元件進行3相橋連接而構成的3相逆變電路。
[0035]并且，直流電源4是將交流電力轉換為直流電力而輸出的結構，例如可以是將基于二極管的整流電路和平滑用電容器組合后的結構。這種情況下，整流電路的輸入側與交流電源連接。
[0036]電流檢測部12檢測從電力轉換部11向馬達2供給的電流(以下，記載為輸出電流)。具體來說，電流檢測部12檢測分別在電力轉換部11與馬達2的U相、V相以及W相之間流過的電流的瞬時值Iu、Iv、Iw (以下，記載為輸出電流Iuvw)。并且，電流檢測部12例如是利用作為磁電轉換元件的霍爾元件來檢測電流的電流傳感器。
[0037]控制部13生成對構成電力轉換部11的開關元件進行開關控制的PWM信號，將該PWM信號輸出至電力轉換部11。該控制部13具有基于因勵磁電流所導致的馬達2的機械變形來估計馬達2的速度和位置的估計部15，基于該估計部15的估計結果生成輸出至電力轉換部11的PffM信號。
[0038]馬達2具有因勵磁電流而產生機械變形的變形部位G，變形部位G的機械變形由變形檢測部6檢測。與該變形檢測部6檢測出的馬達2的機械變形對應的信息作為變形檢測信號efb輸出至控制部13。控制部13基于變形部位G的機械變形信息，估計馬達2的速度和位置。
[0039]以下，對馬達驅動系統I的結構的具體例詳細地進行說明。首先，對因勵磁電流所引起的馬達2的機械變形進行說明。
[0040]圖2是示出馬達2的構成例的側視示意圖，圖3是沿圖2所示的A-A線的剖視示意圖。并且，為了便于說明，在圖2和圖3中示意性地表示馬達2。另外，作為馬達2的一例，在圖2中示出了 2極6槽的馬達，但馬達2也可以是超過2極的極數(例如4極或6極)和適當的槽數的馬達。
[0041]如圖3所示，馬達2具備軸20、轉子21以及定子22，轉子21利用從馬達控制裝置3供給的電流以旋轉軸B為中心旋轉。轉子21被安裝于軸20，定子22隔著規定的空隙與轉子21的外周面相對地配置。
[0042]轉子21具備轉子鐵芯31和永久磁鐵32a、32b。轉子鐵芯31形成為筒狀，永久磁鐵32a、32b沿周向排列配置在轉子鐵芯31的外周面。永久磁鐵32a和永久磁鐵32b的極性不同，例如，永久磁鐵32a是N極，永久磁鐵32b是S極。
[0043]定子22具備軛部33、齒部34以及線圈35。軛部33形成為圓筒狀，多個齒部34隔開間隔而沿著該軛部33的內周面配置。在各齒部34上纏繞安裝有線圈35。軛部33和齒部34形成定子鐵芯，該定子鐵芯例如是將多張薄板狀的電磁鋼板層疊而形成的。
[0044]接下來，對在向馬達2供給勵磁電流的情況下施加于馬達2的磁力進行說明。圖4A是示出施加于馬達2的磁斥力與勵磁電流之間的關系的圖，圖4B是示出施加于馬達2的磁吸力與勵磁電流之間的關系的圖。
[0045]在馬達2中流過正極性的勵磁電流(+d軸電流)的情況下(參照圖4A的左圖)，如圖4A的右圖所示，在轉子21與定子22之間沿與旋轉軸B垂直的方向(以下，記載為徑向方向)產生磁斥力。另一方面，在馬達2中流過負極性的勵磁電流(-d軸電流)的情況下(參照圖4B的左圖)，如圖4B的右圖所示，在轉子21與定子22之間沿徑向方向產生磁吸力。
[0046]這樣，在馬達2中流過勵磁電流的情況下，沿徑向方向作用的力起作用。因此，在本實施方式的馬達驅動系統I中，在馬達2上設置因勵磁電流而在徑向方向上產生機械變形的變形部位G，檢測該變形部位G的機械變形，