JP7772084B2 - モータ装置 - Google Patents

Description

本開示は、モータ装置に関する。

特許文献１～特許文献４は、モータ装置に関する技術を開示する。例えば、特許文献１は、モータと、複数の回路ブロックを用いてモータを駆動するインバータと、を備えるモータ装置を開示する。このモータ装置では、各回路ブロックは、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）方式によって制御される。ＰＷＭ制御では、予め定められた電圧指令と、キャリアとの比較によって、各回路ブロックへの制御信号が生成される。制御信号に応じて各回路ブロックが駆動することによって、モータを駆動させる交流電流がインバータから出力される。インバータから出力される交流電流には、モータ損失を増大させる要因となる電流リップル成分が重畳する。この電流リップル成分の増大を抑える（すなわち、モータ損失の増大を抑える）ためには、キャリアのキャリア周波数を高く設定することが有効とされている。

特開２０１６－１９７９３３号公報 特開２０１６－２２０３２５号公報 特開２００８－２７１６１７号公報 特開２０１４－０７２９３５号公報

しかしながら、キャリア周波数が高く設定される場合、回路ブロックのスイッチング回数が増大するため、スイッチング損失が増大し、これに応じて、インバータ損失が増大する。インバータ損失が増大すると、モータの出力効率の低下等の問題が生じ得る。

本開示は、インバータ損失を低減できるモータ装置を説明する。

本開示の一形態に係るモータ装置は、交流である駆動電力によって駆動するモータと、モータに駆動電力を供給するインバータと、駆動電力の目標を示す第１の指令信号とキャリアとを用いて、駆動電力を制御するためのパルス信号を生成するコントローラと、を備える。コントローラは、駆動電力の目標を示す第２の指令信号を用いてキャリアのキャリア周波数を設定するキャリア周波数設定部を有する。キャリア周波数設定部は、第２の指令信号の一周期のうちの第１の位相範囲に対応する区間におけるキャリア周波数を、第１の位相範囲以外の第２の位相範囲に対応する区間におけるキャリア周波数よりも低く設定する。

本開示のいくつかの態様によれば、インバータ損失を低減できるモータ装置が提供される。

図１は、一実施形態に係るモータ装置の一例を示す構成図である。 図２は、図１に示すコントローラの機能的構成の一例を示すブロック図である。 図３は、図２に示すＰＷＭ制御器の機能的構成の一例を示すブロック図である。 図４は、キャリア周波数設定部によるキャリア周波数の設定の一例を説明するための図である。 図５は、キャリア周波数設定部によるキャリア周波数の設定の別の例を説明するための図である。 図６は、キャリア周波数設定部によるキャリア周波数の設定の更に別の例を説明するための図である。 図７は、モータ装置の変形例を示す構成図である。

本開示の一形態に係るモータ装置は、交流である駆動電力によって駆動するモータと、モータに駆動電力を供給するインバータと、駆動電力の目標を示す第１の指令信号とキャリアとを用いて、駆動電力を制御するためのパルス信号を生成するコントローラと、を備える。コントローラは、駆動電力の目標を示す第２の指令信号を用いてキャリアのキャリア周波数を設定するキャリア周波数設定部を有する。キャリア周波数設定部は、第２の指令信号の一周期のうちの第１の位相範囲に対応する区間におけるキャリア周波数を、第１の位相範囲以外の第２の位相範囲に対応する区間におけるキャリア周波数よりも低く設定する。

このモータ装置では、インバータがパルス信号に応じて駆動することにより、インバータからモータへ駆動電力が供給され、この駆動電力によってモータが駆動する。インバータにおいて発生するインバータ損失は、パルス信号に用いられるキャリアのキャリア周波数が低くなるほど、小さくなる傾向がある。そこで、上記のモータ装置では、第２の指令信号の一周期のうちの第１の位相範囲に対応する区間におけるキャリアのキャリア周波数が、第１の位相範囲以外の第２の位相範囲に対応する区間におけるキャリアのキャリア周波数よりも低く設定されている。つまり、第２の指令信号の一周期の全区間において高いキャリア周波数が設定されずに、第２の指令信号の一周期の一部の区間のみにおいて低いキャリア周波数が設定されている。これにより、第２の指令信号の一周期の間のインバータ損失を低減することが可能となる。

いくつかの態様において、第１の位相範囲は、第２の指令信号の一周期のうち、第２の指令信号の正負が反転するゼロクロス点を含まない位相範囲であってもよい。この場合、第２の指令信号の一周期のうちゼロクロス点を含まない第１の位相範囲に対応する区間では、第２の位相範囲に対応する区間と比べて、キャリアのキャリア周波数が低く設定される。インバータ損失は、第２の指令信号の絶対値が高い区間（すなわち、ゼロクロス点を含まない位相範囲）では大きくなり、第２の指令信号の絶対値が低い区間（すなわち、ゼロクロス点を含む位相範囲）では小さくなる傾向がある。そこで、キャリア周波数が低く設定される区間を、ゼロクロス点を含まない第１の位相範囲に設定することにより、インバータ損失をより効果的に低減できる。

いくつかの態様において、第１の位相範囲は、第２の指令信号の一周期のうち、第２の指令信号の絶対値が基準値以上となる位相範囲であってもよい。インバータ損失は、上述したように、第２の指令信号の絶対値が高い区間では大きくなり、第２の指令信号の絶対値が低い区間では小さくなる傾向がある。そこで、キャリア周波数が低く設定される区間を、第２の指令信号の絶対値が基準値以上となる第１の位相範囲に設定することにより、インバータ損失をより効果的に低減できる。

いくつかの態様において、第１の位相範囲は、第２の指令信号の一周期のうち、第２の指令信号の絶対値が最大となるピーク点を含む位相範囲であってもよい。インバータ損失は、上述したように、第２の指令信号の絶対値が高い区間では大きくなり、第２の指令信号の絶対値が低い区間では小さくなる傾向がある。そこで、キャリア周波数が低く設定される区間を、ピーク点を含む第１の位相範囲に設定することにより、インバータ損失をより効果的に低減できる。

いくつかの態様において、第１の位相範囲は、第２の指令信号の一周期のうち、第２の指令信号の絶対値が最大となるピーク点を含まない位相範囲であってもよい。この設定によっても、インバータ損失をより効果的に低減できる。

いくつかの態様において、モータ装置は、モータにおいて発生するモータ損失に関する信号を出力するモータ損失計測部と、インバータにおいて発生するインバータ損失に関する信号を出力するインバータ損失計測部と、を更に備えてもよい。キャリア周波数設定部は、モータ損失に関する信号及びインバータ損失に関する信号に基づいて、第１の位相範囲を設定してもよい。この場合、モータ損失とインバータ損失とを考慮して、キャリア周波数が低く設定される区間を定めることができる。換言すると、第２の指令信号の一周期のうちの第１の位相範囲に対応する区間を定めることができる。

以下、図面を参照して一実施形態について説明する。図面の説明においては、同一の要素同士、或いは、相当する要素同士には、互いに同一の符号を付し、重複する説明を省略する場合がある。

＜実施形態＞
図１に示すモータ装置１は、モータ２と、インバータ２０と、コントローラ３０と、を備える。モータ装置１は、電源１０から電力を受けて、駆動する。モータ２は、例えば、永久磁石式の同期電動機である。モータ２は、ＩＰＭ（Ｉｎｔｅｒｉｏｒ Ｐｅｒｍａｎｅｎｔ Ｍａｇｎｅｔ；埋込磁石型）モータであってもよいし、ＳＰＭ（Ｓｕｒｆａｃｅ Ｐｅｒｍａｎｅｎｔ Ｍａｇｎｅｔ；表面磁石型）モータであってもよい。モータ２は、インバータ２０から交流電力を供給されることにより回転する。具体的には、モータ２の固定子が交流電力の供給に応じて回転磁界を発生し、その回転磁界を受けてモータ２の回転子が回転する。

インバータ２０には、電源１０から直流電力が供給される。インバータ２０は、供給された直流電力を三相交流電力に変換し、変換した三相交流電力をモータ２に供給する。インバータ２０は、三相交流電力の相ごとに、回路ブロック２１及び２２と、回路ブロック２３及び２４と、回路ブロック２５及び２６と、を有する。回路ブロック２１及び２２は、単相交流電力をＵ相の交流電力としてモータ２に供給する。回路ブロック２３及び２４は、単相交流電力をＶ相の交流電力としてモータ２に供給する。回路ブロック２５及び２６は、単相交流電力をＷ相の交流電力としてモータ２に供給する。

回路ブロック２１及び２２は、互いに直列に接続されると共に、電源１０に対して並列に接続されている。回路ブロック２１の端子２１ａは、コントローラ３０に接続される。回路ブロック２１の端子２１ｂは、電源１０、回路ブロック２３及び２５に接続される。回路ブロック２１の端子２１ｃは、回路ブロック２２に接続される。回路ブロック２１の端子２１ｃは、モータ２に接続される。

回路ブロック２１は、トランジスタ２１Ｔ及びダイオード２１Ｄを含む。トランジスタ２１Ｔのコレクタは、回路ブロック２１の端子２１ｂを構成する。トランジスタ２１Ｔのエミッタは、回路ブロック２１の端子２１ｃを構成する。トランジスタ２１Ｔのゲートは、回路ブロック２１の端子２１ａを構成する。ダイオード２１Ｄは、トランジスタ２１Ｔのエミッタ側からコレクタ側への電流を通すように、入力がダイオード２１Ｄのドレインに接続されると共に、出力がダイオード２１Ｄのコレクタに接続される。ダイオード２１Ｄは、トランジスタ２１Ｔに対して並列に接続される。

このように、回路ブロック２１では、トランジスタ２１Ｔがオンの状態においては、端子２１ｂから端子２１ｃに電流が流れる。一方、トランジスタ２１Ｔがオフの状態においては、端子２１ｃから端子２１ｂに電流が流れる。

回路ブロック２２の端子２２ａは、コントローラ３０に接続される。回路ブロック２２の端子２２ｂは、回路ブロック２１に接続される。回路ブロック２２の端子２２ｂは、モータ２に接続される。回路ブロック２２の端子２２ｃは、電源１０、回路ブロック２４及び２６に接続される。回路ブロック２２も回路ブロック２１と同様に、トランジスタ２２Ｔ及びダイオード２２Ｄを含む。トランジスタ２２Ｔ及びダイオード２２Ｄは、トランジスタ２１Ｔ及びダイオード２１Ｄとそれぞれ同様の接続構成を有する。

回路ブロック２３及び２４は、互いに直列に接続されると共に、電源１０に対して並列に接続されている。回路ブロック２３及び２４も、回路ブロック２１及び２２と同様の接続構成を有する。

回路ブロック２３の端子２３ａは、コントローラ３０に接続される。回路ブロック２３の端子２３ｂは、電源１０、回路ブロック２１及び２５に接続される。回路ブロック２３の端子２３ｃは、回路ブロック２４に接続される。回路ブロック２３の端子２３ｃは、モータ２に接続される。回路ブロック２３も回路ブロック２１と同様に、トランジスタ２３Ｔ及びダイオード２３Ｄを含む。トランジスタ２３Ｔ及びダイオード２３Ｄは、トランジスタ２１Ｔ及びダイオード２１Ｄとそれぞれ同様の接続構成を有する。

回路ブロック２４の端子２４ａは、コントローラ３０に接続される。回路ブロック２４の端子２４ｂは、回路ブロック２３に接続される。回路ブロック２４の端子２４ｂは、モータ２に接続される。回路ブロック２４の端子２４ｃは、電源１０、回路ブロック２２及び２６に接続される。回路ブロック２４も回路ブロック２１と同様に、トランジスタ２４Ｔ及びダイオード２４Ｄを含む。トランジスタ２４Ｔ及びダイオード２４Ｄは、トランジスタ２１Ｔ及びダイオード２１Ｄとそれぞれ同様の接続構成を有する。

回路ブロック２５及び２６は、互いに直列に接続されると共に、電源１０に対して並列に接続されている。回路ブロック２５及び２６も、回路ブロック２１及び２２と同様の接続構成を有する。

回路ブロック２５の端子２５ａは、コントローラ３０に接続される。回路ブロック２５の端子２５ｂは、電源１０、回路ブロック２１及び２３に接続される。回路ブロック２５の端子２５ｃは、回路ブロック２６に接続される。回路ブロック２５の端子２５ｃは、モータ２に接続される。回路ブロック２５も回路ブロック２１と同様に、トランジスタ２５Ｔ及びダイオード２５Ｄを含む。トランジスタ２５Ｔ及びダイオード２５Ｄは、トランジスタ２１Ｔ及びダイオード２１Ｄとそれぞれ同様の接続構成を有する。

回路ブロック２６の端子２６ａは、コントローラ３０に接続される。回路ブロック２６の端子２６ｂは、回路ブロック２５に接続される。回路ブロック２６の端子２６ｂは、モータ２に接続される。回路ブロック２６の端子２６ｃは、電源１０、回路ブロック２２及び２４に接続される。回路ブロック２６も回路ブロック２１と同様に、トランジスタ２６Ｔ及びダイオード２６Ｄを含む。トランジスタ２６Ｔ及びダイオード２６Ｄは、トランジスタ２１Ｔ及びダイオード２１Ｄとそれぞれ同様の接続構成を有する。

各回路ブロック２１～２６のオン・オフは、コントローラ３０からの制御信号Ｓ２１～Ｓ２６に応じて切り替えられる。これにより、インバータ２０からモータ２へ三相交流電力が供給される。インバータ２０とモータ２との間の線路には、電流センサ６０が設けられている。電流センサ６０は、インバータ２０からモータ２に出力される交流電力の各相の電流を検出する。すなわち、電流センサ６０は、Ｕ相の電流とＶ相の電流とＷ相の電流とをそれぞれ検出する。電流センサ６０は、各相の電流を示す電流信号Ｓ１をコントローラ３０に出力する。電流センサ６０は、Ｕ相、Ｖ相、及びＷ相の三相全ての電流を検出する必要は無い。例えば、電流センサ６０は、Ｕ相、Ｖ相、及びＷ相のうちの二相の電流を検出し、残りの一相の電流を演算により取得してもよい。

コントローラ３０は、インバータ２０全体の制御を行う電子制御ユニットである。コントローラ３０は、例えばＣＰＵ、ＲＯＭ、及びＲＡＭを含むコンピュータにより構成される。コントローラ３０は、例えば、制御回路３１と、ドライブ回路３２とを有する。制御回路３１には、電流センサ６０から電流信号Ｓ１が入力される。制御回路３１は、電流信号Ｓ１に基づいて、回路ブロック２１～２６をそれぞれオン・オフ駆動させるための制御信号Ｓ１１～Ｓ１６をドライブ回路３２に出力する。ドライブ回路３２は、制御回路３１から出力された制御信号Ｓ１１～Ｓ１６を増幅し、増幅した制御信号Ｓ２１～Ｓ２６を、対応する回路ブロック２１～２６にそれぞれ出力する。

以下、図２を参照して、制御回路３１の構成をより詳細に説明する。図２に示すように、制御回路３１は、機能的構成として、例えば、情報検出部４０と、信号生成部５０と、を有する。信号生成部５０は、モータ２の角速度を目標角速度に追従させるように、回路ブロック２１～２６へ提供される制御信号Ｓ１１～Ｓ１６を生成する。情報検出部４０は、信号生成部５０における制御処理等に必要な信号を出力する。例えば、情報検出部４０は、信号Ｓ２、Ｓ３ａ、及びＳ３ｂを出力する。

情報検出部４０は、例えば、座標変換器４１と、情報導出器４２と、を含む。

座標変換器４１には、電流信号Ｓ１及び情報信号Ｓ３ｂが入力される。座標変換器４１は、電流信号Ｓ１及び情報信号Ｓ３ｂを利用して電流信号Ｓ２を生成する。座標変換器４１は、回転位置情報を利用して、電流信号Ｓ１に含まれる各相の電流を座標変換することにより、電流信号Ｓ２を生成する。座標変換器４１は、電流信号Ｓ２を情報導出器４２に出力する。更に、座標変換器４１は、電流信号Ｓ２を信号生成部５０に出力する。

ｄ軸及びｑ軸を含むｄｑ座標系は、モータ２の回転子と共に回転する回転座標系を意味する。ｄ軸及びｑ軸は、互いに直交しており、いずれもモータ２の回転軸線に直交している。ｄ軸電流は、ｄ軸方向の電流を意味する。すなわち、ｄ軸電流は、ｄ軸方向の磁束をモータ２の固定子に発生させるための電流を意味する。ｑ軸電流は、ｑ軸方向の電流を意味する。すなわち、ｑ軸電流は、ｑ軸方向の磁束をモータ２の固定子に発生させるための電流を意味する。本実施形態では、モータ２の回転子の磁石が２極に着磁されている場合を例示するが、当該磁石は、２極以上に（多極に）着磁されていてもよい。例えば、当該磁石は、４極（２極対）に着磁されていてもよい。２極の磁石が用いられる場合、機械周波数と電気周波数とは１対１の関係にある。４極の磁石が用いられる場合、機械周波数に対して電気周波数は２倍となる。２極の磁石が用いられる本実施形態では、後述する図４の（a）に示す位相θ＝０～２πの区間が電流指令の一周期分となる。これに対し、４極の磁石が用いられる場合は、図４の（a）に示す位相θ＝０～πの区間が電流指令の一周期分となる。

情報導出器４２には、電流信号Ｓ２が入力される。情報導出器４２は、電流信号Ｓ２を利用して情報信号Ｓ３ａ及びＳ３ｂを生成する。情報信号Ｓ３ａは、角速度ωを示す。角速度ωは、モータ２の固定子に対する回転子の角速度を表している。情報信号Ｓ３ｂは、位相θを示す。位相θは、モータ２の固定子に対する回転子の回転位置を表している。情報導出器４２は、電流信号Ｓ２に含まれるｄ軸電流及びｑ軸電流に基づいて、モータ２の角速度ω及び位相θを導出する。情報導出器４２は、情報信号Ｓ３ａ及び情報信号Ｓ３ｂを信号生成部５０に出力する。更に、情報導出器４２は、情報信号Ｓ３ｂを座標変換器４１にも出力する。

信号生成部５０は、例えば、速度制御器５１と、電流制御器５２と、座標変換器５３と、ＰＷＭ制御器５４と、を含む。

速度制御器５１には、情報信号Ｓ３ａ及び目標信号Ｓ３ｃが入力される。速度制御器５１は、情報信号Ｓ３ａ及び目標信号Ｓ３ｃを利用して電流指令信号Ｓ４を生成する。目標信号Ｓ３ｃは、例えば、操作者の入力により設定されるｄ軸電流指令である。電流指令信号Ｓ４は、ｑ軸電流指令及びｄ軸電流指令を含む。ｑ軸電流指令は、情報信号Ｓ３ａに含まれるモータ２の角速度ωと、目標角速度ωとの偏差を縮小させる指令である。目標角速度ωは、例えば、上位の制御器から入力される。速度制御器５１は、電流指令信号Ｓ４を電流制御器５２に出力する。

電流制御器５２には、電流信号Ｓ２及び電流指令信号Ｓ４が入力される。電流制御器５２は、電流信号Ｓ２及び電流指令信号Ｓ４を利用して電圧指令信号Ｓ５ａ及び電流指令信号Ｓ５ｂを生成する。電圧指令信号Ｓ５ａは、ｄ軸電圧指令及びｑ軸電圧指令を含む。ｄ軸電圧は、ｄ軸電流と同方向の電圧を意味する。ｑ軸電圧は、ｑ軸電流と同方向の電圧を意味する。電流指令信号Ｓ５ｂは、電流指令信号Ｓ４と同一の情報を示す。電流制御器５２は、ｄ軸電流指令とｄ軸電流との偏差に基づく演算を行うことにより、ｄ軸電圧指令を生成する。同様に、電流制御器５２は、ｑ軸電流指令とｑ軸電流との偏差に基づく演算を行うことにより、ｑ軸電圧指令を生成する。電流制御器５２は、電圧指令信号Ｓ５ａ及び電流指令信号Ｓ５ｂを座標変換器５３に出力する。

座標変換器５３には、情報信号Ｓ３ｂ、電圧指令信号Ｓ５ａ及び電流指令信号Ｓ５ｂが入力される。座標変換器５３は、電圧指令信号Ｓ５ａ及び電流指令信号Ｓ５ｂを利用して、電圧指令信号Ｓ６ａ（第１の指令信号）と、電流指令信号Ｓ６ｂ（第２の指令信号）と、を生成する。電圧指令信号Ｓ６ａは、Ｕ相の電圧指令、Ｖ相の電圧指令、及びＷ相の電圧指令を示す。座標変換器５３は、回転位置情報を利用して、電圧指令信号Ｓ５ａに含まれるｄ軸電圧指令及びｑ軸電圧指令を座標変換することにより、Ｕ相の電圧指令、Ｖ相の電圧指令、及びＷ相の電圧指令を生成する。電流指令信号Ｓ６ｂは、Ｕ相の電流指令、Ｖ相の電流指令、及びＷ相の電流指令を示す。座標変換器５３は、回転位置情報を利用して、電流指令信号Ｓ５ｂに含まれるｄ軸電流指令及びｑ軸電流指令を座標変換することにより、Ｕ相の電流指令、Ｖ相の電流指令、及びＷ相の電流指令を生成する。座標変換器５３は、電圧指令信号Ｓ６ａ及び電流指令信号Ｓ６ｂをＰＷＭ制御器５４に出力する。

ＰＷＭ制御器５４には、電圧指令信号Ｓ６ａ及び電流指令信号Ｓ６ｂが入力される。ＰＷＭ制御器５４は、電圧指令信号Ｓ６ａ及び電流指令信号Ｓ６ｂを利用して制御信号Ｓ１１～Ｓ１６を生成する。制御信号Ｓ１１～Ｓ１６は、回路ブロック２１～２６の動作を制御するパルス信号である。ＰＷＭ制御器５４は、制御信号Ｓ１１～Ｓ１６をドライブ回路３２（図１参照）に出力する。

ドライブ回路３２は、制御信号Ｓ１１～Ｓ１６を増幅することにより、制御信号Ｓ２１～Ｓ２６を生成する。ドライブ回路３２は、制御信号Ｓ２１～Ｓ２６を対応する回路ブロック２１～２６に出力する。

次に、図３を参照して、ＰＷＭ制御器５４のより詳細な構成について説明する。図３に示すように、ＰＷＭ制御器５４は、例えば、キャリア周波数設定部５４ａと、キャリア生成部５４ｂと、比較部５４ｃと、制御信号生成部５４ｄと、を含む。

キャリア周波数設定部５４ａには、各相の電流指令を示す電流指令信号Ｓ６ｂが入力される。キャリア周波数設定部５４ａは、電流指令信号Ｓ６ｂに基づいて周波数信号Ｓ７を生成する。周波数信号Ｓ７は、Ｕ相に関するキャリア周波数と、Ｖ相に関するキャリア周波数と、Ｗ相に関するキャリア周波数と、を含む。つまり、キャリア周波数設定部５４ａは、Ｕ相の電流指令に基づいてＵ相のキャリア周波数を設定し、Ｖ相の電流指令に基づいてＶ相のキャリア周波数を設定し、Ｗ相の電流指令に基づいてＷ相のキャリア周波数を設定する。キャリア周波数設定部５４ａは、周波数信号Ｓ７をキャリア生成部５４ｂに出力する。

キャリア生成部５４ｂには、周波数信号Ｓ７が入力される。キャリア生成部５４ｂは、周波数信号Ｓ７を利用してキャリアＳ８を生成する。キャリアＳ８は、Ｕ相のキャリアと、Ｖ相のキャリアと、Ｗ相のキャリアと、を含む。つまり、キャリア生成部５４ｂは、周波数信号Ｓ７に従って、Ｕ相のキャリアと、Ｖ相のキャリアと、Ｗ相のキャリアと、を生成する。キャリアＳ８は、三角波であってもよいし、のこぎり波であってもよい。キャリア生成部５４ｂは、キャリアＳ８を比較部５４ｃに出力する。

比較部５４ｃには、キャリアＳ８及び電圧指令信号Ｓ６ａが入力される。比較部５４ｃは、キャリアＳ８及び電圧指令信号Ｓ６ａを利用して情報信号Ｓ９を生成する。情報信号Ｓ９は、インバータ２０に提供されるパルス信号である。具体的には、比較部５４ｃは、電圧指令信号Ｓ６ａに含まれる各相の電圧指令と、キャリアＳ８に含まれる各相のキャリアと、の振幅の大小を比較する。比較部５４ｃは、その比較結果に基づいて、制御信号Ｓ１１～Ｓ１６の生成に必要な情報信号Ｓ９を生成する。比較部５４ｃは、情報信号Ｓ９を制御信号生成部５４ｄに出力する。

制御信号生成部５４ｄは、情報信号Ｓ９に基づいてパルス信号である制御信号Ｓ１１～Ｓ１６を生成する。

ここで、図４を参照して、キャリア周波数設定部５４ａによるキャリア周波数の設定の例を説明する。図４の（ａ）は、Ｕ相の電流指令Ｇ１を示す。図４の（ａ）の縦軸は、電流指令Ｇ１の電流値［Ａ］を示しており、図４の（ａ）の横軸は、Ｕ相の電流指令の位相θ［ｒａｄ］を示している。図４の（ｂ）は、Ｕ相のキャリアＧ２を示している。図４の（ｂ）の横軸は、図４の（ａ）の横軸に対応している。

図４の（ｃ）は、Ｖ相のキャリアＧ３を示す。図４の（ｄ）は、Ｗ相のキャリアＧ４を示す。図４の（ｃ）及び（ｄ）の横軸は、図４の（ｂ）の横軸と同様、図４の（ａ）の横軸に対応している。以下では、電流指令Ｇ１とＵ相のキャリアＧ２との関係に着目して、Ｕ相のキャリアＧ２のキャリア周波数を設定する例について説明する。

Ｖ相のキャリアＧ３のキャリア周波数の設定、及びＷ相のキャリアＧ４のキャリア周波数の設定は、Ｕ相のキャリアＧ２のキャリア周波数の設定と同様に行われる。従って、これらの設定についての説明は省略する。

キャリア周波数設定部５４ａは、電流指令Ｇ１を参照しながら、所定区間ごとにキャリアＧ２のキャリア周波数を切り替える。具体的には、キャリア周波数設定部５４ａは、電流指令Ｇ１の一周期の中に、区間Ｔ１と区間Ｔ２とを設定する。そして、キャリア周波数設定部５４ａは、区間Ｔ１におけるキャリア周波数（ｆ１）と、区間Ｔ２におけるキャリア周波数（ｆ２）と、を互いに異ならせる。

区間Ｔ１は、電流指令Ｇ１の一周期のうちの第１の位相範囲である。「第１の位相範囲」は、例えば、電流指令Ｇ１の一周期のうち、電流指令Ｇ１の電流値の正負が反転するゼロクロス点Ｐ０１、Ｐ０２、及びＰ０３を含まない位相範囲である。「第１の位相範囲」は、電流指令Ｇ１の一周期のうち、ゼロクロス点Ｐ０１、Ｐ０２、及びＰ０３を含まず、且つ電流指令Ｇ１の電流値の絶対値が最大となるピーク点Ｐ１１及びＰ１２を含む位相範囲としてよい。

ゼロクロス点Ｐ０１では、電流指令Ｇ１の位相θが０［ｒａｄ］である。ゼロクロス点Ｐ０２では、電流指令Ｇ１の位相θがπ［ｒａｄ］である。ゼロクロス点Ｐ０３では、電流指令Ｇ１の位相θが２π［ｒａｄ］である。ゼロクロス点Ｐ０１、Ｐ０２、及びＰ０３においては、いずれも電流指令Ｇ１の電流値がゼロである。電流指令Ｇ１の位相θがπ／２［ｒａｄ］であるとき、電流指令Ｇ１の電流値は極大（ピーク点Ｐ１１）である。電流指令Ｇ１の位相θが３π／２［ｒａｄ］であるとき、電流指令Ｇ１の電流値は極小（ピーク点Ｐ１２）である。

従って、上記の「第１の位相範囲」は、ゼロクロス点Ｐ０１とゼロクロス点Ｐ０２との間の位相範囲であってピーク点Ｐ１１を含む位相範囲と、ゼロクロス点Ｐ０２とゼロクロス点Ｐ０３との間の位相範囲であってピーク点Ｐ１２を含む位相範囲と、を含む。これら位相範囲は、いずれもゼロクロス点Ｐ０１、Ｐ０２、及びＰ０３を含んでいない。以降、これら位相範囲を、「区間Ｔ１」に置き換えて説明することがある。

区間Ｔ１は、例えば、基準位相θ_Ｓ１と、基準位相θ_Ｓ１を基準とした位相差Δθ_Ｄ１及びΔθ_Ａ１と、によって定義できる。区間Ｔ１は、例えば、基準位相θ_Ｓ１に対して位相差Δθ_Ｄ１だけ遅れた開始位相θ１から、基準位相θ_Ｓ１に対して位相差Δθ_Ａ１だけ進んだ終了位相θ２までの範囲としてよい。基準位相θ_Ｓ１は、０［ｒａｄ］よりも大きくπ［ｒａｄ］よりも小さい範囲（０＜θ＜π）に設定される。例えば、基準位相θ_Ｓ１は、図４の（ａ）に示すように、ピーク点Ｐ１１を示す位相θ（π／２［ｒａｄ］）としてよい。基準位相θ_Ｓ１としてπ／２［ｒａｄ］を設定した場合には、位相差Δθ_Ｄ１及びθ_Ａ１のそれぞれは、０［ｒａｄ］以上π／２［ｒａｄ］未満の範囲に設定される。図４の（ａ）の例示では、位相θが遅れる側の位相差Δθ_Ｄ１と、位相θが進む側の位相差Δθ_Ａ１とが、互いに同じ値に設定されている。位相θが遅れる側の位相差Δθ_Ｄ１と、位相θが進む側の位相差Δθ_Ａ１とは、互いに異なっていてもよい。

区間Ｔ１は、位相θが０［ｒａｄ］よりも大きくπ［ｒａｄ］よりも小さい範囲（０＜θ＜π）において設定される。更に、区間Ｔ１は、位相θがπ［ｒａｄ］よりも大きく２π［ｒａｄ］よりも小さい範囲（π＜θ＜２π）においても設定される。位相θがπ［ｒａｄ］よりも大きく２π［ｒａｄ］よりも小さい範囲に設定される区間Ｔ１は、例えば、基準位相θ_Ｓ２と、基準位相θ_Ｓ２を基準とした位相差Δθ_Ｄ２及びΔθ_Ａ２によって定義できる。区間Ｔ１は、例えば、基準位相θ_Ｓ２に対して位相差Δθ_Ｄ２だけ遅れた開始位相θ３から、基準位相θ_Ｓ２に対して位相差Δθ_Ａ２だけ進んだ終了位相θ４までの範囲としてよい。基準位相θ_Ｓ２は、π［ｒａｄ］よりも大きく２π［ｒａｄ］よりも小さい範囲（π＜θ＜２π）の範囲に設定される。例えば、基準位相θ_Ｓ２は、図４の（ａ）に示すように、ピーク点Ｐ１２を示す位相θ（３π／２［ｒａｄ］）としてよい。位相差Δθ_Ｄ２及びΔθ_Ａ２は、位相差Δθ_Ｄ１及びΔθ_Ａ１と同様に、互いに等しくてもよいし（Δθ_Ｄ２＝Δθ_Ａ２）、互いに異なっていてもよい（Δθ_Ｄ２≠Δθ_Ａ２）。

一方、区間Ｔ２は、電流指令Ｇ１の一周期のうち、「第１の位相範囲」以外の「第２の位相範囲」に対応する。「第２の位相範囲」は、電流指令Ｇ１の一周期のうち、「第１の位相範囲」以外の全ての位相範囲である。従って、「第２の位相範囲」は、位相θが０［ｒａｄ］からθ１［ｒａｄ］までの位相範囲と、位相θがθ２［ｒａｄ］からθ３［ｒａｄ］までの位相範囲と、位相θがθ４［ｒａｄ］から２π［ｒａｄ］までの位相範囲と、を含む。これら位相範囲は、ゼロクロス点Ｐ０１、Ｐ０２、及びＰ０３をそれぞれ含む。以降、これら位相範囲を「区間Ｔ２」に置き換えて説明することがある。

従って、電流指令Ｇ１の一周期において、ゼロクロス点Ｐ０１を含む区間Ｔ２と、ピーク点Ｐ１１を含む区間Ｔ１と、ゼロクロス点Ｐ０２を含む区間Ｔ２と、ピーク点Ｐ１２を含む区間Ｔ１と、ゼロクロス点Ｐ０３を含む区間Ｔ２と、が順に並んでいる。電流指令Ｇ１の一周期において、区間Ｔ２と区間Ｔ１とが交互に繰り返されるように設けられているともいえる。

キャリア周波数設定部５４ａは、区間Ｔ１におけるキャリア周波数（ｆ１）と、区間Ｔ２におけるキャリア周波数（ｆ２）とを設定する。キャリア周波数（ｆ２）は、モータ２が発生するモータ損失の低減を優先させた周波数である。従来のモータ装置にあっては、全ての区間において等しいキャリア周波数（ｆ２）が設定されていた。一方、キャリア周波数設定部５４ａは、区間Ｔ１におけるキャリア周波数（ｆ１）を、区間Ｔ２におけるキャリア周波数（ｆ２）よりも低く設定する。キャリア周波数（ｆ１）は、インバータ２０が発生するインバータ損失の低減を優先させた周波数である。このように、区間Ｔ２では、キャリアＧ２のキャリア周波数（ｆ２）が高周波に設定される一方、区間Ｔ１では、キャリアＧ２のキャリア周波数（ｆ１）は低周波に設定される。

キャリア周波数設定部５４ａは、Ｖ相のキャリアＧ３のキャリア周波数、及びＷ相のキャリアＧ４のキャリア周波数についても、Ｕ相のキャリアＧ２のキャリア周波数と同様に設定する。但し、Ｕ相の電流指令Ｇ１は、Ｖ相の電流指令に対して２π／３［ｒａｄ］ずれており、Ｖ相の電流指令は、Ｗ相の電流指令に対して２π／３［ｒａｄ］ずれている。このため、図４の（ｂ）、（ｃ）及び（ｄ）に示すように、Ｖ相のキャリアＧ３のキャリア周波数が低周波に設定される区間、及びＷ相のキャリアＧ４のキャリア周波数が低周波に設定される区間はそれぞれ、Ｕ相のキャリアＧ２のキャリア周波数（ｆ１）が低周波に設定される区間Ｔ１からずれる。Ｖ相のキャリアＧ３のキャリア周波数が低周波に設定される区間、及びＷ相のキャリアＧ４のキャリア周波数が低周波に設定される区間において、これらのキャリア周波数は、Ｕ相のキャリアＧ２のキャリア周波数（ｆ１）と同一であってもよいし、キャリア周波数（ｆ１）とは異なってもよい。

＜作用効果＞
続いて、本実施形態に係るモータ装置１によって奏される作用効果について説明する。本実施形態に係るモータ装置１では、区間Ｔ１におけるキャリアＧ２のキャリア周波数（ｆ１）が、区間Ｔ２におけるキャリアＧ２のキャリア周波数（ｆ２）よりも低く設定されている。つまり、電流指令Ｇ１の一周期の全区間（すなわち、区間Ｔ１及びＴ２を含む全ての区間）において高いキャリア周波数（ｆ２）が設定されるのではなく、電流指令Ｇ１の一周期の一部の区間Ｔ１のみにおいて低いキャリア周波数（ｆ１）が設定されている。低いキャリア周波数（ｆ１）が設定される区間Ｔ１では、高いキャリア周波数（ｆ２）が設定される区間Ｔ２と比べて、インバータ損失が小さく抑えられる。

インバータ損失は、インバータ２０において電磁的要因により発生する損失である。インバータ損失が増大する要因としては、例えば、スイッチング損失の増大が挙げられる。スイッチング損失も、キャリアのキャリア周波数が高くなるほど増大する。何故なら、キャリアのキャリア周波数が高くなると、回路ブロック２１～２６のスイッチング回数が多くなり、これに応じてスイッチング損失が増大するからである。スイッチング損失は、回路ブロック２１～２６がオンからオフへと遷移する際に生じるため、回路ブロック２１～２６のスイッチング回数が多くなるに従って、スイッチング損失の合計も増大する。このように、インバータ損失は、キャリアのキャリア周波数が高くなるほど増大する。言い換えると、インバータ損失は、キャリアのキャリア周波数が低くなるほど減少する。

モータ２が備えるステータの電気抵抗の周波数特性は、一般的に駆動電力の周波数が高くなるに従い、急激に抵抗値が上昇する。これは、近接効果及び表皮効果等が原因である。例えば、１０ｋＨｚ以降の周波数領域にて急激に抵抗値が上昇する場合もあり得る。このため、モータ電流の周波数特性において、高周波成分を低減することで損失を低減することが可能である。

従って、電流指令Ｇ１の一周期の一部の区間Ｔ１のみにおいて低いキャリア周波数（ｆ１）が設定される場合、電流指令Ｇ１の一周期の全区間において高いキャリア周波数（ｆ２）が設定される場合と比べて、電流指令Ｇ１の一周期の間のスイッチング損失の合計を低減することが可能となる。これにより、インバータ損失を低減することが可能となる。Ｖ相のキャリアＧ３のキャリア周波数、及びＷ相のキャリアＧ４のキャリア周波数についても同様である。その結果、モータ２の出力効率の低下を抑制できる。

更に、電流指令Ｇ１の一周期の一部の区間Ｔ１のみにおいて低いキャリア周波数（ｆ１）が設定される場合、電流指令Ｇ１の一周期の全区間において低いキャリア周波数（ｆ１）が設定される場合と比べて、モータ損失の増大が抑制される。モータ損失は、モータ２において電磁的要因により発生する損失であり、例えば鉄損又は銅損等である。モータ損失が増大する要因としては、電流リップル成分の増大が挙げられる。電流リップル成分は、キャリアのキャリア周波数が高くなるほど増大する。電流リップル成分が増大すると、電流指令を理想的な正弦波状に近付けることが難しくなるので、モータ損失が増大する。従って、モータ損失は、キャリア周波数が低くなるほど増大する。

このため、電流指令Ｇ１の一周期のうちの全区間において低いキャリア周波数（ｆ１）が設定されてしまうと、モータ損失が増大し、その結果、モータ２の出力効率が低下し得る。つまり、電流指令Ｇ１の一周期のうちの全区間において低いキャリア周波数（ｆ１）が設定されると、インバータ損失の増大が抑制される一方、モータ損失が増大する。逆に、電流指令Ｇ１の一周期うちの全区間において高いキャリア周波数（ｆ２）が設定されると、モータ損失の増大が抑制される一方、インバータ損失が増大する。これに対し、モータ装置１のように、電流指令Ｇ１の一周期の一部の区間Ｔ１においてのみ低いキャリア周波数（ｆ１）に設定すれば、モータ損失の増大を抑えつつ、インバータ損失を低減することが可能となる。その結果、モータ２の出力効率の低下を好適に抑制することが可能となる。

本実施形態において、「第１の位相範囲」は、電流指令Ｇ１の一周期のうち、電流指令Ｇ１の電流値の正負が反転するゼロクロス点Ｐ０１、Ｐ０２、及びＰ０３を含まない位相範囲としてよい。インバータ損失は、電流指令Ｇ１の電流値の絶対値が高い区間（すなわち、ゼロクロス点Ｐ０１、Ｐ０２、及びＰ０３を含まない区間Ｔ１）では大きくなり、電流指令Ｇ１の電流値の絶対値が低い区間（すなわち、ゼロクロス点Ｐ０１、Ｐ０２、及びＰ０３を含む区間Ｔ２）では小さくなる傾向がある。何故なら、電流指令Ｇ１の電流値の絶対値が大きくなるほど、一回のスイッチングにおいて発生するスイッチング損失が増大するからである。回路ブロック２１～２６がオンからオフへと遷移する際、回路ブロック２１～２６を流れる電圧及び電流は瞬時に切り替わらず、これら電圧及び電流がオーバーラップする区間が生じる。その結果、電圧と電流との積によって示されるスイッチング損失が発生する。

このため、電流指令Ｇ１の電流値の絶対値が大きくなるほど、一回のスイッチングにおいて発生するスイッチング損失が増大する。そこで、キャリア周波数が低く設定される区間を、ゼロクロス点Ｐ０１、Ｐ０２、及びＰ０３を含まない区間Ｔ１に設定すれば、スイッチング回数を少なくすることができるので、スイッチング損失の合計が増大する事態を抑えることができる。これにより、キャリア周波数が低く設定される区間を、ゼロクロス点Ｐ０１、Ｐ０２、及びＰ０３を含む区間Ｔ２とした場合と比べて、インバータ損失をより効果的に低減できる。

本実施形態において、「第１の位相範囲」は、電流指令Ｇ１の一周期のうち、電流指令Ｇ１の電流値の絶対値が最大となるピーク点Ｐ１１及びＰ１２を含む位相範囲としてよい。電流指令Ｇ１の電流値の絶対値は、ピーク点Ｐ１１及びＰ１２において最大となる。従って、ピーク点Ｐ１１及びＰ１２付近の区間においては、一回のスイッチングにおいて発生するスイッチング損失が極めて大きくなる。そこで、キャリア周波数が低く設定される区間を、ピーク点Ｐ１１及びＰ１２を含む区間Ｔ１とすることにより、スイッチング損失の合計が増大する事態を効果的に抑えることができる。これにより、キャリア周波数が低く設定される区間を、ピーク点Ｐ１１及びＰ１２を含まない区間Ｔ２とした場合と比べて、インバータ損失をより効果的に低減できる。

本開示は、上述した実施形態に限られず、他に様々な変形が可能である。

＜変形例１＞
図５は、キャリア周波数設定部５４ａによるキャリア周波数の設定の別の例を示している。図５の（ａ）は、Ｕ相の電流指令Ｇ１を示している。図５の（ｂ）は、Ｕ相のキャリアＧ２１を示している。図５の（ｃ）は、Ｖ相のキャリアＧ３１を示している。図５の（ｄ）は、Ｗ相のキャリアＧ４１を示している。以下では、上述した実施形態と同様、Ｕ相の電流指令Ｇ１とＵ相のキャリアＧ２１との関係に着目して、キャリアＧ２１のキャリア周波数を設定する例を説明する。図５に示す例では、キャリア周波数設定部５４ａは、電流指令Ｇ１の一周期のうちの「第１の位相範囲」を、電流指令Ｇ１の電流値の絶対値が基準値ｉｓ以上となる位相範囲に設定する。

「基準値ｉｓ」は、０よりも大きい値である。ゼロクロス点Ｐ０１、Ｐ０２、及びＰ０３においては、電流指令Ｇ１の電流値の絶対値が０となる。ピーク点Ｐ１１及びＰ１２においては、電流指令Ｇ１の絶対値が必ず０よりも大きくなる。従って、電流指令Ｇ１の絶対値が基準値ｉｓ以上となる位相範囲は、電流指令Ｇ１の一周期のうち、ゼロクロス点Ｐ０１、Ｐ０２、及びＰ０３を含まず、且つピーク点Ｐ１１及びＰ１２を含む位相範囲と言い換えることができる。つまり、電流指令Ｇ１の電流値の絶対値が基準値ｉｓ以上となる位相範囲は、ゼロクロス点Ｐ０１とゼロクロス点Ｐ０２との間の位相範囲であってピーク点Ｐ１１を含む位相範囲と、ゼロクロス点Ｐ０２とゼロクロス点Ｐ０３との間の位相範囲であってピーク点Ｐ１２を含む位相範囲と、を含む。これら位相範囲は、図５の（ａ）における「区間Ｔ３」に対応する。以降、これら位相範囲を「区間Ｔ３」に置き換えて説明することがある。

ゼロクロス点Ｐ０１とゼロクロス点Ｐ０２との間の区間Ｔ３は、電流指令Ｇ１の電流値の正側の基準値ｉｓに対応する２つのθ５［ｒａｄ］及びθ６［ｒａｄ］の間の位相範囲である。つまり、この区間Ｔ３は、位相θがθ５［ｒａｄ］以上θ６［ｒａｄ］以下の位相範囲であって、ピーク点Ｐ１１を含む位相範囲である。ゼロクロス点Ｐ０２とゼロクロス点Ｐ０３との間の区間Ｔ３は、電流指令Ｇ１の負側の電流値－ｉｓに対応する２つのθ７［ｒａｄ］及びθ８［ｒａｄ］の間の位相範囲である。つまり、この区間Ｔ３は、位相θがθ７［ｒａｄ］以上θ８［ｒａｄ］以下の位相範囲であって、ピーク点Ｐ１２を含む位相範囲である。図５の（ａ）に示す例では、「基準値ｉｓ」は、電流指令Ｇ１の電流値の絶対値の最大値の半分（１／２）に設定されている。つまり、正側の基準値ｉｓは、電流指令Ｇ１の電流値の極大値ｉｍａｘの半分に設定されており、負側の基準値－ｉｓは、電流指令Ｇ１の電流値の極小値－ｉｍａｘの半分に設定されている。

「基準値ｉｓ」は、電流指令Ｇ１の電流値の絶対値の最大値の半分に設定されなくてもよく、適宜変更可能である。「基準値ｉｓ」は、電流指令Ｇ１の電流値の絶対値の最大値の２／３であってもよいし、３／４であってもよい。正側の基準値と負側の基準値とは、互いに異なる値に設定されてもよい。この場合、これらの基準値の違いに応じて、ゼロクロス点Ｐ０１とゼロクロス点Ｐ０２との間の区間Ｔ３と、ゼロクロス点Ｐ０２とゼロクロス点Ｐ０３との間の区間Ｔ３と、が互いに異なることとなる。

一方、電流指令Ｇ１の一周期のうち、電流指令Ｇ１の電流値の絶対値が基準値ｉｓ以上となる位相範囲以外の「第２の位相範囲」は、図５の（ａ）における「区間Ｔ４」に対応する。「第２の位相範囲」は、電流指令Ｇ１の一周期のうち、「第１の位相範囲」以外の全ての位相範囲、すなわち、電流指令Ｇ１の電流値の絶対値が基準値ｉｓよりも小さい位相範囲である。電流指令Ｇ１の電流値の絶対値が基準値ｉｓよりも小さい位相範囲は、位相θが０［ｒａｄ］以上θ５［ｒａｄ］よりも小さい位相範囲と、位相θがθ６［ｒａｄ］よりも大きくθ７［ｒａｄ］よりも小さい位相範囲と、位相θがθ８［ｒａｄ］よりも大きく２π［ｒａｄ］以下の位相範囲と、を含む。これら位相範囲は、ゼロクロス点Ｐ０１、Ｐ０２、及びＰ０３をそれぞれ含む。

キャリア周波数設定部５４ａは、上述した実施形態と同様、区間Ｔ３におけるキャリアＧ２１のキャリア周波数（ｆ１）を、区間Ｔ４におけるキャリアＧ２１のキャリア周波数（ｆ２）よりも低く設定する。従って、電流指令Ｇ１の電流値の絶対値が基準値ｉｓ以上となる区間Ｔ３では、電流指令Ｇ１の電流値の絶対値が基準値ｉｓよりも低くなる区間Ｔ４と比べて、キャリアＧ２１のキャリア周波数が低く設定される。このため、区間Ｔ３では、区間Ｔ４に比べて、回路ブロック２１～２６のスイッチング回数が少なくなる。

上述したように、電流指令Ｇ１の電流値の絶対値が大きくなるほど、一回のスイッチングにおいて発生するスイッチング損失が増大する。そこで、キャリア周波数が低く設定される区間を、電流指令Ｇ１の電流値の絶対値が基準値ｉｓ以上となる区間Ｔ３とすれば、スイッチング回数を少なくすることができるので、スイッチング損失の合計が増大する事態を抑えることができる。この場合、キャリア周波数が低く設定される区間を、電流指令Ｇ１の電流値の絶対値が基準値ｉｓよりも低くなる区間Ｔ４とした場合と比べて、インバータ損失をより効果的に低減できる。

図５の（ａ）に示す例において、基準値ｉｓは、電流指令Ｇ１の電流値の絶対値が最大となる最大値の半分に設定されている。上述したように、電流指令Ｇ１の電流値の絶対値が基準値ｉｓ以上となる区間Ｔ３では、一回のスイッチングのスイッチング損失が比較的大きくなる。そのため、区間Ｔ３において、スイッチング回数が少なくなるようにキャリア周波数を低く設定することにより、スイッチング損失の合計をより一層効果的に低減することができる。これにより、インバータ損失をより一層効果的に低減できる。Ｖ相のキャリアＧ３１のキャリア周波数、及びＷ相のキャリアＧ４１のキャリア周波数についても、上述したＵ相のキャリアＧ２１のキャリア周波数と同様に設定することにより、図５に示す例と同様の効果が得られる。

図５に示す例では、キャリアＧ２１のキャリア周波数が高く設定される区間Ｔ４が、図４に示す実施形態においてキャリアＧ２のキャリア周波数が高く設定される区間Ｔ２と比べて、短くなっている。このため、図５に示す例では、モータ損失が比較的増大してしまうようにも考えられる。しかし、図５に示すように、Ｕ相のキャリアＧ２１のキャリア周波数が高く設定される区間Ｔ３は、Ｖ相のキャリアＧ３１の周波数が高い区間、及びＷ相のキャリアＧ４１の周波数が高い区間と重なっている。このように、或る相のキャリアの周波数が低く設定されている区間であっても、他の相のキャリアの周波数が高く設定されている区間と重なっていれば、モータ損失の増大が抑えられる。

例えば、図１において、インバータ２０の電流経路が、Ｕ相用の回路ブロック２１と、Ｗ相用の回路ブロック２６とを通る経路である場合を想定する。この場合、Ｕ相のキャリアＧ２１の周波数が低く設定されている区間Ｔ３では、Ｕ相用の回路ブロック２１のオン・オフの駆動が低速となる。しかし、区間Ｔ３は、図５に示すように、Ｗ相のキャリアＧ４１においてキャリア周波数が高く設定される区間と重なっている。この区間では、Ｗ相用の回路ブロック２６のオン・オフの駆動が高速となる。このようにインバータ２０の電流経路上におけるいずれかの相の回路ブロックが高速に駆動すれば、その電流経路を通る電流変化量を低減することができるので、電流リップル成分を低減できる。このため、図５に示す例では、モータ損失の増大が効果的に抑制されている。

＜変形例２＞
図６は、キャリア周波数設定部５４ａによるキャリア周波数の設定の更に別の例を示している。図６の（ａ）は、Ｕ相の電流指令Ｇ１を示している。図６の（ｂ）は、Ｕ相のキャリアＧ２２を示している。図６の（ｃ）は、Ｖ相のキャリアＧ３２を示している。図６の（ｄ）は、Ｗ相のキャリアＧ４２を示している。以下では、上述した実施形態と同様、Ｕ相の電流指令Ｇ１とＵ相のキャリアＧ２２との関係に着目して、Ｕ相のキャリアＧ２２のキャリア周波数を設定する例を説明する。

図６に示す例では、キャリア周波数設定部５４ａは、電流指令Ｇ１の一周期のうちの「第１の位相範囲」を、ゼロクロス点Ｐ０１、Ｐ０２、及びＰ０３を含まず、且つピーク点Ｐ１１及びＰ１２も含まない位相範囲に設定する。つまり、電流指令Ｇ１の一周期のうちの「第１の位相範囲」は、ピーク点Ｐ１１とゼロクロス点Ｐ０２との間の位相範囲と、ピーク点Ｐ１２とゼロクロス点Ｐ０３との間の位相範囲と、を含む。これら位相範囲は、図５における「区間Ｔ５」に対応する。以降、これら位相範囲を「区間Ｔ５」に置き換えて説明することがある。

ピーク点Ｐ１１とゼロクロス点Ｐ０２との間の区間Ｔ５は、位相θがθ９［ｒａｄ］からθ１０［ｒａｄ］までの位相範囲である。θ９は、π／２［ｒａｄ］より大きくπ［ｒａｄ］よりも小さい。θ１０は、θ９［ｒａｄ］より大きくπ［ｒａｄ］よりも小さい。θ９からθ１０までの位相差Δθ１は、０［ｒａｄ］よりも大きくπ／２［ｒａｄ］よりも小さい。区間Ｔ５は、θ９とθ１０とにより規定されてもよいし、θ９と位相差Δθ１とにより規定されてもよい。ピーク点Ｐ１２とゼロクロス点Ｐ０３との間の区間Ｔ５は、位相θがθ１１［ｒａｄ］からθ１２［ｒａｄ］までの位相範囲である。θ１１は、π／２［ｒａｄ］より大きくπ［ｒａｄ］よりも小さい。θ１２は、θ１１［ｒａｄ］より大きくπ［ｒａｄ］よりも小さい。θ１１からθ１２までの位相差Δθ２は、０［ｒａｄ］よりも大きくπ／２［ｒａｄ］よりも小さい。区間Ｔ５は、θ１１とθ１２とにより規定されてもよいし、θ１１と位相差Δθ２とにより規定されてもよい。位相差Δθ１及びΔθ２は、互いに等しくてもよいし（Δθ１＝Δθ２）、互いに異なっていてもよい（Δθ１≠Δθ２）。

一方、電流指令Ｇ１の一周期のうち、「第１の位相範囲」以外の第２の位相範囲は、図６における「区間Ｔ６」に対応する。「第２の位相範囲」は、位相θが０［ｒａｄ］以上θ９［ｒａｄ］よりも小さい位相範囲と、位相θがθ１０［ｒａｄ］よりも大きくθ１１［ｒａｄ］よりも小さい位相範囲と、位相θがθ１２［ｒａｄ］よりも大きく２π［ｒａｄ］以下の位相範囲と、を含む。これら位相範囲は、ゼロクロス点Ｐ０１、Ｐ０２、及びＰ０３をそれぞれ含む。これら位相範囲のうち、ゼロクロス点Ｐ０１を含む位相範囲はピーク点Ｐ１１を含む。ゼロクロス点Ｐ０２を含む位相範囲はピーク点Ｐ１２を含む。

キャリア周波数設定部５４ａは、上述した実施形態と同様、区間Ｔ５におけるキャリアＧ２２のキャリア周波数（ｆ１）を、区間Ｔ６におけるキャリアＧ２２のキャリア周波数（ｆ２）よりも低く設定する。このような形態であっても、上述した実施形態と同様の効果が得られる。Ｖ相のキャリアＧ３２のキャリア周波数、及びＷ相のキャリアＧ４２のキャリア周波数についても、上述したＵ相のキャリアＧ２２のキャリア周波数と同様に設定することにより、図６に示す例と同様の効果が得られる。

＜変形例３＞
モータ装置１の構成は、上述した実施形態に限られず、適宜変更可能である。

例えば、図７に示すように、モータ装置１は、インバータ損失計測部７１と、モータ損失計測部７２と、を更に備えてもよい。インバータ損失計測部７１の一端７１ａは、電源１０とインバータ２０とを接続する線路に接続されている。インバータ損失計測部７１の他端７１ｂは、インバータ２０とモータ２とを接続する線路に接続されている。インバータ損失計測部７１は、インバータ２０に入力されるエネルギと、インバータ２０から出力されるエネルギと、の差分を測定することにより、インバータ損失を測定する。インバータ損失計測部７１は、計測したインバータ損失を示す情報信号Ｓ３１をコントローラ３０に出力する。モータ損失計測部７２の一端７２ａは、インバータ２０とモータ２とを接続する線路に接続されている。モータ損失計測部７２の他端７２ｂは、モータ２の出力に接続されている。モータ損失計測部７２は、モータ２に入力されるエネルギと、モータ２から出力されるエネルギと、の差分を測定することにより、モータ損失を測定する。モータ損失計測部７２は、計測したモータ損失を示す情報信号Ｓ３２をコントローラ３０に出力する。

情報信号Ｓ３１及びＳ３２は、コントローラ３０のキャリア周波数設定部５４ａに入力される。キャリア周波数設定部５４ａは、情報信号Ｓ３１及びＳ３２に含まれるインバータ損失及びモータ損失を利用して、位相条件を設定する。「位相条件」とは、区間Ｔ１を定めるための基準となる基準位相θ_Ｓ１及びθ_Ｓ２と、基準位相θ_Ｓ１からの位相差Δθ_Ｄ１及びΔθ_Ａ１と、基準位相θ_Ｓ２からの位相差Δθ_Ｄ１及びΔθ_Ａ１と、を含む（図４参照）。

キャリア周波数設定部５４ａは、例えば、インバータ損失及びモータ損失の合計損失が最小となるように、区間Ｔ１の範囲を定めるための位相条件を決定する。上述したように、キャリア周波数が高くなるほどスイッチング損失が増大し、キャリア周波数が低くなるほどスイッチング損失が減少する。そこで、モータ損失とインバータ損失とのバランスを考慮し、これらの合計損失が最小となるように、キャリア周波数が低く設定される区間Ｔ１を設定する。これにより、モータ損失の増大を抑えつつ、インバータ損失を低減するという効果をより確実に得ることができる。その結果、モータ２の出力効率をより確実に低下させることができる。

＜その他の変形例＞
上述した実施形態では、電流指令Ｇ１の一周期において、区間Ｔ１と区間Ｔ２とが設定される例について説明した。電流指令Ｇ１の一周期において、区間Ｔ１と区間Ｔ２とに加えて、別の区間が設定されてもよい。この場合、当該別の区間におけるキャリア周波数は、区間Ｔ１におけるキャリア周波数（ｆ１）よりも高く設定されてよい。当該別の区間におけるキャリア周波数は、区間Ｔ２におけるキャリア周波数（ｆ２）よりも高く設定されてもよいし、低く設定されてもよい。

上述した実施形態では、電流指令Ｇ１の一周期において、区間Ｔ１が２か所設定される例について説明した。例えば、電流指令Ｇ１の一周期において、区間Ｔ１は１か所だけ設定されてもよい。上述した実施形態では、「第１の指令信号」が電圧指令信号Ｓ６ａを示し、「第２の指令信号」が電流指令信号Ｓ６ｂを示す例について説明した。「第１の指令信号」及び「第２の指令信号」は、共に同一の情報を示してもよい。

〔付記〕
本開示は、以下の構成を含む。

本開示のモータ装置は、［１］「交流である駆動電力によって駆動するモータと、前記モータに前記駆動電力を供給するインバータと、前記駆動電力の目標を示す第１の指令信号とキャリアとを用いて、前記駆動電力を制御するためのパルス信号を生成するコントローラと、を備え、前記コントローラは、前記駆動電力の目標を示す第２の指令信号を用いて前記キャリアのキャリア周波数を設定するキャリア周波数設定部を有し、前記キャリア周波数設定部は、前記第２の指令信号の一周期のうちの第１の位相範囲に対応する区間における前記キャリア周波数を、前記第１の位相範囲以外の第２の位相範囲に対応する区間における前記キャリア周波数よりも低く設定する、モータ装置。」である。

本開示のモータ装置は、［２］「前記第１の位相範囲は、前記第２の指令信号の一周期のうち、前記第２の指令信号の正負が反転するゼロクロス点を含まない位相範囲である、上記［１］に記載のモータ装置。」である。

本開示のモータ装置は、［３］「前記第１の位相範囲は、前記第２の指令信号の一周期のうち、前記第２の指令信号の絶対値が基準値以上となる位相範囲である、上記［２］に記載のモータ装置。」である。

本開示のモータ装置は、［４］「前記第１の位相範囲は、前記第２の指令信号の一周期のうち、前記第２の指令信号の絶対値が最大となるピーク点を含む位相範囲である、上記［３］に記載のモータ装置。」である。

本開示のモータ装置は、［５］「前記第１の位相範囲は、前記第２の指令信号の一周期のうち、前記第２の指令信号の絶対値が最大となるピーク点を含まない位相範囲である、上記［３］に記載のモータ装置。」である。

本開示のモータ装置は、［６］「前記モータにおいて発生するモータ損失に関する信号を出力するモータ損失計測部と、前記インバータにおいて発生するインバータ損失に関する信号を出力するインバータ損失計測部と、を更に備え、前記キャリア周波数設定部は、前記モータ損失に関する信号及び前記インバータ損失に関する信号に基づいて、前記第１の位相範囲を設定する、上記［１］～［５］のいずれかに記載のモータ装置。」である。

１ モータ装置
２ モータ
２０ インバータ
３０ コントローラ
５４ａ キャリア周波数設定部
７１ インバータ損失計測部
７２ モータ損失計測部
ｉｓ 基準値
Ｐ０１，Ｐ０２，Ｐ０３ ゼロクロス点
Ｐ１１，Ｐ１２ ピーク点
Ｓ６ａ 電圧指令信号（第１の指令信号）
Ｓ６ｂ 電流指令信号（第２の指令信号）
Ｓ１１～Ｓ１６ 制御信号（パルス信号）
Ｔ１～Ｔ６ 区間

Claims (6)

1. 交流である駆動電力によって駆動するモータと、
   前記モータに前記駆動電力を供給するインバータと、
   前記駆動電力の目標を示す電圧指令信号とキャリアとを用いて、前記駆動電力を制御するためのパルス信号を生成するコントローラと、を備え、
   前記コントローラは、
   前記駆動電力の目標を示す電流指令信号を用いて前記キャリアのキャリア周波数を設定するキャリア周波数設定部を有し、
   前記キャリアは、第１相の前記駆動電力に対応する第１相のキャリアと、第２相の前記駆動電力に対応する第２相のキャリアと、を含み、
   前記キャリア周波数設定部は、
   第１相の前記駆動電力の目標を示す電流指令信号の一周期のうちの第１の位相範囲に対応する第１区間における前記第１相のキャリアの前記キャリア周波数を、前記第１の位相範囲以外の第２の位相範囲に対応する第２区間における前記第１相のキャリアの前記キャリア周波数よりも低く設定し、
   第２相の前記駆動電力の目標を示す電流指令信号の一周期のうちの第３の位相範囲に対応する第３区間における前記第２相のキャリアの前記キャリア周波数を、前記第３の位相範囲以外の第４の位相範囲に対応する第４区間における前記第２相のキャリアの前記キャリア周波数よりも低く設定し、
   前記第１相のキャリアの前記キャリア周波数が低く設定されている前記第１区間は、前記第２相のキャリアの前記キャリア周波数が高く設定されている前記第４区間と重なっている、モータ装置。
2. 前記第１の位相範囲は、前記電流指令信号の一周期のうち、前記電流指令信号の正負が反転するゼロクロス点を含まない位相範囲である、請求項１に記載のモータ装置。
3. 前記第１の位相範囲は、前記電流指令信号の一周期のうち、前記電流指令信号の絶対値が基準値以上となる位相範囲である、請求項２に記載のモータ装置。
4. 前記第１の位相範囲は、前記電流指令信号の一周期のうち、前記電流指令信号の絶対値が最大となるピーク点を含む位相範囲である、請求項３に記載のモータ装置。
5. 前記第１の位相範囲は、前記電流指令信号の一周期のうち、前記電流指令信号の絶対値が最大となるピーク点を含まない位相範囲である、請求項３に記載のモータ装置。
6. 前記モータにおいて発生するモータ損失に関する信号を出力するモータ損失計測部と、
   前記インバータにおいて発生するインバータ損失に関する信号を出力するインバータ損失計測部と、を更に備え、
   前記キャリア周波数設定部は、前記モータ損失に関する信号及び前記インバータ損失に関する信号に基づいて、前記第１の位相範囲を設定する、請求項１に記載のモータ装置。