JP7804484B2 - Rotor magnet temperature estimation method and rotor magnet temperature estimation device - Google Patents
Rotor magnet temperature estimation method and rotor magnet temperature estimation deviceInfo
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Description
特許法第30条第2項適用 2021年8月18日 電気学会産業応用部門大会 論文集 https://www.gakkai-web.net/gakkai/jiasc/hp21/Article 30, Paragraph 2 of the Patent Act applies. August 18, 2021, IEEJ Industrial Applications Division Conference Proceedings https://www.gakkai-web.net/gakkai/jiasc/hp21/
本発明は、ロータ磁石温度推定方法及びロータ磁石温度推定装置に関する。 The present invention relates to a rotor magnet temperature estimation method and a rotor magnet temperature estimation device.
特許文献1には、感温磁性材料からなり、ロータのエンドプレートに配置され、ロータコアに配置された永久磁石が発生する磁束のうちロータコアから漏れる漏れ磁束により磁化される磁化素子と、磁化素子自身が発生する磁界の強さを検出するホール素子と、を用いて永久磁石の温度を推定する装置が開示されている。具体的には、磁化素子は感温磁性材料からなり、自身の温度変化によって磁気特性が変わるから、ホール素子で検出した磁界の強さから磁化素子の温度を推定し、そこから間接的に永久磁石の温度を推定している。 Patent Document 1 discloses a device that estimates the temperature of a permanent magnet using a magnetized element made of a temperature-sensitive magnetic material, arranged on the end plate of a rotor, and magnetized by leakage flux from the rotor core, which is generated by a permanent magnet placed in the rotor core, and a Hall element that detects the strength of the magnetic field generated by the magnetized element itself. Specifically, the magnetized element is made of a temperature-sensitive magnetic material, and its magnetic properties change with changes in its own temperature. Therefore, the temperature of the magnetized element is estimated from the strength of the magnetic field detected by the Hall element, and the temperature of the permanent magnet is indirectly estimated from that.
ロータに配置された永久磁石の温度は、ロータ軸方向上の位置によって差があり、ロータ軸方向の中央に近づくほど高温になることが知られている。上記文献に記載の装置では、ロータのエンドプレートに配置された磁化素子の温度から間接的に永久磁石の温度を推定しているので、ロータ軸方向の端部の温度を推定していることになり、より中央に近い部分の温度を精度よく推定することは困難である。 It is known that the temperature of the permanent magnets placed on the rotor varies depending on their position in the axial direction of the rotor, with the temperature increasing the closer to the center of the rotor in the axial direction. In the device described in the above document, the temperature of the permanent magnets is estimated indirectly from the temperature of the magnetizing elements placed on the end plates of the rotor, which means that the temperature is estimated at the end of the rotor in the axial direction, making it difficult to accurately estimate the temperature of parts closer to the center.
そこで本発明では、ロータ軸方向の中央に近い部分も含めて、ロータに配置された永久磁石(以下、ロータ磁石ともいう)の温度をより高い精度で推定することを目的とする。 The present invention therefore aims to estimate with greater accuracy the temperature of the permanent magnets (hereinafter also referred to as rotor magnets) arranged in the rotor, including those near the center of the rotor's axial direction.
本発明のある態様によれば、ロータコアが軸方向に3個以上の分割コアに分割され、各分割コアがスキュー角をもって前記軸方向に積層配列された永久磁石同期モータのロータ磁石温度推定方法が提供される。この方法では、モータに印加される電流及び電圧からロータ同期座標系におけるd軸及びq軸の磁石磁束鎖交数、またはインダクタンスの現在値を算出し、スキュー角の異なる分割コアの数をnとし、無負荷状態においてd軸及びq軸の磁石磁束鎖交数から各分割コアのd軸において観測される磁石磁束鎖交数λ d_core-n を算出し、各分割コアの磁石磁束鎖交数λ d_core-n と、各分割コアのd軸同士がなす電気角θ nn とから下式(1)を用いて、各分割コアが有する磁石が発生するd軸上の磁石磁束鎖交数であるd軸磁石磁束鎖交数λ d-n を分離算出し、各コイルのd軸磁石磁束鎖交数λ d-n に基づいて各分割コアのロータ磁石平均温度を推定する。 According to one aspect of the present invention, there is provided a method for estimating a rotor magnet temperature of a permanent magnet synchronous motor in which a rotor core is divided into three or more divided cores in the axial direction, and each divided core is stacked in the axial direction with a skew angle. In this method, the magnetic flux linkage numbers of the d-axis and q-axis in the rotor synchronous coordinate system or the current value of inductance are calculated from the current and voltage applied to the motor; the number of divided cores with different skew angles is designated as n; the magnetic flux linkage number λ d_core-n observed on the d-axis of each divided core is calculated from the magnetic flux linkage numbers of the d-axis and q-axis in a no-load state; and the d-axis magnetic flux linkage number λ d-n , which is the magnetic flux linkage number on the d-axis generated by the magnets of each divided core, is calculated separately using the magnetic flux linkage number λ d_core -n of each divided core and the electrical angle θ nn formed by the d-axes of the divided cores, using the following equation (1) ; and the rotor magnet average temperature of each divided core is estimated based on the d-axis magnetic flux linkage number λ d-n of each coil.
本発明の別の態様によれば、ロータコアが軸方向に3個以上の分割コアに分割され、各分割コアがスキュー角をもって前記軸方向に積層配列された永久磁石同期モータのロータ磁石温度推定装置が提供される。この装置は、モータに印加される電流及び電圧からロータ同期座標系におけるd軸及びq軸の磁石磁束鎖交数、またはインダクタンスの現在値を算出する状態推定器と、スキュー角の異なる分割コアの数をnとし、無負荷状態においてd軸及びq軸の磁石磁束鎖交数から各分割コアのd軸において観測される磁石磁束鎖交数λ
d_core-n
を算出し、各分割コアの磁石磁束鎖交数λ
d_core-n
と、各分割コアのd軸同士がなす電気角θ
nn
とから下式(1)を用いて、各分割コアが有する磁石が発生するd軸上の磁石磁束鎖交数であるd軸磁石磁束鎖交数λ
d-n
を分離算出し、各コイルのd軸磁石磁束鎖交数λ
d-n
に基づいて各分割コアのロータ磁石平均温度を推定する磁石温度算出器と、を備える。
上記態様によれば、ロータ軸方向の中央に近い部分も含めて、ロータ磁石温度をより高い精度で推定することができる。 The above aspect allows for more accurate estimation of rotor magnet temperature, including in areas closer to the center of the rotor axial direction.
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
[第1実施形態]
図1は、本発明の第1実施形態を適用する永久磁石同期モータ(以下、単にモータともいう)のロータコア1の概略構成図である。本モータは、ロータの半径方向にエアギャップを有するラジアルギャップ型モータである。
[First embodiment]
1 is a schematic diagram of a rotor core 1 of a permanent magnet synchronous motor (hereinafter simply referred to as a motor) to which a first embodiment of the present invention is applied. This motor is a radial gap type motor having an air gap in the radial direction of the rotor.
ロータコア1は、永久磁石(以下、単に磁石ともいう)を内包しており、かつ回転軸に沿う方向(以下、これを回転軸方向ともいう)に複数に分割されている。本実施形態では3分割されており、中央の分割コアを中央コア2、両端の分割コアを端部コア3とする。 The rotor core 1 contains a permanent magnet (hereinafter simply referred to as a magnet) and is divided into multiple sections along the rotation axis (hereinafter also referred to as the rotation axis direction). In this embodiment, it is divided into three sections, with the central divided core being referred to as the central core 2 and the divided cores at both ends being referred to as the end cores 3.
ロータコア1の回転方向の角度を機械角と定義した場合、ロータコア1は中央コア2と端部コア3が機械角でθだけずれるように配置された、いわゆるステップスキュー構造を有する。以下の説明において、この中央コア2と端部コア3の相対的な機械角のずれθをスキュー角θという。なお、2つの端部コア3同士は同一機械角である。 If the angle in the rotational direction of the rotor core 1 is defined as the mechanical angle, the rotor core 1 has a so-called step skew structure in which the central core 2 and the end cores 3 are arranged so that they are offset by a mechanical angle of θ. In the following explanation, this relative mechanical angle offset θ between the central core 2 and the end core 3 is referred to as the skew angle θ. Note that the two end cores 3 have the same mechanical angle.
また、以下の説明において、中央コア2をCore1、端部コア3をCore2と称することもある。 In the following description, the central core 2 may be referred to as Core 1 and the end core 3 as Core 2.
図2は、中央コア2及び端部コア3の各d,q軸(d-core1,2、q-core1,2)とモータ出力制御上のd,q軸(d-master、q-master)との関係を示す図である。図2中のλd-1、λd-2は、それぞれ中央コア2と端部コア3が有する磁石が発生する磁石磁束鎖交数を示している。 2 is a diagram showing the relationship between the d- and q-axes (d-core1, 2, q-core1, 2) of the central core 2 and the end cores 3 and the d- and q-axes (d-master, q-master) for motor output control. λ d-1 and λ d-2 in FIG. 2 indicate the magnetic flux linkages generated by the magnets in the central core 2 and the end cores 3, respectively.
これら磁石磁束鎖交数λd-1,2はベクトルである。中央コア2と端部コア3がスキューされているので、磁石磁束鎖交数λd-1,2は、d,q座標上でスキュー角θの分だけ回転方向にずれを有し、かつd-masterに対してそれぞれ±θ/2だけ回転方向にずれを有する。 These magnetic flux linkages λ d-1,2 are vectors. Because the central core 2 and the end core 3 are skewed, the magnetic flux linkages λ d-1,2 have a deviation in the rotational direction by the skew angle θ on the d, q coordinates, and also have a deviation in the rotational direction by ±θ/2 relative to the d-master.
磁石磁束鎖交数λd-1,2は、各コア2、3のd軸上に発生し、磁石温度の変化に伴いその大きさが変化する温度特性を有する。そこで本実施形態では、磁石磁束鎖交数λd-1,2を分離検出し、予め取得した温度特性と対比することで、各コア2、3が内包する磁石の温度を推定する。 The magnetic flux linkages λ d-1,2 occur on the d-axis of each of the cores 2, 3, and have temperature characteristics whose magnitude changes with changes in the magnet temperature. Therefore, in this embodiment, the magnetic flux linkages λ d-1,2 are separately detected and compared with previously acquired temperature characteristics to estimate the temperature of the magnets contained within each of the cores 2, 3.
無負荷状態においては、磁石磁束鎖交数λd-1,2は後述する磁束鎖交数推定器14で算出した磁石磁束鎖交数λd-core1,2(各々Core1,2のd軸において観測される磁石磁束鎖交数)を用いて、下式(1)により算出できる。なお、式(1)中のnはスキュー角の異なる分割コアの数であり、本実施形態の場合は2つの端部コア2は同一スキュー角なので、n=2となる。
温度推定装置は、減算器11、PI制御器12、状態推定器としての磁束鎖交数推定器14とλd-n算出器15、及び磁石温度算出器16を備える。 The temperature estimation device includes a subtractor 11 , a PI controller 12 , a magnetic flux linkage estimator 14 and a λ dn calculator 15 as state estimators, and a magnet temperature calculator 16 .
減算器11では、トルク指令値に応じたトルク電流指令値i* d,qに対して、モータ13からのフィードバック入力である電流値id,qが負帰還される。そして、減算器11を経たトルク電流指令値i* d,qがPI制御器12に入力される。 In the subtractor 11, the current value i d ,q , which is a feedback input from the motor 13, is negatively fed back to the torque current command value i* d,q corresponding to the torque command value. Then, the torque current command value i * d,q passed through the subtractor 11 is input to the PI controller 12.
PI制御器12は、モータ13における観測値である電流値id,qを用いたフィードバック制御を行う。具体的には、モータ13における電流値id,qがトルク電流指令値i* d,qに追従するように電圧指令値v* d,qを生成して、これをモータ13に出力する。 The PI controller 12 performs feedback control using the current values id,q, which are observed values in the motor 13. Specifically, the PI controller 12 generates voltage command values v * d, q so that the current values id,q in the motor 13 follow the torque current command values i * d,q , and outputs these to the motor 13.
モータ13は、インバータやセンサを含む構成であってもよい。電圧指令値v* d,qの入力に応じてインバータによって生成された三相交流電圧がモータ13のバスバに印加されて、モータ13のロータコア1が回転駆動する。そして、インバータとモータ13との間の配線上に電流センサが設けられており、この電流センサにより検出された三相交流電流が相変換されることで、dq軸の電流値id,qを取得することができる。 The motor 13 may include an inverter and sensors. A three-phase AC voltage generated by the inverter in response to input of the voltage command values v * d, q is applied to the bus bar of the motor 13, thereby rotating the rotor core 1 of the motor 13. A current sensor is provided on the wiring between the inverter and the motor 13, and the three-phase AC current detected by this current sensor is phase-converted to obtain the current values i d, q of the d- and q-axes.
磁束鎖交数推定器14には、モータ13への入力となる電圧指令値v* d,q、モータ13において検出される電流値id,q、及びモータ13のロータの近傍に設けられるレゾルバにより検出される電気位相角θeが入力される。磁束鎖交数推定器14は、これらの入力に基づいてCore1、Core2のd軸において観測される磁石磁束鎖交数である磁石磁束鎖交数λd,q-core1,2を推定する。具体的な推定方法は次の通りである。 The magnetic flux linkage estimator 14 receives as input the voltage command value v * d,q which is input to the motor 13, the current value i d,q detected in the motor 13, and the electrical phase angle θe detected by a resolver provided near the rotor of the motor 13. Based on these inputs, the magnetic flux linkage estimator 14 estimates the magnetic flux linkage λ d,q-core1,2 which is the magnetic flux linkage observed on the d-axis of Core1 and Core2. The specific estimation method is as follows.
磁石磁束鎖交数とは、固定子に巻き回されたコイルに鎖交する総磁束にコイルターン数を乗じた値と定義され、これの時間微分がコイルに生じる誘起電圧となる。したがって、誘起電圧を時間積分することで磁石磁束鎖交数が求まる。なお、実際の制御への適用においては、単純な時間積分によると積分定数により磁石磁束鎖交数の算出結果が誤差を有することになるので、ハイパスフィルタと組み合わせる(図4参照のこと)、またはモータ定数ノミナル値を用いたモデルと組み合わせる(図5参照のこと)など、誤差を抑制する手法を適用することが望ましい。 Magnetic flux linkage is defined as the total magnetic flux linking the coils wound around the stator multiplied by the number of coil turns, and the time derivative of this is the induced voltage generated in the coil. Therefore, the magnetic flux linkage can be determined by integrating the induced voltage over time. However, when applying it to actual control, simple time integration will result in an error in the calculation of the magnetic flux linkage due to the integration constant, so it is desirable to apply a method to suppress the error, such as combining it with a high-pass filter (see Figure 4) or combining it with a model using nominal values of the motor constants (see Figure 5).
図4はハイパスフィルタと組み合わせた磁束鎖交数推定器14の一例を示すブロック図である。なお、dp軸はロータと同期した回転座標系であり、αβ軸は静止座標系であるものとする。 Figure 4 is a block diagram showing an example of a flux linkage estimator 14 combined with a high-pass filter. Note that the dp axis is a rotating coordinate system synchronized with the rotor, and the αβ axis is a stationary coordinate system.
この場合の磁束鎖交数推定器14は、積分器20と、ハイパスフィルタ21と、αβ/dq変換器22とを備える。電圧指令値v* d,qをαβ座標の値に変換した電圧指令値v* α,βが積分器20において時間積分されることでαβ軸磁石磁束鎖交数λα,βが算出される。このαβ軸磁石磁束鎖交数λα,βがハイパスフィルタ21及びαβ/dq変換器22を経ることによって磁石磁束鎖交数λd,q-core1,2として出力される。 In this case, the magnetic flux linkage estimator 14 includes an integrator 20, a high-pass filter 21, and an αβ/dq converter 22. The αβ-axis magnet magnetic flux linkage λ α ,β is calculated by time-integrating the voltage command value v * α,β obtained by converting the voltage command value v * d,q into an αβ coordinate value in the integrator 20. This αβ-axis magnet magnetic flux linkage λ α,β passes through the high-pass filter 21 and the αβ/dq converter 22 and is output as magnet magnetic flux linkage λ d,q-core1,2 .
図5は、モータ定数ノミナル値を用いたモデルと組み合わせた磁束鎖交数推定器14の一例を示すブロック図である。 Figure 5 is a block diagram showing an example of a magnetic flux linkage estimator 14 combined with a model using nominal motor constant values.
この場合の磁束鎖交数推定器14は、インダクタンス算出器30、dq/αβ変換器31、減算器32、PI制御器33、dq/αβ変換器34、加算器35、積分器36及びαβ/dq変換器37を備える。 In this case, the magnetic flux linkage estimator 14 includes an inductance calculator 30, a dq/αβ converter 31, a subtractor 32, a PI controller 33, a dq/αβ converter 34, an adder 35, an integrator 36, and an αβ/dq converter 37.
インダクタンス算出器30は、電流値id,qにモータ13のインダクタンス値Ld,qを乗ずることで、モータ13において電流の負荷に応じて発生するdq軸磁石磁束鎖交数(電流モデル)λd-i,q-iを算出する。この処理は、一般的な電流、インダクタンス、及び磁石磁束鎖交数の関係に基づいている。なお、インダクタンス値Ld,qは固定値であり、具体的にはノミナル値を用いる。 The inductance calculator 30 calculates the dq-axis magnetic flux linkages (current model) λ d-i, q-i that occur in response to the current load in the motor 13 by multiplying the current value i d, q by the inductance value L d,q of the motor 13. This process is based on the general relationship between current, inductance, and magnetic flux linkages. Note that the inductance value L d,q is a fixed value, and specifically, a nominal value is used.
dq/αβ変換器31においては、dq軸磁石磁束鎖交数(電流モデル)λd-i,q-iに対してdq/αβ変換をすることで、αβ軸磁石磁束鎖交数(電流モデル)λα-i,β-iを算出する。 The dq/αβ converter 31 performs dq/αβ conversion on the dq-axis magnet flux linkages (current model) λ d-i,q-i to calculate the αβ-axis magnet flux linkages (current model) λ α-i,β-i .
減算器32においては、αβ軸磁石磁束鎖交数(電流モデル)λα-i,β-iから後段の積分器36から出力されるαβ軸磁石磁束鎖交数λα,βを減じることで、Δλα-i,β-iを算出する。 The subtractor 32 calculates Δλ α-i,β-i by subtracting the αβ-axis magnet flux linkage number λ α,β output from the subsequent integrator 36 from the αβ-axis magnet flux linkage number (current model) λ α-i,β-i .
PI制御器33においては、αβ軸磁石磁束鎖交数(電流モデル)λα-i,β-iに対してPI制御を行うことにより、αβ軸磁石磁束鎖交数(電流モデル)λα-i,β-iとαβ軸磁石磁束鎖交数λα,βとの差が小さくなるように制御される。 In the PI controller 33, PI control is performed on the αβ-axis magnet flux linkage numbers (current model) λ α- i, β- i, thereby controlling so that the difference between the αβ-axis magnet flux linkage numbers (current model) λ α-i, β-i and the αβ-axis magnet flux linkage numbers λ α, β becomes small.
dq/αβ変換器34においては、電圧指令値v* d,qに対してdq/αβ変換を行う。 The dq/αβ converter 34 performs dq/αβ conversion on the voltage command value v * d,q .
PI制御器33からの出力とdq/αβ変換器34からの出力は加算器35において加算され、加算結果が積分器36において時間積分されることで、αβ軸磁石磁束鎖交数λα,βが算出される。最終的に、αβ/dq変換器37を経て、磁石磁束鎖交数λd,q-core1,2が出力される。 The output from the PI controller 33 and the output from the dq/αβ converter 34 are added in an adder 35, and the addition result is time-integrated in an integrator 36 to calculate the αβ-axis magnet flux linkage number λ α,β . Finally, the magnet flux linkage number λ d,q-core1,2 is output via an αβ/dq converter 37.
上記のいずれかの方法により算出された磁石磁束鎖交数λd,q-core1,2はλd-n算出器15に入力され、上述した式(1)によりCore1、Core2が内包する磁石が発生する磁石磁束鎖交数であるλd-1,2が算出される。 The magnetic flux linkage λ d,q-core1,2 calculated by any of the above methods is input to the λ d-n calculator 15, and the magnetic flux linkage λ d-1,2 generated by the magnets contained in Core1 and Core2 is calculated by the above-mentioned equation (1).
磁石温度算出器16は、磁石磁束鎖交数λd-1,2と磁石温度との関係に基づいて、磁石温度Tcore1,2を推定する。磁石磁束鎖交数λd-1,2と磁石温度との関係は、予め実験等によって取得したデータを例えば図3中に示したようにマップ化し、磁石温度算出器16に記憶しておく。各分割コア内で磁石温度は軸方向に温度勾配を有するが、マップ化に用いる磁石温度は軸方向の平均温度とする。つまり、上記の手順により推定された磁石温度Tcore1,2は、Core1、Core23がそれぞれ内包する各磁石の軸方向の平均温度となる。 The magnet temperature calculator 16 estimates the magnet temperature T core1,2 based on the relationship between the magnet flux linkage λ d-1,2 and the magnet temperature. The relationship between the magnet flux linkage λ d-1,2 and the magnet temperature is mapped using data previously obtained through experiments or the like, for example as shown in FIG. 3, and stored in the magnet temperature calculator 16. Although the magnet temperature within each divided core has a temperature gradient in the axial direction, the magnet temperature used for mapping is the average temperature in the axial direction. In other words, the magnet temperatures T core1,2 estimated by the above procedure are the average temperatures in the axial direction of each magnet contained within Core 1 and Core 23, respectively.
これを図に表したものが図6である。図6の横軸は軸方向の位置、縦軸は磁石温度であり、実線で示したTcore1、Tcore2が上記の手順で推定された磁石温度である。この結果からも、相対的に高温となる中央付近の磁石温度を、上述した文献に記載の方法に比べて精度よく推定できる。しかし、より推定精度を高めるために、図6に示した推定結果から、例えば直線外挿法を用いる等して実際の温度勾配を推定し、図6に破線で示すようにロータコア1内の磁石温度分布及び最高温度を推定してもよい。最高温度をより精度よく推定することで、駆動中における磁石の熱減磁を回避し易くなる。 This is shown in Figure 6. The horizontal axis of Figure 6 represents axial position, the vertical axis represents magnet temperature, and Tcore1 and Tcore2 , shown by solid lines, are magnet temperatures estimated using the above procedure. This result also shows that the magnet temperature near the center, which is relatively high, can be estimated with greater accuracy than the method described in the above-mentioned literature. However, to further improve estimation accuracy, the actual temperature gradient can be estimated from the estimation results shown in Figure 6 using, for example, linear extrapolation, and the magnet temperature distribution and maximum temperature within rotor core 1 can be estimated as shown by the dashed lines in Figure 6. Estimating the maximum temperature more accurately makes it easier to avoid thermal demagnetization of the magnets during operation.
以上のように本実施形態では、ロータコア1が軸方向に3個以上の分割コア2、3に分割され、各分割コア2、3がスキュー角θをもって軸方向に積層配列された永久磁石同期モータのロータ磁石温度推定方法が提供される。この方法では、モータに印加される電流及び電圧からロータ同期座標系におけるd軸及びq軸の磁石磁束鎖交数を算出し、算出したd軸及びq軸の磁石磁束鎖交数に基づいて、異なるスキュー角を有する各分割コアのロータ磁石温度を推定する。磁石磁束鎖交数は観測可能な値であり、かつ磁石温度の分布に依存性を有するので、本実施形態によれば磁石温度を精度よく推定できる。また、ロータコア1はいわゆるステップスキューが施されており、異なるスキュー角の分割コアの温度を推定するので、軸方向に温度分布を有する磁石温度を精度よく推定できる。 As described above, this embodiment provides a rotor magnet temperature estimation method for a permanent magnet synchronous motor in which the rotor core 1 is divided axially into three or more split cores 2, 3, and each split core 2, 3 is stacked axially at a skew angle θ. This method calculates the magnetic flux linkage numbers for the d-axis and q-axis in the rotor synchronous coordinate system from the current and voltage applied to the motor, and estimates the rotor magnet temperature of each split core with a different skew angle based on the calculated magnetic flux linkage numbers for the d-axis and q-axis. Because the magnetic flux linkage number is an observable value and is dependent on the magnet temperature distribution, this embodiment enables accurate estimation of the magnet temperature. Furthermore, since the rotor core 1 has a so-called step skew, and the temperatures of split cores with different skew angles are estimated, magnet temperatures with a temperature distribution in the axial direction can be accurately estimated.
本実施形態では、各分割コア2、3は、軸方向の略中央に位置する分割コア(中央コア2)と、軸方向の端部に位置する分割コア(端部コア3)とがスキュー角をもって積層配列されている。中央コア2と端部コア3とが異なるスキュー角をもって積層されるので、相対的に高温になる中央部の磁石温度を精度よく推定できる。 In this embodiment, each split core 2, 3 is stacked with a skew angle between the split core (center core 2) located approximately in the center of the axial direction and the split core (end core 3) located at the end of the axial direction. Because the center core 2 and end core 3 are stacked with different skew angles, the magnet temperature in the center, which becomes relatively hot, can be accurately estimated.
本実施形態では、スキュー角の異なる分割コアの数をnとし、無負荷状態においてd軸及びq軸の磁石磁束鎖交数から各分割コアのd軸において観測される磁石磁束鎖交数λd_core-nを算出し、各分割コアの磁石磁束鎖交数λd_core-nと、各分割コアのd軸同士がなす電気角θnnとから式(1)を用いて、各分割コアが有する磁石が発生するd軸上の磁石磁束鎖交数であるd軸磁石磁束鎖交数λd-nを分離算出し、各コイルのd軸磁石磁束鎖交数λd-nに基づいて各分割コアのロータ磁石平均温度を推定する。すなわち、式(1)を用いて各分割コアのd軸磁石磁束鎖交数λd-nを分離算出し、これに基づいて各分割コアの磁石温度を推定するので、各分割コアの磁石温度を分離検出できる。 In this embodiment, the number of split cores with different skew angles is n, and the magnetic flux linkage λ d_core-n observed on the d-axis of each split core is calculated from the magnetic flux linkages on the d-axis and q-axis under no load. Then, using equation (1) from the magnetic flux linkage λ d_core-n of each split core and the electrical angle θ nn formed by the d-axes of the split cores, the d-axis magnetic flux linkage λ d-n , which is the magnetic flux linkage on the d-axis generated by the magnets possessed by each split core, is calculated separately, and the average rotor magnet temperature of each split core is estimated based on the d-axis magnetic flux linkage λ d-n of each coil. That is, the d-axis magnetic flux linkage λ d-n of each split core is calculated separately using equation (1), and the magnet temperature of each split core is estimated based on this, so the magnet temperature of each split core can be detected separately.
本実施形態では、各分割コアのd軸における前記磁石磁束鎖交数λd_core-nを、モータ印加電圧を時間積分することで算出する。これによれば、モータ内に発生している実際の磁束状態を精度よく検出できるので、磁石温度の推定精度が向上する。 In this embodiment, the magnetic flux linkage number λ d_core-n on the d-axis of each divided core is calculated by integrating the voltage applied to the motor over time. This allows the actual magnetic flux state generated in the motor to be detected with high accuracy, improving the accuracy of estimating the magnet temperature.
本実施形態では、算出した各分割コアのロータ磁石平均温度と、各分割コアの軸方向中心位置の軸方向における相対距離に基づいて、軸方向におけるロータ磁石温度の温度勾配を算出する。これにより、ロータ内のより精度の高い磁石温度分布を取得できるので、磁石の最高温度を推定可能となり、磁石の部分的な熱減磁を回避できる。 In this embodiment, the temperature gradient of the rotor magnet temperature in the axial direction is calculated based on the calculated average rotor magnet temperature of each divided core and the relative axial distance between the axial center positions of each divided core. This allows for more accurate magnet temperature distribution within the rotor, making it possible to estimate the maximum magnet temperature and avoid partial thermal demagnetization of the magnet.
本実施形態では、いずれか一つの分割コアのロータ磁石平均温度、温度勾配、及び当該分割コアの軸方向中心位置からロータコア1の軸方向中心位置までの距離を用いて、ロータコア1の軸方向中心位置におけるロータ磁石温度を推定する。これにより、最も高温となる軸方向略中央部の磁石温度を取得できるので、磁石の部分的な熱減磁を回避できる。 In this embodiment, the rotor magnet temperature at the axial center of rotor core 1 is estimated using the average rotor magnet temperature of one of the divided cores, the temperature gradient, and the distance from the axial center of that divided core to the axial center of rotor core 1. This makes it possible to obtain the magnet temperature at approximately the axial center, where the temperature is highest, thereby avoiding partial thermal demagnetization of the magnet.
なお、本実施形態では、d-core1,2上における鎖交磁束を観測することにより磁石磁束鎖交数λd,q-core1,2を算出したが、算出方法はこれに限られない。例えば、d-master、q-master上における磁石磁束鎖交数λd-master、λq-masterの観測値とスキュー角θを用いて座標変換することによって算出してもよい。 In this embodiment, the magnetic flux linkage numbers λ d,q-core1,2 are calculated by observing the magnetic flux linkages on the d-core1, 2, but the calculation method is not limited to this. For example, they may be calculated by coordinate transformation using the observed values of the magnetic flux linkage numbers λ d-master and λ q-master on the d- master and q-master and the skew angle θ.
[第2実施形態]
第1実施形態では、Core1、Core2の磁石磁束鎖交数の温度特性を利用して磁石温度を推定したが、本実施形態ではこれに替えてd,q-masterのインダクタンス値Ld,q-masterがCore1、Core2の磁石温度変化に依存性を有するという特性を利用する。
Second Embodiment
In the first embodiment, the magnet temperature is estimated using the temperature characteristics of the magnetic flux linkage of Core 1 and Core 2, but in this embodiment, instead, the characteristic that the inductance value L d,q -master of the d,q-master has dependency on the magnet temperature change of Core 1 and Core 2 is used.
インダクタンス値Ld,q-masterは、d軸-q軸間の任意の位置に交流電圧を印加し、印加した交流電圧の振幅と、印加した交流電圧と同周波数で生じる電流の振幅との比を用いて算出する。なお、印加する交流電圧の周波数は、モータ制御用の電流指令値の周波数と同等以上とする。 The inductance value L d,q-master is calculated by applying an AC voltage to any position between the d-axis and the q-axis and using the ratio between the amplitude of the applied AC voltage and the amplitude of the current generated at the same frequency as the applied AC voltage. The frequency of the applied AC voltage is set to be equal to or higher than the frequency of the current command value for motor control.
図7は、本実施形態に係る温度推定装置を実装した制御システム10の一例を示す概略構成図である。図3との相違点は、高周波電流重畳器40、加算器41が追加されている点と、磁束鎖交数推定器14及びλd-n算出器15に替えてバンドパスフィルタ42及び状態推定器としてのインダクタンス算出器43を備える点である。また、磁石温度算出器16が行う算出方法も異なる。以下、これらの相違点を中心に説明する。 Fig. 7 is a schematic diagram showing an example of a control system 10 equipped with a temperature estimation device according to this embodiment. The differences from Fig. 3 are that a high-frequency current superimposer 40 and an adder 41 are added, and that a band-pass filter 42 and an inductance calculator 43 serving as a state estimator are provided instead of the magnetic flux linkage estimator 14 and the λ d-n calculator 15. The calculation method performed by the magnet temperature calculator 16 is also different. The following explanation will focus on these differences.
高周波電流重畳器40は、図示しない上位装置からの磁石温度の推定要求に応じてTrigが入力されると、その期間だけ高周波電流Δiが流れるように、高周波電流指令値を生成する。高周波電流の振幅をId,q-HF、周波数をωとする。なお、周波数ωは重畳した高周波電流の周波数fにより定義される角速度であり、2πfにより算出できる。 When Trig is input in response to a magnet temperature estimation request from a higher-level device (not shown), the high-frequency current superimposer 40 generates a high-frequency current command value so that a high-frequency current Δi flows only during that period. The amplitude of the high-frequency current is I d,q-HF and its frequency is ω. Note that the frequency ω is an angular velocity defined by the frequency f of the superimposed high-frequency current, and can be calculated by 2πf.
加算器41では、トルク電流指令値i* d,qに高周波電流指令値Δiが重畳され、重畳されたトルク電流指令値i* d,qが上述した減算器11に入力される。 In the adder 41, the high frequency current command value Δi is superimposed on the torque current command value i * d,q , and the superimposed torque current command value i * d,q is input to the subtractor 11 described above.
バンドパスフィルタ42は、電圧指令値v* d,qから高周波電流の重畳に要する電圧(振幅Vd,q-HF)を抽出し、電流値id,qから高周波電流を抽出し、これらをインダクタンス算出器43に入力する。 The bandpass filter 42 extracts the voltage (amplitude V d,q−HF ) required to superimpose the high-frequency current from the voltage command value v * d,q , extracts the high-frequency current from the current value i d,q, and inputs these to the inductance calculator 43 .
インダクタンス算出器43は、下式(2)によりインダクタンス値Ld,q-masterを算出する。
図8は、横軸がd-masterのインダクタンス値Ld-masterで縦軸がq-masterのインダクタンス値Lq-masterの座標系に、Core1の磁石温度Tcore1とCore2の磁石温度Tcore2の組み合わせをプロットしたものである。行q1~q4は、それぞれCore2の磁石温度が一定でCORE1の磁石温度が異なる組み合わせであり、Core2の磁石温度はq1が最も低く、q4が最も高い。列d1~d4は、それぞれCore1の磁石温度が一定でCORE2の磁石温度が異なる組み合わせであり、Core1の磁石温度はd1が最も低く、d4が最も高い。 Figure 8 plots combinations of Core 1's magnet temperature Tcore1 and Core 2's magnet temperature Tcore2 in a coordinate system where the horizontal axis is the d-master inductance value Ld -master and the vertical axis is the q-master inductance value Lq -master . Rows q1 to q4 are combinations where the Core 2 magnet temperature is constant and the Core 1 magnet temperature is different, with q1 being the lowest and q4 being the highest for Core 2. Columns d1 to d4 are combinations where the Core 1 magnet temperature is constant and the Core 2 magnet temperature is different, with d1 being the lowest and d4 being the highest for Core 1.
インダクタンス値Ld,q-masterは負荷電流Id,q毎に、Core1、Core2の磁石温度Tcore1,2に対して図8のような依存性を示すので、式(2)により算出されたインダクタンス値Ld,q-masterと図8から、負荷がある状態であってもCore1、Core2の磁石温度を推定できる。 The inductance value L d,q-master exhibits the dependency shown in FIG. 8 on the magnet temperature T core1,2 of Core 1 and Core 2 for each load current I d,q. Therefore, the magnet temperatures of Core 1 and Core 2 can be estimated from the inductance value L d,q-master calculated by equation (2) and FIG. 8, even when there is a load.
なお、上記の手順で推定される磁石温度も、第1実施形態と同様にCore1、Core2の軸方向の平均温度である。そして、第1実施形態と同様に、推定された磁石温度から軸方向の温度勾配を算出し、これと各コアの軸方向長さとから実際の磁石温度を推定できる。 The magnet temperature estimated using the above procedure is the average temperature in the axial direction of Core 1 and Core 2, as in the first embodiment. Then, as in the first embodiment, the axial temperature gradient is calculated from the estimated magnet temperature, and the actual magnet temperature can be estimated from this and the axial length of each core.
以上のように本実施形態では、ロータコアが軸方向に3個以上の分割コア2、3に分割され、各分割コア2、3がスキュー角をもって軸方向に積層配列された永久磁石同期モータのロータ磁石温度推定方法が提供される。この方法では、モータに印加される電流及び電圧からロータ同期座標系におけるd軸及びq軸のインダクタンスの現在値を算出し、算出したd軸及びq軸のインダクタンスに基づいて、異なるスキュー角を有する各分割コアのロータ磁石温度を推定する。これにより、第1実施形態と同様に磁石温度を精度よく推定できる。 As described above, this embodiment provides a rotor magnet temperature estimation method for a permanent magnet synchronous motor in which the rotor core is divided axially into three or more split cores 2, 3, and each split core 2, 3 is stacked axially with a skew angle. This method calculates the current values of the d-axis and q-axis inductances in the rotor synchronous coordinate system from the current and voltage applied to the motor, and estimates the rotor magnet temperature of each split core with a different skew angle based on the calculated d-axis and q-axis inductances. This allows for accurate magnet temperature estimation, similar to the first embodiment.
本実施形態では、d軸及びq軸のインダクタンスを、d軸-q軸間の任意の位置に交流電圧を印加し、印加した交流電圧の振幅と、印加した交流電圧と同周波数で生じる電流の振幅との比を用いて算出する。これにより、インダクタンスの算出に要する時間が低減されるので、モータ制御性の悪化を抑制できる。 In this embodiment, the d-axis and q-axis inductances are calculated by applying an AC voltage to any position between the d-axis and q-axis, and using the ratio between the amplitude of the applied AC voltage and the amplitude of the current generated at the same frequency as the applied AC voltage. This reduces the time required to calculate the inductance, thereby preventing deterioration of motor controllability.
本実施形態では、印加する交流電圧の周波数は、モータ制御用の電流指令値の周波数と同等以上である。これにより、モータ制御との干渉を回避できるので、モータ制御性の悪化を抑制できる。 In this embodiment, the frequency of the applied AC voltage is equal to or greater than the frequency of the current command value for motor control. This avoids interference with motor control, thereby minimizing deterioration of motor controllability.
本実施形態では、各分割コアのロータ磁石平均温度と、負荷状態におけるd軸及びq軸のインダクタンスとの相関を予め求めて記憶しておき、負荷状態におけるd軸及びq軸のインダクタンスを入力値として前記相関に基づいて各分割コアのロータ磁石平均温度を算出する。これにより、負荷状態による磁石磁束鎖交数変動の影響を低減できるので、磁石温度の推定精度をより高めることができる。 In this embodiment, the correlation between the average rotor magnet temperature of each divided core and the d-axis and q-axis inductance under load is calculated in advance and stored. The d-axis and q-axis inductance under load are used as input values to calculate the average rotor magnet temperature of each divided core based on this correlation. This reduces the impact of fluctuations in magnetic flux linkage due to load conditions, thereby further improving the accuracy of magnet temperature estimation.
[第3実施形態]
第1実施形態では、Core1、Core2の磁石磁束鎖交数の温度特性を利用して磁石温度を推定したが、本実施形態ではこれに替えて、d,q-masterの鎖交磁束λd,q-masterが負荷電流Id,qにおいてCore1,2の磁石温度に依存性(図10参照のこと)を有することを利用する。
[Third embodiment]
In the first embodiment, the magnet temperature is estimated using the temperature characteristics of the magnetic flux linkage of Core 1 and Core 2. However, in this embodiment, instead, the dependency of the d,q-master magnetic flux linkage λ d,q-master on the magnet temperature of Core 1, 2 at the load current I d,q (see FIG. 10 ) is utilized.
図9は、本実施形態に係る温度推定装置を実装した制御システム10の一例を示す概略構成図である。図3との相違点は、磁石温度算出器16が上述した通りd,q-masterの鎖交磁束λd,q-masterに基づいて磁石温度を算出する点である。なお、状態推定器としての磁束鎖交数推定器14の出力がλd,q-masterになっているが、これは第1実施形態のλd,q-core1,2と同じものである。 Fig. 9 is a schematic diagram showing an example of a control system 10 equipped with a temperature estimation device according to this embodiment. The difference from Fig. 3 is that the magnet temperature calculator 16 calculates the magnet temperature based on the flux linkage λ d,q-master of the d,q -master, as described above. Note that the output of the flux linkage estimator 14 serving as a state estimator is λ d,q-master , which is the same as λ d,q-core1,2 in the first embodiment.
図10は、横軸がλd-masterで縦軸がλq-masterの座標系にCore1の磁石温度Tcore1とCore2の磁石温度Tcore2の組み合わせをプロットしたものである。行q1~q4、列d1~d4については図8と同様である。 10 is a plot of combinations of the magnet temperature T core1 of Core 1 and the magnet temperature T core2 of Core 2 in a coordinate system with the horizontal axis being λ d-master and the vertical axis being λ q-master . Rows q1 to q4 and columns d1 to d4 are the same as in FIG.
d,q-masterの鎖交磁束λd,q-masterは負荷電流Id,qにおいてCore1,2の磁石温度に対して図10に示す依存性を示すので、磁束鎖交数推定器14が算出したλd,q-masterと図10から、負荷がある状態であってもCore1、Core2の磁石温度を推定できる。 Since the flux linkage λ d,q-master of the d,q-master exhibits the dependency shown in FIG. 10 on the magnet temperature of Cores 1 and 2 at the load current I d,q , the magnet temperatures of Cores 1 and 2 can be estimated from λ d,q-master calculated by the flux linkage estimator 14 and FIG. 10 even when there is a load.
なお、上記の手順で推定される磁石温度も、第1実施形態と同様にCore1、Core2の軸方向の平均温度である。そして、第1実施形態と同様に、推定された磁石温度から軸方向の温度勾配を算出し、これと各コアの軸方向長さとから実際の磁石温度を推定できる。 The magnet temperature estimated using the above procedure is the average temperature in the axial direction of Core 1 and Core 2, as in the first embodiment. Then, as in the first embodiment, the axial temperature gradient is calculated from the estimated magnet temperature, and the actual magnet temperature can be estimated from this and the axial length of each core.
以上のように本実施形態によれば、第1実施形態と同様の効果が得られる。 As described above, this embodiment achieves the same effects as the first embodiment.
また、本実施形態では、各分割コアのロータ磁石平均温度と、負荷状態におけるd軸及びq軸の磁石磁束鎖交数との相関を予め求めて記憶しておき、負荷状態におけるd軸及びq軸の磁石磁束鎖交数を入力値として前記相関に基づいて各分割コアのロータ磁石平均温度を算出する。これにより、負荷状態による磁石磁束鎖交数変動の影響を低減できるので、磁石温度の推定精度をより高めることができる。 In addition, in this embodiment, the correlation between the average rotor magnet temperature of each divided core and the d-axis and q-axis magnetic flux linkages under load is calculated in advance and stored, and the d-axis and q-axis magnetic flux linkages under load are used as input values to calculate the average rotor magnet temperature of each divided core based on this correlation. This reduces the impact of magnetic flux linkage fluctuations due to load conditions, thereby further improving the accuracy of magnet temperature estimation.
なお、本発明は上記の実施の形態に限定されるわけではなく、特許請求の範囲に記載の技術的思想の範囲内で様々な変更を成し得ることは言うまでもない。例えば、実施形態ではロータコア1を三分割した場合について説明したが、これに限られるわけではなく、四分割以上の場合にも同様に適用できる。分割数が奇数の場合には、三分割の場合と同様に軸方向の中央部に位置する分割コアの温度から、最も高温となる軸方向中央の磁石温度を推定できる。一方、分割数が偶数の場合でも、軸方向の略中央に位置する分割コアの温度から、軸方向中央の磁石温度を推定できる。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and it goes without saying that various modifications can be made within the scope of the technical concept described in the claims. For example, while the embodiment describes a case in which the rotor core 1 is divided into three parts, this is not limited to this and can be applied equally to a case in which the rotor core is divided into four or more parts. When the number of parts is odd, the magnet temperature at the axial center, which is the hottest, can be estimated from the temperature of the divided core located in the axial center, just as in the case of a three-part division. On the other hand, even when the number of parts is even, the magnet temperature at the axial center can be estimated from the temperature of the divided core located approximately in the axial center.
1 ロータ、 2 中央コア(Core1)、 3 端部コア(Core2) 1. Rotor, 2. Center core (Core 1), 3. End core (Core 2)
Claims (10)
モータに印加される電流及び電圧からロータ同期座標系におけるd軸及びq軸の磁石磁束鎖交数、またはインダクタンスの現在値を算出し、
スキュー角の異なる分割コアの数をnとし、
無負荷状態においてd軸及びq軸の磁石磁束鎖交数から各分割コアのd軸において観測される磁石磁束鎖交数λ d_core-n を算出し、
各分割コアの磁石磁束鎖交数λ d_core-n と、各分割コアのd軸同士がなす電気角θ nn とから下式(1)を用いて、各分割コアが有する磁石が発生するd軸上の磁石磁束鎖交数であるd軸磁石磁束鎖交数λ d-n を分離算出し、
各コイルのd軸磁石磁束鎖交数λ d-n に基づいて各分割コアのロータ磁石平均温度を推定することを特徴とする、ロータ磁石温度推定方法。
Calculating the current values of the magnetic flux linkages or inductances of the d-axis and q-axis in the rotor synchronous coordinate system from the current and voltage applied to the motor;
The number of divided cores with different skew angles is n,
Calculating the magnetic flux linkage number λ d_core-n observed on the d axis of each divided core from the magnetic flux linkage numbers on the d axis and q axis in a no-load state ;
Using the magnetic flux linkage number λ d_core-n of each divided core and the electrical angle θ nn formed by the d axes of each divided core, the d- axis magnetic flux linkage number λ d-n , which is the magnetic flux linkage number on the d axis generated by the magnets of each divided core , is calculated separately using the following formula (1):
A rotor magnet temperature estimation method characterized by estimating the average rotor magnet temperature of each divided core based on the d-axis magnet flux linkage number λ d−n of each coil.
各分割コアは、前記軸方向の略中央に位置する分割コアと、前記軸方向の端部に位置する分割コアとがスキュー角をもって積層配列されている、ロータ磁石温度推定方法。 2. The rotor magnet temperature estimation method according to claim 1,
A rotor magnet temperature estimation method, wherein each divided core is stacked with a divided core located approximately in the center of the axial direction and a divided core located at an end in the axial direction at a skew angle.
d軸及びq軸のインダクタンスを、d軸-q軸間の任意の位置に交流電圧を印加し、印加した交流電圧の振幅と、印加した交流電圧と同周波数で生じる電流の振幅との比を用いて算出する、ロータ磁石温度推定方法。 3. The rotor magnet temperature estimation method according to claim 1 , further comprising :
A rotor magnet temperature estimation method in which d-axis and q-axis inductances are calculated by applying an AC voltage to any position between the d-axis and q-axis, and using the ratio between the amplitude of the applied AC voltage and the amplitude of a current generated at the same frequency as the applied AC voltage.
印加する交流電圧の周波数は、モータ制御用の電流指令値の周波数以上である、ロータ磁石温度推定方法。 4. The rotor magnet temperature estimation method according to claim 3,
A rotor magnet temperature estimation method, wherein the frequency of the applied AC voltage is equal to or higher than the frequency of a current command value for motor control.
各分割コアのd軸における磁石磁束鎖交数λd_core-nを、モータ印加電圧を時間積分することで算出する、ロータ磁石温度推定方法。 5. The rotor magnet temperature estimation method according to claim 1,
A rotor magnet temperature estimation method that calculates the magnetic flux linkage number λ d_core-n on the d axis of each divided core by integrating the voltage applied to the motor over time.
各分割コアのロータ磁石平均温度と、負荷状態におけるd軸及びq軸の磁石磁束鎖交数、またはインダクタンスとの相関を予め求めて記憶しておき、
モータに印加される電流及び電圧からロータ同期座標系におけるd軸及びq軸の磁石磁束鎖交数、またはインダクタンスの現在値を算出し、
負荷状態におけるd軸及びq軸の磁石磁束鎖交数、またはインダクタンスを入力値として前記相関に基づいて各分割コアのロータ磁石平均温度を算出する、ロータ磁石温度推定方法。 A rotor magnet temperature estimation method for a permanent magnet synchronous motor in which a rotor core is divided into three or more divided cores in an axial direction, and each divided core is stacked in the axial direction at a skew angle, comprising:
The correlation between the rotor magnet average temperature of each divided core and the magnetic flux linkage number or inductance of the d-axis and q-axis magnets under load is calculated and stored in advance,
Calculating the current values of the magnetic flux linkages or inductances of the d-axis and q-axis in the rotor synchronous coordinate system from the current and voltage applied to the motor;
A rotor magnet temperature estimation method that calculates the average rotor magnet temperature of each divided core based on the correlation using the d-axis and q-axis magnetic flux linkages or inductance in a loaded state as input values.
算出した各分割コアのロータ磁石平均温度と、各分割コアの軸方向中心位置の前記軸方向における相対距離に基づいて、前記軸方向におけるロータ磁石温度の温度勾配を算出する、ロータ磁石温度推定方法。 7. The rotor magnet temperature estimation method according to claim 1,
A rotor magnet temperature estimation method for calculating a temperature gradient of the rotor magnet temperature in the axial direction based on the calculated average rotor magnet temperature of each divided core and the relative distance in the axial direction between the axial center positions of each divided core.
いずれか一つの分割コアのロータ磁石平均温度、前記温度勾配、及び当該分割コアの軸方向中心位置から前記ロータコアの軸方向中心位置までの距離を用いて、前記ロータコアの軸方向中心位置におけるロータ磁石温度を推定する、ロータ磁石温度推定方法。 8. The rotor magnet temperature estimation method according to claim 7,
A rotor magnet temperature estimation method for estimating the rotor magnet temperature at the axial center position of the rotor core using the average rotor magnet temperature of any one of the divided cores, the temperature gradient, and the distance from the axial center position of the divided core to the axial center position of the rotor core.
モータに印加される電流及び電圧からロータ同期座標系におけるd軸及びq軸の磁石磁束鎖交数、またはインダクタンスの現在値を算出する状態推定器と、
スキュー角の異なる分割コアの数をnとし、無負荷状態においてd軸及びq軸の磁石磁束鎖交数から各分割コアのd軸において観測される磁石磁束鎖交数λ d_core-n を算出し、各分割コアの磁石磁束鎖交数λ d_core-n と、各分割コアのd軸同士がなす電気角θ nn とから下式(1)を用いて、各分割コアが有する磁石が発生するd軸上の磁石磁束鎖交数であるd軸磁石磁束鎖交数λ d-n を分離算出し、各コイルのd軸磁石磁束鎖交数λ d-n に基づいて各分割コアのロータ磁石平均温度を推定する磁石温度算出器と、
を備えることを特徴とする、ロータ磁石温度推定装置。
a state estimator that calculates the current values of the magnetic flux linkages of the d-axis and q-axis in the rotor synchronous coordinate system or the inductance from the current and voltage applied to the motor;
a magnet temperature calculator that calculates a magnetic flux linkage λ d_core-n observed on the d-axis of each divided core from the magnetic flux linkages on the d-axis and q-axis in a no-load state, where n is the number of divided cores with different skew angles , and separately calculates a d-axis magnetic flux linkage λ d-n , which is the magnetic flux linkage on the d-axis generated by the magnets in each divided core, using the magnetic flux linkage λ d_core-n of each divided core and the electrical angle θ nn formed by the d-axes of the divided cores , using the following formula (1), and estimates an average rotor magnet temperature of each divided core based on the d-axis magnetic flux linkage λ d-n of each coil;
A rotor magnet temperature estimation device comprising:
各分割コアのロータ磁石平均温度と、負荷状態におけるd軸及びq軸の磁石磁束鎖交数、またはインダクタンスとの相関を予め求めて記憶しておく記憶部と、a storage unit that preliminarily determines and stores the correlation between the rotor magnet average temperature of each divided core and the magnetic flux linkage number or inductance of the d-axis and q-axis magnets under load;
モータに印加される電流及び電圧からロータ同期座標系におけるd軸及びq軸の磁石磁束鎖交数、またはインダクタンスの現在値を算出する状態推定機と、a state estimator that calculates the current values of the magnetic flux linkages of the d-axis and q-axis in the rotor synchronous coordinate system or the inductance from the current and voltage applied to the motor;
負荷状態におけるd軸及びq軸の磁石磁束鎖交数、またはインダクタンスを入力値として前記相関に基づいて各分割コアのロータ磁石平均温度を算出する磁石温度算出機と、a magnet temperature calculator that calculates the rotor magnet average temperature of each divided core based on the correlation using the d-axis and q-axis magnetic flux linkages or inductance in a loaded state as input values;
を備えることを特徴とするロータ磁石温度推定装置。A rotor magnet temperature estimation device comprising:
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