CN105144573A - 马达驱动系统、马达控制装置以及马达 - Google Patents

Abstract

实施方式的马达驱动系统具备：马达，其具有因励磁电流而产生机械变形的变形部位；马达控制装置，其控制马达的驱动；以及变形检测部，其检测在马达的变形部位上产生的变形。马达控制装置具备估计部，该估计部基于由变形检测部检测出的变形部位的变形，估计马达的速度和位置中的至少一方。

Description

马达驱动系统、马达控制装置以及马达

技术领域

公开的实施方式涉及马达驱动系统、马达控制装置以及马达。

背景技术

以往，在具备马达的系统中，在进行马达的驱动控制的情况下，已知使用编码器等位置传感器检测马达的位置、速度的方法(例如，参照专利文献1)、或根据马达的电压或电流来求出马达的位置、速度的方法(例如，参照专利文献2)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2009-095154号公报

专利文献2：日本特开2012-228128号公报

发明内容

发明要解决的课题

可是，使用编码器等位置传感器的方法难以提高振动或冲击这样的耐环境性能。另外，根据马达的电压或电流求取马达的位置、速度的方法虽然能够提高耐环境性能，但是，在可应用的马达的种类、速度范围方面制约较多。

实施方式的一个方式是鉴于上述问题而完成的，其目的在于提供耐环境性能优异的新颖的马达驱动系统、马达控制装置以及马达。

用于解决问题的手段

实施方式的一个方式的马达驱动系统具备马达、马达控制装置、以及变形检测部。所述马达具有因励磁电流而发生机械变形的变形部位。所述马达控制装置控制所述马达的驱动。所述变形检测部检测在所述变形部位上产生的变形。所述马达控制装置具备估计部，该估计部基于由所述变形检测部检测出的所述变形部位的变形，估计所述马达的速度和位置中的至少一方。

发明效果

根据实施方式的一个方式，能够提供耐环境性能优异的新颖的马达驱动系统、马达控制装置以及马达。

附图说明

图1是示出实施方式的马达驱动系统的构成例的图。

图2是示出图1所示的马达的构成例的侧视示意图。

图3是沿图2所示的A-A线的剖视示意图。

图4A是示出施加于马达的磁斥力与励磁电流之间的关系的图。

图4B是示出施加于马达的磁吸力与励磁电流之间的关系的图。

图5是示出变形检测部的构成例的图。

图6是示出图1所示的马达的另一结构的剖视示意图。

图7是图6所示的马达的部分立体示意图。

图8是示出图1所示的马达的再一种结构的剖视示意图。

图9是示出图1所示的马达控制装置的构成例的图。

图10是示出d轴电流、变形检测信号、变形信号以及变形率之间的关系的图。

图11是示出估计电角度的误差与高频电流指令之间的关系的图。

图12A是示出能够高精度地估计出马达的电角度的情况下的变形信号和变形率的状态的图。

图12B是示出无法高精度地估计出马达的电角度的情况下的变形信号和变形率的状态的图。

图13是示出变形率与变形微分值之间的关系的图。

图14是示出另一实施方式的马达驱动系统的构成例的图。

具体实施方式

以下，参照附图，对本申请所公开的马达驱动系统、马达控制装置以及马达的实施方式详细地进行说明。并且，本发明并不受以下所示的实施方式限定。

图1是示出实施方式的马达驱动系统的构成例的图。如图1所示，实施方式的马达驱动系统1具备3相交流马达2(以下，记载为马达2)和马达控制装置3。

马达2例如是IPM(InteriorPermanentMagnet：内永磁)马达或SPM(SurfacePermanentMagnet：表面永磁)马达等永磁同步电动机。该马达2的输出轴与机械载荷5连结。并且，马达2不仅可以是具有驱动功能的马达，也可以是具有发电性能的马达发电机或发电机。例如，马达2也可以是与风车的转子等连接的发电机。

马达控制装置3具备电力转换部11、电流检测部12以及控制部13。该马达控制装置3通过公知的PWM(PulseWidthModulation：脉宽调制)控制，将从直流电源4供给的直流电力转换为期望的频率和电压的3相交流电力并向马达2输出。该马达控制装置3可以具备直流电源4。

电力转换部11连接在直流电源4与马达2之间，向马达2供给与从控制部13供给的PWM信号对应的电压和电流。该电力转换部11例如是将6个开关元件进行3相桥连接而构成的3相逆变电路。

并且，直流电源4是将交流电力转换为直流电力而输出的结构，例如可以是将基于二极管的整流电路和平滑用电容器组合后的结构。这种情况下，整流电路的输入侧与交流电源连接。

电流检测部12检测从电力转换部11向马达2供给的电流(以下，记载为输出电流)。具体来说，电流检测部12检测分别在电力转换部11与马达2的U相、V相以及W相之间流过的电流的瞬时值Iu、Iv、Iw(以下，记载为输出电流I_UVW)。并且，电流检测部12例如是利用作为磁电转换元件的霍尔元件来检测电流的电流传感器。

控制部13生成对构成电力转换部11的开关元件进行开关控制的PWM信号，将该PWM信号输出至电力转换部11。该控制部13具有基于因励磁电流所导致的马达2的机械变形来估计马达2的速度和位置的估计部15，基于该估计部15的估计结果生成输出至电力转换部11的PWM信号。

马达2具有因励磁电流而产生机械变形的变形部位G，变形部位G的机械变形由变形检测部6检测。与该变形检测部6检测出的马达2的机械变形对应的信息作为变形检测信号ε_fb输出至控制部13。控制部13基于变形部位G的机械变形信息，估计马达2的速度和位置。

以下，对马达驱动系统1的结构的具体例详细地进行说明。首先，对因励磁电流所引起的马达2的机械变形进行说明。

图2是示出马达2的构成例的侧视示意图，图3是沿图2所示的A-A线的剖视示意图。并且，为了便于说明，在图2和图3中示意性地表示马达2。另外，作为马达2的一例，在图2中示出了2极6槽的马达，但马达2也可以是超过2极的极数(例如4极或6极)和适当的槽数的马达。

如图3所示，马达2具备轴20、转子21以及定子22，转子21利用从马达控制装置3供给的电流以旋转轴B为中心旋转。转子21被安装于轴20，定子22隔着规定的空隙与转子21的外周面相对地配置。

转子21具备转子铁芯31和永久磁铁32a、32b。转子铁芯31形成为筒状，永久磁铁32a、32b沿周向排列配置在转子铁芯31的外周面。永久磁铁32a和永久磁铁32b的极性不同，例如，永久磁铁32a是N极，永久磁铁32b是S极。

定子22具备轭部33、齿部34以及线圈35。轭部33形成为圆筒状，多个齿部34隔开间隔而沿着该轭部33的内周面配置。在各齿部34上缠绕安装有线圈35。轭部33和齿部34形成定子铁芯，该定子铁芯例如是将多张薄板状的电磁钢板层叠而形成的。

接下来，对在向马达2供给励磁电流的情况下施加于马达2的磁力进行说明。图4A是示出施加于马达2的磁斥力与励磁电流之间的关系的图，图4B是示出施加于马达2的磁吸力与励磁电流之间的关系的图。

在马达2中流过正极性的励磁电流(+d轴电流)的情况下(参照图4A的左图)，如图4A的右图所示，在转子21与定子22之间沿与旋转轴B垂直的方向(以下，记载为径向方向)产生磁斥力。另一方面，在马达2中流过负极性的励磁电流(-d轴电流)的情况下(参照图4B的左图)，如图4B的右图所示，在转子21与定子22之间沿径向方向产生磁吸力。

这样，在马达2中流过励磁电流的情况下，沿径向方向作用的力起作用。因此，在本实施方式的马达驱动系统1中，在马达2上设置因励磁电流而在径向方向上产生机械变形的变形部位G，检测该变形部位G的机械变形，由此，估计马达2的速度和位置。

首先，对于在马达2中因励磁电流而沿径向方向产生机械变形的变形部位G进行说明。在图2和图3所示的马达2中，将轭部33的厚度Da设定得较薄，使轭部33形成为薄壁状，以便在圆筒状的轭部33中因励磁电流而沿径向方向产生机械变形。即，将轭部33作为变形部位G。

如图2所示，对于轭部33，将隔着齿部34与转子21相对的区域中的、旋转轴B方向的中央部36作为薄壁状的变形部位G，使两端部37成为厚壁状。通过使两端部37成为厚壁状，能够提高轭部33的强度。

旋转轴B方向的中央部36的长度L只要是产生可由变形检测部6检测出的程度的变形的长度即可，不限定于图2所示的方式。另外，在图2和图3所示的例子中，使轭部33的中央部36成为薄壁状，但也可以使两端部37的一端部或全部形成为薄壁状。

在轭部33的中央部36外周面安装有应变仪41～44作为变形检测部6。该应变仪41～44沿着轭部33的外周面以90度间隔配置。

变形检测部6基于应变仪41～44的变形率，检测变形部位G的变形。图5是示出变形检测部6的构成例的图。图5所示的变形检测部6是将应变仪41～44进行桥连接而构成的，并且具有电源输入端子Tv1、Tv2和信号输出端子Tp、Tn。

变形检测部6通过对电源输入端子Tv1、Tv2施加电压Va，从信号输出端子Tp、Tn输出与变形部位G的变形对应的变形检测信号ε_fb。并且，变形检测部6不限于图5的结构，只要是能够检测出马达2的变形部位G的变形的应变仪的数量和配置即可。另外，变形检测部6也可以不是应变仪，例如也可以使用压阻元件等。

另外，也可以将定子22的外周面固定于圆筒状的框架的内周面。例如，使轭部33和框架分别形成为薄壁状，从而使轭部33和框架因励磁电流而沿径向方向产生机械变形。由此，能够利用轭部33和框架形成变形部位G。这种情况下，通过将变形检测部6设在轭部33的外周与框架的内周之间或框架的外周，能够检测励磁电流所引起的变形。

另外，也可以在轭部33和框架以外设置变形部位G。图6是示出马达2的另一结构的剖视示意图，图7是图6所示的E区域的部分立体示意图。根据轭部33或框架的强度的不同，有时难以在轭部33或框架上设置薄壁状部位，但即使在这样的情况下，也能够在马达2上配置变形部位G。

在图6所示的马达2中，圆环部件45作为变形部位G配置在转子21与定子22之间。圆环部件45被保持成与齿部34的末端面抵接。另外，如图7所示，在圆环部件45的外周面与齿部34的末端面之间配置有应变仪41。其他的应变仪42～44也同样配置在圆环部件45的外周面与齿部34的末端面之间。由此，能够稳定地进行应变仪41～44的固定。

并且，只要以能够检测出圆环部件45的变形的方式将应变仪41～44安装于圆环部件45即可，应变仪41～44例如也可以安装在圆环部件45的内周面。

另外，圆环部件45例如由非磁性体构成，由此能够避免对马达特性的影响，但是，如果对马达特性的影响不会成为问题，则也可以不是非磁性体。另外，也可以使用圆弧状部件来代替圆环部件45。这种情况下，例如将圆弧状部件配置在相邻的齿部34的末端面之间，将应变仪配置在该圆弧状部件上。

并且，图6所示的马达2是配置有齿部34的结构，但即使是不具有卷绕安装线圈35的齿部34的无芯马达的情况下，也能够应用圆环部件45或圆弧状部件。图8是示出图1所示的马达2的再一种结构的剖视示意图。

图8所示的马达2是不存在齿部34(参照图6)的无芯马达，圆环部件45配置在线圈35的转子21侧的表面。另外，虽然未图示，应变仪41～44与图6、图7所示的马达2的情况相同地配置在圆环部件45的外周面或内周面。

这样，实施方式的马达2具有因励磁电流而沿径向方向产生机械变形的变形部位G，在该变形部位G上设置有变形检测部6。并且，从变形检测部6输出与变形部位G的变形对应的变形检测信号ε_fb。

从马达控制装置3向马达2供给的励磁电流是向马达2供给的电流中的与转子21的旋转同步的dq轴旋转坐标系的d轴分量的电流(d轴电流)。在马达控制装置3中，基于从变形检测部6输出的变形检测信号ε_fb估计马达2的位置和速度，进行dq轴旋转坐标系上的电流控制。

图9是示出马达控制装置3的构成例的图。如图9所示，马达控制装置3具备估计部15、位置控制部16、速度控制部17、高频电流指令器18以及电流控制部19。并且，图9所示的马达控制装置3是对马达2进行位置控制的情况下的构成例，在对马达2进行速度控制的情况下，可以省略位置控制部16。另外，高频电流指令器18也可以作为与马达控制装置3分体的外部装置来设置。另外，虽然未图示，马达控制装置3具有对变形检测部6供给电压Va的部位，还具有输入从变形检测部6输出的变形检测信号ε_fb的部位。

估计部15基于从变形检测部6输出的变形检测信号ε_fb估计马达2的位置和速度。由估计部15估计的马达2的位置是马达2的旋转位置，在此是电角度θ_e。另外，由估计部15估计的马达2的速度是马达2的机械角速度ω_m。

估计部15将估计出的马达2的电角度θ_e的信息作为估计电角度θ＾_e输出，另外，将估计出的马达2的机械角速度ω_m的信息作为估计机械角速度ω＾_m输出。关于该估计部15，在后面详述。

位置控制部16具备积分器61、减法器62和APR(自动位置调整装置)63，并基于位置指令P^*和估计机械角速度ω＾_m向速度控制部17输出速度指令ω^*。积分器61对来自估计部15的估计机械角速度ω＾_m进行积分，将估计机械角P＾_m作为机械角P_m的估计值输出。减法器62对位置指令P^*和估计机械角P＾_m进行比较，将位置指令P^*与估计机械角P＾_m之间的偏差输出至APR63。APR63以使位置指令P^*与估计机械角P＾_m之间的偏差为零的方式生成速度指令ω^*并将其输出。

速度控制部17具备减法器65和ASR(自动速度调整装置)66，并基于速度指令ω^*和估计机械角速度ω＾_m向电流控制部19输出q轴电流指令Iq^*。减法器65对速度指令ω^*和估计机械角速度ω＾_m进行比较，将速度指令ω^*与估计机械角速度ω＾_m之间的偏差输出至ASR66。ASR66以使速度指令ω^*与估计机械角速度ω＾_m之间的偏差为零的方式生成q轴电流指令Iq^*并将其输出。

高频电流指令器18生成高频电流指令Id_hfi并将其输出至电流控制部19。高频电流指令Id_hfi的频率被设定得比驱动马达2的电压的频率或期望的速度控制频带高，并且被设定为小于电流控制频率。

电流控制部19具备三相/dq坐标转换器71、加法器72、ACRd(d轴电流控制器)73、ACRq(q轴电流控制器)74、加法器75、76以及dq/三相坐标转换器77。

三相/dq坐标转换器71将由电流检测部12检测出的输出电流I_UVW转换为三相/二相，进而转换为与估计电角度θ＾_e对应地旋转的正交坐标的dq轴分量。由此，输出电流I_UVW被转换为dq轴旋转坐标系的q轴分量即q轴电流Iq_fb(扭矩电流)和d轴成分即d轴电流Id_fb(励磁电流)。

加法器72将高频电流指令Id_hfi与d轴电流指令Id^*相加而生成的d轴电流指令Id^**输出至ACRd73。d轴电流指令Id^*例如在以恒定扭矩区域驱动马达2的情况下被设定为零，在以恒定输出区域驱动马达2的情况下被设定为与马达2的机械角速度ω_m对应的值。

ACRd73以使d轴电流指令Id^**与d轴电流Id_fb之间的偏差为零的方式生成d轴电压指令Vd^*并将其输出至加法器75。另外，ACRq74以使q轴电流指令Iq^*与q轴电流Iq_fb之间的偏差为零的方式生成q轴电压指令Vq^*并将其输出至加法器76。

加法器75使d轴补偿电压Vd_ff与d轴电压指令Vd^*相加而生成d轴电压指令Vd^**，加法器76使q轴补偿电压Vq_ff与q轴电压指令Vq^*相加而生成q轴电压指令Vq^**。并且，d轴补偿电压Vd_ff和q轴补偿电压Vq_ff用于对d轴与q轴之间的干扰和感应电压进行补偿，并且，是例如使用d轴电流Id_fb、q轴电流Iq_fb以及马达参数等计算的。

dq/三相坐标转换器77通过基于估计电角度θ＾_e的坐标变换，将d轴电压指令Vd^**和q轴电压指令Vq^**转换为3相电压指令V_UVW ^*。3相电压指令V_UVW ^*被输入到未图示的PWM信号生成部，通过PWM信号生成部生成与3相电压指令V_UVW ^*对应的PWM信号并输出至电力转换部11。

接下来，具体地对估计部15的结构进行说明。如图9所示，估计部15具备减法器81、绝对值运算器82、LPF(低通滤波器)83、微分器84、减法器85、PI控制器86、积分器87以及机械角运算部88。

减法器81从变形检测信号ε_fb减去变形补偿值ε_offset。由此，变形检测信号ε_fb的补偿被取消，被输出至绝对值运算器82。例如在变形检测部6为图5所示的结构的情况下，补偿值ε_offset是考虑电压Va的1/2的电压Vb(＝Va/2)或因应变仪41～44的偏差等而产生的电压Vc来设定的。例如，补偿值ε_offset＝Vb+Vc。

通过像这样取消变形检测信号ε_fb的补偿，能够提取与变形部位G的变形对应的信号。并且，在d轴电流指令Id^*不是零的情况下，d轴电流指令Id^*也作为变形检测信号ε_fb的补偿出现，因此，估计部15对应于d轴电流指令Id^*来调整变形补偿值ε_offset。另外，也可以使用从变形检测信号ε_fb中仅提取高频电流指令Id_hfi的分量的带通滤波器来代替减去变形补偿值ε_offset的减法器81。

绝对值运算器82计算取消了补偿的变形检测信号ε_fb的绝对值即变形信号ε_r，并将其输出至LPF83。LPF83(变形率运算器的一例)将比高频电流指令Id_hfi的频率高的频率作为截止频率，对变形信号ε_r实施平均化处理，由此，求出表示变形部位G的变形率的信息即变形率ε_lpf。

图10是示出d轴电流Id_fb、变形检测信号ε_fb、变形信号ε_r和变形率ε_lpf之间的关系的图。并且，为了便于说明，图10所示的d轴电流Id_fb或变形检测信号ε_fb示出了没有补偿的状态。

如上所述，由于高频电流指令Id_hfi与d轴电流指令Id^*相加，因此，在d轴电流Id_fb上重叠谐波信号。由于该d轴电流Id_fb是马达2的励磁电流，因此，谐波信号是谐波励磁电流，使马达2的变形部位G产生变形。因此，从变形检测部6输出的变形检测信号ε_fb是频率与高频电流指令Id_hfi相同、且大小与高频电流指令Id_hfi对应的信号。

在此，参照图11，对变形率ε_lpf与估计电角度θ＾_e的误差Δθ_e之间的关系进行说明。图11是示出估计电角度θ＾_e的误差Δθ_e与高频电流指令Id_hfi之间的关系的图。

在估计电角度θ＾_e存在误差Δθ_e(＝θ_e-θ＾_e)的情况下，如图11所示，高频电流指令Id_hfi处于旋转了误差Δθ_e的量的d’轴上。这是因为根据估计电角度θ＾_e设定dq轴旋转坐标系，根据高频电流指令Id_hfi在马达2中流动的d轴电流的分量是Id_hfi×cos(Δθ_e)。

因此，如果估计部15所估计的估计电角度θ＾_e的误差Δθ_e较小，则变形率ε_lpf变大(参照图12A)，相反，如果估计电角度θ＾_e的误差Δθ_e较大，则变形率ε_lpf变小(参照图12B)。图12A是示出能够高精度地估计马达2的电角度θ_e的情况下的变形信号ε_r和变形率ε_lpf的状态的图，图12B是无法高精度地估计马达2的电角度θ_e的情况下的变形信号ε_r和变形率ε_lpf的状态的图。并且，在图12A和图12B中，高频电流指令Id_hfi的大小相同。

因此，估计部15以变形率ε_lpf变得最大的方式构成PLL(PhaseLockedLoop)并调整估计电角度θ＾_e，由此，能够高精度地估计马达2的电角度θ_e。具体来说，估计部15的微分器84利用估计电角度θ＾e对变形率ε_lpf进行一阶微分而使极性反转，由此求出变形微分值dε即-dε_lpf/dθ＾_e。通过使极性反转，使PLL实现负反馈。

并且，微分器84求取变形率ε_lpf的时间微分ε_lpf/dt和估计电角度θ＾_e的时间微分θ＾_e/dt，并计算(ε_lpf/dt)/(θ＾_e/dt)，由此也能够求得-dε_lpf/dθ＾_e作为变形微分值dε。这种情况下，如果估计电角度θ＾_e的时间变化较小，则存在运算误差增大的倾向，因此，微分器84在估计电角度θ＾_e变化了规定值的情况下进行运算。由此，能够抑制运算误差。例如也可以应用自适应辨别法(例如，固定追踪法)等技术，来代替在估计电角度θ＾_e变化了规定值的情况下进行运算的情况。

减法器85对从微分器84输出的变形微分值dε和零进行比较，求出变形微分值dε与零之间的偏差。PI控制器86以使变形微分值dε与零之间的偏差为零的方式求出估计电角度速度ω＾_e并将其输出。估计电角度速度ω＾_e是马达2的电角度速度ω_e的估计值。

图13是示出变形率ε_lpf与变形微分值dε(＝-dε_lpf/dθ＾_e)之间的关系的图，纵轴表示变形率ε_lpf或变形微分值dε的大小，横轴表示估计电角度θ＾_e相对于电角度θ_e的误差Δθ_e。如图13所示可知，在变形微分值dε为零的情况下，变形率ε_lpf变为最大。因此，估计部15以变形微分值dε为零的方式求得估计电角度速度ω＾_e。由此，能够高精度地使估计电角度速度ω＾_e与马达2的电角度θ_e一致。

积分器87对估计电角度速度ω＾_e进行积分，求出估计电角度θ＾_e并将其输出。估计电角度θ＾_e是马达2的电角度速度ω_e的估计值。另外，机械角运算部88使估计电角度速度ω＾_e除以马达2的极数(图3所示的例子中为2极)，由此求得估计机械角速度ω＾_m。通过对该估计机械角速度ω＾_m进行积分，能够求得估计机械角P＾_m(参照图9)。

这样，马达控制装置3具有估计部15和变形检测部6，估计部15基于马达2的变形部位G的变形，估计马达2的位置和速度。由此，不使用编码器，就能够检测出马达2的位置和速度。在上述的例子中，在马达控制装置3中估计马达2的位置和速度，但是也可以估计马达2的位置和速度中的至少一方。

另外，在基于马达的感应电压来估计马达的位置或速度的以往的无传感器类型中，当马达的速度较低而不产生感应电压的情况下，难以进行适当的位置估计。另一方面，在本实施方式的马达驱动系统1中，即使在没有产生马达2的感应电压的情况下，也能够容易地估计马达2的位置或速度。

另外，利用马达的磁凸极性估计马达的位置或速度的以往的无传感器控制是以具有磁凸极性的马达(例如IPM马达)为前提来设计的，难以应用于像SPM马达等那样能量密度优异的马达。另一方面，在本实施方式的马达驱动系统1中，由于利用因励磁电流所引起的马达2的变形，因此，也能够容易地估计出SPM马达等的位置或速度。

另外，在以往的无传感器控制中，一般难以充分确保马达位置(相位)的估计频带，因此，可能难以充分对扭矩波动或速度波动进行补偿。另一方面，在本实施方式的马达驱动系统1中，能够容易确保马达位置(相位)的估计频带，由此，能够实现动作性能的提高。

并且，估计部15不限于图9所示的结构。例如，估计部15可以构成为以使变形信号ε_r的振幅或变形检测信号ε_fb的振幅变为最大的方式调整估计电角度速度ω＾_e。

另外，马达2的变形部位G不限定于上述的结构，只要是相对于基于从马达控制装置3供给的励磁电流的磁斥力和磁吸力中的任意一方产生变形的结构即可。

另外，如图12A和图12B所示，对高频电流指令器18输出以零为中心而正负变动的正弦波状的高频电流指令Id_hfi的情况进行了说明，但是，高频电流指令Id_hfi不限于该波形的信号。例如，高频电流指令Id_hfi可以是向正侧或负侧偏移的正弦波的信号。另外，也可以与变形信号ε_r相同，是正弦波的半波波形连续且仅在正侧具有值的波形。通过形成为这样的波形，能够省略绝对值运算器82。

另外，在图5所示的变形检测部6中，通过使4个应变仪41～44形成为桥结构，由此，生成变形检测信号ε_fb，但是，如上所述，变形检测部6的结构不限于该结构。例如，也可以利用1个应变仪和阻值检测器构成变形检测部6。这种情况下，变形检测部6利用阻值检测器检测1个应变仪的抵抗值，将与该阻值对应的大小的信号作为变形检测信号ε_fb输出。

另外，在马达驱动系统1中，利用1个变形检测部6检测马达2的变形部位G的变形，但也可以利用2个以上的变形检测部6检测马达2的变形部位G的变形，并将检测出的变形的平均值作为变形检测信号ε_fb。

(另一实施方式)

在此，对马达驱动系统1的另一实施方式进行说明。图14是示出另一实施方式的马达驱动系统的说明图。并且，在图14中，主要记载了与图1以及图9所示的结构中的马达驱动系统1不同的要素，对于具有与马达驱动系统1相同的功能的构成要素省略记载，或者标注相同的标号并省略说明。

图14所示的马达驱动系统1A在马达驱动系统1的结构的基础上还具备检测马达2的位置的编码器7。另外，马达控制装置3A具备判定部14。

判定部14被输入来自编码器7的位置检测信号θ_fb和从位置控制部16输出的估计机械角P＾_m，在位置检测信号θ_fb与估计机械角P＾_m的差为规定值以上的情况下，判定为编码器7异常。

在编码器7没有异常的情况下，控制部13A将来自编码器7的位置检测信号θ_fb作为位置反馈信号来控制马达2。另一方面，在判定出编码器7的异常的情况下，控制部13A利用估计部15所估计出的估计电角度θ＾_e或估计机械角速度ω＾_m来控制马达2。

根据该结构，在马达驱动系统1A中，即使在用于马达控制的编码器7中产生不良情况，也能够实现基于变形检测部6的马达控制，以低成本实现故障防护功能。

如上所述，实施方式的马达驱动系统1、1A具备：马达2，其具有因励磁电流而发生机械变形的变形部位G；马达控制装置3、3A，其控制马达2的驱动；以及变形检测部6，其检测变形部位G的变形。并且，马达控制装置3、3A具备估计部15，该估计部15基于由变形检测部6检测出的变形部位G的变形来估计马达2的位置和速度中的至少一方。

根据该马达驱动系统1、1A，能够采用牢固且低成本的变形检测方式来估计马达2的位置和速度中的至少一方，由此，能够实现耐环境性能的提高或成本的降低。并且，也能够利用马达2(马达本体)和变形检测部6构成马达。

另外，如上所述，本实施方式的马达驱动系统1、1A无论马达2的永久磁铁是埋设型还是表面设置型，都可以应用，而与种类无关。因此，例如，也能够使用将永久磁铁粘贴于转子21的表面而成的能量密度高的SPM马达，有助于马达2的小型化。

本领域人员能够容易地导出进一步的效果或变形例。因此，本发明的更大范围的形态并不受如以上那样表示并记述的特定的详细内容和代表性的实施方式限定。因此，只要不脱离由附上的权利要求和其等同物所定义的总括的发明的概念的精神或范围，能够进行各种变更。

标号说明

1、1A：马达驱动系统；

2：马达(马达部)；

3、3A：马达控制装置；

4：直流电源；

5：机械载荷；

6：变形检测部；

7：编码器；

11：电力转换部；

12：电流检测部；

13、13A：控制部；

14：判定部；

15：估计部；

16：位置控制部；

17：速度控制部；

18：高频电流指令器；

19：电流控制部；

21：转子；

22：定子；

82：绝对值运算器；

83：LPF(变形率运算器)；

84：微分器。

Claims (11)

1.一种马达驱动系统，其特征在于，

该马达驱动系统具备：

马达，其具有因励磁电流而发生机械变形的变形部位；

马达控制装置，其控制所述马达的驱动；以及

变形检测部，其检测在所述变形部位产生的变形，

所述马达控制装置具备估计部，该估计部基于由所述变形检测部检测出的所述变形部位的变形，估计所述马达的速度和位置中的至少一方。

2.根据权利要求1所述的马达驱动系统，其特征在于，

所述马达控制装置还具备高频电流指令器，该高频电流指令器发出使高频励磁电流与向所述马达输出的输出电流重叠的高频电流指令，

所述变形检测部检测因所述高频励磁电流而在所述变形部位发生的变形，

所述估计部基于由所述变形检测部检测出的所述变形部位的因所述高频励磁电流而引起的变形，估计所述马达的速度和位置中的至少一方。

3.根据权利要求1或2所述的马达驱动系统，其特征在于，

所述估计部估计使得由所述变形检测部检测的所述变形部位的变形成为最大的速度或位置作为所述马达的速度或位置。

4.根据权利要求3所述的马达驱动系统，其特征在于，

所述估计部具备：

绝对值运算器，其计算来自所述变形检测部的变形检测信号的绝对值；和

变形率运算器，其计算由所述绝对值运算器计算出的所述变形检测信号的绝对值的平均值，将该平均值作为变形率输出，

所述估计部估计使得所述变形率成为最大的速度或位置作为所述马达的速度或位置。

5.根据权利要求4所述的马达驱动系统，其特征在于，

所述估计部具备对所述变形率进行微分的微分器，

所述估计部以使所述微分器的微分结果为零的方式估计所述马达的位置。

6.根据权利要求1～5中的任意一项所述的马达驱动系统，其特征在于，

所述马达具备转子以及隔着空隙与所述转子相对地配置的定子，

所述变形部位形成在所述定子上。

7.根据权利要求1～5中的任意一项所述的马达驱动系统，其特征在于，

所述马达具备转子以及隔着间隙与所述转子相对地配置的定子，

所述变形部位配置在所述间隙中。

8.一种马达控制装置，其特征在于，所述马达控制装置具备：

电力转换部，其对马达供给扭矩电流和励磁电流；

取得部，其取得来自变形检测部的变形检测信号，所述变形检测部检测在所述马达的因所述励磁电流而发生机械变形的变形部位上产生的变形；和

估计部，其基于由所述取得部取得的变形检测信号，估计所述马达的速度和位置中的至少一方。

9.根据权利要求8所述的马达控制装置，其特征在于，

所述马达控制装置还具备高频电流指令器，该高频电流指令器发出使高频励磁电流与向所述马达输出的输出电流重叠的高频电流指令，

所述估计部基于由所述变形检测部检测出的所述变形部位的因所述高频励磁电流所引起的变形，估计所述马达的速度和位置中的至少一方。

10.一种马达，其特征在于，

所述马达具备马达部，该马达部具有因励磁电流而发生机械变形的规定的变形部位。

11.根据权利要求10所述的马达，其特征在于，

所述马达还具备变形检测部，该变形检测部检测在所述变形部位上产生的变形。