JP2008236959A - Motor controller and motor system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、回転センサを備えるモータ制御装置およびモータシステムに関する。 The present invention relates to a motor control device and a motor system including a rotation sensor.
従来、ACモータやDCモータなどのモータに設置された回転センサを備え、この回転センサによってモータのロータの回転位置を検出し、その検出値に基づいてモータを制御するモータ制御装置がある(例えば、特許文献1参照)。 2. Description of the Related Art Conventionally, there is a motor control device that includes a rotation sensor installed in a motor such as an AC motor or a DC motor, detects the rotational position of the rotor of the motor by this rotation sensor, and controls the motor based on the detected value (for example, , See Patent Document 1).
回転センサとしては、例えばレゾルバ式やホール素子を用いたものがある。このような回転センサは、モータのステータに固定される固定部と、モータのロータに固定される回転部とを有して、この固定部と回転部との位置関係に基づいて、モータの磁極の位相をロータの位置として検出するようになっている。 Examples of the rotation sensor include a resolver type and a Hall element. Such a rotation sensor has a fixed portion fixed to the stator of the motor and a rotating portion fixed to the rotor of the motor, and the magnetic pole of the motor is based on the positional relationship between the fixed portion and the rotating portion. Is detected as the position of the rotor.
また、この回転センサは、モータのロータとステータとが規定の位置関係となったときに基準信号を出力するように、固定部と回転部とがモータに設置される。
しかしながら、このような回転センサにあっては、モータに対する固定部と回転部との取り付けにおいて取付誤差が発生すると、回転センサの出力値が不正確なものとなってしまいモータの制御に悪影響が出てしまう。そこで、このような場合には、製造時にその取付誤差を検出し、その検出した取付誤差を吸収するようにモータの特性を調整するという工程を行なう必要があり、モータの製造に大きな手間がかかるという問題がある。 However, in such a rotation sensor, if an attachment error occurs in the attachment of the fixed portion and the rotation portion to the motor, the output value of the rotation sensor becomes inaccurate, which adversely affects the motor control. End up. Therefore, in such a case, it is necessary to perform a process of detecting the mounting error at the time of manufacturing and adjusting the characteristics of the motor so as to absorb the detected mounting error. There is a problem.
そこで、本発明は、モータの製造にかかる手間を削減することができるモータ制御装置およびモータシステムを提供することを目的とする。 Then, an object of this invention is to provide the motor control apparatus and motor system which can reduce the effort concerning manufacture of a motor.
本発明の第1のモータ制御装置は、モータに取り付けられ、該モータのロータの回転位置を検出するとともに、基準信号を出力する回転センサと、前記回転センサから出力される前記基準信号の出力の基準時点に関わる出力基準情報を取得する第1の取得手段と、前記回転センサから前記基準信号が出力された時点に関わる信号出力情報を取得する第2の取得手段と、前記出力基準情報および前記信号出力情報に基づいて、前記モータに対する前記回転センサの取付誤差の量である取付誤差量を取得する第3の取得手段と、前記取付誤差量を記憶する記憶装置と、前記回転センサから出力される出力値を用いて前記モータを制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記記憶装置に記憶されている前記取付誤差量に基づいて前記モータに対する制御を補正することを特徴とする。 A first motor control device according to the present invention is attached to a motor, detects a rotational position of a rotor of the motor, outputs a reference signal, and outputs a reference signal output from the rotation sensor. First acquisition means for acquiring output reference information related to a reference time point, second acquisition means for acquiring signal output information related to a time point when the reference signal is output from the rotation sensor, the output reference information, and the Based on the signal output information, a third acquisition means for acquiring an attachment error amount that is an amount of the attachment error of the rotation sensor with respect to the motor, a storage device that stores the attachment error amount, and an output from the rotation sensor. Control means for controlling the motor by using an output value obtained from the motor, the control means based on the mounting error amount stored in the storage device. And correcting the control against.
本発明の第2のモータ制御装置は、前記第1のモータ制御装置において、前記モータの誘起電圧の位相を計数する計数手段を備え、前記出力基準情報は、規定の電圧値の前記誘起電圧が発生された時点に対応する前記計数手段の計数値であり、前記信号出力情報は、前記回転センサから前記基準信号が出力された時点に対応する前記計数手段の計数値であり、前記第3の取得手段は、前記出力基準信号としての前記計数値と前記信号出力情報としての前記計数値との差を前記取付誤差量として取得することを特徴とする。 The second motor control device of the present invention comprises counting means for counting the phase of the induced voltage of the motor in the first motor control device, and the output reference information includes the induced voltage having a specified voltage value. The count value of the counting means corresponding to the time point when the reference signal is generated, and the signal output information is the count value of the counting means corresponding to the time point when the reference signal is output from the rotation sensor. The acquisition means acquires the difference between the count value as the output reference signal and the count value as the signal output information as the attachment error amount.
本発明の第3のモータ制御装置は、前記第1又は第2のモータ制御装置において、前記取付誤差量が予め規定された量よりも大きい場合には、前記回転センサの取り付けが異常である旨を警告する警告手段を備えることを特徴とする。 According to a third motor control device of the present invention, in the first or second motor control device, when the attachment error amount is larger than a predetermined amount, the attachment of the rotation sensor is abnormal. A warning means for warning is provided.
本発明の第1のモータシステムは、モータと、前記モータを制御する前記第1ないし第3のいずれか一つのモータ制御装置と、を備えることを特徴とする。 A first motor system according to the present invention includes a motor, and any one of the first to third motor control devices that controls the motor.
本発明によれば、記憶装置に記憶されている回転センサの取付誤差量に基づいて、制御手段がモータに対する制御を補正することにより、製造時にモータの特性を調整して回転センサの取付誤差を吸収する必要がないので、モータの製造にかかる手間を削減することができる。 According to the present invention, the control means corrects the control of the motor based on the rotation sensor mounting error amount stored in the storage device, thereby adjusting the characteristics of the motor at the time of manufacture and reducing the rotation sensor mounting error. Since it is not necessary to absorb, it is possible to reduce the labor required for manufacturing the motor.
本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。図1は、本実施形態にかかるモータシステムを示す構成図、図2は、本実施形態にかかるセンサ取付誤差検出装置が実行するセンサ取付誤差検出処理を説明するための説明図、図3は、本実施形態にかかるセンサ取付誤差検出装置が実行するセンサ取付誤差検出処理の流れを示すフローチャートである。 An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a configuration diagram showing a motor system according to the present embodiment, FIG. 2 is an explanatory diagram for explaining sensor mounting error detection processing executed by the sensor mounting error detecting device according to the present embodiment, and FIG. It is a flowchart which shows the flow of the sensor attachment error detection process which the sensor attachment error detection apparatus concerning this embodiment performs.
図1に示すように、モータシステム1は、モータ2と、このモータ2を制御するモータ制御装置3と、を備えている。
As shown in FIG. 1, the
モータ2は、3相交流モータであり、U相、V相、W相を有する。モータ2は、固定部4と、この固定部4に対して回転可能に設けられた回転部5とを有している。固定部4は、筐体やステータなどから構成されている一方、回転部は、ロータや出力軸などから構成されている。
The
モータ制御装置3は、モータ2に設置された回転センサ6と、モータ2に対する回転センサ6の取付誤差を検出するセンサ取付誤差検出装置7と、モータ2に電力を供給するインバータ8と、インバータ8を制御することでモータ2を制御する制御手段である制御回路部9と、を備えている。
The
回転センサ6は、レゾルバ式であり、モータ2の固定部4に固定されたセンサ固定部10と、モータ2の回転部5に固定されたセンサ回転部11と、を有している。この回転センサ6は、モータ2の回転部5の回転位置を検出するとともに、モータ2の一回転毎に基準信号としてのレゾルバ基準信号を一回出力する。
The
センサ取付誤差検出装置7は、各種の演算等を行なう演算回路部12と、モータ2の誘起電圧を検出する電圧検出器13と、この電圧検出器13から出力される電圧情報が入力される電圧値入力回路部14と、回転センサ6から出力される情報が入力されるセンサ入力回路部15と、モータ2の誘起電圧の位相を係数する係数手段としての位相カウンタ16と、モータ2に対する回転センサ6の取付誤差の量である取付誤差量を記憶する記憶装置17と、外部装置(図示せず)に情報を出力する出力回路部18と、を備えている。このセンサ取付誤差検出装置7は、詳しくは後述するが、第1ないし第3の取得手段および警告手段として機能する。
The sensor mounting error detection device 7 includes an
演算回路部12は、CPU、ROM、RAM(いずれも図示せず)などを有するコンピュータであり、この演算回路部12に、電圧値入力回路部14、センサ入力回路部15、位相カウンタ16、記憶装置17、出力回路部18が接続されている。記憶装置17は、例えばEEPROMである。センサ入力回路部15は、回転センサ6からレゾルバ基準信号が入力されると、レゾルバ基準信号が出力された旨を表す出力有り情報を保持する。
The
制御回路部9は、CPU、ROM、RAM(いずれも図示せず)などを有するコンピュータである。この制御回路部9は、記憶装置17に接続されており、記憶装置17に記憶されている情報を読み込み可能である。
The
次に、センサ取付誤差検出装置7の演算回路部12が行なうセンサ取付誤差検出処理を説明する。まず、センサ取付誤差検出処理の概要を図2を参照して説明する。モータ2は、モータ2の一回転中にレゾルバ基準信号を1回出力するが、このレゾルバ基準信号は、設計上ではモータ2のある相が制御基準となる規定の誘起電圧(以降、制御基準電圧ともいう)を発生する時点から、誘起電圧の規定の位相分だけ異なる時点で出力されるようになっている。つまり、モータ2が制御基準電圧を発生する時点と回転センサ6がレゾルバ基準信号を出力する時点との間には、設計上の位相差(以後、設計位相差ともいう)χ°が設定されている。換言すると、制御基準電圧から位相差χ°分だけずれた誘起電圧がモータ2から出力される時点と、回転センサ6がレゾルバ基準信号を出力する時点とは、設計上同じである。したがって、制御基準電圧から位相差χ°分だけずれた誘起電圧がモータ2から出力される時点と、回転センサ6がレゾルバ基準信号を出力する時点とを検出し、それらの時点間の位相差(以後、位相誤差ともいう)を算出し、この位相誤差を取付誤差量として取得すれば良い。
Next, sensor attachment error detection processing performed by the
ここで、本実施形態では、モータ2が発する制御基準電圧としてW相の電圧立上がり時点の電圧、即ち、誘起電圧の最小電圧が採用され、設計位相差χ°が90°に設定されている。この場合、回転センサ6のレゾルバ基準信号の設計上の出力時点は、W相の誘起電圧が上昇過程でゼロとなる時点、即ち、W相の誘起電圧が上昇過程でゼロクロスする時点となる。したがって、この場合、実際にW相の誘起電圧が上昇過程でゼロクロスした時点と回転センサ6がレゾルバ基準信号を出力した時点との位相誤差が、取付誤差量となる。以上の設計条件でのセンサ取付誤差検出処理を図2のフローチャートに沿って以下に詳しく説明する。
Here, in this embodiment, the voltage at the time of rising of the W-phase voltage, that is, the minimum voltage of the induced voltage is adopted as the control reference voltage generated by the
図3に示すように、演算回路部12は、W相の誘起電圧が上昇過程でゼロ、即ち、W相の誘起電圧が上昇過程でゼロクロスしたかを判定する(ステップS1〜S2)。具体的には、W相の誘起電圧がゼロになるまで以降の処理を実施せず(ステップS1のNO)、W相の誘起電圧がゼロになったと判定した場合には(ステップS1のYES)、このゼロを検出した時点の前回(直近)に検出した誘起電圧がゼロよりも小さかったか否か(マイナス値か否か)を判定する(ステップS2)。ここで、この前回の誘起電圧値は、該演算回路部12のRAMに記憶されるようになっている。そして、その前回に検出した誘起電圧がゼロよりも小さい(マイナス値)と判定した場合には(ステップS2のYES)、該演算回路部12の位相カウンタ16の計数値(位相)を読み込み、その計数値を該演算回路部12のRAMに第1の計数値として記憶する(ステップS3)。一方、ステップS2において、前回に検出した誘起電圧がゼロよりも小さくない(プラス値)と判定した場合には(ステップS2のNO)、再びステップS1から処理を実施し、W相の誘起電圧が上昇過程でゼロクロスしたと判定するまで以上の処理を繰り返す。ここで、ステップS3で取得した第1の計数値が、モータから規定の電圧値の誘起電圧が発生された時点に対応する位相カウンタ16の計数値であり、出力基準情報として機能する。以上のステップS1〜S3によって、回転センサ6から出力されるレゾルバ基準信号の出力の基準時点に関わる出力基準情報を取得する第1の取得手段の機能が実行される。
As shown in FIG. 3, the
演算回路部12は、ステップS3を実行した後、センサ入力回路部15を用いて回転センサ6からレゾルバ基準信号が出力されたか否かを判断する(ステップS4)。具体的には、センサ入力回路部15に、レゾルバ基準信号が出力された旨を表す出力有り情報が保持されている場合には、回転センサ6からレゾルバ基準信号が出力されたと判断する一方、センサ入力回路部15に、出力有り情報が保持されていない場合には、回転センサ6からレゾルバ基準信号が出力されていないと判断する。そして、回転センサ6からレゾルバ基準信号が出力されていないと判断した場合には(ステップS4のNO)、以降の処理を実施せずに、再びステップS1から処理を実施する。回転センサ6からレゾルバ基準信号が出力されたと判定した場合には(ステップS4のYES)、この時点での位相カウンタ16の計数値を読み込み、その計数値を該演算回路部12のRAMに第2の計数値として記憶する(ステップS5)。ここで、この第2の計数値が、回転センサ6からレゾルバ基準信号が出力された時点に対応する位相カウンタ16の計数値であり、信号出力情報として機能する。以上のステップS4,S5によって、回転センサ6からレゾルバ基準信号が出力された時点に関わる信号出力情報を取得する第2の取得手段の機能が実行される。
After executing step S3, the
次に、演算回路部12は、モータ2に対する回転センサ6の取付誤差を算出する(ステップS6)。具体的には、ステップS5で取得した第2の計数値からステップS3で取得した第1の計数値を除算して、それらの差である取付誤差量としての位相誤差を求める。このステップS6によって、出力基準情報および信号出力情報に基づいて、モータ2に対する回転センサ6の取付誤差の量である取付誤差量を取得する第3の取得手段の機能が実行される。
Next, the
次に、演算回路部12は、ステップS6で算出した位相誤差が予め規定された基準量である基準位相差以下であるか否かを判定する(ステップS7)。基準位相差は、設計上の許容誤差であり、位相誤差が基準位相差以下の場合には、何ら問題なく装置がその機能を発揮することができる設計となっている。このときの位相誤差は、図2においてα°で示されている。そして、位相誤差が基準位相差以下の場合には(ステップS7のYES)、その位相誤差(取付誤差量)を学習値として記憶装置17に記憶させる(ステップS8)。
Next, the
一方、ステップS7において、ステップS6で算出した位相誤差が基準位相差よりも大きい場合には(ステップS7のNO)、回転センサ6の取り付けが異常である旨を表す組付異常フラグを出力回路部18を介して外部装置に出力し、回転センサ6の取り付けが異常である旨を警告する(ステップS9)。このときの位相誤差は、図2においてβ°で示されている。このステップS9によって、取付誤差量が予め規定された基準量よりも大きい場合には、回転センサ6の取り付けが異常である旨を警告する警告手段の機能が実行される。
On the other hand, if the phase error calculated in step S6 is larger than the reference phase difference in step S7 (NO in step S7), an assembly abnormality flag indicating that the
そして、以上のセンサ取付誤差検出処理によって、記憶装置17に記憶された回転センサ6の位相誤差は、制御回路部9がモータ2を制御する際に使用する。例えば、制御回路部9は、記憶装置17に記憶されている位相誤差に基づいて回転センサ6から出力される出力値を補正し、補正したその出力値を用いてモータ2を制御する。ここで、制御回路部9が行なう補正は、例えば、位相誤差を打ち消すように、回転センサ6の出力値の位相をずらす補正などである。
And the phase error of the
以上説明したように、本実施形態では、記憶装置17に記憶されている回転センサ6の取付誤差量である位相誤差に基づいて、制御回路部9がモータ2に対する制御を補正することにより、製造時にモータ2の特性を調整して回転センサ6の取付誤差を吸収する必要がないので、モータ2の製造にかかる手間を削減することができる。
As described above, in the present embodiment, the
また、本実施形態では、センサ取付誤差検出処理において、第3の取得手段は、出力レゾルバ基準信号としての第1の計数値と信号出力情報としての第2の計数値との差である位相誤差を取付誤差量として取得することにより、回転センサ6の出力値を位相誤差を用いて容易に補正することができる。
In the present embodiment, in the sensor attachment error detection process, the third acquisition means is a phase error that is a difference between the first count value as the output resolver reference signal and the second count value as the signal output information. Is acquired as the amount of attachment error, the output value of the
また、本実施形態では、センサ取付誤差検出処理において、位相誤差(取付誤差量)が予め規定された基準位相差よりも大きい場合には、回転センサ6の取り付けが異常である旨をセンサ取付誤差検出装置7が警告するので、製造段階でセンサ取付誤差検出処理を行なうことにより、不良品を摘出することができる。
In the present embodiment, in the sensor attachment error detection process, if the phase error (amount of attachment error) is larger than a predetermined reference phase difference, it is indicated that the attachment of the
なお、本発明は、次のような別の実施形態に具現化することができる。以下の別の実施形態でも上記実施形態と同様の作用および効果を得ることができる。 The present invention can be embodied in another embodiment as follows. In other embodiments described below, the same operations and effects as in the above embodiments can be obtained.
(1)上記各実施形態では、出力基準情報として、W相の誘起電圧がゼロとなる時点の位相カウンタ16の計数値を用いた例を説明したが、これに限るものではなく、出力基準情報としては、例えばモータ2の規定の相の任意の電圧が発生した時点の位相カウンタ16の計数値であっても良い。
(1) In each of the above embodiments, the example in which the count value of the
1 モータシステム
2 モータ
3 モータ制御装置
5 回転部
6 回転センサ
7 センサ取付誤差検出装置(第1〜第3の取得手段,警告手段)
9 制御回路部(制御手段)
16 位相カウンタ(計数手段)
17 記憶装置
DESCRIPTION OF
9 Control circuit (control means)
16 Phase counter (counting means)
17 Storage device
Claims (4)
前記回転センサから出力される前記基準信号の出力の基準時点に関わる出力基準情報を取得する第1の取得手段と、
前記回転センサから前記基準信号が出力された時点に関わる信号出力情報を取得する第2の取得手段と、
前記出力基準情報および前記信号出力情報に基づいて、前記モータに対する前記回転センサの取付誤差の量である取付誤差量を取得する第3の取得手段と、
前記取付誤差量を記憶する記憶装置と、
前記回転センサから出力される出力値を用いて前記モータを制御する制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、前記記憶装置に記憶されている前記取付誤差量に基づいて前記モータに対する制御を補正することを特徴とするモータ制御装置。 A rotation sensor attached to the motor for detecting the rotational position of the rotor of the motor and outputting a reference signal;
First acquisition means for acquiring output reference information related to a reference time point of the reference signal output from the rotation sensor;
Second acquisition means for acquiring signal output information relating to the time point when the reference signal is output from the rotation sensor;
Third acquisition means for acquiring an attachment error amount, which is an amount of an attachment error of the rotation sensor with respect to the motor, based on the output reference information and the signal output information;
A storage device for storing the mounting error amount;
Control means for controlling the motor using an output value output from the rotation sensor;
With
The said control means correct | amends the control with respect to the said motor based on the said attachment error amount memorize | stored in the said memory | storage device, The motor control apparatus characterized by the above-mentioned.
前記出力基準情報は、規定の電圧値の前記誘起電圧が発生された時点に対応する前記計数手段の計数値であり、
前記信号出力情報は、前記回転センサから前記基準信号が出力された時点に対応する前記計数手段の計数値であり、
前記第3の取得手段は、前記出力基準信号としての前記計数値と前記信号出力情報としての前記計数値との差を前記取付誤差量として取得することを特徴とする請求項1に記載のモータ制御装置。 Comprising counting means for counting the phase of the induced voltage of the motor;
The output reference information is a count value of the counting means corresponding to a point in time when the induced voltage of a specified voltage value is generated,
The signal output information is a count value of the counting means corresponding to the time point when the reference signal is output from the rotation sensor,
2. The motor according to claim 1, wherein the third acquisition unit acquires a difference between the count value as the output reference signal and the count value as the signal output information as the attachment error amount. Control device.
前記モータを制御する請求項1ないし請求項3のいずれか一項に記載のモータ制御装置と、
を備えることを特徴とするモータシステム。 A motor,
The motor control device according to any one of claims 1 to 3, which controls the motor;
A motor system comprising:
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