JP2016169981A - 回転角度検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】内部に記憶しておくデータの容量を抑えながら、外乱磁束に伴って発生する回転角度誤差を抑えることができる回転角度検出装置を提供する。【解決手段】補正回路１１３は、外乱磁束と回転角度誤差の関係を示す関係式の係数を求めるためのデータを記憶している。そして、係数を求めるためのデータから係数を求め、求めた係数と、関係式と、外乱磁束検出回路１１２の検出結果に基づいて、磁気センサ１１１の検出結果を補正する。求めた係数と関係式から外乱磁束に対する回転角度誤差を求めることができるため、外乱磁束と回転角度誤差の関係を示すデータを、加わる可能性がある外乱磁束領域内における全ての外乱磁束に対して記憶しておく必要がない。従って、内部に記憶しておくデータの容量を抑えながら、外乱磁束に伴って発生する回転角度誤差を抑えることができる。【選択図】図１

Description

本発明は、検出結果を補正する補正回路を備えた回転角度検出装置に関する。

従来、検出結果を補正する補正回路を備えた回転角度検出装置として、例えば以下に示す特許文献１に開示されているレゾルバがある。このレゾルバは、ＰＲＯＭと、補正係数演算部と、補正部とを備えている。ここで、ＰＲＯＭ、補正係数演算部及び補正部が補正回路に相当する。

レゾルバは、モータの回転軸の回転角度を検出する装置である。レゾルバは、モータの回転軸に設けられている。

ところで、モータに電流が流れると、回転軸から磁束が漏れることがある。その結果、漏れ磁束が外乱磁束としてレゾルバに加わり、レゾルバの検出結果が変化してしまう。つまり、回転角度誤差が発生してしまう。

ＰＲＯＭには、回転角度誤差を補正するため、外乱磁束と回転角度誤差の関係を示すデータが記憶されている。具体的には、モータに流れる電流と回転角度誤差の関係を示すデータが記憶されている。補正係数演算部は、ＰＲＯＭに記憶されたデータと、検出したモータに流れる電流に基づいて補正係数を演算する。補正部は、補正係数演算部の演算した補正係数に基づいてレゾルバの検出結果を補正し、回転軸の回転角度として出力する。これにより、外乱磁束が加わることによって発生する回転角度誤差を抑えることができる。

特許第４７８３７５２号公報

ところで、前述したレゾルバでは、回転角度誤差を補正するため、モータに流れる電流と回転角度誤差の関係を示すデータを記憶しておく必要がある。モータに流れる電流は、所定の電流領域内でさまざまに変化する。そのため、モータに流れる電流と回転角度誤差の関係を示すデータを、その電流領域内における全ての電流に対して記憶しておかなければならない。つまり、レゾルバに加わる外乱磁束と回転角度誤差の関係を示すデータを、加わる可能性がある外乱磁束領域内における全ての外乱磁束に対して記憶しておかなければならない。従って、記憶しておくデータの容量が膨大になってしまう。その結果、膨大な記憶領域が必要になってしまう。また、データの準備に手間が掛かってしまう。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、内部に記憶しておくデータの容量を抑えながら、外乱磁束に伴って発生する回転角度誤差を抑えることができる回転角度検出装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するためになされた本発明は、回転体の回転軸に設けられ、回転軸とともに回転し、磁束を発生する磁石と、磁石から距離を隔てて設けられ、鎖交する磁束を検出する磁気センサと、磁石の発生する磁石磁束を除いた磁束であって、磁気センサと鎖交する外乱磁束を検出する外乱磁束検出回路と、外乱磁束検出回路の検出結果に基づいて磁気センサの検出結果を補正する補正回路と、を備えた回転角度検出装置において、補正回路は、外乱磁束と回転角度誤差の関係を示す関係式の係数を求めるためのデータ及び係数のデータの少なくともいずれかを記憶しており、係数を求めるためのデータから求めた係数のデータ及び記憶されている係数のデータの少なくともいずれかと、関係式と、外乱磁束検出回路の検出結果に基づいて、磁気センサの検出結果を補正することを特徴とする。

この構成によれば、外乱磁束と回転角度誤差の関係を示す関係式の係数を求めるためのデータ及び係数のデータの少なくともいずれかを記憶しておくだけでよい。求めた係数のデータ及び記憶されている係数のデータの少なくともいずれかと関係式から外乱磁束に対する回転角度誤差を求めることができるため、外乱磁束と回転角度誤差の関係を示すデータを、加わる可能性がある外乱磁束領域内における全ての外乱磁束に対して記憶しておく必要がない。そのため、内部に記憶しておくデータの容量を抑えながら、外乱磁束に伴って発生する回転角度誤差を抑えることができる。

第１実施形態におけるモータ駆動システムの回路図である。 界磁巻線に流れる電流と回転角度誤差の関係を説明するための説明図である。 磁気センサ周辺の磁束の流れを説明するための図１における磁気センサ周辺の拡大図である。 磁気センサと鎖交する磁束を説明するための図３において磁石側から見た磁気センサの平面図である。 第２実施形態における界磁巻線に流れる電流と回転角度誤差の関係を説明するための説明図である。

次に、実施形態を挙げ、本発明をより詳しく説明する。本実施形態では、本発明に係る回転角度検出装置を、モータ駆動システムにおいて、モータの回転角度を検出する回転角度検出装置に適用した例を示す。

（第１実施形態）
まず、図１及び図２を参照して第１実施形態のモータの構成について説明する。

図１に示すモータ駆動システム１は、モータを駆動してトルクを発生させるシステムである。モータ駆動システム１は、モータ１０と、回転角度検出装置１１と、モータ駆動装置１２とを備えている。

モータ１０は、電流が流れることでトルクを発生する機器である。モータ１０は、ハウジング１００と、固定子１０１と、回転子１０２とを備えている。

ハウジング１００は、固定子１０１及び回転子１０２を収容するとともに、回転子１０２を回転可能に支持する部材である。ハウジング１００は、軸受１００ａ、１００ｂを備えている。

固定子１０１は、磁路の一部を構成するとともに、３相交流が供給されることで磁束を発生し、回転磁界を形成する部材である。固定子１０１は、固定子コア１０１ａと、固定子巻線１０１ｂとを備えている。

固定子コア１０１ａは、磁路の一部を構成するとともに、固定子巻線１０１ｂを保持する磁性材からなる円筒状の部材である。固定子コア１０１ａは、固定子巻線１０１ｂを収容する複数のスロット（図略）を備えている。固定子コア１０１ａは、ハウジング１００の内周面に固定されている。

固定子巻線１０１ｂは、３相交流が供給されることで磁束を発生し、回転磁界を形成する部材である。固定子巻線１０１ｂは、固定子コア１０１ａのスロットに収容され保持されている。

回転子１０２は、磁路の一部を構成するとともに、直流が供給されることで磁束を発生し、磁極を形成する部材である。回転子１０２は、回転軸１０２ａと、回転子コア１０２ｂと、界磁巻線１０２ｃとを備えている。

回転軸１０２ａは、磁性材からなる円柱状の部材である。回転軸１０２ａは、軸受１００ａ、１００ｂを介してハウジング１００に回転可能に支持されている。

回転子コア１０２ｂは、磁路の一部を構成するとともに、界磁巻線１０２ｃを保持する磁性材からなる部材である。いわゆるランデル型ポールコアである。回転子コア１０２ｂは、外周面を固定子コア１０１ａの内周面と対向させた状態で回転軸１０２ａに固定され、ハウジング１００に回転可能に支持されている。

界磁巻線１０２ｃは、スリップリング（図略）を介して直流が供給されることで磁束を発生し、回転子コア１０２ｂに磁極を形成する部材である。界磁巻線１０２ｃは、回転子コア１０２ｂに円筒状に巻回されている。

回転角度検出装置１１は、回転軸１０２ａの回転角度を検出する装置である。回転角度検出装置１１は、磁石１１０と、磁気センサ１１１と、外乱磁束検出回路１１２と、補正回路１１３とを備えている。

磁石１１０は、磁束を発生する円板状の部材である。磁石１１０の円形状の表面のうち、一方の半円部分にＮ極が、他方の半円部分にＳ極がそれぞれ形成されている。磁石１１０は、円の中心を回転軸１０２ａの軸心と一致させた状態で回転軸１０２ａの端部に固定されている。

磁気センサ１１１は、所定方向に鎖交する磁束を検出する素子である。具体的には、厚さ方向と直交する方向に鎖交する磁束を検出し、検出結果に応じた信号を出力する素子である。磁気センサ１１１は、配線基板１１１ａに実装された状態で、磁石１１０から距離を隔てて設けられている。厚さ方向が回転軸１０２ａの軸方向になるとともに、中心が回転軸１０２ａの軸心と一致するように設けられている。磁気センサ１１１の出力端は、補正回路１１３に接続されている。

外乱磁束検出回路１１２は、磁石１１０の発生する磁束を除いた磁束であって、磁気センサ１１１を鎖交する外乱磁束を検出する回路である。モータ１０の界磁巻線１０２ｃに電流が流れた場合、磁束が発生する。回転軸１０２ａが磁性材からなるため、発生した磁束の一部が回転軸１０２ａの磁石１１０側の端部からモータ１０の外部に漏れることがある。外乱磁束検出回路１１２は、界磁巻線１０２ｃに電流が流れることで発生する磁束のうち、回転軸１０２ａの磁石１１０側の端部からモータ１０の外部に漏れる漏れ磁束を外乱磁束として検出する回路である。外乱磁束である漏れ磁束は、界磁巻線１０２ｃに流れる電流によって変化する。外乱磁束検出回路１１２は、具体的には、外乱磁束である漏れ磁束と対応関係を有する界磁巻線１０２ｃに流れる電流を検出する回路である。外乱磁束検出回路１１２は、電流センサ１１２ａを備えている。

電流センサ１１２ａは、界磁巻線１０２ｃに流れる電流を検出する素子である。電流センサ１１２ａは、モータ駆動装置１２と界磁巻線１０２ｃを接続する、後述する配線１２０にクランプされた状態で設けられている。電流センサ１１２ａの出力端は、補正回路１１３に接続されている。

補正回路１１３は、外乱磁束検出回路１１２の検出結果に基づいて磁気センサ１１１の検出結果を補正する回路である。具体的には、外乱磁束と回転角度誤差の関係が１つの１次式で表される場合において、外乱磁束と回転角度誤差の関係を示す関係式の係数を求めるためのデータを回転角度毎に記憶しており、係数を求めるためのデータから求めた係数のデータと、外乱磁束検出回路１１２の検出結果に基づいて、磁気センサ１１１の検出結果を補正する回路である。

図２に示すように、外乱磁束と対応関係を有する界磁巻線１０２ｃに流れる電流Ｉと回転角度誤差Δθの関係が１つの１次式Δθ＝ａ１・Ｉ＋ｂ１で表される場合、補正回路１１３は、１次式の係数である傾きａ１及び切片ｂ１を求めるための２組のデータ（Ｉ１、Δθ１）及び（Ｉ２、Δθ２）を回転角度毎に記憶している。ここで、データ（Ｉ１、Δθ１）及び（Ｉ２、Δθ２）は、界磁巻線１０２ｃに流れる互いに異なる２つの電流Ｉ１、Ｉ２と、電流Ｉ１、Ｉ２に対する２つの回転角度誤差Δθ１、Δθ２である。データ（Ｉ１、Δθ１）及び（Ｉ２、Δθ２）は、実験及びシミュレーションの少なくともいずれかによって予め得られたものである。補正回路１１３は、１次式の係数を求めるためのデータ（Ｉ１、Δθ１）及び（Ｉ２、Δθ２）から傾きａ１及び切片ｂ１を求める。そして、求めた傾きａ１及び切片ｂ１を代入して構成される１次式と、電流センサ１１２ａの検出した界磁巻線１０２ｃに流れる電流に基づいて磁気センサ１１１の検出結果を補正する。

図１に示すように、補正回路１１３は、記憶回路１１３ａと、補正量算出回路１１３ｂと、補正処理回路１１３ｃとを備えている。

記憶回路１１３ａは、図２に示す１次式の傾き及び切片を求めるための２組のデータを回転角度毎に記憶しておく回路である。図１に示すように、記憶回路１１３ａの出力端は、補正量算出回路１１３ｂに接続されている。

補正量算出回路１１３ｂは、記憶回路１１３ａに回転角度毎に記憶されている１次式の傾き及び切片を求めるための２組のデータから傾き及び切片を求める回路である。さらに、求めた傾き及び切片を代入して構成される１次式と、電流センサ１１２ａの検出した界磁巻線１０２ｃに流れる電流から回転角度誤差を求め、その回転角度誤差をなくすための補正量を算出する回路である。補正量算出回路１１３ｂの入力端は電流センサ１１２ａの出力端、及び、記憶回路１１３ａの出力端に、出力端は補正処理回路１１３ｃにそれぞれ接続されている。

補正処理回路１１３ｃは、補正量算出回路１１３ｂの算出結果に基づいて、磁気センサ１１１の検出結果を補正し、回転軸１０２ａの回転角度としてモータ駆動装置１２に出力する回路である。補正処理回路１１３ｃの入力端は補正量算出回路１１３ｂの出力端、及び、磁気センサ１１１の出力端に、出力端はモータ駆動装置１２にそれぞれ接続されている。

モータ駆動装置１２は、モータ１０を駆動するために、界磁巻線１０２ｃに直流を供給するとともに、補正処理回路１１３ｃから入力される回転角度に基づいて固定子巻線１０１ｂに３相交流を供給する装置である。モータ駆動装置１２の入力端は補正処理回路１１３ｃの出力端に、直流出力端は配線１２０、１２１及びスリップリングを介して界磁巻線１０２ｃに、交流出力端は配線１２２〜１２４を介して固定子巻線１０１ｂにそれぞれ接続されている。

次に、図１〜図４を参照して第１実施形態のモータ駆動システムの動作について説明する。

図１に示す磁石１１０は磁束を発生する。図３に示すように、磁石１１０の発生した磁石磁束は、磁石１１０の円形状の表面のうち、一方の半円部に形成されたＮ極から他方の半円部に形成されたＳ極に向かって流れる。そのため、磁石磁束が磁気センサ１１１を厚さ方向と直交する方向に鎖交する。

界磁巻線１０２ｃに電流が流れることで発生する外乱磁束は、回転軸１０２ａの磁石１１０側の端部から他方の端部に向かって流れる。磁気センサ１１１の中心が回転軸１０２ａの軸心Ｃと一致するように設けられている場合、外乱磁束が、磁気センサ１１１を厚さ方向と直交する方向に鎖交することはない。そのため、磁石磁束だけが、磁気センサ１１１を厚さ方向と直交する方向に鎖交する。

しかし、磁気センサ１１１の中心が回転軸１０２ａの軸心Ｃと一致するように設けようとしても、実際には位置ずれが発生してしまう。図４に示すように、磁気センサ１１１の中心が回転軸１０２ａの軸心Ｃからずれた位置に設けられている場合、外乱磁束が、磁気センサ１１１を厚さ方向と直交する方向に鎖交するようになる。そのため、磁気センサ１１１は、厚さ方向と直交する方向に鎖交する磁石磁束Φｍと外乱磁束Φｎの合成磁束Φｃを、厚さ方向と直交する方向に鎖交する磁石磁束とみなしてしまう。従って、外乱磁束によって回転角度誤差が発生してしまう。

図１に示す電流センサ１１２ａは、モータ１０の界磁巻線１０２ｃに流れる電流を検出する。補正量算出回路１１３ｂは、記憶回路１１３ａに回転角度毎に記憶されている、図２に示す１次式の傾き及び切片を求めるための２組のデータから傾き及び切片を求める。そして、求めた傾き及び切片を代入して構成される１次式と、電流センサ１１２ａの検出した界磁巻線１０２ｃに流れる電流から、回転角度誤差を求め、その回転角度誤差をなくすための補正量を算出する。図１に示す補正処理回路１１３ｃは、補正量算出回路１１３ｂの算出結果に基づいて磁気センサ１１１の検出結果を補正し、回転軸１０２ａの回転角度としてモータ駆動装置１２に出力する。その結果、回転角度誤差をほとんど０にすることができる。

モータ駆動装置１２は、モータ１０を駆動するために、界磁巻線１０２ｃに直流を供給するとともに、補正処理回路１１３ｃから入力される回転角度に基づいて固定子巻線１０１ｂに３相交流を供給する。これにより、モータ１０がトルクを発生する。

次に、第１実施形態のモータ駆動システムの効果について説明する。

第１実施形態によれば、補正回路１１３は、外乱磁束と回転角度誤差の関係を示す関係式の係数を求めるためのデータを記憶している。そして、係数を求めるためのデータから係数を求め、求めた係数と、関係式と、外乱磁束検出回路１１２の検出結果に基づいて、磁気センサ１１１の検出結果を補正する。求めた係数と関係式から外乱磁束に対する回転角度誤差を求めることができるため、外乱磁束と回転角度誤差の関係を示すデータを、加わる可能性がある外乱磁束領域内における全ての外乱磁束に対して記憶しておく必要がない。従って、内部に記憶しておくデータの容量を抑えながら、外乱磁束に伴って発生する回転角度誤差を抑えることができる。その結果、わずかな記憶領域で装置を構成することができる。また、データの準備に掛かる手間を軽減することができる。

第１実施形態によれば、外乱磁束と回転角度誤差の関係が、１つの１次式で表される。補正回路１１３は、この１次式の係数を求めるためのデータを回転角度毎の記憶している。そして、係数を求めるためのデータから係数を求め、求めた係数を代入して構成される１次式と、外乱磁束検出回路１１２の検出結果に基づいて、磁気センサ１１１の検出結果を補正する。そのため、外乱磁束と回転角度誤差の関係が１つの１次式で表される場合において、内部に記憶しておくデータの容量を抑えながら、外乱磁束に伴って発生する回転角度誤差を抑えることができる。

第１実施形態によれば、関係式の係数は傾き及び切片である。そのため、１つの１次式で表される外乱磁束と回転角度誤差の関係を確実に求めることができる。従って、求めた係数と関係式から外乱磁束に対する回転角度誤差を確実に求めることができる。

第１実施形態によれば、関係式の係数を求めるためのデータは、互いに異なる２つ外乱磁束のデータと、当該外乱磁束に対する２つの回転角度誤差のデータである。そのため、１つの１次式で表される関係式の係数を確実に求めることができる。

第１実施形態によれば、係数を求めるためのデータは、実験及びシミュレーションの少なくともいずれかによって予め得られたものである。そのため、求めた係数と関係式から外乱磁束に対する回転角度誤差を正確に求めることができる。

第１実施形態によれば、回転角度検出装置１１の検出対象である回転体は、界磁巻線１０２ｃを有するモータ１０である。そのため、界磁巻線１０２ｃに電流が流れると、モータ１０の外部に漏れ、磁気センサ１１１に加わる可能性がある。外乱磁束検出回路１１２は、界磁巻線に電流が流れることで発生する磁束のうち、モータ１０の外部に漏れる漏れ磁束を外乱磁束として検出する。そのため、磁気センサ１１１と鎖交する外乱磁束を確実に検出することができる。

第１実施形態によれば、外乱磁束検出回路１１２は、電流センサ１１２ａを備えている。電流センサ１１２ａは、外乱磁束と対応関係を有する界磁巻線１０２ｃに流れる電流を検出する素子である。そのため、外乱磁束を確実に検出することができる。

第１実施形態によれば、界磁巻線１０２ｃは、回転軸１０２ａとともに回転する回転子コア１０２ｂに巻回されている。そのため、回転軸１０２ａの磁石１１０側の端部から、より多くの磁束が漏れる可能性がある。つまり、より多くの外乱磁束が発生する可能性がある。しかし、外乱磁束に基づいて磁気センサ１１１の検出結果を補正することができる。そのため、より多くの外乱磁束が磁気センサ１１１に加わるような構成であっても、回転角度誤差を確実に抑えることができる。

なお、第１実施形態では、補正回路１１３が、外乱磁束と回転角度誤差の関係を示す関係式の係数を求めるためのデータを回転角度毎に記憶している例を挙げているが、これに限られるものではない。関係式の係数を求めるためのデータ及び係数のデータの少なくともいずれかを回転角度毎に記憶しておけばよい。

図２に示すデータ（Ｉ１、Δθ１）又は（Ｉ２、Δθ２）と傾きａ１を記憶している場合、これらから切片ｂ１を求めることができる。データ（Ｉ１、Δθ１）又は（Ｉ２、Δθ２）と切片ｂ１を記憶している場合、これらから傾きａ１を求めることができる。傾きａ１と切片ｂ１を記憶している場合、これらを求める必要がなくなり、補正回路１１３における演算処理の負荷を軽減することができる。

第１実施形態では、外乱磁束検出回路１１２が、外乱磁束と対応関係を有する界磁巻線１０２ｃに流れる電流を検出する例を挙げているが、これに限られるものではない。磁石磁束を除いた磁束であって、磁気センサ１１１と鎖交する外乱磁束を直接検出するようにしてもよい。また、外乱磁束と対応関係を有する他の物理量を検出するようにしてもよい。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態のモータ駆動システムについて説明する。第２実施形態のモータ駆動システムは、第１実施形態のモータ駆動システムが、外乱磁束と回転角度誤差の関係が１つの１次式で表される場合であったのに対して、領域毎に規定される２つの１次式で表される場合に対応したものである。

まず、第２実施形態のモータ駆動システムの構成について説明する。補正回路の動作が異なるだけで、構成上は第１実施形態のモータ駆動システムと同一である。そのため、第１実施形態のモータ駆動システムの回路図である図１を参照するとともに、図５を参照して第２実施形態のモータ駆動システムにおける補正回路の構成について説明する。

図１に示す補正回路１１３は、外乱磁束検出回路１１２の検出結果に基づいて磁気センサ１１１の検出結果を補正する回路である。具体的には、外乱磁束と回転角度誤差の関係が領域毎に規定される２つの１次式で表される場合において、外乱磁束と回転角度誤差の関係を示す関係式の係数を求めるためのデータを回転角度毎に記憶しており、係数を求めるためのデータから求めた係数のデータと、関係式と、外乱磁束検出回路１１２の検出結果に基づいて、磁気センサ１１１の検出結果を補正する回路である。

図５に示すように、外乱磁束と対応関係を有する界磁巻線１０２ｃに流れる電流Ｉと回転角度誤差Δθの関係が、基準となる領域１において１次式Δθ＝ａ１・Ｉ＋ｂ１で、界磁巻線１０２ｃに流れる電流が領域１より大きい領域２においてΔθ＝ａ２・Ｉ＋ｂ２で表される場合、補正回路１１３は、１次式の係数である傾きａ１、ａ２及び切片ｂ１を求めるための領域１において２組のデータ（Ｉ１、Δθ１）及び（Ｉ２、Δθ２）、領域２において２組のデータ（Ｉ２、Δθ２）及び（Ｉ３、Δθ３）を回転角度毎に記憶している。データ（Ｉ２、Δθ２）は、領域１及び領域２の境界におけるデータである。そのため、結果的に、１次式の係数である傾きａ１、ａ２及び切片ｂ１を求めるための３組のデータ（Ｉ１、Δθ１）、（Ｉ２、Δθ２）及び（Ｉ３、Δθ３）を回転角度毎に記憶していることになる。ここで、データ（Ｉ１、Δθ１）、（Ｉ２、Δθ２）及び（Ｉ３、Δθ３）は、各領域における、界磁巻線１０２ｃに流れる互いに異なる電流Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３と、電流Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３に対する回転角度誤差Δθ１、Δθ２、Δθ３である。データ（Ｉ１、Δθ１）、（Ｉ２、Δθ２）及び（Ｉ３、Δθ３）は、実験及びシミュレーションの少なくともいずれかによって予め得られたものである。補正回路１１３は、領域１における１次式の係数を求めるためのデータ（Ｉ１、Δθ１）及び（Ｉ２、Δθ２）から傾きａ１及び切片ｂ１を求める。また、領域２における１次式の係数を求めるためのデータ（Ｉ２、Δθ２）及び（Ｉ３、Δθ３）から傾きａ２を求める。領域２における１次式によって表される直線は、領域１と領域２の境界において領域１における１次式によって表される直線とつながっている。そのため、必ずしも、領域２における１次式の切片ｂ２を求める必要はない。そして、補正回路１１３は、求めた傾きａ１及び切片ｂ１を代入して構成される領域１における１次式と、求めた領域２における１次式の傾きａ２を代入して構成される１次式と、電流センサ１１２ａの検出した界磁巻線１０２ｃに流れる電流に基づいて磁気センサ１１１の検出結果を補正する。

図１に示すように、補正回路１１３は、記憶回路１１３ａと、補正量算出回路１１３ｂと、補正処理回路１１３ｃとを備えている。

記憶回路１１３ａは、図５に示す領域１における１次式の傾き及び切片と領域２における１次式の傾きを求めるための３組のデータを回転角度毎に記憶しておく回路である。

図１に示す補正量算出回路１１３ｂは、記憶回路１１３ａに回転角度毎に記憶されている、領域１における１次式の傾き及び切片と領域２における１次式の傾きを求めるための３組のデータから、領域１における１次式の傾き及び切片と、領域２における１次式の傾きを求める回路である。さらに、求めた傾き及び切片を代入して構成される領域１における１次式と、求めた傾きを代入して構成される領域２における１次式と、電流センサ１１２ａの検出した界磁巻線１０２ｃに流れる電流から回転角度誤差を求め、その回転角度誤差をなくすための補正量を算出する回路である。

補正処理回路１１３ｃは、補正量算出回路１１３ｂの算出結果に基づいて、磁気センサ１１１の検出結果を補正し、回転軸１０２ａの回転角度としてモータ駆動装置１２に出力する回路である。

次に、第２実施形態のモータ駆動システムの動作について説明する。第２実施形態のモータ駆動システムの動作は、補正回路の動作を除いて第１実施形態のモータ駆動システムと同一である。そのため、図１及び図５を参照して第２実施形態のモータ駆動システムにおける補正回路の動作について説明する。

図１に示す電流センサ１１２ａは、モータ１０の界磁巻線１０２ｃに流れる電流を検出する。補正量算出回路１１３ｂは、記憶回路１１３ａに回転角度毎に記憶されている、図５に示す領域１における１次式の傾き及び切片と領域２における１次式の傾きを求めるための３組のデータから、領域１における１次式の傾き及び切片と、領域２における１次式の傾きを求める。そして、求めた傾き及び切片を代入して構成される領域１における１次式と、求めた傾きを代入して構成される領域２における１次式と、電流センサ１１２ａの検出した界磁巻線１０２ｃに流れる電流から回転角度誤差を求め、その回転角度誤差をなくすための補正量を算出する。図１に示す補正処理回路１１３ｃは、補正量算出回路１１３ｂの算出結果に基づいて磁気センサ１１１の検出結果を補正し、回転軸１０２ａの回転角度としてモータ駆動装置１２に出力する。その結果、回転角度誤差をほとんど０にすることができる。

次に、第２実施形態のモータ駆動システムの効果について説明する。

第２実施形態によれば、第１実施形態と同一構成を有することにより、その同一構成に対応した第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

第２実施形態によれば、外乱磁束と回転角度誤差の関係が領域毎に規定される２つの１次式で表される。補正回路１１３は、２つの１次式の係数を求めるためのデータを回転角度毎に記憶している。そして、係数を求めるためのデータから求めた係数のデータから係数を求め、求めた係数を代入して構成される２つの１次式と、外乱磁束検出回路１１２の検出結果に基づいて、磁気センサ１１１の検出結果を補正する。そのため、外乱磁束と回転角度誤差の関係が、領域毎に規定される２つの１次式で表される場合において、内部に記憶しておくデータの容量を抑えながら、外乱磁束に伴って発生する回転角度誤差を抑えることができる。

第２実施形態によれば、関係式の係数は、基準となる領域１における１次式の傾き及び切片と、基準となる領域を除いた他の領域２における１次式の傾きである。そのため、２つの１次式で表される外乱磁束と回転角度誤差の関係を確実に求めることができる。従って、求めた係数と関係式から外乱磁束に対する回転角度誤差を確実に求めることができる。

第２実施形態によれば、関係式の係数を求めるためのデータは、各領域における互いに異なる２つ外乱磁束のデータと、当該外乱磁束に対する２つの回転角度誤差のデータである。そのため、２つの１次式で表される関係式の係数を確実に求めることができる。

なお、第２実施形態では、補正回路１１３が、外乱磁束と回転角度誤差の関係を示す関係式の係数を求めるためのデータを回転角度毎に記憶している例を挙げているが、これに限られるものではない。領域毎に規定される関係式の係数を求めるためのデータ及び係数のデータの少なくともいずれかを回転角度毎に記憶しておけばよい。

図５に示すデータ（Ｉ１、Δθ１）又は（Ｉ２、Δθ２）と傾きａ１を記憶している場合、これらから切片ｂ１を求めることができる。データ（Ｉ１、Δθ１）又は（Ｉ２、Δθ２）と切片ｂ１を記憶している場合、これらから傾きａ１を求めることができる。傾きａ１と切片ｂ１を記憶している場合、これらを求める必要がなくなり、補正回路１１３における演算処理の負荷を軽減することができる。

領域２における１次式の係数を求めるデータとして、領域１における１次式の傾きに対する領域２における１次式の傾きの比率を回転角度毎に記憶しておいてもよい。データ（Ｉ２、Δθ２）及び（Ｉ３、Δθ３）から領域２における１次式の傾きａ２を求める場合に比べ、データの容量を減らすことができる。

第２実施形態では、外乱磁束と回転角度誤差の関係が領域毎に規定される２つの１次式で表される例を挙げているが、これに限られるものではない。外乱磁束と回転角度誤差の関係が、領域毎に規定される３つ以上の１次式で表される場合にも、適用することができる。また、外乱磁束と回転角度誤差の関係が任意の関係式で表される場合にも適用できる。この場合、補正回路１１３が、外乱磁束と回転角度誤差の関係を示す関係式の係数を求めるためのデータ及び係数のデータの少なくともいずれかを記憶しており、係数を求めるためのデータから求めた係数のデータ及び記憶されている係数のデータの少なくともいずれかと、関係式と、外乱磁束検出回路の検出結果に基づいて、磁気センサの検出結果を補正するようにすればよい。

１・・・モータ駆動システム、１０・・・モータ、１０２・・・回転子、１０２ａ・・・回転軸、１０２ｂ・・・回転子コア、１０２ｃ・・・界磁巻線、１１・・・回転角度検出装置、１１０・・・磁石、１１１・・・磁気センサ、１１２・・・外乱磁束検出回路、１１２ａ・・・電流センサ、１１３・・・補正回路

Claims (12)

1. 回転体の回転軸に設けられ、前記回転軸とともに回転し、磁束を発生する磁石（１１０）と、
   前記磁石から距離を隔てて設けられ、鎖交する磁束を検出する磁気センサ（１１１）と、
   前記磁石の発生する磁石磁束を除いた磁束であって、前記磁気センサと鎖交する外乱磁束を検出する外乱磁束検出回路（１１２）と、
   前記外乱磁束検出回路の検出結果に基づいて前記磁気センサの検出結果を補正する補正回路（１１３）と、
   を備えた回転角度検出装置において、
   前記補正回路は、外乱磁束と回転角度誤差の関係を示す関係式の係数を求めるためのデータ及び前記係数のデータの少なくともいずれかを記憶しており、前記係数を求めるためのデータから求めた前記係数のデータ及び記憶されている前記係数のデータの少なくともいずれかと、前記関係式と、前記外乱磁束検出回路の検出結果に基づいて、前記磁気センサの検出結果を補正することを特徴とする回転角度検出装置。
2. 前記補正回路は、外乱磁束と回転角度誤差の関係が１つの１次式で表される場合、前記１次式の前記係数を求めるためのデータ及び前記係数のデータの少なくともいずれかを記憶しており、前記係数を求めるためのデータから求めた前記係数のデータ及び記憶されている前記係数のデータの少なくともいずれかによって構成される前記１次式と、前記外乱磁束検出回路の検出結果に基づいて、前記磁気センサの検出結果を補正することを特徴とする請求項１に記載の回転角度検出装置。
3. 前記係数は、傾き及び切片であることを特徴とする請求項２に記載の回転角度検出装置。
4. 前記係数を求めるためのデータは、互いに異なる２つ外乱磁束のデータと、当該外乱磁束に対する２つの回転角度誤差のデータであることを特徴とする請求項３に記載の回転角度検出装置。
5. 前記補正回路は、外乱磁束と回転角度誤差の関係が領域毎に規定される複数の１次式で表される場合、複数の前記１次式の前記係数を求めるためのデータ及び前記係数のデータの少なくともいずれかを記憶しており、前記係数を求めるためのデータから求めた前記係数のデータ及び記憶されている前記係数のデータの少なくともいずれかによって構成される複数の前記１次式と、前記外乱磁束検出回路の検出結果に基づいて、前記磁気センサの検出結果を補正することを特徴とする請求項１に記載の回転角度検出装置。
6. 前記係数は、基準となる前記領域における前記１次式の傾き及び切片と、基準となる前記領域を除いた他の前記領域における前記１次式の傾きであることを特徴とする請求項５に記載の回転角度検出装置。
7. 前記係数を求めるためのデータは、前記領域における互いに異なる２つ外乱磁束のデータと、当該外乱磁束に対する２つの回転角度誤差のデータであることを特徴とする請求項６に記載の回転角度検出装置。
8. 他の前記領域における前記係数を求めるためのデータは、基準となる前記領域における前記１次式の傾きに対する他の前記領域における前記１次式に傾きの比率であることを特徴とする請求項６に記載の回転角度検出装置。
9. 前記係数を求めるためのデータ及び前記係数のデータは、実験及びシミュレーションの少なくともいずれかによって予め得られたものであることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の回転角度検出装置。
10. 前記回転体は、界磁巻線を有するモータ（１０）であり、
    前記外乱磁束検出回路は、前記界磁巻線に電流が流れることで発生する磁束のうち、前記モータの外部に漏れる漏れ磁束を外乱磁束として検出することを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の回転角度検出装置。
11. 前記外乱磁束検出回路は、前記界磁巻線に流れる電流を検出する電流センサ（１１２ａ）を有することを特徴とする請求項１０に記載の回転角度検出装置。
12. 前記界磁巻線（１０２ｃ）は、前記回転軸とともに回転する回転子コアに設けられていることを特徴とする請求項１０又は１１に記載の回転角度検出装置。

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