JP2024055634A - 回転角算出装置、回転角算出システム、回転角算出方法、及び回転角算出プログラム - Google Patents

回転角算出装置、回転角算出システム、回転角算出方法、及び回転角算出プログラム Download PDF

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Abstract

【課題】本開示は、電気角に対する２つの直交成分の信号を生成した場合において、検出対象の回転角について、算出結果と現に回転した回転角との誤差を抑制できる回転角算出装置、回転角算出システム、回転角算出方法、及び回転角算出プログラムを提供することを目的とする。【解決手段】回転角算出装置は、回転角を検出する検出対象が備える一の永久磁石（４）に対して電気角が１２０度ずれた位置に配置された３つの検出素子（１１）から、前記永久磁石（４）から発生した漏れ磁束を検出した検出結果をそれぞれ取得する取得部（２１）と、取得した３つの前記検出結果を用いて、前記漏れ磁束の強さを表す２つの直交成分を示す直交成分信号を生成する生成部（２２）と、前記直交成分信号を用いて、前記検出対象の回転角を算出する算出部（２３）と、を備える。【選択図】図３

Description

本開示は、検出対象の回転角を算出する回転角算出装置、回転角算出システム、回転角算出方法、及び回転角算出プログラム
に関する。
特許文献１には、永久磁石同期モータにおいて、永久磁石が設置されたロータに対して、回転電気角が０度より大きく１８０度より小さい位置に、永久磁石から発生した磁束を検出する２つのホールセンサが配置された永久磁石同期モータ装置が開示されている。永久磁石同期モータ装置は、当該ホールセンサが検出した信号に応じて、ロータを駆動する巻き線を励磁する電流を生成する。
永久磁石同期モータ装置は、ロータを駆動する巻き線を励磁する電流を制御するコントローラを備えており、当該コントローラが、ホール素子が検出した信号に応じて巻き線を励磁する電流を制御するため、トルクリップルが抑制される。
特開２００５－３２３４９０号公報
ところで、２つのホール素子が検出した磁束の強さを示す信号の波形は、電気角に対して１次の正弦波であることが望ましく、１次の正弦波から乖離するほど算出する回転角に誤差が生じる。換言すると、２つのホール素子が検出した信号を用いて、電気角に対する２つの直交成分の信号を生成した場合、当該信号にノイズが含まれ、検出対象の回転角について、算出結果と現に回転した回転角とに誤差が生じることがある。
本開示は、電気角に対する２つの直交成分の信号を生成した場合において、検出対象の回転角について、算出結果と現に回転した回転角との誤差を抑制できる回転角算出装置、回転角算出システム、回転角算出方法、及び回転角算出プログラムを提供することを目的とする。
本開示の第１態様に係る回転角算出装置は、回転角を検出する検出対象が備える一の永久磁石（４）に対して電気角が１２０度ずれた位置に配置された３つの検出素子（１１）から、前記永久磁石（４）から発生した漏れ磁束を検出した検出結果をそれぞれ取得する取得部（２１）と、取得した３つの前記検出結果を用いて、前記漏れ磁束の強さを表す２つの直交成分を示す直交成分信号を生成する生成部（２２）と、前記直交成分信号を用いて、前記検出対象の回転角を算出する算出部（２３）と、を備える。
また、本開示の第２態様に係る回転角算出方法は、コンピュータが、回転角を検出する対象であるモータが備える一の永久磁石に対して電気角が１２０度ずれた位置に配置された３つの検出素子から、前記永久磁石から発生した漏れ磁束を検出した検出結果をそれぞれ取得し、取得した３つの前記検出結果を用いて、前記漏れ磁束の強さを表す２つの直交成分を示す直交成分信号を生成し、前記直交成分信号を用いて、前記モータの回転角を算出する、処理を実行する。
また、本開示の第３態様に係る回転角算出プログラムは、少なくとも１つのプロセッサに、回転角を検出する対象であるモータが備える一の永久磁石に対して電気角が１２０度ずれた位置に配置された３つの検出素子から、前記永久磁石から発生した漏れ磁束を検出した検出結果をそれぞれ取得し、取得した３つの前記検出結果を用いて、前記漏れ磁束の強さを表す２つの直交成分を示す直交成分信号を生成し、前記直交成分信号を用いて、前記モータの回転角を算出する、処理を実行させる。
本開示によれば、電気角に対する２つの直交成分の信号を生成した場合において、検出対象の回転角について、算出結果と現に回転した回転角との誤差を抑制できる。
本実施形態に係る回転角算出システムの構成の一例を示す概略図である。 本実施形態に係る回転角算出装置のハードウエア構成の一例を示すブロック図である。 本実施形態に係る回転角算出装置の機能の構成の一例を示すブロック図である。 本実施形態に係る電気角に対する検出結果の一例を示すグラフである。 本実施形態に係る合成した検出結果の一例を示す模式図である。 本実施形態に係る電気角に対する合成した検出結果の一例を示すグラフである。 本実施形態に係る回転角の算出する処理の一例を示すフローチャートである。 本実施形態に係る永久磁石同期型モータ（ＳＰＭ）の構成の一例を示す正面図である。 本実施形態に係るホール素子の配置の説明に供する永久磁石同期型モータの構成の一例を示す上面図である。 変形例１に係る埋め込み式の永久磁石同期型モータ（ＩＰＭ）の構成の一例を示す正面図である。 変形例２に係るアウターロータ式の永久磁石同期型モータの構成の一例を示す正面図である。 変形例３に係るアキシャルギャップ式の永久磁石同期型モータの構成の一例を示す正面図である。
以下、図面を参照して、本発明を実施するための形態例を詳細に説明する。図１は、本実施形態に係る回転角算出システムの構成の一例を示す概略図である。
（回転角算出システムの構成）
一例として図１に示すように、回転角算出システム１は、永久磁石同期型のモータ２、及び当該モータの回転角を算出する回転角算出装置１０を備えている。
モータ２は、ロータコア３と永久磁石４とを含むロータ５、及びステータ６を備えている。
例えば、モータ２は、ロータ５がステータ６の径方向内側に設置されたインナーロータ式の永久磁石同期型モータである。永久磁石４は、ロータコア３に固定され、隣接する永久磁石４間で磁界の向きが交互に逆向きとなるように設置されている。ステータ６は、図示しない巻き線が巻回されるティース６Ａ、及び当該ティース６Ａ間に構成されたスロット６Ｂを備えている。ステータ６は、スロット６Ｂを跨ぐように、図示しない巻き線が巻回されたステータコアである。なお、本実施形態では、８極の永久磁石４、及び１２スロットのスロット６Ｂ（巻き線）が構成されたステータ６が配置された永久磁石同期型モータである形態について説明する。しかし、これに限定されない。永久磁石４は４極であってもよいし、スロット６Ｂ（巻き線）は８スロットであってもよいし、永久磁石４、及びスロット６Ｂの数は、如何なる数であってもよい。
回転角算出装置１０は、ホール素子１１Ａ、ホール素子１１Ｂ、及びホール素子１１Ｃを備えている。なお、以下では、各々のホール素子１１を区別する場合、ホール素子１１Ａ、ホール素子１１Ｂ、及びホール素子１１Ｃと記載し、区別しない場合は、ホール素子１１と記載する。なお、ホール素子１１は、「検出素子」の一例である。
各々のホール素子１１は、モータ２の内部において、永久磁石４から発生した漏れ磁束を検出可能な位置に配置され、１極の永久磁石４に対して、３つのホール素子１１が配置される。ホール素子１１は、検出結果として、漏れ磁束の強さを示す信号を出力する。ここで、各々のホール素子１１は、電気角が１２０度ずれた位置に配置される。モータ２に複数の永久磁石４が含まれる場合、各々のホール素子１１が配置ピッチは、一のホール素子１１を基準として、以下の数式によって表される。
ここで、ｄは、基準となる一のホール素子１１に対する他のホール素子１１の配置ピッチであり、ｐは、モータ２に含まれる永久磁石４に係る磁極の対の数（極対数）である。ｓは、１極の永久磁石４に対する各々のホール素子を識別するための識別子であり、ｓ＝１、２の何れかを取り得る。ｎは、各々の永久磁石を識別するための識別子であり、０～ｐ－１の何れかを取り得る。
例えば、モータ２が８極の永久磁石４を備える場合、各々のホール素子１１は、機械角が１５度となる間隔でモータ２の周方向に配置される。なお、以下では、錯綜を避けるために、ホール素子１１Ａ、ホール素子１１Ｂ、及びホール素子１１Ｃの３つのホール素子１１が信号をそれぞれ検出する形態について説明する。
回転角算出装置１０は、ホール素子１１Ａ、ホール素子１１Ｂ、及びホール素子１１Ｃが検出した三相の信号を用いて各々の差分を導出してＳＩＮ信号、及びＣＯＳ信号を生成する。回転角算出装置１０は、生成したＳＩＮ信号、及びＣＯＳ信号を用いて、モータの回転角を算出する。なお、ＳＩＮ信号、及びＣＯＳ信号は、「直交成分信号」の一例である。
（回転角算出装置の構成）
次に、図２を参照して、回転角算出装置１０のハードウエア構成について説明する。図２は、本実施形態に係る回転角算出装置のハードウエア構成の一例を示すブロック図である。
一例として図２に示すように、回転角算出装置１０は、ホール素子１１、制御部１２、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）１３、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）１４、入出力インターフェイス（以下、「入出力Ｉ／Ｆ」という。）１５、及びアナログ・デジタル変換回路（以下、「ＡＤ変換回路」という。）１６を備えている。制御部１２、ＲＯＭ１３、ＲＡＭ１４、及びＡＤ変換回路１６の各々は、バス１９により相互に接続されている。
ホール素子１１は、永久磁石４の漏れ磁束を検出するセンサである。制御部１２は、回転角算出装置１０の全体を統括し、制御する。ＲＯＭ１３は、各種プログラム及びデータ等を記憶している。ＲＡＭ１４は、各種プログラムの実行時のワークエリアとして用いられるメモリである。制御部１２は、ＲＯＭ１３に記憶されたプログラムをＲＡＭ１４に展開して実行することにより、検出対象の回転角を算出する処理を行う。
入出力Ｉ／Ｆ１５は、ホール素子１１、及びＡＤ変換回路１６に接続されている。入出力Ｉ／Ｆ１５は、ホール素子１１Ａ、ホール素子１１Ｂ、及びホール素子１１Ｃから入力された三相の信号をＡＤ変換回路１６に出力する。
ＡＤ変換回路１６は、入出力Ｉ／Ｆ１５が出力した三相のアナログ信号をデジタル信号に変換して、制御部１２に出力する。
次に、図３を参照して、回転角算出装置１０の機能構成について説明する。図３は、本実施形態に係る回転角算出装置１０の機能的な構成の一例を示すブロック図である。
一例として図３に示すように、回転角算出装置１０は、取得部２１、生成部２２、及び算出部２３を備えている。
取得部２１は、入出力Ｉ／Ｆ１５及びＡＤ変換回路１６を介して、ホール素子１１が出力した三相のアナログ信号を変換したデジタル信号を取得する。ここで、ホール素子１１は、一例として図４に示すように、Ｕ相、Ｖ相、及びＷ相の三相のアナログ信号を出力する。ここで、各々のアナログ信号は、互いに１２０度の位相差を有している。
生成部２２は、取得部２１が取得した三相のデジタル信号を用いて、互いに直交するＳＩＮ信号、及びＣＯＳ信号を生成する。具体的には、生成部２２は、三相の信号のうち、２つの信号の値の差分をそれぞれ導出し、導出した差分を用いて、ＳＩＮ信号、及びＣＯＳ信号を生成する。各々の信号の差分は、以下の数式によって表される。
ここで、Ｕ′は、Ｕ相の信号とＶ相の信号との差分であり、Ｖ′は、Ｖ相の信号とＷ相の信号との差分であり、Ｗ′は、Ｗ相の信号とＵ相の信号との差分であり、Ｖ″は、Ｖ′相の信号とＷ′相の信号との差分である。
Ｖ″は、Ｕ相、Ｖ相、及びＷ相を用いて、表すと、上述した式（５）は、以下の数式によって表される。
上述した式（２）によって表されるＵ′相と、上述した式（６）によって表されるＶ″相は、一例として図５に示すように、互いに直交している。生成部２２は、Ｕ′相の信号を正規化してＳＩＮ信号を生成し、Ｖ″相のデジタル信号を正規化してＣＯＳ信号を生成することによって、直交成分の信号を生成する。図６は、本実施形態に係るアナログ信号におけるＵ′相に係るＳＩＮ信号、及びＶ″相に係るＣＯＳ信号の一例を示すグラフである。
算出部２３は、生成されたＳＩＮ信号、及びＣＯＳ信号を用いて、検出対象の回転角を算出する。具体的には、算出部２３は、生成されたＳＩＮ信号の値と、ＣＯＳ信号の値と、を用いて、θ＝ｔａｎ－１（ＳＩＮθ／ＣＯＳθ）を演算して、検出対象の回転角を算出する。ここで、θは、検出対象が回転した回転角であり、ｔａｎ－１は、正接の逆関数である。ＳＩＮθは、生成されたＳＩＮ信号の値であり、ＣＯＳθは、生成されたＣＯＳ信号の値である。
次に、図７を参照して、本実施形態に係る回転角を検出する方法について説明する。図７は、本実施形態に係る回転角を検出する方法の一例を示すフローチャートである。
ステップＳ１０１において、回転角算出装置１０は、ホール素子１１によって検出され、ＡＤ変換回路１６によって変換された三相のデジタル信号を取得する。
ステップＳ１０２において、回転角算出装置１０は、取得した三相のデジタル信号を用いて各々の差分を導出し、Ｕ′相、Ｖ′相、及びＷ′相の値を導出する。
ステップＳ１０３において、回転角算出装置１０は、Ｖ′相、及びＷ′相の値を用いて、Ｖ″相を導出する。
ステップＳ１０４において、回転角算出装置１０は、Ｕ′相のデジタル信号の値を正規化してＳＩＮ信号を生成し、Ｖ″相のデジタル信号の値を正規化してＣＯＳ信号を生成する。
ステップＳ１０５において、回転角算出装置１０は、生成したＳＩＮ信号、及びＣＯＳ信号を用いて、検出対象の回転角を算出する。
（ホール素子１１の配置）
次に、図８を参照して、本実施形態に係るモータ２内部におけるホール素子１１の配置について説明する。図８は、本実施形態に係るモータ２の構成の一例を示す模式図である。なお、本実施形態に係るモータ２は、ロータ５がステータ６の径方向内側に設置されたインナーロータ式の永久磁石同期型モータである形態について説明する。
一例として図８に示すように、本実施形態に係るモータ２において、ロータ５は、軸心部のロータコア３と、ロータコア３の径方向外側に永久磁石４とを含む。また、ステータ６は、ロータコア３の径方向外側に設けられたティース６Ａと、ティース６Ａに巻回された巻き線（コイル）７と、を含む。すなわち、本実施形態に係るモータ２では、モータ２の中心から径方向に向かって、ロータコア３、永久磁石４、及びステータ６の順に設置されている。
ホール素子１１の位置は、永久磁石４から発生する漏れ磁束が検出可能な位置に配置される。具体的には、永久磁石４の幅（径方向の長さ）をＢとした場合、径方向におけるホール素子１１の位置は、径方向において、永久磁石４の径方向内側の端部から３Ｂ離れた位置（矢印３１参照）から、永久磁石４の径方向外側の端部から３Ｂ離れた位置（矢印３２参照）までの範囲に配置されることによって漏れ磁束が検出可能となる。また、軸方向におけるホール素子１１の位置も同様に、永久磁石４の軸方向上側の端部から、当該端部から３Ｂ離れた位置（矢印３３参照）までの範囲に配置される。なお、軸方向におけるホール素子１１の位置は、巻き線７の高さ（軸方向の長さ）を超えないことが望ましい。
なお、本実施形態では、永久磁石４の漏れ磁束を検出するホール素子１１の配置について説明した。しかし、これに限定されない。永久磁石４の高さを変更してもよい。
例えば、永久磁石４の高さ（軸方向の長さ）Ｍは、下の数式によって表される。
ここで、Ｓは、ステータ６（ティース６Ａ）の高さ（軸方向の長さ）であり、Ａは、径方向におけるロータ５及びステータ６の隙間（エアギャップ）の大きさである。
上述した式（７）が表すように、永久磁石４の高さＭは、エアギャップの大きさＡの２倍の高さをステータ６（ティース６Ａ）の高さＳに加算した値を下限とし、ステータ６（ティース６Ａ）の高さＳを１．３倍した値を上限とした範囲であることが望ましい。永久磁石４の高さを上述した式（７）とすることによって、永久磁石４の高さに併せてホール素子１１の配置が高くなる。そのため、ホール素子１１とティース６Ａ（巻き線７）との距離が大きくなり、ティース６Ａ（巻き線７）による磁束の歪みが小さくなり、ホール素子１１による漏れ磁束の検出の精度が向上する。
また、ステータ６に構成された隣接するティース６Ａ間（スロット６Ｂ上）にホール素子１１を配置する。換言すると、ホール素子１１は、巻き線（コイル）７間に配置されることによって、巻き線（コイル）７による磁束の歪みが小さくなる。図９は、本実施形態に係るホール素子の配置の説明に供する永久磁石同期型モータの構成の一例を示す上面図である。一例として図９に示すように、ホール素子１１は、周方向において、一のティース６Ａと隣接する他のティース６Ａとの間に配置されることが望ましい。ホール素子１１が、隣接するティース６Ａ間に設置されることにより、巻き線（コイル）７から発生した磁束の影響が抑制される。
（ホール素子１１の配置に係る変形例１）
上記実施形態に係るモータ２は、ロータコア３の周囲に永久磁石４が配置されたＳＰＭ（Ｓｕｒｆａｃｅ Ｐｅｒｍａｍｅｎｔ Ｍａｇｎｅｔ）モータである形態について説明した。本変形例１に係るモータ２は、ロータコア３に永久磁石４が埋め込まれたＩＰＭ（Ｉｎｔｅｒｉｏｒ Ｐｅｒｍａｍｅｎｔ Ｍａｇｎｅｔ）モータである形態について説明する。
図１０は、変形例１におけるモータ２の構成の一例を示す模式図である。一例として図１０に示すように、変形例１に係るモータ２は、ロータ５は、軸心部のロータコア３と、ロータコア３の内部に永久磁石４とを含む。また、ステータ６は、ロータコア３の径方向外側に設けられたティース６Ａと、ティース６Ａに巻回された巻き線（コイル）７と、を含む。
変形例１におけるホール素子１１の配置は、上記実施形態と同様に、永久磁石の幅（径方向の長さ）Ｂに対して、径方向において、永久磁石４の径方向内側の端部から３Ｂ離れた位置（矢印３４参照）から、永久磁石４の径方向外側の端部から３Ｂ離れた位置（矢印３５参照）までの範囲に配置される。また、軸方向におけるホール素子１１の位置も同様に、永久磁石４の軸方向上側の端部から、当該端部から３Ｂ離れた位置（矢印３６参照）までの範囲に配置される。なお、軸方向におけるホール素子１１の位置は、巻き線７の高さ（軸方向の長さ）を超えないことが望ましい。
変形例１における永久磁石４の高さは、ロータ５、及びステータ６の隙間（エアギャップ）の大きさをＡとした場合において、上述した式（７）が表すように、永久磁石４の高さＭは、エアギャップの大きさＡの２倍の高さをステータ６（ティース６Ａ）の高さＳに加算した値を下限とし、ステータ６（ティース６Ａ）の高さＳを１．３倍した値を上限とした範囲であることが望ましい。
（ホール素子１１の配置に係る変形例２）
上記実施形態に係るモータ２は、ロータ５がステータ６の径方向内側に設置されているインナーロータ式の永久磁石同期型モータである形態について説明した。本変形例に係るモータ２は、ロータ５がステータ６の径方向外側に設置されているアウターロータ式の永久磁石同期型モータである形態について説明する。
図１１は、変形例２におけるモータ２の構成の一例を示す模式図である。一例として図１１に示すように、変形例２に係るモータ２は、ロータ５は、ロータコア３と、ロータコア３の径方向内側に設置された永久磁石４とを含む。また、ステータ６は、ロータコア３の径方向内側に設けられたティース６Ａと、ティース６Ａに巻回された巻き線（コイル）７と、が構成されている。すなわち、本実施形態に係るモータ２では、モータ２の中心から径方向に向かって、ステータ６、永久磁石４、及びロータコア３の順に設置されている。
変形例２におけるホール素子１１の配置は、上記実施形態と同様に、永久磁石の幅（径方向の長さ）Ｂに対して、径方向において、永久磁石４の径方向内側の端部から３Ｂ離れた位置（矢印３７参照）から、径方向外側の端部から３Ｂ離れた位置（矢印３８参照）までの範囲に配置される。
（ホール素子１１の配置に係る変形例３）
上記実施形態に係るモータ２は、磁界の向きが径方向を向くように永久磁石４が設置されているラジアルギャップ式の永久磁石同期型モータである形態について説明した。本変形例に係るモータ２は、磁界の向きが軸方向を向くように永久磁石４が設置されているアキシャルギャップ式の永久磁石同期型モータである形態について説明する。
図１２は、変形例３におけるモータ２の構成の一例を示す模式図である。一例として図１２に示すように、変形例３に係るモータ２は、ロータ５は、駆動部のロータコア３と、ロータコア３の軸方向上側に永久磁石４とを含む。また、ステータ６は、ロータコア３の軸方向上側に設けられたティース６Ａと、ティース６Ａに巻回された巻き線（コイル）７と、を含む。
変形例３におけるホール素子１１の配置は、上記実施形態と同様に、永久磁石４の高さ（軸方向の長さ）Ｂに対して、軸方向において、永久磁石４の軸方向上側の端部から３Ｂ離れた位置（矢印３９参照）から、永久磁石４の軸方向下側の端部から３Ｂ離れた位置（矢印４０参照）までの範囲に配置される。また、径方向におけるホール素子１１の位置も同様に、永久磁石４の径方向内側端部から、当該端部から３Ｂ離れた位置までの範囲に配置される。なお、軸方向におけるホール素子１１の位置は、巻き線７の幅（径方向の長さ）を超えないことが望ましい。
ここで、ホール素子１１は、ステータ６の径方向内側、及び径方向外側の両方に配置可能である。ホール素子１１をステータ６の径方向内側に配置する場合、ホール素子１１の位置の範囲は、永久磁石４の軸方向上側の端部から３Ｂ離れた位置（矢印４１参照）から、ロータ５までの位置の範囲に配置される。また、径方向におけるホール素子１１の位置は、永久磁石４の径方向内側の端部から３Ｂ離れた位置までの範囲に配置される。
以上説明したように、上記実施形態によれば、電気角に対する２つの直交成分の信号を生成した場合において、検出対象の回転角について、算出結果と現に回転した回転角との誤差を抑制できる。
また、上記実施形態によれば、検出した信号の差分を導出することによって、信号に含まれる波形の歪みを除去することができる。また、検出した信号の差分を導出することによって、外部から受けたノイズを除去できる。
また、上記実施形態によれば、モータ２に設置された永久磁石４の漏れ磁束を検出することによって、回転角を検出するための磁石を設置する必要がなく、ホール素子１１を小型化することができる。
また、上記実施形態によれば、永久磁石４の高さを高くすることによって、ステータ６とホール素子１１との距離が大きくなり、ステータ６（巻き線７）による磁束の影響を抑制できる。
また、上記実施形態によれば、ホール素子１１をステータ６間に設置することによってステータ６（巻き線７）による磁束の影響を抑制できる。
また、上述した実施の形態では、回転角算出プログラムがＲＯＭ１４にインストールされている形態について説明したが、これに限定されるものではない。本開示に係る回転角算出プログラムは、コンピュータで読み取り可能な記憶媒体に記録された形態で提供することも可能である。例えば、本開示に係る回転角算出プログラムを、ＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ）－ＲＯＭ、又はＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ）－ＲＯＭ等の光ディスクに記録した形態で提供してもよい。また、本開示に係る回転角算出プログラムをＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ）メモリ及びメモリカード等の半導体メモリに記録した形態で提供してもよい。更に、回転角算出装置１０は図示しない通信回線を通じて、図示しない通信回線と接続される外部装置から、本開示に係る回転角算出プログラムをダウンロードするようにしてもよい。
本開示に記載の制御部及びその手法は、コンピュータプログラムにより具体化された一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサを構成する専用コンピュータにより、実現されてもよい。あるいは、本開示に記載の装置及びその手法は、専用ハードウエア論理回路によってプロセッサを構成する専用コンピュータにより、実現されてもよい。もしくは、本開示に記載の装置及びその手法は、コンピュータプログラムを実行するプロセッサと一つ以上のハードウエア論理回路との組み合わせにより構成された一つ以上の専用コンピュータにより、実現されてもよい。また、コンピュータプログラムは、コンピュータにより実行されるインストラクションとして、コンピュータ読み取り可能な非遷移有形記録媒体に記憶されていてもよい。
１ 回転角算出システム
２ モータ
３ ロータコア
４ 永久磁石
５ ロータ
６ ステータ
６Ａ ティース
６Ｂ スロット
７ 巻き線（コイル）
１０ 回転角算出装置
１１、１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ ホール素子
１２ 制御部
１３ ＲＯＭ
１４ ＲＡＭ
１５ 入出力Ｉ／Ｆ
１６ ＡＤ変換回路
１９ バス
２１ 取得部
２２ 生成部
２３ 算出部

Claims (12)

  1. 回転角を検出する検出対象が備える一の永久磁石（４）に対して電気角が１２０度ずれた位置に配置された３つの検出素子（１１）から、前記永久磁石（４）から発生した漏れ磁束を検出した検出結果をそれぞれ取得する取得部（２１）と、
    取得した３つの前記検出結果を用いて、前記漏れ磁束の強さを表す２つの直交成分を示す直交成分信号を生成する生成部（２２）と、
    前記直交成分信号を用いて、前記検出対象の回転角を算出する算出部（２３）と、
    を備えた回転角算出装置。
  2. 前記取得部は、前記検出結果として、各々が１２０度の位相差を有する信号Ｕ、Ｖ、及びＷを取得し、
    前記生成部は、Ｕ－Ｖから求めた直交成分信号Ｘ、及びＵ＋Ｖ－２Ｗから求めた直交成分信号Ｙを生成する
    請求項１に記載の回転角算出装置。
  3. 前記検出素子を備えた請求項１又は請求項２の回転角算出装置と、
    巻き線が巻回されたステータ、及び前記永久磁石が設置されたロータが設置されたモータと、
    を備え、
    前記検出素子は、前記ステータ、及び前記ロータの間に設置された前記永久磁石から発生した前記漏れ磁束が検出可能な位置に配置される
    回転角算出システム。
  4. 前記検出素子は、前記永久磁石の径方向の幅をＢとした場合、径方向おいて、前記永久磁石の一方の端部から３Ｂ離れた位置から、他方の端部から３Ｂ離れた位置までの範囲に配置される
    請求項３に記載の回転角算出システム。
  5. 前記検出素子は、さらに、軸方向おいて前記永久磁石の端部から３Ｂ離れた位置までの範囲に配置される
    請求項４に記載の回転角算出システム。
  6. 前記検出素子は、軸方向において、前記ステータに巻回された巻き線の範囲を超えない範囲に配置される
    請求項５に記載の回転角算出システム。
  7. 前記検出素子は、前記永久磁石の軸方向の高さをＢとした場合、軸方向おいて、前記永久磁石の一方の端部から３Ｂ離れた位置から、他方の端部から３Ｂ離れた位置までの範囲に配置される
    請求項３に記載の回転角算出システム。
  8. 前記検出素子は、さらに、径方向おいて前記永久磁石の端部から３Ｂ離れた位置までの範囲に配置される
    請求項７に記載の回転角算出システム。
  9. 前記永久磁石の軸方向の長さＭは、前記永久磁石の軸方向の長さをＭ、前記ステータの軸方向の長さをＳ、前記永久磁石と前記ステータとの径方向における隙間の大きさをＡとした場合、Ｓ＋２Ａ≦Ｍ≦１．３Ｓで表される
    請求項３に記載の回転角算出システム。
  10. 前記検出素子は、前記モータの径方向において、隣接する前記ステータに巻回された巻き線間に配置される
    請求項３に記載の回転角算出システム。
  11. 回転角を検出する対象であるモータが備える一の永久磁石に対して電気角が１２０度ずれた位置に配置された３つの検出素子から、前記永久磁石から発生した漏れ磁束を検出した検出結果をそれぞれ取得し、
    取得した３つの前記検出結果を用いて、前記漏れ磁束の強さを表す２つの直交成分を示す直交成分信号を生成し、
    前記直交成分信号を用いて、前記モータの回転角を算出する、
    処理をコンピュータに実行させる回転角算出方法。
  12. 少なくとも１つのプロセッサに、
    回転角を検出する対象であるモータが備える一の永久磁石に対して電気角が１２０度ずれた位置に配置された３つの検出素子から、前記永久磁石から発生した漏れ磁束を検出した検出結果をそれぞれ取得し、
    取得した３つの前記検出結果を用いて、前記漏れ磁束の強さを表す２つの直交成分を示す直交成分信号を生成し、
    前記直交成分信号を用いて、前記モータの回転角を算出する、
    処理を実行させるための回転角算出プログラム。
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