JP5353195B2 - Motor control device and electric power steering device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a motor controller, which can suppress the dispersion of motor torque, and an electric motive power steering gear. <P>SOLUTION: A motor 30 includes three magnetic sensors 33u, 33v, and 33w, which can detect three-phase magnetic force &phiv;u, &phiv;v, and &phiv;w in three directions that parallel circumferential center lines Lu, Lv, and Lw, at intervals of 120&deg; in electrical angle besides being on the circumferential center lines Lu, Lv, and Lw, in each stator tooth 31b of a stator 31. Since the magnetic force &phiv;u, &phiv;v, and &phiv;w in the three directions are detected, so that they may include rotor magnetic force &phiv;fa generated by a rotor 32 and stator magnetic force &phiv;di and &phiv;qi, by these three magnetic sensors 33u, 33v, and 33w, the motor torque Tq output actually by the motor 30 can be obtained, based on these rotor magnetic force &phiv;fa and stator magnetic force &phiv;di and &phiv;qi. ECU 40 controls the motor 30, by supplying each coil of the stator 31 with a voltage according to this motor torque Tq and a torque command Tq*. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は、モータ制御装置および電気式動力舵取装置に関するものである。   The present invention relates to a motor control device and an electric power steering device.

従来より、車両のステアリングホイールによる操舵を補助するモータの制御装置として、例えば、下記特許文献1に示す、電動パワーステアリング装置の制御装置が知られている。この制御装置は、検出された操舵トルク等から設定されるd軸電流指令値およびq軸電流指令値と、フィードバック系により入力されるd軸電流およびq軸電流とに基づいて、PI制御処理を実行してd軸電圧指令値およびq軸電圧指令値を生成する。そして、制御装置は、両電圧指令値を各相に対する電圧指令値に変換し、各相の電圧指令値に応じたPWM信号を電動機駆動手段に出力することにより電動機(モータ)を制御する。
特開2006−256550号公報
2. Description of the Related Art Conventionally, as a motor control device that assists steering by a steering wheel of a vehicle, for example, a control device for an electric power steering device shown in Patent Document 1 is known. The control device performs PI control processing based on the d-axis current command value and q-axis current command value set from the detected steering torque and the like, and the d-axis current and q-axis current input by the feedback system. This is executed to generate a d-axis voltage command value and a q-axis voltage command value. The control device converts both voltage command values into voltage command values for each phase, and outputs a PWM signal corresponding to the voltage command value for each phase to the motor drive means to control the motor (motor).
JP 2006-256550 A

図6(A)は、d軸電流Idに関する電流フィードバック制御を説明するためのブロック図であり、図6(B)は、q軸電流Iqに関する電流フィードバック制御を説明するためのブロック図である。
上述のような電流フィードバック制御について詳細に説明すると、図6(A)に示すように、加算部により差分演算されるd軸電流Idとd軸電流指令値Id*との偏差に対して電圧変換部101によりゲインKiを乗算してd軸電圧Vdに変換する。このd軸電圧Vdを電流変換部102によりモータのインピーダンスで除算することでd軸電流Idが演算される。そして、磁力変換部103によりd軸電流Idにコイルの巻数pを乗算することでd軸ステータ磁力φdiが演算される。また、電流変換部102により演算されるd軸電流Idは、上記加算部に出力されて電流フィードバック演算処理が実施される。そして、通常制御では、このd軸ステータ磁力φdiを0(ゼロ)にするようにd軸電流指令値Id*が0(ゼロ)に設定され、弱め界磁制御では、ロータが発生するロータ磁力φfaを弱めるようなd軸ステータ磁力φdiを発生させるようにd軸電流指令値Id*が設定される。
6A is a block diagram for explaining current feedback control related to the d-axis current Id, and FIG. 6B is a block diagram for explaining current feedback control related to the q-axis current Iq.
The current feedback control as described above will be described in detail. As shown in FIG. 6 (A), voltage conversion is performed for the deviation between the d-axis current Id and the d-axis current command value Id * calculated by the adder. The unit 101 multiplies the gain Ki to convert it to the d-axis voltage Vd. The d-axis current Id is calculated by dividing the d-axis voltage Vd by the impedance of the motor by the current converter 102. Then, the d-axis stator magnetic force φdi is calculated by multiplying the d-axis current Id by the number of turns p of the coil by the magnetic force conversion unit 103. Further, the d-axis current Id calculated by the current conversion unit 102 is output to the adding unit, and current feedback calculation processing is performed. In the normal control, the d-axis current command value Id * is set to 0 (zero) so that the d-axis stator magnetic force φdi is set to 0 (zero). In the field weakening control, the rotor magnetic force φfa generated by the rotor is weakened. The d-axis current command value Id * is set so as to generate such a d-axis stator magnetic force φdi.

また、図6(B)に示すように、加算部により差分演算されるq軸電流Iqとq軸電流指令値Iq*との偏差に対して電圧変換部104によりゲインKiを乗算してq軸電圧Vqに変換する。このq軸電圧Vqを電流変換部105によりモータのインピーダンスで除算することでq軸電流Iqが演算される。そして、磁力変換部106によりq軸電流Iqにコイルの巻数pを乗算することでq軸ステータ磁力φqiが演算される。また、電流変換部105により演算されるq軸電流Iqは、上記加算部に出力されて電流フィードバック演算処理が実施される。そして、トルク変換部107によりq軸ステータ磁力φqiにロータ磁力φfaを乗算したモータトルクTqが実際にモータから出力されるトルクとなる。   Further, as shown in FIG. 6B, the difference between the q-axis current Iq and the q-axis current command value Iq * calculated by the adding unit is multiplied by the gain Ki by the voltage conversion unit 104 to obtain the q-axis. Convert to voltage Vq. The q-axis current Iq is calculated by dividing the q-axis voltage Vq by the motor impedance by the current converter 105. Then, the q-axis stator magnetic force φqi is calculated by multiplying the q-axis current Iq by the number of turns p of the coil by the magnetic force conversion unit 106. Further, the q-axis current Iq calculated by the current conversion unit 105 is output to the addition unit, and current feedback calculation processing is performed. Then, the motor torque Tq obtained by multiplying the q-axis stator magnetic force φqi by the rotor magnetic force φfa by the torque conversion unit 107 is the torque that is actually output from the motor.

ところで、ロータ磁力φfaは製造状態や作動温度、経時変化等でばらついてしまうため、上述のような電流フィードバック制御を実施しても、実際にモータが出力するモータトルクがばらついてしまう。この場合には、所望のモータトルクをばらつくことなく出力することが困難であるという問題がある。   By the way, since the rotor magnetic force φfa varies depending on the manufacturing state, operating temperature, change with time, etc., even if the current feedback control as described above is performed, the motor torque actually output by the motor varies. In this case, there is a problem that it is difficult to output the desired motor torque without variation.

本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、モータトルクのばらつきを抑制し得るモータ制御装置および電気式動力舵取装置を提供することにある。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a motor control device and an electric power steering device that can suppress variations in motor torque.

上記目的を達成するため、特許請求の範囲に記載の請求項1のモータ制御装置では、3相のコイル(S1〜S12)がそれぞれ巻回された複数のティース(31b)を有するステータ(31)と複数の磁極を有するロータ(32)とを備えたモータ(30)を駆動制御するモータ制御装置(40,60)であって、前記モータには前記各ティースの周方向中心線(Lu,Lv,Lw)上であって電気角で120度間隔に当該周方向中心線に沿う方向の磁力(φu,φv,φw)を検出可能な3つの磁気センサ(33u,33v,33w)と、前記ロータの回転角を検出する回転角検出手段と、を備え、前記3つの磁気センサが検出する3方向の磁力を前記回転角に基づき変換して得られるq軸磁力と前記ステータに磁力が生じていない状態にて前記各磁気センサにより予め検出されて記憶されるロータ磁力との乗算により求められるモータトルク(Tq)と駆動状況に基づいて設定されるトルク指令値(Tq*)との偏差に応じた電圧を、前記各コイルに供給することにより前記モータを制御することを技術的特徴とする。 To achieve the above object, patents motor control apparatus according to claim 1 according to the claims, the stator three-phase coils (S 1 to S 12) is having a plurality of teeth wound respectively (31b) ( 31) and a motor control device (40, 60) for driving and controlling a motor (30) having a rotor (32) having a plurality of magnetic poles, the motor including a circumferential center line (Lu) of each tooth. , Lv, Lw) and three magnetic sensors (33u, 33v, 33w) capable of detecting a magnetic force (φu, φv, φw) in a direction along the circumferential center line at an electrical angle interval of 120 degrees , A rotation angle detecting means for detecting a rotation angle of the rotor, and a q-axis magnetic force obtained by converting magnetic forces in three directions detected by the three magnetic sensors based on the rotation angles and a magnetic force is generated in the stator. Not in front A voltage corresponding to a deviation between a motor torque (Tq) obtained by multiplication with a rotor magnetic force detected and stored in advance by each magnetic sensor and a torque command value (Tq *) set based on a driving situation, A technical feature is that the motor is controlled by supplying the coil.

請求項1のモータ制御装置により駆動制御されるモータには、ステータの各ティースのうち、周方向中心線上であって電気角で120度間隔に当該周方向中心線に沿う方向の磁力を検出可能な3つの磁気センサが設けられている。これら3つの磁気センサにより、ロータが発生するロータ磁力やステータ磁力を含むように3方向の磁力が検出されるので、これらロータ磁力およびステータ磁力に基づいて実際にモータが出力するモータトルクが求められる。モータ制御装置は、このモータトルクと駆動状況に基づいて設定されるトルク指令値とに応じた電圧を、各コイルに供給してモータを制御する。   The motor controlled by the motor control device according to claim 1 can detect a magnetic force in a direction along the circumferential center line at 120 degrees intervals on the circumferential center line among the teeth of the stator. Three magnetic sensors are provided. Since these three magnetic sensors detect the magnetic force in three directions so as to include the rotor magnetic force generated by the rotor and the stator magnetic force, the motor torque actually output by the motor is obtained based on the rotor magnetic force and the stator magnetic force. . The motor control device controls the motor by supplying a voltage corresponding to the motor torque and a torque command value set based on the driving condition to each coil.

これにより、電流フィードバックではなく、検出される各磁力の磁力フィードバックに基づくトルクに応じてモータを駆動制御することができる。
したがって、ロータが発生するロータ磁力がばらつくような場合でもモータから出力されるモータトルクのばらつきを抑制することができる。
As a result, it is possible to drive and control the motor according to torque based on magnetic force feedback of each detected magnetic force instead of current feedback.
Therefore, even when the rotor magnetic force generated by the rotor varies, variations in motor torque output from the motor can be suppressed.

特に、モータ制御装置により駆動制御されるモータには、ロータの回転角を検出する回転角検出手段が設けられている。モータ制御装置は、3つの磁気センサにより検出される電気角で120度間隔の3方向の磁力、すなわち、U相磁力、V相磁力およびW相磁力を、回転角に基づきd軸磁力とq軸磁力とに変換し、このq軸磁力とステータに磁力が生じていない状態にて各磁気センサにより予め検出されて記憶されるロータ磁力との乗算により、実際にモータが出力するモータトルクを演算する。このように演算されるモータトルクと駆動状況に基づいて設定されるトルク指令値とに応じた電圧を、各コイルに供給してモータを制御することにより、q軸磁力の磁力フィードバックに基づくトルクに応じてモータが駆動制御されるので、ロータ磁力がばらつくような場合でもモータから出力されるモータトルクのばらつきを確実に抑制することができる。 In particular, the motor that is driven and controlled by the motor control device is provided with a rotation angle detecting means for detecting the rotation angle of the rotor. The motor control device converts the magnetic force in three directions with an electrical angle detected by three magnetic sensors at intervals of 120 degrees, that is, the U-phase magnetic force, the V-phase magnetic force, and the W-phase magnetic force, based on the rotation angle. The motor torque that is actually output by the motor is calculated by multiplying the q-axis magnetic force with the rotor magnetic force that is detected and stored in advance by each magnetic sensor in a state where no magnetic force is generated in the stator. . By controlling the motor by supplying a voltage according to the motor torque calculated in this way and the torque command value set based on the driving situation to each coil, the torque based on the magnetic feedback of the q-axis magnetic force is obtained. Accordingly, since the motor is driven and controlled, variations in motor torque output from the motor can be reliably suppressed even when the rotor magnetic force varies.

請求項の電気式動力舵取装置では、操舵状態を検出し、この操舵状態に応じたアシスト力を請求項に記載のモータ制御装置によって制御されるモータにより発生させて操舵をアシストする。これにより、モータから出力されるモータトルクのばらつきを抑制し得る等の、請求項1の発明による作用・効果を享受した電気式動力舵取装置を実現することができる。したがって、このようなモータおよびモータ制御装置を採用することにより、モータトルクのばらつきが抑制された良好な操舵フィーリングを得ることができる。
In electric power steering apparatus according to claim 2 detects the steering state, to assist the steering by generating the motor controlled by the motor control device according an assist force corresponding to the steering state to claim 1. As a result, it is possible to realize an electric power steering apparatus that enjoys the effects and advantages of the invention of claim 1, such as the ability to suppress variations in motor torque output from the motor. Therefore, by adopting such a motor and a motor control device, it is possible to obtain a good steering feeling in which variations in motor torque are suppressed.

以下、本発明の一実施形態について図を参照して説明する。まず、本実施形態に係る電気式動力舵取装置の構成を図1(A)(B)に基づいて説明する。図1(A)は、本発明の実施形態に係る電気式動力舵取装置20の全体構成例を示す構成図であり、図1(B)は、ECU等の電気的構成例を示す回路ブロック図である。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. First, the configuration of the electric power steering apparatus according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 1A is a configuration diagram showing an example of the overall configuration of an electric power steering apparatus 20 according to an embodiment of the present invention, and FIG. 1B is a circuit block showing an example of an electrical configuration of an ECU or the like. FIG.

電気式動力舵取装置20は、主に、ステアリングホイール21、ステアリング軸22、ピニオン入力軸23、ステアリングセンサ24、減速機27、ラックアンドピニオン28、ロッド29、モータ30、モータ回転角センサ25、ECU40等から構成されている。   The electric power steering apparatus 20 mainly includes a steering wheel 21, a steering shaft 22, a pinion input shaft 23, a steering sensor 24, a speed reducer 27, a rack and pinion 28, a rod 29, a motor 30, a motor rotation angle sensor 25, It is comprised from ECU40 grade | etc.,.

図1(A)に示すように、ステアリングホイール21には、ステアリング軸22の一端側が接続されており、このステアリング軸22の他端側にはステアリングセンサ24の入力側が接続されている。またこのステアリングセンサ24の出力側には、ラックアンドピニオン28のピニオン入力軸23の一端側が接続されている。ステアリングセンサ24は、図略のトーションバーとこのトーションバーを挟むようにトーションバーの両端に取り付けられた2つのレゾルバとからなり、トーションバーの一端側を入力、他端側を出力とする入出力間で生じるトーションバーの捻れ量等を当該2つのレゾルバにより検出することで、ステアリングホイール21による操舵トルクTsや操舵角を検出し得るように構成されている。   As shown in FIG. 1A, one end side of a steering shaft 22 is connected to the steering wheel 21, and the input side of a steering sensor 24 is connected to the other end side of the steering shaft 22. Further, one end side of the pinion input shaft 23 of the rack and pinion 28 is connected to the output side of the steering sensor 24. The steering sensor 24 includes a torsion bar (not shown) and two resolvers attached to both ends of the torsion bar so as to sandwich the torsion bar. The input / output receives one end of the torsion bar and outputs the other end. By detecting the torsion bar twist amount and the like generated between the two resolvers, the steering torque Ts and the steering angle by the steering wheel 21 can be detected.

ステアリングセンサ24の出力側に接続されるピニオン入力軸23の途中には、減速機27が連結されており、モータ30から出力されるアシスト力をこの減速機27を介してピニオン入力軸23に伝達し得るように構成されている。   A reduction gear 27 is coupled to the pinion input shaft 23 connected to the output side of the steering sensor 24, and assist force output from the motor 30 is transmitted to the pinion input shaft 23 via the reduction gear 27. It is configured to be able to.

即ち、図面には示されていないが、動力伝達機構としての減速機27は、モータ30の出力軸に取り付けられたモータギヤと減速機27の減速ギヤとが互いに噛合可能に構成されており、モータ30の出力軸が回転すると所定の減速比で減速機27の減速ギヤが回転することで、モータ30による駆動力(アシスト力)をピニオン入力軸23に伝達可能にしている。   That is, although not shown in the drawings, the speed reducer 27 as a power transmission mechanism is configured such that the motor gear attached to the output shaft of the motor 30 and the speed reduction gear of the speed reducer 27 can mesh with each other. When the output shaft 30 rotates, the reduction gear of the reducer 27 rotates at a predetermined reduction ratio, so that the driving force (assist force) by the motor 30 can be transmitted to the pinion input shaft 23.

モータ30には、当該モータ30の回転角(モータ回転角θm)を検出可能なモータ回転角センサ25が取り付けられており、このモータ回転角センサ25により検出されるモータ回転角θmに対応する信号をECU40に出力し得るように構成されている。   A motor rotation angle sensor 25 capable of detecting the rotation angle (motor rotation angle θm) of the motor 30 is attached to the motor 30, and a signal corresponding to the motor rotation angle θm detected by the motor rotation angle sensor 25. Can be output to the ECU 40.

一方、このピニオン入力軸23の他端側には、ラックアンドピニオン28を構成する図略のラック軸のラック溝に噛合可能なピニオンギヤが形成されている。
このラックアンドピニオン28では、ピニオン入力軸23の回転運動をラック軸の直線運動に変換可能にしており、またこのラック軸の両端にはロッド29が連結され、さらにこのロッド29の端部には図略のナックル等を介して操舵輪FR、FLが連結されている。これにより、ピニオン入力軸23が回転すると、ラックアンドピニオン28、ロッド29等を介して操舵輪FR、FLの実舵角を変化させることができるので、ピニオン入力軸23の回転量および回転方向に従った操舵輪FR、FLの操舵を可能にしている。
On the other hand, on the other end side of the pinion input shaft 23, a pinion gear that can be engaged with a rack groove of a rack shaft (not shown) constituting the rack and pinion 28 is formed.
In this rack and pinion 28, the rotational motion of the pinion input shaft 23 can be converted into the linear motion of the rack shaft, and rods 29 are connected to both ends of the rack shaft. Steering wheels FR and FL are connected via a knuckle (not shown). Thus, when the pinion input shaft 23 rotates, the actual steering angle of the steered wheels FR, FL can be changed via the rack and pinion 28, the rod 29, etc., so that the rotation amount and the rotation direction of the pinion input shaft 23 can be changed. The steered wheels FR and FL can be steered.

ここで、本実施形態に係るモータ30の構成について、図2を用いて詳細に説明する。図2は、モータ30の周方向断面図である。
図2に示すように、モータ30は、主に、ハウジング(図示略)の内周面に固定されるステータ31と、ステータ31の内側に配置されるロータ32等を備える3相10極12スロットのブラシレスモータである。
Here, the configuration of the motor 30 according to the present embodiment will be described in detail with reference to FIG. FIG. 2 is a cross-sectional view of the motor 30 in the circumferential direction.
As shown in FIG. 2, the motor 30 is mainly composed of a stator 31 fixed to the inner peripheral surface of a housing (not shown), a rotor 32 disposed inside the stator 31, and the like, and a three-phase 10 pole 12 slot. This is a brushless motor.

ステータ31は、円周方向等間隔に配置される12個のステータティース31bを構成する10極12スロット用の分割可能なステータコア31aと、各ステータティース31bに集中巻きにて巻回される12個の巻線S〜S12とを備えている。各巻線S〜S12は、軸方向一側から見て時計方向等間隔にS,S,S,・・・,S12となるように配置されている(図2参照)。 The stator 31 includes 12 stator teeth 31b that are arranged at equal intervals in the circumferential direction. The stator 31 can be divided into 10 poles and 12 slots, and 12 coils are wound around the stator teeth 31b by concentrated winding. and a S 1 to S 12 of the winding. Windings S 1 to S 12 is, S 1, S 2, S 3 clockwise equal intervals viewed from the axial direction one side, ... are arranged such that the S 12 (see FIG. 2).

直列に接続される巻線S,Sと直列に接続される巻線S,Sとは並列に接続されてU相巻線(U,U)として機能し、直列に接続される巻線S,Sと直列に接続される巻線S,S10とは並列に接続されてV相巻線(V,V)として機能し、直列に接続される巻線S,Sと直列に接続される巻線S11,S12とは並列に接続されてW相巻線(W,W)として機能する。なお、U相巻線においてUとUとは互いに逆方向に巻回されており、他の相の巻線においても「」と「」とは互いに逆方向に巻回されることを示す。 The windings S 7 and S 8 connected in series with the windings S 1 and S 2 connected in series function as U-phase windings (U + , U ) and are connected in series. The windings S 9 and S 10 connected in series with the windings S 3 and S 4 connected in parallel function as V-phase windings (V + , V ) and are connected in series. The windings S 11 and S 12 connected in series with the lines S 5 and S 6 are connected in parallel and function as W-phase windings (W + , W ). Note that U + and U are wound in opposite directions in the U-phase winding, and “ + ” and “ ” are wound in opposite directions in the other-phase windings. Indicates.

図2に示すように、各ステータティース31bのうち電気角で120度間隔であって当該ステータティース31bの周方向中心線Lu,Lv,Lw上には、3つの磁気センサ33u,33v,33wが設けられている。磁気センサ33uは、周方向中心線Luに沿う方向の磁力であるU相磁力φuを検出し、磁気センサ33vは、周方向中心線Lvに沿う方向の磁力であるV相磁力φvを検出し、磁気センサ33wは、周方向中心線Lwに沿う方向の磁力であるW相磁力φwを検出するように、それぞれ配置されている。   As shown in FIG. 2, three magnetic sensors 33u, 33v, and 33w are disposed on the circumferential center lines Lu, Lv, and Lw of the stator teeth 31b at intervals of 120 degrees in electrical angle among the stator teeth 31b. Is provided. The magnetic sensor 33u detects a U-phase magnetic force φu that is a magnetic force in a direction along the circumferential center line Lu, and the magnetic sensor 33v detects a V-phase magnetic force φv that is a magnetic force in a direction along the circumferential center line Lv. The magnetic sensors 33w are respectively arranged so as to detect a W-phase magnetic force φw that is a magnetic force in a direction along the circumferential center line Lw.

ロータ32は、ステータコア31aの内周面と一定の距離(エアギャップ)を構成するようにステータ31の内側に配置されている。当該ロータ32は、図略の軸受に回転可能に支持されるシャフト32aと、このシャフト32aに相対回転不能に固定されるロータヨーク32bと、ロータヨーク32bの外周面にて周方向等間隔にN極とS極とが交互に配置される10個の永久磁石32cと、を備えている。   The rotor 32 is arranged inside the stator 31 so as to form a certain distance (air gap) with the inner peripheral surface of the stator core 31a. The rotor 32 includes a shaft 32a that is rotatably supported by a bearing (not shown), a rotor yoke 32b that is fixed to the shaft 32a so as not to rotate relative to the shaft 32a, and an N pole that is equidistant in the circumferential direction on the outer peripheral surface of the rotor yoke 32b. And ten permanent magnets 32c alternately arranged with S poles.

次に、モータ30の駆動制御を担うECU40の電気的構成を図1(B)に基づいて説明する。図1(B)に示すように、ECU40は、主に、MPU60、インターフェイスI/F42、モータ駆動回路50等により構成されており、MPU60を中心に入出力バスを介してインターフェイスI/F42やモータ駆動回路50等が接続されている。なお、ECU40およびMPU60は、モータ回転角センサ25とともに、特許請求の範囲における「モータ制御装置」の一例に相当する。   Next, the electrical configuration of the ECU 40 that controls the drive of the motor 30 will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 1B, the ECU 40 is mainly configured by an MPU 60, an interface I / F 42, a motor drive circuit 50, and the like. The interface I / F 42 and the motor are connected to the MPU 60 through an input / output bus. A drive circuit 50 and the like are connected. The ECU 40 and the MPU 60 together with the motor rotation angle sensor 25 correspond to an example of a “motor control device” in the claims.

MPU60は、例えば、マイコンやメモリ(ROM、RAM、EEPROM等)等から構成されており、電気式動力舵取装置20の基本的なモータ制御を所定のコンピュータプログラムにより実行する機能を有するものである。即ち、MPU60は、ステアリングセンサ24により検出される操舵トルクTsと、磁気センサ33u〜33wにより検出される3相磁力φu,φv,φwおよびモータ回転角センサ25により検出されたモータ回転角θm等に基づいてモータ30をベクトル制御する。   The MPU 60 is composed of, for example, a microcomputer, a memory (ROM, RAM, EEPROM, etc.), etc., and has a function of executing basic motor control of the electric power steering apparatus 20 by a predetermined computer program. . That is, the MPU 60 sets the steering torque Ts detected by the steering sensor 24, the three-phase magnetic forces φu, φv, φw detected by the magnetic sensors 33u to 33w, the motor rotation angle θm detected by the motor rotation angle sensor 25, and the like. Based on this, the motor 30 is vector-controlled.

インターフェイスI/F42は、上述した磁気センサ33u〜33wやステアリングセンサ24、モータ回転角センサ25等から入力される各種センサ信号を、A/D変換器等を介してMPU60の所定ポートに入力する機能等を有するものである。   The interface I / F 42 is a function for inputting various sensor signals input from the magnetic sensors 33u to 33w, the steering sensor 24, the motor rotation angle sensor 25, and the like to a predetermined port of the MPU 60 via an A / D converter or the like. Etc.

モータ駆動回路50は、直流電源Battから供給される電力を制御可能な3相交流電力に変換する機能を有するもので(図4参照)、PWM回路とスイッチング回路等から構成されている。   The motor drive circuit 50 has a function of converting electric power supplied from the DC power source Batt into controllable three-phase AC power (see FIG. 4), and includes a PWM circuit and a switching circuit.

これにより、ECU40では、後述するPI制御(比例積分制御)により、操舵トルクTsや、3相磁力φu,φv,φwおよびモータ回転角θm等に基づいて、操舵状態に適したモータトルクをモータ30に発生させ得るため、電気式動力舵取装置20では、ステアリングホイール21による運転者の操舵を補助可能にしている。   Thereby, the ECU 40 generates motor torque suitable for the steering state based on the steering torque Ts, the three-phase magnetic forces φu, φv, φw, the motor rotation angle θm, and the like by PI control (proportional integral control) described later. Therefore, the electric power steering apparatus 20 can assist the steering of the driver by the steering wheel 21.

次に、ECU40によるモータ30に対する制御処理を図3および図4に基づいて説明する。図3は、U相磁力φu、V相磁力φvおよびW相磁力φwとd軸磁力φdおよびq軸ステータ磁力φqiとの関係を例示する説明図である。図4は、本実施形態に係るモータ30のPI制御系に関する機能ブロック図である。   Next, control processing for the motor 30 by the ECU 40 will be described with reference to FIGS. 3 and 4. FIG. 3 is an explanatory diagram illustrating the relationship among the U-phase magnetic force φu, the V-phase magnetic force φv, and the W-phase magnetic force φw, the d-axis magnetic force φd, and the q-axis stator magnetic force φqi. FIG. 4 is a functional block diagram relating to the PI control system of the motor 30 according to the present embodiment.

まず、本発明の特徴的部分である磁力フィードバック制御にて演算されるd軸磁力φdおよびq軸ステータ磁力φqiについて図3を用いて説明する。
図3に例示するように、磁力センサ33u,33v,33wにより検出される3方向のU相磁力φu、V相磁力φv、W相磁力φwは、dq変換により、d軸方向の磁力であるd軸磁力φdと、q軸方向の磁力であるq軸磁力φqとに分解(変換)される。ここで、d軸磁力φdは、ステータ31が発生する磁力であるd軸ステータ磁力φdiと、ロータ32が発生する磁力であるロータ磁力φfaとの加算値である。なお、ロータ磁力φfaは、電圧指令値が0(ゼロ)Vでありステータ31が磁束を発生していない場合に、各磁気センサ33u,33v,33wにより検出されるもので、予め検出されてメモリ等に記憶されている。また、q軸磁力φqは、ステータ31のみが発生する磁力であるため、以下、q軸ステータ磁力φqiとして記載する。
First, the d-axis magnetic force φd and the q-axis stator magnetic force φqi calculated by magnetic force feedback control, which is a characteristic part of the present invention, will be described with reference to FIG.
As illustrated in FIG. 3, the three-direction U-phase magnetic force φu, V-phase magnetic force φv, and W-phase magnetic force φw detected by the magnetic force sensors 33u, 33v, and 33w are d-axis-direction magnetic forces d. It is decomposed (converted) into an axial magnetic force φd and a q-axis magnetic force φq that is a magnetic force in the q-axis direction. Here, the d-axis magnetic force φd is an added value of the d-axis stator magnetic force φdi that is the magnetic force generated by the stator 31 and the rotor magnetic force φfa that is the magnetic force generated by the rotor 32. The rotor magnetic force φfa is detected by each of the magnetic sensors 33u, 33v, 33w when the voltage command value is 0 (zero) V and the stator 31 does not generate magnetic flux. And so on. In addition, since the q-axis magnetic force φq is a magnetic force generated only by the stator 31, it is hereinafter referred to as a q-axis stator magnetic force φqi.

次に、ECU40によるモータ30に対するPI制御系の演算処理を図4に基づいて説明する。
図4に示すように、ステアリングセンサ24からMPU60に入力される操舵トルクTsに対応する信号は、図略のフィルタ回路によりノイズ成分が除去された後、位相補償部61に入力される。位相補償部61では、ステアリングセンサ24の出力に対する応答性を速くするため位相を進める処理を行った後、位相補償されたトルク信号をアシスト制御部62に出力する。
Next, the calculation processing of the PI control system for the motor 30 by the ECU 40 will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 4, a signal corresponding to the steering torque Ts input from the steering sensor 24 to the MPU 60 is input to the phase compensation unit 61 after noise components are removed by a filter circuit (not shown). The phase compensator 61 performs a process of advancing the phase in order to increase the responsiveness to the output of the steering sensor 24, and then outputs a phase-compensated torque signal to the assist controller 62.

アシスト制御部62では、位相補償部61から入力されたトルク信号による検出トルクに基づいて操舵力を補助するため、モータ30に発生させるd軸磁力指令値φd*と、トルク指令値Tq*とが所定のマップや演算式により設定される。このように設定されたd軸磁力指令値φd*およびトルク指令値Tq*は、それぞれPI制御部63、64の前段に位置する加算部に出力される。   In the assist control unit 62, the d-axis magnetic force command value φd * generated by the motor 30 and the torque command value Tq * are generated in order to assist the steering force based on the detected torque based on the torque signal input from the phase compensation unit 61. It is set by a predetermined map or arithmetic expression. The d-axis magnetic force command value φd * and the torque command value Tq * set in this way are output to an adding unit positioned in front of the PI control units 63 and 64, respectively.

PI制御部63の前段に位置する加算部では、アシスト制御部62から出力されるd軸磁力指令値φd*と、後述する3相2相変換部67から帰還されるモータ30のd軸磁力φdとの偏差を求める差分演算処理がなされる。また、PI制御部64の前段に位置する加算部では、アシスト制御部62から出力されるトルク指令値Tq*と、後述するトルク変換部69から帰還されるモータトルクTqとの偏差を求める差分演算処理がなされる。これにより、d軸磁力指令値φd*とd軸磁力φdとの偏差およびトルク指令値Tq*とモータトルクTqとの偏差が、それぞれ算出されてPI制御部63、64に出力される。   In the addition unit located in the preceding stage of the PI control unit 63, the d-axis magnetic force command value φd * output from the assist control unit 62 and the d-axis magnetic force φd of the motor 30 fed back from a three-phase two-phase conversion unit 67 described later. A difference calculation process for obtaining a deviation from is performed. In addition, the adding unit located in the preceding stage of the PI control unit 64 calculates a difference between a torque command value Tq * output from the assist control unit 62 and a motor torque Tq fed back from a torque conversion unit 69 described later. Processing is done. Thereby, the deviation between the d-axis magnetic force command value φd * and the d-axis magnetic force φd and the deviation between the torque command value Tq * and the motor torque Tq are calculated and output to the PI control units 63 and 64, respectively.

PI制御部63、64では、比例積分制御が行われる。即ち、PI制御部63では、前段の加算部から出力されたd軸磁力指令値φd*とd軸磁力φdとの偏差、および、所定の比例感度と積分ゲインに基づいて比例積分演算を行い、目標値に達するまで積分値の訂正動作としてd軸電圧指令値Vd*を2相3相変換部65に出力する処理を行う。つまり、PI制御部63は、加算部とともにフィードバック演算処理を行う。   In the PI control units 63 and 64, proportional-integral control is performed. That is, the PI control unit 63 performs a proportional integration calculation based on the deviation between the d-axis magnetic force command value φd * and the d-axis magnetic force φd output from the previous addition unit, and a predetermined proportional sensitivity and integral gain. Processing to output the d-axis voltage command value Vd * to the two-phase / three-phase converter 65 is performed as an integral value correction operation until the target value is reached. That is, the PI control unit 63 performs feedback calculation processing together with the addition unit.

また、PI制御部64では、トルク指令値Tq*とモータトルクTqとの偏差、および、所定の比例感度と積分ゲインに基づいて比例積分演算を行い、目標値に達するまで積分値の訂正動作としてq軸電圧指令値Vq*を2相3相変換部65に出力する処理を行う。   The PI control unit 64 performs proportional-integral calculation based on the deviation between the torque command value Tq * and the motor torque Tq, and a predetermined proportional sensitivity and integral gain, and corrects the integral value until the target value is reached. A process of outputting the q-axis voltage command value Vq * to the two-phase / three-phase converter 65 is performed.

2相3相変換部65では、PI制御部63、64から入力されたd軸電圧指令値Vd*およびq軸電圧指令値Vq*をdq逆変換(3相変換)して、各相の電圧指令値Vu*,Vv*,Vw*を演算する処理を行う。2相3相変換部65により逆変換された電圧指令値は、U相電圧指令値Vu*、V相電圧指令値Vv*、W相電圧指令値Vw*としてPWM変換部66に出力される。PWM変換部66では、各相の電圧指令値Vu*,Vv*,Vw*を各相ごとのPWM指令値PWMu*,PWMv*,PWMw*に変換する処理を行う。   In the two-phase / three-phase conversion unit 65, the d-axis voltage command value Vd * and the q-axis voltage command value Vq * input from the PI control units 63 and 64 are dq-inverted (three-phase conversion) to obtain the voltage of each phase. Processing for calculating the command values Vu *, Vv *, Vw * is performed. The voltage command values reversely converted by the two-phase / three-phase conversion unit 65 are output to the PWM conversion unit 66 as a U-phase voltage command value Vu *, a V-phase voltage command value Vv *, and a W-phase voltage command value Vw *. The PWM conversion unit 66 performs a process of converting the voltage command values Vu *, Vv *, Vw * of each phase into PWM command values PWMu *, PWMv *, PWMw * for each phase.

モータ駆動回路50では、PWM変換部66から出力される各相のPWM信号PWMu*,PWMv*,PWMw*に基づいて、U相、V相、W相ごとに図略のスイッチング回路をオンオフする。これにより、モータ駆動回路50は、直流電源Battから供給される直流電力を3相交流電力に変換してモータ30に駆動電力を供給するので、ステアリングセンサ24により検出された操舵状態に適したモータトルクをモータ30に発生させる。   In the motor drive circuit 50, on the basis of the PWM signals PWMu *, PWMv *, and PWMw * of each phase output from the PWM converter 66, switching circuits (not shown) are turned on / off for each of the U phase, V phase, and W phase. As a result, the motor drive circuit 50 converts the DC power supplied from the DC power supply Batt into three-phase AC power and supplies the drive power to the motor 30. Therefore, the motor suitable for the steering state detected by the steering sensor 24. Torque is generated in the motor 30.

また、ステータ31の各相に生じるU相磁力φu、V相磁力φvおよびW相磁力φwは、磁気センサ33u,33v,33wにより検出されて、3相2相変換部67に出力される。   Further, the U-phase magnetic force φu, the V-phase magnetic force φv, and the W-phase magnetic force φw generated in each phase of the stator 31 are detected by the magnetic sensors 33u, 33v, and 33w and output to the three-phase / two-phase converter 67.

モータ回転角演算部68は、モータ回転角センサ25から入力されるモータ回転角に対応する信号に基づいてモータ回転角θmを演算する処理を行う。これにより算出されたモータ回転角θmは、3相2相変換部67に出力される。   The motor rotation angle calculation unit 68 performs a process of calculating the motor rotation angle θm based on a signal corresponding to the motor rotation angle input from the motor rotation angle sensor 25. The motor rotation angle θm thus calculated is output to the three-phase / two-phase converter 67.

3相2相変換部67は、磁気センサ33u,33v,33wから入力されるU相磁力φu、V相磁力φvおよびW相磁力φwを、モータ回転角演算部68から入力されるモータ回転角θmに基づいてdq変換(2相変換)して、d軸磁力φdおよびq軸ステータ磁力φqiを演算する処理を行う。   The three-phase / two-phase converter 67 receives the U-phase magnetic force φu, the V-phase magnetic force φv, and the W-phase magnetic force φw input from the magnetic sensors 33u, 33v, 33w, and the motor rotation angle θm input from the motor rotation angle calculation unit 68. Is subjected to dq conversion (two-phase conversion) to calculate the d-axis magnetic force φd and the q-axis stator magnetic force φqi.

3相2相変換部67により変換されたd軸磁力φdは、PI制御部63の前段に位置する加算部にフィードバック入力される。また、q軸ステータ磁力φqiは、トルク変換部69によりロータ磁力φfaが乗算されてモータトルクTqとしてPI制御部63の前段に位置する加算部にフィードバック入力される。これにより、前述したようにPI制御部63、64によるフィードバック演算処理が可能となる。   The d-axis magnetic force φd converted by the three-phase / two-phase converter 67 is fed back to the adder located in the previous stage of the PI controller 63. Further, the q-axis stator magnetic force φqi is multiplied by the rotor magnetic force φfa by the torque conversion unit 69 and is fed back as a motor torque Tq to an addition unit located in the preceding stage of the PI control unit 63. Thereby, as described above, the feedback calculation processing by the PI control units 63 and 64 becomes possible.

このようなモータ30のベクトル制御をMPU60により行うことによって、電気式動力舵取装置20の制御が可能となる。
ここで、上述した磁力フィードバック制御について図5(A)(B)を用いて詳細に説明する。図5(A)は、d軸磁力φdに関する磁力フィードバック制御を説明するためのブロック図であり、図5(B)は、q軸ステータ磁力φqiに関する磁力フィードバック制御を説明するためのブロック図である。
By performing such vector control of the motor 30 by the MPU 60, the electric power steering apparatus 20 can be controlled.
Here, the magnetic feedback control described above will be described in detail with reference to FIGS. FIG. 5A is a block diagram for explaining magnetic force feedback control related to the d-axis magnetic force φd, and FIG. 5B is a block diagram for explaining magnetic force feedback control related to the q-axis stator magnetic force φqi. .

まず、d軸磁力φdに関する磁力フィードバックについて説明すると、図5(A)に示すように、加算部により差分演算されるd軸磁力φdとd軸磁力指令値φd*との偏差に対して電圧変換部71によりゲインKφを乗算してd軸電圧Vdに変換する。このd軸電圧Vdを電流変換部72によりモータ30のインピーダンスで除算することでd軸電流Idが演算される。そして、磁力変換部73によりd軸電流Idにコイルの巻数pを乗算することでd軸ステータ磁力φdiが演算される。そして、このd軸ステータ磁力φdiとロータ磁力φfaとの加算値であるd軸磁力φdが、上記加算部に出力されて磁力フィードバック演算処理が実施される。   First, magnetic feedback regarding the d-axis magnetic force φd will be described. As shown in FIG. 5A, voltage conversion is performed on the deviation between the d-axis magnetic force φd and the d-axis magnetic force command value φd * calculated by the adder. The unit 71 multiplies the gain Kφ and converts it to the d-axis voltage Vd. The d-axis current Id is calculated by dividing the d-axis voltage Vd by the impedance of the motor 30 by the current converter 72. Then, the d-axis stator magnetic force φdi is calculated by multiplying the d-axis current Id by the number of turns p of the coil by the magnetic force conversion unit 73. Then, the d-axis magnetic force φd, which is an added value of the d-axis stator magnetic force φdi and the rotor magnetic force φfa, is output to the adding unit, and magnetic force feedback calculation processing is performed.

次に、q軸ステータ磁力φqiに関する磁力フィードバックについて説明すると、図5(B)に示すように、加算部により差分演算されるモータトルクTqとトルク指令値Tq*との偏差に対して電圧変換部81によりゲインKφを乗算してq軸電圧Vqに変換する。このq軸電圧Vqを電流変換部82によりモータのインピーダンスで除算することでq軸電流Iqが演算される。そして、磁力変換部83によりq軸電流Iqにコイルの巻数pを乗算することでq軸ステータ磁力φqiが演算される。そして、第1トルク変換部84によりq軸ステータ磁力φqiにロータ磁力φfaを乗算したモータトルクTqが、上記加算部に出力されて磁力フィードバック演算処理が実施される。また、第2トルク変換部85によりq軸ステータ磁力φqiにロータ磁力φfaを乗算したモータトルクTqが実際にモータから出力されるトルクとなる。   Next, the magnetic force feedback related to the q-axis stator magnetic force φqi will be described. As shown in FIG. 5B, the voltage conversion unit with respect to the deviation between the motor torque Tq calculated by the addition unit and the torque command value Tq *, as shown in FIG. A gain Kφ is multiplied by 81 and converted to a q-axis voltage Vq. The q-axis current Iq is calculated by dividing the q-axis voltage Vq by the motor impedance by the current converter 82. The q-axis stator magnetic force φqi is calculated by multiplying the q-axis current Iq by the number of turns p of the coil by the magnetic force conversion unit 83. Then, the motor torque Tq obtained by multiplying the q-axis stator magnetic force φqi by the rotor magnetic force φfa by the first torque converting unit 84 is output to the adding unit, and the magnetic force feedback calculation process is performed. In addition, the motor torque Tq obtained by multiplying the q-axis stator magnetic force φqi by the rotor magnetic force φfa by the second torque converter 85 is the torque that is actually output from the motor.

このように、磁気センサ33u,33v,33wにより、ロータ磁力φfaやd軸ステータ磁力φdiおよびq軸ステータ磁力φqiを検出して、磁力フィードバック制御を実施するため、ロータ磁力φfaがばらつくような場合でも、モータ30から出力されるモータトルクTqを一定にすることができる。   As described above, the magnetic force feedback control is performed by detecting the rotor magnetic force φfa, the d-axis stator magnetic force φdi, and the q-axis stator magnetic force φqi by the magnetic sensors 33u, 33v, and 33w, so that even when the rotor magnetic force φfa varies. The motor torque Tq output from the motor 30 can be made constant.

以上説明したように、本実施形態に係るECU40により駆動制御されるモータ30には、ステータ31の各ステータティース31bのうち、周方向中心線Lu,Lv,Lw上であって電気角で120度間隔に当該周方向中心線Lu,Lv,Lwに沿う3方向の3相磁力φu,φv,φwを検出可能な3つの磁気センサ33u,33v,33wが設けられている。これら3つの磁気センサ33u,33v,33wにより、ロータ32が発生するロータ磁力φfaやステータ磁力φdi,φqiを含むように3方向の磁力φu,φv,φwが検出されるので、これらロータ磁力φfaおよびステータ磁力φdi,φqiに基づいて実際にモータ30が出力するモータトルクTqが求められる。ECU40は、このモータトルクTqと駆動状況に基づいて設定されるトルク指令値Tq*とに応じた電圧を、ステータ31の各コイルに供給してモータ30を制御する。   As described above, the motor 30 that is driven and controlled by the ECU 40 according to the present embodiment includes 120 degrees in electrical angle on the circumferential center lines Lu, Lv, and Lw among the stator teeth 31b of the stator 31. Three magnetic sensors 33u, 33v, and 33w capable of detecting three-phase magnetic forces φu, φv, and φw in three directions along the circumferential centerlines Lu, Lv, and Lw are provided at intervals. The three magnetic sensors 33u, 33v, 33w detect the three-direction magnetic forces φu, φv, φw so as to include the rotor magnetic force φfa generated by the rotor 32 and the stator magnetic forces φdi, φqi. A motor torque Tq that is actually output from the motor 30 is obtained based on the stator magnetic forces φdi and φqi. The ECU 40 controls the motor 30 by supplying a voltage corresponding to the motor torque Tq and a torque command value Tq * set based on the driving condition to each coil of the stator 31.

より具体的には、ECU40は、3つの磁気センサ33u,33v,33wにより検出される電気角で120度間隔の3方向の磁力であるU相磁力φu,V相磁力φv,W相磁力φwを、モータ回転角θmに基づきd軸ステータ磁力φdiとq軸ステータ磁力φqiに変換し、このq軸ステータ磁力φqiとロータ磁力φfaとの乗算により、実際にモータ30が出力するモータトルクTqを演算する。ECU40は、このように演算されるモータトルクTqと駆動状況に基づいて設定されるトルク指令値Tq*とに応じた電圧を、ステータ31の各コイルに供給してモータ30を制御する。   More specifically, the ECU 40 obtains the U-phase magnetic force φu, the V-phase magnetic force φv, and the W-phase magnetic force φw, which are magnetic forces in three directions with an electrical angle detected by the three magnetic sensors 33u, 33v, and 33w at intervals of 120 degrees. Based on the motor rotation angle θm, it is converted into a d-axis stator magnetic force φdi and a q-axis stator magnetic force φqi, and the motor torque Tq actually output by the motor 30 is calculated by multiplying the q-axis stator magnetic force φqi and the rotor magnetic force φfa. . The ECU 40 controls the motor 30 by supplying a voltage corresponding to the motor torque Tq calculated in this way and the torque command value Tq * set based on the driving condition to each coil of the stator 31.

これにより、電流フィードバックではなく、検出される各磁力の磁力フィードバックに基づくトルクに応じてモータ30を駆動制御することができる。
したがって、ロータ32が発生するロータ磁力φfaがばらつくような場合でもモータ30から出力されるモータトルクTqのばらつきを抑制することができる。
Accordingly, it is possible to drive and control the motor 30 according to torque based on magnetic force feedback of each detected magnetic force instead of current feedback.
Therefore, variation in the motor torque Tq output from the motor 30 can be suppressed even when the rotor magnetic force φfa generated by the rotor 32 varies.

また、本実施形態に係る電気式動力舵取装置20では、操舵状態を検出し、この操舵状態に応じたアシスト力をECU40によって制御されるモータ30により発生させて操舵をアシストする。これにより、モータ30から出力されるモータトルクTqのばらつきを抑制し得る等の作用・効果を享受した電気式動力舵取装置を実現することができる。したがって、このようなモータ30およびECU40等を採用することにより、モータトルクTqのばらつきが抑制された良好な操舵フィーリングを得ることができる。   In the electric power steering apparatus 20 according to the present embodiment, the steering state is detected, and an assist force corresponding to the steering state is generated by the motor 30 controlled by the ECU 40 to assist the steering. Thereby, it is possible to realize an electric power steering apparatus that enjoys operations and effects such as the ability to suppress variations in motor torque Tq output from the motor 30. Therefore, by adopting such a motor 30 and ECU 40, it is possible to obtain a good steering feeling in which variations in motor torque Tq are suppressed.

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、以下のように具体化してもよく、その場合でも、上記実施形態と同等の作用・効果が得られる。
(1)モータ30は、3相10極12スロットのブラシレスモータに限らず、10極と異なる磁極を有するロータを採用してもよいし、12スロットと異なるステータティースを有するステータを採用してもよい。このとき、磁気センサ33u,33v,33wは、ステータ31の各ステータティースのうち、周方向中心線上であって電気角で120度間隔に当該周方向中心線に沿う方向の磁力を検出可能に設けられて、3方向の磁力であるU相磁力φu,V相磁力φv,W相磁力φwを検出する。
In addition, this invention is not limited to the said embodiment, You may actualize as follows, and even in that case, an effect | action and effect equivalent to the said embodiment are acquired.
(1) The motor 30 is not limited to a three-phase, 10-pole, 12-slot brushless motor, and may employ a rotor having a magnetic pole different from 10 poles or a stator having a stator tooth different from 12 slots. Good. At this time, the magnetic sensors 33u, 33v, and 33w are provided so as to be able to detect the magnetic force in the direction along the circumferential center line at an electrical angle of 120 degrees on the circumferential center line among the stator teeth of the stator 31. Thus, U-phase magnetic force φu, V-phase magnetic force φv, and W-phase magnetic force φw, which are magnetic forces in three directions, are detected.

(2)上記実施形態では、図1に示すように、モータ30から出力されるアシスト力を減速機27を介してピニオン入力軸23に伝達し得る、いわゆるコラム式の電気式動力舵取装置20を例示して説明したが、本発明に係るモータ制御装置および電気式動力舵取装置はこれに限られることはなく、例えば、ラックアンドピニオン28にモータおよび減速機を内蔵し、このモータから出力されるアシスト力を減速機を介してラック機構に伝達し得る、いわゆるラック式の電気式動力舵取装置に適用してもよい。また、ラック軸とモータとを平行に配置したいわゆるラックパラレル式の電気式動力舵取装置、ピニオン入力軸23を有するピニオン部にモータを配置したいわゆるピニオン式の電気式動力舵取装置、または、いわゆるデュアルピニオン式の電気式動力舵取装置等に適用してもよい。 (2) In the above embodiment, as shown in FIG. 1, a so-called column-type electric power steering apparatus 20 that can transmit the assist force output from the motor 30 to the pinion input shaft 23 via the speed reducer 27. However, the motor control device and the electric power steering device according to the present invention are not limited to this example. For example, the rack and pinion 28 includes a motor and a speed reducer, and outputs from the motor. You may apply to what is called a rack-type electric power steering device which can transmit assist force to be transmitted to a rack mechanism via a reduction gear. Also, a so-called rack parallel type electric power steering device in which the rack shaft and the motor are arranged in parallel, a so-called pinion type electric power steering device in which the motor is arranged in the pinion portion having the pinion input shaft 23, or You may apply to what is called a dual pinion type electric power steering device.

図1(A)は、本発明の実施形態に係る電気式動力舵取装置の全体構成例を示す構成図であり、図1(B)は、ECU等の構成例を示す回路ブロック図である。FIG. 1A is a block diagram showing an example of the overall configuration of an electric power steering apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 1B is a circuit block diagram showing a configuration example of an ECU and the like. . モータの周方向断面図である。It is a circumferential direction sectional view of a motor. U相磁力、V相磁力およびW相磁力とd軸磁力およびq軸ステータ磁力との関係を例示する説明図である。It is explanatory drawing which illustrates the relationship between U-phase magnetic force, V-phase magnetic force, and W-phase magnetic force, d-axis magnetic force, and q-axis stator magnetic force. 本実施形態に係るモータのPI制御系に関する機能ブロック図である。It is a functional block diagram regarding the PI control system of the motor which concerns on this embodiment. 図5(A)は、d軸磁力に関する磁力フィードバック制御を説明するためのブロック図であり、図5(B)は、q軸ステータ磁力に関する磁力フィードバック制御を説明するためのブロック図である。FIG. 5A is a block diagram for explaining magnetic force feedback control regarding the d-axis magnetic force, and FIG. 5B is a block diagram for explaining magnetic force feedback control regarding the q-axis stator magnetic force. 図6(A)は、d軸電流に関する電流フィードバック制御を説明するためのブロック図であり、図6(B)は、q軸電流に関する電流フィードバック制御を説明するためのブロック図である。FIG. 6A is a block diagram for explaining current feedback control related to the d-axis current, and FIG. 6B is a block diagram for explaining current feedback control related to the q-axis current.

符号の説明Explanation of symbols

20…電気式動力舵取装置
25…モータ回転角センサ(回転角検出手段)
30…モータ
31…ステータ
31b…ステータティース(ティース)
32…ロータ
33u,33v,33w…磁気センサ
40…ECU(モータ制御装置)
60…MPU(モータ制御装置)
Lu,Lv,Lw…周方向中心線
〜S12…巻線(コイル)
Tq…モータトルク
Tq*…トルク指令値
θm…モータ回転角(回転角)
φu…U相磁力
φv…V相磁力
φw…W相磁力
φd…d軸磁力
φdi…d軸ステータ磁力
φd*…d軸磁力指令値
φqi…q軸ステータ磁力
φfa…ロータ磁力
DESCRIPTION OF SYMBOLS 20 ... Electric power steering device 25 ... Motor rotation angle sensor (rotation angle detection means)
30 ... Motor 31 ... Stator 31b ... Stator teeth (teeth)
32 ... Rotor 33u, 33v, 33w ... Magnetic sensor 40 ... ECU (motor control device)
60 ... MPU (motor control unit)
Lu, Lv, Lw ... circumferential center line S 1 to S 12 ... winding (coil)
Tq: Motor torque Tq *: Torque command value θm: Motor rotation angle (rotation angle)
φu… U phase magnetic force φv… V phase magnetic force φw… W phase magnetic force φd… d-axis magnetic force φdi—d-axis stator magnetic force φd * —d-axis magnetic force command value φqi—q-axis stator magnetic force φfa—rotor magnetic force

Claims (2)

3相のコイルがそれぞれ巻回された複数のティースを有するステータと複数の磁極を有するロータとを備えたモータを駆動制御するモータ制御装置であって、
前記モータには前記各ティースの周方向中心線上であって電気角で120度間隔に当該周方向中心線に沿う方向の磁力を検出可能な3つの磁気センサと、
前記ロータの回転角を検出する回転角検出手段と、を備え、
前記3つの磁気センサが検出する3方向の磁力を前記回転角に基づき変換して得られるq軸磁力と前記ステータに磁力が生じていない状態にて前記各磁気センサにより予め検出されて記憶されるロータ磁力との乗算により求められるモータトルクと駆動状況に基づいて設定されるトルク指令値との偏差に応じた電圧を、前記各コイルに供給することにより前記モータを制御することを特徴とするモータ制御装置。
A motor control device that drives and controls a motor including a stator having a plurality of teeth each wound with a three-phase coil and a rotor having a plurality of magnetic poles,
The motor includes three magnetic sensors that are capable of detecting a magnetic force in a direction along the circumferential center line at an electrical angle of 120 degrees on the circumferential center line of the teeth .
Rotation angle detection means for detecting the rotation angle of the rotor,
The q-axis magnetic force obtained by converting the magnetic forces in the three directions detected by the three magnetic sensors based on the rotation angle and the magnetic sensors are detected and stored in advance in a state where no magnetic force is generated in the stator. A motor that controls the motor by supplying a voltage corresponding to a deviation between a motor torque obtained by multiplication with a rotor magnetic force and a torque command value set based on a driving state to each of the coils. Control device.
操舵状態を検出し、この操舵状態に応じたアシスト力を請求項1に記載のモータ制御装置によって制御される前記モータにより発生させて操舵をアシストすることを特徴とする電気式動力舵取装置 An electric power steering apparatus that detects a steering state and assists steering by generating an assist force according to the steering state by the motor controlled by the motor control device according to claim 1 .
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