WO2015002155A1 - 磁石温度推定装置および磁石温度推定方法 - Google Patents

磁石温度推定装置および磁石温度推定方法 Download PDF

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WO2015002155A1
WO2015002155A1 PCT/JP2014/067462 JP2014067462W WO2015002155A1 WO 2015002155 A1 WO2015002155 A1 WO 2015002155A1 JP 2014067462 W JP2014067462 W JP 2014067462W WO 2015002155 A1 WO2015002155 A1 WO 2015002155A1
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WO
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stator teeth
temperature estimation
estimation device
magnet temperature
torque
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Application number
PCT/JP2014/067462
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English (en)
French (fr)
Inventor
加藤　崇
Original Assignee
日産自動車株式会社
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K11/00—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection
    • H02K11/20—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection for measuring, monitoring, testing, protecting or switching
    • H02K11/24—Devices for sensing torque, or actuated thereby

Definitions

  • the present invention relates to a technique for estimating the temperature of a permanent magnet provided in a rotor of an electric motor.
  • a magnetizing element that is arranged in the vicinity of a permanent magnet provided in a rotor of an electric motor and is magnetized by a leakage magnetic flux of the permanent magnet, and a hole that is arranged in a stator and measures the strength of a magnetic field generated by the magnetizing element.
  • a technique for estimating the temperature of a permanent magnet based on the strength of a magnetic field measured by a Hall element see JP 2004-222387A.
  • An object of the present invention is to accurately estimate the temperature of a permanent magnet provided in a rotor of an electric motor.
  • the magnet temperature estimation device detects an amount dependent on deformation generated in a stator tooth that is a constituent element of the stator when the electric motor is driven, and based on the detected amount dependent on deformation generated in the stator tooth.
  • the temperature of the permanent magnet provided in the rotor of the electric motor is estimated.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an end surface of the electric motor in the rotation axis direction.
  • FIG. 2 is a control block diagram of the electric motor.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating the relationship between the torque of the electric motor and the amount of deformation of the stator teeth.
  • FIG. 4A is a diagram showing a time change of the deformation amount ⁇ of the stator teeth detected by the strain gauge.
  • FIG. 4B is a diagram showing a temporal change in torque calculated based on the deformation amount ⁇ of the stator teeth shown in FIG. 4A.
  • FIG. 5 is a diagram showing a change over time in bending stress acting on each stator tooth when the electric motor is driven.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an end surface of the electric motor in the rotation axis direction.
  • FIG. 2 is a control block diagram of the electric motor.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating the relationship between the torque of the electric motor and the amount of deformation of the stator teeth.
  • FIG. 6 is a diagram showing the estimated torque of the motor calculated based on the bending stress (deformation amount) acting on each stator tooth, and the actual torque.
  • FIG. 7 is a graph showing the relationship between the difference ( ⁇ * ) between the deformation amount ⁇ of the stator teeth and the estimated value ⁇ * of the deformation amount, and the temperature of the permanent magnet.
  • FIG. 8 is a view showing a state in which the strain gauge is attached to the circumferential end surface of the stator teeth.
  • FIG. 9A is a diagram illustrating a state in which the strain gauge is provided at a position offset by a predetermined amount from the center line in the width direction of the stator teeth.
  • FIG. 9B is an enlarged view of the position where the strain gauge is provided in FIG. 9A.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating a state in which the strain gauge is disposed on the center line in the width direction of the stator teeth.
  • FIG. 11A is a diagram illustrating a Wheatstone bridge circuit configured using a strain gauge.
  • FIG. 11B is a diagram illustrating an example of arrangement positions of strain gauges and temperature sensors.
  • FIG. 12 is a diagram showing a circuit configuration for correcting the distortion signal ⁇ e based on the temperature detected by the temperature sensor and outputting the corrected distortion signal ⁇ e.
  • FIG. 13 is a diagram showing a Wheatstone bridge circuit configured using a strain gauge and a temperature compensating dummy gauge.
  • FIG. 14 is a diagram showing the arrangement positions of the strain gauge and the temperature compensating dummy gauge.
  • FIG. 11A is a diagram illustrating a Wheatstone bridge circuit configured using a strain gauge.
  • FIG. 11B is a diagram illustrating an example of arrangement positions of strain gauges and temperature sensors.
  • FIG. 12 is a diagram showing a circuit configuration for correct
  • FIG. 15 is a diagram illustrating a state in which the temperature compensating dummy gauge is attached in a direction substantially orthogonal to the attaching direction of the strain gauge.
  • FIG. 16 is a diagram illustrating a Wheatstone bridge circuit configured using a strain gauge and a loop coil.
  • FIG. 17A is a diagram illustrating an example of an installation location of a loop coil.
  • FIG. 17B is a diagram illustrating another example of the installation location of the loop coil.
  • FIG. 18 is a diagram illustrating still another example of the installation location of the noise cancellation circuit.
  • FIG. 19 is a diagram illustrating a Wheatstone bridge circuit including a strain gauge in the magnet temperature estimation apparatus according to the fifth embodiment.
  • FIG. 20 is a diagram illustrating an example of a strain gauge and an installation location of the strain gauge.
  • FIG. 21 is a diagram illustrating an example of an installation location of the eddy current type gap sensor.
  • FIG. 22 is a diagram illustrating an example of the installation location of the gap sensor, and is a cross-sectional view taken along a plane parallel to the rotating shaft of the electric motor.
  • FIG. 23 is a diagram illustrating an example of an installation location of the gap sensor, and is a diagram illustrating an end surface in the rotation axis direction of the stator.
  • FIG. 24 is a circuit block diagram for correcting the strain gauge output to be zero when the motor is in a stopped state and in a non-excited state.
  • FIG. 25 is a control block diagram of an electric motor to which the magnet temperature estimation device according to the eighth embodiment is applied.
  • FIG. 26 is a diagram showing the relationship between the torque of the electric motor and the load generated by the relative deformation of the two stator teeth.
  • FIG. 27 is a diagram illustrating the relationship between the difference ⁇ Tr between the estimated torque Tr1 calculated by the first torque estimating unit and the estimated torque Tr2 calculated by the second torque estimating unit, and the temperature of the permanent magnet. .
  • FIG. 28 is a block diagram for explaining another method of calculating the estimated torque Tr1.
  • FIG. 29 is a diagram illustrating an example of an arrangement location of a load cell.
  • FIG. 30 is a diagram for explaining how the stator core inner diameter changes when the temperature of the stator teeth 13 changes from the standard temperature T0 to T1, and thereby the load detected by the load cell 250 also changes.
  • FIG. 31 is a circuit block diagram for correcting the load detected by the load cell based on the temperature of the stator teeth detected by the temperature sensor.
  • FIG. 32 is a block diagram for explaining a method of calculating an estimated torque that is not affected by the temperature change of the stator teeth.
  • FIG. 33 is a circuit block diagram for correcting the output of the load cell to be 0 when the electric motor is in a stopped state and in a non-excited state.
  • FIG. 34 is a control block diagram of an electric motor to which the magnet temperature estimation device according to the ninth embodiment is applied.
  • FIG. 35 is a diagram illustrating an attachment position of the acceleration sensor.
  • FIG. 36 is a diagram for explaining a method of calculating the estimated torque of the electric motor based on the acceleration detected by the acceleration sensor.
  • FIG. 37 is a block diagram showing a configuration for extracting only the acceleration component synchronized with the rotation speed of the motor or its multiple.
  • FIG. 38 is a block diagram showing a configuration in which the displacement amount of the stator teeth is obtained by integrating the acceleration detected by the acceleration sensor, and the torque of the electric motor is calculated from the obtained displacement amount.
  • FIG. 39 is a block diagram showing a configuration for detecting a disturbance based on detection values of two acceleration sensors.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an end surface of the electric motor in the rotation axis direction.
  • the electric motor includes an annular stator 1 and a columnar rotor 2 arranged coaxially with the stator 1.
  • the stator 1 includes a stator core 11 and a plurality of coils (not shown).
  • the plurality of coils are accommodated in slots 12 formed at equal angular intervals on the same circumference around the axis O in the stator core 11.
  • a plurality of permanent magnets 22 are embedded at equal angular intervals on the same circumference around the axis O.
  • a strain gauge 3 for detecting a deformation amount (strain amount) generated in the stator teeth 13 is provided on an end surface of the stator core 11 in the rotation axis direction.
  • a magnetic force F is generated in the rotor 2, and simultaneously, a reaction force (radial component F1, circumferential component F2) of the magnetic force F of the rotor 2 acts on the stator 1.
  • a reaction force radial component F1, circumferential component F2
  • the stator teeth 13 undergo bending deformation in the radial direction and circumferential direction, and deformation accompanying compression and tension.
  • the strain gauge 3 detects the deformation amount of these deformations generated in the stator teeth 13.
  • FIG. 2 is a control block diagram of the electric motor.
  • the current control unit 31 is based on the difference between the torque command value Tr * of the motor calculated by a controller (not shown ) and the estimated torque value Tr obtained by a method described later, and more specifically, the torque command value Tr *.
  • the d-axis current command value id * and the q-axis current command value iq * are calculated so that the difference between the torque and the estimated torque value Tr becomes zero. Further, as will be described later, the current control unit 31 calculates the d-axis current command value id * and the q-axis current command value iq * based on the estimated temperature Tm of the permanent magnet 22 obtained by the magnet temperature estimation unit 41. Restrict.
  • the dq-axis voltage calculation unit 32 calculates the d-axis voltage command value vd based on the difference between the d-axis current command value id * and the d-axis current id, and the q-axis current command value iq * and the q-axis current iq.
  • the q-axis voltage command value vq is calculated based on the difference between.
  • the dq / 3-phase converter 33 converts the d-axis voltage command value vd and the q-axis voltage command value vq into the three-phase voltage command values vu, vv, Convert to vw.
  • the inverter 34 converts a DC voltage of a DC power source (not shown) into AC voltages V u , V v , V w based on the three-phase voltage command values vu, vv, vw, and supplies them to the motor 35.
  • the three-phase / dq conversion unit 37 converts the U-phase current iu, V-phase current iv, and W-phase current iw into the d-axis current id and the q-axis current based on the electrical angle of the rotor detected by the electrical angle detection unit 38. Convert to iq.
  • the two-phase current is detected by the current sensor 36, and the remaining one-phase current is calculated from the two-phase current detected by the current sensor 36. It can ask for.
  • the torque estimator 39 estimates the torque Tr ′ of the electric motor 35 based on the deformation amount ⁇ of the stator teeth 13 detected by the strain gauge 3.
  • FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the torque of the electric motor 35 and the amount of deformation of the stator teeth 13. As shown in FIG. 3, the torque of the electric motor 35 and the deformation amount of the stator teeth 13 are in a proportional relationship, and the gradient is ⁇ . Therefore, the torque estimator 39 can estimate the torque of the electric motor 35 by multiplying the deformation amount ⁇ of the stator teeth 13 detected by the strain gauge 3 by 1 / ⁇ .
  • FIG. 4A is a diagram illustrating a change over time of the deformation amount ⁇ of the stator teeth 13 detected by the strain gauge 3.
  • FIG. 4B is a diagram showing a temporal change in torque calculated based on the deformation amount ⁇ of the stator teeth 13 shown in FIG. 4A.
  • the 2 calculates an average value Tr of a plurality of torques Tr ′ estimated by the torque estimator 39 within a predetermined time, and the calculated torque average value Tr is estimated by the electric motor 35. Use torque.
  • the plurality of torques Tr ′ within a predetermined time used when calculating the average value Tr are, for example, torques within one cycle of the periodically changing torque shown in FIG. 4B.
  • the estimated torque Tr calculated by the average torque calculator 42 is used for torque feedback control.
  • the torque feedback control is performed in order to correct a deviation that occurs between the torque command value and the actual torque due to a temperature change of the magnet and other factors.
  • the estimated torque Tr calculated by the average torque calculator 42 can also be used to monitor the output torque of the electric motor. For example, when the estimated torque Tr calculated by the average torque calculator 42 deviates greatly from the torque command value Tr * , it can be determined that a failure has occurred in the motor.
  • FIG. 5 is a diagram showing a time change of bending stress acting on each stator tooth when the electric motor is driven.
  • series 1 to series 12 indicates the bending stress acting on the first to twelfth teeth.
  • the bending stress acting on each tooth shows a waveform having a similar shape, and it is understood that the phase is shifted by (number of slots per 1/1 electrical angle) ⁇ 360 degrees.
  • FIG. 6 is a diagram showing an estimated torque of the electric motor 35 calculated based on a bending stress (deformation amount) acting on each stator tooth, and an actual torque. As shown in FIG. 6, the estimated torque obtained from the deformation amount of the stator teeth 13 matches the actual torque at a level that causes no problem in practice.
  • the deformation amount estimator 40 calculates an estimated value ⁇ * of the deformation amount of the stator teeth 13 by multiplying the torque command value Tr * by ⁇ .
  • the magnet temperature estimation unit 41 is based on the difference between the deformation amount ⁇ of the stator teeth 13 detected by the strain gauge 3 and the estimated value ⁇ * of the deformation amount of the stator teeth 13 calculated by the deformation amount estimator 40.
  • the temperature of the permanent magnet 22 provided in the rotor 2 is estimated.
  • FIG. 7 is a graph showing the relationship between the difference ( ⁇ * ) between the deformation amount ⁇ of the stator teeth 13 and the estimated value ⁇ * of the deformation amount, and the temperature of the permanent magnet 22.
  • the temperature of the permanent magnet 22 is correlated with the difference ( ⁇ - ⁇ *) of the estimated value of the deformation amount epsilon deformation amount of the stator teeth 13 epsilon *.
  • the magnet temperature estimator 41 has table data with characteristics as shown in FIG. 7, and the deformation amount ⁇ of the stator teeth 13 detected by the strain gauge 3 and the stator teeth calculated by the deformation amount estimator 40.
  • the estimated temperature Tm of the permanent magnet 22 is obtained by referring to the table data based on the difference from the estimated deformation amount ⁇ * of 13.
  • Information on the estimated temperature Tm of the permanent magnet 22 obtained by the magnet temperature estimation unit 41 is sent to the current control unit 31.
  • the upper limit temperature of the permanent magnet 22 can be obtained in advance.
  • the current control unit 31 calculates the d-axis current command value id * and the q-axis current command value iq * so that the temperature of the permanent magnet 22 does not exceed the upper limit temperature. Specifically, when the estimated temperature Tm of the permanent magnet 22 reaches a predetermined threshold value lower than the upper limit temperature, the temperature of the permanent magnet 22 is reduced by reducing the current command value (limit the motor torque). Do not exceed the maximum temperature.
  • FIG. 8 is a view showing a state in which the strain gauge 3 is attached to the circumferential end surface of the stator teeth 13.
  • the stator teeth 13 are deformed in the circumferential direction (the direction of the arrow in FIG. 8).
  • the strain gauge 3 is disposed on the circumferential end surface of the stator teeth 13 and in the vicinity of the boundary between the stator teeth 13 and the back yoke 14 (near the root of the stator teeth 13). To do.
  • this position is the position where the strain at the time of occurrence of bending becomes the largest when the stator teeth 13 are regarded as beams, the SN ratio can be increased by arranging the strain gauge 3 at this position, The amount of distortion can be detected with high accuracy.
  • the strain gauge 3 when attaching the strain gauge 3 in the position shown in FIG. 8, it is necessary to arrange
  • FIG. 9A is a view showing a state in which the strain gauge 3 is arranged on the end surface in the rotation axis direction of the stator core 11 and in the vicinity of the boundary between the stator teeth 13 and the back yoke 14.
  • FIG. 9B is an enlarged view of a position where the strain gauge 3 is provided in FIG. 9A.
  • the stress distribution with respect to the center line 81 in the width direction of the stator teeth 13 is schematically shown in a portion surrounded by a dotted line 82.
  • the left side shows compressive stress and the right side shows tensile stress.
  • the strain gauge 3 is provided at a position offset by a predetermined amount from the center line 81 in the width direction of the stator teeth 13 as shown in FIG. 9B.
  • FIG. 10 is a view showing a state in which the strain gauge 3 is arranged on the center line 93 in the width direction of the stator teeth 13.
  • the arrangement position of the strain gauge 3 is substantially equal to the position 94 of the outermost diameter of the status lot, or closer to the gap side with respect to the rotor 2 within a predetermined distance range than the position 94 of the outermost diameter (FIG. 10). (Refer to FIG. 10). If the strain gauge 3 is arranged on the outer diameter side far from the position 94 of the outermost diameter, the strain of the stator teeth 13 may not be detected accurately. On the contrary, since the amount of distortion of the stator teeth 13 is small at a position that is too close to the gap side with the rotor 2, there is a possibility that the SN ratio is lowered.
  • the strain gauge 3 is positioned substantially equal to the position 94 of the outermost diameter of the status lot, or a position closer to the gap side with the rotor 2 within a predetermined distance range than the position 94 of the outermost diameter. It is desirable to do.
  • the magnet temperature estimation device in the first embodiment when the electric motor is driven, the amount dependent on the deformation generated in the stator teeth 13 that are the constituent elements of the stator 1 is detected, and the deformation generated in the detected stator teeth. Based on the amount which depends, the temperature of the permanent magnet 22 provided in the rotor 2 is estimated. Thereby, the temperature of the permanent magnet 22 can be accurately estimated without being affected by the magnetic field generated by the armature current or the magnetic saturation of the stator and the rotor core.
  • the amount of deformation of the stator teeth when the motor is driven is estimated based on the torque command value of the motor, and the estimated amount of deformation of the stator teeth and the detected stator teeth are estimated.
  • the temperature of the permanent magnet 22 is estimated based on the difference from the deformation amount. Since the difference between the deformation amount of the stator teeth estimated from the torque command value of the electric motor and the actual deformation amount and the temperature of the permanent magnet 22 have a certain relationship (see FIG. 7), the temperature of the permanent magnet 22 is accurately determined. Can be sought.
  • the deformation amount of the stator teeth 13 is detected using the strain gauge 3, and in particular, the deformation amount in at least one of the radial direction and the circumferential direction of the stator teeth is detected. Accordingly, since the strain gauge 3 may be provided in the stator 1 in order to obtain the deformation amount of the stator teeth 13, it is possible to reduce the size and cost as compared with the configuration in which the sensor is provided on the rotor side.
  • the strain gauge 3 By disposing the strain gauge 3 on the side surface of the stator tooth 13 in the circumferential direction of the stator 1, it is possible to accurately detect strain due to bending of the stator tooth 3 when the electric motor is driven.
  • the strain gauge 3 may be disposed at an end surface of the stator teeth 13 in the rotation axis direction of the stator 1 and offset from the center line in the width direction of the stator teeth 13. According to this method, the strain gauge 3 can be easily attached and the coil winding space is not hindered. Further, the bending distortion of the stator teeth 13 can be detected with high accuracy.
  • the strain gauge 3 may be an end face of the stator teeth 13 in the rotation axis direction of the stator 1 and may be disposed within a predetermined range from the center line in the width direction of the stator teeth 13. According to this method, the strain gauge 3 can be easily attached and the coil winding space is not hindered. Further, since it is possible to detect distortion due to radial force that is several to several tens of times larger than the circumferential force that is a torque component, the permanent magnet 22 can be detected accurately by detecting distortion of the stator teeth 13. Can be accurately estimated.
  • the strain gauge 3 may be disposed at the position of the outermost diameter of the slot of the stator 1 or at a position within a predetermined distance range from the outermost diameter of the slot of the stator and closer to the gap side with the rotor 2. . If the strain gauge 3 is arranged on the outer diameter side far from the position of the outermost diameter, there is a possibility that the distortion of the stator teeth 13 may not be detected accurately. Conversely, the position that is too close to the gap side with the rotor 2 is Since the amount of distortion of the stator teeth 13 is small, there is a possibility that the SN ratio is lowered. However, by disposing the strain gauge 3 at the position described above, the strain amount of the stator teeth 13 can be detected with high accuracy.
  • the amount of deformation of the stator teeth and the stress acting on the stator teeth are shown in relation to time.
  • the cycle also changes as the motor speed changes, it is shown in relation to the rotation angle. May be. That is, the vertical axis may be the amount of deformation of the stator teeth or the stress acting on the stator teeth, and the horizontal axis may be the rotation angle.
  • FIG. 11A is a diagram showing a Wheatstone bridge circuit configured using the strain gauge 3.
  • the Wheatstone bridge circuit includes a strain gauge 3, strain gauges 101 to 103 of the same type as the strain gauge 3, and a power source 104. However, instead of the strain gauges 101 to 103 of the same type as the strain gauge 3, a resistor having the same resistance value as that of the strain gauge 3 may be used.
  • the output voltage ⁇ e of the Wheatstone bridge circuit is a voltage proportional to the amount of deformation of the stator teeth 13.
  • the output voltage ⁇ e which is a voltage proportional to the deformation amount of the stator teeth 13, is referred to as a distortion signal.
  • the temperature sensor 105 is provided in the vicinity of the strain gauge 3, and detects the temperature of the strain gauge 3.
  • FIG. 11B is a diagram illustrating an example of arrangement positions of the strain gauge 3 and the temperature sensor 105.
  • the strain gauge 3 and the temperature sensor 105 are provided in a motor case (not shown) that covers the outer periphery of the stator 1 and the rotor 2, and the three strain gauges 101 to 103 are provided outside the motor case.
  • FIG. 12 is a diagram showing a circuit configuration for correcting the distortion signal ⁇ e based on the temperature detected by the temperature sensor 105 and outputting the corrected distortion signal ⁇ e.
  • the high-frequency noise component of the distortion signal ⁇ e amplified by the amplifier 111 is cut by the low-pass filter 112.
  • the temperature signal of the strain gauge 3 detected by the temperature sensor 105 has a high-frequency noise component cut by the low-pass filter 113.
  • the temperature correction unit 114 corrects the distortion signal ⁇ e input from the low-pass filter 112 based on the temperature signal input from the low-pass filter 113, and outputs the corrected distortion signal ⁇ e. Based on the strain signal ⁇ e after the temperature correction, the deformation amount of the stator teeth 13 and the temperature of the permanent magnet 22 provided in the rotor 2 can be accurately estimated.
  • the Wheatstone bridge circuit is configured by using the strain gauge 3 for detecting the deformation amount of the stator teeth and the three resistors 101 to 103, and the strain gauge 3 Based on the temperature of the Wheatstone bridge circuit, the output is corrected. This prevents the detected value of the deformation amount of the stator teeth 13 from being changed due to the temperature change of the strain gauge 3, and the deformation amount of the stator teeth 13 and the temperature of the permanent magnet 22 provided on the rotor 2 are prevented. Can be obtained with high accuracy.
  • the detected deformation amount of the strain gauge 3 is corrected based on the temperature of the strain gauge 3.
  • a temperature compensation dummy gauge is provided in the vicinity of the strain gauge 3 to compensate for a change in the detected deformation amount of the strain gauge 3 due to a temperature change of the strain gauge 3. .
  • FIG. 13 is a diagram showing a Wheatstone bridge circuit configured using the strain gauge 3 and the temperature compensating dummy gauge 121.
  • the strain gauge 3 and the temperature compensating dummy gauge 121 are connected in series, and the strain gauge 122 and the strain gauge 123 are connected in series.
  • the strain gauge 3 and the temperature compensating dummy gauge 121 are disposed at positions where the temperature environment is substantially the same, and the strain gauge 122 and the strain gauge 123 are disposed at positions where the temperature environment is approximately the same.
  • the resistance values of the strain gauge 3, the temperature compensating dummy gauge 121, and the strain gauges 122 and 123 are all equal. However, instead of the strain gauges 122 and 123, a resistor having the same resistance value as that of the strain gauge 3 and the temperature compensating dummy gauge 121 may be used.
  • FIG. 14 is a diagram showing the arrangement positions of the strain gauge 3 and the temperature compensating dummy gauge 121.
  • the temperature compensating dummy gauge 121 is arranged in the vicinity of the strain gauge 3 and at a position where the strain is smaller than the position where the strain gauge 3 is provided.
  • the position where the strain is smaller than the position where the strain gauge 3 is provided is, for example, the position of the back yoke 14 of the stator core 11 or the position near the center line in the width direction of the stator teeth 13.
  • the temperature compensating dummy gauge 121 may be attached to the stator core 11 using an elastic adhesive having a low thermal resistance and low rigidity.
  • the temperature compensation dummy gauge 121 may be attached in a direction substantially orthogonal to the strain gauge 3 attachment direction.
  • FIG. 15 is a view showing a state in which the temperature compensating dummy gauge 121 is attached in a direction substantially orthogonal to the attaching direction of the strain gauge 3.
  • the strain gauge 3 is disposed at a position offset from the center line in the width direction of the stator teeth 13, and the temperature compensating dummy gauge 121 is disposed in the vicinity of the center line in the width direction of the stator teeth 13. Since the compressive / tensile strain in the teeth width direction is considerably smaller than the bending strain, the temperature compensation dummy gauge 121 is attached to the strain gauge 3 substantially orthogonally to be less affected by disturbance strain.
  • the strain gauge 3 for detecting the deformation amount of the stator teeth, the temperature compensating dummy gauge 121, and the two resistors 122 and 123 are used.
  • a Wheatstone bridge circuit is configured, and the strain gauge 3 and the temperature compensating dummy gauge 121 are each arranged in the same temperature environment, and the two resistors 122 and 123 are arranged in the same temperature environment. Since the temperature compensation dummy gauge 121 can cancel the influence of the resistivity change of the strain gauge 3 due to the temperature change, the detection value of the deformation amount of the stator teeth 13 changes due to the temperature change of the strain gauge 3. Thus, the deformation amount of the stator teeth 13 and the temperature of the permanent magnet 22 provided on the rotor 2 can be obtained with high accuracy.
  • the temperature compensating dummy gauge 121 is less susceptible to distortion. can do.
  • the temperature compensation dummy gauge 121 can be made less susceptible to strain by arranging it in a direction substantially orthogonal to the strain gauge 3.
  • a noise cancellation circuit capable of generating an induced electromotive force substantially equal to an induced electromotive force generated when an alternating magnetic field acts on the strain gauge 3 is provided. Connection is made so that the direction of the induced electromotive force generated in the circuit is reversed, and noise due to the induced electromotive force is canceled.
  • FIG. 16 is a diagram showing a Wheatstone bridge circuit configured using the strain gauge 3 and the loop coil 151.
  • An induced electromotive force substantially equal to the induced electromotive force generated in the strain gauge 3 can be generated in the loop coil 151 constituting the noise cancellation circuit.
  • the loop coil 151 is connected so that the induced electromotive force generated in the strain gauge 3 and the direction of the induced electromotive force generated in the loop coil 151 are reversed.
  • the resistance values of the other three strain gates (or resistors) 152 to 154 are values obtained by adding the resistance value of the strain gate 3 and the resistance value of the loop coil 151, respectively.
  • strain gate as the strain gate 3 may be provided as a noise cancellation circuit instead of the loop coil 151.
  • FIG. 17A is a diagram illustrating an example of an installation location of the loop coil 151.
  • the strain gate 3 is provided at a position offset by a predetermined amount from the center line in the width direction of the stator teeth 13, and the loop coil 151 is symmetrical to the strain gate 3 with respect to the center line in the width direction of the stator teeth 13. The example which provides is shown.
  • FIG. 17B is a diagram illustrating another example of the installation location of the loop coil 151.
  • a loop coil 151 is provided on the strain gate 3 attached to the stator teeth 13.
  • the loop coil 151 is installed in a state where a gap is provided between the loop gate 151 and the strain gate 3 so that the strain is not transmitted to the strain gate 3, or a member having low rigidity is interposed between the strain gate 3.
  • the size of the loop coil 151 is preferably equal to or less than the size of the strain gate 3.
  • the noise canceling circuit is also arranged with one strain gauge mounting area. And space saving can be realized.
  • FIG. 18 is a diagram showing still another example of the installation location of the noise cancellation circuit.
  • the strain gauge 171 constitutes a noise cancellation circuit.
  • the stator teeth 13A and the stator teeth 13B have substantially the same strain state and electromagnetic environment when the motor is driven to rotate.
  • the strain gauge 3 is disposed on the stator teeth 13A and the strain gauge 171 is disposed on the stator teeth 13B.
  • the wiring is the same so that the directions of the induced electromotive forces generated in the strain gauge 3 and the strain gauge 171 are reversed.
  • the strain gauge 3 and the strain gauge 171 constituting the noise canceling circuit may be disposed on the stator teeth having substantially the same strain state and electromagnetic environment when the motor is driven to rotate.
  • the Wheatstone bridge circuit is configured using the strain gauge 3 for detecting the deformation amount of the stator teeth and the three resistors, and in series with the strain gauge 3.
  • the noise cancellation circuit (loop circuit 151) generates an induced electromotive force substantially the same as the induced electromotive force generated in the strain gauge 3 when an alternating magnetic field substantially equivalent to the alternating magnetic field acting on the strain gauge 3 is applied. ).
  • the noise cancellation circuit and the strain gauge 3 are connected so that the induced electromotive force generated in the noise cancellation circuit and the induced electromotive force generated in the strain gauge 3 are in opposite phases. Thereby, since the induced electromotive force generated in the strain gauge 3 can be canceled, the strain can be detected with high accuracy even in an electromagnetic noise environment.
  • the noise cancellation circuit By arranging the noise cancellation circuit (loop circuit 151) so as to overlap with the strain gauge 3, the noise cancellation circuit can also be arranged with one strain gauge mounting area, and space saving can be realized.
  • the noise cancellation circuit (strain gauge 171) is a stator tooth 13B different from the stator tooth 13A provided with the strain gauge 3, and the stator tooth 13B provided with the strain gauge 3 has the same electromagnetic environment as the stator tooth 13B. If arranged, it is not necessary to have a laminated structure as shown in FIG. 17B, a general-purpose strain gauge can be used, and the cost can be reduced.
  • FIG. 19 is a diagram illustrating a Wheatstone bridge circuit including the strain gauge 3 in the magnet temperature estimation device according to the fifth embodiment.
  • the strain gauge 3 and the strain gauge 181 are connected in series, and the strain gauge 182 and the strain gauge 183 are connected in series.
  • the resistance values of the strain gauge 3 and the strain gauges 181 to 183 are the same.
  • FIG. 20 is a diagram showing an example of installation locations of the strain gauge 3 and the strain gauges 181 to 183.
  • the strain gauge 3 and the strain gauge 181 connected in series with the strain gauge 3 are arranged in the same stator teeth, and the strain gauge 182 and the strain gauge 183 connected in series with the strain gauge 182 are the strain gauge 3 and
  • the stator teeth on which the strain gauges 181 are installed are arranged on the stator teeth having substantially the same strain state and electromagnetic environment when the motor is driven to rotate.
  • stator teeth 13C and the stator teeth 13D have substantially the same strain state and electromagnetic environment when the motor is driven to rotate, and the strain gauge 3 and the strain gauge 181 are disposed on the stator teeth 13C, the strain gauge 182 and the strain gauge Gauge 183 is arranged on stator teeth 13D.
  • the strain gauge 3 and the strain gauge 181 are arranged symmetrically with respect to the center line in the width direction of the stator teeth 13C, and the strain gauge 182 and strain are symmetrically arranged with respect to the center line in the width direction of the stator teeth 13D.
  • a gauge 183 is disposed.
  • a Wheatstone bridge circuit is constituted by four strain gauges provided on two teeth, so that a strain output is a single strain gauge. Compared to the case, the output can be four times higher and the SN ratio can be made higher.
  • the strain gauge 3 and the strain gauge 181 are arranged symmetrically with respect to the center line in the width direction of the stator teeth 13C, and the strain gauge 182 and the strain gauge 183 are arranged symmetrically with respect to the center line in the width direction of the stator teeth 13D. Therefore, temperature compensation can also be performed.
  • an eddy current type gap sensor is provided as a sensor for detecting a deformation amount (strain amount) generated in the stator teeth 13.
  • FIG. 21 is a diagram illustrating an example of an installation location of the eddy current gap sensor 201.
  • the eddy current type gap sensor 201 is installed in the vicinity of the tip of the stator teeth 13 in the axial direction in which the stator teeth 13 extend, and is opposed to the stator teeth 13 with a gap. ing.
  • the eddy current type gap sensor 201 is shown superimposed on the stator teeth 13, but actually, a gap is provided between the stator teeth 13 and the eddy current type gap sensor 201.
  • the stator teeth 13 are deformed, the facing area between the stator teeth 13 and the eddy current gap sensor 201 changes, and the output of the eddy current gap sensor 201 changes. Thereby, the deformation amount (distortion amount) of the stator teeth 13 can be detected.
  • a gap sensor whose output changes according to the distance from the stator teeth 13 may be used.
  • the gap sensor is arranged at a position where the deformation of the stator teeth 13 can be directly detected.
  • FIG. 22 and 23 are diagrams showing an example of the installation location of the gap sensor 211.
  • FIG. FIG. 22 is a cross-sectional view taken along a plane parallel to the rotation axis of the electric motor, and FIG.
  • the electric motor in FIG. 22 is an electric motor mounted on an in-wheel motor vehicle.
  • the motor unit 212 includes an electric motor and a speed reducer 213.
  • the speed reducer 213 includes a planetary gear mechanism.
  • the planetary gear mechanism includes a ring gear 215 fixed to the reduction gear case 214, a sun gear 217 fixed to the rotor shaft 216 of the electric motor, and three planet gears 218 interposed between the ring gear 215 and the sun gear 217.
  • a supporting planet carrier 219. The rotation of the planet carrier 219 is transmitted to the rear wheel via the output shaft 220.
  • the planet gear 218 includes a small-diameter pinion 222 and a large-diameter pinion 223 configured on the same planet gear shaft 221.
  • the small-diameter pinion 222 meshes with the ring gear 215, and the large-diameter pinion 223 meshes with the sun gear 217, whereby the reduction gear 213 realizes a large reduction ratio.
  • the planet carrier 219 holds three planet gears 218 at equal angular intervals so as to freely rotate.
  • the gap sensor 211 is arranged from the outer side of the end of the stator 1 in the rotation axis direction from the stator housing 224 through the bracket 225. Further, as shown in FIG. 23, the gap sensor 211 is disposed between adjacent stator teeth so that the circumferential deformation of the stator teeth 13 can be detected. When the stator teeth are deformed in the circumferential direction, the distance between the gap sensor 211 and the stator teeth 13 is changed, and the output of the gap sensor 211 is also changed, so that the deformation of the stator teeth 13 can be directly detected.
  • the sensor for detecting the deformation amount of the stator teeth 13 is a slot. There is no need to insert it inside, and it has excellent noise resistance.
  • the bending deformation of the stator teeth 13 is directly detected. Since it is possible, the deformation amount of the stator teeth 13 can be detected with higher accuracy.
  • FIG. 24 is a circuit block diagram for correcting the output of the strain gauge 3 to be 0 when the motor is in a stopped state and in a non-excited state.
  • the stop / non-excitation state detection unit 241 includes, for example, a current sensor that detects a current flowing through the electric motor, a vehicle speed sensor that detects a vehicle speed, a sensor that detects an operating state of a parking brake, a GPS sensor that detects a vehicle position, and an engine It is at least one of engine speed sensors that detect the number of revolutions, and detects a stop of the motor and a non-excited state.
  • the correction unit 242 corrects the output of the strain gauge 3 to be 0 when the electric motor is in a stopped state and in a non-excited state.
  • the output of the strain gauge 3 is corrected.
  • the eddy current type gap sensor 201 or the gap sensor 211 is used as a sensor for detecting the deformation amount of the stator teeth 13, What is necessary is just to correct
  • the stator teeth are Therefore, it is possible to accurately detect the amount of deformation generated in the stator teeth 13 by eliminating error factors such as residual distortion and sensor mounting variation. it can.
  • Equation (4) as indicated by (5), a distortion amount [delta] n + 1 of the (n + 1) th stator teeth 13, the difference ⁇ of the strain amount [delta] n of n-th stator teeth 13, the torque of the motor 35 Information is included.
  • FIG. 25 is a control block diagram of an electric motor to which the magnet temperature estimation device according to the eighth embodiment is applied.
  • the same components as those in the control block diagram shown in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
  • the load cell (load sensor) 250 is provided between two adjacent stator teeth 13 and detects a load P generated by relative deformation of the two stator teeth 13 when the electric motor 35 is driven.
  • the load cell 250 Since the load acting on the load cell 250 is generated in both directions of compression and tension, the load cell 250 is joined to the stator teeth 13 with an adhesive or the like to detect the load in both directions, or preloaded beforehand. A load in one direction may always be applied to the load cell 250.
  • the first torque estimation unit 251 calculates the estimated torque Tr1 of the electric motor 35 based on the load P detected by the load cell 250.
  • FIG. 26 is a diagram showing the relationship between the torque Tr of the electric motor 35 and the load P generated by the relative deformation of the two stator teeth 13.
  • the first torque estimation unit 251 has table data that defines the relationship between the torque Tr of the electric motor 35 and the load P generated by the relative deformation of the two stator teeth 13, and the load P detected by the load cell 250. Based on this, the estimated torque Tr1 of the electric motor 35 is calculated by referring to the table data.
  • the average torque calculation unit 42 calculates an average value Tr of the plurality of estimated torques Tr1 calculated by the first torque estimation unit 251 within a predetermined time.
  • the second torque estimating unit 252 calculates the estimated torque Tr2 of the electric motor 35 based on the d-axis current command value id * and the q-axis current command value iq * .
  • the estimated torque Tr2 is an estimated torque value when the temperature of the permanent magnet 22 provided in the rotor 2 is a predetermined standard temperature.
  • the second torque estimation unit 252 has table data that defines the relationship between the d-axis current command value id * and the q-axis current command value iq * and the torque of the motor 35, and d Based on the shaft current command value id * and the q-axis current command value iq * , the estimated torque Tr2 of the electric motor 35 is calculated by referring to the table data.
  • the magnet temperature estimation unit 253 is provided in the rotor 2 based on the difference ⁇ Tr between the estimated torque Tr1 calculated by the first torque estimation unit 251 and the estimated torque Tr2 calculated by the second torque estimation unit 252.
  • the temperature Tm of the permanent magnet 22 is estimated.
  • FIG. 27 shows the relationship between the difference ⁇ Tr between the estimated torque Tr1 calculated by the first torque estimating unit 251 and the estimated torque Tr2 calculated by the second torque estimating unit 252, and the temperature of the permanent magnet 22.
  • the temperature of the permanent magnet 22 has a correlation with the difference ⁇ Tr between the estimated torque Tr1 and the estimated torque Tr2.
  • the magnet temperature estimator 253 has table data having characteristics as shown in FIG. 27, and by referring to the table data based on the difference ⁇ Tr between the estimated torque Tr1 and the estimated torque Tr2, the permanent magnet 22 The estimated temperature Tm is obtained.
  • FIG. 28 is a block diagram for explaining another method of calculating the estimated torque Tr1.
  • the load average value calculation unit 281 calculates the load average value Pave based on the plurality of loads P detected by the load cell 250 within a predetermined time.
  • the first torque estimator 251 defines table data that defines the relationship between the torque Tr and the load P of the motor 35 described above based on the load average value Pave calculated by the load average value calculator 281 (see FIG. 26). , The estimated torque Tr1 is calculated.
  • FIG. 29 is a diagram illustrating an example of an arrangement location of the load cell 250.
  • the load cell 250 is arranged between the tips of two adjacent stator teeth 13 with an elastic body 290 interposed therebetween. That is, the load cell 250 is sandwiched between the two elastic bodies 290 and installed between the tips of two adjacent stator teeth 13.
  • the relative distance between the two adjacent stator teeth 13 may be maximized or minimized.
  • the elastic body 290 is provided so that a load is applied to the load cell 250 even when the relative distance between two adjacent stator teeth 13 is maximized. As a result, even when the relative distance between the two adjacent stator teeth 13 is maximized, the load cell 250 is prevented from falling between the two stator teeth 13, and the load P generated by the relative deformation of the two stator teeth 13 is prevented. Can be reliably detected.
  • stator core inner diameter changes as the temperature of the stator teeth 13 changes from the initial value (standard temperature), and the distance between the stator teeth changes accordingly. Thereby, the load detected by the load cell 250 also changes.
  • FIG. 30 is a diagram for explaining how the stator core inner diameter changes when the temperature of the stator teeth 13 changes from the standard temperature T0 to T1, and the load detected by the load cell 250 changes accordingly.
  • the elastic body 290 is omitted in FIG.
  • the load detected by the load cell 250 also changes.
  • this change has no correlation with the torque of the electric motor 35.
  • the temperature of the stator teeth 13 is detected, and the load detected by the load cell 250 is corrected based on the detected temperature, thereby canceling the influence of the load caused by the temperature change of the stator teeth 13. To do.
  • the temperature of the stator teeth 13 is detected by a temperature sensor 300 provided on the stator teeth 13 (see FIG. 30).
  • the temperature sensor 300 is preferably disposed in the vicinity of the load cell 250.
  • FIG. 31 is a circuit block diagram for correcting the load detected by the load cell 250 based on the temperature of the stator teeth 13 detected by the temperature sensor 300.
  • the temperature correction unit 310 has table data that defines the relationship between the temperature of the stator teeth 13 and the amount of correction of the load detected by the load cell 250.
  • the temperature correction unit 310 determines the temperature of the stator teeth 13 detected by the temperature sensor 300. Based on the table data, the load correction amount is obtained. Then, based on the obtained correction amount, the load detected by the load cell 250 is corrected, and the corrected load is output.
  • the table data that defines the relationship between the temperature of the stator teeth 13 and the correction amount of the load can be created, for example, by conducting experiments in advance.
  • FIG. 32 is a block diagram for explaining a method of calculating the estimated torque that is not affected by the temperature change of the stator teeth 13 described above.
  • the rotational speed component extraction unit 320 inputs the load detected by the load cell 250 and the rotational speed of the electric motor 35 detected by the rotational speed sensor 321, and from the load detected by the load cell 250, the rotational speed of the electric motor 35 or Only load components synchronized with the multiple are extracted.
  • the first torque estimation unit 251 has table data that defines the relationship between the load synchronized with the rotation speed of the motor 35 or its multiple component and the torque of the motor 35, and is extracted by the rotation speed component extraction unit 320.
  • the estimated torque Tr1 of the electric motor 35 is calculated by referring to the table data based on the load component synchronized with the rotation speed of the electric motor 35 or a multiple thereof.
  • the output of the strain gauge 3 is corrected to 0 when the electric motor 35 is in a stopped state and in a non-excited state.
  • correction is made so that the output of the load cell 250 becomes 0 when the electric motor 35 is in a stopped state and in a non-excited state.
  • FIG. 33 is a circuit block diagram for correcting the output of the load cell 250 to 0 when the electric motor 35 is in a stopped state and in a non-excited state.
  • the stop / non-excitation state detection unit 331 includes, for example, a current sensor that detects a current flowing through the electric motor 35, a vehicle speed sensor that detects a vehicle speed, a sensor that detects an operating state of a parking brake, a GPS sensor that detects a vehicle position, and It is at least one of the engine speed sensors for detecting the engine speed, and detects the stop of the electric motor 35 and the non-excited state.
  • the correction unit 332 corrects the output of the load cell 250 to be 0 when the electric motor 35 is in a stopped state and in a non-excited state. As a result, it is possible to accurately detect the load caused by the relative deformation of the stator teeth 13 while eliminating error factors such as residual strain and mounting variation of the load cell 250.
  • a load that is arranged between two adjacent stator teeth 13 and that is caused by relative deformation of the two adjacent stator teeth 13 when the electric motor 35 is driven is detected.
  • a first torque estimation unit 251 that calculates an estimated torque Tr1 of the electric motor 35 based on the detected load
  • a first torque Tr2 that calculates an estimated torque Tr2 of the electric motor 35 based on a current command value for the electric motor 35.
  • the temperature of the permanent magnet 22 based on the difference between the estimated torque Tr1 calculated by the second torque estimation unit 252, the first torque estimation unit 251, and the estimated torque Tr 2 calculated by the second torque estimation unit 252. Is estimated.
  • the temperature of the permanent magnet 22 can be accurately estimated without being affected by the magnetic field generated by the armature current or the magnetic saturation of the stator and the rotor core.
  • the load cell 250 is installed on the stator side, a slip ring and a telemeter are unnecessary, and the size and cost can be reduced.
  • the strain gauge is attached to the stator teeth 13, there is no influence of the attachment variation, and thus the reliability is high.
  • the load cell 250 detects the difference between the displacement amounts generated in the two adjacent stator teeth 13 as a load, it is not necessary to detect the relative displacement between the fixed portion (for example, the housing) and the stator teeth 13, and the structure It can be simplified.
  • the load cell 250 is arranged between the two adjacent stator teeth via the elastic body 290 so that a load is applied to the load cell 250 even when the relative distance between the two adjacent stator teeth 13 is maximum. .
  • the load cell 250 is prevented from falling between the two stator teeth 13, and the load caused by the relative deformation of the two stator teeth 13 is prevented. It can be detected reliably.
  • the load average value Pave can be calculated based on a plurality of loads detected by the load cell 250 within a predetermined time, and the estimated torque Tr1 of the electric motor 35 can be calculated based on the calculated load average value Pave.
  • the estimated torque Tr1 can be calculated with a simple arithmetic device.
  • the temperature of the stator teeth 13 adjacent to the load cell 250 is detected, and the correction amount of the load is calculated based on the detected temperature of the stator teeth 13.
  • the load detected by the load cell 250 is corrected based on the corrected load amount.
  • a load component synchronized with the rotational speed detected by the rotational speed sensor 321 or a multiple thereof is extracted from the load detected by the load cell 250, and an estimated torque of the electric motor 35 is calculated based on the extracted load component. Also good.
  • the load of the load cell 250 changes due to the temperature change of the stator teeth 13, this load change does not synchronize with the rotation speed of the electric motor 35. Therefore, if the estimated torque Tr ⁇ b> 1 of the electric motor 35 is calculated by the method described above.
  • the estimated torque Tr1 that is not affected by the temperature change of the stator teeth 13 can be calculated. Thereby, the temperature of the permanent magnet 22 can be estimated with high accuracy.
  • the temporal change in the deformation amount of the stator teeth 13 is detected as an acceleration signal, and the estimated torque of the motor 35 calculated based on the detected acceleration and the current command value are used. Based on the calculated difference from the estimated torque of the electric motor 35, the temperature of the permanent magnet 22 provided in the rotor 2 is estimated.
  • FIG. 34 is a control block diagram of an electric motor to which the magnet temperature estimation device according to the ninth embodiment is applied.
  • the same components as those in the control block diagram shown in FIG. 25 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
  • the acceleration sensor 340 detects, as an acceleration signal, a temporal change in the deformation amount of the stator teeth 13 caused by a torque reaction force acting on the stator teeth 13 when the electric motor 35 is driven.
  • FIG. 35 is a diagram showing a mounting position of the acceleration sensor 340.
  • the acceleration sensor 340 is attached to the tip of the stator teeth 13 and detects the circumferential acceleration indicated by the arrows in the figure.
  • FIG. 36 is a diagram for explaining a method of calculating the estimated torque of the electric motor 35 based on the acceleration detected by the acceleration sensor 340.
  • the torque component extraction unit 350 performs a Fourier transform (FFT) on the acceleration detected by the acceleration sensor 340 and extracts a frequency component related to the torque of the electric motor.
  • the first torque estimation unit 341 has table data that defines the relationship between the acceleration and the torque equivalent amount of the electric motor, and by referring to the table data based on the extracted acceleration of the frequency component, Find the torque equivalent.
  • the torque of the electric motor 35 varies depending on the rotation speed of the electric motor 35, but the torque equivalent amount defined in the table data is a value not considering the rotation speed of the electric motor 35 and is different from the actual torque. This is called “torque equivalent”.
  • the first torque estimation unit 341 calculates the estimated torque Tr1 of the electric motor 35 based on the obtained torque equivalent amount and the rotational speed of the electric motor 35 detected by the rotational speed sensor 321.
  • the method for estimating the temperature of the permanent magnet 22 provided in the rotor 2 is the same as in the eighth embodiment. That is, the second torque estimation unit 252 calculates the estimated torque Tr2 of the electric motor 35 based on the d-axis current command value id * and the q-axis current command value iq * .
  • the magnet temperature estimation unit 253 is provided in the rotor 2 based on the difference ⁇ Tr between the estimated torque Tr1 calculated by the first torque estimation unit 341 and the estimated torque Tr2 calculated by the second torque estimation unit 252. The temperature of the permanent magnet 22 is estimated.
  • the example in which only the load component synchronized with the rotation speed of the motor 35 or its multiple is extracted and the estimated torque Tr1 is calculated based on the extracted load has been described. Also in this embodiment, only the acceleration component synchronized with the rotation speed of the electric motor 35 or a multiple thereof can be extracted, and the estimated torque Tr1 can be calculated based on the extracted acceleration.
  • the stator teeth 13 are also affected by a component due to the radial suction force and an external force acting on the entire motor 35 in addition to the circumferential acceleration due to the torque reaction force, but the component due to the torque reaction force is Since it is synchronized with the rotational speed and a multiple component of the rotational speed, only the rotational speed of the motor 35 or the acceleration component synchronized with the multiple is extracted to separate the component caused by the torque reaction force and the disturbance component.
  • the estimated torque Tr1 can be calculated with high accuracy.
  • FIG. 37 is a block diagram showing a configuration for extracting only the acceleration component synchronized with the rotation speed of the motor 35 or its multiple.
  • the torque component extraction unit 350 performs Fourier transform (FFT) on the acceleration detected by the acceleration sensor 340 and extracts a frequency component related to the torque of the electric motor.
  • the rotation speed component extraction unit 3501 extracts only the acceleration component synchronized with the rotation speed of the motor 35 detected by the rotation speed sensor 321 or a multiple thereof from the extracted frequency component related to the torque of the motor, and performs first torque estimation. Output to the unit 341.
  • the first torque estimating unit 341 calculates the estimated torque Tr1 of the electric motor 35 by the method described above based on the extracted acceleration component.
  • the torque component extraction unit 350 obtains the torque equivalent amount of the motor based on the acceleration detected by the acceleration sensor 340, and the first torque estimation unit 341 determines the torque equivalent amount and the rotation speed sensor 321.
  • the estimated torque Tr1 of the electric motor 35 is calculated based on the rotational speed of the electric motor 35 detected by the above. However, by integrating the acceleration detected by the acceleration sensor 340, the displacement amount of the stator teeth 13 can be obtained, and the torque of the electric motor 35 can be estimated from the obtained displacement amount.
  • FIG. 38 is a block diagram showing a configuration in which the amount of displacement of the stator teeth 13 is obtained by integrating the acceleration detected by the acceleration sensor 340, and the torque of the electric motor 35 is calculated from the obtained amount of displacement.
  • the integrator 381 integrates the acceleration signal detected by the acceleration sensor 340 to calculate a velocity signal.
  • the integrator 382 integrates the speed signal output from the integrator 381 and calculates a displacement amount signal of the stator teeth 13.
  • the average value calculation unit 383 obtains an average value of the displacement amount of the stator teeth 13 based on the displacement amount signal output from the integrator 382. Specifically, with reference to the stator teeth 13 provided with the acceleration sensor 340, the displacement amount of the other stator teeth 13 is calculated in consideration of the phase, and based on the calculated displacement amounts of the plurality of stator teeth 13, Obtain the average value of displacement.
  • the plurality of stator teeth 13 are provided with acceleration sensors 340, and a plurality of accelerations detected by the plurality of acceleration sensors 340 are integrated to obtain displacement amounts of the plurality of stator teeth 13, and the obtained plurality of stator teeth. Based on the 13 displacement amounts, an average value of the displacement amounts can also be obtained.
  • the first torque estimating unit 341 has table data that defines the relationship between the displacement amount of the stator teeth 13 and the torque of the electric motor, and the table data is based on the calculated average value of the displacement amount. , The estimated torque Tr1 of the electric motor 35 is calculated.
  • a plurality of acceleration sensors 340 on a plurality of stator teeth 13 having substantially the same electromagnetic environment and detect a disturbance component based on detection values of the plurality of acceleration sensors 340. That is, when the electric motor 35 is driven, the detection values of the plurality of acceleration sensors 340 provided in the plurality of stator teeth 13 having substantially the same electromagnetic environment should be the same value. When a disturbance is applied, the acceleration corresponding to the disturbance input is detected only in the input direction of the disturbance, so that the detection value varies depending on the arrangement position of the acceleration sensor 340.
  • FIG. 39 is a block diagram showing a configuration for detecting a disturbance based on the detection values of the two acceleration sensors 340.
  • the two acceleration sensors 340 are arranged in different stator teeth 13 having substantially the same electromagnetic environment.
  • the disturbance detection unit 390 compares the detection values of the two acceleration sensors 340 and determines that a disturbance has been input if the two values are different. However, the detection values of the two acceleration sensors 340 may be compared, and if both values are equal to or greater than a predetermined threshold, it may be determined that a disturbance has been input.
  • FIG. 39 you may make it detect a disturbance based on the detection value of the three or more acceleration sensors 340.
  • the acceleration sensor 340 that detects the time change of the deformation amount of the stator teeth 13 generated when the electric motor 35 is driven as the acceleration, and the acceleration detected by the acceleration sensor 340.
  • the second torque estimating unit 252 that calculates the estimated torque Tr2 of the electric motor based on the current command value for the electric motor 35, and the first The temperature of the permanent magnet 22 is estimated based on the difference between the estimated torque Tr1 calculated by the torque estimating unit 341 and the estimated torque Tr2 calculated by the second torque estimating unit 252.
  • the temperature of the permanent magnet 22 can be accurately estimated without being affected by the magnetic field generated by the armature current or the magnetic saturation of the stator and the rotor core.
  • the acceleration sensor 340 is installed on the stator side, a slip ring and a telemeter are not required, and the size and cost can be reduced.
  • the strain gauge is attached to the stator teeth 13, there is no influence of the attachment variation, and thus the reliability is high.
  • the acceleration sensor 340 detects the circumferential acceleration of the stator teeth 13.
  • the stator teeth 13 are also affected by the component due to the radial attractive force and the external force acting on the whole of the electric motor 35, but the circumferential acceleration of the stator teeth 13.
  • the estimated torque Tr1 of the electric motor 35 is calculated on the basis of the detected circumferential acceleration, so that the estimated torque Tr1 can be accurately calculated without the influence of disturbance. Thereby, the temperature of the permanent magnet 22 can be estimated with high accuracy.
  • an acceleration component synchronized with the rotation speed detected by the rotation speed sensor 321 or a multiple thereof is extracted from the acceleration detected by the acceleration sensor 340, and the torque of the electric motor 35 is estimated based on the extracted acceleration component.
  • the stator teeth 13 are also affected by a component due to the radial suction force and an external force acting on the entire motor 35 in addition to the circumferential acceleration due to the torque reaction force, but the component due to the torque reaction force is Since it is synchronized with the rotational speed and a multiple component of the rotational speed, only the rotational speed of the motor 35 or the acceleration component synchronized with the multiple is extracted to separate the component caused by the torque reaction force and the disturbance component. Can do. Thereby, since the estimated torque Tr1 can be calculated with high accuracy, the temperature of the permanent magnet 22 can be accurately estimated.
  • the amount of deformation of the stator teeth 13 can be calculated by integrating the acceleration detected by the acceleration sensor 340, and the estimated torque Tr1 of the electric motor 35 can be calculated based on the calculated amount of displacement of the stator teeth 13.
  • the estimated torque Tr1 is calculated based on the instantaneous value of the displacement amount, as compared with the method of extracting the frequency component related to the torque of the motor by Fourier transforming the acceleration for one cycle detected by the acceleration sensor 340. Since it can be calculated, responsiveness is improved.
  • a plurality of acceleration sensors 340 have the same electromagnetic environment, they may be arranged in different stator teeth 13 to detect disturbances by comparing accelerations detected by the plurality of acceleration sensors 340. According to this method, the disturbance component can be detected. For example, when a disturbance is detected, the estimated torque Tr1 of the electric motor 35 is calculated based on the acceleration detected by the acceleration sensor 340. By stopping, it is possible to prevent the calculation accuracy of the estimated torque Tr1 from being lowered.
  • the present invention is not limited to the embodiment described above.
  • the sensors that detect the deformation amount of the stator teeth during driving of the electric motor are not limited to the strain sensor 3, the eddy current gap sensor 201, and the gap sensor 211 described above. Further, the mounting positions of these sensors are not limited to the positions described above.
  • FIG. 3 shows the relationship between the torque of the electric motor 35 and the deformation amount of the stator teeth 13, and the relationship between the torque of the electric motor 35 and the deformation amount of the stator teeth 13 in the circumferential direction.
  • the relationship between the torque of the electric motor 35 and the radial deformation amount of the stator teeth 13 is not proportional, but if the relationship between the torque of the electric motor 35 and the radial deformation amount of the stator teeth 13 is obtained in advance, Based on this relationship, the torque of the electric motor 35 can be estimated from the radial deformation amount of the stator teeth 13. Similarly, the amount of deformation in the circumferential direction of the stator teeth 13 can be obtained from the torque command value of the electric motor 35.
  • the torque estimator 39 that estimates the torque of the electric motor 35 based on the deformation amount of the stator teeth 13 is provided inside the magnet temperature estimation device, but is not related to the magnet temperature estimation device. It can be used as a torque estimation device.
  • the torque estimator 39 By estimating the torque of the electric motor based on the deformation amount of the stator teeth 13, the system is simplified compared to a method of estimating the torque from the current command value or the motor model or a method of obtaining the torque from the electric power or the rotational speed.
  • the torque can be estimated with high accuracy.

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Abstract

　電動機の駆動時に、ステータの構成要素であるステータティースに生じる変形に依存する量を検出し、ステータティースに生じる変形に依存する量に基づいて、電動機の回転子に設けられた永久磁石の温度を推定する。

Description

磁石温度推定装置および磁石温度推定方法
　本発明は、電動機の回転子に設けられた永久磁石の温度を推定する技術に関する。
　従来、電動機の回転子に設けられた永久磁石の近傍に配置され、永久磁石の漏れ磁束により磁化されてなる磁化素子と、ステータに配置されて磁化素子の発生する磁界の強さを測定するホール素子とを備え、ホール素子で測定される磁界の強さに基づいて、永久磁石の温度を推定する技術が知られている（ＪＰ２００４－２２２３８７Ａ参照）。
　しかしながら、ＪＰ２００４－２２２３８７Ａの技術では、電機子電流によって生じる磁界や、ステータおよびロータコアの磁気飽和によって、永久磁石の漏れ磁束に起因して磁化素子で発生する磁界を正確に測定できず、結果的に永久磁石の推定温度に誤差が生じるという問題が生じる。
　本発明は、電動機の回転子に設けられた永久磁石の温度を精度良く推定することを目的とする。
　本発明の一態様における磁石温度推定装置は、電動機の駆動時に、ステータの構成要素であるステータティースに生じる変形に依存する量を検出し、検出したステータティースに生じる変形に依存する量に基づいて、電動機のロータに設けられた永久磁石の温度を推定する。
　本発明の実施形態については、添付された図面とともに以下に詳細に説明される。
図１は、電動機の回転軸方向における端面を示す図である。 図２は、電動機の制御ブロック図である。 図３は、電動機のトルクとステータティースの変形量との関係を示す図である。 図４Ａは、歪ゲージで検出されたステータティースの変形量εの時間変化を示す図である。 図４Ｂは、図４Ａに示すステータティースの変形量εに基づいて算出されたトルクの時間変化を示す図である。 図５は、電動機の駆動時に各ステータティースに作用する曲げ応力の時間変化を示す図である。 図６は、各ステータティースに作用する曲げ応力（変形量）に基づいて算出された電動機の推定トルクと、実際のトルクとを示す図である。 図７は、ステータティースの変形量εと変形量の推定値ε*との差分（ε－ε*）と、永久磁石の温度との関係を示す図である。 図８は、歪ゲージをステータティースの周方向端面に取り付けた状態を示す図である。 図９Ａは、歪ゲージをステータティースの幅方向中心線から所定量オフセットした位置に設けた状態を示す図である。 図９Ｂは、図９Ａのうち、歪ゲージが設けられている位置の拡大図である。 図１０は、歪ゲージをステータティースの幅方向中心線上に配置した状態を示す図である。 図１１Ａは、歪ゲージを用いて構成したホイートストンブリッジ回路を示す図である。 図１１Ｂは、歪ゲージおよび温度センサの配置位置の一例を示す図である。 図１２は、温度センサによって検出された温度に基づいて歪信号Δｅを補正して、補正後の歪信号Δｅを出力する回路構成を示す図である。 図１３は、歪ゲージおよび温度補償用ダミーゲージを用いて構成したホイートストンブリッジ回路を示す図である。 図１４は、歪ゲージおよび温度補償用ダミーゲージの配置位置を示す図である。 図１５は、温度補償用ダミーゲージを、歪ゲージの取り付け方向と略直交方向に取り付けた状態を示す図である。 図１６は、歪ゲージおよびループコイルを用いて構成したホイートストンブリッジ回路を示す図である。 図１７Ａは、ループコイルの設置場所の一例を示す図である。 図１７Ｂは、ループコイルの設置場所の別の例を示す図である。 図１８は、ノイズキャンセル回路の設置場所のさらに別の例を示す図である。 図１９は、第５の実施形態における磁石温度推定装置において、歪ゲージを含むホイートストンブリッジ回路を示す図である。 図２０は、歪ゲージおよび歪ゲージの設置場所の一例を示す図である。 図２１は、渦電流式ギャップセンサの設置場所の一例を示す図である。 図２２は、ギャップセンサの設置場所の一例を示す図であり、電動機の回転軸と平行な面で切断した場合の断面図である。 図２３は、ギャップセンサの設置場所の一例を示す図であり、ステータの回転軸方向端面を示す図である。 図２４は、電動機が停止状態であって、かつ無励磁状態のときの歪ゲージの出力が０となるように補正する回路ブロック図である。 図２５は、第８の実施形態における磁石温度推定装置が適用される電動機の制御ブロック図である。 図２６は、電動機のトルクと、２つのステータティースの相対変形によって生じる荷重との関係を示す図である。 図２７は、第１のトルク推定部によって算出された推定トルクＴｒ１と、第２のトルク推定部によって算出された推定トルクＴｒ２との差分ΔＴｒと、永久磁石の温度との関係を示す図である。 図２８は、推定トルクＴｒ１の別の算出方法を説明するためのブロック図である。 図２９は、ロードセルの配置場所の一例を示す図である。 図３０は、ステータティース１３の温度が標準温度Ｔ０からＴ１に変化した場合に、ステータコア内径が変化し、それにより、ロードセル２５０によって検出される荷重も変化する様子を説明するための図である。 図３１は、温度センサによって検出されたステータティースの温度に基づいて、ロードセルによって検出される荷重を補正する回路ブロック図である。 図３２は、ステータティースの温度変化の影響の無い推定トルクの算出方法を説明するためのブロック図である。 図３３は、電動機が停止状態であって、かつ無励磁状態のときのロードセルの出力が０となるように補正する回路ブロック図である。 図３４は、第９の実施形態における磁石温度推定装置が適用される電動機の制御ブロック図である。 図３５は、加速度センサの取り付け位置を示す図である。 図３６は、加速度センサによって検出される加速度に基づいて、電動機の推定トルクを算出する方法を説明するための図である。 図３７は、電動機の回転数またはその倍数に同期した加速度成分のみを抽出する構成を示すブロック図である。 図３８は、加速度センサによって検出された加速度を積分することによって、ステータティースの変位量を求め、求めた変位量から電動機のトルクを算出する構成を示すブロック図である。 図３９は、二つの加速度センサの検出値に基づいて、外乱を検出する構成を示すブロック図である。
　＜第１の実施形態＞
　図１は、電動機の回転軸方向における端面を示す図である。この電動機（モータ）は、円環形のステータ１と、このステータ１と同軸的に配置された円柱形のロータ２とを備える。
　ステータ１は、ステータコア１１と、図示しない複数のコイルとを備える。複数のコイルは、ステータコア１１に軸心Ｏを中心とした同一円周上に等角度間隔で形成されるスロット１２に収設される。
　ロータ２のロータコア２１には、軸心Ｏを中心とした同一円周上に等角度間隔で複数の永久磁石２２が埋め込まれている。
　図１の右側の拡大図に示すように、ステータコア１１の回転軸方向における端面には、ステータティース１３に生じる変形量（歪量）を検出するための歪ゲージ３が設けられている。
　電動機が力行または回生駆動している時には、ロータ２に磁気力Ｆが発生し、同時に、ステータ１には、ロータ２の磁気力Ｆの反力（径方向成分Ｆ１、周方向成分Ｆ２）が作用する。この反力Ｆ１、Ｆ２により、ステータティース１３には、径方向や周方向に曲げ変形や、圧縮・引っ張りに伴う変形が生じる。歪ゲージ３は、ステータティース１３に生じるこれらの変形の変形量を検出する。
　図２は、電動機の制御ブロック図である。
　電流制御部３１は、図示しないコントローラによって算出される電動機のトルク指令値Ｔｒ*と、後述する方法により求められるトルク推定値Ｔｒとの差に基づいて、より具体的には、トルク指令値Ｔｒ*とトルク推定値Ｔｒとの差が０となるように、ｄ軸電流指令値ｉｄ*とｑ軸電流指令値ｉｑ*とを算出する。また、後述するように、電流制御部３１は、磁石温度推定部４１によって求められた永久磁石２２の推定温度Ｔｍに基づいて、ｄ軸電流指令値ｉｄ*とｑ軸電流指令値ｉｑ*とを制限する。
　ｄｑ軸電圧算出部３２は、ｄ軸電流指令値ｉｄ*とｄ軸電流ｉｄとの差に基づいて、ｄ軸電圧指令値ｖｄを算出するとともに、ｑ軸電流指令値ｉｑ*とｑ軸電流ｉｑとの差に基づいて、ｑ軸電圧指令値ｖｑを算出する。
　ｄｑ／３相変換部３３は、電気角検出部３８によって検出されたロータの電気角に基づいて、ｄ軸電圧指令値ｖｄおよびｑ軸電圧指令値ｖｑを、三相電圧指令値ｖｕ、ｖｖ、ｖｗに変換する。
　インバータ３４は、三相電圧指令値ｖｕ、ｖｖ、ｖｗに基づいて、図示しない直流電源の直流電圧を交流電圧Ｖu、Ｖv、Ｖwに変換し、電動機３５に供給する。
　３相／ｄｑ変換部３７は、電気角検出部３８によって検出されたロータの電気角に基づいて、Ｕ相電流ｉｕ、Ｖ相電流ｉｖ、Ｗ相電流ｉｗを、ｄ軸電流ｉｄおよびｑ軸電流ｉｑに変換する。Ｕ相電流ｉｕ、Ｖ相電流ｉｖ、Ｗ相電流ｉｗのうち、２相の電流は、電流センサ３６によって検出し、残り一相の電流は、電流センサ３６によって検出された２相の電流から演算により求めることができる。
　トルク推定器３９は、歪ゲージ３で検出されたステータティース１３の変形量εに基づいて、電動機３５のトルクＴｒ’を推定する。
　図３は、電動機３５のトルクとステータティース１３の変形量との関係を示す図である。図３に示すように、電動機３５のトルクとステータティース１３の変形量とは比例関係にあり、その勾配はαである。従って、トルク推定器３９は、歪ゲージ３で検出されたステータティース１３の変形量εに、１／αを乗算することにより、電動機３５のトルクを推定することができる。
　ただし、一定値のトルクが出力されている場合でも、ステータティース１３の変形量εに基づいて算出されるトルクは時間に応じて変化する。図４Ａは、歪ゲージ３で検出されたステータティース１３の変形量εの時間変化を示す図である。図４Ｂは、図４Ａに示すステータティース１３の変形量εに基づいて算出されたトルクの時間変化を示す図である。
　このため、図２に示す平均トルク算出部４２は、所定時間内にトルク推定器３９によって推定された複数のトルクＴｒ’の平均値Ｔｒを算出し、算出したトルク平均値Ｔｒを電動機３５の推定トルクとする。なお、平均値Ｔｒを算出する際に用いられる所定時間内の複数のトルクＴｒ’とは、例えば、図４Ｂに示す周期的に変化するトルクのうち、１周期の範囲内のトルクである。
　平均トルク算出部４２で算出された推定トルクＴｒは、トルクフィードバック制御に用いられる。トルクフィードバック制御は、磁石の温度変化やその他の要因によって、トルク指令値と実トルクとの間に生じるずれを補正するために行われる。
　なお、平均トルク算出部４２で算出された推定トルクＴｒを、電動機の出力トルクを監視するために用いることもできる。例えば、平均トルク算出部４２で算出された推定トルクＴｒがトルク指令値Ｔｒ*に対して大きく乖離した場合には、電動機に故障が生じたと判定することができる。
　図５は、電動機の駆動時に各ステータティースに作用する曲げ応力の時間変化を示す図である。図５において、系列１～系列１２と記載されているのは、１番～１２番目までのティースに作用する曲げ応力を示している。図５から分かるように、各ティースに作用する曲げ応力は同じような形状の波形を示し、（１／１電気角あたりのスロット数）×３６０度ずつ位相がずれていることが分かる。
　図６は、各ステータティースに作用する曲げ応力（変形量）に基づいて算出された電動機３５の推定トルクと、実際のトルクとを示す図である。図６に示すように、ステータティース１３の変形量から求めた推定トルクは、実際のトルクと、実用上問題ないレベルで一致している。
　図２に戻って説明を続ける。変形量推定器４０は、トルク指令値Ｔｒ*にαを乗算することによって、ステータティース１３の変形量の推定値ε*を算出する。
　磁石温度推定部４１は、歪ゲージ３で検出されたステータティース１３の変形量εと、変形量推定器４０によって算出されたステータティース１３の変形量の推定値ε*との差分に基づいて、ロータ２に設けられた永久磁石２２の温度を推定する。
　図７は、ステータティース１３の変形量εと変形量の推定値ε*との差分（ε－ε*）と、永久磁石２２の温度との関係を示す図である。図７に示すように、永久磁石２２の温度は、ステータティース１３の変形量εと変形量の推定値ε*との差分（ε－ε*）と相関関係がある。磁石温度推定部４１は、図７に示すような特性のテーブルデータを有しており、歪ゲージ３で検出されたステータティース１３の変形量εと、変形量推定器４０によって算出されたステータティース１３の変形量の推定値ε*との差分に基づいて、テーブルデータを参照することにより、永久磁石２２の推定温度Ｔｍを求める。
　磁石温度推定部４１によって求められた永久磁石２２の推定温度Ｔｍの情報は、電流制御部３１に送られる。ロータ２に設けられた永久磁石２２の種類とモータ設計によって決まる反磁界条件から、永久磁石２２の上限温度を予め求めることができる。電流制御部３１は、永久磁石２２の温度が上限温度を超えないように、ｄ軸電流指令値ｉｄ*とｑ軸電流指令値ｉｑ*とを算出する。具体的には、永久磁石２２の推定温度Ｔｍが上限温度よりも低い所定の閾値に達した場合に、電流指令値を小さくする（モータのトルクに制限をかける）ことにより、永久磁石２２の温度が上限温度を超えないようにする。
　ここで、歪ゲージ３の取り付け位置について説明する。図８は、歪ゲージ３をステータティース１３の周方向端面に取り付けた状態を示す図である。モータ駆動時には、ステータティース１３は、周方向（図８の矢印の方向）に変形する。この周方向の変形を精度良く検出するために、歪ゲージ３を、ステータティース１３の周方向端面であって、ステータティース１３とバックヨーク１４との境界付近（ステータティース１３の付け根付近）に配置する。この位置は、ステータティース１３を梁と見立てたときに、曲げ発生時の歪が最も大きくなる位置であるため、この位置に歪ゲージ３を配置することにより、ＳＮ比を大きくとることができ、歪量を精度良く検出することができる。なお、図８に示す位置に歪ゲージ３を取り付ける場合には、ステータティース１３にコイルを巻き付ける前に配置する必要がある。
　ステータティース１３の周方向の変形を検出するために、歪ゲージ３を、ステータコア１１の回転軸方向における端面であって、ステータティース１３とバックヨーク１４との境界付近（ステータティース１３の付け根付近）に配置してもよい。図９Ａは、歪ゲージ３を、ステータコア１１の回転軸方向における端面であって、ステータティース１３とバックヨーク１４との境界付近に配置した状態を示す図である。図９Ｂは、図９Ａのうち、歪ゲージ３が設けられている位置の拡大図である。
　ここで、図９Ｂの矢印８０の方向にステータティース１３が変形した場合に、ステータティース１３の幅方向中心線８１に対する応力分布を、点線８２で囲った部分に模式的に示す。点線８２で囲った部分のうち、左側は圧縮応力、右側は引っ張り応力をそれぞれ示している。この応力分布から明らかなように、歪ゲージ３をステータティース１３の幅方向中心線８１上に配置すると、曲げ歪を精度良く検出できなくなる。従って、歪ゲージ３は、図９Ｂに示すように、ステータティース１３の幅方向中心線８１から所定量オフセットした位置に設ける。
　ステータティース１３に電磁力が作用する時、一般に周方向の電磁力９１より径方向の電磁力９２の方が大きいので、歪ゲージ３は、周方向の歪より径方向の歪を検出することが重要となる。この場合、歪ゲージ３は、ステータティース１３の幅方向中心線から所定範囲内、特に、幅方向中心線上に配置することが好ましい。図１０は、歪ゲージ３をステータティース１３の幅方向中心線９３上に配置した状態を示す図である。
　歪ゲージ３の配置位置は、ステータスロットの最外径の位置９４と略同等の位置、または、最外径の位置９４よりも所定の距離範囲内で、ロータ２とのギャップ側寄り（図１０の矢印９５の方向）の位置とする（図１０参照）。最外径の位置９４よりも大幅に外径側に歪ゲージ３を配置すると、ステータティース１３の歪を正確に検出できない可能性がある。逆に、ロータ２とのギャップ側に近すぎる位置は、ステータティース１３の歪量が小さいため、ＳＮ比が低下する可能性がある。従って、歪ゲージ３は、ステータスロットの最外径の位置９４と略同等の位置か、もしくは、最外径の位置９４よりも所定の距離範囲内で、ロータ２とのギャップ側寄りの位置とするのが望ましい。
　以上、第１の実施形態における磁石温度推定装置によれば、電動機の駆動時に、ステータ１の構成要素であるステータティース１３に生じる変形に依存する量を検出し、検出したステータティースに生じる変形に依存する量に基づいて、ロータ２に設けられている永久磁石２２の温度を推定する。これにより、電機子電流によって生じる磁界や、ステータおよびロータコアの磁気飽和の影響を受けることなく、精度良く永久磁石２２の温度を推定することができる。
　特に、第１の実施形態における磁石温度推定装置では、電動機のトルク指令値に基づいて、電動機の駆動時におけるステータティースの変形量を推定し、推定したステータティースの変形量と、検出したステータティースの変形量との差に基づいて、永久磁石２２の温度を推定する。電動機のトルク指令値から推定されるステータティースの変形量と実変形量との差分と、永久磁石２２の温度とは一定の関係があるので（図７参照）、永久磁石２２の温度を精度良く求めることができる。
　ステータティース１３の変形量は、歪ゲージ３を用いて検出し、特に、ステータティースの径方向および周方向のうちの少なくとも一方向の変形量を検出する。これにより、ステータティース１３の変形量を求めるために、歪ゲージ３をステータ１に設ければよいので、ロータ側にセンサを設ける構成に比べて小型化、低コスト化が可能となる。
　歪ゲージ３をステータ１の周方向におけるステータティース１３の側面に配置することにより、電動機の駆動時におけるステータティース３の曲げによる歪を精度良く検出することができる。
　歪ゲージ３は、ステータ１の回転軸方向におけるステータティース１３の端面であって、ステータティース１３の幅方向中心線からオフセットした位置に配置してもよい。この方法によれば、歪ゲージ３の取り付けが容易であり、コイル巻線スペースも阻害しない。また、ステータティース１３の曲げ歪を精度良く検出することができる。
　歪ゲージ３は、ステータ１の回転軸方向におけるステータティース１３の端面であって、ステータティース１３の幅方向中心線から所定範囲内に配置してもよい。この方法によれば、歪ゲージ３の取り付けが容易であり、コイル巻線スペースも阻害しない。また、トルク成分となる周方向の力に対して数倍～数十倍大きい径方向の力による歪を検出することができるので、ステータティース１３の歪を精度良く検出することによって、永久磁石２２の温度を精度良く推定することができる。
　歪ゲージ３は、ステータ１のスロットの最外径の位置、またはステータのスロットの最外径よりも所定の距離範囲内であってかつロータ２とのギャップ側寄りの位置に配置してもよい。最外径の位置よりも大幅に外径側に歪ゲージ３を配置すると、ステータティース１３の歪を正確に検出できない可能性があり、逆に、ロータ２とのギャップ側に近すぎる位置は、ステータティース１３の歪量が小さいため、ＳＮ比が低下する可能性がある。しかし、上述した位置に歪ゲージ３を配置することにより、ステータティース１３の歪量を精度良く検出することができる。
　図４や図５では、ステータティースの変形量や、ステータティースに作用する応力を時間との関係で示したが、モータの回転数が変化すると周期も変化するため、回転角度との関係で示してもよい。すなわち、縦軸を、ステータティースの変形量やステータティースに作用する応力とし、横軸を回転角度としてもよい。
　＜第２の実施形態＞
　モータの駆動状態では、ステータコア１１の温度が変化することにより、歪ゲージ３の温度が変化するため、歪ゲージ３によって検出されるステータティース１３の変形量も、歪ゲージ３の温度に応じて変化してしまう。従って、第２の実施形態における磁石温度推定装置では、歪ゲージ３を用いて、ホイートストンブリッジ回路を構成するとともに、歪ゲージ３の温度に基づいて、歪ゲージ３で検出される変形量を補正する。
　図１１Ａは、歪ゲージ３を用いて構成したホイートストンブリッジ回路を示す図である。ホイートストンブリッジ回路は、歪ゲージ３と、歪ゲージ３と同一種類の歪ゲージ１０１～１０３と、電源１０４により構成される。ただし、歪ゲージ３と同一種類の歪ゲージ１０１～１０３の代わりに、歪ゲージ３と抵抗値が同じ抵抗器を用いてもよい。
　歪ゲージ３および歪ゲージ１０１～１０３の抵抗値が全て等しく、電源１０４の電圧値をＥとすると、ホイートストンブリッジ回路の出力電圧Δｅは、次式（１）により表される。ただし、式（１）中のＫｓはゲージ率であり、εは、歪ゲージ３で検出される変形量である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　式（１）に示すように、ホイートストンブリッジ回路の出力電圧Δｅは、ステータティース１３の変形量に比例した電圧となる。なお、以下では、ステータティース１３の変形量に比例した電圧である出力電圧Δｅを歪信号と呼ぶ。
　温度センサ１０５は、歪ゲージ３の近傍に設けられ、歪ゲージ３の温度を検出する。図１１Ｂは、歪ゲージ３および温度センサ１０５の配置位置の一例を示す図である。歪ゲージ３および温度センサ１０５は、ステータ１およびロータ２の外周を覆うモータケース（不図示）内に設けられ、３つの歪ゲージ１０１～１０３は、モータケースの外に設けられる。
　図１２は、温度センサ１０５によって検出された温度に基づいて歪信号Δｅを補正して、補正後の歪信号Δｅを出力する回路構成を示す図である。
　増幅器１１１によって増幅された歪信号Δｅは、ローパスフィルタ１１２によって、高周波ノイズ成分がカットされる。温度センサ１０５によって検出される歪ゲージ３の温度信号は、ローパスフィルタ１１３によって高周波ノイズ成分がカットされる。
　温度補正部１１４は、ローパスフィルタ１１２から入力される歪信号Δｅを、ローパスフィルタ１１３から入力される温度信号に基づいて補正し、補正後の歪信号Δｅを出力する。この温度補正後の歪信号Δｅに基づいて、ステータティース１３の変形量およびロータ２に設けられた永久磁石２２の温度を精度良く推定することができる。
　以上、第２の実施形態における磁石温度推定装置によれば、ステータティースの変形量を検出するための歪ゲージ３と３つの抵抗器１０１～１０３を用いてホイートストンブリッジ回路を構成し、歪ゲージ３の温度に基づいて、ホイートストンブリッジ回路の出力を補正する。これにより、歪ゲージ３の温度変化に起因してステータティース１３の変形量の検出値が変化してしまうのを防いで、ステータティース１３の変形量およびロータ２に設けられた永久磁石２２の温度を精度良く求めることができる。
　＜第３の実施形態＞
　第２の実施形態における磁石温度推定装置では、歪ゲージ３の温度に基づいて、歪ゲージ３の検出変形量を補正した。第３の実施形態における磁石温度推定装置では、歪ゲージ３の近傍に、温度補償用のダミーゲージを設けることによって、歪ゲージ３の温度変化に伴う歪ゲージ３の検出変形量の変化を補償する。
　図１３は、歪ゲージ３および温度補償用ダミーゲージ１２１を用いて構成したホイートストンブリッジ回路を示す図である。歪ゲージ３および温度補償用ダミーゲージ１２１は直列に接続され、歪ゲージ１２２および歪ゲージ１２３は直列に接続されている。歪ゲージ３および温度補償用ダミーゲージ１２１は、略同一の温度環境となる位置に配置し、歪ゲージ１２２および歪ゲージ１２３は、略同一の温度環境となる位置に配置する。歪ゲージ３、温度補償用ダミーゲージ１２１、および、歪ゲージ１２２、１２３の抵抗値は全て等しいものとする。ただし、歪ゲージ１２２、１２３の代わりに、歪ゲージ３および温度補償用ダミーゲージ１２１と抵抗値が同じ抵抗器を用いてもよい。
　図１４は、歪ゲージ３および温度補償用ダミーゲージ１２１の配置位置を示す図である。図１４に示すように、温度補償用ダミーゲージ１２１は、歪ゲージ３の近傍であって、かつ、歪ゲージ３が設けられている位置に比べて歪が小さい位置に配置する。歪ゲージ３が設けられている位置に比べて歪が小さい位置とは、例えば、ステータコア１１のバックヨーク１４の位置や、ステータティース１３の幅方向中心線近傍の位置である。
　ここで、歪の影響を小さくするために、温度補償用ダミーゲージ１２１を、熱抵抗が小さく、かつ剛性が低い弾性の接着剤を用いて、ステータコア１１に取り付けるようにしてもよい。
　温度補償用ダミーゲージ１２１が受ける歪の影響を小さくするために、温度補償用ダミーゲージ１２１の取り付け方向を、歪ゲージ３の取り付け方向と略直交方向としてもよい。図１５は、温度補償用ダミーゲージ１２１を、歪ゲージ３の取り付け方向と略直交方向に取り付けた状態を示す図である。図１５に示す例では、歪ゲージ３をステータティース１３の幅方向中心線からオフセットさせた位置に配置し、温度補償用ダミーゲージ１２１をステータティース１３の幅方向中心線近傍に配置している。ティース幅方向の圧縮・引っ張り歪は、曲げ歪に対して相当小さいので、温度補償用ダミーゲージ１２１を歪ゲージ３に対して略直交に取り付けることにより、より外乱歪の影響を受けにくくなる。
　以上、第３の実施形態にける磁石温度推定装置によれば、ステータティースの変形量を検出するための歪ゲージ３、温度補償用ダミーゲージ１２１、および、２つの抵抗器１２２、１２３を用いてホイートストンブリッジ回路を構成し、歪ゲージ３および温度補償用ダミーゲージ１２１はそれぞれ、同一の温度環境下に配置され、２つの抵抗器１２２、１２３はそれぞれ同一の温度環境下に配置されている。温度補償用ダミーゲージ１２１によって、温度変化による歪ゲージ３の抵抗率変化の影響を相殺できるので、歪ゲージ３の温度変化に起因してステータティース１３の変形量の検出値が変化してしまうのを防いで、ステータティース１３の変形量およびロータ２に設けられた永久磁石２２の温度を精度良く求めることができる。
　温度補償用ダミーゲージ１２１は、ステータコア１１のバックヨークの位置、または、ステータティース１３の幅方向中心線から所定範囲内の位置に設けることによって、温度補償用ダミーゲージ１２１が歪の影響を受けにくくすることができる。
　また、温度補償用ダミーゲージ１２１を、歪ゲージ３に対して略直交方向に配置することによっても、歪の影響を受けにくくすることができる。
　＜第４の実施形態＞
　第４の実施形態における磁石温度推定装置では、歪ゲージ３に交番磁界が作用した際に生じる誘起起電力と略同等の誘導起電力が発生し得るノイズキャンセル回路を設け、歪ゲージ３とノイズキャンセル回路で生じる誘導起電力の向きが逆となるように結線して、誘導起電力によるノイズをキャンセルする。
　図１６は、歪ゲージ３およびループコイル１５１を用いて構成したホイートストンブリッジ回路を示す図である。ノイズキャンセル回路を構成するループコイル１５１には、歪ゲージ３に生じる誘導起電力と略同等の誘導起電力が発生し得る。上述したように、ループコイル１５１は、歪ゲージ３に生じる誘導起電力とループコイル１５１に生じる誘導起電力の向きとが逆になるように結線する。他の３つの歪ゲート（もしくは抵抗器）１５２～１５４の抵抗値はそれぞれ、歪ゲート３の抵抗値とループコイル１５１の抵抗値とを加算した値とする。
　なお、ノイズキャンセル回路として、ループコイル１５１の代わりに、歪ゲート３と同じ歪ゲートを設けてもよい。
　図１７Ａは、ループコイル１５１の設置場所の一例を示す図である。図１７Ａでは、歪ゲート３をステータティース１３の幅方向中心線から所定量オフセットした位置に設け、ループコイル１５１を、ステータティース１３の幅方向中心線に対して、歪ゲート３と対称な位置に設ける例を示している。
　図１７Ｂは、ループコイル１５１の設置場所の別の例を示す図である。図１７Ｂに示す例では、ステータティース１３に取り付けられた歪ゲート３の上に重ねてループコイル１５１が設けられている。ループコイル１５１は、歪ゲート３との間で歪が伝わらないように、歪ゲート３との間に空隙を設けた状態で設置するか、または、剛性の小さい部材を歪ゲート３との間に挟んで設置する。ループコイル１５１の大きさは、歪ゲート３の大きさ以下であることが望ましい。図１７Ｂに示すように、ループコイル１５１を歪ゲート３に対して磁界ノイズ方向（回転軸の軸方向）に重ねて配置することにより、一つの歪ゲージ取り付け面積で、ノイズキャンセル回路も配置することができ、省スペース化を実現することができる。
　図１８は、ノイズキャンセル回路の設置場所のさらに別の例を示す図である。この例では、歪ゲージ１７１がノイズキャンセル回路を構成する。図１８において、ステータティース１３Ａとステータティース１３Ｂは、モータ回転駆動時の歪状態および電磁環境が略同等であり、歪ゲージ３はステータティース１３Ａに、歪ゲージ１７１はステータティース１３Ｂに配置する。歪ゲージ３と歪ゲージ１７１で生じる誘導起電力の向きが逆となるように結線するのは同じである。
　なお、コイルピッチの異なるステータであっても、モータ回転駆動時の歪状態および電磁環境が略同等なステータティースに、歪ゲージ３と、ノイズキャンセル回路を構成する歪ゲージ１７１を配置すればよい。
　以上、第４の実施形態における磁石温度推定装置によれば、ステータティースの変形量を検出するための歪ゲージ３と３つの抵抗器を用いてホイートストンブリッジ回路を構成するとともに、歪ゲージ３と直列に接続され、歪ゲージ３に作用する交番磁界と略同等の交番磁界が作用した際に、歪ゲージ３に発生する誘導起電力と略同一の誘導起電力が発生するノイズキャンセル回路（ループ回路１５１）を備える。ノイズキャンセル回路に生じる誘導起電力と歪ゲージ３に生じる誘導起電力とが逆相になるように、ノイズキャンセル回路と歪ゲージ３とを接続する。これにより、歪ゲージ３に発生する誘導起電力をキャンセルすることができるので、電磁ノイズ環境下においても、精度良く歪を検出することができる。
　ノイズキャンセル回路（ループ回路１５１）を歪ゲージ３と重ねて配置することにより、一つの歪ゲージ取り付け面積で、ノイズキャンセル回路も配置することができ、省スペース化を実現することができる。
　ノイズキャンセル回路（歪ゲージ１７１）を、歪ゲージ３が設けられているステータティース１３Ａと異なるステータティース１３Ｂであって、歪ゲージ３が設けられているステータティース１３Ａと電磁環境が同じステータティース１３Ｂに配置すれば、図１７Ｂのような積層構造にする必要がなく、汎用の歪ゲージを利用可能であり、コストを低減することができる。
　＜第５の実施形態＞
　図１９は、第５の実施形態における磁石温度推定装置において、歪ゲージ３を含むホイートストンブリッジ回路を示す図である。歪ゲージ３と歪ゲージ１８１とは直列に接続されており、歪ゲージ１８２と歪ゲージ１８３とは直列に接続されている。歪ゲージ３および歪ゲージ１８１～１８３の抵抗値は同じである。
　図２０は、歪ゲージ３および歪ゲージ１８１～１８３の設置場所の一例を示す図である。歪ゲージ３、および歪ゲージ３と直列に接続される歪ゲージ１８１は、同一のステータティースに配置され、歪ゲージ１８２、および歪ゲージ１８２と直列に接続される歪ゲージ１８３は、歪ゲージ３および歪ゲージ１８１が設置されるステータティースと、モータ回転駆動時の歪状態および電磁環境が略同等のステータティースに配置される。
　図２０に示す例では、極対数が３、ステータティース数が３６なので、１極分で６ティース離れた位置のステータティースがモータ回転駆動時の歪状態および電磁環境が略同等となる。従って、ステータティース１３Ｃとステータティース１３Ｄは、モータ回転駆動時の歪状態および電磁環境が略同等であり、歪ゲージ３、および歪ゲージ１８１は、ステータティース１３Ｃに配置され、歪ゲージ１８２、および歪ゲージ１８３は、ステータティース１３Ｄに配置される。
　より具体的には、ステータティース１３Ｃの幅方向中心線に対して対称に、歪ゲージ３および歪ゲージ１８１を配置し、ステータティース１３Ｄの幅方向中心線に対して対称に、歪ゲージ１８２および歪ゲージ１８３を配置する。これにより、歪ゲージ３に生じる歪と、歪ゲージ１８１に生じる歪とは、大きさが同じで向きが逆になり、歪ゲージ１８２に生じる歪と、歪ゲージ１８３に生じる歪とは、大きさが同じで向きが逆になる。
　このような構成により、１つのステータティースで逆相の歪を検出することができ、２つのティースに設けられた４つの歪ゲージによりホイートストンブリッジ回路を構成するので、歪出力が単一の歪ゲージの場合に比べて、４倍の出力を得ることができ、ＳＮ比を高くとることができる。また、歪ゲージ３および歪ゲージ１８１をステータティース１３Ｃの幅方向中心線に対して対称に配置するとともに、歪ゲージ１８２および歪ゲージ１８３をステータティース１３Ｄの幅方向中心線に対して対称に配置するので、温度補償を行うこともできる。
　＜第６の実施形態＞
　第６の実施形態における磁石温度推定装置では、ステータティース１３に生じる変形量（歪量）を検出するためのセンサとして、渦電流式ギャップセンサを設ける。
　図２１は、渦電流式ギャップセンサ２０１の設置場所の一例を示す図である。図２１に示すように、渦電流式ギャップセンサ２０１は、ステータティース１３が伸びている軸方向におけるステータティース１３の先端付近であって、ステータティース１３と空隙を有して対向するように設置されている。図２１では、ステータティース１３に重ねて渦電流式ギャップセンサ２０１が示されているが、実際には、ステータティース１３と渦電流式ギャップセンサ２０１との間には、空隙が設けられている。ステータティース１３が変形すると、ステータティース１３と渦電流式ギャップセンサ２０１との対向面積が変化して、渦電流式ギャップセンサ２０１の出力が変化する。これにより、ステータティース１３の変形量（歪量）を検出することができる。
　渦電流式ギャップセンサの代わりに、ステータティース１３との距離に応じて出力が変化するギャップセンサを用いてもよい。この場合には、ステータティース１３の変形を直接検出できる位置にギャップセンサを配置する。
　図２２および図２３は、ギャップセンサ２１１の設置場所の一例を示す図である。図２２は、電動機の回転軸と平行な面で切断した場合の断面図であり、図２３は、ステータの回転軸方向端面を示す図である。図２２中の電動機は、インホイールモータ車両に搭載される電動機である。モータユニット２１２は、電動機と減速機２１３を含む。減速機２１３は、遊星歯車機構で構成される。遊星歯車機構は、減速機ケース２１４に固定されたリングギア２１５と、電動モータのロータ軸２１６に固定されたサンギア２１７と、リングギア２１５とサンギア２１７の間に介在する３個のプラネットギア２１８を支持するプラネットキャリア２１９とを備える。プラネットキャリア２１９の回転が出力軸２２０を介して後輪へ伝達される。
　プラネットギア２１８は、同一のプラネットギア軸２２１上に構成された小径ピニオン２２２と大径ピニオン２２３とからなる。小径ピニオン２２２はリングギア２１５と噛み合い、大径ピニオン２２３がサンギア２１７と噛み合うことにより、減速機２１３は大きな減速比を実現する。プラネットキャリア２１９は、３個のプラネットギア２１８をそれぞれ回転自由に等しい角度間隔で保持する。
　図２２に示すように、ギャップセンサ２１１は、ステータハウジング２２４からブラケット２２５を介して、回転軸方向におけるステータ１の端部外側から配置される。また、図２３に示すように、ギャップセンサ２１１は、ステータティース１３の周方向の変形を検出できるように、隣接するステータティース間に配置される。ステータティースが周方向に変形すると、ギャップセンサ２１１とステータティース１３との間の距離が変化して、ギャップセンサ２１１の出力も変化するので、ステータティース１３の変形をダイレクトに検出することができる。
　以上、第６の実施形態における磁石温度推定装置によれば、渦電流式ギャップセンサ２０１を用いてステータティース１３の変形量を検出するので、ステータティース１３の変形量を検出するためのセンサをスロット内に挿入する必要がなく、耐ノイズ性に優れる。
　また、ステータティース１３との間の距離の変化に応じて出力が変化するギャップセンサ２１１を用いてステータティース１３の変形量を検出する方法によれば、ステータティース１３の曲げ方向変形をダイレクトに検出可能なので、より精度良くステータティース１３の変形量を検出することができる。
　＜第７の実施形態＞
　第７の実施形態における磁石温度推定装置では、電動機が停止状態であって、かつ無励磁状態のときの歪ゲージ３の出力が０となるように補正する。以下では特に、電動機を駆動源とする電気自動車に適用した場合について説明する。
　図２４は、電動機が停止状態であって、かつ無励磁状態のときの歪ゲージ３の出力が０となるように補正する回路ブロック図である。停止・無励磁状態検出部２４１は、例えば、電動機に流れる電流を検出する電流センサ、車速を検出する車速センサ、パーキングブレーキの作動状態を検出するセンサ、車両位置を検出するＧＰＳセンサ、および、エンジン回転数を検出するエンジン回転数センサのうちの少なくとも一つのセンサであり、電動機の停止、かつ無励磁状態を検出する。
　補正部２４２は、電動機が停止状態であって、かつ無励磁状態のときに、歪ゲージ３の出力が０となるように補正する。
　なお、上述した説明では、歪ゲージ３の出力を補正するものとしたが、ステータティース１３の変形量を検出するセンサとして、渦電流式ギャップセンサ２０１や、ギャップセンサ２１１を用いた場合には、電動機が停止状態であって、かつ無励磁状態のときの出力が基準値となるように補正すればよい。
　以上、第７の実施形態における磁石温度推定装置によれば、電動機の停止状態であって、かつ無励磁状態を検出し、電動機が停止状態であって、かつ無励磁状態のときに、ステータティースに生じる変形に依存する量の検出値が０となるように補正するので、残留歪やセンサの取り付けバラツキ等による誤差要因を排除して、ステータティース１３に生じる変形量を精度良く検出することができる。
　＜第８の実施形態＞
　第８の実施形態における磁石温度推定装置では、電動機３５の駆動時に、隣接する２つのステータティース１３の相対変形によって生じる荷重を検出し、検出した荷重に基づいて算出される電動機３５の推定トルクと、電流指令値に基づいて算出される電動機３５の推定トルクとの差分に基づいて、ロータ２に設けられた永久磁石２２の温度を推定する。
　２つのステータティース１３の相対変形によって生じる荷重の信号に、電動機３５のトルクの情報が含まれていることを以下で説明する。ｎ（ｎは自然数）番目のステータティース１３の歪量をδn、隣接するｎ＋１番目のステータティース１３の歪量をδn+1とすると、δn、δn+1はそれぞれ次式（２）、（３）で表される。ただし、式中のＡは、トルクの変数である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
　ｎ＋１番目のステータティース１３の歪量δn+1と、ｎ番目のステータティース１３の歪量δnとの差Δδは、次式（４）で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
 ただし、Ａ’は次式（５）で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
　式（４）、（５）で示すように、ｎ＋１番目のステータティース１３の歪量δn+1と、ｎ番目のステータティース１３の歪量δnとの差Δδには、電動機３５のトルクの情報が含まれている。
　図２５は、第８の実施形態における磁石温度推定装置が適用される電動機の制御ブロック図である。図２に示す制御ブロック図と同じ構成部分については、同一の符号を付して詳しい説明は省略する。
　上述したように、電動機３５が力行または回生駆動している時には、ステータティース１３には、径方向や周方向に曲げ変形や、圧縮・引っ張りに伴う変形が生じる。ロードセル（荷重センサ）２５０は、隣り合う２つのステータティース１３の間に設けられ、電動機３５の駆動時に２つのステータティース１３の相対変形によって生じる荷重Ｐを検出する。
　なお、ロードセル２５０に作用する荷重は、圧縮と引っ張りの両方向に生じるので、ロードセル２５０をステータティース１３に接着剤等で接合して両方向の荷重を検出するか、または予めプリロードをかけておいて、ロードセル２５０に常に一方向の荷重が作用するようにしてもよい。
　第１のトルク推定部２５１は、ロードセル２５０によって検出された荷重Ｐに基づいて、電動機３５の推定トルクＴｒ１を算出する。
　図２６は、電動機３５のトルクＴｒと、２つのステータティース１３の相対変形によって生じる荷重Ｐとの関係を示す図である。第１のトルク推定部２５１は、電動機３５のトルクＴｒと、２つのステータティース１３の相対変形によって生じる荷重Ｐとの関係を定めたテーブルデータを有しており、ロードセル２５０によって検出された荷重Ｐに基づいて、テーブルデータを参照することにより、電動機３５の推定トルクＴｒ１を算出する。
　なお、平均トルク算出部４２は、所定時間内に第１のトルク推定部２５１によって算出された複数の推定トルクＴｒ１の平均値Ｔｒを算出する。
　第２のトルク推定部２５２は、ｄ軸電流指令値ｉｄ*とｑ軸電流指令値ｉｑ*とに基づいて、電動機３５の推定トルクＴｒ２を算出する。この推定トルクＴｒ２は、ロータ２に設けられた永久磁石２２の温度が所定の標準温度の場合のトルク推定値である。具体的には、第２のトルク推定部２５２は、ｄ軸電流指令値ｉｄ*およびｑ軸電流指令値ｉｑ*と、電動機３５のトルクとの関係を定めたテーブルデータを有しており、ｄ軸電流指令値ｉｄ*およびｑ軸電流指令値ｉｑ*に基づいて、テーブルデータを参照することにより、電動機３５の推定トルクＴｒ２を算出する。
　磁石温度推定部２５３は、第１のトルク推定部２５１によって算出された推定トルクＴｒ１と、第２のトルク推定部２５２によって算出された推定トルクＴｒ２との差分ΔＴｒに基づいて、ロータ２に設けられた永久磁石２２の温度Ｔｍを推定する。
　図２７は、第１のトルク推定部２５１によって算出された推定トルクＴｒ１と、第２のトルク推定部２５２によって算出された推定トルクＴｒ２との差分ΔＴｒと、永久磁石２２の温度との関係を示す図である。図２７に示すように、永久磁石２２の温度は、推定トルクＴｒ１と推定トルクＴｒ２との差分ΔＴｒと相関関係がある。磁石温度推定部２５３は、図２７に示すような特性のテーブルデータを有しており、推定トルクＴｒ１と推定トルクＴｒ２との差分ΔＴｒに基づいて、テーブルデータを参照することにより、永久磁石２２の推定温度Ｔｍを求める。
　図２８は、推定トルクＴｒ１の別の算出方法を説明するためのブロック図である。荷重平均値算出部２８１は、所定時間内にロードセル２５０によって検出された複数の荷重Ｐに基づいて、荷重平均値Ｐａｖｅを算出する。第１のトルク推定部２５１は、荷重平均値算出部２８１によって算出された荷重平均値Ｐａｖｅに基づいて、上述した電動機３５のトルクＴｒと荷重Ｐとの関係を定めたテーブルデータ（図２６参照）を参照することにより、推定トルクＴｒ１を算出する。
　ここで、ロードセル２５０の配置場所について説明する。図２９は、ロードセル２５０の配置場所の一例を示す図である。ロードセル２５０は、隣り合う２つのステータティース１３の先端の間に、弾性体２９０を介して挟まれた状態で配置される。すなわち、ロードセル２５０は、２つの弾性体２９０に挟まれた状態で、隣り合う２つのステータティース１３の先端の間に挟まれて設置されている。
　電動機３５の駆動によってステータティース１３が変形する際、隣り合う２つのステータティース１３の相対距離が最大になる場合と、最小になる場合がある。弾性体２９０は、隣り合う２つのステータティース１３の相対距離が最大になる場合でも、ロードセル２５０に荷重が加わるように設けられている。これにより、隣り合う２つのステータティース１３の相対距離が最大になった場合でも、２つのステータティース１３の間からロードセル２５０が落ちるのを防ぐとともに、２つのステータティース１３の相対変形によって生じる荷重Ｐを確実に検出することができる。
　電動機３５の駆動状態では、ステータティース１３の温度が初期値（標準温度）から変化することによりステータコア内径が変化し、それに伴いステータティース間の距離も変化する。これにより、ロードセル２５０によって検出される荷重も変化する。
　図３０は、ステータティース１３の温度が標準温度Ｔ０からＴ１に変化した場合に、ステータコア内径が変化し、それにより、ロードセル２５０によって検出される荷重も変化する様子を説明するための図である。ただし、図３０では、弾性体２９０を省略している。このように、ステータティース１３の温度が変化すると、ロードセル２５０によって検出される荷重も変化するが、この変化は、電動機３５のトルクとは相関の無い変化である。
　従って、本実施形態では、ステータティース１３の温度を検出し、検出した温度に基づいて、ロードセル２５０によって検出される荷重を補正することにより、ステータティース１３の温度変化に起因する荷重の影響をキャンセルする。
　ステータティース１３の温度は、ステータティース１３に設けた温度センサ３００により検出する（図３０参照）。温度センサ３００は、ロードセル２５０の近傍に配置することが好ましい。
　図３１は、温度センサ３００によって検出されたステータティース１３の温度に基づいて、ロードセル２５０によって検出される荷重を補正する回路ブロック図である。温度補正部３１０は、ステータティース１３の温度と、ロードセル２５０によって検出される荷重の補正量との関係を定めたテーブルデータを有しており、温度センサ３００によって検出されたステータティース１３の温度に基づいて、テーブルデータを参照することにより、荷重の補正量を求める。そして、求めた補正量に基づいて、ロードセル２５０によって検出された荷重を補正し、補正後の荷重を出力する。なお、ステータティース１３の温度と、荷重の補正量との関係を定めたテーブルデータは、例えば、予め実験等を行うことにより作成することができる。
　上述したステータティース１３の温度変化によってロードセル２５０の荷重が変化する場合、この荷重の変化は、電動機３５の回転数には同期しない。従って、電動機３５の回転数またはその倍数に同期した荷重成分のみを抽出し、抽出した荷重に基づいて、電動機３５のトルクを推定するようにすれば、ステータティース１３の温度変化の影響の無い推定トルクを算出することができる。
　図３２は、上述したステータティース１３の温度変化の影響の無い推定トルクの算出方法を説明するためのブロック図である。回転数成分抽出部３２０は、ロードセル２５０によって検出された荷重と、回転数センサ３２１によって検出された電動機３５の回転数とを入力し、ロードセル２５０によって検出された荷重から、電動機３５の回転数またはその倍数に同期した荷重成分のみを抽出する。
　第１のトルク推定部２５１は、電動機３５の回転数またはその倍数成分に同期した荷重と、電動機３５のトルクとの関係を定めたテーブルデータを有しており、回転数成分抽出部３２０によって抽出された、電動機３５の回転数またはその倍数に同期した荷重成分に基づいて、テーブルデータを参照することにより、電動機３５の推定トルクＴｒ１を算出する。
　上述した第７の実施形態における磁石温度推定装置では、電動機３５が停止状態であって、かつ無励磁状態のときの歪ゲージ３の出力が０となるように補正した。本実施形態では、電動機３５が停止状態であって、かつ無励磁状態のときのロードセル２５０の出力が０となるように補正する。以下では特に、電動機を駆動源とする電気自動車に適用した場合について説明する。
　図３３は、電動機３５が停止状態であって、かつ無励磁状態のときのロードセル２５０の出力が０となるように補正する回路ブロック図である。停止・無励磁状態検出部３３１は、例えば、電動機３５に流れる電流を検出する電流センサ、車速を検出する車速センサ、パーキングブレーキの作動状態を検出するセンサ、車両位置を検出するＧＰＳセンサ、および、エンジン回転数を検出するエンジン回転数センサのうちの少なくとも一つのセンサであり、電動機３５の停止、かつ無励磁状態を検出する。
　補正部３３２は、電動機３５が停止状態であって、かつ無励磁状態のときに、ロードセル２５０の出力が０となるように補正する。これにより、残留歪やロードセル２５０の取り付けバラツキ等による誤差要因を排除して、ステータティース１３の相対変形によって生じる荷重を精度良く検出することができる。
　以上、第８の実施形態における磁石温度推定装置によれば、隣接する２つのステータティース１３の間に配置され、電動機３５の駆動時に隣接する２つのステータティース１３の相対変形によって生じる荷重を検出するロードセル２５０と、検出された荷重に基づいて、電動機３５の推定トルクＴｒ１を算出する第１のトルク推定部２５１と、電動機３５に対する電流指令値に基づいて、電動機３５の推定トルクＴｒ２を算出する第２のトルク推定部２５２と、第１のトルク推定部２５１によって算出された推定トルクＴｒ１と、第２のトルク推定部２５２によって算出された推定トルクＴｒ２との差に基づいて、永久磁石２２の温度を推定する。これにより、電機子電流によって生じる磁界や、ステータおよびロータコアの磁気飽和の影響を受けることなく、精度良く永久磁石２２の温度を推定することができる。また、ロードセル２５０をステータ側に設置するため、スリップリングやテレメータが不要であり、小型化・低コスト化が可能となる。さらに、ステータティース１３に歪ゲージを貼り付ける構成と比べると、貼り付けバラツキの影響がないので、信頼性も高い。
　ロードセル２５０は、隣接する２つのステータティース１３にそれぞれ生じる変位量の差分を荷重として検出するので、固定部（例えばハウジング）とステータティース１３との間の相対変位を検出する必要がなく、構造を簡素化することができる。
　隣接する２つのステータティース１３の間の相対距離が最大となる場合でもロードセル２５０に荷重が加わるように、ロードセル２５０は、弾性体２９０を介して隣接する２つのステータティースの間に配置されている。これにより、隣接する２つのステータティース１３の相対距離が最大になった場合でも、２つのステータティース１３の間からロードセル２５０が落ちるのを防ぐとともに、２つのステータティース１３の相対変形によって生じる荷重を確実に検出することができる。
　所定時間内にロードセル２５０によって検出された複数の荷重に基づいて、荷重平均値Ｐａｖｅを算出し、算出した荷重平均値Ｐａｖｅに基づいて電動機３５の推定トルクＴｒ１を算出することもできる。この場合、簡素な演算装置で推定トルクＴｒ１を算出することができる。
　また、第８の実施形態における磁石温度推定装置によれば、ロードセル２５０に隣接するステータティース１３の温度を検出し、検出したステータティース１３の温度に基づいて、荷重の補正量を算出し、算出した荷重の補正量に基づいて、ロードセル２５０によって検出された荷重を補正する。これにより、ステータティース１３の温度変化に起因する荷重の変化の影響を抑制することができるので、電動機３５の推定トルクＴｒ１を精度良く算出することができ、永久磁石２２の温度を精度良く推定することができる。
　ロードセル２５０によって検出された荷重から、回転数センサ３２１によって検出された回転数またはその倍数に同期した荷重成分を抽出し、抽出した荷重成分に基づいて、電動機３５の推定トルクを算出するようにしてもよい。ステータティース１３の温度変化によってロードセル２５０の荷重が変化する場合、この荷重の変化は、電動機３５の回転数には同期しないので、上述した方法により電動機３５の推定トルクＴｒ１を算出するようにすれば、ステータティース１３の温度変化の影響の無い推定トルクＴｒ１を算出することができる。これにより、永久磁石２２の温度を精度良く推定することができる。
　また、電動機３５の停止状態であって、かつ無励磁状態を検出し、電動機３５が停止状態であって、かつ無励磁状態のときに、ロードセル２５０の出力が０となるように補正するので、残留歪やロードセル２５０の取り付けバラツキ等による誤差要因を排除して、ステータティース１３の相対変形によって生じる荷重を精度良く検出することができる。
　＜第９の実施形態＞
　第９の実施形態における磁石温度推定装置では、ステータティース１３の変形量の時間変化を加速度信号として検出し、検出した加速度に基づいて算出される電動機３５の推定トルクと、電流指令値に基づいて算出される電動機３５の推定トルクとの差分に基づいて、ロータ２に設けられた永久磁石２２の温度を推定する。
　図３４は、第９の実施形態における磁石温度推定装置が適用される電動機の制御ブロック図である。図２５に示す制御ブロック図と同じ構成部分については、同一の符号を付して詳しい説明は省略する。
　加速度センサ３４０は、電動機３５の駆動時にステータティース１３に作用するトルク反力により生じるステータティース１３の変形量の時間変化を加速度信号として検出する。
　図３５は、加速度センサ３４０の取り付け位置を示す図である。加速度センサ３４０は、ステータティース１３の先端に取り付けられ、図の矢印で示す周方向の加速度を検出する。
　図３６は、加速度センサ３４０によって検出される加速度に基づいて、電動機３５の推定トルクを算出する方法を説明するための図である。トルク成分抽出部３５０は、加速度センサ３４０によって検出された加速度に対してフーリエ変換（ＦＦＴ）を施し、電動機のトルクに関する周波数成分を抽出する。第１のトルク推定部３４１は、加速度と電動機のトルク相当量との関係を定めたテーブルデータを有しており、抽出した周波数成分の加速度に基づいて、テーブルデータを参照することにより、電動機のトルク相当量を求める。なお、電動機３５のトルクは電動機３５の回転数によって変化するが、テーブルデータで定義しているトルク相当量は、電動機３５の回転数を考慮していない値であり、実際のトルクとは異なるため、「トルク相当量」と呼んでいる。
　第１のトルク推定部３４１は、求めたトルク相当量と、回転数センサ３２１によって検出された電動機３５の回転数とに基づいて、電動機３５の推定トルクＴｒ１を算出する。
　ロータ２に設けられた永久磁石２２の温度の推定方法は、第８の実施形態と同じである。すなわち、第２のトルク推定部２５２は、ｄ軸電流指令値ｉｄ*とｑ軸電流指令値ｉｑ*とに基づいて、電動機３５の推定トルクＴｒ２を算出する。磁石温度推定部２５３は、第１のトルク推定部３４１によって算出された推定トルクＴｒ１と、第２のトルク推定部２５２によって算出された推定トルクＴｒ２との差分ΔＴｒに基づいて、ロータ２に設けられた永久磁石２２の温度を推定する。
　第８の実施形態では、電動機３５の回転数またはその倍数に同期した荷重成分のみを抽出し、抽出した荷重に基づいて推定トルクＴｒ１を算出する例について説明した。本実施形態でも、電動機３５の回転数またはその倍数に同期した加速度成分のみを抽出し、抽出した加速度に基づいて、推定トルクＴｒ１を算出することができる。ステータティース１３には、トルク反力に起因する周方向加速度の他に、径方向吸引力による成分や、電動機３５の全体に作用した外力の影響も受けるが、トルク反力に起因する成分は、回転数及び回転数の倍数成分に同期しているので、電動機３５の回転数またはその倍数に同期した加速度成分のみを抽出することにより、トルク反力に起因する成分と外乱成分とを分離することができ、推定トルクＴｒ１を精度良く算出することができる。
　図３７は、電動機３５の回転数またはその倍数に同期した加速度成分のみを抽出する構成を示すブロック図である。上述したように、トルク成分抽出部３５０は、加速度センサ３４０によって検出された加速度に対してフーリエ変換（ＦＦＴ）を施し、電動機のトルクに関する周波数成分を抽出する。回転数成分抽出部３５０１は、抽出された電動機のトルクに関する周波数成分から、回転数センサ３２１によって検出された電動機３５の回転数またはその倍数に同期した加速度成分のみを抽出し、第１のトルク推定部３４１に出力する。第１のトルク推定部３４１は、抽出された加速度成分に基づいて、上述した方法により、電動機３５の推定トルクＴｒ１を算出する。
　上述した説明では、トルク成分抽出部３５０は、加速度センサ３４０によって検出された加速度に基づいて、電動機のトルク相当量を求め、第１のトルク推定部３４１は、トルク相当量と、回転数センサ３２１によって検出された電動機３５の回転数とに基づいて、電動機３５の推定トルクＴｒ１を算出した。しかし、加速度センサ３４０によって検出された加速度を積分することによって、ステータティース１３の変位量を求め、求めた変位量から電動機３５のトルクを推定することもできる。
　図３８は、加速度センサ３４０によって検出された加速度を積分することによって、ステータティース１３の変位量を求め、求めた変位量から電動機３５のトルクを算出する構成を示すブロック図である。積分器３８１は、加速度センサ３４０によって検出された加速度の信号を積分し、速度の信号を算出する。積分器３８２は、積分器３８１から出力される速度の信号を積分し、ステータティース１３の変位量の信号を算出する。
　平均値演算部３８３は、積分器３８２から出力される変位量の信号に基づいて、ステータティース１３の変位量の平均値を求める。具体的には、加速度センサ３４０が設けられているステータティース１３を基準として、位相を考慮して他のステータティース１３の変位量を求め、求めた複数のステータティース１３の変位量に基づいて、変位量の平均値を求める。なお、複数のステータティース１３に加速度センサ３４０を設け、複数の加速度センサ３４０によって検出される複数の加速度をそれぞれ積分することによって、複数のステータティース１３の変位量を求め、求めた複数のステータティース１３の変位量に基づいて、変位量の平均値を求めることもできる。
　この場合、第１のトルク推定部３４１は、ステータティース１３の変位量と電動機のトルクとの関係を定めたテーブルデータを有しており、算出された変位量の平均値に基づいて、テーブルデータを参照することにより、電動機３５の推定トルクＴｒ１を算出する。
　複数の加速度センサ３４０を、電磁環境が略同等の複数のステータティース１３に配置し、複数の加速度センサ３４０の検出値に基づいて、外乱成分を検出することもできる。すなわち、電動機３５の駆動時に、電磁環境が略同等の複数のステータティース１３に設けられた複数の加速度センサ３４０の検出値は、同じ値になるはずであるが、例えば、電動機３５に衝撃入力（外乱）が作用した場合には、外乱の入力方向にのみ、外乱入力に対応する加速度が検出されるため、加速度センサ３４０の配置位置に応じて、検出値が異なる値となる。
　図３９は、２つの加速度センサ３４０の検出値に基づいて、外乱を検出する構成を示すブロック図である。２つの加速度センサ３４０は、電磁環境が略同等の異なるステータティース１３に配置されている。外乱検出部３９０は、二つの加速度センサ３４０の検出値を比較し、両者の値が異なる値であれば、外乱が入力されたと判断する。ただし、二つの加速度センサ３４０の検出値を比較して、両者の値が所定の閾値以上の場合に、外乱が入力されたと判断するようにしてもよい。なお、図３９では、２つの加速度センサ３４０の検出値に基づいて外乱を検出する例を示したが、３つ以上の加速度センサ３４０の検出値に基づいて外乱を検出するようにしてもよい。
　以上、第９の実施形態における磁石温度推定装置によれば、電動機３５の駆動時に生じるステータティース１３の変形量の時間変化を加速度として検出する加速度センサ３４０と、加速度センサ３４０によって検出された加速度に基づいて、電動機３５の推定トルクＴｒ１を算出する第１のトルク推定部３４１と、電動機３５に対する電流指令値に基づいて、電動機の推定トルクＴｒ２を算出する第２のトルク推定部２５２と、第１のトルク推定部３４１によって算出された推定トルクＴｒ１と、第２のトルク推定部２５２によって算出された推定トルクＴｒ２との差に基づいて、永久磁石２２の温度を推定する。これにより、電機子電流によって生じる磁界や、ステータおよびロータコアの磁気飽和の影響を受けることなく、精度良く永久磁石２２の温度を推定することができる。また、加速度センサ３４０をステータ側に設置するため、スリップリングやテレメータが不要であり、小型化・低コスト化が可能となる。さらに、ステータティース１３に歪ゲージを貼り付ける構成と比べると、貼り付けバラツキの影響がないので、信頼性も高い。
　また、加速度センサ３４０は、ステータティース１３の周方向の加速度を検出する。ステータティース１３には、トルク反力に起因する周方向加速度の他に、径方向吸引力による成分や、電動機３５の全体に作用する外力の影響も作用するが、ステータティース１３の周方向の加速度を検出し、検出した周方向の加速度に基づいて、電動機３５の推定トルクＴｒ１を算出することにより、外乱の影響を除いて、精度良く推定トルクＴｒ１を算出することができる。これにより、永久磁石２２の温度を精度良く推定することができる。
　また、加速度センサ３４０によって検出された加速度から、回転数センサ３２１によって検出された回転数またはその倍数に同期した加速度成分を抽出し、抽出した加速度成分に基づいて、電動機３５のトルクを推定することもできる。ステータティース１３には、トルク反力に起因する周方向加速度の他に、径方向吸引力による成分や、電動機３５の全体に作用した外力の影響も受けるが、トルク反力に起因する成分は、回転数及び回転数の倍数成分に同期しているので、電動機３５の回転数またはその倍数に同期した加速度成分のみを抽出することにより、トルク反力に起因する成分と外乱成分とを分離することができる。これにより、推定トルクＴｒ１を精度良く算出することができるので、永久磁石２２の温度を精度良く推定することができる。
　加速度センサ３４０によって検出された加速度を積分することによってステータティース１３の変形量を算出し、算出したステータティース１３の変位量に基づいて、電動機３５の推定トルクＴｒ１を算出することもできる。この方法によれば、加速度センサ３４０によって検出された１周期分の加速度をフーリエ変換して、電動機のトルクに関する周波数成分を抽出する方法に比べて、変位量の瞬時値に基づいて推定トルクＴｒ１を算出できるので、応答性が向上する。
　複数の加速度センサ３４０を、電磁環境は同じであるが、異なるステータティース１３に配置し、複数の加速度センサ３４０によって検出された加速度を比較することによって、外乱を検出するようにしてもよい。この方法によれば、外乱成分を検出することができるので、例えば、外乱が検出された場合には、加速度センサ３４０によって検出された加速度に基づいて、電動機３５の推定トルクＴｒ１を算出するのを中止して、推定トルクＴｒ１の算出精度が低下するのを防ぐことができる。
　本発明は、上述した実施形態に限定されることはない。例えば、電動機の駆動時におけるステータティースの変形量を検出するセンサは、上述した歪センサ３、渦電流式ギャップセンサ２０１、ギャップセンサ２１１に限定されることはない。また、これらのセンサの取り付け位置も、上述した位置に限定されることはない。
　図３に示す電動機３５のトルクとステータティース１３の変形量との関係は、電動機３５のトルクとステータティース１３の周方向の変形量との関係を示している。電動機３５のトルクとステータティース１３の径方向の変形量との関係は、比例関係にはならないが、電動機３５のトルクとステータティース１３の径方向の変形量との関係を予め求めておけば、この関係に基づいて、ステータティース１３の径方向の変形量から、電動機３５のトルクを推定することができる。同様に、電動機３５のトルク指令値から、ステータティース１３の周方向の変形量を求めることができる。
　上述した実施形態において、ステータティース１３の変形量に基づいて、電動機３５のトルクを推定するトルク推定器３９は、磁石温度推定装置の内部に設けられているが、磁石温度推定装置とは関係ないトルク推定装置として使用することができる。ステータティース１３の変形量に基づいて電動機のトルクを推定することにより、電流指令値やモータモデルからトルクを推定する方法や、電力や回転数からトルクを求める方法に比べて、システムを簡素化することができ、また精度良くトルクを推定することができる。
　各実施形態は、矛盾が生じない範囲で適宜組み合わせることができる。
　本願は、２０１３年７月３日に日本国特許庁に出願された特願２０１３－１３９９１２に基づく優先権を主張し、この出願の全ての内容は参照により本明細書に組み込まれる。

Claims (31)

  1. 　電動機のロータに設けられた永久磁石の温度を推定する磁石温度推定装置であって、
    　電動機の駆動時に、ステータの構成要素であるステータティースに生じる変形に依存する量を検出する変形依存量検出手段と、
    　前記ステータティースに生じる変形に依存する量に基づいて、前記永久磁石の温度を推定する温度推定手段と、
    を備える磁石温度推定装置。
  2. 　請求項１に記載の磁石温度推定装置において、
    　電動機のトルク指令値に基づいて、電動機の駆動時におけるステータティースの変形量を推定する変形量推定手段をさらに備え、
    　前記変形依存量検出手段は、前記ステータティースの変形量を検出し、
    　前記温度推定手段は、前記変形量推定手段によって推定されたステータティースの変形量と、前記変形依存量検出手段によって検出されたステータティースの変形量との差に基づいて、前記永久磁石の温度を推定する、
    磁石温度推定装置。
  3. 　請求項２に記載の磁石温度推定装置において、
    　前記変形依存量検出手段は、歪ゲージであって、前記ステータティースの径方向および周方向のうちの少なくとも一方向の変形量を検出する、
    磁石温度推定装置。
  4. 　請求項２または請求項３に記載の磁石温度推定装置において、
    　前記変形依存量検出手段は、前記ステータの周方向におけるステータティースの側面に配置されている、
    磁石温度推定装置。
  5. 　請求項２または請求項３に記載の磁石温度推定装置において、
    　前記変形依存量検出手段は、前記ステータの回転軸方向におけるステータティースの端面であって、前記ステータティースの幅方向中心線からオフセットした位置に配置されている、
    磁石温度推定装置。
  6. 　請求項２または請求項３に記載の磁石温度推定装置において、
    　前記変形依存量検出手段は、前記ステータの回転軸方向におけるステータティースの端面であって、前記ステータティースの幅方向中心線から所定範囲内に配置されている、
    磁石温度推定装置。
  7. 　請求項６に記載の磁石温度推定装置において、
    　前記変形依存量検出手段は、前記ステータのスロットの最外径の位置、または前記ステータのスロットの最外径よりも所定の距離範囲内であってかつ前記ロータとのギャップ側寄りの位置に配置されている、
    磁石温度推定装置。
  8. 　請求項２から請求項７のいずれか一項に記載の磁石温度推定装置において、
    　前記変形依存量検出手段は、前記ステータティースの変形量を検出するための歪ゲージと３つの抵抗器を用いて構成されるホイートストンブリッジ回路であって、
    　前記ステータティースの変形量を検出するための歪ゲージの温度を検出する温度検出手段と、
    　前記歪ゲージの温度に基づいて、前記ホイートストンブリッジ回路の出力を補正する温度補正手段と、
    をさらに備える磁石温度推定装置。
  9. 　請求項２から請求項７のいずれか一項に記載の磁石温度推定装置において、
    　前記変形依存量検出手段は、前記ステータティースの変形量を検出するための歪ゲージ、温度補償用ダミーゲージ、および、２つの抵抗器を用いて構成されるホイートストンブリッジ回路であって、
    　前記歪ゲージおよび前記温度補償用ダミーゲージはそれぞれ、同一の温度環境下に配置され、前記２つの抵抗器はそれぞれ同一の温度環境下に配置されている、
    磁石温度推定装置。
  10. 　請求項９に記載の磁石温度推定装置において、
    　前記温度補償用ダミーゲージは、ステータコアのバックヨークの位置、または、ステータティースの幅方向中心線から所定範囲内の位置に設けられている、
    磁石温度推定装置。
  11. 　請求項９に記載の磁石温度推定装置において、
    　前記温度補償用ダミーゲージは、前記歪ゲージに対して略直交方向に配置されている、
    磁石温度推定装置。
  12. 　請求項２から請求項７のいずれか一項に記載の磁石温度推定装置において、
    　前記変形依存量検出手段は、前記ステータティースの変形量を検出するための歪ゲージと３つの抵抗器を用いて構成されるホイートストンブリッジ回路であって、
    　前記歪ゲージと直列に接続され、前記歪ゲージに作用する交番磁界と略同等の交番磁界が作用した際に、前記歪ゲージに発生する誘導起電力と略同一の誘導起電力が発生するノイズキャンセル回路をさらに備え、
    　前記ノイズキャンセル回路に生じる誘導起電力と前記歪ゲージに生じる誘導起電力とが逆相になるように、前記ノイズキャンセル回路と前記歪ゲージとを接続する、
    磁石温度推定装置。
  13. 　請求項１２に記載の磁石温度推定装置において、
    　前記ノイズキャンセル回路は、前記歪ゲージと重ねて配置されている、
    磁石温度推定装置。
  14. 　請求項１２または請求項１３に記載の磁石温度推定装置において、
    　前記ノイズキャンセル回路は、前記歪ゲージが設けられているステータティースと異なるステータティースであって、前記歪ゲージが設けられているステータティースと電磁環境が同じステータティースに配置されている、
    磁石温度推定装置。
  15. 　請求項２から請求項５のいずれか一項に記載の磁石温度推定装置において、
    　前記変形依存量検出手段は、前記ステータティースの変形量を検出するための歪ゲージＲ１と、他の３つの歪ゲージＲ２～Ｒ４とを用いて構成されるホイートストンブリッジ回路であって、印加電圧をＥとしたときに、電位がＥの側の歪ゲージをＲ１およびＲ４、電位が０の側の歪ゲージをＲ２およびＲ３とし、歪ゲージＲ１およびＲ２に共通の電流が流れ、歪ゲージＲ３およびＲ４に共通の電流が流れるように構成し、歪ゲージＲ１およびＲ２は、同一のステータティースであって、かつステータティースの幅方向中心に対して対称となる位置に配置し、歪ゲージＲ３およびＲ４は、前記歪ゲージＲ１およびＲ２が配置されているステータティースとは異なるが、電磁環境が同じステータティースであって、かつステータティースの幅方向中心に対して対称となる位置に配置されている、
    磁石温度推定装置。
  16. 　請求項２に記載の磁石温度推定装置において、
    　前記変形依存量検出手段は、渦電流式ギャップセンサである、
    磁石温度推定装置。
  17. 　請求項２に記載の磁石温度推定装置において、
    　前記変形依存量検出手段は、前記ステータティースとの間の距離の変化に応じて出力が変化するギャップセンサである、
    磁石温度推定装置。
  18. 　請求項１から請求項１７のいずれか一項に記載の磁石温度推定装置において、
    　前記電動機の停止状態であって、かつ無励磁状態を検出する停止・無励磁状態検出手段と、
    　前記電動機が停止状態であって、かつ無励磁状態のときに、前記変形依存量検出手段によって検出される、前記ステータティースに生じる変形に依存する量が０となるように補正する補正手段と、
    をさらに備える磁石温度推定装置。
  19. 　請求項１に記載の磁石温度推定装置において、
    　前記変形依存量検出手段は、隣接する二つのステータティースの間に配置され、前記電動機の駆動時に前記隣接する二つのステータティースの相対変形によって生じる荷重を検出する荷重検出手段であって、
    　前記荷重検出手段によって検出された荷重に基づいて、前記電動機のトルクを推定する第１のトルク推定手段と、
    　前記電動機に対する電流指令値に基づいて、前記電動機のトルクを推定する第２のトルク推定手段と、
    をさらに備え、
    　前記温度推定手段は、前記第１のトルク推定手段によって推定されたトルクと、前記第２のトルク推定手段によって推定されたトルクとの差に基づいて、前記永久磁石の温度を推定する、
    磁石温度推定装置。
  20. 　請求項１９に記載の磁石温度推定装置において、
    　前記荷重検出手段は、前記隣接する二つのステータティースにそれぞれ生じる変位量の差分を前記荷重として検出する、
    磁石温度推定装置。
  21. 　請求項１９または請求項２０に記載の磁石温度推定装置において、
    　前記隣接する二つのステータティース間の相対距離が最大となる場合でも、前記荷重検出手段に荷重が加わるように、前記荷重検出手段は弾性体を介して前記隣接する二つのステータティースの間に配置されている、
    磁石温度推定装置。
  22. 　請求項１９から請求項２１のいずれか一項に記載の磁石温度推定装置において、
    　所定時間内に前記荷重検出手段によって検出された複数の荷重に基づいて、荷重平均値を算出する荷重平均値算出手段をさらに備え、
    　前記第１のトルク推定手段は、前記荷重平均値に基づいて前記電動機のトルクを推定する、
    磁石温度推定装置。
  23. 　請求項１９から請求項２２のいずれか一項に記載の磁石温度推定装置において、
    　前記荷重検出手段に隣接するステータティースの温度を検出するステータティース温度検出手段と、
    　前記ステータティースの温度に基づいて、荷重の補正量を算出する補正量算出手段と、
    　前記荷重の補正量に基づいて、前記荷重検出手段によって検出された荷重を補正する荷重補正手段と、
    をさらに備える磁石温度推定装置。
  24. 　請求項１９から請求項２１のいずれか一項に記載の磁石温度推定装置において、
    　前記電動機の回転数を検出する回転数検出手段と、
    　前記荷重検出手段によって検出された荷重から、前記回転数検出手段によって検出された回転数またはその倍数に同期した荷重成分を抽出する抽出手段と、
    をさらに備え、
    　前記第１のトルク推定手段は、前記抽出手段によって抽出された荷重成分に基づいて、前記電動機のトルクを推定する、
    磁石温度推定装置。
  25. 　請求項１９から請求項２４のいずれか一項に記載の磁石温度推定装置において、
    　前記電動機の停止状態であって、かつ無励磁状態を検出する停止・無励磁状態検出手段と、
    　前記電動機が停止状態であって、かつ無励磁状態のときに、前記荷重検出手段の出力が０となるように補正する零補正手段と、
    をさらに備える磁石温度推定装置。
  26. 　請求項１に記載の磁石温度推定装置において、
    　前記変形依存量検出手段は、前記電動機の駆動時に生じるステータティースの変形量の時間変化を加速度として検出する加速度検出手段であって、
    　前記加速度検出手段によって検出された加速度に基づいて、前記電動機のトルクを推定する第１のトルク推定手段と、
    　前記電動機に対する電流指令値に基づいて、前記電動機のトルクを推定する第２のトルク推定手段と、
    をさらに備え、
    　前記温度推定手段は、前記第１のトルク推定手段によって推定されたトルクと、前記第２のトルク推定手段によって推定されたトルクとの差に基づいて、前記永久磁石の温度を推定する、
    磁石温度推定装置。
  27. 　請求項２６に記載の磁石温度推定装置において、
    　前記加速度検出手段は、前記ステータティースの周方向の加速度を検出する、
    磁石温度推定装置。
  28. 　請求項２６または請求項２７に記載の磁石温度推定装置において、
    　前記電動機の回転数を検出する回転数検出手段と、
    　前記加速度検出手段によって検出された加速度から、前記回転数検出手段によって検出された回転数またはその倍数に同期した加速度成分を抽出する抽出手段と、
    をさらに備え、
    　前記第１のトルク推定手段は、前記抽出手段によって抽出された加速度成分に基づいて、前記電動機のトルクを推定する、
    磁石温度推定装置。
  29. 　請求項２６または請求項２７に記載の磁石温度推定装置において、
    　前記加速度検出手段によって検出された加速度を積分することによって前記ステータティースの変位量を算出する積分手段を備え、
    　前記第１のトルク推定手段は、前記積分手段によって算出されたステータティースの変位量に基づいて、前記電動機のトルクを推定する、
    磁石温度推定装置。
  30. 　請求項２６から請求項２９のいずれか一項に記載の磁石温度推定装置において、
    　前記加速度検出手段には、第１の加速度検出手段と第２の加速度検出手段が含まれ、前記第１の加速度検出手段と前記第２の加速度検出手段は、電磁環境は同じであるが、異なるステータティースに配置されており、
    　前記第１の加速度検出手段によって検出された加速度と、前記第２の加速度検出手段によって検出された加速度とを比較することによって、外乱を検出する外乱検出手段をさらに備える、
    磁石温度推定装置。
  31. 　電動機のロータに設けられた永久磁石の温度を推定する磁石温度推定方法であって、
    　電動機の駆動時に、ステータの構成要素であるステータティースに生じる変形に依存する量を検出し、
    　検出されたステータティースに生じる変形に依存する量に基づいて、前記永久磁石の温度を推定する、
    磁石温度推定方法。
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