WO2020170642A1

WO2020170642A1 - 位置推定装置

Info

Publication number: WO2020170642A1
Application number: PCT/JP2020/000566
Authority: WO
Inventors: 周平村瀬; 藤田　淳
Original assignee: 日本電産株式会社
Priority date: 2019-02-20
Filing date: 2020-01-10
Publication date: 2020-08-27
Also published as: CN113454425A; JPWO2020170642A1

Abstract

位置推定装置は、補正部と、推定部とを備える。補正部は、固定子の外乱磁束の推定値を導出する。補正部は、外乱磁束の推定値に基づいて回転子の磁石磁束の検出値を補正する。推定部は、補正された検出値に基づいて回転子の位置を推定する。補正部は、固定子の電流応答値に基づいて、外乱磁束の推定値を導出してもよい。補正部は、固定子の電流指令値又は電圧指令値に基づいて、外乱磁束の推定値を導出してもよい。位置推定装置は、記憶装置を更に備えてもよい。記憶装置は、固定子の電流応答値と外乱磁束の推定値との対応関係を表す情報である外乱磁束情報を記憶してもよい。

Description

位置推定装置

　本発明は、位置推定装置に関する。

　近年、モータの小型化及び薄型化が進んでいる。モータの小型化及び薄型化に応じて磁気センサと固定子との間隔が狭くなるので、回転子の磁石磁束だけでなく固定子の外乱磁束も、モータの磁気センサが検出してしまうことがある。このため、位置推定装置が回転子の位置を精度よく検出するには、位置推定装置が回転子の磁石磁束の検出値を補正する必要がある。

特開２０１６－１３３３７６号公報特開２０１８－１６３１７７号公報特開２０１６－１６９９８１号公報

　しかしながら、位置推定装置が回転子の磁石磁束の検出値を補正するには、回転子の位置を検出する位置センサ用の磁石を回転子が備えている必要があった。このため、モータの小型化及び薄型化に不利となっていた。

　上記事情に鑑み、本発明は、位置センサ用の磁石を回転子が備えることなく、回転子の位置の推定精度を向上させることが可能である位置推定装置を提供することを目的としている。

　本発明の一態様は、固定子の外乱磁束の推定値を導出し、前記外乱磁束の推定値に基づいて回転子の磁石磁束の検出値を補正する補正部と、補正された前記検出値に基づいて前記回転子の位置を推定する推定部とを備える位置推定装置である。

　本発明により、位置センサ用の磁石をモータの回転子が備えることなく、回転子の位置の推定精度を向上させることが可能である。

図１は、第１実施形態における、モータユニットの構成の例を示す図である。図２は、第１実施形態における、各センサによって検出された磁束の検出値の例を示す図である。図３は、第２実施形態及び第３実施形態における、モータユニットの構成の例を示す図である。図４は、第４実施形態における、モータユニットの構成の例を示す図である。

　本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
　（第１実施形態）
　図１は、モータユニット１の構成の例を示す図である。モータユニット１は、モータの回転子の回転位置を推定するシステムである。モータユニット１は、モータ２と、増幅装置３と、位置推定装置４と、制御装置５と、駆動装置６と、電流センサ７とを備える。

　モータ２は、電動機であり、例えば、ブラシレスモータ、ステッピングモータである。モータ２は、インナーロータ型モータでもよいし、アウターロータ型モータでもよい。図１に示されたモータ２は、一例として、インナーロータ型モータである。モータ２は、固定子２０と、回転子２１と、検出装置２２とを備える。

　固定子２０は、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相の各歯（各スロット）に巻線を備える。図１では、固定子２０は、４スロットのＵ相の巻線と、４スロットのＶ相の巻線と、４スロットのＷ相の巻線との計１２スロットの巻線を備える。固定子２０の歯の巻線には、１２０度ずつ位相がずれている三相電流が、駆動装置６から入力される。固定子２０は、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相の各歯の巻線に入力される三相電流によって、回転子２１及び検出装置２２の位置に磁界を発生させる。

　回転子２１は、固定子２０の磁力を受けることによって中心軸回りに回転する。回転子２１は、１個以上の磁極対（Ｎ極及びＳ極）を備える。図１では、回転子２１は、一例として、４個の磁極対を備える。回転子２１は、磁極対が磁力を固定子２０から受けることによって回転する。磁極対には、極対番号が割り当てられている。極対番号には、セクションとセグメントとが対応付けられている。

　検出装置２２は、磁界強度を検出する装置である。検出装置２２は、回転子２１の近傍の３箇所以上の磁界強度を検出する。検出装置２２は、３個以上の磁界センサを備える。図１では、検出装置２２は、センサ２２０－Ｕと、センサ２２０－Ｖと、センサ２２０－Ｗとを備える。磁界センサは、例えば、ホール素子、リニアホールＩＣ（integrated circuit）、磁気抵抗センサである。本実施形態では、磁界センサがホール素子であるとして説明する。

　センサ２２０－Ｕは、回転子２１の磁石磁束と固定子２０のＵ相の巻線（電磁石）の磁束（外乱磁束）とを含むＵ相の磁界強度を検出するセンサである。センサ２２０－Ｕは、Ｕ相の磁界強度を表す差動信号であるＵ相差動信号を、増幅装置３に出力する。

　センサ２２０－Ｖは、回転子２１のＶ相の磁石磁束をＶ相の磁界強度として検出するセンサである。Ｖ相の磁石磁束及び外乱磁束をＶ相の磁界強度としてセンサ２２０－Ｖが検出してしまう場合がある。センサ２２０－Ｖは、Ｖ相の磁界強度を表す差動信号であるＶ相差動信号を、増幅装置３に出力する。

　センサ２２０－Ｗは、回転子２１のＷ相の磁石磁束をＷ相の磁界強度として検出するセンサである。Ｗ相の磁石磁束及び外乱磁束をＷ相の磁界強度としてセンサ２２０－Ｗが検出してしまう場合がある。センサ２２０－Ｗは、Ｗ相の磁界強度を表す差動信号であるＷ相差動信号を、増幅装置３に出力する。

　増幅装置３は、差動信号の波形の振幅を増幅する装置である。増幅装置３は、差動増幅器３０－Ｕと、差動増幅器３０－Ｖと、差動増幅器３０－Ｗとを備える。差動増幅器３０－Ｕは、Ｕ相差動信号に対して増幅処理を実行することによって、アナログのＵ相信号Ｈｕを生成する。差動増幅器３０－Ｖは、Ｖ相差動信号に対して増幅処理を実行することによって、アナログのＶ相信号Ｈｖを生成する。差動増幅器３０－Ｗは、Ｗ相差動信号に対して増幅処理を実行することによって、アナログのＷ相信号Ｈｗを生成する。

　位置推定装置４は、モータの回転子の回転位置を推定する情報処理装置である。位置推定装置４は、アナログのＵ相信号ＨｕとアナログのＶ相信号ＨｖとアナログのＷ相信号Ｈｗとを、増幅装置３から取得する。位置推定装置４は、Ｕ相信号ＨｕとＶ相信号ＨｖとＷ相信号Ｈｗとの各波形の複数の特徴量を算出する。位置推定装置４は、算出された各波形の複数の特徴量に基づいて、モータ２の回転子２１の回転位置を推定する。位置推定装置４は、回転位置の推定結果（極対番号）を、制御装置５に出力する。

　制御装置５は、制御信号を生成する情報処理装置である。制御装置５は、指示信号に基づいて制御信号を生成する。制御信号は、例えば、指示された回転方向（CW: clockwise、CCW: counterclockwise）に応じたレジスタ値を表す信号、駆動装置６から固定子２０に出力される電流の電流値を表す信号である。制御信号は、例えば、モータ２の検出装置２２の電源に供給される電流信号でもよい。制御装置５は、検出装置２２の電源に供給される電流量を制御することによって、各センサ２２０の電源を制御可能である。

　駆動装置６は、モータの回転子を駆動する装置である。駆動装置６には、制御信号が制御装置５から入力される。駆動装置６は、制御信号によって表される電流値の三相電流を、固定子２０の各巻線に入力する。駆動装置６は、固定子２０の各巻線に三相電流を入力することによって、回転子２１を回転させることができる。詳細は後述するが、第１実施形態では、固定子２０の各巻線に駆動装置６が三相電流を入力しない状態で回転子２１の位置推定が行われる。すなわち、第１実施形態では、位置推定装置４は停止中の回転子２１の回転位置を推定する。なお、位置推定装置４は、回転中の回転子２１の回転位置を推定してもよい。

　電流センサ７は、駆動装置６が固定子２０の各巻線に出力している電流の応答値（以下「電流応答値」という。）を検出する。電流センサ７は、検出された電流応答値を、位置推定装置４に出力する。

　外部装置８は、回転子の回転方向及び回転速度等の指示信号を生成する情報処理装置である。外部装置８は、指示信号を制御装置５に出力する。

　次に、位置推定装置４の構成例の詳細を説明する。　位置推定装置４は、変換装置４０と、演算装置４１と、記憶装置４２とを備える。変換装置４０は、アナログ信号をデジタル信号に変換する装置である。変換装置４０は、変換部４００－Ｕと、変換部４００－Ｖと、変換部４００－Ｗとを備える。

　変換部４００は、アナログ信号をデジタル信号に変換するデバイスである。変換部４００－Ｕは、差動増幅器３０－Ｕから取得されたアナログのＵ相信号を、デジタルのＵ相信号に変換する。変換部４００－Ｖは、差動増幅器３０－Ｖから取得されたアナログのＵ相信号を、デジタルのＶ相信号に変換する。変換部４００－Ｗは、差動増幅器３０－Ｗから取得されたアナログのＷ相信号を、デジタルのＶ相信号に変換する。

　演算装置４１は、演算処理を実行する装置である。演算装置４１の一部又は全部は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサが、メモリに展開されたプログラムを実行することにより実現される。演算装置４１の一部又は全部は、例えば、ＬＳＩ（Large Scale Integration）やＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等のハードウェアを用いて実現されてもよい。

　演算装置４１は、補正部４１０と、推定部４１１とを備える。補正部４１０は、固定子２０の歯の巻線の電流応答値「Ｉ」を、電流センサ７から取得する。補正部４１０は、固定子２０の歯の巻線の電流応答値「Ｉ」に基づいて、固定子２０の外乱磁束の推定値を導出する。補正部４１０は、固定子２０の外乱磁束の推定値に基づいて、回転子２１の磁石磁束「Φ_ｍ（ｔ）」（ｔは、サンプリング時刻を表す。）の検出値を補正する。すなわち、補正部４１０は、Ｕ相信号Ｈｕ、Ｖ相信号Ｈｖ及びＷ相信号Ｈｗの各磁界強度の波形を補正する。補正部４１０は、補正された回転子２１の磁石磁束の検出値を、推定部４１１に出力する。

　これによって、補正部４１０は、補正されていない波形に基づいて回転子２１の回転位置を推定部４１１が推定する精度と比較して、回転子２１の回転位置を推定部４１１が推定する精度を向上させることができる。

　推定部４１１は、補正された回転子２１の磁石磁束の検出値を、補正部４１０から取得する。推定部４１１は、補正された回転子２１の磁石磁束の検出値に基づいて、回転子２１の回転位置を推定する。例えば、推定部４１１は、線分接続法（特許第６２３３５３２号公報）によって、回転子２１の回転位置を推定する。推定部４１１は、回転子２１の回転位置の推定結果（極対番号）を、制御装置５に出力する。

　記憶装置４２は、例えば、フラッシュメモリ、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）などの不揮発性の記録媒体（非一時的な記録媒体）が好ましい。記憶装置４２は、ＲＡＭ（Random Access Memory）などの揮発性の記録媒体を備えてもよい。記憶装置４２は、プログラム、学習値等のデータテーブルを記憶する。

　次に、補正部４１０の詳細を説明する。　回転子２１の磁石磁束の検出値「Ｖ_Ｈ（θ）」は、式（１）のように表される。

　ここで、「φ_ｍ（θ）」は、回転子２１の磁石磁束を表す。「φ_ｓ（θ，Ｉ）」は、固定子の外乱磁束を表す。「θ」は、電気角を表す。「Ｉ」は、固定子２０の歯の巻線の電流値を表す。演算子「＊」は、乗算を表す。係数「Ａ」及び「Ｂ」は、実験結果等に基づいて定められる。

　固定子の外乱磁束「φ_ｓ」は、固定子２０の歯の巻線の電流応答値「Ｉ」に比例する。そこで、補正部４１０は、固定子２０の外乱磁束「φ_ｓ」の推定値と、固定子２０の歯の巻線の電流応答値「Ｉ」とに基づいて、回転子２１の磁石磁束の検出値「Ｖ_Ｈ（θ）」を式（２）のように補償する。

　ここで、「ｋ」は係数（比例定数）を表す。係数は、実験結果等に基づいて定められる。補正部４１０は、Ｕ相の電流応答値「Ｉｕ」とＶ相の電流応答値「Ｉｖ」とＷ相の電流応答値「Ｉｗ」との三相の電流のフィードバック情報に基づいて、回転子２１の磁石磁束の検出値（Ｈ_１，Ｈ_２，Ｈ_３）を補正する。補正部４１０は、補正された回転子２１の磁石磁束の検出値（Ｈ’_１，Ｈ’_２，Ｈ’_３）を、式（３）のように導出する。

　センサ２２０－Ｕは、Ｕ相の巻線の電磁石の磁束を、Ｕ相の外乱磁束として検出する。センサ２２０－Ｖは、Ｖ相の巻線の電磁石の磁束を、Ｖ相の外乱磁束として検出する。センサ２２０－Ｗは、Ｗ相の巻線の電磁石の磁束を、Ｗ相の外乱磁束として検出する。このため、補正された回転子２１の磁石磁束の検出値（Ｈ’_１，Ｈ’_２，Ｈ’_３）は、センサ２２０－Ｕの磁束の検出値「Ｈ_１」とセンサ２２０－Ｖの磁束の検出値「Ｈ_２」とセンサ２２０－Ｗの磁束の検出値「Ｈ_３」とを用いて、式（３）が一般化された式（４）のように表される。

　なお、「Ｈ’_１」と「Ｈ’_２」と「Ｈ’_３」と「Ｈ_１」と「Ｈ_２」と「Ｈ_３」と「Ｉｕ」と「Ｉｖ」と「Ｉｗ」とは、それぞれ離散データでもよい。

　図２は、各センサ２２０によって検出された磁束「Ｈ」の検出値の例を示す図である。図２の上段には、各センサ２２０によって検出された磁束の検出値の各波形であって、補正されていない各波形が表されている。横軸は、回転子２１の回転角を示す。縦軸は、外乱磁束を含む磁石磁束「Ｈ」の検出値（デジタル値）を表す。補正されていない波形は、一次成分が重畳されたような波形となっている。補正されていない波形では、波形歪によって、波形の位相がずれている。このため、補正されていない波形を用いて推定部４１１が位置推定処理を実行した場合、位置推定の精度が低下する。

　図２の下段には、各センサ２２０によって検出された磁束の検出値の各波形であって、補正された波形が表されている。横軸は、回転子２１の回転角を示す。縦軸は、外乱磁束の影響が低減された磁束「Ｈ」の検出値（デジタル値）を表す。補正された波形では、磁束の検出値の波形の位相がずれていない。このため、補正された波形を用いて推定部４１１が位置推定処理を実行した場合、位置推定の精度が向上する。

　以上のように、第１実施形態の位置推定装置４は、補正部４１０と、推定部４１１とを備える。補正部４１０は、固定子２０の外乱磁束の推定値を導出する。補正部４１０は、固定子２０の巻線（固定子歯の巻線）における電流応答値に基づいて、固定子２０の外乱磁束の推定値を導出する。補正部４１０は、固定子２０の外乱磁束の推定値に基づいて、回転子２１の磁石磁束の検出値を補正する。推定部４１１は、補正された検出値に基づいて、回転子２１の位置を推定する。

　これによって、位置センサ用の磁石をモータ２の回転子２１が備えることなく、回転子２１の位置の推定精度を向上させることが可能である。回転子２１の磁石が永久磁石でも、回転子２１の位置の推定精度を向上させることが可能である。

　（第２実施形態）
　第２実施形態では、電流指令値に基づいて固定子２０の外乱磁束が導出される点が、第１実施形態と相違する。第２実施形態では、第１実施形態との相違点を説明する。

　図３は、モータユニット１の構成の例を示す図である。モータユニット１は、モータ２と、増幅装置３と、位置推定装置４と、制御装置５と、駆動装置６とを備える。

　補正部４１０は、固定子２０のＵ相の電流指令値「ｉｕ^＊（ｔ）」と、固定子２０のＶ相の電流指令値「ｉｖ^＊（ｔ）」と、固定子２０のＷ相の電流指令値「ｉｗ^＊（ｔ）」とを、制御装置５から取得する。補正部４１０は、固定子２０の歯の巻線の電流指令値「ｉ^＊」に基づいて、固定子２０の外乱磁束の推定値を導出する。電流指令値「ｉ^＊」と固定子２０の外乱磁束の推定値との対応関係は、例えば実験結果に基づいて定められる。

　以上のように、第２実施形態の補正部４１０は、固定子２０の電流指令値に基づいて、固定子２０の外乱磁束の推定値を導出する。これによって、電流センサを用いることなく、回転子の位置の推定精度を向上させることが可能である。回転子２１の磁石が永久磁石でも、回転子２１の位置の推定精度を向上させることが可能である。

　（第３実施形態）
　第３実施形態では、電圧指令値に基づいて固定子２０の外乱磁束が導出される点が、第２実施形態と相違する。第３実施形態では、第２実施形態との相違点を説明する。

　補正部４１０は、固定子２０のＵ相の電圧指令値「Ｖｕ^＊（ｔ）」と、固定子２０のＶ相の電圧指令値「Ｖｖ^＊（ｔ）」と、固定子２０のＷ相の電圧指令値「Ｖｗ^＊（ｔ）」とを、電圧指令値「ｖ^＊ _ａｂｃｓ」として制御装置５から取得する。

　補正部４１０は、Ｕ相の電圧指令値「Ｖｕ^＊（ｔ）」と、Ｖ相の電圧指令値「Ｖｖ^＊（ｔ）」と、Ｗ相の電圧指令値「Ｖｗ^＊（ｔ）」と、モータのモデルとに基づいて、固定子２０の外乱磁束を導出する。永久磁石同期モータ等のモータのモデルは、式（５）及び式（６）のように表される。

　ここで、「ｖ_ａｂｃｓ」は、相電圧を表す。「ｉ_ａｂｃｓ」は、電流応答値（相電流）を表す。「λ_ａｂｃｓ」は、相コイル（巻線）に鎖交する磁束の合計を表す。「ｒ_ｓ」は、固定子の相コイル抵抗を表す。「θ_ｒ」は、回転子の電気角を表す。「Φ_ｍ」は、磁石磁束を表す。「Ｌ_ｌｓ」は、固定子２０の相コイル漏れインダクタンスを表す。「Ｌ_ｍｓ」は、固定子２０の相コイル磁化インダクタンスを表す。埋込磁石型同期型モータ（interior permanent magnet synchronous motor : IPMSM）の場合、自己及び相互インダクタンスは、「ｃｏｓ（２θ_ｒ＋ｋ×２π／３）（ただし、ｋ＝０±１）」に比例した二次高調波「Ｌ_２ｓ」を含んでいる。このため、自己インダクタンス及び相互インダクタンスは、定数「Ｌ_ｍｓ」に加算される。また、高次の調波は無視される。

　ここで、式（６）の右辺の第１項の行列は、インダクタンス行列「Ｌ_ａｂｃｓ」を表す。式（６）の右辺の第１項は、固定子２０の歯の巻線の外乱磁束（電磁石の磁束）「λ_{ａｂｃ＿ｃｏｉｌ}」を表す。式（６）の右辺の第２項の行列は、三相単位行列「Ｕ_ａｂｃｓ」を表す。式（６）の右辺の第２項は、回転子２１の磁石磁束（永久磁石の磁束）「λ_{ａｂｃ＿ｐｍ}」を表す。

　補正部４１０は、制御装置５から取得された電圧指令値「ｖ^＊ _ａｂｃｓ」に基づいて、式（７）のように、電流応答値の推定値「＾ｉ_ａｂｃｓ」を導出する。

　補正部４１０は、電流応答値の推定値「＾ｉ_ａｂｃｓ」に基づいて、固定子２０の外乱磁束の推定値を導出する。補正部４１０は、固定子２０の外乱磁束の推定値に基づいて、回転子２１の磁石磁束「Φ_ｍ（ｔ）」の検出値を補正する。

　補正部４１０は、式（７）のｚ変換の結果である差分方程式に基づいて、電流応答値の推定値「＾ｉ_ａｂｃｓ」を導出してもよい。

　センサ２２０－Ｕによって検出された磁束の検出値「Ｈ_１」と、センサ２２０－Ｖによって検出された磁束の検出値「Ｈ_２」と、センサ２２０－Ｗによって検出された磁束の検出値「Ｈ_３」とは、式（Ａ）及び式（Ｂ）と、式（Ｃ）に示された位置関係とに基づいて定まる。

　λ_{ｈ＿ｃｏｉｌ}＝Ｋ_{ｈ＿ｃｏｉｌ}×λ_{ａｂｃ＿ｃｏｉｌ}　…（Ａ）　

　ここで、「λ_{ｈ＿ｃｏｉｌ}」は、固定子２０の歯の巻線の外乱磁束を表す。「Ｋ_{ｈ＿ｃｏｉｌ}」は、固定子２０の歯の巻線の外乱磁束のゲインを表す。「Ｋ_{ｈ＿ｃｏｉｌ}」は、（１／Ｈ_ｃｏｉｌ）に比例する。「Ｈ_ｃｏｉｌ」は、固定子２０の歯からセンサ２２０までのギャップ長を表す。

　λ_ｈ＿ｐｍ＝Ｋ_ｈ＿ｐｍ×λ_{ａｂｃ＿ｐｍ}　…（Ｂ）　

　ここで、「λ_ｈ＿ｐｍ」は、回転子２１の永久磁石の磁束を表す。「Ｋ_ｈ＿ｐｍ」は、回転子２１の磁石磁束のゲインを表す。「Ｋ_ｈ＿ｐｍ」は、（１／Ｈ_ｐｍ）に比例する。「Ｈ_ｐｍ」は、回転子２１の永久磁石からセンサ２２０までのギャップ長を表す。

　（θ_r－θ_h）　…（Ｃ）　

　ここで、「θ_h」は、固定子２０の歯のセンターラインの位置を表す。「θ_r－θ_h」は、回転子２１の電気角と固定子２０の歯のセンターラインとの位置関係を表す。

　センサ２２０が出力する電圧「Ｖ_ｈ」は、式（Ｄ）に基づいて、式（Ｅ）のように定まる。

　Ｖ_{ｈ＿ｃｏｉｌ}＝Ｋ_{ｈ＿ｇａｉｎ}［ｍＶ/ｍＴ］×λ_{ｈ＿ｃｏｉｌ}　…（Ｄ）

　ここで、「Ｖ_{ｈ＿ｃｏｉｌ}」は、固定子２０の歯の巻線の磁束に応じた電圧を表す。「Ｋ_{ｈ＿ｇａｉｎ}［ｍＶ/ｍＴ］」は、センサ２２０の感度を表す。

　「Ｖ_ｈ＝Ｖ_{ｈ＿ｃｏｉｌ}＋Ｖ_ｈ＿ｐｍ」　…（Ｅ）

　ここで、「Ｖ_ｈ＿ｐｍ」は、回転子２１の永久磁石の磁束に応じた電圧を表す。

　オペアンプが出力する電圧「Ｖ_ｏｐ」は、式（Ｆ）のように表される。

　Ｖ_ｏｐ＝Ｋ_ｏｐ×Ｖ_ｈ＋Ｖ_{ｏｆｆｓｅｔ}　…（Ｆ）

　駆動装置６が出力する電圧「Ｖ_ｏｐ」の範囲は、例えば、０Ｖから３．３Ｖまでの範囲である。

　演算装置４１から出力される検出値（デジタル値）「Ｎ_{ｄｉｇｉｔ}」は、式（Ｇ）のように表される。

　Ｎ_{ｄｉｇｉｔ}＝Ｋ_ａｄｃ×Ｖ_ｏｐ　…（Ｇ）

　ここで、「Ｋ_ａｄｃ」は、変換部４００のゲインを表す。「Ｋ_ａｄｃ」の範囲は、０から４０９５までの範囲である。１２ビットでゲインが表現される場合、「Ｋ_ａｄｃ」の分解能は、４０９５／３．３［ｄｉｇｉｔ／Ｖ］である。

　なお、補正部４１０は、上記の式（Ａ）から式（Ｇ）までの各値を、データテーブルを用いて補間してもよい。

　以上のように、第３実施形態の補正部４１０は、固定子２０の巻線に対する電圧指令値に基づいて、固定子２０外乱磁束の推定値を導出する。これによって、電流センサを用いることなく、回転子２１の位置の推定精度を向上させることが可能である。回転子２１の磁石が永久磁石でも、回転子２１の位置の推定精度を向上させることが可能である。

　（第４実施形態）
　第４実施形態では、電流応答値と固定子２０の外乱磁束とが予め学習され、学習された固定子２０の外乱磁束に基づいて回転子２１の磁石磁束を補正部４１０が補正する点が、第１実施形態と相違する。第４実施形態では、第１実施形態との相違点を説明する。

　図４は、モータユニット１の構成の例を示す図である。モータユニット１は、モータ２と、増幅装置３と、位置推定装置４と、制御装置５と、駆動装置６と、電流センサ７とを備える。

　記憶装置４２は、予め学習された外乱磁束情報を記憶する。外乱磁束情報は、固定子２０の電流応答値と、固定子２０の外乱磁束の推定値との対応関係を表す情報（データテーブル）である。記憶装置４２は、外乱磁束情報だけでなく、予め学習された応答値情報を記憶してもよい。応答値情報は、固定子２０の電流指令値又は電圧指令値と、固定子２０の電流応答値との対応関係を表す情報である。

　補正部４１０は、外乱磁束情報を記憶装置４２から取得する。補正部４１０は、電流応答値「Ｉ」を、電流センサ７から取得する。補正部４１０は、取得された電流応答値「Ｉ」に対応付けられた外乱磁束の推定値「ｋ＊Ｉ」を、外乱磁束情報から抽出する。「ｋ＊Ｉ」における演算子「＊」は、乗算を表す。補正部４１０は、抽出された外乱磁束の推定値「ｋ＊Ｉ」に基づいて、回転子２１の磁石磁束の検出値「Φ_ｍ（ｔ）」を補正する。

　補正部４１０は、応答値情報及び外乱磁束情報を、記憶装置４２から取得してもよい。補正部４１０は、電流指令値を制御装置５から取得する。補正部４１０は、電圧指令値を制御装置５から取得してもよい。補正部４１０は、取得された電圧指令値に対応付けられた電流応答値を、応答値情報から抽出してもよい。

　補正部４１０は、取得された電流指令値又は電圧指令値に対応付けられた電流応答値を、応答値情報から抽出する。補正部４１０は、抽出された電流応答値に対応付けられた外乱磁束の推定値を、外乱磁束情報から抽出する。補正部４１０は、抽出された外乱磁束の推定値に基づいて、回転子２１の磁石磁束「Φ_ｍ（ｔ）」の検出値を補正する。

　なお、補正部４１０は、ルックアップテーブルを用いて、固定子２０の外乱磁束の推定値を導出してもよい。補正部４１０は、ルックアップテーブルを用いて導出された外乱磁束の推定値に基づいて、回転子２１の磁石磁束「Φ_ｍ（ｔ）」の検出値を補正してもよい。

　以上のように、第４実施形態の位置推定装置４は、補正部４１０と、推定部４１１と、記憶装置４２を備える。記憶装置４２は、応答値情報を記憶する。記憶装置４２は、応答値情報と、外乱磁束情報とを記憶してもよい。補正部４１０は、電流指令値又は電圧指令値と、応答値情報とに基づいて、電流応答値を導出する。補正部４１０は、導出された電流応答値と外乱磁束情報とに基づいて、固定子２０の外乱磁束の推定値を導出する。

　これによって、演算量が削減され、回転子２１の位置の推定精度を向上させることが可能である。回転子２１の磁石が永久磁石でも、回転子２１の位置の推定精度を向上させることが可能である。

　以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。

　なお、本発明における位置推定装置の機能を実現するためのプログラムを不図示のコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより各処理の手順を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータシステム」は、ホームページ提供環境（あるいは表示環境）を備えたＷＷＷシステムも含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ－ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリ（ＲＡＭ）のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。

　また、上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク（通信網）や電話回線等の通信回線（通信線）のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよい。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であってもよい。

　１…モータユニット、２…モータ、３…増幅装置、４…位置推定装置、５…制御装置、６…駆動装置、７…電流センサ、８…外部装置、２０…固定子、２１…回転子、２２…検出装置、３０…差動増幅器、４０…変換装置、４１…演算装置、４２…記憶装置、２２０…センサ、４００…変換部、４１０…補正部、４１１…推定部

Claims

　固定子の外乱磁束の推定値を導出し、前記外乱磁束の推定値に基づいて回転子の磁石磁束の検出値を補正する補正部と、
　補正された前記検出値に基づいて前記回転子の位置を推定する推定部と
　を備える位置推定装置。
　前記補正部は、前記固定子の電流応答値に基づいて、前記外乱磁束の推定値を導出する、請求項１に記載の位置推定装置。
　前記補正部は、前記固定子の電流指令値に基づいて、前記外乱磁束の推定値を導出する、請求項１に記載の位置推定装置。
　前記補正部は、前記固定子の電圧指令値に基づいて、前記外乱磁束の推定値を導出する、請求項１に記載の位置推定装置。
　前記固定子の電流応答値と前記外乱磁束の推定値との対応関係を表す情報である外乱磁束情報を記憶する記憶装置を更に備え、
　前記補正部は、前記電流応答値と前記外乱磁束情報とに基づいて、前記外乱磁束の推定値を導出する、請求項１に記載の位置推定装置。
　前記固定子の電流指令値又は電圧指令値と前記固定子の電流応答値との対応関係を表す情報である応答値情報と、前記固定子の電流応答値と前記外乱磁束の推定値との対応関係を表す情報である外乱磁束情報とを記憶する記憶装置を更に備え、
　前記補正部は、前記電流指令値又は前記電圧指令値と前記応答値情報とに基づいて前記電流応答値を導出し、導出された前記電流応答値と前記外乱磁束情報とに基づいて前記外乱磁束の推定値を導出する、請求項１に記載の位置推定装置。