WO2022004002A1 - モータおよび位置推定方法 - Google Patents

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WO2022004002A1
WO2022004002A1 PCT/JP2020/046910 JP2020046910W WO2022004002A1 WO 2022004002 A1 WO2022004002 A1 WO 2022004002A1 JP 2020046910 W JP2020046910 W JP 2020046910W WO 2022004002 A1 WO2022004002 A1 WO 2022004002A1
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WO
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rotor
magnet
pole pair
offset
pole
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PCT/JP2020/046910
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English (en)
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暁馬 内藤
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日本電産株式会社
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    • H—ELECTRICITY
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    • 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
    • H02K11/21—Devices for sensing speed or position, or actuated thereby
    • H02K11/215—Magnetic effect devices, e.g. Hall-effect or magneto-resistive elements
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/14—Electronic commutators
    • H02P6/16—Circuit arrangements for detecting position

Definitions

  • the present invention relates to a motor and a position estimation method.
  • Patent Document 1 discloses a method of estimating the rotational position of the rotor of a motor without using an absolute angle position sensor.
  • the rotor is rotated one or more times in order to estimate the rotation position of the rotor.
  • a drive motor such as a robot or a transport vehicle in which a preliminary operation for rotating a rotor is not allowed for position estimation.
  • a rotor rotatable around the central axis, a stator facing the rotor in the radial direction, and one or more mounted on the shaft of the rotor and aligned in the rotation direction of the rotor.
  • a magnet having a pair of poles and three or more magnetic sensors for detecting the magnetic field of the magnet are provided, and the amplitude of the magnetic force generated by the magnet detected by the magnetic sensor is continuous in one rotation of the rotor.
  • Motors are provided that are characterized by their different characteristics.
  • a rotor rotatable about a central axis, a stator facing the rotor in the radial direction, and a stator mounted on the shaft of the rotor and aligned in the rotation direction of the rotor.
  • a first magnet having two or more even pairs of poles, a second magnet mounted on the shaft of the rotor and having one pole pair in the rotation direction of the rotor, and three or more magnets for detecting the magnetic force of the first magnet.
  • a motor comprising the first magnetic sensor of the above and two or more second magnetic sensors for detecting the magnetic force of the second magnet is provided.
  • the position estimation method of the present invention three points of magnetic force generated by magnets having one or more pole pairs arranged in the rotation direction of the rotor mounted on the shaft of the rotor rotatable around the central axis.
  • the magnetic force detection step for acquiring the above detected values and one or more pole pairs of the magnet are assigned pole pair numbers in advance, and the pole pair numbers of the magnet are predetermined from a plurality of sections.
  • the collation result of the pole pair feature amount collation step for collating the calculated pole pair feature amount with the relationship between the pole pair number of the magnet and the pole pair feature amount learned in advance, and the collation result of the pole pair feature amount collation procedure.
  • a method for estimating the rotation position of the rotor which includes a pole pair estimation step for estimating the pole pair number of the rotation position of the rotor based on the above.
  • the magnetic force detection step for acquiring the detection values of two or more points of the magnetic force generated by the second magnet and the sign thereof, and the offset value of the absolute mechanical angle of the rotor are ⁇ offset [kT]. ]
  • Substituting any one of 0 °, 90 °, 180 °, and 270 ° into ⁇ offset [kT] according to the four combinations of the symbols, and the detected values at the two locations are HA [.
  • a pole pair number is assigned in advance to one or more pole pairs of the first magnet, and the first magnet corresponds to a learning value of the absolute mechanical angle of the rotor that matches the calculated value of the absolute mechanical angle of the rotor.
  • a method of estimating the rotational position of a rotor including a pole pair number selection step of selecting the pole pair number of the rotor.
  • a motor and a position estimation method that can eliminate the need for preliminary rotational operation for position estimation are provided.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of the motor of the first embodiment.
  • FIG. 2 is a perspective view of the magnet of the first embodiment.
  • FIG. 3 is a functional block diagram of the motor of the first embodiment.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram showing the relationship between the pole pair number, the section, and the segment.
  • FIG. 5 is an explanatory diagram showing the relationship between the waveform of the magnetic sensor and the section.
  • FIG. 6 is an explanatory diagram showing the feature points of the waveform of the magnetic sensor.
  • FIG. 7 is an explanatory diagram of the position estimation method.
  • FIG. 8 is a flowchart of the position estimation method of the first embodiment.
  • FIG. 9 is a perspective view of a magnet of a modified example.
  • FIG. 10 is a schematic cross-sectional view of the motor of the second embodiment.
  • FIG. 11 is a perspective view of the magnet of the second embodiment.
  • FIG. 12 is a functional block diagram of the motor of the second embodiment.
  • FIG. 13 is a diagram showing a method for estimating the absolute mechanical angle of the rotor according to the second embodiment.
  • FIG. 14 is a flowchart of the position estimation method of the second embodiment.
  • the direction parallel to the central axis J is defined as the Z-axis direction, and is simply referred to as "axial direction”.
  • the radial direction centered on the central axis J is simply called “diametrical direction”.
  • the circumferential direction around the central axis J, that is, the axial direction of the central axis J is simply called “circumferential direction”.
  • the positive side (+ Z side) in the Z-axis direction is called the "upper side”
  • the negative side (-Z side) in the Z-axis direction is called the "lower side”.
  • the negative side in the Z-axis direction corresponds to "one side in the axial direction”
  • the positive side in the Z-axis direction corresponds to "the other side in the axial direction”.
  • the upper side and the lower side are names used only for explanation, and do not limit the actual positional relationship or direction.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing a motor of the first embodiment.
  • the motor 1 of the present embodiment includes a rotor 20 centered on a central axis J, a stator 30 arranged radially outside the rotor 20, a control board 50, a housing 11, and a plurality of bearings 15 and 16.
  • the motor 1 is an inner rotor type motor.
  • the rotor 20 rotates about the central axis J with respect to the stator 30.
  • the housing 11 accommodates the rotor 20, the stator 30, and the control board 50.
  • the housing 11 has a cylindrical shape extending in the axial direction.
  • the housing 11 has a peripheral wall portion 11a, a top wall portion 11b, a bottom wall portion 11c, and a bearing holding portion 11d.
  • the peripheral wall portion 11a has a cylindrical shape extending in the axial direction.
  • the top wall portion 11b closes the opening on the upper side of the peripheral wall portion 11a.
  • the bottom wall portion 11c closes the lower opening of the peripheral wall portion 11a.
  • the bottom wall portion 11c holds the bearing 16.
  • the bearing holding portion 11d is fixed to the inner peripheral surface of the peripheral wall portion 11a.
  • the bearing holding portion 11d holds the bearing 15.
  • the rotor 20 has a shaft 21, a rotor core 22, a rotor magnet 23, and a magnet 24.
  • the shaft 21 is a columnar shape extending in the axial direction.
  • the shaft 21 may have a cylindrical shape extending in the axial direction.
  • the shaft 21 is rotatably supported around the central axis J by a plurality of bearings 15 and 16.
  • the plurality of bearings 15, 16 are arranged axially spaced apart from each other and are supported by the housing 11. That is, the shaft 21 is supported by the housing 11 via a plurality of bearings 15 and 16.
  • the rotor core 22 has a cylindrical shape extending in the axial direction.
  • the rotor core 22 has a larger outer diameter than the shaft 21.
  • the rotor core 22 is shorter than the shaft 21 in the axial direction.
  • the inner peripheral surface of the rotor core 22 is fixed to the outer peripheral surface of the shaft 21.
  • the rotor core 22 is located between the pair of bearings 15 and 16 in the axial direction.
  • the rotor magnet 23 is fixed to the outer peripheral portion of the rotor core 22.
  • FIG. 2 shows an example of a form mounted on the shaft 21 of the magnet 24.
  • the magnet 24 is mounted on the upper end of the shaft 21.
  • the magnet 24 is mounted on the shaft 21 so that the central axis J of the shaft 21 penetrates a point different from the center of gravity of the magnet 24.
  • the magnet 24 has an annular shape or a disk shape, and is mounted on the shaft 21 so that the center of the ring or the disk is at a position different from the central axis J of the shaft 21 in the radial direction.
  • the magnet 24 has a plurality of magnetic poles arranged in the circumferential direction on the upper surface of the magnet 24. In the case of the present embodiment, the north pole and the south pole are alternately arranged in the circumferential direction on the upper surface of the magnet 24.
  • the magnet 24 has four pole pairs.
  • the magnet 24 is attached so that the center of the ring or disk is located at a position d away from the central axis J of the shaft 21.
  • d satisfies the range of 0 ⁇ d ⁇ r.
  • the magnetic sensor group 220 is arranged at a position facing the upper surface of the magnet 24.
  • the magnetic sensor group 220 has three or more magnetic sensors. In the example of FIG. 2, it has three magnetic sensors (magnetic sensors 220-U, 220-V, 220-W).
  • the magnetic sensors 220-U, 220-V, 220-W detect the axial magnetic field of the magnet 24.
  • the magnetic sensor group 220 is arranged around the central axis of the shaft 21 at equal intervals of 120 degrees in the electric angle with respect to the rotation direction of the shaft.
  • the magnetic sensor Since the magnet 24 is fixed to the shaft 21 so that the center of the annulus or the disk is at a position different in the radial direction with respect to the central axis J of the shaft 21, the magnetic sensor is used for the polar pairs arranged in the circumferential direction.
  • the axial magnetic field strength of the magnet 24 detected in the group 220 has a different magnitude for each pole pair. As a result, the maximum amplitude of the axial magnetic field strength of the magnet 24 detected by the magnetic sensor group 220 changes continuously along the circumferential direction.
  • the stator 30 faces the rotor 20 with a radial gap.
  • the stator 30 surrounds the rotor 20 from the outside in the radial direction to the entire circumference in the circumferential direction.
  • the stator 30 includes a stator core 31, an insulator 32, and a coil 33.
  • the stator core 31 is an annular shape centered on the central axis J.
  • the stator core 31 has a cylindrical shape extending in the axial direction.
  • the stator core 31 surrounds the rotor 20 from the outside in the radial direction.
  • the stator core 31 is composed of, for example, a plurality of electrical steel sheets laminated in the axial direction.
  • the stator core 31 is fixed to the inner peripheral surface of the housing 11.
  • the stator core 31 has a core back 31a and a plurality of teeth 31b.
  • the core back 31a has a cylindrical shape centered on the central axis J.
  • the radial outer surface of the core back 31a is fixed to the inner peripheral surface of the peripheral wall portion 11a of the housing 11.
  • the teeth 31b project radially inward from the inner peripheral surface of the core back 31a.
  • the plurality of teeth 31b are arranged at intervals in the circumferential direction.
  • the end surface of each tooth 31b facing inward in the radial direction faces the outer surface in the radial direction of the rotor 20 with a gap.
  • the insulator 32 is attached to the stator core 31.
  • the insulator 32 is made of an insulating material.
  • the insulator 32 is made of, for example, resin.
  • the insulator 32 is an annular shape centered on the central axis J.
  • the insulator 32 has an upper portion 32a facing the plurality of teeth 31b from at least the upper side, and a lower portion 32b facing the plurality of teeth 31b from at least the lower side.
  • the upper portion 32a is an annular shape centered on the central axis J. Specifically, the upper portion 32a has a portion facing each tooth 31b from above and a portion facing each tooth 31b from the circumferential direction.
  • the lower portion 32b is an annular shape centered on the central axis J. Specifically, the lower portion 32b has a portion facing each tooth 31b from the lower side and a portion facing each tooth 31b from the circumferential direction.
  • control board 50 is located above the bearing holding portion 11d.
  • a control IC chip 51 or the like that drives and controls the motor 1 is mounted on the control board 50.
  • the magnetic sensor group 220 is mounted in the central portion when viewed from the axial direction. That is, the control board 50 has a configuration in which the control IC chip 51 and the magnetic sensor group 220 are mounted on a common circuit board 52. Therefore, the control board 50 includes a detection device 2 having a magnetic sensor group 220.
  • FIG. 1 shows an example in which the control IC chip 51 and the magnetic sensor group 220 are mounted on a common circuit board 52 inside the motor 1, the control IC chip 51 is mounted on another circuit board and the circuit is concerned.
  • the substrate may be external to the motor 1. Further, different IC chips may be used for the drive control of the motor 1 and the signal processing of the magnetic sensor group 220.
  • the motor 1 includes a detection device 2, an amplification device 3, a position estimation device 4, a control device 5, and a drive device 6.
  • the detection device 2, the amplification device 3, the position estimation device 4, the control device 5, and the drive device 6 are mounted on the control board 50 as software or hardware.
  • a device other than the detection device 2 or the detection device 2 and the amplification device 3 may be provided as an external control device.
  • FIG. 3 only the detection device 2 of the control board 50 is shown inside the stator 30.
  • FIG. 3 illustrates only the housing 11, the stator 30, and the magnet 24 for the mechanical components of the motor 1.
  • the stator 30 includes windings of a plurality of U-phase, V-phase and W-phase slots.
  • the stator 30 comprises a 12-slot winding consisting of a 4-slot U-phase winding, a 4-slot V-phase winding, and a 4-slot W-phase winding.
  • a three-phase current that is out of phase by 120 degrees is input to the stator 30 from the drive device 6.
  • the stator 30 generates a magnetic field acting on the rotor 20 by a three-phase current input to each of the U-phase, V-phase, and W-phase windings.
  • the rotor 20 rotates around the central axis by receiving the magnetic force of the stator 30.
  • the rotor 20 has a plurality of magnetic poles arranged in the circumferential direction.
  • a rotor 20 having, for example, 8 poles, 10 poles, 16 poles, etc. is combined with the 12-slot stator 30 of the present embodiment.
  • the magnet 24 includes one or more pairs of poles (N pole and S pole). As shown in FIGS. 2 and 3, the magnet 24 includes, as an example, four pole pairs.
  • the magnet 24 rotates with the rotor 20 about the central axis J.
  • the pole pair of the magnet 24 is assigned a pole pair number for position estimation. Sections and segments are associated with pole pair numbers.
  • FIG. 4 is a diagram showing an example of the correspondence between the pole pair number and the section and the segment.
  • a section number group consisting of a plurality of section numbers is associated with the pole pair number.
  • the number of section numbers is equal to the number of twelve logics including the magnitude relation of the output signal of the magnetic sensor group 220 having three magnetic sensors of the detection device 2 and the positive / negative (zero cross) of the intermediate signal.
  • the pole pair number “0” is associated with 12 section numbers from “0” to “11”.
  • the segment number is a unique number representing the absolute value of the mechanical angle of the rotor 20.
  • the section numbers "0" to "11" of the pole pair number "0" are associated with the segment numbers "0" to "11".
  • the data table showing the correspondence shown in FIG. 4 is stored in advance in, for example, a storage device 42 described later in the position estimation device 4.
  • the detection device 2 is a device that detects the magnetic field strength.
  • the detection device 2 detects the magnetic field strengths of three or more points in the vicinity of the magnet 24.
  • the detection device 2 includes a magnetic sensor group 220 having three or more magnetic sensors.
  • the magnetic sensor group 220 includes a magnetic sensor 220-U, a magnetic sensor 220-V, and a magnetic sensor 220-W.
  • magnetic sensor group 220 is, for example, a Hall element, a linear Hall IC (integrated circuit), or a magnetoresistive sensor. In this embodiment, the magnetic sensor will be described as a Hall element.
  • the magnetic sensor 220-U is a sensor that detects the magnetic field strength of the U phase.
  • the magnetic sensor 220-U outputs a U-phase differential signal, which is a differential signal representing the magnetic field strength of the U-phase, to the amplification device 3.
  • the magnetic sensor 220-V is a sensor that detects the magnetic field strength of the V phase.
  • the magnetic sensor 220-V outputs a V-phase differential signal, which is a differential signal representing the magnetic field strength of the V-phase, to the amplification device 3.
  • the magnetic sensor 220-W is a sensor that detects the magnetic field strength of the W phase.
  • the magnetic sensor 220-W outputs a W-phase differential signal, which is a differential signal representing the magnetic field strength of the W-phase, to the amplification device 3.
  • the amplification device 3 is a device that amplifies the amplitude of the waveform of the differential signal.
  • the amplification device 3 includes a differential amplifier 300-U, a differential amplifier 300-V, and a differential amplifier 300-W.
  • the differential amplifier 300-U generates an analog U-phase signal Hu by executing an amplification process on the U-phase differential signal.
  • the differential amplifier 300-V generates an analog V-phase signal Hv by executing an amplification process on the V-phase differential signal.
  • the differential amplifier 300-W generates an analog W-phase signal Hw by executing an amplification process on the W-phase differential signal.
  • the position estimation device 4 is an information processing device that estimates the rotational position of the rotor of the motor.
  • the position estimation device 4 acquires an analog U-phase signal Hu, an analog V-phase signal Hv, and an analog W-phase signal Hw from the amplification device 3.
  • the position estimation device 4 selects the section number and the pole pair number of the magnet 24 based on the detected values of the U-phase signal Hu, the V-phase signal Hv, and the W-phase signal Hw, thereby rotating the rotor 20. To estimate.
  • the position estimation device 4 outputs the estimation result of the rotation position to the control device 5.
  • the control device 5 is an information processing device that generates a control signal.
  • the control device 5 generates a control signal based on the instruction signal.
  • the control signal is, for example, a signal representing a register value corresponding to a designated rotation direction (CW: clockwise, CCW: counterclockwise), and a signal representing a current value of a current output from the drive device 6 to the stator 30.
  • the drive device 6 is a device that drives the coil 33 of the stator 30.
  • a control signal is input to the drive device 6 from the control device 5.
  • the drive device 6 inputs a three-phase current of the current value represented by the control signal to each coil 33 of the stator 30.
  • the drive device 6 rotates the rotor 20 by inputting a three-phase current to each coil 33 of the stator 30.
  • the position estimation device 4 estimates the rotational position of the stopped rotor 20.
  • the position estimation device 4 can also estimate the rotation position of the rotating rotor 20.
  • the external device 7 is an information processing device that generates instruction signals such as the rotation direction, rotational force (torque), rotation angle, and rotation speed of the rotor.
  • the external device 7 outputs an instruction signal to the control device 5.
  • the position estimation device 4 includes a conversion device 40, an arithmetic unit 41, and a storage device 42.
  • the conversion device 40 is a device that converts an analog signal into a digital signal.
  • the conversion device 40 includes a conversion unit 400-U, a conversion unit 400-V, and a conversion unit 400-W.
  • the three conversion units 400-U, 400-V, and 400-W are devices that convert analog signals into digital signals.
  • the conversion unit 400-U converts the analog U-phase signal acquired from the differential amplifier 300-U into a digital U-phase signal.
  • the conversion unit 400-V converts the analog U-phase signal acquired from the differential amplifier 300-V into a digital V-phase signal.
  • the conversion unit 400-W converts the analog W-phase signal acquired from the differential amplifier 300-W into a digital V-phase signal.
  • the arithmetic unit 41 is an apparatus that executes arithmetic processing.
  • a part or all of the arithmetic unit 41 is realized by a processor such as a CPU (Central Processing Unit) executing a program expanded in a memory.
  • a part or all of the arithmetic unit 41 may be realized by using hardware such as LSI (Large Scale Integration) or ASIC (Application Specific Integrated Circuit).
  • the arithmetic unit 41 includes a section selection unit 412 and a pole pair estimation unit 413.
  • the section selection unit 412 is connected to the conversion device 40.
  • the pole pair estimation unit 413 is connected to the section selection unit 412.
  • the pole pair estimation unit 413 is connected to the control device 5.
  • the section selection unit 412 acquires the detected values of the magnetic field strengths of the rotor 20 at three or more points.
  • the section selection unit 412 acquires the U-phase signal Hu, the V-phase signal Hv, and the W-phase signal Hw digitally converted from the conversion device 40.
  • the pole pair estimation unit 413 acquires the detected value of the magnetic field strength and the section number corresponding to the current position of the magnet 24 from the section selection unit 412.
  • the pole pair estimation unit 413 calculates the length of the composite vector obtained by three-phase and two-phase conversion of the detected value of the magnetic field strength as the pole pair feature amount, and the calculated pole pair feature amount is a rotor learned in advance. The relationship between the pole pair number of 20 and the pole pair feature amount is collated.
  • the pole pair estimation unit 413 outputs the estimation result of the rotation position of the rotor 20 to the control device 5.
  • the storage device 42 is preferably a non-volatile recording medium (non-temporary recording medium) such as a flash memory or an HDD (Hard Disk Drive).
  • the storage device 42 may include a volatile recording medium such as a RAM (Random Access Memory).
  • the storage device 42 stores data tables such as programs and learning values.
  • FIG. 5 is a diagram showing an example of a waveform of magnetic field strength.
  • the length of the composite vector obtained by three-phase and two-phase conversion of the detected value of the magnetic field strength for each segment is calculated as the pole pair feature quantity.
  • the calculated pole pair feature amount is associated with each segment of the magnet 24 and used as a learning value.
  • the learning value of the pole pair feature amount is generated in advance.
  • the pre-generation processing of the learning value of the pole pair feature amount is performed, for example, before the shipment of the motor 1.
  • the rotor 20 is rotated at a constant speed with the external position sensor connected to the rotor 20, and the waveform output from the detection device 2 is amplified by the amplification device 3. After that, it is performed by calculating the pole pair feature amount in the position estimation device 4.
  • the waveform shown in FIG. 5 is a waveform of the magnetic field strength according to the rotor angle of the rotor 20 when the rotor 20 is rotating in the pre-generation processing of the learning value of the pole pair feature amount.
  • the correspondence between the learning value of the waveform of the U-phase signal Hu, the learning value of the waveform of the V-phase signal Hv, the learning value of the waveform of the W-phase signal Hw, and the section is the waveform of each magnetic field strength. It is shown as an example of the correspondence between the learning value of and the section.
  • the digital value of the amplitude, which is a positive value represents, for example, the digital value of the magnetic field strength of the N pole.
  • the digital value of the amplitude, which is a negative value represents, for example, the digital value of the magnetic field strength of the S pole.
  • a section between two points arranged adjacent to each other among a plurality of zero cross points of three waveforms and a plurality of intersections of waveforms is set as a section.
  • the section from the zero crossing point of the U-phase signal Hu to the intersection of the U-phase signal Hu and the W-phase signal Hw is section “0”, and the section from the intersection of the U-phase signal Hu and the W-phase signal Hw
  • the section up to the zero crossing point of the W phase signal Hw is set in section "1".
  • a section is set for each section until the intersection of the waveforms or the zero crossing point is passed.
  • the waveform of the magnetic field strength of the magnet 24 is shown in the upper part of FIG.
  • the magnet 24 is fixed to the shaft 21 so that the center of the annulus or the disk is at a position different in the radial direction with respect to the central axis J of the shaft 21. Therefore, as shown in FIG. 6, the axial magnetic field strength of the magnet 24 detected by the magnetic sensor group 220 has a waveform in which the maximum amplitude continuously changes in the rotation direction.
  • the position estimation device 4 converts the U-phase signal Hu, the V-phase signal Hv, and the W-phase signal Hw input from the amplification device 3 into digital values by the conversion device 40, and then uses the matrix formula shown in the middle of FIG. Perform a phase-two-phase conversion.
  • the U-phase signal Hu, the V-phase signal Hv, and the W-phase signal Hw are converted into the ⁇ -axis and ⁇ -axis signals of the two-phase coordinate system.
  • the converted signals H ⁇ and H ⁇ can be expressed as a composite vector (H ⁇ and H ⁇ ) of a Cartesian coordinate system as shown in the lower part of FIG.
  • the tip position of the composite vector (H ⁇ , H ⁇ ) moves in a spiral shape centered on the origin as the rotor 20 rotates. That is, the magnitude of the composite vector (H ⁇ , H ⁇ ) changes continuously with the rotation of the rotor 20.
  • the magnitude of the composite vector (H ⁇ , H ⁇ ) corresponds to the axial magnetic field strength of the magnet 24.
  • the position estimation device 4 calculates the magnitude of the composite vector (H ⁇ , H ⁇ ) as the pole pair feature amount.
  • a data table showing the correspondence between the pole pair feature amount, which is the magnitude of the composite vector (H ⁇ , H ⁇ ), and the segment number of the magnet 24 is created.
  • a data table in which the polar pair features are associated with each of the 48 segments shown in FIG. 4 is created.
  • the created data table is stored in advance in, for example, a storage device 42.
  • FIG. 7 is a diagram showing an example of detecting a waveform of magnetic field strength.
  • the reference numeral “kT” shown in FIG. 7 represents the rotor angle (rotational position) of the rotor 20 at the time when the detected value in the waveform of the magnetic field strength is sampled by the section selection unit 412.
  • the position estimation device 4 estimates the current position of the rotor 20 by executing steps S101 to S106 shown in FIG. 8, and outputs the current position to the control device 5.
  • the section selection unit 412 has the detection value of the sample point 100 of the correction waveform of the V phase signal Hv, the detection value of the sample point 110 of the correction waveform of the W phase signal Hw, and the correction waveform of the U phase signal Hu.
  • the detection value of the sample point 120 of the above is input.
  • step S102 the section selection unit 412 determines the magnetic field strengths of the U-phase signal Hu, the V-phase signal Hv, and the W-phase signal Hw from among the plurality of sections predetermined with the pole pair numbers shown in FIG. Select a section based on the detection value.
  • the section selection unit 412 determines the mutual magnitude relationship between the detected values of the three sample points 100, 110, and 120 shown in FIG. 7, and the positive / negative of the sample points 110, which are the detected values having an intermediate size. Select a section based on. As shown in FIG. 5, there is a certain relationship between the section and the waveform of the magnetic intensity. Can be selected. In the case of the waveform shown in FIG. 7, the section selection unit 412 selects the section number “8”. The section selection unit 412 outputs the selected section number to the pole pair estimation unit 413 together with the detected value of the magnetic field strength.
  • step S103 the pole pair estimation unit 413 performs a three-phase two-phase conversion with respect to the detected value of the magnetic field strength input from the section selection unit 412 by the determinant shown in the middle of FIG.
  • the pole pair estimation unit 413 calculates the length of the composite vector (H ⁇ , H ⁇ ) obtained by the three-phase two-phase transformation as the pole pair feature amount.
  • step S104 the pole pair estimation unit 413 reads out the learning value of the pole pair feature amount from the storage device 42.
  • the pole pair estimation unit 413 acquires the pole pair feature amount corresponding to the section number input from the section selection unit 412.
  • the pole pair estimation unit 413 has four learning values as pole pair features of the section number “8” belonging to each of the four pole pair numbers “0”, “1”, “2”, and “3”. To get.
  • step S105 the pole pair estimation unit 413 compares the calculated value of the pole pair feature amount calculated in step S103 with the four learning values of the pole pair feature amount acquired in step S104.
  • the pole pair estimation unit 413 specifies the learning value of the value closest to the calculated value among the four learning values of the pole pair feature amount.
  • the pole pair estimation unit 413 selects the pole pair number corresponding to the specified learning value. In the case of the present embodiment, the pole pair estimation unit 413 selects any of the four pole pair numbers "0", “1", “2", and "3" as the pole pair numbers of the rotation positions.
  • the position estimation device 4 can select the section number and the pole pair number of the magnet 24 at the current rotation position of the rotor 20. As a result, the position estimation device 4 can specify the segment number shown in FIG. The position estimation device 4 outputs the specified segment number to the control device 5 as the rotation position of the rotor 20.
  • the information output from the position estimation device 4 to the control device 5 is not limited to the segment number.
  • the position estimation device 4 may output the section number and the pole pair number to the control device 5.
  • the position estimation device 4 can execute the position estimation process described in the republished WO2016 / 104378 (Japanese Patent Application No. 2016-566319)
  • the selected segment number and the detected value of the magnetic field strength are used. Based on this, the mechanical angle of the rotor 20 can be calculated with even higher resolution.
  • the position estimation device 4 may output the calculated high-resolution mechanical angle to the control device 5.
  • the position estimation device 4 of the first embodiment includes a section selection unit 412 and a pole pair estimation unit 413.
  • the section selection unit 412 acquires the detected values of the magnetic field strengths of three or more points of the rotor 20 regardless of the rotational state of the rotor 20.
  • the section selection unit 412 selects a section from a plurality of sections predetermined for the pole pair number of the rotor 20 based on the detected value of the magnetic field strength.
  • the pole pair estimation unit 413 calculates the pole pair feature amount by three-phase two-phase conversion of the detected value of the magnetic field strength, and determines whether or not it matches the previously learned pole pair feature amount in the selected section. Judgment is made for each associated pole pair.
  • the pole pair estimation unit 413 selects the pole pair number corresponding to the pole pair feature amount having the value closest to the calculated value, and estimates it as the rotation position of the rotor 20.
  • the position estimation device 4 of the first embodiment can estimate the rotation position of the rotor 20 without rotating the rotor 20.
  • the motor 1 provided with the position estimation device 4 does not have to adjust the origin of the rotation position of the rotor 20 when the power is turned on. Since the motor 1 does not require a preliminary operation for adjusting the origin, it can be suitably used for a drive motor application such as a robot or a transport vehicle to which the preliminary operation is not allowed. Since the motor 1 does not require a preliminary operation for adjusting the origin, the drive time and power consumption required for the preliminary operation can be reduced.
  • FIG. 9 is a diagram showing an example in which the magnet 24 is attached to the shaft 21 in a different form.
  • the magnet is 24, disk-shaped or annular, and is mounted on the shaft 21 so that the radial direction of the disk or annulus is an angle inclined from perpendicular to the axial direction of the shaft 21.
  • the magnet 24 is mounted at an angle in which the radial direction of the ring or disk is tilted by ⁇ from the perpendicular to the axial direction of the shaft 21.
  • ⁇ satisfies the range of 0 ⁇ ⁇ 45 °. If ⁇ does not satisfy the range, the accuracy of the rotation position estimation of the rotor 20 deteriorates.
  • the magnetic sensor group 220 is arranged at a position facing the upper surface of the magnet 24.
  • the magnetic sensor group 220 has three or more magnetic sensors. In the example of FIG. 2, it has three magnetic sensors (magnetic sensors 220-U, 220-V, 220-W).
  • the magnetic sensors 220-U, 220-V, 220-W detect the axial magnetic field of the magnet 24.
  • the magnetic sensors 220 are arranged around the central axis of the shaft 21 at equal intervals of 120 degrees in the electric angle with respect to the rotation direction of the shaft.
  • the magnet 24 Since the magnet 24 is mounted on the shaft 21 so that the radial direction of the disk or the ring is inclined from perpendicular to the axial direction of the shaft 21, the magnet 24 is a magnetic sensor for the pole pairs arranged in the circumferential direction.
  • the axial magnetic field strength of the magnet 24 detected in the group 220 has a different magnitude for each pole pair. As a result, the maximum amplitude of the axial magnetic field strength of the magnet 24 detected by the magnetic sensor group 220 changes continuously along the circumferential direction.
  • FIGS. 2 and 9 show an example in which the magnet 24 has a disk shape or an annular shape
  • the magnet 24 is not limited to this shape, and may have another shape such as an ellipse or an egg shape.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view showing the motor of the second embodiment.
  • the motor 1 of the present embodiment includes a rotor 20 centered on a central axis J, a stator 30 arranged radially outside the rotor 20, a control board 50, a housing 11, and a plurality of bearings 15 and 16. To prepare for.
  • the motor 1 is an inner rotor type motor.
  • the rotor 20 rotates about the central axis J with respect to the stator 30.
  • the housing 11 accommodates the rotor 20, the stator 30, and the control board 50.
  • the housing 11 has a cylindrical shape extending in the axial direction.
  • the housing 11 has a peripheral wall portion 11a, a top wall portion 11b, a bottom wall portion 11c, and a bearing holding portion 11d.
  • the peripheral wall portion 11a has a cylindrical shape extending in the axial direction.
  • the top wall portion 11b closes the opening on the upper side of the peripheral wall portion 11a.
  • the bottom wall portion 11c closes the lower opening of the peripheral wall portion 11a.
  • the bottom wall portion 11c holds the bearing 16.
  • the bearing holding portion 11d is fixed to the inner peripheral surface of the peripheral wall portion 11a.
  • the bearing holding portion 11d holds the bearing 15.
  • the rotor 20 has a shaft 21, a rotor core 22, a rotor magnet 23, a first magnet 24, and a second magnet 25.
  • the shaft 21 is a columnar shape extending in the axial direction.
  • the shaft 21 may have a cylindrical shape extending in the axial direction.
  • the shaft 21 is rotatably supported around the central axis J by a plurality of bearings 15 and 16.
  • the plurality of bearings 15, 16 are arranged axially spaced apart from each other and are supported by the housing 11. That is, the shaft 21 is supported by the housing 11 via a plurality of bearings 15 and 16.
  • the rotor core 22 has a cylindrical shape extending in the axial direction.
  • the rotor core 22 has a larger outer diameter than the shaft 21.
  • the rotor core 22 is shorter than the shaft 21 in the axial direction.
  • the inner peripheral surface of the rotor core 22 is fixed to the outer peripheral surface of the shaft 21.
  • the rotor core 22 is located between the pair of bearings 15 and 16 in the axial direction.
  • the rotor magnet 23 is fixed to the outer peripheral portion of the rotor core 22.
  • FIG. 11 shows an example of mounting the first magnet 24 and the second magnet 25 to the shaft 21.
  • the second magnet 25 is mounted on the upper end of the shaft 21, and the first magnet 24 is mounted on the lower portion of the second magnet 25.
  • the first magnet 24 and the second magnet 25 are annular or disk-shaped, and are attached so that the center of the ring or disk coincides with the central axis J of the shaft 21.
  • the first magnet 24 has a plurality of magnetic poles arranged in the circumferential direction on the upper surface of the first magnet 24.
  • the north pole and the south pole are alternately arranged in the circumferential direction on the upper surface of the first magnet 24.
  • the first magnet 24 has four pole pairs.
  • the first magnetic sensor group 220 is arranged at a position facing the upper surface of the first magnet 24.
  • the first magnetic sensor group 220 has three or more magnetic sensors. In the example of FIG. 2, it has three magnetic sensors (first magnetic sensor 220-U, 220-V, 220-W).
  • the magnetic sensors 220-U, 220-V, 220-W detect the axial magnetic field of the magnet 24.
  • the first magnetic sensor 220 is arranged around the central axis of the shaft 21 at equal intervals of 120 degrees in the electric angle with respect to the rotation direction of the shaft.
  • the second magnet 25 has a plurality of magnetic poles arranged in the circumferential direction on the upper surface of the second magnet 25.
  • the north pole and the south pole are alternately arranged in the circumferential direction on the upper surface of the second magnet 25.
  • the second magnet 25 has one pair of poles.
  • the second magnetic sensor group 230 is arranged at a position facing the upper surface of the second magnet 25.
  • the second magnetic sensor group 230 has two or more magnetic sensors. In the example of FIG. 11, it has two magnetic sensors (second magnetic sensors 230-A and 230-B).
  • the second magnetic sensors 230-A and 230-B detect the axial magnetic field of the magnet 25.
  • the second magnetic sensor 230 is arranged around the central axis of the shaft 21 at equal intervals of 90 degrees in the electric angle with respect to the rotation direction of the shaft.
  • the stator 30 faces the rotor 20 with a radial gap.
  • the stator 30 surrounds the rotor 20 from the outside in the radial direction to the entire circumference in the circumferential direction.
  • the stator 30 includes a stator core 31, an insulator 32, and a coil 33.
  • the stator core 31 is an annular shape centered on the central axis J.
  • the stator core 31 has a cylindrical shape extending in the axial direction.
  • the stator core 31 surrounds the rotor 20 from the outside in the radial direction.
  • the stator core 31 is composed of, for example, a plurality of electrical steel sheets laminated in the axial direction.
  • the stator core 31 is fixed to the inner peripheral surface of the housing 11.
  • the stator core 31 has a core back 31a and a plurality of teeth 31b.
  • the core back 31a has a cylindrical shape centered on the central axis J.
  • the radial outer surface of the core back 31a is fixed to the inner peripheral surface of the peripheral wall portion 11a of the housing 11.
  • the teeth 31b project radially inward from the inner peripheral surface of the core back 31a.
  • the plurality of teeth 31b are arranged at intervals in the circumferential direction.
  • the end surface of each tooth 31b facing inward in the radial direction faces the outer surface in the radial direction of the rotor 20 with a gap.
  • the insulator 32 is attached to the stator core 31.
  • the insulator 32 is made of an insulating material.
  • the insulator 32 is made of, for example, resin.
  • the insulator 32 is an annular shape centered on the central axis J.
  • the insulator 32 has an upper portion 32a facing the plurality of teeth 31b from at least the upper side, and a lower portion 32b facing the plurality of teeth 31b from at least the lower side.
  • the upper portion 32a is an annular shape centered on the central axis J. Specifically, the upper portion 32a has a portion facing each tooth 31b from above and a portion facing each tooth 31b from the circumferential direction.
  • the lower portion 32b is an annular shape centered on the central axis J. Specifically, the lower portion 32b has a portion facing each tooth 31b from the lower side and a portion facing each tooth 31b from the circumferential direction.
  • the control board 50 is located above the bearing holding portion 11d.
  • a control IC chip 51 or the like that drives and controls the motor 1 is mounted on the control board 50.
  • the first magnetic sensor 220 is mounted in the central portion when viewed from the axial direction. That is, the control board 50 has a configuration in which the control IC chip 51 and the first magnetic sensor 220 are mounted on a common circuit board 52. Therefore, the control board 50 includes a first detection device 2a having a first magnetic sensor 220.
  • FIG. 10 shows an example in which the control IC chip 51 and the first magnetic sensor 220 are mounted on a common circuit board 52 inside the motor 1, the control IC chip 51 is mounted on another circuit board.
  • the circuit board may be external to the motor 1. Further, different IC chips may be used for the drive control of the motor 1 and the signal processing of the magnetic sensor 220.
  • the circuit board 53 is located near the top wall portion 11b.
  • the circuit board 53 has a configuration in which the second magnetic sensor group 230 is mounted. Therefore, the circuit board 53 includes a second detection device 2b having a second magnetic sensor group 230.
  • the motor 1 drives a detection device 2 including a first detection device 2a and a second detection device 2b, an amplification device 3, a position estimation device 4, a control device 5, and a drive.
  • a device 6 is provided.
  • the detection device 2, the amplification device 3, the position estimation device 4, the control device 5, and the drive device 6 are mounted on the control board 50 as software or hardware.
  • a device other than the detection device 2 or the detection device 2 and the amplification device 3 may be provided as an external control device.
  • FIG. 12 only the detection device 2 is shown inside the stator 30.
  • FIG. 12 illustrates only the housing 11, the stator 30, and the magnet 24 for the mechanical components of the motor 1.
  • the stator 30 includes windings of a plurality of U-phase, V-phase and W-phase slots.
  • the stator 30 comprises a 12-slot winding consisting of a 4-slot U-phase winding, a 4-slot V-phase winding, and a 4-slot W-phase winding.
  • a three-phase current that is out of phase by 120 degrees is input to the stator 30 from the drive device 6.
  • the stator 30 generates a magnetic field acting on the rotor 20 by a three-phase current input to each of the U-phase, V-phase, and W-phase windings.
  • the rotor 20 rotates around the central axis by receiving the magnetic force of the stator 30.
  • the rotor 20 has a plurality of magnetic poles arranged in the circumferential direction.
  • a rotor 20 having, for example, 8 poles, 10 poles, 16 poles, etc. is combined with the 12-slot stator 30 of the present embodiment.
  • the first magnet 24 includes one or more pole pairs (N pole and S pole). As shown in FIGS. 11 and 12, the first magnet 24 includes, as an example, four pole pairs. The first magnet 24 rotates about the central axis J together with the rotor 20. In the present embodiment, the pole pair of the first magnet 24 is assigned a pole pair number for position estimation. Sections and segments are associated with pole pair numbers.
  • the second magnet 25 includes one pair of poles.
  • the magnetic force of the second magnet is detected by the second magnetic sensor group, and the absolute mechanical angle of the rotor 20 is calculated from the combination of the amplitude of the detected magnetic force and the sign.
  • the detection device 2 is a device that detects the magnetic field strength.
  • the detection device 2 includes a first magnetic sensor group 220 having three or more magnetic sensors and a second magnetic sensor group 230 having two or more magnetic sensors.
  • the first magnetic sensor group 220 detects the magnetic field strengths of three or more points in the vicinity of the first magnet 24.
  • the first magnetic sensor group 220 includes a first magnetic sensor 220-U, a first magnetic sensor 220-V, and a first magnetic sensor 220-W.
  • the second magnetic sensor group 230 detects the magnetic field strengths at two or more points in the vicinity of the second magnet 25.
  • the second magnetic sensor group 230 includes a second magnetic sensor 230-A and a second magnetic sensor 220-B.
  • first magnetic sensor group 220 when individual magnetic sensors are not distinguished, they are collectively referred to as "first magnetic sensor group 220" and "second magnetic sensor group 230".
  • the first magnetic sensor group 220 and the second magnetic sensor group 230 are, for example, a Hall element, a linear Hall IC (integrated circuit), and a magnetoresistive sensor.
  • the magnetic sensor will be described as a Hall element.
  • the three first magnetic sensors are 220-U, 220-V, and 220-W, respectively.
  • the differential signal of the magnetic force of the first magnet 24 detected by the three first magnetic sensor groups is output to the amplification device 3.
  • the two second magnetic sensors are 220-A and 220-B, respectively.
  • the differential signal of the magnetic force of the second magnet 25 detected by the two second magnetic sensors is output to the amplification device 3.
  • the amplification device 3 is a device that amplifies the amplitude of the waveform of the differential signal.
  • the amplification device 3 includes a differential amplifier 300-U, a differential amplifier 300-V, a differential amplifier 300-W, a differential amplifier 300-A, and a differential amplifier 300-B.
  • the differential signal of the magnetic force detected by the first magnetic sensor group 220 or the second magnetic sensor group 230 is input to the differential amplifiers 300-U, 300-V, 300-W, 300-A, and 300-B and amplified.
  • the single-phase analog signal is output.
  • the position estimation device 4 is an information processing device that estimates the rotational position of the rotor of the motor.
  • the position estimation device 4 acquires the output signals of the differential amplifiers 300-U, 300-V, 300-W, 300-A, and 300-B from the amplification device 3.
  • the position estimation device 4 estimates the rotation position of the rotor 20 by selecting the section number and the pole pair number of the first magnet 24 based on the acquired output signal of the amplification device 3.
  • the position estimation device 4 outputs the estimation result of the rotation position to the control device 5.
  • the control device 5 is an information processing device that generates a control signal.
  • the control device 5 generates a control signal based on the instruction signal.
  • the control signal is, for example, a signal representing a register value corresponding to a designated rotation direction (CW: clockwise, CCW: counterclockwise), and a signal representing a current value of a current output from the drive device 6 to the stator 30.
  • the drive device 6 is a device that drives the coil 33 of the stator 30.
  • a control signal is input to the drive device 6 from the control device 5.
  • the drive device 6 inputs a three-phase current of the current value represented by the control signal to each coil 33 of the stator 30.
  • the drive device 6 rotates the rotor 20 by inputting a three-phase current to each coil 33 of the stator 30.
  • the position estimation device 4 estimates the rotational position of the stopped rotor 20.
  • the position estimation device 4 can also estimate the rotation position of the rotating rotor 20.
  • the external device 7 is an information processing device that generates instruction signals such as the rotation direction, rotational force (torque), rotation angle, and rotation speed of the rotor.
  • the external device 7 outputs an instruction signal to the control device 5.
  • the position estimation device 4 includes a conversion device 40, an arithmetic unit 41, and a storage device 42.
  • the conversion device 40 is a device that converts an analog signal into a digital signal.
  • the conversion device 40 includes a conversion unit 400-U, a conversion unit 400-V, a conversion unit 400-W, a conversion unit 400-A, and a conversion unit 400-B.
  • the five conversion units 400-U, 400-V, 400-W, 400-A, and 400-B convert an analog signal into a digital signal.
  • the converters 400-U, 400-V, 400-W, 400-A, and 400-B are analog outputs from the differential amplifiers 300-U, 300-V, 300-W, 300-A, and 300-B. Convert the signal to a digital signal.
  • the arithmetic unit 41 is an apparatus that executes arithmetic processing.
  • a part or all of the arithmetic unit 41 is realized by a processor such as a CPU (Central Processing Unit) executing a program expanded in a memory.
  • a part or all of the arithmetic unit 41 may be realized by using hardware such as LSI (Large Scale Integration) or ASIC (Application Specific Integrated Circuit).
  • the arithmetic unit 41 includes an absolute machine angle calculation unit 411, a section selection unit 412, and a pole pair estimation unit 413.
  • the absolute machine angle calculation unit 411 is connected to the conversion units 400-A and 400-B.
  • the section selection unit 412 is connected to the conversion units 400-U, 400-V, and 400-W.
  • the pole pair estimation unit 413 is connected to the section selection unit 412.
  • the pole pair estimation unit 413 is connected to the control device 5.
  • the section selection unit 412 acquires the detected values of the magnetic field strengths of the first magnet 24 at three or more points.
  • the section selection unit 412 acquires the digital signals output from the conversion units 400-U, 400-V, and 400-W.
  • the pole pair estimation unit 413 acquires the absolute machine angle of the rotor 20 from the absolute machine angle calculation unit 411.
  • the pole pair estimation unit 413 selects the pole pair number of the rotor 20 by comparing with the learning value of the absolute mechanical angle of the rotor 20 acquired in advance, and estimates the rotation position of the rotor 20.
  • the pole pair estimation unit 413 outputs the estimation result of the rotation position of the rotor 20 to the control device 5.
  • the storage device 42 is preferably a non-volatile recording medium (non-temporary recording medium) such as a flash memory or an HDD (Hard Disk Drive).
  • the storage device 42 may include a volatile recording medium such as a RAM (Random Access Memory).
  • the storage device 42 stores data tables such as programs and learning values.
  • FIG. 13 shows a combination of the detection value and the code of the magnetic force of the second magnet when the second magnetic sensor group 230 has two magnetic sensors.
  • the detection values of the two magnetic sensors are HA [kT] and H B [kT], respectively
  • the signs of HA [kT] and H B [kT] are "+, +", "+,-", and " When-, + ","-,-", the combination of codes is defined as "0", "1", "2", “3", respectively.
  • the position estimation device 4 estimates the absolute mechanical angle of the rotor 20 by executing steps S201 to S205 shown in FIG. 14, and outputs it to the control device 5.
  • step S201 the detected value of the magnetic force of the second magnet 25 detected by the second magnetic sensor group 230 is acquired.
  • step S202 the absolute mechanical angle of the rotor 20 is calculated from the detected values of the second magnetic sensor group 230 acquired based on the equations (1) to (5).
  • step S203 the correspondence relationship between the pole pair number of the first magnet 24 learned in advance and the absolute mechanical angle of the rotor 20 is read from the storage device 42.
  • step S204 the absolute machine angle of the rotor 20 calculated in step S202 is compared with the learning value of the absolute machine angle read out in step S203.
  • step S205 the pole pair estimation unit 413 selects the pole pair number of the first magnet corresponding to the calculated value of the absolute mechanical angle of the rotor 20.
  • the pole pair estimation unit 413 selects any of the four pole pair numbers "0", “1", “2", and "3" as the pole pair numbers of the rotation positions.
  • the position estimation device 4 can select the section number and the pole pair number of the first magnet 24 at the current rotation position of the rotor 20. As a result, the position estimation device 4 can specify the segment number shown in FIG. The position estimation device 4 outputs the specified segment number to the control device 5 as the rotation position of the rotor 20.
  • the information output from the position estimation device 4 to the control device 5 is not limited to the segment number.
  • the position estimation device 4 may output the section number and the pole pair number to the control device 5.
  • the position estimation device 4 can execute the position estimation process described in the republished WO2016 / 104378 (Japanese Patent Application No. 2016-566319), the selected segment number and the magnetic field strength are detected.
  • the mechanical angle of the rotor 20 can be calculated with higher resolution based on the value.
  • the position estimation device 4 may output the calculated high-resolution mechanical angle to the control device 5.
  • the position estimation device 4 of the second embodiment includes an absolute mechanical angle calculation unit 411 and a pole pair estimation unit 413.
  • the absolute mechanical angle calculation unit 411 calculates the absolute mechanical angle of the rotor 20 from the detected values of the magnetic forces at two or more points of the second magnet 25.
  • the pole pair estimation unit 413 acquires the detected values of the magnetic forces at three or more points of the first magnet 24 regardless of the rotational state of the rotor 20.
  • the pole pair estimation unit 413 compares the calculated value of the absolute mechanical angle of the rotor 20 with the absolute mechanical angle learned in advance, and selects the pole pair number of the first magnet 24 corresponding to the absolute mechanical angle. It is estimated to be 20 rotation positions.
  • the position estimation device 4 of the second embodiment can estimate the rotation position of the rotor 20 without rotating the rotor 20.
  • the motor 1 provided with the position estimation device 4 does not have to adjust the origin of the rotation position of the rotor 20 when the power is turned on. Since the motor 1 does not require a preliminary operation for adjusting the origin, it can be suitably used for a drive motor application such as a robot or a transport vehicle to which the preliminary operation is not allowed. Since the motor 1 does not require a preliminary operation for adjusting the origin, the drive time and power consumption required for the preliminary operation can be reduced.
  • a program for realizing the function of the position estimation device in the present invention on a computer-readable recording medium (not shown), and causing the computer system to read and execute the program recorded on the recording medium.
  • the procedure of each process may be performed.
  • the term "computer system” as used herein includes hardware such as an OS and peripheral devices. Further, the “computer system” shall also include a WWW system provided with a homepage providing environment (or display environment). Further, the "computer-readable recording medium” refers to a portable medium such as a flexible disk, a magneto-optical disk, a ROM, or a CD-ROM, and a storage device such as a hard disk built in a computer system.
  • a "computer-readable recording medium” is a volatile memory (RAM) inside a computer system that serves as a server or client when a program is transmitted via a network such as the Internet or a communication line such as a telephone line.
  • RAM volatile memory
  • the above program may be transmitted from a computer system in which this program is stored in a storage device or the like to another computer system via a transmission medium or by a transmission wave in the transmission medium.
  • the "transmission medium” for transmitting a program refers to a medium having a function of transmitting information, such as a network (communication network) such as the Internet or a communication line (communication line) such as a telephone line.
  • the above program may be for realizing a part of the above-mentioned functions. Further, it may be a so-called difference file (difference program) that can realize the above-mentioned function in combination with a program already recorded in the computer system.

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Abstract

中心軸回りに回転可能なロータと、前記ロータと径方向に対向するステータと、前記ロータのシャフトに装着され、前記ロータの回転方向に並ぶ１以上の極対を有する磁石と、前記磁石の磁界を検出する３つ以上の磁気センサと、を備え、前記磁気センサの各々で検出される前記磁石が発生する磁力の振幅が、前記ロータの１回転において連続的に異なることを特徴とする、モータ。

Description

モータおよび位置推定方法
　本発明は、モータおよび位置推定方法に関する。
　従来、ロータ位置を正確に制御可能なモータとして、光学エンコーダ、レゾルバ等の絶対角位置センサを備える構成が知られる。しかし、絶対角位置センサは、大型、高コストである。そこで、特許文献１には、絶対角位置センサを用いることなくモータのロータの回転位置を推定する方法が開示される。
日本国特許第６２３３５３２号公報
　特許文献１記載の位置推定方法では、ロータの回転位置を推定するために、ロータを１回以上回転させる。しかしながら、位置推定のためにロータを回転させる予備動作が許容されない用途、例えばロボット、搬送車などの駆動用モータの要求がある。
　本発明のモータの１つの態様によれば、中心軸回りに回転可能なロータと、前記ロータと径方向に対向するステータと、前記ロータのシャフトに装着され、前記ロータの回転方向に並ぶ１以上の極対を有する磁石と、前記磁石の磁界を検出する３つ以上の磁気センサと、を備え、前記磁気センサで検出される前記磁石が発生する磁力の振幅が、前記ロータの１回転において連続的に異なることを特徴とするモータが提供される。
本発明のモータの他の１つの態様によれば、中心軸回りに回転可能なロータと、前記ロータと径方向に対向するステータと、前記ロータのシャフトに装着され、前記ロータの回転方向に並ぶ２以上の偶数の極対を有する第１磁石と、前記ロータのシャフトに装着され、前記ロータの回転方向に１極対を有する第２磁石と、前記第１磁石の磁力を検出する３つ以上の第１磁気センサと、前記第２磁石の磁力を検出する２つ以上の第２磁気センサとを備える、モータが提供される。
　本発明の位置推定方法の１つの態様によれば、中心軸周りに回転可能なロータのシャフトに装着された前記ロータの回転方向に並ぶ１以上の極対を有する磁石が発生する磁力の３箇所以上の検出値を取得する磁力検出ステップと、前記磁石の１以上の極対には極対番号が予め割り当てられており、前記磁石の前記極対番号に予め定められた複数のセクションのうちから、前記検出値に基づいて前記セクションを算出するセクション算出ステップと、前記検出値を三相二相変換して得られる合成ベクトルの長さを極対特徴量として算出する極対特徴量算出ステップと、算出された前記極対特徴量を、予め学習された前記磁石の極対番号と極対特徴量との関係に照合する極対特徴量照合ステップと、前記極対特徴量照合手順の照合結果に基づき前記ロータの回転位置の極対番号を推定する極対推定ステップと、を含む、ロータの回転位置推定方法が提供される。
　本発明の位置推定方法の他の１つの態様によれば、中心軸周りに回転可能なロータのシャフトに装着された前記ロータの回転方向に並ぶ１以上の極対を有する第１磁石と１極対を有する第２磁石とのうち、前記第２磁石が発生する磁力の２箇所以上の検出値及びその符号を取得する磁力検出ステップと、前記ロータの絶対機械角のオフセット値をθｏｆｆｓｅｔ［ｋＴ］とし、前記符号の４通りの組合せに応じてθｏｆｆｓｅｔ［ｋＴ］に０°、９０°、１８０°、２７０°のいずれか１つの値を代入し、前記２箇所の検出値をＨＡ［ｋＴ］、ＨＢ［ｋＴ］、前記ロータの絶対機械角をθｅｓｔ［ｋＴ］すると、
θｏｆｆｓｅｔ［ｋＴ］＝０°のとき、
θｅｓｔ［ｋＴ］　＝θｏｆｆｓｅｔ［ｋＴ］　＋　ｔａｎ－１（ＨＡ［ｋＴ］／ＨＢ［ｋＴ］）
θｏｆｆｓｅｔ［ｋＴ］＝９０°のとき、
θｅｓｔ［ｋＴ］　＝θｏｆｆｓｅｔ［ｋＴ］　＋　ｔａｎ－１（ＨＡ［ｋＴ］／－ＨＢ［ｋＴ］）
θｏｆｆｓｅｔ［ｋＴ］＝１８０°のとき、
θｅｓｔ［ｋＴ］　＝θｏｆｆｓｅｔ［ｋＴ］　＋　ｔａｎ－１（－ＨＡ［ｋＴ］／－ＨＢ［ｋＴ］）
θｏｆｆｓｅｔ［ｋＴ］＝２７０°のとき、
θｅｓｔ［ｋＴ］　＝θｏｆｆｓｅｔ［ｋＴ］　＋　ｔａｎ－１（－ＨＡ［ｋＴ］／ＨＢ［ｋＴ］）
の関係式から前記ロータの絶対機械角を算出する絶対機械角算出ステップと、前記ロータの絶対機械角の算出値を予め学習された前記ロータの絶対機械角と照合する絶対機械角照合ステップと、前記第１磁石の１以上の極対には極対番号が予め割り当てられており、前記ロータの絶対機械角の算出値と一致する前記ロータの絶対機械角の学習値に対応する前記第１磁石の極対番号を選択する極対番号選択ステップと、を含む、ロータの回転位置推定方法が提供される。
　本発明の一態様によれば、例えば位置推定のための予備的な回転動作を不要にできるモータおよび位置推定方法が提供される。
図１は、第１実施形態のモータの概略断面図。 図２は、第１実施形態の磁石の斜視図。 図３は、第１実施形態のモータの機能ブロック図。 図４は、極対番号とセクションとセグメントとの関係を示す説明図。 図５は、磁気センサの波形とセクションの関係を示す説明図。 図６は、磁気センサの波形の特徴点を示す説明図。 図７は、位置推定方法の説明図。 図８は、第１実施形態の位置推定方法のフローチャート。 図９は、変形例の磁石の斜視図。 図１０は、第２実施形態のモータの概略断面図。 図１１は、第２実施形態の磁石の斜視図。 図１２は、第２実施形態のモータの機能ブロック図。 図１３は、第２実施形態のロータの絶対機械角推定方法を示す図。 図１４は、第２実施形態の位置推定方法のフローチャート。
　以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。
　以下の説明において、中心軸Ｊに平行な方向をＺ軸方向とし、単に「軸方向」と呼ぶ。中心軸Ｊを中心とする径方向を単に「径方向」と呼ぶ。中心軸Ｊを中心とする周方向、すなわち、中心軸Ｊの軸回り方向を単に「周方向」と呼ぶ。Ｚ軸方向の正の側（＋Ｚ側）を「上側」と呼び、Ｚ軸方向の負の側（－Ｚ側）を「下側」と呼ぶ。本実施形態において、Ｚ軸方向の負の側が「軸方向一方側」、Ｚ軸方向の正の側が「軸方向他方側」に相当する。
　なお、上側および下側とは、単に説明のために用いられる名称であって、実際の位置関係や方向を限定しない。
　（第１実施形態）
　図１は、第１実施形態のモータを示す断面図である。
　本実施形態のモータ１は、中心軸Ｊを中心とするロータ２０と、ロータ２０の径方向外側に配置されるステータ３０と、制御基板５０と、ハウジング１１と、複数のベアリング１５，１６と、を備える。モータ１は、インナーロータ型のモータである。ロータ２０は、ステータ３０に対して中心軸Ｊを中心として回転する。
　ハウジング１１は、ロータ２０、ステータ３０および制御基板５０を収容する。ハウジング１１は、軸方向に延びる筒状である。ハウジング１１は、周壁部１１ａと、頂壁部１１ｂと、底壁部１１ｃと、ベアリング保持部１１ｄと、を有する。周壁部１１ａは、軸方向に延びる円筒状である。頂壁部１１ｂは、周壁部１１ａの上側の開口を塞ぐ。底壁部１１ｃは、周壁部１１ａの下側の開口を塞ぐ。底壁部１１ｃは、ベアリング１６を保持する。ベアリング保持部１１ｄは、周壁部１１ａの内周面に固定される。ベアリング保持部１１ｄは、ベアリング１５を保持する。
　ロータ２０は、シャフト２１と、ロータコア２２と、ロータマグネット２３と、磁石２４と、を有する。シャフト２１は、軸方向に延びる円柱状である。シャフト２１は、軸方向に延びる円筒状でもよい。シャフト２１は、複数のベアリング１５，１６により、中心軸Ｊ回りに回転可能に支持される。複数のベアリング１５，１６は、軸方向に互いに間隔をあけて配置され、ハウジング１１に支持される。すなわち、シャフト２１は、複数のベアリング１５，１６を介してハウジング１１に支持される。
　ロータコア２２は、軸方向に延びる筒状である。ロータコア２２は、シャフト２１よりも大きい外径を有する。ロータコア２２は、軸方向においてシャフト２１よりも短い。ロータコア２２の内周面は、シャフト２１の外周面に固定される。ロータコア２２は、軸方向において、一対のベアリング１５，１６の間に位置する。ロータマグネット２３は、ロータコア２２の外周部に固定される。
　図２は、磁石２４のシャフト２１に対して装着した形態の例を示す。磁石２４は、シャフト２１の上端に装着される。磁石２４は、シャフト２１の中心軸Ｊが磁石２４の重心とは異なる点を貫通するようにシャフト２１に装着される。図２の例示では、磁石２４は円環状または円盤状であり、円環または円盤の中心がシャフト２１の中心軸Ｊとは径方向で異なる位置となるようにシャフト２１に装着されている。磁石２４は、磁石２４の上面において周方向に並ぶ複数の磁極を有する。本実施形態の場合、磁石２４の上面において、Ｎ極とＳ極が周方向に交互に並ぶ。磁石２４は、４つの極対を有する。
　磁石２４は、円環または円盤の中心がシャフト２１の中心軸Ｊからｄだけ離れた位置となるように取り付けられる。ここで、磁石２４の半径をｒとすると、ｄは０＜ｄ＜ｒの範囲を満足する。
　磁石２４の上面と対向する位置に、磁気センサ群２２０が配置される。磁気センサ群２２０は、３つ以上の磁気センサを有する。図２の例示では、３つの磁気センサ（磁気センサ２２０－Ｕ、２２０－Ｖ、２２０－Ｗ）を有する。磁気センサ２２０－Ｕ、２２０－Ｖ、２２０－Ｗは、磁石２４の軸方向磁界を検出する。磁気センサ群２２０は、シャフト２１の中心軸を中心に、シャフトの回転方向に対して電気角で１２０度の等間隔で配置されている。
　磁石２４は、円環または円盤の中心がシャフト２１の中心軸Ｊに対して径方向で異なる位置となるようにシャフト２１に固定されているため、周方向に並ぶ極対に対して、磁気センサ群２２０で検出される磁石２４の軸方向磁界強度が、極対毎に異なる大きさとなる。その結果、磁気センサ群２２０で検出される磁石２４の軸方向磁界強度は、周方向に沿って最大振幅が連続的に変化する。
　図１に示すように、ステータ３０は、ロータ２０と径方向に隙間をあけて対向する。ステータ３０は、ロータ２０を径方向外側から周方向の全周にわたって囲む。ステータ３０は、ステータコア３１と、インシュレータ３２と、コイル３３とを備える。
　ステータコア３１は、中心軸Ｊを中心とする環状である。ステータコア３１は、軸方向に延びる筒状である。ステータコア３１は、ロータ２０を径方向外側から囲む。ステータコア３１は、例えば、軸方向に積層する複数の電磁鋼板により構成される。ステータコア３１は、ハウジング１１の内周面に固定される。
　ステータコア３１は、コアバック３１ａと、複数のティース３１ｂと、を有する。コアバック３１ａは、中心軸Ｊを中心とする円筒状である。コアバック３１ａの径方向外側面は、ハウジング１１の周壁部１１ａの内周面に固定される。ティース３１ｂは、コアバック３１ａの内周面から径方向内側に突出する。複数のティース３１ｂは、周方向に互いに間隔をあけて配置される。各ティース３１ｂの径方向内側を向く端面は、ロータ２０の径方向外側面と隙間をあけて対向する。
　インシュレータ３２は、ステータコア３１に取り付けられる。インシュレータ３２は、絶縁性の材料により構成される。インシュレータ３２は、例えば樹脂製である。インシュレータ３２は、中心軸Ｊを中心とする環状である。インシュレータ３２は、複数のティース３１ｂに少なくとも上側から対向する上側部分３２ａと、複数のティース３１ｂに少なくとも下側から対向する下側部分３２ｂと、を有する。上側部分３２ａは、中心軸Ｊを中心とする環状である。具体的に、上側部分３２ａは、各ティース３１ｂに対して上側から対向する部分と、各ティース３１ｂに対して周方向から対向する部分と、を有する。下側部分３２ｂは、中心軸Ｊを中心とする環状である。具体的に、下側部分３２ｂは、各ティース３１ｂに対して下側から対向する部分と、各ティース３１ｂに対して周方向から対向する部分と、を有する。
　制御基板５０は、図１に示すように、ベアリング保持部１１ｄの上側に位置する。制御基板５０には、モータ１を駆動制御する制御ＩＣチップ５１等が実装される。本実施形態場合、軸方向から見た中央部に、磁気センサ群２２０が実装される。すなわち、制御基板５０は、共通の回路基板５２に、制御ＩＣチップ５１と磁気センサ群２２０とが実装された構成を有する。したがって、制御基板５０は、磁気センサ群２２０を有する検出装置２を含む。
なお、図１では制御ＩＣチップ５１と磁気センサ群２２０とがモータ１内部の共通の回路基板５２に実装された例を示したが、制御ＩＣチップ５１を別の回路基板に実装し、当該回路基板はモータ１に対して外付けであっても良い。また、モータ１の駆動制御用と磁気センサ群２２０の信号処理用とでそれぞれ別のＩＣチップを用いても良い。
　図３に示すように、モータ１は、検出装置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。
　本実施形態では、検出装置２、増幅装置３、位置推定装置４、制御装置５、および駆動装置６は、制御基板５０にソフトウェアまたはハードウェアとして実装される。検出装置２、あるいは検出装置２および増幅装置３以外の装置を、外部制御装置として備える構成としてもよい。
　図３では、ステータ３０の内側に、制御基板５０のうちの検出装置２のみを図示する。
図３では、モータ１の機械的構成要素について、ハウジング１１、ステータ３０、および磁石２４のみを図示する。
　ステータ３０は、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相の複数スロットの巻線を備える。ステータ３０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相の巻線とからなる１２スロットの巻線を備える。ステータ３０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。ステータ３０は、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相の各巻線に入力される三相電流によって、ロータ２０に作用する磁界を発生させる。
　ロータ２０は、ステータ３０の磁力を受けることによって中心軸回りに回転する。ロータ２０は、周方向に並ぶ複数の磁極を有する。本実施形態の１２スロットのステータ３０には、例えば、８極、１０極、１６極などのロータ２０が組み合わされる。
　磁石２４は、１つ以上の極対（Ｎ極及びＳ極）を備える。図２および図３に示すように、磁石２４は、一例として、４つの極対を備える。磁石２４は、ロータ２０とともに中心軸Ｊを中心として回転する。本実施形態において、磁石２４の極対には、位置推定のための極対番号が割り当てられる。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る。
　図４は、極対番号とセクションとセグメントとの対応関係の例を示す図である。極対番号には、複数のセクション番号からなるセクション番号群が対応付けられる。セクション番号の個数は、検出装置２の３個の磁気センサを有する磁気センサ群２２０の出力信号の大小関係と中間信号の正負（ゼロクロス）とを含めた１２通りの論理の数に等しい。図４では、極対番号「０」には、「０」から「１１」までの１２個のセクション番号が対応付けられている。セグメント番号は、ロータ２０の機械角の絶対値を表す固有番号である。例えば、極対番号「０」のセクション番号「０」から「１１」までには、セグメント番号「０」から「１１」までが対応付けられている。例えば、極対番号「１」のセクション番号「０」から「１１」までには、セグメント番号「１２」から「２３」までが対応付けられている。図４に示された対応関係を表すデータテーブルは、例えば、位置推定装置４の後述する記憶装置４２に予め記憶される。
　検出装置２は、磁界強度を検出する装置である。検出装置２は、磁石２４の近傍の３箇所以上の磁界強度を検出する。検出装置２は、３つ以上の磁気センサを有する磁気センサ群２２０を備える。磁気センサ群２２０は、図３に示すように、磁気センサ２２０－Ｕと、磁気センサ２２０－Ｖと、磁気センサ２２０－Ｗとを備える。本明細書では、個々の磁気センサを区別しない場合には、総称して「磁気センサ群２２０」と記載する。磁気センサ群２２０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、磁気センサがホール素子であるとして説明する。
　磁気センサ２２０－Ｕは、Ｕ相の磁界強度を検出するセンサである。磁気センサ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。磁気センサ２２０－Ｖは、Ｖ相の磁界強度を検出するセンサである。磁気センサ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。磁気センサ２２０－Ｗは、Ｗ相の磁界強度を検出するセンサである。磁気センサ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３００－Ｕと、差動増幅器３００－Ｖと、差動増幅器３００－Ｗとを備える。差動増幅器３００－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３００－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３００－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、モータのロータ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の各波形の検出値に基づいて、磁石２４のセクション番号と極対番号を選択することで、ロータ２０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からステータ３０に出力される電流の電流値を表す信号である。
　駆動装置６は、ステータ３０のコイル３３を駆動する装置である。駆動装置６には、制御装置５から制御信号が入力される。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、ステータ３０の各コイル３３に入力する。駆動装置６は、ステータ３０の各コイル３３に三相電流を入力することによって、ロータ２０を回転させる。詳細は後述するが、モータ１では、ステータ３０の各コイル３３に対して駆動装置６から三相電流が入力されない状態でロータ２０の位置推定が行われる。すなわち、位置推定装置４は、停止中のロータ２０の回転位置を推定する。位置推定装置４は、回転中のロータ２０の回転位置も推定可能である。
　外部装置７は、ロータの回転方向、回転力（トルク）、回転角度、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７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、図３に示すように、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。
　３つの変換部４００－Ｕ、４００－Ｖ、４００－Ｗ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３００－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３００－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３００－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、セクション選択部４１２と、極対推定部４１３とを備える。
　セクション選択部４１２は、変換装置４０に接続される。極対推定部４１３は、セクション選択部４１２に接続される。極対推定部４１３は、制御装置５に接続される。
　セクション選択部４１２は、ロータ２０の３箇所以上の磁界強度の検出値を取得する。
セクション選択部４１２は、変換装置４０からデジタル変換されたＵ相信号Ｈｕ、Ｖ相信号Ｈｖ及びＷ相信号Ｈｗを取得する。
　極対推定部４１３は、セクション選択部４１２から、磁界強度の検出値と、磁石２４の現在位置に対応するセクション番号とを取得する。極対推定部４１３は、磁界強度の検出値を三相二相変換して得られる合成ベクトルの長さを極対特徴量として算出し、算出された極対特徴量を、予め学習されたロータ２０の極対番号と極対特徴量との関係に照合する。極対推定部４１３は、制御装置５に対してロータ２０の回転位置の推定結果を出力する。
　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、学習動作について説明する。
　図５は、磁界強度の波形の一例を示す図である。本実施形態の場合、セグメントごとに磁界強度の検出値を三相二相変換して得られる合成ベクトルの長さを極対特徴量として算出する。第１実施形態の場合、算出された極対特徴量を、磁石２４の各セグメントに対応づけて学習値とする。
　極対特徴量の学習値は、事前に生成される。極対特徴量の学習値の事前生成処理は、例えば、モータ１の出荷前に実施される。極対特徴量の学習値の事前生成処理は、例えば、ロータ２０に外部位置センサを接続した状態でロータ２０を一定速度で回転させ、検出装置２から出力される波形を増幅装置３で増幅した後、位置推定装置４において極対特徴量を算出することにより行われる。
　図５に示された波形は、極対特徴量の学習値の事前生成処理においてロータ２０が回転している場合における、ロータ２０のロータ角に応じた磁界強度の波形である。図５には、Ｕ相信号Ｈｕの波形の学習値と、Ｖ相信号Ｈｖの波形の学習値と、Ｗ相信号Ｈｗの波形の学習値と、セクションとの対応関係が、各磁界強度の波形の学習値とセクションとの対応関係の例として示されている。正値である振幅のデジタル値は、一例として、Ｎ極の磁界強度のデジタル値を表す。負値である振幅のデジタル値は、一例として、Ｓ極の磁界強度のデジタル値を表す。
　図５に示すように、３つの波形の複数のゼロクロス点および波形同士の複数の交点のうち、隣り合って配置される２点の間の区間が、セクションとして設定される。図５に示す例では、Ｕ相信号Ｈｕのゼロクロス点から、Ｕ相信号ＨｕとＷ相信号Ｈｗとの交点までの区間がセクション「０」、Ｕ相信号ＨｕとＷ相信号Ｈｗとの交点からＷ相信号Ｈｗのゼロクロス点までの区間がセクション「１」に設定される。以下、波形同士の交点またはゼロクロス点を通過するまでの区間毎にセクションが設定される。
　ここで、磁界強度の検出値の三相二相変換について説明する。
　図６の上段に、磁石２４の磁界強度の波形を示す。磁石２４は、図２に示したように、円環または円盤の中心がシャフト２１の中心軸Ｊに対して径方向で異なる位置となるようにシャフト２１に固定されている。したがって、磁気センサ群２２０により検出される磁石２４の軸方向磁界強度は、図６に示すように、回転方向において最大振幅が連続的に変化する波形となる。
　位置推定装置４は、増幅装置３から入力されるＵ相信号Ｈｕ、Ｖ相信号Ｈｖ、およびＷ相信号Ｈｗを変換装置４０でデジタル値に変換した後、図６中段に示す行列式により、三相二相変換を実行する。三相二相変換により、Ｕ相信号Ｈｕ、Ｖ相信号Ｈｖ、およびＷ相信号Ｈｗは、二相座標系のα軸、β軸の信号に変換される。変換された信号Ｈα、Ｈβは、図６下段に示すように、直交座標系の合成ベクトル（Ｈα，Ｈβ）として表現できる。
　図６下段に示すように、合成ベクトル（Ｈα，Ｈβ）の先端位置は、ロータ２０の回転に伴って、原点を中心とするらせん状に移動する。すなわち、合成ベクトル（Ｈα，Ｈβ）の大きさは、ロータ２０の回転に伴って連続的に変化する。合成ベクトル（Ｈα，Ｈβ）の大きさは、磁石２４の軸方向磁界強度に対応する。位置推定装置４は、合成ベクトル（Ｈα，Ｈβ）の大きさを極対特徴量として算出する。
　学習動作では、合成ベクトル（Ｈα，Ｈβ）の大きさである極対特徴量と、磁石２４のセグメント番号との対応関係を表すデータテーブルを作成する。これにより、例えば、図４に示した４８個のセグメントのそれぞれに極対特徴量が対応づけられたデータテーブルが作成される。作成されたデータテーブルは、例えば記憶装置４２に予め記憶される。
　次に、位置推定装置４の動作例について、図７および図８を参照しつつ説明する。
　図７は、磁界強度の波形の検出例を示す図である。図７に示す検出時において、ロータ２０の回転は停止している状態であり、検出装置２は通電されている。図７に示された符号「ｋＴ」は、磁界強度の波形における検出値がセクション選択部４１２によってサンプリングされた時刻における、ロータ２０のロータ角（回転位置）を表す。
　位置推定装置４は、図８に示すステップＳ１０１～Ｓ１０６を実行することにより、ロータ２０の現在位置を推定し、制御装置５に出力する。
　ステップＳ１０１において、セクション選択部４１２には、Ｖ相信号Ｈｖの補正波形のサンプル点１００の検出値と、Ｗ相信号Ｈｗの補正波形のサンプル点１１０の検出値と、Ｕ相信号Ｈｕの補正波形のサンプル点１２０の検出値と、が入力される。
　ステップＳ１０２において、セクション選択部４１２は、図５に示された極対番号に予め定められた複数のセクションのうちから、Ｕ相信号Ｈｕ、Ｖ相信号Ｈｖ及びＷ相信号Ｈｗの各磁界強度の検出値に基づいてセクションを選択する。
　具体的に、セクション選択部４１２は、図７に示す３つのサンプル点１００、１１０、１２０の検出値の相互の大小関係と、中間の大きさの検出値であるサンプル点１１０の正負と、に基づいて、セクションを選択する。図５に示したように、セクションと磁気強度の波形との間には一定の関係があり、３つのサンプル点の検出値の大小関係と、中間位置のサンプル点の正負から、回転位置のセクションを選択できる。図７に示す波形の場合、セクション選択部４１２は、セクション番号「８」を選択する。セクション選択部４１２は、選択されたセクション番号を、磁界強度の検出値とともに極対推定部４１３に出力する。
　ステップＳ１０３において、極対推定部４１３は、セクション選択部４１２から入力される磁界強度の検出値に対して、図６中段に示す行列式により三相二相変換を実行する。極対推定部４１３は、三相二相変換により得られる合成ベクトル（Ｈα，Ｈβ）の長さを極対特徴量として算出する。
　ステップＳ１０４において、極対推定部４１３は、記憶装置４２から極対特徴量の学習値を読み出す。極対推定部４１３は、セクション選択部４１２から入力されるセクション番号に対応する極対特徴量を取得する。本実施形態の場合、極対推定部４１３は、４つの極対番号「０」「１」「２」「３」のそれぞれに属するセクション番号「８」の極対特徴量として、４つの学習値を取得する。
　ステップＳ１０５において、極対推定部４１３は、ステップＳ１０３で算出した極対特徴量の算出値と、ステップＳ１０４で取得した極対特徴量の４つの学習値とを比較する。
　ステップＳ１０６において、極対推定部４１３は、極対特徴量の４つの学習値のうち、算出値に最も近い値の学習値を特定する。極対推定部４１３は、特定された学習値に対応する極対番号を選択する。本実施形態の場合、極対推定部４１３は、４つの極対番号「０」「１」「２」「３」のいずれかを、回転位置の極対番号として選択する。
　以上の動作により、位置推定装置４は、ロータ２０の現在の回転位置における磁石２４のセクション番号と極対番号とを選択できる。これにより、位置推定装置４は、図４に示したセグメント番号を特定できる。位置推定装置４は、特定したセグメント番号を、ロータ２０の回転位置として制御装置５に出力する。
　位置推定装置４から制御装置５に出力される情報は、セグメント番号に限られない。例えば、位置推定装置４から制御装置５に対して、セクション番号と極対番号を出力してもよい。さらに、位置推定装置４が、再公表ＷＯ２０１６／１０４３７８号公報（特願２０１６－５６６３１９号）に記載の位置推定処理を実行可能である場合には、選択されたセグメント番号と磁界強度の検出値とに基づいて、さらに高い分解能でロータ２０の機械角を算出できる。位置推定装置４は、算出された高分解能の機械角を制御装置５に出力してもよい。
　以上のように、第１実施形態の位置推定装置４は、セクション選択部４１２と、極対推定部４１３とを備える。セクション選択部４１２は、ロータ２０の回転状態によらず、ロータ２０の３箇所以上の磁界強度の検出値を取得する。セクション選択部４１２は、ロータ２０の極対番号に予め定められた複数のセクションのうちから、磁界強度の検出値に基づいてセクションを選択する。極対推定部４１３は、磁界強度の検出値を三相二相変換することで極対特徴量を算出し、予め学習された極対特徴量と一致するか否かを、選択されたセクションに対応付けられた極対ごとに判定する。極対推定部４１３は、算出値に最も近い値の極対特徴量に対応する極対番号を選択し、ロータ２０の回転位置と推定する。
　これによって、第１実施形態の位置推定装置４は、ロータ２０を回転させることなくロータ２０の回転位置を推定することが可能である。位置推定装置４を備えるモータ１は、電源投入時にロータ２０の回転位置の原点を調整しなくてもよい。モータ１は、原点調整のための予備動作が不要であるため、予備動作が許容されないロボット、搬送車などの駆動用モータ用途にも好適に用いることができる。モータ１は原点調整のための予備動作が不要であるため、予備動作に要する駆動時間、消費電力を削減できる。
　（変形例）
　図９は、磁石２４をシャフト２１に対して異なる形態で装着した例を示す図である。磁石は２４、円盤状または円環状であり、円盤または円環の径方向がシャフト２１の軸方向に対して垂直から傾斜した角度となるようにシャフト２１に装着される。
　磁石２４は、円環または円盤の径方向がシャフト２１の軸方向に対して垂直からδだけ傾斜した角度で装着される。ここで、δは０＜δ＜４５°の範囲を満足する。δが当該範囲を満足しない場合、ロータ２０の回転位置推定の精度が劣化する。
　磁石２４の上面と対向する位置に、磁気センサ群２２０が配置される。磁気センサ群２２０は、３つ以上の磁気センサを有する。図２の例示では、３つの磁気センサ（磁気センサ２２０－Ｕ、２２０－Ｖ、２２０－Ｗ）を有する。磁気センサ２２０－Ｕ、２２０－Ｖ、２２０－Ｗは、磁石２４の軸方向磁界を検出する。磁気センサ２２０は、シャフト２１の中心軸を中心に、シャフトの回転方向に対して電気角で１２０度の等間隔で配置されている。
　磁石２４は、円盤または円環の径方向がシャフト２１の軸方向に対して垂直から傾斜した角度となるようにシャフト２１に装着されているため、周方向に並ぶ極対に対して、磁気センサ群２２０で検出される磁石２４の軸方向磁界強度が、極対毎に異なる大きさとなる。その結果、磁気センサ群２２０で検出される磁石２４の軸方向磁界強度は、周方向に沿って最大振幅が連続的に変化する。
図９の例示を用いたロータの回転位置推定の方法は、図２の例示を用いたロータの回転位置推定の方法と同じであるため、説明を省略する。
図２および図９では、磁石２４が円盤状または円環状である例を示したが、この形状に限られるものではなく、例えば楕円や卵型等の他の形状であっても良い。
　（第２実施形態）
　図１０は、第２実施形態のモータを示す断面図である。
　本実施形態のモータ１は、中心軸Ｊを中心とするロータ２０と、ロータ２０の径方向外側に配置されるステータ３０と、制御基板５０と、ハウジング１１と、複数のベアリング１５，１６と、を備える。モータ１は、インナーロータ型のモータである。ロータ２０は、ステータ３０に対して中心軸Ｊを中心として回転する。
　ハウジング１１は、ロータ２０、ステータ３０および制御基板５０を収容する。ハウジング１１は、軸方向に延びる筒状である。ハウジング１１は、周壁部１１ａと、頂壁部１１ｂと、底壁部１１ｃと、ベアリング保持部１１ｄと、を有する。周壁部１１ａは、軸方向に延びる円筒状である。頂壁部１１ｂは、周壁部１１ａの上側の開口を塞ぐ。底壁部１１ｃは、周壁部１１ａの下側の開口を塞ぐ。底壁部１１ｃは、ベアリング１６を保持する。ベアリング保持部１１ｄは、周壁部１１ａの内周面に固定される。ベアリング保持部１１ｄは、ベアリング１５を保持する。
　ロータ２０は、シャフト２１と、ロータコア２２と、ロータマグネット２３と、第１磁石２４と、第２磁石２５と、を有する。シャフト２１は、軸方向に延びる円柱状である。シャフト２１は、軸方向に延びる円筒状でもよい。シャフト２１は、複数のベアリング１５，１６により、中心軸Ｊ回りに回転可能に支持される。複数のベアリング１５，１６は、軸方向に互いに間隔をあけて配置され、ハウジング１１に支持される。すなわち、シャフト２１は、複数のベアリング１５，１６を介してハウジング１１に支持される。
　ロータコア２２は、軸方向に延びる筒状である。ロータコア２２は、シャフト２１よりも大きい外径を有する。ロータコア２２は、軸方向においてシャフト２１よりも短い。ロータコア２２の内周面は、シャフト２１の外周面に固定される。ロータコア２２は、軸方向において、一対のベアリング１５，１６の間に位置する。ロータマグネット２３は、ロータコア２２の外周部に固定される。
　図１１は、第１磁石２４および第２磁石２５のシャフト２１に対する装着の形態の例を示す。図１１の例示では、第２磁石２５をシャフト２１の上端に、第１磁石２４を第２磁石２５の下部に装着している。第１磁石２４および第２磁石２５は円環状または円盤状であり、円環または円盤の中心がシャフト２１の中心軸Ｊと一致するように取り付けられる。
第１磁石２４は、第１磁石２４の上面において周方向に並ぶ複数の磁極を有する。本実施形態の場合、第１磁石２４の上面において、Ｎ極とＳ極が周方向に交互に並ぶ。第１磁石２４は、４つの極対を有する。
　第１磁石２４の上面と対向する位置に、第１磁気センサ群２２０が配置される。第１磁気センサ群２２０は、３つ以上の磁気センサを有する。図２の例示では、３つの磁気センサ（第１磁気センサ２２０－Ｕ、２２０－Ｖ、２２０－Ｗ）を有する。磁気センサ２２０－Ｕ、２２０－Ｖ、２２０－Ｗは、磁石２４の軸方向磁界を検出する。第１磁気センサ２２０は、シャフト２１の中心軸を中心に、シャフトの回転方向に対して電気角で１２０度の等間隔で配置されている。
　第２磁石２５は、第２磁石２５の上面において周方向に並ぶ複数の磁極を有する。本実施形態の場合、第２磁石２５の上面において、Ｎ極とＳ極が周方向に交互に並ぶ。第２磁石２５は、１つの極対を有する。
　第２磁石２５の上面と対向する位置に、第２磁気センサ群２３０が配置される。第２磁気センサ群２３０は、２つ以上の磁気センサを有する。図１１の例示では、２つの磁気センサ（第２磁気センサ２３０－Ａ、２３０－Ｂ）を有する。第２磁気センサ２３０－Ａ、２３０－Ｂは、磁石２５の軸方向磁界を検出する。第２磁気センサ２３０は、シャフト２１の中心軸を中心に、シャフトの回転方向に対して電気角で９０度の等間隔で配置されている。
　図１０に示すように、ステータ３０は、ロータ２０と径方向に隙間をあけて対向する。ステータ３０は、ロータ２０を径方向外側から周方向の全周にわたって囲む。ステータ３０は、ステータコア３１と、インシュレータ３２と、コイル３３とを備える。
　ステータコア３１は、中心軸Ｊを中心とする環状である。ステータコア３１は、軸方向に延びる筒状である。ステータコア３１は、ロータ２０を径方向外側から囲む。ステータコア３１は、例えば、軸方向に積層する複数の電磁鋼板により構成される。ステータコア３１は、ハウジング１１の内周面に固定される。
　ステータコア３１は、コアバック３１ａと、複数のティース３１ｂと、を有する。コアバック３１ａは、中心軸Ｊを中心とする円筒状である。コアバック３１ａの径方向外側面は、ハウジング１１の周壁部１１ａの内周面に固定される。ティース３１ｂは、コアバック３１ａの内周面から径方向内側に突出する。複数のティース３１ｂは、周方向に互いに間隔をあけて配置される。各ティース３１ｂの径方向内側を向く端面は、ロータ２０の径方向外側面と隙間をあけて対向する。
　インシュレータ３２は、ステータコア３１に取り付けられる。インシュレータ３２は、絶縁性の材料により構成される。インシュレータ３２は、例えば樹脂製である。インシュレータ３２は、中心軸Ｊを中心とする環状である。インシュレータ３２は、複数のティース３１ｂに少なくとも上側から対向する上側部分３２ａと、複数のティース３１ｂに少なくとも下側から対向する下側部分３２ｂと、を有する。上側部分３２ａは、中心軸Ｊを中心とする環状である。具体的に、上側部分３２ａは、各ティース３１ｂに対して上側から対向する部分と、各ティース３１ｂに対して周方向から対向する部分と、を有する。下側部分３２ｂは、中心軸Ｊを中心とする環状である。具体的に、下側部分３２ｂは、各ティース３１ｂに対して下側から対向する部分と、各ティース３１ｂに対して周方向から対向する部分と、を有する。
　制御基板５０は、図１０に示すように、ベアリング保持部１１ｄの上側に位置する。制御基板５０には、モータ１を駆動制御する制御ＩＣチップ５１等が実装される。本実施形態場合、軸方向から見た中央部に、第１磁気センサ２２０が実装される。すなわち、制御基板５０は、共通の回路基板５２に、制御ＩＣチップ５１と第１磁気センサ２２０とが実装された構成を有する。したがって、制御基板５０は、第１磁気センサ２２０を有する第１検出装置２ａを含む。
なお、図１０では制御ＩＣチップ５１と第１磁気センサ２２０とがモータ１内部の共通の回路基板５２に実装された例を示したが、制御ＩＣチップ５１を別の回路基板に実装し、当該回路基板はモータ１に対して外付けであっても良い。また、モータ１の駆動制御用と磁気センサ２２０の信号処理用とでそれぞれ別のＩＣチップを用いても良い。
　回路基板５３は、図１０に示すように、頂壁部１１ｂ付近に位置する。回路基板５３には、第２磁気センサ群２３０が実装された構成を有する。したがって、回路基板５３は、第２磁気センサ群２３０を有する第２検出装置２ｂを含む。
　図１２に示すように、モータ１は、図１０の第１検出装置２ａと第２検出装置２ｂとを含む検出装置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。
　本実施形態では、検出装置２、増幅装置３、位置推定装置４、制御装置５、および駆動装置６は、制御基板５０にソフトウェアまたはハードウェアとして実装される。検出装置２、あるいは検出装置２および増幅装置３以外の装置を、外部制御装置として備える構成としてもよい。
　図１２では、ステータ３０の内側に、検出装置２のみを図示する。図１２では、モータ１の機械的構成要素について、ハウジング１１、ステータ３０、および磁石２４のみを図示する。
　ステータ３０は、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相の複数スロットの巻線を備える。ステータ３０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相の巻線とからなる１２スロットの巻線を備える。ステータ３０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。ステータ３０は、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相の各巻線に入力される三相電流によって、ロータ２０に作用する磁界を発生させる。
　ロータ２０は、ステータ３０の磁力を受けることによって中心軸回りに回転する。ロータ２０は、周方向に並ぶ複数の磁極を有する。本実施形態の１２スロットのステータ３０には、例えば、８極、１０極、１６極などのロータ２０が組み合わされる。
　第１磁石２４は、１以上の極対（Ｎ極及びＳ極）を備える。図１１および図１２に示すように、第１磁石２４は、一例として、４つの極対を備える。第１磁石２４は、ロータ２０とともに中心軸Ｊを中心として回転する。本実施形態において、第１磁石２４の極対には、位置推定のための極対番号が割り当てられる。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る。
第２磁石２５は、１つの極対を備える。第２磁気センサ群で第２磁石の磁力を検出し、検出された磁力の振幅と符号の組合せとからロータ２０の絶対機械角を算出する。
　検出装置２は、磁界強度を検出する装置である。検出装置２は、３つ以上の磁気センサを有する第１磁気センサ群２２０と２つ以上の磁気センサを有する第２磁気センサ群２３０とを備える。第１磁気センサ群２２０は、第１磁石２４の近傍の３箇所以上の磁界強度を検出する。第１磁気センサ群２２０は、図１２に示すように、第１磁気センサ２２０－Ｕと、第１磁気センサ２２０－Ｖと、第１磁気センサ２２０－Ｗとを備える。第２磁気センサ群２３０は、第２磁石２５の近傍の２箇所以上の磁界強度を検出する。第２磁気センサ群２３０は、図１２に示すように、第２磁気センサ２３０－Ａと、第２磁気センサ２２０－Ｂとを備える。本明細書では、個々の磁気センサを区別しない場合には、総称して「第１磁気センサ群２２０」、「第２磁気センサ群２３０」と記載する。第１磁気センサ群２２０および第２磁気センサ群２３０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、磁気センサがホール素子であるとして説明する。
　第１磁気センサ群２２０が３つの磁気センサを有する場合、３つの第１磁気センサをそれぞれ２２０－Ｕ、２２０－Ｖ、２２０－Ｗとする。３つの第１磁気センサ群で検出された第１磁石２４の磁力の差動信号を増幅装置３に出力する。
　第２磁気センサ群２３０が２つの磁気センサを有する場合、２つの第２磁気センサをそれぞれ２２０－Ａ、２２０－Ｂとする。２つの第２磁気センサ群で検出された第２磁石２５の磁力の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３００－Ｕと、差動増幅器３００－Ｖと、差動増幅器３００－Ｗと、差動増幅器３００－Ａと、差動増幅器３００－Ｂとを備える。差動増幅器３００－Ｕ、３００－Ｖ、３００－Ｗ、３００－Ａ、３００－Ｂに第１磁気センサ群２２０または第２磁気センサ群２３０で検出された磁力の差動信号が入力され、増幅された単相のアナログ信号が出力される。
　位置推定装置４は、モータのロータ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、差動増幅器３００－Ｕ、３００－Ｖ、３００－Ｗ、３００－Ａ、３００－Ｂの出力信号を増幅装置３から取得する。位置推定装置４は、取得した増幅装置３の出力信号に基づいて、第１磁石２４のセクション番号と極対番号を選択することで、ロータ２０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からステータ３０に出力される電流の電流値を表す信号である。
　駆動装置６は、ステータ３０のコイル３３を駆動する装置である。駆動装置６には、制御装置５から制御信号が入力される。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、ステータ３０の各コイル３３に入力する。駆動装置６は、ステータ３０の各コイル３３に三相電流を入力することによって、ロータ２０を回転させる。詳細は後述するが、モータ１では、ステータ３０の各コイル３３に対して駆動装置６から三相電流が入力されない状態でロータ２０の位置推定が行われる。すなわち、位置推定装置４は、停止中のロータ２０の回転位置を推定する。位置推定装置４は、回転中のロータ２０の回転位置も推定可能である。
　外部装置７は、ロータの回転方向、回転力（トルク）、回転角度、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７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、図３に示すように、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、変換部４００－Ａと、変換部４００－Ｂとを備える。
　５つの変換部４００－Ｕ、４００－Ｖ、４００－Ｗ、４００－Ａ、４００－Ｂは、アナログ信号をデジタル信号に変換する。変換部４００－Ｕ、４００－Ｖ、４００－Ｗ、４００－Ａ、４００－Ｂは、差動増幅器３００－Ｕ、３００－Ｖ、３００－Ｗ、３００－Ａ、３００－Ｂから出力されたアナログ信号をデジタル信号に変換する。
　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、絶対機械角算出部４１１と、セクション選択部４１２と、極対推定部４１３とを備える。
　絶対機械角算出部４１１は、変換部４００－Ａ、４００－Ｂに接続される。セクション選択部４１２は、変換部４００－Ｕ、４００－Ｖ、４００－Ｗに接続される。極対推定部４１３は、セクション選択部４１２に接続される。極対推定部４１３は、制御装置５に接続される。
　セクション選択部４１２は、第１磁石２４の３箇所以上の磁界強度の検出値を取得する。セクション選択部４１２は、変換部４００－Ｕ、４００－Ｖ、４００－Ｗから出力されたデジタル信号を取得する。
　極対推定部４１３は、絶対機械角算出部４１１から、ロータ２０の絶対機械角を取得する。極対推定部４１３は、予め取得したロータ２０の絶対機械角の学習値と比較することで、ロータ２０の極対番号を選択し、ロータ２０の回転位置を推定する。極対推定部４１３は、制御装置５に対してロータ２０の回転位置の推定結果を出力する。
　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。
図１３および図１４を用いて、ロータ２０の絶対機械角算出および回転位置の推定の動作を説明する。図１３は、第２磁気センサ群２３０が２つの磁気センサを有する場合の、第２磁石の磁力の検出値と符号の組合せを示す。２つの磁気センサの検出値をそれぞれＨＡ［ｋＴ］、ＨＢ［ｋＴ］とすると、ＨＡ［ｋＴ］、ＨＢ［ｋＴ］の符号が「＋、＋」、「＋、－」、「－、＋」、「－、－」のとき、符号の組合せを「０」、「１」、「２」、「３」とそれぞれ定義する。
図１３において、ロータ２０の絶対機械角のオフセット値をθｏｆｆｓｅｔ［ｋＴ］とすると、第２磁気センサ群２３０の検出値の符号の組合せが「０」のとき、θｏｆｆｓｅｔ［ｋＴ］に０°を代入する。第２磁気センサ群２３０の検出値の符号の組合せが「１」のとき、θｏｆｆｓｅｔ［ｋＴ］に９０°を代入する。第２磁気センサ群２３０の検出値の符号の組合せが「２」のとき、θｏｆｆｓｅｔ［ｋＴ］に１８０°を代入する。第２磁気センサ群２３０の検出値の符号の組合せが「３」のとき、θｏｆｆｓｅｔ［ｋＴ］に２７０°を代入する。
図１３において、ロータ２０の絶対機械角をθｅｓｔ［ｋＴ］とすると、θｅｓｔ［ｋＴ］は式（１）で表される。ここで、Δθは、ロータ２０の絶対機械角と絶対機械角のオフセット値との差分である。Δθは、θｏｆｆｓｅｔ［ｋＴ］＝０°のとき式（２）、θｏｆｆｓｅｔ［ｋＴ］＝９０°のとき式（３）、θｏｆｆｓｅｔ［ｋＴ］＝１８０°のとき式（４）、θｏｆｆｓｅｔ［ｋＴ］＝２７０°のとき式（５）でそれぞれ表される。
　　数式１
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000001
位置推定装置４は、図１４に示すステップＳ２０１～Ｓ２０５を実行することにより、ロータ２０の絶対機械角を推定し、制御装置５に出力する。
　ステップＳ２０１において、第２磁気センサ群２３０で検出した第２磁石２５の磁力の検出値を取得する。
　ステップＳ２０２において、取得した第２磁気センサ群２３０の検出値から、式（１）から式（５）に基づき、ロータ２０の絶対機械角を算出する。
　ステップＳ２０３において、予め学習した第１磁石２４の極対番号とロータ２０の絶対機械角との対応関係を記憶装置４２から読み出す。
　ステップＳ２０４において、ステップＳ２０２で算出したロータ２０の絶対機械角をステップＳ２０３で読みだした絶対機械角の学習値と比較する。
　ステップＳ２０５において、極対推定部４１３はロータ２０の絶対機械角の算出値に対応する第１磁石の極対番号を選択する。本実施形態の場合、極対推定部４１３は、４つの極対番号「０」「１」「２」「３」のいずれかを、回転位置の極対番号として選択する。
　以上の動作により、位置推定装置４は、ロータ２０の現在の回転位置における第１磁石２４のセクション番号と極対番号とを選択できる。これにより、位置推定装置４は、図４に示したセグメント番号を特定できる。位置推定装置４は、特定したセグメント番号を、ロータ２０の回転位置として制御装置５に出力する。
　位置推定装置４から制御装置５に出力される情報は、セグメント番号に限られない。例えば、位置推定装置４から制御装置５に対して、セクション番号と極対番号を出力してもよい。さらに、位置推定装置４が、再公表ＷＯ２０１６／１０４３７８号公報（日本国特願２０１６－５６６３１９号）に記載の位置推定処理を実行可能である場合には、選択されたセグメント番号と磁界強度の検出値とに基づいて、さらに高い分解能でロータ２０の機械角を算出できる。位置推定装置４は、算出された高分解能の機械角を制御装置５に出力してもよい。
　以上のように、第２実施形態の位置推定装置４は、絶対機械角算出部４１１と、極対推定部４１３とを備える。絶対機械角算出部４１１は、第２磁石２５の２箇所以上の磁力の検出値より、ロータ２０の絶対機械角を算出する。極対推定部４１３は、ロータ２０の回転状態によらず、第１磁石２４の３箇所以上の磁力の検出値を取得する。極対推定部４１３は、ロータ２０の絶対機械角の算出値を、予め学習された絶対機械角と比較し、絶対機械角に対応する第１磁石２４の極対番号を選択することで、ロータ２０の回転位置と推定する。
　これによって、第２実施形態の位置推定装置４は、ロータ２０を回転させることなくロータ２０の回転位置を推定することが可能である。位置推定装置４を備えるモータ１は、電源投入時にロータ２０の回転位置の原点を調整しなくてもよい。モータ１は、原点調整のための予備動作が不要であるため、予備動作が許容されないロボット、搬送車などの駆動用モータ用途にも好適に用いることができる。モータ１は原点調整のための予備動作が不要であるため、予備動作に要する駆動時間、消費電力を削減できる。
　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。また、各実施形態の構成は、互いに矛盾しない範囲で組み合わせることができる。
　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
　２…検出装置
　３…増幅装置
　４…位置推定装置
　５…制御装置
　６…駆動装置
　７…外部装置
　１１…ハウジング
　１５，１６…ベアリング
　２０…ロータ
　２１…シャフト
　２２…ロータコア
　２３…ロータマグネット
　２４…磁石、第１磁石
　２５…第２磁石
　３０…ステータ
　３１…ステータコア
　３１ａ…コアバック
　３１ｂ…ティース
　３２…インシュレータ
　３３…コイル
　４０…変換装置
　４１…演算装置
　４２…記憶装置
　５０，５０Ａ…制御基板
　５１…制御ＩＣチップ
　５２，５３…回路基板
　２２０…磁気センサ群、第１磁気センサ群
　２３０…第２磁気センサ群
　３００－Ｕ，３００－Ｖ，３００－Ｗ，３００－Ａ，３００－Ｂ…差動増幅器
　４００－Ｕ，４００－Ｖ，４００－Ｗ，４００－Ａ，４００－Ｂ…変換部
　４１１…絶対機械角算出部
　４１２…セクション選択部
　４１３…極対推定部
　Ｊ…中心軸
 

Claims (14)

  1. 　中心軸回りに回転可能なロータと、
    　前記ロータと径方向に対向するステータと、
    　前記ロータのシャフトに装着され、前記ロータの回転方向に並ぶ１以上の極対を有する磁石と、
    　前記磁石の磁界を検出する３つ以上の磁気センサと、
    　を備え、
    　前記磁気センサの各々で検出される前記磁石が発生する磁力の振幅が、前記ロータの１回転において連続的に異なることを特徴とする、モータ。
  2. 前記磁石は、前記シャフトの中心軸が前記磁石の重心とは異なる点を貫通するように前記シャフトに装着されることを特徴とする、請求項１に記載のモータ。
  3. 前記磁石は、円盤状または円環状である、請求項１または２に記載のモータ。
  4. 前記円盤状または円環状の前記磁石の中心が前記シャフトの中心軸と異なる位置となるように前記シャフトに装着されることを特徴とする、請求項３に記載のモータ。
  5. 前記円盤状または円環状の前記磁石の径方向が前記シャフトの軸方向に対して傾斜した角度となるように前記シャフトに装着されることを特徴とする、請求項３または４に記載のモータ。
  6. 　前記ロータの回転位置を推定する位置推定装置を備え、
    　前記磁石の複数の極対には極対番号が予め割り当てられており、
    　前記位置推定装置は、
    　前記磁気センサを介して前記磁石が発生する磁力の３箇所以上の検出値を取得し、前記磁石の前記極対番号に予め定められた複数のセクションのうちから、前記検出値に基づいて前記セクションを選択するセクション選択部と、
    　前記検出値を三相二相変換して得られる合成ベクトルの長さを極対特徴量として算出し、算出された前記極対特徴量を、予め学習された前記磁石の極対番号と極対特徴量との関係に照合することにより、前記ロータの回転位置の極対番号を推定する極対推定部と、
    　を有する、
    　請求項１から５のいずれか１項に記載のモータ。
  7. 　前記磁気センサが３つの場合に、前記磁気センサが電気角で１２０度の等間隔で配置されていることを特徴とする、請求項１から６のいずれか１項に記載のモータ。
  8. 中心軸回りに回転可能なロータと、
    　前記ロータと径方向に対向するステータと、
    　前記ロータのシャフトに装着され、前記ロータの回転方向に並ぶ１以上の極対を有する第１磁石と、
    　前記ロータのシャフトに装着され、前記ロータの回転方向に１極対を有する第２磁石と、
    　前記第１磁石の磁力を検出する３つ以上の第１磁気センサと、
    　前記第２磁石の磁力を検出する２つ以上の第２磁気センサと、
    　を備える、モータ。
  9. 前記第１磁石と前記第２磁石は、円盤状または円環状である、請求項７記載のモータ。
  10. 　３つの前記第１磁気センサを有し、前記第１磁気センサが電気角で１２０度の等間隔で配置されていることを特徴とする、請求項８または９に記載のモータ。
  11. 　２つの第２磁気センサを有し、前記第２磁気センサが電気角で９０度の等間隔で配置されていることを特徴とする、請求項８から１０のいずれか１項に記載のモータ。
  12. 前記ロータの回転位置を推定する位置推定装置を備え、
    　前記位置推定装置は、
    　前記第２磁気センサを介して前記第２磁石が発生する磁力の２箇所の検出値及びその符号を取得し、前記ロータの絶対機械角のオフセット値をθｏｆｆｓｅｔ［ｋＴ］とすると、
    前記符号の４通りの組合せに応じてθｏｆｆｓｅｔ［ｋＴ］に０°、９０°、１８０°、２７０°のいずれか１つの値を代入し、
    前記２箇所の検出値をＨＡ［ｋＴ］、ＨＢ［ｋＴ］、前記ロータの絶対機械角をθｅｓｔ［ｋＴ］すると、θｏｆｆｓｅｔ［ｋＴ］＝０°のとき、
    θｅｓｔ［ｋＴ］　＝θｏｆｆｓｅｔ［ｋＴ］　＋　ｔａｎ－１（ＨＡ［ｋＴ］／ＨＢ［ｋＴ］）
    θｏｆｆｓｅｔ［ｋＴ］＝９０°のとき、
    θｅｓｔ［ｋＴ］　＝θｏｆｆｓｅｔ［ｋＴ］　＋　ｔａｎ－１（ＨＡ［ｋＴ］／－ＨＢ［ｋＴ］）
    θｏｆｆｓｅｔ［ｋＴ］＝１８０°のとき、
    θｅｓｔ［ｋＴ］　＝θｏｆｆｓｅｔ［ｋＴ］　＋　ｔａｎ－１（－ＨＡ［ｋＴ］／－ＨＢ［ｋＴ］）
    θｏｆｆｓｅｔ［ｋＴ］＝２７０°のとき、
    θｅｓｔ［ｋＴ］　＝θｏｆｆｓｅｔ［ｋＴ］　＋　ｔａｎ－１（－ＨＡ［ｋＴ］／ＨＢ［ｋＴ］）
    の関係式から前記ロータの絶対機械角を算出し、
    前記ロータの絶対機械角の算出値を、予め取得した前記ロータの絶対機械角の学習値と比較して、前記ロータの回転位置の極対番号を推定する極対推定部と、
    　を有する、請求項１１に記載のモータ。
  13. 　中心軸周りに回転可能なロータのシャフトに装着された前記ロータの回転方向に並ぶ１以上の極対を有する磁石が発生する磁力の３箇所以上の検出値を取得する磁力検出ステップと、
    　前記磁石の１以上の極対には極対番号が予め割り当てられており、
    前記磁石の前記極対番号に予め定められた複数のセクションのうちから、前記検出値に基づいて前記セクションを算出するセクション算出ステップと、
    　前記検出値を三相二相変換して得られる合成ベクトルの長さを極対特徴量として算出する極対特徴量算出ステップと、
    　算出された前記極対特徴量を、予め学習された前記磁石の極対番号と極対特徴量との関係に照合する極対特徴量照合ステップと、
    　前記極対特徴量照合手順の照合結果に基づき前記ロータの回転位置の極対番号を推定する極対推定ステップと、
    を含む、ロータの回転位置推定方法。
  14. 　中心軸周りに回転可能なロータのシャフトに装着された前記ロータの回転方向に並ぶ１以上の極対を有する第１磁石と１極対を有する第２磁石とのうち、前記第２磁石が発生する磁力の２箇所以上の検出値及びその符号を取得する磁力検出ステップと、
    　前記ロータの絶対機械角のオフセット値をθｏｆｆｓｅｔ［ｋＴ］とし、
    前記符号の４通りの組合せに応じてθｏｆｆｓｅｔ［ｋＴ］に０°、９０°、１８０°、２７０°のいずれか１つの値を代入し、前記２箇所の検出値をＨＡ［ｋＴ］、ＨＢ［ｋＴ］、前記ロータの絶対機械角をθｅｓｔ［ｋＴ］すると、
    θｏｆｆｓｅｔ［ｋＴ］＝０°のとき、
    θｅｓｔ［ｋＴ］　＝θｏｆｆｓｅｔ［ｋＴ］　＋　ｔａｎ－１（ＨＡ［ｋＴ］／ＨＢ［ｋＴ］）
    θｏｆｆｓｅｔ［ｋＴ］＝９０°のとき、
    θｅｓｔ［ｋＴ］　＝θｏｆｆｓｅｔ［ｋＴ］　＋　ｔａｎ－１（ＨＡ［ｋＴ］／－ＨＢ［ｋＴ］）
    θｏｆｆｓｅｔ［ｋＴ］＝１８０°のとき、
    θｅｓｔ［ｋＴ］　＝θｏｆｆｓｅｔ［ｋＴ］　＋　ｔａｎ－１（－ＨＡ［ｋＴ］／－ＨＢ［ｋＴ］）
    θｏｆｆｓｅｔ［ｋＴ］＝２７０°のとき、
    θｅｓｔ［ｋＴ］　＝θｏｆｆｓｅｔ［ｋＴ］　＋　ｔａｎ－１（－ＨＡ［ｋＴ］／ＨＢ［ｋＴ］）
    の関係式から前記ロータの絶対機械角を算出する絶対機械角算出ステップと、
    　前記ロータの絶対機械角の算出値を予め学習された前記ロータの絶対機械角と照合する絶対機械角照合ステップと、
    　前記第１磁石の１以上の極対には極対番号が予め割り当てられており、
    前記ロータの絶対機械角の算出値と一致する前記ロータの絶対機械角の学習値に対応する前記第１磁石の極対番号を選択する極対番号選択ステップと、
    を含む、ロータの回転位置推定方法。
     
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024004474A1 (ja) * 2022-06-30 2024-01-04 ニデック株式会社 角度検出装置および角度検出方法
WO2024142430A1 (ja) * 2022-12-28 2024-07-04 ニデック株式会社 角度検出装置

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009281978A (ja) * 2008-05-26 2009-12-03 Asahi Kasei Electronics Co Ltd 回転角度センサ
JP2011052985A (ja) * 2009-08-31 2011-03-17 Nsk Ltd 回転角検出装置
JP2012205399A (ja) * 2011-03-25 2012-10-22 Asmo Co Ltd モータ
WO2018173106A1 (ja) * 2017-03-21 2018-09-27 三菱電機株式会社 回転数検出器
JP2020034540A (ja) * 2018-08-27 2020-03-05 台達電子工業股▲ふん▼有限公司Ｄｅｌｔａ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，Ｉｎｃ． エンコーダー及びそれを用いたモーター
WO2020090596A1 (ja) * 2018-10-29 2020-05-07 日本電産株式会社 位置推定装置及び位置推定方法
JP2020518810A (ja) * 2017-05-24 2020-06-25 シェフラー テクノロジーズ アー・ゲー ウント コー． カー・ゲーＳｃｈａｅｆｆｌｅｒ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ ＡＧ ＆ Ｃｏ． ＫＧ 回転部品の角度を決定する装置

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009281978A (ja) * 2008-05-26 2009-12-03 Asahi Kasei Electronics Co Ltd 回転角度センサ
JP2011052985A (ja) * 2009-08-31 2011-03-17 Nsk Ltd 回転角検出装置
JP2012205399A (ja) * 2011-03-25 2012-10-22 Asmo Co Ltd モータ
WO2018173106A1 (ja) * 2017-03-21 2018-09-27 三菱電機株式会社 回転数検出器
JP2020518810A (ja) * 2017-05-24 2020-06-25 シェフラー テクノロジーズ アー・ゲー ウント コー． カー・ゲーＳｃｈａｅｆｆｌｅｒ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ ＡＧ ＆ Ｃｏ． ＫＧ 回転部品の角度を決定する装置
JP2020034540A (ja) * 2018-08-27 2020-03-05 台達電子工業股▲ふん▼有限公司Ｄｅｌｔａ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，Ｉｎｃ． エンコーダー及びそれを用いたモーター
WO2020090596A1 (ja) * 2018-10-29 2020-05-07 日本電産株式会社 位置推定装置及び位置推定方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024004474A1 (ja) * 2022-06-30 2024-01-04 ニデック株式会社 角度検出装置および角度検出方法
WO2024142430A1 (ja) * 2022-12-28 2024-07-04 ニデック株式会社 角度検出装置

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