(57)【要約】【課題】従来とは異なる方法で、電動機の特性を算出することのできる技術を提供する。【解決手段】電動機の特性を算出する方法は、電動機が理論上発生させることのできるトルクである真トルクを基準として、電動機の特性を算出する工程を備える。真トルクは、電動機が外部負荷に対して発生させる外部トルクと、電動機が内部負荷に対して発生させる内部トルクと、を合わせたトルクである。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動機の特性を算出する方法であって、
前記電動機が理論上発生させることのできるトルクである真トルクを基準として、前記電動機の特性を算出する工程を備え、
前記真トルクは、
前記電動機が外部負荷に対して発生させる外部トルクと、
前記電動機が内部負荷に対して発生させる内部トルクと、を合わせたトルクである、方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法であって、
前記真トルクを基準として、前記電動機の真の出力を算出する、方法。
【請求項３】
請求項２に記載の方法であって、
逆起電力と電流値とを乗算することにより、前記真の出力を算出する、方法。
【請求項４】
請求項２または３に記載の方法であって、
前記真の出力が０を示す点と、電流値が０を示す点とが一致するように、前記真の出力を算出する、方法。
【請求項５】
請求項１に記載の方法であって、
前記真トルクを基準として、前記電動機の真の効率を算出する、方法。
【請求項６】
請求項５に記載の方法であって、
前記真の効率を、逆起電力と供給電圧との比によって算出する、方法。
【請求項７】
請求項５または６に記載の方法であって、
電流値が０を示す点において前記真の効率が１００％を示すように、前記真の効率を算出する、方法。
【請求項８】
請求項１に記載の方法であって、
前記真トルクを基準として、前記電動機の回転数を算出する、方法。
【請求項９】
請求項８に記載の方法であって、
前記回転数を、逆起電力と逆起電力定数との比によって算出する、方法。
【請求項１０】
請求項１ないし９のいずれかに記載の方法であって、
逆起電力定数をＫｅとし、トルク定数をＫｔとした場合において、
Ｋｅ＝Ｋｔ
の式を用いて、前記電動機の特性を算出する、方法。
【請求項１１】
電動機の制御装置であって、
前記電動機が有する電磁コイルの抵抗値と、
前記電動機へ供給される電圧の電圧値と、
前記電動機の無負荷時における電流値と、
前記電動機の無負荷時における回転数と、
に基づいて前記電動機の特性を算出する特性算出部と、
前記算出された電動機の特性に基づいて、前記電動機を制御する制御部と、
を備える、電動機の制御装置。
【請求項１２】
電動機であって、
請求項１１に記載の制御装置を備える、電動機。
【請求項１３】
電動機の真の効率を算出する方法であって、
（ａ）前記電動機に発生する逆起電力を取得する工程と、
（ｂ）前記電動機へ供給される電圧の電圧値を取得する工程と、
（ｃ）前記逆起電力をＥｇとし、前記電圧値をＥｓとし、前記電動機の真の効率をηｒとする場合において、
ηｒ＝１００×Ｅｇ／Ｅｓ
の式にしたがって、前記電動機の真の効率ηｒを算出する工程と、
を備える方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載の方法であって、
前記工程（ｃ）は、無負荷時における前記逆起電力をＥｇｎｌとし、無負荷時における前記電動機の真の効率をηｒｎｌとする場合において、
ηｒｎｌ＝１００×Ｅｇｎｌ／Ｅｓ
の式にしたがって、無負荷時における前記電動機の真の効率ηｒｎｌを算出する工程を含む、方法。
【請求項１５】
請求項１から請求項１０、請求項１３、請求項１４のいずれかに記載の方法であって、
前記電動機に対してＰＷＭ駆動する場合には、供給電圧にデューティー比を掛けた値を実効電圧値として用いる、方法。
【請求項１６】
請求項１から請求項１０、請求項１３から請求項１５のいずれかに記載の方法であって、
前記電磁コイルが３相スター結線されている場合には、前記電動機の電磁コイルの総抵抗として、前記電磁コイル単体の抵抗値の２倍の抵抗値を用いる、方法。
【請求項１７】
電動機の特性を算出する装置であって、
前記電動機が理論上発生させることのできるトルクである真トルクを基準として、前記電動機の特性を算出する算出部を備え、
前記真トルクは、
前記電動機が外部負荷に対して発生させる外部トルクと、
前記電動機が内部負荷に対して発生させる内部トルクと、を合わせたトルクである、装置。
【請求項１８】
電動機の特性を算出する処理をコンピュータに実行させるためのコンピュータプログラムであって、
前記電動機が理論上発生させることのできるトルクである真トルクを基準として、前記電動機の特性を算出する機能を前記コンピュータに実現させ、
前記真トルクは、
前記電動機が外部負荷に対して発生させる外部トルクと、
前記電動機が内部負荷に対して発生させる内部トルクと、を合わせたトルクである、コンピュータプログラム。
【請求項１９】
電動機の効率を算出する装置であって、
前記電動機に発生する逆起電力を取得する逆起電力取得部と、
前記電動機へ供給される電圧の電圧値を取得する供給電圧値取得部と、
前記電動機の効率を算出する算出部と、
を備え、
前記算出部は、前記逆起電力をＥｇとし、前記電圧値をＥｓとし、前記電動機の効率をηｒとする場合において、
ηｒ＝１００×Ｅｇ／Ｅｓ
の式にしたがって、前記電動機の効率を算出する、装置。
【請求項２０】
電動機の効率を算出する処理をコンピュータに実行させるためのコンピュータプログラムであって、
（ａ）前記電動機に発生する逆起電力を取得する逆起電力取得機能と、
（ｂ）前記電動機へ供給される電圧の電圧値を取得する供給電圧値取得機能と、
（ｃ）前記逆起電力をＥｇとし、前記電圧値をＥｓとし、前記電動機の効率をηｒとする場合において、
ηｒ＝１００×Ｅｇ／Ｅｓ
の式にしたがって、前記電動機の効率ηｒを算出する算出機能と、
を前記コンピュータに実現させるコンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動機の特性を算出する方法
【背景技術】
【０００２】
従来、電動機の特性をグラフで表記する場合には、電動機が外部負荷に対して発生させるトルクを横軸に表記し、電動機の特性を縦軸に表記していた（例えば特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平０６−１０９５６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、電動機の特性を従来の方法で算出すると、無負荷で電動機を回転させている場合には、電動機はローターを回転させる仕事をしているにもかかわらず、電動機の出力と効率は０として算出されてしまうといった問題があった。
【０００５】
また、近年では、永久磁石を備えたローターが増えており、ローター自身も負荷として大きくなっている。さらに、ローター単体で直接仕事をする電動機も増えている。したがって、ローターのみが回転している状態においても、電動機は仕事をしているとして、電動機の効率を算出したいという要望があった。また、機械的損失のない無重力の宇宙空間上における回転数を算出する必要性も生じてきた。
【０００６】
本発明は、上述した従来の課題を解決するためになされたものであり、従来とは異なる方法で、電動機の特性を算出することのできる技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。
【０００８】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するために、以下の形態または適用例を取ることが可能である。
【０００９】
[適用例１]
電動機の特性を算出する方法であって、
前記電動機が理論上発生させることのできるトルクである真トルクを基準として、前記電動機の特性を算出する工程を備え、
前記真トルクは、
前記電動機が外部負荷に対して発生させる外部トルクと、
前記電動機が内部負荷に対して発生させる内部トルクと、を合わせたトルクである、方法。
適用例１の方法では、真トルクを基準として、電動機の特性を算出することで、ローター自身を負荷として捉えている。したがって、適用例１の方法によれば、適切に電動機の特性を算出することができる。
【００１０】
［適用例２］
適用例１に記載の方法であって、
前記真トルクを基準として、前記電動機の真の出力を算出する、方法。
適用例２の方法によれば、ローター自身を負荷として捉えた場合における電動機の出力を、適切に算出することができる。
【００１１】
［適用例３］
適用例２に記載の方法であって、
逆起電力と電流値とを乗算することにより、前記真の出力を算出する、方法。
適用例３の方法によれば、ローター自身を負荷として捉えた場合における電動機の出力を、電気的な値から適切に算出することができる。
【００１２】
［適用例４］
適用例２または３に記載の方法であって、
前記真の出力が０を示す点と、電流値が０を示す点とが一致するように、前記真の出力を算出する、方法。
適用例４の方法によれば、ローター自身を負荷として捉えた場合における電動機の出力を、適切に算出することができる。さらに、電動機の出力が０を示す点と、電流値が０を示す点とが一致した表記とすることができる。
【００１３】
［適用例５］
適用例１に記載の方法であって、
前記真トルクを基準として、前記電動機の真の効率を算出する、方法。
適用例５の方法によれば、ローター自身を負荷として捉えた場合における電動機の効率を、適切に算出することができる。
【００１４】
［適用例６］
適用例５に記載の方法であって、
前記真の効率を、逆起電力と供給電圧との比によって算出する、方法。
適用例６の方法によれば、ローター自身を負荷として捉えた場合における電動機の効率を、電気的な値から適切に算出することができる。
【００１５】
［適用例７］
適用例５または６に記載の方法であって、
電流値が０を示す点において前記真の効率が１００％を示すように、前記真の効率を算出する、方法。
適用例７の方法によれば、ローター自身を負荷として捉えた場合における電動機の効率を、適切に算出することができる。さらに、電流値が０を示す点においても、電動機の効率が１００％に表示されるようにすることができる。
【００１６】
［適用例８］
適用例１に記載の方法であって、
前記真トルクを基準として、前記電動機の回転数を算出する、方法。
適用例８の方法によれば、電動機の回転数を適切に算出することができる。また、ローター自身の負荷が０である場合の回転数を算出することもできる。
【００１７】
［適用例９］
適用例８に記載の方法であって、
前記回転数を、逆起電力と逆起電力定数との比によって算出する、方法。
適用例９の方法によれば、ローター自身を負荷として捉えた場合における電動機の回転数を、電気的な値から適切に算出することができる。また、ローター自身の負荷が０であった場合の回転数を算出することもできる。
【００１８】
［適用例１０］
適用例１ないし９のいずれかに記載の方法であって、
逆起電力定数をＫｅとし、トルク定数をＫｔとした場合において、
Ｋｅ＝Ｋｔ
の式を用いて、前記電動機の特性を算出する、方法。
適用例１０の方法によれば、電動機の特性を適切に算出することができる。
【００１９】
［適用例１１］
電動機の制御装置であって、
前記電動機が有する電磁コイルの抵抗値と、
前記電動機へ供給される電圧の電圧値と、
前記電動機の無負荷時における電流値と、
前記電動機の無負荷時における回転数と、
に基づいて前記電動機の特性を算出する特性算出部と、
前記算出された電動機の特性に基づいて、前記電動機を制御する制御部と、
を備える、電動機の制御装置。
適用例１１の制御装置によれば、電動機の特性に基づいて、適切に電動機を制御することができる。
【００２０】
［適用例１２］
電動機であって、
適用例１１に記載の制御装置を備える、電動機。
適用例１２の電動機は、電動機の特性に基づいて、適切に制御される。
【００２１】
[適用例１３]
電動機の真の効率を算出する方法であって、
（ａ）前記電動機に発生する逆起電力を取得する工程と、
（ｂ）前記電動機へ供給される電圧の電圧値を取得する工程と、
（ｃ）前記逆起電力をＥｇとし、前記電圧値をＥｓとし、前記電動機の真の効率をηｒとする場合において、
ηｒ＝１００×Ｅｇ／Ｅｓ
の式にしたがって、前記電動機の真の効率ηｒを算出する工程と、
を備える方法。
適用例１３の方法では、ローター自身を負荷として捉えて、電動機の効率を算出する。このため、無負荷で電動機を回転させている場合にも、効率は０ではない値を示すことになる。したがって、適用例１３の方法によれば、電動機の効率を適切に算出することができる。
【００２２】
［適用例１４］
適用例１３に記載の方法であって、
前記工程（ｃ）は、無負荷時における前記逆起電力をＥｇｎｌとし、無負荷時における前記電動機の真の効率をηｒｎｌとする場合において、
ηｒｎｌ＝１００×Ｅｇｎｌ／Ｅｓ
の式にしたがって、無負荷時における前記電動機の真の効率ηｒｎｌを算出する工程を含む、方法。
適用例１４の方法では、無負荷で電動機を回転させている場合における電動機の効率を適切に算出することができる。この無負荷時における効率が１００％に近い電動機ほど、ローターによる損失が小さい電動機であると評価することができる。
【００２３】
［適用例１５］
適用例１から適用例１０、適用例１３、適用例１４のいずれかに記載の方法であって、前記電動機に対してＰＷＭ駆動する場合には、供給電圧にデューティー比を掛けた値を実効電圧値として用いる、方法。
適用例１５の方法によれば、ＰＷＭ駆動の場合は、ディーティ比を掛けた実効電圧値を用いることにより、ＰＷＭ駆動下における電動機の特性を容易に算出することができる。
【００２４】
［適用例１６］
適用例１から適用例１０、適用例１３から適用例１５のいずれかに記載の方法であって、前記電磁コイルが３相スター結線されている場合には、前記電動機の電磁コイルの総抵抗として、前記電磁コイル単体の抵抗値の２倍の抵抗値を用いる、方法。
適用例１６の方法によれば、電動機の電磁コイルが３相スター結線されている場合でも、電動機の特性を容易に算出することができる。
【００２５】
なお、本発明は、種々の態様で実現することが可能である。例えば、電動機の特性算出方法および装置、電動機の特性算出システム、それらの方法または装置の機能を実現するための集積回路、コンピュータプログラム、そのコンピュータプログラムを記録した記録媒体等の形態で実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の一実施例としての測定対象となる電動機の構成を示す模式図である。
【図２】第１実施例における電動機特性取得装置の構成を示すブロック図である。
【図３】電動機の特性を取得する工程を示すフローチャートである。
【図４】従来の表記方法によって電動機の特性を描いたグラフと、新しい表記方法によって電動機の特性を描いたグラフである。
【図５】電動機が理論上発生させることのできる真トルクＴｒと電磁コイルに流れる電流値Ｉとの関係を示すグラフである。
【図６】電動機が理論上発生させることのできる真トルクＴｒと電動機の回転数Ｎとの関係を示すグラフである。
【図７】電動機が理論上発生させることのできる真トルクＴｒと電動機の真出力Ｐｒとの関係を示すグラフである。
【図８】電動機が理論上発生させることのできる真トルクＴｒと電動機の真効率ηｒとの関係を示すグラフである。
【図９】電動機の各種の特性を算出した結果を示す表である。
【図１０】図９による算出結果に基づいて真トルクＴｒと電流値Ｉとの関係を示すグラフである。
【図１１】図９による算出結果に基づいて真トルクＴｒと回転数Ｎとの関係を示すグラフである。
【図１２】図９による算出結果に基づいて真トルクＴｒと真出力Ｐｒとの関係を示すグラフである。
【図１３】図９による算出結果に基づいて真トルクＴｒと真効率ηｒとの関係を示すグラフである。
【図１４】ソフトウェアによるグラフの表記方法の手順を示すフローチャートである。
【図１５】第２実施例における電動機特性取得装置の構成を示すブロック図である。
【図１６】電動機の構成を、電磁コイルのインダクタンスを考慮して示す説明図である。
【図１７】ＰＷＭ駆動における供給電圧と、電磁コイルに流れる電流を示す説明図である。
【図１８】第３の実施例の変形例を示す説明図である。
【図１９】第４の実施例を示す説明図である。
【図２０】変形例６を示す説明図である。
【図２１】本発明の変形例によるモーターを利用したプロジェクターを示す説明図である。
【図２２】本発明の変形例によるモーターを利用した燃料電池式携帯電話を示す説明図である。
【図２３】本発明の変形例によるモーター／発電機を利用した移動体の一例としての電動自転車（電動アシスト自転車）を示す説明図である。
【図２４】本発明の変形例によるモーターを利用したロボットの一例を示す説明図である。
【図２５】本発明の変形例によるモーターを利用した鉄道車両を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
次に、本発明の実施の形態を実施例に基づいて以下の順序で説明する。
Ａ．第１実施例：
Ｂ．第２実施例：
Ｃ．第３実施例：
Ｄ．第４実施例：
Ｅ．変形例：
Ｆ．応用例： 
【００２８】
Ａ．第１実施例：
図１は、本発明の一実施例としての測定対象となる電動機１００の構成を示す模式図である。電動機１００は、永久磁石を有するローター部１０と、電磁コイル２０と、ＰＷＭドライバー２２と、ホールＩＣ２６と、ＰＷＭ制御部２８とを備えている。また、電動機１００は、電源２４に接続されており、電源電圧として供給電圧値Ｅｓ［Ｖ］が供給されている。
【００２９】
ホールＩＣ２６は、ローター部１０の回転位置に応じたセンサー信号ＳＳＡを生成する。センサー信号ＳＳＡは、ＰＷＭ制御部２８に供給される。ＰＷＭ制御部２８は、センサー信号ＳＳＡに応じて、ＰＷＭドライバー２２の２つのスイッチＳ１、Ｓ２を切り替える。この結果、電磁コイル２０に流れる電流の向きが入れ替わる。そして、電磁コイル２０に流れる電流の向きが入れ替わることによって、電磁コイル２０の磁化方向が入れ替わり、ローター部１０は回転することができる。電磁コイル２０は、内部抵抗３１と、逆起電力Ｅｇとして模擬されている。逆起電力Ｅｇ［Ｖ］は、電磁コイル２０に流れる電流の方向とは逆向きに発生する。内部抵抗３１は、抵抗値Ｒｄｃ［Ω］を有する。
【００３０】
本実施例では、電磁コイル２０の抵抗値Ｒｄｃと、供給電圧値Ｅｓと、無負荷で電動機１００を回転させた場合の回転数Ｎｎｌ［ｒｐｍ］と、無負荷で電動機１００を回転させた場合に電磁コイル２０に流れる電流値Ｉｎｌ［Ａ］とを測定することによって、電動機１００の各種の特性を算出する。ここで、電動機の特性とは、逆起電力定数Ｋｅ、トルク−電流特性、トルク−回転数特性、トルク−仕事特性、トルク−効率特性等を意味する。また、本明細書において、「無負荷」とは、ローター部１０に外部負荷が接続されていない状態を意味する。
【００３１】
図２は、第１実施例における電動機特性取得装置２００の構成を示すブロック図である。電動機特性取得装置２００は、回転速度測定部２０２と、抵抗値測定部２０４と、供給電圧値測定部２０６と、電流値測定部２０８と、演算部２１０とを備えている。回転速度測定部２０２は、カップリング２１４を介して、電動機１００の回転軸１０２と接続されている。回転速度測定部２０２は、無負荷で電動機１００を回転させた場合の回転数Ｎｎｌを測定する。以下では、無負荷で電動機１００を回転させた場合の回転数Ｎｎｌを「無負荷回転数Ｎｎｌ」とも呼ぶ。この無負荷回転数Ｎｎｌは、演算部２１０に供給される。
【００３２】
供給電圧値測定部２０６は、電源２４（図１）から電動機１００に供給される供給電圧値Ｅｓを測定する。電流値測定部２０８は、無負荷で電動機１００を回転させた場合に電磁コイル２０（図１）に流れる電流値Ｉｎｌを測定する。以下では、無負荷で電動機１００を回転させた場合に電磁コイル２０に流れる電流値Ｉｎｌを、「無負荷電流値Ｉｎｌ」とも呼ぶ。この無負荷電流値Ｉｎｌは、演算部２１０に供給される。
【００３３】
抵抗値測定部２０４は、電磁コイル２０の内部抵抗３１（図１）の抵抗値Ｒｄｃを測定する。電磁コイル２０の抵抗値Ｒｄｃは、逆起電力Ｅｇが発生していない状態において電磁コイル２０に流れている電流値Ｉと、供給電圧値Ｅｓとの関係から求めることができる。その際、抵抗値Ｒｄｃがジュール熱の影響を受けないように、電流値Ｉまたは供給電圧値Ｅｓを制御することが好ましい。なお、逆起電力Ｅｇが発生していない状態は、例えば、ローター部１０を停止させる目的の機械角位置で回転しないように固定し、ＰＷＭドライバー２２のスイッチＳ１，Ｓ２を固定した状態にすることによって実現することができる。測定された抵抗値Ｒｄｃは、演算部２１０に供給される。
【００３４】
演算部２１０は、抵抗値Ｒｄｃと、供給電圧値Ｅｓと、無負荷電流値Ｉｎｌと、無負荷回転数Ｎｎｌとに基づいて、電動機の特性を算出する。この算出方法については後述する。演算部２１０によって算出された電動機１００の特性は、表示装置２１２によって表示される。
【００３５】
図３は、電動機の特性を取得する工程を示すフローチャートである。ステップＳ１０では、電磁コイル２０の抵抗値Ｒｄｃを測定する。ステップＳ２０では、電動機１００への供給電圧値Ｅｓを測定する。ステップＳ３０では、無負荷で電動機１００を回転させた場合における回転数Ｎｎｌを測定する。ステップＳ４０では、無負荷で電動機１００を回転させた場合における電流値Ｉｎｌを測定する。ステップＳ５０では、抵抗値Ｒｄｃと、供給電圧値Ｅｓと、無負荷回転数Ｎｎｌと、無負荷電流値Ｉｎｌとに基づいて、電動機１００の特性を算出する。電動機１００の特性の算出方法については、後述する。
【００３６】
図４（Ａ）は、従来の表記方法によって電動機の特性を描いたグラフである。この図４（Ａ）には、電流値Ｉと、回転数Ｎと、出力Ｐと、効率ηとが示されている。図４（Ａ）の横軸は、電動機１００が外部負荷に対して発生させるトルクＴである。図４（Ａ）で示す従来の表記方法では、トルクＴ＝０となる無負荷時では、出力Ｐは０として算出される。その結果、この従来の表記方法では、電動機１００は無負荷時においてもローター部１０に対して仕事をしているにもかかわらず、無負荷時における効率ηは０％として算出されるという問題が生じる。なお、この図４（Ａ）には、無負荷回転数Ｎｎｌと、無負荷電流値Ｉｎｌとが示されている。
【００３７】
図４（Ｂ）は、新しい表記方法によって電動機の特性を描いたグラフである。この図４（Ｂ）で示すグラフは、無負荷時においても電動機１００はローター部１０に対して仕事をしているという考えに基づいて、描かれている。このため、図４（Ｂ）の横軸は、トルクＴとは異なる真トルクＴｒである。そして、真トルクＴｒ＝Ｔｒｎｌの軸が、従来の無負荷点（トルクＴ＝０）に対応している。この真トルクＴｒについては後述する。さらに、図４（Ｂ）には、真トルクＴｒを基準として算出された真出力Ｐｒと、真効率ηｒとが示されている。この真出力Ｐｒは、無負荷時においても０ではない値を示す。また、真効率ηｒは、無負荷時においても０％ではない値を示し、真トルクＴｒ＝０の場合には１００％を示す。真出力Ｐｒと、真効率ηｒの算出方法については後述する。本実施例では、この新しい表記方法にしたがって、電動機の特性を算出する。すなわち、真トルクＴｒを基準として、電動機の特性を算出する。なお、この図４（Ｂ）には、無負荷回転数Ｎｎｌと、無負荷電流値Ｉｎｌの他に、内部トルクＴｒｎｌと、最大トルクＴｒｍａｘとが示されている。また、図４（Ｂ）によれば、真トルクＴｒを基準として電動機の特性を算出すると、真出力Ｐｒが０を示す点と、電流値Ｉが０を示す点とが一致することが理解できる。さらに、電流値Ｉが０を示す点においては、真効率ηｒは、１００％を示すことが理解できる。
【００３８】
図５は、電動機１００が理論上発生させることのできる真トルクＴｒと、電磁コイル２０に流れる電流値Ｉとの関係を示すグラフである。なお、図５には、最大トルクＴｒｍａｘと、内部トルクＴｒｎｌとが示されている。最大トルクＴｒｍａｘは、回転数Ｎ＝０の時に、電動機１００が発生させる始動トルクである。内部トルクＴｒｎｌは、無負荷で電動機１００を回転させている時に、電動機１００が発生させるトルクである。図６ないし図８においても同様である。
【００３９】
ここで、「真トルクＴｒ［Ｎ・ｍ］」について説明する。電動機１００のローター部１０は、電動機１００の内部負荷として考えることができる。したがって、電動機１００は、ローター部１０に外部負荷が接続されていない無負荷時においても、内部トルクＴｒｎｌ（以下では、無負荷真トルクＴｒｎｌとも呼ぶ。）を発生させて、ローター部１０を回転させていると考えることができる。つまり、無負荷時では、内部トルクＴｒｎｌと、ローター部１０による内部負荷（機械的損失を含む）とが釣り合っている。真トルクＴｒは、この内部トルクＴｒｎｌと、ローター部１０が外部負荷に対して発生させるトルク（以下では、外部トルクＴｏｕｔとも呼ぶ。）とを足したものである。換言すれば、真トルクＴｒは、ローター部１０の内部負荷が０（すなわち、ローター部１０による内部損失が０）であった場合に、電動機１００が外部に対して発生させることのできるトルクの理論値である。
【００４０】
真トルクＴｒ［Ｎ・ｍ］と電流値Ｉ［Ａ］との関係は、以下の（１）式で示される。
【数１】
2010045959.tif 000003
ここで、Ｋｔは、トルク定数である。トルク定数Ｋｔ［Ｎ・ｍ／Ａ］は、逆起電力定数Ｋｅ［Ｖ・ｓ／ｒａｄ］と同じ値とすることができる。以下では、逆起電力定数Ｋｅを用いて説明する。逆起電力定数Ｋｅは、以下の（２）式で示される。
【数２】
2010045959.tif 000004
ここで、ωｎｌは、無負荷で電動機１００を回転させた場合の角速度（以下では、無負荷角速度ωｎｌとも呼ぶ。）であり、Ｅｇｎｌは、無負荷で電動機１００を回転させた場合に電磁コイル２０に発生する逆起電力（以下では、無負荷逆起電力Ｅｇｎｌとも呼ぶ。）である。
【００４１】
（２）式における無負荷角速度ωｎｌ［ｒａｄ／ｓ］は、無負荷回転数Ｎｎｌ［ｒｐｍ］を用いて、以下の（３）式で示される。
【数３】
2010045959.tif 000005
また、（２）式における無負荷逆起電力Ｅｇｎｌは、電圧の釣り合いより、以下の（４）式で示される。
【数４】
2010045959.tif 000006
ここで、（３）、（４）式を、（２）式に代入すると、以下の（５）式となる。
【数５】
2010045959.tif 000007
（５）式から理解できるように、逆起電力定数Ｋｅ（＝トルク定数Ｋｔ）は、供給電圧値Ｅｓと、抵抗値Ｒｄｃと、無負荷電流値Ｉｎｌと、無負荷回転数Ｎｎｌとを測定することによって求めることができる。また、（４）式から理解できるように、無負荷逆起電力Ｅｇｎｌは、供給電圧値Ｅｓと、抵抗値Ｒｄｃと、無負荷電流値Ｉｎｌとを測定することによって求めることができる。
【００４２】
さらに、（５）式を、（１）式に代入すると、以下の（６）式となる。
【数６】
2010045959.tif 000008
（６）式から理解できるように、真トルクＴｒと電流値Ｉとの関係は、供給電圧値Ｅｓと、抵抗値Ｒｄｃと、無負荷電流値Ｉｎｌと、無負荷回転数Ｎｎｌとを測定することによって求めることができる。
【００４３】
また、図５で示すように、横軸を真トルクＴｒで表記すると、グラフは原点を通る。さらに、無負荷時の状態は、無負荷真トルクＴｒｎｌの位置で示される。以下で示す図６ないし図８においても同様である。なお、無負荷真トルクＴｒｎｌは、（６）式を変形した以下の（７）式によって求めることができる。
【数７】
2010045959.tif 000009
【００４４】
図６は、電動機１００が理論上発生させることのできる真トルクＴｒと、電動機１００の回転数Ｎとの関係を示すグラフである。まず、角速度ωは、逆起電力定数Ｋｅを用いて、以下の（８）式で示される。
【数８】
2010045959.tif 000010
（８）式における逆起電力Ｅｇは、電圧の釣り合いより、以下の（９）式で示される。
【数９】
2010045959.tif 000011
また、角速度ωと、回転数Ｎとの関係は、以下の（１０）式で示される。
【数１０】
2010045959.tif 000012
（８）、（９）式を（１０）式に代入して変形すると、以下の（１１）式となる。
【数１１】
2010045959.tif 000013
（１１）式から理解できるように、機械的な回転数Ｎは、逆起電力Ｅｇと逆起電力定数Ｋｅとの比によって算出することができる。さらに、回転数Ｎは、供給電圧値Ｅｓと、抵抗値Ｒｄｃと、電流値Ｉと、逆起電力定数Ｋｅとにより、電気的に算出することもできる。
【００４５】
（１）、（５）式を用いて、（１１）式を変形すると、以下の（１２）式となる。
【数１２】
2010045959.tif 000014
（１２）式から理解できるように、真トルクＴｒと回転数Ｎとの関係は、供給電圧値Ｅｓと、抵抗値Ｒｄｃと、無負荷電流値Ｉｎｌと、無負荷回転数Ｎｎｌとを測定することによって求めることができる。
【００４６】
図７は、電動機１００が理論上発生させることのできる真トルクＴｒと、電動機１００の真出力Ｐｒとの関係を示すグラフである。真トルクＴｒ［Ｎ・ｍ］と真出力Ｐｒ［Ｗ］との関係は、以下の（１３）式で示される。
【数１３】
2010045959.tif 000015
ここで、（１９）式を用いて（１２）式を変形すると、以下の（１４）式となる。
【数１４】
2010045959.tif 000016
（１４）式を（１３）式に代入すると、以下の（１５）式となる。
【数１５】
2010045959.tif 000017
（１５）式から理解できるように、真トルクＴｒと真出力Ｐｒとの関係は、供給電圧値Ｅｓと、抵抗値Ｒｄｃと、無負荷電流値Ｉｎｌと、無負荷回転数Ｎｎｌとを測定することによって求めることができる。また、図７によれば、無負荷時においても、真出力Ｐｒは０ではないことが理解できる。すなわち、電動機１００は、無負荷時においても、ローター部１０に対して仕事をしていることが理解できる。
【００４７】
図８は、電動機１００が理論上発生させることのできる真トルクＴｒと、電動機１００の真効率ηｒとの関係を示すグラフである。ここで、真効率ηｒ［％］とは、無負荷で電動機１００が回転している場合であっても、電動機１００はローター部１０に対して仕事をしていると考えた場合に算出される効率である。真効率ηｒは、以下の（１６）式で示される。
【数１６】
2010045959.tif 000018
（１６）式に、（１）、（１３）式を代入して変形すると、以下の（１７）式となる。
【数１７】
2010045959.tif 000019
（１７）式に、（８）式を代入すると、以下の（１８）式となる。
【数１８】
2010045959.tif 000020
（１８）式から理解できるように、真効率ηｒは、逆起電力Ｅｇと供給電圧値Ｅｓとの比によって示される。すなわち、真効率ηｒは、逆起電力Ｅｇと供給電圧値Ｅｓとを取得し、（１８）式で示される演算をすることによって、算出することができる。また、（１６）式と、（１８）式から以下の（１９）式が得られる。
【数１９】
2010045959.tif 000021
この（１９）式を変形すると、以下の（２０）式となる。
【数２０】
2010045959.tif 000022
（２０）式から理解できるように、真出力Ｐｒは、逆起電力Ｅｇと電流値Ｉとを乗算することにより算出することができる。
（２０）式に、（９）式を代入すると、以下の（２１）式となる。
【数２１】
2010045959.tif 000023
（２１）式から理解できるように、機械的な真出力Ｐｒは、電気的に算出することもできる。すなわち、真出力Ｐｒは、抵抗値Ｒｄｃと、電流値Ｉと、供給電圧値Ｅｓとから算出することもできる。
【００４８】
また、（１８）式を、（６）、（９）式を用いて変形すると、以下の（２２）式となる。
【数２２】
2010045959.tif 000024
（２２）式から理解できるように、真トルクＴｒと真効率ηｒとの関係は、供給電圧値Ｅｓと、抵抗値Ｒｄｃと、無負荷電流値Ｉｎｌと、無負荷回転数Ｎｎｌとを測定することによって求めることもできる。また、真トルクＴｒと真効率ηｒとの関係は直線状となり、無負荷時においても、真効率ηｒは０ではないことが理解できる。すなわち、従来の算出方法による効率とは異なり、無負荷時であっても、電動機１００の真効率ηｒは低下しないことが理解できる。さらに、真トルクＴｒ＝０の場合には、真効率ηｒ＝１００［％］となることも理解できる。
【００４９】
ここで、無負荷で電動機１００を回転させている場合について考察する。無負荷時の真効率ηｒｎｌ（以下では、無負荷真効率ηｒｎｌとも呼ぶ。）は、（２２）式に（７）式を代入することによって得られる以下の（２３）式で示される。
【数２３】
2010045959.tif 000025
（２３）式から理解できるように、無負荷真効率ηｒｎｌは、供給電圧値Ｅｓと、抵抗値Ｒｄｃと、無負荷電流値Ｉｎｌとを測定することによって求めることができる。また、無負荷真効率ηｒｎｌは、０ではない値を示す。この無負荷真効率ηｒｎｌは、無負荷時においても電動機１００はローター部１０に対して仕事をしていると考えた場合の効率である。この無負荷真効率ηｒｎｌが１００％に近い電動機ほど、ローター部による損失が小さい電動機であると評価することができる。なお、無負荷真効率ηｒｎｌは、無負荷時における無負荷逆起電力Ｅｇｎｌと、供給電圧値Ｅｓとを測定することによって求めることもできる。
【００５０】
また、上記（１６）式にＰｒ＝０、Ｉ＝０を代入すると、ηｒ＝０／０となり、数学上では不定になると思われる。しかし、実際には、（１６）式は、（１８）式で完全に置き換えることができるため、ηｒ＝０／０は１として成り立つことが証明できる。
【００５１】
図９は、電動機１００の各種の特性を算出した結果を示す表である。この図９は、以下で示す測定結果を得られた場合についての算出結果を示している。
供給電圧値Ｅｓ＝２０［Ｖ］
抵抗値Ｒｄｃ＝８０［Ω］
無負荷電流値Ｉｎｌ＝０．００３［Ａ］
無負荷回転数Ｎｎｌ＝１５３８［ｒｐｍ］
逆起電力定数Ｋｅは、上記４つの値に基づいて、以下の値に算出される。
逆起電力定数Ｋｅ＝０．１２３［Ｖ・ｓ／ｒａｄ］
この逆起電力定数Ｋｅに基づいて、電流値Ｉ［Ａ］と、逆起電力Ｅｇ［Ｖ］と、角速度ω［ｒａｄ］と、回転数Ｎ［ｒｐｍ］と、真出力Ｐｒ［Ｗ］と、真効率ηｒ［％］とが、真トルクＴｒ［Ｎ・ｍ］ごとにそれぞれ算出される。また、無負荷真トルクＴｒｎｌは、逆起電力定数Ｋｅと無負荷電流値Ｉｎｌとに基づいて、以下の値に算出される。
無負荷真トルクＴｒｎｌ＝０．０００３７［Ｎ・ｍ］
【００５２】
図１０は、図９による算出結果に基づいて、真トルクＴｒと電流値Ｉとの関係を示すグラフである。この図１０には、無負荷真トルクＴｒｎｌの値を示す直線が描かれている。すなわち、無負荷時における電動機１００の特性は、この直線とグラフとの交点で示される。以下で示す図１１ないし図１３においても同様である。
【００５３】
図１１は、図９による算出結果に基づいて、真トルクＴｒと回転数Ｎとの関係を示すグラフである。図１２は、図９による算出結果に基づいて、真トルクＴｒと真出力Ｐｒとの関係を示すグラフである。図１３は、図９による算出結果に基づいて、真トルクＴｒと真効率ηｒとの関係を示すグラフである。
【００５４】
このように、本実施例では、ローター部１０を電動機１００の負荷として捉え、真トルクＴｒを基準として、真効率ηｒを算出する。この真効率ηｒによれば、電動機１００の効率を適切に評価することができる。
【００５５】
また、供給電圧値Ｅｓと、抵抗値Ｒｄｃと、無負荷電流値Ｉｎｌと、無負荷回転数Ｎｎｌとを測定することによって、電動機１００の各種の特性を算出することが可能である。さらに、ブラシレスモーターの場合において、駆動制御方法が変更された場合には、再び上記４つの値を測定することによって、変更後の新たな特性を算出することが可能である。
【００５６】
図１４は、ソフトウェアによるグラフの表記方法の手順を示すフローチャートである。ステップＳ１１０では、電動機の始動時における電流値Ｉｓｔ（以下では、始動電流値Ｉｓｔとも呼ぶ。）を、以下の（２４）式にしたがって算出する。
【数２４】
2010045959.tif 000026
ステップＳ１２０では、無負荷角速度ωｎｌを、以下の（２５）式にしたがって算出する。
【数２５】
2010045959.tif 000027
ステップＳ１３０では、無負荷逆起電力Ｅｇｎｌを、以下の（２６）式にしたがって算出する。
【数２６】
2010045959.tif 000028
ステップＳ１４０では、逆起電力定数Ｋｅを、以下の（２７）式にしたがって算出する。
【数２７】
2010045959.tif 000029
【００５７】
ステップＳ１５０では、トルク定数Ｋｔを、以下の（２８）式にしたがって算出する。
【数２８】
2010045959.tif 000030
ステップＳ１６０では、最大トルクＴｒｍａｘを、以下の（２９）式にしたがって算出する。
【数２９】
2010045959.tif 000031
【００５８】
ステップＳ１７０では、真トルクＴｒの分解数Ｎｔを用いて、以下のフローにて真トルクＴｒ［ｉ］の配列値を決定する。
Ｔｓｔｐ＝Ｔｒｍａｘ／（Ｎｔ−１）；
ｎ＝０；
ｗｈｉｌｅ（ｎ＜Ｎｔ）｛
Ｔｒ［ｎ］＝ｎ×Ｔｓｔｐ；
ｎ＋＋；
｝
【００５９】
ステップＳ１８０では、以下のフローにて、各種の特性の配列値を決定する。
ｉ＝０；
ｗｈｉｌｅ（ｉ＜Ｎｔ）｛
電流値の配列    Ｉ［ｉ］＝Ｔｒ［ｉ］／Ｋｔ；
逆起電力の配列  Ｅｇ［ｉ］＝Ｅｓ−Ｒｄｃ×Ｉ［ｉ］；
回転数の配列    Ｎ［ｉ］＝６０／（２×π）×Ｅｇ［ｉ］／Ｋｅ；
真出力の配列    Ｐｒ［ｉ］＝Ｅｇ［ｉ］／Ｋｅ×Ｔｒ［ｉ］；
電力値の配列    Ｐｅ［ｉ］＝Ｅｓ×Ｉ［ｉ］；
真効率の配列    ηｒ［ｉ］＝Ｅｇ［ｉ］／Ｅｓ×１００；
ｉ＋＋；
｝
最大電力値    Ｐｅｍａｘ＝Ｅｓ×Ｉｓｔ；
理論回転数値  Ｎｍａｘ＝Ｎ［０］；
内部トルク    Ｔｒｎｌ＝Ｋｔ×Ｉｎｌ；
【００６０】
ステップＳ１９０では、決定した配列値に基づいて、図４（Ｂ）で示すグラフを表記する。以上の手順によれば、図４（Ｂ）で示す新表記方法によるグラフを、ソフトウェアによって表記することができる。
【００６１】
Ｂ．第２実施例：
図１５は、第２実施例における電動機特性取得装置３００の構成を示すブロック図である。図２で示した電動機特性取得装置２００との違いは、駆動用電動機３０２と、逆起電力測定部３０４とが設けられている点である。この電動機特性取得装置３００における演算部２１０は、逆起電力定数Ｋｅを以下のように算出する。
【００６２】
まず、測定対象となる電動機１００を、電圧が印加されていない状態にしておく。そして、駆動用電動機３０２は、測定対象となる電動機１００の回転軸１０２を回転させる。そうすると、電動機１００の電磁コイル２０（図１）には逆起電力Ｅｇが発生する。逆起電力測定部３０４は、逆起電力Ｅｇを測定し、演算部２１０に供給する。回転速度測定部２０２は、電動機１００の回転数Ｎを測定し、演算部２１０に供給する。演算部２１０は、回転数Ｎを角速度ωに変換し、以下の（３０）式にしたがって、逆起電力定数Ｋｅを算出する。
【数３０】
2010045959.tif 000032
逆起電力定数Ｋｅを算出した後は、演算部２１０は、第１実施例と同様に、電動機１００の特性を算出する。
【００６３】
なお、横軸に角速度ωをとり、縦軸に逆起電力Ｅｇをとったグラフを作成し、その傾きから逆起電力定数Ｋｅを算出することもできる。この場合、複数の角速度ωに対して逆起電力Ｅｇをそれぞれ測定し、最小二乗法を用いて、複数の点を近似するグラフを作成することが好ましい。
【００６４】
また、第２実施例における電動機特性取得装置３００では、逆起電力測定部３０４が逆起電力Ｅｇを測定する。このため、演算部２１０は、（１８）式にしたがって、逆起電力Ｅｇと、供給電圧値Ｅｓとに基づいて、真効率ηｒを算出することもできる。
【００６５】
Ｃ．第３の実施例：
第１、第２の実施例では、デューティー比が１の場合について説明したが、第３の実施例では、電動機１００をデューティー比Ｄｒ（０＜Ｄｒ＜１）でＰＷＭ駆動する場合について説明する。デューティー比Ｄｒが１でない場合には、電磁コイル２０への電圧の供給がオンになる期間とオフになる期間があるため、電流が変化する。電動機１００は、電磁コイル２０を有しているため、ＰＷＭ駆動においては、電流の変化による電磁コイル２０の誘導起電力を考慮する必要がある。
【００６６】
図１６は、電動機の構成を、電磁コイルのインダクタンスを考慮して示す説明図である。図１６に示す電動機は、図１に示す電動機と同じであるが、図１６では、電磁コイル２０のインダクタンスＬが示されている点が異なる。
【００６７】
図１７は、ＰＷＭ駆動における供給電圧と、電磁コイルに流れる電流を示す説明図である。ここでは、供給電圧Ｅｓのデューティー比をＤｒとし、デューティーの制御期間の長さをＵとしている。このとき、時刻０から時刻Ｄｒ×Ｕまでの期間は、電圧の供給がオンの期間である。電圧の供給がオフからオンに変化する場合、電磁コイル２０には、急に最大の電流が流れる訳ではなく、電流が徐々に増加していく。時刻Ｄｒ×Ｕから時刻Ｕまでの期間は、電圧の供給がオフの期間である。電圧の供給がオンからオフに変化する場合も同様に、電磁コイル２０に流れる電流は、急にゼロになる訳ではなく、徐々に減少していく。
【００６８】
電磁コイル２０への電圧の供給がオンの期間とオフの期間に分けて電動機１００の回路方程式を立てる。電磁コイル２０への電圧の供給がオンの期間（０≦ｔ≦Ｄｒ×Ｕ）では、電動機１００の回路方程式は（３１）式に示す式となる。この（３１）式は、第１の実施例の（４）式を変形し、電磁コイル２０による誘導起電力を加えた式である。
【数３１】
2010045959.tif 000033
【００６９】
（３１）式を解くと、（３２）式が得られる。
【数３２】
2010045959.tif 000034
【００７０】
ここで、定数Ａの具体的な値は、境界条件を定めることにより、求めることが可能である。しかし、定数Ａの値は、後の計算により相殺されて消えるので、ここではＡのまま残しておく。次に、電磁コイル２０への電圧の供給がオフの期間（Ｄｒ×Ｕ≦ｔ≦Ｕ）の回路方程式を立てる、この場合、電動機１００の回路方程式は、（３１）式においてＥｓ＝０とすればよく、具体的には、（３３）式に示す式となる。
【数３３】
2010045959.tif 000035
【００７１】
（３３）式を解くと、（３４）式が得られる。なお、定数Ｂの値も同様に求めることが可能であるが、定数Ａの値と同様に、後の計算により相殺されて消えるので、ここではＢのまま残しておく。
【数３４】
2010045959.tif 000036
【００７２】
ここで、（３５）式に示す境界条件により（３６）式が得られる。この境界条件は、（３２）式の終点と、（３４）式の始点とが、一致することによるものである。
【数３５】
2010045959.tif 000037
【数３６】
2010045959.tif 000038
【００７３】
（３６）式を変形すると（３７）式が得られる。
【数３７】
2010045959.tif 000039
【００７４】
また、（３８）式に示す境界条件により（３９）式が得られ、同様に（３９）式を変形すると、（４０）式が得られる。この境界条件は、（３２）式の始点と、（３４）式の終点とが、一致することによるものである。
【数３８】
2010045959.tif 000040
【数３９】
2010045959.tif 000041
【数４０】
2010045959.tif 000042
【００７５】
次に、電動機１００の平均電流を求める。平均電流Ｉは、（４１）式で算出することができる。
【数４１】
2010045959.tif 000043
【００７６】
（４１）式の分子第１項は、（４２）式のように変形することができ、分子第２項は、（４３）式のように変形することができる。
【数４２】
2010045959.tif 000044
【数４３】
2010045959.tif 000045
【００７７】
ここで、（４２）式の第１項と（４３）式の第１項を加えると、（４４）式が得られる。
【数４４】
2010045959.tif 000046
【００７８】
（４４）式に（３７）式、（４０）式を代入すると、（４５）式が得られる。
【数４５】
2010045959.tif 000047
【００７９】
次に（４２）式の第２項と（４３）式の第２項を加えると、（４６）式が得られる。
【数４６】
2010045959.tif 000048
【００８０】
その結果、（４１）式は、（４７）式のように変形することができる。（４７）式を見ればわかるように、（３２）式、（３４）式にあった定数Ａ、Ｂは、相殺され、消えている。
【数４７】
2010045959.tif 000049
【００８１】
（４７）式から明らかなように、電磁コイル２０のインダクタンスＬは、（４７）式に現れていない。これは、電磁コイル２０のインダクタンスとしての特徴を反映している。すなわち、電磁コイルを含む回路では、電圧の供給がオンの時には、電磁コイル２０にエネルギーが蓄積され、逆に電圧の供給がオフの時には、逆に電磁コイル２０からエネルギーが放出される。ＰＷＭの一周期を考えれば、電圧の供給がオンの時に電磁コイル２０に蓄積されるエネルギーの量と、電圧の供給がオフの時に電磁コイル２０から放出されるエネルギーの量は同じであることが判る。このように、電磁コイル２０では、インダクタンス成分により、エネルギーが消費されない。電磁コイル２０のインダクタンスＬの効果は、電圧の供給がオンの期間だけ、あるいは電圧の供給がオフの期間だけで見れば考慮する必要があるが、ＰＷＭ駆動の一周期を考えれば、相殺されるため、考慮する必要がない。その結果、ＰＷＭ駆動下では、Ｌの値を考慮する必要が無く、代わりにデューティー比Ｄｒを考慮すればよい。（４７）式を変形すると、（４８）式が得られる。
【数４８】
2010045959.tif 000050
【００８２】
（４８）式は、（９）式と比較すると、供給電圧が、（９）式ではＥｓとなっているのに対し、（４８）式ではＥｓ×Ｄｒになっている点が、異なるだけである。すなわち、第１の実施例におけるＥｓをＥｓ×Ｄｒとすることにより、ＰＷＭ駆動下における電動機１００の各種特性を求めることが可能となる。同様に、（９）式以外についても、ＰＷＭ駆動下では、それぞれ、電圧ＥｓをＥｓ×Ｄｒで置き換えた式とすればよい。
【００８３】
以上のように、供給電圧値Ｅｓと、抵抗値Ｒｄｃと、無負荷電流値Ｉｎｌと、無負荷回転数Ｎｎｌとを測定し、供給電圧値として供給電圧値Ｅｓにデューティー比Ｄｒを掛けたＥｓ×Ｄｒを新たな供給電圧値として用いることにより、ＰＷＭ駆動下における電動機１００の各種特性を算出することが可能である。
【００８４】
Ｃ２．第３の実施例の変形例：
図１８は、第３の実施例の変形例である。ここでは、１つの電気角の中に２つの駆動パルスが存在している。ここでは、駆動パルスのオンの期間（Ｄ１×Ｕ＋（Ｄ３×Ｕ−Ｄ２×Ｕ）を電気角の周期Ｕで割った値をデューティー比Ｄｒと呼ぶ。デューティー比は、Ｄ１＋（Ｄ３−Ｄ２）となる。
【００８５】
第３の実施例と同様にオンオフで４つの期間に分けて、各期間における方程式を立てて、各期間における電流を求めると、（４９）式〜（５２）式が得られる。なお、定数Ａ〜Ｄの値は境界条件を定めることにより具体的に求めることができるが、第３の実施例のときと同様に、後の計算により相殺されるので、ここでは、Ａ〜Ｄのままにしておく。
【数４９】
2010045959.tif 000051
【数５０】
2010045959.tif 000052
【数５１】
2010045959.tif 000053
【数５２】
2010045959.tif 000054
【００８６】
（４９）式の終点＝（５０）式の始点（いずれもｔ＝Ｄ１Ｕ）、（５０）式の終点＝（５１）式の始点（いずれもｔ＝Ｄ２Ｕ）、（５１）式の終点＝（５２）式の始点（いずれもｔ＝Ｄ３Ｕ）、（４９）式の始点（ｔ＝０）＝（５２）式の終点（ｔ＝Ｕ）、の４つの境界条件により、（５３）式〜（５６）式が得られる。
【数５３】
2010045959.tif 000055
【数５４】
2010045959.tif 000056
【数５５】
2010045959.tif 000057
【数５６】
2010045959.tif 000058
【００８７】
平均電流Ｉは、（５７）式で示すことができる。
【数５７】
2010045959.tif 000059
【００８８】
（５７）式の右辺分子第１項〜第４項はそれぞれ、（５８）式〜（６１）式のように変形できる。
【数５８】
2010045959.tif 000060
【数５９】
2010045959.tif 000061
【数６０】
2010045959.tif 000062
【数６１】
2010045959.tif 000063
【００８９】
（５８）式〜（６１）式の第１項を加えた後変形し、（５３）式〜（５６）式の結果を代入すると、（６２）式が得られる。すなわち、（５８）式〜（６１）式の第１項を加えた和はゼロになる。
【数６２】
2010045959.tif 000064
【００９０】
（５８）式〜（６１）式の第２項を加えると、（６３）式が得られる。
【数６３】
2010045959.tif 000065
【００９１】
したがって、平均電流Ｉは、（６４）式で示すことが出来る。
【数６４】
2010045959.tif 000066
【００９２】
（６４）式の結果は、（４７）式の結果と同じである。ここでは、電気角の１周期に２つのパルスがある場合について説明したが、３つ以上のパルスがある場合も同様に考えることが可能である。すなわち、（６４）式を適用することが可能である。なお、図１８（Ｂ）においては、各区間の電流のグラフが交わる点（点Ｗ，Ｘ、Ｙ、Ｚ）における電流の値は、同じであるとして模式的にグラフを描いているが、これらの点における電流の値はＤ１〜Ｄ３の値により変動する。
【００９３】
Ｄ．第４の実施例：
図１９は、第４の実施例を示す説明図である。第４の実施例は、図１９（Ａ）に示すように、電動機の３つの電磁コイル２０をスター結線にしている。ここで、スター結線の３つの端子をそれぞれ、端子Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗと呼ぶ。図１９（Ｂ）は、端子Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗに印可される電圧を示す説明図である。図１９（Ｃ）は、図１９（Ｂ）における期間Ｑ３を拡大して示す説明図である。
【００９４】
図１９（Ｃ）に示す期間Ｔ２、Ｔ４では、図１９（Ａ）の端子ＶｕとＶｖの間に電圧Ｅｓが印可され、端子Ｖｗは、ハイ・インピーダンスになっている。そして、電流は端子Ｖｕから端子Ｖｖに流れる。また、電磁コイル２０の内部抵抗をＲｄｃとすると、端子Ｖｕと端子Ｖｖの間の合成抵抗は、２Ｒｄｃである。また、期間Ｔ３では、端子ＶｕとＶｗの間に電圧Ｅｓが印可され、端子Ｖｖは、ハイ・インピーダンスになっている。そして、電流は端子Ｖｕから端子Ｖｗに流れる。なお、端子Ｖｕと端子Ｖｗの間の合成抵抗は、２Ｒｄｃである。また、期間Ｔ１、Ｔ５では、いずれの端子もハイ・インピーダンスになっており、いずれの端子Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗにも電流は流れない。
【００９５】
このような３相ＰＷＭ駆動においては、供給電圧値として、第３の実施例で示したように、供給電圧Ｅｓにデューティー比Ｄｒを掛けたＥｓ×Ｄｒを代わりに用いることができる。また、電磁コイルの抵抗値として、２Ｒｄｃを代わりに用いることが可能となる。例えば、実施例１で使用した（９）式は、（６５）式のようになる。他の式も同様である。
【数６５】
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【００９６】
ここで、合成抵抗値２Ｒｄｃは、逆起電力Ｅｇが発生していない状態において電動機１００に流れている電流値Ｉと、供給電圧値Ｅｓとの関係から求めることができる。具体的には、この逆起電力Ｅｇが発生していない状態は、例えば、ローター部１０（図１参照）を回転しないように固定し、図１９（Ｃ）の期間Ｔ２に示す状態を維持することにより、実現することが可能である。なお、このとき算出される抵抗値は、合成抵抗２Ｒｄｃである。
【００９７】
以上のように、３相ＰＷＭ駆動においても、供給電圧値Ｅｓと、抵抗値２Ｒｄｃと、無負荷電流値Ｉｎｌと、無負荷回転数Ｎｎｌとを測定することによって、ＰＷＭ駆動下における電動機１００の各種特性を算出することが可能である。
【００９８】
Ｅ．変形例：
なお、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
【００９９】
Ｅ１．変形例１：
上記実施例では、供給電圧値測定部２０６が供給電圧値Ｅｓを測定しているが、電動機１００に供給される電源の電圧値が判明している場合には、供給電圧値Ｅｓを測定することなく、判明している供給電圧値Ｅｓを演算部２１０に供給することとしてもよい。すなわち、電動機特性取得装置２００は、供給電圧値Ｅｓを取得すればよい。
【０１００】
Ｅ２．変形例２：
上記実施例では、抵抗値測定部２０４が抵抗値Ｒｄｃを測定しているが、電磁コイル２０の抵抗値が判明している場合には、抵抗値Ｒｄｃを測定することなく、判明している抵抗値Ｒｄｃを演算部２１０に供給することとしてもよい。すなわち、電動機特性取得装置２００は、抵抗値Ｒｄｃを取得すればよい。
【０１０１】
Ｅ３．変形例３：
上記実施例では、回転速度測定部２０２は、電動機１００の回転速度を、回転数Ｎ［ｒｐｍ］として測定している。しかし、回転速度測定部２０２は、電動機１００の回転速度を、角速度ω［ｒａｄ／ｓ］として測定し、角速度ωを演算部２１０に供給することとしてもよい。
【０１０２】
Ｅ４．変形例４：
電動機の特性の算出をコンピュータプログラムで実現する場合には、供給電圧値Ｅｓと、抵抗値Ｒｄｃと、無負荷電流値Ｉｎｌと、無負荷回転数Ｎｎｌとを予め測定しておき、得られた４つの値をコンピュータプログラムに取得させることとしてもよい。また、供給電圧値Ｅｓと、逆起電力Ｅｇとを予め測定しておき、得られた２つの値をコンピュータプログラムに取得させることとしてもよい。
【０１０３】
Ｅ５．変形例５：
上記第１実施例では、４つの値（供給電圧値Ｅｓ、抵抗値Ｒｄｃ、無負荷電流値Ｉｎｌ、無負荷回転数Ｎｎｌ）を測定して、電動機１００の効率等の特性を算出しているが、この代わりに、他の電気的な値を測定して、その測定された値から電動機１００の特性を算出することとしてもよい。
【０１０４】
Ｅ６．変形例６：
図２０は、変形例６を示す説明図である。本発明は、電動機の制御装置にも適用可能である。すなわち、電動機の制御装置は、電動機の特性を算出する特性算出部（演算部２１０）と、算出される電動機の特性に基づいて電動機を制御する制御部２１３と、を備えることとしてもよい。この特性算出部は、例えば、抵抗値Ｒｄｃと、供給電圧値Ｅｓと、無負荷電流値Ｉｎｌと、無負荷回転数Ｎｎｌと、に基づいて電動機の特性を算出する。このような制御装置によれば、適切に電動機を制御することが可能となる。また、この制御装置を備える電動機を実現することもできる。
【０１０５】
Ｆ．応用例：
本発明は、各種の装置に適用可能である。例えば、本発明は、ファンモーター、時計（針駆動）、ドラム式洗濯機（単一回転）、ジェットコースタ、振動モーターなどの種々の装置のモーターに適用可能である。本発明をファンモーターに適用した場合には、上述した種々の効果（低消費電力、低振動、低騒音、低回転ムラ、低発熱、高寿命）が特に顕著である。このようなファンモーターは、例えば、デジタル表示装置や、車載機器、燃料電池式パソコン、燃料電池式デジタルカメラ、燃料電池式ビデオカメラ、燃料電池式携帯電話などの燃料電池使用機器、プロジェクター等の各種装置のファンモーターとして使用することができる。本発明のモーターは、さらに、各種の家電機器や電子機器のモーターとしても利用可能である。例えば、光記憶装置や、磁気記憶装置、ポリゴンミラー駆動装置等において、本発明によるモーターをスピンドルモーターとして使用することが可能である。また、本発明によるモーターは、移動体やロボット用のモーターとしても利用可能である。
【０１０６】
図２１は、本発明の変形例によるモーターを利用したプロジェクターを示す説明図である。このプロジェクター３１００は、赤、緑、青の３色の色光を発光する３つの光源３１１０Ｒ、３１１０Ｇ、３１１０Ｂと、これらの３色の色光をそれぞれ変調する３つの液晶ライトバルブ３１４０Ｒ、３１４０Ｇ、３１４０Ｂと、変調された３色の色光を合成するクロスダイクロイックプリズム３１５０と、合成された３色の色光をスクリーンＳＣに投写する投写レンズ系３１６０と、プロジェクター内部を冷却するための冷却ファン３１７０と、プロジェクター３１００の全体を制御する制御部３１８０と、を備えている。冷却ファン３１７０を駆動するモーターとしては、上述した各種のブラシレスモーターを利用することができる。
【０１０７】
図２２（Ａ）〜（Ｃ）は、本発明の変形例によるモーターを利用した燃料電池式携帯電話を示す説明図である。図２２（Ａ）は携帯電話３２００の外観を示しており、図２２（Ｂ）は、内部構成の例を示している。携帯電話３２００は、携帯電話３２００の動作を制御するＭＰＵ３２１０と、ファン３２２０と、燃料電池３２３０とを備えている。燃料電池３２３０は、ＭＰＵ３２１０やファン３２２０に電源を供給する。ファン３２２０は、燃料電池３２３０への空気供給のために携帯電話３２００の外から内部へ送風するため、或いは、燃料電池３２３０で生成される水分を携帯電話３２００の内部から外に排出するためのものである。なお、ファン３２２０を図２２（Ｃ）のようにＭＰＵ３２１０の上に配置して、ＭＰＵ３２１０を冷却するようにしてもよい。ファン３２２０を駆動するモーターとしては、上述した各種のブラシレスモーターを利用することができる。
【０１０８】
図２３は、本発明の変形例によるモーター／発電機を利用した移動体の一例としての電動自転車（電動アシスト自転車）を示す説明図である。この自転車３３００は、前輪にモーター３３１０が設けられており、サドルの下方のフレームに制御回路３３２０と充電池３３３０とが設けられている。モーター３３１０は、充電池３３３０からの電力を利用して前輪を駆動することによって、走行をアシストする。また、ブレーキ時にはモーター３３１０で回生された電力が充電池３３３０に充電される。制御回路３３２０は、モーターの駆動と回生とを制御する回路である。このモーター３３１０としては、上述した各種のブラシレスモーターを利用することが可能である。
【０１０９】
図２４は、本発明の変形例によるモーターを利用したロボットの一例を示す説明図である。このロボット３４００は、第１と第２のアーム３４１０，３４２０と、モーター３４３０とを有している。このモーター３４３０は、被駆動部材としての第２のアーム３４２０を水平回転させる際に使用される。このモーター３４３０としては、上述した各種のブラシレスモーターを利用することが可能である。
【０１１０】
図２５は、本発明の変形例によるモーターを利用した鉄道車両を示す説明図である。この鉄道車両３５００は、モーター３５１０と、車輪３５２０とを有している。このモーター３５１０は、車輪３５２０を駆動する。さらに、モーター３５１０は、鉄道車両３５００の制動時には発電機として利用され、電力が回生される。このモーター３５１０としては、上述した各種のブラシレスモーターを利用することができる。
【０１１１】
以上、いくつかの実施例に基づいて本発明の実施の形態について説明してきたが、上記した発明の実施の形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨並びに特許請求の範囲を逸脱することなく、変更、改良され得るとともに、本発明にはその等価物が含まれることはもちろんである。
【符号の説明】
【０１１２】
１０…ローター部
２０…電磁コイル
２２…ＰＷＭドライバー
２４…電源
２６…ホールＩＣ
２８…ＰＷＭ制御部
３１…内部抵抗
１００…電動機
１０２…回転軸
２００…電動機特性取得装置
２０２…回転速度測定部
２０４…抵抗値測定部
２０６…供給電圧値測定部
２０８…電流値測定部
２１０…演算部
２１２…表示装置
２１３…制御部
２１４…カップリング
３００…電動機特性取得装置
３０２…駆動用電動機
３０４…逆起電力測定部
３１００…プロジェクター
３１１０…光源
３１４０…液晶ライトバルブ
３１５０…クロスダイクロイックプリズム
３１６０…投写レンズ系
３１７０…冷却ファン
３１８０…制御部
３２００…携帯電話
３２２０…ファン
３２３０…燃料電池
３３００…自転車
３３１０…モーター
３３２０…制御回路
３３３０…充電池
３４００…ロボット
３４１０…第１のアーム
３４２０…第２のアーム
３４３０…モーター
３５００…鉄道車両
３５１０…モーター
３５２０…車輪
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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