(57)【要約】【課題】簡便な構造で、ローター磁石の温度を非接触で求める。【解決手段】発明の温度検出装置は、ローターの回転方向にＮ極の磁極およびＳ極の磁極が配置されたローター磁石の温度を検出する温度検出装置である。この温度検出装置は、Ｎ極の磁極およびＳ極の磁極からの磁束を検出する磁気センサーと、磁気センサーの出力から磁束密度を求める磁束密度出部と、ローター磁石の温度と磁束密度とに関連する磁束温度情報と、磁束密度検出部で求められた磁束密度と、に基づいて、ローター磁石の温度を求める磁束温度変換部と、を備える。【選択図】図４
2015186271.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ローターの回転方向にＮ極の磁極およびＳ極の磁極が配置されたローター磁石の温度を検出する温度検出装置であって、
前記Ｎ極の磁極および前記Ｓ極の磁極からの磁束を検出する磁気センサーと、
前記磁気センサーの出力から磁束密度を求める磁束密度検出部と、
前記ローター磁石の温度と前記磁束密度とに関連する磁束温度情報と、前記磁束密度検出部で求められた磁束密度と、に基づいて、前記ローター磁石の温度を求める磁束温度変換部と、
を備える、温度検出装置。
【請求項２】
請求項１に記載の温度検出装置であって、
前記磁束温度情報は、
（ｉ）基準温度としての第１の温度における前記ローター磁石の第１の磁束密度、および、前記第１の温度と異なる第２の温度における前記ローター磁石の第２の磁束密度と、
（ｉｉ）前記第１の温度における前記第１の磁束密度、および、前記ローター磁石の温度の変化に対する磁束密度の変化の度合いを示す磁束温度係数と、
のうちの少なくとも一方を含み、
前記磁束温度変換部は、前記磁束温度情報をパラメーターとする演算により前記磁束密度検出部で求められた磁束密度に対応する前記ローター磁石の温度を求める、温度検出装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の温度検出装置であって、
前記磁束密度検出部で検出される磁束密度は、前記ローターの回転に応じて周期的に変化する前記磁気センサー出力の所定の周期タイミングにおける値に基づいて求められる値である、温度検出装置。
【請求項４】
請求項３に記載の温度検出装置であって、
前記磁束密度検出部で検出される磁束密度は、前記周期的に変化する前記磁気センサー出力の極値、前記極値の平均値、前記極値の実効値のうちのいずれかに基づいて求められる値である、温度検出装置。
【請求項５】
ローターであって、その回転方向にＮ極の磁極およびとＳ極の磁極が配置されたローター磁石が設けられたローターと、複数相の電磁コイルが設けられたステーターと、前記Ｎ極の磁極および前記Ｓ極の磁極からの磁束を検出する磁気センサーと、を有する電動モーターを備える駆動装置であって、
前記磁気センサーからの出力に基づいて、前記複数相の電磁コイルに対して駆動電流を供給することにより、前記電動モーターを駆動する駆動部と、
前記電動モーターの駆動力が要求駆動力となるように前記駆動部の動作を制御する駆動制御部と、
前記磁気センサーからの出力に基づいて、前記ローター磁石の温度を検出する温度検出部と、
を備えており、
前記温度検出部は、
前記ローターの回転に応じて周期的に変化する前記磁気センサーの出力から磁束密度を求める磁束密度検出部と、
前記ローター磁石の磁束密度の温度特性を示す磁束温度情報に基づいて、前記磁束密度検出部で求められた磁束密度に対応する前記ローター磁石の温度を求める磁束温度変換部と、
を備え、
前記駆動制御部は、
前記磁束温度変換部により求められたローター磁石の温度に応じて、前記電動モーターの駆動力が前記要求駆動力となるように制御する
ことを特徴とする駆動装置。
【請求項６】
請求項５に記載の駆動装置であって、
前記駆動制御部は、前記ローター磁石の前記磁束温度情報に基づいて、前記ローター磁石の温度における前記磁気センサーの出力を補正する温度補正係数を求め、
前記駆動部は、前記温度補正係数で補正された磁気センサー補正出力の変化に応じてパルス幅を変化させた駆動信号により前記駆動電流を前記複数相の電磁コイルに供給する
ことを特徴とする駆動装置。
【請求項７】
ローターであって、その回転方向にＮ極の磁極およびとＳ極の磁極が配置されたローター磁石が設けられたローターと、複数相の電磁コイルが設けられたステーターと、前記Ｎ極の磁極および前記Ｓ極の磁極からの磁束を検出する磁気センサーと、を有する電動モーターの制御方法であって、
前記ローターの回転に応じて周期的に変化する前記磁気センサーの出力に対応する磁束密度を求め、前記ローター磁石の磁束密度の温度特性を示す磁束温度情報に基づいて、求めた磁束密度に対応する前記ローター磁石の温度を求め、
前記ローター磁石の前記磁束温度情報に基づいて、前記複数相の電磁コイルに対して供給する前記電動モーターの駆動電流を前記ローター磁石の温度に応じた値に変化させることにより、前記電動モーターの駆動力が要求駆動力となるように制御する
ことを特徴とする制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動モーター等に備えられるローターにその回転方向に沿って設けられた永久磁石（以下、「ローター磁石」とも呼ばれる）の温度を検出する温度検出装置、温度検出装置で検出された温度に応じて動作する電動モーターを備える駆動装置、および、温度検出装置で検出された温度に応じて電動モーターの動作を制御する制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電動モーターの構成部材には、電磁コイルと永久磁石が含まれている。電磁コイルは流れる電流に応じて発熱し、装置内の温度を上昇させる。永久磁石の磁気特性は温度依存性を有している。従って、電磁コイルの発熱に応じた電動モーター内の温度変化は、永久磁石の磁気特性を変化させることになり、電動モーターの特性を変化させる。そこで、電動モーターを高精度に動作させるためには、永久磁石の温度変化により発生した特性変化に応じて電動モーターの動作を制御することが望まれる。また、そのためには、永久磁石の温度を測定することが望まれる。
【０００３】
ここで、永久磁石が電動モーターのローターにローターの回転に伴って回転するように設けられたローター磁石である場合には、測温抵抗体やサーミスタ、熱電対等の接触式の温度センサーを用いて測定することはできず、非接触でローター磁石の温度を検出することが望まれる。
【０００４】
特許文献１には、ローターの端面に密着固定され、光を透過するとともに温度変化に応じて屈折率が変化する透明リングの外周面に所定の入射角で入射レーザー光を入射させ、透明リングを透過して受光部で受光するレーザー光の受光量に応じた電気信号の出力値から透明リングの温度を演算し、ローターの温度を推定する技術が開示されている。また、特許文献２には、モーターローターに設けられたローター温度測定用の永久磁石の磁束をモーターはハウジングに設けられた磁束検出器で検出し、検出した磁束からモーターローターの温度を推定し、推知した温度が規定のしきい値以上となったときに、電動モーターのモーター電流またはモーター回転数を低下させる技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−３５２６５号公報
【特許文献２】特開２０１３−１２６２７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１および特許文献２のいずれにおいても、ローターの温度を検出するために電動モーター内に温度検出のための専用の機構を設けており、電動モーターの小型化、軽量化の点で十分ではない。具体的には、特許文献１では、透明リングと、レーザーの発光部および受光部とを設けている。また、特許文献２では、ローター温度測定用の永久磁石と、永久磁石の磁束を検出する磁束検出器とを設けている。そこで、ローター磁石あるいはローターの温度を簡便な構造で測定可能とし、装置の小型化、軽量化を可能とする技術の提供が望まれている。また、測定したローター磁石あるいはローターの温度に応じて電動モーターの動作を制御する技術の提供が望まれている。
【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、以下の形態として実現することが可能である。
【０００８】
（１）本発明の一形態によれば、ローターの回転方向にＮ極の磁極およびＳ極の磁極が配置されたローター磁石の温度を検出する温度検出装置が提供される。この温度検出装置は、前記Ｎ極の磁極および前記Ｓ極の磁極からの磁束を検出する磁気センサーと；前記磁気センサーの出力から磁束密度を求める磁束密検出部と；前記ローター磁石の温度と前記磁束密度とに関連する磁束温度情報と、前記磁束密度検出部で求められた磁束密度と、に基づいて、前記ローター磁石の温度を求める磁束温度変換部と；を備える。この形態の温度検出装置によれば、簡便な構造で、ローターの回転に伴って回転するローター磁石の温度を非接触で求めることができる。
【０００９】
（２）上記形態の温度検出装置において、前記磁束温度情報は、（ｉ）基準温度としての第１の温度における前記ローター磁石の第１の磁束密度、および、前記第１の温度と異なる第２の温度における前記ローター磁石の第２の磁束密度と、（ｉｉ）前記第１の温度における前記第１の磁束密度、および、前記ローター磁石の温度の変化に対する磁束密度の変化の度合いを示す磁束温度係数と、のうちの少なくとも一方を含む。前記磁束温度変換部は、前記磁束温度情報をパラメーターとする演算により前記磁束密度検出部で求められた磁束密度に対応する前記ローター磁石の温度を求めるようにしてもよい。この形態の温度検出装置によれば、磁束密度検出部で求められた磁束密度に対応するローター磁石の温度を容易に求めることが可能である。
【００１０】
（３）上記形態の温度検出装置において、前記磁束密度検出部で検出される磁束密度は、前記ローターの回転に応じて周期的に変化する前記磁気センサー出力の所定の周期タイミングにおける値に基づいて求められる値であるようにしてもよい。この形態の温度検出装置によれば、同じ周期タイミングでの磁束密度を検出することにより、タイミングの違いによる磁束密度の変化を抑制して、温度による磁束密度の変化を検出することができる。
【００１１】
（４）上記形態の温度検出装置において、前記磁束密度検出部で検出される磁束密度は、前記周期的に変化する前記磁気センサー出力の極値、前記極値の平均値、前記極値の実効値のうちのいずれかに基づいて求められる値としてもよい。この形態の温度検出装置によれば、安定に磁束密度を検出することができる。
【００１２】
（５）本発明の他の形態によれば、ローターであって、その回転方向にＮ極の磁極およびとＳ極の磁極が配置されたローター磁石が設けられたローターと、複数相の電磁コイルが設けられたステーターと、前記Ｎ極の磁極および前記Ｓ極の磁極からの磁束を検出する磁気センサーと、を有する電動モーターを備える駆動装置が提供される。この駆動装置は、前記磁気センサーからの出力に基づいて、前記複数相の電磁コイルに対して駆動電流を供給することにより、前記電動モーターを駆動する駆動部と；前記電動モーターの駆動力が要求駆動力となるように前記駆動部の動作を制御する駆動制御部と；前記磁気センサーからの出力に基づいて、前記ローター磁石の温度を検出する温度検出部と、を備えている。前記温度検出部は、前記ローターの回転に応じて周期的に変化する前記磁気センサーの出力から磁束密度を求める磁束密度検出部と；前記ローター磁石の磁束密度の温度特性を示す磁束温度情報に基づいて、前記磁束密度検出部で求められた磁束密度に対応する前記ローター磁石の温度を求める磁束温度変換部と、を備えている。前記駆動制御部は、前記磁束温度変換部により求められたローター磁石の温度に応じて、前記電動モーターの駆動力が前記要求駆動力となるように制御する。この形態の駆動装置によれば、温度検出部で検出したローター磁石の温度に応じて電動モーターの動作を制御することが可能である。
【００１３】
（６）上記形態の駆動装置において、前記駆動制御部は、前記ローター磁石の前記磁束温度情報に基づいて、前記ローター磁石の温度における前記磁気センサーの出力を補正する温度補正係数を求め、前記駆動部は、前記温度補正係数で補正された磁気センサー補正出力の変化に応じてパルス幅を変化させた駆動信号により前記駆動電流を前記複数相の電磁コイルに供給するようにしてもよい。この形態の駆動装置によれば、駆動電流をローター磁石の温度に応じた値に変化させることが可能であり、前記電動モーターの駆動力が前記要求駆動力となるように制御することが可能である。
【００１４】
なお、本発明は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、温度検出装置、駆動装置のほか、電動モーターの制御装置や電動モーターの制御方法等の種々の形態で実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】一実施形態としての駆動装置の概略構成を示す説明図である。
【図２】駆動部の構成を示す説明図である。
【図３】Ａ相のセンサー出力の波形とＡ相の駆動信号の波形の対応関係を示す説明図である。
【図４】温度検出部の構成を示す説明図である。
【図５】ローター磁石の磁束密度の温度特性の一例を示すグラフである。
【図６】Ａ相のセンサー出力ＳＡを示す説明図である。
【図７】Ａ相のセンサー出力ＳＡの温度変化について示す説明図である。
【図８】駆動制御部で実行される温度制御の一例を示す説明図である。
【図９】磁気センサーの配置の変形例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
Ａ．実施形態：
Ａ１．駆動装置：
図１は、一実施形態としての駆動装置の概略構成を示す説明図である。駆動装置は、電動モーター１０と制御装置４００と、を備えている。なお、図１（Ａ）は、電動モーター１０を中心軸２３０に平行な面（図１（Ｂ）の１Ａ−１Ａ切断面）で切った断面を模式的に示している。また、図１（Ａ）は、電動モーター１０の動作を制御する制御装置４００を示している。図１（Ｂ）は、電動モーター１０を中心軸２３０に垂直な面（図１（Ａ）の１Ｂ−１Ｂ切断面）で切った断面を模式的に示している。
【００１７】
電動モーター１０は、略円筒状のステーター１５が外側に配置され、略円筒状のローター２０が内側に配置されたインナーローター型モーターを例示している。ステーター１５およびローター２０は、ケーシング１１０内に収容されている。
【００１８】
ローター２０は、回転軸である中心軸２３０を有しており、中心軸２３０の外周には、略円筒状の磁石バックヨーク２３６が設けられている。磁石バックヨーク２３６の外周に沿って、複数（本例では６つ）のローター磁石２００が略円筒状に設けられている。複数のローター磁石２００は、中心軸２３０の中心から外部に向かう方向（放射方向）に磁化された永久磁石（「Ｎ極の永久磁石」とも呼ぶ）と、外部から中心に向かう方向（中心方向）に磁化された永久磁石（「Ｓ極の永久磁石」とも呼ぶ）とを対として、少なくとも一対のＮ極およびＳ極の永久磁石が用いられる。磁化方向が中心方向であるＳ極のローター磁石２００と、磁化方向が放射方向であるＮ極のローター磁石２００とは、円周方向に沿って交互に配置されている。中心軸２３０に沿った方向（以下、単に「軸方向」と呼ぶ）のローター磁石２００の端部には、磁石サイドヨーク２１５，２１６が設けられている。磁石サイドヨーク２１５，２１６は、軟磁性材で形成された略円環盤状の部材で構成されている。中心軸２３０は、炭素繊維強化プラスチック等の非磁性材で形成されて略円筒状部材で構成されている。中心軸２３０は、ボールベアリング等で構成された軸受け２４０によって支持されてケーシング１１０に取り付けられている。
【００１９】
ケーシング１１０は、略円筒形をした筐体である。ケーシングの内周に沿って、ステーター１５を構成する複数相の電磁コイルが配列されている。本例では、二相の電磁コイル１００Ａ，１００Ｂが配列されている。なお、電磁コイル１００Ａ，１００Ｂを合わせて電磁コイル１００とも呼ぶ。電磁コイル１００Ａ，１００Ｂとケーシング１１０との間には、コイルバックヨーク１１５が設けられている。コイルバックヨーク１１５の軸方向の長さは、ローター磁石２００の軸方向の長さとほぼ同じである。中心軸２３０からコイルバックヨーク１１５に向かって放射方向に放射線を引いたとき、放射線は、ローター磁石２００をちょうど貫く。すなわち、コイルバックヨーク１１５とローター磁石２００とは、重なっている。電磁コイル１００Ａ，１００Ｂは、それぞれ、導体配線に電流が流れたときに、ローター磁石２００の磁界によってローター２０に対して回転方向のローレンツ力を与える。これにより、ローター２０は、与えられたローレンツ力に応じて回転する。
【００２０】
ステーター１５には、さらに、ローター２０の位相を検出する位置センサーとしての磁気センサー３００が、電磁コイル１００Ａ，１００Ｂの各相に１つずつ、磁石サイドヨーク２１５に対向するように、すなわち、ローター磁石２００の軸方向の端部に対向するように配置されている。ただし、Ａ相用の磁気センサー３００とＢ相用の磁気センサー３００とは、ローター２０の回転方向に沿って、実効的に電気角２πの１／４位相（π／２）ずれるように、ケーシング１１０に固定されている回路基板３１０の上に回転方向に沿って配置されている。磁気センサーとしては例えば温度補償されたホール素子と増幅回路とを含む集積回路（「ホールＩＣ」と呼ばれる）を用いることができる。
【００２１】
制御装置４００は、電動モーター１０を駆動する駆動部５００と、電動モーター１０のローター磁石２００の温度を検出する温度検出装置としての温度検出部６００と、駆動部５００および温度検出部６００を制御する駆動制御部７００と、ローター磁石２００の磁束密度の温度特性に関する磁束温度情報８０２を格納する記憶部８００と、を備えている。
【００２２】
駆動制御部７００は、温度検出部６００にローター磁石の温度を検出させる。温度検出部６００は、記憶部８００に格納されている磁束温度情報８０２を駆動制御部７００から受け取って、後述するように、磁束温度情報８０２を利用してローター磁石２００の温度を検出する。また、駆動制御部７００は、後述するように、検出したローター磁石２００の温度および磁束温度情報８０２に基づいて、駆動部５００による電動モーター１０の駆動状態を補正制御し、電動モーター１０の動作を制御する。
【００２３】
駆動部５００は、駆動制御部７００からの駆動量の設定と、電動モーター１０のＡ相の磁気センサー３００からの出力ＳＡおよびＢ相の磁気センサー３００からの出力ＳＢと、に基づいて、電動モーター１０の電磁コイル１００Ａ，１００Ｂに交流の駆動信号ＤＡ，ＤＢを供給し、電動モーター１０を駆動する。なお、以下では、Ａ相の磁気センサー３００からの出力ＳＡを「Ａ相のセンサー出力ＳＡ」とも呼び、Ｂ相の磁気センサー３００からの出力ＳＢを「Ｂ相のセンサー出力ＳＢ」とも呼ぶ）。
【００２４】
図２は、駆動部５００の構成を示す説明図である。駆動部５００は、駆動量生成部５１０と、ＰＷＭ部５２０と、ドライバー部５３０と、を備えている。駆動量生成部５１０は、駆動制御部７００からの設定情報およびＡ相のセンサー出力ＳＡに基づいて、Ａ相のセンサー出力ＳＡの変化に応じて変化するＡ相の駆動量ＭＡを求めて出力するともに、Ｂ相のセンサー出力ＳＢに基づいて、Ｂ相のセンサー出力ＳＢの変化に応じて変化するＢ相の駆動量ＭＢを求めて出力する。なお、駆動制御部７００からの設定情報は、例えば、電動モーター１０への要求駆動力（例えば、トルク）に対応する駆動量の情報（例えば、電圧値、電流値、電力値）である。ＰＷＭ部５２０は、Ａ相の駆動量ＭＡに応じてＰＷＭ（パルス幅変調）されたＰＷＭ信号ＰＡを出力するとともに、Ｂ相の駆動量ＭＢに応じてＰＷＭされたＰＷＭ信号ＰＢを出力する。ドライバー部５３０は、ＰＷＭ信号ＰＡ、ＰＢを、要求駆動力に対応する駆動量としての駆動電流を電磁コイル１００Ａ，１００Ｂに供給できる駆動信号ＤＡ，ＤＢに変換し、電磁コイル１００Ａ，１００Ｂに供給する。
【００２５】
図３は、Ａ相のセンサー出力の波形とＡ相の駆動信号の波形の対応関係を示す説明図である。図中「Ｈｉｚ」は、駆動信号ＤＡによる駆動電圧および駆動電流がＡ相の電磁コイル１００Ａに非供給な状態、すなわち、Ａ相の電磁コイル１００Ａを未励磁状態とするハイインピーダンス状態を意味している。上記したように、Ａ相の駆動信号ＤＡはＡ相のセンサー出力ＳＡのアナログ波形に応じて変化する駆動量ＭＡでＰＷＭされたＰＷＭ信号ＰＡに対応している。従って、Ａ相の駆動信号ＤＡによって、Ａ相の電磁コイル１００ＡにＡ相のセンサー出力ＳＡの変化と対応するレベル変化を示す実効電圧を駆動電圧として供給し、電磁コイル１００Ａの抵抗値に応じた実効電流を駆動電流として供給することが可能である。なお、Ｂ相の駆動信号ＤＢもＡ相の駆動信号と同様である。
【００２６】
図４は、温度検出部の構成を示す説明図である。温度検出部６００は、磁束密度検出部６１０と、磁束温度変換部６２０と、を備えている。温度検出部６００は、以下で説明するように、磁束密度検出部６１０においてＡ相のセンサー出力ＳＡに基づいて磁束密度Ｂｒを検出し、磁束温度変換部６２０において磁束密度Ｂｒに対応する温度Ｔｒを求めることができる。すなわち、温度検出部６００は、本発明の温度検出装置に相当する。
【００２７】
Ａ２．温度検出：
図５は、ローター磁石の磁束密度の温度特性の一例を示すグラフである。図５は、縦軸を基準温度Ｔ０（本例では２０℃）における基準磁束密度Ｂ０に対する磁束密度Ｂｒ［Ｔ］の比（「磁束密度比」とも呼ぶ）ＲＢ（＝Ｂｒ／Ｂ０）とし、横軸を温度Ｔｒ［℃］としている。ローター磁石２００は、図５に示すように温度Ｔｒの変化に比例して磁束密度Ｂｒが変化する温度特性を有しており、例えば、下式（１）で表すことができる。
Ｔｒ＝（Ｂｒ／Ｂ０−１）／Ｋｐｔ＋Ｔ０  …（１）
ここで、Ｋｐｔは、温度変化に対する磁束密度変化の傾き（「温度係数」とも呼ぶ）であり、例えば、下式（２）で表すことができる。
Ｋｐｔ＝｛（Ｂ１−Ｂ０）／Ｂ０｝／（Ｔ１−Ｔ０）  …（２）
Ｔ１は基準温度Ｔ０とは異なる温度の一つであり、Ｂ１はその温度Ｔ１における磁束密度である。
【００２８】
従って、例えば、ローター磁石２００の磁束密度の温度特性を表す磁束温度情報として、基準温度Ｔ０と基準温度Ｔ０における基準磁束密度Ｂ０と温度係数Ｋｐｔとが既知であれば、式（１）の演算によって、磁束密度Ｂｒに対応するローター磁石２００の温度Ｔｒを求めることができる。
【００２９】
そこで、磁束温度変換部６２０（図４）は、記憶部８００に格納されている磁束温度情報８０２を受け取り、磁束温度情報８０２に含まれる基準温度Ｔ０と基準温度Ｔ０における基準磁束密度Ｂ０と温度係数Ｋｐｔを式（１）のパラメーターとして用いる。そして、磁束温度変換部６２０は、磁束密度検出部６１０で検出された磁束密度Ｂｒに対応するローター磁石２００の温度Ｔｒを式（１）の演算により求めることができる。
【００３０】
基準温度Ｔ０における基準磁束密度Ｂ０、および、温度係数Ｋｐｔを求めるための温度Ｔ１における磁束密度Ｂ１は、例えば、電動モーター１０の出荷前の調整時において、あらかじめ、基準温度Ｔ０の状態および基準温度Ｔ０とは異なる温度Ｔ１の状態で、それぞれの磁束密度Ｂ０および磁束密度Ｂ１を、磁束密度検出部６１０により求めることができる。また、温度係数Ｋｐｔは、式（２）の演算により求めることができる。求めた基準温度Ｔ０と基準磁束密度Ｂ０と温度係数Ｋｐｔとは、磁束温度情報８０２として記憶部８００に格納される。なお、基準温度Ｔ０とは異なる温度Ｔ１および温度Ｔ１における磁束密度Ｂ１を、温度係数Ｋｐｔに代えて磁束温度情報８０２としてもよい。この場合、磁束温度変換部６２０は、式（１）および式（２）の演算によって、検出した磁束密度Ｂｒに対応するローター磁石２００の温度Ｔｒを求めることができる。
【００３１】
ここで、磁束密度検出部６１０は、磁束温度変換部６２０におけるローター磁石２００の温度検出に用いられる磁束密度Ｂｒを、以下で説明するようにして、Ａ相のセンサー出力ＳＡから検出することができる。
【００３２】
図６は、Ａ相のセンサー出力ＳＡを示す説明図である。縦軸として、Ａ相のセンサー出力ＳＡを、ローター磁石２００によるＮ極側の検出出力が正でＳ極側の検出出力を負とした磁束密度Ｂｒに変換して示し、横軸として、電気角θを、Ｎ極とＳ極の一対のローター磁石２００の位相を２πとして示している。Ａ相のセンサー出力は、電気角２πを周期として正弦波状に変化する周期信号である。このため、理論的には、同じ電気角（「周期タイミング」とも呼ぶ）θにおけるＡ相のセンサー出力ＳＡの磁束密度Ｂｒ(θ)は、同一条件下においては同じ値となる。そこで、磁束密度検出部６１０は、あらかじめ定めた電気角θにおけるＡ相のセンサー出力ＳＡの値をサンプリングし、ローター磁石２００の磁束密度Ｂｒ（θ）として検出することができる。なお、電気角θは、例えば、下式（３）から求めることができる。
θ＝ｔａｎ−１（ＶＳＡ／ＶＳＢ）  …（３）
ここで、ＶＳＡはＡ相のセンサー出力ＳＡ値を示し、ＶＳＢはＢ相のセンサー出力ＳＢ値を示している。
【００３３】
ここで、電気角θとしては、例えば、θ＝π／２，３π／２を設定すれば、極性に関係なく磁束密度Ｂｒの最大値を検出することができる。そして、測定バラツキによる変動を吸収するために、一定数や一定期間等におけるサンプリングした値の平均値（例えば、移動平均法による平均値）や実効値等を用いるようにしてもよい。ただし、これに限定されるものではなく、上記したように、あらかじめ定めた電気角（周期タイミング）θで磁束密度Ｂｒを検出し、また、検出値の平均値や実効値を用いるようにしても良い。
【００３４】
なお、上記した製品出荷時等において磁束温度情報を求める際には、磁束密度検出部６１０における磁束密度検出と同様の周期タイミングでサンプリングした値に基づいて磁束密度を検出することが好ましい。
【００３５】
以上の説明では、温度検出部６１０は、ローター磁石２００の温度を検出するとして説明しているが、ローター磁石２００は回転する中心軸２３０に一体的に設けられていることから、温度検出部６１０は、実効的には、ローター２０の温度を検出するとしても差し支えない。
【００３６】
Ａ３．温度に応じた駆動制御：
駆動制御部７００は、以下で説明するように、温度検出部６００で検出したローター磁石２００の温度に応じて駆動部５００による駆動を制御する。
【００３７】
温度検出において説明したように（図５参照）、ローター磁石２００の磁束密度は温度に応じて変化するため、センサー出力ＳＡ，ＳＢのアナログ波形の振幅も変化する。図７は、Ａ相のセンサー出力ＳＡの温度変化について示す説明図である。図７の縦軸および横軸は図６と同様である。破線の波形は、設計上のセンサー出力波形（「基準波形」と呼ぶ）を示し、実線の波形は、温度上昇に伴って変化したセンサー出力波形（「温度変化波形」と呼ぶ）の一例を示している。基準波形および温度変化波形は、Ａ相のセンサー出力ＳＡを、ローター磁石２００によるＮ極側の検出出力が正でＳ極側の検出出力を負とした磁束密度Ｂｒで、基準波形の極致が±１となるように変換した波形である。
【００３８】
上記したように（図３参照）、駆動部５００は、センサー出力ＳＡ，ＳＢのアナログ波形に応じてＰＷＭされたＰＷＭ信号ＰＡ，ＰＢに対応する駆動信号ＤＡ，ＤＢを生成している。従って、温度上昇に伴って振幅が減少したセンサー出力ＳＡ，ＳＢのアナログ波形によるＰＷＭ信号は、設計上のアナログ波形によるＰＷＭ信号に比べて各ＰＷＭパルスのデューティー比が減少した状態となる。従って、温度変化に応じてローター磁石２００の磁束密度が変化し、センサー出力ＳＡ，ＳＢのアナログ波形が変化した場合、実効的な駆動電圧および駆動電流が変化し、電動モーターの駆動力（例えば、トルク）の変化を招く。
【００３９】
従って、駆動部５００の駆動量生成部５２０に入力されたセンサー出力ＳＡ，ＳＢをローター磁石２００の温度Ｔｒに応じて補正することにより、設計上のセンサー出力と同様になるようにしたセンサー補正出力に基づいて、ＰＷＭ信号ＰＡ，ＰＢを生成することが好ましい。
【００４０】
そこで、駆動制御部７００は、温度検出部６００で検出した温度Ｔｒに応じた温度補正係数ＫＴｒを求めて、駆動部５００の駆動量生成部５２０に供給する。駆動量生成部５２０は、入力されたセンサー出力ＳＡ，ＳＢを、受け取った温度補正係数ＫＴｒ倍することにより、設計上のセンサー出力となるように補正し、ＰＷＭ信号の生成に利用する。なお、温度補正係数ＫＴｒは、以下で説明するように求めることができる。
【００４１】
式（１）を変形すると、下式（４）のように表すことができる。
Ｂ０＝Ｂｒ／［（Ｔｒ−Ｔ０）・Ｋｐｔ＋１］  …（４）
基準磁束密度Ｂ０をセンサー出力の設計値とすれば、式（４）は温度Ｔｒにおける磁束密度Ｂｒのセンサー出力を基準磁束密度Ｂ０に補正する補正式となる。従って、温度補正係数ＫＴｒは下式（５）で表すことができる。
ＫＴｒ＝１／［（Ｔｒ−Ｔ０）・Ｋｐｔ＋１］  …（５）
【００４２】
また、温度上昇に伴ってローター磁石２００の磁束密度Ｂｒが減少することによっても、電動モーター１０の駆動力（トルク）が減少する。このため、電動モーター１０の駆動力を外部から設定された要求駆動力（「設定駆動力」とも呼ぶ）で動作させるためには、以下で説明するように補正することが好ましい。
【００４３】
電磁コイル１００Ａ，１００Ｂの温度Ｔｒにおける抵抗値Ｒｃｒ［Ω］は、下式（６）のように表すことができる。
Ｒｃｒ＝Ｒｃ０・［１＋Ｋｃ・（Ｔｒ−Ｔ０）］  …（６）
ここで、Ｒｃ０は基準温度Ｔ０におけるコイル抵抗値［Ω］であり、Ｋｃはコイル抵抗の温度係数［ｐｐｍ／℃］である。
【００４４】
式（６）に示すようにコイル抵抗値は温度上昇に応じて上昇する。このため、駆動電流Ｉｃが一定であったとしても、温度Ｔｒ（＞Ｔ０）における損失電力量Ｐｃｒ（＝Ｒｃｒ・Ｉｃ・Ｉｃ）は、基準温度Ｔ０における損失電力量Ｐｃ０（＝Ｒｃ０・Ｉｃ・Ｉｃ）よりも大きくなる。これにより、電磁コイル自体の温度が上昇し、近傍に存在するローター磁石２００が加熱されることになり、更にローター磁石２００の磁束密度が減少し（「減磁現象」と呼ばれる）、要求駆動力を得るための基準となる駆動電流Ｉｃでは、駆動力の減少を招く。このため、温度上昇によるローター磁石２００の減磁現象が発生した状態においても、要求駆動力としての要求トルクＴｃでの動作状態を保つためには、温度上昇による磁束密度の減少度合いに応じて駆動電流を、駆動電流Ｉｃよりも大きくなるように補正した駆動電流Ｉｃｒとすることが好ましい。
【００４５】
ここで、電動モーター１０の要求駆動力としての要求トルクＴｃを得るための基準温度Ｔ０における駆動電流Ｉｃは、トルク定数Ｋｔ［Ｎｍ／Ａｒｍｓ］を用いて、下式（７）のように表される。
Ｉｃ＝Ｔｃ／Ｋｔ  …（７）
【００４６】
従って、温度上昇によるローター磁石２００の減磁現象が発生した状態においても、要求トルクＴｃの状態を保つためには、温度上昇による磁束密度の減少度合いに応じて補正したトルク定数Ｋｔｒを用いて、下式（８）で表される駆動電流Ｉｃｒとすることが好ましい。
Ｉｃｒ＝Ｔｃ／Ｋｔｒ  …（８）
なお、補正トルク定数Ｋｔｒ［Ｎｍ／Ａｒｍｓ］は、例えば、上記した温度補正係数ＫＴｒ（式（５））を用いて、下式（９）で表すことができる。
Ｋｔｒ＝Ｋｔ／ＫＴｒ＝Ｋｔ／［１＋Ｋｐｔ・（Ｔｒ−Ｔ０）］  …（９）
【００４７】
そこで、駆動制御部７００は、温度検出部６００で検出した温度Ｔｒに応じた温度補正係数ＫＴｒでトルク定数Ｋｔを補正し、補正した補正トルク定数Ｋｔｒを用いて要求駆動力としての要求トルクＴｃを得るための駆動電流Ｉｃｒを求めて、駆動部５００の駆動量生成部５２０に供給する。駆動量生成部５２０は、受け取った駆動電流Ｉｃｒを、電磁コイル１００Ａ，１００Ｂに供給するようにＰＷＭ信号ＰＡ，ＰＢを生成することができる。なお、補正トルク定数Ｋｔｒは、式（９）からわかるように、磁束温度情報８２０に含まれている温度係数Ｋｐｔおよび基準温度Ｔ０と、検出した温度Ｔｒと、記憶部８００に格納されているトルク定数Ｋｔ（不図示）と、から求めることができる。
【００４８】
以上説明したように、駆動制御部７００は、温度検出部６００で検出したローター磁石２００の温度Ｔｒに応じて駆動部５００の動作を制御して電動モーター１０の動作を制御することができる。
【００４９】
図８は、駆動制御部で実行される温度制御の一例を示す説明図である。駆動制御部７００は、まず、温度検出部６００による温度検出を実行する。具体的には、温度検出部６００の磁束密度検出部６１０は、センサー出力ＳＡ，ＳＢから電気角θを検出し（ステップＳ１０２）、検出した電気角θがあらかじめ定めて周期タイミングである場合には、センサー出力ＳＡの値から磁束密度Ｂｒを検出する（ステップＳ１０４）。そして、温度検出部６００の磁束温度変換部６２０は、検出した磁束密度Ｂｒに対応する温度Ｔｒを上記式（１）による演算によって求める（ステップＳ１０６）。
【００５０】
次に、駆動制御部７００は、電動モーター１０の停止指令が外部の制御装置から出されておらず（ステップＳ１０８：ＮＯ）、検出した温度Ｔｒが記憶部８００に格納されている上限温度Ｔｕｐ（不図示）よりも低い場合（ステップＳ１１０：ＮＯ）には、検出した温度に応じた補正係数を導出する(ステップＳ１１２）。具体的には、上記したように、温度補正係数ＫＴｒ（式（４））および補正トルク係数Ｋｔｒ（式（９））を求める。そして、駆動制御部７００は、要求駆動力である要求トルクＴｃに対応する駆動量として駆動電流Ｉｃｒ（式（７））を求める（ステップＳ１１４）。そして、駆動制御部７００は、求めた温度補正係数ＫＴｒおよび駆動電流ＩｃｒをＰＷＭ制御値として駆動部５００に設定し（ステップＳ１１６）、駆動部５００は、検出した温度に応じた電動モーター１０の駆動を実行する。そして、駆動制御部７００は、ステップＳ１０２に戻って、ステップＳ１０２〜ステップＳ１１６の制御処理を実行する。
【００５１】
一方、駆動制御部７００は、電動モーター１０の停止指令が出された場合には（ステップＳ１０８：ＹＥＳ）、駆動部５００による電磁コイル１００の励磁（駆動電流の供給）を停止して、電動モーター１０の動作を停止し（ステップＳ１２０）、温度制御動作を終了する。また、駆動制御部７００は、検出した温度Ｔｒが上限温度Ｔｕｐ以上であった場合には、外部の制御装置へ電動モーター１０が温度異常となっている旨を出力し（ステップＳ１１８）、電動モーター１０の動作を停止する（ステップＳ１２０）。
【００５２】
以上のように、駆動制御部７００は、検出したローター磁石２００の温度Ｔｒに応じた電動モーター１０の制御を実行することができる。
【００５３】
Ａ４．効果：
以上説明したように、本実施形態では、温度検出部６００は、電動モーター１０の駆動信号ＤＡ，ＤＢを生成するために電動モーター１０から出力されるセンサー出力ＳＡ，ＳＢを利用して、ローター磁石２００の磁束密度Ｂｒを検出し、検出した磁束密度Ｂｒに対応する温度Ｔｒを検出する。これにより、従来技術のように、電動モーター１０内に温度検出のための専用の機構を設ける必要がなく、ローター磁石２００の温度の非接触な検出を簡便な構成で実現することができ、電動モーター１０の小型化、軽量化に寄与することができる。
【００５４】
また、検出したローター磁石２００の温度に応じて電動モーター１０に供給する駆動量としての駆動電流を制御することにより、ローター磁石２００の温度が変動して、ローター磁石２００に減磁現象が発生しても、電動モーター１０が所望の駆動力（要求駆動力）としての要求トルクを維持して動作するように制御することができる。従って、電動モーター１０の動作を安定に制御することが可能である。
【００５５】
Ｂ．変形例：
（１）変形例１
図９は、電動モーター内に設けられた磁気センサーの配置の変形例を示す説明図である。上記実施形態では、２つの磁気センサー３００を電気角でπ／２の位相差に相当する位置にずらして配置し、一方の磁気センサー３００からの出力をＡ相のセンサー出力ＳＡとし、他方の磁気センサー３００からの出力をＢ相のセンサー出力ＳＢとした場合を示している。これに対して、図９（Ａ）に示すように、電気角でπの位相差に相当する位置にずらして配置された２つの磁気センサーＳａｐ，Ｓａｎからの出力の差分を検出してＡ相のセンサー出力とし、電気角でπの位相差に相当する位置にずらして配置された２つの磁気センサーＳｂｐ，Ｓｂｎからの出力の差分を検出してＢ相のセンサー出力としてもよい。なお、Ａ相の一方の磁気センサーＳａｂとＢ相の一方の磁気センサーＳｂｐは電気角で＋π／２あるいは−π／２の位相差に相当する位置にずれるように配置され、Ａ相の他方の磁気センサーＳａｎとＢ相の他方の磁気センサーＳｂｎは電気角で＋π／２あるいは−π／２の位相差に相当する位置にずれるように配置される。なお、図９（Ａ）は、−π／２の位相差に相当する位置にずれるように配置されている。このようにすれば、より高精度な磁束密度の変化の検出が可能である。また、図９（Ｂ）に示すように、ローター磁石の磁化方向に沿ってＡ相の２つの磁気センサーＳａｐ，Ｓａｎを配置し、Ａ相の２つの磁気センサーＳａｐ，Ｓｂｐに対して交差する方向にＢ相の２つの磁気センサーＳｂｐ，Ｓｂｎを配置してもよい。
【００５６】
（２）変形例２
上記実施形態では、温度検出装置としての温度検出部６００は、Ａ相のセンサー出力ＳＡから検出した磁束密度Ｂｒからローター磁石２００の温度Ｔｒを検出しているが、Ｂ相のセンサー出力ＳＢから検出した磁束密度Ｂｒからローター磁石２００の温度Ｔｒを検出してもよい。また、両方のセンサー出力ＳＡ，ＳＢから検出した磁束密度Ｂｒからローター磁石２００の温度Ｔｒを検出してもよい。
【００５７】
（３）変形例３
上記実施形態では、２相の電磁コイル１００Ａ，１００Ｂで構成された電動モーター１０を例に説明したが、これに限定されるものではなく、３相式の電動モーター等の多相式の電動モーターに対しても同様に適用可能である。
【００５８】
（４）変形例４
上記実施形態では、電動モーター１０のローター２０に設けられたローター磁石２００の温度を検出する場合を例に説明したが、電動モーターに限定されるものではなく、一体的に形成されたローター磁石を有するローターを備える装置について、ローター、より具体的には、ローター磁石の温度を温度検出装置で検出するようにしてもよい。
【００５９】
（５）変形例５
上記実施形態では、電動モーター１０の外部の制御装置４００に駆動部５００、温度検出部６００、駆動制御部７００、および、記憶部８００を備えている例を説明したが、駆動部５００を電動モーター１０の内部に備えるようにしてもよく、また、駆動部５００および温度検出部６００を電動モーター１０の内部に備えるようにしてもよい。また、制御装置４００を電動モーター１０の内部に備えるようにしてもよい。
【００６０】
（５）変形例５
上記実施形態の駆動装置は、電動移動体や電動移動ロボットあるいは医療機器の駆動装置として適用することが可能である。
【００６１】
本発明は、上述の実施形態や実施例、変形例に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態、実施例、変形例中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部または全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。
【符号の説明】
【００６２】
１０…電動モーター
１５…ステーター
２０…ローター
１００…電磁コイル
１００Ａ…電磁コイル
１００Ｂ…電磁コイル
１１０…ケーシング
１１５…コイルバックヨーク
２００…ローター磁石
２１５，２１６…磁石サイドヨーク
２３０…中心軸
２４０…軸受け
２３６…磁石バックヨーク
３００…磁気センサー
３１０…回路基板
４００…制御装置
５００…駆動部
５１０…駆動量生成部
５２０…ＰＷＭ部
５３０…ドライバー部
６００…温度検出部
６１０…磁束密度検出部
６２０…磁束温度変換部
７００…駆動制御部
８００…記憶部
【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】
2015186271.tif 000009
【図８】
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【図９】
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