(57)【要約】  角度誤差を正確に推定して補正することができる位置検出器の角度誤差補正装置および角度誤差補正方法を得る。位置検出器は、電動機の回転位置を検出し、回転位置に応じて一意に決まる周期的な誤差を含み、角度誤差補正部は、位置検出器で検出された電動機の回転位置をα倍（αは２以上の整数）した後に、角度誤差推定値を用いて、角度誤差を補正するか、または、位置検出器で検出された電動機の回転位置に対して、角度誤差推定値を１／γ倍（γは正の数）した値を用いて、角度誤差を補正する。
2016117028.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動機の回転位置を検出し、前記回転位置に応じて一意に決まる周期的な誤差を含む位置検出器の角度誤差を補正する位置検出器の角度誤差補正装置であって、
前記位置検出器で検出された前記電動機の回転位置に対して、前記角度誤差を推定する角度誤差推定器と、
前記角度誤差推定器の出力である角度誤差推定値を用いて、前記角度誤差を補正する角度誤差補正部と、を備え、
前記角度誤差補正部は、前記位置検出器で検出された前記電動機の回転位置をα倍（αは２以上の整数）した後に、前記角度誤差推定値を用いて、前記角度誤差を補正する
位置検出器の角度誤差補正装置。
【請求項２】
電動機の回転位置を検出し、前記回転位置に応じて一意に決まる周期的な誤差を含む位置検出器の角度誤差を補正する位置検出器の角度誤差補正装置であって、
前記位置検出器で検出された前記電動機の回転位置に対して、前記角度誤差を推定する角度誤差推定器と、
前記角度誤差推定器の出力である角度誤差推定値を用いて、前記角度誤差を補正する角度誤差補正部と、を備え、
前記角度誤差補正部は、前記位置検出器で検出された前記電動機の回転位置に対して、前記角度誤差推定値を１／γ倍（γは正の数）した値を用いて、前記角度誤差を補正する
位置検出器の角度誤差補正装置。
【請求項３】
前記電動機に流れる電流を検出する電流検出部と、
前記電動機の回転位置を用いて、前記電流検出部で検出された電流を周波数解析し、前記角度誤差に対応した特定周波数成分の振幅を演算する周波数解析部と、をさらに備え、
前記角度誤差推定器は、前記周波数解析部で演算された振幅と前記電動機の回転位置とに基づいて、前記特定周波数成分からなる前記角度誤差を角度誤差推定値として推定する
請求項１または請求項２に記載の位置検出器の角度誤差補正装置。
【請求項４】
電動機の回転位置を検出し、前記回転位置に応じて一意に決まる周期的な誤差を含む位置検出器の角度誤差を補正する位置検出器の角度誤差補正装置によって実行される角度誤差補正方法であって、
前記角度誤差を角度誤差推定値として推定する角度誤差推定ステップと、
前記位置検出器で検出された前記電動機の回転位置に対して、前記角度誤差推定値を用いて、前記角度誤差を補正する角度誤差補正ステップと、を有し、
前記角度誤差補正ステップは、
前記位置検出器で検出された前記電動機の回転位置をα倍（αは２以上の整数）するステップと、
α倍された前記電動機の回転位置に対して、前記角度誤差推定値を用いて、前記角度誤差を補正するステップと、を含む
位置検出器の角度誤差補正方法。
【請求項５】
電動機の回転位置を検出し、前記回転位置に応じて一意に決まる周期的な誤差を含む位置検出器の角度誤差を補正する位置検出器の角度誤差補正装置によって実行される角度誤差補正方法であって、
前記角度誤差を角度誤差推定値として推定する角度誤差推定ステップと、
前記位置検出器で検出された前記電動機の回転位置に対して、前記角度誤差推定値を用いて、前記角度誤差を補正する角度誤差補正ステップと、を有し、
前記角度誤差補正ステップは、
前記角度誤差推定値を１／γ倍（γは正の数）するステップと、
前記位置検出器で検出された前記電動機の回転位置に対して、１／γ倍された前記角度誤差推定値を用いて、前記角度誤差を補正するステップと、を含む
位置検出器の角度誤差補正方法。
【請求項６】
前記電動機に流れる電流を検出する電流検出ステップと、
前記電動機の回転位置を用いて、前記電流検出ステップで検出された電流を周波数解析し、前記角度誤差に対応した特定周波数成分の振幅を演算する周波数解析ステップと、をさらに含み、
前記角度推定ステップは、前記周波数解析ステップで演算された振幅と前記電動機の回転位置とに基づいて、前記特定周波数成分からなる前記角度誤差を角度誤差推定値として推定する
請求項４または請求項５に記載の位置検出器の角度誤差補正方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えばエレベータ巻上機の制御装置、車載電動機の制御装置または工作機械の電動機の制御装置等に適用され、電動機の回転位置に応じて一意に決まる周期的な誤差を含む位置検出器の角度誤差を補正する位置検出器の角度誤差補正装置および角度誤差補正方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、角度検出器により、レゾルバにおいて検出された信号から角度信号を検出し、レゾルバの誤差波形がレゾルバ固有の決められたｎ次成分から構成されていること、および再現性があることを利用して、角度誤差推定器により、検出された角度信号を参照して位置誤差を算出し、当該位置誤差を微分して速度誤差信号を算出し、当該速度誤差信号を例えばフーリエ変換により周波数分析して周波数成分ごとの検出誤差を算出し、算出した検出誤差を合成して推定角度誤差信号を生成し、角度信号補正回路により、生成した推定角度誤差信号を用いて検出された角度信号を補正するレゾルバの角度検出装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−１４５３７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来技術には、以下のような課題がある。
従来のレゾルバ装置、レゾルバの角度検出装置を用いて速度検出をする場合、角度検出器で検出された角度信号を微分してモータの回転速度が検出され、この検出速度をフーリエ変換して角度誤差を推定している。ここで、検出速度を用いて角度誤差を推定する場合には、角度検出装置の位置分解能、および速度演算のサンプリング時間（時間分解能）によって、角度誤差の推定精度が決定される。そのため、位置分解能の低い角度検出装置では、量子化誤差が生じ、角度誤差の推定精度が十分に得られないという問題がある。【０００５】
また、従来例とは別の方法で角度誤差を推定する方法において、位置検出器の分解能を超えて、良好な推定精度の角度誤差が得られた場合であっても、得られた角度誤差を用いて位置検出器で検出された角度信号を補正するときに、位置検出器の分解能がボトルネックとなり、十分な補正効果を得ることができないという問題がある。【０００６】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、角度誤差を正確に推定するとともに、角度誤差を十分に補正することができる位置検出器の角度誤差補正装置および角度誤差補正方法を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明に係る位置検出器の角度誤差補正装置は、電動機の回転位置を検出し、回転位置に応じて一意に決まる周期的な誤差を含む位置検出器の角度誤差を補正する位置検出器の角度誤差補正装置であって、位置検出器で検出された電動機の回転位置に対して、角度誤差を推定する角度誤差推定器と、角度誤差推定器の出力である角度誤差推定値を用いて、角度誤差を補正する角度誤差補正部と、を備え、角度誤差補正部は、位置検出器で検出された電動機の回転位置をα倍（αは２以上の整数）した後に、角度誤差推定値を用いて、角度誤差を補正するものである。【０００８】
また、この発明に係る別の位置検出器の角度誤差補正装置は、電動機の回転位置を検出し、回転位置に応じて一意に決まる周期的な誤差を含む位置検出器の角度誤差を補正する位置検出器の角度誤差補正装置であって、位置検出器で検出された電動機の回転位置に対して、角度誤差を推定する角度誤差推定器と、角度誤差推定器の出力である角度誤差推定値を用いて、角度誤差を補正する角度誤差補正部と、を備え、角度誤差補正部は、位置検出器で検出された電動機の回転位置に対して、角度誤差推定値を１／γ倍（γは正の数）した値を用いて、角度誤差を補正するものである。
【発明の効果】
【０００９】
この発明に係る位置検出器の角度誤差補正装置によれば、位置検出器は、電動機の回転位置を検出し、回転位置に応じて一意に決まる周期的な誤差を含み、角度誤差推定器は、位置検出器で検出された電動機の回転位置に対して、角度誤差を推定し、角度誤差補正部は、角度誤差推定器の出力である角度誤差推定値を用いて、角度誤差を補正する。
このとき、角度誤差補正部は、位置検出器で検出された電動機の回転位置をα倍（αは２以上の整数）した後に、角度誤差推定値を用いて、角度誤差を補正するか、または、位置検出器で検出された電動機の回転位置に対して、角度誤差推定値を１／γ倍（γは正の数）した値を用いて、角度誤差を補正する。
そのため、補正する角度誤差補正値を位置検出器の分解能よりも高くすることが可能となるので、角度誤差を正確に推定するとともに、角度誤差を十分に補正することができる位置検出器の角度誤差補正装置および角度誤差補正方法を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】この発明に係る位置検出器の角度誤差補正装置を含む電動機の制御装置の全体構成を示すブロック図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係る位置検出器の角度誤差補正装置が適用された電動機の制御装置を示すブロック図である。
【図３】この発明の実施の形態１に係る位置検出器の角度誤差補正装置が適用された電動機の制御装置を示すブロック図である。
【図４】この発明の実施の形態１に係る位置検出器の角度誤差補正装置の位置検出器の検出誤差を例示するグラフである。
【図５】この発明の実施の形態１に係る位置検出器の角度誤差補正装置の角度誤差推定部を示すブロック図である。
【図６】この発明の実施の形態１に係る位置検出器の角度誤差補正装置の検出位置補正部を、角度誤差推定器および位置検出器と併せて示すブロック図である。
【図７】この発明の実施の形態１に係る位置検出器の角度誤差補正装置の効果を示す説明図である。
【図８】この発明の実施の形態２に係る位置検出器の角度誤差補正装置の検出位置補正部を、角度誤差推定器および位置検出器と併せて示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、この発明に係る位置検出器の角度誤差補正装置および角度誤差補正方法の好適な実施の形態につき図面を用いて説明するが、各図において同一、または相当する部分については、同一符号を付して説明する。
【００１２】
なお、以下の実施の形態では、電動機に流れる電流に基づいて、位置検出器からの出力である電動機の回転位置に含まれる位置依存性のある角度誤差を推定し、補正を行う位置検出器の角度誤差補正装置において、位置検出器の分解能によらず、角度誤差を十分に補正することができる方法について説明する。
また、以下の実施の形態では、電流に基づいて角度誤差を推定する推定方法を例に説明を行うが、推定方法が位置検出器の分解能に依存しない推定方法であれば、別の推定方法にも適用可能である。
【００１３】
実施の形態１．
図１は、この発明に係る位置検出器の角度誤差補正装置を含む電動機の制御装置の全体構成を示すブロック図である。また、図２、３は、この発明の実施の形態１に係る位置検出器の角度誤差補正装置が適用された電動機の制御装置を示すブロック図である。
【００１４】
図１〜３において、この電動機の制御装置は、速度指令値生成部１、速度制御器２、電流制御器３、インバータ４、電動機５、位置検出器６、電流センサ（電流検出部）７、速度演算部８、検出位置補正部（角度誤差補正部）９、位置演算部１１、座標変換器１２および角度誤差推定部２０を備えている。
【００１５】
速度指令値生成部１は、電動機５に対する速度指令値を生成して出力する。なお、図示していないが、速度指令値生成部１は、位置制御系を含んでいてもよい。速度指令値生成部１が位置制御系を含む場合であっても、この発明は、適用することができる。
【００１６】
速度制御器２は、速度指令値生成部１からの速度指令値と、速度演算部８で演算された電動機５の回転速度との差分を入力として、電動機５に対する電流指令値を生成して出力する。
【００１７】
速度演算部８は、位置検出器６からの出力である電動機５の回転位置が、検出位置補正部９で補正された位置情報に基づいて、電動機５の回転速度を演算して出力する。なお、速度演算部８は、最も簡単には、位置の時間微分によって回転速度を演算する。
【００１８】
また、速度演算部８は、位置検出器６の位置情報（例えば、光学式エンコーダのパルス数）をもとに速度演算を行ってもよい。また、速度演算部８は、時間を計測するための構成を含んでいてもよい。
【００１９】
電流制御器３は、速度制御器２からの電流指令値と、図２に示される電流センサ７からの出力である相電流、または図３に示される相電流を座標変換器１２でｄ−ｑ軸等に変換した電動機５の軸電流との差分を入力として、電動機５の電圧指令値を生成して出力する。
【００２０】
位置演算部１１は、検出位置補正部９で補正された位置情報に基づいて、電動機５の角度情報を演算して出力する。また、座標変換器１２は、電動機５をベクトル制御する場合に、電流センサ７からの相電流を、α−β軸、ｄ−ｑ軸またはγ−δ軸等、制御に適した座標に変換する。
【００２１】
検出位置補正部９は、位置検出器６からの出力である電動機５の回転位置に対して、角度誤差推定部２０からの出力である角度誤差推定値を加算または減算して、補正後の位置情報を出力する。なお、検出位置補正部９の詳細な機能については、後述する。
【００２２】
電流センサ７は、電動機５の電流を測定する。例えば、電動機５が三相電動機である場合には、二相の相電流を測定することが多いが、三相の相電流を測定してもよい。なお、図１〜３では、電流センサ７がインバータ４の出力電流を測定しているが、電流センサ７は、ワンシャント抵抗による電流測定法のように、インバータ４の母線電流を測定して、各相電流を推定してもよい。この場合であっても、この発明には何等影響を与えない。
【００２３】
インバータ４は、電流制御器３からの電圧指令値に基づいて、図示しない電源の電圧を、所望の可変電圧可変周波数に変換する。この発明では、一般的に販売されているインバータ装置のように、コンバータによって交流電圧を直流電圧に変換した後に、インバータによって直流電圧を交流電圧に変換する電力変換装置や、マトリクスコンバータのように、交流電圧を直接交流の可変電圧可変周波数に変換する電力変換装置を含む可変電圧可変周波数の電力変換装置を指す。
【００２４】
また、この発明の実施の形態１に係るインバータ４は、上述したインバータ４に加えて、座標変換の機能を含んでもよい。すなわち、電圧指令値がｄ−ｑ軸の電圧指令値である場合には、ｄ−ｑ軸の電圧指令値を相電圧または線間電圧に変換して、指令された電圧指令値に従った電圧に変換する座標変換機能も含めて、インバータ４と表現する。なお、図示していないが、インバータ４のデッドタイムを補正する装置または手段が設けられていても、この発明は、適用することができる。
【００２５】
位置検出器６は、例えば光学式エンコーダや磁気式エンコーダ、レゾルバのように、電動機５の制御に必要な電動機５の回転位置を検出する。また、位置検出器６は、図４に示されるように、出力される回転位置の情報には、電動機５の回転位置に応じて一意に決まる周期的な誤差を含んでいる。
【００２６】
ここで、電動機５の回転位置に応じて一意に決まる周期的な誤差とは、例えば上記特許文献１の段落００２０、００２１に記載されたレゾルバの検出誤差や、光学式エンコーダにおけるスリット不良によるパルス抜けおよびパルス間距離の不均衡のように、回転位置に応じて再現性のある誤差を指す。
【００２７】
以下、電動機５の回転位置に応じて一意に決まる周期的な誤差は、位置情報を角度に変換した角度誤差θerrとして表現する。なお、この発明は、位置検出器６が電動機５の回転位置に応じて一意に決まる周期的な誤差を含み、かつ角度誤差θerrの主成分次数が既知である場合に適用することができる。
【００２８】
位置検出器６の周期的な角度誤差θerrは、次式（１）のように、正弦波を用いて近似的に表すことができる。なお、正弦波による表記でも余弦波による表記でも本質的な違いはないので、この発明の実施の形態１では、正弦波による表記に統一する。
【００２９】
【数１】
2016117028.tif 000003
【００３０】
ただし、式（１）において、θmは電動機５の機械角度を示し、Ａ1はＮ1次の次数における誤差振幅を示し、Ａ2はＮ2次の次数における誤差振幅を示し、ＡnはＮn次の次数における誤差振幅を示し、φ1はＮ1次の次数における電動機５の機械角度に対する位相ずれ（誤差位相）を示し、φ2はＮ2次の次数における電動機５の機械角度に対する位相ずれを示し、φnはＮn次の次数における電動機５の機械角度に対する位相ずれを示している。
【００３１】
なお、式（１）のＮ1、Ｎ2…Ｎnの空間次数は、１、２…Ｎｎのように連続した整数である必要はなく、電動機５の回転位置に応じて一意に決まる周期的な誤差の主成分の空間次数である。ここでいう主成分とは、他の周波数の振幅に対して、その空間次数における振幅が大きなものを指す。
【００３２】
また、式（１）は、３つ以上の周波数成分を合成したものとして表記されているが、周期的な角度誤差θerrの周波数成分は、１つでも２つでも、またはそれ以上の成分から構成されていてもよい。
【００３３】
図５は、この発明の実施の形態１に係る位置検出器の角度誤差補正装置の角度誤差推定部を示すブロック図である。図５において、角度誤差推定部２０は、周波数解析部２１および角度誤差推定器２２を有している。
【００３４】
周波数解析部２１は、電流センサ７からの相電流と、位置検出器６からの出力である電動機５の回転位置が、検出位置補正部９で補正されて、位置演算部１１で演算された電動機５の角度情報とを入力として、入力電流の所望の周波数における振幅、または振幅および位相を得る。
【００３５】
ここで、周波数解析部２１は、フーリエ変換、フーリエ級数解析または高速フーリエ変換のように、入力する信号の所望の周波数における振幅および位相が得られる構成が望ましいが、ノッチフィルタやバンドパスフィルタを組み合わせたフィルタのように、所望の周波数信号を抽出し、振幅検出部や位相検出部によって、入力信号の所望の振幅や位相を演算する構成であってもよい。また、ここで用いるフィルタは、抵抗やコンデンサ、コイル等を組み合わせた電気的なものであっても、計算機内で行う処理であってもよい。
【００３６】
特に、この発明の実施の形態１においては、所望の周波数の振幅に比例した情報、または振幅のべき乗に比例した情報を検出できる構成であれば、周波数解析部２１の構成は問わない。また、図２では、相電流を入力としているが、図３に示されるように、相電流を座標変換したｄ軸電流、ｑ軸電流、γ軸電流、δ軸電流またはα軸電流、β軸電流の何れかの電流を入力としてもよい。
【００３７】
なお、ここでいう所望の周波数（特定周波数）の信号とは、位置検出器６の周期的な角度誤差θerrに起因する、角度誤差θerrの主成分と同じ周波数の信号を指す。また、この発明の実施の形態１では、所望の周波数を空間周波数として表すが、時間周波数であっても本質的な違いはない。
【００３８】
ここで、空間周波数とは、特定の区間、この発明の実施の形態１においては、電動機５の１回転における周波数をいう。また、電動機５の機械１回転における周期的なＮ個の波の信号を、空間次数のＮの波と呼ぶ。
【００３９】
位置検出器６を備えた電動機５の制御装置では、位置検出器６の誤差が電動機５の回転位置に応じた周期性を有することから、周波数解析は、空間周波数による解析が望ましく、上記式（１）でも、角度誤差θerrが空間周波数による表現となっており、さらに図１〜３に示された周波数解析部２１も、入力が空間周波数解析に対応した入力（電流および角度）になっている。
【００４０】
しかしながら、この発明の実施の形態１は、時間周波数による周波数解析にも適用することができ、時間周波数による周波数解析を行う場合には、電流および角度を入力とする代わりに、検出速度、時間計測部による計測時間および電流を入力として、周波数解析を行う。
【００４１】
角度誤差推定器２２は、周波数解析部２１の出力である所望の周波数成分の電流振幅値と、位置検出器６からの出力である電動機５の回転位置が、検出位置補正部９で補正されて、位置演算部１１で演算された電動機５の角度情報とを入力として、電動機５の回転位置に応じて一意に決まる周期的な角度誤差θerrを後述する推定方法によって推定し、角度誤差推定値を出力する。
【００４２】
ここで、検出位置補正部９の入力の一方が、位置検出器６の出力信号（電動機５の回転位置）なので、角度誤差推定器２２は、位置情報を出力する。すなわち、位置検出器６が光学式エンコーダで、その分解能が１０２４パルス／回転であり、角度誤差推定器２２の推定結果が１°である場合を考えると、角度誤差推定器２２は、１°に相当するパルス数３パルスを位置情報として出力する。
【００４３】
なお、上記式（１）で示されるように、角度誤差の周波数成分が複数ある場合には、逐次各成分で角度誤差を推定して足し合わせるか、または複数の周波数成分を同時に推定すればよい。このとき、逐次各成分で角度誤差を推定する場合に比べて、同時推定の場合には、推定時間を短縮することができる。ここでは、簡単のため、角度誤差が単一の周波数成分のみからなる場合について説明する。
【００４４】
ここで、電動機５の回転位置に応じて一意に決まる周期的な角度誤差を含む位置検出器６によって速度フィードバック制御を行うと、角度誤差と同一次数の周波数成分を含む電流脈動または電流指令値の脈動が発生することがわかっている。そのため、電流脈動を抑制するように角度誤差を推定して補正してやれば、角度誤差、および位置検出器６からの出力を用いて演算される電動機５の回転位置の誤差を小さくすることができる。
【００４５】
なお、位置検出器６が、電動機５の回転位置に応じて一意に決まる周期的な誤差を含む場合に、周波数解析部２１によって相電流の周波数解析を行うと、電動機５が永久磁石同期電動機であるときに、相電流に現れる電流脈動は、極対数をＰnとし、所望の周波数の次数をＮnとすると、機械次数でＰn±Ｎn次の次数となる。
【００４６】
そのため、相電流のうち、少なくとも１相の電流を周波数解析し、Ｐn＋Ｎn次またはＰn−Ｎn次の電流から、Ｐn＋Ｎn次またはＰn−Ｎn次の角度誤差を推定すればよい。ただし、Ｐn−Ｎn次の次数については、電動機５の極対数Ｐnよりも所望の周波数の次数Ｎnが大きい場合には、負の数となって存在しない可能性があるので、Ｐn＋Ｎn次の電流を周波数解析することが望ましい。また、推定を行う際は、定トルク、定速度運転が望ましい。
【００４７】
また、ｄ軸電流またはｑ軸電流の何れかを周波数解析部２１によって周波数解析する場合には、機械Ｎn次の次数の角度誤差によって、ｄｑ軸に現れる電流脈動成分は、Ｎn次と同一次数の脈動する成分を持つ。また、ｄ軸電流は、角度誤差によって生じる磁極ずれに起因して、トルク電流であるｑ軸電流が回り込んでくるので、角度誤差に相似の電流脈動となる。さらに、ｑ軸電流は、速度脈動が速度制御系を通して電流指令値の脈動となる。そのため、ｑ軸電流は、速度脈動の原因となる角度誤差相似の電流脈動となる。
【００４８】
そこで、例えば、角度誤差推定器２２は、周波数解析部２１における周波数解析によって得られたｄ軸電流またはｑ軸電流のＮn次の電流振幅を最小にするように、角度誤差を推定すればよい。
【００４９】
なお、ｄ軸電流またはｑ軸電流の何れかの電流検出値、または何れかの電流指令値で周波数解析を行う場合には、回り込んでくるｑ軸電流が一定の条件、すなわち一定加速度の条件で推定を行う。特に、加速度がゼロ、つまり一定速度で電動機５が回転しているという条件で推定を行うことが望ましい。
【００５０】
続いて、検出位置補正部９の詳細な機能について説明する。まず、位置検出器６からの出力である電動機５の回転位置に含まれる位置依存性のある角度誤差を推定し、補正を行う場合には、角度誤差推定部２０からの出力である角度誤差推定値を位置検出器６の位置情報に変換し、位置検出器６の検出値に合わせこんでいた。
【００５１】
例えば、位置検出器６が、出力の位置情報をＡＢ相で表す光学式エンコーダである場合には、光学式エンコーダのＡＢ相パルスをカウントしたものに、角度誤差推定値を光学式エンコーダの分解能Ｄに応じて離散化したものを適用して補正していた。
【００５２】
そのため、従来、角度誤差推定器の分解能Ｄ’は、位置検出器６の分解能Ｄと同一であった。このとき、位置検出器６および角度誤差推定器の１パルスあたりの角度は、次式（２）で表される。
【００５３】
３６０／Ｄ＝３６０／Ｄ’［°／パルス］      ・・・（２）
【００５４】
しかしながら、この発明の実施の形態１によれば、角度誤差推定部２０は、電動機５に流れる電流に基づいて角度誤差推定値を推定するので、角度誤差推定器２２の分解能Ｄ’は、電流センサ７の分解能によって決まり、角度誤差推定器の分解能Ｄ’が位置検出器６の分解能Ｄよりも高くなる場合が存在する（Ｄ’＞Ｄ）。
【００５５】
この場合には、角度誤差推定器２２からの角度誤差推定値を用いて位置検出器６の角度誤差を補正するときに、位置検出器６の分解能Ｄがボトルネックとなり、本来の角度誤差推定器２２の分解能Ｄ’よりも小さな位置検出器６の分解能Ｄでしか角度誤差を補正することができず、十分な補正効果を得ることができない。
【００５６】
具体的には、角度誤差推定器２２の分解能Ｄ’＝３６００（３６０／Ｄ’＝０．１［°／パルス］）であり、位置検出器６の分解能Ｄ＝７２０（３６０／Ｄ＝０．５［°／パルス］）である場合を考える。
【００５７】
このとき、角度誤差推定器２２は、０．１°刻みで角度誤差推定値を推定することができるものの、位置検出器６の角度誤差を補正する場合には、位置検出器６の分解能Ｄの影響を受けて、０．５°刻みで位置情報（パルス）を補正することになる。
【００５８】
そこで、この発明の実施の形態１では、角度誤差推定部２０からの角度誤差推定値を用いて位置検出器６の角度誤差を補正する場合に、位置検出器６の分解能Ｄをα倍（αは２以上の整数）することにより、検出位置補正部９の分解能を、位置検出器６の分解能Ｄよりも高いαＤとして、十分な補正効果を得ることができる方法について説明する。
【００５９】
図６は、この発明の実施の形態１に係る位置検出器の角度誤差補正装置の検出位置補正部を、角度誤差推定器および位置検出器と併せて示すブロック図である。図６において、検出位置補正部９は、高分解能位置変換部９１、離散化処理部９２、逓倍部９３、位置補正器９４および１／逓倍部９５を有している。
【００６０】
高分解能位置変換部９１は、角度誤差推定器２２からの角度誤差推定値を分解能αＤで離散化する。離散化処理部９２は、位置検出器６の位置情報を分解能Ｄで離散化する。逓倍部９３は、離散化処理部９２からの出力をα倍する。位置補正器９４は、逓倍部９３からの出力に対して、高分解能位置変換部９１で離散化された角度誤差推定値を適用し、補正後の位置情報を出力する。１／逓倍部９５は、位置補正器９４からの出力を１／α倍する。
【００６１】
このように、位置検出器６の検出値を離散化したものをα倍し、角度誤差推定値による補正を行い、その後、補正したものを１／α倍する。これにより、疑似的に、検出位置補正部９の分解能を、位置検出器６の分解能Ｄから、α倍のαＤに高くすることができる。このとき、検出位置補正部９の分解能αＤは、角度誤差推定器２２の分解能Ｄ’が上限となる。
【００６２】
具体的には、上記の例では、検出位置補正部９の分解能を、位置検出器６の分解能Ｄ＝７２０から、最大で角度誤差推定器２２の分解能Ｄ’＝３６００とすることができ、検出位置補正部９は、５倍の分解能で位置検出器６の角度誤差を補正することができる。
【００６３】
ここで、角度誤差推定値をθerr*とすると、角度誤差推定値θerr*を位置検出器６の分解能Ｄで離散化した場合の離散値Ｐｅは、次式（３）で表される。
【００６４】
Ｐｅ≒θerr*Ｄ／２π      ・・・（３）
【００６５】
また、角度誤差推定値θerr*を分解能αＤで離散化した場合の離散値Ｐｅ’について、次式（４）の関係が成立する。
Ｐｅ’≒θerr*αＤ／２π＝αＰｅ＋β      ・・・（４）
【００６６】
なお、式（４）において、βは、高分解能に離散化処理することによって、新たに見えるようになった離散値であり、β＜αとなる整数である。
【００６７】
このとき、位置検出器６の位置情報を分解能Ｄで離散化した場合の離散値をＰｓとすると、従来の補正後のパルス数がＰｓ−Ｐｅであるのに対して、この発明の実施の形態１による補正後のパルス数は、（αＰｓ−Ｐｅ’）／αとなり、次式（５）で表される。
【００６８】
（αＰｓ−Ｐｅ’）／α＝Ｐｓ−Ｐｅ’／α＝Ｐｓ−（αＰｅ＋β）／α＝Ｐｓ−Ｐｅ−β／α      ・・・（５）
【００６９】
ここで、式（５）より、この発明の実施の形態１によって、β／αの分だけ高精度に、位置検出器６の角度誤差を補正することができる。この発明の実施の形態１に係る位置検出器の角度誤差補正装置の効果を図７に示す。図７において、Ａは角度誤差推定値を示し、Ｂは従来の補正後のパルスを示し、Ｃはこの発明の実施の形態１による補正後のパルスを示している。
【００７０】
以上のように、実施の形態１によれば、位置検出器は、電動機の回転位置を検出し、回転位置に応じて一意に決まる周期的な誤差を含み、電流検出部は、電動機に流れる電流を検出し、周波数解析部は、電動機の回転位置を用いて、電流検出部で検出された電流を周波数解析し、角度誤差に対応した特定周波数成分の振幅を演算し、角度誤差推定器は、周波数解析部で演算された振幅と電動機の回転位置とに基づいて、特定周波数成分からなる角度誤差を角度誤差推定値として推定し、角度誤差補正部は、位置検出器で検出された電動機の回転位置に対して、角度誤差推定値を用いて、角度誤差を補正する。
このとき、角度誤差補正部は、位置検出器で検出された電動機の回転位置をα倍（αは２以上の整数）した後に、角度誤差推定値を用いて、角度誤差を補正する。
そのため、角度誤差を正確に推定するとともに、角度誤差を十分に補正することができる。
【００７１】
実施の形態２．
上記実施の形態１では、角度誤差推定部２０からの角度誤差推定値を用いて位置検出器６の角度誤差を補正する場合に、位置検出器６の分解能Ｄをα倍（αは２以上の整数）することにより、検出位置補正部９の分解能を、位置検出器６の分解能Ｄよりも高いαＤとして、十分な補正効果を得ることができる方法について説明した。
【００７２】
これに対して、実施の形態２では、角度誤差推定部２０からの角度誤差推定値を用いて位置検出器６の角度誤差を補正する場合に、分解能γＤ（γは正の数）で離散化された角度誤差推定値を１／γ倍することにより、位置検出器６の角度誤差を、位置検出器６の分解能Ｄよりも高い小数または分数パルスで補正することで、十分な補正効果を得ることができる方法について説明する。
【００７３】
図８は、この発明の実施の形態２に係る位置検出器の角度誤差補正装置の検出位置補正部を、角度誤差推定器および位置検出器と併せて示すブロック図である。図８において、検出位置補正部９は、高分解能位置変換部９１、離散化処理部９２、１／逓倍部９５および位置補正器９４を有している。
【００７４】
高分解能位置変換部９１は、角度誤差推定器２２からの角度誤差推定値を分解能γＤで離散化する。離散化処理部９２は、位置検出器６の位置情報を分解能Ｄで離散化する。１／逓倍部９５は、位置補正器９４からの出力を１／γ倍する。位置補正器９４は、離散化処理部９２からの出力に対して、高分解能位置変換部９１で離散化され、１／逓倍部９５で１／γ倍された角度誤差推定値を適用し、補正後の位置情報を出力する。
【００７５】
このように、角度誤差推定器２２からの角度誤差推定値を分解能γＤで離散化したものを１／γ倍し、これを用いて、位置検出器６の角度誤差を、位置検出器６の分解能Ｄよりも高い小数または分数パルスで補正する。
【００７６】
これにより、位置検出器６の分解能Ｄを基準とした場合に、１／γの分数パルスにより角度誤差を補正することができ、疑似的に、検出位置補正部９の分解能を、位置検出器６の分解能Ｄから、γ倍のγＤに高くすることができる。このとき、γは、角度誤差推定器２２の分解能Ｄ’と位置検出器６の分解能Ｄとの比率となる。
【００７７】
以上のように、実施の形態２によれば、位置検出器は、電動機の回転位置を検出し、回転位置に応じて一意に決まる周期的な誤差を含み、電流検出部は、電動機に流れる電流を検出し、周波数解析部は、電動機の回転位置を用いて、電流検出部で検出された電流を周波数解析し、角度誤差に対応した特定周波数成分の振幅を演算し、角度誤差推定器は、周波数解析部で演算された振幅と電動機の回転位置とに基づいて、特定周波数成分からなる角度誤差を角度誤差推定値として推定し、角度誤差補正部は、位置検出器で検出された電動機の回転位置に対して、角度誤差推定値を用いて、角度誤差を補正する。
このとき、角度誤差補正部は、位置検出器で検出された電動機の回転位置に対して、角度誤差推定値を１／γ倍（γは正の数）した値を用いて、角度誤差を補正する。
そのため、角度誤差を正確に推定するとともに、角度誤差を十分に補正することができる。
【００７８】
なお、上記実施の形態２では、分数パルスを用いて位置検出器６の角度誤差を補正する場合について説明したが、小数パルスを用いて位置検出器６の角度誤差を補正する場合であっても、この発明を適用することができ、同様の効果を得ることができる。
【００７９】
また、上記実施の形態１、２において、定数倍の方法は、例えば離散化後の、光学式エンコーダの例ではパルスで表される位置情報信号を数学的処理したり、シフターでビットシフトをしたりして補正を行ってもよい。
【図１】
2016117028.tif 000004
【図２】
2016117028.tif 000005
【図３】
2016117028.tif 000006
【図４】
2016117028.tif 000007
【図５】
2016117028.tif 000008
【図６】
2016117028.tif 000009
【図７】
2016117028.tif 000010
【図８】
2016117028.tif 000011
【国際調査報告】
2016117028.tif 000012
2016117028.tif 000013
2016117028.tif 000014
2016117028.tif 000015