(57)【要約】【課題】負荷変動による誘起電圧波形の変化を考慮して電流波形を補正し、ブラシレスモータのトルクリップル低減を図る。【解決手段】複数相の電機子巻線を備えたステータと、永久磁石を備えステータの内側又は外側に回転自在に配置されたロータとを有してなるブラシレスモータ３にて、巻線電流量の変化によって電機子巻線の誘起電圧の基本波と高調波成分との間に生じる位相差を考慮して、電機子巻線に対して供給する電流の波形を補正する。位相差と巻線電流量との関係は予め検出し、補正マップ５８を作成して電流指令部５１に配置する。電流指令部５１には、ロータ回転位置情報とロータ回転数情報及びモータ負荷情報に基づいて供給電流量を算出する供給電流量算出部５２と、算出された電流量と補正マップ５８に基づいて電流波形を補正する電流波形補正部５９が設けられている。【選択図】図４
2008172983.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数相の電機子巻線を備えたステータと、永久磁石を備え前記ステータの内側又は外側に回転自在に配置されたロータとを有してなるブラシレスモータの制御方法であって、
前記電機子巻線の電流量の変化に伴う前記電機子巻線の誘起電圧波形の変化に基づき、前記電機子巻線に対して供給する電流の波形を補正することを特徴とするブラシレスモータ制御方法。
【請求項２】
請求項１記載のブラシレスモータ制御方法において、巻線電流量の変化によって前記電機子巻線の誘起電圧の基本波と高調波成分との間に生じる位相差に基づいて、前記電機子巻線に対して供給する電流の波形を補正することを特徴とするブラシレスモータ制御方法。
【請求項３】
請求項２記載のブラシレスモータ制御方法において、前記位相差とモータ負荷との関係を示す位相差マップ又は誘起電圧波形中の高周波含有率とモータ負荷との関係を示す高調波含有率マップの少なくとも何れか一方を予め作成し、モータ負荷と、前記位相差マップ又は前記高調波含有率マップの少なくとも何れか一方に基づいて前記電流波形を補正することを特徴とするブラシレスモータ制御方法。
【請求項４】
請求項１〜３の何れか１項に記載のブラシレスモータ制御方法において、前記ロータ又はステータはスキューを有し、前記スキューの角度θがθ＜３６０°／（磁極数Ｐとスロット数Ｓの最小公倍数）に設定されてなることを特徴とするブラシレスモータ制御方法。
【請求項５】
複数相の電機子巻線を備えたステータと、永久磁石を備え前記ステータの内側又は外側に回転自在に配置されたロータとを有してなるブラシレスモータの制御装置であって、
前記ロータの回転位置を検出する角度センサと、
前記ロータの回転位置情報に基づいて前記ロータの回転数を算出するロータ回転数算出部と、
前記ブラシレスモータに加わる負荷を検出するトルクセンサと、
前記電機子巻線の電流量の変化によって前記電機子巻線の誘起電圧の基本波と高調波成分との間に生じる位相差とモータ負荷との関係を示す位相差マップ又は誘起電圧波形中の高周波含有率とモータ負荷との関係を示す高調波含有率マップの少なくとも何れか一方を備える補正マップと、
前記角度センサからのロータ回転位置情報と、ロータ回転数情報と、前記トルクセンサからのモータ負荷情報とに基づき、前記電機子巻線に対して供給する電流量を算出する供給電流量算出部と、
前記算出された電流量と前記補正マップに基づいて、前記電機子巻線に対して供給する電流の波形を補正する電流波形補正部とを有することを特徴とするブラシレスモータ制御装置。
【請求項６】
複数相の電機子巻線を備えたステータと、永久磁石を備え前記ステータの内側又は外側に回転自在に配置されたロータとを有してなるブラシレスモータであって、
前記電機子巻線は、前記電機子巻線の電流量の変化に伴う前記電機子巻線の誘起電圧波形の変化に基づいて補正された波形の電流が供給されることを特徴とするブラシレスモータ。
【請求項７】
請求項６記載のブラシレスモータにおいて、巻線電流量の変化によって前記電機子巻線の誘起電圧の基本波と高調波成分との間に生じる位相差に基づいて、前記電機子巻線に対して供給する電流の波形が補正されることを特徴とするブラシレスモータ。
【請求項８】
請求項７記載のブラシレスモータにおいて、前記位相差とモータ負荷との関係を示す位相差マップ又は誘起電圧波形中の高周波含有率とモータ負荷との関係を示す高調波含有率マップの少なくとも何れか一方を予め作成し、モータ負荷と、前記位相差マップ又は前記高調波含有率マップの少なくとも何れか一方に基づいて前記電流波形が補正されることを特徴とするブラシレスモータ。
【請求項９】
請求項６〜８の何れか１項に記載のブラシレスモータにおいて、前記ロータ又はステータはスキューを有し、前記スキューの角度θがθ＜３６０°／（磁極数Ｐとスロット数Ｓの最小公倍数）に設定されてなることを特徴とするブラシレスモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ブラシレスモータの制御技術に関し、特に、電動パワーステアリング装置用のブラシレスモータの制御方法及び制御装置並びに電動パワーステアリング装置に使用可能なブラシレスモータに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車等の操舵力補助のため、近年多くの車両にいわゆるパワーステアリング装置が装備されている。このようなパワーステアリング装置としては、近年、エンジン負荷軽減や重量低減等の観点から、電気式の動力操舵装置（いわゆる電動パワーステアリング装置、以下、適宜ＥＰＳと略記する）を搭載した車両が増大している。このようなＥＰＳの動力源としては、従来よりブラシ付きのモータが多く使用されているが、近年では、メンテナンス性に優れ、小型で高トルクが得られることから、ブラシレスモータの使用が増大している。
【０００３】
このようなＥＰＳ用モータでは、運転者の操作感向上のため、作動音の低減が大きな課題となっている。一般的には、トルク変動（トルクリップル）と作動音の間には密接な関係があり、ＥＰＳ用モータ、特に、ブラシレスモータでは、通電方法の工夫によるトルクリップルの低減が種々検討されている。例えば、滑らかに通電できる正弦波駆動を矩形波駆動に代えて行うことなどは、作動音の対策として良く知られている。ところが、正弦波駆動の場合、トルクリップルを低減するためには、モータ側の誘起電圧波形を正弦波形状にしなくてはならない。このため、正弦波駆動モータでは、スキューやマグネットの偏心などによって、誘起電圧波形を正弦波波形とし、トルクリップルの低減を図っている。
【０００４】
しかしながら、ロータにスキューを施すと、トルクに寄与する誘起電圧の１次成分（基本波成分）も減少してしまうという問題が生じる。図１０は、６極９スロット（以下、６Ｐ９Ｓと略記する）のブラシレスモータにおけるロータスキュー角と誘起電圧波形との関係を示す説明図である。図１０に示すように、スキュー角を大きくするに連れて高調波歪み率（ＴＨＤ：Total Harmonic Distortion）が低下し、スキュー角２５°程度にて誘起電圧波形は基本波形の正弦波形に近付く（図１０（ａ））。一方、誘起電圧の１次成分は、スキュー角が大きくなると減少し、その分、モータトルクは低下する。このため、従来の正弦波駆動モータでは、モータの出力を多少犠牲にせざるを得ないのが実情である。
【０００５】
そこで、このようなモータ出力の低減を改善すべく、誘起電圧に高調波を含ませて台形波化し、トルクの向上を図る手法も提案されている（特許文献１）。例えば、スキュー角を１５°程度に設定すると、図１０（ｂ）に示すように、誘起電圧波形は台形状となる。その際、誘起電圧の１次成分は、図１０に示すように、スキュー角２５°の場合に比して低下量が抑えられ、その分、磁束利用率が高まりトルクも増大する。その一方、このようなモータを従来と同様に正弦波電流にて駆動すると、トルクリップルが却って悪化する。すなわち、誘起電圧を台形波とする場合には、駆動電流もまた高調波を含んだ台形波電流とする必要がある。このため、かかるモータでは、台形波の相電流を供給することより、トルクリップルを抑えつつ、モータトルクの向上が図られている。
【特許文献１】特開2006-174692号公報
【特許文献２】特開2004-274963号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、前述のような台形波駆動モータにおいても、実際にモータを通電駆動すると、電機子反作用の影響により、誘起電圧の高調波成分の位相がズレ、モータ電流の変化に伴って高調波含有率が変動するという問題があった。図１１は、６Ｐ９Ｓブラシレスモータにおけるモータ電流による誘起電圧波形の変化を示す説明図である。図１１の誘起電圧は、基本波と５次及び７次の高調波によって形成され、主に５次成分によって台形波が作り出される。図１１に示すように、当該モータでは、無通電（無負荷）状態（図１１（ａ）：０Ａ,０Ｎｍ）では誘起電圧波形は台形波であるものの、電流量が増加するに従って、図１１（ｂ）→（ｄ）のように波形に変化が生じる。すなわち、図１１（ａ）と（ｄ）を比較すると明らかなように、電流量増大に伴って、台形波形の上底左肩部が高くなる傾向がある。
【０００７】
これは、図１２（図１１（ｄ）のＰ部）に拡大して示したように、図１１（ｄ）の場合、５次高調波成分が基本波に対して位相がズレることに起因しており、（ａ）では誘起電圧に５次高調波が５％、７次高調波が０.５％含まれるのに対し、（ｄ）では誘起電圧に５次高調波が４.５％、７次高調波が０.１％となる。このため、スキュー角調整によって誘起電圧波形を台形波としても、電流量が大きくなると台形波に乱れが生じ、電流波形と不整合が生じトルクリップルが増大するという問題が生じる。従って、例えば、ＥＰＳ用モータにおいて、据え切り時等のようにモータの負荷が増大すると、トルクリップルが大きくなり、操舵フィーリングが損なわれるおそれがあり、その対策が求められていた。
【０００８】
本発明の目的は、電流量（負荷）の変動による誘起電圧波形の変化を考慮して電流波形を補正し、ブラシレスモータのトルクリップル低減を図ることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のブラシレスモータ制御方法は、複数相の電機子巻線を備えたステータと、永久磁石を備え前記ステータの内側又は外側に回転自在に配置されたロータとを有してなるブラシレスモータの制御方法であって、前記電機子巻線の電流量の変化に伴う前記電機子巻線の誘起電圧波形の変化に基づき、前記電機子巻線に対して供給する電流の波形を補正することを特徴とする。
【００１０】
本発明にあっては、電機子反作用によって誘起電圧波形に生じる変化を考慮して巻線電流波形を補正することにより、相電流波形と実際の誘起電圧波形との間の差異を低減できる。このため、負荷によるトルクリップルの変化も小さくなり、特に、高負荷領域でのトルクリップルが抑えられる。
【００１１】
前記ブラシレスモータ制御方法において、巻線電流量の変化によって前記電機子巻線の誘起電圧の基本波と高調波成分との間に生じる位相差に基づいて、前記電機子巻線に対して供給する電流の波形を補正するようにしても良い。この場合、前記位相差とモータ負荷との関係を示す位相差マップ又は誘起電圧波形中の高周波含有率とモータ負荷との関係を示す高調波含有率マップの少なくとも何れか一方を予め作成し、モータ負荷と、前記位相差マップ又は前記高調波含有率マップの少なくとも何れか一方に基づいて前記電流波形を補正するようにしても良い。また、前記ロータ又はステータにスキューを設け、前記スキューの角度θをθ＜３６０°／（磁極数Ｐとスロット数Ｓの最小公倍数）に設定しても良い。
【００１２】
本発明のブラシレスモータ制御装置は、複数相の電機子巻線を備えたステータと、永久磁石を備え前記ステータの内側又は外側に回転自在に配置されたロータとを有してなるブラシレスモータの制御装置であって、前記ロータの回転位置を検出する角度センサと、前記ロータの回転位置情報に基づいて前記ロータの回転数を算出するロータ回転数算出部と、前記ブラシレスモータに加わる負荷を検出するトルクセンサと、前記電機子巻線の電流量の変化によって前記電機子巻線の誘起電圧の基本波と高調波成分との間に生じる位相差とモータ負荷との関係を示す位相差マップ又は誘起電圧波形中の高周波含有率とモータ負荷との関係を示す高調波含有率マップの少なくとも何れか一方を備える補正マップと、前記角度センサからのロータ回転位置情報とロータ回転数情報と前記トルクセンサからのモータ負荷情報に基づき前記電機子巻線に対して供給する電流量を算出する供給電流量算出部と、前記算出された電流量と前記補正マップに基づいて前記電機子巻線に対して供給する電流の波形を補正する電流波形補正部とを有することを特徴とする。
【００１３】
本発明にあっては、電機子巻線の電流量の変化によって誘起電圧の基本波と高調波成分との間に生じる位相差と巻線電流量との関係を示す位相差マップを設けると共に、位相差マップに基づいて電機子巻線に対して供給する電流の波形を補正する電流波形補正部を設けたので、電機子反作用によって誘起電圧波形に生じる変化を考慮して巻線電流波形を補正し、相電流波形と実際の誘起電圧波形との間の差異を低減できる。このため、負荷によるトルクリップルの変化も小さくなり、特に、高負荷領域でのトルクリップルが抑えられる。
【００１４】
一方、本発明のブラシレスモータは、複数相の電機子巻線を備えたステータと、永久磁石を備え前記ステータの内側又は外側に回転自在に配置されたロータとを有してなるブラシレスモータであって、前記電機子巻線は、前記電機子巻線の電流量の変化に伴う前記電機子巻線の誘起電圧波形の変化に基づいて補正された波形の電流が供給されることを特徴とする。
【００１５】
本発明にあっては、電機子反作用によって誘起電圧波形に生じる変化を考慮して補正した波形の電流が供給される電機子巻線を備えることにより、相電流波形と実際の誘起電圧波形との間の差異を低減できる。このため、負荷によるトルクリップルの変化も小さくなり、特に、高負荷領域でのトルクリップルが抑えられる。
【００１６】
前記ブラシレスモータにおいて、巻線電流量の変化によって前記電機子巻線の誘起電圧の基本波と高調波成分との間に生じる位相差に基づいて、前記電機子巻線に対して供給する電流の波形を補正するようにしても良い。この場合、前記位相差とモータ負荷との関係を示す位相差マップ又は誘起電圧波形中の高周波含有率とモータ負荷との関係を示す高調波含有率マップの少なくとも何れか一方を予め作成し、モータ負荷と、前記位相差マップ又は前記高調波含有率マップの少なくとも何れか一方に基づいて前記電流波形を補正するようにしても良い。また、前記ロータ又はステータにスキューを設け、前記スキューの角度θをθ＜３６０°／（磁極数Ｐとスロット数Ｓの最小公倍数）に設定しても良い。
【発明の効果】
【００１７】
本発明のブラシレスモータ制御方法によれば、複数相の電機子巻線を備えたステータと、永久磁石を備えステータの内側又は外側に回転自在に配置されたロータとを有してなるブラシレスモータの制御方法にて、電機子巻線の電流量の変化に伴う電機子巻線の誘起電圧波形の変化に基づき、電機子巻線に対して供給する電流の波形を補正するようにしたので、電機子反作用によって誘起電圧波形に生じる変化を考慮して巻線電流波形を補正し、相電流波形と実際の誘起電圧波形との間の差異を低減することが可能となる。これにより、負荷変動に伴うトルクリップルの変化も小さくなり、特に、高負荷領域でのトルクリップルを抑えることが可能となる。
【００１８】
本発明のブラシレスモータ制御装置によれば、複数相の電機子巻線を備えたステータと、永久磁石を備えステータの内側又は外側に回転自在に配置されたロータとを有してなるブラシレスモータの制御装置に、ロータの回転位置を検出する角度センサと、ロータ回転位置情報に基づいてロータの回転数を算出するロータ回転数算出部と、モータに加わる負荷を検出するトルクセンサと、前記電機子巻線の電流量の変化によって前記電機子巻線の誘起電圧の基本波と高調波成分との間に生じる位相差とモータ負荷との関係を示す位相差マップ又は誘起電圧波形中の高周波含有率とモータ負荷との関係を示す高調波含有率マップの少なくとも何れか一方を備える補正マップと、ロータ回転位置情報とロータ回転数情報とモータ負荷情報に基づき電機子巻線に供給する電流量を算出する供給電流量算出部と、この算出された電流量と位相差マップに基づいて電機子巻線に供給する電流の波形を補正する電流波形補正部とを設けたので、電機子反作用によって誘起電圧波形に生じる変化を考慮して巻線電流波形を補正し、相電流波形と実際の誘起電圧波形との間の差異を低減することが可能となる。これにより、負荷変動に伴うトルクリップルの変化も小さくなり、特に、高負荷領域でのトルクリップルを抑えることが可能となる。
【００１９】
本発明のブラシレスモータによれば、複数相の電機子巻線を備えたステータと、永久磁石を備えステータの内側又は外側に回転自在に配置されたロータとを有してなるブラシレスモータにて、電機子巻線に対し、電機子巻線の電流量の変化に伴う電機子巻線の誘起電圧波形の変化に基づいて補正された波形の電流が供給されるので、電機子反作用によって誘起電圧波形に生じる変化を考慮して巻線電流波形が補正され、相電流波形と実際の誘起電圧波形との間の差異を低減することが可能となる。これにより、負荷変動に伴うトルクリップルの変化も小さくなり、特に、高負荷領域でのトルクリップルを抑えることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。図１は、ブラシレスモータを用いた電動パワーステアリング装置の構成を示す説明図である。図１の電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）１は、ステアリングシャフト２に対し動作補助力を付与するコラムアシスト式の構成となっており、本発明を適用したモータ３が動力源として使用されている。
【００２１】
ステアリングシャフト２にはステアリングホイール４が取り付けられており、ステアリングホイール４の操舵力は、ステアリングギヤボックス５内に配された図示しないピニオンとラック軸を介して、タイロッド６に伝達される。タイロッド６の両端には車輪７が接続されており、ステアリングホイール４の操作に伴ってタイロッド６が作動し、図示しないナックルアーム等を介して車輪７が左右に転舵する。
【００２２】
ＥＰＳ１では、ステアリングシャフト２に操舵力補助機構であるアシストモータ部８が設けられている。アシストモータ部８には、モータ３と共に、減速機構部９とトルクセンサ１１が設けられている。減速機構部９には、図示しないウォームとウォームホイールが配されており、モータ３の回転は、この減速機構部９によって、ステアリングシャフト２に減速されて伝達される。モータ３とトルクセンサ１１は、制御装置（ＥＣＵ）１２に接続されている。
【００２３】
ステアリングホイール４が操作され、ステアリングシャフト２回転すると、トルクセンサ１１が作動する。ＥＣＵ１２は、トルクセンサ１１の検出トルクに基づいて、モータ３に対し適宜電力を供給する。モータ３が作動すると、その回転が減速機構部９を介してステアリングシャフト２に伝達され操舵補助力が付与される。ステアリングシャフト２は、この操舵補助力と手動操舵力によって回転し、ステアリングギヤボックス５内のラック・アンド・ピニオン結合により、この回転運動がラック軸の直線運動に変換され、車輪７の転舵動作が行われる。
【００２４】
図２は、モータ３の構成を示す断面図である。図２に示すように、モータ３は、外側にステータ２１、内側にロータ２２を配した６Ｐ９Ｓのインナーロータ型ブラシレスモータとなっている。ステータ２１は、ハウジング２３と、ハウジング２３の内周側に固定されたステータコア２４及びステータコア２４に巻装された巻線２５とを備えた構成となっている。ハウジング２３は鉄等にて有底筒状に形成されており、その開口部には合成樹脂製のブラケット３０が取り付けられている。ステータコア２４は鋼板を多数積層した構成となっており、ステータコア２４の内周側には複数個のティースが突設されている。ステータコア２４にはスキューが施されており、ここでは、スキュー角θは２０°未満（例えば、１８°：θ＜３６０°／（磁極数Ｐとスロット数Ｓの最小公倍数＝６Ｐ９Ｓでは１８））に設定されている。
【００２５】
図３は、ステータコア２４の構成を示す説明図である。ステータコア２４は、リング状の継鉄部２６と、継鉄部２６から内側方向へ突出形成されたティース２７とから形成されている。ティース２７は９個設けられており、各ティース２７の間にはスロット２８（９個）が形成され、モータ３は９スロット構成となっている。各ティース２７の先端部には、補助溝２０が形成されている。各ティース２７には巻線２５が集中巻にて巻装されており、巻線２５は各スロット２８内に収容されている。各巻線２５は、Ｕ,Ｖ,Ｗの３相がスター結線されており、給電配線２９を介してバッテリ（図示せず）と接続されている。巻線２５に対しては、高調波成分を含んだ台形波形状の相電流（Ｕ,Ｖ,Ｗ）が供給される。
【００２６】
ロータ２２はステータ２１の内側に配設されており、回転軸３１と、ロータコア３２、マグネット３３を同軸状に配した構成となっている。回転軸３１の外周には、鋼板を多数積層した円筒形状のロータコア３２が取り付けられている。ロータコア３２の外周には、セグメントタイプのマグネット３３が配置されている。マグネット３３は、回転軸３１に固定されたマグネットホルダ３４に取り付けられており、周方向に沿って６個配置されている。すなわち、当該モータ３は、６極９スロット構成となっている。
【００２７】
回転軸３１の一端部は、ハウジング２３の底部に圧入されたベアリング３５に回転自在に支持されている。回転軸３１の他端部は、ブラケット３０に取り付けられたベアリング３６によって、回転自在に支持されている。回転軸３１の端部（図２において左端部）には、スプライン部３７が形成されており、図示しないジョイント部材によって、減速機構部９のウォーム軸に接続されている。ウォーム軸にはウォームが形成されており、減速機構部９にて、ステアリングシャフト２に固定されたウォームホイールと噛合している。
【００２８】
ブラケット３０内には、ベアリング３６と、ロータ２２の回転位置を検知するレゾルバ（角度センサ）４１が収容されている。レゾルバ４１は、ブラケット３０側に固定されたレゾルバステータ４２と、ロータ２２側に固定されたレゾルバロータ４３とから構成されている。レゾルバステータ４２にはコイル４４が巻装されており、励磁コイルと検出コイルが設けられている。レゾルバステータ４２の内側には、マグネットホルダ３４の左端部に固定されたレゾルバロータ４３が配設される。レゾルバロータ４３は、金属板を積層した構成となっており、三方向に凸部が形成されている。
【００２９】
回転軸３１が回転すると、レゾルバロータ４３もまたレゾルバステータ４２内にて回転する。レゾルバステータ４２の励磁コイルには高周波信号が付与されており、凸部の近接離反により検出コイルから出力される信号の位相が変化する。この検出信号と基準信号とを比較することにより、ロータ２２の回転位置が検出される。そして、ロータ２２の回転位置に基づき、巻線２５への電流が適宜切り替えられ、ロータ２２が回転駆動される。
【００３０】
このようなＥＰＳ１では、ステアリングホイール４が操作されてステアリングシャフト２が回転すると、この回転に応じた方向にラック軸が移動して転舵操作がなされる。この操作により、トルクセンサ１１が作動し、その検出トルクに応じて、図示しないバッテリから給電配線２９を介して巻線２５に電力が供給される。巻線２５に電力が供給されるとモータ３が作動し、回転軸３１とウォーム軸が回転する。ウォーム軸の回転は、ウォームホイールを介してステアリングシャフト２に伝達され、操舵力が補助される。
【００３１】
図４は、ＥＰＳ１の制御装置５０の構成を示すブロック図であり、本発明の制御方法は当該制御装置５０にて実行される。ＥＰＳ１は、前述のように、トルクセンサ１１による検出値と、レゾルバ４１によって検出されたロータ２２の回転位置情報に基づいて駆動制御される。図４に示すように、モータ３には、角度センサとしてレゾルバ４１が配されており、ロータ回転位置は逐次ロータ回転位置情報として電流指令部５１に入力されている。また、ステアリングホイール４の操作に伴い、トルクセンサ１１からは、モータ３の負荷となるトルク値（モータ負荷情報）がモータ負荷情報として電流指令部５１に入力される。また、電流指令部５１の前段には、ロータ回転位置情報に基づいてロータ２２の回転数を算出するロータ回転数算出部６０が設けられている。電流指令部５１には、このロータ回転数算出部６０からも、ロータ回転数情報が入力されている。
【００３２】
電流指令部５１には、これらの検出値に基づいて演算処理を行い、モータ３に対して供給する電流量を算出する供給電流量算出部５２が設けられている。供給電流量算出部５２では、レゾルバ４１からのロータ回転位置情報とロータ回転数情報及びモータ負荷情報から、ｄ軸（トルクに寄与しない直交座標系成分）,ｑ軸（トルクに寄与する直交座標系成分）の電流指令値Ｉｄ’,Ｉｑ’を算出し、ベクトル制御部５３に出力する。
【００３３】
ベクトル制御部５３は、ｄ軸,ｑ軸のＰＩ（比例・積分）制御部５４ｄ,５４ｑと、座標軸変換部（ｄｑ／ＵＶＷ）５５とから構成されており、電流指令値Ｉｄ’,Ｉｑ’は、ＰＩ制御部５４ｄ,５４ｑにそれぞれ入力される。ＰＩ制御部５４ｄ,５４ｑにはまた、モータ３の電流値がフィードバックされており、座標軸変換部（ＵＶＷ／ｄｑ）５６を介して、３相（Ｕ,Ｖ,Ｗ）のモータ電流値をｄｑ軸変換した検出電流値Ｉｄ,Ｉｑが入力されている。ＰＩ制御部５４ｄ,５４ｑは、電流指令値Ｉｄ’,Ｉｑ’と検出電流値Ｉｄ,Ｉｑに基づき、ＰＩ演算処理を行い、ｄ軸,ｑ軸の電圧指令値Ｖｄ,Ｖｑを算出する。電圧指令値Ｖｄ,Ｖｑは、座標軸変換部５５に入力され、３相（Ｕ,Ｖ,Ｗ）の電圧指令値Ｖｕ,Ｖｖ,Ｖｗに変換され出力される。座標軸変換部５５から出力された電圧指令値Ｖｕ,Ｖｖ,Ｖｗは、インバータ５７を介してモータ３に印加される。
【００３４】
一方、本発明による制御装置５０では、電流指令部５１に、モータ電流による誘起電圧波形の変化を補償するための補正マップ５８が設けられている。モータ電流による誘起電圧波形の変化はモータごとに異なるため、モータごとに固有の補正マップ５８が設けられている。補正マップ５８には、予め検査等によって検出した巻線電流量と位相差との関係を示す位相差マップ６１が補正データとして格納されている。また、電流指令部５１にはさらに、電流波形補正部５９が設けられている。電流指令部５１は、先に供給電流量算出部５２にて算出された電流値に基づき、補正マップ５８を用いてモータ３に供給する電流の波形を補正する。
【００３５】
前述のように、モータ電流が増大すると、それに伴って誘起電圧の基本波と高調波成分の位相がずれ、台形波形が乱れる。このため、従来のように、理論上トルクリップルが０となるようなＩｑ,Ｉｄの高調波成分Ｉｑｈ,Ｉｄｈを算出して適用すると、相電流波形と実際の誘起電圧波形との間に差異が生じ、トルクリップルの原因となる。なお、図４に示されているＩｑｆ,ＩｄｆはＩｑ,Ｉｄの基本波成分である。
【００３６】
ここで、Ｉｑｈ及びＩｄｈは、三相交流軸上の台形波が専ら５次成分によって形成され、このとき、ｄｑ軸では６次となることから、
Ｉｑｈ＝βｑ・Ａｑ・sin（６θ＋ψｑ＋αｑ）＋γｑ
Ｉｄｈ＝βｄ・Ａｄ・sin（６θ＋ψｄ＋αｄ）
（Ａ：振幅比率係数（A/%）、ψ：初期位相（deg）、α：位相のズレ角度（deg）、θ：電気角（deg）、β：高調波含有率（%）、γq：オフセット直流値（Ａ））
で表すことができる。但し、Ａ，ψ，γｑには、弱め界磁制御を実施する場合の値の変化も含まれる。
【００３７】
そこで、α,βとトルクとの関係を各モータについて予め求めておき、電流指令値Ｉｑ’,Ｉｄ’をこのＩｑｈ,Ｉｄｈに基づいて算出すれば、高調波成分の位相のズレをモータ制御に反映させることができる。すなわち、トルク変動による誘起電圧波形の変化を考慮した波形の電流を供給し、波形のズレに起因するトルクリップルを抑えることが可能となる。図５は、トルクと位相ズレ角度αとの関係を示す説明図であり、位相差マップ６１には図５の関係が格納されている。また、図６はトルクと高周波含有率βとの関係を示す説明図であり、補正マップ５８にはさらに、これらの関係を表す高調波含有率マップ６２がテーブル（あるいは関係式）の形で格納されている。なお、ここでは、モータ負荷としてモータトルクを用いて、図５,６の横軸をトルクとしているが、モータ負荷として巻線電流量を用いても良く、この場合も、横軸を巻線電流量として、図５,６と同様のマップが形成される。
【００３８】
図５に示すように、位相のズレ角度αは、トルク（電流量）が増大するに連れて大きくなり、例えば、αは、１.０Ｎｍでは１°、４.０Ｎｍでは５.５°となっている。同様に、高周波含有率βも、図６に示すように、トルクが増大するに連れて小さくなり、例えば、１.０Ｎｍでは４.７％、４.０Ｎｍでは４.５％となっている。電流指令部５１では、トルクセンサ１１からのトルク検出値（モータ負荷）に基づき、α,βをマップ６１,６２（図５,６の関係）から求め、それを用いてＩｑ’,Ｉｄ’を算出する。このように、制御装置５０では、電機子反作用によって生じる高調波成分の位相ズレを考慮してＩｑｈ,Ｉｄｈを補正し、それを電流波形に盛り込むことにより、相電流波形と実際の誘起電圧波形との間の差異を低減できる。このため、負荷によるトルクリップルの変化も小さくなり、特に、高負荷領域でのトルクリップルを抑えることが可能となる。
【００３９】
図７は、従来行われているように、誘起電圧波形から相電流を求めた場合の電流波形（図７（ａ））と、その場合の回転角度とトルクとの関係（図７（ｂ））を示す説明図である。また、図８は、本発明のように、位相ズレを考慮して相電流を求めた場合の電流波形（図８（ａ））と、その場合の回転角度とトルクとの関係（図８（ｂ））を示す説明図である。図７（ａ）に示すように、当該制御形態では、相電流波形は一定の台形波となっている。一方、トルクは、１０Ａ時には余り変動は見られないが（トルクリップル：１.３％）、１２０Ａ時には波打った状態となり、トルクリップルも３.３％に増大する。これに対し、マッピングにより位相ズレを考慮した場合には、１２０Ａ時においても比較的トルク変動は少なく、トルクリップルも１.７％に抑えられる。
【００４０】
図９は、モータトルクとトルクリップルとの関係を従来の制御形態と本発明の制御形態で比較して示した説明図である。図９に示すように、本発明の制御形態によれば、従来に比してトルクリップルを大幅に低減でき、特に、高負荷領域では、トルクリップルを半減させることが可能となる。このため、台形波駆動によりモータ出力を損なうことなくトルクリップルを低減させつつ、さらに、高負荷領域におけるトルクリップルの低減も図られる。従って、本発明による制御方法・制御装置を用いたＥＰＳ１では、据え切り時等のようにモータの負荷が増大してもトルクリップルが大きくならず、操舵フィーリングの向上を図ることが可能となる。
【００４１】
本発明は前記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
例えば、前述の実施例では、集中巻きスター結線と６Ｐ９Ｓ（２Ｐ３Ｓの整数倍）構成、ロータスキューにより誘起電圧を台形波に調整しているが、ステータスキューや補助溝を用いたり、マグネット３３の形状を適宜変更したりすることなどによって、５次・７次成分の含有量を調整して誘起電圧を台形波とすることも可能である。実際には、これらの各種条件を適宜組み合わせて、誘起電圧を理想的な台形波に調整するのが好ましい。また、前述の実施例もモータ３は、スター結線のため、台形波を形成するため５次と７次の高調波が含まれる誘起電圧を用いたが、Δ結線のモータの場合には、５次と７次に加え、３次の高調波によっても誘起電圧を台形波とすることができ、その際も、前述の位相ズレ補正を行うことが可能である。
【００４２】
さらに、前述の実施例では、位相差とモータ負荷との関係を示す位相差マップ６１と誘起電圧波形中の高周波含有率とモータ負荷との関係を示す高調波含有率マップ６２の両方を用いて電流波形を補正する構成を示したが、モータ仕様やモータ負荷等に応じて、位相差マップ６１と高調波含有率マップ６２の何れか一方のみを用いて電流波形を補正しても良い。この場合、補正マップ５８に、位相差マップ６１と高調波含有率マップ６２の一方のみを配置しても、また、両マップ６１,６２を共に配置し、それらを適宜選択して電流波形の補正を行っても良い。なお、一般に、高調波含有率マップ６２による補正の方が位相差マップ６１による補正よりも有効な場合が多いが、モータ仕様に応じて予め制御形態を設定したり、モータ負荷に応じて制御形態を変更したりすることは、任意に行うことができる。
【００４３】
一方、前述の実施例では、モータ３として６極９スロットのモータを例に挙げて説明したが、モータ構成はこれには限定されず、２極３スロットの整数倍のモータにも、本発明は適用可能である。また、前述の実施例では、インナーロータ型のブラシレスモータを用いた例を示したが、本発明は、ステータの外側にロータを配したアウタロータ型のブラシレスモータにも適用可能である。さらに、前述の実施例では、本発明による制御方法をコラムアシスト式ＥＰＳのモータに適用した例を示したが、ラック軸と同軸状にモータを配したラックアシスト式や、ラック軸と噛合するピニオンギヤに補助力を付与するピニオンアシスト式のＥＰＳ用モータにも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の一実施例であるブラシレスモータを用いた電動パワーステアリング装置の構成を示す説明図である。
【図２】図１の電動パワーステアリング装置にて使用されているブラシレスモータの構成を示す断面図である。
【図３】図２のブラシレスモータのステータコアの構成を示す説明図である。
【図４】電動パワーステアリング装置の制御装置の構成を示すブロック図である。
【図５】トルクと位相ズレ角度αとの関係を示す説明図である。
【図６】トルクと高周波含有率βとの関係を示す説明図である。
【図７】（ａ）は、従来行われているように、誘起電圧波形から相電流を求めた場合の電流波形、（ｂ）は、（ａ）の場合における回転角度とトルクとの関係を示す説明図である。
【図８】（ａ）は、本発明のように、位相ズレを考慮して相電流を求めた場合の電流波形、（ｂ）は、（ａ）の場合における回転角度とトルクとの関係を示す説明図である。
【図９】モータトルクとトルクリップルとの関係を従来の制御形態と本発明の制御形態で比較して示した説明図である。
【図１０】６極９スロットのブラシレスモータにおけるロータスキュー角と誘起電圧波形との関係を示す説明図である。
【図１１】６極９スロットのブラシレスモータにおけるモータ電流による誘起電圧波形の変化を示す説明図である。
【図１２】図１１（ｄ）のＰ部の拡大図である。
【符号の説明】
【００４５】
１    電動パワーステアリング装置
２    ステアリングシャフト
３    モータ
４    ステアリングホイール
５    ステアリングギヤボックス
６    タイロッド
７    車輪
８    アシストモータ部
９    減速機構部
１１    トルクセンサ
１２    制御装置
２０    補助溝
２１    ステータ
２２    ロータ
２３    ハウジング
２４    ステータコア
２５    巻線
２６    継鉄部
２７    ティース
２８    スロット
２９    給電配線
３０    ブラケット
３１    回転軸
３２    ロータコア
３３    マグネット
３４    マグネットホルダ
３５    ベアリング
３６    ベアリング
３７    スプライン部
４１    レゾルバ
４２    レゾルバステータ
４３    レゾルバロータ
４４    コイル
５０    制御装置
５１    電流指令部
５２    供給電流量算出部
５３    ベクトル制御部
５４ｄ,５４ｑ    ＰＩ制御部
５５    座標軸変換部（ｄｑ／ＵＶＷ）
５６    座標軸変換部（ＵＶＷ／ｄｑ）
５７    インバータ
５８    補正マップ
５９    電流波形補正部
６０    ロータ回転数算出部
６１    位相差マップ
６２    高調波含有率マップ
α      位相ズレ角度
β      高周波含有率
【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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