(57)【要約】【課題】位置検出センサを用いることなく、ロータ角度を精度良く検出することができるＤＣブラシレスモータのロータ角度検出装置を提供する。【解決手段】角度検出部２５は、余弦参照値と正弦参照値とを用いてモータのロータ角度の推定値（θ＾）と実際値（θ）との位相差（θ−θ＾）を表す第１の位相差データを算出し、該第１の位相差データに所定のオフセットを加えた第２の位相差データが表す位相差（θ−θ＾）を解消するように構成したオブザーバにより、ロータ角度を検出する。角度検出部２５は、ロータ磁石の磁束密度を検出し、該磁束密度の変化により推定位相差／実位相差の相関グラフが正又は負方向にシフト（Ｙ→Ｙｐ，Ｙ→Ｙｍ）したときは、それに応じてオフセット値を変更する（ｏｆｂ→ｏｆｐ，ｏｆｂ→ｏｆｍ）。【選択図】　図４
2004048936.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
突極型のＤＣブラシレスモータの３相の電機子に駆動電圧を印加する電圧印加手段と、該駆動電圧に高周波電圧を重畳する高周波重畳手段と、該３相の電機子のうちの第１相の電機子に流れる電流を検出する第１電流検出手段と、該３相の電機子のうちの第２相の電機子に流れる電流を検出する第２電流検出手段と、
前記高周波重畳手段により前記駆動電圧に前記高周波電圧が重畳されたときに前記第１電流検出手段により検出される第１電流値及び前記第２電流検出手段により検出される第２電流値と、前記高周波電圧に応じた高周波成分とを用いて、前記モータのロータ角度の２倍角の正弦値に応じた正弦参照値と該２倍角の余弦値に応じた余弦参照値とを抽出する参照値抽出手段と、
前記正弦参照値と前記余弦参照値とを用いて前記モータのロータ角度の推定値（θ＾）と実際値（θ）との位相差（θ−θ＾）を表す第１の位相差データを算出し、該第１の位相差データに所定のオフセット値を加えた第２の位相差データが表す前記位相差（θ−θ＾）を解消するように構成したオブザーバにより、前記ロータ角度を算出するロータ角度算出手段とを備えたＤＣブラシレスモータのロータ角度検出装置において、
前記モータのロータ磁石の磁束密度を検出する磁束密度検出手段を備え、前記ロータ角度算出手段は、該磁束密度検出手段により検出された前記モータのロータ磁石の磁束密度に応じて、前記オフセット値を決定することを特徴とするＤＣブラシレスモータのロータ角度検出装置。
【請求項２】
前記参照値抽出手段は、次式（１）と（２）により前記正弦参照値と前記余弦参照値を抽出し、
前記ロータ角度算出手段は、前記第１の位相差データとして次式（３）により算出したΔθ１を用い、前記第２の位相差データとして次式（４）により算出したΔθ２を用いたことを特徴とする請求項１記載のＤＣブラシレスモータのロータ角度検出装置。
【数１】
2004048936.tif 000023
【数２】
2004048936.tif 000024
【数３】
2004048936.tif 000025
【数４】
2004048936.tif 000026
但し、上記式（１）〜（４）において、Ｖｓ：前記正弦参照値、Ｖｃ：前記余弦参照値、Ｉｕ：前記第１電流値、Ｉｗ：前記第２電流値、ω：前記高周波電圧の角速度、Δθ１：前記第１の位相差データ、Δθ２：前記第２の位相差データ、ｏｆｆｓｅｔ：前記オフセット値。
【請求項３】
前記磁束密度検出手段は、前記モータを該モータのロータの磁束方向であるｑ軸上にあるｑ軸電機子と、ｑ軸と直交するｄ軸上にあるｄ軸電機子とを有する等価回路に変換して扱い、該ｑ軸電機子に第１の磁束検知電流を流したときに前記参照値抽出手段により抽出される前記正弦参照値と前記余弦参照値とに応じて所定の演算処理により算出された第１の磁束参照値と、該ｑ軸電機子に前記第１の磁束検知電流と逆向きの第２の磁束検知電流を流したときに前記参照値抽出手段により抽出される前記正弦参照値と前記余弦参照値とに応じて前記演算処理により算出された第２の磁束参照値との差に基づいて、前記モータのロータ磁石の磁束密度を検出することを特徴とする請求項１又は請求項２記載のＤＣブラシレスモータのロータ角度検出装置。
【発明の詳細な説明】
【発明の属する技術分野】
本発明は、突極型のＤＣブラシレスモータのロータ角度を検出するロータ角度検出装置に関する。
【従来の技術】
ＤＣブラシレスモータを駆動して所望のトルクを得るためには、磁極を有するロータの電気角（以下、ロータ角度という）に対応した適切な位相で電機子に電圧を印加する必要がある。そして、ロータ角度を検出する位置検出センサを省いてＤＣブラシレスモータと駆動装置のコストダウンを図るべく、位置検出センサを用いずにロータ角度を検出する種々の方法が提案されている。
本願発明者らも、先の出願（特願２００１−２８８３０３）において、位置検出センサを用いずにロータ角度を検出するロータ角度検出装置を提案している。かかるロータ角度検出装置においては、突極型のＤＣブラシレスモータの３相の電機子に印加する駆動電圧に高周波電圧を重畳したときに、該３相の電子機のうちの第１相に流れる電流の検出値及び第２相に流れる電流の検出値と、該高周波電圧に応じた高周波成分とを用いて、該モータのロータ角度の２倍角の正弦値に応じた正弦参照値と該２倍角の余弦値に応じた余弦参照値とを算出する。
そして、前記正弦参照値と前記余弦参照値とを用いてＤＣブラシレスモータのロータ角度の推定値（θ＾）と実際値（θ）との位相差（θ−θ＾）を表す第１の位相差データを算出し、該第１の位相差データが表す該位相差（θ−θ＾）に一定のオフセット値を加えた第２の位相差データが表す該位相差（θ−θ＾）を解消するように構成したオブザーバを用いて前記ロータ角度を算出することによって、前記ロータ角度の検出誤差を減少させて前記ロータ角度の検出精度を高めている。
しかし、本願発明者らは、その後の検討により、上述したオブザーバにより前記モータのロータ角度を算出したときに、期待されるロータ角度の検出精度が得られない場合があることを知見した。
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記背景を鑑みてなされたものであり、位置検出センサを用いることなく、ロータ角度を精度良く検出することができるＤＣブラシレスモータのロータ角度検出装置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】
本発明は上記目的を達成するためになされたものであり、突極型のＤＣブラシレスモータの３相の電機子に駆動電圧を印加する電圧印加手段と、該駆動電圧に高周波電圧を重畳する高周波重畳手段と、該３相の電機子のうちの第１相の電機子に流れる電流を検出する第１電流検出手段と、該３相の電機子のうちの第２相の電機子に流れる電流を検出する第２電流検出手段と、前記高周波重畳手段により前記駆動電圧に前記高周波電圧が重畳されたときに前記第１電流検出手段により検出される第１電流値及び前記第２電流検出手段により検出される第２電流値と、前記高周波電圧に応じた高周波成分とを用いて、前記モータのロータ角度の２倍角の正弦値に応じた正弦参照値と該２倍角の余弦値に応じた余弦参照値とを抽出する参照値抽出手段と、前記正弦参照値と前記余弦参照値とを用いて前記モータのロータ角度の推定値（θ＾）と実際値（θ）との位相差（θ−θ＾）を表す第１の位相差データを算出し、該位相差データに所定のオフセット値を加えた第２の位相差データが表す前記位相差（θ−θ＾）を解消するように構成したオブザーバにより、前記ロータ角度を算出するロータ角度算出手段とを備えたＤＣブラシレスモータのロータ角度検出装置の改良に関する。
上記目的を達成するために各種検討を重ねた結果、本願発明者らは、実際の前記ロータ角度の推定値（θ＾）と実際値（θ）との位相差（実位相差）に対する、前記正弦参照値と前記余弦参照値とを用いて算出される前記第１の位相差データにより表される前記位相差（推定位相差）の乖離度合が、前記モータのロータ磁石の磁束密度の大きさに応じて変化することを知見した。なお、前記モータのロータ磁石の磁束密度は、主として該ロータ磁石の温度に応じて変化し、また、前記モータの個体ばらつきによってもロータ磁石の磁束密度が相違する。
そこで、本発明は、前記モータのロータ磁石の磁束密度を検出する磁束密度検出手段を備え、前記ロータ角度算出手段は、該磁束密度検出手段により検出された前記モータのロータ磁石の磁束密度に応じて、前記オフセット値を決定することを特徴とする。
かかる本発明によれば、前記磁束密度検出手段により検出された前記モータのロータ磁石の磁束密度に応じて、前記オフセット値を決定することにより、前記モータのロータ磁石の磁束密度の大きさに応じて変化する実際の前記ロータ角度の推定値（θ＾）と実際値（θ）との位相差（実位相差）に対する、前記正弦参照値と前記余弦参照値とを用いて算出される前記第１の位相差データにより表される前記位相差（推定位相差）の乖離度合を減少させることができる。そのため、前記モータのロータ磁石の磁束密度の変化の影響を抑制して、前記ロータ角度算出手段による前記モータのロータ角度の検出精度を高めることができる。
また、前記参照値抽出手段は、次式（５）と（６）により前記正弦参照値と前記余弦参照値を抽出し、前記ロータ角度算出手段は、前記第１の位相差データとして次式（７）により算出したΔθ１を用い、前記第２の位相差データとして次式（８）により算出したΔθ２を用いたことを特徴とする。
【数５】
2004048936.tif 000003
【数６】
2004048936.tif 000004
【数７】
2004048936.tif 000005
【数８】
2004048936.tif 000006
但し、上記式（５）〜（８）において、Ｖｓ：前記正弦参照値、Ｖｃ：前記余弦参照値、Ｉｕ：前記第１電流値、Ｉｗ：前記第２電流値、ω：前記高周波電圧の角速度、Δθ１：前記第１の位相差データ、Δθ２：前記第２の位相差データ、ｏｆｆｓｅｔ：前記オフセット値。
かかる本発明によれば、前記参照値算出手段によって前記上記式（５），（６）により算出された前記正弦参照値（Ｖｓ）と前記余弦参照値（Ｖｃ）とを用いて、上記式（７），（８）により前記オブザーバの構成に必要となる前記第１の位相差データ（Δθ１）と前記第２の位相差データ（Δθ２）を算出することができる。
また、前記磁束密度検出手段は、前記モータを該モータのロータの磁束方向であるｑ軸上にあるｑ軸電機子と、ｑ軸と直交するｄ軸上にあるｄ軸電機子とを有する等価回路に変換して扱い、該ｑ軸電機子に第１の磁束検知電流を流したときに前記参照値抽出手段により抽出される前記正弦参照値と前記余弦参照値とに応じて所定の演算処理により算出された第１の磁束参照値と、該ｑ軸電機子に前記第１の磁束検知電流と逆向きの第２の磁束検知電流を流したときに前記参照値抽出手段により抽出される前記正弦参照値と前記余弦参照値とに応じて前記演算処理により算出された第２の磁束参照値との差に基づいて、前記モータのロータ磁石の磁束密度を検出することを特徴とする。
かかる本発明によれば、詳細は後述するが、前記第１の磁束参照値と前記第２の磁束参照値との差は、前記モータのロータ磁石の磁束密度が高いほど大きくなる。そのため、前記磁束密度検出手段は、前記第１の磁束参照値と前記第２の磁束参照値との差に基づいて、前記モータのロータ磁石の磁束密度を検出することができる。
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態の一例について図１〜図６を参照して説明する。図１はＤＣブラシレスモータの構成図、図２は図１に示したＤＣブラシレスモータの作動を制御するモータコントローラの制御ブロック図、図３はｏｆｆｓｅｔ値を加えた位相差データを用いたときの効果を示したグラフ、図４はロータ磁石の磁束密度に応じてｏｆｆｓｅｔ値を決定した場合の効果を示したグラフ、図５及び図６はロータ磁石の磁束密度を検出する方法の説明図である。
図２に示したモータコントローラ１０は、図１に示した突極型のＤＣブラシレスモータ１（以下、モータ１という）の電機子３，４，５に流れる電流をフィードバック制御するものであり、モータ１をロータ２の界磁極の磁束方向であるｑ軸上にあるｑ軸電機子と該ｑ軸と直交するｄ軸上にあるｄ軸電機子とを有するｄｑ座標系による等価回路に変換して扱う。
そして、モータコントローラ１０は、外部から与えられるｄ軸電機子に流れる電流（以下、ｄ軸電流という）の指令値であるＩｄ＿ｃとｑ軸電機子に流れる電流（以下、ｑ軸電流という）の指令値であるＩｑ＿ｃとが、実際にモータ１の３相の電機子に流れる電流の検出値から３相／ｄｑ変換により算出したｄ軸電流の検出値であるＩｄ＿ｓとｑ軸電流の検出値であるＩｑ＿ｓとに、それぞれ一致するように、モータ１の３相の電機子に印加する電圧を制御する。
モータコントローラ１０は、ｄ軸電機子に印加する電圧（以下、ｄ軸電圧という）の指令値であるＶｄ＿ｃとｑ軸電機子に印加する電圧（以下、ｑ軸電圧という）の指令値であるＶｑ＿ｃとを、Ｕ，Ｖ，Ｗの３相の電機子に印加する電圧の指示値であるＶＵ＿ｃ，ＶＶ＿ｃ，ＶＷ＿ｃに変換するｄｑ／３相変換部２０、ｄｑ／３相変換部２０から出力されるＶＵ＿ｃ，ＶＶ＿ｃ，ＶＷ＿ｃに、それぞれ高周波電圧ｖｕ，ｖｖ，ｖｗを重畳する高周波重畳部２１（本発明の高周波重畳手段に相当する）、及び該高周波電圧が重畳されたＶＵ＿ｃ，ＶＶ＿ｃ，ＶＷ＿ｃに応じた電圧ＶＵ，ＶＶ，ＶＷをモータ１のＵ，Ｖ，Ｗの各相の電機子にそれぞれ印加するパワードライブユニット２２（本発明の電圧印加手段に相当する）を備える。
さらに、モータコントローラ１０は、モータ１のＵ相（本発明の第１相に相当する）の電機子に流れる電流を検出するＵ相電流センサ２３（本発明の第１電流検出手段に相当する）、モータ１のＷ相（本発明の第２相に相当する）の電機子に流れる電流を検出するＷ相電流センサ２４（本発明の第２電流検出手段に相当する）、Ｕ相電流センサ２３の検出電流値Ｉｕ＿ｓとＷ相電流センサ２４の検出電流値Ｉｗ＿ｓとを用いてモータ１のロータ角度θ（図１参照）を検出する角度検出部２５、Ｉｕ＿ｓとＩｗ＿ｓとを用いてＩｄ＿ｓとＩｑ＿ｓとを算出する３相／ｄｑ変換部２６、及びｄ軸とｑ軸間で干渉し合う速度起電力の影響を打消す処理を行なう非干渉演算部２７を備える。
モータコントローラ１０は、ｄ軸電流の指令値Ｉｄ＿ｃと検出値Ｉｄ＿ｓとを第１減算器２８で減算し、その減算結果に第１のＰＩ演算部２９でＰＩ（比例積分）処理を施し、第１加算器３０で非干渉成分を加算して、Ｉｄ＿ｃとＩｄ＿ｓとの偏差に応じたｄ軸電圧の指令値Ｖｄ＿ｃを生成する。
また、モータコントローラ１０は、同様にして、ｑ軸電流の指令値Ｉｑ＿ｃと検出値Ｉｑ＿ｓとを第２減算器３１で減算し、その減算結果に第２のＰＩ演算部３２でＰＩ処理を施し、第２加算器３３で非干渉成分を加算して、Ｉｑ＿ｃとＩｑ＿ｓとの偏差に応じたｑ軸電圧の指令値Ｖｑ＿ｃを生成する。
そして、モータコントローラ１０は、ｄ軸電圧の指令値Ｖｄ＿ｃとｑ軸電圧の指令値Ｖｑ＿ｃとをｄｑ／３相変換部２０に入力する。これにより、パワードライブユニット２２を介して、ｄ軸電流の指令値Ｉｄ＿ｃと検出値Ｉｄ＿ｓとの偏差、及びｑ軸電流の指令値Ｉｑ＿ｃと検出値Ｉｑ＿ｓとの偏差を解消するように、モータ１の電機子に３相電圧ＶＵ，ＶＶ，ＶＷが印加され、モータ１の電機子に流れる電流が制御される。
ここで、３相／ｄｑ変換部２６は、Ｕ相電流センサ２３の検出電流値Ｉｕ＿ｓと、Ｗ相電流センサ２４の検出電流値Ｉｗ＿ｓと、ロータ角度θとからｄ軸電流の検出値Ｉｄ＿ｓとｑ軸電流の検出値Ｉｑ＿ｓとを、以下の式（９）と式（１０）から算出するため、モータコントローラ１０はロータ角度θを検出する必要がある。
【数９】
2004048936.tif 000007
【数１０】
2004048936.tif 000008
そして、モータコントローラ１０は、レゾルバ等の位置検出センサを用いずに、ｄｑ／３相変換部２０から出力されるＵ，Ｖ，Ｗ相に印加する電圧の指令値ＶＵ＿ｃ，ＶＶ＿ｃ，ＶＷ＿ｃに対して、高周波重畳部２１から出力される高周波電圧ｖｕ，ｖｖ，ｖｗ（以下の式（１１）で表される）をそれぞれ重畳することによってロータ角度θを検出する。
【数１１】
2004048936.tif 000009
すなわち、第３加算器３４でＶＵ＿ｃにｖｕを加算し、第４加算器３５でＶＶ＿ｃにｖｖを加算し、第５加算器３６でＶＷ＿ｃにｖｗを加算する。そして、角度検出部２５は、高周波電圧ｖｕ，ｖｖ，ｖｗを重畳したときに、Ｕ相電流センサ２３により検出される電流値Ｉｕ＿ｓとＷ相電流センサ２４により検出される電流値Ｉｗ＿ｓとを用いて、ロータ角度θを検出する。
なお、角度検出部２５は、本発明の参照値抽出手段とロータ角度算出手段と磁束密度検出手段の機能を含み、角度検出部２５、パワードライブユニット２２、高周波重畳部２１、Ｕ相電流センサ２３、及びＷ相電流センサ２４により本発明のＤＣブラシレスモータのロータ角度検出装置が構成される。以下、高周波重畳部２１と角度検出部２５とによるロータ角度θの検出処理について説明する。
角度検出部２５は、上述した式（５）と式（６）のＩｕとＩｗに、Ｕ相電流センサ２３により検出された電流値Ｉｕ＿ｓとＷ相電流センサ２４により検出された電流値Ｉｗ＿ｓをそれぞれ代入し、式（５）と式（６）のωに高周波重畳部２１により重畳された高周波電圧ｖｕ，ｖｖ，ｖｗの角速度ωを代入して、以下の式（１２）と式（１３）により、ロータ角度θの２倍角の正弦参照値Ｖｓと余弦参照値Ｖｃとを算出する。
【数１２】
2004048936.tif 000010
【数１３】
2004048936.tif 000011
なお、式（１２）と式（１３）におけるωｔについてのｓｉｎ，ｃｏｓ成分が本発明の重畳した高周波電圧に応じた高周波成分に該当する。また、式（１２）と式（１３）における演算ゲインＫは、以下の式（１４）で示した形となる。
【数１４】
2004048936.tif 000012
但し、ｌ：モータ１の各相の自己インダクタンスの直流分、Δｌ：ｌの変動分、ｍ：各相間の相互インダクタンスの直流分。
なお、上記式（１２）と式（１３）では、積分期間を０〜２π／ωとして、ＩｕとＩｗの直流成分（Ｉｕｄｃ，Ｉｗｄｃ）に関する積分値が０になるようにしたが、ＩｕとＩｗが直流成分を含まず、以下の式（１５），（１６）の形で表される場合には、以下の式（１７），（１８）に示したように、積分期間を０〜π／ωとしても正弦参照値Ｖｓと余弦参照値Ｖｃを算出することができる。
【数１５】
2004048936.tif 000013
【数１６】
2004048936.tif 000014
【数１７】
2004048936.tif 000015
【数１８】
2004048936.tif 000016
そして、以下の式（１９）の関係式から、ロータ角度の推定値θ＾と実際値θとの位相差（θ−θ＾）に応じた位相差データとして以下の式（２０）に示すΔθ１（本発明の第１の位相差データに相当する）を算出し、該位相差（θ−θ＾）を解消するように構成した以下の式（２１）で表されるオブザーバによりロータ角度を算出することによって、高周波成分の大きさ（√（Ｖｓ２＋Ｖｃ２））の変動に伴うゲインの変動を抑制してロータ角度算出の安定性を高めることができる。
【数１９】
2004048936.tif 000017
【数２０】
2004048936.tif 000018
【数２１】
2004048936.tif 000019
但し、Ｋ１，Ｋ２：演算ゲイン。
また、角度検出部２５の演算能力が低く、上記式（２０）の平方根演算に要する時間が問題となる場合は、以下の式（２２）に示す近似を行ってもよい。
【数２２】
2004048936.tif 000020
ここで、このように上記式（２０）又は式（２２）により算出した位相差データΔθ１を用いて構成したオブザーバによりロータ角度を検出し、該ロータ角度に基づいてモータ１に印加する駆動電圧（ＶＵ，ＶＶ，ＶＷ）を制御した場合、モータ１の出力トルクのボトム値が低下し、出力トルクの脈動が大きくなる場合がある。
そして、このように出力トルクの脈動が生じる原因は、ロータ角度の推定値θ＾と実際値θとの実際の位相差（以下、実位相差という）と、上記式（２０）又は上記式（２２）により算出される位相差の推定値（以下、位相差推定値という）とが乖離することにあると考えられる。
図３（ａ）は、実位相差と推定位相差とが乖離する様子を示したグラフであり、縦軸を推定位相差、横軸を実位相差に設定している。実位相差と推定位相差との相関グラフが、図中Ｘで示した理想曲線である場合は、推定位相差を零とすることにより実位相差も零となるため、ロータ角度の検出誤差は生じない。
しかし、実際には、実位相差と推定位相差との相関グラフは、図中Ｙで示した態様となり、この場合には、推定位相差を零に収束させてもＥ１分の誤差が生じる。そして、この誤差によりロータ角度の検出値が実際のロータ角度からずれ、これにより上述したモータ１の出力トルクの脈動が生じると考えられる。
そこで、以下の式（２３）に示すように、上記式（２０）により算出した位相差データΔθ１にｏｆｆｓｅｔ値を加えた位相差データΔθ２（本発明の第２の位相差データに相当する）を用いて構成したオブザーバによりロータ角度を検出し、強制的にロータ角度の検出値をずらすことによって、ロータ角度の検出誤差を減少させることができる。
【数２３】
2004048936.tif 000021
図３（ａ）においては、ｏｆｆｓｅｔ値としてｏｆｂを加えており、この場合は、推定位相差を零に収束させたときの誤差がＥ１からＥ２に減少している。
しかし、図３（ａ）に示した推定位相差／実位相差の相関グラフＹは、図３（ｂ）に示したように、モータ１のロータ磁石の磁束密度に応じて変化する。すなわち、ロータ磁石の磁束密度が低くなると推定位相差／実位相差の相関グラフは図中上方（正方向）にシフトし（Ｙ→Ｙｐ）、また、ロータ磁石の磁束密度が高くなると推定位相差／実位相差の相関グラフは図中下方（負方向）にシフトする（Ｙ→Ｙｍ）。
そして、推定位相差／実位相差の相関グラフが正方向にシフトすると、推定位相差／実位相差の相関グラフＹｍと推定位相差＝ｏｆｂのラインが交差しなくなって、ロータ角度の検出が不安定となり、モータ１の脱調が生じ易くなるという不都合がある。
一方、推定位相差／実位相差の相関グラフが負方向にシフトすると、推定位相差を零に収束させたときの誤差がＥ２からＥ２＋Ｅ３に増大し、上述したモータ１の出力トルクの脈動が生じ易くなるという不都合がある。
そこで、角度検出部２５は、モータ１のロータ磁石の磁束密度を検出し、図４に示したように、該磁束密度が高くなって推定位相差／実位相差の相関グラフが負方向にシフトしたとき（Ｙ→Ｙｍ）は、それに応じてｏｆｆｓｅｔ値を大きく設定する（ｏｆｂ→ｏｆｍ）。
また、モータ１の磁石の磁束密度が低くなって推定位相差／実位相差の相関グラフが正方向にシフトしたとき（Ｙ→Ｙｐ）には、角度検出部２５は、それに応じてｏｆｆｓｅｔ値を小さく設定する（ｏｆｂ→ｏｆｐ）。
このように、ロータ磁石の磁束密度の大きさに応じてｏｆｆｓｅｔ値を設定することによって、ロータ磁石の磁束密度が変化した場合であっても、角度検出部２５は、ロータ角度の検出誤差が増大することを抑制してロータ角度を精度良く検出することができる。そして、これにより、モータ１の出力トルクの脈動が生じることを抑制することができる。
次に、角度検出部２５によるモータ１のロータ２の磁極の向きの検出方法と、モータ１のロータ磁石の磁束密度の検出方法について説明する。
モータ１のロータ２のギャップのインダクタンスはロータ角度の１／２の周期で変動するため、突極性のあるＤＣブラシレスモータの場合、電気角で０〜１８０°又は１８０〜３６０°の範囲での角度演算が可能である。そのため、０〜３６０°の範囲でロータ角度を検出するためには、ロータ２の磁極の向きを判別する必要がある。
この場合、ｑ軸電機子に電流（Ｉｑ）を流してｑ軸方向（ロータ２の磁石の磁束方向）に磁界を生じさせると、図４に示したように、該電流により生じる磁界（Ｂｓ）の向きとロータ磁石により生じる磁界（Ｂｍ）の向きが同一である飽和状態では、Δｌ（Ｕ，Ｖ，Ｗの各相の自己インダクタンスの直流分ｌの変動分）が大きくなり、トータルした磁界（Ｂｔ）の磁束密度が高くなる。
一方、ｑ軸電流子に流した電流により生じる磁界（Ｂｓ）の向きとロータ磁石により生じる磁界（Ｂｍ）の向きが異なる非飽和状態では、Δｌが小さくなり、トータルした磁界（Ｂｔ）の磁束密度が低くなる。
そのため、Δｌの値により変化する正弦参照値Ｖｓと余弦参照値Ｖｃ（上記式（１２），（１３）により算出される）から以下の式（２４）（本発明の所定の演算処理に相当する）により算出した磁束参照値Ａの値は、ロータ２が飽和状態にあるときと非飽和状態にあるときとで相違する。
【数２４】
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そこで、角度検出部２５は、高周波重畳部２１により高周波電圧ｖｕ，ｖｖ，ｖｗを重畳すると共にｑ軸電機子に所定方向の第１の磁束検知電流を流した状態におけるＷ相電流センサ２４とＵ相電流センサ２３の検出電流値から、上記式（１２），（１３）により正弦参照値Ｖｓと余弦参照値Ｖｃとを算出し、該正弦参照値Ｖｓと該余弦参照値Ｖｃから上記式（２４）により算出した磁束参照値Ａを第１の磁束参照値Ａ１とする。
また、角度検出部２５は、高周波重畳部２１により高周波電圧ｖｕ，ｖｖ，ｖｗを重畳すると共にｑ軸電機子に前記第１の磁束検知電流と逆向きの第２の磁束検知電流を流した状態におけるＷ相電流センサ２４とＵ相電流センサ２３の検出電流値から、上記式（１２），（１３）により正弦参照値Ｖｓと余弦参照値Ｖｃとを算出し、該正弦参照値Ｖｓと該余弦参照値Ｖｃから上記式（２４）により算出した磁束参照値Ａを第２の磁束参照値Ａ２とする。
そして、前記第１の磁束参照値Ａ１と前記第２の磁束参照値Ａ２の差ΔＡ（ΔＡ＝Ａ１−Ａ２）は、図５（ａ），（ｂ）に示したように変化する。図６（ａ），（ｂ）は、モータ１のロータ角度を変更して算出した前記ΔＡの値をロータ角度の検出値Ｒと重ねてプロットしたグラフであり、ロータ角度が３６０°の時点と１８０°の時点でΔＡの符号が反転している。そのため、角度検出部２５は、ΔＡの符号からロータ２の磁極の向きを判別することができる。
また、モータ１のロータ磁石の磁束密度が高くなると、図６（ｂ）に示したように、ΔＡの振幅Ｗ２が大きくなる。そのため、角度検出部２５は、ΔＡの値からロータ磁石の磁束密度を検出することができる。そして、角度検出部２５は、このようにして検出したロータ磁石の磁束密度の大きさに応じて、上述したようにｏｆｆｓｅｔ値を決定する。
なお、本実施の形態では、ロータ角度検出部２５は、上述したようにｑ軸電機子に前記第１の磁束検知電流と前記第２の磁束検知電流とを流してロータ磁石の磁束密度を検出したが、ロータ磁石の磁束密度は主としてロータ磁石の温度に応じて変化する。そこで、本発明の磁束密度検出手段としてロータ磁石の温度を検出する温度センサを設け、該温度センサの検出温度に基づいてロータ磁石の磁束密度を検出するようにしてもよい。
また、モータ１の回転時に生じる誘起電圧はモータ１のロータ磁石の磁束密度に応じて変化する（回転数が同じであれば、ロータ磁石の磁束密度が高いほど発生する誘起電圧が高くなる）。そのため、本発明の磁束密度検出手段としてモータ１の誘起電圧を検出する電圧センサを設け、該電圧センサの検出電圧に基づいてロータ磁石の磁束密度を検出するようにしてもよい。
また、本実施の形態では、角度検出部２５は、前記式（１２），（１３）において、時間に応じて変化する高周波成分に対して積分演算を行うことにより、ロータ角度θの２倍角の正弦参照値Ｖｓと余弦参照値Ｖｃを算出したが、ローパスフィルタを施して正弦参照値と余弦参照値を出力するように処理してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＤＣブラシレスモータの構造図。
【図２】図１に示したＤＣブラシレスモータの作動を制御するモータコントローラの制御ブロック図。
【図３】ｏｆｆｓｅｔ値を加えた効果を示したグラフ。
【図４】ロータ磁石の磁束密度に応じてｏｆｆｓｅｔ値を決定した場合の効果を示すグラフ。
【図５】ロータ磁石の磁束密度を検出する方法の説明図。
【図６】ロータ磁石の磁束密度を検出する方法の説明図。
【符号の説明】
１…ＤＣブラシレスモータ、２…ロータ、３…Ｕ相の電機子、４…Ｖ相の電機子、５…Ｗ相の電機子、１０…モータコントローラ、２０…ｄｑ／３相変換部、２１…高周波重畳部、２２…パワードライブユニット、２３…Ｕ相電流センサ、２４…Ｗ相電流センサ、２５…角度検出部、２６…３相／ｄｑ変換部、２７…非干渉演算部
【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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