(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
永久磁石による磁極を複数個有する第１ロータ及び第２ロータを、回転軸の周囲に同心状に配置した永久磁石界磁型の回転電動機の作動を、該第１ロータと該第２ロータとの位相差であるロータ位相差の変更を行って制御する電動機の制御装置であって、
前記ロータ位相差を変更するためのロータ位相差変更手段と、
前記電動機の電機子の通電量を検出する電流検出手段と、
前記電動機の電機子に所定期間において所定レベル電圧が変化する検出用電圧を重畳し、該検出用電圧と、該検出用電圧が重畳されているときに前記電流検出手段により検出される通電量とに基いて、前記電動機のロータ角度の推定値を算出する第１のロータ角度推定手段と、
前記第１のロータ角度推定手段により算出された前記ロータ角度の推定値に基いて、前記電動機に対する通電を制御する第１の通電制御を実行する通電制御手段と、
前記ロータ角度推定手段による前記電動機のロータ角度の推定値の算出処理に伴なって算出される前記電動機のインダクタンスの参照値と、前記電動機の電機子の通電量とに基いて、前記電動機の誘起電圧定数の推定値を算出する第１の誘起電圧定数推定手段と、
前記電動機の誘起電圧定数の指令値と、前記第１の誘起電圧定数推定手段により算出される前記電動機の誘起電圧定数の推定値との偏差を減少させるように、前記ロータ位相差変更手段により前記ロータ位相差を変更する第１のロータ位相差制御を実行するロータ位相差制御手段とを備えたことを特徴とする電動機の制御装置。
【請求項２】
永久磁石による磁極を複数個有する第１ロータ及び第２ロータを、回転軸の周囲に同心状に配置した永久磁石界磁型の回転電動機の作動を、該第１ロータと該第２ロータとの位相差であるロータ位相差の変更を行って制御する電動機の制御装置であって、
前記ロータ位相差を変更するためのロータ位相差変更手段と、
前記電動機の電機子の通電量を検出する電流検出手段と、
前記電動機の電機子に所定期間において所定レベル電圧が変化する検出用電圧を重畳し、該検出用電圧と、該検出用電圧が重畳されているときに前記電流検出手段により検出される通電量とに基いて、前記電動機のロータ角度の推定値を算出する第１のロータ角度推定手段と、
前記第１のロータ角度推定手段により算出される前記ロータ角度の推定値に基いて、前記電動機に対する通電を制御する第１の通電制御を実行する通電制御手段と、
前記第１のロータ角度推定手段による前記電動機のロータ角度の推定値の算出処理に伴なって算出される前記電動機のインダクタンスの参照値と、前記電動機の電機子の通電量とに基いて、前記ロータ位相差の推定値を求める第１のロータ位相差推定手段と、
前記ロータ位相差の指令値と、前記ロータ位相差推定手段により算出された前記ロータ位相差の推定値との偏差を減少させるように、前記ロータ位相差変更手段により前記ロータ位相差を変更する第１のロータ位相差制御を実行するロータ位相差制御手段とを備えたことを特徴とする電動機の制御装置。
【請求項３】
永久磁石による磁極を複数個有する第１ロータ及び第２ロータを、回転軸の周囲に同心状に配置した永久磁石界磁型の回転電動機の作動を、該第１ロータと該第２ロータとの位相差であるロータ位相差の変更を行って制御する電動機の制御装置であって、
前記ロータ位相差を変更するためのロータ位相差変更手段と、
前記電動機の電機子の通電量を検出する電流検出手段と、
前記電動機の電機子に所定期間において所定レベル電圧が変化する検出用電圧を重畳し、該検出用電圧と、該検出用電圧が重畳されているときに前記電流検出手段により検出される通電量とに基いて、前記電動機のロータ角度の推定値を算出する第１のロータ角度推定手段と、
前記第１のロータ角度推定手段により算出された前記ロータ角度の推定値に基いて、前記電動機に対する通電を制御する第１の通電制御を実行する通電制御手段と、
前記電動機のインダクタンスの目標値と、前記ロータ角度推定手段による前記電動機のロータ角度の推定値の算出処理に伴なって算出される前記電動機のインダクタンスの参照値に基づいて算出されたインダクタンスの推定値との偏差を減少させるように、前記ロータ位相差変更手段により前記ロータ位相差を変更する第１のロータ位相差制御を実行するロータ位相差制御手段とを備えたことを特徴とする電動機の制御装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のうちいずれか１項記載の電動機の制御装置において、
前記電動機を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、
前記第１のロータ角度推定手段は、以下の式（１）〜式（５）による処理により得られるロータ角度の実際値と推定値との偏差を用いてロータ角度の推定値を算出し、
【数１】
0005172437.tif 000022
但し、θeはロータ角度の実際値θmと推定値θm_eとの偏差（θe＝θm−θm_e）。
【数２】
0005172437.tif 000023
【数３】
0005172437.tif 000024
但し、Ｌd：ｄ軸電機子のインダクタンス、Ｌq：ｑ軸電機子のインダクタンス。
【数４】
0005172437.tif 000025
但し、Ｉd(i)：ｉ番目の制御サイクルにおけるｄ軸電機子の通電量、Ｉq(i)：ｉ番目の制御サイクルにおけるｑ軸電機子の通電量。
【数５】
0005172437.tif 000026
但し、Δｖdq(1)，Δｖdq(2)，…：検出用電圧の各制御サイクルにおける出力パターン。
前記第１のロータ角度推定手段による前記電動機のロータ角度の推定値の算出処理に伴なって算出される前記電動機のインダクタンスの参照値は、上記式（１）により算出されるＬ0，Ｌ1（＝√{(Ｌ1sin2θe)2＋(Ｌ1cos2θe)2}）であることを特徴とする電動機の制御装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４のうちいずれか１項記載の電動機の制御装置において、
前記電動機の誘起電圧定数の指令値又は前記ロータ位相差の指令値と、前記電動機の通電量とに基いて、前記電動機のインダクタンスの推定値を算出するインダクタンス推定手段と、
前記電動機の電機子の端子間電圧と、前記電動機の電機子の通電量と、前記インダクタンス推定手段により算出されたインダクタンスの推定値とに基いて、前記電動機のロータ角度の推定値を算出する第２のロータ角度推定手段と、
前記第１のロータ角度推定手段又は前記第２のロータ角度推定手段により算出された前記ロータ角度の推定値に基いて、前記電動機の角速度の推定値を算出する角速度推定手段とを備え、
前記通電制御手段は、前記角速度推定手段により算出される前記電動機の角速度の推定値が第１判定速度以下であるときは、前記第１の通電制御を実行し、該角速度の推定値が該第１判定速度よりも高い第２判定速度以上であるときには、前記第２のロータ角度推定手段により算出されるロータ角度の推定値に基いて、前記電動機に対する通電を制御する第２の通電制御を実行することを特徴とする電動機の制御装置。
【請求項６】
請求項５記載の電動機の制御装置において、
前記通電制御手段は、前記角速度推定手段により算出される前記電動機の角速度の推定値が前記第１判定速度以下であって、前記第１の通電制御を実行しているときに、該角速度の推定値が前記第１判定速度よりも高く前記第２判定速度よりも低い範囲に上昇したときには、前記第１の通電制御を継続し、
前記角速度推定手段により算出される前記電動機の角速度の推定値が前記第２判定速度以上であって前記第２の通電制御を実行しているときに、該角速度の推定値が前記第２判定速度よりも低く前記第１判定速度よりも高い範囲に低下したときには、前記第２の通電制御を継続することを特徴とする電動機の制御装置。
【請求項７】
請求項５または請求項６記載の電動機の制御装置において、
前記第２のロータ角度推定手段によるロータ角度の推定値の算出処理に伴なって算出される前記電動機のロータ角度の実際値と推定値との偏差の参照値に基づいて、前記電動機の誘起電圧定数の推定値を算出する第２の誘起電圧定数推定手段を備え、
前記ロータ位相差制御手段は、前記角速度推定手段により算出される前記電動機の角速度の推定値が第３判定速度以下であるときは前記第１のロータ位相差制御を実行し、該角速度の推定値が該第３判定速度よりも高い第４判定速度以上であるときには、前記電動機の誘起電圧定数の指令値と、前記第２の誘起電圧定数推定手段により算出される誘起電圧定数の推定値との偏差を減少させるように、前記ロータ位相差変更手段により前記ロータ位相差を変更する第２のロータ位相差制御を実行することを特徴とする電動機の制御装置。
【請求項８】
請求項５または請求項６記載の電動機の制御装置において、
前記第２のロータ角度推定手段によるロータ角度の推定値の算出処理に伴なって算出される前記電動機のロータ角度の実際値と推定値との偏差の参照値に基づいて、前記ロータ位相差の推定値を算出する第２のロータ位相差推定手段を備え、
前記ロータ位相差制御手段は、前記角速度推定手段により算出される前記電動機の角速度の推定値が第３判定速度以下であるときは前記第１のロータ位相差制御を実行し、該角速度の推定値が該第３判定速度よりも高い第４判定速度以上であるときには、前記電動機のロータ位相差の指令値と、前記第２のロータ位相差推定手段により算出されるロータ位相差の推定値との偏差を減少させるように、前記ロータ位相差変更手段により前記ロータ位相差を変更する第２のロータ位相差制御を実行することを特徴とする電動機の制御装置。
【請求項９】
請求項７または請求項８記載の電動機の制御装置であって、
前記ロータ位相差制御手段は、前記電動機の角速度の推定値が前記第３判定速度以下であって前記第１のロータ位相差制御を実行しているときに、前記電動機の角速度の推定値が前記第３判定速度よりも高く前記第４判定速度よりも低い範囲に上昇したときには、前記第１のロータ位相差制御を継続し、
電動機の角速度の推定値が前記第４判定速度以上であって前記第２のロータ位相差制御を実行しているときに、前記電動機の角速度の推定値が前記第４判定速度よりも低く前記第３判定速度よりも高い範囲に低下したときには、前記第２のロータ位相差制御を継続することを特徴とする電動機の制御装置。
【請求項１０】
請求項７記載の電動機の制御装置において、
前記第２のロータ角度推定手段は、以下の式（６），式（７）による処理により得られるロータ角度の実際値と推定値との偏差を用いてロータ角度の推定値を算出し、
【数６】
0005172437.tif 000027
但し、ω：電動機の角速度、Ｋe：電動機の誘起電圧定数、θe：ロータ角度の実際値θm_sと推定値θm_eとの偏差（θe=θm_s−θm_e）、Ｖd：ｄ軸電機子の端子間電圧、Ｖq：ｑ軸電機子の端子間電圧、Ｒ：ｄ軸電機子及びｑ軸電機子の抵抗値、Ｌd：ｄ軸電機子のインダクタンス、Ｌq：ｑ軸電機子のインダクタンス、Ｉd：ｄ軸電機子の通電量、Ｉq：ｑ軸電機子の通電量。
【数７】
0005172437.tif 000028
前記第２の誘起電圧定数推定手段は、以下の式（８）により誘起電圧定数の推定値を算出することを特徴とする電動機の制御装置。
【数８】
0005172437.tif 000029
【請求項１１】
請求項８記載の電動機の制御装置において、
前記第２のロータ角度推定手段は、以下の式（９），式（１０）による処理により得られるロータ角度の実際値と推定値との偏差を用いてロータ角度の推定値を算出し、
【数９】
0005172437.tif 000030
但し、ω：電動機の角速度、Ｋe：電動機の誘起電圧定数、θe：ロータ角度の実際値θm_sと推定値θm_eとの偏差（θe=θm_s−θm_e）、Ｖd：ｄ軸電機子の端子間電圧、Ｖq：ｑ軸電機子の端子間電圧、Ｒ：ｄ軸電機子及びｑ軸電機子の抵抗値、Ｌd：ｄ軸電機子のインダクタンス、Ｌq：ｑ軸電機子のインダクタンス、Ｉd：ｄ軸電機子の通電量、Ｉq：ｑ軸電機子の通電量。
【数１０】
0005172437.tif 000031
前記第２のロータ位相差推定手段は、以下の式（１１）により算出される誘起電圧定数の推定値に基いて、前記ロータ位相差の推定値を算出することを特徴とする電動機の制御装置。
【数１１】
0005172437.tif 000032
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、永久磁石界磁型の回転電動機の制御を、同心状に配置された二つのロータ間の位相差を変更することによって行う電動機の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、永久磁石界磁型の回転電動機の回転軸の周囲に同心状に設けた第１ロータ及び第２ロータを備え、回転速度に応じて第１ロータと第２ロータの位相差（ロータ位相差）を変更することで、界磁弱め制御を行うようにした電動機が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
かかる従来の電動機においては、第１ロータと第２ロータが、遠心力の作用により径方向に沿って変位する部材を介して接続されている。また、電動機が停止状態にあるときに、第１ロータに配置された永久磁石の磁極と第２ロータに配置された永久磁極の磁極の向きが同一となって界磁の磁束が最大となり、電動機の回転速度が高くなるに従って遠心力によりロータ位相差が拡大して、界磁の磁束が減少するように構成されている。
【０００４】
また、第１ロータと第２ロータを相対的に回転・保持する位相差変更機構を設けて、ロータ位相差を任意に設定する構成が提案されている（例えば、特許文献２参照）。そして、ロータ位相差を変更すると、これに応じて電動機の誘起電圧定数が変化する。
【０００５】
また、電動機のロータ角度（ロータの回転位置）を検出するセンサを設けずに、電動機に印加される電圧と通電量等に基いて、電動機のロータ角度を推定する構成が提案されている（例えば、特許文献３参照）。
【特許文献１】特開２００２−２０４５４１号公報
【特許文献２】特開２００７−２５９５５０号公報
【特許文献３】特開２００６−１２１７８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
第１ロータ及び第２ロータを備えた電動機を、ロータ角度を検出するセンサを用いずに、ロータ角度の推定値に基づいて制御する場合、ロータ位相差の変更により電動機の誘起電圧定数やインダクタンスが変化するため、これらを考慮したロータ角度の推定処理を行う必要がある。さらに、ロータ位相差を検出するセンサを用いずに、ロータ位相差の推定値に基づいてロータ位相差のフィードバック制御を併せて行うときには、ロータ角度の推定値とロータ位相差の推定値という２つの推定値を算出しなければならないため、推定処理が複雑になり、処理負荷が増大するという不都合がある。
【０００７】
そこで、本発明は、ロータ角度及びロータ位相差を推定する処理の負荷を軽減することができる電動機の制御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】
【０００８】
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、永久磁石による磁極を複数個有する第１ロータ及び第２ロータを、回転軸の周囲に同心状に配置した永久磁石界磁型の回転電動機の作動を、該第１ロータと該第２ロータとの位相差であるロータ位相差の変更を行って制御する電動機の制御装置であって、前記ロータ位相差を変更するためのロータ位相差変更手段と、前記電動機の電機子の通電量を検出する電流検出手段と、前記電動機の電機子に所定期間において所定レベル電圧が変化する検出用電圧を重畳し、該検出用電圧と、該検出用電圧が重畳されているときに前記電流検出手段により検出される通電量とに基いて、前記電動機のロータ角度の推定値を算出する第１のロータ角度推定手段と、
前記第１のロータ角度推定手段により算出される前記ロータ角度の推定値に基いて、前記電動機に対する通電を制御する第１の通電制御を実行する通電制御手段とを備えた電動機の制御装置に関する。
【０００９】
そして、本発明の第１の態様は、前記ロータ角度推定手段による前記電動機のロータ角度の推定値の算出処理に伴なって算出される前記電動機のインダクタンスの参照値と、前記電動機の電機子の通電量とに基いて、前記電動機の誘起電圧定数の推定値を算出する第１の誘起電圧定数推定手段と、前記電動機の誘起電圧定数の指令値と、前記第１の誘起電圧定数推定手段により算出される前記電動機の誘起電圧定数の推定値との偏差を減少させるように、前記ロータ位相差変更手段により前記ロータ位相差を変更する第１のロータ位相差制御を実行するロータ位相差制御手段とを備えたことを特徴とする。
【００１０】
かかる本発明によれば、前記第１のロータ角度推定手段により、前記検出用電圧を前記電動機の電機子に重畳して前記電動機のロータ角度の推定値が算出される。この場合は、前記電動機の回転が停止しているときを含む低速回転域においても、前記電動機のロータ角度の推定値を算出することができる。そして、前記第１の誘起電圧定数推定手段は、前記第１のロータ角度推定手段による前記電動機のロータ角度の推定値の算出処理に伴なって算出される前記電動機のインダクタンスの参照値及び前記電動機の電機子の通電量に基いて、前記電動機の誘起電圧定数の推定値を算出する。このように、ロータ角度の推定値の算出処理に伴なって算出されるインダクタンスの参照値を用いることで、誘起電圧定数の推定値の算出負荷を軽減した上で、誘起電圧定数に基づいてロータ位相差をフィードバック制御することができる。
【００１１】
次に、本発明の第２の態様は、前記第１のロータ角度推定手段による前記電動機のロータ角度の推定値の算出処理に伴なって算出される前記電動機のインダクタンスの参照値と、前記電動機の電機子の通電量とに基いて、前記ロータ位相差の推定値を求める第１のロータ位相差推定手段と、前記ロータ位相差の指令値と、前記ロータ位相差推定手段により算出された前記ロータ位相差の推定値との偏差を減少させるように、前記ロータ位相差変更手段により前記ロータ位相差を変更する第１のロータ位相差制御を実行するロータ位相差制御手段とを備えたことを特徴とする。
【００１２】
かかる本発明において、前記電動機のインダクタンス及び通電量と、前記ロータ位相差との間には相関関係がある。そこで、前記第１の誘起電圧定数推定手段は、前記第１のロータ角度推定手段によるロータ角度の推定値の算出処理に伴なって算出される前記電動機のインダクタンスの参照値と通電量とに基いて、前記電動機のロータ位相差の推定値を算出することができる。このように、ロータ角度の推定値の算出処理に伴なって算出されるインダクタンスの参照値を用いることで、ロータ位相差の推定値を算出する処理の負荷を軽減した上で、ロータ位相差をフィードバック制御することができる。。
【００１３】
次に、本発明の第３の態様は、前記電動機のインダクタンスの目標値と、前記ロータ角度推定手段による前記電動機のロータ角度の推定値の算出処理に伴なって算出される前記電動機のインダクタンスの参照値に基づいて算出されたインダクタンスの推定値との偏差を減少させるように、前記ロータ位相差変更手段により前記ロータ位相差を変更する第１のロータ位相差制御を実行するロータ位相差制御手段とを備えたことを特徴とする。
【００１４】
かかる本発明において、前記電動機のインダクタンスとロータ位相差との間には、相関関係がある。そこで、前記ロータ位相差制御手段は、前記電動機のインダクタンスの目標値と、前記第１のロータ角度推定手段によるロータ角度の推定値の算出処理に伴なって算出される前記電動機のインダクタンスの参照値に基づいて意算出されたインダクタンスの推定値との偏差を減少させる前記第１のロータ位相差制御を実行する。このように、ロータ角度の推定値の算出処理に伴なって算出されるインダクタンスの参照値を用いることで、インダクタンスの推定値を算出する処理の負荷を軽減した上で、インダクタンスに基いてロータ位相差をフィードバック制御することができる。
【００１５】
また、前記第１〜第３の態様において、前記電動機を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、
前記第１のロータ角度推定手段は、以下の式（１２）〜式（１６）による処理により得られるロータ角度の実際値と推定値との偏差を用いてロータ角度の推定値を算出し、
【００１６】
【数１２】
0005172437.tif 000002
【００１７】
但し、θeはロータ角度の実際値θmと推定値θm_eとの偏差（θe＝θm−θm_e）。
【００１８】
【数１３】
0005172437.tif 000003
【００１９】
【数１４】
0005172437.tif 000004
【００２０】
但し、Ｌd：ｄ軸電機子のインダクタンス、Ｌq：ｑ軸電機子のインダクタンス。
【００２１】
【数１５】
0005172437.tif 000005
【００２２】
但し、Ｉd(i)：ｉ番目の制御サイクルにおけるｄ軸電機子の通電量、Ｉq(i)：ｉ番目の制御サイクルにおけるｑ軸電機子の通電量。
【００２３】
【数１６】
0005172437.tif 000006
【００２４】
但し、Δｖdq(1)，Δｖdq(2)，…：検出用電圧の各制御サイクルにおける出力パターン。
【００２５】
前記第１のロータ角度推定手段による前記電動機のロータ角度の推定値の算出処理に伴なって算出される前記電動機のインダクタンスの参照値は、上記式（１２）により算出されるＬ0，Ｌ1（＝√{(Ｌ1sin2θe)2＋(Ｌ1cos2θe)2}）であることを特徴とする。
【００２６】
かかる本発明によれば、前記第１のロータ角度推定手段は、前記式（１２），式（１３）により、ロータ角度の実際値と推定値との偏差θeを算出し、該偏差θeを用いてロータ角度の推定値を算出する。そして、前記式（１２）により算出されるインダクタンスの参照値Ｌ0，Ｌ1を用いて、前記第１の態様においては、前記第１のロータ位相差推定手段により前記電動機のロータ位相差の推定値を算出することができ、前記第２の態様においては、前記第１の誘起電圧推定手段により前記電動機の誘起電圧定数の推定値を算出することができる。また、前記第３の態様においては、前記ロータ位相差制御手段により、前記式（１２）により算出されるインダクタンスの参照値Ｌ0，Ｌ1を用いて、前記電動機のインダクタンスの推定値を算出することができる。
【００２７】
また、前記第１から第３の態様において、前記電動機の誘起電圧定数の指令値又は前記ロータ位相差の指令値と、前記電動機の通電量とに基いて、前記電動機のインダクタンスの推定値を算出するインダクタンス推定手段と、前記電動機の電機子の端子間電圧と、前記電動機の電機子の通電量と、前記インダクタンス推定手段により算出されたインダクタンスの推定値とに基いて、前記電動機のロータ角度の推定値を算出する第２のロータ角度推定手段と、前記第１のロータ角度推定手段又は前記第２のロータ角度推定手段により算出された前記ロータ角度の推定値に基いて、前記電動機の角速度の推定値を算出する角速度推定手段とを備え、前記通電制御手段は、前記角速度推定手段により算出される前記電動機の角速度の推定値が第１判定速度以下であるときは、前記第１の通電制御を実行し、該角速度の推定値が該第１判定速度よりも高い第２判定速度以上であるときには、前記第２のロータ角度推定手段により算出されるロータ角度の推定値に基いて、前記電動機に対する通電を制御する第２の通電制御を実行することを特徴とする。
【００２８】
かかる本発明によれば、前記電動機の角速度の推定値が前記第１判定速度以下である低速回転域においては、前記第１のロータ角度推定手段により算出されるロータ角度に基いて、前記通電制御手段により前記第１の通電制御が実行される。また、前記電動機の角速度の推定値が前記第２判定速度以上である高速回転域においては、前記インダクタンス推定手段により推定されたインダクタンスの推定値に基いて、前記第２のロータ角度推定手段によりロータ角度の推定値が算出される。
【００２９】
そのため、高速回転域においては、前記第１のロータ角度推定手段による前記検出用電圧の重畳を伴なうロータ角度の推定値の算出処理が不要となり、前記第２のロータ角度推定手段により容易にロータ角度の推定値を算出することができる。そして、前記第２のロータ角度推定手段は、前記インダクタンス推定手段により算出されたインダクタンスの推定値を用いて、ロータ角度の推定値を算出するため、ロータ角度の推定精度を高めることができる。
【００３０】
また、前記通電制御手段は、前記角速度推定手段により算出される前記電動機の角速度の推定値が前記第１判定速度以下であって、前記第１の通電制御を実行しているときに、該角速度の推定値が前記第１判定速度よりも高く前記第２判定速度よりも低い範囲に上昇したときには、前記第１の通電制御を継続し、前記角速度推定手段により算出される前記電動機の角速度の推定値が前記第２判定速度以上であって前記第２の通電制御を実行しているときに、該角速度の推定値が前記第２判定速度よりも低く前記第１判定速度よりも高い範囲に低下したときには、前記第２の通電制御を継続することを特徴とする。
【００３１】
かかる本発明によれば、前記第１の判定速度と前記第２の判定速度との間にヒステリシスをもたせて、前記通電制御手段による前記第１の通電制御と前記第２の通電制御とを切り換えることができる。これにより、前記第１の判定速度又は前記第２の判定速度の付近で、前記第１の通電制御と前記第２の通電制御が頻繁に切り換わり、前記電動機の通電制御が不安定となることを防止することができる。
【００３２】
また、前記第２のロータ角度推定手段によるロータ角度の推定値の算出処理に伴なって算出される前記電動機のロータ角度の実際値と推定値との偏差の参照値に基づいて、前記電動機の誘起電圧定数の推定値を算出する第２の誘起電圧定数推定手段を備え、前記ロータ位相差制御手段は、前記角速度推定手段により算出される前記電動機の角速度の推定値が第３判定速度以下であるときは前記第１のロータ位相差制御を実行し、該角速度の推定値が該第３判定速度よりも高い第４判定速度以上であるときには、前記電動機の誘起電圧定数の指令値と、前記第２の誘起電圧定数推定手段により算出される誘起電圧定数の推定値との偏差を減少させるように、前記ロータ位相差変更手段により前記ロータ位相差を変更する第２のロータ位相差制御を実行することを特徴とする。
【００３３】
かかる本発明によれば、前記電動機の角速度の推定値が前記第３判定速度以下である低速回転域においては、前記第１の誘起電圧定数推定手段により誘起電圧定数の推定値が算出される。また、前記電動機の角速度の推定値が前記第４判定速度以上である高速回転域においては、前記第２のロータ角度推定手段によるロータ角度の推定値の算出処理に伴なって算出される前記電動機のロータ角度の実際値と推定値との偏差の参照値に基づいて、前記電動機の誘起電圧定数の推定値が算出される。これにより、誘起電圧定数の推定値の算出負荷を低減することができる。そして、前記ロータ位相差制御手段により、誘起電圧定数の推定値に基いて、ロータ位相差のフィードバック制御を行うことができる。
【００３４】
また、前記第２のロータ角度推定手段によるロータ角度の推定値の算出処理に伴なって算出される前記電動機のロータ角度の実際値と推定値との偏差の参照値に基づいて、前記ロータ位相差の推定値を算出する第２のロータ位相差推定手段を備え、前記ロータ位相差制御手段は、前記角速度推定手段により算出される前記電動機の角速度の推定値が第３判定速度以下であるときは前記第１のロータ位相差制御を実行し、該角速度の推定値が該第３判定速度よりも高い第４判定速度以上であるときには、前記電動機のロータ位相差の指令値と、前記第２のロータ位相差推定手段により算出されるロータ位相差の推定値との偏差を減少させるように、前記ロータ位相差変更手段により前記ロータ位相差を変更する第２のロータ位相差制御を実行することを特徴とする。
【００３５】
かかる本発明によれば、前記電動機の角速度の推定値が前記第３判定速度以下である低速回転域においては、前記第１のロータ位相差推定手段によりロータ位相差の推定値が算出される。また、前記電動機の角速度の推定値が前記第４判定速度以上である高速回転域においては、前記第２のロータ角度推定手段によるロータ角度の推定値の算出処理に伴なって算出される前記電動機のロータ角度の実際値と推定値との偏差の参照値に基づいて、前記電動機のロータ位相差の推定値が算出される。これにより、ロータ位相差の推定値の算出負荷を低減することができる。そして、前記ロータ位相差制御手段により、ロータ位相差のフィードバック制御を行うことができる。
【００３６】
また、前記ロータ位相差制御手段は、前記電動機の角速度の推定値が前記第３判定速度以下であって前記第１のロータ位相差制御を実行しているときに、前記電動機の角速度の推定値が前記第１判定速度よりも高く前記第４判定速度よりも低い範囲に上昇したときには、前記第１のロータ位相差制御を継続し、電動機の角速度の推定値が前記第４判定速度以上であって前記第２のロータ位相差制御を実行しているときに、前記電動機の角速度の推定値が前記第４判定速度よりも低く前記第３判定速度よりも高い範囲に低下したときには、前記第２のロータ位相差制御を継続することを特徴とする。
【００３７】
かかる本発明によれば、前記第３の判定速度と前記第４の判定速度との間にヒステリシスをもたせて、前記通電制御手段による前記第１のロータ位相差制御と前記第２のロータ位相差制御とを切り換えることができる。これにより、前記第３の判定速度又は前記第４の判定速度の付近で、前記第１のロータ位相差制御と前記第２のロータ位相差制御が頻繁に切り換わり、ロータ位相差のフィードバック制御が不安定となることを防止することができる。
【００３８】
また、前記第２のロータ角度推定手段は、以下の式（１７），式（１８）による処理により得られるロータ角度の実際値と推定値との偏差を用いてロータ角度の推定値を算出し、
【００３９】
【数１７】
0005172437.tif 000007
【００４０】
但し、ω：電動機の角速度、Ｋe：電動機の誘起電圧定数、θe：ロータ角度の実際値θm_sと推定値θm_eとの偏差（θe=θm_s−θm_e）、Ｖd：ｄ軸電機子の端子間電圧、Ｖq：ｑ軸電機子の端子間電圧、Ｒ：ｄ軸電機子及びｑ軸電機子の抵抗値、Ｌd：ｄ軸電機子のインダクタンス、Ｌq：ｑ軸電機子のインダクタンス、Ｉd：ｄ軸電機子の通電量、Ｉq：ｑ軸電機子の通電量。
【００４１】
【数１８】
0005172437.tif 000008
【００４２】
前記第２の誘起電圧定数推定手段は、以下の式（１９）により誘起電圧定数の推定値を算出することを特徴とする。
【００４３】
【数１９】
0005172437.tif 000009
【００４４】
かかる発明によれば、前記第２のロータ角度推定手段は、前記式（１７），式（１８）により、ロータ角度の実際値と推定値との偏差θeを算出し、この偏差θeを用いてロータ角度の推定値を算出する。そして、前記第２の誘起電圧定数推定手段は、上記式（１９）により誘起電圧定数の推定値を算出することができる。
【００４５】
また、前記第２のロータ角度推定手段は、上記式（１７），式（１８）による処理により得られるロータ角度の実施値と推定値との偏差を用いてロータ角度の推定値を算出し、前記第２のロータ位相差推定手段は、上記式（１９）により算出される誘起電圧定数の推定値に基いて、前記ロータ位相差の推定値を算出することを特徴とする。
【００４６】
かかる発明によれば、前記第２のロータ角度推定手段は、前記式（１７），式（１８）により、ロータ角度の実際値と推定値との偏差θeを算出し、この偏差θeを用いてロータ角度の推定値を算出する。そして、前記電動機の誘起電圧定数とロータ位相差との間には相関関係があるため、前記第２の誘起電圧定数推定手段は、上記式（１９）により算出した誘起電圧定数の推定値に基づいて、ロータ角度の推定値を算出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４７】
本発明の実施の形態について、図１〜図１１を参照して説明する。
【００４８】
先ず、図１及び図２を参照して、本実施の形態における電動機の構成を説明する。図１は、本実施の形態における電動機の要部の断面図、図２は図１に示した電動機の２つのロータ間の位相差を変更することによる効果の説明図である。
【００４９】
図１を参照して、電動機１は、２重ロータ構造のＤＣブラシレスモータであり、出力軸２、外ロータ１２、及び内ロータ１１を同軸に備えている。なお、外ロータ１２と内ロータ１１のいずれか一方が本発明の第１ロータに相当し、他方が本発明の第２ロータに相当する。
【００５０】
内ロータ１１においては、Ｎ極を回転軸２側とする永久磁石１１ａとＳ極を回転軸２側とする永久磁石１１ｂが、周方向に沿って等間隔に交互に配設されている。同様に、外ロータ１２においても、Ｎ極を回転軸２側とする永久磁石１２ａとＳ極を回転軸２側とする永久磁石１２ｂが、周方向に沿って等間隔に交互に配設されている。
【００５１】
また、電動機１は、内ロータ１１及び外ロータ１２に対する回転磁界を発生するための電機子１０ａを有するステータ１０を備えている。電動機１は、例えばハイブリッド車両や電動車両の駆動源として使用され、ハイブリッド車両に搭載されたときは、電動機及び発電機として動作する。
【００５２】
次に、電動機１は、外ロータ１２と内ロータ１１の位相差であるロータ位相差を変更するために、外ロータ１２と内ロータ１１を相対的に回転させる位相可変機構（図示しない。遊星歯車等の差動機構により構成される。）を備えている。
【００５３】
そして、位相可変機構により、外ロータ１２と内ロータ１１の位相差は、少なくとも電気角で１８０度の範囲で進角側又は遅角側に変更することができ、電動機１の状態は、外ロータ１２の永久磁石１２ａ，１２ｂと内ロータ１１の永久磁石１１ａ，１１ｂが同極同士を対向して配置された界磁弱め状態と、外ロータ１２の永久磁石１２ａ，１２ｂと内ロータ１１の永久磁石１１ａ，１１ｂが異極同士を対向して配置された界磁強め状態との間で、適宜設定可能である。
【００５４】
図２（ａ）は界磁強め状態を示しており、外ロータ１２の永久磁石１２ａ，１２ｂの磁束Ｑ２と内ロータ１１の永久磁石１１ａ，１１ｂの磁束Ｑ１の向きが同一であるため、合成された磁束Ｑ３が大きくなる。一方、図３（ｂ）は界磁弱め状態を示しており、外ロータ１２の永久磁石１２ａ，１２ｂの磁束Ｑ２と内ロータ１１の永久磁石１１ａ，１１ｂの磁束Ｑ１の向きが逆であるため、合成された磁束Ｑ３が小さくなる。
【００５５】
そして、このように、外ロータ１２と内ロータ１１の位相差を変更して、界磁の磁束を増減させることにより、電動機１の誘起電圧定数Ｋeを変化させることができる。これにより、誘起電圧定数Ｋeが一定である場合に比べて、電動機１の出力及び回転数に対する運転可能領域を拡大することができる。
【００５６】
［第１の実施形態］次に、図３〜図９を参照して、本発明の第１の実施形態について説明する。図３は、第１の実施形態の電動機の制御装置Ａ１（以下、制御装置Ａ１という）の制御ブロック図である。
【００５７】
制御装置Ａ１は、電動機１を界磁方向をｄ軸としてｄ軸と直交する方向をｑ軸とした２相直流の回転座標系による等価回路に変換して扱い、外部から与えられるトルク指令値Ｔr_cに応じたトルクが電動機１から出力されるように、電動機１に対する通電を制御する。
【００５８】
制御装置Ａ1は、ＣＰＵ、メモリ等により構成された電子ユニットであり、該ＣＰＵに所定の制御プログラムを実行させることによって、制御装置Ａ1は、本発明の第１のロータ角度推定手段、第２のロータ角度推定手段、通電制御手段、第１の誘起電圧定数推定手段、第２の誘起電圧定数推定手段、及びロータ位相差制御手段として機能する。また、制御装置Ａ1は所定の制御サイクル毎に電動機１の制御処理を繰り返し実行する。
【００５９】
制御装置Ａ１は、外部から与えられるトルク指令値Ｔr_cと電動機１の角速度の推定値ω_e（以下、角速度推定値ω_eという）と電動機１の誘起電圧定数の推定値Ｋe_e（以下、誘起電圧定数推定値Ｋe_eという）とに基づいて、ｄ軸側の電機子（以下、ｄ軸電機子という）の通電量（以下、ｄ軸電流という）の指令値であるｄ軸電流指令値Ｉd_cとｑ軸側の電機子（以下、ｑ軸電機子という）の通電量（以下、ｑ軸電流という）の指令値であるｑ軸電流指令値Ｉq_cとを算出する電流指令算出部５０ａ、及び電流センサ７０，７１（本発明の電流検出手段に相当する）による電動機１の相電流の検出信号Ｉu_s，Ｉw_sと、電動機１のロータ角度の推定値θm_e（以下、ロータ角度推定値θm_eという）とに基づいて、３相−ｄｑ変換によりｄ軸電機子の通電量の検出値Ｉd_s（以下、ｄ軸電流検出値Ｉd_sという）と、ｑ軸電機子の通電量の検出値Ｉq_s（以下、ｑ軸電流検出値Ｉq_sという）を算出する３相−ｄｑ変換部６１とを備えている。
【００６０】
電流指令算出部５０ａは、電動機１のトルクＴr，角速度ω，誘起電圧定数Ｋeという３つの要素と、ｄ軸電流Ｉd，ｑ軸電流Ｉqという２つの要素との間の相関関係を規定したマップ（Ｔr，ω，Ｋe／Ｉd，Ｉqマップ）に、トルク指令値Ｔr_c，角速度推定値ω_e，誘起電圧定数推定値Ｋe_eを適用して得られるｄ軸電流Ｉdとｑ軸電流Ｉqを、ｄ軸電流指令値Ｉd_cとｑ軸電流指令値Ｉq_cとしてそれぞれ算出する。
【００６１】
このＴr，ω，Ｋe／Ｉd，Ｉqマップは、実験やコンピュータシミュレーション等に基いて作成されたものであり、そのデータはメモリに保持されている。なお、マップではなく、トルクＴr，角速度ω，誘起電圧定数Ｋeという３つの要素を入力して、ｄ軸電流Ｉdとｑ軸電流Ｉqを出力する相関式を用いて、ｄ軸電流指令値Ｉd_cとｑ軸電流指令値Ｉq_cを算出するようにしてもよい。
【００６２】
また、制御装置Ａ１は、ｄ軸電流指令値Ｉd_cの補正値ΔＩdaを求める界磁制御部５１と、ｑ軸電流指令値Ｉq_cの補正値ΔＩqaを求める電力制御部５５とを備えている。界磁制御部５１で決定される補正値ΔＩdaは、ｄ軸電機子の電圧とｑ軸電機子の電圧との合成ベクトルの大きさが電動機１の電源電圧Ｖdc（より詳しくは、後述するＰＭＷ演算部６２のインバータ回路の電源電圧）に応じた電圧円内に納まるようにするためのｄ軸電流の操作量（フィードバック操作量）を意味する。
【００６３】
補正値ΔＩdaは、前回の制御サイクルにおいて、後述する電流制御部５３等により決定されたｄ軸電圧指令値Ｖd_c及びｑ軸電圧指令値Ｖq_cの合成ベクトルの大きさと、電源電圧Ｖdcに応じて決定した目標値（電圧円の半径）との偏差に応じて、フィードバック制御により決定される。
【００６４】
電力制御部５５で決定される補正値ΔＩqaは、電動機１の運転時における永久磁石１１ａ〜１２ｂ（１１ａ，１１ｂ，１２ａ，１２ｂ）の温度変化と電機子１０ａの温度変化が、電動機１のトルクに及ぼす影響を補償するためのものである。永久磁石１１ａ〜１２ｂの温度が変化すると、一般にロータ位相差が一定であっても電動機１の誘起電圧定数が変化し、電機子１０ａのコイル抵抗（電機子１０ａを構成する巻線の抵抗）が変化する。このため、ｑ軸電流指令値Ｉq_cが一定であっても、永久磁石１１ａ〜１２ｂや電機子１０ａの温度変化の影響により、電動機１のトルクが変化する。
【００６５】
そこで、電力制御部５５は、この影響をｑ軸電流補正値ΔＩqaにより補償する。ｑ軸電流補正値ΔＩqaは、Ｕ相電流検出値Ｉu_s又はＷ相電流検出値Ｉw_sから推定されるコイル抵抗や、後述する誘起電圧定数推定部９１で算出された誘起電圧定数推定値Ｋe_e等に基いて決定される。
【００６６】
加減算部５２は、ｄ軸電流指令値Ｉd_cからｄ軸電流検出値Ｉd_sを減じると共に、ｄ軸電流補正値ΔＩd_aを加えて、ｄ軸電流偏差ΔＩdを算出する。同様に、加減算部５６は、ｑ軸電流指令値Ｉq_cからｑ軸電流検出値Ｉq_sを減じると共に、ｑ軸電流補正値ΔＩq_qを加えて、ｑ軸電流偏差ΔＩqを算出する。
【００６７】
電流制御部５３は、加減算部５２で算出されたｄ軸電流偏差ΔＩdを０に近づけるように、ＰＩ制御則（比例・積分制御則）等のフィードバック制御則により、ｄ軸電機子の指令電圧値であるｄ軸電圧指令値Ｖd_cを決定する。同様に、電流制御部５３は、加減算部５６で算出されたｑ軸電流偏差ΔＩqを０に近づけるように、ＰＩ制御則等のフィードバック制御則により、ｑ軸電機子の指令電圧値であるｑ軸電圧指令値Ｖq_cを決定する。
【００６８】
なお、ｄ軸電圧指令値Ｖd_cとｑ軸電圧指令値Ｖq_cとを決定するときに、ｄ軸電流偏差ΔＩdから求められるｄ軸電圧指令値と、ｑ軸電流偏差ΔＩqから求められるｑ軸電圧指令値とに、ｄ軸とｑ軸の間で干渉し合う速度起電力の影響を打ち消すための非干渉成分を付加して、ｄ軸電圧指令値Ｖd_cとｑ軸電圧指令値Ｖq_cを求めることが好ましい。
【００６９】
さらに、制御装置Ａ1は、ｄ軸電圧指令値Ｖd_c及びｑ軸電圧指令値Ｖq_cと、ロータ角度推定値θm_eとから、ｄｑ−３相変換によりＵ相，Ｖ相，Ｗ相の各相の相電圧指令値Ｖu_c，Ｖv_c，Ｖw_cを求めるｄｑ−３相変換部６０、及び、相電圧指令値Ｖu_c，Ｖv_c，Ｖw_cに応じて、電動機１の各相の電機子にＰＷＭ制御によりインバータ回路（図示省略）を介して通電するＰＷＭ演算部６２を備えている。
【００７０】
なお、ｄｑ−３相変換は、ｄ軸電圧指令値Ｖd_c及びｑ軸電圧指令値Ｖq_cの組を、ロータ角度推定値θm_e（電気角での出力軸２の回転角度）に応じた変換行列に座標変換する処理である。
【００７１】
また、電力制御部５５、界磁制御部５１、加減算器５２，５６、電流制御部５３、加算器５４，５７、検出用電圧重畳部８０、ｄｑ−３相変換部６０、３相−ｄｑ変換部６１、及びＰＷＭ演算部６２により、本発明の通電制御手段が構成される。
【００７２】
また、制御装置Ａ1は、トルク指令値Ｔr_cと角速度推定値ω_eと電源電圧Ｖdcに応じて、電動機１の誘起電圧定数の指令値Ｋe_c（以下、誘起電圧定数指令値Ｋe_cという）を決定する誘起電圧定数指令算出部９０ａを備えている。
【００７３】
誘起電圧定数指令算出部９０ａは、電動機１のトルクＴr，角速度ω，電源電圧Ｖdcという３つの要素と、誘起電圧定数Ｋeとの間の相関関係を規定したマップ（Ｔr_c，ω，Ｖdc／Ｋeマップ）に、トルク指令値Ｔr_c，角速度推定値ω_e，電源電圧Ｖdcを適用して、誘起電圧定数指令値Ｋe_cを算出する。
【００７４】
このＴr，ω，Ｖdc／Ｋeマップは、実験やコンピュータシミュレーション等に基いて作成されたものであり、そのデータはメモリに保持されている。なお、マップではなく、電動機１のトルクＴr，角速度ω，電源電圧Ｖdcという３つの要素を入力して、誘起電圧定数Ｋeを出力する相関式を用いて、誘起電圧定数指令値Ｋe_cを算出するようにしてもよい。
【００７５】
また、制御装置Ａ1は、ｄ軸電流検出値Ｉd_s及びｑ軸電流検出値Ｉq_sと誘起電圧定数指令値Ｋe_cとに基いて、ｄ軸電機子のインダクタンスの推定値Ｌd_e（以下、ｄ軸インダクタンス推定値Ｌd_eという）とｑ軸電機子のインダクタンスの推定値Ｌq_e（以下、ｑ軸インダクタンス推定値Ｌq_eという）を算出するインダクタンス推定値算出部９１ａを備えている。
【００７６】
ここで、電動機１のインダクタンスとロータ位相差との間には相関関係がある。図４（ａ）は、縦軸をｄ軸インダクタンスＬdに設定し、横軸をｄ軸電流Ｉdに設定して、電動機１のロータ位相差θdを０度，３０度，６０度、９０度、１２０度、１５０度、１８０度に設定したときの、ＬdとＩdの関係を示したものである。図４（ａ）に示した対応関係から、電動機１のロータ位相差θdとｄ軸電流Ｉdの組に対して、対応するｄ軸インダクタンスＬdが定まることが分る。
【００７７】
同様に、図４（ｂ）は、縦軸をｑ軸電機子のインダクタンスＬqに設定し、横軸をｑ軸電流Ｉqに設定して、電動機１のロータ位相差θdを０度，３０度，６０度，９０度，１２０度，１５０度，１８０度に設定したときの、ＬqとＩqの関係を示したものである。図４（ｂ）に示した対応関係から、電動機１の位相差θdとｑ軸電流Ｉqの組に対して、対応するｑ軸インダクタンスＬqが定まることが分る。
【００７８】
そして、電動機１のロータ位相差と誘起電圧定数との間には、図５に示したように、ロータ位相差が０度であるときに誘起電圧定数が最大となり、ロータ位相差が１８０度であるときに誘起電圧定数が最小となるという相関関係がある。
【００７９】
そこで、インダクタンス推定値算出部９１ａは、図４（ａ），図４（ｂ），図５に基いて電動機１のｄ軸電流Ｉd，ｑ軸電流Ｉq，誘起電圧定数Ｋeという３つの要素と、ｄ軸インダクタンスＬd，ｑ軸インダクタンスＬqという２つの要素との間の相関関係を規定したマップ（Ｉd，Ｉq，Ｋe／Ｌd，Ｌqマップ）に、ｄ軸電流検出値Ｉd_s，ｑ軸電流検出値Ｉq_s，誘起電圧定数指令値Ｋe_cを適用して、ｄ軸インダクタンス推定値Ｌd_eとｑ軸インダクタンス推定値Ｌq_eを算出する。
【００８０】
このＩd，Ｉq，Ｋe／Ｌd，Ｌqマップは、実験やコンピュータシミュレーション等に基いて作成されたものであり、そのデータはメモリに保持されている。なお、マップではなく、ｄ軸電流Ｉd，ｑ軸電流Ｉq，誘起電圧定数Ｋeという３つの要素を入力して、ｄ軸インダクタンスＬdとｑ軸インダクタンスＬqを出力する相関式を用いて、ｄ軸インダクタンス推定値Ｌd_eとｑ軸インダクタンス推定値Ｌq_eを算出してもよい。
【００８１】
次に、制御装置Ａ1は、電動機１のロータ角度を検出するレゾルバ等の位置センサを備えておらず、第１のロータ角度推定値算出部８５（本発明の第１のロータ角度推定手段に相当する）と、第２のロータ角度推定値算出部９２ａ（本発明の第２のロータ角度推定手段、及び第２の誘起電圧定数推定手段に相当する）と、ロータ角度切替部６３とにより、ロータ角度の推定値θm_e（以下、ロータ角度推定値θm_eという）算出する処理を行う。
【００８２】
また、制御装置Ａ1は、ロータ位相差を検出するセンサを用いずに、誘起電圧定数推定値算出部８１ａ（本発明の第１の誘起電圧定数推定手段に相当する）と、第２のロータ角度推定値算出部９２ａと、誘起電圧定数切替部８２ａとにより、誘起電圧定数の推定値Ｋe_e（以下、誘起電圧定数推定値Ｋe_eという）を算出する処理を行う。
【００８３】
以下、制御装置Ａ1におけるロータ角度推定値θm_e、角速度推定値ω_e、及び誘起電圧定数推定値Ｋe_eの算出処理について説明する。
【００８４】
先ず、図３及び図６，図７を参照して、第１のロータ角度推定値算出部８５による第１ロータ角度推定値θm_e1と第１角速度推定値ω_e1の算出処理と、誘起電圧定数推定値算出部８１ａによる第１誘起電圧定数推定値Ｋe_e1の算出処理について説明する。図３を参照して、第１のロータ角度推定値算出部８５は、電動機１が回転停止状態を含む低速回転域で作動しているときに、検出用電圧重畳部８０により、加算器５４においてｄ軸検出用電圧Δｖdを重畳すると共に、加算器５７においてｑ軸検出用電圧Δｖqを重畳する。
【００８５】
ここで、ｄ軸検出用電圧Δｖdとｑ軸検出用電圧Δｖqの具体的な出力パターンとしては、例えば、図６（ａ）に示したように、周期Ｔにおける出力電圧Ｘの総和が０となるように設定される。また、図６（ｂ）に示したように、連続する周期の出力を反転（Ｘ，−Ｘ）させることによって、周波数ｆ（＝１／Ｔ）の周波数成分を打ち消して、周波数ｆに偏ったノイズの発生を抑制することができる。
【００８６】
また、図６（ｃ）に示したように、周波数成分を順次打ち消すように出力電圧を変調させる出力パターンとすることで、特定の周波数に偏ったノイズの発生を抑制する効果をさらに高めることができる。
【００８７】
第１のロータ角度推定値算出部８５は、ｄ軸検出用電圧Δｖdとｑ軸検出用電圧Δｖqを重畳したときの各制御サイクルにおけるｄ軸検出電流Ｉd_s，ｑ軸検出電流Ｉq_sを、以下の式（２０）のＩdq(1)，Ｉdq(2)，…に代入して、正弦参照値Ｖsl（＝Ｌ1sin2θe），余弦参照値Ｖcl（＝Ｌ1cos2θe），インダクタンス参照値Ｖl（＝Ｌ0）を算出する。
【００８８】
【数２０】
0005172437.tif 000010
【００８９】
但し、θe：ロータ角度の実際値θm_sと推定値θm_eとの偏差（θe＝θm−θm_e）。
【００９０】
【数２１】
0005172437.tif 000011
【００９１】
但し、Ｉd(i)：ｉ番目の制御サイクルにおけるｄ軸電機子の通電量、Ｉq(i)：ｉ番目の制御サイクルにおけるｑ軸電機子の通電量。
【００９２】
【数２２】
0005172437.tif 000012
【００９３】
但し、Δｖdq(1)，Δｖdq(2)，…：検出用電圧の各制御サイクルにおける出力パターン。
【００９４】
なお、上記式（２０）は、電動機１の角速度がほぼゼロであって、ｄ軸電機子及びｑ軸電機子の抵抗による電圧降下が無視できるレベルであることを前提としたｄｑ変換モデルである。そして、他の実施形態として、電動機１の角速度についてはほぼゼロであることを前提とするが、ｄ軸電機子及びｑ軸電機子の抵抗については、予め設定した固定値或いはこの固定値を電機子巻線の温度により補正した抵抗値により、電圧降下を考慮したｄｑ変換モデルを用いてもよい。
【００９５】
第１のロータ角度推定値算出部８５は、上記式（２０）で算出した正弦参照値Ｖslと余弦参照値Ｖclから、以下の式（２３）により、ロータ角度の実際値θm_sと推定値θm_eとの偏差θeを算出する。そして、第１のロータ角度推定値算出部８５は、この偏差θeが０になるように、以下の式（２４）のオブザーバの演算ゲインＫ11，Ｋ12を設定する追従演算により算出したθm_e(n+1)とω_e(n+1)を、第１ロータ角度推定値θm_e1と第１角速度推定値ω_e1として出力する。
【００９６】
【数２３】
0005172437.tif 000013
【００９７】
【数２４】
0005172437.tif 000014
【００９８】
但し、θm_e(n+1)：今回の制御サイクルにおけるロータ角度推定値、ω_e(n+1)：今回の制御サイクルにおける角速度推定値、Δｔ：１制御サイクルの時間、θm_e(n)：前回の制御サイクルにおけるロータ角度推定値、ω_e(n)：前回の制御サイクルにおける角速度推定値、Ｋ11，Ｋ12：演算ゲイン。
【００９９】
図７は、以上説明した第１のロータ角度推定値算出部８５による第１ロータ角度推定値θm_e1と第１角速度推定値ω_e1の算出処理のブロック図である。第１のロータ角度推定値算出部８５は、減算器１００，１０１により、電流センサ７０，７１による相電流の検出値Ｉu_sとＩw_sの今回と前回の制御サイクルにおける値の差分を算出する。
【０１００】
そして、第１のロータ角度推定値算出部８５は、この差分を３相−ｄｑ変換部１０２によりｄｑ座標値に変換し、変換値（dＩd，dＩq）を除算器１０３で１制御サイクルの時間（dt）で除する。さらに、第１のロータ角度推定値算出部８５は、参照値算出部１０４によって、前記式（２０）により、正弦参照値Ｖsl，余弦参照値Ｖcl，インダクタンス参照値Ｖlを算出し、前記式（２３）により、ロータ角度の実際値θm_sと推定値θm_eとの偏差θeを算出する。
【０１０１】
そして、第１のロータ角度推定値算出部８５は、このようにして算出した偏差θm_eを０にするように、上記式（２４）によるオブザーバ１０５による追従演算を行なって、θm_e(n+1)とω_e(n+1)を算出し、これを第１ロータ角度推定値θm_e1，第１角速度推定値ω_e1としてそれぞれ出力する。
【０１０２】
次に、誘起電圧推定値算出部８１ａは、第１のロータ角度推定値算出部８５により算出されたインダクタンス参照値Ｌ0と、以下の式（２５）により算出したインダクタンス参照値Ｌ1とにより、以下の式（２６），式（２７）によってｄ軸インダクタンスＬdとｑ軸インダクタンスＬqを算出する。
【０１０３】
【数２５】
0005172437.tif 000015
【０１０４】
【数２６】
0005172437.tif 000016
【０１０５】
但し、Ｌd：ｄ軸インダクタンス。
【０１０６】
【数２７】
0005172437.tif 000017
【０１０７】
但し、Ｌq：ｑ軸インダクタンス。
【０１０８】
そして、誘起電圧定数推定値算出部８１ａは、ｄ軸インダクタンスとｑ軸インダクタンスの合成インダクタンスＬdq（＝√(Ｌd2＋Lq2)），ｄ軸電流Ｉd，ｑ軸電流Ｉqという３つの要素と、誘起電圧定数Ｋeとの間の相関関係を規定したマップ（Ｌdq，Ｉd，Ｉq／Ｋeマップ）に、合成インダクタンスＬdqの算出値と、ｄ軸電流検出値Ｉd_sとｑ軸電流検出値Ｉq_sを適用して、誘起電圧定数推定値Ｋe_eを算出する。そして、誘起電圧定数推定値算出部８１ａは、このようにして算出したＫe_eを、第１誘起電圧定数推定値Ｋe_e1として出力する。
【０１０９】
このＬdq，Ｉd，Ｉq／Ｋeマップは、実験やコンピュータシミュレーション等に基いて作成されたものであり、そのデータはメモリに保持されている。なお、マップではなく、合成インダクタンスＬdq，ｄ軸電流Ｉd，ｑ軸電流Ｉqという３つの要素を入力して、誘起電圧定数推定値Ｋe_eを出力する相関式を用いて、誘起電圧定数推定値Ｋe_eを算出するようにしてもよい。
【０１１０】
また、合成インダクタンスＬdqではなく、ｄ軸インダクタンスＬd又はｑ軸インダクタンスＬqを用いて、誘起電圧定数推定値Ｋe_eを算出するようにしてもよい。
【０１１１】
このように、第１のロータ角度推定値算出部８５により、上記式（２０）による正弦参照値Ｖslと余弦参照値Ｖclの算出に伴なって算出されるインダクタンス参照値Ｖl（＝Ｌ0）と、正弦参照値Ｖslと余弦参照値Ｖclから上記式（２５）により算出したインダクタンス参照値Ｌ1を用いることによって、第１誘起電圧定数推定値Ｋe_e1の算出負荷を軽減することができる。
【０１１２】
次に、図３及び図８を参照して、第２のロータ角度推定値算出部９２ａによる第２ロータ角度推定値θm_e2と第２角速度推定値ω_e2と第２誘起電圧定数推定値Ｋe_e2の算出処理について説明する。
【０１１３】
図３を参照して、第２のロータ角度推定値算出部９２ａは、電動機１が中・高速回転域で回転しているときに、インダクタンス推定値算出部９１ａによって算出されるｄ軸インダクタンス推定値Ｌd_eとｑ軸インダクタンス推定値Ｌq_eとを用いて、第２ロータ角度推定値θm_e2と第２角速度推定値ω_e2を算出する。この場合は、検出用電圧重畳部８０によるｄ軸検出用電圧Δｖdとｑ軸検出用電圧Δｖqの重畳は不要である。
【０１１４】
第２のロータ角度推定値算出部９２ａは、以下の式（２８）のＶdにｄ軸電圧指令値Ｖd_cを代入し、Ｖqにｑ軸電圧指令値Ｖq_cを代入し、Ｒに予め設定した抵抗値を代入し、ωに角速度推定値ω_eを代入し、Ｌdにｄ軸インダクタンス推定値Ｌd_eを代入し、Ｌqにｑ軸インダクタンス推定値Ｌq_eを代入し、Ｉdにｄ軸電流検出値Ｉd_sを代入し、Ｉqにｑ軸電流検出値Ｉq_sを代入して、正弦参照値Ｖsと余弦参照値Ｖcを算出する。
【０１１５】
【数２８】
0005172437.tif 000018
【０１１６】
但し、Ｖs：正弦参照値、Ｖc：余弦参照値、ω：角速度、Ｋe：誘起電圧定数、θe：ロータ角度の実際値と推定値との差分、Ｖd：ｄ軸電圧、Ｖq：ｑ軸電圧、Ｒ：ｄ軸電機子及びｑ軸電機子の抵抗値、Ｌd：ｄ軸インダクタンス、Ｌq：ｑ軸インダクタンス、Ｉd：ｄ軸電流、Ｉq：ｑ軸電流。
【０１１７】
第２のロータ角度推定値算出部９２ａは、以下の式（２９）により、ロータ角度の実際値と推定値との偏差θeを算出する。そして、第２のロータ角度推定値算出部９２ａは、この偏差θeが０になるように、以下の式（３０）によるオブザーバの演算係数Ｋ21，Ｋ22を決定する追従演算により算出したθm_e(n+1)とω_e(n+1)を、第２ロータ角度推定値θm_e2と第２角速度推定値ω_e2として出力する。
【０１１８】
【数２９】
0005172437.tif 000019
【０１１９】
【数３０】
0005172437.tif 000020
【０１２０】
但し、θm_e(n+1)：今回の制御サイクルにおけるロータ角度の推定値、ω_e(n+1)：今回の制御サイクルにおける角速度の推定値、Δｔ：１制御サイクルの時間、θm_e(n)：前回の制御サイクルにおける角速度の推定値、ω_e(n)：前回の制御サイクルにおける角速度の推定値、Ｋ21，Ｋ22：演算ゲイン。
【０１２１】
また、第２のロータ角度推定値算出部９２ａは、以下の式（３１）により、第２誘起電圧定数推定値Ｋe_e2を算出する。
【０１２２】
【数３１】
0005172437.tif 000021
【０１２３】
但し、Ｋe_e2：第２誘起電圧定数推定値、ω_e2：第２角速度推定値。
【０１２４】
図８は、以上説明した第２のロータ角度推定値算出部９２ａによる第２ロータ角度推定値θm_e2及び第２角速度推定値ω_e2と、第２誘起電圧定数推定値Ｋe_e2の算出処理のブロック図である。第２のロータ角度推定値算出部９２ａは、参照値算出部１１０により、上記式（２８）に、３相−ｄｑ変換部６１で算出されたｄ軸電流検出値Ｉd_s及びｑ軸電流検出値Ｉq_s、ｄ軸電流指令値Ｖd_c及びｑ軸電流指令値Ｖq_c、及びインダクタンス推定値算出部９１ａで算出されたｄ軸インダクタンス推定値Ｌd_e及びｑ軸インダクタンス推定値Ｌq_eを代入して、正弦参照値Ｖsと余弦参照値Ｖcとを算出する。
【０１２５】
そして、第２のロータ角度推定値算出部９２ａは、除算器１１２によって、上記式（２９）により、正弦参照値Ｖs（＝-ωＫｅsinθe）を、合成値算出部１１１で算出した√(Ｖs2＋Ｖc2)で除して、ロータ角度の実際値と推定値との偏差θeを算出する。そして、この偏差θeを用いて、上記式（３０）によるオブザーバ１１３により、偏差θeが０になるように演算ゲインＫ21，Ｋ22を決定する追従演算を行なって、第２ロータ角度推定値θm_e2と第２角速度推定値ω_e2を算出する。
【０１２６】
また、第２のロータ角度推定値算出部９２ａは、除算器１１４により、合成値算出部１１１で算出した√(Ｖs2＋Ｖc2)を第２角速度推定値ω_e2で除して、第２誘起電圧定数推定値Ｋe_e2を算出する。
【０１２７】
次に、図３及び図９を参照して、ロータ角度切替部６３による第１ロータ角度推定値θm_e1と第２ロータ角度推定値θm_e2の切替処理と、誘起電圧定数切替部８２ａによる第１ロータ位相差推定値θd_e1と第２ロータ位相差推定値θd_e2の切替処理について説明する。
【０１２８】
図９を参照して、第１のロータ角度推定値算出部８５は、前回の制御サイクルにおけるロータ角速度推定値ω_e（第１角速度推定値ω_e1又は第２角速度推定値ω_e2）がωL以下であったときに、上述した第１ロータ角度推定値θm_e1，第１角速度推定値ω_e1の算出処理を実行する。そして、誘起電圧定数推定値算出部８１ａは、第１ロータ角度推定値θm_e1と第１角速度推定値ω_e1の算出処理に伴なって算出されるインダクタンス参照値Ｌ０，Ｌ1を用いて、第１誘起電圧定数推定値Ｋe_e1を算出する。
【０１２９】
また、第２のロータ角度推定値算出部９２ａは、前回の制御サイクルにおけるロータ角速度推定値ω_eがωK以上であったときに、上述した第２ロータ角度推定値θm_e2，第２角速度推定値ω_e2，第２誘起電圧定数推定値Ｋe_e2の算出処理を実行する。
【０１３０】
そして、ロータ角度切替部６３には、第１のロータ角度推定値算出部８５で算出された第１ロータ角度推定値θm_e1と第１ロータ角速度ω_e1が入力されると共に、第２のロータ角度推定値算出部９２ａで算出された第２ロータ角度推定値θm_e2と第２ロータ角速度ω_e2が入力される。
【０１３１】
ロータ角度切替部６３は、図９に示したように、第１角速度推定値ω_e1がωj1（本発明の第１判定速度に相当する）以下であるときは、第１ロータ角度推定値θm_e1をロータ角度推定値θm_eとして選択すると共に、第１角速度推定値ω_e1を角速度推定値ω_eとして選択する。
【０１３２】
また、ロータ角度切替部６３は、第２角速度推定値ω_e2がωj2（本発明の第２判定速度に相当する）以上であるときには、第２ロータ角度推定値θm_e2をロータ角度推定値θm_eとして選択すると共に、第２角速度推定値ω_e2を角速度推定値ω_eとして選択する。
【０１３３】
また、ロータ角度切替部６３は、第１角速度推定値ω_e1がωj1以下であって、第１ロータ角度推定値θm_e1が選択されているときは、第１角速度推定値ω_e1がωj2以上となるまで第１ロータ角度推定値θm_e1及び第１角速度推定値ω_e1の選択を継続する。一方、第２角速度推定値ω_e2がωj2以上であって、第２ロータ角度推定値θm_e2が選択されているときには、第２角速度推定値ω_e2がωj1以下となるまで、第２ロータ角度θm_e2及び第２角速度ω_e2の選択を継続する。
【０１３４】
このように、ロータ角度切替部６３による第１ロータ角度推定値θm_e1及び第１角速度推定値ω_e1と、第２ロータ角度推定値θm_e2及び第２角速度推定値ω_e2の切替条件に、図９の斜線部分のヒステリシスをもたせることによって、第１ロータ角度推定値θm_e1と第２ロータ角度推定値θm_e2の切替、及び第１角速度推定値ω_e1と第２角速度推定値ω_e2の切替が頻繁に行なわれて、電動機１の通電制御が不安定になることを防止することができる。
【０１３５】
なお、第１ロータ角度推定値θm_e1に基く電動機１の通電制御が、本発明の第１の通電制御に相当し、第２ロータ角度推定値θm_e2に基く電動機１の通電制御が、本発明の第２の通電制御に相当する。
【０１３６】
また、図９を参照して、誘起電圧定数切替部８２ａは、上述したロータ角度切替部６３による第１ロータ角度推定値θm_e1と第２ロータ角度推定値θm_e2の切替と同一条件により、第１誘起電圧定数Ｋe_e1と第２誘起電圧定数Ｋe_e2を、切替スイッチ８３により切換えて減算器９３に出力する。
【０１３７】
すなわち、図９を参照して、誘起電圧定数切替部８２ａは、第１角速度推定値ω_e1がωj1（本発明の第３判定速度に相当する）以下であるときは、第１誘起電圧定数推定値Ｋe_e1を誘起電圧定数推定値Ｋe_eとして、切替スイッチ８３を介して減算器９３及び電流指令算出部５０ａに出力する。これにより、減算器９３では、誘起電圧定数指令値Ｋe_cから第１誘起電圧定数推定値Ｋe_e1を減じた偏差ΔＫe（＝Ｋe_c−Ｋe_e1）が算出されて、ロータ位相差制御部９５ａに出力される。
【０１３８】
また、誘起電圧定数切替部８２ａは、第２角速度推定値ω_e2がωj2（本発明の第４判定速度に相当する）以下であるときは、第２誘起電圧定数推定値Ｋe_e2を誘起電圧定数推定値Ｋe_eとして、切替スイッチ８３を介して減算器９３及び電流指令算出部５０ａに出力する。
【０１３９】
そして、誘起電圧定数切替部８２ａは、第１角速度推定値ω_e1がωj1以下であって、第１誘起電圧定数推定値Ｋe_e1が選択されているときは、第１角速度推定値ω_e1がωj2以上となるまで第１誘起電圧定数推定値Ｋe_e1の選択を継続する。一方、第２角速度推定値ω_e2がωj2以上であって、第２誘起電圧定数推定値Ｋe_e2が選択されているときには、第２角速度推定値ω_e2がωj1以下となるまで、第２誘起電圧定数推定値Ｋe_e2の選択を継続する。
【０１４０】
このように、誘起電圧定数切替部８２ａによる第１誘起電圧定数推定値Ｋe_e1と第２誘起電圧定数推定値Ｋe_e2の切替条件に、図９の斜線部分のヒステリシスをもたせることによって、第１誘起電圧定数推定値Ｋe_e1と第２誘起電圧推定値Ｋe_e2の切替が頻繁に行なわれて、後述するロータ位相差制御部９５ａによるロータ位相差θdのフィードバック制御が不安定になることを防止することができる。
【０１４１】
ロータ位相差制御部９５ａは、誘起電圧定数指令値Ｋe_cと誘起電圧定数推定値Ｋe_eとの偏差ΔＫeを減少させるように、アクチュエータ２５に対する指令値ＬＳ_cを決定して出力する。これにより、ロータ位相差を検出するセンサを設けることなく、電動機１が停止した状態を含む低速回転域から中・高速回転域までの全域に亘って、電動機１のロータ位相差が誘起電圧定数指令値Ｋe_cに対応する状態となるように、フィードバック制御を行うことができる。
【０１４２】
なお、第１誘起電圧定数推定値Ｋe_e1を用いたロータ位相差のフィードバック制御が本発明の第１のロータ位相差制御に相当し、第２誘起電圧定数推定値Ｋe_e2を用いたロータ位相差のフィードバック制御が本発明の第２のロータ位相差制御に相当する。
【０１４３】
［第２の実施形態］次に、図１０を参照して、本発明の第２の実施形態について説明する。図１０は、第２の実施形態の電動機の制御装置Ａ2（以下、制御装置Ａ2という）の制御ブロック図である。
【０１４４】
制御装置Ａ2は、ＣＰＵ、メモリ等により構成された電子ユニットであり、該ＣＰＵに所定の制御プログラムを実行させることによって、制御装置Ａ2は、本発明の第１のロータ角度推定手段、第２のロータ角度推定手段、通電制御手段、第１のロータ位相差推定手段、第２のロータ位相差推定手段、及びロータ位相差制御手段として機能する。
【０１４５】
上述した第１の実施形態の制御装置Ａ1では、誘起電圧定数の指令値Ｋe_cと推定値Ｋe_eとの偏差ΔＫeを減少させるように、電動機１のロータ位相差をフィードバック制御したが、第２の実施の形態の制御装置Ａ2は、ロータ位相差の指令値θd_cと推定値θd_eとの偏差Δθdを減少させるように、電動機１のロータ位相差をフィードバック制御する。
【０１４６】
そのため、制御装置Ａ2は、制御装置Ａ1の電流指定算出部５０ａに代えて電流指令算出部５０ｂを備え、誘起電圧定数指令算出部９０ａに代えてロータ位相差指令算出部９０ｂを備え、誘起電圧定数推定値算出部８１ａに代えてロータ位相差推定値算出部８１ｂ（本発明の第１のロータ位相差推定手段に相当する）を備え、誘起電圧定数切替部８２ａに代えてロータ位相差切替部８２ｂを備え、インダクタンス推定値算出部９１ａに代えてインダクタンス推定値算出部９１ｂを備え、第２のロータ角度推定値算出部９２ａに代えて第２のロータ角度推定値算出部９２ｂ（本発明の第２のロータ角度推定手段及び第２のロータ位相差推定手段に相当する）を備え、ロータ角度位相差制御部９５ａに変えてロータ位相差制御部９５ｂ（本発明のロータ位相差制御手段に相当する）を備えている。なお、制御装置Ａ1と同様の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。
【０１４７】
電流指令算出部５０ｂは、電動機１のトルクＴr，角速度ω，ロータ位相差θdという３つの要素と、ｄ軸電流Ｉd，ｑ軸電流Ｉqという２つの要素との間の相関関係を規定したマップ（Ｔr，ω，θd／Ｉd，Ｉqマップ）に、トルク指令値Ｔr_c，角速度推定値ω_e，ロータ位相差推定値θd_eを適用して得られるｄ軸電流Ｉdとｑ軸電流Ｉqを、ｄ軸電流指令値Ｉd_cとｑ軸電流Ｉq_cとしてそれぞれ算出する。
【０１４８】
なお、このＴr，ω，θd_／Ｉd，Ｉqマップは、実験やコンピュータシミュレーション等に基いて作成されたものであり、そのデータはメモリに保持されている。なお、マップではなく、トルクＴr，角速度ω，ロータ位相差θdという３つの要素を入力して、ｄ軸電流Ｉdとｑ軸電流Ｉqを出力する相関式を用いて、ｄ軸電流指令値Ｉd_cとｑ軸電流指令値Ｉq_cを算出するようにしてもよい。
【０１４９】
ロータ位相差指令算出部９０ｂは、電動機１のトルクＴr，角速度ω，電源電圧Ｖdcという３つの要素と、電動機１のロータ位相差θdとの間の相関関係を規定したマップ（Ｔr，ω，Ｖdc／θdマップ）に、トルク指令値Ｔr_c，角速度推定値ω_e，電源電圧Ｖdcを適用して得られるロータ位相差θdを、ロータ位相差指令値θd_cとして算出する。
【０１５０】
このＴr，ω，Ｖdc／θdマップは、実験やコンピュータシミュレーション等に基いて作成されたものであり、そのデータはメモリに保持されている。なお、マップではなく、トルク指令値Ｔr，角速度ω，電源電圧Ｖdcという３つの要素を入力して、ロータ位相差θdを出力する相関式を用いて、ロータ位相差指令値θd_cを算出するようにしてもよい。
【０１５１】
ロータ位相差推定値算出部８１ｂは、ｄ軸インダクタンスとｑ軸インダクタンスの合成インダクタンスＬdq（＝√(Ｌd2＋Ｌq2)），ｄ軸電流Ｉd，ｑ軸電流Ｉqという３つの要素と、ロータ位相差θdとの間の相関関係を規定したマップ（Ｌdq，Ｉd，Ｉq／θdマップ）に、制御装置Ａ1の誘起電圧定数推定値算出部８１ａと同様にして算出した合成インダクタンスＬdqの算出値と、ｄ軸電流検出値Ｉd_s及びｑ軸電流検出値Ｉq_sとを適用して得られるロータ位相差θdを、第１ロータ位相差推定値θd_e1として出力する。
【０１５２】
第２のロータ角度推定値算出部９２ｂは、上述した制御装置Ａ1の第２のロータ角度推定値算出部９２ａと同様にして、第２ロータ角度推定値θm_e2と第２角速度推定値ω_e2と第２誘起電圧定数推定値Ｋe_e2を算出する。そして、第２誘起電圧定数推定値Ｋe_e2を図５に示した誘起電圧定数Ｋeとロータ位相差θdとの相関関係に基づく変換マップによりロータ位相差θdに変換して、第２ロータ位相差推定値θd_e2として出力する。
【０１５３】
ロータ位相差切替部８２ｂは、上述した制御装置Ａ1の誘起電圧定数切替部８２ａにおける第１誘起電圧定数推定値Ｋe_e1と第２誘起電圧定数推定値Ｋe_e2の切替と同じ条件によって、第１ロータ位相差推定値θd_e1と第２ロータ位相差推定値θd_e2を切替え、ロータ位相差推定値θd_eとして切替スイッチ８３を介して減算部９３に出力する。
【０１５４】
これにより、ロータ位相差指令値θd_cとロータ位相差推定値θd_eとの偏差Δθdが、減算部９３で算出されてロータ位相差制御部９５ｂに出力される。そして、ロータ位相差制御部９５ｂは、ロータ位相差指令値θd_cとロータ位相差推定値θd_eとの偏差θdを減少させるように、アクチュエータ２５に対する指令値ＬＳ_cを決定して出力する。これにより、ロータ位相差を検出するセンサを設けることなく、電動機１が停止した状態を含む低速回転域から中・高速回転域までの全域に亘って、電動機１のロータ位相差がロータ位相差θd_cとなるように、フィードバック制御を行うことができる。
【０１５５】
なお、第１ロータ位相差推定値θd_e1を用いたロータ位相差のフィードバック制御が本発明の第１のロータ位相差制御に相当し、第２ロータ位相差推定値θd_e2を用いたロータ位相差のフィードバック制御が本発明の第２のロータ位相差制御に相当する。
【０１５６】
また、インダクタンス推定値算出部９１ｂは、図４（ａ），図４（ｂ）に基いた電動機１のｄ軸電流Ｉd，ｑ軸電流Ｉq，ロータ位相差θdという３つの要素と、ｄ軸インダクタンスＬd，ｑ軸インダクタンスＬqという２つの要素との間の相関関係を規定したマップ（Ｉd，Ｉq，θd／Ｌd，Ｌqマップ）に、ｄ軸電流検出値Ｉd_s，ｑ軸電流検出値Ｉq_s，ロータ位相差指令値θd_cを適用して得られるＬdとＬqを、それぞれｄ軸インダクタンス推定値Ｌd_eとｑ軸インダクタンス推定値Ｌq_eとして出力する。
【０１５７】
このＩd，Ｉq，θd／Ｌd，Ｌqマップは、実験やコンピュータシミュレーション等に基いて作成されたものであり、そのデータはメモリに保持されている。なお、マップではなく、ｄ軸電流Ｉd，ｑ軸電流Ｉq，ロータ位相差θdという３つの要素を入力して、ｄ軸インダクタンスＬdとｑ軸インダクタンスＬqを出力する相関式を用いて、ｄ軸インダクタンス推定値Ｌd_eとｑ軸インダクタンス推定値Ｌq_eを算出してもよい。
【０１５８】
［第３の実施形態］次に、図１１を参照して、本発明の第３の実施形態について説明する。図１１は、第３の実施形態の電動機の制御装置Ａ3（以下、制御装置Ａ3という）の制御ブロック図である。
【０１５９】
制御装置Ａ3は、ＣＰＵ、メモリ等により構成された電子ユニットであり、該ＣＰＵに所定の制御プログラムを実行させることによって、制御装置Ａ3は、本発明の第１のロータ角度推定手段、通電制御手段、ロータ位相差推定手段、及びロータ位相差制御手段として機能する。
【０１６０】
制御装置Ａ3は、上述した第２の実施形態の制御装置Ａ2に対して、中・高速回転域におけるロータ角度とロータ位相差の推定処理を行う構成を省いたものであり、制御装置Ａ2に備えられていたロータ角度切替部６３、ロータ位相差切替部８２ｂ、インダクタンス推定値算出部９１ｂ、及び第２のロータ位相差推定値算出部８１ｂを備えていない。なお、制御装置Ａ2と同様の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。
【０１６１】
制御装置Ａ3によれば、電動機の回転が停止した状態を含む低速回転域について、上述した第２の実施形態の制御装置Ａ2と同様にして、ロータ角度を検出するセンサ設けることなく、ロータ角度の推定値に基づいて電動機１の通電制御を行うことができる。また、ロータ位相差を検出するセンサを設けることなく、ロータ位相差の推定値に基づいて、ロータ位相差のフィードバック制御を行うことができる。
【０１６２】
なお、上記第１の実施形態では、誘起電圧定数指令値Ｋe_cに対応するロータ位相差となるように、ロータ位相差のフィードバック制御を行い、上記第２及び第３の実施形態では、ロータ位相差指令値θd_cとなるようにロータ位相差のフィードバック制御を行ったが、電動機のロータ位相差と誘起電圧定数とインダクタンスとの間には相関関係があるため、インダクタンスの指令値を設定して、この指令値に対応するロータ位相差となるように、ロータ位相差のフィードバック制御を行うようにしてもよい。
【０１６３】
また、電動機１を低速回転域から中・高速回転域の全域に亘って、上記第１の実施形態では誘起電圧定数指令値Ｋe_cによるロータ位相差のフィードバック制御を行い、上記第２の実施形態ではロータ位相差指令値θd_cによるロータ位相差のフィードバック制御を行ったが、低速回転域と中・高速回転域で、対象とする指令値の形態を変えるようにしてもよい。例えば、低速回転域ではロータ位相差指令値θd_cによるロータ位相差のフィードバック制御を行い、中・高速回転域では誘起電圧定数指令値Ｋe_cによるロータ位相差のフィードバック制御を行うようにしてもよい。
【０１６４】
また、上記第１から第３の実施形態では、本発明の電動機の制御装置として、電動機１を２相直流の回転座標であるｄｑ座標系による等価回路に変換して扱う制御装置Ａ1〜Ａ3を示したが、２相交流による固定座標系であるαβ座標系による等価回路に変換して扱う場合や、３相（Ｕ，Ｖ，Ｗ相）のまま扱う場合等、他の制御形態においても本発明の適用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１６５】
【図１】２重ロータを備えたＤＣブラシレスモータの構成図。
【図２】外ロータと内ロータの位相差を変更することによる効果の説明図。
【図３】第１の実施形態の電動機の制御装置の制御ブロック図。
【図４】ロータ位相差θdとｄ軸電機子のインダクタンスＬd及びｄ軸電流Ｉdとの相関関係、及びロータ位相差θdとｑ軸電機子のインダクタンスＬq及びｑ軸電流Ｉqとの相関関係を示した説明図。
【図５】誘起電圧定数Ｋeとロータ位相差θdとの相関関係を示した説明図。
【図６】検出用電圧の出力パターンの説明図。
【図７】第１のロータ角度推定値算出部の演算ブロック図。
【図８】第２のロータ角度推定値算出部の演算ブロック図。
【図９】第１ロータ角度推定値θm_e1と第２ロータ角度推定値θm_e2の切替タイミングの説明図。
【図１０】第２の実施形態の電動機の制御装置の制御ブロック図。
【図１１】第３の実施形態の電動機の制御装置の制御ブロック図。
【符号の説明】
【０１６６】
１…電動機、２…電動機の回転軸、１０…ステータ、１１…内ロータ、１１ａ，１１ｂ…永久磁石、１２…外ロータ、１２ａ，１２ｂ…永久磁石、２５…アクチュエータ、２６…差動機構、２７…ロータ位相差変更部、５０ａ…電流指令算出部、５３…電流制御部、６３…ロータ角度切替部、８０…検出用電圧重畳部、８１ａ…誘起電圧定数推定値算出部、８２ａ…誘起電圧定数切替部、８５…第１のロータ角度推定値算出部、９０ａ…誘起電圧定数指令算出部、９１ａ…インダクタンス推定値算出部、９２ａ…第２のロータ角度推定値算出部、９５ａ…ロータ位相差制御部。
【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】
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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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