JP6166088B2 - 電磁サスペンション装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば自動車等の車両の振動を緩衝するのに好適に用いられる電磁サスペンション装置に関する。

一般に、自動車等の車両には、車体（ばね上）側と各車輪（ばね下）側との間に緩衝器が設けられている。このような緩衝器として、互いに相対直線運動可能に配置された固定子と可動子とからなるリニアモータ（電磁式アクチュエータ）を用いた電磁サスペンション装置が知られている。

ここで、電磁サスペンション装置は、例えば、車体と車輪との間に介装され、相対変位可能な同軸状の内筒または外筒のうちの一方の部材である外筒に設けられたコイル（コイル部材）と、他方の部材である内筒に設けられコイルと対向する磁石（磁性部材）とからなる筒状リニア電磁式アクチュエータを備えて構成されている（例えば、特許文献１参照）。

この種の従来技術による電磁サスペンション装置では、例えば３相リニア同期モータ等により構成されるリニアモータ（アクチュエータ）に通電する電流を、固定子と可動子との位置（ストローク位置）に応じて電流制御することで、電磁サスペンションの全可動域（全ストローク領域）で目標通りの推力（減衰力）を発生させるようにしている。この場合、ストローク位置を測定するためのセンサとして、例えば磁気センサを用いることができる。

一方、特許文献２には、ブラシレスモータのモータ軸の回転を検出する磁極センサの異常を、磁極センサの実際の出力信号とマップから推定される予想信号との相違に基づいて検出するブラシレスモータの異常検出装置が開示されている。

特開２００４−２７８７８３号公報 特開平６−１７８５８６号公報

特許文献２の異常検出装置は、回転モータに適用するもので、回転モータのモータ軸（回転子）が一方向（左方向または右方向）にコンスタントに回転していることを前提としている。このため、電磁サスペンション装置のリニアモータのように、可動子が直線的、かつ、両方向（伸びる方向、縮む方向）に不規則に動作するものに適用すると、例えば、異常を検出するまでに過度の時間を要するおそれがある。また、異常が生じているにも拘わらず、異常の検出がされない可能性もあり、異常検出の信頼性、延いては、ストローク位置の測定の信頼性の確保が面倒になるという問題がある。

本発明は、上述した従来技術の問題に鑑みなされたもので、本発明の目的は、信頼性の向上を図ることができる電磁サスペンション装置を提供することにある。

上述した課題を解決するため、本発明は、車体と車輪との間に介装され、相対変位可能な同軸状の内筒または外筒の一方の部材に設けられたコイル部材と、他方の部材に設けられ該コイル部材と対向する磁性部材とからなる筒状リニア電磁式アクチュエータを備えた電磁サスペンション装置であって、前記磁性部材の磁界を検出する磁界検出磁気センサと前記磁性部材の極性を検出する極性検出磁気センサを設け、前記極性検出磁気センサの出力がＮ極と検出された場合は、前記磁界検出磁気センサの出力から得られる電気角の角度をそのまま出力し、前記極性検出磁気センサの出力がＳ極と検出された場合は、前記磁界検出磁気センサの出力から得られる電気角に１８０°加算した１８０°〜３６０°の角度を出力して、出力された電気角の角度を前記コイル部材に対する前記磁性部材の位置として求める位置検出手段と、前記極性検出磁気センサの不調を検出する不調検出手段と、を備え、前記位置検出手段による位置の履歴から不調を検出し、不調を検出した場合は、現在の処理で求められた位置と前回の処理で求められた位置または推定された位置との差分に基づいて、前記磁界検出磁気センサの検出値を補正することにより、位置を推定することを特徴としている。

本発明の電磁サスペンション装置によれば、信頼性の向上を図ることができる。

実施の形態による電磁サスペンション装置を示す縦断面図である。 ＭＲセンサとホールＩＣセンサとが接続される位置演算ユニットを示すブロック図である。 図２中の電気角不調検出器で行われる不調検出処理を示す流れ図である。 図２中の３６０°電気角補正器で行われる電気角補正処理を示す流れ図である。 永久磁石の位置と各センサの理想的な出力と電気角との関係の一例を示す特性線図である。 永久磁石の位置と各センサの実際の出力と電気角との時間変化の一例を示す特性線図である。 永久磁石の位置とホールＩＣセンサのＡ相とＢ相の出力と極性検出に使用する相との関係の一例を示す特性線図である。 ホールＩＣセンサのＡ相とＢ相との両方が故障したときの各センサの出力等の時間変化の一例を示す特性線図である。 ホールＩＣセンサのＡ相が故障したときの各センサの出力等の時間変化の一例を示す特性線図である。

以下、本発明の実施の形態による電磁サスペンション装置を、添付図面に従って詳細に説明する。

図において、電磁サスペンション装置１は、リニアモータ（リニアアクチュエータ）を用いた電磁サスペンション（電動サスペンション）として構成されている。即ち、電磁サスペンション装置１は、車体（図示せず）側に配置される固定子２と、車輪（図示せず）側に配置される可動子１２と、固定子２および可動子１２の外側（外径側）に位置して車体側と車輪側との間に配置される図示しないばね（懸架ばね、コイルスプリング）とを含んで構成されている。そして、固定子２（の電機子４）と可動子１２（の永久磁石１４）とにより、３相リニア同期モータを構成している。

換言すれば、電磁サスペンション装置１は、車体（ばね上）と車輪（ばね下）との間に介装され、相対変位可能な同軸状の内筒と外筒とのうちの内筒に対応するコア５に設けられたコイル６Ａ，６Ｂ，６Ｃ（コイル部材）と、外筒に対応するアウタチューブ１３に設けられ該コイル６Ａ，６Ｂ，６Ｃと対向する永久磁石１４（磁性部材）とからなる筒状リニア電磁式アクチュエータ３を備えて構成されている。なお、図示は省略するが、筒状リニア電磁式アクチュエータは、径方向内側に配置される内筒と径方向外側に配置される外筒とのうちの外筒にコイル（コイル部材）を設け、内筒に永久磁石（磁性部材）を設ける構成としてもよい。

車体側に配置される固定子２は、電機子４とロッド７とにより大略構成されている。電機子４は、内筒としてのコア５と、該コア５に設けられたコイル部材としての複数のコイル６Ａ、６Ｂ、６Ｃとにより構成されている。コア５は、例えば圧粉磁心や積層された電磁鋼板、磁性体片より切削加工等によって形成され、その形状は、全体として略円筒状となっている。一方、各コイル６Ａ、６Ｂ、６Ｃは、それぞれ所定の方向に巻かれてコア５の外周面側に収容され、後述する可動子１２（の永久磁石１４）の内周面と対向して配置されている。

具体的には、コイル６Ａ、６Ｂ、６Ｃは、略筒状のコア５の外周面側に位置して該コア５の周方向に配置されると共に、該コア５の軸方向の６箇所位置に軸方向に離間して配置されている。コイル６Ａ、６Ｂ、６Ｃには、インバータ等に接続された動力線（図示せず）を介して電力が供給される。なお、コイル６Ａ、６Ｂ、６Ｃの個数は、図示したものに限らず、設計仕様等に応じて適宜設定することができる。また、軸方向に隣合う６個のコイル６Ａ、６Ｂ、６Ｃは、例えば電気角でそれぞれ１２０°ずつの位相差をもつように配置される。配線方法は、駆動電源側の電圧や電流仕様に応じて適宜選択することができる。

ロッド７は、略円筒状に形成され、基端側（図１の右端側）がコア５の内側に固定（嵌着）されている。ロッド７の先端側（図１の左端側）には、車両のばね上部材となる車体側に取付けられる円筒状の取付ロッド８が固定（嵌着）されている。ロッド７の内側には、後述する可動子１２の案内ロッド１３Ｄが挿入され、ロッド７の基端側の内周面と案内ロッド１３Ｄの外周面との間には、軸受、スリーブ等からなる摺動部材９が設けられている。

固定子２には、ロッド７の外周側で電機子４と軸方向に離間する位置に配線収容ケース１０が設けられている。配線収容ケース１０内には、コイル６Ａ，６Ｂ，６Ｃと接続される動力線（図示せず）と、後述するＭＲセンサ１６とホールＩＣセンサ１７とにそれぞれ接続される一対（２本）の磁気センサ線１６Ａ，１７Ａとが収容されている。配線収容ケース１０は、電磁サスペンション装置１の伸び状態でも、動力線およびセンサ線１６Ａ，１７Ａが外部に露出しないようにするものである。

配線収容ケース１０と電機子４との間には、センサ収容ケース１１が設けられている。センサ収容ケース１１内には、後述するＭＲセンサ１６とホールＩＣセンサ１７が収容されている。これら一対のセンサ１６，１７は、後述する永久磁石１４の磁極位置（延いては、電磁サスペンション装置１のストローク位置）を検出するためのもので、それぞれセンサ線１６Ａ，１７Ａを介して後述する位置演算ユニット１８（図２参照）に接続されている。この場合、センサ線１６Ａ，１７Ａは、配線収容ケース１０内から取付ロッド８内を通じて固定子２から引き出されている。センサ収容ケース１１は、一対のセンサ１６，１７を１つのセンサユニットとして構成するもので、センサ収容ケース１１内には、一対のセンサ１６，１７が周方向に１８０°ずらして配置されている。従って、一対のセンサ１６，１７が同じ軸方向位置となることで、両方のセンサ１６，１７でほぼ同じ磁石磁束を検出することができる。

車輪側に配置される可動子１２は、界磁を構成するもので、ストローク方向となる軸方向の相対変位を可能に固定子２に組み付けられている。可動子１２は、電機子４（コア５およびコイル６Ａ，６Ｂ，６Ｃ）の外周側に配置される外筒としてのアウタチューブ１３と、該アウタチューブ１３に設けられコイル６Ａ、６Ｂ、６Ｃと径方向に隙間をもって対向する磁性部材としての複数の永久磁石１４とにより構成されている。アウタチューブ１３は、例えば、磁場の中に置くと磁路を形成する磁性体、例えば機械構造用炭素鋼鋼管（ＳＴＫＭ１２Ａ）等を用いて有底円筒状に形成され、ストローク方向となる軸方向に延びている。

具体的には、アウタチューブ１３は、軸方向に延びる筒部１３Ａと、該筒部１３Ａの一端側（図１の右端側）を閉塞する底部１３Ｂとにより構成されている。筒部１３Ａの開口側には、固定子２のロッド７側に向けて径方向内側に突出する鍔部１３Ｃが全周にわたって設けられている。鍔部１３Ｃの内周面と配線収容ケース１０の外周面との間には、軸受、スリーブ、シール等からなる摺動部材１５が設けられている。一方、アウタチューブ１３の底部１３Ｂには、筒部１３Ａの内側に位置して底部１３Ｂから電機子４の内側（ロッド７の内側）に延びる案内ロッド１３Ｄが設けられている。また、底部１３Ｂのうち案内ロッド１３Ｄの反対側には、車両のばね下部材となる車輪側に取付けられる取付アイ１３Ｅが設けられている。

アウタチューブ１３の筒部１３Ａの内周面側には、磁場を生じさせる部材である磁性部材としての複数の円環状の永久磁石１４が軸方向に沿って並んで配置されている。この場合、軸方向に隣合う各永久磁石１４は、例えば互いに逆極性になっている。例えば、アウタチューブ１３の一端側（右側または左側）から数えて奇数個目の永久磁石１４を、内周面側がＮ極で外周面側がＳ極のものとしたならば、一端側から数えて偶数個目の永久磁石１４は、内周面側がＳ極で外周面側がＮ極のものとなっている。この場合、各永久磁石１４は、例えば、円弧状の複数の磁石素子を周方向に並べることにより円環状に構成した分割型の永久磁石とすることができる。なお、永久磁石１４の個数は、図示の例に限るものではない。

ところで、電磁サスペンション装置１では、固定子２（電機子４）の各コイル６Ａ，６Ｂ，６Ｃに通電する電流を、固定子２と可動子１２との位置（ストローク位置）に応じて電流制御することで、電磁サスペンション装置１の全可動域（全ストローク領域）で目標通りの推力（減衰力）を発生させるようにしている。即ち、３相リニア同期モータとして構成された筒状リニア電磁式アクチュエータ３は、固定子２（電機子４）の各コイル６Ａ，６Ｂ，６Ｃに電流を流すと、これら各コイル６Ａ，６Ｂ，６Ｃに流れる電流と可動子１２の永久磁石１４との間に電磁力が生じ、この電磁力によって固定子２（コイル６Ａ，６Ｂ，６Ｃ）と可動子１２（永久磁石１４）との間に推力が発生する。

この電磁力を制御し、目標通りの推力を発生させるために、各コイル６Ａ，６Ｂ，６Ｃと接続されたインバータ等を制御する図示しないコントローラは、コイル６Ａ，６Ｂ，６Ｃが発生する電流磁束が、例えば永久磁石１４の１／２個分、即ち、電気角で９０°分、永久磁石１４の磁束に対してずれるように、Ｕ相コイル６Ａ、Ｖ相コイル６Ｂ、Ｗ相コイル６Ｃに流れる電流値を制御する。これら各相に流す電流値の制御方法としては、１２０°通電方式と呼ばれる制御方法や、ベクトル制御方式と呼ばれるモータ制御方法が一般に知られている。

いずれの場合も、電流制御を行うために、各コイル６Ａ，６Ｂ，６Ｃに対する永久磁石１４の位置（磁極位置）を検出する必要がある。この場合、永久磁石１４の位置（磁極位置）は、軸方向に隣合う永久磁石１４の２つ分ごとの位置として求める必要がある。より具体的には、永久磁石１４の位置（磁極位置）は、内周面側がＮ極の磁石と内周面側がＳ極の磁石とを合せた軸方向距離分ごとの位置、即ち、電気角で換算すると０°〜３６０°の位相分の位置（３６０度を１周期とした位置）として求める必要がある。そして、永久磁石１４の位置を３６０度分の電気角の位相として検出するためのセンサとして、磁気センサを用いることができる。

磁気センサは、例えば、磁気抵抗素子を用いるＭＲセンサ、ＡＭＲセンサ、ＧＭＲセンサ、ホール素子を用いるホールセンサ、ホールＩＣセンサ等があり、これらは、アナログ出力方式のもの、デジタル出力方式のものがある。これらの磁気センサを１個、または、複数個組み合わせて用いることにより、永久磁石１４の位置（磁極位置）を、３６０度分の電気角（０°〜３６０°の電気角）の位相として検出することができる。

本実施の形態の場合は、永久磁石１４の位置を検出するために、種類の異なる２個の磁気センサ、即ち、永久磁石１４の磁界を検出する磁界検出磁気センサとしてのＭＲセンサ１６と、永久磁石１４の極性を検出する極性検出磁気センサとしてのホールＩＣセンサ１７とを設けている。この場合、ＭＲセンサ１６は、アナログ出力方式のものとし、ホールＩＣセンサ１７は、デジタル出力方式のものとしている。

ここで、ＭＲセンサ１６とホールＩＣセンサ１７は、各コイル６Ａ，６Ｂ，６Ｃが設けられた固定子２のセンサ収容ケース１１内に設けられている。従って、各永久磁石１４が設けられた可動子１２が（軸方向に）移動すると、各永久磁石１４は、ＭＲセンサ１６およびホールＩＣセンサ１７に対して（軸方向に）相対変位する。このとき、ＭＲセンサ１６およびホールＩＣセンサ１７と各永久磁石１４との間のギャップ距離（径方向の距離）は、摺動部材９，１５により一定に保たれる。

図５は、永久磁石１４の位置に対するＭＲセンサ１６およびホールＩＣセンサ１７の理想的な出力と電気角との関係の一例を示している。ここで、永久磁石１４の磁界を検出する磁界検出磁気センサとしてのＭＲセンサ１６は、磁束の向きを検出するフルブリッジを有するもので、その出力は、例えば図５中に特性線３１と特性線３２で示すように、電気角で１８０度分（０°〜１８０°）を１周期とした正弦波と余弦波との２つの波形となる。一方、永久磁石１４の極性（磁極：Ｎ極、Ｓ極）を検出する極性検出磁気センサとしてのホールＩＣセンサ１７は、例えばデジタルホールＩＣとして構成され、その出力は、例えば図５中に特性線３３で示すように、永久磁石１４のＮ極が通過するときはＨＩＧＨ信号となりＳ極が通過するときはＬＯＷ信号となる。

これらのＭＲセンサ１６およびホールＩＣセンサ１７の出力から、電流制御を実施するために必要な各コイル６Ａ，６Ｂ，６Ｃに対する永久磁石１４の位置（磁極位置）を、３６０度分の電気角（０°〜３６０°の電気角）として求めることができる。具体的には、ＭＲセンサ１６の出力（特性線３１，３２）から、図５中に特性線３４で示すように、１８０度分の電気角（０°〜１８０°の電気角）を求める。これと共に、ホールＩＣセンサ１７の出力（特性線３３）から、該センサ１７と対向する永久磁石１４がＮ極かＳ極かを検出する。ホールＩＣセンサ１７の出力（特性線３３）からＮ極と検出された場合は、ＭＲセンサ１６の出力から得られる電気角（特性線３４）の角度をそのまま出力し、Ｓ極と検出された場合は、ＭＲセンサ１６の出力から得られる電気角（特性線３４）に１８０°加算した１８０°〜３６０°の角度を出力する。これにより電流制御を実施するために必要な永久磁石１４の位置（磁極位置）を、図５中に特性線３５で示すように、３６０度分の電気角（０°〜３６０°の電気角）として求めることができる。

このような手法で３６０度分の電気角を求める場合は、ＭＲセンサ１６とホールＩＣセンサ１７を、永久磁石１４の磁極に対する位置が同じになるように（同じ磁束を検出できるように）設置する必要がある。そこで、本実施の形態の場合は、ＭＲセンサ１６とホールＩＣセンサ１７とを、永久磁石１４に対する軸方向位置が同じになるように配置している。即ち、図１に示すように、ＭＲセンサ１６とホールＩＣセンサ１７は、固定子２および可動子１２の中心軸線に対して直交する仮想平面Ｘ上に配置している。なお、本実施の形態の場合は、ＭＲセンサ１６とホールＩＣセンサ１７とを固定子２および可動子１２の周方向に関して１８０°ずらして（中心軸線を挟んで１８０°反対側位置に）配置している。しかし、周方向に関するＭＲセンサ１６とホールＩＣセンサ１７の配置は、１８０°に限定するものではなく、例えば９０°離間して配置する等、同じ円周上であればどの位置に配置してもよい。

ところで、磁気抵抗素子を用いるＭＲセンサ１６等のアナログ出力方式の磁気センサは、例えば出力値が固着する固着異常の故障が発生した場合、その異常の検出を比較的容易に行うことができる。具体的には、アナログ出力式の磁気センサは、固着異常が生じたときは、その出力が正常時の出力値（例えば１〜４Ｖ）と異なる出力値（０Ｖまたは５Ｖ）に固着するため、その出力値から固着異常を即時に検出することができる。

これに対し、ホール素子を用いたホールＩＣセンサ１７等のデジタル出力方式の磁気センサは、出力値が固着する固着異常の故障が発生した場合、その出力値は、正常時の出力値（ＬＯＷ、ＨＩＧＨ）の一方と同じ出力値（ＬＯＷまたはＨＩＧＨ）に固着する。このため、そのままでは固着異常の検出を精度よく迅速に検出することが難しい。

ここで、従来技術によれば、デジタル出力方式の磁気センサ（極性検出磁気センサ）を使用する場合は、測定対象物がある程度の一定動作区間内で事前に設定した異常動作をしたか否かにより異常を検出するシステムを採用している。しかし、例えば、特許文献２の異常検出装置は、回転モータ（回転系）に適用するもので、回転モータのモータ軸（回転子）が一方向（左方向または右方向）にコンスタントに回転していることを前提としている。このため、電磁サスペンション装置のリニアモータのように、可動子が直線的、かつ、両方向（伸びる方向、縮む方向）に常に不規則に動作するものに適用すると、例えば、異常を検出するまでに過度の時間を要するおそれがある。

より具体的に説明すると、回転系においても、例えばモータ軸が微小動作をしているときは、異常を検出するために必要な距離に到達せず、異常が生じているにも拘わらず、異常が検出されない可能性があり、異常検出の信頼性を確保しにくいという問題がある。一方、リニアモータ（直線系）は、主として高速回転で使用される回転モータと異なり、低速での動作が多用される。このため、異常検出までに一定距離の動作を必要とする従来の回転系の異常検出装置をリニアモータに適用しても、磁気センサに異常が生じてからその異常を検出するまでの時間が過度に長くなるおそれがある。また、リニアモータの動作によっては、磁気センサに異常が生じているにも拘わらずその異常が検出されないおそれもある。

しかも、異常検出ができない区間で動作している場合や異常が生じてから異常と検出されるまでの間は、異常が発生した磁気センサからの正常でない信号に基づいて、誤った処理が行われるおそれがある。具体的には、例えばホールＩＣセンサ１７に固着異常の故障が生じると、該ホールＩＣセンサ１７から出力される誤った極性の信号に基づいて、永久磁石１４の位置が不正確に求められ、該不正確な位置に基づいて電磁サスペンション装置１（筒状リニア電磁式アクチュエータ３）の電流制御が行われるおそれがある。この場合は、所望の電流制御が行われず、固定子２と可動子１２との間で発生する推力が目標とする推力に対してずれる等のおそれがある。このため、早期に異常を検出できることと、異常が生じた場合でも永久磁石１４の正確な位置（電気角）を推定できることが望まれている。

そこで、本実施の形態では、図２に示す位置演算ユニット１８で、電気角の演算（位置検出）に加えて、ホールＩＣセンサ１７の不調の検出（不調検出）と、不調を検出した場合の電気角の推定（位置推定）とを行う構成としている。以下、位置演算ユニット１８について説明する。

位置演算ユニット１８は、各コイル６Ａ，６Ｂ，６Ｃに対する永久磁石１４の位置（磁極位置）を３６０度分の電気角（０°〜３６０°の電気角）として求める位置検出装置であり、例えばマイクロコンピュータのＣＰＵの演算ユニットとして構成されている。位置演算ユニット１８は、１８０°電気角演算器１９、極判定演算器２０、３６０°電気角演算器２１、電気角不調検出器２２、３６０°電気角補正器２３、第１の故障判定器２４、第２の故障判定器２５等を備えている。そして、位置演算ユニット１８には、ＭＲセンサ１６とホールＩＣセンサ１７とがそれぞれセンサ線１６Ａ，１７Ａを介して接続されている。

ＭＲセンサ１６は、永久磁石１４の位置に応じて、Ａ相とＢ相との２相のアナログ波形を出力する。ここで、ＭＲセンサ１６は、該ＭＲセンサ１６に対向する永久磁石１４の磁界に応じた波形が出力されるもので、その理想の波形は、前述した図５中の特性線３１と特性線３２のように正弦波形である。しかし、実際は、高周波成分が重畳することで、例えば図６に特性線４１と特性線４２で示すような波形として出力され、位置演算ユニット１８に入力される。この場合、ＭＲセンサ１６の出力は、位置演算ユニット１８の１８０°電気角演算器１９と第２の故障判定器２５に入力される。

なお、図６は、電磁サスペンション装置１をストローク動作させたときのＭＲセンサ１６とホールＩＣセンサ１７の実際の出力と電気角との関係の一例を示している。この図６中、時間軸（横軸）で５［ｓ］のときに、永久磁石１４のＮ極が連続する。これは、固定子２と可動子１２との相対変位の方向が逆になったこと、即ち、電磁サスペンション装置１（筒状リニア電磁式アクチュエータ３）が伸長から縮小、または、縮小から伸長に変化したことを表している。後述する図８および図９についても同様である。

１８０°電気角演算器１９は、後述する極判定演算器２０と３６０°電気角演算器２１と共に位置検出手段を構成するものである。１８０°電気角演算器１９は、ＭＲセンサ１６の出力（Ａ相の出力とＢ相の出力）から永久磁石１４の位置（磁極位置）を、１８０度分の電気角（０°〜１８０°の電気角）として求める（演算する）ものである。即ち、１８０°電気角演算器１９は、ＭＲセンサ１６のＡ相とＢ相の出力（特性線４１，４２）を補正（波形補正）する機能と、該補正されたＡ相とＢ相の出力から永久磁石１４の位置（磁極位置）を１８０度分の電気角として求める機能とを有している。そして、１８０°電気角演算器１９は、永久磁石１４の位置を、図６中に特性線４３で示すような０°〜１８０°の電気角「Angle(0_180°)」として、３６０°電気角演算器２１に出力する。

ホールＩＣセンサ１７は、永久磁石１４の位置に応じて、Ａ相とＢ相との２相のデジタル波形を出力する。ここで、ホールＩＣセンサ１７の出力が、前述した図５中の特性線３３のような波形であれば、一相のデジタル出力のみで、ホールＩＣセンサ１７に対向する永久磁石１４の極性（磁極）の検出を行うことができる。しかし、ホールＩＣセンサ１７の実際の出力、例えばＡ相の出力は、図６中の特性線４４で示すような波形として出力される。

即ち、ホールＩＣセンサ１７のＡ相の出力は、その立ち上がり４４Ａと立ち下がり４４Ｂが、Ｎ極の永久磁石１４の両端１４Ａ，１４Ａに対して多少ずれる（遅れる）。そこで、ホールＩＣセンサ１７のＡ相に対して９０度位相のずれた状態のＢ相の出力、即ち、図６中の特性線４５で示すような波形となるＢ相の出力も、極性の検出に用いる構成としている。即ち、位置演算ユニット１８には、ホールＩＣセンサ１７のＡ相とＢ相との両方の出力が入力される構成となっている。この場合、ホールＩＣセンサ１７の出力は、位置演算ユニット１８の極判定演算器２０と第２の故障判定器２５に入力される。

極判定演算器２０は、１８０°電気角演算器１９と、後述する３６０°電気角演算器２１と共に位置検出手段を構成するものである。極判定演算器２０は、ホールＩＣセンサ１７の出力（Ａ相の出力とＢ相の出力）と、必要に応じて１８０°電気角演算器１９の出力とから、ホールＩＣセンサ１７に対向する永久磁石１４の極性（磁極：Ｎ極であるかＳ極であるか）を判定するものである。極判定演算器２０が行う極性の判定（極判定）の一例を、図７を用いて説明する。

永久磁石１４のＮ極とＳ極に対するホールＩＣセンサ１７のＡ相の出力は、例えば図７中の特性線５１で示すような波形となり、Ｂ相の出力は、例えば図７中の特性線５２で示すような波形となる。ホールＩＣセンサ１７のＡ相の立ち上がり立ち下がり点５１Ａ，５１Ｂと、Ｂ相の立ち上がり立ち下がり点５２Ａ、５２Ｂは、ヒステリシスが発生することにより、永久磁石１４のＮ極の両端１４Ａ，１４Ａに対して多少ずれる。そこで、このずれの影響を受けずに極性を判定するために、ホールＩＣセンサ１７のＡ相の出力とＢ相の出力とを使い分ける（使用する相を切換える）。例えば、ホールＩＣセンサ１７の各相の立ち上がりと立ち下りの中間点５３を境として、極性を判定するために使用するホールＩＣセンサ１７のＡ相の出力とＢ相の出力とを切換える。

例えば、０°〜３６０℃の電気角のうち、Ａ相の出力で立ち上がりまたは立ち下がりが発生しない範囲５４，５５では、極性を判定するためにＡ相を使用し、Ｂ相の出力で立ち上がりまたは立ち下がりが発生しない範囲５６，５７では、極性を判定するためにＢ相を使用する。このような中間点５３を境界として使用するホールＩＣセンサ１７の相の切換えを行うことと、ＭＲセンサ１６から求めた１８０度分の電気角（０°〜１８０°の電気角）、即ち、１８０°電気角演算器１９の出力とを用いることで、ホールＩＣセンサ１７の各相の立ち上がり、立ち下がりのずれに拘わらず、極性の判定を行うことができる。

具体的には、ホールＩＣセンサ１７のＡ相の出力を使用する範囲５４では、該Ａ相の出力がＨＩＧＨの場合は、Ｎ極と判定する。ホールＩＣセンサ１７のＡ相の出力を使用する範囲５５では、該Ａ相の出力がＬＯＷの場合は、Ｓ極と判定する。ホールＩＣセンサ１７のＢ相の出力を使用する範囲５６では、該Ｂ相の出力がＨＩＧＨ、かつ、電気角が０°ないし９０°の範囲の場合は、Ｎ極と判定し、Ｂ相の出力がＨＩＧＨ、かつ、電気角が９０°ないし１８０°の範囲の場合は、Ｓ極と判定する。ホールＩＣセンサ１７のＢ相の出力を使用する範囲５７では、該Ｂ相の出力がＬＯＷ、かつ、電気角が０°ないし９０°の範囲の場合は、Ｓ極と判定し、Ｂ相の出力がＬＯＷ、かつ、電気角が９０°ないし１８０°の範囲の場合は、Ｎ極と判定する。

極判定演算器２０は、このような判定処理により、ホールＩＣセンサ１７に対向する永久磁石１４の極性（磁極）を判定し、その判定結果（Ｎ極であるかＳ極であるか）を、３６０°電気角演算器２１に出力する。なお、ホールＩＣセンサ１７の出力が、前述した図５中の特性線３３のような理想的な波形であれば、極判定演算器２０は、一相のデジタル出力のみで、極性の判定を行う構成としてもよい。

３６０°電気角演算器２１は、１８０°電気角演算器１９と、極判定演算器２０と共に、位置検出手段を構成するもので、ＭＲセンサ１６の出力（検出値）とホールＩＣセンサ１７の出力（検出値）とから、電機子４（コイル６Ａ，６Ｂ，６Ｃ）に対する永久磁石１４の位置を求めるものである。即ち、３６０°電気角演算器２１は、１８０°電気角演算器１９の出力、即ち、ＭＲセンサ１６の出力に基づく０°〜１８０°の電気角「Angle(0_180°)」と、極判定演算器２０の出力、即ち、ホールＩＣセンサ１７の出力に基づく極性（磁極）とから、永久磁石１４の位置（磁極位置）を３６０度分の電気角（０°〜３６０°の電気角）として求める（演算する）ものである。

ここで、３６０°電気角演算器２１は、極判定演算器２０の出力がＮ極の場合は、１８０°電気角演算器１９から出力される０°〜１８０°の電気角「Angle(0_180°)」をそのまま０°〜３６０°の電気角「Angle(0_360°_now)」として、後述する電気角不調検出器２２に出力する。一方、極判定演算器２０の出力がＳ極の場合は、１８０°電気角演算器１９から出力される０°〜１８０°の電気角「Angle(0_180°)」にＮ極の磁極位置分に対応する１８０°を加算して、即ち、１８０°〜３６０°の電気角に変換して、０°〜３６０°の電気角「Angle(0_360°_now)」として、電気角不調検出器２２に出力する。

即ち、３６０°電気角演算器２１は、永久磁石１４の位置を、図６中に特性線４６で示すような０°〜３６０°の電気角「Angle(0_360°_now)」として、電気角不調検出器２２に出力する。なお、ホールＩＣセンサ１７に不調（固着異常）が発生していない場合は、３６０°電気角演算器２１からの０°〜３６０°の電気角「Angle(0_360°_now)」を、そのまま電磁サスペンション装置１（筒状リニア電磁式アクチュエータ３）の電流制御の位置情報として用いることができる。

次に、電磁サスペンション装置１のストローク動作中にホールＩＣセンサ１７に不調（固着異常）が発生した場合について、図８を用いて説明する。なお、図８は、図６と同じストローク動作の特性線図である。図８中、特性線６１と特性線６２は、ＭＲセンサ１６のＡ相とＢ相の出力を示し、特性線６３は、１８０°電気角演算器１９から出力される０°〜１８０°の電気角「Angle(0_180°)」を示し、特性線６４と特性線６５は、ホールＩＣセンサ１７のＡ相とＢ相の出力を示し、特性線６６は、３６０°電気角演算器２１から出力される０°〜３６０°の電気角「Angle(0_360°_now)」を示している。ここで、ＭＲセンサ１６は正常であるため、そのＡ相とＢ相の出力（特性線６１，６２）は、図６の場合と同様の出力（特性線４１，４２）となる。このため、１８０°電気角演算器１９から出力される０°〜１８０°の電気角「Angle(0_180°)」（特性線６３）も、図６の場合と同様の電気角「Angle(0_180°)」（特性線４３）となっている。

一方、ホールＩＣセンサ１７は、不調（固着異常）の発生により、Ａ相の出力とＢ相の出力との両方がＨＩＧＨに張り付いている（固着している）。なお、図８に示すホールＩＣセンサ１７の不調は、Ａ相の出力とＢ相の出力との両方に発生した場合を示しているが、例えば図９に示すように、ホールＩＣセンサ１７の一方の相（Ａ相）の出力にのみ不調（固着異常）が発生する場合もある。

図９も、図８と同様に、図６と同じストローク動作の特性線図となっている。この図９中、特性線７１と特性線７２は、ＭＲセンサ１６のＡ相とＢ相の出力を示し、特性線７３は、１８０°電気角演算器１９から出力される０°〜１８０°の電気角「Angle(0_180°)」を示し、特性線７４と特性線７５は、ホールＩＣセンサ１７のＡ相とＢ相の出力を示し、特性線７６は、３６０°電気角演算器２１から出力される０°〜３６０°の電気角「Angle(0_360°_now)」を示している。

いずれの場合も、ホールＩＣセンサ１７に不調（固着異常）が発生した場合は、その出力値は、正常時の出力値（ＨＩＧＨ、ＬＯＷ）の一方と同じ値（図示の場合はＨＩＧＨ）となる。このため、不調が発生したホールＩＣセンサ１７の出力に従って、極判定演算器２０で極性の判定を続けると、３６０°電気角演算器２１から出力される０°〜３６０°の電気角「Angle(0_360°_now)」は、特性線６６，７６のような波形となる。これらの特性線６６，７６は、図６に示す正常な場合の電気角「Angle(0_360°_now)」の特性線４６とは異なったものとなる。即ち、３６０°電気角演算器２１からは、不正確な電気角「Angle(0_360°_now)」が出力されることになる。

ここで、ホールＩＣセンサ１７の出力波形から不調（固着異常）の判定を、次のように行うことが考えられる。即ち、永久磁石１４一個分の距離以上に固定子２と可動子１２とが相対変位したときに、ホールＩＣセンサ１７の出力がＨＩＧＨからＬＯＷ、または、ＬＯＷからＨＩＧＨに変化しない場合に、ホールＩＣセンサ１７の出力が固着した、即ち、不調が発生したと判定することが考えられる。しかし、この場合は、不調の判定に、少なくとも永久磁石１４一個分の距離以上の固定子２と可動子１２との相対変位が必要になる。

このため、例えば、実際にホールＩＣセンサ１７に不調（出力の固着）が発生してから、固定子２と可動子１２とが少なくとも永久磁石１４一個分の距離を相対変位するまでは、極判定演算器２０から誤った極性が出力され、３６０°電気角演算器２１からは、不正確な電気角「Angle(0_360°_now)」が出力されるおそれがある。この出力を用いると、固定子２と可動子１２との間で発生する推力が目標とする推力に対してずれる（好ましくない推力が発生する）おそれがある。特に、電磁サスペンション装置１は、永久磁石１４の極ピッチ（永久磁石１４の軸方向寸法）が長くなるため、不調と判定されるまでに必要な距離（必要な相対変位量）が長くなり、不正確な電気角「Angle(0_360°_now)」が出力される時間が長くなるおそれがある。

そこで、本実施の形態では、位置演算ユニット１８は、ホールＩＣセンサ１７の不調を検出する不調検出手段としての電気角不調検出器２２を備えている。即ち、本実施の形態では、位置演算ユニット１８は、ＭＲセンサ１６の出力（検出値）とホールＩＣセンサ１７の出力（検出値）とから永久磁石１４の位置（電気角「Angle(0_360°_now)」）を求める位置検出手段（１８０°電気角演算器１９、極判定演算器２０、３６０°電気角演算器２１）に加えて、ホールＩＣセンサ１７の不調を検出する電気角不調検出器２２を備えている。

ここで、電気角不調検出器２２は、位置検出手段としての３６０°電気角演算器２１による位置の履歴から、ホールＩＣセンサ１７の不調を検出するものである。具体的には、３６０°電気角演算器２１により現在の処理で求められた位置（電気角）に対応する現在値と、前回の処理（直前の処理）で求められた位置（電気角）に対応する前回値（直前値）とから、ホールＩＣセンサ１７の不調を検出する構成としている。

即ち、図８および図９に示すように、ホールＩＣセンサ１７に不調（出力の固着）が発生すると、その後、この不調のホールＩＣセンサ１７の出力に変化がなくても、３６０°電気角演算器２１から出力される電気角「Angle(0_360°_now)」には、図８および図９で符号Ｄを付すように、現在値と１サンプリング前（１制御周期前）の前回値（直前値）との間でその値が大きく変動する、電気角の不連続（逸脱）が発現する。この電気角の不連続（逸脱）は、ホールＩＣセンサ１７から正常とは逆の極性の信号が出力されることに基づいて生じるもので、電気角の絶対値で１８０°程度の大きな変動となる。

より具体的に説明すると、電気角の大きな変動は、例えば、ホールＩＣセンサ１７のＡ相の出力とＢ相の出力とを使い分ける（使用する相を切換える）ときに生じる。即ち、ホールＩＣセンサ１７に不調が発生した後、Ｎ極の永久磁石１４を通過中と判断しているときに、使用するホールＩＣセンサ１７の相が切換わることにより、Ｎ極からＳ極に移動した旨の誤った極性が極判定演算器２０から出力されることにより発生する。Ｓ極の永久磁石１４が通過中と判断しているときに、使用するホールＩＣセンサ１７の相が切換わることにより、Ｓ極からＮ極に移動した旨の誤った極性が極判定演算器２０から出力された場合も同様である。さらに、ＭＲセンサ１６の出力が０°（１８０°）となり磁極がＮ極からＳ極、または、Ｓ極からＮ極に変化するときに、ホールＩＣセンサ１７の出力が変化しないことによっても発生する。

いずれにしても、ＭＲセンサ１６の出力（検出値）とホールＩＣセンサ１７の出力（検出値）とに基づいて３６０°電気角演算器２１で求められる０°〜３６０°の電気角「Angle(0_360°_now)」が、現在値と前回値とで大きく相違した（不連続に大きく変動した）場合は、ホールＩＣセンサ１７で不調が生じている（極判定演算器２０で誤った極性が出力されている）ことが考えられる。そこで、本実施の形態では、電気角不調検出器２２は、不調の検出を、３６０°電気角演算器２１から出力される電気角「Angle(0_360°_now)」の現在値（現在の処理で求められた位置）と前回値（前回の処理で求められた位置）との差分が、所定の範囲内（特定の閾値の範囲内）であるか否かにより行う構成としている。

換言すれば、電気角不調検出器２２は、ホールＩＣセンサ１７の不調を、該ホールＩＣセンサ１７の出力（検出値）から検出せずに、３６０°電気角演算器２１の出力（電気角「Angle(0_360°_now)」）から検出する構成としている。そして、電気角不調検出器２２は、不調を検出した場合に、ホールＩＣセンサ１７の出力（検出値）に基づく極性（極判定演算器２０の極判定）を無効とする旨の指令を３６０°電気角補正器２３と第１の故障判定器２４に出力する構成としている。即ち、電気角不調検出器２２は、ホールＩＣセンサ１７の不調を検出することにより、ホールＩＣセンサ１７の出力に基づく極判定を有効とするか無効とするかを判定し、その判定結果（有効または無効の指令）を、３６０°電気角補正器２３と第１の故障判定器２４に出力する構成としている。なお、電気角不調検出器２２で無効と判定された場合でも、３６０°電気角演算器２１は、不調のホールＩＣセンサ１７の出力に基づく極性（極判定演算器２０の極判定）を用いて電気角「Angle(0_360°_now)」を求め、電気角不調検出器２２に出力する。

このような電気角不調検出器２２で行われる不調検出処理（極判定を有効とするか無効とするかの処理）について、図３を参照しつつ説明する。

例えば、３６０°電気角演算器２１から電気角不調検出器２２に電気角「Angle(0_360°_now)」が入力されることにより、図３の処理動作がスタートすると、ステップ１では、３６０°電気角演算器２１により現在の処理で求められた現在値に対応する電気角「Angle(0_360°_now)」と、１サンプリング時間（例えば１[ｍｓ]）前の処理となる前回の処理（直前の処理）で求められた前回値（直前値）に対応する電気角「Angle(0_360°_delay)」とを読み込む。このために、図２に示すように、電気角不調検出器２２には、３６０°電気角演算器２１からの出力（電気角「Angle(0_360°_now)」）と、後述する３６０°電気角補正器２３からの出力（電気角「Angle(0_360°_delay)」）とが入力される構成となっている。なお、後述するように、ホールＩＣセンサ１７の出力に基づく極判定が有効の場合は、３６０°電気角補正器２３からは、前回（直前）の処理で３６０°電気角演算器２１により求められた電気角（前回の処理における電気角「Angle(0_360°_now)」）が「Angle(0_360°_delay)」として出力される。

次のステップ２では、電気角の現在値「Angle(0_360°_now)」と前回値「Angle(0_360°_delay)」の差分の絶対値｜Angle(0_360°_now)−Angle(0_360°_delay)｜を求め、この差分の絶対値が、所定の範囲内（特定の閾値の範囲内）、即ち、１８０°±α内の値であるか否かを判定する。要するに、現在値と前回値の差分の絶対値｜Angle(0_360°_now)−Angle(0_360°_delay)｜が、１８０°＋α以下で、かつ、１８０°−α以上であるか否かを判定する。

なお、αは、現在値と前回値の間（１サンプリング時間の間）に、固定子２に対し可動子１２が実際に変化し得る最大の電気角（最大変化可能電気角）に対応するものであり、例えば、α＝１０°程度の電気角として設定することができる。即ち、所定の範囲（１８０°±α）は、ホールＩＣセンサ１７から正常とは逆の極性の信号が出力されることに基づいて、現在の処理と前回の処理との間で生じ得る永久磁石１４の位置（電気角）の変化量として設定されている。

ステップ２で、「ＮＯ」、即ち、現在値と前回値の差分の絶対値｜Angle(0_360°_now)−Angle(0_360°_delay)｜が、１８０°±α内の値ではないと判定された場合は、ステップ３に進み、ホールＩＣセンサ１７の出力に基づく極性（極判定演算器２０の極判定）を有効とする。即ち、ステップ３では、極判定を有効とするか無効とするかの指令フラグ「ＫＫ」を、有効の指令に対応する「０」とする（ＫＫ＝０）。そして、続くステップ４で、指令フラグ「ＫＫ＝０」を３６０°電気角補正器２３と第１の故障判定器２４とに出力し、リターンを介してスタートに戻る。

一方、ステップ２で、「ＹＥＳ」、即ち、現在値と前回値の差分の絶対値｜Angle(0_360°_now)−Angle(0_360°_delay)｜が、１８０°±α内の値であると判定された場合は、ステップ５を介してステップ６に進み、ホールＩＣセンサ１７の出力に基づく極性（極判定演算器２０の極判定）を無効とする。即ち、ホールＩＣセンサ１７の不調が検出されたため、ステップ６では、極判定を有効とするか無効とするかの指令フラグ「ＫＫ」を、無効の指令に対応する「１」とする（ＫＫ＝１）。そして、続くステップ４で、指令フラグ「ＫＫ＝１」を３６０°電気角補正器２３と第１の故障判定器２４とに出力し、リターンを介してスタートに戻る。

なお、ステップ６の前に行われるステップ５は、初期値エラーを無効にするための処理である。初期値エラーとは、位置演算ユニット１８に電源が投入されたときは、１サンプリング目であり前回値が求められていないため、初期値として任意に設定された値が使用されることから発生し得るエラーである。この初期値エラーを回避すべく、ステップ５では、電気角の現在値「Angle(0_360°_now)」が電源投入から２サンプリング目以降のもの（データ）であるか否かを判定する。ステップ５で、「ＹＥＳ」と判定された場合は、ステップ６に進み、「ＮＯ」と判定された場合は、ステップ３に進む。

次に、３６０°電気角補正器２３について説明する。

即ち、本実施の形態では、図２に示すように、位置演算ユニット１８は、ホールＩＣセンサ１７の不調を検出する電気角不調検出器２２に加えて、不調が検出された場合に、永久磁石１４の位置（電気角）を推定する位置推定手段としての３６０°電気角補正器２３を備えている。この３６０°電気角補正器２３は、電気角不調検出器２２でホールＩＣセンサ１７の不調を検出した場合、即ち、電気角不調検出器２２からホールＩＣセンサ１７の出力に基づく極性（極判定）を無効とする旨の指令が出力された場合に、ＭＲセンサ１６からの検出値（０°〜１８０°の電気角）を用いて電流制御に必要な位置（０°〜３６０度の電気角）を推定するものである。

この位置の推定は、現在の処理で求められた位置、即ち、３６０°電気角演算器２１から出力される現在値「Angle(0_360°_now)」と、前回の処理で求められた位置または推定された位置、即ち、３６０°電気角補正器２３から出力される前回値「Angle(0_360°_delay)」との差分に基づいて、ＭＲセンサ１６の出力（検出値）から１８０°電気角演算器１９で求められた０°〜１８０°の電気角「Angle(0_180°)」を補正することにより行う。

３６０°電気角補正器２３は、電気角不調検出器２２から極判定を有効とする旨の指令が出力された場合（ＫＫ＝０の場合）は、３６０°電気角演算器２１の現在値「Angle(0_360°_now)」をそのまま「Angle(0_360°)」として出力する。そして、この「Angle(0_360°)」は、電流制御に用いる３６０°電気角情報（永久磁石１４の位置）として、電磁サスペンション装置１（筒状リニア電磁式アクチュエータ３）のコントローラ（例えば、インバータを制御するコントローラ）に出力されると共に、前回値「Angle(0_360°_delay)」となって電気角不調検出器２２に出力される。

一方、電気角不調検出器２２によりホールＩＣセンサ１７の不調が検出され極判定を無効とする旨の指令が出力された場合（ＫＫ＝１の場合）は、３６０°電気角演算器２１の現在値「Angle(0_360°_now)」は出力せずに、上記差分に基づいて現在の「Angle(0_180°)」を補正し、この補正したものを「Angle(0_360°)」として出力する。この場合は、「Angle(0_180°)」を補正したものが、３６０°電気角情報としてコントローラに出力されると共に、前回値「Angle(0_360°_delay)」となって電気角不調検出器２２に出力される。

このような３６０°電気角補正器２３で行われる電気角補正処理について、図４を参照しつつ説明する。

例えば、電気角不調検出器２２から３６０°電気角補正器２３に極判定の有効・無効の指令が入力されることにより、図４の処理動作がスタートすると、ステップ１１では、１８０°電気角演算器１９で求められた現在の電気角「Angle(0_180°)」と、極判定の有効・無効の指令フラグ「ＫＫ」を読み込む。続くステップ１２では、極判定が無効であるか否か、即ち、「ＫＫ＝１」であるか否かを判定する。

ステップ１２で、「ＮＯ」、即ち、極判定が有効であると判定された場合は、ステップ１３に進む。このステップ１３では、３６０°電気角演算器２１から出力される現在値「Angle(0_360°_now)」をそのまま３６０°電気角補正器２３から出力させるために、３６０°電気角補正器２３の出力となる「Angle(0_360°)」を「Angle(0_360°_now)」とする。即ち、「Angle(0_360°)＝Angle(0_360°_now)」とする。そして、続くステップ１４で、「Angle(0_360°)」を出力し、リターンを介してスタートに戻る。これにより、３６０°電気角補正器２３から「Angle(0_360°)」が、電流制御に用いる３６０°電気角情報として前記コントローラに出力されると共に、前回値「Angle(0_360°_delay)」となって電気角不調検出器２２に出力される。

一方、ステップ１２で、「ＹＥＳ」、即ち、極判定が無効であると判定された場合は、ステップ１５に進む。ステップ１５では、３６０°電気角演算器２１から出力される現在値「Angle(0_360°_now)」と、前回の処理で求められた位置または推定された位置、即ち、３６０°電気角補正器２３から出力される前回値「Angle(0_360°_delay)」との差分（Angle(0_360°_now)−Angle(0_360°_delay)）を求め、この差分が、所定の範囲内（特定の閾値の範囲内）、即ち、１８０°±α内の値であるか否かを判定する。要するに、現在値と前回値の差分（Angle(0_360°_now)−Angle(0_360°_delay)）が、１８０°＋α以下で、かつ、１８０°−α以上であるか否かを判定する。

ステップ１５で、「ＹＥＳ」、即ち、現在値と前回値の差分（Angle(0_360°_now)−Angle(0_360°_delay)）が、１８０°±α内の値であると判定された場合は、１８０°〜３６０°の永久磁石１４の極性がＮ極であるのにＳ極と誤検出されたと考えられる。このため、その極性をＮ極に一時的に戻すべく、ステップ１６に進み、１８０°電気角演算器１９で求められた「Angle(0_180°)」を真として、「Angle(0_360°)＝Angle(0_180°)」とする。そして、続くステップ１４で、「Angle(0_360°)」を出力し、リターンを介してスタートに戻る。これにより、ＭＲセンサ１６からの出力（検出値）を用いて推定された正確な位置（電気角）が、３６０°電気角補正器２３から「Angle(0_360°)」としてコントローラに出力されると共に、前回値「Angle(0_360°_delay)」となって電気角不調検出器２２に出力される。

一方、ステップ１５で、「ＮＯ」、即ち、現在値と前回値の差分（Angle(0_360°_now)−Angle(0_360°_delay)）が、１８０°±α内の値でないと判定された場合は、永久磁石１４の極性がＳ極であるのにＮ極と誤検出されたと考えられる。このため、その極性をＳ極に一時的に戻すべく、ステップ１７に進み、１８０°電気角演算器１９で求められた「Angle(0_180°)」に１８０°を加えた値を真として、「Angle(0_360°)＝Angle(0_180°)＋１８０°」とする。そして、続くステップ１４で、「Angle(0_360°)」を出力し、リターンを介してスタートに戻る。これにより、ＭＲセンサ１６からの出力（検出値）を用いて推定された正確な位置（電気角）が、３６０°電気角補正器２３から「Angle(0_360°)」としてコントローラに出力されると共に、前回値「Angle(0_360°_delay)」となって電気角不調検出器２２に出力される。

ここで、電気角不調検出器２２には、３６０°電気角補正器２３からの「Angle(0_360°)」が前回値「Angle(0_360°_delay)」となって入力されるため、ホールＩＣセンサ１７の不調が継続していると（不調のままだと）、次の処理（次のサンプリング時間後の処理）における図３のステップ２でも「ＹＥＳ」と判定される。これにより、極判定の無効指令（ＫＫ＝１）が継続され、３６０°電気角補正器２３からは、正確な電気角が出力され続ける。

図８の特性線６７、および、図９の特性線７７は、３６０°電気角補正器２３から出力される補正後の電気角「Angle(0_360°)」の波形を示している。これら特性線６７，７７は、ホールＩＣセンサ１７に不調が発生していない場合の図６の特性線４６と同様の波形となる。即ち、ホールＩＣセンサ１７に不調（固着異常）が発生しているにも拘わらず、３６０°電気角補正器２３からは、ホールＩＣセンサ１７に不調が発生していない場合と同じ電気角、即ち、正確な電気角を出力することができる。

なお、図８および図９には、不調が発生したタイミングと、その後に不調が検出される（ステップ２で初めてＹＥＳと判定される）タイミングとを、それぞれ黒色の三角印で示している。図８および図９の特性線６７，７７から明らかなように、不調が発生してから不調が検出されるまでの間も、３６０°電気角補正器２３から正確な電気角を出力することができる。このため、例えば、後述する第１の故障判定器２４や第２の故障判定器２５が故障した場合や、これらの故障判定器２４，２５からの故障信号を伝達する信号線等が断線した場合等、センサの故障が出力されない場合でも、電磁サスペンション装置１の電流制御を安定して継続することができる。

次に、第１の故障判定器２４と第２の故障判定器２５について説明する。

即ち、本実施の形態では、図２に示すように、位置演算ユニット１８は、電気角不調検出器２２と３６０°電気角補正器２３とに加えて、故障判定手段としての第１の故障判定器２４を備えている。第１の故障判定器２４は、電気角不調検出器２２に接続され、該電気角不調検出器２２からの出力、即ち、極判定を有効とするか無効とするかの指令に基づいて、ホールＩＣセンサ１７に故障が発生したか否かを判定するものである。ここで、第１の故障判定器２４は、電気角不調検出器２２からの無効の指令（ＫＫ＝１）の回数が所定の回数に達すると故障が発生したと判定する構成としている。なお、第１の故障判定器２４は、電気角不調検出器２２からの無効の指令を用いずに、例えば、３６０°電気角演算器２１からの出力「Angle(0_360°_now)」と３６０°電気角補正器２３からの出力「Angle(0_360°_delay)」とから直接その差分の絶対値を算出し、この差分の絶対値が一定のサンプリング数内で連続的に発生した（差分の絶対値が０でない状態が継続した）場合に故障が発生したと判定する構成としてもよい。

いずれにしても、無効の指令の回数が所定の回数に達すると（または、差分が一定サンプリング数内で連続的に発生すると）、ホールＩＣセンサ１７に故障が発生したと判定するため、無効の指令の回数が所定の回数に達しないと（または、差分が一定サンプリング数内で連続的に発生しないと）、ホールＩＣセンサ１７に故障が発生したとは判定されない。このため、実際に故障が発生した場合と、ホールＩＣセンサ１７の出力（検出値）が例えば一時的なノイズ等により変動した場合とを区別することができる。即ち、一時的な不調であるか故障であるかを区別することができ、ホールＩＣセンサ１７の故障の判定の信頼性を向上することができる。なお、所定回数（や一定サンプリング数）は、一時的な不調と故障とを区別できるように、実験、シミュレーション等により適宜設定する。

第１の故障判定器２４で故障が発生したと判定された場合は、故障の旨を、電磁サスペンション装置１（筒状リニア電磁式アクチュエータ３）のコントローラ（例えば、インバータを制御するコントローラ）に出力する。この場合、コントローラは、電流制御を停止する等の故障時に必要な処理を行うことができる。

さらに、位置演算ユニット１８は、第１の故障判定器２４に加えて、第２の故障判定器２５を備えている。第２の故障判定器２５は、ＭＲセンサ１６およびホールＩＣセンサ１７に直接接続され、ＭＲセンサ１６およびホールＩＣセンサ１７からの出力（検出値）に基づいて、これらのセンサの故障の判定を行うものである。この場合、第２の故障判定器２５は、ホールＩＣセンサ１７の故障を、例えば次のように判定する。

即ち、永久磁石１４一個分の距離以上に固定子２と可動子１２とが相対変位したときに、ホールＩＣセンサ１７の出力がＨＩＧＨからＬＯＷ、または、ＬＯＷからＨＩＧＨに変化しない場合に、ホールＩＣセンサ１７に故障が発生したと判定する。そして、第２の故障判定器２５で故障が発生したと判定された場合は、故障の旨を、コントローラに出力し、該コントローラは、電流制御を停止する等の故障時に必要な処理を行うことができる。

本実施の形態の場合は、第１の故障判定器２４と第２の故障判定器２５との２つの故障判定器を備える構成としているので、第１の故障判定器２４から出力される故障情報と第２の故障判定器２５から出力される故障情報とを併用することで、故障の検知の確率（正確性）を高めることができる。

本実施の形態による電磁サスペンション装置１は、上述のような構成を有するもので、次にその作動について説明する。

例えば、電磁サスペンション装置１を、車両のばね上部材（車体側）とばね下部材（車輪側）との間に上，下方向に縦置き状態で介在させた場合には、車両が上，下方向に振動すると、電磁サスペンション装置１にはストローク方向（軸方向）に力が作用する。この力に応じて、固定子２と可動子１２とが相対移動する。このとき、コイル６Ａ，６Ｂ，６Ｃには、各永久磁石１４の位置に応じて所定の電流を流すことにより、電磁サスペンション装置１の減衰力を調整することができ、車両の乗り心地や操縦安定性を向上させることができる。

ここで、永久磁石１４の位置は、ＭＲセンサ１６の出力（検出値）とホールＩＣセンサ１７の出力（検出値）に基づいて位置演算ユニット１８で求められる。また、位置演算ユニット１８では、ホールＩＣセンサ１７に不調が発生すると、電気角不調検出器２２によりその不調が検知される。この場合、電気角不調検出器２２は、３６０°電気角演算器２１による位置の履歴からホールＩＣセンサ１７の不調を検出する構成としている。

より具体的には、電気角不調検出器２２は、制御周期ごとに３６０°電気角演算器２１で求められる位置の履歴が不連続となったときに、ホールＩＣセンサ１７が不調であることを検出する。このため、ホールＩＣセンサ１７の不調の検出を迅速に行うことができる。しかも、ホールＩＣセンサ１７の不調を検出した場合は、３６０°電気角補正器２３により、ＭＲセンサ１６からの検出値を用いて永久磁石１４の位置を推定する構成としている。このため、ホールＩＣセンサ１７の不調を検出した場合でも、３６０°電気角補正器２３で推定した位置に応じて、電磁サスペンション装置１（筒状リニア電磁式アクチュエータ３）の制御を安定して継続することができる。これにより、ホールＩＣセンサ１７の不調の検出の信頼性、延いては、位置検出の信頼性を確保でき、電磁サスペンション装置１の安定性、信頼性の向上を図ることができる。

本実施の形態によれば、電気角不調検出器２２での不調の検出を、図３のステップ２の処理により行う構成としている。即ち、不調の検出を、現在の処理で求められた位置となる３６０°電気角演算器２１から出力される現在値「Angle(0_360°_now)」と、前回の処理で求められた位置となる３６０°電気角補正器２３から出力される前回値「Angle(0_360°_delay)」との差分の絶対値｜Angle(0_360°_now)−Angle(0_360°_delay)｜が所定の範囲（１８０°±α）内の値であるか否かにより行う構成としている。このため、差分の算出とこの差分が所定の範囲内の値であるか否かの判定との２つの処理に基づいて、ホールＩＣセンサ１７の不調の検出を制御周期ごとに迅速に行うことができる。

本実施の形態によれば、所定の範囲（１８０°±α）は、ホールＩＣセンサ１７から正常とは逆の極性の信号が出力されることに基づいて、現在の処理と前回の処理との間で生じる位置の変化量として設定している。このため、差分の絶対値が所定の範囲内の値であるか否かの判定により、ホールＩＣセンサ１７の不調の検出を精度よく（正確に）行うことができる。

本実施の形態によれば、３６０°電気角補正器２３による位置の推定は、図４のステップ１５の処理により、現在の処理で求められた位置と前回の処理で求められた位置または推定された位置との差分を求め、この差分に基づいて、続くステップ１６，１７の処理により、ＭＲセンサ１６の検出値となる１８０°電気角演算器１９からの出力「Angle(0_180°)」を補正することにより行う構成としている。このため、ホールＩＣセンサ１７が不調の場合でも、ＭＲセンサ１６の検出値に基づいて精度よく（正確な）位置を推定することができる。これにより、ホールＩＣセンサ１７が不調でも、電磁サスペンション装置１（筒状リニア電磁式アクチュエータ３）の制御を安定して継続することができる。

本実施の形態によれば、電気角不調検出器２２は、不調を検出した場合に、図３のステップ６の処理により、ホールＩＣセンサ１７の出力（検出値）に基づく極性を無効とする旨の指令（ＫＫ＝１）を出力する構成としている。このため、無効とする旨の指令に基づいて、３６０°電気角補正器２３では必要な位置の推定を行うことができ、第１の故障判定器２４では故障の判定を行うことができる。

本実施の形態によれば、電気角不調検出器２２から出力される無効の指令（ＫＫ＝１）に基づいてホールＩＣセンサ１７の故障を判定する第１の故障判定器２４を備え、該第１の故障判定器２４は、無効の指令（ＫＫ＝１）の回数が所定の回数に達すると故障が発生したと判定する構成としている。このため、ホールＩＣセンサ１７の検出値が例えば一時的なノイズ等により変動した場合等、無効の指令（ＫＫ＝１）の回数が所定の回数に達しない場合に故障と判定されることを防止することができる。これにより、ホールＩＣセンサ１７の故障の判定の信頼性を向上することができる。

なお、上述した実施の形態では、第１の故障判定器２４に加えて第２の故障判定器２５も有する構成、即ち、第１の故障判定器２４と第２の故障判定器２５とを併用してホールＩＣセンサ１７の故障を判定する構成とした場合を例に挙げて説明した。しかし、これに限らず、例えば、第２の故障判定器２５を省略し、第１の故障判定器２４のみによりホールＩＣセンサ１７の故障を判定する構成としてもよい。

上述した実施の形態では、磁界検出磁気センサをＭＲセンサ１６とし、極性検出磁気センサをホールＩＣセンサ１７とした場合を例に挙げて説明した。しかし、これに限らず、磁界検出磁気センサは磁界の検出ができるものであればよく、極性検出磁気センサは極性の検出ができるものであればよく、これらの磁気センサとして各種の磁気センサを用いることができる。

上述した実施の形態では、筒状リニア電磁式アクチュエータ３を、内筒に対応するコア５に設けられたコイル６Ａ，６Ｂ，６Ｃ（コイル部材）と、外筒に対応するアウタチューブ１３に設けられた永久磁石１４（磁性部材）とにより構成した場合を例に挙げて説明した。しかし、これに限らず、例えば、外筒に設けられたコイル（コイル部材）と、内筒に設けられた永久磁石（磁性部材）とにより筒状リニア電磁式アクチュエータを構成してもよい。即ち、筒状リニア電磁式アクチュエータは、内筒または外筒の一方の部材に設けられたコイル部材と、他方の部材に設けられた磁性部材とにより構成することができる。

上述した実施の形態では、固定子２を車両のばね上部材（例えば車体側）に取付けると共に、可動子１２を車両のばね下部材（例えば車輪側）に取付ける構成とした場合を例に挙げて説明した。しかし、これに限らず、例えば、固定子を車両のばね下部材に取付けると共に、可動子を車両のばね上部材に取付ける構成としてもよい。

上述した実施の形態では、電磁サスペンション装置１を縦置き状態で自動車等の車両に取付ける構成とした場合を例に挙げて説明したが、これに限らず、例えば、電磁サスペンション装置を横置き状態で鉄道車両等の車両に取付ける構成としてもよい。

上述した実施の形態では、電磁サスペンション装置１を車両に取付ける構成とした場合を例に挙げて説明したが、これに限らず、例えば、振動源となる種々の機械、建築物等に用いる電磁サスペンション装置に用いてもよい。

さらに、上述した実施の形態では、横断面形状が円形のリニアモータ、即ち、固定子２および可動子１２を円筒状に形成した場合を例に挙げて説明した。しかし、これに限らず、例えば、横断面形状がＩ字状（平板状）や矩形状、Ｈ字状のリニアモータ等、横断面形状が円形以外の筒状のリニアモータにより構成してもよい。

以上の実施の形態によれば、電磁サスペンション装置の信頼性の向上を図ることができる。

即ち、実施の形態によれば、位置検出手段による位置の履歴から極性検出磁気センサの不調を検出する構成としている。この場合、制御周期ごとに位置検出手段で求められる位置の履歴が不連続となったときに、極性検出磁気センサが不調であることを検出することができる。このため、極性検出磁気センサの不調の検出を迅速に行うことができる。しかも、極性検出磁気センサの不調を検出した場合は、磁界検出磁気センサからの検出値を用いて位置を推定する構成としている。このため、極性検出磁気センサの不調を検出した場合でも、推定した位置に応じて、電磁サスペンション装置の制御を安定して継続することができる。これにより、極性検出磁気センサの不調の検出の信頼性、延いては、位置検出の信頼性を確保でき、電磁サスペンション装置の安定性、信頼性の向上を図ることができる。

実施の形態によれば、不調の検出を、現在の処理で求められた位置と前回の処理で求められた位置との差分が所定の範囲内の値であるか否かにより行う構成としている。このため、差分の算出とこの差分が所定の範囲内の値であるか否かの判定との２つの処理に基づいて、極性検出磁気センサの不調の検出を制御周期ごとに迅速に行うことができる。

実施の形態によれば、所定の範囲は、極性検出磁気センサから正常とは逆の極性の信号が出力されることに基づいて、現在の処理と前回の処理との間で生じる位置の変化量として設定している。このため、差分が所定の範囲内の値であるか否かの判定により、極性検出磁気センサの不調の検出を精度よく（正確に）行うことができる。

実施の形態によれば、位置の推定は、現在の処理で求められた位置と前回の処理で求められた位置または推定された位置との差分に基づいて、磁界検出磁気センサの検出値を補正することにより行う構成としている。このため、極性検出磁気センサが不調の場合でも、磁界検出磁気センサの検出値に基づいて精度よく（正確な）位置を推定することができる。これにより、極性検出磁気センサが不調でも、電磁サスペンション装置の制御を安定して継続することができる。

実施の形態によれば、不調検出手段は、不調を検出した場合に、極性検出磁気センサの検出値に基づく極性を無効とする旨の指令を出力する構成としている。このため、無効とする旨の指令に基づいて、必要な位置の推定、故障の判定を行うことができる。

実施の形態によれば、不調検出手段から出力される無効の指令に基づいて極性検出磁気センサの故障を判定する故障判定手段を備え、該故障判定手段は、無効の指令の回数が所定の回数に達すると故障が発生したと判定する構成としている。このため、故障が発生した場合と、極性検出磁気センサの検出値が例えば一時的なノイズ等により変動した場合とを区別することができ、極性検出磁気センサの故障の判定の信頼性を向上することができる。

１ 電磁サスペンション装置
３ 筒状リニア電磁式アクチュエータ
５ コア（内筒）
６Ａ，６Ｂ，６Ｃ コイル（コイル部材）
１３ アウタチューブ（外筒）
１４ 永久磁石（磁性部材）
１６ ＭＲセンサ（磁界検出磁気センサ）
１７ ホールＩＣセンサ（極性検出磁気センサ）
１８ 位置演算ユニット
１９ １８０°電気角演算器（位置検出手段）
２０ 極判定演算器（位置検出手段）
２１ ３６０°電気角演算器（位置検出手段）
２２ 電気角不調検出器（不調検出手段）
２３ ３６０°電気角補正器（位置推定手段）
２４ 第１の故障判定器（故障判定手段）

Claims (5)

1. 車体と車輪との間に介装され、相対変位可能な同軸状の内筒または外筒の一方の部材に設けられたコイル部材と、他方の部材に設けられ該コイル部材と対向する磁性部材とからなる筒状リニア電磁式アクチュエータを備えた電磁サスペンション装置であって、
   前記磁性部材の磁界を検出する磁界検出磁気センサと前記磁性部材の極性を検出する極性検出磁気センサを設け、
   前記極性検出磁気センサの出力がＮ極と検出された場合は、前記磁界検出磁気センサの出力から得られる電気角の角度をそのまま出力し、前記極性検出磁気センサの出力がＳ極と検出された場合は、前記磁界検出磁気センサの出力から得られる電気角に１８０°加算した１８０°〜３６０°の角度を出力して、出力された電気角の角度を前記コイル部材に対する前記磁性部材の位置として求める位置検出手段と、
   前記極性検出磁気センサの不調を検出する不調検出手段と、を備え、
   前記位置検出手段による位置の履歴から不調を検出し、不調を検出した場合は、現在の処理で求められた位置と前回の処理で求められた位置または推定された位置との差分に基づいて、前記磁界検出磁気センサの検出値を補正することにより、位置を推定することを特徴とする電磁サスペンション装置。
2. 前記不調の検出は、現在の処理で求められた位置と前回の処理で求められた位置との差分が所定の範囲内の値であるか否かにより行う構成としたことを特徴とする請求項１に記載の電磁サスペンション装置。
3. 前記所定の範囲は、前記極性検出磁気センサから正常とは逆の極性の信号が出力されることに基づいて、現在の処理と前回の処理との間で生じる位置の変化量として設定したことを特徴とする請求項２に記載の電磁サスペンション装置。
4. 前記不調検出手段は、不調を検出した場合に、前記極性検出磁気センサの検出値に基づく極性を無効とする旨の指令を出力する構成としたことを特徴とする請求項１，２または３に記載の電磁サスペンション装置。
5. 前記不調検出手段から出力される無効の指令に基づいて前記極性検出磁気センサの故障を判定する故障判定手段を備え、
   該故障判定手段は、前記無効の指令の回数が所定の回数に達すると故障が発生したと判定する構成としたことを特徴とする請求項４に記載の電磁サスペンション装置。

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