(57)【要約】【課題】従来技術と比較して、追加コストを抑えて回転位相の検出精度を高められる位相検出装置を提供する。【解決手段】複数のセンサ信号Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１のうちの各１対の信号を互いに比較して、上記各１対の信号の交点の位相をそれぞれ示す交点位相検出信号ＵＶ，ＶＷ，ＷＵを生成して出力する交点位相検出回路１０と、各交点レベルを検出して、上記検出した各交点レベルを示す複数の交点レベル信号Ｙを生成して出力する交点レベル検出回路５０と、センサ信号Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１の中から１つの選択信号Ｘを選択する信号選択回路２０と、選択信号Ｘの信号レベルが上記回転子の所定の位相に対応するしきい値レベルに到達したことを検出して、当該到達を検出したしきい値レベルに対応する位相を示す位相情報信号ＰｈＣを出力する位相検出回路３０と、交点レベル信号Ｙに基づいて、上記しきい値レベルを補正するしきい値レベル補正回路６０とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のコイルを有するモータの回転子の回転位置に対応する信号レベルをそれぞれ有する複数のセンサ信号に基づいて位相情報信号を発生して出力する位相検出装置において、
上記複数のセンサ信号又は当該複数のセンサ信号に対して所定の信号処理を行った後の複数のセンサ処理信号のうちの各１対の信号を互いに比較して、上記各１対の信号の交点の位相をそれぞれ示す交点位相検出信号を生成して出力する交点位相検出手段と、
上記各交点の信号レベルである各交点レベルを検出して、上記検出した各交点レベルを示す複数の交点レベル信号を生成して出力する交点レベル検出手段と、
上記複数のセンサ信号又は上記複数のセンサ処理信号の中から１つの選択信号を選択する信号選択手段と、
上記信号選択手段により選択された選択信号の信号レベルが上記回転子の所定の位相に対応するしきい値レベルに到達したことを検出して、当該到達を検出したしきい値レベルに対応する位相を示す位相情報信号を出力する位相検出手段と、
上記複数の交点レベル信号に基づいて、上記しきい値レベルを補正するしきい値レベル補正手段とを備えたことを特徴とする位相検出装置。
【請求項２】
上記しきい値レベル補正手段は、上記各交点のうちの互いに隣接する２つの交点の信号レベルの中点に基づいて、上記しきい値レベルを補正することを特徴とする請求項１記載の位相検出装置。
【請求項３】
上記しきい値レベル補正手段は、上記複数のセンサ信号又は上記複数のセンサ処理信号のうちの第１の信号から所定の位相差だけシフトされた信号と当該第１の信号との間の第１の交点の信号レベルと、上記複数のセンサ信号又は上記複数のセンサ処理信号のうちの第２の信号と上記第１の信号との間の第２の交点の信号レベルとに基づいて、上記しきい値レベルを補正することを特徴とする請求項１記載の位相検出装置。
【請求項４】
上記しきい値レベル補正手段は、上記複数のセンサ信号又は上記複数のセンサ処理信号のうちの第１の信号から所定の位相差だけシフトされた信号と当該第１の信号との間の第１の交点の信号レベルと、上記複数のセンサ信号又は上記複数のセンサ処理信号のうちの第２の信号と上記第１の信号との間の第２の交点の信号レベルとの間の差だけ、上記第２の交点の信号レベルをシフトさせることにより当該第２の交点の補正レベルを演算し、当該第２の交点の補正レベルを上記しきい値レベルとして設定することにより上記しきい値レベルを補正することを特徴とする請求項３記載の位相検出装置。
【請求項５】
上記複数のセンサ信号又は当該複数のセンサ信号の波形は、上記各交点のうちの互いに隣接する２つの交点の間の波形が実質的に直線である波形であることを特徴とする請求項１〜４のうちのいずれか１つに記載の位相検出装置。
【請求項６】
上記複数の交点レベル信号に基づいて、上記各交点のうちの互いに隣接する交点の交点レベルを生成して、上記しきい値レベルを発生するために必要な２つの信号レベルとして上記位相検出手段に供給する交点レベルバイアス生成手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１〜５のうちのいずれか１つに記載の位相検出装置。
【請求項７】
上記信号選択手段は、上記各交点のうちの互いに隣接する交点間の位相区間毎に、上記複数のセンサ信号又は上記複数のセンサ処理信号の中からそれぞれ１つの選択信号を選択して連結することにより選択信号を生成することを特徴とする請求項１〜６のうちのいずれか１つに記載の位相検出装置。
【請求項８】
上記複数のセンサ信号又は上記複数のセンサ処理信号の各信号振幅が互いにそれぞれ等しくなるように、上記複数のセンサ信号又は上記複数のセンサ処理信号を調整して出力する信号調整手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１〜７のうちのいずれか１つに記載の位相検出装置。
【請求項９】
請求項１〜８のうちのいずれか１つに記載の位相検出装置を備え、上記位相検出装置からの位相情報信号に基づいてモータを駆動制御するモータ駆動制御装置であって、
上記複数のセンサ信号、又は上記位相情報信号は、上記モータのコイル電流を切り換えるために用いられることを特徴とするモータ駆動制御装置。
【請求項１０】
請求項９に記載のモータ駆動制御装置と、
上記モータ駆動制御装置によって駆動制御されるモータとを備えることを特徴とするモータ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばブラシレスＤＣ（直流）モータなどの回転子の位相を検出する位相検出装置、それを備えたモータ駆動制御装置、及びそれを備えたモータ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ブラシレスＤＣモータの停止制御など、モータの回転位置を制御する場合、回転子の回転角度を検出する必要がある。ロータリーエンコーダ方式では、一般に回転軸にロータリーエンコーダを接続して、回転角度に応じて変化する１／４周期の位相差を有する２相パルス信号を出力し、そのエッジ検出と２相のハイ／ロウ状態から相対的な回転角度を検出する。
【０００３】
特許文献１には、多くの位相検出を行う目的で、モータの回転子の回転位置に応じた信号レベルを有する複数のセンサ信号に基づいて位相情報信号を発生してモータを駆動制御するモータ駆動制御装置が開示されている。特許文献１においては、複数のセンサ信号を所定の複数のしきい値レベルと比較して位相を検出し、検出した位相を示す第１の位相情報信号を出力し、複数のセンサ信号どうしを比較して位相を検出し、検出した位相を示す第２の位相情報信号を出力する。さらに、検出された位相を所定の複数の位相区間に分け、所定の複数の位相区間において複数のセンサ信号の中の一つを選択し、選択されたセンサ信号のレベルが回転子の所定の位相に応じた所定のしきい値レベルに到達したことを検出する構成が開示されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来のロータリーエンコーダ方式の制御においては、一般に外周部に光学窓となるスリットを等間隔に設けた円盤と、円盤のスリットピッチの１／４間隔で配置された２個のフォトインタラプタにより構成されているため、高額の追加部品を必要とする。
【０００５】
特許文献１においては、センサ信号が位相ずれを有する場合に理想的なセンサ信号から位相誤差が発生してしまう。例えばセンサを外付けする場合、モータの製造過程において微小な実装ずれにより位相ずれが生じ、従来のモータ制御技術では、このセンサ信号の位相ずれが直接検出位相の誤差となってしまう問題があった。
【０００６】
本発明の目的は、従来技術と比較して、追加コストを抑えて回転位相の検出精度を高められる位相検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る位相検出装置は、複数のコイルを有するモータの回転子の回転位置に対応する信号レベルをそれぞれ有する複数のセンサ信号に基づいて位相情報信号を発生して出力する位相検出装置において、
上記複数のセンサ信号又は当該複数のセンサ信号に対して所定の信号処理を行った後の複数のセンサ処理信号のうちの各１対の信号を互いに比較して、上記各１対の信号の交点の位相をそれぞれ示す交点位相検出信号を生成して出力する交点位相検出手段と、
上記各交点の信号レベルである各交点レベルを検出して、上記検出した各交点レベルを示す複数の交点レベル信号を生成して出力する交点レベル検出手段と、
上記複数のセンサ信号又は上記複数のセンサ処理信号の中から１つの選択信号を選択する信号選択手段と、
上記信号選択手段により選択された選択信号の信号レベルが上記回転子の所定の位相に対応するしきい値レベルに到達したことを検出して、当該到達を検出したしきい値レベルに対応する位相を示す位相情報信号を出力する位相検出手段と、
上記複数の交点レベル信号に基づいて、上記しきい値レベルを補正するしきい値レベル補正手段とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係る位相検出装置によれば、従来技術と比較して、追加コストを抑えて回転位相の検出精度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施形態１に係る位相検出装置１の構成を、モータＭ１及びセンサ回路２とともに示すブロック図である。
【図２】図１の交点位相検出回路１０における各センサ信号Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１の比較結果の交点位相検出信号ＵＶ，ＶＷ，ＷＵを示す表である。
【図３】図１の信号選択回路２０の信号選択条件を示す表である。
【図４】図１の位相検出装置１の動作状態を示す各信号のタイミングチャートである。
【図５】図１の信号選択回路２０からの選択信号Ｘの電気角と振幅割合との関係を示す表である。
【図６】図１のセンサＳ１〜Ｓ３を実装したモータＭ１の平面図である。
【図７】図６のセンサＳ３による検出位相誤差を示すグラフである。
【図８】図７のセンサ信号Ｗ１に対して、ゼロクロス点のしきい値を補正した位相検出装置１の動作を示すグラフである。
【図９】本発明の実施形態１の変形例に係る位相検出装置１ａの構成を、モータＭ１及びセンサ回路２とともに示すブロック図である。
【図１０】図９の交点レベルバイアス電圧生成回路７０と位相検出回路３０ａの構成を示すブロック図である。
【図１１】図９の位相検出装置１ａの動作を示すグラフである。
【図１２】本発明の実施形態２に係るモータ装置の構成を示すブロック図である。
【図１３】図１２のモータ駆動部１１０の構成を示すブロック図である。
【図１４】図１３のモータ駆動部１１０の動作を示す各信号のタイミングチャートである。
【図１５】本発明の実施形態２の変形例１に係るモータ装置の構成を示すブロック図である。
【図１６】本発明の実施形態２の変形例２に係るモータ装置の構成を示すブロック図である。
【図１７】本発明の実施形態３に係る位相検出装置１ｂの構成を、モータＭ１及びセンサ回路２ｂとともに示すブロック図である。
【図１８】本発明の変形例に係る位相検出装置１ｃの構成を、モータＭ１及びセンサ回路２とともに示すブロック図である。
【図１９】本発明の変形例に係るしきい値レベル補正回路６０の動作を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
実施形態１．
図１は、本発明の実施形態１に係る位相検出装置１の構成を、モータＭ１及びセンサ回路２とともに示すブロック図である。図１において、位相検出装置１は、交点位相検出回路１０と、信号選択回路２０と、位相検出回路３０と、信号合成回路４０と、交点レベル検出回路５０と、しきい値レベル補正回路６０とを備えて構成される。交点位相検出回路１０は、３個の比較器１１，１２，１３を備える。信号選択回路２０は、ロジック回路２１と、スイッチＳＷ１とを備える。位相検出回路３０は、複数Ｎ個の比較器３１−１〜３１−Ｎと、（Ｎ＋２）個の可変電圧源３２−１〜３２−Ｎ，３３，３４とを備える。
【００１１】
図１において、モータＭ１は例えばブラシレスＤＣモータで構成され、センサ回路２はモータＭ１の回転子の周囲に設けられる。センサ回路２はセンサＳ１〜Ｓ３を備え、各センサＳ１〜Ｓ３によって所定の電気角（例えば１２０°）の間隔を設定したモータＭ１のＵ相、Ｖ相、Ｗ相の回転角をそれぞれ検出する。センサＳ１〜Ｓ３は、例えばホール素子で構成される磁気センサであってモータＭ１の回転に応じて変化する磁束密度を検出する。センサ回路２はセンサＳ１〜Ｓ３の検出結果のセンサ信号Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１を位相検出装置１の交点位相検出回路１０、信号選択回路２０及び交点レベル検出回路５０に出力する。交点位相検出回路１０において、比較器１１はセンサ信号Ｕ１の信号レベルをセンサ信号Ｖ１と比較して、センサ信号Ｕ１，Ｖ１の交点の位相（タイミング）を示す交点位相検出信号ＵＶを発生する。比較器１１と同様に、比較器１２はセンサ信号Ｖ１，Ｗ１を比較してセンサ信号Ｖ１，Ｗ１の交点位相を示す交点位相検出信号ＶＷを生成し、比較器１３はセンサ信号Ｗ１，Ｕ１を比較してセンサ信号Ｗ１，Ｕ１の交点位相を示す交点位相検出信号ＷＵを発生する。
【００１２】
図２は、図１の交点位相検出回路１０における各センサ信号Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１の比較結果の交点位相検出信号ＵＶ，ＶＷ，ＷＵを示す表である。図２に示すとおり、図１の比較器１１はセンサ信号Ｕ１のレベルがセンサ信号Ｖ１のレベル以上のとき、ハイレベル（Ｈｉ）を有する交点位相検出信号ＵＶを発生する。一方、比較器１１はセンサ信号Ｕ１のレベルがセンサ信号Ｖ１のレベル未満のとき、ロウレベル（Ｌｏｗ）を有する交点位相検出信号ＵＶを発生する。図１の比較器１２，１３も、比較器１１と同様にして、それぞれ図２に従う二値の交点位相検出信号ＶＷ，ＷＵを生成する。このように、交点位相検出回路１０はセンサ信号Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１のうちの各１対の信号を互いに比較して、上記各１対の信号の交点の位相をそれぞれ示す交点位相検出信号ＵＶ，ＶＷ，ＷＵを生成する。交点位相検出回路１０の比較器１１〜１３はそれぞれ交点位相検出信号ＵＶ，ＶＷ，ＷＵを信号選択回路２０、交点レベル検出回路５０、及び信号合成回路４０に出力する。
【００１３】
図３は、図１の信号選択回路２０の信号選択条件を示す表である。図１の信号選択回路２０において、センサ信号Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１はそれぞれスイッチＳＷ１の端子ａ，ｂ，ｃに入力され、ロジック回路２１は交点位相検出信号ＵＶ，ＶＷ，ＷＵに基づいてスイッチＳＷ１の端子ａ，ｂ，ｃを切り替え制御する。図３に示す交点位相検出信号ＵＶ，ＶＷ，ＷＵの入力条件に従って、図１の信号選択回路２０はセンサ信号Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１のうちのいずれか一つを選択した選択信号Ｘを位相検出回路３０に出力する。
【００１４】
図１の交点レベル検出回路５０は交点位相検出信号ＵＶの立ち上がり又は立ち下がりのタイミングにおいて、センサ信号Ｕ１又はセンサ信号Ｖ１の信号レベルを検出して、センサ信号Ｕ１，Ｖ１の交点の信号レベルである交点レベル信号Ｙを生成する。交点レベル検出回路５０は交点位相検出信号ＶＷの立ち上がり又は立ち下がりのタイミングにおいて、センサ信号Ｖ１又はセンサ信号Ｗ１の信号レベルを検出して、センサ信号Ｖ１，Ｗ１の交点レベルの交点レベル信号Ｙを生成する。交点レベル検出回路５０は交点位相検出信号ＷＵの立ち上がり又は立ち下がりのタイミングにおいて、センサ信号Ｗ１又はセンサ信号Ｕ１の信号レベルを検出して、センサ信号Ｗ１，Ｕ１の交点レベルの交点レベル信号Ｙを生成する。交点レベル検出回路５０は、各交点レベルの交点レベル信号Ｙをしきい値レベル補正回路６０に出力する。しきい値レベル補正回路６０は、交点レベル信号Ｙに基づいて位相検出回路３０の可変電圧源３２−１〜３２−Ｎの各電圧を制御する。
【００１５】
図１の位相検出回路３０において、可変電圧源３３は選択信号Ｘの隣接する２つの交点のうちのより高い信号レベルの交点Ａの所定電圧ＢｉａｓＡを発生する。可変電圧源３４は選択信号Ｘの隣接する２つの交点のうちのより低い信号レベルの交点Ｂの所定電圧ＢｉａｓＢを発生する。可変電圧源３２−１〜３２−Ｎは、可変電圧源３３，３４間に直列接続されて挿入され、それぞれ発生する電圧により複数のしきい値レベルを生成する。比較器３１−ｎ（ｎ＝１，２，…，Ｎ）は、選択信号Ｘを可変電圧源３２−ｎのしきい値レベルと比較して、選択信号Ｘがしきい値レベル以上のときハイレベルの二値信号を出力する。一方、比較器３１−ｎは選択信号Ｘが可変電圧源３２−ｎのしきい値レベル未満のとき、ロウレベルの二値信号を出力する。位相検出回路３０は、全ての比較器３１−１〜３１−Ｎの比較結果の各二値信号を、モータＭ１が所定の角度に回転したことを知り得る位相情報信号ＰｈＣとして信号合成回路４０に出力する。このように、位相検出回路３０は比較器３１−１〜３１−Ｎによって、選択信号Ｘの信号レベルがモータＭ１の回転子の所定の位相に対応するしきい値レベルに到達したことを検出する。そうして位相検出回路３０は、当該到達を検出したしきい値レベルに対応する位相を示す位相情報信号ＰｈＣを信号合成回路４０に出力する。
【００１６】
次いで、信号合成回路４０は、位相情報信号ＰｈＣと交点位相検出信号ＵＶ，ＶＷ，ＷＵとを例えば排他的論理和を取ることによりトグル信号に合成して、合成後の位相情報の位相情報信号Ｐｈｓｙｎを出力する。
【００１７】
以上のように構成された位相検出装置１において、以下に示すように、センサＳ１〜Ｓ３からのセンサ信号Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１に基づいてモータＭ１の回転子の位相情報を検出することができる。
【００１８】
図４は、図１の位相検出装置１の動作状態を示す各信号のタイミングチャートである。図４において、センサＳ１，Ｓ２，Ｓ３からのセンサ信号Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１を正弦波（これに代えて、正弦波に実質的に同一な、準じた波形であってもよい。）で表しており、センサＳ１〜Ｓ３のＵ相、Ｖ相、Ｗ相は電気角１２０°間隔で設定されている。
【００１９】
交点位相検出回路１０を用いれば、交点位相検出信号ＵＶ，ＶＷ，ＷＵは、図２に示すようにセンサ信号Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１の互いの比較結果として得る。次いで、信号選択回路２０は図３の入力条件に従って、各センサ信号Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１の交点間の位相区間毎にセンサ信号Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１のうちのいずれか一つを選択して選択信号Ｘを得る。このようにして得られた選択信号Ｘは連結されており、図４の下段の太線で示すように時間的に連続した信号となる。選択信号Ｘは理想的には図３のように、
（１）センサ信号Ｗ１の正弦波位相１５０°〜２１０°の６０°区間の期間Ｔ１と、
（２）センサ信号Ｖ１の正弦波位相−３０°〜３０°の６０°区間の期間Ｔ２と、
（３）センサ信号Ｕ１の正弦波位相１５０°〜２１０°の６０°区間の期間Ｔ３と、
（４）センサ信号Ｗ１の正弦波位相−３０°〜３０°の６０°区間の期間Ｔ４と、
（５）センサ信号Ｖ１の正弦波位相１５０°〜２１０°の６０°区間の期間Ｔ５と、
（６）センサ信号Ｕ１の正弦波位相−３０°〜３０°の６０°区間の期間Ｔ６とから構成される。これらの各６０°区間は正弦波位相３０°〜９０°，正弦波位相９０°〜１５０°，正弦波位相２１０°〜２７０°及び正弦波位相２７０°〜３１０°の６０°区間よりも直線性が高い。図４において、選択信号Ｘに対して付した水平の矢印は前述の所定のしきい値レベルを示し、位相検出装置１は、選択信号Ｘが所定のしきい値レベルに到達したことを検出して、位相情報信号Ｐｈｓｙｎの二値を切り替えている。
【００２０】
図５は、図１の信号選択回路２０からの選択信号Ｘの電気角と振幅割合との関係を示す表である。例えば、位相検出回路３０が選択信号Ｘの電気角−３０°から３０°の間を７．５°毎に８分割にする場合、振幅と電気角の関係は図５のとおりとなる。ただし、選択された各センサ信号Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１の振幅中心レベルを０とし（ゼロクロスレベル）、電気角９０°の振幅を１として振幅割合を規格化している。位相検出回路３０は、図５に従う選択信号Ｘの正弦波振幅に対する各振幅割合によって、所定の各しきい値レベルを決定する。なお、電気角−３０°、３０°は交点位相検出信号ＵＶ，ＶＷ，ＷＵによって検出可能であるため、これに対応するしきい値レベルは必ずしも必要ではない。
【００２１】
以上のように構成された位相検出装置１によれば、センサＳ１〜Ｓ３からのセンサ信号Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１に基づいてモータＭ１の位相を検出することができる。ここで、以下詳述するように、センサ信号Ｓ１〜Ｓ３はモータＭ１に対して取付け誤差を有し得るが、位相検出装置１はしきい値レベル補正回路６０を用いて取付け誤差を補正してモータＭ１の位相を検出できる。
【００２２】
図６は、図１のセンサＳ１〜Ｓ３を実装したモータＭ１の平面図である。図６において、モータＭ１は８極インナーロータであり、モータＭ１の１回転において８極の回転子磁極が切り替わる。電気角はＮ／Ｓ極の２極の通過に対して１周し、電気角３６０°はモータ角９０°に相当する。センサＳ１〜Ｓ３は、それぞれ電気角１２０°間隔で配置されるのが理想的だが、これはモータ角３０°に対応し、図６のセンサＳ３のように理想的な位置から取付け位相誤差αずれて配置され得る。例えば直径２０ｍｍのモータＭ１の回転子外周直下に実装する場合に電気角１°以内の位相誤差を要求するとき、電気角３６０°の周長２０π／４ｍｍ＝１５．７ｍｍより、必要な実装精度は電気角１°に相当する周長４３．６μｍとなる。
【００２３】
図７は、図６のセンサＳ３による検出位相誤差を示すグラフである。図７に示すように、センサ信号Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１の位相θに対する信号レベルを比較器３１−ｎ（ｎ＝１，２，…，Ｎ）のゼロクロスレベルのしきい値と比較することで、位相情報信号Ｐｈｓｙｎにおいてゼロクロス点の位相が検出される。一方、交点Ａの位相は図１の交点検出信号ＷＵにより検出されて、合成された位相情報の位相情報信号Ｐｈｓｙｎに反映される。理想的なセンサ信号Ｗｉは、図６の配置により、センサ信号Ｕ１を位相差１２０°だけシフトした信号である。センサＳ３のセンサ信号Ｗ１は、センサＳ３が取付け位相誤差αを有するために理想的なセンサ信号Ｗｉよりも位相αだけ進んでいる。センサ信号Ｕ１，Ｗ１の交点Ａはセンサ信号Ｕ１と理想的なセンサ信号Ｗｉの交点Ａｉと一致せず、センサ信号Ｖ１，Ｗ１の交点Ｂはセンサ信号Ｖ１と理想的なセンサ信号Ｗｉの交点Ｂｉと一致しない。ここで、センサ信号Ｗ１のゼロクロス点においては、センサＷ１の取付け位相誤差αが直接、位相情報信号Ｐｈｓｙｎの検出位相誤差αとなっている。一方、交点Ａは、センサ信号Ｕ１と理想的なセンサ信号Ｗｉの交点Ａｉと信号レベルが異なるために検出位相誤差が低減されている。本実施形態の場合、理想的な正弦波における交点Ａｉが電気角３０°に位置することから、位相情報信号Ｐｈｓｙｎは交点Ａにおいて検出位相誤差α／２を有する。なお、センサ信号Ｗ１’は、取付け位相誤差（−α）を有する場合を示しており、理想的なセンサ信号Ｗｉよりも位相αだけ遅れている。
【００２４】
図８は、図７のセンサ信号Ｗ１に対して、ゼロクロス点のしきい値を補正した位相検出装置１の動作を示すグラフである。図８において、各センサ信号Ｕ１，Ｗ１，Ｖ１は図７と同様である。図１のしきい値レベル補正回路６０は、交点レベル信号Ｙに基づいて位相検出回路３０の可変電圧源３２−１〜３２−Ｎの各電圧を制御することによって、各しきい値レベルを補正する。図８において、しきい値レベル補正回路６０は可変電圧源３２−ｎのゼロクロスレベルのしきい値を補正して、センサ信号Ｗ１に対してゼロクロス点の補正レベルＬ０を発生させている。ここで、図８のゼロクロス点の補正レベルＬ０は、交点Ａ，Ｂの信号レベルの中間値すなわち中点で算出されている。図１の位相検出回路３０がセンサ信号Ｗ１をゼロクロス点の補正レベルＬ０と比較することにより、センサ信号Ｗ１のゼロクロス点における検出位相の誤差は、交点Ａにおける検出位相誤差と同程度に改善される。例えば取付け位相誤差α＝５°だけ進んでいるとき、センサ信号Ｗｉ，Ｖ１はそれぞれセンサ信号Ｕ１を基準として１２０°と２４０°の位相差を有するため、交点Ａ検出位相θＡと交点Ｂの検出位相θＢは次式で表される。
［数１］
ｓｉｎθＡ＝ｓｉｎ（θＡ−２４０°＋５°）      （１）
ｓｉｎ（θＢ−２４０°＋５°）＝ｓｉｎ（θＢ−１２０°）      （２）
【００２５】
式（１）及び式（２）より、検出位相θＡ＝２７．５°，θＢ＝８７．５°が求まる一方、理想的な交点Ａ，Ｂはそれぞれ電気角３０°と電気角９０°であるため、交点Ａ，Ｂの検出位相はそれぞれ誤差２．５°だけ進んでいる。次いで、ゼロクロス点の補正レベルＬ０とゼロクロス点の検出位相θ０は、次式で与えられる。
［数２］
Ｌ０＝（ｓｉｎ（θＡ−２４０°＋５°）＋ｓｉｎ（θＢ−２４０°＋５°））／２
≒−０．０３７８      （３）
Ｌ０＝ｓｉｎ（θ０−２４０°＋５°）      （４）
【００２６】
式（３）及び式（４）より、ゼロクロス点の検出位相θ０≒５７．１７°が求まる一方、理想的なセンサ信号Ｗｉのゼロクロス点は電気角６０°である。よって、ゼロクロス点の検出位相は誤差２．８３°だけ進んでおり、交点Ａにおける検出位相誤差と同程度に改善されていることがわかる。他のしきい値レベルも、ゼロクロス点の補正レベルと同様に補正できる。
【００２７】
以上のように構成された実施形態１に係る位相検出装置１によれば、複数のコイルを有するモータＭ１の回転子の回転位置に対応する信号レベルをそれぞれ有する複数のセンサ信号Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１に基づいて位相情報信号ＰｈＣ，Ｐｈｓｙｎを発生して出力する。位相検出装置１は、交点位相検出回路１０と、交点レベル検出回路５０と、信号選択回路２０と、位相検出回路３０と、しきい値レベル補正回路６０とを備える。交点位相検出回路１０は、複数のセンサ信号Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１のうちの各１対の信号を互いに比較して、上記各１対の信号の交点の位相をそれぞれ示す交点位相検出信号ＵＶ，ＶＷ，ＷＵを生成して出力する。交点レベル検出回路５０は、上記各交点の信号レベルである各交点レベルを検出して、上記検出した各交点レベルを示す複数の交点レベル信号Ｙを生成して出力する。信号選択回路２０は、上記複数のセンサ信号Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１の中から１つの選択信号Ｘを選択する。位相検出回路３０は、信号選択回路２０により選択された選択信号Ｘの信号レベルが上記回転子の所定の位相に対応するしきい値レベルに到達したことを検出して、当該到達を検出したしきい値レベルに対応する位相を示す位相情報信号ＰｈＣを出力する。しきい値レベル補正回路６０は、交点レベル信号Ｙに基づいて、上記しきい値レベルを補正する。
【００２８】
実施形態１に係る位相検出装置１によると、従来技術と比較して、追加コストを抑えて回転位相の検出精度を高めることができる。センサＳ１〜Ｓ３からのセンサ信号Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１における直線性の良い区間において、位相検出回路３０によって信号レベルを複数のしきい値レベルと比較することにより、モータＭ１の回転子の位相情報を検出することができる。位相検出装置１によると、センサ信号Ｓ１〜Ｓ３がモータＭ１に対して取付け誤差を有していても、しきい値レベル補正回路６０を用いて取付け誤差を補正してモータＭ１の位相を検出できる。
【００２９】
モータＭ１の回転子を検出する磁気センサのセンサＳ１〜Ｓ３は、一般的にホール素子が使用され、回転子が回転することで発生する磁束密度は正弦波である場合が多い。すなわち、磁気センサからの信号も正弦波である場合が多い。しかし、回転子が回転する際に発生し固定されている磁気センサにて受ける磁束密度が必ずしも図８に示す綺麗な正弦波ではなく歪んだ正弦波である場合がある。また、センシングする磁束密度が磁気センサの許容値を超えるために起こる磁気飽和により、磁気センサ出力が飽和し台形波に近い出力となる場合もある。これに対して、位相検出装置１は各センサ信号の互いに隣接する２つの交点の間の波形が、他の交点間の位相区間よりも傾きの高い部分（例えば正弦波位相±３０°区間）のように直線に近い部分において、すなわち実質的に直線の部分において位相を検出できる。例えば、位相検出装置１を、正弦波又はそれに近い波形の信号の電気角−６０°〜６０°，１２０°〜２４０°区間内に用いることで、複数の位相検出を高精度で行うことが可能である。さらに、上記波形の信号に対して、本実施形態に係るしきい値レベル補正回路６０によるしきい値レベルの補正を行うことにより、位相検出の精度を高められる。
【００３０】
図２において、選択信号Ｘは各センサ信号Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１の正弦波の−３０°から３０°の区間又は１５０°から２１０°区間となっており、位相区間が切り換わり選択されたセンサ信号が変化しても連続した信号となっている。さらに、位相検出回路３０からの位相情報信号ＰｈＣは各比較器３１−１〜３１−Ｎからの隣り合う比較結果の二値信号が順番に切り換わるため、最終的な合成信号はグレイコードとなすことが可能となっている。また、図５では電気角７．５°毎の位相情報を得る手段を示したが、一例であって本発明はこれに限らず、例えば電気角６°毎の振幅割合に区切って位相情報を得てもよいし、電気角３°毎に区切って電気角７．５°毎の２．５倍の位相情報を得ることもできる。
【００３１】
実施形態１の変形例．
図９は、本発明の実施形態１の変形例に係る位相検出装置１ａの構成を、モータＭ１及びセンサ回路２とともに示すブロック図である。図１０は、図９の交点レベルバイアス電圧生成回路７０と位相検出回路３０ａの構成を示すブロック図である。実施形態１の変形例に係る位相検出装置１ａは、実施形態１に係る位相検出装置１と比較して、可変電圧源３３，３４、位相検出回路３０に代えて交点レベルバイアス電圧生成回路７０、位相検出回路３０ａを備え、更に微調整設定回路６１を備えたことを特徴とする。この相違点について、以下説明する。
【００３２】
図９において、交点レベルバイアス電圧生成回路７０は交点レベル信号Ｙに基づいて、交点Ａ，Ｂの信号レベルの電圧ＢｉａｓＡ，ＢｉａｓＢを生成して、上記しきい値レベルを発生するために必要な２つの信号レベルとして位相検出回路３０ａに供給する。微調整設定回路６１は、センサ信号Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１の高調波成分の観測情報などの外部情報に基づいて、しきい値レベル補正回路６０による演算の演算係数をしきい値レベル補正回路６０に通知して、しきい値レベルを微調整する。
【００３３】
図１０において、交点レベル検出回路５０は、ロジック回路５４とスイッチＳＷ２を有する信号選択回路５１と、Ａ／Ｄ変換器５２と、ロジック回路５３とを備える。交点レベルバイアス電圧生成回路７０は、Ｄ／Ａ変換器７１，７２を備える。位相検出回路３０ａは、位相検出回路３０と比較して、可変電圧源３２−１〜３２−Ｎ，３３，３４に代えて可変抵抗３５−１〜３５−（Ｎ＋１）を備える。
【００３４】
図１０の信号選択回路５１において、図９のセンサ信号Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１はそれぞれスイッチＳＷ２の端子ａ，ｂ，ｃに入力され、ロジック回路５４は図９の交点位相検出信号ＵＶ，ＶＷ，ＷＵに基づいてスイッチＳＷ２の端子ａ，ｂ，ｃを切り替え制御する。信号選択回路５１はセンサ信号Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１から選択信号Ｘを選択して、選択信号Ｘの各交点レベルのアナログ信号をＡ／Ｄ変換器５２に出力する。Ａ／Ｄ変換器５２は信号選択回路５１からのアナログ信号をデジタル信号に変換してロジック回路５３に出力し、ロジック回路５３は各交点レベルに対応するデジタル信号を格納して、しきい値レベル補正回路６０に出力する。ロジック回路５３は、格納したデジタル信号の中で選択信号Ｘの隣接する２つの交点のうちのより高い信号レベルの交点Ａのデジタル信号をＤ／Ａ変換器７１に出力し、より低い信号レベルの交点Ｂのデジタル信号をＤ／Ａ変換器７２に出力する。
【００３５】
交点レベルバイアス電圧生成回路７０において、Ｄ／Ａ変換器７１はロジック回路５３からのデジタル信号をアナログ信号に変換して、電圧ＢｉａｓＡとして位相検出回路３０ａに出力する。Ｄ／Ａ変換器７２はロジック回路５３からの交点Ｂのデジタル信号をアナログ信号に変換して、電圧ＢｉａｓＢとして位相検出回路３０ａに出力する。位相検出回路３０ａにおいて、可変抵抗３５−１〜３５−（Ｎ＋１）は互いに直列に接続され、可変抵抗３５−１と３５−（Ｎ＋１）にそれぞれ印加される電圧ＢｉａｓＡ，ＢｉａｓＢ間をそれぞれ抵抗分圧する。可変抵抗３５−１〜３５−（Ｎ＋１）の各抵抗値は、図１の可変電圧源３２−１〜３２−Ｎと同様に、それぞれしきい値レベル補正回路６０によって設定される。比較器３１−１〜３１−Ｎの各反転入力端子はそれぞれ可変抵抗３５−１〜３５−Ｎに接続され、各可変抵抗３５−１〜３５−Ｎから図１の可変電圧源３２−１〜３２−Ｎと同様にしきい値レベルの電圧を印加される。
【００３６】
図１１は、図９の位相検出装置１ａの動作を示すグラフである。図９の実施形態１の変形例に係るしきい値レベル補正回路６０は、図８の動作と比較して、以下詳述するように交点Ａの補正レベルＬＡと、それに基づくゼロクロス点の補正レベルＬ０ａを位相検出回路３０ａに発生させる。
【００３７】
図１１において、図１０のしきい値レベル補正回路６０は可変抵抗３５−（Ｎ＋１）の抵抗値を設定して交点Ａの補正レベルＬＡを位相検出回路３０に生成させる。位相検出回路３０は、選択信号Ｘを補正レベルＬＡと比較することにより、交点Ａに対応する位相を検出する。交点Ａの補正レベルＬＡは、選択信号Ｘの線形近似において正確に理想的な交点Ａｉの位相を検出するように、交点Ａｉの信号レベルから、交点Ａｉと交点Ａの信号レベルの差の２倍を減算して算出される。一方、ゼロクロス点の補正レベルＬ０ａは、理想的なゼロクロスレベルから、交点Ａｉと交点Ａの信号レベルの差と、交点Ｂｉと交点Ｂの信号レベルの差とを減算して算出される。図１１において、理想的な交点Ａｉ、ゼロクロス点、交点Ｂｉの位相３０°，６０°，９０°に対する検出位相誤差ΔθＡ，Δθ０を用いて、センサ信号Ｗ１の検出位相（３０°−ΔθＡ），（６０°−Δθ０）と各補正レベルＬＡ，Ｌ０ａは、次式で与えられる。
［数３］
ＬＡ＝ｓｉｎ（３０°−ΔθＡ−２４０°＋α）
＝ｓｉｎ（−２１０°）−２（ｓｉｎ（−２１０°）−ｓｉｎ（−２１０°＋α））      （５）
［数４］
Ｌ０ａ＝ｓｉｎ（６０°−Δθ０−２４０°＋α）
＝０−（ｓｉｎ（−２１０°）−ｓｉｎ（−２１０°＋α））−（ｓｉｎ（−１５０°）−ｓｉｎ（−１５０°＋α））      （６）
【００３８】
例えば、図８と同様に取付け位相誤差α＝５°のとき、式（５）及び式（６）より各補正レベルＬＡ≒０．４２４，Ｌ０ａ≒−０．０７６が算出される。このとき、検出位相誤差ΔθＡ≒０．０９°，Δθ０≒０．６４°であり、各補正レベルＬＡ，Ｌ０ａによって検出精度１°未満にまで位相検出の精度が向上している。しきい値レベル補正回路６０は理想的なセンサ信号Ｗｉと第１の信号であるセンサ信号Ｕ１との間の第１の交点Ａｉの信号レベルと、第２の信号であるセンサ信号Ｗ１と第１の信号Ｕ１との間の第２の交点Ａの信号レベルとに基づいてしきい値レベルを補正している。理想的なセンサ信号Ｗｉは、しきい値レベル補正回路６０は、第１の信号であるセンサ信号Ｕ１から位相差１２０°だけシフトされた信号である。しきい値レベル補正回路６０は、式（５）において第１の交点Ａｉと第２の交点Ａとの信号レベルの差だけ、第２の交点Ａの信号レベルをシフトさせることにより当該第２の交点Ａの補正レベルＬＡを演算している。しきい値レベル補正回路６０は当該第２の交点Ａの補正レベルＬＡを上記しきい値レベルとして設定している。
【００３９】
以上のように構成された実施形態１の変形例に係る位相検出装置１ａによれば、交点レベル信号Ｙに基づく交点レベルバイアス電圧生成回路７０が電圧ＢｉａｓＡ，ＢｉａｓＢを生成することで、簡単にバイアス電圧を位相検出回路３０に供給できる。また、信号選択回路５１と、Ａ／Ｄ変換器５２と、ロジック回路５３により、交点レベル検出回路５０において簡単に交点レベルを検出できる。Ｄ／Ａ変換器７１，７２によって構成される交点レベルバイアス電圧生成回路７０により、交点レベルを復元したバイアス電圧を位相検出回路３０に供給する回路を簡単に構成できる。可変抵抗３５−１〜３５−（Ｎ＋１）によって電圧ＢｉａｓＡ，ＢｉａｓＢを分圧して複数のしきい値レベルを生成し、しきい値レベル補正回路６０により可変抵抗３５−１〜３５−（Ｎ＋１）の各抵抗値を設定する構成により、しきい値レベルを簡単に補正できる。
【００４０】
実施形態２．
図１２は、本発明の実施形態２に係るモータ装置の構成を示すブロック図である。図１２において、実施形態２に係るモータ装置は、モータＭ１と、センサ回路２と、モータ駆動制御装置３とを備えて構成される。モータ駆動制御装置３は、実施形態１に係る位相検出装置１と、モータコントローラ１００と、モータ駆動部１１０とを備えて構成される。モータコントローラ１００は、位相情報信号Ｐｈｓｙｎに基づいて、ＰＷＭ信号を発生してモータ駆動部１１０に出力する。モータ駆動部１１０は、モータコントローラ１００のＰＷＭ信号に基づいて、駆動電流を複数のモータコイルに選択的に流してモータＭ１の回転子を回転駆動させる。
【００４１】
図１３は、図１２のモータ駆動部１１０の構成を示すブロック図である。図１３において、モータ駆動部１１０は、プリドライバ８０と、メインドライバ９０とを備えて構成される。例えばブラシレスＤＣモータであるモータＭ１を駆動するための３相コイルを、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相とし、それぞれのコイルの一端はモータＭ１内でＹ結線されている。ここで、メインドライバ９０は、それぞれのコイルの他端には電源側に接続されたハイサイドのスイッチ素子９１，９３，９５と、接地側に接続されたロウサイドのスイッチ素子９２，９４，９６とを備えて構成される。さらに、各相のスイッチ素子９１〜９６を駆動するためのスイッチの制御信号ＵＨ，ＵＬ，ＶＨ，ＶＬ，ＷＨ，ＷＬが前段のプリドライバ８０より出力される。
【００４２】
図１３において、プリドライバ８０は、駆動相コントローラ８１と３個の駆動増幅器８２，８３，８４とを備えて構成される。駆動相コントローラ８１は各センサ信号Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１に基づいて、モータコントローラ１００からのＰＷＭ信号を駆動増幅器８２，８３，８４のいずれか１つに選択的に順次出力する。駆動増幅器８２は、駆動相コントローラ８１からの出力に基づいて、一対の制御信号ＵＨ，ＵＬを生成して、制御信号ＵＨによりハイサイドのスイッチ素子９１をオン／オフ制御し、制御信号ＵＬによりロウサイドのスイッチ素子９２をオン／オフ制御する。駆動増幅器８３は、駆動相コントローラ８１からの出力に基づいて、一対の制御信号ＶＨ，ＶＬを生成して、制御信号ＶＨによりハイサイドのスイッチ素子９３をオン／オフ制御し、制御信号ＶＬによりロウサイドのスイッチ素子９４をオン／オフ制御する。駆動増幅器８４は、駆動相コントローラ８１からの出力に基づいて、一対の制御信号ＷＨ，ＷＬを生成して、制御信号ＷＨによりハイサイドのスイッチ素子９５をオン／オフ制御し、制御信号ＷＬによりロウサイドのスイッチ素子９６をオン／オフ制御する。
【００４３】
図１４は、図１３のモータ駆動部１１０の動作を示す各信号のタイミングチャートである。図１４では、各センサ信号Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１の信号論理における各フェーズの切り換え例を示しており、ブラシレスＤＣモータを駆動する方法として一般的な駆動方法である。図１２のモータコントローラ１００は回転しているモータＭ１のできるだけ正確な位相情報に基づいて、前述のＰＷＭ信号の然るべきデューティサイクルを制御し、ＰＷＭ信号をモータ駆動部１１０に出力する。図１３の駆動相コントローラ８１は、各センサ信号Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１に基づいて、各センサ信号Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１の信号レベルがそれぞれゼロクロスレベル以上であるか否かを示す転流信号ＨＵ，ＨＶ，ＨＷを生成する。駆動相コントローラ８１は転流信号ＨＵ，ＨＶ，ＨＷに基づいて、駆動増幅器８２，８３，８４のうちの１つをＰＷＭ制御し、他の２つの駆動増幅器のうちの１つの一対の制御信号をロウレベルにする。駆動相コントローラ８１は、残る１つの駆動増幅器のハイサイドのスイッチ素子の制御信号をロウレベルにするとともに、ロウサイドのスイッチ素子の制御信号をハイレベルにする。これにより、駆動相コントローラ８１は、ＰＷＭデューティサイクルで同期整流する相と、ロウサイドのスイッチ素子のみをオンする相と、ハイサイドのスイッチ素子及びロウサイドのスイッチ素子を共にオフする相のいずれかの状態に振り分ける。
【００４４】
以上のように構成された実施形態２に係るモータ装置によれば、センサＳ１，Ｓ２，Ｓ３を、例えばブラシレスＤＣモータで構成されるモータＭ１の駆動に必要なコイル電流の転流用のセンサと共通化して使用することで、追加のセンサを省略できる。すなわち、モータ駆動制御装置３において従来のモータ装置が有するセンサによるコイル電流の転流信号を用いることで、位相検出装置１による多数の位相情報の取得を実現できる。
【００４５】
実施形態２の変形例１．
図１５は、本発明の実施形態２の変形例１に係るモータ装置の構成を示すブロック図である。実施形態２の変形例１に係るモータ装置は、実施形態２に係るモータ装置と比較して、モータ駆動制御装置３に代えて、モータ駆動制御装置３ａを備えることを特徴とする。実施形態２の変形例１に係るモータ駆動制御装置３ａは、実施形態２に係るモータ駆動制御装置３と比較して、モータ駆動部１１０がセンサ信号Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１に代えて、位相検出回路３０からの位相情報信号ＰｈＢに基づいて動作することを特徴とする。位相情報信号ＰｈＢは、センサ信号Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１をそれぞれゼロクロス点の補正レベルＬ０と比較した結果の各二値信号であり、モータ駆動部１１０に入力される。モータ駆動部１１０は、図１４と同様の動作において、位相情報信号ＰｈＢを転流信号ＨＵ，ＨＶ，ＨＷに代えて用いて、駆動増幅器８２，８３，８４を制御する。
【００４６】
以上のように構成された実施形態２の変形例１に係るモータ駆動制御装置３ａによれば、センサ信号Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１をゼロクロス点の補正レベルＬ０と比較した結果の位相情報信号ＰｈＢを、モータ駆動部１１０においてコイル電流の転流信号として再利用する。これにより、コイル電流の転流タイミングを元のゼロクロス点よりも理想的な電気角の設定に近づけられ、位相誤差の拡大による微小な速度ムラを抑制することができる。位相検出回路３０からの位相情報信号ＰｈＢを用いることにより、センサ信号Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１からコイル電流の転流信号ＨＵ，ＨＶ，ＨＷを生成するための回路を省略でき、回路面積を削減できる。
【００４７】
実施形態２の変形例２．
図１６は、本発明の実施形態２の変形例２に係るモータ装置の構成を示すブロック図である。実施形態２の変形例２に係るモータ装置は、実施形態２に係るモータ装置の位相検出装置１とモータ駆動部１１０を半導体集積回路（以下、半導体ＬＳＩという。）５として集積化したことを特徴としている。モータ駆動部１１０は一般に元々半導体ＬＳＩにて集積化されており、そこに位相検出回路３０をオンチップすることで、従来装置からの規模増大はほぼなく、且つ、光学エンコーダがなくなる分装置の小型化が可能となる。
【００４８】
なお、半導体ＬＳＩとして集積化する例としては、図１６の半導体ＬＳＩ５に限られず、例えば交点位相検出回路１０と位相検出回路３０のみを集積化してもよいし、図１６の構成に加えてモータコントローラ１００も集積化してもよい。図１６のモータ駆動部１１０は駆動相コイルを駆動して発熱源となり得るため、モータ駆動部１１０のみ切り離して集積化してもよい。
【００４９】
実施形態３．
図１７は、本発明の実施形態３に係る位相検出装置１ｂの構成を、モータＭ１及びセンサ回路２ｂとともに示すブロック図である。実施形態３に係る位相検出装置１ｂは、実施形態１に係る位相検出装置１と比較して、交点レベル検出回路５０に代えて交点レベル検出回路５０ｂを備え、信号調整回路１２０をさらに備えたことを特徴とする。この相違点について、以下説明する。
【００５０】
図１７において、信号調整回路１２０は、増幅器１２１，１２２，１２３を備えて構成される。センサ回路２ｂのセンサＳ１，Ｓ２，Ｓ３は、それぞれＵ相、Ｖ相、Ｗ相の磁束密度の検出信号Ｕｂ，Ｖｂ，Ｗｂと、その逆相信号Ｕｃ，Ｖｃ，Ｗｃを発生して信号調整回路１２０に入力する。信号調整回路１２０の増幅器１２１，１２２，１２３は、それぞれ非反転点入力端子に入力される信号Ｕｂ，Ｖｂ，Ｗｂと、反転入力端子に入力される信号Ｕｃ，Ｖｃ，Ｗｃとを差動増幅して、差動増幅結果のセンサ信号Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１を生成する。センサ信号Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１は、図１と同様に交点位相検出回路１０、信号選択回路２０及び交点レベル検出回路５０に入力される。
【００５１】
交点レベル検出回路５０ｂは、実施形態１と同様に、各交点検出信号ＵＶ，ＶＷ，ＷＵのタイミングによってセンサ信号Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１のうちの２つの交点レベルをそれぞれ検出して、検出した交点レベル信号Ｙをしきい値レベル補正回路６０に出力する。交点レベル検出回路５０ｂはさらに、センサ信号Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１に基づいて、各センサ信号Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１の信号レベルのピーク値を検出して、検出した３つのピーク値信号Ｙｐを信号調整回路１２０に出力する。信号調整回路１２０は各センサ信号Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１のピーク値信号Ｙｐに基づいて、各センサ信号Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１の信号振幅が等しくなるように、各増幅器１２１〜１２３のゲインを調整する。
【００５２】
以上のように構成された実施形態３に係る位相検出装置１ｂによれば、信号調整回路１２０によってセンサＳ１，Ｓ２，Ｓ３からの検出信号を調整したセンサ信号Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１を生成することにより、センサ信号のばらつきを抑制できる。センサＳ１〜Ｓ３は、個々の素子ばらつき、１回転中の偏心、磁極ばらつきなどによって出力信号の振幅がばらつき得、ばらついたままの信号では交点検出の誤差が大きくなり得るが、信号調整回路１２０によりこの誤差を低減できる。さらに、交点レベル検出回路５０によって各センサ信号Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１の振幅を検出し、信号調整回路１２０を制御する構成により、回路規模の拡大を抑制できる。
【００５３】
変形例．
図１８は、本発明の変形例に係る位相検出装置１ｃの構成を、モータＭ１及びセンサ回路２とともに示すブロック図である。実施形態１に係る位相検出装置１は、信号合成回路４０を備えて位相情報信号Ｐｈｓｙｎを出力したが、本発明はこれに限らず、例えば実施形態１の変形例２に係る位相検出装置１ｃのように信号合成回路４０を備えなくてもよい。位相検出装置１ｃは、位相情報信号ＰｈＣを位相情報として直接外部に出力する。
【００５４】
図１９は、本発明の変形例におけるしきい値レベル補正回路６０の動作を示すグラフである。本発明の各実施形態に係る位相検出装置１，１ａ，１ｂ，１ｃは、３相のセンサ信号Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１に対してモータＭ１の回転位置を検出したが、本発明はこれに限らず、複数相のセンサ信号に対してモータＭ１の回転位置を検出できる。例えば図１９（ａ）のように、電気角９０°の間隔で設定された２つのセンサ信号Ｕ１，Ｖ１において、図１９（ｂ）に示すように各センサ信号の逆相信号を生成して重ね合わせる。図１９（ｂ）に示すように、各センサ信号の交点に基づいて選択信号Ｘを取ることで、実施形態１と同様に所定のしきい値レベルで位相を検出することができる。このときのしきい値レベルも、各交点レベルと電気角９０°間隔の理想的な交点レベルに基づいて、しきい値レベル補正回路６０によって補正できる。
【００５５】
図６〜図８、及び図１１においては、センサＳ３のみに取付け位相誤差がある場合を例にとって説明したが、本発明はこれに限らず、センサＳ２も取付け位相誤差を有してもよい。センサＳ２，Ｓ３がそれぞれ取付け位相誤差を有するとき、センサＳ１を基準に所定の電気角だけ離れた理想的なセンサ信号を設定することで、図８又は図１１と同様に各しきい値の補正レベルが算出できる。複数相のセンサ信号に対しても同様である。
【００５６】
実施形態１に係る位相検出装置１は、可変電圧源３３，３４によって、交点レベルの電圧ＢｉａｓＡ，ＢｉａｓＢを発生したが、本発明はこれに限らず、例えば位相検出装置１の外部から交点レベルの電圧ＢｉａｓＡ，ＢｉａｓＢを供給してもよい。また、センサ回路２はセンサＳ１〜Ｓ３の検出結果のセンサ信号Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１を出力したが、本発明はこれに限らない。位相検出装置１は、センサ信号Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１に代えて、複数のセンサ信号Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１に対して所定の信号処理を行った後の複数のセンサ処理信号に対して、上述の動作を行ってもよい。他の実施形態においても同様である。
【００５７】
実施形態１の変形例に係る位相検出装置１ａは、微調整設定回路６１を有したが、本発明はこれに限らず、微調整設定回路６１を有さなくてもよい。位相検出装置１ａの外部から補正レベルを微調整する情報をしきい値レベル補正回路６０に通知してもよい。
【００５８】
位相検出回路３０は図８及び図１１のように補正レベルを算出したが、本発明はこれに限らず、他の演算で算出してもよい。例えば、交点Ａの補正レベルＬＡは、交点Ａの信号レベルの２倍から交点Ａｉの信号レベルを減算して算出してもよいし、交点Ｂの補正レベルも同様である。ゼロクロス点の補正レベルは、図８と同様に交点Ａの補正レベルと交点Ｂの補正レベルの中間値に設定してもよい。
【００５９】
図１６の半導体ＬＳＩ５は、位相検出装置１を備えるモータ駆動制御装置を集積化して構成されたが、本発明はこれに限らない。本発明に係る半導体集積回路装置は、位相検出装置１，１ａ，１ｂ，１ｃを備えて構成されてもよい。
【００６０】
実施形態のまとめ．
本発明の第１の態様に係る位相検出装置は、
複数のコイルを有するモータの回転子の回転位置に対応する信号レベルをそれぞれ有する複数のセンサ信号に基づいて位相情報信号を発生して出力する位相検出装置において、
上記複数のセンサ信号又は当該複数のセンサ信号に対して所定の信号処理を行った後の複数のセンサ処理信号のうちの各１対の信号を互いに比較して、上記各１対の信号の交点の位相をそれぞれ示す交点位相検出信号を生成して出力する交点位相検出手段と、
上記各交点の信号レベルである各交点レベルを検出して、上記検出した各交点レベルを示す複数の交点レベル信号を生成して出力する交点レベル検出手段と、
上記複数のセンサ信号又は上記複数のセンサ処理信号の中から１つの選択信号を選択する信号選択手段と、
上記信号選択手段により選択された選択信号の信号レベルが上記回転子の所定の位相に対応するしきい値レベルに到達したことを検出して、当該到達を検出したしきい値レベルに対応する位相を示す位相情報信号を出力する位相検出手段と、
上記複数の交点レベル信号に基づいて、上記しきい値レベルを補正するしきい値レベル補正手段とを備えたことを特徴とする。
【００６１】
本発明の第２の態様に係る位相検出装置は、第１の態様に係る位相検出装置において、
上記しきい値レベル補正手段は、上記各交点のうちの互いに隣接する２つの交点の信号レベルの中点に基づいて、上記しきい値レベルを補正することを特徴とする。
【００６２】
本発明の第３の態様に係る位相検出装置は、第１の態様に係る位相検出装置において、
上記しきい値レベル補正手段は、上記複数のセンサ信号又は上記複数のセンサ処理信号のうちの第１の信号から所定の位相差だけシフトされた信号と当該第１の信号との間の第１の交点の信号レベルと、
上記複数のセンサ信号又は上記複数のセンサ処理信号のうちの第２の信号と上記第１の信号との間の第２の交点の信号レベルとに基づいて、上記しきい値レベルを補正することを特徴とする。
【００６３】
本発明の第４の態様に係る位相検出装置は、第３の態様に係る位相検出装置において、
上記しきい値レベル補正手段は、上記複数のセンサ信号又は上記複数のセンサ処理信号のうちの第１の信号から所定の位相差だけシフトされた信号と当該第１の信号との間の第１の交点の信号レベルと、
上記複数のセンサ信号又は上記複数のセンサ処理信号のうちの第２の信号と上記第１の信号との間の第２の交点の信号レベルとの間の差だけ、上記第２の交点の信号レベルをシフトさせることにより当該第２の交点の補正レベルを演算し、
当該第２の交点の補正レベルを上記しきい値レベルとして設定することにより上記しきい値レベルを補正することを特徴とする。
【００６４】
本発明の第５の態様に係る位相検出装置は、第１乃至第４の態様に係る位相検出装置において、
上記複数のセンサ信号又は当該複数のセンサ信号の波形は、上記各交点のうちの互いに隣接する２つの交点の間の波形が実質的に直線である波形であることを特徴とする。
【００６５】
本発明の第６の態様に係る位相検出装置は、第１乃至第５の態様に係る位相検出装置において、
上記複数の交点レベル信号に基づいて、上記各交点のうちの互いに隣接する交点の交点レベルを生成して、
上記しきい値レベルを発生するために必要な２つの信号レベルとして上記位相検出手段に供給する交点レベルバイアス生成手段をさらに備えたことを特徴とする。
【００６６】
本発明の第７の態様に係る位相検出装置は、第１乃至第６の態様に係る位相検出装置において、
上記信号選択手段は、上記各交点のうちの互いに隣接する交点間の位相区間毎に、上記複数のセンサ信号又は上記複数のセンサ処理信号の中からそれぞれ１つの選択信号を選択して連結することにより選択信号を生成することを特徴とする。
【００６７】
本発明の第８の態様に係る位相検出装置は、第１乃至第７の態様に係る位相検出装置において、
上記複数のセンサ信号又は上記複数のセンサ処理信号の各信号振幅が互いにそれぞれ等しくなるように、上記複数のセンサ信号又は上記複数のセンサ処理信号を調整して出力する信号調整手段をさらに備えたことを特徴とする。
【００６８】
本発明の第９の態様に係るモータ駆動制御装置は、第１乃至第８の態様に係る位相検出装置を備え、上記位相検出装置からの位相情報信号に基づいてモータを駆動制御するモータ駆動制御装置であって、
上記複数のセンサ信号、又は上記位相情報信号は、上記モータのコイル電流を切り換えるために用いられることを特徴とする。
【００６９】
本発明の第１０の態様に係るモータ装置は、第９の態様に係るモータ駆動制御装置と、
上記モータ駆動制御装置によって駆動制御されるモータとを備えることを特徴とする。
【符号の説明】
【００７０】
１，１ａ，１ｂ，１ｃ…位相検出装置、
２，２ｂ…センサ回路、
３，３ａ…モータ駆動制御装置、
５…半導体集積回路（半導体ＬＳＩ）、
１０…交点位相検出回路、
１１，１２，１３…比較器、
２０…信号選択回路、
２１…ロジック回路、
３０，３０ａ…位相検出回路、
３１−１〜３１−Ｎ…比較器、
３２−１〜３２−Ｎ，３３，３４…可変電圧源、
３５−１〜３５−（Ｎ＋１）…可変抵抗、
４０…信号合成回路、
５０，５０ｂ…交点レベル検出回路、
５１…信号選択回路、
５２…Ａ／Ｄ変換器、
５３，５４…ロジック回路、
６０…しきい値レベル補正回路、
６１…微調整設定回路、
７０…交点レベルバイアス電圧生成回路、
７１，７２…Ｄ／Ａ変換器
８０…プリドライバ、
８１…駆動相コントローラ、
８２〜８４…駆動増幅器、
９０…メインドライバ、
９１〜９６…スイッチ素子、
１００…モータコントローラ、
１１０…モータ駆動部、
１２０…信号調整回路、
１２１，１２２，１２３…増幅器、
Ｍ１…モータ、
Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３…センサ、
ＳＷ１，ＳＷ２…スイッチ。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００７１】
【特許文献１】特開２０１３−０９９０２３号公報
【図１】
2015169528.tif 000003
【図２】
2015169528.tif 000004
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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