(57)【要約】【課題】電気機械装置の回生動作においてを滑らかに動作させる。【解決手段】電気機械装置１０であって、電磁コイル１００ｕ〜ｗを有する第１の駆動部材１５と、前記第１の駆動部材１５に対して相対的に移動可能な第２の駆動部材２０と、前記電磁コイル１００ｕ〜ｗを駆動するとともに、前記第２の駆動部材２０の減速時に前記電磁コイル１００ｕ〜ｗからのエネルギーの回生を行う制御部４０５と、を備え、前記制御部４０５は、前記電磁コイル１００ｕ〜ｗに生じる誘起電圧のゼロクロス点を中心とした第１の回生区間を設定して回生を実行する第１の回生モードを有する。【選択図】図２８
2012170307.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気機械装置であって、
電磁コイルを有する第１の駆動部材と、
前記第１の駆動部材に対して相対的に移動可能な第２の駆動部材と、
前記電磁コイルを駆動するとともに、前記第２の駆動部材の減速時に前記電磁コイルからのエネルギーの回生を行う制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記電磁コイルに生じる誘起電圧のゼロクロス点を中心とした第１の回生区間を設定して回生を実行する第１の回生モードを有する、電気機械装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電気機械装置であって、
前記制御部は、更に、前記電磁コイルに生じる誘起電圧の極大点を中心とした第２の回生区間を設定して回生を実行する第２の回生モードを有し、前記第１の回生モードで回生されるエネルギー量が前記第２の回生モードで回生されるエネルギー量以下となるように前記第１と第２の回生期間の幅を設定する、電気機械装置。
【請求項３】
請求項２に記載の電気機械装置であって、
前記制御部は、前記第１又は第２の回生期間の幅が所定の第１の値以下となる場合には、前記第１の回生モードによる回生を実行し、前記第１又は第２の回生期間の幅が前記第１の値よりも大きな所定の第２の値以上となる場合には、前記第２の回生モードによる回生を実行する、電気機械装置。
【請求項４】
請求項３記載の電気機械装置であって、
前記制御部は、回生されるエネルギー量が減少してゆく際に前記第２の回生モードから前記第１の回生モードへの切り換えを行うとともに、前記切り換えの直前における前記第２の回生期間の幅よりも、前記切り換えの直後の前記第１の回生期間の幅を大きく設定する、電気機械装置。
【請求項５】
請求項３又は４記載の電気機械装置であって、
前記制御部は、回生されるエネルギー量が増大してゆく際に前記第１の回生モードから前記第２の回生モードへの切り換えを行うとともに、前記切り換えの直前における前記第１の回生期間の幅よりも、前記切り換えの直後の前記第２の回生期間の幅を小さく設定する、電気機械装置。
【請求項６】
請求項４又は５に記載の電気機械装置であって、
前記制御部は、前記第１の回生モードと前記第２の回生モードの切り換え時において、切り換え前後の回生されるエネルギー量が同じ値となるように連続するように、切り換え直後の第１又は第２の回生期間の幅を設定する、電気機械装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の電気機械装置を備える移動体。
【請求項８】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の電気機械装置を備えるロボット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モーターや発電機などの電気機械装置の制御技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
モーターとしては、例えば下記の特許文献１に記載されたものが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−２９８９８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来のモーターでは、電磁コイルに印加する電圧を下げると、回転数−トルク直線が低トルク側、低回転側に移動する。すなわち、回転数、出力トルクが低下する。したがって、モーターを高トルクや高回転で回転させるためには、電磁コイルに印加する電圧を高電圧に維持する必要があった。特にモーターを車両などの移動装置に用いる場合、モーターを高回転領域で回転させるために電磁コイルに高電圧を印加するため、モーターの消費電力が大きくなるという問題があった。また、モーターを移動装置に用い、減速時に回生ブレーキとして用いる場合には、過度なブレーキが掛かるためにぎくしゃくする場合があった。これらのことは、モーターに共通する問題である。
【０００５】
本発明は、上記課題の少なくとも１つを解決し、電気機械装置の回生時において滑らかに動作させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。
【０００７】
［適用例１］
電気機械装置であって、電磁コイルを有する第１の駆動部材と、前記第１の駆動部材に対して相対的に移動可能な第２の駆動部材と、前記電磁コイルを駆動するとともに、前記第２の駆動部材の減速時に前記電磁コイルからのエネルギーの回生を行う制御部と、を備え、前記制御部は、前記電磁コイルに生じる誘起電圧のゼロクロス点を中心とした第１の回生区間を設定して回生を実行する第１の回生モードを有する、電気機械装置。
この実施例によれば、電磁コイルに生じる誘起電圧のゼロクロス点を中心とした第１の回生区間を設定して回生を実行する。この場合、回生エネルギー量に対する回生エネルギーの変化の割合を、回生区間によらずほぼ一定とすることができるので、電気機械装置の回生時において滑らかに動作させることができる。
【０００８】
［適用例２］
適用例１に記載の電気機械装置であって、前記制御部は、更に、前記電磁コイルに生じる誘起電圧の極大点を中心とした第２の回生区間を設定して回生を実行する第２の回生モードを有し、前記第１の回生モードで回生されるエネルギー量が前記第２の回生モードで回生されるエネルギー量以下となるように前記第１と第２の回生期間の幅を設定する、電気機械装置。
この適用例によれば、回生エネルギー量が小さいときは、電磁コイルに生じる誘起電圧のゼロクロス点を中心とした第１の回生区間で回生を行い、回生エネルギー量が大きいときは、電磁コイルに生じる誘起電圧の極大点を中心とした第２の回生区間で回生を行うので、電気機械装置の回生時において滑らかに動作させることができる。
【０００９】
［適用例３］
適用例２に記載の電気機械装置であって、前記制御部は、前記第１又は第２の回生期間の幅が所定の第１の値以下となる場合には、前記第１の回生モードによる回生を実行し、前記第１又は第２の回生期間の幅が前記第１の値よりも大きな所定の第２の値以上となる場合には、前記第２の回生モードによる回生を実行する、電気機械装置。
この適用例によれば、回生期間が短く回生するエネルギー量が小さいときは、電磁コイルに生じる誘起電圧のゼロクロス点を中心とした第１の回生区間で回生を行い、回生期間が長く回生エネルギー量が大きいときは、電磁コイルに生じる誘起電圧の極大点を中心とした第２の回生区間で回生を行うので、電気機械装置の回生時において滑らかに動作させることができる。
【００１０】
［適用例４］
適用例３に記載の電気機械装置であって、前記制御部は、回生されるエネルギー量が減少してゆく際に前記第２の回生モードから前記第１の回生モードへの切り換えを行うとともに、前記切り換えの直前における前記第２の回生期間の幅よりも、前記切り換えの直後の前記第１の回生期間の幅を大きく設定する、電気機械装置。
この適用例によれば、第２の回生モードから第１の回生モードへの切り換えるときに、切り換え前後の回生エネルギーの変化を少なくすることができるので、電気機械装置の回生時において滑らかに動作させることができる。
【００１１】
［適用例５］
適用例３又は４に記載の電気機械装置であって、前記制御部は、回生されるエネルギー量が増大してゆく際に前記第１の回生モードから前記第２の回生モードへの切り換えを行うとともに、前記切り換えの直前における前記第１の回生期間の幅よりも、前記切り換えの直後の前記第２の回生期間の幅を小さく設定する、電気機械装置。
この適用例によれば、第１の回生モードから第２の回生モードへの切り換えるときに、切り換え前後の回生エネルギーの変化を少なくすることができるので、電気機械装置の回生時において滑らかに動作させることができる。
【００１２】
［適用例６］
適用例４又は５に記載の電気機械装置であって、前記制御部は、前記第１の回生モードと前記第２の回生モードの切り換え時において、切り換え前後の回生されるエネルギー量が同じ値となるように、切り換え直後の第１又は第２の回生期間の幅を設定する、電気機械装置。
この適用例によれば、第１の回生モードと前記第２の回生モードの切り換え時において、切り換え前後の回生されるエネルギー量が同じ値となるように、切り換えるので、切り換え前後の回生エネルギー量が連続し、電気機械装置の回生時において滑らかに動作させることができる。
【００１３】
［適用例７］
適用例１〜６のいずれか一つに記載の電気機械装置を備える移動体。
【００１４】
［適用例８］
適用例１〜６のいずれか一つに記載の電気機械装置を備えるロボット。
【００１５】
本発明は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、電気機械装置の他、電気機械装置の制御方法、移動体、ロボット等様々な形態で実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】第１の実施例のモーターを示す説明図である。
【図２】ローターの構成を示す説明図である。
【図３】モーターの誘起電圧波形及び制御波形駆動波形を示す説明図である。
【図４】デューティ比を変えたときのモーターの誘起電圧波形及び制御波形駆動波形を示す説明図である。
【図５】ゲインを飽和させたときのモーターの誘起電圧波形及び制御波形駆動波形を示す説明図である。
【図６】進角制御を行ったときのモーターの誘起電圧波形及び制御波形駆動波形を示す説明図である。
【図７】進角と回転数の関係を示す説明図である。
【図８】進角と電流との関係を示す説明図である。
【図９】進角と回転数・電流の関係を示す説明図である。
【図１０】Ｔ−Ｎ特性によるモーターの運転テーブルを示す説明図である。
【図１１】ゲインが１００％を越えた場合を含むＴ−Ｎ特性によるモーターの運転テーブルを示す説明図である。
【図１２】本実施例のモーターの制御回路ブロックを示す説明図である。
【図１３】ＰＷＭ制御部の内部構成の一例を示す説明図である。
【図１４】ＰＷＭ部５００（図１３）の内部構成の一例を示すブロック図である。
【図１５】モーター正転時のＰＷＭ部５００の動作を示すタイミングチャートである。
【図１６】モーター逆転時のＰＷＭ部５００の動作を示すタイミングチャートである。
【図１７】励磁区間設定部５９０の内部構成と動作を示す説明図である。
【図１８】符号化部の動作とタイミングチャートを示す説明図である。
【図１９】三相駆動回路と電磁コイルを示す説明図である。
【図２０】駆動信号のオンオフと電磁コイルの動作を示す説明図である。
【図２１】各相の電磁コイルの接続を示す説明図である。
【図２２】進角制御を行う場合におけるＰＷＭ制御部の他の構成を示す説明図である。
【図２３】励磁区間設定部５９０の構成を示すブロック図である。
【図２４】励磁区間設定部５９０の動作を示すタイミングチャートである。
【図２５】進角を進める態様について説明する説明図である。
【図２６】励磁区間設定部５９０の動作を示すタイミングチャートである。
【図２７】励磁区間設定部５９０の動作の他の例を示すタイミングチャートである。
【図２８】第２の実施例を示す説明図である。
【図２９Ａ】第３の実施例において、ＷＣ制御波形の活性期間の大きさが大きいときのエネルギーの回生パターンを示す説明図である。
【図２９Ｂ】第３の実施例において、ＷＣ制御波形の活性期間の大きさが小さいときのエネルギーの回生パターンを示す説明図である。
【図３０Ａ】ＥＰＷＭの値と回生エネルギーの回収率のバリエーションを示す説明図である。
【図３０Ｂ】ＥＰＷＭの値と回生エネルギーの回収率のバリエーションを示す説明図である。
【図３０Ｃ】ＥＰＷＭの値と回生エネルギーの回収率のバリエーションを示す説明図である。
【図３０Ｄ】ＥＰＷＭの値と回生エネルギーの回収率のバリエーションを示す説明図である。
【図３１】本発明の変形例によるモーターを利用した鉄道車両を示す説明図である。
【図３２】本発明の変形例によるモーター／発電機を利用した移動体の一例としての電動自転車（電動アシスト自転車）を示す説明図である。
【図３３】本発明の変形例によるモーターを利用したロボットの一例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
［第１の実施例］
図１は、第１の実施例のモーターを示す説明図である。モーター１０は、略円筒状のステーター１５が外側に配置され、略円筒状のローター２０が内側に配置されたラジアルギャップ構造のインナーローター型モーターである。ステーター１５は、ケーシング１１０の内周に沿って配列された複数の電磁コイル１００を有している。ステーター１５には、さらに、ローター２０の位相を検出する位置センサーとしての磁気センサー３００が、配置されている。この磁気センサー３００は、回転軸２３０上に配置された永久磁石２００により電磁コイル１００から発生する誘起電圧で正規化された波形と同波形に近似された位置に設置され、電気角０〜２π期間の位置検出として用いられているが、回転軸２３０上に他のエンコーダを用いて電気角を算出できる場合には、この磁気センサー３００を用いる必要はなくなる。磁気センサー３００は、回路基板３１０の上に固定されており、回路基板３１０は、ケーシング１１０に固定されている。また、回路基板３１０は、コネクタ３２０により外部の制御回路と接続されている。
【００１８】
ローター２０は、中心に回転軸２３０を有し、その外周に永久磁石２００を有している。回転軸２３０は、ケーシング１１０の軸受け２４０で支持されており、軸受け２４０は、非導電性材料で構成されている。本実施例では、ケーシング１１０の内側に、コイルバネ２６０を備えている。このコイルバネ２６０は、永久磁石２００の位置決めを行っている。但し、コイルバネ２６０は省略可能である。
【００１９】
図２は、ローターの構成を示す説明図である。図２（Ａ）は、回転軸２３０と平行な面で切った断面を示し、図２（Ｂ）は、回転軸２３０と垂直な平面で切った断面を示している。ローター２０は、回転軸の周りに、６個の永久磁石を有している。各永久磁石２００は、回転軸２３０の中心から外部に向かう径方向（放射方向）に沿って磁化されている。また、永久磁石２００と電磁コイル１００とは、ローター２０とステーター１５の対向する円筒面に対向して配置されている。
【００２０】
図３は、モーターの誘起電圧波形及び制御波形、駆動波形を示す説明図である。図３（Ａ）は、モーター１０の誘起電圧波形を示している。図３（Ｂ）は、モーター１０の駆動時に用いられるＷＣ制御波形の一例を示している。図３（Ｃ）は、ＷＣ制御波形が図３（Ｂ）に示すときの、モーター１０に印可されるＰＷＭ駆動波形（アナログ）を示している。図３（Ｄ）は、ＷＣ制御波形が図３（Ｂ）に示すときの、モーター１０に印可されるＰＷＭ駆動波形（デジタル）を模式的に示している。図３（Ａ）に示すように、誘起電圧波形は、ほぼ正弦波である。図３（Ｂ）のＷＣは、Ｗｉｎｄｏｗ  Ｃｏｍｐａｒａｔｏｒの略であり、ＷＣ制御波形は、比較器を用いて定められた電磁コイル１００（図１）を励磁する期間（窓）示す信号波形である。ＷＣ制御波形の活性期間の中心は、図３（Ａ）に示す誘起電圧波形が最大値を示す位相と同じである。図３（Ｂ）に示すように、図３（Ａ）の誘起電圧波形がほぼゼロになる位相では、ＷＣ制御波形はゼロである。したがって、図３（Ｃ）に示すアナログのＰＷＭ駆動波形は、図３（Ａ）の誘起電圧波形がほぼゼロになる位相でほぼゼロになっている。
【００２１】
図３（Ｅ）は、図３（Ｂ）に示すＷＣ制御波形の活性期間を狭めた波形を示している。図３（Ｆ）は、ＷＣ制御波形が図３（Ｅ）に示すときの、モーター１０に印可されるＰＷＭ駆動波形（アナログ）を示している。図３（Ｇ）は、ＷＣ制御波形が図３（Ｅ）に示すときの、モーター１０に印可されるＰＷＭ駆動波形（デジタル）を模式的に示している。図３（Ｆ）に示すＰＷＭ駆動波形は、ＷＣ制御波形が非活性のときには、ゼロとなっている。また、図３（Ｄ）と図３（Ｆ）を比較すれば明らかなように、ＷＣ制御波形の活性期間が短いほど、パルスの数が少なくなっている。
【００２２】
図４は、デューティ比を変えたときのモーターの誘起電圧波形及び制御波形、駆動波形を示す説明図である。図４（Ａ）は、モーター１０の誘起電圧波形を示している。図４（Ｂ）は、モーター１０の駆動時に用いられるＷＣ制御波形の一例を示している。図４（Ａ）、（Ｂ）は、図３（Ａ）、（Ｂ）と同じ図である。図４（Ｃ）は、ＷＣ制御波形が図４（Ｂ）に示すときの、モーター１０に印可されるＰＷＭ駆動波形（アナログ）を示している。ここで、太線は、正弦波におけるＰＷＭ駆動波形をゲイン＝１００として示し、細線は、正弦波のデューティ比よりもデューティ比を落としたときのＰＷＭ駆動波形をゲイン＜１００％として示している。図４（Ｄ）、（Ｅ）は、それぞれ、図４（Ｃ）の太線、細線に対応したＰＷＭ駆動波形（デジタル）を示している。図４（Ｄ）、（Ｅ）を比較すれば分かるように、図４（Ｄ）、（Ｅ）とでは、活性期間を示すパルスの数は同じであるが、対応するパルスの幅は、図４（Ｅ）の方が細くなっている。なお、デューティ比を下げる場合、ある一定以上細いパルスについては、ゼロとして、パルスを無くしてもよい。図４（Ｆ）〜（Ｉ）は、それぞれ、図４（Ｂ）〜（Ｅ）に対応したもので、ＷＣ制御波形の活性期間を、図４（Ｂ）〜（Ｅ）のＷＣ制御波形の活性期間よりも短くしたものである。
【００２３】
図５は、ゲインを飽和させたときのモーターの誘起電圧波形及び制御波形、駆動波形を示す説明図である。図５（Ａ）は、モーター１０の誘起電圧波形を示している。図５（Ｂ）は、モーター１０の駆動時に用いられるＷＣ制御波形の一例を示している。図５（Ａ）、（Ｂ）は、図３（Ａ）、（Ｂ）と同じ図である。ゲインとは、ＰＷＭ駆動の活性期間の長さを示す指数である。本実施例では、電磁コイル１００からの誘起電圧波形が説明上で正弦波であることを前提に、ＰＷＭ駆動波形が正弦波であるときにおける、（ＰＷＭ駆動信号の活性期間）／ＷＣ活性期間を、ゲイン１００％としている。正弦波におけるデューティ比よりもディーティ比を下げた場合には、ゲインは１００％より小さくなり、正弦波におけるデューティ比よりもディーティ比を上げた場合には、ゲインは１００％を越える。ゲインが１００％を越えた場合、飽和しながら矩形波形に近づく。図５（Ｃ）は、様々なゲインの値におけるＰＷＭ駆動波形（アナログ）を示すものである。図５（Ｄ）は、ゲイン１００％の時のＰＷＭ駆動波形（デジタル）を示し、図５（Ｅ）は、ゲイン１００％超の時のＰＷＭ駆動波形（デジタル）を示している。図５（Ｄ）（Ｅ）を比較すれば分かるように、活性期間を示すパルスの数は同じであるが、対応するパルスの幅は、図５（Ｅ）の方が太くなっている。すなわち、ゲインが１００％を越えるとＰＷＭ駆動波形はπ／２、３π／２を中心とする１００％超えの演算結果となる。しかし、ゲインのＭａｘは１００％のため、ＰＷＭ駆動波形は１００％の領域が増えることになる。図５（Ｆ）は、図５（Ｂ）よりも、ＷＣ制御波形の活性期間を狭めた波形を示している。図５（Ｇ）は、ＷＣ制御波形が図５（Ｅ）に示すときの、モーター１０に印可されるＰＷＭ駆動波形（アナログ）を示している。図５（Ｇ）において、太線は、ゲインが１００％超である場合を示している。
【００２４】
図６は、進角制御を行ったときのモーターの誘起電圧波形及び制御波形、駆動波形を示す説明図である。ここでは、ＷＣ制御の幅を図３（Ｅ）、図４（Ｆ）、図５（Ｆ）に示すように狭めている。図６（Ａ）は、モーター１０の誘起電圧波形を示している。図６（Ｂ）は進角０°の時のＷＣ制御波形（Ｂ−１）、ＰＷＭ駆動波形（Ｂ−２）、電流波形（Ｂ−３）を示している。図６（Ｃ）、（Ｄ）は同様に、それぞれ進角１０°、２０°の場合のＷＣ制御波形、ＰＷＭ駆動波形、電流波形を示す。以上のように、モーター１０の制御においては、ＷＣの幅による制御（第１の制御）、デューティ比による制御（第２の制御）に加えて、進角による制御が可能である。
【００２５】
図７は、進角と回転数の関係を示す説明図である。図８は、進角と電流との関係を示す説明図である。図９は、進角と回転数・電流の関係を示す説明図である。図７、８は、図９に示すデータをグラフにしたものである。図７〜９において、ＷＣ制御幅は、π期間を１００％（常時駆動）とし、６％、３０％、８０％の３段階とした。各ＷＣ制御幅において、ＰＷＭの駆動波形が正弦波となるように、デューティ比を調整した。また、各ＷＣ制御幅において、進角＝０°のときにモーター１０の回転数が１０００ｒｐｍとなるようにＰＷＭの駆動電圧を調整した。
【００２６】
図７から分かるように、進角を進めると、モーター１０は、回転数が上がっていく。その回転数の上がり方は、ＷＣ制御幅が狭いほど、大きく上がる。この理由は、ＷＣ制御幅が狭い場合には、進角を進めると、その前後で駆動電力が掛かる位相がほとんど重ならず進むが、ＷＣ制御幅が広い場合には、進角を進めても、その前後で駆動電力が掛かる位相の大部分が重なっているため、進角を進めた効果が現れにくいから、と思われる。また、図８から分かるように、ＷＣ制御幅が狭い場合には、進角を進ませても、電流の増加率は少ない。一方、ＷＣ制御幅が広い場合には、進角を進ませた場合、電流は急激に増加する。したがって、ＷＣ制御幅を６％とし、進角を進ませると、電流をあまり増加させずに、モーター１０の回転数を約３０％増加させることができる。すなわちモーター１０を高速回転させることが可能となる。
【００２７】
図１０は、Ｔ−Ｎ特性によるモーターの運転テーブルを示す説明図である。右下がりの線は、トルクと回転数の関係を示すものである。これらの直線は、ＷＣ制御幅が１００％から２０％まで、２０％刻みのＴ−Ｎ特性を示している。なお、一番なだらかな右下がりの直線Ｘは、加速域か否かを区別するための線であり、Ｔ−Ｎ特性を示すものではない。ＷＣ制御幅が２０％の線よりも左側の領域は、高速域である。すなわち、モーター１０が電気自動車や電車などの移動体に用いられる場合、電気自動車や電車が高速で動作する場合に用いられる領域である。ＷＣ制御幅が２０％の線よりも右側、かつ、ＷＣ制御幅が８０％の線よりも左側の領域は、中速域である。ＷＣ制御幅が８０％の線よりも右側の領域は、始動域（あるいは低速域）である。上記、高速域、中速域、始動域とは別に、直線Ｘよりも上の領域は加速域となる。例えば、ＷＣ制御幅が２０％の線よりも左側であって、直線Ｘよりも上の領域は、高速であって、さらに加速するときの制御領域である。ＷＣ制御幅が８０％の線よりも右側であって、直線Ｘよりも下の領域は、始動域である。一般に、この領域においてスピード０から発信し、電気自動車や電車のスピードが上がっていくと（回転数が上がっていくと）、加速域に遷移する。
【００２８】
右上がりの線は、トルクと電流の関係を示すものである。Ｔ−Ｎ特性と同様に、ＷＣ制御幅が１００％から２０％まで、２０％刻みで特性を示している。
【００２９】
図１０（Ｂ）は、高速域、中速域、始動域を切り換えるためのトルク変換操作レバー８１０を示す。このトルク変換操作レバー８１０は、オートマチックトランスミッション車におけるセレクトレバー、あるいはマニュアルミッション自動車におけるシフトノブ、に相当するものである。例えば、トルク変換操作レバー８１０をオートマチックトランスミッション車のセレクトレバーに対応させれば、始動の位置は、「Ｌ」ローレンジまたは「１」ファーストレンジであり、中速の位置は、「Ｓ」セカンドレンジまたは「２」セカンドレンジであり、高速の位置は、「Ｄ」ドライブレンジに相当する。なお、オートマチックトランスミッションは、多段化が進んでいるので、中速の位置が「Ｄ」ドライブレンジであり、高速の位置を「ＯＤ」オーバードライブ（あるいはオーバートップ）である、と考えることも可能である。
【００３０】
図１０（Ｃ）は、アクセルペダル８２０を示している。アクセルペダル８２０は、モーター１０のデューティ比を制御する。すなわち、アクセルペダル８２０の開度が大きいとデューティ比（ゲイン）が大きくなり、トルクが増大する。図１０（Ｃ）に示す例では、ゲインを１００％としているが、１００％超のゲインも可能である。
【００３１】
図１０（Ｄ）は、ブレーキペダル８３０を示している。ブレーキペダルは、電気自動車や電車を制動する場合に用いられる。本実施例では、ブレーキペダル８３０とデューティ比（ゲイン）とを連動させている。すなわち、ブレーキペダル８３０へのブレーキ踏力が強い場合（高制動）の場合には、デューティ比を大きくし、より多くの運動エネルギーを電気エネルギーとして回生する。一方、ブレーキ踏力が弱い場合（低制動）の場合には、デューティ比を小さくし、運動エネルギーの回生量を少なくする。ブレーキ踏力が弱い場合の運動エネルギーの回生量を大きくすると、モーター１０による回生制動が強く掛かりすぎるため、ドライバーに不快感を与える恐れがある。
【００３２】
なお、トルク変換操作レバー８１０によるＷＣ制御幅を変化させることにより、制動時に、運動エネルギーの回生を行ってもよい。トルク変換操作レバー８１０が始動の位置にある場合には、ＷＣ制御幅を大きくして、運動エネルギーの回生量を大きくしてもよい。この場合、回生制動が大きくなる、すなわち自動車で言えば、強力なエンジンブレーキが掛かることになる。一方、トルク変換操作レバー８１０が高速の位置にある場合には、ＷＣ制御幅を小さくして、運動エネルギーの回生量を小さくしてもよい。この場合、回生制動があまりかからない。
【００３３】
図１１は、ゲインが１００％を越えた場合を含むＴ−Ｎ特性によるモーターの運転テーブルを示す説明図である。本実施例では、ＷＣ制御幅の期間において、ＰＷＭ駆動波形が正弦波となるデューティ比であるときをゲイン１００％としている。ゲイン１００％超の状態とは、ＷＣ制御幅の期間において、デューティ比が、正弦波のデューティ比よりも大きい状態（飽和した状態）である。この場合のＴ−Ｎ特性を示すグラフは、右上方向に移動する。図１１に示す直線Ｙは、デューティ比１００％におけるＴ−Ｎ特性を示す。デューティ比は１００％を越えることはできないので、直線Ｙよりも右上の領域は、動作出来ない領域である。ゲイン１００％超の場合の動作点は、直線Ｙより左下方であり、そのときのＷＣ制御幅に対応するＴ―Ｎ特性直線よりも右上方の領域に位置し、主として加速域に含まれる。
【００３４】
図１２は、本実施例のモーターの制御回路ブロックを示す説明図である。ここでは、モーター１０の各相がスター結線又はデルタ結線でない独立結線した３相モーターであるとして説明する。制御回路ブロックは、ＰＷＭ制御部４００と、ＣＰＵ４０５と、Ｕ相駆動回路６９０ｕ〜Ｗ相駆動回路６９０ｗを備える。ＰＷＭ制御部４００は、Ｕ相駆動制御部５００ｕ〜Ｗ相駆動制御部５００ｗを含んでいる。Ｕ相駆動回路６９０ｕは、Ｕ相駆動制御部５００ｕからの制御信号を受けて、ブラシレスモーター１０のＵ相電磁コイル１００ｕを駆動する。ブラシレスモーター１０は、Ｕ相センサー３００ｕを含んでおり、このＵ相センサー３００ｕからの位置信号を受けて、ＰＷＭ制御部４００は制御を行う。Ｖ相、Ｗ相の制御についても同様である。
【００３５】
図１３は、ＰＷＭ制御部の内部構成の一例を示す説明図である。ＰＷＭ制御部４００やＣＰＵ４０５は、回路基板３１０（図１）上に設けられていてもよく、コネクタ３２０（図１）により接続される外部回路に設けられていてもよい。ＰＷＭ制御部４００は、基本クロック生成回路４１０と、１／Ｎ分周器４２０と、ＰＷＭ部５００と、正逆方向指示値レジスタ４４０と、乗算器４５０、４５２、４５４と、符号化部４６０、４６２、４６４と、ＡＤ変換部４７０、４７２、４７４と、電圧指令値レジスタ４８０と、励磁区間設定部５９０とを備えている。なお、図１２に示すブロック図のＵ相駆動制御部５００ｕは、図１３に示す説明図の乗算器４５０と、符号化部４６０と、ＡＤ変換部４７０と、ＰＷＭ部５００の内Ｕ相駆動に関する制御部と、を含んでいる。Ｖ相駆動制御部５００ｖ、Ｗ相駆動制御部５００ｗについても同様である。
【００３６】
基本クロック生成回路４１０は、所定の周波数を有するクロック信号ＰＣＬを発生する回路であり、例えばＰＬＬ回路を含んでいる。分周器４２０は、このクロック信号ＰＣＬの１／Ｎの周波数を有するクロック信号ＳＤＣを発生する。Ｎの値は所定の一定値に設定される。このＮの値は、予めＣＰＵ４０５によって分周器４２０に設定される。ＰＷＭ部５００は、クロック信号ＰＣＬ、ＳＤＣと、乗算器４５０、４５２、４５４から供給される乗算値Ｍｕ、Ｍｖ、Ｍｗと、正逆方向指示値レジスタ４４０から供給される正逆方向指示値ＲＩと、符号化部４６０、４６２、４６４から供給される正負符号信号Ｐｕ、Ｐｖ、Ｐｗと、励磁区間設定部５９０から供給される励磁区間信号Ｅｕ、Ｅｖ、Ｅｗとに応じて、ｕ、ｖ、ｗ各相の駆動信号を生成する。この動作については後述する。
【００３７】
正逆方向指示値レジスタ４４０内には、モーターの回転方向を示す正逆方向指示値ＲＩがＣＰＵ４０５によって設定される。本実施例では、正逆方向指示値ＲＩがＬレベルのときにモーターが正転し、Ｈレベルのときに逆転する。
【００３８】
ＰＷＭ部５００に供給される他の信号の値Ｍｕ、Ｍｖ、Ｍｗ、Ｐｕ、Ｐｖ、Ｐｗ、Ｅｕ、Ｅｖ、Ｅｗは以下のように決定される。なお、乗算器４５０と符号化部４６０とＡＤ変換部４７０はＵ相用の回路であり、乗算器４５２と符号化部４６２とＡＤ変換部４７２はＶ相用の回路であり、乗算器４５４と符号化部４６４とＡＤ変換部４７４はＷ相用の回路である。なお、これらの回路群の動作は同じなので、以下ではＵ相用の回路の動作について主に説明する。
【００３９】
磁気センサーの出力ＳＳＵは、ＡＤ変換部４７０に供給される。このセンサー出力ＳＳＵのレンジは、例えばＧＮＤ（接地電位）からＶＤＤ（電源電圧）までであり、その中位点（＝ＶＤＤ／２）が出力波形の中位点（正弦波の原点を通る点）である。ＡＤ変換部４７０は、このセンサー出力ＳＳＵをＡＤ変換して、センサー出力のデジタル値を生成する。ＡＤ変換部４７０の出力のレンジは、例えばＦＦｈ〜０ｈ（語尾の”ｈ”は１６進数であることを示す）であり、中央値８０ｈがセンサー波形の中位点に相当する。
【００４０】
符号化部４６０は、ＡＤ変換後のセンサー出力値のレンジを変換するとともに、センサー出力値の中位点の値を０に設定する。この結果、符号化部４６０で生成されるセンサー出力値Ｘｕは、正側の所定の範囲（例えば＋１２７〜０）と負側の所定の範囲（例えば０〜−１２８）の値を取る。但し、符号化部４６０から乗算器４５０に供給されるのは、センサー出力値Ｘｕの絶対値であり、その正負符号は正負符号信号ＰｕとしてＰＷＭ部５００に供給される。
【００４１】
電圧指令値レジスタ４８０は、ＣＰＵ４０５によって設定された電圧指令値Ｙｕを格納する。この電圧指令値Ｙｕは、後述する励磁区間信号Ｅｕとともに、モーターの印加電圧を設定する値として機能するものであり、例えば０〜１．０の値を取る。仮に、非励磁区間を設けずに全区間を励磁区間とするように励磁区間信号Ｅｕを設定した場合には、Ｙｕ＝０は印加電圧をゼロとすることを意味し、Ｙｕ＝１．０は印加電圧を最大値とすることを意味する。乗算器４５０は、符号化部４６０から出力されたセンサー出力値Ｘｕと、電圧指令値Ｙｕとを乗算して整数化し、その乗算値ＭｕをＰＷＭ部５００に供給する。ＰＷＭ部５００の出力は、三相駆動回路６９０に入力され、電磁コイル１００ｕ〜１００ｗが駆動される。
【００４２】
ＣＰＵ４０５には、トルク変換操作レバー８１０、アクセルペダル８２０、ブレーキペダル８３０からの制御信号が入力されている。また、ＣＰＵ４０５には、制御テーブル８４０が接続されている。ＣＰＵ４０５は、トルク変換操作レバー８１０、アクセルペダル８２０、ブレーキペダル８３０からの制御信号（踏込量）に基づいて、制御テーブル８４０を参照し、励磁区間信号Ｅｕの幅と進角量を決定し、励磁区間信号Ｅｕを出力する。制御テーブル８４０は、励磁区間信号Ｅｕの幅が狭いほど、励磁区間信号Ｅｕの進角を進ませるように設定されていることが好ましい。なお、アクセルペダル８２０、ブレーキペダル８３０の踏込量と、励磁区間信号Ｅｕの幅及び進角量の調整量との関係は、予め実験的または経験的に設定される。但し、励磁区間信号Ｅｕの幅及び進角量のうちの一方のみを調整するように制御テーブル８４０を設定してもよい。
【００４３】
図１４は、ＰＷＭ部５００（図１３）の内部構成の一例を示すブロック図である。ＰＷＭ部５３０は、カウンタ５０１、５０２、５０３と、ＥＸＯＲ回路５１１、５１２、５１３と、駆動波形形成部５２１、５２２、５２３とを備えている。カウンタ５０１とＥＸＯＲ回路５１１と駆動波形形成部５２１はＵ相用の回路であり、カウンタ５０２とＥＸＯＲ回路５１２と駆動波形形成部５２２はＶ相用の回路であり、カウンタ５０３とＥＸＯＲ回路５１３と駆動波形形成部５２３はＶ相用の回路である。これらは動作について、タイミングチャートを参照しながら説明する。
【００４４】
図１５は、モーター正転時のＰＷＭ部５００の動作を示すタイミングチャートである。Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の動作は同じであるので、ここでは、Ｕ相を例にとり説明する。この図には、２つのクロック信号ＰＣＬ，ＳＤＣと、正逆方向指示値ＲＩと、励磁区間信号Ｅｕと、乗算値Ｍｕと、正負符号信号Ｐｕと、カウンタ５０１内のカウント値ＣＭ１と、カウンタ５０１の出力Ｓ１と、ＥＸＯＲ回路５１１の出力Ｓ２と、駆動波形形成部５２１からの駆動信号ＤＲＶＡ１〜ＤＲＶＡ４とが示されている。カウンタ５０１は、クロック信号ＳＤＣの１期間毎に、クロック信号ＰＣＬに同期してカウント値ＣＭ１を０までダウンカウントする動作を繰り返す。カウント値ＣＭ１の初期値は乗算値Ｍｕに設定される。なお、図１５では、図示の便宜上、乗算値Ｍｕとして負の値も描かれているが、カウンタ５０１で使用されるのはその絶対値｜Ｍｕ｜である。カウンタ５０１の出力Ｓ１は、カウント値ＣＭ１が０で無い場合にはＨレベルに設定され、カウント値ＣＭ１が０になるとＬレベルに立ち下がる。
【００４５】
ＥＸＯＲ回路５１１は、正負符号信号Ｐｕと正逆方向指示値ＲＩとの排他的論理和を示す信号Ｓ２を出力する。モーターが正転する場合には、正逆方向指示値ＲＩがＬレベルである。従って、ＥＸＯＲ回路５１１の出力Ｓ２は、正負符号信号Ｐｕと同じ信号となる。駆動波形形成部５２１は、カウンタ５０１の出力Ｓ１と、ＥＸＯＲ回路５１１の出力Ｓ２から、駆動信号ＤＲＶＡ１〜ＤＲＶＡ４を生成する。すなわち、カウンタ５０１の出力Ｓ１のうち、ＥＸＯＲ回路５１１の出力Ｓ２がＬレベルの期間の信号を第１、第２の駆動信号ＤＲＶＡ１、ＤＲＶＡ２として出力し、出力Ｓ２がＨレベルの期間の信号を第３、第４の駆動信号ＤＲＶＡ３、ＤＲＶＡ４として出力する。なお、図１５の右端部付近では、励磁区間信号ＥｕがＬレベルに立ち下がり、これによって非励磁区間ＮＥＰが設定されている。従って、この非励磁区間ＮＥＰでは、いずれの駆動信号ＤＲＶＡ１〜ＤＲＶＡ４も出力されず、ハイインピーダンス状態に維持される。
【００４６】
図１６は、モーター逆転時のＰＷＭ部５００の動作を示すタイミングチャートである。モーター逆転時には、正逆方向指示値ＲＩがＨレベルに設定される。この結果、第１、第２の駆動信号ＤＲＶＡ１、ＤＲＶＡ２と、第３、第４の駆動信号ＤＲＶＡ３、ＤＲＶＡ４が図１５に示す場合と入れ替わっており、この結果、モーターが逆転することが理解できる。なお、ＰＷＭ部５００のＶ相用の回路５０２，５１２，５２２や、Ｗ相用の回路５０３、５１３、５２３についても、同様の動作を実行する。
【００４７】
図１７は、励磁区間設定部５９０の内部構成と動作を示す説明図である。励磁区間設定部５９０は、電子可変抵抗器４９２と、電圧比較器４９４，４９６と、ＯＲ回路４９８とを有している。電子可変抵抗器４９２の抵抗値Ｒｖは、ＣＰＵ４０５によって設定される。電子可変抵抗器４９２の両端の電圧Ｖ１，Ｖ２は、電圧比較器４９４，４９６の一方の入力端子に与えられている。電圧比較器４９４，４９６の他方の入力端子には、センサー出力ＳＳＵが供給されている。なお、図１７ではＶ相、Ｗ相用の回路は図示の便宜上省略されている。電圧比較器４９４，４９６の出力信号Ｓｐ，Ｓｎは、ＯＲ回路４９８に入力されている。ＯＲ回路４９８の出力は、励磁区間と非励磁区間とを区別するための励磁区間信号Ｅｕｘである。励磁区間信号Ｅｕｘは、ＣＰＵ４０５に送られ、ＣＰＵ４０５は、励磁区間信号Ｅｕｘの長さ、及び、トルク変換操作レバー８１０、アクセルペダル８２０、ブレーキペダル８３０からの制御信号に基づいて、制御テーブル８４０を参照し、励磁区間信号Ｅｕの進角を決定する（図１３参照）。なお、進角を進めない場合には、励磁区間信号ＥｕとＥｕｘは同じ信号である。
【００４８】
図１７（Ｂ）は、励磁区間設定部５９０の動作を示している。電子可変抵抗器４９２の両端の電圧Ｖ１，Ｖ２は、抵抗値Ｒｖを調整することによって変更される。具体的には、両端の電圧Ｖ１，Ｖ２は、電圧レンジの中央値（＝ＶＤＤ／２）からの差分が等しい値に設定される。センサー出力ＳＳＵが第１の電圧Ｖ１よりも高い場合には第１の電圧比較器４９４の出力ＳｐがＨレベルとなり、一方、センサー出力ＳＳＵが第２の電圧Ｖ２よりも低い場合には第２の電圧比較器４９６の出力ＳｎがＨレベルとなる。励磁区間信号Ｅｕｘはこれらの出力信号Ｓｐ，Ｓｎの論理和を取った信号である。従って、図１７（Ｂ）の下部に示すように、励磁区間信号Ｅｕｘは、励磁区間ＥＰと非励磁区間ＮＥＰとを示す信号として使用することができる。励磁区間ＥＰと非励磁区間ＮＥＰの設定は、ＣＰＵ４０５が可変抵抗値Ｒｖを調整することによって行なわれる。
【００４９】
図１８は、符号化部の動作とタイミングチャートを示す説明図である。ここでは、Ｕ相用の符号化部４６０（図１３）を例にとり説明する。符号化部４６０は、ＡＤＣ部４７０（図１３）からＡＤＣ信号を受取、センサー出力値Ｘｕと正負符号信号Ｐｕを生成する。ここで、センサー出力値Ｘｕは、ＡＤＣ信号を＋１２７〜−１２８にシフトし、その絶対値を取った値である。また、正負符号信号Ｐｕについては、ＡＤＣ信号の値が０よりも小さい場合に正負符号信号ＰｕをＨ、ＡＤＣ信号の値が０よりも大きい場合に正負符号信号ＰｕをＬとしている。なお、正負符号信号Ｐｕの正負は、逆であってもよい。
【００５０】
図１９は、三相駆動回路と電磁コイルを示す説明図である。三相駆動回路６９０は、Ｕ相駆動回路６９０ｕ〜Ｗ相駆動回路６９０ｗを備えている。各駆動回路６９０ｕ〜６９０ｗの構成は同じであるので、Ｕ相駆動回路６９０ｕを例にとり説明する。Ｕ相駆動回路６９０ｕは、Ｈ型ブリッジ回路であり、駆動信号ＤＲＶＡ１〜ＤＲＶＡ４に応じてＵ相電磁コイル１００ｕを駆動する。なお、本実施例では、電源側に繋がるトランジスタＡ１、Ａ３のゲートには、レベルシフト回路６９５ｕが接続されている。レベルシフト回路６９５ｕは、トランジスタＡ１、Ａ３におけるゲート電位を電源電位ＶＳよりも上げるために用いられる。トランジスタＡ１がオンしても、端子ｕ１の電位は、ゲート電位−トランジスタＡ１の閾値、までしか上がらない。そのため、ゲート電位がドレインの電位と同じであると、いわゆる閾値落ちが発生する。レベルシフト回路６９５ｕによりトランジスタＡ１のゲート電位を、電源電位ＶＳ＋トランジスタＡ１の閾値、以上に上げれば、トランジスタＡ１のオン時に、端子ｕ１の電位を電源電位ＶＳまで上昇させることが可能となる。なお、レベルシフト回路６９５ｕは無くてもよい。また、トランジスタＡ１としてＰチャンネルのトランジスタを用いる場合には、レベルシフト回路６９５ｕは無くてもよい。トランジスタＡ３についても同様である。符号Ｉｕ１が付された矢印は、駆動信号ＤＲＶＡ１、ＤＲＶＡ２がオンしたときに電磁コイル１００ｕに流れる電流の方向を示し、符号Ｉｕ２が付された矢印は、駆動信号ＤＲＶＡ３、ＤＲＶＡ４がオンしたときに電磁コイル１００ｕに流れる電流の方向を示している。Ｖ相駆動回路６９０ｖ、Ｗ相駆動回路６９０ｗについても同様である。
【００５１】
図２０は、駆動信号のオンオフと、電磁コイルの動作を示す説明図である。ここでは、Ｕ相を例にとり説明する。Ｖ相、Ｗ相についても同様である。図２０（Ａ）に示す例では、駆動信号ＤＲＶＡ１とＤＲＶＡ２とが同期し、駆動信号ＤＲＶＡ３とＤＲＶＡ４とが同期している。駆動信号ＤＲＶＡ１とＤＲＶＡ２とがオンする期間では、電磁コイル１００ｕは、正の方向（図１９に示す符号Ｉｕ１の方向）に電流が流れる。駆動信号ＤＲＶＡ３とＤＲＶＡ４とがオンする期間では、電磁コイル１００ｕは、負の方向（図１９に示す符号Ｉｕ２の方向）に電流が流れる。なお、駆動信号ＤＲＶＡ１〜ＤＲＶＡ４がオフの期間では、ハイインピーダンス（ＨｉＺ）である。
【００５２】
一方、図２０（Ｂ）に示す例では、駆動信号ＤＲＶＡ２は、駆動信号ＤＲＶＡ１がオンする周期で常時オンであり、駆動信号ＤＲＶＡ４は、駆動信号ＤＲＶＡ３がオンする周期で常時オンである。この場合も同様に、駆動信号ＤＲＶＡ１とＤＲＶＡ２の両方がオンする期間では、電磁コイル１００ｕは、正の方向（図１９に示す符号Ｉｕ１の方向）に電流が流れる。駆動信号ＤＲＶＡ３とＤＲＶＡ４の両方がオンする期間では、電磁コイル１００ｕは、負の方向（図１９に示す符号Ｉｕ２の方向）に電流が流れる。ところで、このように、グランド側のトランジスタＡ２、Ａ４を駆動する駆動信号ＤＲＶＡ２、ＤＲＶＡ４をその周期で常時オンとすると、トランジスタＡ１、Ａ３がオフの期間でも、励磁された電磁コイル部から生じる誘導起電力による電流を流すことが可能となり、トルクを増大させることができるという効果がある。
【００５３】
図２１は、各相の電磁コイルの接続を示す説明図である。本実施例では、各相は、電磁コイル１００ｕ〜１００ｗを複数有している。各電磁コイル１００ｕ〜１００ｗは、各相において、直列に接続されている。直列に接続することにより、電流を少なくすることが可能となる。なお、各電磁コイル１００ｕ〜１００ｗは、並列に接続されていてもよい。並列に接続することにより、各電磁コイル１００ｕ〜１００ｗに掛かる電圧を上げ、出力を大きくすることが可能である。
【００５４】
図２２は、進角制御を行う場合におけるＰＷＭ制御部の他の構成を示す説明図である。図２２に示す構成は、図１３に示す構成とほぼ同じであるが、後述するように励磁区間設定部５９０の内部の構成が異なる点、位置センサー３００ｕ〜３００ｗと励磁区間設定部５９０との間に電圧比較器５８５を備える点及び、クロック信号ＰＣＬが励磁区間設定部５９０に入力されている点が異なる。電圧比較器５８５は、電気角０〜２π期間で０〜π、π〜２π期間を電圧比較し極性信号ＳＣを出力する。
【００５５】
図２３は、励磁区間設定部５９０の構成を示すブロック図である。この図２３には、励磁区設定部５９０の他に、磁気センサー３００ｕと、電圧比較器５８５と、ＰＬＬ回路５１０と、ＣＰＵ４０５とが示されている。なお、ここでは、ｕ相を例にとり説明するが、ｖ相、ｗ相についても同様である。励磁区間設定部５９０は、制御部５９２と、第１カウンタ部５９４と、第２カウンタ部５９６と、カウンタ値記憶部５９８と、２つの演算値記憶部６００，６０２とを備えている。励磁区間設定部５９０は、さらに、２つの乗算回路６０４，６０５と、演算回路６０６と、２つの演算結果記憶部６０８，６１０と、比較回路６１２とを備えている。ＰＬＬ回路５１０は、励磁区間設定部５９０内で使用されるクロック信号ＰＣＬを生成する。制御部５９２は、このクロック信号ＰＣＬをカウンタ部５９４，５９６に供給するとともに、カウンタ値記憶部５９８や演算結果記憶部６０８，６１０に適切な保持タイミング（ラッチタイミング）を供給する。これらは以下のように動作する。なお、はじめに、進角を進めない態様について説明し、次に、進角を進める態様について説明する。
【００５６】
図２４は、励磁区間設定部５９０の動作を示すタイミングチャートである。まず、電圧比較器５８５は、磁気センサー３００ｕからの信号ＳＳＵ（アナログ）を基準信号（図示せず）と比較して、デジタル信号である電圧比較器信号ＳＣを生成する。この基準信号のレベルは、センサー信号ＳＳＵがとりうるレベルの中央値に設定されていることが好ましい。第１カウンタ部５９４は、制御部５９２から供給されるクロック信号ＰＣＬに基づき、電圧比較器信号ＳＣがハイレベルを示している期間におけるクロック数をカウントする。すなわち、第１カウンタ部５９４は、電圧比較器信号ＳＣがローレベルからハイレベルになったタイミングでカウントを開始し、電圧比較器信号ＳＣがローレベルを示したタイミングで、そのときのカウンタ値Ｎｉ（ｉは周期の番号）をカウンタ値記憶部５９８に記憶させる。第１カウンタ部５９４は、その後、次の周期において電圧比較器信号ＳＣが再びハイレベルを示したタイミングで、内部のカウンタ値Ｎｉを０にリセットし、電圧比較器信号ＳＣがハイレベルを示している期間におけるクロック数をカウンタ値Ｎ（ｉ＋１）として再びカウントする。そして、第１カウンタ部５９４は、電圧比較器信号ＳＣがローレベルを示したタイミングで、そのときのカウンタ値Ｎ（ｉ＋１）をカウンタ値記憶部５９８に上書きする。
【００５７】
第１の演算値記憶部６００（図２３）は、ＣＰＵ２２０により設定された演算値ＳＴを記憶する。図２３および図２４の例では、演算値ＳＴ＝０．２である。演算回路６０６は、演算値ＳＴ記憶部６００に記憶された演算値ＳＴを１から減算し、得られた演算結果（演算値ＥＤ＝１−ＳＴ）を第２の演算値記憶部６０２に記憶させる。第１の乗算回路６０４は、カウンタ値記憶部５９８に記憶されたカウンタ値Ｎｉと、第１の演算値記憶部６００に記憶された演算値ＳＴと、を掛け合わせ、得られた演算結果（＝Ｎｉ×ＳＴ）を第１の演算結果記憶部６０８に記憶させる。第２の乗算回路６０５は、カウンタ値記憶部５９８に記憶されたカウンタ値Ｎｉと、第２の演算値記憶部６０２に記憶された演算値ＥＤと、を掛け合わせ、得られた演算結果（＝Ｎｉ×ＥＤ）を第２の演算結果記憶部６１０に記憶させる。
【００５８】
第２カウンタ部５９６は、制御部５９２から供給されるクロック信号ＰＣＬに基づき、電圧比較器信号ＳＣがハイレベルを示したタイミングからクロック数のカウントを開始し、ローレベルを示したタイミングでカウントを終了する。そして、カウンタを０にリセットすると共に、電圧比較器信号ＳＣがローレベルを示したタイミングからのクロック数のカウントを開始し、ハイレベルを示したタイミングでカウントを終了する。これらのカウンタ値Ｍは、比較回路６１２に順次入力される。
【００５９】
比較回路６１２は、励磁区間信号Ｅｕを生成して出力するウインドウコンパレータである。すなわち、第１の演算結果記憶部６０８に記憶された演算結果（＝Ｎｉ×ＳＴ）と、第２カウンタ部５９６から順次入力される第２カウンタ値Ｍと、を比較し、これらが一致したタイミングで励磁区間信号Ｅｕをハイレベルにする。そして、第２の演算結果記憶部６１０に記憶された演算結果（＝Ｎｉ×ＥＤ）と、第２カウンタ部５９６から順次入力される第２カウンタ値Ｍと、を比較し、これらが一致したタイミングで励磁区間信号Ｅｕをローレベルにする。電圧比較器信号ＳＣがローレベルを示している期間においても、上記と同様の手法で励磁区間信号Ｅｕを出力する。
【００６０】
図２５は、進角を進める態様について説明する説明図である。図２３に示した例との違いは、演算値記憶部６０２に記憶される演算値ＥＤの値が、演算値ＳＴとは独立した値として設定されている点だけであり、他の構成は同じである。
【００６１】
図２６は、励磁区間設定部５９０の動作を示すタイミングチャートである。図２４に示した例との違いは、演算値ＥＤの値がＣＰＵ２２０によって０．６に設定されている点と、演算値ＥＤを０．６に設定したことにより、励磁区間信号Ｅｕの励磁区間ＥＰの中心位置が、電圧比較器信号ＳＣのハイレベル信号期間の中心位置よりも時間的に早い位置となっている点だけであり、他の動作は同じである。
【００６２】
図２７は、励磁区間設定部５９０の動作の他の例を示すタイミングチャートである。図２６との違いは、演算値ＳＴが０．４に設定され、演算値ＥＤが０．８に設定されている点と、励磁区間信号Ｅｕの励磁区間ＥＰの中心位置が、電圧比較器信号ＳＣのハイレベル信号期間の中心位置よりも時間的に遅い位置となっている点だけであり、他の動作は図２６と同じである。
【００６３】
以上のように、演算値ＳＴの値と、演算値ＥＤの値と、をＣＰＵ４０５によって任意に設定すれば、励磁区間ＥＰの位相（時間的な幅と時間的な位置）を任意に設定することが可能となる。ＣＰＵ４０５は、例えば、トルク変換操作レバー８１０、アクセルペダル８２０、ブレーキペダル８３０からの制御信号に基づいて、制御テーブル８４０を参照し、演算値ＳＴの値および演算値ＥＤの値を設定することが好ましい。そうすれば、第１と第２のＰＷＭ信号ＰＷＭ１，２の位相を進めなくとも、励磁区間ＥＰの時間的位置を進めるだけで、第１と第２の駆動信号ＤＲＶＡ１，２の位相を進める進角制御を行うことができる。また、進角制御と同様に、遅角制御も実現することが可能である。
【００６４】
以上、本実施例によれば、ＣＰＵ４０５は、電磁コイル１００（１００ｕ〜１００ｗ）に生じる誘起電圧の最大値が生じる位相を中心として、電磁コイル１００を励磁する励磁区間信号Ｅｕ〜Ｅｗを設定する第１のトルク制御と、電磁コイル１００を駆動する駆動信号のデューティ比を変更する第２のトルク制御と、を実行し、ＣＰＵ４０５は、第１のトルク制御において、励磁区間信号Ｅｕ〜Ｅｗの中心の位相の値を、電磁コイル１００に生じる誘起電圧の最大値が生じる位相の値よりも早める進角制御を行うとともに、第２のトルク制御において、正弦波におけるゲインを１００％として、１００％を越えるゲインとなるように前記デューティ比を変更するので、効率の良いモーターの制御が可能となる。
【００６５】
本実施例では、進角制御における進角の大きさは、励磁区間信号Ｅｕ〜Ｅｗの長さが短いほど大きく設定されており、励磁区間信号Ｅｕ〜Ｅｗの長さが短い期間で、モーター１０の高回転が可能である。
【００６６】
本実施例では、ＣＰＵ４０５は、モーターが高速で回転する場合には、第１のトルク制御において励磁区間信号Ｅｕ〜Ｅｗを狭める制御を行うので、低トルク、高回転が可能となる。また、ＣＰＵ４０５は、モーターの始動時には、第１のトルク制御において励磁区間信号Ｅｕ〜Ｅｗを広める制御を行うので、高トルクによる始動が可能となる。さらに、ＣＰＵ４０５は、加速時には、第１のトルク制御において励磁区間信号Ｅｕ〜Ｅｗを広める制御を行うので、高トルクにより加速が容易となる。ＣＰＵ４０５は、制御を行うための制御テーブル８４０を有するので、励磁区間信号Ｅｕ〜Ｅｗの幅や進角の量を容易に設定することが可能となる。
【００６７】
［第２の実施例］  
図２８は、第２の実施例を示す説明図である。第２の実施例では、モーター１０（図示せず）からの回生制御を行う。第２の実施例では、回生制御部７００と、Ｕ相充電切り換え部７１０ｕ〜７１０ｗと、蓄電部８００と、ＥＸＯＲ回路１８１５ｕ〜１８１５ｗと、を備える。回生制御部７００は、Ｕ相回生制御回路７００ｕ〜Ｗ相回生制御回路７００ｗを含んでいる。Ｕ相回生制御回路７００ｕ〜Ｗ相回生制御回路７００ｗの構成は同じであるので、Ｕ相回生制御回路７００ｕを例にとり説明する。Ｕ相回生制御回路７００ｕは、Ｕ相電磁コイル１００ｕに対して駆動回路６９０ｕと並列に接続されている。Ｕ回生制御部７００ｕは、インバーター回路７２０ｕと、バッファー回路７３０ｕと、ダイオードで構成される整流回路７４０ｕ〜７４３ｕと、スイッチングトランジスタ７５０ｕ、７６０ｕと、抵抗７５２ｕ、７６２ｕと、を備えている。
【００６８】
励磁区間信号Ｅｕがオンとなり、ブレーキペダル８３０が踏まれた場合、ＣＰＵ４０５からの回生信号Ｋｕがオンとなり、Ｕ相充電切り換え部７１０ｕがオン（＝１＝Ｈ）になる。このとき、ブレーキペダル８３０の踏力が大きいほど、すなわち減速度が大きいほど、励磁区間信号Ｅｕのオン期間を長くしてもよい。Ｕ相充電切り換え部７１０ｕがオンになると、インバーター回路７２０ｕの出力がＬとなり、スイッチングトランジスタ７５０ｕがオン状態になる。一方、バッファー回路７３０ｕの出力はＨとなるため、スイッチングトランジスタ７６０ｕがオフ状態になる。そうすると、モーターは、スイッチングトランジスタ７５０ｕを介して、Ｕ相電磁コイル１００ｕで発生した電力を回生して、蓄電部８００を充電することが可能である。逆に、Ｕ相充電切り換え部７１０ｕがオフ（＝０＝Ｌ）になると、バッファー回路７３０ｕによってスイッチングトランジスタ７６０ｕがオン状態になる。一方、インバーター回路７２０ｕの出力がＨとなり、スイッチングトランジスタ７５０ｕがオフ状態になる。この場合は、蓄電部８００からＵ相電磁コイル１００ｕに電流を供給することが可能である。
【００６９】
回生モードは２つあり、モード切り換え信号ＭｏｄｅＳｅｌにより切り替えが行われる。図２８に示すように励磁区間信号Ｅｕ（図１３）と回生モード切り換え信号ＭｏｄｅＳｅｌを入力とするＥＸＯＲ回路１８１５ｕの出力が回生区間ＥＰｕである。ＣＰＵ４０５は、回生モード切り換え信号ＭｏｄｅＳｅｌを生成し、回生モードを切り替える。回生モード切り換え信号ＭｏｄｅＳｅｌがＬのとき、励磁区間信号Ｅｕｘと回生区間ＥＰｕとは同じ論理である。このとき、ＣＰＵ４０５は、電気角π／２、３π／２点の誘起電圧が大きな領域を中心に回生電流を流す。一方、回生モード切り換え信号ＭｏｄｅＳｅｌがＨの時、励磁区間信号Ｅｕと回生区間ＥＰｕの論理が逆であり、ＣＰＵ４０５は、電気角０、π点の誘起電圧が小さな領域を中心に回生電流を流す。このように、ＣＰＵ４０５は、モード切り換え信号ＭｏｄｅＳｅｌを用いて、励磁区間信号Ｅｕの論理を維持または反転させることにより回生区間ＥＰｕを生成し、電気角０，π、２π（誘起電圧波形のゼロクロス点）を中心とする回生期間と、電気角π／２、３π／２（誘起電圧波形の極大）を中心とする回生期間とを切り換えることが出来る。ｖ相、ｗ相についても同様である。
【００７０】
本実施例では、ブレーキペダル８３０が踏まれた場合、ＣＰＵ４０５は、Ｕ相充電切り換え部７１０ｕをオンにしているが、アクセルペダルの踏力が抜かれ、エンジンブレーキを要求された場合に、Ｕ相充電切り換え部７１０ｕをオンにし、回生制動及び運動エネルギーの回生を行ってもよい。
【００７１】
ＣＰＵ４０５は、モーターの減速時には、減速度が大きいほど第１のトルク制御において励磁区間信号Ｅｕを広める制御を行って、エネルギーの回生を行なうことにより、回生エネルギーを大きくするとともに、減速度が小さいときには、励磁区間信号Ｅｕを狭める制御を行って、急激な減速による不快感の発生を抑制できる。
【００７２】
［第３の実施例］
図２９Ａは、第３の実施例において、ＷＣ制御波形の活性期間の大きさが大きいときのエネルギーの回生パターンを示す説明図である。図２９Ａにおいて、ＥＰＷＭの値は、電気角２πの間のＷＣ制御波形の活性期間の大きさの割合を示す。第３の実施例では、ＣＰＵ４０５（図１２）は、ＷＣ制御波形の活性期間の幅が大きいときには、誘起電圧波形のピークを中心とした活性期間を有するＷＣ制御波形を生成し、ＷＣ制御波形の活性期間の幅が小さいときには、誘起電圧波形のゼロクロス点を中心とした活性期間を有するＷＣ制御波形を生成し、電磁コイル１００（図１）からエネルギーを回生する。第３の実施例では、ＣＰＵ４０５は、ブレーキペダル８３０の踏力に応じてＥＰＷＭの大きさや２つの回生モードを切り換え、様々な回生モードで回生を実行する。なお、ＥＰＷＭの大きさの変更は、ＣＰＵ４０５が、ブレーキペダル８３０の踏力に応じて図１７に示す励磁区間設定部５９０の電子可変抵抗器４９２の電気抵抗の大きさを変えることにより行うことが出来る。
【００７３】
図２９Ａ（Ａ）、図２９Ｂ（Ａ）は、電磁コイル１００に生じる誘起電圧波形を示す。なお、この誘起電圧波形は、ＥＰＷＭの値に依存しない。図２９Ａ（Ｂ）は、ＥＰＷＭが９５％の時におけるＷＣ制御波形を示す。本実施例では、ＷＣ制御波形の活性期間（Ｈ）において、エネルギーの回生を行うことが出来る。ＷＣ制御波形の活性期間は、誘起電圧波形（図２９Ａ（Ａ））のピーク（極大値）を中心とした区間である。請求項では、この区間を、「第２の回生区間」と呼んでいる。図２９Ａ（Ｃ）は、回生エネルギーをアナログ電圧で示したＰＷＭ回生波形（アナログ）を示す。本実施例では、エネルギーの回生をＰＷＭで行うため、互いに対応する各ＰＷＭパルスの１個１個の位置（位相）が同じでもパルス幅が異なれば回生電圧が異なる。すなわち、ＰＷＭパルスの各パルス幅が太いほど高電圧で回生でき、ＰＷＭの各パルス幅が細ければ、低電圧でしか回生できない。図２９Ａ（Ｄ）、（Ｅ）は、それぞれ、ＰＷＭパルスの各パルス幅が太いときの波形であるＰＷＭ回生波形（高電圧）と、ＰＷＭの各パルス幅が細いときの波形であるＰＷＭ回生波形（低電圧）を示す。図２９Ａ（Ｄ）、（Ｅ）とは、互いに対応する各ＰＷＭパルスの位置（位相）は同じであるが、各ＰＷＭパルスの幅が異なる。
【００７４】
図２９Ａ（Ｆ）〜（Ｉ）は、それぞれ、ＥＰＷＭが４０％以上の時のＷＣ制御波形、ＰＷＭ回生波形（アナログ）、ＰＷＭ回生波形（高電圧）、ＰＷＭ回生波形（低電圧）を示す。ＷＣ制御波形の活性期間を短くする（ＥＰＷＭの値を小さくする）と、図２９Ａ（Ｄ）と図２９Ａ（Ｈ）との比較で分かるように、ＰＷＭ回生波形の細いパルスから消失していく。このように、ＰＷＭ回生波形において、細いＰＷＭパルスから消失していく場合、細いＰＷＭパルスが消失しても、回生エネルギーの大きな変動は起こり難い。すなわち、回生において、動作が、ぎくしゃくし難い。
【００７５】
ここで、ＷＣ制御波形の活性期間を誘起電圧波形（図２９Ａ（Ａ））のピーク（極大値）を中心とした区間を維持したままＥＰＷＭの値がさらに小さくされると、誘起電圧波形（図２９Ａ（Ａ））のピーク近傍の大きなＰＷＭパルスが消失することになる。かかる場合、回生エネルギーの大きな変動がおこるため、回生において、動作が、ぎくしゃくする場合がある。
【００７６】
図２９Ｂは、第３の実施例において、ＷＣ制御波形の活性期間の大きさが小さいときのエネルギーの回生パターンを示す説明図である。図２９Ｂにおいて、ＥＰＷＭの値は、電気角２πの間のＷＣ制御波形の活性期間の大きさの割合を示すのは、図２９Ａと同じである。図２９Ｂ（Ａ）の誘起電圧波形は、図２９（Ａ）の誘起電圧波形と同じである。本実施例では、ＥＰＷＭの値が小さい値となると、ＷＣ制御波形の活性期間の中心を、誘起電圧波形のゼロクロス点とする。ここで、ゼロクロス点を中心としたＷＣ制御波形の活性期間を、請求項では、「第１の回生区間」と呼んでいる。
【００７７】
図２９Ｂ（Ｂ）〜（Ｅ）は、それぞれ、ＥＰＷＭが３０％の時のＷＣ制御波形、ＰＷＭ回生波形（アナログ）、ＰＷＭ回生波形（高電圧）、ＰＷＭ回生波形（低電圧）を示す。図２９Ａ（Ｇ）と図２９Ｂ（Ｃ）とを比較すると分かるように、ＥＰＷＭが４０％以上の時は、誘起電圧波形のピーク中心にＰＷＭ回生波形（アナログ）が生じているのに対し、ＥＰＷＭが３０％の時は、誘起電圧波形のゼロクロス点を中心にＰＷＭ回生波形（アナログ）が生じている。次に、図２９Ａ（Ｈ）と図２９Ｂ（Ｄ）とを比較すると分かるように、ＥＰＷＭが４０％以上の時は、誘起電圧波形のゼロクロス点に近い細いＰＷＭパルスが消失しているのに対し、ＥＰＷＭが３０％の時は、誘起電圧波形のピーク中心に近い太いＰＷＭパルスが消失している。
【００７８】
図２９Ｂ（Ｆ）〜（Ｉ）は、それぞれ、ＥＰＷＭが５％の時のＷＣ制御波形、ＰＷＭ回生波形（アナログ）、ＰＷＭ回生波形（高電圧）、ＰＷＭ回生波形（低電圧）を示す。図２９Ｂ（Ｄ）と図２９Ｂ（Ｈ）とを比較すると分かるように、ＥＰＷＭが３０％から５％に小さくなると、誘起電圧波形のピーク中心に近い太いＰＷＭパルスと誘起電圧波形のゼロクロス点に近い細いＰＷＭパルスとの間のほぼ中間の大きさのＰＷＭパルスから消失している。
【００７９】
以上をまとめると、ＥＰＷＭが４０％以上のときは、ＥＰＷＭの値が小さくなるにつれて、誘起電圧波形のゼロクロス点に近い細いＰＷＭパルスから順番にほぼ中間の大きさのＰＷＭパルスまで消失する。そして、ＥＰＷＭが３０％以下の時は、消失していき誘起電圧波形のゼロクロス点に近い細いＰＷＭパルスが消失していくのに対し、ＥＰＷＭが３０％の時は、ＥＰＷＭの値が小さくなるにつれて、中間の大きさのＰＷＭパルスから誘起電圧波形のゼロクロス点に近い細いＰＷＭパルスの順番にＰＷＭパルスが消失していく。
【００８０】
本実施例では、このようにＥＰＷＭが小さくなるときに、細いＰＷＭパルスから順に中間の大きさのＰＷＭパルスまでを消失させ、ＷＣ制御波形の活性中心を切り替えた後は、中間の大きさのＰＷＭパルスから順に細いＰＷＭパルスを消失させていくので、ＥＰＷＭの大きさが変化したときの回生エネルギーの変化を小さくすることができる。その結果、回生の動作がぎくしゃくすることを抑制することができる。なお、ＥＰＷＭを大きくしていく場合も同様である。すなわち、細いＰＷＭパルスから中間の大きさまでのＰＷＭパルスが付加されていくので、この場合においても、回生の動作がぎくしゃくすることを抑制することができる。
【００８１】
図３０Ａから図３０Ｄは、ＥＰＷＭの値と回生エネルギーの回収率のバリエーションを示す説明図である。図３０Ａに示す例は、ＣＰＵ４０５は、回生期間の全領域を、ゼロクロス点を中心としたＷＣ制御波形の活性期間（第１の回生区間）で構成した例である。ＥＰＷＭが１００％の時は、ゼロクロス点を中心としたＷＣ制御波形の活性期間と、誘起電圧波形のピークを中心とした活性期間（第２の回生区間）は同じとなる。この実施例によれば、回生エネルギーが小さいときは、回生区間が変化したときの回生エネルギー量の変化が小さく、回生エネルギー量が大きいときは、回生区間が変化したときの回生エネルギー量の変化が大きい。すなわち、回生エネルギー量に対する回生エネルギーの変化の割合（変化率）を、回生区間によらずほぼ一定とすることができるので、電動モーター１０の回生時において滑らかに動作させることができる。
【００８２】
図３０Ｂに示す例は、ＣＰＵ４０５は、ＥＰＷＭの値がｘ１になったときに、第１の回生区間と、第２の回生区間を切り替える。切り替え時の回生エネルギーの回収率は、第１の回生区間ではｙ２１であり、第２の回生区間では、ｙ２２である。切り替え磁の回生エネルギーの変化は、｜ｙ２１−ｙ２２｜である。｜ｙ２１−ｙ２２｜の値が小さければ、第１の回生区間と第２の回生区間が切り替わっても、回生の動作がぎくしゃくしない。また、回生制御部７００は、回生エネルギー量が小さいときは、電磁コイルに生じる誘起電圧のゼロクロス点を中心とした第１の回生区間で回生を行い、回生エネルギー量が大きいときは、電磁コイルに生じる誘起電圧の極大点を中心とした第２の回生区間で回生を行うので、電動モーター１０の回生時において滑らかに動作させることができる。
【００８３】
図３０Ｃに示す例は、ＥＰＷＭを大きくしていくときにおいて、ＣＰＵ４０５は、ＥＰＷＭの値がｘ２になったときに、第１の回生区間から第２の回生区間に切り替え、ＥＰＷＭを小さくしていくときにおいて、ＥＰＷＭの値がｘ１になったときに、第２の回生区間から第１の回生区間に切り替える。ここで、第１の回生区間と第２の回生区間との切り替え時において、回生エネルギーの回収率は、ｙ２１であり、回生エネルギーは、連続している。このように、回生エネルギーを連続させると、より滑らかに回生を行うことが出来る。
【００８４】
また、図３０Ｃの例によれば、回生制御部７００は、回生期間が短く回生するエネルギー量が小さいときは、電磁コイル１００ｕ〜１００ｗに生じる誘起電圧のゼロクロス点を中心とした第１の回生区間で回生を行い、回生期間が長く回生エネルギー量が大きいときは、電磁コイル１００ｕ〜１００ｗに生じる誘起電圧の極大点を中心とした第２の回生区間で回生を行うので、電動モーター１０の回生時において滑らかに動作させることができる。また、回生制御部７００は、第１の回生モードと前記第２の回生モードの切り換え時において、切り換え前後の回生されるエネルギー量が同じ値となるように、切り換えるので、切り換え前後の回生エネルギー量が連続し、電気機械装置の回生時において滑らかに動作させることができる。
【００８５】
図３０Ｄに示す例は、図３０Ｂに示す例と、図３０Ｃに示す例の中間である。図３０Ｄに示す例では、ＣＰＵ４０５は、ＥＰＷＭを大きくしていくときにおいて、ＥＰＷＭの値がｘ２になったときに、第１の回生区間から第２の回生区間に切り替える。ここまでは、図３０Ｂ、図３０Ｃと同じである。図３０Ｂに示す例では、ＣＰＵ４０５は、第１の回生区間から第２の回生区間に切り替える時に、ＥＰＷＭの大きさをｘ２のまま変えずにエネルギーの回収率をｙ２１からｙ２２に上げている。また、図３０Ｃに示す例では、ＣＰＵ４０５は、第１の回生区間から第２の回生区間に切り替える時に、回生エネルギーの回収率をｙ２１のまま変えずに、ＥＰＷＭの大きさをｘ２からｘ１に大きくしている。これに対し、図３０Ｄに示す例では、ＣＰＵ４０５は、ＥＰＷＭの大きさをｘ２からｘ３（ｘ３＞ｘ１）に小さくすると共に、回生エネルギーの回収率をｙ２１からｙ３２（ｙ３２＜ｙ２２）に上げている。このようにしても第１の回生区間と第２の回生区間との間に回生エネルギーの差が小さいので、回生の動作がぎくしゃくしない。なお、ＣＰＵ４０５は、ＥＰＷＭの値を小さくしていくときは、ＥＰＷＭの値がｘ３に達したときに、第２の開始慧区間から第１の回生区間に切り替える。このとき、新たなＥＰＷＭの値をＸ２とし、回生エネルギーの回収率をｙ３２からｙ２１に減少させる。
【００８６】
図３０Ｄの例によれば、回生期間が短く回生するエネルギー量が小さいときは、電磁コイル１００ｕ〜１００ｗに生じる誘起電圧のゼロクロス点を中心とした第１の回生区間で回生を行い、回生期間が長く回生エネルギー量が大きいときは、電磁コイル１００ｕ〜１００ｗに生じる誘起電圧の極大点を中心とした第２の回生区間で回生を行うので、電動モーター１０の回生時において滑らかに動作させることができる。また、第１の回生モードから第２の回生モードへの切り換えるときに、切り換え前後の回生エネルギーの変化を少なくすることができるので、電気機械装置の回生時において滑らかに動作させることができる。
【００８７】
図３０Ａ〜Ｄに示すように、ＥＰＷＭと回生エネルギーの回収率の間には、様々なパターンを採用することができる。なお、第１の回生区間と第２の回生区間の切り換えは、回生モード切り換え信号ＭｏｄｅＳｅｌの値により行うことができる。図３０Ｂ、Ｄにおいて、第１の回生区間と第２の回生区間が重なっている場合には、第１、第２のどちらの回生モード、回生区間を用いてもよい。
【００８８】
本実施例では、ＥＰＷＭの値から回生エネルギーの回生を考えたが、逆に回生エネルギーから、第１の回生区間と第２の回生区間とを切り換えるＥＰＷＭの値を考えてもよい。例えば、ＣＰＵ４０５は、回生エネルギーの回収率が１００％〜５０％までのときは、第２の回生区間でエネルギーを回生し、回生エネルギーの回収率が５０％〜０％までのときは、第１の回生区間でエネルギーを回生してもよい。
【００８９】
第３の実施例で示すように、ＥＰＷＭの値が小さいとき、あるいは、回生エネルギーの回収率が小さいときには、第１の回生区間によりエネルギーの回生を行い、ＥＰＷＭの値が大きいとき、あるいは、回生エネルギーの回収率が大きいときには、第２の回生区間によりエネルギーの回生を行うと、エネルギーの回生時において、ぎくしゃくした動作を抑制することができる、なお、ＥＰＷＭや回生エネルギーの回収率の具体的な値は、一例であり、個々のモーター１０において、その特性に応じて様々な値を採用することが出来る。また、全区間を第１の回生区間によりエネルギーの回生を行ってもよい。
【００９０】
［変形例］
本発明によるモーターは、移動体用のモーターとしても利用可能である。図３１は、本発明の変形例によるモーターを利用した鉄道車両を示す説明図である。この鉄道車両１５００は、モーター１５１０と、車輪１５２０とを有している。このモーター１５１０は、車輪１５２０を駆動する。さらに、モーター１５１０は、鉄道車両１５００の制動時には発電機として利用され、電力が回生される。このモーター１５１０としては、上述した各種のモーターを利用することができる。
【００９１】
図３２は、本発明の変形例によるモーター／発電機を利用した移動体の一例としての電動自転車（電動アシスト自転車）を示す説明図である。この自転車３３００は、前輪にモーター３３１０が設けられており、サドルの下方のフレームに制御回路３３２０と充電池３３３０とが設けられている。モーター３３１０は、充電池３３３０からの電力を利用して前輪を駆動することによって、走行をアシストする。また、ブレーキ時にはモーター３３１０で回生された電力が充電池３３３０に充電される。制御回路３３２０は、モーターの駆動と回生とを制御する回路である。このモーター３３１０としては、上述した各種のモーターを利用することが可能である。
【００９２】
図３３は、本発明の変形例によるモーターを利用したロボットの一例を示す説明図である。このロボット３４００は、第１と第２のアーム３４１０，３４２０と、モーター３４３０とを有している。このモーター３４３０は、被駆動部材としての第２のアーム３４２０を水平回転させる際に使用される。このモーター３４３０としては、上述した各種のモーターを利用することが可能である。
【００９３】
以上、いくつかの実施例に基づいて本発明の実施の形態について説明してきたが、上記した発明の実施の形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨並びに特許請求の範囲を逸脱することなく、変更、改良され得るとともに、本発明にはその等価物が含まれることはもちろんである。
【符号の説明】
【００９４】
１０…ブラシレスモーター（モーター）
１５…ステーター
２０…ローター
１００、１００ｕ〜１００ｗ…電磁コイル
１１０…ケーシング
２００…永久磁石
２３０…回転軸
２６０…コイルバネ
３００…磁気センサー
３１０…回路基板
３２０…コネクタ
４０５…ＣＰＵ
４１０…基本クロック生成回路
４２０…分周器
４４０…正逆方向指示値レジスタ
４５０…乗算器
４５２…乗算器
４５４…乗算器
４６０…符号化部
４６２…符号化部
４６４…符号化部
４８０…電圧指令値レジスタ
４９２…電子可変抵抗器
４９４…第１の電圧比較器
４９６…第２の電圧比較器
５２１〜５２３…駆動波形形成部
５８５…電圧比較器
５９０…励磁区間設定部
５９２…制御部
５９４…第１カウンタ部
５９６…第２カウンタ部
５９８…カウンタ値記憶部
６００…第１の演算値記憶部
６０２…第２の演算値記憶部
６０４…第１の乗算回路
６０５…第２の乗算回路
６０６…演算回路
６０８…第１の演算結果記憶部
６１０…第２の演算結果記憶部
６１２…比較回路
６９０…三相駆動回路
６９０ｕ…駆動回路
６９５ｕ…レベルシフト回路
７００…回生制御部
７２０ｕ…インバーター回路
７３０ｕ…バッファー回路
７４０ｕ…整流回路
７５０ｕ…スイッチングトランジスタ
７５２ｕ…抵抗
７６０ｕ…スイッチングトランジスタ
８００…蓄電部
８１０…トルク変換操作レバー
８２０…アクセルペダル
８３０…ブレーキペダル
８４０…制御テーブル
１５００…鉄道車両
１５１０…モーター
１５２０…車輪
１８１５ｕ〜１８１５ｗ…ＥＸＯＲ回路
３３００…自転車
３３１０…モーター
３３２０…制御回路
３３３０…充電池
３４００…ロボット
３４１０…第１のアーム
３４２０…第２のアーム
３４３０…モーター
Ａ１〜Ａ３…トランジスタ
ＣＭ１…カウント値
ＤＲＶＡ１〜ＤＲＶＡ４…駆動信号
ＥＰ…励磁区間
Ｅｕ、Ｅｕｘ…励磁区間信号
Ｉｕ１…符号
Ｉｕ２…符号
Ｍｕ…乗算値
ＭｏｄｅＳｅｌ…回生モード切り換え信号
ＮＥＰ…非励磁区間
ＰＣＬ…クロック信号
Ｐｕ…正負符号信号
ＲＩ…正逆方向指示値
Ｒｖ…可変抵抗値
Ｓ１、Ｓ２…出力
ＳＤＣ…クロック信号
Ｓｎ…出力
Ｓｐ…出力信号
ＳＳＵ…センサー出力
ｕ１…端子
Ｖ１，Ｖ２…電圧
ＶＳ…電源電位
Ｘｕ…センサー出力値
Ｙｕ…電圧指令値
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【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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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９Ａ】
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【図２９Ｂ】
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【図３０Ａ】
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【図３０Ｂ】
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【図３０Ｃ】
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【図３０Ｄ】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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