(57)【要約】【課題】高価なロータリーエンコーダを使用せずに、モータの極低速領域の速度検出精度を向上させる。【解決手段】モータ１０１の回転速度を検出するロータリーエンコーダ１０２と、ロータリーエンコーダ１０２のパルス信号のパルスエッジ間の時間を計測し、計測したパルスエッジ間の時間からモータ回転速度を検出する速度検出部１０５を含むモータ速度制御マイコン１０４とを備え、速度検出部１０５はパルスエッジ間の時間τを計測し、モータ回転速度を検出した後であって、次のパルスエッジを得る前に、当該次のパルスエッジを得る前のパルスエッジ間の時間τのａ倍（ａは１より大きい実数）の時間が経過したとき、前記モータ回転速度の１／ａの回転速度をモータ回転速度として検出する。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータの回転速度を検出するロータリーエンコーダと、
前記ロータリーエンコーダのパルス信号のパルスエッジ間の時間を計測し、計測したパルスエッジ間の時間からモータ回転速度を検出する速度検出手段と、
を備え、
前記速度検出手段は、前記パルスエッジ間の時間が計測され、前記モータ回転速度が検出された後であって、次のパルスエッジを得る前に、当該次のパルスエッジを得る前のパルスエッジ間の時間のａ倍（ａは１より大きい実数）の時間が経過したとき、前記モータ回転速度の１／ａの回転速度をモータ回転速度として検出することを特徴とするモータ速度検出装置。
【請求項２】
請求項１に記載のモータ速度検出装置において、
前記モータがエレベーターの昇降用の主ロープを駆動するモータであること
を特徴とするモータ速度検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータ速度検出装置に係り、特に、ロータリーエンコーダを用いたエレベーターのモータ速度制御に使用される速度検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
エレベーターにおけるモータ速度制御において、ゼロ速度から定格速度まで幅広い領域の速度を精度よく検出する機能が求められる。一般的に使用されている光学式のロータリーエンコーダでは、モータ定格速度（最高速度）に対する速度検出精度と、エレベーターの速度制御で必要とされる低速域での速度検出精度を両立させることは非常に困難である。そのため、エンコーダパルスを分周するなど、高遠領域と低速領域で速度検出の仕組みを切替えて精度を高める工夫がなされている。エレベーターでは、目的階の床レベルに合わせる目的から極低速域（到着間際）での速度制御が非常に重要である。
【０００３】
ロータリーエンコーダを用いたモータ速度検出装置において、パルスエッジを検出するたびに検出速度を更新することができるが、パルスエッジを長時間検出できない極低速域の速度検出は、長時間検出速度を更新することができず、検出精度が悪化することになる。そこで、例えば、特開平７−１５４９９０号公報（特許文献１）には、安価で小型のエンコーダを用いても低速回転時の速度の検出データ更新遅れによる速度データ誤検出を防止することを目的とし、クロックを計測することによりエンコーダ信号の周期を測定する周期検出手段と、演算装置と、データ保持手段と、補正手段とを備えたモータの速度制御装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平０７−１５４９９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記特許文献１では、速度検出サンプリング期間内にエンコーダパルスが入力されず、周期測定データを保持するデータ保持手段が更新されていない場合には、補正手段がサンプリング時間を用いて速度検出値を補正するようになっている。この補正では、サンプリングされて保持されている最新の速度サンプリングデータと少なくとも１つ前の速度サンプリングデータとが同じであった場合、速度サンプリング期間内にエンコーダ信号によってデータが更新されていないと判断し、モータが検出データより低速であった、あるいは停止したとみなし、サンプリング時間の逆数を現在のモータの回転速度であるとして補正するものである。
【０００６】
しかし、この特許文献１記載の技術は、低速回転時の速度の検出データ更新遅れによる速度データ誤検出を防止することはできるにしても、極低速域の速度検出精度を高めることまでは意図されてはいない。
【０００７】
そこで、本発明が解決しようとする課題は、高価なロータリーエンコーダを使用せずに、モータの極低速領域の速度検出精度を向上させることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を解決するため、本発明は、モータの回転速度を検出するロークリーエンコーダと、前記ロータリーエンコーダのパルス信号のパルスエッジ間の時間を計測し、計測したパルスエッジ間の時間からモータ回転速度を検出する速度検出手段と、を備え、前記速度検出手段は、前記パルスエッジ間の時間を計測し、前記モータ回転速度を検出された後であって、次のパルスエッジを得る前に、当該次のパルスエッジを得る前のパルスエッジ間の時間のａ倍（ａは１より大きい実数）の時間が経過したとき、前記モータ回転速度の１／ａの回転速度をモータ回転速度として検出することを特徴とする。なお、前記以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明によって明らかにされる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、高価なロータリーエンコーダを使用せずに、モータの極低速領域の速度検出精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態に係るモータ速度制御回路の概略構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の前提となるモータ極低速域におけるロータリーエンコーダのパルス信号を示すタイミングチャートである。
【図３】本発明の前提となる技術の速度検出の検出手順を示すフローチャートである。
【図４】図３に示したフローチャートに対応するタイミングチャートである。
【図５】本発明の実施形態に係る速度検出の検出手順を示すフローチャートである。
【図６】図５に示したフローチャートに対応するタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１２】
図１は、本発明の実施形態に係るエレベーターのモータ速度制御回路の概略構成を示すブロック図である。
【００１３】
図１に示すように、本実施形態に係るエレベーターのモータ速度制御回路１００は、モータ１０１、ロータリーエンコーダ１０２、モータ速度制御用マイコン１０４及びインバータ１１０から基本的に構成されている。
【００１４】
モータ１０１は、エレベーターの昇降用の主ロープを駆動し、エレベーターの乗りかごを昇降させるための駆動源である。モータ１０１にはロータリーエンコーダ１０２が取り付けられ、ロータリーエンコーダ１０２によって検出されたパルス信号１０３は、モータ速度制御用マイコン１０４に実装された速度検出部１０５に入力される。速度検出部１０５では、モータ１０１の速度検出値１０６を算出し、速度制御部１０８に出力する。速度制御部１０８は、入力された速度検出値１０６と別途入力されるモータの速度指令値１０７との差から、インバータ制御信号１０９を操作量としインバータ１１０に出力する。モータ１０１は、出力されたインバータ制御信号１０９に基づいて出力されるインバータ１１０からのモータ電流１１１によって速度（回転速度）が制御される。すなわち、本実施形態に係るモータ速度制御は、モータ１０１の速度を検出し、その検出された速度検出値１０６とモータの速度指令値１０７に基づいてモータ電流１１１によりモータ速度を制御するフィードバック制御である。なお、本実施形態では、モータの回転速度を検出するロータリーエンコーダ１０２と、モータ速度制御用マイコン１０４がモータ速度検出装置として機能している。
【００１５】
このように構成されたモータ速度制御回路１００では、例えば、以下のようにしてモータ減速時の極低速域における速度を検出していた。ここでは、ロータリーエンコーダ１０２の１回転あたりのパルス数をＮ、そのデューティを５０％として説明する。
【００１６】
図２はモータ減速時の極低速域におけるロータリーエンコーダ１０２のパルス信号を示すタイミングチャートである。図２において、時刻Ｔ０から時刻Ｔ１までのパルスエッジ間の時間τ１を用いて、時刻Ｔ０から時刻Ｔ１の期間のモータ平均回転速度は、
ω１＝１／２Ｎτ１  ・・・（１）
として算出することができる。
【００１７】
なお、ここでは、ロータリーエンコーダ１０２のデューティを５０％として式（１）を導いているが、パルスエッジ間の時間をτ、ロータリーエンコーダの１回転あたりのパルス数をＮ、そのデューティをＤ％とすると、前記時間τにおけるモータ平均回転速度ωは、ω＝Ｄ／１００Ｎτとして算出できる。
【００１８】
速度検出部１０５において、時刻Ｔ１にパルスエッジを検知した場合、その前のパルスエッジ検出時刻Ｔ０からの経過時間τ１を測定することにより、前記式（１）に基づいてモータ回転速度を検出すことができる。これにより、ロータリーエンコーダ１０２のパルスエッジを検出するたびに、モータ速度検出値を更新することができる。図２の例では時刻Ｔ１に、速度検出値をω１に更新することができる。
【００１９】
なお、パルスエッジ間の時間の測定には、マイコンのインプットキャプチャ機能を使用することができる。また、一定時間τＬパルスエッジを検出しない状態が継続した場合は、速度検出値をゼロとする。
【００２０】
図３は図２に示したロータリーエンコーダパルスの出力波形に対応する速度検出手順を示すフローチャートであり、モータ速度制御用マイコンのソフトウエアにより実行される。図４は図２のロータリーエンコーダパルスの出力波形が得られた場合の図３の速度検出手順に基づく速度検出値を示したタイミングチャートである。
【００２１】
図３において、処理が開始され、ロータリーエンコーダ１０２のパルス信号の立ち下りによるインプットキャプチャ（割り込み）が発生（Ｔ１）すると（ステップＳ１）、タイマカウンタにより前回のインプットキャプチャ発生（Ｔ０）からの経過時間（τ１）を計測する（ステップＳ２）。
【００２２】
そして、前記式（１）によって時刻Ｔ１でのモータ１０１の回転速度ω１（＝１／２Ｎτ１）を算出し、検出速度ωをω１に更新し（ステップＳ３）、タイマカウントをクリアして（ステップＳ４）次の割り込みの発生を待つ。
【００２３】
ここで、時刻Ｔ１における検出速度（速度検出値）ω１は、次のパルスエッジの立ち上がり（時刻Ｔ２）まで保持するため、ロータリーエンコーダ１０２のパルスエッジを長時間検出できない極低速域では、検出誤差が発生した状態が長時間継続する可能性がある。
【００２４】
なお、図４では、時刻Ｔ２における検出速度（１／２Ｎτ２）を時刻Ｔ３まで維持し、時刻Ｔ３における検出速度（１／２τ３）を時刻Ｔ４まで維持している。また、時刻Ｔ３から時刻Ｔ４の間の時間τＬでパルスエッジを検出しなければ、速度ゼロと判定し、時刻Ｔ４以降は検出速度ωを０とする。
【００２５】
このように制御すると、極低速域において検出速度の更新までに時間を要し、速度検出精度が悪化する。エレベーターでは、この精度の悪化が目的の階床への到着時の乗り心地悪化（かご振動発生）や床レベル合わせの精度の悪化を招く原因となる。
【００２６】
そこで、本実施形態では、図２に示したようなロータリーエンコーダ１０２のパルス信号に対して、図５のフローチャートに示す速度検出手順で速度検出を行うようにした。これにより、図６のタイミングチャートに示すような速度検出値でフィードバック制御を行うことができる。
【００２７】
すなわち、図５において、パルスエッジの立ち下がりを検出した時刻Ｔ１にインプットキャプチャ（割り込み）が発生すると（ステップＳ１１：ＹＥＳ）、その前のパルスエッジの立ち上がりを検出した時刻Ｔ０からの時間τ１をタイマカウンタにより測定し、前回インプットキャプチャ発生（時刻Ｔ０）からの経過時間τ（図６では、τ１）を計測する（ステップＳ１２）。次いで、式（１）からモータ１０１の回転速度を算出し、検出速度ωをこの値ω１（＝１／２Ｎτ１）に更新し（ステップＳ１３）、タイマカウントをクリアする（ステップＳ１４）。
【００２８】
そして、時間２τ１経過後に割り込みが発生するようにコンペアマッチ設定を更新し（ステップＳ１５）、次の割り込みの発生を待つ。
【００２９】
ステップＳ１１でインプットキャプチャ（割り込み）発生がない場合、インプットキャプチャ後、時間２τ１が経過した時点（時刻Ｔ１’）で、コンペアマッチ（割り込み）が発生する（ステップＳ１６）。すなわち、時刻Ｔ１から時間（τ１×２）が経過した時点で、いまだ時刻Ｔ１以降にパルスエッジを検出していない場合、モータ１０１の回転速度は検出速度の１／２以下となっているはずであるから、モータ検出速度を（１／４Ｎτ１）に更新する（ステップＳ１７）。その後、コンペアマッチの設定を解除し（ステップＳ１８）、次の割り込みの発生を待つ。
【００３０】
他方、時刻Ｔ２にてパルスエッジの立ちあがりを検出した場合（ステップＳ１１：ＹＥＳ）は、時刻Ｔ１から時刻Ｔ２までの時間τ２を用いて、モータ速度を
ω２＝（１／２Ｎτ２）
によって算出し、検出速度（速度検出値ω）を更新する（ステップＳ１２，Ｓ１３）。以下、同様に、時刻Ｔ３までにパルスエッジを検出しなければ、時間２τ２が経過した時点（時刻Ｔ２’）で、コンペアマッチ（割り込み）が発生する（ステップＳ１６）。すなわち、時刻Ｔ２から時間（τ２×２）が経過した時点で、いまだ時刻Ｔ２以降にパルスエッジを検出していない場合、モータ１０１の回転速度は検出速度ω２の１／２以下となっているはずであるから、モータ検出速度を
ω２／２（＝１／４Ｎτ２）
に更新する（ステップＳ１７）。その後、コンペアマッチの設定を解除し（ステップＳ１８）、次の割り込みの発生を待つ。
【００３１】
時刻Ｔ３から時刻Ｔ４の間の時間τＬでパルスエッジを検出しなければ、速度ゼロと判定し、時刻Ｔ４以降は検出速度（速度検出）ωを０とする。また、図５のフローチャートでは、スタートからエンドまでの各処理が、割り込み発生のたびに繰り返されるので、時間τ、検出速度ωには、添え字は付していない。
【００３２】
なお、時刻Ｔ１からの（τ１×２）の時間経過の計測には、マイコンのコンベアマッチ機能を使用することができる。この速度検出方法によってロータリーエンコーダ１０２のパルスエッジを長時間検出できない極低速域であっても、時間経過と共に速度検出値１０６を更新することができる。
【００３３】
なお、本実施形態においては、モータ検出速度を（ω１／２）に更新しているが、この際の分母は「２」である必要はなく、例えば１より大きい実数「ａ」とすればよく、この場合、モータ検出速度を（ω１／ａ）に更新することになる。
【００３４】
以上のように、本実施形態によれば、モータ速度制御用マイコン１０４内の速度検出部１０５でパルスエッジ間の時間τが計測され、モータ回転速度ωが検出された後であって、次のパルスエッジを得る前に、当該次のパルスエッジを得る前のパルスエッジ間の時間τのａ倍（ａは１より大きい実数）の時間が経過したとき、モータ回転速度の１／ａの回転速度を前記時間経過時のモータ回転速度として検出するので、高価なロータリーエンコーダを使用せずに、モータの極低速領域の速度検出精度を向上させることができる。
【００３５】
なお、本発明は前述した実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であり、特許請求の範囲に記載された技術思想に含まれる技術的事項の全てが本発明の対象となる。前記実施例は、好適な例を示したものであるが、当業者ならば、本明細書に開示の内容から、各種の代替例、修正例、変形例あるいは改良例を実現することができ、これらは添付の特許請求の範囲に記載された技術的範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００３６】
１００  モータ速度制御回路
１０１  モータ
１０２  ロークリーエンコーダ
１０３  パルス信号
１０４  モータ速度制御用マイコン
１０５  速度検出部
１０６  モータ検出部
τ、τ１、τ２、τ３、τＬ  パルスエッジ間の時間
【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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