(57)【要約】      （修正有）【課題】回転子の回転によって生じる磁束密度の変化に応じた信号に基づいて回転子の回転位相を検知する際の検知精度を向上すること。【解決手段】回転子の回転に応じた正弦波に基づいて異なる位相で生成された一次位相信号ＰＨＳ＿Ａ、ＰＨＳ＿Ｂ夫々の信号状態が変化するタイミングにおける他の一次位相信号の信号状態に基づき、他の一次位相信号の信号状態のエラーを判断し、他の一次位相信号の信号状態のエラーが判断された場合に、複数の一次位相信号の信号状態を補正して、回転体の回転を検知するための位相信号として出力することを特徴とする。【選択図】図４
2017042019.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転体の回転に応じて出力され、回転体の回転周期に応じた周期の波形を有する検知信号に基づいて前記回転体の回転を検知する回転検知装置であって、
前記検知信号に基づき、前記回転体の回転に応じて信号状態が変化する複数の信号であって互いに位相の異なる一次位相信号を生成する一次位相信号生成部と、
複数の前記一次位相信号の信号状態が変化するタイミングを検知する信号状態変化タイミング検知部と、
検知された前記一次位相信号の信号状態が変化するタイミングにおける他の一次位相信号の信号状態に基づき、前記他の一次位相信号の信号状態のエラーを判断するエラー判断部と、
前記他の一次位相信号の信号状態のエラーが判断された場合に、複数の前記一次位相信号の信号状態を補正して、前記回転体の回転を検知するための位相信号として出力する位相信号補正部とを含むことを特徴とする回転検知装置。
【請求項２】
前記信号状態変化タイミング検知部は、複数の前記一次位相信号の信号状態の変化に応じたパルス信号である信号状態変化タイミングパルス信号を出力し、
前記エラー判断部は、前記信号状態変化タイミングパルス信号に基づいて前記他の一次位相信号の信号状態を参照することを特徴とする請求項１に記載の回転検知装置。
【請求項３】
前記信号状態変化タイミング検知部は、複数の前記一次位相信号毎に、信号レベルの立ち上がりタイミング及び立ち下がりタイミング夫々を個別に示す複数の前記信号状態変化タイミングパルス信号を出力し、
前記エラー判断部は、夫々の前記信号状態変化タイミングパルス信号と、夫々の前記信号状態変化タイミングパルス信号に関連付けられた前記一次位相信号の信号状態とに基づいて前記一次位相信号のエラーを示すエラー検知信号を出力し、
前記位相信号補正部は、前記エラー検知信号に基づいて複数の前記一次位相信号の信号状態を補正することを特徴とする請求項２に記載の回転検知装置。
【請求項４】
前記位相信号補正部は、前記エラー検知信号に基づき、前記信号状態変化タイミングパルス信号の元となる前記一次位相信号の信号状態の変化タイミングを調整すると共に、前記エラー検知信号に基づいて前記他の一次位相信号の信号状態を反転させることを特徴とする請求項３に記載の回転検知装置。
【請求項５】
前記位相信号補正部は、前記エラー検知信号のパルス幅が調整されたパルス幅調整信号を取得し、パルス幅調整信号のパルス幅の間、前記他の一次位相信号の信号状態を反転させることを特徴とする請求項４に記載の回転検知装置。
【請求項６】
前記検知信号は、位相の異なる複数の正弦波の信号が、互いの大小関係に基づいて選択されて出力されることにより生成された信号であり、
前記一次位相信号生成部は、前記検知信号の信号強度を、異なる複数の閾値とを比較することにより複数の前記閾値と前記検知信号との大小関係を示す信号を生成し、生成した前記大小関係を示す信号に基づいて信号状態を変化させて前記一次位相信号を生成することを特徴とする請求項１乃至５いずれか１項に記載の回転検知装置。
【請求項７】
請求項１乃至６いずれか１項に記載の回転検知装置による前記回転体の回転の検知結果に基づいて前記回転体を回転駆動する回転駆動装置。
【請求項８】
請求項７に記載の回転駆動装置及び前記回転駆動装置によって回転駆動される回転体を含むモータ装置。
【請求項９】
回転体の回転に応じて出力され、回転体の回転周期に応じた周期の波形を有する検知信号に基づいて前記回転体の回転を検知する回転検知方法であって、
前記検知信号に基づき、前記回転体の回転に応じて信号状態が変化する複数の信号であって互いに位相の異なる一次位相信号を生成し、
複数の前記一次位相信号の信号状態が変化するタイミングを検知し、
検知された前記一次位相信号の信号状態が変化するタイミングにおける他の一次位相信号の信号状態に基づき、前記他の一次位相信号の信号状態のエラーを判断し、
前記他の一次位相信号の信号状態のエラーが判断された場合に、複数の前記一次位相信号の信号状態を補正して、前記回転体の回転を検知するための位相信号として出力することを特徴とする回転検知方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
回転検知装置、回転駆動装置、モータ装置及び回転検知方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ブラシレスモータ等において回転子の回転位置を制御する場合、回転子の回転位相を検知し、その検知結果に基づいて制御を行う必要がある。回転子の回転位置を検知する方法として、回転子の回転に応じた磁束密度の変化に応じて連続的に変化するセンサ信号を複数の閾値と夫々比較し、その比較結果に応じて生成される矩形波に基づいて位相を検知する方法がある（例えば、特許文献１参照）。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
回転子の回転位置を検知するための方法としては、光学式エンコーダーを用いる方法が一般的であったが、特許文献１に開示された方法によれば、光学式エンコーダーのための部品を削減可能である。他方、特許文献１の方法を用いる場合、センサの検知性能のバラつきや、回転子の磁束のバラつきなどにより、センサ信号の振幅にモータ毎の個体差が生じる。
【０００４】
このような振幅のバラつきにより、センサ信号の振幅が本来到達するはずの閾値に到達しない場合には、センサ信号が閾値を通過することによって発生する検知信号が発生しなくなる。その結果、センサ信号と閾値との比較結果に応じて生成される矩形波の矩形の数が、本来の数よりも少なくなり、回転子の位相の検知結果が不正確なものとなってしまう。
【０００５】
本発明は、上記実情を考慮してなされたものであり、回転子の回転によって生じる磁束密度の変化に応じた信号に基づいて回転子の回転位相を検知する際の検知精度を向上することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明の一態様は、回転体の回転に応じて出力され、回転体の回転周期に応じた周期の波形を有する検知信号に基づいて前記回転体の回転を検知する回転検知装置であって、前記検知信号に基づき、前記回転体の回転に応じて信号状態が変化する複数の信号であって互いに位相の異なる一次位相信号を生成する一次位相信号生成部と、複数の前記一次位相信号の信号状態が変化するタイミングを検知する信号状態変化タイミング検知部と、検知された前記一次位相信号の信号状態が変化するタイミングにおける他の一次位相信号の信号状態に基づき、前記他の一次位相信号の信号状態のエラーを判断するエラー判断部と、前記他の一次位相信号の信号状態のエラーが判断された場合に、複数の前記一次位相信号の信号状態を補正して、前記回転体の回転を検知するための位相信号として出力する位相信号補正部とを含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、回転子の回転によって生じる磁束密度の変化に応じた信号に基づいて回転子の回転位相を検知する際の検知精度を向上することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施形態に係る回転検知装置を含む回転駆動装置の全体構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施形態に係る第２の位相検知部における論理を示す図である。
【図３】本発明位の実施形態に係る増幅信号と選択増幅信号との関係を示す図である。
【図４】本発明の実施形態に係る回転駆動装置に含まれるデジタル演算部の機能構成を示すブロック図である。
【図５】本発明の実施形態に係る回転検知装置において処理される信号を示すタイミングチャートである。
【図６】本発明の実施形態に係る回転検知装置において解決されるエラーの態様を示すタイミングチャートである。
【図７】本発明の実施形態に係る回転検知装置におけるエラー検知の原理を示す図である。
【図８】本発明の実施形態に係る回転検知装置におけるエラー検知の原理を示す図である。
【図９】本発明の実施形態に係る回転検知装置におけるエラー態様を示す図である。
【図１０】本発明の実施形態に係る回転検知装置におけるエラーの補正態様を示す図である。
【図１１】本発明の実施形態に係る回転検知装置における信号状態が正常な場合を示すタイミングチャートである。
【図１２】本発明の実施形態に係る回転検知装置における信号状態にエラーが発生した場合に補正が行われた状態を示すタイミングチャートである。
【図１３】本発明の実施形態に係るモータ制御回路の機能構成を示すブロック図である。
【図１４】本発明の実施形態に係るモータ制御回路における信号状態を示すタイミングチャートである。
【図１５】本発明の実施形態に係るモータ駆動部の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。本実施形態においては、３相のブラシレスモータを回転駆動装置の例とし、回転子であるローターの回転位置を検知する回転検知装置を内部に含む場合を例として説明する。本実施形態に係る回転検知装置は、回転に応じて出力されるセンサ信号の振幅のバラつきに基づく検知エラーを補正するための構成に特徴を有する。
【００１０】
図１は、本実施形態に係るモータ装置である３相のブラシレスモータの全体構成を示すブロック図である。図１に示すように、本実施形態に係るブラシレスモータは、回転子１、Ｕ相センサ２、Ｖ相センサ３、Ｗ相センサ４、第１の位相検知部５、信号増幅部６、信号選択部７、第２の位相検知部８、閾値判断部９、パルス幅調整部１０、モータ制御コントローラ１１、モータ駆動部１２及びデジタル演算部１００を含む。
【００１１】
Ｕ相センサ２、Ｖ相センサ３、Ｗ相センサ４は、夫々回転体である回転子１の回転位置に応じて差動センサ信号Ｕ１＋、Ｕ１−、Ｖ１＋、Ｖ１−、Ｗ１＋、Ｗ１−を出力する。これにより、回転体の回転周期に応じた信号が出力される。各差動センサ信号は、第１の位相検知部５及び信号増幅部６に夫々入力される。第１の位相検知部５は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相夫々の差動信号毎に比較器を備え、各比較器は夫々、差動信号の比較結果信号ＣＯＭＰ＿Ｕ、ＣＯＭＰ＿Ｖ、ＣＯＭＰ＿Ｗを出力する。
【００１２】
信号増幅部６は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相夫々の差動信号毎に増幅器を備えている。これにより、信号増幅部６は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相夫々の差動信号を増幅し且つシングルエンド信号に変換して増幅信号Ｕ２、Ｖ２、Ｗ２を出力する。増幅信号Ｕ２、Ｖ２、Ｗ２は、信号選択部７、第２の位相検知部８に夫々入力される。
【００１３】
信号選択部７は、デジタル演算部１００から入力される選択信号ＳＥＬに基づき、増幅信号Ｕ２、Ｖ２、Ｗ２のいずれかを選択して、選択増幅信号Ｘとして出力する。選択増幅信号Ｘは、閾値判断部９に入力される。
【００１４】
第２の位相検知部８は、Ｕ２とＶ２、Ｖ２とＷ２、Ｗ２とＵ２の組合せ毎に比較器を備え、正弦波状に変化する各信号のその時点での信号強度の大小関係の比較結果に応じた比較信号ＵＶ、ＶＷ、ＷＵを出力する。図２は、第２の位相検知部８におけるＵ２、Ｖ２、Ｗ２の信号状態に応じた論理を示す図である。図２に示すように、例えば“Ｕ２＞Ｖ２”の場合には、“ＵＶ＝Ｈｉｇｈ”となる。比較信号ＵＶ、ＶＷ、ＷＵは、デジタル演算部１００に入力される。
【００１５】
デジタル演算部１００は、図２に示すような論理に従って出力される比較信号ＵＶ、ＶＷ、ＷＵに基づき、選択信号ＳＥＬを出力する。図３は、正弦波であるＵ２、Ｖ２、Ｗ２の信号状態と、信号選択部７が選択して出力する選択増幅信号Ｘを示す図である。図３においては、Ｕ２が細い実線で、Ｖ２が破線で、Ｗ２が一点鎖線で、Ｘが太い実線で示されている。
【００１６】
デジタル演算部１００は、信号選択部７によるＵ２、Ｖ２、Ｗ２の選択結果が図３の通りになるように、比較信号ＵＶ、ＶＷ、ＷＵに基づいて選択信号ＳＥＬを出力する。
【００１７】
閾値判断部９は、図３に示すような選択増幅信号Ｘを複数の閾値と比較し、複数の閾値夫々との比較結果を示す閾値信号ＴＨＲを出力する。閾値信号ＴＨＲはデジタル演算部１００に入力される。閾値判断部９及び閾値信号ＴＨＲについては後に詳述する。
【００１８】
デジタル演算部１００は、上述した選択信号ＳＥＬの出力機能の他、閾値信号ＴＨＲに基づく位相信号ＰＨＳの生成機能等、各種デジタル信号の処理機能を含む。デジタル演算部１００に含まれる機能のうち、閾値信号ＴＨＲに基づいて位相信号ＰＨＳを生成する際の位相検知エラーの補正機能が本実施形態に係る要旨の１つである。
【００１９】
パルス幅調整部１０は、デジタル演算部１００によって出力されるパルス信号のパルス幅を調整してデジタル演算部１００に返す。詳細については後述する。
【００２０】
モータ制御コントローラ１１は、デジタル演算部１００から出力される位相信号ＰＨＳに基づき、回転子１を回転させるためのＰＷＭ信号を生成して出力する。ＰＷＭ信号はデジタル演算部１００に入力され、デジタル演算部１００によってスイッチ信号ＵＨ、ＵＬ、ＶＨ、ＶＬ、ＷＨ、ＷＬに変換されて出力され、モータ駆動部１２に入力される。
【００２１】
モータ駆動部１２は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相夫々に対応するスイッチ素子を含む。このスイッチ素子は、デジタル演算部１００から入力されるスイッチ信号ＵＨ、ＵＬ、ＶＨ、ＶＬ、ＷＨ、ＷＬに基づいてオンオフが切り替えられ、その切り替え状態に応じて回転子１を回転駆動するためのコイルに電流が供給される。
【００２２】
次に、本実施形態に係るデジタル演算部１００の機能について図４を参照して説明する。図４に示すように、本実施形態に係るデジタル演算部１００は、選択信号生成回路１０１、一次位相信号生成回路１０２、エッジ判断回路１０３、エラー判断回路１０４、論理和回路１０５、位相信号補正回路１０６、排他的論理和回路１０７及びモータ制御回路１０８を含む。
【００２３】
選択信号生成回路１０１は、上述した比較信号ＵＶ、ＶＷ、ＷＵに基づき、信号選択部７において図３に示すような信号の選択が実現されるように選択信号ＳＥＬを出力する。
【００２４】
一次位相信号生成回路１０２は、上述した閾値信号ＴＨＲに基づき、一次位相信号ＰＨＳ＿Ａ及びＰＨＳ＿Ｂを生成して出力する。即ち、一次位相信号生成回路１０２が一次位相信号生成部として機能する。一次位相信号ＰＨＳ＿Ａ及びＰＨＳ＿Ｂは、エッジ判断回路１０３、エラー判断回路１０４及び位相信号補正回路１０６に夫々入力される。一次位相信号ＰＨＳ＿Ａ、ＰＨＳ＿Ｂの詳細や生成態様については後述する。
【００２５】
エッジ判断回路１０３は、一次位相信号生成回路１０２から出力された一次位相信号ＰＨＳ＿Ａ、ＰＨＳ＿Ｂの信号レベルの立ち上がり及び立ち下りを判断してエッジ検知信号ＥＤＧ＿１、ＥＤＧ＿２、ＥＤＧ＿３、ＥＤＧ＿４を出力する。即ち、エッジ判断回路１０３が、一次位相信号の信号状態の変化タイミングを検知する信号状態変化タイミング検知部として機能する。そして、エッジ検知信号ＥＤＧ＿１、ＥＤＧ＿２、ＥＤＧ＿３、ＥＤＧ＿４が、信号状態変化タイミングパルス信号として用いられる。エッジ検知信号ＥＤＧ＿１、ＥＤＧ＿２、ＥＤＧ＿３、ＥＤＧ＿４は、エラー判断回路１０４に入力される。
【００２６】
エラー判断回路１０４は、一次位相信号ＰＨＳ＿Ａ、ＰＨＳ＿Ｂの信号状態のエラーを判断する。即ち、エラー判断回路１０４が、エラー判断部として機能する。そのため、エラー判断回路１０４は、エッジ検知信号ＥＤＧ＿１、ＥＤＧ＿２、ＥＤＧ＿３、ＥＤＧ＿４に基づいて一次位相信号ＰＨＳ＿Ａ、ＰＨＳ＿Ｂの立ち上がりタイミング及び立ち下がりタイミングを認識する。そして、認識したタイミングにおける一次位相信号ＰＨＳ＿Ａ、ＰＨＳ＿Ｂの信号状態を参照し、信号状態が正常であるか否か判断する。その結果、エラー判断回路１０４は、エラー検知信号ＥＲＲ＿１、ＥＲＲ＿２、ＥＲＲ＿３、ＥＲＲ＿４を出力する。
【００２７】
論理和回路１０５は、エラー検知信号ＥＲＲ＿１、ＥＲＲ＿２、ＥＲＲ＿３、ＥＲＲ＿４の論理和を合成エラー検知信号ＥＲＲとして出力する。合成エラー検知信号ＥＲＲは、位相信号補正回路１０６及び図１に示すパルス幅調整部１０に入力される。
【００２８】
パルス幅調整部１０は、合成エラー検知信号ＥＲＲのパルス幅を調整し、パルス幅調整信号ＥＲＲ´として出力する。これにより、デジタル演算部１００の位相信号補正回路１０６に、合成エラー検知信号ＥＲＲのパルス幅が調整されたパルス幅調整信号ＥＲＲ´が入力される。
【００２９】
位相信号補正回路１０６は、一次位相信号ＰＨＳ＿Ａ、ＰＨＳ＿Ｂを、合成エラー検知信号ＥＲＲ及びパルス幅調整信号ＥＲＲ´に基づいて補正し、補正後位相信号ＰＨＳ＿Ａ´、ＰＨＳ＿Ｂ´として出力する。補正後位相信号ＰＨＳ＿Ａ´、ＰＨＳ＿Ｂ´は、排他的論理和回路１０７に入力される。
【００３０】
排他的論理和回路１０７は、補正後位相信号ＰＨＳ＿Ａ´、ＰＨＳ＿Ｂ´の排他的論理和を位相信号ＰＨＳとして出力する。この位相信号ＰＨＳが、回転子１の回転位置を検知するための信号として用いられる。即ち、位相信号補正回路１０６及び排他的論理和回路１０７が連動して、位相信号補正部として機能する。また、デジタル演算部１００に含まれる機能のうち、位相信号ＰＨＳを生成するための機能が回転検知装置として機能する。また、モータ制御コントローラ１１からモータ駆動部１２まで含む構成により回転駆動装置が構成される。
【００３１】
位相信号ＰＨＳは上述したようにモータ制御コントローラ１１に入力され、モータ制御コントローラ１１によってＰＷＭ信号がデジタル演算部１００のモータ制御回路１０８に入力される。モータ制御回路１０８は、入力されたＰＷＭ信号に基づいて上述したようにスイッチ信号ＵＨ、ＵＬ、ＶＨ、ＶＬ、ＷＨ、ＷＬを生成して出力する。
【００３２】
次に、本実施形態に係る位相信号ＰＨＳの生成原理について説明する。図５は、位相信号が正常である場合の増幅信号Ｕ２、Ｖ２、Ｗ２、選択増幅信号Ｘ、一次位相信号ＰＨＳ＿Ａ、ＰＨＳ＿Ｂを示すタイミングチャートである。図５に示すように、増幅信号Ｕ２、Ｖ２、Ｗ２は、互いに１２０°の位相差で信号選択部７に入力される。
【００３３】
これに対して、図３において説明したように、選択信号ＳＥＬに基づく信号選択部７の切り替え動作により、太い実線で示す選択増幅信号Ｘが出力されて閾値判断部９に入力される。図５においては、一次位相信号ＰＨＳ＿Ａの立ち上がり、立ち下がりの判断のための閾値が点線で、一次位相信号ＰＨＳ＿Ｂの立ち上がり、立ち下がりの判断のための閾値が破線で、夫々複数描画されている。
【００３４】
閾値判断部９においては、夫々の閾値に対応した比較器が、選択増幅信号Ｘのその時点での信号強度を示す電圧と閾値に対応した電圧との比較結果に基づくＨｉｇｈ／Ｌｏｗ信号である閾値信号ＴＨＲを、夫々の閾値毎に出力する。閾値信号ＴＨＲは、デジタル演算部１００の一次位相信号生成回路１０２に入力される。
【００３５】
一次位相信号生成回路１０２は、閾値信号ＴＨＲに含まれる夫々のＨｉｇｈ／Ｌｏｗ信号に基づき、図５に示すように一次位相信号ＰＨＳ＿Ａ、ＰＨＳ＿Ｂを生成して出力する。一次位相信号ＰＨＳ＿Ａ、ＰＨＳ＿Ｂは、図５に示すように、半周期毎にＨｉｇｈ／Ｌｏｗの信号状態が変化する矩形波である。そして、一次位相信号ＰＨＳ＿Ａ、ＰＨＳ＿Ｂとは、１／４周期ずれて出力される。換言すると、閾値判断部９における各閾値は、選択増幅信号Ｘに基づいて図５に示すような一次位相信号ＰＨＳ＿Ａ、ＰＨＳ＿Ｂが生成されるように設定される。
【００３６】
本実施形態に係るデジタル演算部１００は、原則として、図５に示すような一次位相信号ＰＨＳ＿Ａ、ＰＨＳ＿Ｂの排他的論理和を取って出力することにより、位相信号ＰＨＳを生成する。これにより、位相信号ＰＨＳは、図５において“ＸＯＲ”として示すように、一次位相信号ＰＨＳ＿Ａ、ＰＨＳ＿Ｂの設計通りの周期の半分の周期でＨｉｇｈ／Ｌｏｗの信号状態が変化する矩形波となる。この位相信号ＰＨＳの立ち上がり、立ち下がりの回数がカウントされることにより、回転子１の回転位置が検知される。
【００３７】
図６は、図５の正常な状態に対して、増幅信号Ｕ２、Ｖ２、Ｗ２の振幅が設計通りの電圧に到達せずに、エラーが発生する場合の例を示す図である。増幅信号Ｕ２、Ｖ２、Ｗ２の振幅が設計通りの電圧に到達しない場合、図６に示すように、選択増幅信号Ｘが、閾値判断部９において設定されている閾値に到達しない状態が生じる。その結果、回転子１の所定角度の回転に応じて本来発生する一次位相信号ＰＨＳ＿Ａ、ＰＨＳ＿Ｂの立ち上がり及び立ち下がり、即ちエッジの数が少なくなる。
【００３８】
一次位相信号ＰＨＳ＿Ａ、ＰＨＳ＿Ｂのエッジの数が設計よりも少ない場合、その排他的論理和である位相信号ＰＨＳのエッジの数も少なくなり、位相の検知結果に誤差が生じることとなる。図６の例においては、増幅信号Ｖ２の振幅が設計よりも小さい場合を例としており、それにより、閾値判断部９における最も高い閾値を選択増幅信号Ｘが超えない状態が発生している。
【００３９】
結果的に、図６においてエラー区間として示す位置において本来であれば発生する一次位相信号ＰＨＳ＿Ｂのエッジが発生せず、排他的論理和である位相信号ＰＨＳのエッジの数が本来よりも少なくなっている。このような状態に対応し、位相信号ＰＨＳのエッジの数の減少を補正することが本実施形態に係る要旨の１つである。
【００４０】
図７は、一次位相信号ＰＨＳ＿Ａ、ＰＨＳ＿Ｂの状態に応じたエラー判断の原理を示す図である。デジタル演算部１００においては、エッジ判断回路１０３が図７に丸印で示すように一次位相信号ＰＨＳ＿Ａ、ＰＨＳ＿Ｂのエッジを判断し、エッジ検知信号ＥＤＧ＿１、ＥＤＧ＿２、ＥＤＧ＿３、ＥＤＧ＿４を出力する。エッジ検知信号ＥＤＧ＿１、ＥＤＧ＿２、ＥＤＧ＿３、ＥＤＧ＿４（以降、総じて「エッジ検知信号ＥＤＧ」とする）は、夫々一次位相信号ＰＨＳ＿Ａ、ＰＨＳ＿Ｂの立ち上がり、立ち下がりのいずれかに対応している。
【００４１】
エラー判断回路１０４は、エッジ検知信号ＥＤＧに基づいて認識される一次位相信号ＰＨＳ＿Ａ若しくはＰＨＳ＿Ｂのエッジタイミングにおける、他方の一次位相信号のＨｉｇｈ／Ｌｏｗ状態に基づいてエラーを判断する。例えば、図７の例の場合、一次位相信号ＰＨＳ＿Ａの立ち下がりタイミングにおいて、一次位相信号ＰＨＳ＿Ｂの信号状態は“Ｌｏｗ”が正常な状態である。
【００４２】
図８は、一次位相信号ＰＨＳ＿Ａと一次位相信号ＰＨＳ＿Ｂとの位相のずれ方向が図７とは逆の場合の例を示す図である。図８の場合、一次位相信号ＰＨＳ＿Ａの立ち下がりタイミングにおいて、一次位相信号ＰＨＳ＿Ｂの信号状態は“Ｈｉｇｈ”が正常な状態である。
【００４３】
図９は、図７の場合において、図６において説明したエラーにより、一次位相信号ＰＨＳ＿Ａの矩形が１つ減少した場合の例を示す図である。この場合、図９において“ＸＯＲ”で示すように、排他的論理和の信号におけるエッジも減少することとなる。
【００４４】
図７の例の場合、一次位相信号ＰＨＳ＿Ｂの立ち上がりタイミングにおける一次位相信号ＰＨＳ＿Ａの状態は“Ｌｏｗ”が正常な状態である。これに対して、図９に示すように、エラーが発生することによって、一次位相信号ＰＨＳ＿Ｂの立ち上がりタイミングにおける一次位相信号ＰＨＳ＿Ａの状態が“Ｈｉｇｈ”となっている。エラー判断回路１０４は、このように信号状態が設計とは異なる状態であることに基づいて、増幅信号Ｕ２、Ｖ２、Ｗ２の振幅の低下に基づく位相検知エラーを判断する。
【００４５】
図１０は、図９に示すようなエラーが発生した場合において、一次位相信号ＰＨＳ＿Ａ、ＰＨＳ＿Ｂが夫々補正された状態を示すタイミングチャートである。図１０においては、補正前の信号状態が破線で示され、一次位相信号ＰＨＳ＿Ａの補正後の信号は位相信号ＰＨＳ＿Ａ´、一次位相信号ＰＨＳ＿Ｂの補正後の信号は位相信号ＰＨＳ＿Ｂ´である。
【００４６】
補正後の位相信号ＰＨＳ＿Ａ´は、原則として一次位相信号ＰＨＳ＿Ａと同一であり、ＰＨＳ＿Ｂ´も同様に一次位相信号ＰＨＳ＿Ｂと同一である。そして、一次位相信号ＰＨＳ＿Ａ、ＰＨＳ＿Ｂのエッジにおいてエラーが検知されると、他方の一次位相信号の“Ｈｉｇｈ／Ｌｏｗ”が切り替えられると共に、判断対象となったエッジのエッジタイミングが遅延される。
【００４７】
図１０の場合、一次位相信号ＰＨＳ＿Ｂの立ち上がりタイミングにおいてエラーが検知されるため、一次位相信号ＰＨＳ＿Ａが“Ｈｉｇｈ”であることに対して、位相信号ＰＨＳ＿Ａ´は、“Ｌｏｗ”に切り替えられる。また、位相信号ＰＨＳ＿Ｂは、一次位相信号ＰＨＳ＿Ｂのエッジタイミングよりも遅らせられる。これにより、図１０に“ＸＯＲ”で示すように、排他的論理和の矩形の数が本来の数と同一の数となる。
【００４８】
次に、本実施形態に係るエッジ判断回路１０３、エラー判断回路１０４、論理和回路１０５、位相信号補正回路１０６、排他的論理和回路１０７の機能について図１１を参照して説明する。図１１は、図７の場合におけるエッジ検知信号ＥＤＧ、エラー検知信号ＥＲＲ＿１、ＥＲＲ＿２、ＥＲＲ＿３、ＥＲＲ＿４、合成エラー検知信号ＥＲＲを示すタイミングチャートである。
【００４９】
図１１に示すように、エッジ判断回路１０３は、入力される一次位相信号ＰＨＳ＿Ａ、ＰＨＳ＿Ｂのエッジに基づき、エッジ検知信号ＥＤＧ＿１、ＥＤＧ＿２、ＥＤＧ＿３、ＥＤＧ＿４を生成して出力する。図１１の例においては、エッジ検知信号ＥＤＧ＿１は一次位相信号ＰＨＳ＿Ａの立ち下がりに対応している。エッジ検知信号ＥＤＧ＿２は、一次位相信号ＰＨＳ＿Ｂの立ち上がりに対応している。エッジ検知信号ＥＤＧ＿３は、一次位相信号ＰＨＳ＿Ａの立ち上がりに対応している。エッジ検知信号ＥＤＧ＿４は、一次位相信号ＰＨＳ＿Ｂの立ち下がりに対応している。
【００５０】
エラー判断回路１０４は、エッジ検知信号ＥＤＧ＿１、ＥＤＧ＿２、ＥＤＧ＿３、ＥＤＧ＿４と一次位相信号ＰＨＳ＿Ａ、ＰＨＳ＿Ｂとに基づき、エラー検知信号ＥＲＲ＿１、ＥＲＲ＿２、ＥＲＲ＿３、ＥＲＲ＿４を生成して出力する。
【００５１】
図１１の場合、エラー判断回路１０４は、一次位相信号ＰＨＳ＿Ｂとエッジ検知信号ＥＤＧ＿１との論理積としてエラー検知信号ＥＲＲ＿１を出力する。また、一次位相信号ＰＨＳ＿Ａとエッジ検知信号ＥＤＧ＿２との論理積としてエラー検知信号ＥＲＲ＿２を出力する。また、一次位相信号ＰＨＳ＿Ｂの反転信号とエッジ検知信号ＥＤＧ＿３との論理積としてエラー検知信号ＥＲＲ＿３を出力する。また、一次位相信号ＰＨＳ＿Ａの反転信号とエッジ検知信号ＥＤＧ＿４との論理積としてエラー検知信号ＥＲＲ＿４を出力する。これらの信号の組み合わせが、信号状態変化タイミングパルス信号であるエッジ検知信号と一次位相信号との関連付けである。
【００５２】
エラー検知信号ＥＲＲ＿１、ＥＲＲ＿２、ＥＲＲ＿３、ＥＲＲ＿４は、エッジ検知信号ＥＤＧの立ち上がりタイミングにおいて、他方の一次位相信号の“Ｈｉｇｈ／Ｌｏｗ”の信号状態が設計道理でない場合に、“Ｈｉｇｈ”となる。換言すると、エラー判断回路１０４は、そのようにエラー検知信号ＥＲＲ＿１、ＥＲＲ＿２、ＥＲＲ＿３、ＥＲＲ＿４を生成して出力する。
【００５３】
図１１の場合、一次位相信号ＰＨＳ＿Ａ、ＰＨＳ＿Ｂの信号状態が設計通りの正常な状態であるため、エラー検知信号ＥＲＲ＿１、ＥＲＲ＿２、ＥＲＲ＿３、ＥＲＲ＿４はいずれも“Ｌｏｗ”のままである。従って、それらの論理和を出力する論理和回路１０５の出力である合成エラー検知信号ＥＲＲも“Ｌｏｗ”のままである。
【００５４】
次に、図１２を参照して、図９、１０の場合におけるエラー判断回路１０４、論理和回路１０５、位相信号補正回路１０６、排他的論理和回路１０７の機能について説明する。
【００５５】
図１２に示すように、一次位相信号ＰＨＳ＿Ａの矩形が１つ欠損することにより、エッジ検知信号ＥＤＧ＿１、ＥＤＧ＿３のパルスが夫々１つ欠損する。また、一次位相信号ＰＨＳ＿Ｂの立ち上がりタイミングにおいては、一次位相信号ＰＨＳ＿Ａは“Ｌｏｗ”であることが正常な状態であるが、“Ｈｉｇｈ”となるタイミングが発生する。
【００５６】
その結果、一次位相信号ＰＨＳ＿Ａとエッジ検知信号ＥＤＧ＿２との論理積であるエラー検知信号ＥＲＲ＿２にパルスが発生する。そのパルスは、エラー検知信号ＥＲＲ＿１〜ＥＲＲ＿４の論理和である合成エラー検知信号ＥＲＲにおいても発生する。
【００５７】
合成エラー検知信号ＥＲＲは、デジタル演算部１００とは別に設けられたパルス幅調整部１０及び位相信号補正回路１０６に入力される。パルス幅調整部１０は、図１２に示すように、合成エラー検知信号ＥＲＲのパルス幅を延長してパルス幅調整信号ＥＲＲ´を生成し、デジタル演算部１００に入力する。
【００５８】
デジタル演算部１００においては、位相信号補正回路１０６が、図１２に示すように、エラー検知信号ＥＲＲ＿１〜ＥＲＲ＿４、合成エラー検知信号ＥＲＲ及びパルス幅調整信号ＥＲＲ´に基づいて位相信号ＰＨＳ＿Ａ´、ＰＨＳ＿Ｂ´を生成して出力する。
【００５９】
位相信号補正回路１０６は、エラー検知信号ＥＲＲ＿１〜ＥＲＲ＿４に基づいて、エッジ検知の元となった一次位相信号のエッジを遅延させる。図１２の場合、一次位相信号ＰＨＳ＿Ｂの立ち上がりタイミングが遅延されて位相信号ＰＨＳ＿Ｂ´となっている。エラー検知信号ＥＲＲ＿１、ＥＲＲ＿３であれば、一次位相信号ＰＨＳ＿Ａのエッジタイミングが遅延される。他方、エラー検知信号ＥＲＲ＿２、ＥＲＲ＿４であれば、一次位相信号ＰＨＳ＿Ｂのエッジタイミングが遅延される。
【００６０】
また、位相信号補正回路１０６は、パルス幅調整信号ＥＲＲ´に基づき、エッジ検知の元となった一次位相信号とは異なるもう一方の一次位相信号の“Ｈｉｇｈ／Ｌｏｗ”状態を反転させる。図１２の場合、一次位相信号ＰＨＳ＿Ａの“Ｈｉｇｈ／Ｌｏｗ”状態が反転させられ、パルス幅調整信号ＥＲＲ´のパルスの間は“Ｌｏｗ”となっている。
【００６１】
このように位相信号補正回路１０６が一次位相信号ＰＨＳ＿Ａ、ＰＨＳ＿Ｂを補正して位相信号ＰＨＳ＿Ａ´、ＰＨＳ＿Ｂ´を生成して出力し、排他的論理和回路１０７に入力される。その結果、図１２に示すように、位相信号ＰＨＳの矩形の数は図１０において説明したように補完されることとなる。
【００６２】
このように、本実施形態に係るブラシレスモータは、増幅信号Ｕ２、Ｖ２、Ｗ２の振幅異常によって生じるエラーを補完し、モータ制御コントローラ１１に入力される位相信号ＰＨＳのパルス数を、回転子１の回転に応じた正確な状態に保つことが出来る。
【００６３】
このような機能により、回転子１の回転に応じた正確なパルス数の位相信号ＰＨＳがモータ制御コントローラ１１に入力されると、モータ制御コントローラ１１は、回転子１の回転位置を正確に認識してＰＷＭ信号を出力する。ＰＷＭ信号は、デジタル演算部１００においてモータ制御回路１０８に入力される。
【００６４】
図１３はモータ制御回路１０８の構成を示す図である。図１４は、モータ制御回路１０８における信号状態を示すタイミングチャートである。図１３に示すように、モータ制御回路１０８は、駆動相コントローラ２０１と３個の駆動増幅器２０２、２０３、２０４を備える。上述したスイッチ制御信号ＵＨ、ＵＬ、ＶＨ、ＶＬ、ＷＨ、ＷＬは対をなしている。
【００６５】
駆動相コントローラ２０１は、ＰＷＭデューティサイクルで同期整流動作する相、ローサイドのみオンする相、ハイ／ロー共にオフする相のいずれかの状態に振り分けるために設けられる。そして、駆動相コントローラ２０１は、入力されたＰＷＭ信号のデューティサイクルに基づき、同期整流相を駆動する。
【００６６】
尚、駆動相コントローラ２０１は、第１の位相検知部５から入力される比較結果信号ＣＯＭＰ＿Ｕ、ＣＯＭＰ＿Ｖ、ＣＯＭＰ＿Ｗに基づいて上述した各相を判断する。これにより、図１４に示すように、回転子１の回転に応じて変化する比較結果信号ＣＯＭＰ＿Ｕ、ＣＯＭＰ＿Ｖ、ＣＯＭＰ＿Ｗの状態に基づいて、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相夫々のコイルに電流を印加するためのスイッチ制御信号ＵＨ、ＵＬ、ＶＨ、ＶＬ、ＷＨ、ＷＬが出力される。
【００６７】
図１５は、モータ駆動部１２及び回転子１の構成を示す図である。図１５に示すように、回転子１を回転駆動するためのＵ相、Ｖ相、Ｗ相の３相コイルは、回転子１内でＹ結線され、他端はモータ駆動部１２に接続されている。モータ駆動部１２は、電源側に接続されたハイサイドスイッチ素子１２１、１２２、１２３と、接地側に接続されたローサイドスイッチ素子１２４、１２５、１２６とを含む。
【００６８】
上述したスイッチ制御信号ＵＨ、ＵＬ、ＶＨ、ＶＬ、ＷＨ、ＷＬは、夫々のハイサイドスイッチ素子１２１〜１２３、ローサイドスイッチ素子１２４〜１２６を駆動するために用いられる。このハイサイドスイッチ素子１２１〜１２３、ローサイドスイッチ素子１２４〜１２６が図１４に示すスイッチ制御信号ＵＨ、ＵＬ、ＶＨ、ＶＬ、ＷＨ、ＷＬに基づいてスイッチングされ、回転子１が回転駆動される。
【００６９】
以上説明したように、本実施形態に係るブラシレスモータにおいては、回転子１の回転に応じて変化する信号に基づき、位相の異なる２つの信号である一次位相信号ＰＨＳ＿Ａ、ＰＨＳ＿Ｂを生成する。そして、夫々の一次位相信号のエッジタイミングにおける他方の一次位相信号の信号状態に基づき、一次位相信号が正常であるか否かを判断し、判断結果に基づいて位相信号の矩形を補完する。これにより、回転子の回転によって生じる磁束密度の変化に応じた信号に基づいて回転子の回転位相を検知する際の検知精度を向上することができる。
【符号の説明】
【００７０】
１  回転子
２  Ｕ相センサ
３  Ｖ相センサ
４  Ｗ相センサ
５  第１の位相検知部
６  信号増幅部
７  信号選択部
８  第２の位相検知部
９  閾値判断部
１０  パルス幅調整部
１１  モータ制御コントローラ
１２  モータ駆動部
１００  デジタル演算部
１０１  選択信号生成回路
１０２  一次位相信号生成回路
１０３  エッジ判断回路
１０４  エラー判断回路
１０５  論理和回路
１０６  位相信号補正回路
１０７  排他的論理和回路
１０８  モータ制御回路
１２１、１２２、１２３  ハイサイドスイッチ素子
１２４、１２５、１２６  ローサイドスイッチ素子
２０１  駆動相コントローラ
２０２、２０３、２０４  駆動増幅器
【先行技術文献】
【特許文献】
【００７１】
【特許文献１】特開２０１３−９９０２３号公報
【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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