CN110476347A

CN110476347A - 电动机控制装置以及电动机控制方法

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Publication number: CN110476347A
Application number: CN201780088955.9A
Authority: CN
Inventors: 金泽一成; 富崎猛; 后伸昌; 丸山真; 小川优司
Original assignee: Fukuma Co Ltd
Current assignee: Fukuma Co Ltd
Priority date: 2017-04-28
Filing date: 2017-10-30
Publication date: 2019-11-19
Anticipated expiration: 2037-10-30
Also published as: EP3618261A4; US20200144943A1; CN110476347B; EP3618261A1; JP6901678B2; WO2018198405A1; EP3618261B1; US10985678B2; JP2018191364A

Abstract

得到以下结构：在具备能够按每180度的电角度检测电动机的旋转位置的旋转位置检测部的电动机控制装置中，电动机的旋转启动时的响应性高。电动机控制装置(1)具备：电动机驱动控制部(11)，其使用规定的相位来控制电动机(2)的驱动；旋转位置检测部(13)，其与电动机(2)的转子(51)的旋转位置相应地输出2个种类的检测信号，所述2个种类的检测信号按电动机(2)的电角度每180度发生切换；停止位置估计部(31)，其使用从转子(51)的旋转启动时起至从旋转位置检测部(13)输出的所述检测信号的种类发生切换为止的经过时间，来估计转子(51)的旋转启动时的停止位置；旋转速度估计部(32)，其使用所述经过时间和所述停止位置来估计转子(51)的旋转速度；以及估计相位计算部(40)，其使用所述旋转速度来计算作为所述规定的相位的估计相位。

Description

电动机控制装置以及电动机控制方法

技术领域

本发明涉及一种在电动机的旋转启动时使用与转子的旋转相应地按每180度的电角度输出的检测信号来控制电动机的驱动的电动机控制装置以及电动机控制方法。

背景技术

已知如下一种电动机控制装置：在电动机的旋转启动时，使用与转子的旋转相应地按每180度的电角度输出的检测信号来控制电动机的驱动。作为这种电动机控制装置，例如在专利文献1中公开了一种估计相位检测装置，该估计相位检测装置基于根据与安装于转子侧的传感器目标之间的周向上的相对位置关系来输出的H(高)或L(低)的位置传感器信号、以及根据该位置传感器信号发生切换的时间间隔来检测出的所述转子的旋转速度，来估计所述转子的相位。

详细地说，所述专利文献1中公开的估计相位检测装置在检测到2次所述位置传感器信号的切换为止的第一期间，根据同所述位置传感器信号的H或L对应地决定的基准相位与通过对启动加速度进行2阶积分来得到的插值相位之和，来估计相位。另一方面，所述估计相位检测装置在所述第一期间经过后的第二期间，根据基于切换后的所述位置传感器信号的所述基准相位与通过对在切换前检测出的旋转速度进行积分来得到的插值相位之和，来估计相位。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2015-100142号公报

发明内容

发明要解决的问题

在上述的专利文献1中公开的结构中，在检测到2次位置传感器信号的切换为止的第一期间，由于得不到计算相位时的旋转速度(检测速度)，因此使用启动加速度来估计相位。因此，在所述专利文献1中公开的结构中，为了能够使用旋转速度来高精度地估计相位从而进行电动机的驱动控制，需要从转子的旋转启动时起至检测出2次所述位置传感器信号的切换为止的时间。

因而，在上述的专利文献1中公开的结构中，电动机的旋转启动时的响应性不太高，因此到转子的旋转速度达到规定速度为止需要时间。

本发明的目的在于，得到以下结构：在具备能够按每180度的电角度检测转子的旋转位置的旋转位置检测部的电动机控制装置中，电动机的旋转启动时的响应性高。

用于解决问题的方案

本发明的一个实施方式所涉及的电动机控制装置具备：电动机驱动控制部，其使用使电动机的转子进行正向旋转的规定的相位，来控制所述电动机的驱动；旋转位置检测部，其与所述电动机的转子的旋转位置相应地输出2个种类的检测信号，所述2个种类的检测信号按所述电动机的电角度每180度发生切换；停止位置估计部，其使用从所述转子的旋转启动时起至从所述旋转位置检测部输出的所述检测信号的种类发生切换为止的经过时间，来估计所述转子的旋转启动时的停止位置；旋转速度估计部，其使用所述经过时间和所述停止位置来估计所述转子的旋转速度；以及估计相位计算部，其使用所述旋转速度来计算作为所述规定的相位的估计相位。

本发明的一个实施方式所涉及的电动机的控制方法具有以下工序：固定相位设定工序，在所述电动机的转子的旋转启动时，根据与所述电动机的转子的旋转位置相应地从旋转位置检测部输出的2个种类的检测信号，将电角度相对于所述转子的稳定停止点中的最大电角度的稳定停止点为-90度以上且电角度相对于所述转子的稳定停止点中的最小电角度的稳定停止点为90度以下的电角度设定为固定相位，所述2个种类的检测信号按所述电动机的电角度每180度发生切换；停止位置估计工序，使用从所述转子的旋转启动时起至由于电动机驱动控制部使用所述固定相位来控制所述电动机的驱动而导致从所述旋转位置检测部输出的所述检测信号的种类发生切换为止的经过时间，来估计所述转子的旋转启动时的停止位置；旋转速度估计工序，使用所述经过时间和所述停止位置来估计所述转子的旋转速度；以及估计相位计算工序，使用所述旋转速度来计算估计相位。

发明的效果

根据本发明的一个实施方式所涉及的电动机控制装置，在具备能够按每180度的电角度检测电动机的旋转位置的旋转位置检测部的结构中，使用从转子的旋转启动时起至从旋转位置检测部输出的检测信号的种类发生切换为止的经过时间，来估计所述转子的旋转启动时的停止位置。基于使用所述经过时间和所述停止位置来估计的所述转子的旋转速度，来计算在电动机的驱动控制中使用的估计相位。

由此，在具备能够按每180度的电角度检测转子的旋转位置的旋转位置检测部的电动机中，能够容易地估计转子的旋转启动时的停止位置，并且能够基于使用该停止位置来估计的所述转子的旋转速度对电动机进行驱动控制。因此，能够实现电动机的旋转启动时的响应性高的结构。

附图说明

图1是示出实施方式所涉及的电动机控制装置的概要结构的控制框图。

图2是示意性地示出电角度与齿槽转矩及检测信号之间的关系的图。

图3是示意性地示出固定相位同实际相位的误差与转子中产生的转矩之间的关系的图。

图4是示意性地示出在设定了固定相位的情况下因转子旋转而在该转子中产生的转矩的变化的图。

图5是示意性地示出使用经过时间来估计转子的旋转启动时的停止位置的方法的图。

图6是示出电动机控制装置的动作的一例的流程。

图7是示出电动机控制装置的动作的一例的流程。

具体实施方式

本发明的一个实施方式所涉及的电动机控制装置具备：电动机驱动控制部，其使用使电动机的转子进行正向旋转的规定的相位，来控制所述电动机的驱动；旋转位置检测部，其与所述电动机的转子的旋转位置相应地输出2个种类的检测信号，所述2个种类的检测信号按所述电动机的电角度每180度发生切换；停止位置估计部，其使用从所述转子的旋转启动时起至从所述旋转位置检测部输出的所述检测信号的种类发生切换为止的经过时间，来估计所述转子的旋转启动时的停止位置；旋转速度估计部，其使用所述经过时间和所述停止位置来估计所述转子的旋转速度；以及估计相位计算部，其使用所述旋转速度来计算作为所述规定的相位的估计相位(第一结构)。

在以上的结构中，使用从转子的旋转启动时起至从旋转位置检测部输出的检测信号的种类发生切换为止的经过时间，来估计转子的旋转启动时的停止位置。由此，能够容易地估计所述停止位置。

而且，具有上述的结构的电动机控制装置使用所述经过时间和所述停止位置来估计所述转子的旋转速度，并且使用该旋转速度来计算估计相位。由此，在使转子进行旋转启动时，与以往的结构相比，能够迅速地转变为使用转子的旋转速度进行的电动机的驱动控制。因而，能够提高电动机的旋转启动时的响应性。

在所述第一结构中，所述停止位置估计部根据所述经过时间来估计所述停止位置是所述转子的稳定停止点中的哪一个(第二结构)。

电动机的转子停止的旋转位置是由该电动机中产生的齿槽转矩的影响来决定的。即，转子停止在齿槽转矩为零且齿槽转矩相对于电角度的斜率为负的电角度的位置(稳定停止点)。

因此，能够基于从转子的旋转启动时起至从旋转位置检测部输出的检测信号的种类发生切换为止的经过时间，来从稳定停止点中容易且高精度地估计转子的旋转启动时的停止位置。

在所述第一结构或第二结构中，电动机控制装置还具备固定相位设定部，所述固定相位设定部在所述转子的旋转启动时，根据所述检测信号，将电角度相对于所述转子的稳定停止点中的最大电角度的稳定停止点为-90度以上且电角度相对于所述转子的稳定停止点中的最小电角度的稳定停止点为90度以下的固定相位设定为所述规定的相位(第三结构)。

由此，在转子的旋转启动时，在电动机的驱动控制中使用固定相位，因此不需要如以往结构那样使用启动加速度来运算相位。因此，容易地得到转子的旋转启动时的相位。

另外，在所述固定相位与电动机的实际的相位(下面称为实际相位)之间的误差大于以电角度的绝对值而言的90度的情况下，如图3所示，转子产生负的转矩。这意味着：在对电动机进行驱动控制时，对定子线圈施加的电流的相位相对于实际相位的偏离大于以电角度的绝对值而言的90度的情况下，转子的磁体接受的转矩(下面称为磁体转矩)是反方向的。另一方面，如果所述固定相位与实际相位之间的误差为以电角度的绝对值而言的90度以下，则磁体转矩不是反方向的。

与此相对，在上述的结构中，在转子的旋转启动时，根据从旋转位置检测部输出的检测信号，使所述固定相位为电角度相对于所述转子的稳定停止点中的最大电角度的稳定停止点为-90度以上且电角度相对于所述转子的稳定停止点中的最小电角度的稳定停止点为90度以下的固定相位。由此，能够使所述固定相位与原本停止在稳定停止点的所述转子的旋转位置处的相位之间的误差为以电角度的绝对值而言的90度以下。

因而，通过上述的结构，即使在使用所述固定相位来进行电动机的启动控制的情况下，也能够防止转子向反方向旋转。因而，能够使电动机迅速地启动。

本发明的一个实施方式所涉及的电动机的控制方法具有以下工序：固定相位设定工序，在所述电动机的转子的旋转启动时，根据与所述电动机的转子的旋转位置相应地从旋转位置检测部输出的2个种类的检测信号，将电角度相对于所述转子的稳定停止点中的最大电角度的稳定停止点为-90度以上且电角度相对于所述转子的稳定停止点中的最小电角度的稳定停止点为90度以下的电角度设定为固定相位，所述2个种类的检测信号按所述电动机的电角度每180度发生切换；停止位置估计工序，使用从所述转子的旋转启动时起至由于电动机驱动控制部使用所述固定相位来控制所述电动机的驱动而导致从所述旋转位置检测部输出的所述检测信号的种类发生切换为止的经过时间，来估计所述转子的旋转启动时的停止位置；旋转速度估计工序，使用所述经过时间和所述停止位置来估计所述转子的旋转速度；以及估计相位计算工序，使用所述旋转速度来计算估计相位(第一方法)。

下面，参照附图来详细说明本发明的实施方式。对图中的相同或相当的部分标注相同的标记，不重复其说明。

图1是示出本发明的实施方式所涉及的电动机控制装置1的概要结构的框图。该电动机控制装置1对驱动电动机2的驱动电路3输出控制信号。即，电动机控制装置1对电动机2的驱动进行控制。电动机2具备转子51、定子55以及被检测部60。在图1中，标记13是对被检测部60的旋转位置进行检测的后述的位置检测传感器。

电动机2例如是将转子51配置在圆筒形的定子55的内侧而成的、所谓内转子型的电动机。此外，电动机也可以是转子在定子的径向外侧进行旋转的、所谓的外转子型的电动机。

转子51具有转子芯52和励磁用磁体53，该励磁用磁体53在转子芯52的外周部以沿周向排列的方式配置。在本实施方式中，在转子芯52的外周部配置有4个励磁用磁体53。即，本实施方式的电动机2的极数为4。此外，励磁用磁体53也可以配置于转子芯的内部。

定子55具有：大致圆筒状的轭56；从轭56的内周面朝向内侧延伸的多个(在本实施方式中为6个)齿57；以及卷绕于齿57的线圈58。轭56和多个齿57是一体形成的。

本实施方式的电动机2例如是极数为4、槽数为6的电动机。此外，电动机2的极数也可以是4以外的数，槽数也可以是6以外的数。

被检测部60与转子51一体地旋转。被检测部60由磁性材料构成。被检测部60具有主体部61以及从主体部61分别朝向电动机2的径向一方和另一方突出的一对突出部62。即，一对突出部62以180度的间隔设置于主体部61的外周侧。由此，被检测部60在外周面具有凹凸。

驱动电路3是开关电路，其具备构成3相的桥电路的多个开关元件(省略图示)以驱动电动机2。驱动电路3具有与一般的开关电路相同的结构，因此省略详细的说明。

电动机控制装置1根据被输入的电动机驱动指令来对驱动电路3输出驱动开关元件的控制信号。另外，电动机控制装置1根据所述电动机驱动指令来进行基于电动机2的转子51的旋转位置的相位控制，由此对电动机2的驱动进行控制。此外，所述电动机驱动指令从未图示的上级的控制器输入到电动机控制装置1。

具体地说，电动机控制装置1具备电动机驱动控制部11、相位设定部12以及旋转位置检测部13。电动机驱动控制部11根据由相位设定部12设定的相位来生成用于驱动电动机2的控制信号。电动机驱动控制部11对驱动电路3输出所生成的所述控制信号。此外，电动机驱动控制部11的结构与以往的结构相同，因此省略详细的说明。

旋转位置检测部13具有与被检测部60之间产生磁通的磁体，其中，该被检测部60与转子51一体地旋转。当在外周面具有凹凸的被检测部60与转子51一体地旋转时，旋转位置检测部13对与被检测部60之间的磁通的变化进行检测，输出2种检测信号(High(高)信号、Low(低)信号)。旋转位置检测部13在检测出与被检测部60之间的磁通的变化时，切换所述检测信号的种类。

具体地说，在被检测部60的一对突出部62中的任一方位于旋转位置检测部13的径向内侧的情况下，旋转位置检测部13输出High信号来作为所述检测信号，另一方面，在被检测部60的一对突出部62以外的部分位于旋转位置检测部13的径向内侧的情况下，旋转位置检测部13输出Low信号来作为所述检测信号。从旋转位置检测部13输出的检测信号被输入到电动机控制装置1内的相位设定部12。此外，旋转位置检测部13在电动机2启动时也根据被检测部60的旋转位置来输出2种检测信号(High信号、Low信号)中的一方的检测信号。

相位设定部12根据从旋转位置检测部13输出的检测信号来设定在电动机驱动控制部11中使用的相位。在电动机2启动时、即转子51的旋转启动时，相位设定部12根据从旋转位置检测部13输出的检测信号来设定固定相位。另外，在设定所述固定相位后、因转子51旋转而从旋转位置检测部13输出的所述检测信号的种类发生切换时，相位设定部12使用从转子51的旋转启动后到所述检测信号的切换(下面称为边缘)为止的经过时间，来估计转子51的停止位置，并且根据使用所述经过时间和所述停止位置得到的旋转速度求出估计相位。并且，在每次检测出所述检测信号的边缘时，相位设定部12求出估计相位。在由相位设定部12设定该固定相位和估计相位的期间，该固定相位和估计相位被使用于电动机2的驱动控制。

具体地说，相位设定部12具有检测信号判定部21、固定相位设定部22、经过时间测量部23、初始旋转速度计算部30以及估计相位计算部40。

在从旋转位置检测部13输出的检测信号被切换为Low信号或High信号时，检测信号判定部21检测出所述检测信号的边缘。另外，检测信号判定部21在检测出所述检测信号的边缘的情况下，输出计算指示信号。如后所述，所述计算指示信号被输入到经过时间测量部23和估计相位计算部40。

在从电动机2启动时起至由检测信号判定部21输出所述计算指示信号为止的期间，固定相位设定部22根据从旋转位置检测部13输出的检测信号，来设定固定相位。

详细地说，在电动机2启动时从旋转位置检测部13输出的检测信号为Low信号的情况下，固定相位设定部22将以电角度而言的90度设定为固定相位。另一方面，在电动机2启动时从旋转位置检测部13输出的检测信号为High信号的情况下，固定相位设定部22将以电角度而言的270度设定为固定相位。所述固定相位被使用于电动机2的驱动控制。

在此，电动机2的转子51停止的旋转位置是由电动机2中产生的齿槽转矩的影响来决定的。即，转子51停止在齿槽转矩为零且齿槽转矩相对于电角度的斜率为负的电角度的位置(稳定停止点)。图2中示出电动机2中产生的齿槽转矩与转子51的稳定停止点之间的关系。如图2所示，在电角度为0度至180度的范围内，所述稳定停止点是30度(最小电角度的稳定停止点)、90度、150度(最大电角度的稳定停止点)，在电角度为180度至360度的范围内，所述稳定停止点是210度(最小电角度的稳定停止点)、270度、330度(最大电角度的稳定停止点)。

此外，在图2中，从旋转位置检测部13输出的检测信号从High信号切换为Low信号的位置是电角度0度。因此，在图2中，从旋转位置检测部13输出的检测信号从Low信号切换为High信号的位置是以电角度而言的180度。

另外，在电动机2的驱动控制中使用的相位与电动机2的实际的相位(实际相位)存在误差的情况下，转子51中产生的转矩也与该误差相应地变化。图3中示出所述误差与转子51中产生的转矩之间的关系。此外，在图3中，磁体转矩(下面也仅称为转矩)为正的值是在驱动电动机2时使转子51沿电动机驱动指令中的旋转方向进行旋转(下面称为正向旋转)的转矩。另一方面，在图3中，转矩为负的值是在驱动电动机2时使转子51沿与电动机驱动指令中的旋转方向相反的方向进行旋转(下面称为反向旋转)的转矩。另外，在下面的说明中，相位的误差是从实际相位减去电动机2的驱动控制中使用的相位所得到的值。

如图3所示，若所述误差处于以电角度而言大于-90度且小于90度的范围内，则转子51中产生正的转矩，即，产生使转子51进行正向旋转的转矩。另一方面，若所述误差处于大于以电角度而言的90度的范围或小于以电角度而言的-90度的范围，则转子51中产生负的转矩，即，产生使转子51进行反向旋转的转矩。

因而，如果电动机2的驱动控制中使用的相位与电动机2的实际的相位之间的误差小于以电角度的绝对值而言的90度，则能够使转子51进行正向旋转。由此，能够使电动机2迅速地启动。

图2中示出从旋转位置检测部13输出的检测信号与电角度之间的关系。如图2所示，在所述检测信号为Low信号的情况下，电角度为0度至180度之间，在所述检测信号为High信号的情况下，电角度为180度至360度之间。

因此，在所述检测信号为Low信号的情况下，虽然不清楚转子51的停止位置是以电角度而言的30度、90度、150度中的哪一个，但是通过如已经叙述的那样使固定相位为以电角度而言的90度，能够使转子51的停止位置处的实际的相位与所述固定相位之间的误差为以电角度的绝对值而言的90度以下。

同样地，在所述检测信号为High信号的情况下，虽然不清楚转子51的停止位置是以电角度而言的210度、270度、330度中的哪一个，但是通过如已经叙述的那样使固定相位为以电角度而言的270度，能够使转子51的停止位置处的实际的相位与所述固定相位之间的误差为以电角度的绝对值而言的90度以下。

如以上那样，在所述检测信号为Low信号的情况下，将固定相位设定为以电角度而言的90度，并且，在所述检测信号为High信号的情况下，将固定相位设定为以电角度而言的270度，由此，能够在电动机2启动时使转子51为正向旋转。即，在转子51的旋转启动时，固定相位设定部22根据所述检测信号，使以电角度而言的90度或270度为所述固定相位。由此，固定相位与实际相位之间的误差为以电角度的绝对值而言的90度以下。因此，能够防止电动机2的转子51沿反方向旋转。

经过时间测量部23对从转子51的旋转启动时起至由检测信号判定部21检测出所述检测信号的边缘为止(从检测信号判定部21输入计算指示信号为止)的经过时间进行测量。另外，经过时间测量部23对由检测信号判定部21检测出所述检测信号的边缘的间隔进行测量。由经过时间测量部23测量出的所述经过时间作为经过时间信号被输出到后述的初始旋转速度计算部30。另一方面，由经过时间测量部23测量出的所述间隔作为边缘间隔信号被输出到后述的估计相位计算部40。

初始旋转速度计算部30使用由经过时间测量部23测量出的所述经过时间，来计算从转子51的旋转启动时起至检测出所述检测信号的边缘为止的转子51的旋转速度(初始旋转速度)。此外，从经过时间测量部23输出的所述经过时间信号被输入到初始旋转速度计算部30。

初始旋转速度计算部30具有停止位置估计部31和旋转速度估计部32。停止位置估计部31基于所述经过时间信号所包含的与经过时间有关的信息来估计转子51的旋转启动时的停止位置。所述经过时间根据转子51的旋转启动时的停止位置的不同而不同。即，根据转子51的所述停止位置，到检测出所述检测信号的边缘为止的转子51的旋转角度不同，并且，根据所述停止位置所对应的实际的相位(实际相位)与所述固定相位之间的误差，转子51中产生的转矩不同(参照图3)。

使用图4的例子来说明以下情况：所述经过时间根据转子51的所述停止位置的不同而不同。此外，下面说明在从旋转位置检测部13输出的信号为Low信号、在转子51的旋转启动时将固定相位设定为以电角度而言的90度的情况下转子51停止在稳定停止点的30度、90度、150度(电角度)时的所述经过时间。另外，下面，将转子51停止的旋转位置(以电角度而言的30度、90度、150度)分别设为模式1至3来进行说明。

<模式1>

将转子51停止在以电角度而言的30度的旋转位置的情况设为模式1。在该模式1的情况下，电动机启动时的固定相位与实际相位之间的误差为-60度。在表示与所述误差相对的转矩变化的图4中，用(1)示出模式1的情况。在模式1下，转子51中产生使转子51进行正向旋转的正的转矩。

当转子51进行正向旋转时，实际相位逐渐变大，因此如图4中实线箭头所示，所述误差逐渐变小。由此，转子51中产生的转矩逐渐增大。

在转子51进行正向旋转后实际相位与固定相位一致的情况下所述误差变为零，因此转子51中产生的转矩变为最大。当转子51进一步进行正向旋转时，实际相位变得大于固定相位，因此正的所述误差逐渐增大。由此，转子51中产生的转矩逐渐减少。

<模式2>

将转子51停止在以电角度而言的90度的旋转位置的情况设为模式2。在该模式2的情况下，电动机启动时的固定相位与实际相位之间的误差为0度。在图4中，用(2)示出模式2的情况。在模式2下，转子51中产生使转子51进行正向旋转的正的转矩。

在电动机启动时转子51中产生的正的转矩最大。因此，转子51在电动机启动时迅速地旋转启动。当转子51进行正向旋转时，实际相位逐渐变大，因此如图4中实线箭头所示，所述误差逐渐变大。由此，转子51中产生的转矩逐渐减少。

<模式3>

将转子51停止在以电角度而言的150度的旋转位置的情况设为模式3。在该模式3的情况下，电动机启动时的固定相位与实际相位之间的误差为60度。在图4中，用(3)示出模式3的情况。在模式3下，转子51中产生使转子51进行正向旋转的正的转矩。

当转子51进行正向旋转时，实际相位逐渐变大，因此如图4中实线箭头所示，所述误差逐渐变大。由此，转子51中产生的转矩逐渐减少。

在上述的各模式中，将从转子51的旋转启动时起至检测出检测信号的边缘为止的经过时间分别设为ta、tb、tc。在各模式下，若考虑从转子51的旋转启动时的停止位置到检测出检测信号的边缘为止的旋转角度以及从转子51的旋转启动时起至检测出检测信号的边缘为止在转子51中产生的正的转矩，则tb<tc<ta的关系成立。即，与从转子51的旋转启动时的停止位置到检测出检测信号的边缘为止的旋转角度最小的模式3的情况相比，在模式2的情况下，虽然所述旋转角度大，但是转子51中产生的正的转矩比所述模式3的情况大。因此，与模式3的情况相比，模式2的情况下的所述经过时间更短。此外，在模式1的情况下，转子51中产生的正的转矩与模式3的情况相同，因此，所述经过时间比模式3的情况长与从转子51的旋转启动时的停止位置到检测出检测信号的边缘为止的旋转角度比模式3的情况下的旋转角度大的量相应的量。

在停止位置估计部31中，在上述的图4所示的例子中，在模式2的情况下的所述经过时间与模式3的情况下的所述经过时间之间设定阈值t_th1，在模式3的情况下的所述经过时间与模式1的情况下的所述经过时间之间设定阈值t_th2。由此，停止位置估计部31能够根据所述经过时间与阈值t_th1、t_th2之间的大小关系，来从稳定停止点中估计出转子51的旋转启动时的停止位置。

具体地说，如图5所示，在所述经过时间比阈值t_th1短的情况下(t<t_th1)，停止位置估计部31估计为转子51在旋转启动时停止于模式2的位置、即以电角度而言的90度的稳定停止点。在所述经过时间为阈值t_th1以上且阈值t_th2以下的情况下(t_th1≤t≤t_th2)，停止位置估计部31估计为转子51在旋转启动时停止于模式3的位置、即以电角度而言的150度的稳定停止点。在所述经过时间比阈值t_th2长的情况下(t_th2<t)，停止位置估计部31估计为转子51在旋转启动时停止于模式1的位置、即以电角度而言的30度的稳定停止点。

如以上那样，停止位置估计部31根据所述经过时间来估计转子51的旋转启动时的停止位置是稳定停止点中的哪一个。

旋转速度估计部32使用由经过时间测量部23测量出的所述经过时间以及由停止位置估计部31估计出的转子51的旋转启动时的停止位置来计算转子51的旋转速度。详细地说，旋转速度估计部32通过如下式所示那样用从所述停止位置到检测出所述检测信号的边缘为止的角度除以所述经过时间，来计算所述旋转速度。

ω＝(180-m)×π/180/t[rad/s]

在此，m是转子51的旋转启动时的停止位置处的电角度，t是所述经过时间。

旋转速度估计部32将求出的所述旋转速度作为旋转速度信号输出。该旋转速度信号被输入到后述的估计相位计算部40。

在从检测信号判定部21输入了所述计算指示信号时、即检测信号判定部21基于所述检测信号检测出边缘时，估计相位计算部40计算估计相位。估计相位计算部40通过基于从初始旋转速度计算部30输入的所述旋转速度信号对由旋转速度估计部32求出的旋转速度进行积分来计算插值相位，通过将该插值相位与后述的基准相位相加来计算估计相位。另外，估计相位计算部40基于从经过时间测量部23输入的所述边缘间隔信号来计算插值相位，通过将该插值相位与后述的基准相位相加来计算估计相位。

具体地说，估计相位计算部40具有基准相位设定部41、插值相位计算部42以及运算部43。在每次由检测信号判定部21检测出所述检测信号的边缘时，基准相位设定部41根据从旋转位置检测部13输出的检测信号来设定基准相位。具体地说，在所述检测信号为Low信号的情况下，基准相位设定部41将以电角度而言的0度设定为基准相位，在所述检测信号为High信号的情况下，基准相位设定部41将以电角度而言的180度设定为基准相位。

在从检测信号判定部21输入了所述计算指示信号时、即在由检测信号判定部21检测出所述检测信号的边缘时，插值相位计算部42通过对由初始旋转速度计算部30求出的旋转速度进行积分，来计算插值相位。

另外，在从经过时间测量部23输入了所述边缘间隔信号时，插值相位计算部42使用该边缘间隔信号来计算插值相位。详细地说，插值相位计算部42通过用检测出检测信号的边缘时的旋转位置与上一次检测出检测信号的边缘时的旋转位置之差(以电角度而言的180度)除以上一次检测出检测信号的边缘的时刻t1与本次检测出检测信号的边缘的时刻t2之差(t2-t1)，来求出电动机2的旋转速度。然后，插值相位计算部42通过对所述旋转速度进行积分来得到插值相位。

在从检测信号判定部21输入了所述计算指示信号时、即在由检测信号判定部21检测出所述检测信号的边缘时，运算部43将所述基准相位与所述插值相位相加所得到的值设为估计相位。所述估计相位被使用于电动机2的驱动控制。

(电动机控制方法)

接着，使用图6所示的流程来说明通过使具有如上所述的结构的电动机控制装置1进行动作来实现的电动机控制方法。

当图6所示的流程开始时，首先在步骤SA1中，固定相位设定部22判定从旋转位置检测部13输出的检测信号是否为Low信号(在图6中为L)。

在步骤SA1中判定为所述检测信号是Low信号的情况下(“是”的情况)，进入步骤SA2，固定相位设定部22将以电角度而言的90度设定为固定相位。另一方面，在步骤SA1中判定为所述检测信号不是Low信号的情况下(“否”的情况)、即所述检测信号是High信号的情况下，进入步骤SA3，固定相位设定部22将以电角度而言的270度设定为固定相位。

在步骤SA2、SA3中固定相位设定部22设定了固定相位之后，进入步骤SA4，电动机驱动控制部11使用所述固定相位来生成用于控制电动机2的驱动的控制信号。由此，电动机2基于所述固定相位被驱动控制，转子51旋转启动。

之后，进入步骤SA5，检测信号判定部21判定是否检测出所述检测信号的边缘。在该步骤SA5中判定为未检测出所述检测信号的边缘的情况下(“否”的情况)，返回到步骤SA4，利用固定相位来驱动控制电动机2，直到在步骤SA5中判定为检测出所述检测信号的边缘为止。

另一方面，在步骤SA5中判定为检测出所述检测信号的边缘的情况下(“是”的情况)，进入步骤SA6，经过时间测量部23将从转子51的旋转启动时起至检测出所述检测信号的边缘为止的经过时间作为经过时间信号来输出。

在接下来的步骤SA7中，停止位置估计部31估计转子51的旋转启动时的停止位置(初始停止位置)。具体地说，停止位置估计部31从经过时间测量部23得到从转子51的旋转启动时起至检测出所述检测信号的边缘为止的经过时间来作为经过时间信号，基于该经过时间来估计转子51的初始停止位置。停止位置估计部31通过判定所述经过时间相对于如图5所示的阈值t_th1、t_th2的大小关系，来估计转子51的初始停止位置。

在接下来的步骤SA8中，旋转速度估计部32使用所述初始停止位置和所述经过时间来计算转子51的旋转速度。详细地说，旋转速度估计部32通过如下式所示那样用从所述初始停止位置到检测出所述检测信号的边缘为止的角度除以所述经过时间，来计算所述旋转速度。

ω＝(180-m)×π/180/t[rad/s]

在此，m是转子51的初始停止位置处的电角度，t是所述经过时间。

在步骤SA9中，基准相位设定部41判定从旋转位置检测部13输出的检测信号是否为Low信号。在步骤SA9中判定为所述检测信号是Low信号的情况下(“是”的情况)，进入步骤SA10，基准相位设定部41将电角度0度设定为基准相位。

另一方面，在步骤SA9中判定为所述检测信号不是Low信号的情况下(“否”的情况)、即判定为所述检测信号是High信号的情况下，进入步骤SA11，基准相位设定部41将电角度180度设定为基准相位。

在步骤SA10、SA11之后进入的步骤SA12中，插值相位计算部42通过对在步骤SA8中计算出的所述旋转速度进行积分来计算插值相位。

之后，进入步骤SA13，运算部43将所述基准相位与所述插值相位相加，由此求出估计相位。然后，在步骤SA14中，电动机驱动控制部11使用在步骤SA13中求出的所述估计相位来生成对电动机2的驱动进行控制的控制信号。由此，电动机2基于在步骤SA13中求出的所述估计相位被驱动控制。

之后，在步骤SA15中，电动机控制装置1判定电动机2的驱动是否已停止。在步骤SA15中判定为电动机2的驱动已停止的情况下(“是”的情况)，结束该流程(end)。

另一方面，在步骤SA15中判定为电动机2的驱动未停止的情况下(“否”的情况)，进入步骤SA16，检测信号判定部21进行是否检测出从旋转位置检测部13输出的检测信号的边缘的判定。

在步骤SA16中判定为检测出所述检测信号的边缘的情况下(“是”的情况)，返回到步骤SA8，旋转速度估计部32使用最新的检测出边缘的时刻与在其之前的检测出边缘的时刻之差来计算旋转速度。

另一方面，在步骤SA16中判定为未检测出所述检测信号的边缘的情况下(“否”的情况)，返回到步骤SA12。

在此，步骤SA1至SA3与固定相位设定工序对应。步骤SA4至SA7与停止位置估计工序对应。步骤SA8与旋转速度估计工序对应。步骤SA9至SA13与估计相位计算工序对应。

根据以上，在检测出从旋转位置检测部13输出的检测信号的边缘时，能够基于从转子51的旋转启动时起至检测出所述检测信号的边缘为止的经过时间，来估计转子51的旋转启动时的停止位置。由此，能够求出转子51的旋转速度，计算电动机2的估计相位。即，能够通过检测出1次所述检测信号的边缘来根据旋转速度对电动机2进行驱动控制。

因而，不像以往的结构那样需要检测出2次所述检测信号的边缘才根据旋转速度对电动机2进行驱动控制。因此，与以往的结构相比，能够使电动机2的转子51更迅速地旋转启动。

另外，在上述的结构中，在转子51的旋转启动时，使用根据所述检测信号设定的固定相位，来进行电动机2的驱动控制。而且，将以电角度而言的90度或270度设定为所述固定相位，由此能够使电动机2的转子51进行正向旋转而不会进行反向旋转。因此，能够容易地设定避免在转子51的旋转启动时转子51进行反向旋转的相位。

因而，根据本实施方式的结构，与以往的结构相比，能够通过简单的控制来使电动机2以良好的响应性启动。

(其它实施方式)

以上说明了本发明的实施方式，但是上述实施方式不过是用于实施本发明的例示。因此，不限定于上述的实施方式，能够在不脱离其宗旨的范围内适当变形地实施上述实施方式。

在所述实施方式中，在转子51的旋转启动时，在最初检测出从旋转位置检测部13输出的检测信号的边缘之前，利用根据所述检测信号设定的固定相位来对电动机2进行驱动控制。然而，只要是以避免转子51进行反向旋转的方式决定的相位，那么也可以使用所述固定相位以外的相位对电动机2进行驱动控制。

在所述实施方式中，将以电角度而言的90度或270度用作所述固定相位。然而，所述固定相位也可以使用90度或270度以外的电角度。但是，所述固定相位与转子51的稳定停止点中的最接近以电角度而言的180度或360度的稳定停止点相差以电角度的绝对值而言的90度以下。

在所述实施方式中，列举了下面的一例：在转子51的旋转启动时的停止位置为以电角度而言的30度、90度、150度的各模式中将从转子51的旋转启动时起至检测出检测信号的边缘为止的经过时间分别设为ta、tb、tc的情况下，tb<tc<ta。然而，在转子51的旋转启动时的停止时位置为以电角度而言的210度、270度、330度的各模式中，也可以使用所述经过时间来估计转子51的旋转启动时的停止位置。另外，所述经过时间的关系不限定于tb<tc<ta。在该情况下，只要将所述经过时间的阈值设定成能够根据所述经过时间来估计转子51的旋转启动时的停止位置为稳定停止点中的哪一个即可。

在所述实施方式中，固定相位设定部22将第一固定相位设定为以电角度而言的90度。然而，在从旋转位置检测部13输出的检测信号为Low信号的情况下，第一固定相位只要其电角度相对于转子51的稳定停止点中的最大电角度的稳定停止点(在本实施方式中为150度)为-90度以上且电角度相对于最小电角度的稳定停止点(在本实施方式中为30度)为90度以下即可。另外，在从旋转位置检测部13输出的检测信号为High信号的情况下，第一固定相位只要其电角度相对于转子51的稳定停止点中的最大电角度的稳定停止点(在本实施方式中为330度)为-90度以上且电角度相对于最小电角度的稳定停止点(在本实施方式中为210度)为90度以下即可。

在所述实施方式中，在电角度为0度至180度的范围内，稳定停止点为30度、90度、150度，在电角度为180度至360度的范围内，稳定停止点为210度、270度、330度。然而，在使用与所述实施方式不同的构造的电动机的情况下，所述稳定停止点的电角度与所述实施方式的例子不同。在这种情况下，也能够应用所述实施方式的结构。此外，在该情况下也是，在电角度为0度至180度的范围和180度至360度的范围内，电角度最小的稳定停止点是最小电角度的稳定停止点，电角度最大的稳定停止点是最大电角度的稳定停止点。

产业上的可利用性

本发明能够利用于在电动机的旋转启动时使用与转子的旋转相应地按每180度的电角度输出的检测信号来控制电动机的驱动的电动机控制装置。

Claims

1.一种电动机控制装置，具备：

电动机驱动控制部，其使用使电动机的转子进行正向旋转的规定的相位，来控制所述电动机的驱动；

旋转位置检测部，其与所述电动机的转子的旋转位置相应地输出2个种类的检测信号，所述2个种类的检测信号按所述电动机的电角度每180度发生切换；

停止位置估计部，其使用从所述转子的旋转启动时起至从所述旋转位置检测部输出的所述检测信号的种类发生切换为止的经过时间，来估计所述转子的旋转启动时的停止位置；

旋转速度估计部，其使用所述经过时间和所述停止位置来估计所述转子的旋转速度；以及

估计相位计算部，其使用所述旋转速度来计算作为所述规定的相位的估计相位。

2.根据权利要求1所述的电动机控制装置，其特征在于，

所述停止位置估计部根据所述经过时间来估计所述停止位置是所述转子的稳定停止点中的哪一个。

3.根据权利要求1或2所述的电动机控制装置，其特征在于，

还具备固定相位设定部，所述固定相位设定部在所述转子的旋转启动时，根据所述检测信号，将电角度相对于所述转子的稳定停止点中的最大电角度的稳定停止点为-90度以上且电角度相对于所述转子的稳定停止点中的最小电角度的稳定停止点为90度以下的固定相位设定为所述规定的相位。

4.一种电动机的控制方法，具有以下工序：

固定相位设定工序，在所述电动机的转子的旋转启动时，根据与所述电动机的转子的旋转位置相应地从旋转位置检测部输出的2个种类的检测信号，将电角度相对于所述转子的稳定停止点中的最大电角度的稳定停止点为-90度以上且电角度相对于所述转子的稳定停止点中的最小电角度的稳定停止点为90度以下的电角度设定为固定相位，所述2个种类的检测信号按所述电动机的电角度每180度发生切换；

停止位置估计工序，使用从所述转子的旋转启动时起至由于电动机驱动控制部使用所述固定相位来控制所述电动机的驱动而导致从所述旋转位置检测部输出的所述检测信号的种类发生切换为止的经过时间，来估计所述转子的旋转启动时的停止位置；

旋转速度估计工序，使用所述经过时间和所述停止位置来估计所述转子的旋转速度；以及

估计相位计算工序，使用所述旋转速度来计算估计相位。