JP2010246232A - 回転子のロック検知方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ロックの検知精度を向上できる回転子のロック検知方法を提供する。
【解決手段】回転子１０は所定の回転軸を中心に回転する。回転軸を中心とした１周は第１及び第２の範囲で構成される。第１及び第２の範囲は周方向において交互に連続して配置される。位置検出センサ２は第１の範囲に位置するときのみ活性化する位置検出信号を出力する。制御部３は位置検出信号が活性化する活性化期間と、非活性化する非活性化期間とに基づく所定の演算値が所定の範囲外となることを以って、回転子１０がロックしたことを検知する。
【選択図】図１

Description

本発明は、回転子のロック検知方法に関する。

特許文献１には、ファンモータが回転しているときに、ファンモータによって通風される空気を加熱する加熱負荷を制御し、ファンモータの回転の停止を以って加熱負荷の制御を停止する技術が記載されている。特許文献１に記載の技術では、ファンモータの回転に応じてパルスを発生するパルス発生手段からのパルス信号の停止を以って、ファンモータの回転の停止を検知している。

なお、本発明に関連する技術として特許文献２〜９が開示されている。

特開２００２−２５７３６９号公報 特開平６−１９３９４６号公報 登録実用新案第３０１２９０８号公報 特開２０００−３２７９３号公報 特開２０００−１７５４８１号公報 特開平１１−８９２７２号公報 特開平１０−７３３０３号公報 特開平５−４４９８１号公報 特開２００１−２２１４７７７号公報

しかしながら、ファンモータが回転しない場合であっても、モータの回転子がある位置の近傍で振動する場合がある。かかる振動はファンモータの本来的な機能ではなく、ファンモータの実質的な停止であるものの、この振動の幅によってはパルス信号が出力される場合がある。そして特許文献１に記載の技術では、ファンモータの振動について何ら考察、示唆されていない。

従って特許文献１に記載の技術では、ファンモータの停止の検知精度に問題があった。

そこで、本発明は回転子のロック検知精度を向上できる回転子のロック検知方法を提供することを目的とする。

本発明にかかる回転子のロック検知方法の第１の態様は、回転軸（Ｐ）を中心に回転する回転子（１０）の、前記回転軸を中心とした周方向における回転位置（ｘ）が、前記周方向において交互に連続して配置されて１周を構成する第１及び第２の範囲のうち、前記第１の範囲に位置するときのみ活性化する位置検出信号を出力する位置検出センサ（２）を用いて回転子のロックを検知する方法であって、前記位置検出信号が活性化する活性化期間（ＴＨ）と、非活性化する非活性化期間（ＴＬ）とに基づく所定の演算値が所定の範囲外となることを以って、前記回転子がロックしたことを検知する。

本発明にかかる回転子のロック検知方法の第２の態様は、第１の態様にかかる回転子のロック検知方法であって、前記第１及び前記第２の範囲の周方向における幅は互いに等しく、前記演算値は前記活性化期間（ＴＨ）と前記非活性化期間（ＴＬ）との差である。

本発明にかかる回転子のロック検知方法の第３の態様は、第１の態様にかかる回転子のロック検知方法であって、前記第１の範囲と、前記周方向で前記第１の範囲と隣り合う前記第２の範囲との組が一つ以上設けられ、前記組における前記第１の範囲と前記第２の範囲との比が相互に等しく、前記演算値は前記活性化期間と前記非活性化期間との比である。

本発明にかかる回転子のロック検知方法の第４の態様は、第１乃至第３の何れか一つの態様にかかる回転子のロック検知方法であって、前記回転子（１０）の回転速度についての目標値を複数回に渡って変化させ、そのいずれにおいても、前記位置検出信号に基づいて検出した前記回転子の回転速度と、前記目標値との差が一定以上あるときに前記回転子のロックを検出する。

本発明にかかる回転子のロック検知方法の第５の態様は、第１乃至第３の何れか一つの態様にかかる回転子のロック検知方法であって、前記回転子（１０）の回転速度についての目標値を変化させ、前記位置検出信号に基づいて検出した回転速度の変化が前記目標値を変化させた前後で所定の範囲内であるときに、前記回転子がロックであると検知する。

本発明にかかる回転子のロック検知方法の第６の態様は、第１乃至第５の何れか一つの態様にかかる回転子のロック検知方法であって、前記回転子（１０）は前記周方向で交互に配置され互いに異なる極性を呈する磁石を備え、前記位置検出センサはホールセンサである。

本発明にかかる回転子のロック検知方法の第１の態様によれば、回転子の回転位置が第１および第２の範囲の境界を跨ぐように当該回転子が振動し、この振動によって、位置検出信号が活性化する期間と、活性化しない期間とが交互に表れたとしても、演算値が所定の範囲外のときに回転子のロックを検知できる。よってロックの検知精度を向上することができる。

本発明にかかる回転子のロック検知方法の第２の態様によれば、回転子の回転速度に応じて、位置検出信号が活性化する期間の長さと、活性化しない期間の長さとがそれぞれ変化するものの、回転速度が一定である場合にこれらの差は一定（ゼロ）である。よって、回転子の回転速度に依存せずにロックの検知精度を向上できる。

本発明にかかる回転子のロック検知方法の第３の態様によれば、回転子の回転速度に応じて、位置検出信号が出力される期間の長さと、位置検出信号が出力されない期間の長さとがそれぞれ変化するものの、回転速度が一定である場合にこれらの比は一定である。よって、回転子の回転速度に依存せずにロックの検知精度を向上できる。

本発明にかかる回転子のロック検知方法の第４の態様によれば、回転子の回転位置が第１および第２の範囲の境界を跨ぐように当該回転子が振動し、この振動によって演算値が所定の範囲内にあったとしても、ロックを検出できる。よって検出精度を更に向上できる。

本発明にかかる回転子のロック検知方法の第５の態様によれば、回転子の回転位置が第１および第２の範囲の境界を跨ぐように当該回転子が振動し、この振動によって演算値が所定の範囲内にあったとしても、ロックを検出できる。よって検出精度を更に向上できる。

本発明にかかる回転子のロック検知方法の第６の態様によれば、ホールセンサに位置を検出させるための磁石を、回転子に対して固定子へと界磁磁極を供給する磁石として兼用させることができる。

モータ駆動装置の概念的な構成の一例を示す図である。 回転位置を説明するための図である。 回転子が一定の回転速度で回転しているときの、回転位置、位置検出センサへの鎖交磁束及び位置検出センサが出力する位置検出信号の一例を示すタイミングチャートである。 回転子が振動しているときの、回転位置、位置検出センサへの鎖交磁束及び位置検出センサが出力する位置検出信号の一例を示すタイミングチャートである。 制御部の内部構成の概念的な機能ブロック図の一例を示す図である。 制御部の動作の一例を示すフローチャートである。 回転速度が変化した場合の位置検出信号の一例を示す図である。 制御部の内部構成の概念的な機能ブロック図の一例を示す図である。 制御部の動作の一例を示すフローチャートである。 制御部の動作の一例を示すフローチャートである。

第１の実施の形態．
モータを駆動するモータ駆動装置を例に挙げて回転子のロック検知方法について説明する。なお、本明細書で説明する回転子のロック検知方法は、モータが有する回転子に限らず発電機が有する回転子についても適用できる。

図１に例示するように、モータ駆動装置は、モータ１と、位置検出センサ２と、制御部３と、インバータ４とを備えている。

モータ１は回転子１０と固定子１２とを備えている。

固定子１２は複数のコイル１３を有している。図１の例示では３つのコイル１３がスター結線されている。但し、３つのコイル１３がデルタ結線されていてもよく、また３つのコイル１３に限らず２つのコイル１３であってもよく、３つ以上あってもよい。かかるコイル１３にはインバータ４から動作電流が供給される。これによって、コイル１３は回転子１０へと回転磁界を与える。回転子１０はこの回転磁界に基づいて所定の回転軸を中心に回転する。

回転子１０は例えば複数の磁石１１を有している。複数の磁石１１は回転子１０の回転軸を中心とした周方向（以下、単に周方向と呼ぶ）に並んで配置され、周方向で交互に異なる極性を呈している。複数の磁石１１の各々が周方向で占める長さは相互に等しい。なお図１の例示では、回転子１０は２つの磁石１１を有しているが４個以上有していてもよい。かかる磁石１１は固定子１２へと界磁磁束を供給する界磁磁石として機能する。

インバータ４は図示せぬ複数のスイッチング素子を備えている。この複数のスイッチング素子の導通／非導通が適切に制御されることで、インバータ４は直流電源５から入力される直流電圧を任意の電圧、周波数を有する交流電圧に変換する。そしてインバータ４は変換した交流電圧を固定子１２に印加する。これによって、固定子１２が有するコイル１３に動作電流が流れ、固定子１２は回転子１０へと回転磁界を供給する。なお、モータ１は必ずしもインバータ４で駆動される必要はない。モータ１は任意の方法によって駆動される。

位置検出センサ２は、例えば周方向における回転位置が第１の範囲に位置するときのみ活性化する位置検出信号を出力する。なお、回転軸を中心とする１周は第１及び第２の範囲によって構成される。第１及び第２の範囲は周方向において交互に連続して配置される。

位置検出センサ２は例えばホールセンサであり、回転子１０の回転軸を中心とした径方向において回転子１０と対向する。ホールセンサは自身に鎖交する磁束の方向に応じて位置検出信号を出力する。なお、回転子１０が磁石１１を有し、位置検出センサ２がホールセンサであれば、磁石１１が界磁磁石としての機能と、ホールセンサへと磁束の変化を与える機能とを兼用することができる。以下、位置検出センサ２の動作について具体的に説明する。

ここで、図２に例示されるように、回転子１０の回転位置を次のように角度で規定する。まず回転子１０の回転位置を表す対象として、例えば磁石１１同士の周方向における境界（極間）上の一点１５を採用する。そして、この一点１５が位置検出センサ２と最も近い距離で対面する状態を、回転子１０の回転位置が０度であると規定する。そして、回転子１０の回転に伴って一点１５が回転軸Ｐを中心として移動した角度を、回転子１０の回転位置ｘとして規定する。なお、回転位置ｘが０度の状態から反時計回りに回転するに伴って回転位置ｘが増大し、回転位置ｘが１８０度（これは−１８０度と把握することもできる）である状態から回転子１０が反時計回りに回転するに従って、回転位置ｘは−１８０度から増大して０度に至る。

回転子１０の回転位置ｘが０度から１８０度であるとき、回転子１０は例えば磁極Ｓを向けて位置検出センサ２と対向する。従ってこのとき、位置検出センサ２に鎖交する磁束の方向は位置検出センサ２から回転子１０へと向かう方向である。また回転子１０の回転位置ｘが−１８０度から０度であるとき、回転子１０は反対の磁極Ｎを向けて位置検出センサ２と対向する。従ってこのとき、位置検出センサ２に鎖交する磁束の方向は回転子１０から位置検出センサ２へと向かう方向である。

位置検出センサ２は、自身に鎖交する磁束が回転子１０側へと向かう方向であるとき（換言すれば位置検出センサ２が磁極Ｓと対向するとき）に活性化した位置検出信号を出力する。また、自身に鎖交する磁束が例えば回転子１０側から向かってくる方向であるとき（換言すれば位置検出センサ２が磁極Ｎと対向するとき）に非活性化した位置検出信号を出力する。なお、出力された位置検出信号の活性／非活性化という区別の代わりに、簡単に、位置検出信号を出力すること／しないこと、という区別を用いることができる。この場合、活性化した位置検出信号を出力することは位置検出信号を出力することと、非活性化した位置検出信号を出力することは位置検出信号を出力しないことと、それぞれ捉えられる。

以上のように、回転軸Ｐを中心とする１周が、０度から１８０度の第１の範囲と、−１８０度から０度の第２の範囲とによって構成されている。そして、位置検出センサ２は回転位置ｘが第１の範囲に位置するときのみ活性化した位置検出信号を出力する。

制御部３は位置検出センサ２からの位置検出信号を受け取って回転子１０の回転速度を算出し、これに基づいてインバータ４を制御する。また制御部３は位置検出センサ２から受け取った位置検出信号に基づいて回転子１０の実施的な停止（以下「ロック」とも称す）を検知する。回転子１０のロック検知方法については後に詳述する。

なおここでは、制御部３は例えばマイクロコンピュータと記憶装置を含んで構成される。マイクロコンピュータは、プログラムに記述された各処理ステップ（換言すれば手順）を実行する。上記記憶装置は、例えばＲＯＭ(Read Only Memory)、ＲＡＭ(Random Access Memory)、書き換え可能な不揮発性メモリ（ＥＰＲＯＭ(Erasable Programmable ROM)等）、ハードディスク装置などの各種記憶装置の１つ又は複数で構成可能である。当該記憶装置は、各種の情報やデータ等を格納し、またマイクロコンピュータが実行するプログラムを格納し、また、プログラムを実行するための作業領域を提供する。なお、マイクロコンピュータは、プログラムに記述された各処理ステップに対応する各種手段として機能するとも把握でき、あるいは、各処理ステップに対応する各種機能を実現するとも把握できる。また、制御部３はこれに限らず、制御部３によって実行される各種手順、あるいは実現される各種手段又は各種機能の一部又は全部をハードウェアで実現しても構わない。

続いて、モータ１が正常に駆動されて回転子１０の回転速度が一定である場合に、位置検出センサ２から出力される位置検出信号について説明する。図３に例示されるように、回転子１０の回転速度が一定の場合、回転位置ｘは時間に対して比例して変化する。このとき、位置検出センサ２に鎖交する鎖交磁束は、図３に例示されるように、回転位置ｘが０度から１８０度の範囲で正、-１８０度から０度の範囲で負となる正弦波状の形状を有している。なお、鎖交磁束は位置検出センサ２から回転子１０に向かう方向を正として示されている。

そして図３に例示されるように、位置検出センサ２は自身に鎖交する磁束が正である場合に、活性化した位置検出信号を出力し、自身に鎖交する磁束が負である場合に、非活性化した位置検出信号を出力する。

回転子１０の回転速度が一定であれば、回転位置ｘが第１の範囲（ここでは０度から１８０度）に位置する期間と、回転位置ｘが第２の範囲（ここでは−１８０度から０度）に位置する期間は互いに等しいので、位置検出信号が活性化する活性化期間ＴＨと、非活性化する非活性化期間ＴＬは互いに等しい。よって、このとき活性化期間ＴＨと非活性化期間ＴＬとの差は０である。なお、回転速度が一定であればその値に拘らず、活性化期間ＴＨと非活性化期間ＴＬとの差は０である。また、回転速度が一定であればその値に拘らず、活性化期間ＴＨと非活性化期間ＴＬとの比は１である。

次に、回転子１０がロック状態であって、回転位置ｘが第１の範囲及び第２の範囲の境界（ここでは、０度或いは±１８０度）を跨いで回転子１０が振動している場合について説明する。図４の例示では、回転位置ｘが５度を中心として１０度の振幅を有する正弦波を呈するように、回転子１０が振動している。このとき、回転位置ｘは第１の範囲と第２の範囲の境界たる０度を跨いで振動する。この場合、回転子１０は回転しておらずロック状態であるとみなせるものの、回転子１０の振動に基づいて活性化期間ＴＨと非活性化期間ＴＬが交互に現れる。但し、回転位置ｘは第１の範囲と第２の範囲の境界（ここでは０度）からずれた位置を中心として振動しているので、回転位置ｘが第１の範囲に位置する期間と、回転位置ｘが第２の範囲に位置する期間とは相互に異なる。図４の例示では回転位置ｘが第１の範囲に位置する期間は回転位置ｘが第２の範囲に位置する期間に比べて長い。

そして、上述したように、回転位置ｘが第１の範囲に位置する期間に位置検出センサ２は活性化した位置検出信号を出力する。また回転位置ｘが第２の範囲に位置する期間に位置検出センサ２は非活性化した位置検出信号を出力する。従って、活性化期間ＴＨは非活性化期間ＴＬに比べて長い。

よってこのとき活性化期間ＴＨと非活性化期間ＴＬとの差が０とは異なる。また活性化期間ＴＨと非活性化期間ＴＬとの比は１とは異なる。

そこで、制御部３は、位置検出センサ２から受け取った位置検出信号の活性化期間ＴＨと非活性化期間ＴＬとに基づく演算値（例えば差又は比）が所定の範囲外になることを以って回転子１０がロックしたことを検知する。例えば演算値が活性化期間ＴＨと非活性化期間ＴＬとの差であれば、この差が０を含む所定の範囲の外となる場合に回転子１０がロックしたことを検知する。また、演算値が活性化期間ＴＨと非活性化期間ＴＬとの比であれば、この比が１を含む所定の範囲の外となる場合に回転子１０がロックしたことを検知する。

かかる制御部３の動作を実現する内部構成の一例は機能ブロックによって図５のように示される。制御部３は立ち上がりエッジ検出部３１と、立ち下りエッジ検出部３２と、期間算出部３３と、演算値算出部３４と、判定部３５とを備えている。

制御部３が有する上記各部は図６に示すフローチャートの一例に従って動作する。まずステップＳ１にて、期間算出部３３は立ち上がりエッジ検出部３１が位置検出信号の立ち上がりエッジを検出したかどうかを判定する。立ち上がりエッジを検出しない場合は、ステップＳ１の処理が再び実行される。

立ち上がりエッジを検出した場合は、ステップＳ２にて、期間算出部３３は図示せぬタイマーを動作させる。なお、このようなタイマーは通常のマイコンに搭載されている。

次に、ステップＳ３にて期間算出部３３は立ち下がりエッジ検出部３２が位置検出信号の立ち下がりエッジを検出したかどうかを判定する。立ち下がりエッジを検出しない場合は再びステップＳ３の処理が実行される。

立ち下がりエッジを検出した場合は、ステップＳ４にて、期間算出部３３はタイマーの値を検出してこれを活性化期間ＴＨとして取得する。次にステップＳ５にて、期間算出部３３はタイマーの値を０に初期化する。

次に、ステップＳ６にて期間算出部３３は立ち上がりエッジ検出部３１が位置検出信号の立ち上がりエッジを検出したかどうかを判定する。立ち上がりエッジを検出しない場合は再びステップＳ６の処理が実行される。

立ち上がりエッジを検出した場合は、ステップＳ７にて、期間算出部３３はタイマーの値を検出してこれを非活性化期間ＴＬとして取得する。次にステップＳ８にて、期間算出部３３はタイマーの値を０に初期化する。

次に、ステップＳ９にて、演算値算出部３４は期間算出部３３が取得した活性化期間ＴＨと非活性化期間ＴＬとに基づく演算値（例えば差又は比）を算出する。

次に、ステップＳ１０にて、判定部３５は演算値が所定の範囲外であるかどうかを判定する。演算値が活性化期間ＴＨと非活性化期間ＴＬとの差であれば所定の範囲には０が含まれる。演算値が活性化期間ＴＨと非活性化期間ＴＬとの比であれば所定の範囲には１が含まれる。

演算値が所定の範囲内であれば再びステップＳ３の処理が実行される。演算値が所定の範囲外であればステップＳ１１にて、判定部３５は回転子１０がロックしたことを検知する。

なお、本フローチャートでは、位置検出信号の立ち上がりエッジの検出を動作の開始トリガとしているが、これに限らず立ち下がりエッジの検出を動作の開始トリガとしてもよい。この場合、ステップＳ３〜Ｓ５の処理に先立って、ステップＳ６〜Ｓ８の処理が実行される。またステップＳ１０にて否定的な判定がされると、再びステップＳ６の処理が実行される。

以上のように、回転子１０の回転位置ｘが第１の範囲と第２の範囲との境界を跨ぐように当該回転子１０が振動し、この振動によって、位置検出信号が活性化する活性化期間ＴＨと、活性化しない非活性化期間ＴＬとが交互に表れたとしても、演算値が所定の範囲外のときに回転子のロックを検知できる。よって、ロックの検知精度を向上することができる。

なお、回転子１０の回転速度が変化する場合には、活性化期間ＴＨと非活性化期間ＴＬとの差、比はそれぞれ０及び１からずれ得る。しかしながら、回転速度が変化する場合は例えば図７に示すように一の活性化期間ＴＨとこれと連続する一の非活性化期間ＴＬとの和が比較的長期間に渡って変化する。よって、一の活性化期間ＴＨとこれと連続する一の非活性期間との差、或いは比のずれ量は小さい。従って、所定の範囲を適切に設定することで、回転速度が変化する場合をロックと誤検知することは防止できる。換言すれば、回転速度の変化に渡って、活性化期間ＴＨと非活性化期間ＴＬとの演算値が所定の範囲内に収まるように、所定の範囲が設定されればよい。

また、予め設定された所定の範囲を超えないように、モータ１の回転速度の変化を制御しても良い。換言すれば、回転速度が緩やかに変化するようにモータ１を制御する。

なお、第１の実施の形態では、位置検出センサ２としてホールセンサを例示したが、これに限らない。例えば回転軸Ｐを中心とした径方向に突起する突部を回転子１０に設け、当該突部が通過したことを検知する光センサを位置検出センサ２として採用してもよい。光センサは突部が自身と対面する期間のみ活性化した位置検出信号を出力する。換言すれば、突部が存する範囲が第１の範囲、突部が存しない範囲が第２の範囲にそれぞれ相当する。この場合、当該突部が回転軸Ｐを中心とした１周に占める割合に応じて、活性化期間ＴＨと非活性化期間ＴＬとが決定される。例えば突部が回転軸Ｐを中心とした１周に対して３分の１の周方向長さを有している場合、回転速度が一定の元、活性化期間ＴＨと非活性化期間ＴＬとの比が０．５となる。この場合は、活性化期間ＴＨと非活性化期間ＴＬとの比が０．５を含む所定範囲の外にあるときに、回転子１０がロックしたことを検知すればよい。これによって、ロックの検出精度を向上できる。

あるいは位置検出センサ２は、第１の範囲と第２の範囲の境界を検出することによって活性／非活性する位置検出信号を出力してもよい。例えば位置検出センサ２にはコイルが採用され、当該コイルが磁束の変化を起電圧に変換する。位置検出センサ２の対向する回転子１０の位置が第１の範囲から第２の範囲へと遷移する場合と、その逆とでは、磁束の変化が異なる。よって上記起電圧の波形も二つの場合に応じて正負が反対になる。実際には起電圧の波形はパルス状となるので、ステップＳ３においてステップＳ２実行後に、またステップＳ６においてステップＳ５実行後に、それぞれ一定の不感期間を設ければ、図６のフローチャートを採用して既述の効果を得ることができる。

また第１の実施の形態では、第１の範囲の一つと第２の範囲の一つとが回転軸Ｐを中心とした１周を構成していたがこれに限らず、複数の第１の範囲と複数の第２の範囲とが周方向で交互に配置されて１周を構成してもよい。なお、演算値が活性化期間ＴＨと非活性化期間ＴＬとの比であれば、１周を周方向で隣り合う一の第１の範囲と一の第２の範囲との組に分配したときの当該組の各々において、第１の範囲と第２の範囲との比が等しいことが望ましい。これによって、回転速度が一定であるときに、回転速度の値に依らず、活性化期間ＴＨと非活性化期間ＴＬとの比を一定にできるからである。また演算値が活性化期間ＴＨと非活性化期間ＴＬとの差であれば、第１の範囲と第２の範囲の各々が相互に等しいことが望ましい。これによって、回転速度が一定であるときに、回転速度の値に依らず、活性化期間ＴＨと非活性化期間ＴＬとの差を一定（ゼロ）にできるからである。

第２の実施の形態．
第１の実施の形態にかかる回転子のロック検知方法では、回転子１０がロック状態であって回転位置ｘが第１範囲と第２範囲との境界（例えば０度）を中心として振動している場合に、回転子１０のロックが検知できず、検知精度の向上という観点でなお工夫の余地があった。

そこで、第２の実施の形態では、回転子のロックの検知精度を更に向上することを目的とする。第２の実施の形態においても、図１に例示されたモータ駆動装置を用いて説明する。

制御部３は位置検出センサ２からの位置検出信号に基づいて回転子１０の回転速度を算出することができる。たとえば図２に示す回転子において、位置検出信号の立ち上がりエッジを検出してから次の立ち上がりエッジを検出する間の期間は、回転子１０が１回転するのに要する時間に相当する。従って、制御部３は位置検出信号から回転子１０が１回転するのに要する時間を認識することができ、この時間の逆数たる回転子１０の回転速度を算出することができる。

また制御部３には外部（例えばＣＰＵ）から回転速度についての目標値が入力される。そして、位置検出センサ２から受け取った位置検出信号に基づいて算出した回転速度が目標値と一致するようにインバータ４を制御する。

制御部３は外部（例えばＣＰＵ）から回転速度についての目標値を所定の期間内に複数回変更することができる。そして、制御部３は変更した目標値に基づいてインバータ４を制御する。

ここで回転子１０がロック状態であって、回転位置ｘが第１の範囲と第２の範囲の境界付近を中心として振動している場合は、回転位置ｘが第１の範囲に位置する期間と、回転位置ｘが第２の範囲に位置する期間とは相互にほぼ等しい。かかる場合は、活性化期間ＴＨと非活性化期間ＴＬとがほぼ等しく、第１の実施の形態ではロックと検知されない場合がある。

しかしながら、回転子１０がロック状態であれば回転速度は目標値に追随しにくい。

そこで、制御部３は目標値を複数回変化させてその都度、回転速度と目標値との差を算出する。より具体的に、まず例えば制御部３は外部から入力される目標値とは第１所定値以上異なる目標値へと変更する。そして、制御部３は目標値を変化させる毎に目標値と回転速度との差を算出し、これが第２所定値以上であるかどうかを判定する。制御部３は目標値を変化させた複数回のいずれにおいても当該差が第２所定値以上であれば、回転子１０がロックであると検知する。なお、回転子１０がロック状態の場合、回転速度は目標値に追随しにくいので、第１所定値として小さい値を採用するよりも第１所定値として大きい値を採用した方が、ロックを検知しやすい。

かかる制御部３の動作を実現する内部構成の一例は機能ブロックによって図８のように示される。図５に示す制御部３に比べて制御部３は回転速度算出部３６と、目標値変更部３７と、インバータ制御部３８とを備えている。なお、第１の実施の形態では説明を省略したが、位置検出信号に基づいて回転速度を算出する回転速度算出部３６と、回転速度と目標値とに基づいてインバータ４を制御するインバータ制御部３８は通常のインバータ制御に用いられる機能であって、第１の実施の形態でも制御部３が備えていてもよい。

制御部３が有する上記各部は図９に示すフローチャートの一例に従って動作する。まずステップＳ２１にて、判定部３５は値Ｎ，Ｍをそれぞれ０に初期化する。次にステップＳ２２にて、目標値変更部３７は回転速度についての目標値を変更する。目標値変更部３７は例えば本フローチャートの実行時点での目標値を、第１所定値以上異なる目標値へと変更する。次にステップＳ２３にて、インバータ制御部３８は変更後の目標値に基づいてインバータ４を制御する。次にステップＳ２４にて、回転速度算出部３６は位置検出信号に基づいて回転速度を算出する。次にステップＳ２５にて、判定部３５は目標値と回転速度との差が第２所定値以上かどうかを判定する。

当該差が第２所定値以上であれば、ステップＳ２６にて、判定部３５は値Ｍをインクリメントし、処理はステップＳ２７に移る。当該差が第２所定値以上でなければステップＳ２６の処理は実行されずに処理がステップＳ２７に移る。次にステップＳ２７にて、判定部３５は値Ｎをインクリメントする。ステップＳ２５〜Ｓ２７の処理により、目標値の変更回数が値Ｎとして保存され、ステップＳ２５で肯定的な結果が得られた回数が値Ｍとして保存される。次にステップＳ２８にて、判定部３５は値Ｎが２以上かどうかを判定する。値Ｎが２未満であれば再びステップＳ２２が実行される。値Ｎが２以上であれば処理がステップＳ２９に移り、目標値の変更はこれ以上行わない。ステップＳ２９において、判定部３５は値Ｍが２であるかどうかを判定する。値Ｍが２でなければ処理が終了する。値Ｍが２であればステップＳ３０にて、判定部３５は回転子１０がロックしたと判定する。

なお、本フローチャートでは、目標値を２回変更しているがこれに限らず複数回変更すればよい。

以上のように、回転子１０がロック状態であって回転子１０の回転位置ｘが第１の範囲と第２の範囲との境界を中心として振動している場合であっても、回転子１０のロックを検知できる。よって、第１実施の形態で述べたロックの検知方法を実行し、これでロックを検知できない状態を、第２の実施の形態で述べたロックの検知方法を用いて検知することで、ロックの検知精度を更に向上できる。

第３の実施の形態．
回転子１０がロック状態であれば、目標値を変更しても回転子１０の回転速度は目標値に追随しにくいことから、第２の実施の形態で述べたロックの検知方法に代えて次のようにロックを検知してもよい。制御部３はまず目標値を変更させる。このとき、制御部３例えば現時点の目標値よりも第１所定値以上異なる目標値へと変更させる。そして、制御部３は、位置検出信号に基づいて算出した回転速度の変化が所定の範囲であるときに、回転子１０がロックしたことを検知する。なお、回転子１０がロック状態の場合、回転速度は目標値に追随しにくいので、第１所定値として小さい値を採用するよりも第１所定値として大きい値を採用した方がロックを検知しやすい。

かかる制御部３の動作を実現する内部構成の一例は図８に示す制御部３と同様である。但し、制御部３の各部は図１０に示すフローチャートの一例に従って動作する。

まず、ステップＳ４１にて、回転速度算出部３６は位置検出信号に基づいて第１回転速度を検出する。この第１回転速度は目標値を変更する前の回転速度である。そして、第１回転速度を不図示のメモリに記録する。かかるメモリは一般的なマイコンに設けられる。次にステップＳ４２にて、目標値変更部３７は現時点での目標値よりも第１所定値以上異なる目標値へと変更する。次にステップＳ４３にて、インバータ制御部３８は変更後の目標値に応じてインバータ４を制御する。次にステップＳ４４にて、回転速度算出部３６は位置検出信号に基づいて第２回転速度を算出する。次にステップＳ４５にて、判定部３５は第１回転速度と第２回転速度との差が第２所定値以上かどうかを判定する。当該差が第２所定値以上であれば処理が終了する。当該差が第２所定値未満であれば判定部３５はステップＳ４６にて、回転子１０がロックしたと判定する。

以上のように、回転子１０がロック状態であって回転子１０の回転位置ｘが第１の範囲と第２の範囲との境界を中心として振動している場合であっても、回転子１０のロックを検知できる。よって、第１実施の形態で述べたロックの検知方法を実行し、これでロックを検知できない状態を、第３の実施の形態で述べたロックの検知方法を用いて検知することで、ロックの検知精度を更に向上できる。

なお、第２又は第３の実施の形態にかかるロックの検知方法によれば回転速度についての目標値を変更させるので、回転子１０の起動時（所望の回転速度に至るまでの期間）に当該検知方法が実行されることが望ましい。回転子１０が所望の回転速度で回転している通常運転を妨げないためである。

また、回転子１０がロック状態であって回転位置ｘが第１の範囲と第２の範囲との境界付近を中心として振動しているときに、位置検出信号に基づいて算出される回転速度が振動する場合もある。このような場合、第２及び第３の実施の形態で述べた第１所定値は、当該回転速度の振幅を超えた値が設定される。

２ 位置検出センサ
１０ 回転子
ＴＨ 活性化期間
ＴＬ 非活性化期間
ｘ 回転位置

Claims (6)

1. 回転軸（Ｐ）を中心に回転する回転子（１０）の、前記回転軸を中心とした周方向における回転位置（ｘ）が、前記周方向において交互に連続して配置されて１周を構成する第１及び第２の範囲のうち、前記第１の範囲に位置するときのみ活性化する位置検出信号を出力する位置検出センサ（２）を用いて回転子のロックを検知する方法であって、
   前記位置検出信号が活性化する活性化期間（ＴＨ）と、非活性化する非活性化期間（ＴＬ）とに基づく所定の演算値が所定の範囲外となることを以って、前記回転子がロックしたことを検知する、回転子のロック検知方法。
2. 前記第１及び前記第２の範囲の周方向における幅は互いに等しく、
   前記演算値は前記活性化期間（ＴＨ）と前記非活性化期間（ＴＬ）との差である、請求項１に記載の回転子のロック検知方法。
3. 前記第１の範囲と、前記周方向で前記第１の範囲と隣り合う前記第２の範囲との組が一つ以上設けられ、前記組における前記第１の範囲と前記第２の範囲との比が相互に等しく、
   前記演算値は前記活性化期間と前記非活性化期間との比である、請求項１に記載の回転子のロック検知方法。
4. 前記回転子（１０）の回転速度についての目標値を複数回に渡って変化させ、そのいずれにおいても、前記位置検出信号に基づいて検出した前記回転子の回転速度と、前記目標値との差が一定以上あるときに前記回転子のロックを検出する、請求項１乃至３の何れか一つに記載の回転子のロック検知方法。
5. 前記回転子（１０）の回転速度についての目標値を変化させ、前記位置検出信号に基づいて検出した回転速度の変化が前記目標値を変化させた前後で所定の範囲内であるときに、前記回転子がロックであると検知する、請求項１乃至３の何れか一つに記載の回転子のロック検知方法。
6. 前記回転子（１０）は前記周方向で交互に配置され互いに異なる極性を呈する磁石を備え、前記位置検出センサはホールセンサである、請求項１乃至５の何れか一つに記載の回転子のロック検知方法。

Images