JP2011217542A - Actuator system - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an actuator system wherein the size and cost of the equipment can be reduced and torque value detection accuracy is enhanced.SOLUTION: The actuator system includes a controller 54 periodically applies an applied pulse to a magnetostrictive torque sensor 80, calculates a torque value from a detection value detected by the magnetostrictive torque sensor 80 at a sampling timing when a certain time has passed after the application, and PWM-controls a driver 52 that drives a brushless motor 50. The controller 54 further sets the certain time to be shorter than 1/2 of the period of the PWM pulse applied to the driver 52, sets the applied pulse so that three periods of the PWM pulse contain two sampling timing, and determines a sampling timing used for torque value calculation among the two sampling timing based on the duty ratio of the PWM pulse.

Description

本発明は、磁歪式トルクセンサにより検出された検出値からトルク値を算出するアクチュエータシステムに関する。   The present invention relates to an actuator system that calculates a torque value from a detection value detected by a magnetostrictive torque sensor.

従来から、磁歪式トルクセンサは、モータや磁気ブレーキの回転による外乱磁界によって影響を受けてしまい、検出されたトルク信号にノイズが乗ってしまうことが知られている。   Conventionally, it is known that a magnetostrictive torque sensor is affected by a disturbance magnetic field due to rotation of a motor or a magnetic brake, and noise is added to a detected torque signal.

下記示す特許文献1には、磁歪式トルクセンサ用のコイルと別個に、ダミー用のコイルを備え、ダミー用のコイルが受けるノイズを判別して、磁歪式トルクセンサが検出したトルク信号からノイズ成分を除去することで、より正確なトルク信号を得ることが記載されている。   In Patent Document 1 shown below, a dummy coil is provided separately from a magnetostrictive torque sensor coil, noise received by the dummy coil is determined, and a noise component is detected from a torque signal detected by the magnetostrictive torque sensor. It is described that a more accurate torque signal can be obtained by removing.

特開平6−323930号公報JP-A-6-323930

しかしながら、上記特許文献1に記載の技術では、ダミー用のコイルを設けるためのスペースや追加部品が必要となり、装置が大型化し、且つ、高コストになってしまう。   However, the technique described in Patent Document 1 requires a space for providing a dummy coil and additional parts, which increases the size and cost of the apparatus.

そこで、本発明は、係る従来の問題点に鑑みてなされたものであり、装置の小型化、低コストを図ると共に、トルク値の検出精度を向上させるアクチュエータシステムを提供することを目的とする。   Therefore, the present invention has been made in view of the conventional problems, and an object of the present invention is to provide an actuator system that can reduce the size and cost of the apparatus and improve the detection accuracy of the torque value.

上記目的を達成するために、請求項1に係る発明は、磁歪式トルクセンサ(80)と、ブラシレスモータ(50)と、前記ブラシレスモータ(50)を駆動する駆動ドライバ(52)と、前記磁歪式トルクセンサ(80)に印加パルスを周期的に印加し、印加から一定時間経過後のサンプリングタイミングで、前記磁歪式トルクセンサ(80)によって検出された検出値からトルク値を算出し、該算出した前記トルク値に応じて前記駆動ドライバ(52)をPWM制御して前記ブラシレスモータ(50)の駆動を制御する制御手段(54)と、を備えるアクチュエータシステムであって、前記制御手段(54)は、前記PWM制御によって前記駆動ドライバ(52)に印加するPWMパルスの周期の1/2より前記一定時間を短く設定するとともに、前記PWMパルスの一定数周期の期間に、少なくとも2回の前記サンプリングタイミングを備えるように前記印加パルスを設定し、前記一定数周期の期間に印加される前記PWMパルスのうち、最初の前記PWMパルスの印加後、最初の前記サンプリングタイミングで前記磁歪式トルクセンサ(80)によって検出された前記検出値をサンプリングする第1のサンプリングタイミングと、前記一定数周期の1/2の期間が経過した後、最初の前記サンプリングタイミングで前記磁歪式トルクセンサ(80)によって検出された前記検出値をサンプリングする第2のサンプリングタイミングとを有し、前記制御手段(54)は、前記PWMパルスのデューティ比が所定デューティ比以上の時には、第1のサンプリングタイミングにて検出された前記検出値を用いて前記トルク値を算出し、前記PWMパルスのデューティ比が前記所定デューティ比未満の時は、前記第2のサンプリングタイミングにて検出された前記検出値を用いて前記トルク値を算出することを特徴とする。   In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 includes a magnetostrictive torque sensor (80), a brushless motor (50), a drive driver (52) for driving the brushless motor (50), and the magnetostriction. An applied pulse is periodically applied to the torque sensor (80), and a torque value is calculated from a detection value detected by the magnetostrictive torque sensor (80) at a sampling timing after a predetermined time has elapsed from the application, and the calculation is performed. A control means (54) for controlling the drive of the brushless motor (50) by PWM controlling the drive driver (52) according to the torque value, wherein the control means (54) When the predetermined time is set shorter than 1/2 of the period of the PWM pulse applied to the drive driver (52) by the PWM control In addition, the application pulse is set so as to have at least two sampling timings in a constant cycle period of the PWM pulse, and the first PWM pulse applied in the period of the fixed number of cycles is set. After application of the PWM pulse, a first sampling timing for sampling the detected value detected by the magnetostrictive torque sensor (80) at the first sampling timing and a period ½ of the predetermined number of cycles elapses. And a second sampling timing for sampling the detected value detected by the magnetostrictive torque sensor (80) at the first sampling timing, and the control means (54) has a duty ratio of the PWM pulse. When the ratio is greater than or equal to the predetermined duty ratio, the detection is performed at the first sampling timing. The torque value is calculated using the detected value, and when the duty ratio of the PWM pulse is less than the predetermined duty ratio, the torque is calculated using the detection value detected at the second sampling timing. A value is calculated.

請求項2に係る発明は、請求項1に記載のアクチュエータシステムであって、前記一定数周期は、3以上の奇数周期であり、前記制御手段(54)は、前記一定数周期を1セットし、前記1セットの期間に、少なくとも2回の前記印加パルスを前記磁歪式トルクセンサに印加することを特徴とする。   The invention according to claim 2 is the actuator system according to claim 1, wherein the predetermined number of cycles is an odd number of 3 or more, and the control means (54) sets the fixed number of cycles as one set. The application pulse is applied to the magnetostrictive torque sensor at least twice during the one set period.

請求項3に係る発明は、請求項1又は2に記載のアクチュエータシステムであって、前記磁歪式トルクセンサ(80)と前記ブラシレスモータ(50)とは、アクチュエータユニット(26)として一体に構成されるとともに、前記磁歪式トルクセンサ(80)と前記ブラシレスモータ(50)とは近接して配置され、当該アクチュエータユニット(26)がアシスト自転車(10)のアシストユニット(26)として構成されることを特徴とする。   The invention according to claim 3 is the actuator system according to claim 1 or 2, wherein the magnetostrictive torque sensor (80) and the brushless motor (50) are integrally configured as an actuator unit (26). In addition, the magnetostrictive torque sensor (80) and the brushless motor (50) are arranged close to each other, and the actuator unit (26) is configured as an assist unit (26) of the assist bicycle (10). Features.

請求項4に係る発明は、請求項3に記載のアクチュエータシステムであって、前記アクチュエータシステムは、前記アシスト自転車(10)に設けられた運転者によりトルクが与えられるクランク軸(38)と、前記クランク軸(38)に与えられたトルクを後輪に伝達させて前記後輪を駆動させる駆動系機構とを有し、前記アシストユニット(26)は、前記ブラシレスモータ(50)の駆動力を前記駆動系機構に伝達するアシスト駆動ユニット(26)であり、前記クランク軸(38)と、前記磁歪式トルクセンサ(80)と、前記ブラシレスモータ(50)と、前記駆動ドライバ(52)と、前記制御手段(54)とを一体に保持し、前記磁歪式トルクセンサ(80)は前記クランク軸(38)上に配置されるとともに、前記駆動ドライバ(52)及び前記制御手段(54)は、前記磁歪式トルクセンサ(80)の下方の同一空間内に配置され、前記ブラシレスモータ(50)は、前記クランク軸(38)の後下方であり、前記磁歪式トルクセンサ(80)とは区画された空間に収納配置されることを特徴とする。   The invention according to claim 4 is the actuator system according to claim 3, wherein the actuator system includes a crankshaft (38) provided with torque by a driver provided in the assist bicycle (10), and the A drive system mechanism for transmitting the torque applied to the crankshaft (38) to the rear wheels to drive the rear wheels, and the assist unit (26) provides the driving force of the brushless motor (50) to the An assist drive unit (26) for transmitting to a drive system mechanism, the crankshaft (38), the magnetostrictive torque sensor (80), the brushless motor (50), the drive driver (52), and the The magnetostrictive torque sensor (80) is disposed on the crankshaft (38) and integrally holds the control means (54). The bar (52) and the control means (54) are disposed in the same space below the magnetostrictive torque sensor (80), and the brushless motor (50) is located below the crankshaft (38). The magnetostrictive torque sensor (80) is housed in a partitioned space.

請求項5に係る発明は、請求項4に記載のアクチュエータシステムであって、前記駆動ドライバ(52)と、前記制御手段(54)とは、前記同一空間内の前記アシスト駆動ユニット(26)のケース(48)壁に固定されるとともに、前記アシスト自転車(10)前後方向の中心線(112)に対して、対向する左右壁面に各々固定され、前記制御手段(54)は、前記磁歪式トルクセンサ(80)側のユニット壁面に配置されることを特徴とする。   The invention according to claim 5 is the actuator system according to claim 4, wherein the drive driver (52) and the control means (54) are provided for the assist drive unit (26) in the same space. The case (48) is fixed to the wall, and fixed to the left and right wall surfaces facing the center line (112) in the front-rear direction of the assist bicycle (10), and the control means (54) includes the magnetostrictive torque. It is arranged on the unit wall surface on the sensor (80) side.

請求項1に記載の発明によれば、PWMパルスのデューティ比が50%近傍の所定デューティ比未満の時には、第1のサンプリングタイミングでPWMパルスのオフノイズが入る可能性があるので、第2のサンプリングタイミングで検出した検出値でトルク値を算出することで、トルク値の検出精度を向上させることができる。また、PWMパルスのデューティ比が50%近傍の所定デューティ比以上の時には、第1のサンプリングタイミングでノイズが入ることがないので、第1のサンプリングタイミングで検出した検出値でトルク値を算出することで、トルク値の検出精度を向上させることができる。つまり、デューティ比に基づいてサンプリングタイミングを使い分けることで、制御遅れがなく、トルク値の検出精度を向上させることができる。また、ノイズの影響を受けていないサンプリングタイミングを決定してトルク値を算出するので、アクチュエータシステムの小型化、低コスト化を図ることができる。さらに、磁気シールドを強固にする必要のない磁歪式トルクセンサのアクチュエータシステムを提供することができる。   According to the first aspect of the present invention, when the duty ratio of the PWM pulse is less than the predetermined duty ratio in the vicinity of 50%, there is a possibility that off noise of the PWM pulse may enter at the first sampling timing. By calculating the torque value with the detection value detected at the timing, the detection accuracy of the torque value can be improved. Further, when the duty ratio of the PWM pulse is equal to or higher than a predetermined duty ratio in the vicinity of 50%, noise does not enter at the first sampling timing, so the torque value is calculated with the detected value detected at the first sampling timing. Thus, the accuracy of detecting the torque value can be improved. In other words, by properly using the sampling timing based on the duty ratio, there is no control delay, and the torque value detection accuracy can be improved. In addition, since the torque value is calculated by determining the sampling timing that is not affected by noise, the actuator system can be reduced in size and cost. Furthermore, it is possible to provide an actuator system for a magnetostrictive torque sensor that does not require a strong magnetic shield.

請求項2に記載の発明によれば、磁歪式トルクセンサの印加パルスの周期を変えることなく、PWMパルスの奇数周期(1セット)の中で少なくとも1つ、PWMパルスによるノイズの影響を受けていない検出値を得ることができる。   According to the second aspect of the present invention, at least one of the odd-numbered periods (one set) of the PWM pulse is affected by noise caused by the PWM pulse without changing the period of the applied pulse of the magnetostrictive torque sensor. No detection value can be obtained.

請求項3に記載の発明によれば、アシスト自転車の駆動力として動作するモータであって、大きなトルクが必要される分、PWMパルスのオン、オフによる磁界の影響が大きくなるアシストユニットであっても、トルク値の検出精度を向上させることができるアクチュエータシステムを提供することができる。   According to the third aspect of the present invention, the motor operates as the driving force of the assist bicycle, and is an assist unit in which the influence of the magnetic field due to turning on / off of the PWM pulse is increased as much torque is required. In addition, it is possible to provide an actuator system that can improve the detection accuracy of the torque value.

請求項4に記載の発明によれば、磁歪式トルクセンサと同一空間に駆動ドライバが配置されることで、スペースを有効利用しつつ、駆動ドライバによるノイズ影響も少なくすることができる。   According to the fourth aspect of the present invention, the drive driver is disposed in the same space as the magnetostrictive torque sensor, so that the noise influence by the drive driver can be reduced while effectively using the space.

請求項5に記載の発明によれば、磁歪式トルクセンサと駆動ドライバ及び制御手段とが同一空間内であっても、駆動ドライバ及び制御手段が、磁歪式トルクセンサから離れたケース壁に取付けられるので、ノイズ影響が比較的小さい位置に駆動ドライバ及び制御手段を設けることができる。   According to the fifth aspect of the present invention, even if the magnetostrictive torque sensor and the drive driver and the control means are in the same space, the drive driver and the control means are attached to the case wall away from the magnetostrictive torque sensor. Therefore, the drive driver and the control means can be provided at a position where the influence of noise is relatively small.

アクチュエータシステムを備えたアシスト自転車の左側面図である。It is a left view of the assist bicycle provided with the actuator system. 図1のアシスト自転車の要部を示す左側面図である。It is a left view which shows the principal part of the assist bicycle of FIG. 図2のIII−III線断面図である。It is the III-III sectional view taken on the line of FIG. 磁歪式トルクセンサの検出回路図である。It is a detection circuit diagram of a magnetostrictive torque sensor. コントローラから印加パルスが磁歪式トルクセンサに供給されたときの電圧波形を示す。The voltage waveform when the applied pulse is supplied from the controller to the magnetostrictive torque sensor is shown. ロータに配置された永久磁石の回転方向を示す図である。It is a figure which shows the rotation direction of the permanent magnet arrange | positioned at the rotor. 駆動ドライバによってブラシレスモータのU相、V相、W相のステータコイルに供給される電流、及びそのときの永久磁石の状態を示す図である。It is a figure which shows the electric current supplied to the stator coil of a U-phase, V phase, and W phase of a brushless motor by a drive driver, and the state of the permanent magnet at that time. 磁石と、磁歪式トルクセンサの検出コイルとの関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between a magnet and the detection coil of a magnetostrictive torque sensor. 駆動ドライバによって各相のステータコイルに交流電流が通電されたときの、U相、V相、W相のステータコイルの電圧を示すタイムチャート、及び、ホールICによってコントローラが検出した極の切り替わりタイミングを示す図である。Time charts showing the voltages of the U-phase, V-phase, and W-phase stator coils when an alternating current is applied to the stator coils of each phase by the drive driver, and the polarity switching timing detected by the controller by the Hall IC FIG. 印加パルスの印加タイミング、サンプリングタイミング、印加パルスのOFFタイミングを決定するコントローラの動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the operation | movement of the controller which determines the application timing of an application pulse, a sampling timing, and the OFF timing of an application pulse. デューティ比が50未満の場合に、印加されるPWMパルス、印加パルスの関係を示すタイムチャートである。It is a time chart which shows the relationship between the PWM pulse applied when a duty ratio is less than 50, and an applied pulse. デューティ比が50以上の場合に、印加されるPWMパルス、印加パルスの関係を示すタイムチャートである。It is a time chart which shows the relationship between the PWM pulse applied when a duty ratio is 50 or more, and an applied pulse. 磁歪式トルクセンサによって検出された検出値の取得動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows acquisition operation | movement of the detected value detected by the magnetostrictive torque sensor. ブラシレスモータのU相、V相、W相のステータコイルに通電する通電パターンの切り替え時期の算出動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the calculation operation | movement of the switching time of the energization pattern energized to the U-phase, V-phase, and W-phase stator coil of a brushless motor. 通電パターンの切り替え動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the switching operation of an electricity supply pattern. 磁極センサの磁石及びロータの永久磁石の極の切り替りタイミングの記憶動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the memory | storage operation | movement of the switching timing of the pole of the magnet of a magnetic pole sensor, and the permanent magnet of a rotor. ロータの永久磁石と磁極センサの磁石との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the permanent magnet of a rotor, and the magnet of a magnetic pole sensor. 駆動ドライバに印加するPWMパルスのデューティ比を決定する動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the operation | movement which determines the duty ratio of the PWM pulse applied to a drive driver. 図10のステップS9の検出値選択処理の動作を示すサブフローチャートである。12 is a sub-flowchart showing an operation of a detection value selection process in step S9 of FIG.

本発明に係るアクチュエータシステムについて、好適な実施の形態を掲げ、添付の図面を参照しながら以下、詳細に説明する。   DESCRIPTION OF EMBODIMENTS An actuator system according to the present invention will be described in detail below with reference to preferred embodiments and with reference to the accompanying drawings.

図1は、アクチュエータシステムを備えたアシスト自転車10の左側面図、図2は、図1のアシスト自転車10の要部を示す左側面図、図3は、図2のIII−III線断面図である。アシスト自転車10は、車体前方に位置するヘッドパイプ12と、該ヘッドパイプ12から後方且つ下方に延びるダウンフレーム14と、ダウンフレーム14の後端から上方に立ち上がるシートパイプ16とを備える。ヘッドパイプ12には、下方に延びるフロントフォーク18が操舵可能に接続されており、このフロントフォーク18の下端に前輪WFが軸支されている。また、ヘッドパイプ12の上方にハンドル20が設けられている。   1 is a left side view of an assist bicycle 10 provided with an actuator system, FIG. 2 is a left side view showing a main part of the assist bicycle 10 in FIG. 1, and FIG. 3 is a sectional view taken along line III-III in FIG. is there. The assist bicycle 10 includes a head pipe 12 positioned in front of the vehicle body, a down frame 14 that extends rearward and downward from the head pipe 12, and a seat pipe 16 that rises upward from the rear end of the down frame 14. A front fork 18 extending downward is steerably connected to the head pipe 12, and a front wheel WF is pivotally supported at the lower end of the front fork 18. A handle 20 is provided above the head pipe 12.

ダウンフレーム14の後端には、後方に延びるリアフォーク22が配設されており、このリアフォーク22の後端に後輪WRが軸支されている。また、シートパイプ16の上部とリアフォーク22の後部との間に、左右一対のステー24が配設されている。   A rear fork 22 extending rearward is disposed at the rear end of the down frame 14, and a rear wheel WR is pivotally supported at the rear end of the rear fork 22. A pair of left and right stays 24 is disposed between the upper portion of the seat pipe 16 and the rear portion of the rear fork 22.

ダウンフレーム14及びリアフォーク22は、アシスト駆動ユニット(アシストユニット、アクチュエータユニット)26を支持する。シートパイプ16には、上端にシート28を有するシートポスト30がシート28の上下位置を調整可能に装着されている。シートパイプ16の後方には、アシスト駆動ユニット26に電力を供給するためのバッテリ32が着脱可能にシートパイプ16のステー34に取付けられている。   The down frame 14 and the rear fork 22 support an assist drive unit (assist unit, actuator unit) 26. A seat post 30 having a seat 28 at the upper end is attached to the seat pipe 16 so that the vertical position of the seat 28 can be adjusted. A battery 32 for supplying power to the assist drive unit 26 is detachably attached to the stay 34 of the seat pipe 16 behind the seat pipe 16.

アシスト駆動ユニット26及びスプロケット36を貫通して、車体の幅方向に延びるクランク軸38が設けられ、クランク軸38の両側に、ペダル40Lを有するクランク42L、ペダル40Rを有するクランク42Rが接続されている。運転者がペダル40L、40Rを漕ぐことにより、クランク軸38に踏力トルクが与えられる。クランク軸38に与えられた踏力トルクに起因してスプロケット36が回転し、該スプロケット36の回転は、チェーン44を介して、後輪WR側のスプロケット46に伝達され、後輪WRが回転する。スプロケット36、チェーン44、及びスプロケット46は駆動系機構として機能する。   A crankshaft 38 that extends through the assist drive unit 26 and the sprocket 36 and extends in the width direction of the vehicle body is provided. A crank 42L having a pedal 40L and a crank 42R having a pedal 40R are connected to both sides of the crankshaft 38. . A pedaling torque is applied to the crankshaft 38 by the driver stroking the pedals 40L and 40R. The sprocket 36 rotates due to the pedaling force torque applied to the crankshaft 38, and the rotation of the sprocket 36 is transmitted to the sprocket 46 on the rear wheel WR side via the chain 44, and the rear wheel WR rotates. The sprocket 36, the chain 44, and the sprocket 46 function as a drive system mechanism.

アシスト駆動ユニット26は、その筐体(ケース)48内に、ブラシレスモータ50と、ブラシレスモータ50を駆動させる駆動ドライバ52と、駆動ドライバ52のPWM制御、及び後述する磁歪式トルクセンサによって検出された検出値に基づいてトルク値の算出等を行うコントローラ(制御手段)54と、ブラシレスモータ50の駆動軸56と噛み合って回転する駆動ギア58と、駆動ギア58の回転に応じて回転する従動軸94を有するアシストスプロケット60とを一体に保持する。アシストスプロケット60にはチェーン44が取り付けられる。アシスト駆動ユニット26は、ブラシレスモータ50の駆動力を前記駆動系機構に伝達する。このアシスト駆動ユニット26、クランク軸38、及び駆動系機構は、本実施の形態のアクチュエータシステムを構成する。   The assist drive unit 26 is detected by a brushless motor 50, a drive driver 52 that drives the brushless motor 50, PWM control of the drive driver 52, and a magnetostrictive torque sensor, which will be described later, in the casing (case) 48. A controller (control means) 54 that calculates a torque value based on the detected value, a drive gear 58 that rotates in mesh with the drive shaft 56 of the brushless motor 50, and a driven shaft 94 that rotates according to the rotation of the drive gear 58. And the assist sprocket 60 having the. A chain 44 is attached to the assist sprocket 60. The assist drive unit 26 transmits the drive force of the brushless motor 50 to the drive system mechanism. The assist drive unit 26, the crankshaft 38, and the drive system mechanism constitute the actuator system of the present embodiment.

コントローラ54は、クランク軸38に与えられた踏力トルクとアシスト自転車10の車速に応じたアシスト比とによって定められる補助トルクをブラシレスモータ50が発生するように、駆動ドライバ52をPWM制御する。駆動ドライバ52、複数相(本実施の形態では、UVW相の3相)の各スイッチング素子を有し、コントローラ54は、決められたデューティ比でUVW相の各スイッチング素子をオン・オフ制御することで、駆動ドライバ52をPWM制御する。このPWM制御により、駆動ドライバ52は、バッテリ32の直流電力を3相交流電力に変換して、3相の交流電流をブラシレスモータ50のU相のステータコイル、V相のステータコイル、W相のステータコイルに通電する。これにより、ブラシレスモータ50の駆動軸56が回転する。コントローラ54は、クロック回路を有し、タイマーとしても機能する。   The controller 54 PWM-controls the drive driver 52 so that the brushless motor 50 generates an assist torque determined by a pedaling force torque applied to the crankshaft 38 and an assist ratio according to the vehicle speed of the assist bicycle 10. The drive driver 52 has a plurality of switching elements of a plurality of phases (in this embodiment, three phases of the UVW phase), and the controller 54 controls on / off of each of the switching elements of the UVW phase with a determined duty ratio. Thus, the drive driver 52 is PWM-controlled. By this PWM control, the drive driver 52 converts the DC power of the battery 32 into three-phase AC power, and converts the three-phase AC current into the U-phase stator coil, V-phase stator coil, and W-phase stator coil of the brushless motor 50. Energize the stator coil. Thereby, the drive shaft 56 of the brushless motor 50 rotates. The controller 54 has a clock circuit and also functions as a timer.

ブラシレスモータ50が発生した補助トルクは、駆動軸56、駆動ギア58、及びアシストスプロケット60を介してチェーン44に伝達される。したがって、運転者がペダル40L、40Rを漕ぐことによって、クランク軸38に与えられた踏力トルクとブラシレスモータ50が発生した補助トルクとが、チェーン44を介して、後輪側のスプロケット46に伝達されて、後輪WRが回転する。なお、アシストスプロケット60の後方には、チェーンの巻き付け角を大きく取るためのアイドラ62が設けられている。   The auxiliary torque generated by the brushless motor 50 is transmitted to the chain 44 via the drive shaft 56, the drive gear 58, and the assist sprocket 60. Accordingly, the pedaling torque applied to the crankshaft 38 and the auxiliary torque generated by the brushless motor 50 are transmitted to the sprocket 46 on the rear wheel side via the chain 44 when the driver pedals the pedals 40L and 40R. Thus, the rear wheel WR rotates. An idler 62 is provided behind the assist sprocket 60 for increasing the winding angle of the chain.

ブラシレスモータ50は、円周方向に交互に配置された計8個のN極及びS極の永久磁石64を有するロータ66と、ロータ66の外周部を覆うように径方向で対抗配置され、ロータ66を回転させる回転磁界を発生するUVW相の3相のステータ巻線68を有するステータ70を備える。ロータ66の回転軸に駆動軸56が設けられている。また、ステータ70は、計12個あるので、U相のステータ巻線68、V相のステータ巻線68、及び、W相のステータ巻線68は、それぞれ3つある。ブラシレスモータ50のU相のステータコイルは、3つのU相のステータ巻線68によって構成され、V相のステータコイルは、3つのV相のステータ巻線68によって構成され、W相のステータコイルは、3つのW相のステータ巻線68によって構成される。   The brushless motor 50 includes a rotor 66 having a total of eight N-pole and S-pole permanent magnets 64 arranged alternately in the circumferential direction, and a radial arrangement so as to cover the outer periphery of the rotor 66. A stator 70 having a UVW-phase three-phase stator winding 68 that generates a rotating magnetic field that rotates 66. A drive shaft 56 is provided on the rotation shaft of the rotor 66. Since there are a total of twelve stators 70, there are three U-phase stator windings 68, three V-phase stator windings 68, and three W-phase stator windings 68. The U-phase stator coil of the brushless motor 50 is constituted by three U-phase stator windings 68, the V-phase stator coil is constituted by three V-phase stator windings 68, and the W-phase stator coil is It is constituted by three W-phase stator windings 68.

アシスト駆動ユニット26は、アシスト自転車10が前に進む方向(正方向)に、ペダル40L、40Rを漕いだ場合にスプロケット36を回転させ、正方向とは反対の方向にペダル40L、40Rを漕いだ場合にスプロケット36を回転させない機構を有する。具体的には、図3に示すように、アシスト駆動ユニット26は、クランク軸38の外周に挿嵌される円筒部材72と、該円筒部材72と筐体48との間に設けられた第1ベアリング74と、クランク軸38と筐体48との間に設けられた第2ベアリング76と、クランク軸38と円筒部材72との間に設けられたワンウェイクラッチ78とを有する。ワンウェイクラッチ78は、ペダル40L、40Rが正方向に漕がれたときにクランク軸38の回転を円筒部材72に伝達し、ペダル40L、40Rが正方向と反対方向に漕がれたときにクランク軸38の回転を円筒部材72に伝達しない構造を有する。円筒部材72の右端はスプラインが形成されており、スプロケット36がスプラインに嵌合した状態で取り付けられている。   The assist drive unit 26 rotates the sprocket 36 when the pedals 40L and 40R are pushed in the forward direction (forward direction) of the assist bicycle 10, and the pedals 40L and 40R are pushed in a direction opposite to the forward direction. In some cases, the sprocket 36 is not rotated. Specifically, as shown in FIG. 3, the assist drive unit 26 includes a cylindrical member 72 that is inserted into the outer periphery of the crankshaft 38, and a first member provided between the cylindrical member 72 and the housing 48. The bearing 74 includes a second bearing 76 provided between the crankshaft 38 and the casing 48, and a one-way clutch 78 provided between the crankshaft 38 and the cylindrical member 72. The one-way clutch 78 transmits the rotation of the crankshaft 38 to the cylindrical member 72 when the pedals 40L and 40R are wound in the forward direction, and cranks when the pedals 40L and 40R are wound in the direction opposite to the forward direction. The rotation of the shaft 38 is not transmitted to the cylindrical member 72. A spline is formed at the right end of the cylindrical member 72, and the sprocket 36 is attached in a state of being fitted to the spline.

正方向にペダル40L、40Rが漕がれると、クランク軸38が回転すると共に、ワンウェイクラッチ78により円筒部材72が回転する。これにより、スプロケット36が回転する。一方、正方向と反対方向にペダル40L、40Rが漕がれると、クランク軸38は回転するが、円筒部材72は、ワンウェイクラッチ78によって回転しない。これにより、正方向と反対方向にペダル40L、40Rが漕がれてもスプロケット36は回転しない。   When the pedals 40L and 40R are turned in the forward direction, the crankshaft 38 is rotated and the cylindrical member 72 is rotated by the one-way clutch 78. As a result, the sprocket 36 rotates. On the other hand, when the pedals 40L and 40R are turned in the direction opposite to the forward direction, the crankshaft 38 rotates, but the cylindrical member 72 does not rotate by the one-way clutch 78. Thereby, even if the pedals 40L and 40R are twisted in the direction opposite to the forward direction, the sprocket 36 does not rotate.

また、クランク軸38に与えられた踏力トルクを検出する磁歪式トルクセンサ80は、クランク軸38上に配置される。詳しくは、円筒部材72の外周に磁歪式トルクセンサ80が配置されている。磁歪式トルクセンサ80は、2つの検出コイル82、84を含む検出回路とを備え、検出回路は、円筒部材72が回転することで発生する磁歪によって生じる各検出コイル82、84のインダクタンスの変化を電圧に変換してコントローラ54に出力する。なお、正方向と逆方向にペダル40L、40Rが漕がれている場合は、円筒部材72は回転しないので、磁歪式トルクセンサ80によって、クランク軸38に与えられた踏力トルクは検出されない。   A magnetostrictive torque sensor 80 that detects the pedaling force torque applied to the crankshaft 38 is disposed on the crankshaft 38. Specifically, a magnetostrictive torque sensor 80 is disposed on the outer periphery of the cylindrical member 72. The magnetostrictive torque sensor 80 includes a detection circuit including two detection coils 82 and 84, and the detection circuit detects a change in inductance of each detection coil 82 and 84 caused by magnetostriction generated when the cylindrical member 72 rotates. The voltage is converted and output to the controller 54. Note that when the pedals 40L and 40R are turned in the reverse direction to the forward direction, the cylindrical member 72 does not rotate, and therefore the pedaling force torque applied to the crankshaft 38 is not detected by the magnetostrictive torque sensor 80.

ブラシレスモータ50の駆動軸56には、磁石86を保持するマグネットホルダー88が設けられており、ロータ66の回転と一緒に回転する。磁石86を検出するホールIC90が磁石86に対向するように設けられており、ホールIC90は3つ設けられている(図2参照)。この3つのホールIC90によって、ロータ66の回転角度及び回転数を検出する。ホールIC90は、ホールICハウジング98によって保持されている。ホールICハウジング98は、ボルトbによって、アシスト駆動ユニット26の筐体48内部に取付けられている。磁石86は、円周方向に沿って8個設けられており、N極の磁石86とS極の磁石86とが交互に配置されている。この磁石86及びホールIC90がブラシレスモータ50の回転角度を検出する磁極センサとして機能する。   The drive shaft 56 of the brushless motor 50 is provided with a magnet holder 88 that holds a magnet 86 and rotates together with the rotation of the rotor 66. Hall ICs 90 for detecting the magnets 86 are provided so as to face the magnets 86, and three Hall ICs 90 are provided (see FIG. 2). The three Hall ICs 90 detect the rotation angle and the number of rotations of the rotor 66. The Hall IC 90 is held by a Hall IC housing 98. The Hall IC housing 98 is attached inside the casing 48 of the assist drive unit 26 by bolts b. Eight magnets 86 are provided along the circumferential direction, and N-pole magnets 86 and S-pole magnets 86 are alternately arranged. The magnet 86 and the Hall IC 90 function as a magnetic pole sensor that detects the rotation angle of the brushless motor 50.

ブラシレスモータ50と駆動ギア58とは収納される空間が区画されている。マグネットホルダー88の外周には、ダストシール110が設けられ、ダストシール110は、駆動ギア58が設けられている空間からブラシレスモータ50が設けられている空間へのゴミ等の侵入を防ぐのものである。ブラシレスモータ50を保護するカバーは、ブラシレスモータ50の外周に沿ってボルトBによってアシスト駆動ユニット26の筐体48に取付けられている。   A space in which the brushless motor 50 and the drive gear 58 are stored is partitioned. A dust seal 110 is provided on the outer circumference of the magnet holder 88, and the dust seal 110 prevents dust and the like from entering the space where the brushless motor 50 is provided from the space where the drive gear 58 is provided. A cover that protects the brushless motor 50 is attached to the casing 48 of the assist drive unit 26 by bolts B along the outer periphery of the brushless motor 50.

筐体48は、筐体48内の空間を区画する仕切板92を有し、駆動ドライバ52、コントローラ54、及び磁歪式トルクセンサ80は、同一空間内に配置され、ブラシレスモータ50は、クランク軸38の後方且つ下方であり、磁歪式トルクセンサ80と区画された空間に収納配置されている。また、駆動ドライバ52及びコントローラ54は、磁歪式トルクセンサ80の下方に配置されている。   The housing 48 has a partition plate 92 that partitions the space in the housing 48, the drive driver 52, the controller 54, and the magnetostrictive torque sensor 80 are arranged in the same space, and the brushless motor 50 includes a crankshaft 38 is located behind and below 38 and is housed in a space partitioned from the magnetostrictive torque sensor 80. Further, the drive driver 52 and the controller 54 are disposed below the magnetostrictive torque sensor 80.

ブラシレスモータ50と磁極センサ(磁石86及びホールIC90)は、アシスト自転車10の前後方向の中心線112に対して、磁歪式トルクセンサ80の反対側に配置されている。磁歪式トルクセンサ80とブラシレスモータとは収納される空間が区画されているが、磁歪式トルクセンサ80とブラシレスモータ50とは近接されて配置された状態にある。また、図示しないが駆動ドライバ52と、コントローラ54とは筐体48壁に固定されるとともに、アシスト自転車10の前後方向の中心線112に対して、対向する左右壁面に各々固定され、コントローラ54は、磁歪式トルクセンサ80側の筐体48壁面に配置されている。   The brushless motor 50 and the magnetic pole sensor (the magnet 86 and the Hall IC 90) are disposed on the opposite side of the magnetostrictive torque sensor 80 with respect to the center line 112 in the front-rear direction of the assist bicycle 10. Although the space in which the magnetostrictive torque sensor 80 and the brushless motor are accommodated is partitioned, the magnetostrictive torque sensor 80 and the brushless motor 50 are in close proximity to each other. Although not shown, the drive driver 52 and the controller 54 are fixed to the wall of the casing 48 and are fixed to the left and right wall surfaces facing the center line 112 in the front-rear direction of the assist bicycle 10, respectively. The magnet 48 is disposed on the wall surface of the casing 48 on the magnetostrictive torque sensor 80 side.

アイドラ62は、支持アーム114によって軸支され、ピボット116は、揺動可能に支持アーム114を軸支する。ピボット116に軸支された支持アーム114は、トーションスプリングによりアイドラ62がチェーン44を加圧する方向に付勢されている。   The idler 62 is pivotally supported by the support arm 114, and the pivot 116 pivotally supports the support arm 114 so as to be swingable. The support arm 114 pivotally supported by the pivot 116 is urged in a direction in which the idler 62 presses the chain 44 by a torsion spring.

アシストスプロケット60が有する従動軸94と、駆動ギア58との間には、ワンウェイクラッチ96が設けられ、ワンウェイクラッチ96は、駆動ギア58が正方向(アシスト自転車10が前に進む方向)に回転している場合のみ、該回転を従動軸94に伝達する。これにより、ブラシレスモータ50のロータ66が正方向に回転している場合のみ、アシストスプロケット60が回転し、ブラシレスモータ50が発生した補助トルクがチェーン44を介して後輪WR側のスプロケット46に伝達される。   A one-way clutch 96 is provided between the driven shaft 94 of the assist sprocket 60 and the drive gear 58. The one-way clutch 96 rotates in the forward direction (the direction in which the assist bicycle 10 moves forward). The rotation is transmitted to the driven shaft 94 only when As a result, only when the rotor 66 of the brushless motor 50 is rotating in the forward direction, the assist sprocket 60 is rotated, and the auxiliary torque generated by the brushless motor 50 is transmitted to the sprocket 46 on the rear wheel WR side via the chain 44. Is done.

図4は、磁歪式トルクセンサ80の検出回路図である。磁歪式トルクセンサ80は、周知技術なので、簡単に説明する。磁歪式トルクセンサ80は、検出コイル82、84の他に、抵抗100、102、及び、差動増幅器104を有する。接続点aを介して検出コイル82、84は直列に接続され、検出コイル82の他端は、差動増幅器104の+端子に接続されている接続点bに接続され、検出コイル84の他端は、差動増幅器104の−端子に接続されている接続点cに接続されている。また、接続点dを介して抵抗100、102は直列に接続され、抵抗100の他端は接続点bに接続され、抵抗102の他端は接続点cに接続されている。   FIG. 4 is a detection circuit diagram of the magnetostrictive torque sensor 80. The magnetostrictive torque sensor 80 is a well-known technique and will be described briefly. The magnetostrictive torque sensor 80 includes resistors 100 and 102 and a differential amplifier 104 in addition to the detection coils 82 and 84. The detection coils 82 and 84 are connected in series via the connection point a, the other end of the detection coil 82 is connected to the connection point b connected to the + terminal of the differential amplifier 104, and the other end of the detection coil 84. Is connected to a connection point c connected to the negative terminal of the differential amplifier 104. The resistors 100 and 102 are connected in series via the connection point d, the other end of the resistor 100 is connected to the connection point b, and the other end of the resistor 102 is connected to the connection point c.

差動増幅器104は、入力された2つの電圧信号の差分を一定係数で増幅して出力する。差動増幅器104から出力される電圧信号は磁歪式トルクセンサ80の検出値となる。接続点aには、コントローラ54からの所定周期の印加パルス(パルス電圧)が入力され、接続点dは接地されている。コントローラ54から所定周期の印加パルスが磁歪式トルクセンサ80に印加されると、該印加されたパルス電圧に応じて検出コイル82、84には電圧が発生する。検出コイル82、84に発生する電圧は、磁歪によって生じる検出コイル82、84のインダクタンスの変化によって変わる。   The differential amplifier 104 amplifies the difference between the two input voltage signals by a constant coefficient and outputs the amplified signal. The voltage signal output from the differential amplifier 104 becomes a detection value of the magnetostrictive torque sensor 80. An application pulse (pulse voltage) with a predetermined period from the controller 54 is input to the connection point a, and the connection point d is grounded. When an applied pulse having a predetermined period is applied from the controller 54 to the magnetostrictive torque sensor 80, a voltage is generated in the detection coils 82 and 84 in accordance with the applied pulse voltage. The voltage generated in the detection coils 82 and 84 varies depending on the change in inductance of the detection coils 82 and 84 caused by magnetostriction.

図5は、コントローラ54から印加パルスが磁歪式トルクセンサ80に供給されたときの電圧波形を示す。波形aは、接続点aに印加される印加パルスの波形を示し、波形bは、接続点bの電圧波形を示し、波形cは、接続点cの電圧波形を示す。矩形の印加パルスの入力に同期して接続点b及び接続点cの電圧は上昇し、印加パルスが印加されていない期間は、接続点b及び接続点cの電圧は下降する。波形eは、差動増幅器104から出力される電圧波形であり、接続点bの電圧波形から接続点cの電圧波形を減算し、一定係数を乗算した波形である。   FIG. 5 shows a voltage waveform when an applied pulse is supplied from the controller 54 to the magnetostrictive torque sensor 80. A waveform a indicates a waveform of an applied pulse applied to the connection point a, a waveform b indicates a voltage waveform at the connection point b, and a waveform c indicates a voltage waveform at the connection point c. The voltage at the connection point b and the connection point c increases in synchronization with the input of the rectangular application pulse, and the voltage at the connection point b and the connection point c decreases during a period in which the application pulse is not applied. A waveform e is a voltage waveform output from the differential amplifier 104, and is a waveform obtained by subtracting the voltage waveform at the connection point c from the voltage waveform at the connection point b and multiplying by a constant coefficient.

コントローラ54は、印加パルスが印加されてから一定時間経過後のサンプリングタイミングの検出値に基づいてトルク値を算出する。この一定時間は、磁歪式トルクセンサ80から出力される電圧(差動増幅器104から出力される電圧)が最も大きくなる時間若しくは閾値以上大きくなる時間である。磁歪式トルクセンサ80から出力される電圧のピークタイミングは、磁歪式トルクセンサ80の検出コイル82、84、及び、抵抗100、102によって調整することができる。差動増幅器104から出力される電圧値が磁歪式トルクセンサ80が検出した検出値となる。   The controller 54 calculates the torque value based on the detected value of the sampling timing after the lapse of a fixed time after the application pulse is applied. This certain time is the time when the voltage output from the magnetostrictive torque sensor 80 (the voltage output from the differential amplifier 104) becomes the maximum or the time when it exceeds the threshold. The peak timing of the voltage output from the magnetostrictive torque sensor 80 can be adjusted by the detection coils 82 and 84 and the resistors 100 and 102 of the magnetostrictive torque sensor 80. The voltage value output from the differential amplifier 104 is a detection value detected by the magnetostrictive torque sensor 80.

図6は、ロータ66に配置された永久磁石64の回転方向を示す図であり、図7は、駆動ドライバ52によってブラシレスモータのU相のステータコイル、V相のステータコイル、W相のステータコイルに供給される電流、及びそのときの永久磁石64の状態を示す図である。   FIG. 6 is a diagram illustrating the rotation direction of the permanent magnet 64 disposed on the rotor 66. FIG. 7 is a diagram illustrating a U-phase stator coil, a V-phase stator coil, and a W-phase stator coil of the brushless motor. It is a figure which shows the electric current supplied to and the state of the permanent magnet 64 at that time.

図6に示すように、それぞれ4個のN極及びS極の永久磁石64がロータの円周方向に配置されており、Aを基準角度とする。この基準角度Aは、ロータ66の中心を原点としたときの角度である。永久磁石64は、図6の平面視で時計方向に回転するものとする。図7に示すUVW相の交流電流が、U相のステータコイル、V相のステータコイル、W相のステータコイルにそれぞれ供給されると、基準角度Aの磁極はS極となり、UVW相の交流電流が半周期を経過すると、基準角度Aの磁極はN極に切り替わる。つまり、UVW相の交流電流の半周期(電気角180度)で、ロータ66は45度回転する。   As shown in FIG. 6, four N-pole and S-pole permanent magnets 64 are arranged in the circumferential direction of the rotor, and A is a reference angle. This reference angle A is an angle when the center of the rotor 66 is the origin. The permanent magnet 64 is assumed to rotate clockwise in the plan view of FIG. When the UVW-phase AC current shown in FIG. 7 is supplied to the U-phase stator coil, the V-phase stator coil, and the W-phase stator coil, the magnetic pole at the reference angle A becomes the S pole, and the UVW-phase AC current is supplied. When a half cycle elapses, the magnetic pole at the reference angle A is switched to the N pole. That is, the rotor 66 rotates 45 degrees in a half cycle of the AC current of the UVW phase (electrical angle 180 degrees).

また、図8は、磁石86と、磁歪式トルクセンサ80の検出コイル82、84との関係を示す図である。図8に示すように、磁石86は、それぞれ4個のN極及びS極の磁石が円周方向に配置されており、Bを基準角度とする。この基準角度Bは、8個の磁石86で形成される円の中心(ロータ66の中心)を原点した場合における角度である。この磁石86は、ロータ66の回転と一緒に回転する。本実施の形態では、図8の平面視で時計方向にロータ66及び磁石86は回転する。また、3つのホールIC90は、電気角60度(ロータ66の回転角は15度)間隔で設けられている。ホールIC90は、磁石86の極に応じた検出信号(電圧信号)をコントローラ54に出力する。N極とS極との切り替わり時では、ホールIC90から出力される検出信号に変化が生じるので、コントローラ54は、検出信号の変化から磁石86の極の切り替わりタイミングを検出することができる。   FIG. 8 is a diagram showing the relationship between the magnet 86 and the detection coils 82 and 84 of the magnetostrictive torque sensor 80. As shown in FIG. 8, in the magnet 86, four N-pole and S-pole magnets are arranged in the circumferential direction, and B is a reference angle. The reference angle B is an angle when the center of the circle formed by the eight magnets 86 (the center of the rotor 66) is the origin. The magnet 86 rotates together with the rotation of the rotor 66. In the present embodiment, the rotor 66 and the magnet 86 rotate clockwise in the plan view of FIG. The three Hall ICs 90 are provided at an electrical angle of 60 degrees (rotation angle of the rotor 66 is 15 degrees). The Hall IC 90 outputs a detection signal (voltage signal) corresponding to the pole of the magnet 86 to the controller 54. At the time of switching between the N pole and the S pole, the detection signal output from the Hall IC 90 changes, so the controller 54 can detect the switching timing of the pole of the magnet 86 from the change in the detection signal.

図8では、検出コイル82、84の中心と、円周方向に配置された8個の磁石86で形成される円の中心(ロータ66の中心)とを通る線上であり、検出コイル82、84の反対側に、ホールIC90aが設けられ、ホールIC90aから半時計方向に15度間隔で、ホールIC90b、ホールIC90cが設けられている。これにより、磁石86が45度回転する度に、コントローラ54は、3回のNS極の切り替わりタイミングを検出することができる。コントローラ54は、このICホールの切り替わりタイミングに同期して、又は、切り替わりタイミングに応じて、UVW相の各ステータコイルの通電パターンを切り替える。なお、基準角度Bは、検出コイル82、84の中心と、円周方向に配置された8個の磁石86で形成される円の中心とを通る線上にあり、且つ、検出コイル82、84側の位置である。   In FIG. 8, it is on a line passing through the center of the detection coils 82 and 84 and the center of the circle formed by the eight magnets 86 arranged in the circumferential direction (the center of the rotor 66). Hall IC 90a is provided on the opposite side, and Hall IC 90b and Hall IC 90c are provided at intervals of 15 degrees counterclockwise from Hall IC 90a. Thereby, whenever the magnet 86 rotates 45 degree | times, the controller 54 can detect the switching timing of NS pole 3 times. The controller 54 switches the energization pattern of each UVW-phase stator coil in synchronization with the switching timing of the IC hall or in accordance with the switching timing. The reference angle B is on a line passing through the center of the detection coils 82 and 84 and the center of the circle formed by the eight magnets 86 arranged in the circumferential direction, and on the detection coil 82 and 84 side. Is the position.

ここで、磁歪式トルクセンサ80が検出する検出値がブラシレスモータ50によって、影響受ける場合について説明する。つまり、磁歪式トルクセンサ80の回りで、磁界、磁束が変化すると、検出コイル82、検出コイル84は、該変化による影響を受けるので、磁歪式トルクセンサ80の検出値に、磁界、磁束の変化によるノイズが乗ってしまう。磁歪式トルクセンサ80に検出値が影響を受ける場合としては、第1に、印加パルスが前記接続点aに印加されてから、サンプリングタイミングが到来するまでに、駆動ドライバ52に供給されるPWMパルスがオン・オフする場合である。第2に、ブラシレスモータ50の永久磁石64、及び、磁極センサの磁石86の極が切り替わるタイミングが、磁歪式トルクセンサ80のサンプリングタイミングと一定の時間の範囲内で一致する場合である。第3に、各相のステータコイルの通電パターンが切り替わるタイミングが、磁歪式トルクセンサ80のサンプリングタイミングと一定の時間の範囲内で一致する場合である。磁石86及び永久磁石64の極が切り替わるとは、図8に示すように、検出コイル82、84と磁石86との距離が最も短くなる基準角度B(磁歪式トルクセンサ80側に対向する位置)で、磁石86の極が変わってしまうとき、及び、検出コイル82、84と永久磁石64との距離が最も短くなる位置で、永久磁石64の極が変わってしまうときを指す。なお、ロータを中心として磁石86及び永久磁石64が円周方向に配置されているので、検出コイル82、84と永久磁石64との距離が最も短くなる位置は、基準角度Bとなる。   Here, a case where the detection value detected by the magnetostrictive torque sensor 80 is affected by the brushless motor 50 will be described. That is, when the magnetic field and magnetic flux change around the magnetostrictive torque sensor 80, the detection coil 82 and the detection coil 84 are affected by the change. The noise caused by. As a case where the detected value is affected by the magnetostrictive torque sensor 80, first, the PWM pulse supplied to the drive driver 52 after the applied pulse is applied to the connection point a and before the sampling timing arrives. Is turned on and off. Second, the timing at which the poles of the permanent magnet 64 of the brushless motor 50 and the magnet 86 of the magnetic pole sensor are switched coincides with the sampling timing of the magnetostrictive torque sensor 80 within a certain time range. Thirdly, the timing at which the energization pattern of the stator coil of each phase is switched coincides with the sampling timing of the magnetostrictive torque sensor 80 within a certain time range. When the poles of the magnet 86 and the permanent magnet 64 are switched, as shown in FIG. 8, the reference angle B at which the distance between the detection coils 82 and 84 and the magnet 86 is the shortest (position facing the magnetostrictive torque sensor 80 side). Thus, it refers to the time when the pole of the magnet 86 changes, and the time when the pole of the permanent magnet 64 changes at the position where the distance between the detection coils 82 and 84 and the permanent magnet 64 is the shortest. Since the magnet 86 and the permanent magnet 64 are arranged in the circumferential direction around the rotor, the position where the distance between the detection coils 82 and 84 and the permanent magnet 64 is the shortest is the reference angle B.

そこで、本発明は、ノイズが乗った検出値は、トルク値の算出に用いないというものであり、以下、詳細に説明する。   Therefore, in the present invention, a detection value with noise is not used for calculation of a torque value, and will be described in detail below.

図9は、駆動ドライバ52によって各相のステータコイルに交流電流が通電されたときの、U相のステータコイル、V相のステータコイル、W相のステータコイルの電圧を示すタイムチャート、及び、ホールIC90によってコントローラ54が検出した極の切り替わりタイミングを示す図である。   FIG. 9 is a time chart showing the voltages of the U-phase stator coil, the V-phase stator coil, and the W-phase stator coil when an alternating current is applied to the stator coil of each phase by the drive driver 52, and the hall It is a figure which shows the switching timing of the pole which the controller 54 detected by IC90.

各相のステータコイルに交流電流(例えば、図7に示すような交流電流)が供給されると、各相のステータコイルに電圧が発生する。各相のステータコイルに所定方向の電圧が加えられたときをプラスとし、所定方向とは逆方向に電圧が加えられたときをマイナスとする。ステータコイルの電圧がマイナスのとき、負の交流電流が通電される。駆動ドライバ52の各相のスイッチング素子にPWMパルスを印加することで、各相のステータコイルに図9に示すような電圧が生じる。ステータコイルの電圧がマイナスの期間でロータ66は45度回転し、ステータコイルの電圧がプラスの期間でロータは45度回転する。   When an alternating current (for example, an alternating current as shown in FIG. 7) is supplied to the stator coil of each phase, a voltage is generated in the stator coil of each phase. A positive value is applied when a voltage in a predetermined direction is applied to the stator coil of each phase, and a negative voltage is applied when a voltage is applied in a direction opposite to the predetermined direction. When the stator coil voltage is negative, a negative alternating current is applied. By applying a PWM pulse to the switching element of each phase of the drive driver 52, a voltage as shown in FIG. 9 is generated in the stator coil of each phase. The rotor 66 rotates 45 degrees when the stator coil voltage is negative, and the rotor rotates 45 degrees when the stator coil voltage is positive.

本実施の形態では、ステータコイルの電圧がマイナスとなるように、決められたデューティ比のPWMパルスが駆動ドライバ52に印加される。例えば、U相のステータコイルの電圧がマイナスの場合は、U相のステータコイルの電圧がマイナスとなるようにPWMパルスが駆動ドライバ52に出力されている。   In the present embodiment, a PWM pulse with a determined duty ratio is applied to the drive driver 52 so that the voltage of the stator coil becomes negative. For example, when the voltage of the U-phase stator coil is negative, the PWM pulse is output to the drive driver 52 so that the voltage of the U-phase stator coil is negative.

本実施の形態では、U相のステータコイルの電圧がマイナスのときに、駆動ドライバ52に出力されているPWMパルスを例にとって説明する説明する。U相のステータコイルの電圧がマイナスの期間(交流電流の半周期分の期間)は、電気角180度となり、この期間に、予め定められたデューティ比でPWMパルスが制御される。この交流電流の半周期を1500μsecとし、PWMパルスの周期を50μsecとする。したがって、U相のステータコイルの電圧がマイナスの期間に、駆動ドライバ52に30個のPWMパルスが印加されることになる。また、PWMパルスの3周期を1セットとする。したがって、交流電流の半周期の期間に、10セットのPWMパルスが駆動ドライバ52に印加される。なお、他の相のステータコイルの電圧がマイナスのときも同様である。   In the present embodiment, a description will be given by taking as an example a PWM pulse output to the drive driver 52 when the voltage of the U-phase stator coil is negative. The period during which the voltage of the U-phase stator coil is negative (a period corresponding to a half cycle of the alternating current) is an electrical angle of 180 degrees, and during this period, the PWM pulse is controlled with a predetermined duty ratio. The half cycle of this alternating current is 1500 μsec, and the PWM pulse cycle is 50 μsec. Therefore, 30 PWM pulses are applied to the drive driver 52 during a period when the voltage of the U-phase stator coil is negative. In addition, three cycles of the PWM pulse are set as one set. Accordingly, 10 sets of PWM pulses are applied to the drive driver 52 during a half-cycle period of the alternating current. The same applies when the voltages of the stator coils of other phases are negative.

コントローラ54は、磁歪式トルクセンサ80に印加パルスが印加されてからサンプリングタイミングまでの前記一定時間が、駆動ドライバ52に印加されるPWMパルスの周期の1/2より短く設定するとともに、PWMパルスを一定数周期(実施の形態ではPWMパルスの3周期、つまり、1セット)の期間に、少なくとも2回のサンプリングタイミングを備えるように印加パルスを設定する。本実施の形態では、PWMパルスの3周期の期間に、少なくとも2つの印加パルスが印加する。   The controller 54 sets the fixed time from when the applied pulse is applied to the magnetostrictive torque sensor 80 to the sampling timing is shorter than ½ of the period of the PWM pulse applied to the drive driver 52, and sets the PWM pulse. The applied pulse is set so as to have at least two sampling timings in a period of a constant period (in the embodiment, three periods of PWM pulses, that is, one set). In the present embodiment, at least two applied pulses are applied during a period of three periods of the PWM pulse.

図10は、印加パルスの印加タイミング、サンプリングタイミング、印加パルスのOFFタイミングを決定するコントローラ54の動作を示すフローチャートである。コントローラ54は、PWMパルスを駆動ドライバ52に出力する(図10のステップS1)。次いで、入力したPWMパルスが1セットの何番目のPWMパルスであるか否かを判断する(ステップS2)。ステップS2で、1セットの1番目のPWMパルスであると判断すると、磁歪式トルクセンサ80の接続点aに印加パルスを入力する(ステップS3)。   FIG. 10 is a flowchart showing the operation of the controller 54 that determines the application timing of the applied pulse, the sampling timing, and the OFF timing of the applied pulse. The controller 54 outputs the PWM pulse to the drive driver 52 (step S1 in FIG. 10). Next, it is determined whether or not the input PWM pulse is one set of PWM pulses (step S2). If it is determined in step S2 that it is the first PWM pulse of one set, an applied pulse is input to the connection point a of the magnetostrictive torque sensor 80 (step S3).

次いで、第1のサンプリングタイミングを、1回目の印加パルスの印加から一定時間経過後の時刻に設定する(ステップS4)。前記一定時間は、PWMパルスの周期の1/2以下である。次いで、1回目の印加パルスのOFF時刻を設定して(ステップS5)、ステップS1に戻る。1回目の印加パルスのOFFタイミングが到来すると、コントローラ54は、印加パルスのOFFにする。   Next, the first sampling timing is set to a time after a fixed time has elapsed since the first application pulse was applied (step S4). The predetermined time is ½ or less of the period of the PWM pulse. Next, the OFF time of the first applied pulse is set (step S5), and the process returns to step S1. When the OFF timing of the first applied pulse arrives, the controller 54 turns off the applied pulse.

一方、ステップS2で、2番目のPWMパルスを入力したと判断すると、磁歪式トルクセンサ80の接続点aに2回目の印加パルスの印加タイミングを設定する(ステップS6)。設定された2回目の印加パルスの印加タイミングが到来すると、コントローラ54は、印加パルスを磁歪式トルクセンサ80の接続点aに印加する。2回目の印加パルスを印加するタイミングは、PWMパルスの3周期の1/2、つまり、2番目のPWMパルスの周期の1/2である。次いで、第2のサンプリングタイミングを、2回目の印加パルスの印加から一定時間経過後の時刻に設定して(ステップS7)、ステップS1に戻る。   On the other hand, if it is determined in step S2 that the second PWM pulse has been input, the application timing of the second applied pulse is set at the connection point a of the magnetostrictive torque sensor 80 (step S6). When the set application timing of the second applied pulse arrives, the controller 54 applies the applied pulse to the connection point a of the magnetostrictive torque sensor 80. The timing of applying the second applied pulse is ½ of the period of the PWM pulse, that is, ½ of the period of the second PWM pulse. Next, the second sampling timing is set to a time after a predetermined time has elapsed from the second application pulse application (step S7), and the process returns to step S1.

また、ステップS2で、3番目のPWMパルスを入力したと判断すると、2回目の印加パルスのOFFタイミングを設定する(ステップS8)。2回目の印加パルスのOFFタイミングが到来すると、コントローラ54は、印加パルスのOFFにする。   If it is determined in step S2 that the third PWM pulse has been input, the OFF timing of the second applied pulse is set (step S8). When the second application pulse OFF timing arrives, the controller 54 turns off the application pulse.

次いで、第1のサンプリングタイミングで得られた検出値、及び第2のサンプリングタイミングで得られた検出値のうち、トルク値の算出に用いる検出値を選択する検出値選択処理を行って(ステップS9)、ステップS1に戻る。この検出値選択処理については後で詳細に説明する。図10のフローチャートに示す動作は、50μsec毎に行う。   Next, a detection value selection process is performed for selecting a detection value used for calculating the torque value from among the detection value obtained at the first sampling timing and the detection value obtained at the second sampling timing (step S9). ), The process returns to step S1. This detection value selection process will be described in detail later. The operation shown in the flowchart of FIG. 10 is performed every 50 μsec.

図11は、デューティ比が50未満の場合に、印加されるPWMパルス、印加パルスの関係を示すタイムチャートであり、図12は、デューティ比が50以上の場合に、印加されるPWMパルス、印加パルスの関係を示すタイムチャートである。図11及び図12では、見易くするために磁歪式トルクセンサ80の検出値を縦軸方向に拡大して表している。時刻t1で、1番目のPWMパルスが駆動ドライバ52に印加されると(図10のステップS1)、t2で印加パルスが磁歪式トルクセンサ80の接続点aに印加される(ステップS3)。また、第1のサンプリングタイミングは、1回目の印加パルスが印加されてから一定時間経過後のt3に設定される(ステップS4)。t4は、ステップS5で設定された1回目の印加パルスがOFFとなる時刻である。t1から50μsecが経過したt5で、2番目のPWMパルスが駆動ドライバ52に印加されると(ステップS1)、2回目の印加パルスを印加する時刻は、2番目のPWMパルスの周期の半周期のタイミングであるt6に設定され(ステップS6)、第2のサンプリングタイミングは、2回目の印加パルスが印加されてから一定時間経過後のt7に設定される(ステップS7)。t5から50μsecが経過したt8で、3番目のPWMパルスが印加されると(ステップS1)、2回目の印加パルスがOFFとなる時刻t9が設定される(ステップS8)。   FIG. 11 is a time chart showing the relationship between applied PWM pulses and applied pulses when the duty ratio is less than 50, and FIG. 12 shows applied PWM pulses and applied when the duty ratio is 50 or more. It is a time chart which shows the relationship of a pulse. 11 and 12, the detection value of the magnetostrictive torque sensor 80 is enlarged in the vertical axis direction for easy viewing. When the first PWM pulse is applied to the drive driver 52 at time t1 (step S1 in FIG. 10), the applied pulse is applied to the connection point a of the magnetostrictive torque sensor 80 at step t2 (step S3). Further, the first sampling timing is set to t3 after a predetermined time has elapsed since the first applied pulse was applied (step S4). t4 is the time when the first applied pulse set in step S5 is OFF. When the second PWM pulse is applied to the drive driver 52 at t5 when 50 μsec has elapsed from t1 (step S1), the time when the second applied pulse is applied is a half cycle of the cycle of the second PWM pulse. The timing is set to t6 (step S6), and the second sampling timing is set to t7 after a predetermined time has elapsed after the second application pulse is applied (step S7). When the third PWM pulse is applied at time t8 when 50 μsec has elapsed from time t5 (step S1), a time t9 at which the second applied pulse is turned off is set (step S8).

ここで、図11を見るとわかるように、PWMパルスのデューティ比が50未満の場合は、1回目の印加パルスを印加してから第1のサンプリングタイミングが到来するまでの間に、PWMパルスがオンからオフになってしまい、2回目の印加パルスを印加してから第2のサンプリングタイミングが到来するまでの間は、PWMパルスがオン・オフしない(オン又はオフに切り替わらない)。また、図12を見るとわかるように、PWMパルスのデューティ比が50以上の場合は、1回目の印加パルスを印加してから第1のサンプリングタイミングが到来するまでの間は、PWMパルスがオン・オフせず、2回目の印加パルスを印加してから第2のサンプリングタイミングが到来するまでの間に、PWMパルスがオンからオフになってしまう。印加パルスが印加されてからサンプリングタイミングが到来するまでの間に、PWMパルスがオン・オフすると、磁歪式トルクセンサ80の検出コイル82、84の電圧にノイズが乗ってしまうので、PWMパルスのデューティ比に応じて、トルク値の算出に用いる検出値を切り替える。つまり、PWMパルスのデューティ比が50未満の場合は、第2のサンプリングタイミングで検出された検出値を用い、PWMパルスのデューティ比が50以上の場合は、第1のサンプリングタイミングで検出された検出値を用いる。   Here, as can be seen from FIG. 11, when the duty ratio of the PWM pulse is less than 50, the PWM pulse is not generated until the first sampling timing comes after the first application pulse is applied. The PWM pulse is not turned on / off (turned on or off) from when the second applied pulse is applied until when the second sampling timing arrives after turning from on to off. As can be seen from FIG. 12, when the duty ratio of the PWM pulse is 50 or more, the PWM pulse is turned on after the first application pulse is applied until the first sampling timing arrives. -The PWM pulse is turned off from on after the second applied pulse is applied until the second sampling timing arrives without turning off. If the PWM pulse is turned on and off between the time when the applied pulse is applied and the time when the sampling timing arrives, noise will be added to the voltages of the detection coils 82 and 84 of the magnetostrictive torque sensor 80, so the duty of the PWM pulse The detection value used for calculating the torque value is switched according to the ratio. That is, when the duty ratio of the PWM pulse is less than 50, the detection value detected at the second sampling timing is used, and when the duty ratio of the PWM pulse is 50 or more, the detection detected at the first sampling timing. Use the value.

図13は、磁歪式トルクセンサ80によって検出された検出値の取得動作を示すフローチャートである。コントローラ54は、駆動ドライバ52に印加したPWMパルスが、1セットの何番目のPWMパルスであるか否かを判断する(ステップS11)。ステップS11で、1番面のPWMパルスであると判断すると、コントローラ54は、第1のサンプリングタイミングが到来したか否かを判断する(ステップS12)。ステップS12で、第1のサンプリングタイミングが到来していないと判断すると、到来するまでステップS12に留まる。   FIG. 13 is a flowchart showing an operation of acquiring the detection value detected by the magnetostrictive torque sensor 80. The controller 54 determines whether or not the PWM pulse applied to the drive driver 52 is one set of PWM pulses (step S11). If it is determined in step S11 that it is the first PWM pulse, the controller 54 determines whether or not the first sampling timing has arrived (step S12). If it is determined in step S12 that the first sampling timing has not arrived, the process stays in step S12 until it arrives.

ステップS12で、第1のサンプリングタイミングが到来したと判断すると、コントローラ54は、第1のサンプリングタイミングで磁歪式トルクセンサによって検出されたアナログの検出値をAD変換して記憶する(ステップS13)。このとき、検出値とともにサンプリングタイミングも記録する。なお、コントローラ54は、AD変換された検出値に対してノイズフィルタ処理を施してもよい。   If it is determined in step S12 that the first sampling timing has arrived, the controller 54 AD-converts and stores the analog detection value detected by the magnetostrictive torque sensor at the first sampling timing (step S13). At this time, the sampling timing is also recorded together with the detection value. The controller 54 may perform noise filter processing on the AD-converted detection value.

次いで、コントローラ54は、ステップS13で記憶した検出値が、1回目の印加パルスによって検出した検出値であることを記憶するとともに(ステップS14)、1番目のPWMパルスのデューティ比を記憶して(ステップS15)、ステップS11に戻る。後述するように、デューティ比は、磁歪式トルクセンサ80によって検出された検出値を用いて決定される。   Next, the controller 54 stores that the detected value stored in step S13 is the detected value detected by the first applied pulse (step S14), and stores the duty ratio of the first PWM pulse ( Step S15) and return to Step S11. As will be described later, the duty ratio is determined using a detection value detected by the magnetostrictive torque sensor 80.

一方、ステップS11で、2番目のPWMパルスであると判断すると、コントローラ54は、第2のサンプリングタイミングが到来したか否かを判断する(ステップS16)。ステップS16で、第2のサンプリングタイミングが到来していないと判断すると、到来するまでステップS16に留まる。   On the other hand, when determining that it is the second PWM pulse in step S11, the controller 54 determines whether or not the second sampling timing has come (step S16). If it is determined in step S16 that the second sampling timing has not arrived, the process stays in step S16 until it arrives.

ステップS16で、第2のサンプリングタイミングが到来したと判断すると、コントローラ54は、第2のサンプリングタイミングで磁歪式トルクセンサによって検出されたアナログの検出値をAD変換して記憶する(ステップS17)。このとき、検出値とともにサンプリングタイミングも記録する。なお、コントローラ54は、AD変換された検出値に対してノイズフィルタ処理を施してもよい。   If it is determined in step S16 that the second sampling timing has arrived, the controller 54 AD-converts and stores the analog detection value detected by the magnetostrictive torque sensor at the second sampling timing (step S17). At this time, the sampling timing is also recorded together with the detection value. The controller 54 may perform noise filter processing on the AD-converted detection value.

次いで、コントローラ54は、ステップS17で記憶した検出値が、2回目の印加パルスによって検出した検出値であることを記憶するとともに(ステップS18)、2番目のPWMパルスのデューティ比を記憶して(ステップS19)、ステップS11に戻る。また、ステップS11で、3番目のPWMパルスであると判断すると、そのままステップS1に戻る。図13のフローチャートに示す動作は、50μsec毎に行う。   Next, the controller 54 stores that the detection value stored in step S17 is the detection value detected by the second applied pulse (step S18), and stores the duty ratio of the second PWM pulse ( Step S19), returning to step S11. If it is determined in step S11 that it is the third PWM pulse, the process directly returns to step S1. The operation shown in the flowchart of FIG. 13 is performed every 50 μsec.

図14は、ブラシレスモータ50のU相のステータコイル、V相のステータコイル、及びW相のステータコイルに通電する通電パターンの切り替え時期の算出動作を示すフローチャートである。まず、コントローラ54は、ホールIC90が検出した検出信号により、磁石86の極の切り替わりを検出できたか否かを判断する(ステップS21)。ステップS21で、磁石86の極の切り替わりを検出できないと判断すると、検出されるまでステップS21に留まる。   FIG. 14 is a flowchart showing a calculation operation of the switching timing of the energization pattern for energizing the U-phase stator coil, the V-phase stator coil, and the W-phase stator coil of the brushless motor 50. First, the controller 54 determines whether or not the switching of the poles of the magnet 86 has been detected based on the detection signal detected by the Hall IC 90 (step S21). If it is determined in step S21 that the switching of the poles of the magnet 86 cannot be detected, the process stays in step S21 until it is detected.

ステップS21で、磁石86の極の切り替わりを検出したと判断すると、コントローラ54は、通電パターンの切り替えタイミングを算出する(ステップS22)。通電パターンの切り替えタイミングを進角させる場合は、通電パターンの切り替えタイミングが、磁石86の極の切り替わりタイミングより進角角度分だけ遅らせたタイミングとなるように、通電パターンの切り替えタイミングを算出する。なお、進角又は遅角させない場合は、磁石86の極の切り替わりタイミングを、通電パターンの切り替えタイミングとする。この場合、磁石86の切り替わりタイミングと、UVW相のステータコイルの通電パターンの切り替えタイミングとは同期する。   If it is determined in step S21 that the switching of the pole of the magnet 86 has been detected, the controller 54 calculates the switching timing of the energization pattern (step S22). When the energization pattern switching timing is advanced, the energization pattern switching timing is calculated so that the energization pattern switching timing is delayed by an advance angle from the magnet 86 pole switching timing. Note that when the advance angle or the retard angle is not set, the switching timing of the poles of the magnet 86 is set as the switching timing of the energization pattern. In this case, the switching timing of the magnet 86 is synchronized with the switching timing of the energization pattern of the UVW-phase stator coil.

ステップS23で、通電パターンの切り替えタイミングを算出すると、該算出した通電パターンの切り替えタイミングを記憶する(ステップS23)。   When the energization pattern switching timing is calculated in step S23, the calculated energization pattern switching timing is stored (step S23).

図9のt11、t13、t15、t17は、ホールIC90によって検出された磁石86の極の切り替わりタイミングを示し、t12、t14、t16、t18は、通電パターンの切り替えタイミングを示す。ここで、上述したように、ホールIC90は、電気角60度(ロータ66の回転角では15度)間隔で設けられているので、電気角60度間隔で磁石86の極の切り替わりを検出する。図9から、通電パターンの切り替えタイミングt12、t14、t16、t18は、切り替わりタイミングt12、t14、t16、t18から、進角角度分経過した後に、UVW相のステータコイルの通電パターンパターンが切り替わっているのがわかる。   9, t11, t13, t15, and t17 indicate the switching timing of the poles of the magnet 86 detected by the Hall IC 90, and t12, t14, t16, and t18 indicate the switching timing of the energization pattern. Here, as described above, since the Hall IC 90 is provided at an electrical angle interval of 60 degrees (15 degrees as the rotation angle of the rotor 66), the switching of the poles of the magnet 86 is detected at an electrical angle interval of 60 degrees. From FIG. 9, the energization pattern switching timings t12, t14, t16, and t18 are switched from the switching timings t12, t14, t16, and t18 after the advance angle has elapsed, and the energization pattern pattern of the UVW-phase stator coil is switched. I understand.

図15は、通電パターンの切り替え動作を示すフローチャートである。コントローラ54は、図14のステップS23で記憶した通電パターンの切り替えタイミングが到来したか否かを判断する(ステップS31)。ステップS31で、通電パターンの切り替えタイミングが到来していない場合は、到来したと判断するまでステップS31に留まる。   FIG. 15 is a flowchart showing an energization pattern switching operation. The controller 54 determines whether or not the energization pattern switching timing stored in step S23 of FIG. 14 has arrived (step S31). If it is determined in step S31 that the energization pattern switching timing has not arrived, the process stays in step S31 until it is determined that it has arrived.

ステップS31で、通電パターンの切り替えタイミングが到来したと判断すると、コントローラ54は、駆動ドライバ52をPWM制御して通電パターンを切り替える(ステップS32)。具体的には、PWMパルスを印加する駆動ドライバ52のスイッチング素子を変更する。   When it is determined in step S31 that the energization pattern switching timing has arrived, the controller 54 performs PWM control on the drive driver 52 to switch the energization pattern (step S32). Specifically, the switching element of the drive driver 52 to which the PWM pulse is applied is changed.

図16は、磁極センサの磁石86及びロータ66の永久磁石64の極の切り替りタイミングの記憶動作を示すフローチャートである。コントローラ54は、磁歪式トルクセンサ80の検出コイル82、84と最も距離が短くなる基準角度Bで、磁極センサの磁石86の極が切り替わるタイミングを検出する(ステップS41)。図8に示すようにホールIC90aは、検出コイル82の中心と、ロータ66の中心とを通る線上で、且つ、検出コイル82、84とは反対側に設けられており(つまり、基準角度BとホールIC90aは位相差が180度であり)、磁石86の数は8個なので、コントローラ54は、ホールIC90aの検出信号が変わるタイミングを、磁石86の極の切り替わるタイミングとして検出する。つまり、ホールIC90aで磁石86の極が切り替わるタイミングで、基準角度Bでも磁石86の極が切り替わるので、ホールIC90aの検出信号が変わるタイミングを磁石86の極が切り替わるタイミングとする。   FIG. 16 is a flowchart showing the storage operation of the switching timing of the poles of the magnet 86 of the magnetic pole sensor and the permanent magnet 64 of the rotor 66. The controller 54 detects the timing at which the pole of the magnet 86 of the magnetic pole sensor is switched at the reference angle B at which the distance from the detection coils 82 and 84 of the magnetostrictive torque sensor 80 is the shortest (step S41). As shown in FIG. 8, the Hall IC 90a is provided on a line passing through the center of the detection coil 82 and the center of the rotor 66 and on the opposite side of the detection coils 82 and 84 (that is, the reference angle B and Since the Hall IC 90a has a phase difference of 180 degrees and the number of the magnets 86 is 8, the controller 54 detects the timing at which the detection signal of the Hall IC 90a changes as the timing at which the pole of the magnet 86 changes. That is, since the pole of the magnet 86 is switched at the reference angle B at the timing when the pole of the magnet 86 is switched at the Hall IC 90a, the timing at which the detection signal of the Hall IC 90a is changed is the timing at which the pole of the magnet 86 is switched.

次いで、コントローラ54は、磁極センサの磁石86が切り替わるたタイミングを記憶する(ステップS42)。なお、磁石86の数が7個等の奇数の場合は、基準角度Bで磁石86の極が切り替わるタイミングと、ホールIC90で磁石86の極が切り替わるタイミングとは一致しないので、ホールIC90a、90b、90cの何れか1つのホールIC90の検出信号が変わるタイミングと、該何れか1つのホールIC90と基準角度Bとの位相差と、ロータ66の回転速度とに基づいて、基準角度Bにおける磁石86の極の切り替わりタイミングを予測してもよい。   Next, the controller 54 stores the timing when the magnet 86 of the magnetic pole sensor is switched (step S42). When the number of the magnets 86 is an odd number such as seven, the timing at which the pole of the magnet 86 is switched at the reference angle B does not coincide with the timing at which the pole of the magnet 86 is switched at the Hall IC 90, so that the Hall ICs 90a, 90b, Based on the timing at which the detection signal of any one of the Hall ICs 90c changes, the phase difference between any one of the Hall ICs 90 and the reference angle B, and the rotational speed of the rotor 66, the magnet 86 at the reference angle B The switching timing of the poles may be predicted.

次いで、コントローラ54は、磁歪式トルクセンサ80の検出コイル82、84と最も距離が短くなる基準角度Bで、ロータ66の永久磁石64の極が切り替わるタイミングを検出する(ステップS43)。磁極センサの磁石86とロータ66とは一体に回転するので、コントローラ54は、ホールIC90の検出信号に基づいて、基準角度Bでの永久磁石64の極の切り替わりタイミングを検出することができる。   Next, the controller 54 detects the timing at which the pole of the permanent magnet 64 of the rotor 66 is switched at the reference angle B that is the shortest distance from the detection coils 82 and 84 of the magnetostrictive torque sensor 80 (step S43). Since the magnet 86 and the rotor 66 of the magnetic pole sensor rotate integrally, the controller 54 can detect the switching timing of the pole of the permanent magnet 64 at the reference angle B based on the detection signal of the Hall IC 90.

例えば、図17に示すように、磁石86の極の切り替わり角度と、永久磁石64の磁石の切り替わり角度とが同じ場合は、ホールIC90aの検出信号が変わるタイミングを、永久磁石64の極の切り替わりタイミングとして検出することができる。また、磁石86の極の切り替わり角度と、永久磁石64の極の切り替わり角度との位相がずれている場合は、ホールIC90aの検出信号が変わるタイミングと、該位相差(磁石86の極の切り替わり角度と永久磁石64の極の切り替わり角度との位相差)と、ロータ66の回転速度とを用いて、基準角度Bで永久磁石64が切り替わるタイミングを予測して検出することができる。   For example, as shown in FIG. 17, when the switching angle of the pole of the magnet 86 is the same as the switching angle of the magnet of the permanent magnet 64, the timing at which the detection signal of the Hall IC 90a changes is the switching timing of the pole of the permanent magnet 64. Can be detected as Further, when the phase of the switching angle of the pole of the magnet 86 and the switching angle of the pole of the permanent magnet 64 are shifted, the timing at which the detection signal of the Hall IC 90a changes and the phase difference (the switching angle of the pole of the magnet 86). And the phase difference between the poles of the permanent magnet 64) and the rotational speed of the rotor 66, the timing at which the permanent magnet 64 switches at the reference angle B can be predicted and detected.

次いで、コントローラ54は、基準角度Bでロータ66の永久磁石64が切り替わるタイミングを記憶する(ステップS44)。ロータ66が45度回転する度に、基準角度Bで、永久磁石64及び磁石86の極がそれぞれ1回切り替わる(計2回切り替わる)が、永久磁石64の極の切り替わり角度と、磁石86の極の切り替わり角度との位相が同一の場合は、ロータ66の45度回転で極の切り替わりは1回となる。   Next, the controller 54 stores the timing at which the permanent magnet 64 of the rotor 66 is switched at the reference angle B (step S44). Each time the rotor 66 rotates 45 degrees, the poles of the permanent magnet 64 and the magnet 86 are switched once each at the reference angle B (two times in total), but the switching angle of the pole of the permanent magnet 64 and the pole of the magnet 86 are switched. When the phase of the switching angle is the same, the poles are switched once by rotating the rotor 66 by 45 degrees.

図18は、駆動ドライバ52に印加するPWMパルスのデューティ比を決定する動作を示すフローチャートである。まず、コントローラ54は、磁歪式トルクセンサ80によって検出された検出値のうち、図10のステップS9の検出値選択処理で選択された検出値から踏力トルクのトルク値(踏力トルク値)を算出する(ステップS51)。次いで、図示しない車速センサから取得した車速を取得し(ステップS52)、該取得した車速に応じてアシスト比を決定する(ステップS53)。   FIG. 18 is a flowchart showing an operation for determining the duty ratio of the PWM pulse applied to the drive driver 52. First, the controller 54 calculates a torque value (stepping force torque value) of the pedaling force torque from the detection values selected by the detection value selection process in step S9 in FIG. 10 among the detection values detected by the magnetostrictive torque sensor 80. (Step S51). Next, the vehicle speed acquired from a vehicle speed sensor (not shown) is acquired (step S52), and the assist ratio is determined according to the acquired vehicle speed (step S53).

次いで、該決定したアシスト比とステップS41で算出した踏力トルク値とから、補助トルクのトルク値(補助トルク値)を算出する(ステップS54)。次いで、算出した該補助トルク値から、駆動ドライバ52に出力するPWMパルスのデューティ比を決定する(ステップS55)。つまり、ブラシレスモータ50のロータ66が、算出した補助トルク値のトルクを発生させるように、駆動ドライバ52のデューティ比を決定する。   Next, a torque value (auxiliary torque value) of the auxiliary torque is calculated from the determined assist ratio and the pedaling force torque value calculated in step S41 (step S54). Next, the duty ratio of the PWM pulse output to the drive driver 52 is determined from the calculated auxiliary torque value (step S55). That is, the duty ratio of the drive driver 52 is determined so that the rotor 66 of the brushless motor 50 generates the torque of the calculated auxiliary torque value.

次いで、該決定したデューティ比で駆動ドライバ52をPWM制御する(ステップS56)。つまり、決定したデューティ比のPWMパルスで、駆動ドライバ52のスイッチング素子を駆動する。次いで、決定したデューティでPWMパルスを駆動ドライバ52に出力してから所定時間(例えば、1msec〜10msecの間の時間)が経過したか否かを判断する(ステップS57)。ステップS57で、所定時間が経過していないと判断すると、所定時間が経過するまでステップS57に留まり、所定時間が経過したと判断すると、ステップS51に戻る。   Next, the drive driver 52 is subjected to PWM control with the determined duty ratio (step S56). That is, the switching element of the drive driver 52 is driven with the PWM pulse having the determined duty ratio. Next, it is determined whether or not a predetermined time (for example, a time between 1 msec to 10 msec) has elapsed since the PWM pulse was output to the drive driver 52 with the determined duty (step S57). If it is determined in step S57 that the predetermined time has not elapsed, the process stays in step S57 until the predetermined time has elapsed. If it is determined that the predetermined time has elapsed, the process returns to step S51.

図19は、図10のステップS9の検出値選択処理の動作を示すサブフローチャートである。コントローラ54は、図13のステップS15で記憶した1セットの中の1番目のPWMパルスのデューティ比が所定デューティ比以上であるか否かを判断する(ステップS71)。所定デューティ比は、50%とする。なお、所定デューティ比は、40以上〜50%以下のデューティ比であってもよい。   FIG. 19 is a sub-flowchart showing the operation of the detection value selection process in step S9 of FIG. The controller 54 determines whether or not the duty ratio of the first PWM pulse in the set stored in step S15 of FIG. 13 is equal to or greater than a predetermined duty ratio (step S71). The predetermined duty ratio is 50%. The predetermined duty ratio may be a duty ratio of 40% to 50%.

ステップS71で、1番目のPWMパルスのデューティ比が所定デューティ比以上であると判断すると、コントローラ54は、第1のサンプリングタイミングで検出された検出値はPWMパルスの影響によるノイズを受けていないと判断する。そして、コントローラ54は、第1のサンプリングタイミング(図13のステップS13で記録されたサンプリングタイミング)が、図14のステップS23で記憶した通電パターンの切り替えタイミング、及び、図16のステップS42、44で記憶した極の切り替わりタイミングのうち、少なくとも1つのタイミングと一定の時間の範囲内で一致するか否かを判断する(ステップS72)。つまり、通電パターンの切り替えタイミング、永久磁石64又は磁石86の極の切り替わりタイミングで、検出された検出値でないか否かを判断している。即ち、ステップS72では、第1のサンプリングタイミングで検出された検出値が、通電パターンの切り替え、磁石86の極の切り替わり、又は永久磁石64の極の切り替わりによるノイズを受けていないかを判断している。   If it is determined in step S71 that the duty ratio of the first PWM pulse is greater than or equal to the predetermined duty ratio, the controller 54 determines that the detection value detected at the first sampling timing has not received noise due to the influence of the PWM pulse. to decide. The controller 54 determines that the first sampling timing (sampling timing recorded in step S13 in FIG. 13) is the energization pattern switching timing stored in step S23 in FIG. 14 and the steps S42 and 44 in FIG. It is determined whether or not at least one of the stored pole switching timings coincides within a certain time range (step S72). That is, it is determined whether or not the detected value is detected at the switching timing of the energization pattern and the switching timing of the poles of the permanent magnet 64 or the magnet 86. That is, in step S72, it is determined whether or not the detection value detected at the first sampling timing has received noise due to switching of the energization pattern, switching of the pole of the magnet 86, or switching of the pole of the permanent magnet 64. Yes.

ステップS72で、一定の時間の範囲内で一致しないと判断された場合は、コントローラ54は、第1のサンプリングタイミングで検出された検出値はノイズを受けていないと判断し、第1のサンプリングタイミングで検出された検出値を、図18のステップS51のトルク値の算出に用いる検出値として選択する(ステップS73)。   If it is determined in step S72 that the values do not match within a certain time range, the controller 54 determines that the detection value detected at the first sampling timing has not received noise, and the first sampling timing. The detection value detected in (1) is selected as a detection value used for calculation of the torque value in step S51 of FIG. 18 (step S73).

一方、ステップS71で、1番目のPWMパルスのデューティ比が所定デューティ比以上でないと判断すると、コントローラ54は、2番目のPWMパルスのデューティ比が所定デューティ比未満であるか否かを判断する(ステップS74)。つまり、ステップS74では、第1のサンプリングタイミングで検出された検出値は、PWMパルスの影響によるノイズを受けているので、第2のサンプリングタイミングで検出された検出値がPWMパルスの影響によるノイズを受けているか否かを判断している。   On the other hand, if it is determined in step S71 that the duty ratio of the first PWM pulse is not greater than or equal to the predetermined duty ratio, the controller 54 determines whether or not the duty ratio of the second PWM pulse is less than the predetermined duty ratio ( Step S74). That is, in step S74, since the detection value detected at the first sampling timing has received noise due to the influence of the PWM pulse, the detection value detected at the second sampling timing has been subjected to noise due to the influence of the PWM pulse. Judging whether or not it is received.

ステップS74で、2番目のPWMパルスのデューティ比が所定デューティ比未満であると判断すると、コントローラ54は、第2のサンプリングタイミングで検出された検出値はPWMパルスの影響によるノイズを受けていないと判断する。そして、コントローラ54は、第2のサンプリングタイミング(図13のステップS17で記録されたサンプリングタイミング)が、図14のステップS23で記憶した通電パターンの切り替えタイミング、及び、図16のステップS42、44で記憶した極の切り替わりタイミングのうち、少なくとも1つのタイミングと一定の時間の範囲内で一致するか否かを判断する(ステップS75)。つまり、通電パターンの切り替えタイミング、永久磁石64又は磁石86の極の切り替わりタイミングで、検出された検出値でないか否かを判断している。即ち、ステップS75では、第2のサンプリングタイミングで検出された検出値が、通電パターンの切り替え、磁石86の極の切り替わり、又は永久磁石64の極の切り替わりによるノイズを受けていないかを判断している。   If it is determined in step S74 that the duty ratio of the second PWM pulse is less than the predetermined duty ratio, the controller 54 determines that the detection value detected at the second sampling timing has not received noise due to the influence of the PWM pulse. to decide. Then, the controller 54 determines that the second sampling timing (sampling timing recorded in step S17 in FIG. 13) is the energization pattern switching timing stored in step S23 in FIG. 14 and the steps S42 and 44 in FIG. It is determined whether or not at least one of the stored pole switching timings coincides within a certain time range (step S75). That is, it is determined whether or not the detected value is detected at the switching timing of the energization pattern and the switching timing of the poles of the permanent magnet 64 or the magnet 86. That is, in step S75, it is determined whether or not the detection value detected at the second sampling timing has received noise due to switching of the energization pattern, switching of the pole of the magnet 86, or switching of the pole of the permanent magnet 64. Yes.

ステップS75で、一定の時間の範囲内で一致しないと判断された場合は、コントローラ54は、第2のサンプリングタイミングで検出された検出値はノイズを受けていないと判断し、第2のサンプリングタイミングで検出された検出値を、図18のステップS51のトルク値の算出に用いる検出として選択する(ステップS76)。   If it is determined in step S75 that they do not match within a certain time range, the controller 54 determines that the detection value detected at the second sampling timing has not received noise, and the second sampling timing. The detection value detected in (1) is selected as the detection used for calculating the torque value in step S51 of FIG. 18 (step S76).

ステップS72、第1のサンプリングタイミングが、通電パターンの切り替えタイミング及び極の切り替わりタイミングのうち、一方のタイミングと一定の時間の範囲内で一致すると判断された場合、ステップS74で、2番目のPWMパルスのデューティ比が所定デューティ比未満でないと判断された場合、ステップS74で、第2のサンプリングタイミングが、通電パターンの切り替えタイミング及び極の切り替わりタイミングのうち、一方のタイミングと一定の時間の範囲内で一致すると判断された場合は、検出値を選択せずに、検出値選択処理を終了する。この場合は、第1のサンプリングタイミング、及び第2のサンプリグタイミングで検出された検出値には、ノイズが乗っているためである。   Step S72, if it is determined that the first sampling timing matches one of the energization pattern switching timing and the pole switching timing within a certain time range, the second PWM pulse is determined in Step S74. If it is determined that the duty ratio is not less than the predetermined duty ratio, the second sampling timing is within a certain time and one of the energization pattern switching timing and the pole switching timing in step S74. If it is determined that they match, the detection value selection process is terminated without selecting the detection value. In this case, noise is added to the detection values detected at the first sampling timing and the second sampling timing.

図9に示すように、U相のステータコイルだけを考えた場合、U相のステータコイルの電圧がマイナスの期間(電気角180度)に、30個のPWMパルスが駆動ドライバ52に出力される。また、3パルス(1セット)に1回は、PWMパルスの影響によるノイズを受けない検出値を得ることができるので、半周期の間にPWMパルスの影響によるノイズを受けない検出値を10回得ることができる。また、通電パターンの切り替えタイミングが4回(進角又は遅角していない場合は3回となる)、永久磁石64及び磁石86の極の切り替えタイミングがそれぞれ1回、つまり、計2回(なお、永久磁石64と磁石86の極の切り替わり角度の位相が同一の場合は、計1回)となる。したがって、PWMパルスの影響によるノイズを受けない検出値が10回であり、通電パターンの切り替えにより受けるノイズ、永久磁石64及び磁石86の極の切り替えにより受けるノイズを考慮したとしても、電気角180(ロータ66の回転角45度)で、4回は、ノイズの影響を受けない検出値を得ることができる。このように、PWMパルスによるノイズの影響を受けていない検出値を用いてトルク値を算出するので、トルク値の検出精度を向上させることができ、アクチュエータシステムの小型化、低コスト化を図ることができる。   As shown in FIG. 9, when only the U-phase stator coil is considered, 30 PWM pulses are output to the drive driver 52 during a period in which the voltage of the U-phase stator coil is negative (electrical angle 180 degrees). . In addition, a detection value that is not affected by noise due to the influence of the PWM pulse can be obtained once every 3 pulses (one set), so that a detection value that is not affected by the influence of the PWM pulse during a half cycle is 10 times. Obtainable. In addition, the switching timing of the energization pattern is 4 times (or 3 times if not advanced or retarded), and the switching timing of the poles of the permanent magnet 64 and the magnet 86 is 1 each, that is, a total of 2 times (note that When the phase of the switching angle between the poles of the permanent magnet 64 and the magnet 86 is the same, the total is once). Therefore, the detection value that does not receive the noise due to the influence of the PWM pulse is 10 times. Even if the noise received by switching the energization pattern and the noise received by switching the poles of the permanent magnet 64 and the magnet 86 are taken into account, the electrical angle 180 ( With the rotation angle of the rotor 66 being 45 degrees, a detection value that is not affected by noise can be obtained four times. Thus, since the torque value is calculated using the detection value that is not affected by the noise caused by the PWM pulse, the detection accuracy of the torque value can be improved, and the actuator system can be reduced in size and cost. Can do.

なお、上記実施の形態では、PWMパルスによるノイズ、ロータ66の永久磁石64の極の切り替わりによるノイズ、磁極センサの磁石86の極の切り替わりによるノイズ、通電パターンの切り替えによるノイズの全てを考慮して、トルク値の算出に用いる検出値を選択するようにしたが、何れか1つのノイズを考慮して、トルク値の算出に用いる検出値を選択してもよい。   In the embodiment described above, all of noise due to PWM pulses, noise due to switching of the poles of the permanent magnet 64 of the rotor 66, noise due to switching of the poles of the magnet 86 of the magnetic pole sensor, and noise due to switching of the energization pattern are considered. Although the detection value used for calculating the torque value is selected, the detection value used for calculating the torque value may be selected in consideration of any one of the noises.

上記実施の形態では、PWMパルスの3周期を1セットとしたが、1セットは、2周期であってもよく、4周期以上であってもよい。1セットを偶数周期とする場合に、印加する印加パルスの周期を一定にすると、全ての印加パルスが印加されてから一定時間経過するまでに、PWMパルスがオン・オフしてしまうので、印加する印加パルスの周期を変動させなければならない。従って、奇数周期を1セットすることが好ましい。また、印加パルスは、1セットの期間に、2回印加するようにしたが、2つ以上であってもよい。1セットの期間に印加パルスを印加する回数は、PWMパルスの何周期を1セットとするかによって適宜変更される。要は、PWMパルスのデューティ比に基づいて、印加パルスが印加されてからPWMパルスがオン、オフされることなく一定時間が経過したサンプリングタイミングを、トルク値の算出に用いるサンプリングタイミングとして決定し、該決定したサンプリングタイミングで検出された検出値からトルク値を算出すればよい。   In the above-described embodiment, three cycles of the PWM pulse are set as one set, but one set may be two cycles or four cycles or more. When one set is an even period, if the period of the applied pulse to be applied is constant, the PWM pulse will be turned on / off before a certain time elapses after all the applied pulses are applied. The period of the applied pulse must be varied. Therefore, it is preferable to set one odd period. In addition, the application pulse is applied twice in one set period, but may be two or more. The number of times of applying the application pulse in one set period is appropriately changed depending on how many periods of the PWM pulse are set as one set. In short, based on the duty ratio of the PWM pulse, the sampling timing at which a fixed time has passed without the PWM pulse being turned on and off after the application pulse is applied is determined as the sampling timing used for calculating the torque value, The torque value may be calculated from the detected value detected at the determined sampling timing.

また、ブラシレスモータ50の変わりに内燃機関を設けた場合は、内燃機関の点火タイミングで、磁歪式トルクセンサ80によって検出された検出値を、トルク値の算出に用いないようにしてもよい。つまり、内燃機関の点火タイミングと、サンプリングタイミングとが一定の時間範囲内で一致する場合は、該サンプリングタイミングで磁歪式トルクセンサ80によって検出された検出値をトルク値の算出に用いないようにしてもよい。この場合は、内燃機関には、図示しないが、点火プラグと、該点火プラグを駆動させるための点火コイル及びスイッチング素子を有するドライバとが設けられ、コントローラ54が点火させるための通電指令をドライバのスイッチング素子に印加するタイミングで検出された検出値をトルク値の算出に用いないようにする。   When an internal combustion engine is provided instead of the brushless motor 50, the detection value detected by the magnetostrictive torque sensor 80 at the ignition timing of the internal combustion engine may not be used for the calculation of the torque value. That is, if the ignition timing of the internal combustion engine and the sampling timing coincide within a certain time range, the detection value detected by the magnetostrictive torque sensor 80 at the sampling timing is not used for calculation of the torque value. Also good. In this case, although not shown, the internal combustion engine is provided with a spark plug and a driver having an ignition coil and a switching element for driving the spark plug, and an energization command for the controller 54 to ignite the driver's command. The detection value detected at the timing applied to the switching element is not used for the calculation of the torque value.

また、ブラシレスモータ50からの磁界、磁束の変化、駆動ドライバ52のPWM制御による磁界、磁束の変化を受けないように、磁歪式トルクセンサ80の回りに磁気シールドを設けてもよい。この場合、磁気の作用を遮蔽する度合いが弱い磁気シールドであってもよい。これにより、更に、トルク値の検出精度を向上させることができる。   Further, a magnetic shield may be provided around the magnetostrictive torque sensor 80 so as not to receive a change in magnetic field and magnetic flux from the brushless motor 50, and a magnetic field and magnetic flux due to PWM control of the drive driver 52. In this case, a magnetic shield with a low degree of shielding the magnetic action may be used. Thereby, the detection accuracy of the torque value can be further improved.

また、図18のステップS55で決定されるデューティ比が所定デューティ比付近で変動する場合は、ラップする領域を設けてもよい。この場合、決定されたデューティ比がラップする領域にある場合は、第1のサンプリングタイミング及び第2のサンプリングタイミングの何れか一方のサンプリングタイミングで検出された検出値を用いてトルク値を算出する。   Further, when the duty ratio determined in step S55 in FIG. 18 varies in the vicinity of the predetermined duty ratio, a wrapping area may be provided. In this case, when the determined duty ratio is in the overlapping region, the torque value is calculated using the detection value detected at one of the first sampling timing and the second sampling timing.

以上、本発明について好適な実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更又は改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。また、特許請求の範囲に記載された括弧書きの符号は、本発明の理解の容易化のために添付図面中の符号に倣って付したものであり、本発明がその符号をつけた要素に限定して解釈されるものではない。   As mentioned above, although this invention was demonstrated using suitable embodiment, the technical scope of this invention is not limited to the range as described in the said embodiment. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications or improvements can be added to the above embodiment. It is apparent from the description of the scope of claims that embodiments with such changes or improvements can be included in the technical scope of the present invention. In addition, the reference numerals in parentheses described in the claims are appended to the reference numerals in the accompanying drawings for easy understanding of the present invention. It is not construed as limiting.

10…アシスト自転車 26…アシスト駆動ユニット
36、46…スプロケット 38…クランク軸
44…チェーン 48…筐体
50…ブラシレスモータ 52…駆動ドライバ
54…コントローラ 58…駆動ギア
60…アシストスプロケット 64…永久磁石
66…ロータ 68…ステータ巻線
70…ステータ 80…磁歪式トルクセンサ
82、84…検出コイル 86…磁石
90、90a〜90c…ホールIC
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Assist bicycle 26 ... Assist drive unit 36, 46 ... Sprocket 38 ... Crankshaft 44 ... Chain 48 ... Housing 50 ... Brushless motor 52 ... Drive driver 54 ... Controller 58 ... Drive gear 60 ... Assist sprocket 64 ... Permanent magnet 66 ... Rotor 68 ... Stator winding 70 ... Stator 80 ... Magnetostrictive torque sensors 82, 84 ... Detection coil 86 ... Magnets 90, 90a to 90c ... Hall IC

Claims (5)

磁歪式トルクセンサ(80)と、
ブラシレスモータ(50)と、
前記ブラシレスモータ(50)を駆動する駆動ドライバ(52)と、
前記磁歪式トルクセンサ(80)に印加パルスを周期的に印加し、印加から一定時間経過後のサンプリングタイミングで、前記磁歪式トルクセンサ(80)によって検出された検出値からトルク値を算出し、該算出した前記トルク値に応じて前記駆動ドライバ(52)をPWM制御して前記ブラシレスモータ(50)の駆動を制御する制御手段(54)と、
を備えるアクチュエータシステムであって、
前記制御手段(54)は、
前記PWM制御によって前記駆動ドライバ(52)に印加するPWMパルスの周期の1/2より前記一定時間を短く設定するとともに、前記PWMパルスの一定数周期の期間に、少なくとも2回の前記サンプリングタイミングを備えるように前記印加パルスを設定し、
前記一定数周期の期間に印加される前記PWMパルスのうち、最初の前記PWMパルスの印加後、最初の前記サンプリングタイミングで前記磁歪式トルクセンサ(80)によって検出された前記検出値をサンプリングする第1のサンプリングタイミングと、前記一定数周期の1/2の期間が経過した後、最初の前記サンプリングタイミングで前記磁歪式トルクセンサ(80)によって検出された前記検出値をサンプリングする第2のサンプリングタイミングとを有し、
前記制御手段(54)は、前記PWMパルスのデューティ比が所定デューティ比以上の時には、第1のサンプリングタイミングにて検出された前記検出値を用いて前記トルク値を算出し、前記PWMパルスのデューティ比が前記所定デューティ比未満の時は、前記第2のサンプリングタイミングにて検出された前記検出値を用いて前記トルク値を算出することを特徴とするアクチュエータシステム。
A magnetostrictive torque sensor (80);
A brushless motor (50);
A drive driver (52) for driving the brushless motor (50);
An application pulse is periodically applied to the magnetostrictive torque sensor (80), and a torque value is calculated from a detection value detected by the magnetostrictive torque sensor (80) at a sampling timing after the elapse of a predetermined time from the application, Control means (54) for controlling the drive of the brushless motor (50) by PWM control of the drive driver (52) according to the calculated torque value;
An actuator system comprising:
The control means (54)
The fixed time is set to be shorter than 1/2 of the period of the PWM pulse applied to the drive driver (52) by the PWM control, and at least two sampling timings are set during a constant period of the PWM pulse. Set the applied pulse to provide
The detection value detected by the magnetostrictive torque sensor (80) at the first sampling timing after the application of the first PWM pulse among the PWM pulses applied in the period of the predetermined number of cycles is sampled. 1 sampling timing and a second sampling timing for sampling the detected value detected by the magnetostrictive torque sensor (80) at the first sampling timing after a period of ½ of the predetermined number of cycles has elapsed. And
The control means (54) calculates the torque value using the detection value detected at the first sampling timing when the duty ratio of the PWM pulse is equal to or greater than a predetermined duty ratio, and calculates the duty of the PWM pulse. When the ratio is less than the predetermined duty ratio, the torque value is calculated using the detection value detected at the second sampling timing.
請求項1に記載のアクチュエータシステムであって、
前記一定数周期は、3以上の奇数周期であり、
前記制御手段(54)は、前記一定数周期を1セットし、前記1セットの期間に、少なくとも2回の前記印加パルスを前記磁歪式トルクセンサに印加することを特徴とするアクチュエータシステム。
The actuator system according to claim 1,
The certain number of cycles is an odd number of 3 or more,
The control unit (54) sets the fixed number of cycles as one set, and applies the applied pulse to the magnetostrictive torque sensor at least twice during the set period.
請求項1又は2に記載のアクチュエータシステムであって、
前記磁歪式トルクセンサ(80)と前記ブラシレスモータ(50)とは、アクチュエータユニット(26)として一体に構成されるとともに、前記磁歪式トルクセンサ(80)と前記ブラシレスモータ(50)とは近接して配置され、当該アクチュエータユニット(26)がアシスト自転車(10)のアシストユニット(26)として構成されることを特徴とするアクチュエータシステム。
The actuator system according to claim 1 or 2,
The magnetostrictive torque sensor (80) and the brushless motor (50) are integrally formed as an actuator unit (26), and the magnetostrictive torque sensor (80) and the brushless motor (50) are close to each other. The actuator system is characterized in that the actuator unit (26) is configured as an assist unit (26) of the assist bicycle (10).
請求項3に記載のアクチュエータシステムであって、
前記アクチュエータシステムは、前記アシスト自転車(10)に設けられた運転者によりトルクが与えられるクランク軸(38)と、前記クランク軸(38)に与えられたトルクを後輪に伝達させて前記後輪を駆動させる駆動系機構とを有し、
前記アシストユニット(26)は、前記ブラシレスモータ(50)の駆動力を前記駆動系機構に伝達するアシスト駆動ユニット(26)であり、前記クランク軸(38)と、前記磁歪式トルクセンサ(80)と、前記ブラシレスモータ(50)と、前記駆動ドライバ(52)と、前記制御手段(54)とを一体に保持し、前記磁歪式トルクセンサ(80)は前記クランク軸(38)上に配置されるとともに、前記駆動ドライバ(52)及び前記制御手段(54)は、前記磁歪式トルクセンサ(80)の下方の同一空間内に配置され、前記ブラシレスモータ(50)は、前記クランク軸(38)の後下方であり、前記磁歪式トルクセンサ(80)とは区画された空間に収納配置されることを特徴とするアクチュエータシステム。
The actuator system according to claim 3, wherein
The actuator system includes a crankshaft (38) to which torque is provided by a driver provided in the assist bicycle (10), and transmits torque applied to the crankshaft (38) to a rear wheel to transmit the rear wheel. A drive system mechanism for driving
The assist unit (26) is an assist drive unit (26) that transmits the drive force of the brushless motor (50) to the drive system mechanism, and includes the crankshaft (38) and the magnetostrictive torque sensor (80). The brushless motor (50), the drive driver (52), and the control means (54) are integrally held, and the magnetostrictive torque sensor (80) is disposed on the crankshaft (38). The drive driver (52) and the control means (54) are disposed in the same space below the magnetostrictive torque sensor (80), and the brushless motor (50) is connected to the crankshaft (38). An actuator system characterized in that the actuator system is housed in a space partitioned from the magnetostrictive torque sensor (80).
請求項4に記載のアクチュエータシステムであって、
前記駆動ドライバ(52)と、前記制御手段(54)とは、前記同一空間内の前記アシスト駆動ユニット(26)のケース(48)壁に固定されるとともに、前記アシスト自転車(10)の前後方向の中心線(112)に対して、対向する左右壁面に各々固定され、前記制御手段(54)は、前記磁歪式トルクセンサ(80)側のケース(48)壁面に配置されることを特徴とするアクチュエータシステム。
The actuator system according to claim 4,
The drive driver (52) and the control means (54) are fixed to the case (48) wall of the assist drive unit (26) in the same space, and the front-rear direction of the assist bicycle (10). And the control means (54) is arranged on the wall surface of the case (48) on the magnetostrictive torque sensor (80) side. Actuator system.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102785742A (en) * 2012-07-28 2012-11-21 成都宽和科技有限责任公司 Assisted bicycle with magnetic flux sensor with multiple magnet blocks nonuniformly arranged on flywheel
CN102785746A (en) * 2012-07-28 2012-11-21 成都宽和科技有限责任公司 Power assisting bicycle with adjustable magnet block position sensor on flywheel
CN102785747A (en) * 2012-07-28 2012-11-21 成都宽和科技有限责任公司 Sensing element with non-uniform distribution of multiple magnetic block positions and magnetic flux in casing
JP7149325B2 (en) 2017-05-05 2022-10-06 捷安特電動車(昆山)有限公司 Device for detecting operating parameters of a vehicle

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102785742A (en) * 2012-07-28 2012-11-21 成都宽和科技有限责任公司 Assisted bicycle with magnetic flux sensor with multiple magnet blocks nonuniformly arranged on flywheel
CN102785746A (en) * 2012-07-28 2012-11-21 成都宽和科技有限责任公司 Power assisting bicycle with adjustable magnet block position sensor on flywheel
CN102785747A (en) * 2012-07-28 2012-11-21 成都宽和科技有限责任公司 Sensing element with non-uniform distribution of multiple magnetic block positions and magnetic flux in casing
CN102785746B (en) * 2012-07-28 2014-02-05 成都宽和科技有限责任公司 Power-assisted bicycle with adjustable magnet block position sensor on flywheel
CN102785742B (en) * 2012-07-28 2014-02-05 成都宽和科技有限责任公司 Power-assisted bicycle with magnetic flux sensor with multiple magnet blocks nonuniformly arranged on flywheel
JP7149325B2 (en) 2017-05-05 2022-10-06 捷安特電動車(昆山)有限公司 Device for detecting operating parameters of a vehicle

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