JP2012239355A - ロータ位置検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】モータの回転数を高くした場合でも適切にロータの位置を検出することが可能なロータ位置検出装置を提供する。
【解決手段】ロータ位置検出装置１００は、所定の周波数を有するＰＷＭ信号でインバータ１１が有するスイッチング素子Ｑ１−Ｑ６を制御するＰＷＭ制御部１と、ＰＷＭ信号の１周期分に対応する、３相モータ１０が有する各端子４１−４３の端子電圧において、当該端子電圧と予め設定された基準電圧Ｖｒｅｆとの大小関係を少なくとも２回以上判定する判定部２と、当該判定部２の判定結果に基づいて３相モータ１０が有するロータの位置を検出する検出部３と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、モータが有するロータの位置を検出するロータ位置検出装置に関する。

従来、電気機器の動力源として、ステータコイルを有するステータと、永久磁石を有するロータと、を備えた３相モータが用いられてきた。このようなロータの回転は、ステータコイルに通電して生じる磁束と永久磁石の磁束との間に作用する引力及び斥力により制御される。このような制御を行うには、ロータの正確な位置を特定し、当該ロータの位置に応じて適切なステータコイルへの通電が必要となる。ロータの正確な位置を検出するために回転センサを設けることが考えられるが、このような方法はコストアップの要因となる。そこで、低コスト化を図りつつロータの位置を検出する技術が検討されてきた（例えば特許文献１）。

特許文献１に記載のブラシレスモータの制御装置は、ブラシレスモータのステータコイルに発生する誘起電圧の立上り時又は立下り時に、当該誘起電圧と所定の基準電圧とを比較して位置検出を行う手段と、比較結果に基づき電気角相当の時間を算出する手段と、算出された時間に基づいてステータコイルへの通電を切り替える切替時間を設定する手段と、位置検出を行った時点から切替時間経過後に通電切り替えを行う手段と、を備えて構成される。

特開２００６−３４０６０号公報

特許文献１に記載の技術においては、位置検出はＰＷＭ信号の１周期に対して１回行われる。ここで、モータの回転数が高くなると、１つあたりのステータコイルへの通電時間が短くなる。このため、例えばＰＷＭ信号の周波数が一定である場合には、位置検出を行うことができる機会が減ることになる。また、ステータコイルの通電が他のステータコイルから切り替えられた直後にあってはサージが現れやすいので、通電が切り替えられてから所定の時間が経過するまで検出しないように構成される場合がある（所謂「マスク期間」を設定される場合がある）。このため、係る構成の場合には、位置検出を行うことができる機会が更に減ることになる。したがって、特許文献１に記載の技術は、モータの回転数が高い場合には適さず、適用できるケースが限定される。

本発明の目的は、上記問題に鑑み、モータの回転数を高くした場合でも適切にロータの位置を検出することが可能なロータ位置検出装置を提供することにある。

上記目的を達成するための本発明に係るロータ位置検出装置の特徴構成は、所定の周波数を有するＰＷＭ信号でインバータが有するスイッチング素子を制御するＰＷＭ制御部と、前記ＰＷＭ信号の１周期分に対応する、３相モータが有する各端子の端子電圧において、当該端子電圧と予め設定された基準電圧との大小関係を少なくとも２回以上判定する判定部と、前記判定部の判定結果に基づいて前記３相モータが有するロータの位置を検出する検出部と、を備えている点にある。

このような特徴構成とすれば、３相モータの回転数を高くすることにより、ＰＷＭ信号のパルス数が減少した場合であっても、位置検出をＰＷＭ信号の１周期内で完結することができる。したがって、３相モータの回転数に拘らず、適切にロータの位置を検出することができる。また、複数回の判定を行った結果に基づきロータの位置を検出するので、ノイズ等に起因する誤検出を防止できる。

また、前記検出部は、前記ＰＷＭ信号の１周期分に対応する端子電圧において、前記基準電圧より小さかった端子電圧が前記基準電圧を上回った前記少なくとも２回以上の判定結果が得られた場合、または前記基準電圧より大きかった端子電圧が前記基準電圧を下回った前記少なくとも２回以上の判定結果が得られた場合に、前記ロータが特定の位置に達したことを検出すると好適である。

このような構成とすれば、基準電圧に対する端子電圧の変化を適切に判定することができる。したがって、ロータが特定の位置に達したことを正確に検出することが可能となる。

また、前記ＰＷＭ信号のエッジを検出するエッジ検出部を備え、前記判定部は、前記検出されたエッジに基づくタイミングで前記大小関係の判定を行うと好適である。

ここで、３相モータが有する各端子の端子電圧は、ＰＷＭ信号に同期して振幅する。このため、上記構成とすれば、端子電圧と基準電圧との大小関係の判定を行うタイミングを規定し易い。したがって、判定部が適切に判定することが可能となる。

また、前記判定部は、前記ＰＷＭ信号の立上りエッジが検出されてから所定時間経過後に１回目の判定を行うと好適である。

このような構成とすれば、３相モータが有する各端子の端子電圧の電圧波形のＨｉｇｈ期間が短い場合であっても、立上りエッジが検出されたタイミングを基に、判定をするので複数回の判定を行い易くなる。

また、前記判定部は、前記３相モータの回転数に応じて前記判定するタイミングを変更すると好適である。

このような構成とすれば、回転数の増加に応じてノイズが発生し易くなった場合でも、判定するタイミングをノイズが少ないタイミングに設定することができるので、判定部が適切に判定することが可能となる。

また、前記判定部は、前記３相モータの回転数に応じて前記判定する回数を変更すると好適である。

このような構成とすれば、回転数の増加に応じてノイズが発生し易くなった場合でも、判定する回数を増やして判定の信頼性を高めることができるので、判定部が正確に判定することが可能となる。

また、前記判定部は、前記ＰＷＭ信号のＤＵＴＹ比に応じて前記判定するタイミングを変更すると好適である。

このような構成とすれば、例えばオンＤＵＴＹが小さくなった場合でも、判定するタイミングを適切なタイミングに設定することができるので、判定部が正確に判定することが可能となる。

また、前記判定部は、前記ＰＷＭ信号のＤＵＴＹ比に応じて前記判定する回数を変更すると好適である。

このような構成とすれば、例えばオンＤＵＴＹが大きくなった場合でも、判定する回数を増やして判定の信頼性を高めることができるので、判定部が正確に判定することが可能となる。

ロータ位置検出装置の概略構成を模式的に示すブロック図である。 ＰＷＭ信号の一例を示す図である。 各端子の電圧波形の一例を示す図である。 検出信号の出力について示した図である。 立下りエッジに基づく検出条件の設定を示す図である。 判定回数を多くした場合の例を示す図である。 ３相モータの回転数に基づく検出条件の設定を示す図である。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。本発明に係るロータ位置検出装置１００は、センサレスモータが有するロータの位置を適切に検出する機能を備えている。図１には、このようなロータ位置検出装置１００の構成を模式的に示した図が示される。本実施形態では、センサレスモータとして、ロータに永久磁石が備えられ、ステータにステータコイルが備えられている３相モータを例に挙げて説明する。ロータ位置検出装置１００は、ＰＷＭ制御部１、判定部２、検出部３、基準電圧生成部４、比較部５、エッジ検出部６を備えて構成される（詳細は後述する）。

３相モータ１０は、図示はしないが永久磁石を備えるロータと、当該ロータに回転力を与えるための磁束を発生させるステータとを備える。このステータは、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の３相のステータコイル７Ｕ、７Ｖ、７Ｗを備える。各ステータコイルはΔ結線で接続され、インバータ１１に接続される。

インバータ１１は３相モータ１０を制御対象とし、直流電圧を交流電圧に変換する。このため、インバータ１１は周波数変換部として機能する。直流電圧はインバータ１１に接続される電源１２から供給される。インバータ１１は電源１２の正端子側に接続されたハイサイドのトランジスタＱ１、Ｑ３、Ｑ５と、電源１２の負端子側に接続されたローサイドのトランジスタＱ２、Ｑ４、Ｑ６と、の合計６つのトランジスタＱ１−Ｑ６で構成される。

例えば、トランジスタＱ１及びトランジスタＱ４のみを同時にオンさせると、３相モータ１０が有する３つの端子のうち２つの端子間に通電が行われる。３つの端子とは、Ｕ相端子４１、Ｖ相端子４２、及びＷ相端子４３である。トランジスタＱ１及びトランジスタＱ４のみを同時にオンさせた場合に係る２つの端子とは、Ｖ相端子４２及びＷ相端子４３である。したがって、トランジスタＱ１及びトランジスタＱ４のみを同時にオンさせると、Ｖ相端子４２とＷ相端子４３との間に通電される。この通電により、トランジスタＱ１、ステータコイル７Ｖ、トランジスタＱ４を介して電流が流れると共に、トランジスタＱ１、ステータコイル７Ｕ、ステータコイル７Ｗ、トランジスタＱ４を介して電流が流れる。

一方、トランジスタＱ３及びトランジスタＱ２のみを同時にオンさせた場合にも、Ｖ相端子４２とＷ相端子４３との間に通電される。この場合には、トランジスタＱ３、ステータコイル７Ｖ、トランジスタＱ２を介して電流が流れると共に、トランジスタＱ３、ステータコイル７Ｗ、ステータコイル７Ｕ、トランジスタＱ２を介して電流が流れる。

ここで、トランジスタＱ１及びトランジスタＱ４のみをオンさせた場合と、トランジスタＱ３及びトランジスタＱ２のみをオンさせた場合とでは、各ステータコイルに流れる電流の方向が異なる。そのため、各ステータコイルには電流の流れる方向に応じた磁束が生じ、当該磁束とロータが備える永久磁石との間で引力及び斥力が発生することとなる。したがって、トランジスタＱ１−Ｑ６の中から選択されたハイサイドのトランジスタとローサイドのトランジスタとで形成される上下対トランジスタを順次オンさせることにより、ロータが回転力を得ることができる。

なお、トランジスタＱ１−Ｑ６には、コレクタ端子にカソード端子が、またエミッタ端子にアノード端子が接続されるように夫々ダイオードＤ１−Ｄ６が配設されている。ここで、各ステータコイルには、通電中にエネルギーが蓄えられるが、これらのダイオードＤ１−Ｄ６は各ステータコイルの通電を停止した際に当該エネルギーに起因して発生する逆起電力によって周辺部品に悪影響を及ぼさないようにするために配設されるものである。

このようなトランジスタＱ１−Ｑ６に対する一連の制御は、ＰＷＭ制御部１により行われる。ＰＷＭ制御部１は、所定の周波数を有するＰＷＭ信号でインバータ１１が有するスイッチング素子を制御する。インバータ１１が有するスイッチング素子とは、本実施形態では上述のトランジスタＱ１−Ｑ６が相当する。したがって、ＰＷＭ制御部１は、インバータ１１が有するトランジスタＱ１−Ｑ６をＰＷＭ制御によって動作させる。

ＰＷＭ制御部１から出力されるＰＷＭ信号の一例が図２に示される。（ａ）はトランジスタＱ１に対するＰＷＭ信号であり、（ｂ）はトランジスタＱ３に対するＰＷＭ信号であり、（ｃ）はトランジスタＱ５に対するＰＷＭ信号である。また、（ｄ）はトランジスタＱ２に対するＰＷＭ信号であり、（ｅ）はトランジスタＱ４に対するＰＷＭ信号であり、（ｆ）はトランジスタＱ６に対するＰＷＭ信号である。特に、トランジスタＱ１、Ｑ３、及びＱ５に対するＰＷＭ信号は、複数のパルスを含んで構成され、このようなパルスに応じて各トランジスタの導通状態（オン／オフ）が制御される。

ＰＷＭ制御部１は、例えば、２．５Ｖや３．３Ｖ等の低電圧で動作するマイクロコンピュータによって構成される。そのため、トランジスタＱ１−Ｑ６に流れる電流やトランジスタＱ１−Ｑ６の電気的特性によっては、トランジスタＱ１−Ｑ６をオンさせるためのドライブ能力が不足する虞がある。したがって、ＰＷＭ制御部１とインバータ１１との間には、ＰＷＭ制御部１のＰＷＭ信号のドライブ能力を上げるドライバ（図示せず）が配設される。尚、ドライバは、ドライバＩＣで構成しても良いし、トランジスタで組まれたプッシュプル回路で構成しても良い。もちろん、ＰＷＭ制御部１から出力されるＰＷＭ信号のドライブ能力が高い場合には、ドライバを備えずに構成することも当然に可能である。ＰＷＭ制御部１は、公知のベクトル制御にて３相モータ１０の回転を制御する。ベクトル制御に関しては、周知技術であるので説明は省略する。

比較部５は、３相モータ１０が有する各端子の端子電圧において、当該端子電圧と予め設定された基準電圧Ｖｒｅｆとの大小関係を比較する。３相モータ１０が有する各端子とは、上述のＵ相端子４１、Ｖ相端子４２、及びＷ相端子４３が相当する。このような端子の電圧波形が、図３に示される。図３（ａ）はＵ相端子４１の電圧波形であり、図３（ｂ）はＶ相端子４２の電圧波形であり、図３（ｃ）はＷ相端子４３の電圧波形である。

基準電圧Ｖｒｅｆは、基準電圧生成部４により生成され、本実施形態では電源１２の出力電圧の１／２が相当する。より具体的には、基準電圧生成部４は、電源１２の正端子と負端子との間に、同一の抵抗値を有する一対の抵抗器Ｒを備えて構成される。基準電圧Ｖｒｅｆは、一対の抵抗器Ｒにより分圧して生成される。このような基準電圧Ｖｒｅｆは、図３（ａ）−（ｃ）においては破線で示される。

比較部５は、３つのコンパレータ５Ｕ，５Ｖ，５Ｗから構成され、各コンパレータ５Ｕ，５Ｖ，５Ｗの反転端子には基準電圧Ｖｒｅｆが入力される。一方、非反転端子には、夫々Ｕ相端子４１、Ｖ相端子４２、及びＷ相端子４３の電圧が入力される。これにより、コンパレータ５Ｕは基準電圧ＶｒｅｆとＵ相端子４１の端子電圧との大小関係を比較する。また、コンパレータ５Ｖは基準電圧ＶｒｅｆとＶ相端子４２の端子電圧との大小関係を比較する。更に、コンパレータ５Ｗは基準電圧ＶｒｅｆとＷ相端子４３の端子電圧との大小関係を比較する。各コンパレータ５Ｕ，５Ｖ，５Ｗは、夫々の端子電圧が、基準電圧Ｖｒｅｆよりも大きい場合にＨｉｇｈを出力し、各コンパレータ５Ｕ，５Ｖ，５Ｗは、夫々の端子電圧が、基準電圧Ｖｒｅｆよりも小さい場合にＬｏｗを出力する。各出力は、後述する判定部２に伝達される。

エッジ検出部６は、ＰＷＭ信号のエッジを検出する。ＰＷＭ信号は、複数のパルスを含んで構成され、上述のＰＷＭ制御部１から伝達される。エッジ検出部６は、このようなＰＷＭ信号に含まれるパルスのエッジ、特に本実施形態ではパルスの立下りエッジを検出する。このようなエッジ検出を行う方法については、公知であるので説明は省略する。エッジ検出部６は、全てのパルスについて立下りエッジを検出し、検出結果を後述する判定部２に伝達する。

判定部２は、ＰＷＭ信号の１周期分に対応する、３相モータ１０が有する各端子の端子電圧と基準電圧Ｖｒｅｆとの大小関係を少なくとも２回以上判定する。ＰＷＭ信号の１周期分とは、トランジスタＱ１−Ｑ６に入力される１周期分のＰＷＭ信号である。したがって、ＰＷＭ信号の１周期分に対応する端子電圧とは、１周期分のＰＷＭ信号をトランジスタＱ１−Ｑ６のいずれかに入力した際、当該入力に応じて３相モータ１０に入力される印加電圧である。また、端子電圧と基準電圧Ｖｒｅｆとの大小関係は、上述の比較部５の各コンパレータ５Ｕ，５Ｖ，５Ｗの出力に基づき特定することが可能である。したがって、判定部２は、端子電圧と基準電圧Ｖｒｅｆとを１周期分毎に、少なくとも２回以上大小関係を判定する。判定部２の判定結果は、後述する検出部３に伝達される。なお、本実施形態では、判定部２は上述の１周期毎に大小関係を２回判定するとして説明する。

判定部２は、エッジ検出部６により検出されたエッジに基づくタイミングで大小関係の判定を行う。本実施形態では、検出されたエッジとは、ＰＷＭ信号に含まれるパルスの立下りエッジである。エッジに基づくタイミングとは、本実施形態ではエッジが検出されたタイミングである。大小関係とは、端子電圧と基準電圧Ｖｒｅｆとの大小関係である。この大小関係は、比較部５から伝達される検出結果により判定することができる。したがって、判定部２は、立下りエッジが検出された際、端子電圧と基準電圧Ｖｒｅｆとの大小関係を判定する。この判定は、本実施形態では１周期に２回行われ、判定結果は検出部３に伝達される。

検出部３は、判定部２の判定結果に基づいて３相モータ１０が有するロータの位置を検出する。ここで、上述のように判定部２はＰＷＭ信号の１周期分に対応する、１周期分の端子電圧と基準電圧Ｖｒｅｆとの大小関係を２回判定する。検出部３は、ＰＷＭ信号の１周期分に対応する端子電圧において、基準電圧Ｖｒｅｆより小さかった端子電圧が基準電圧Ｖｒｅｆを上回った２回の判定結果が得られた場合、または基準電圧Ｖｒｅｆより大きかった端子電圧が基準電圧Ｖｒｅｆを下回った２回の判定結果が得られた場合に、ロータが特定の位置に達したことを検出する。

図４は、図３（ｂ）のＶ相端子４２の電圧波形における、期間Ａ及び期間Ｂについて拡大した図である。まず、期間Ａについて説明する。図４（ａ）には、理解を容易にするために、ＰＷＭ信号（トランジスタＱ１を制御するＰＷＭ信号）が示されている。また、図４（ｂ）にはＶ相端子４２の電圧波形が実線で示され、基準電圧Ｖｒｅｆが破線で示されている。図４（ｃ）には、Ｖ相端子４２の電圧波形及び基準電圧Ｖｒｅｆを入力信号としたコンパレータ５Ｖの出力信号が示される。図４（ｃ）に示されるように、基準電圧ＶｒｅｆよりもＶ相端子４２の電圧が高い場合にＨｉｇｈが出力され、基準電圧ＶｒｅｆよりもＶ相端子４２の電圧が低い場合にＬｏｗが出力される。

ここで、図４（ｂ）の期間Ｓ１にあっては、Ｖ相端子４２の電圧が基準電圧Ｖｒｅｆよりも高くなっているので、図４（ｃ）のコンパレータの出力がＨｉｇｈとなっている。これは、ステータコイルの特性上出力されたものであり、本発明に係るロータ位置検出においては適さないものである。このため、本ロータ位置検出装置１００は、少なくとも期間Ｓ１の間は判定部２が判定しないようにマスク期間として設定される。これにより、マスク期間Ｓ１の間は、マスク期間Ｓ１の前の状態の検出信号が継続して出力される。

このマスク期間Ｓ１の経過後（＃０１）、エッジ検出部６によりＰＷＭ信号の立下りエッジが検出されると（＃０２）、判定部２は、１回目の大小関係を判定する（＃０３）。また、判定部２は、当該１回目の大小関係の判定後、予め設定された所定時間後に、２回目の大小関係を判定する（＃０４）。この場合、１回目及び２回目の判定ではコンパレータ５Ｖの出力はＬｏｗであるので、図４（ｄ）に示されるように、検出部３による検出信号はＬｏｗとなる（＃０５）。

次に、エッジ検出部６によりＰＷＭ信号の立下りエッジが検出されると（＃０６）、判定部２は、１回目の大小関係を判定する（＃０７）。また、判定部２は、当該１回目の大小関係の判定後、予め設定された所定時間後に、２回目の大小関係を判定する（＃０８）。この場合、２回目の判定ではコンパレータ５Ｖの出力がＨｉｇｈであるが、１回目の判定ではコンパレータ５Ｖの出力がＬｏｗであるので、前の状態が継続され、図４（ｄ）に示されるように、検出部３による検出信号はＬｏｗとなる（＃０９）。

更に時間が経過し、エッジ検出部６によりＰＷＭ信号の立下りエッジが検出されると（＃１０）、判定部２は、１回目の大小関係を判定する（＃１１）。また、判定部２は、当該１回目の大小関係の判定後、予め設定された所定時間後に、２回目の大小関係を判定する（＃１２）。この場合、１回目及び２回目の判定ではコンパレータ５Ｖの出力がＨｉｇｈであるので、図４（ｄ）に示されるように、検出部３による検出信号はＨｉｇｈとなる（＃１３）。このような検出信号（Ｈｉｇｈ）は、１周期における１回目及び２回目の判定で、共にコンパレータ５Ｖの出力がＬｏｗになるまで継続して出力される（＃１４）。

次に、期間Ｂについて説明する。図４（ｅ）には、理解を容易にするために、ＰＷＭ信号（トランジスタＱ５を制御するＰＷＭ信号）が示されている。また、図４（ｆ）にはＶ相端子４２の電圧波形が実線で示され、基準電圧Ｖｒｅｆが破線で示されている。図４（ｇ）には、Ｖ相端子４２の電圧波形及び基準電圧Ｖｒｅｆを入力信号としたコンパレータ５Ｖの出力信号が示される。図４（ｇ）に示されるように、基準電圧ＶｒｅｆよりもＶ相端子４２の電圧が高い場合にＨｉｇｈが出力され、基準電圧ＶｒｅｆよりもＶ相端子４２の電圧が低い場合にＬｏｗが出力される。

ここで、図４（ｆ）の期間Ｓ２にあっては、Ｖ相端子４２の電圧が基準電圧Ｖｒｅｆよりも低くなり、図４（ｇ）のコンパレータの出力もＬｏｗとなっている。これは、ステータコイルの特性上出力されたものであり、本発明に係るロータ位置検出においては適さないものである。このため、本ロータ位置検出装置１００は、少なくとも期間Ｓ２の間は判定部２が判定しないようにマスク期間として設定される。これにより、マスク期間Ｓ２の間は、マスク期間Ｓ２の前の状態の検出信号が継続して出力される。

このマスク期間Ｓ２の経過後（＃５１）、エッジ検出部６によりＰＷＭ信号の立下りエッジが検出されると（＃５２）、判定部２は、１回目の大小関係を判定する（＃５３）。また、判定部２は、当該１回目の大小関係の判定後、予め設定された所定時間後に、２回目の大小関係を判定する（＃５４）。この場合、１回目及び２回目の判定ではコンパレータ５Ｖの出力はＨｉｇｈであるので、図４（ｈ）に示されるように、検出部３による検出信号はＨｉｇｈとなる（＃５５）。

次に、エッジ検出部６によりＰＷＭ信号の立下りエッジが検出されると（＃５６）、判定部２は、１回目の大小関係を判定する（＃５７）。また、判定部２は、当該１回目の大小関係の判定後、予め設定された所定時間後に、２回目の大小関係を判定する（＃５８）。この場合、２回目の判定ではコンパレータ５Ｖの出力がＨｉｇｈであるが、１回目の判定ではコンパレータ５Ｖの出力がＬｏｗであるので、前の状態が継続され、図４（ｈ）に示されるように、検出部３による検出信号はＨｉｇｈとなる（＃５９）。

更に時間が経過し、エッジ検出部６によりＰＷＭ信号の立下りエッジが検出されると（＃６０）、判定部２は、１回目の大小関係を判定する（＃６１）。また、判定部２は、当該１回目の大小関係の判定後、予め設定された所定時間後に、２回目の大小関係を判定する（＃６２）。この場合、１回目及び２回目の判定ではコンパレータ５Ｖの出力がＬｏｗであるので、図４（ｈ）に示されるように、検出部３による検出信号はＬｏｗとなる（＃６３）。このような検出信号（Ｌｏｗ）は、１周期における１回目及び２回目の判定で、共にコンパレータ５Ｖの出力がＨｉｇｈになるまで継続して出力される（＃６４）。このような検出結果は、ＰＷＭ制御部１に伝達される。

ＰＷＭ制御部１は、ロータが特定の位置に達したことが検出された場合には、この検出結果に基づきインバータ１１を制御する。すなわち、３相モータ１０が有する３つの端子のうち、通電する２つの端子を変更する。このような処理を継続して行うことにより、適切に３相モータ１０の回転を制御することができる。

このように、本発明に係るロータ位置検出装置１００によれば、３相モータ１０の回転数を高くすることにより、ＰＷＭ信号のパルス数が減少した場合であっても、位置検出をＰＷＭ信号の１周期内で完結することができる。したがって、３相モータ１０の回転数に拘らず、適切にロータの位置を検出することができる。また、複数回の判定を行った結果に基づきロータの位置を検出するので、ノイズ等に起因する誤検出を防止できる。

〔その他の実施形態〕
上記実施形態では、エッジ検出部６がＰＷＭ信号に含まれるパルスの立下りエッジを検出し、当該立下りエッジに基づき判定部２が判定するとして説明した。しかしながら、本発明の適用範囲はこれに限定されるものではない。例えば、判定部２は、ＰＷＭ信号の立上りエッジが検出されてから所定時間経過後に１回目の判定を行う構成とすることも当然に可能である。このような例が図５に示される。図５に示されるように、パルスの立上りエッジから所定時間（例えば、ｔ１秒）経過後に、１回目の判定を行い（＃７１）、更にそれから所定時間（例えば、ｔ２秒）経過後に２回目の判定を行っている（＃７２）。このような構成でも、適切にロータの位置を検出することが可能である。

上記実施形態では、判定部２はＰＷＭ信号の１周期において、大小関係を２回判定するとして説明した。しかしながら、本発明の適用範囲はこれに限定されるものではない。図６に示されるように、３回以上判定することも可能である（＃８１−＃８３）。

また、予め検出タイミングを立下りエッジと設定されていても、図７に示されるように、判定部２は３相モータ１０の回転数に応じて判定するタイミングを変更することも可能である。すなわち、回転数が高くなった場合には、例えば、立下りエッジから所定時間（例えば、ｔ１秒）経過後に１回目の判定を行い（＃９１）、その所定時間後に２回目の判定を行う構成とすることも可能である（＃９２）。更には、判定部２は、３相モータ１０の回転数に応じて判定する回数を変更する構成とすることも可能である。

また、判定部２は、ＰＷＭ信号のＤＵＴＹ比に応じて判定するタイミングを変更する構成とすることも可能である。更には、判定部２は、ＰＷＭ信号のＤＵＴＹ比に応じて判定する回数を変更する構成とすることも可能である。

上記実施形態では、３相モータ１０のステータコイル７Ｕ，７Ｖ，７Ｗが、Δ結線されているとして説明した。しかしながら、本発明に適用範囲はこれに限定されるものではない。ステータコイル７Ｕ，７Ｖ，７ＷがＹ結線されている３相モータ１０に本発明を適用することも当然に可能である。

上記実施形態では、基準電圧Ｖｒｅｆが、電源１２の出力電圧の１／２が相当するとして説明した。しかしながら、本発明に適用範囲はこれに限定されるものではない。基準電圧生成部４は、異なる抵抗値を有する２つの抵抗器Ｒを備えて構成することにより、電源１２の出力電圧の１／２と異なる基準電圧Ｖｒｅｆを設定することが可能である。

上記実施形態では、比較部５が、３つのコンパレータ５Ｕ，５Ｖ，５Ｗで構成されるとして説明した。しかしながら、本発明の適用範囲はこれに限定されるものではない。例えば、Ｕ相端子４１、Ｖ相端子４２、及びＷ相端子４３の電圧波形を一つの波形に合成することで、比較部５を一つのコンパレータで構成することも当然に可能である。

本発明は、モータが有するロータの位置を検出するロータ位置検出装置に用いることが可能である。

１：ＰＷＭ制御部
２：判定部
３：検出部
６：エッジ検出部を備え、
１０：３相モータ
１１：インバータ
４１：Ｕ相端子
４２：Ｖ相端子
４３：Ｗ相端子
１００：ロータ位置検出装置
Ｑ１−Ｑ６：トランジスタ（スイッチング素子）

Claims (8)

1. 所定の周波数を有するＰＷＭ信号でインバータが有するスイッチング素子を制御するＰＷＭ制御部と、
   前記ＰＷＭ信号の１周期分に対応する、３相モータが有する各端子の端子電圧において、当該端子電圧と予め設定された基準電圧との大小関係を少なくとも２回以上判定する判定部と、
   前記判定部の判定結果に基づいて前記３相モータが有するロータの位置を検出する検出部と、
   を備えるロータ位置検出装置。
2. 前記検出部は、前記ＰＷＭ信号の１周期分に対応する端子電圧において、前記基準電圧より小さかった端子電圧が前記基準電圧を上回った前記少なくとも２回以上の判定結果が得られた場合、または前記基準電圧より大きかった端子電圧が前記基準電圧を下回った前記少なくとも２回以上の判定結果が得られた場合に、前記ロータが特定の位置に達したことを検出する請求項１に記載のロータ位置検出装置。
3. 前記ＰＷＭ信号のエッジを検出するエッジ検出部を備え、
   前記判定部は、前記検出されたエッジに基づくタイミングで前記大小関係の判定を行う請求項１又は２に記載のロータ位置検出装置。
4. 前記判定部は、前記ＰＷＭ信号の立上りエッジが検出されてから所定時間経過後に１回目の判定を行う請求項１から３のいずれか一項に記載のロータ位置検出装置。
5. 前記判定部は、前記３相モータの回転数に応じて前記判定するタイミングを変更する請求項１から４のいずれか一項に記載のロータ位置検出装置。
6. 前記判定部は、前記３相モータの回転数に応じて前記判定する回数を変更する請求項１から５のいずれか一項に記載のロータ位置検出装置。
7. 前記判定部は、前記ＰＷＭ信号のＤＵＴＹ比に応じて前記判定するタイミングを変更する請求項１から６のいずれか一項に記載のロータ位置検出装置。
8. 前記判定部は、前記ＰＷＭ信号のＤＵＴＹ比に応じて前記判定する回数を変更する請求項１から７のいずれか一項に記載のロータ位置検出装置。

Images