JP2022141089A - 電動弁制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電動弁の静音性を向上させる。【解決手段】電動弁制御装置は、ロータの回転により弁開度を調整する電動弁と接続される。電動弁制御装置は、ロータの回転角度を検出する回転検出部と、ロータの回転速度および回転方向を指示することにより、ロータを所定の初期位置（停止位置）に向けて移動させる回転制御部を備える。回転制御部は、初期位置へのロータの移動制御に際して、ロータの原点位置における回転角度とロータについて検出された回転角度の差分値が十分に小さいとき、ロータの回転速度を低速化する。【選択図】図７

Description

本発明は電動弁に関し、特にロータの制御方法に関する。

自動車用空調装置は、一般に、圧縮機、凝縮器、膨張装置、蒸発器等を冷凍サイクルに配置して構成される。冷凍サイクルには、膨張装置としての膨張弁など、冷媒の流れを制御するために各種制御弁が設けられている。近年の電気自動車等の普及に伴い、駆動部としてモータを備える電動弁が広く採用されつつある。

このような電動弁として、弁開度を検出するための磁気センサを備えるものが知られている（たとえば、特許文献１参照）。ロータとともに回転する作動ロッドの一端に弁体が設けられ、他端にマグネット（センサマグネット）が設けられる。そのセンサマグネットと軸線方向に対向するように磁気センサが設けられる。ロータの回転運動は、ねじ送り機構により弁体の軸線運動に変換される。ロータの回転に伴う磁束の変化を磁気センサで捉えることによりセンサマグネットの回転角度ひいては弁体の軸線方向位置を検出でき、弁開度を算出できる。

電動弁内において上下動する作動ロッドには、制御の基準となる基準位置が設定される。ロータが弁閉方向への回転を続けて「原点」ともよばれる基準位置に至ったとき、ロータはストッパにより回転を規制される（たとえば、特許文献２参照）。

特開２０１８－１３５９０８号公報 特開２０２０－２０４３４４号公報

電気自動車は静音性が高いため、電動弁から発生するわずかな機械音でも耳につきやすい。電動弁から発生する機械音の中でも、特に、ロータを基準位置付近に移動させたときのストッパの衝突音は異音として認識されやすい。

本発明の主たる目的は、電動弁の静音性を向上させるための技術を提供することにある。

本発明のある態様における電動弁制御装置は、ロータの回転により弁開度を調整する電動弁と接続される。
この装置は、ロータの回転角度を検出する回転検出部と、ロータの回転速度および回転方向を指示することにより、ロータを所定の停止位置に向けて移動させる回転制御部と、を備える。
回転制御部は、停止位置へのロータの移動制御に際して、ロータの基準位置における回転角度を示す基準角度値とロータについて検出された回転角度の差分値が第１閾値未満であるとき、ロータの回転速度を低速化する。

本発明のある態様における電動弁制御プログラムは、電動弁のロータの回転角度を検出する機能と、ロータの回転速度および回転方向を指示することにより、ロータを所定の停止位置に向けて移動させる機能と、停止位置へのロータの移動制御に際して、ロータの基準位置における回転角度を示す基準角度値とロータについて検出された回転角度の差分値が第１閾値未満であるとき、ロータの回転速度を低速化する機能と、をコンピュータに発揮させる。

本発明によれば、電動弁の静音性を向上させやすくなる。

実施形態に係る電動弁を表す断面図である。 ステータおよびその周辺の構成を表す図である。 ロータの構成を表す図である。 磁気センサとセンサマグネットおよびセンサマグネットから発生する磁力線の関係を示す模式図である。 センサマグネットの平面図である。 センサマグネットの感知角とセンサ出力値との関係を示すグラフである。 角度値とステップの関係を示すグラフである。 ロータの移動範囲の模式図である。 電動弁制御装置の機能ブロック図である。 初期化処理の処理過程を示すフローチャートである。 同調上昇時における指示方向と感知角の関係を示す第１の概念図である。 同調上昇時における指示方向と感知角の関係を示す第２の概念図である。 図１０のＳ１２における原点探索処理の処理過程を示すフローチャートである。 原点探索処理時における指示方向と感知角の関係を示す第１の概念図である。 原点探索処理時における指示方向と感知角の関係を示す第２の概念図である。 再同調時における指示方向と感知角の関係を示す第１の概念図である。 再同調時における指示方向と感知角の関係を示す第２の概念図である。 初期位置設定時における指示方向と感知角の関係を示す概念図である。

以下、本発明の実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の説明においては便宜上、図示の状態を基準に各構造の位置関係を表現することがある。また、以下の実施形態およびその変形例について、ほぼ同一の構成要素については同一の符号を付し、その説明を適宜省略する。

図１は、実施形態に係る電動弁を表す断面図である。
電動弁１は、図示しない自動車用空調装置の冷凍サイクルに適用される。この冷凍サイクルには、循環する冷媒を圧縮する圧縮機、圧縮された冷媒を凝縮する凝縮器、凝縮された冷媒を絞り膨張させて霧状に送出する膨張弁、霧状の冷媒を蒸発させてその蒸発潜熱により車室内の空気を冷却する蒸発器等が設けられている。電動弁１は、その冷凍サイクルの膨張弁として機能する。

電動弁１は、弁本体２とモータユニット３とを組み付けて構成される。弁本体２は、弁部を収容したボディ５を有する。ボディ５は、「バルブボディ」として機能する。ボディ５は、第１ボディ６と第２ボディ８とを同軸状に組み付けて構成される。第１ボディ６および第２ボディ８は、ともにステンレス鋼（以下「ＳＵＳ」と表記する）からなる。第２ボディ８には弁座２４が設けられるため、耐摩耗性に優れた材質が選定されている。第１ボディ６は第２ボディ８よりも溶接性に優れ、第２ボディ８は第１ボディ６よりも加工性に優れている。

第１ボディ６は、外径が下方に向けて段階的に縮径する段付円筒状をなす。第１ボディ６の上端部の外径がやや縮径され、段差による係止部５２が構成されている。第１ボディ６の下部外周面には、電動弁１を図示しない配管ボディに組み付けるための雄ねじ１０が形成されている。なお、配管ボディには、凝縮器側から延びる配管や、蒸発器につながる配管などが接続されるが、その詳細については説明を省略する。第１ボディ６における雄ねじ１０のやや上方の外周面には、環状溝からなるシール収容部１２が形成され、シールリング１４（Ｏリング）が嵌着されている。

第１ボディ６の下部には、円穴状の凹状嵌合部１６が設けられている。第２ボディ８は有底円筒状をなし、その上部が凹状嵌合部１６に圧入されている。第２ボディ８の下部外周面には環状溝からなるシール収容部１８が形成され、シールリング２０が嵌着されている。第２ボディ８の底部を軸線方向に貫通するように弁孔２２が設けられ、その弁孔２２の上端開口部に弁座２４が形成されている。第２ボディ８の側部に入口ポート２６が設けられ、下部に出口ポート２８が設けられている。第１ボディ６および第２ボディ８の内方に弁室３０が形成されている。入口ポート２６と出口ポート２８とは、弁室３０を介して連通している。

ボディ５の内方には、モータユニット３のロータ６０から延びる作動ロッド３２が挿通されている。作動ロッド３２は、弁室３０を貫通する。作動ロッド３２は、非磁性金属からなる棒材を切削加工して得られ、その下部にニードル状の弁体３４が一体に設けられている。弁体３４が弁室３０側から弁座２４に着脱することにより弁部を開閉する。

第１ボディ６の上部中央には、ガイド部材３６が立設されている。ガイド部材３６は、非磁性金属からなる管材を段付円筒状に切削加工して得られ、その軸線方向中央部の外周面に雄ねじ３８が形成されている。ガイド部材３６の下端部が大径となっており、その大径部４０が第１ボディ６の上部中央に圧入され、同軸状に固定されている。ガイド部材３６は、その内周面により作動ロッド３２を軸線方向に摺動可能に支持する一方、その外周面によりロータ６０の回転軸６２を回転摺動可能に支持する。

作動ロッド３２における弁体３４のやや上方にばね受け４２が設けられ、ガイド部材３６の底部にもばね受け４４が設けられている。ばね受け４２，４４間に、弁体３４を閉弁方向に付勢するスプリング４６（「付勢部材」として機能する）が介装されている。

一方、モータユニット３は、ロータ６０とステータ６４とを含む三相ステッピングモータとして構成されている。モータユニット３は、有底円筒状のキャン６６を有し、そのキャン６６の内方にロータ６０を配置し、外方にステータ６４を配置して構成されている。キャン６６は、弁体３４およびその駆動機構が配置される空間を覆うとともにロータ６０を内包する有底円筒状の部材であり、冷媒の圧力が作用する内方の圧力空間（内部空間）と作用しない外方の非圧力空間（外部空間）とを画定する。

キャン６６は、非磁性金属（本実施形態ではＳＵＳ）からなり、その下部が第１ボディ６の上端部に外挿されるようにして同軸状に組み付けられている。キャン６６は、その下端が係止部５２に係止されることによりその挿入量が規制される。キャン６６の下端と第１ボディ６との境界に沿って全周溶接が施されることにより（図示略）、ボディ５とキャン６６との固定およびシールが実現されている。ボディ５とキャン６６とに囲まれた空間が、上記圧力空間を形成している。

ステータ６４は、積層コア７０の内周部に複数の突極を等間隔に配置して構成される。積層コア７０は、環状のコアが軸線方向に積層されて構成される。各突極には、コイル７３（電磁コイル）が装着されたボビン７４が組み付けられている。これらコイル７３およびボビン７４により「コイルユニット７５」が構成される。本実施形態では、三相電流を供給するためのモータユニット３つのコイルユニット７５が、積層コア７０の中心軸に対して１２０度ごとに設けられている（詳細後述）。

ステータ６４は、モータユニット３のケース７６と一体に設けられている。すなわち、ケース７６は、耐食性を有する樹脂材の射出成形（「インサート成形」または「モールド成形」ともいう）により得られる。ステータ６４は、その射出成形によるモールド樹脂によって被覆されている。ケース７６は、そのモールド樹脂からなる。以下、ステータ６４とケース７６とのモールド成形品を「ステータユニット７８」とも称する。

ステータユニット７８は、中空構造を有し、キャン６６を同軸状に挿通しつつボディ５に組み付けられている。第１ボディ６における係止部５２のやや下方の外周面には、環状溝からなるシール収容部８０が形成され、シールリング８２（Ｏリング）が嵌着されている。第１ボディ６の上部外周面とケース７６の下部内周面とに間にシールリング８２が介装されることにより、キャン６６とステータ６４との間隙への外部雰囲気（水など）の侵入が防止されている。

ロータ６０は、回転軸６２に組み付けられた円筒状のロータコア１０２と、ロータコア１０２の外周面に設けられたロータマグネット１０４と、ロータコア１０２の上端面に設けられたセンサマグネット１０６を備える。ロータコア１０２は、回転軸６２に組み付けられている。ロータマグネット１０４は、その周方向に複数極に磁化（着磁）されている。センサマグネット１０６も複数極に磁化（着磁）されている。ロータマグネット１０４およびセンサマグネット１０６は、ロータコア１０２に一体成型されたマグネット部に後工程で着磁して得られたものであるが、その詳細については後述する。

回転軸６２は、有底円筒状の円筒軸であり、その開口端を下にしてガイド部材３６に外挿されている。回転軸６２の下部内周面に雌ねじ１０８が形成され、ガイド部材３６の雄ねじ３８と噛合している。これらのねじ部によるねじ送り機構１０９によって、ロータ６０の回転運動が作動ロッド３２の軸線運動に変換される。それにより弁体３４が軸線方向、つまり弁部の開閉方向に移動（昇降）する。

作動ロッド３２の上部が縮径され、その縮径部１１０が回転軸６２の底部１１２を貫通している。縮径部１１０の先端部には環状のストッパ１１４が固定されている。一方、縮径部１１０の基端と底部１１２との間には、作動ロッド３２を下方（つまり閉弁方向）に付勢するスプリング１１６が介装されている。このような構成により、開弁時には、ストッパ１１４が底部１１２に係止される態様で作動ロッド３２がロータ６０と一体変位する。一方、閉弁時には、弁体３４が弁座２４から受ける反力によりスプリング１１６が押し縮められる。このときのスプリング１１６の弾性反力により弁体３４を弁座２４に押し付けることができ、弁体３４の着座性能（弁閉性能）を高められる。

モータユニット３は、キャン６６の外側に回路基板１１８を有する。回路基板１１８は、ケース７６の内方に固定されている。本実施形態では、回路基板１１８の下面に制御部や通信部として機能する各種回路が実装されている。具体的には、モータを駆動するための駆動回路、駆動回路に制御信号を出力する制御回路（マイクロコンピュータ）、制御回路が外部装置と通信するための通信回路、各回路およびモータ（コイル）に電力を供給するための電源回路等が実装されている。ケース７６の上端は、蓋体７７により閉止されている。ケース７６における蓋体７７の下方の空間に回路基板１１８が配設されている。

回路基板１１８におけるセンサマグネット１０６との対向面には、磁気センサ１１９が設けられている。磁気センサ１１９は、キャン６６の底部端壁を介してセンサマグネット１０６と軸線方向に対向する。ロータ６０の回転に伴ってセンサマグネット１０６による磁束が変化する。磁気センサ１１９は、この磁束の変化を捉えることでロータ６０の変位量（本実施形態ではロータ６０の回転角度）を検出する。制御部は、そのロータ６０の変位量に基づいて弁体３４の軸線方向位置ひいては弁開度を算出する。

それぞれのボビン７４からはコイル７３につながる一対の端子１１７が延出し、回路基板１１８に接続されている。回路基板１１８からは電源端子、グランド端子および通信端子（これらを総称して「接続端子８１」ともいう）が延出し、それぞれケース７６の側壁を貫通して外部に引き出されている。ケース７６の側部にコネクタ部７９が一体に設けられ、そのコネクタ部７９の内方に接続端子８１が配置されている。

ロータ６０の下方にはストッパ９０が形成される。特許文献２に示すようにストッパ９０の構成は既知である。作動ロッド３２が弁閉位置に至ると、ロータ６０にはスプリング１１６による弾性反力がかかり、弁閉が安定維持される。最終的には、ストッパ９０がガイド部材３６の一部として形成される図示しない突部（係止部）に当接することにより、ロータ６０の弁閉方向への回転が完全に規制される。以下、このときのロータ６０の位置、いいかえれば、ストッパ９０が突部と当接する地点を「原点」とよぶ。また、本実施形態においては原点を「基準位置」とする。

図２は、ステータ６４およびその周辺の構成を表す図である。図２（Ａ）は図１のＡ－Ａ矢視断面に対応し、ステータユニット７８の断面図である。図２（Ｂ）はステータ６４のみ（樹脂モールド前の状態）を表す図である。なお、図２（Ａ）には参考のため、キャン６６およびロータ６０を示している（二点鎖線参照）。

モータユニット３が三相のモータであるため、図２（Ａ）に示すように、ロータ６０の軸線Ｌの周りに等間隔でコイルユニット７５が設けられている。図２（Ｂ）にも示すように、積層コア７０の内周部に軸線Ｌに対して１２０度の間隔でスロット１２０ａ～１２０ｃ（これらを特に区別しないときは「スロット１２０」と総称する）が設けられている。各スロット１２０には、その中央から半径方向内向きに突出する突極１２２ａ～１２２ｃ（「突極１２２」と総称する）が形成され、それぞれＵ相コイル７３ａ、Ｖ相コイル７３ｂ、Ｗ相コイル７３ｃ（「コイル７３」と総称する）が組み付けられている。互いに隣接するスロット１２０の間にも、横断面Ｕ字状のスリット１２４が形成され、磁路の最適化が図られている。

ロータマグネット１０４は、キャン６６を介して突極１２２ａ～１２２ｃと対向する。本実施形態では図２（Ａ）に示すように、ロータマグネット１０４が雄ねじ１０極に磁化されているが、その極数については適宜設定できる。

次に、ロータ６０におけるマグネットの構成について詳細に説明する。
図３は、ロータ６０の構成を表す図である。図３（Ａ）は斜視図、図３（Ｂ）は正面図、図３（Ｃ）は平面図、図３（Ｄ）は図３（Ｃ）のＢ－Ｂ矢視断面図である。図中の「Ｎ」はＮ極、「Ｓ」はＳ極を示す。なお、同図においては、説明の便宜上、回転軸６２（図１参照）の表記を省略している。

ロータ６０は、ロータコア１０２の外周面に沿ってロータマグネット１０４を有し、ロータコア１０２の軸端部にセンサマグネット１０６を有する（図３（Ａ），図３（Ｄ））。ロータマグネット１０４は円筒状をなし、外周面１０極着磁とされている（図３（Ｂ），図３（Ｃ））。一方、センサマグネット１０６は環状をなし、平面２極着磁とされている。

図３（Ｄ）に示したように、ロータマグネット１０４の内周面が環状溝１４０に嵌合し、センサマグネット１０６の下面が環状溝１４４に嵌合している。すなわち、環状溝１４０は、ロータコア１０２からのロータマグネット１０４の脱落を防止する脱落防止構造として機能する。同様に、環状溝１４４は、ロータコア１０２からのセンサマグネット１０６の脱落を防止する脱落防止構造として機能する。

以上の構成を前提として、次に、磁気センサ１１９がロータ６０の回転角度を検出する方法について説明する。なお、以下においては、図１の上下方向を「開閉方向」または「上下方向」とよぶ。

図４は、磁気センサ１１９とセンサマグネット１０６およびセンサマグネット１０６から発生する磁力線の関係を示す模式図である。
図４は、磁気センサ１１９およびセンサマグネット１０６を側面から見たときの模式図である。図４に示すようにセンサマグネット１０６（永久磁石）のＮからＳに磁力線が発生する。センサマグネット１０６の直上に位置する磁気センサ１１９は、センサマグネット１０６から発生する磁力線を検出する既知構成のロータリーセンサである。磁気センサ１１９は、磁力線の方向に基づいて、センサマグネット１０６（ロータ６０）の回転角を検出する（詳細後述）。なお、本実施形態において、磁気センサ１１９はセンサマグネット１０６の回転角を検出可能であるが、磁気センサ１１９により、センサマグネット１０６までの距離、いいかえれば、作動ロッド３２の開閉方向における移動量を直接検出することはできないものとして説明する。

図５は、センサマグネット１０６の平面図である。
ステータ６４のコイル７３に後述の方法にて駆動電流を流すことにより、ロータ６０に回転駆動力が与えられる。ロータ６０を閉弁方向（下方向）に回転させると（以下、「下降回転」とよぶ）、ロータ６０に連動して作動ロッド３２（弁体３４）は閉弁方向、すなわち、図１の図面下方向に移動する。ロータ６０を開弁方向に回転させると（以下、「上昇回転」とよぶ）、ロータ６０と連動して作動ロッド３２（弁体３４）は開弁方向、すなわち、図１の図面上方に移動する。

ロータ６０の回転に連動して、センサマグネット１０６も回転する。センサマグネット１０６の回転にともなって、センサマグネット１０６の磁界方向ＭＡも変化する。図５に示すようにＸＹ座標系（図１における水平面に対応）を設定したとき、磁界方向ＭＡがＸ軸となす角度をθとする。磁気センサ１１９は、特許文献１の角度センサに示す既知の方法にて、センサマグネット１０６の回転角度θを検出する。

図６は、センサマグネット１０６の感知角とセンサ出力値との関係を示すグラフである。
横軸は、磁気センサ１１９により検出されたセンサマグネット１０６の実際の回転角度θを示す（以下、「感知角」とよぶ）。縦軸は、磁気センサ１１９の出力値（以下、「センサ値」とよぶ）である。センサ値は、更に、磁気センサ１１９により「下限値０～上限値ＴＡ」の範囲で正規化される。上限値ＴＡは任意に設定可能である。図６に示すように、磁気センサ１１９は感知角に対応してノコギリ型の波形にてセンサ値を出力する。以下、センサ値を上記範囲にて正規化した値を「角度値」とよぶ。角度値に基づいて、制御回路は感知角、すなわち、センサマグネット１０６の実際の回転角度を検出できる。

図７は、角度値とステップの関係を示すグラフである。
本実施形態において、弁体３４を最上位点（弁開）から最下位点（弁閉）まで移動させるとき、ロータ６０は合計４回転する。詳細は後述するが、制御回路は３相のコイル７３に供給する駆動電流を変化させ、コイル７３の磁界方向を変化させることでロータ６０を回転させる。本実施形態においては、制御回路はロータ６０をｕ１度単位で回転させる（詳細後述）。以下、この単位回転量のことを「ステップ」とよぶ。３６０度×４回転÷ｕ１度＝１４４０／ｕ１より、制御回路は作動ロッド３２の動作範囲においてロータ６０に合計（１４４０／ｕ１）ステップ分の回転を指示することになる。ロータ６０の４回転に対応して、角度値は０～ＴＡの間で４回変化する。

制御回路はＵ相コイル７３ａに所定レベルの駆動電流を流す。このとき、Ｖ相コイル７３ｂおよびＷ相コイル７３ｃについても同様に所定レベルの駆動電流が流される。各コイル７３に駆動電流を流すことによりロータ６０に指示する回転角度を設定する。以下、コイル７３から発生する磁界方向を「指示方向」とよぶ。Ｕ相コイル７３ａ、Ｖ相コイル７３ｂおよびＷ相コイル７３ｃそれぞれに与える駆動電流の電流値の組み合わせを「励磁パターン」とよぶ。本実施形態における励磁パターンはＮ種類である。ある励磁パターンを１つ隣りの励磁パターンに変化させることが「１ステップ」の回転、いいかえれば、単位回転量分の回転指示に対応する。

励磁パターンの変化により、いいかえれば、１ステップずつ励磁パターンを変更することにより、指示方向が変化する。指示方向の変化に同期して、ロータ６０が回転し、感知角θも変化する。励磁パターンを変化させたあと、磁気センサ１１９により検出される角度値から感知角θを算出することで、制御回路は、指示方向（ロータ６０に指示した回転角度）と感知角θ（磁気センサ１１９により検出したロータ６０の実際の回転角度）が追従しているか否かを判定できる。
以下、指示方向に感知角が追従している状態を「同調」、指示方向に感知角が追従できていない状態を「脱調」とよぶ。

励磁パターンにはＮ種類のパターンＩＤが付与される。パターンＩＤ＝Ｎ１の励磁パターン（以下、「励磁パターン（Ｎ１）」のように表記する）におけるＵ相コイル７３ａ、Ｖ相コイル７３ｂおよびＷ相コイル７３ｃそれぞれの駆動電流値をＩＵ（Ｎ１）、ＩＶ（Ｎ１）、ＩＷ（Ｎ１）とする。すなわち、励磁パターン（Ｎ１）とは｛ＩＵ（Ｎ１）、ＩＶ（Ｎ１）、ＩＷ（Ｎ１）｝の組み合わせを意味する。駆動電流ＩＵ（Ｎ１）、ＩＶ（Ｎ１）およびＩＷ（Ｎ１）によりコイル７３における磁界バランスが変化するため、駆動電流により指示方向を決めることができる。

制御回路が励磁パターン（Ｎ１）を励磁パターン（Ｎ１＋１）、すなわち、｛ＩＵ（Ｎ１＋１）、ＩＶ（Ｎ１＋１）、ＩＷ（Ｎ１＋１）｝に変更すると、３つのコイル７３から発生する磁界の方向（指示方向）が変化し、これにともなってロータ６０は単位回転量だけ上昇回転する。制御回路が励磁パターン（Ｎ１）を励磁パターン（Ｎ１－１）に変更すると、ロータ６０は単位回転量だけ下降回転する。Ｎ種類（一周期）の励磁パターンはＮステップ分に対応する。

制御回路が励磁パターンをＮステップ分進めるとき、ロータ６０はＦ度回転する。ロータ６０を１周（３６０度回転）させるためには、励磁パターンを（３６０／Ｆ）周期分変化させる必要がある。感知角の３６０度（１周）は、Ｎ×（３６０／Ｆ）ステップに対応する。

励磁パターンを変化させることで指示方向を変化させ、指示方向の変化にともなってロータ６０に回転駆動力が与えられる。弁体３４が弁座２４に着座したあとは、スプリング１１６の弾性反力によりロータ６０の弁閉が安定維持される。

本実施形態においては、ストッパ９０がガイド部材３６（より厳密にはガイド部材３６の突部）と当接するときのロータ６０の位置を原点（基準位置）とし、制御回路はこのときの角度値および励磁パターンを「原点情報（基準情報）」として記録している。以下、ストッパ９０がガイド部材の突部に当接することを「回転規制」とよぶ。また、ストッパ９０が突部と当接することにより発生する接触音のことを「衝突音」とよぶ。

製造上のばらつきが生じるため、電動弁１ごとに原点情報は異なる。回路基板１１８は不揮発性メモリを搭載する。電動弁１は、製造時において原点位置の検査が行われており、不揮発性メモリに電動弁１に固有の原点情報を記録しておく。

一例として、電動弁１ａの原点情報における角度値は「１５」であるとする。一方、別の電動弁１ｂの原点情報における角度値は「２３」であるとする。電動弁１には個体差があるため、原点情報も電動弁１ごとに設定される。

電動弁１ａに対して、外部から初期化コマンドが送信されたとする。回路基板１１８の制御回路は、初期化コマンド等の各種コマンドをマスター（外部装置）から受信する。初期化コマンドが受信されたときには、制御回路はロータ６０を少しずつ下降回転させながら原点を探索する。制御回路は、下降回転中に磁気センサ１１９により角度値を検出する。制御回路は、原点情報の角度値と磁気センサ１１９から検出した角度値を比較することにより、基準位置を探る。たとえば、電動弁１ａの制御回路は、下降回転中に検出した角度値が「１５」となるときにはロータ６０が原点に到達した可能性があると判断できる。同様にして電動弁１ｂの制御回路は、下降回転中に検出した角度値が「２３」となるときにはロータ６０が原点に到達した可能性があると判断できる。原点探索の詳細は後述する。

制御回路は、原点（弁閉位置）を基準としてロータ６０の回転量に対応するステップ数を指定することにより、作動ロッド３２の移動量、すなわち、電動弁１の弁開度を調整する。

上述したように、原点情報は、原点における角度値および励磁パターンを含む。図７の場合、原点Ｐ０における角度値および励磁パターンが原点情報として不揮発性メモリに記録されている。弁体３４を最上位点から最下位点まで移動させるとき、ロータ６０は合計４回転するため、原点情報と同一の角度値は４回検出される。図７においては点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４が該当する。以下、実際の原点Ｐ０のことを「真原点」または単に「原点」とよび、原点Ｐ０と同一の原点情報を有するものの原点ではない点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４のことを「偽原点」とよぶ。

本実施形態においては、初期化コマンドが送信されたとき、制御回路はロータ６０を原点Ｐ０よりも少しだけ開方向に上昇回転させた位置である初期位置Ｑに設定する。初期位置Ｑは「停止位置」に対応する。制御回路は、ロータ６０をいったん初期位置Ｑに設定した上で、ロータ６０の回転量および回転方向を指示することで弁開度を調整する。以後、初期位置Ｑが制御の基準点となる。なお、原点Ｐ０と初期位置Ｑを異なる位置に設定する理由については後述する。

図８は、ロータ６０の移動範囲の模式図である。
図８の右方向はロータ６０の開方向（上昇方向）、左方向は閉方向（下降方向）を示す。原点Ｐ０は、ストッパ９０が回転規制を受け、ロータ６０がそれ以上の下降回転をできなくなる限界位置である。原点Ｐ０からＭ２ステップ分だけロータ６０が上昇回転した位置が弁開点Ｗである。本実施形態におけるＭ２は任意に設定されればよい。原点Ｐ０から弁開点Ｗまでの範囲では、スプリング１１６の弾性反力により弁体３４が弁座２４に押し付けられるため、弁閉状態は維持される。ロータ６０が原点Ｐ０から上昇回転を続け、弁開点Ｗを超えたとき弁体３４は弁座２４から離脱し、開弁状態となる。弁開点Ｗを超えたあともロータ６０の上昇回転が続くと弁開度は徐々に拡大し、入口ポート２６から出口ポート２８への流量が増加する。

初期位置Ｑは、原点Ｐ０からＭ１ステップだけロータ６０を上昇回転させた位置である。本実施形態におけるＭ１は任意に設定されればよい。なお、Ｍ１＜Ｍ２である。すなわち、ロータ６０が初期位置Ｑにあるときには弁閉状態となる。

初期位置Ｑを原点Ｐ０としてもよいが、この場合にはストッパ９０が突部と近すぎるため衝突音が発生しやすくなる。たとえば、ロータ６０が原点Ｐ０にあるときに、ロータ６０を始動させると、ロータ６０が揺動して衝突音が発生しやすくなる。あるいは、ロータ６０が原点Ｐ０にあるとき、車両の振動がロータ６０に伝わることで衝突音が発生する可能性もある。そこで、本実施形態においては、初期位置Ｑを原点Ｐ０から離すことで、ストッパ９０と突部に間隙（余裕）を作り、衝突音の発生を抑制している。

上述したように、原点Ｐ０は電動弁１固有の位置であるため、初期位置Ｑも電動弁１ごとに異なる。制御回路は、初期化コマンドを受信したとき、原点Ｐ０からＭ１ステップだけ上昇回転した初期位置Ｑにロータ６０を設定する。以下、ロータ６０を初期位置Ｑに移動させることを「初期化処理」とよぶ。
以下においては、初期化処理を中心として説明する。

図９は、電動弁制御装置２００の機能ブロック図である。
電動弁制御装置２００の各構成要素は、回路基板１１８上における制御回路（マイクロコンピュータ）、メモリやストレージといった記憶装置、それらを連結する有線または無線の通信線を含むハードウェア（制御回路）と、記憶装置に格納され、演算器に処理命令を供給するソフトウェアによって実現される。コンピュータプログラムは、デバイスドライバおよびアプリケーションプログラム、また、これらのプログラムに共通機能を提供するライブラリによって構成されてもよい。以下に説明する各ブロックは、ハードウェア単位の構成ではなく、機能単位のブロックを示している。

電動弁制御装置２００は、データ処理部２０２、通信部２０４、基準情報記憶部２０６およびロータインタフェース部２０８を含む。
通信部２０４は、接続端子８１を介して外部装置に対するインタフェースとして機能する。ロータインタフェース部２０８は、磁気センサ１１９およびコイルユニット７５に対するインタフェースとして機能する。基準情報記憶部２０６は、原点情報（基準情報）を記憶する。基準情報記憶部２０６は不揮発性メモリに構成される記憶領域である。データ処理部２０２は、基準情報および通信部２０４、ロータインタフェース部２０８から取得された各種データに基づいて各種処理を実行する。データ処理部２０２は、通信部２０４、ロータインタフェース部２０８および基準情報記憶部２０６のインタフェースとしても機能する。

通信部２０４は、外部装置からデータおよびコマンドを受信する受信部２１０と、外部装置にデータを送信する送信部２１２を含む。

ロータインタフェース部２０８は、回転指示部２１４および回転検出部２１６を含む。回転指示部２１４は、励磁パターンに応じて、Ｕ相コイル７３ａ、Ｖ相コイル７３ｂおよびＷ相コイル７３ｃそれぞれに駆動電流を出力する。回転検出部２１６は、磁気センサ１１９から角度値を取得する。

データ処理部２０２は、回転制御部２１８を含む。回転制御部２１８は、原点情報に基づいて回転指示部２１４を制御する。回転制御部２１８は、角度値に基づいて感知角を算出する。回転制御部２１８は、感知角の追従性に基づいて原点Ｐ０（基準位置）および初期位置Ｑを特定する。

図１０は、初期化処理の処理過程を示すフローチャートである。
電動弁制御装置２００の受信部２１０が、接続端子８１を介して外部装置から初期化コマンドを受信したとき、図１０に示す初期化処理が開始される。初期化に際して、ロータ６０は所定量だけ上昇回転する（以下、「同調上昇」とよぶ）（Ｓ１０）。同調上昇は、励磁パターンによる指示方向とロータ６０の実際の回転角度である角度値を同調させるための処理である。また、ロータ６０の回転開始時において、ガイド部材３６とロータ６０の間のねじ送り機構１０９に金属屑のような不純物が挟まっている可能性がある。同期上昇にともなうロータ６０の上昇回転により、ロータ６０による不純物の噛み込みを解くことができる。このほか、同期上昇を行うことでねじ送り機構１０９に適度な振動を与え、不純物のねじ送り機構１０９からの脱落を促すことができる。同調上昇については、図１０、図１１に関連して後述する。

次に、ロータ６０を原点Ｐ０に移動させるための「原点探索処理」が実行される（Ｓ１２）。ロータ６０を初期位置Ｑに移動させる前に、電動弁制御装置２００は指示方向を下降回転方向に動かしながら、ロータ６０を原点Ｐ０に移動させる。回転制御部２１８は原点情報に基づいて、原点Ｐ０を特定する。原点探索処理の詳細は、図１３、図１４、図１５に関連して後述する。

回転制御部２１８は、原点Ｐ０にロータ６０を到達させたあと、いったんロータ６０を脱調させた上で上昇回転させ、感知角を再び指示方向と同調させる（以下、「再同調」とよぶ。）（Ｓ１４）。再同調時の上昇回転においても同期上昇と同様にして、不純物の噛み込みの解除とその除去を促すことができる。再同調の詳細は図１６、図１７に関連して後述する。

最後に、回転制御部２１８はロータ６０を初期位置Ｑに移動させる（以下「初期位置設定」とよぶ）（Ｓ１６）。初期位置設定の詳細は図１８に関連して後述する。

図１１は、同調上昇時における指示方向と感知角の関係を示す第１の概念図である。
上述したように、Ｎ種類の励磁パターンを切り替えることにより、指示方向（磁界方向）が少しずつ変化する。図１１の上側は、Ｎ種類の励磁パターンによる１周期分の指示方向を円で表したものである。図１１の円において、励磁パターンによる指示方向を反時計回りに変化させることはロータ６０の上昇回転に対応し、指示方向を時計回りに変化させることはロータ６０の下降回転に対応する。

励磁パターンを１ステップ変化させることで、コイル７３における指示方向Ａ（磁界方向）が変化し、指示方向Ａの変化によりロータ６０にｕ１度分の回転駆動力が与えられる。本実施形態においては、励磁パターンをＮステップ（１周期）変化させることでロータ６０はＦ度回転する。励磁パターンを（３６０／Ｆ）周期変化させることでロータ６０は１回転する。図１１の上側は、指示方向Ａ（コイル７３において発生する磁界の方向）と感知角Ｂ（ロータ６０の向き）の関係を概念的に示している。

たとえば、Ｆ＝３６０であれば、励磁パターンをＮステップ（１周期）変化させることにより、ロータ６０は１回転（３６０度回転）する。この場合、励磁パターンを１ステップ変化させるごとに、ロータ６０は（３６０／Ｎ）度だけ回転する。Ｎステップの変化により、ロータ６０は３６０度回転する。

Ｆ＝１８０であれば、励磁パターンをＮステップ（１周期）変化させることにより、ロータ６０は半回転（１８０度回転）する。この場合、励磁パターンを１ステップ変化させるごとに、ロータ６０は（１８０／Ｎ）度だけ回転する。Ｎステップの変化により、ロータ６０は１８０度回転する。励磁パターンを所定方向にＮステップ分だけ変化させてロータ６０を半回転させたあと、励磁パターンをＮステップ分だけ再度同じ方向に変化させることでロータ６０も更に半回転する。すなわち、励磁パターンを２周期分だけ同一方向に変化させることで、ロータ６０に１周分の回転駆動力を与えることができる。このように励磁パターンの周期とロータ６０の周期は同一である必要はない。

初期化コマンドの受信時においては、回転制御部２１８は所定の励磁パターンを回転指示部２１４に指示し、回転指示部２１４は励磁パターンにしたがって駆動電流を流す。一般的には、カーエアコン（Car Air Conditioner）の電源がオンされたとき、電動弁制御装置２００に初期化コマンドが送信される。

励磁パターンが設定されると、コイル７３から所定方向の磁界が発生することにより指示方向Ａ（コイル７３からの磁界方向）が設定される。ロータ６０はコイル７３の磁力により回転駆動力を与えられる。このため、感知角Ｂ（ロータ６０の方向）は指示方向Ａ（励磁パターンの指示する磁界方向）に近づこうとする。励磁パターンの設定時において感知角Ｂは指示方向Ａとすぐに一致するかもしれないが、感知角Ｂと指示方向Ａが離れすぎているときには感知角Ｂは指示方向Ａに引き寄せられるものの一致まではしないかもしれない。

回転制御部２１８は、励磁パターンを上昇方向に１ステップずつ切り替えることで、指示方向Ａを順次変化させる。図１１においては、感知角Ｂは指示方向Ａよりも上側にあるため、感知角Ｂは下降方向へ引き寄せられる。

図１２は、同調上昇時における指示方向と感知角の関係を示す第２の概念図である。
回転制御部２１８は、指示方向Ａを上昇方向にＮステップ分（１周期）移動させる。ロータ６０は指示方向Ａに引き寄せられるので、やがて指示方向Ａと感知角Ｂは同期する。図１２は指示方向Ａと感知角Ｂの同調時点を示している。いったん同調した後は、指示方向Ａを上昇方向に１ステップだけ移動させるのと同期して、ロータ６０はｕ１度だけ上昇回転する。

図１３は、図１０のＳ１２における原点探索処理の処理過程を示すフローチャートである。
電動弁１の製造後、工場において原点検査が行われ、原点特有のデータである原点情報は基準情報記憶部２０６に記録される。原点探索処理は、この原点情報を参照しながら行われる。回転制御部２１８はロータ６０を回転させながら角度値を検出する。以下、原点情報として登録されている角度値を「基準角度値」、ロータ６０について検出された角度値を「現在角度値」とよぶ。回転制御部２１８は、基準角度値と現在角度値が近いとき、ロータ６０が原点付近にあると判定する。ただし、図７に示したように偽原点Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４においても現在角度値は基準角度値と一致する。したがって、原点情報のみでは原点Ｐ０を特定することはできない。

回転制御部２１８は、ロータ６０を下降回転させ、基準角度値と現在角度値が近づいたときにはロータ６０の回転速度を落とす。これは、真原点Ｐ０では衝突音が発生するため、ロータ６０を低速化して衝突音を小さくするためである。偽原点の付近であれば、ロータ６０は下降回転を続けることができるので、やがて基準角度値と現在角度値は乖離していく。基準角度値と現在角度値が離れたときには、回転制御部２１８はロータ６０の回転速度を元に戻す、あるいは、上昇させる。一方、真原点Ｐ０に到達したときには、ストッパ９０の回転規制により、励磁パターンが示す指示方向に感知角が追従しなくなる。このような現象が生じていれば、回転制御部２１８はロータ６０が原点Ｐ０に到達したと判断する。

原点探索処理の開始時においては、指示方向と感知角は同調している。この状態で、回転制御部２１８は、まず、カウンタＣを「０」にリセットする（Ｓ２０）。カウンタＣは原点候補を判定するために用意される変数である。次に、回転制御部２１８はロータ６０の下降回転速度を回転速度Ｖ１に設定する（Ｓ２２）。

回転制御部２１８は、回転速度Ｖ１にしたがって一定のペースにて下降回転させる。回転指示部２１４は、ロータ６０を１ステップ分だけ下降回転させる（Ｓ２４）。磁気センサ１１９は感知角を検出し、回転検出部２１６は磁気センサ１１９から出力されるセンサ値により角度値（０～ＴＡ）を計算する。回転制御部２１８は、基準角度値と現在角度値の差分値Ｄ（絶対値）が所定の閾値Ｔ１よりも小さいか否かを判定する（Ｓ２６）。差分値Ｄが閾値Ｔ１以上であるとき（Ｓ２６のＮ）、すなわち、ロータ６０が真原点付近でも偽原点付近でもないときには、回転速度はＶ１（高速）となる（Ｓ２８）。なお、閾値Ｔ１は任意である。

差分値Ｄが閾値Ｔ１未満であるとき（Ｓ２６のＹ）、すなわち、ロータ６０が真原点Ｐ０または偽原点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４の付近にあるときには、回転制御部２１８は回転速度をＶ２に設定する（Ｓ３０）。Ｖ２＜Ｖ１である。低速化は、現在位置が真原点Ｐ０付近であった場合に備え、衝突音を小さくするためである。

回転検出部２１６は電動弁１ステップ分の下降回転指示に対して、センサマグネット１０６の実際の回転変化量ａを計算する。通常、１ステップ分の回転指示に対しては、上述したようにｕ１度の回転変化量ａが想定される。回転制御部２１８は、回転変化量ａが閾値Ｔ２未満であるか否かを判定する（Ｓ３２）。いいかえれば、回転制御部２１８は、指示方向の変化量（回転量）に対する感知角の変化量（回転量）の比率（追従性）が所定の閾値未満となっているか否かを判定する。閾値Ｔ２は任意であるが、たとえば、０．３×ｕ１～０．７×ｕ１度程度に設定される。

回転変化量ａが閾値Ｔ２未満であるとき、原点に到達し、ロータ６０が回転規制を受けている可能性がある。あるいは、金属屑などの不純物によりロータ６０が一時的な回転規制を受けている可能性も考えられる。いずれにしても、ロータ６０の追従性がなんらかの理由により低下している。このように、回転変化量ａが閾値Ｔ２未満であるときには、ロータ６０が真原点Ｐ０に近づいている可能性もあるが、真原点Ｐ０ではない位置で一時的にロータ６０の追従性が低下している可能性も残る。

回転変化量ａが閾値Ｔ２以上のとき（Ｓ３２のＮ）、すなわち、ロータ６０が十分に追従できているときには、回転制御部２１８はカウンタ値Ｃを「０」にリセットする（Ｓ３４）。また、回転制御部２１８は後述の最新原点情報ＨＰが保存されているときにはこれをクリアする（Ｓ３６）。そのあと、処理はＳ２４に戻り、回転制御部２１８は再び１ステップ分の下降回転を指示する。

一方、回転変化量ａが閾値Ｔ２未満であって（Ｓ３２のＹ）、カウンタ値Ｃ＝０のとき（Ｓ３８のＹ）、すなわち、初めて回転変化量ａが閾値Ｔ２未満となったときには、回転制御部２１８は現在角度値および現在の励磁パターンを最新原点情報ＨＰとして一時保存する（Ｓ４０）。そのあと、回転制御部２１８はカウンタ値Ｃをインクリメントする（Ｓ４２）。カウンタ値Ｃがゼロではないとき（Ｓ３８のＮ）、すなわち、「回転変化量ａが閾値Ｔ２未満となる事象（以下、「追従性低下検出」とよぶ）」が連続検出されたときには、Ｓ４０の処理はスキップされる。最新原点情報ＨＰはそのまま維持される。追従性低下検出が連続する限り、最新原点情報ＨＰは維持され、カウンタ値Ｃは増加しつづける。

カウンタ値Ｃが閾値Ｋ１未満のとき（Ｓ４４のＮ）、最新原点情報ＨＰを保存したまま処理はＳ２４に戻る。閾値Ｋ１は任意の自然数である。一方、カウンタ値Ｃが閾値Ｋ１以上、すなわち、追従性低下検出がＫ１回以上連続したときには（Ｓ４４のＹ）、図１０に示した再同調（Ｓ１４）に移行する。この場合には、回転制御部２１８は、最新原点情報ＨＰの検出時点においてロータ６０が原点Ｐ０に到達したと判定する。以下、Ｓ４０にて保存された最新原点情報に含まれる角度値を「原点角度値」、励磁パターンを「原点励磁パターン」とよぶ。通常、原点情報と最新原点情報は同一となる。最新原点情報に基づいて以降の処理が実行される。

図１４は、原点探索処理時における指示方向と感知角の関係を示す第１の概念図である。
同調上昇により指示方向Ａと感知角Ｂを同調させたあと、図１３に関連して説明したように回転制御部２１８は励磁パターンを切り替えながらロータ６０を下降回転させる。偽原点付近では、回転制御部２１８はロータ６０の回転速度をＶ１からＶ２に低速化する。たとえば、図１４に示すように偽原点Ｐ２付近ではロータ６０の回転速度はＶ２（低速）となり、偽原点Ｐ２から離れると回転速度はＶ１に戻る。

図１５は、原点探索処理時における指示方向と感知角の関係を示す第２の概念図である。
ロータ６０が真原点Ｐ０に到達したとき、ロータ６０は回転規制を受ける。このため、励磁パターンの変化によって下降回転を指示しても、ロータ６０は下降回転をそれ以上続けることができなくなる。このあとも、回転制御部２１８は励磁パターンを下降回転方向に切り替え続ける。図１５は、図１２の「Ｓ４４のＹ」の状態に対応する。回転規制状態がＫ１回検出されたとき、真原点Ｐ０に到達後、励磁パターンがＫ１ステップだけ進んだとき、最新原点情報ＨＰが真原点Ｐ０に対応することが判明する。指示方向Ａは下降方向に進むものの、感知角Ｂは下降方向に進めなくなるので、図１５に示すようにロータ６０はいったん脱調する。

図１６は、再同調時における指示方向と感知角の関係を示す第１の概念図である。
ロータ６０が真原点Ｐ０に到達したあとも、回転制御部２１８は励磁パターンを下降回転方向に切り替え続ける。図１６に示す位置に指示方向Ａに至ったときには、ロータ６０にとって指示方向Ａは下降方向側からよりも上昇方向側からの方が近くなるため、ロータ６０は上昇方向に回転駆動力を受ける。励磁パターンにより発生する磁界とロータ６０の相対的な位置関係によって、ロータ６０の回転方向が決まる。

図１７は、再同調時における指示方向と感知角の関係を示す第２の概念図である。
回転制御部２１８は、真原点Ｐ０から、Ｍ３ステップ分だけ励磁パターンを下降回転方向に切り替え続ける。図１６に示したようにロータ６０は上昇方向に回転駆動力を受ける。このように真原点Ｐ０到達後も励磁パターンを下降回転方向に動かし続けることにより、やがて感知角Ｂと指示方向Ａが相対的に近づき、再び両者は一致（同調）する。以上のように、回転制御部２１８は、最新原点情報ＨＰに登録された原点励磁パターンから、Ｍ３ステップだけ励磁パターンを進める。

指示方向Ａの真原点Ｐ０からの下降方向への移動量はＭ３ステップなので、真原点Ｐ０から指示方向Ａまでの上昇方向の距離（ステップ数）は「Ｎ－Ｍ３」となる。回転制御部２１８は真原点Ｐ０から「Ｎ－Ｍ３」ステップ分だけ上昇回転した位置における角度値を図７に示したデータに基づいて求め、想定される角度値と、感知角Ｂの実際の角度値の差分値が所定の閾値以内であるかを確認してもよい。いいかえれば、回転制御部２１８は指示方向Ａを真原点Ｐ０からＭ３ステップだけ下降方向に移動させたとき、指示方向Ａと感知角Ｂが実際に同調できているか、いいかえれば、脱調が発生していないかを確認してもよい。

図１８は、初期位置設定時における指示方向と感知角の関係を示す概念図である。
図８に示したように、初期位置Ｑは原点Ｐ０からＭ１ステップだけ上昇方向の位置にある。励磁パターンは１周Ｎステップであるため、回転制御部２１８は図１７の状態から、「Ｎ－Ｍ３－Ｍ１」ステップだけ励磁パターンを下降方向に進める。以上の処理を経て、ロータ６０は初期位置Ｑに到達する。

［総括］
以上、実施形態に基づいて電動弁１、特に、電動弁制御装置２００について説明した。
電動弁制御装置２００は、原点情報に基づいて、原点の可能性がある地点においてロータ６０を低速化させる。このような制御方法により、大きな衝突音が発生するのを未然に防ぐことができる。また、偽原点を通過したあとは、ロータ６０の回転速度を再び高速化することで、原点探索処理に要する時間を短縮できる。

電動弁制御装置２００は、原点探索処理の前に同期上昇を実行する。初期化処理の開始時に指示方向を上昇回転方向に動かすことで、感知角を指示方向に同調させることができる。また、ロータ６０を下降回転させる前に上昇回転させることにより、ねじ送り機構１０９に適度な振動を与えることができるので、残存しているかもしれない不純物を効果的に除去できる。

また、電動弁制御装置２００は、ロータ６０を真原点Ｐ０に到達させたあと、ロータ６０を脱調させた上で、ロータ６０を一時的に上昇回転させている（図１６、図１７参照）。原点到達後においてもロータ６０を少しだけ上昇回転させた上で下降回転させることにより、不純物の除去を促すことができる。

本実施形態においては、初期位置Ｑを原点Ｐ０からＭ１ステップだけ離れた位置に設定している。ロータ６０の動作開始時においてはロータ６０が上下に揺動することがある。初期位置Ｑと原点Ｐ０が同一である場合、この揺動により衝突音が発生する可能性がある。また、車両の振動によってもロータ６０が揺れる場合がある。初期位置Ｑと原点Ｐ０との間に余裕を設けることにより、衝突音の発生を抑制できる。また、ストッパ９０と突起の衝突はこれらの部品の摩耗につながるため好ましくない。初期位置Ｑと原点Ｐ０との間に余裕をもたせることで部品の摩耗を抑制できる。

本実施形態によれば、ロータ６０の追従性の低下を磁気センサ１１９により検知することで、原点（基準位置）を特定できる。電動弁制御装置２００は、ロータ６０を電動弁１ステップずつ回転させるごとにロータ６０の追従性を検査できる。

本実施形態においては、回転変化量ａがＫ１回以上連続して閾値Ｔ２を下回った位置を原点として特定する。Ｋ１を複数回と設定することにより、不純物により作動ロッド３２が一時的に動きづらくなった地点が原点と誤認されるリスクを低減している。Ｋ１は１以上の任意の整数であればよい。

なお、本発明は上記実施形態や変形例に限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化することができる。上記実施形態や変形例に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせることにより種々の発明を形成してもよい。また、上記実施形態や変形例に示される全構成要素からいくつかの構成要素を削除してもよい。

［変形例］
本実施形態においては弁閉位置を原点（基準位置）と想定して説明した。変形例として弁全開位置を基準位置として設定してもよい。基準位置は作動ロッド３２をロータ６０で駆動するための基準となるべき位置であればよい。ストッパ９０によりロータ６０の回転を規制可能な位置であれば任意に基準位置を定めることができる。初期位置（停止位置）を基準位置に設定してもよい。

本実施形態においては、ステッピングモータに供給する駆動電流を励磁パターンにより定義し、励磁パターンを電動弁１ステップずつ切り替えることでロータ６０を単位回転量ずつ変化させるとして説明した。これに限らず、ロータ６０を一定速度にて連続的に回転させ、回転制御部２１８は単位時間あたりの感知角の追従性に基づいて、基準位置を探索してもよい。

本実施形態においては、原点情報に含まれる角度値である基準角度値と、ロータ６０について検出された角度値である現在角度値が近いとき、回転制御部２１８はロータ６０が原点付近にあると判定し、ロータ６０の回転速度を落とすとして説明した。変形例として、角度値ではなく励磁パターンに基づいて、回転制御部２１８はロータ６０が原点付近にあるか否かを判定してもよい。まず、原点情報として登録されている励磁パターン、すなわち、原点において設定される励磁パターンのステップ値を「基準励磁値」、ロータ６０について実際に設定した励磁パターンのステップ値を「現在励磁値」とよぶことにする。回転制御部２１８は、基準励磁値と現在励磁値が近いとき、ロータ６０が原点付近にある可能性がある、と判定する。

具体的には、回転制御部２１８は、ロータ６０を下降回転させ、図１３のＳ２６において、基準励磁値と現在励磁値の差分値ＤＸ（絶対値）が所定の閾値ＴＸよりも小さいか否かを判定する。差分値ＤＸが閾値ＴＸよりも小さいときには（Ｓ２６のＹ）、回転制御部２１８は回転速度をＶ２（低速）に設定する。このように、角度値ではなく、励磁パターンに基づいて、ロータ６０が原点付近にあるか否かを判定してもよい。

本実施形態においては、回転変化量ａが閾値Ｔ２を連続的に下回ることを条件として基準位置を特定するとして説明した。変形例として、連続検出であるか否かに関わらず、回転変化量ａが閾値Ｔ２を下回る合計回数が所定回数以上となるとき、回転制御部２１８は基準位置を特定するとしてもよい。

上記実施形態では、磁気センサ１１９をセンサマグネット１０６と軸線方向に対向させる構成を例示した（図１参照）。変形例においては、センサマグネットの側方（径方向外側）に磁気センサを配置してもよい。すなわち、両者を径方向に対向させてもよい。センサマグネットの外周面に着磁してもよい。その極数については、例えば弁本体２極とするなど適宜設定できる。

上記実施形態では、ロータマグネット１０４とセンサマグネット１０６とが軸線方向に離隔する構成を例示した。変形例においては、ロータマグネットとセンサマグネットとを一体に構成してもよい。マグネット部成形工程において、ロータマグネット部とセンサマグネット部とを一体成形してもよい。その場合、磁気センサが磁束を確実に検出できるよう、センサマグネットの面積（外径）を大きくしてもよい。センサマグネットがロータコアの外周にはみ出すことになるため、センサマグネットとロータマグネットを射出成形しやすくなる。

各実施形態では、ステータのコアとして積層コア（積層磁心）を例示した。変形例においては、圧粉コアその他のコアを採用してもよい。圧粉コアは、「圧粉磁心」とも呼ばれ、軟磁性材料を粉末にし、非導電性の樹脂等でコーティングした紛体と、樹脂バインダとを混練し、圧縮成型・加熱することで得られる。

各実施形態では、回路基板の下面に駆動回路、制御回路、通信回路および電源回路が実装される構成を例示したが、実装される回路については適宜変更できる。例えば、駆動回路および電源回路を実装する一方、制御回路を電動弁の外部に設置してもよい。また、各回路を回路基板の上面に実装してもよい。

各実施形態では、モータユニットとして、ＰＭ型ステッピングモータを採用したが、ハイブリッド型ステッピングモータを採用してもよい。また、上記実施形態では、モータユニットを三相モータとしたが、二相，四相、五相などその他のモータとしてもよい。ステータにおける電磁コイルの数もモータユニット３つや第１ボディ６つに限らず、モータの相数に合わせて適宜設定してよい。

各実施形態の電動弁は、冷媒として代替フロン（ＨＦＣ－１３４ａ）など使用する冷凍サイクルに好適に適用されるが、二酸化炭素のように作動圧力が高い冷媒を用いる冷凍サイクルに適用することも可能である。その場合には、冷凍サイクルに凝縮器に代わってガスクーラなどの外部熱交換器が配置される。

各実施形態では、上記電動弁を膨張弁として構成したが、膨張機能を有しない開閉弁や流量制御弁として構成してもよい。

各実施形態では、上記電動弁を自動車用空調装置の冷凍サイクルに適用する例を示したが、車両用に限らず電動膨張弁を搭載する空調装置に適用可能である。また、冷媒以外の流体の流れを制御する電動弁として構成することもできる。

本実施形態における１は電気自動車に限らず、各種の自動車に応用可能である。

センサマグネット１０６を両面４極着磁（片面弁本体２極の両面着磁）としてもよい。上面と下面で磁極の極性を反転させることで磁束を強化できる。この場合、ロータ６０が閉弁方向に変位してセンサマグネット１０６と磁気センサ１１９との距離が大きくなっても、磁気センサ１１９の感度を良好に維持できる。

１ 電動弁、２ 弁本体、３ モータユニット、５ ボディ、６ 第１ボディ、８ 第２ボディ、１０ 雄ねじ、１２ シール収容部、１４ シールリング、１６ 凹状嵌合部、１８ シール収容部、２０ シールリング、２２ 弁孔、２４ 弁座、２６ 入口ポート、２８ 出口ポート、３０ 弁室、３２ 作動ロッド、３４ 弁体、３６ ガイド部材、３８ 雄ねじ、４０ 大径部、４２ ばね受け、４４ ばね受け、４６ スプリング、５２ 係止部、６０ ロータ、６２ 回転軸、６４ ステータ、６６ キャン、７０ 積層コア、７３ コイル、７３ａ Ｕ相コイル、７３ｂ Ｖ相コイル、７３ｃ Ｗ相コイル、７４ ボビン、７５ コイルユニット、７６ ケース、７７ 蓋体、７８ ステータユニット、７９ コネクタ部、８０ シール収容部、８１ 接続端子、８２ シールリング、９０ ストッパ、１０２ ロータコア、１０４ ロータマグネット、１０６ センサマグネット、１０８ 雌ねじ、１０９ ねじ送り機構、１１０ 縮径部、１１２ 底部、１１４ ストッパ、１１６ スプリング、１１７ 端子、１１８ 回路基板、１１９ 磁気センサ、１２０ スロット、１２２ 突極、１２４ スリット、１４０ 環状溝、１４４ 環状溝、２００ 電動弁制御装置、２０２ データ処理部、２０４ 通信部、２０６ 基準情報記憶部、２０８ ロータインタフェース部、２１０ 受信部、２１２ 送信部、２１４ 回転指示部、２１６ 回転検出部、２１８ 回転制御部、Ｑ 初期位置

Claims (9)

1. ロータの回転により弁開度を調整する電動弁と接続され、
   前記ロータの回転角度を検出する回転検出部と、
   前記ロータの回転速度および回転方向を指示することにより、前記ロータを所定の停止位置に向けて移動させる回転制御部と、を備え、
   前記回転制御部は、前記停止位置への前記ロータの移動制御に際して、前記ロータの基準位置における回転角度を示す基準角度値と前記ロータについて検出された回転角度の差分値が第１閾値未満であるとき、前記ロータの回転速度を低速化することを特徴とする電動弁制御装置。
2. 前記電動弁において、前記ロータが前記基準位置に到達したとき、前記ロータの回転が規制されることを特徴とする請求項１に記載の電動弁制御装置。
3. 前記回転制御部は、前記ロータの低速化後、前記ロータについて検出された回転角度と前記基準角度値の差分値が前記第１閾値以上となったとき、前記ロータの回転速度を高速化することを特徴とする請求項１または２に記載の電動弁制御装置。
4. 初期化コマンドを受信する受信部、を更に備え、
   前記回転制御部は、前記初期化コマンドが受信されたとき、前記ロータを第１方向に回転させて前記基準位置に到達させたあと、前記基準位置から前記第１方向とは逆の第２方向に第１回転量だけ回転させた位置を前記停止位置として前記ロータを前記停止位置に移動させることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の電動弁制御装置。
5. 前記回転制御部は、前記ロータを前記基準位置に到達させたあと、更に、前記ロータの前記第１方向への第２回転量の回転を指示することにより、前記ロータを前記停止位置に移動させることを特徴とする請求項４に記載の電動弁制御装置。
6. 前記回転制御部は、前記ロータを前記停止位置に移動させるとき、前記停止位置に向かう方向の逆方向に前記ロータを第３回転量だけ回転させたあと、前記ロータを前記停止位置に向かう方向に回転させることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の電動弁制御装置。
7. 前記回転検出部は、前記ロータについて単位回転量が指示されるごとに前記ロータの回転角度を検出し、
   前記回転制御部は、前記検出された回転角度に基づいて前記ロータの回転量を検出し、前記単位回転量に対する前記検出された回転量の比率が第２閾値以下となる状態が所定回数以上検出されたことを条件として、前記ロータが前記基準位置に到達したタイミングを判定することを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の電動弁制御装置。
8. 電動弁のロータの回転角度を検出する機能と、
   前記ロータの回転速度および回転方向を指示することにより、前記ロータを所定の停止位置に向けて移動させる機能と、
   前記停止位置への前記ロータの移動制御に際して、前記ロータの基準位置における回転角度を示す基準角度値と前記ロータについて検出された回転角度の差分値が第１閾値未満であるとき、前記ロータの回転速度を低速化する機能と、をコンピュータに発揮させることを特徴とする電動弁制御プログラム。
9. ロータの回転により弁開度を調整する電動弁と接続され、
   前記ロータの回転角度を検出する回転検出部と、
   励磁パターンを設定することにより前記ロータの回転速度および回転方向を指示し、前記ロータを所定の停止位置に向けて移動させる回転制御部と、を備え、
   前記回転制御部は、前記停止位置への前記ロータの移動制御に際して、前記ロータの基準位置における励磁パターンの設定値と前記ロータに設定した励磁パターンの差分値が所定の閾値未満であるとき、前記ロータの回転速度を低速化することを特徴とする電動弁制御装置。

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