JP6186824B2 - Brushless motor control device, brushless motor electrical angle estimation method, and storage medium - Google Patents

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Description

本発明は、ホールセンサを用いたブラシレスモータの制御装置、及び、ブラシレスモータの電気角推定方法に関する。   The present invention relates to a brushless motor control device using a hall sensor and an electrical angle estimation method for a brushless motor.

ブラシレスモータ（同期モータ）を制御するに際し、ステータのコイルに印加する電圧（誘起電圧）の位相と、ロータの磁極の当該ステータに対する相対的な位置との関係は、ブラシレスモータを効率よく回転させるために制御されることが重要である。なぜなら、この位置関係にずれが生じた場合、ロータの回転トルクが低下したり、最悪の場合、ロータの回転が停止したりするからである。   When controlling a brushless motor (synchronous motor), the relationship between the phase of the voltage (induced voltage) applied to the stator coil and the relative position of the magnetic poles of the rotor with respect to the stator is to efficiently rotate the brushless motor. It is important to be controlled. This is because if the positional relationship is deviated, the rotational torque of the rotor decreases, or in the worst case, the rotation of the rotor stops.

従来、ロータの磁極のステータに対する相対的な位置は、ブラシレスモータに取り付けられたエンコーダによりモニターされていた。この場合、ブラシレスモータにエンコーダを取り付けるに際し、ステータのコイルに印加する電圧（誘起電圧）の位相が０となるタイミング（ゼロクロスタイミング）と、ロータが１回転するごとに発生するエンコーダのＺ相の立ち上がりのタイミングとが同じになるように、エンコーダの取り付け位置を厳密に調整していた。   Conventionally, the relative position of the rotor magnetic poles to the stator has been monitored by an encoder attached to the brushless motor. In this case, when the encoder is attached to the brushless motor, the timing at which the phase of the voltage applied to the stator coil (induced voltage) becomes zero (zero cross timing) and the rise of the Z phase of the encoder that occurs every time the rotor rotates once. The encoder mounting position was adjusted strictly so that the timing of the encoder was the same.

このようなエンコーダの取り付け位置の調整について、例えば、特許文献１には、サーボモータの回転子磁極位置を、制御装置で直流励磁により所定の位置において固定し、サーボモータに取り付けられた、基準位置信号を原点とするインクリメンタルエンコーダから得られる位置との角度差を検出し、制御装置内のＥＥＰＲＯＭに記憶するまでの所定の動作を自動で行う方法が開示されている。   Regarding adjustment of the attachment position of such an encoder, for example, in Patent Document 1, a rotor magnetic pole position of a servo motor is fixed at a predetermined position by direct current excitation in a control device, and is attached to the servo motor. A method is disclosed in which a predetermined operation is automatically performed until an angle difference from a position obtained from an incremental encoder having a signal as an origin is detected and stored in an EEPROM in a control device.

また、特許文献２には、ロータリエンコーダの入力軸に溝部を形成し、サーボモータの出力軸にサーボモータの磁極位置を示し、溝部に遊嵌可能なピンを設け、ピンを溝部に遊嵌し、溝部に遊嵌された連結ビスによって入力軸と出力軸とを連結するようにして、ロータリエンコーダの入力軸とサーボモータの出力軸との位置合わせを行う方法が開示されている。   In Patent Document 2, a groove is formed on the input shaft of the rotary encoder, the magnetic pole position of the servo motor is indicated on the output shaft of the servo motor, a pin that can be loosely fitted in the groove is provided, and the pin is loosely fitted in the groove. A method is disclosed in which the input shaft of the rotary encoder and the output shaft of the servo motor are aligned by connecting the input shaft and the output shaft with a connecting screw loosely fitted in the groove.

特開２００１−１０３７８４号公報JP 2001-103784 A 特開平０７−１７０６９６号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 07-170696

上記方法によりエンコーダをブラシレスモータに取り付ける場合には、エンコーダの取り付け位置調整のための特別の工具が必要であったり、エンコーダやブラシレスモータに加工を加える必要があったりする場合がある。また、これらの作業には熟練した技術が必要となる。よって、これらの方法を用いることは、ブラシレスモータのコストをアップさせる要因となる。   When the encoder is attached to the brushless motor by the above method, a special tool for adjusting the attachment position of the encoder may be required, or it may be necessary to process the encoder or the brushless motor. In addition, skilled skills are required for these operations. Therefore, using these methods is a factor that increases the cost of the brushless motor.

本発明の課題は、熟練した調整技術や特別の工具などを必要とすることなく、ブラシレスモータのロータの磁極のステータに対する相対的な位置を精度よく推定することにある。   An object of the present invention is to accurately estimate a relative position of a magnetic pole of a rotor of a brushless motor with respect to a stator without requiring a skilled adjustment technique or a special tool.

以下に、課題を解決するための手段として複数の態様を説明する。これら態様は、必要に応じて任意に組み合せることができる。
本発明の一見地に係るブラシレスモータの制御装置は、ロータと、ステータと、少なくとも１つのホールセンサと、インクリメンタル型のエンコーダと、駆動装置と、を備えるブラシレスモータの制御装置である。ロータは、永久磁石により形成される複数の磁極を有する。ステータは、複数のコイルを有している。コイルは、コイルへの駆動電圧の印加により励磁される。ホールセンサは、ロータのステータに対する相対的な位置を検出する。インクリメンタル型のエンコーダは、ロータに固定される。駆動装置は、コイルに駆動電圧を印加する。
ブラシレスモータの制御装置は、磁極通過検出部と、基準電気角推定部と、ロータ回転位置推定部と、を備える。磁極通過検出部は、ロータの磁極がホールセンサを通過する際に発生する、ホールセンサから出力される位置検出信号の立ち上がり、又は、立ち下がりのいずれかを検出する。基準電気角推定部は、位置検出信号の立ち上がり、又は、立ち下がりのいずれかを基準とする基準位相角から、ホールセンサの位置とロータの位置との関係に基づいて決定される所定の電気角ずらした角度を、電気角の基準角度である基準電気角と推定する。ロータ回転位置推定部は、基準電気角と、インクリメンタル型のエンコーダからの出力とに基づいて、ブラシレスモータのロータの回転位置を推定する。 Hereinafter, a plurality of modes will be described as means for solving the problems. These aspects can be arbitrarily combined as necessary.
A brushless motor control device according to an aspect of the present invention is a brushless motor control device including a rotor, a stator, at least one hall sensor, an incremental encoder, and a drive device. The rotor has a plurality of magnetic poles formed by permanent magnets. The stator has a plurality of coils. The coil is excited by applying a drive voltage to the coil. The hall sensor detects a relative position of the rotor with respect to the stator. The incremental encoder is fixed to the rotor. The driving device applies a driving voltage to the coil.
The brushless motor control device includes a magnetic pole passage detection unit, a reference electrical angle estimation unit, and a rotor rotational position estimation unit. The magnetic pole passage detection unit detects either the rise or the fall of the position detection signal output from the hall sensor that is generated when the magnetic pole of the rotor passes through the hall sensor. The reference electrical angle estimator is a predetermined electrical angle determined based on the relationship between the position of the Hall sensor and the position of the rotor from the reference phase angle based on either the rise or the fall of the position detection signal. The shifted angle is estimated as a reference electrical angle that is a reference angle of the electrical angle. The rotor rotational position estimation unit estimates the rotational position of the rotor of the brushless motor based on the reference electrical angle and the output from the incremental encoder.

このブラシレスモータの制御装置では、まず、磁極通過検出部が、位置検出信号の立ち上がり、又は、立ち下がりのいずれかを検出する。次に、基準電気角推定部が、位置検出信号の立ち上がり、又は、立ち下がりを基準とする基準位相角から、ホールセンサの位置とステータの位置との関係に基づいて決定される所定の角度ずらした位相角を、基準電気角と推定する。
そして、ロータ回転位置推定部は、上記により推定された基準電気角とインクリメンタル型のエンコーダからの出力とに基づいて、ブラシレスモータのロータの回転位置を推定する。 In this brushless motor control device, first, the magnetic pole passage detection unit detects either the rise or the fall of the position detection signal. Next, the reference electrical angle estimator shifts a predetermined angle determined based on the relationship between the position of the Hall sensor and the position of the stator from the reference phase angle based on the rise or fall of the position detection signal. The estimated phase angle is estimated as the reference electrical angle.
The rotor rotational position estimation unit estimates the rotational position of the rotor of the brushless motor based on the reference electrical angle estimated as described above and the output from the incremental encoder.

このようなブラシレスモータの制御装置においては、インクリメンタル型のエンコーダなどのエンコーダをブラシレスモータに取り付ける際に、エンコーダの取り付け位置を厳密に調整する必要がなくなる。なぜなら、ステータのコイルの印加電圧のゼロクロスタイミングと、エンコーダのＺ相の立ち上がりを同期させる必要がないからである。従って、エンコーダの取り付け位置調整のための特別の工具や、エンコーダやブラシレスモータへの加工の必要がなくなる。その結果、ブラシレスモータの制御装置が安価になる。
また、エンコーダの取り付け位置を厳密に調整することなく、効率よくブラシレスモータのロータを回転させることが可能となる。 In such a brushless motor control device, when an encoder such as an incremental encoder is attached to the brushless motor, it is not necessary to strictly adjust the attachment position of the encoder. This is because it is not necessary to synchronize the zero cross timing of the applied voltage of the stator coil with the rise of the Z phase of the encoder. Therefore, there is no need for a special tool for adjusting the attachment position of the encoder, or for processing the encoder or brushless motor. As a result, the control device for the brushless motor becomes inexpensive.
In addition, it is possible to efficiently rotate the rotor of the brushless motor without strictly adjusting the attachment position of the encoder.

さらに、このブラシレスモータの制御装置では、基準電気角とインクリメンタル型のエンコーダからの出力とに基づいて、ロータの回転位置を推定する。そのため、インクリメンタル型のエンコーダのＺ相の位置などを厳密に決定することなく、ロータの回転位置を精度良く推定できる。   Further, in this brushless motor control device, the rotational position of the rotor is estimated based on the reference electrical angle and the output from the incremental encoder. Therefore, the rotational position of the rotor can be accurately estimated without strictly determining the position of the Z phase of the incremental encoder.

ブラシレスモータの制御装置では、基準電気角推定部は、ブラシレスモータの駆動開始時に、コイルに駆動電圧を印加してロータを回転させて基準電気角を推定してもよい。これにより、基準電気角推定部は、以降のブラシレスモータの制御時に、改めて基準電気角を推定する必要がなくなる。そのため、ブラシレスモータの制御装置の計算負荷を減少できる。   In the brushless motor control device, the reference electrical angle estimation unit may estimate the reference electrical angle by applying a drive voltage to the coil and rotating the rotor at the start of driving of the brushless motor. This eliminates the need for the reference electrical angle estimation unit to estimate the reference electrical angle again during the subsequent control of the brushless motor. Therefore, the calculation load of the brushless motor control device can be reduced.

ブラシレスモータの制御装置では、ロータがＣＣＷ回転又はＣＷ回転のいずれか一方をしている場合に基準位相角からずらす第２の所定の電気角は、ロータが他方の回転をしている場合に基準位相角からずらす第１の所定の電気角に、πラジアンを加算又は減算して推定してもよい。これにより、電気角の基準電気角の推定時間を短縮でき、かつ、簡単な計算により基準電気角を推定できる。
なお、ＣＣＷ（Ｃｏｕｎｔｅｒ Ｃｌｏｃｋ Ｗｉｓｅ）回転とは、ロータから伸びるブラシレスモータの回転出力軸から見て反時計回りの回転を意味している。一方、ＣＷ（Ｃｌｏｃｋ Ｗｉｓｅ）回転とは、回転出力軸から見て時計回りの回転を意味している。 In the brushless motor control device, the second predetermined electrical angle shifted from the reference phase angle when the rotor is performing either CCW rotation or CW rotation is the reference when the rotor is rotating in the other direction. The estimation may be performed by adding or subtracting π radians to the first predetermined electrical angle shifted from the phase angle. Thereby, the estimation time of the reference electrical angle of the electrical angle can be shortened, and the reference electrical angle can be estimated by simple calculation.
CCW (Counter Clock Wise) rotation means counterclockwise rotation when viewed from the rotation output shaft of a brushless motor extending from the rotor. On the other hand, CW (Clock Wise) rotation means clockwise rotation as viewed from the rotation output shaft.

ブラシレスモータの制御装置では、ロータが電気角換算にて１回転以上回転しても、磁極通過検出部が位置検出信号の立ち上がり、又は、立ち下がりを検出しない場合、ホールセンサ断線エラーと判断してもよい。
これにより、ホールセンサの異常をいち早く発見し、ホールセンサの交換等を行える。 In the brushless motor control device, if the magnetic pole passage detector does not detect the rise or fall of the position detection signal even if the rotor rotates one or more revolutions in terms of electrical angle, it is judged as a Hall sensor disconnection error. Also good.
As a result, the abnormality of the Hall sensor can be quickly found and the Hall sensor can be replaced.

ブラシレスモータの制御装置では、ブラシレスモータの駆動開始後、所定の時間内に、磁極通過検出部が位置検出信号の立ち上がり、又は、立ち下がりを検出しない場合、ホールセンサ未検出エラーと判断してもよい。
これにより、ブラシレスモータの異常をいち早く発見できる。 In the brushless motor control device, if the magnetic pole passage detector does not detect the rise or fall of the position detection signal within a predetermined time after the start of driving the brushless motor, it may be determined that the Hall sensor non-detection error has occurred. Good.
Thereby, abnormality of a brushless motor can be discovered quickly.

ブラシレスモータの制御装置では、ホールセンサ断線エラー、又は、ホールセンサ未検出エラーと判断された場合、ブラシレスモータへの駆動電圧の印加を停止してもよい。
これにより、より安全にブラシレスモータの制御を行える。 In the brushless motor control device, when it is determined that the Hall sensor disconnection error or the Hall sensor non-detection error has occurred, the application of the drive voltage to the brushless motor may be stopped.
Thereby, the brushless motor can be controlled more safely.

本発明の他の見地に係るブラシレスモータの電気角推定方法は、ロータと、ステータと、少なくとも１つのホールセンサと、インクリメンタル型のエンコーダと、駆動装置と、を備えるブラシレスモータの電気角推定方法である。ロータは、永久磁石により形成される複数の磁極を有する。ステータは、複数のコイルを有している。コイルは、コイルへの駆動電圧の印加により励磁される。ホールセンサは、ロータのステータに対する相対的な位置を検出する。インクリメンタル型のエンコーダは、ロータに固定される。駆動装置は、コイルに駆動電圧を印加する。
ブラシレスモータの電気角推定方法は、以下のステップを備えている。
◎ロータの磁極がホールセンサを通過する際に発生する、ホールセンサから出力される位置検出信号の立ち上がり、又は、立ち下がりのいずれかを検出する磁極通過検出ステップ。
◎位置検出信号の立ち上がり、又は、立ち下がりのいずれかを基準とする基準位相角から、ホールセンサの位置と前記ステータの位置との関係に基づいて決定される所定の電気角ずらした角度を、電気角の基準角度である基準電気角と推定する、基準電気角推定ステップ。 An electrical angle estimation method for a brushless motor according to another aspect of the present invention is an electrical angle estimation method for a brushless motor including a rotor, a stator, at least one Hall sensor, an incremental encoder, and a drive device. is there. The rotor has a plurality of magnetic poles formed by permanent magnets. The stator has a plurality of coils. The coil is excited by applying a drive voltage to the coil. The hall sensor detects a relative position of the rotor with respect to the stator. The incremental encoder is fixed to the rotor. The driving device applies a driving voltage to the coil.
The method for estimating the electrical angle of a brushless motor includes the following steps.
A magnetic pole passage detection step for detecting either the rise or the fall of the position detection signal output from the hall sensor, which is generated when the magnetic pole of the rotor passes the hall sensor.
◎ An angle shifted by a predetermined electrical angle determined based on the relationship between the position of the Hall sensor and the position of the stator from the reference phase angle based on either the rise or the fall of the position detection signal, A reference electrical angle estimation step of estimating a reference electrical angle that is a reference angle of the electrical angle.

このようなブラシレスモータの電気角推定方法を用いることにより、インクリメンタル型のエンコーダのようなエンコーダの取り付け位置を厳密に調整することなく、ブラシレスモータの電気角を推定できる。また、エンコーダの取り付け位置を厳密に調整することなく、効率よくブラシレスモータのロータを回転させることが可能となる。   By using such an electrical angle estimation method for a brushless motor, the electrical angle of the brushless motor can be estimated without strictly adjusting the attachment position of an encoder such as an incremental encoder. In addition, it is possible to efficiently rotate the rotor of the brushless motor without strictly adjusting the attachment position of the encoder.

本発明のさらに他の見地に係る記憶媒体は、上記のブラシレスモータの電気角推定方法をコンピュータにより実行させるためのプログラムを格納した記憶媒体である。   A storage medium according to still another aspect of the present invention is a storage medium storing a program for causing a computer to execute the brushless motor electrical angle estimation method described above.

熟練した技術や特別の工具などを必要とすることなく、ブラシレスモータのロータの磁極のステータに対する相対的な位置を精度よく推定できる。   The relative position of the magnetic pole of the brushless motor rotor with respect to the stator can be accurately estimated without the need for skilled techniques or special tools.

本実施形態のブラシレスモータの制御装置の全体構造を示す図The figure which shows the whole structure of the control apparatus of the brushless motor of this embodiment 本実施形態のブラシレスモータの構造を示す図The figure which shows the structure of the brushless motor of this embodiment スター結線されたステータのコイルと駆動装置との電気的な接続関係を示す図The figure which shows the electrical connection relation of the coil of the stator by which star connection was carried out, and a drive device デルタ結線されたステータのコイルと駆動装置との電気的な接続関係を示す図The figure which shows the electrical connection relation of the coil of the stator by which delta connection was carried out, and a drive device 制御装置の制御部の構成を示す図The figure which shows the structure of the control part of a control apparatus. ブラシレスモータの制御装置の基本的な動作を示すフローチャートFlow chart showing basic operation of brushless motor control device モータ駆動開始後に原点復帰要求を行う場合のブラシレスモータの制御装置の動作を示すフローチャートFlowchart showing the operation of the brushless motor control device when the origin return request is made after the motor drive is started ロータ回転位置の推定を行う場合のブラシレスモータの制御装置の動作を示すフローチャートFlowchart showing the operation of the control device for the brushless motor when estimating the rotor rotational position ブラシレスモータのロータがＣＣＷ回転にて半回転する際の、ロータの磁極の回転状態を模式的に示す図The figure which shows typically the rotation state of the magnetic pole of a rotor when the rotor of a brushless motor half-rotates by CCW rotation ブラシレスモータのロータがＣＣＷ回転にて１回転するときの、ロータの回転位置、ホールセンサの位置検出信号、ステータのコイルに印加する電圧、及び電気角カウンタが示す電気角の値の関係を経時的に示す図When the rotor of the brushless motor rotates once by CCW rotation, the relationship between the rotor rotation position, the Hall sensor position detection signal, the voltage applied to the stator coil, and the electrical angle value indicated by the electrical angle counter over time Figure shown in ブラシレスモータのロータがＣＷ回転にて半回転する際の、ロータの磁極の回転状態を模式的に示す図The figure which shows typically the rotation state of the magnetic pole of a rotor when the rotor of a brushless motor makes a half rotation by CW rotation ブラシレスモータのロータがＣＷ回転にて１回転するときの、ロータの回転位置、ホールセンサの位置検出信号、ステータのコイルに印加する電圧、及び電気角カウンタが示す電気角の値の関係を経時的に示す図When the rotor of the brushless motor rotates once by CW rotation, the relationship between the rotor rotation position, the Hall sensor position detection signal, the voltage applied to the stator coil, and the electrical angle value indicated by the electrical angle counter over time Figure shown in 磁極通過検出ステップの基本的な動作を示すフローチャートFlow chart showing basic operation of magnetic pole passage detection step ロータの磁極の通過が、ロータが電気角換算にて１回転以上回転する間に検出できたかどうかを判定するステップを含む、磁極通過検出ステップの動作を示すフローチャートThe flowchart which shows the operation | movement of the magnetic pole passage detection step including the step of determining whether the passage of the magnetic pole of the rotor was able to be detected during one rotation or more of rotation of the rotor in electrical angle conversion. ロータの磁極の通過が、所定の時間内に検出できたかどうかを判定するステップをさらに含む、磁極通過検出ステップの動作を示すフローチャートThe flowchart which shows the operation | movement of the magnetic pole passage detection step further including the step which determines whether the passage of the magnetic pole of the rotor was detected within the predetermined time.

（１）第１実施形態
１−１．ブラシレスモータの制御装置の全体構造
ブラシレスモータの制御装置１００の全体構造を、図１を用いて説明する。図１は、ブラシレスモータの制御装置１００の全体構造を示す図である。
ブラシレスモータの制御装置１００は、ブラシレスモータ１と、制御装置３と、上位装置５と、を備える。
ブラシレスモータ１は、ホールセンサ１１ａ、１１ｂ、１１ｃと、インクリメンタル型のエンコーダ１３と、を有する。ホールセンサ１１ａ、１１ｂ、１１ｃは、ブラシレスモータ１のロータ１７（図２）の磁極から発生する磁界を検出する。このとき、ホールセンサ１１ａ、１１ｂ、１１ｃは、ホールセンサ１１ａ、１１ｂ、１１ｃの検出面に入射する磁界の方向（すなわち、当該検出面にロータ１７のＮ極が対向するか、Ｓ極が対向するか）に基づいて、正の電圧又は負の電圧を発生する。その結果、ホールセンサ１１ａ、１１ｂ、１１ｃは、ロータ１７のブラシレスモータ１のステータ１５ａ、１５ｂ、１５ｃ（図２）に対する相対的な位置を検出する。 (1) First Embodiment 1-1. Overall Structure of Brushless Motor Control Device The overall structure of the brushless motor control device 100 will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a diagram showing an overall structure of a brushless motor control device 100.
The brushless motor control device 100 includes a brushless motor 1, a control device 3, and a host device 5.
The brushless motor 1 includes hall sensors 11a, 11b, and 11c, and an incremental encoder 13. The hall sensors 11a, 11b, and 11c detect magnetic fields generated from the magnetic poles of the rotor 17 (FIG. 2) of the brushless motor 1. At this time, the Hall sensors 11a, 11b, and 11c are in the direction of the magnetic field incident on the detection surfaces of the Hall sensors 11a, 11b, and 11c (that is, the N pole of the rotor 17 faces the detection surface or the S pole faces the detection surface. A positive voltage or a negative voltage. As a result, the hall sensors 11a, 11b, and 11c detect relative positions of the rotor 17 with respect to the stators 15a, 15b, and 15c (FIG. 2) of the brushless motor 1.

インクリメンタル型のエンコーダ１３は、ロータ１７に固定される。インクリメンタル型のエンコーダ１３は、ロータ１７の回転に伴い、少なくとも２つのパルス信号を出力する。ブラシレスモータの制御装置１００は、インクリメンタル型のエンコーダ１３から出力される２つのパルス信号の位相関係に基づいて、ロータ１７の回転方向を判定できる。
なお、ブラシレスモータ１の詳細な構造については、後ほど説明する。 The incremental encoder 13 is fixed to the rotor 17. The incremental encoder 13 outputs at least two pulse signals as the rotor 17 rotates. The brushless motor control device 100 can determine the rotational direction of the rotor 17 based on the phase relationship between the two pulse signals output from the incremental encoder 13.
The detailed structure of the brushless motor 1 will be described later.

制御装置３は、ブラシレスモータ１に接続され、ブラシレスモータ１の制御を行う。制御装置３は、駆動装置３１と、制御部３３と、を有する。
駆動装置３１は、ブラシレスモータ１のステータ１５ａ、１５ｂ、１５ｃ（図２）のコイルに電気的に接続されている。駆動装置３１は、ブラシレスモータ１のステータ１５ａ、１５ｂ、１５ｃのコイルに電圧（駆動電圧）を印加する。ブラシレスモータ１のステータ１５ａ、１５ｂ、１５ｃのコイルに電圧を印加することにより、ステータ１５ａ、１５ｂ、１５ｃが励磁される。
駆動装置３１として、例えば、インバータなどの電力発生装置が用いられる。 The control device 3 is connected to the brushless motor 1 and controls the brushless motor 1. The control device 3 includes a drive device 31 and a control unit 33.
The drive device 31 is electrically connected to the coils of the stators 15a, 15b, and 15c (FIG. 2) of the brushless motor 1. The drive device 31 applies a voltage (drive voltage) to the coils of the stators 15 a, 15 b, and 15 c of the brushless motor 1. By applying a voltage to the coils of the stators 15a, 15b, 15c of the brushless motor 1, the stators 15a, 15b, 15c are excited.
For example, a power generation device such as an inverter is used as the drive device 31.

制御部３３は、ホールセンサ１１ａ、１１ｂ、１１ｃと、インクリメンタル型のエンコーダ１３に接続されている。制御部３３は、ホールセンサ１１ａ、１１ｂ、１１ｃ及びインクリメンタル型のエンコーダ１３から出力される信号などに基づいて、駆動装置３１を制御する。制御部３３としては、例えば、駆動装置３１及びブラシレスモータ１との信号のやりとりが可能なインターフェースを備えたマイコンボードなどを用いることができる。
なお、制御部３３の構造の詳細については、後述する。 The control unit 33 is connected to the hall sensors 11a, 11b, and 11c and the incremental encoder 13. The control unit 33 controls the driving device 31 based on signals output from the hall sensors 11a, 11b, 11c and the incremental encoder 13. As the control unit 33, for example, a microcomputer board having an interface capable of exchanging signals with the driving device 31 and the brushless motor 1 can be used.
Details of the structure of the control unit 33 will be described later.

上位装置５は、制御装置３の制御部３３に接続されている。また、上位装置５は、制御部３３を介して、ブラシレスモータ１のホールセンサ１１ａ、１１ｂ、１１ｃ及びインクリメンタル型のエンコーダ１３から出力される信号を入力可能となっていてもよい。上位装置５は、ブラシレスモータ１のホールセンサ１１ａ、１１ｂ、１１ｃ及びインクリメンタル型のエンコーダ１３から出力される信号などに基づいて、制御部３３に、ブラシレスモータ１の制御を行うための指令を出力する。
上位装置５としては、例えば、シーケンサ（プログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ））などを用いることができる。 The host device 5 is connected to the control unit 33 of the control device 3. Further, the host device 5 may be able to input signals output from the hall sensors 11 a, 11 b, 11 c of the brushless motor 1 and the incremental encoder 13 via the control unit 33. The host device 5 outputs a command for controlling the brushless motor 1 to the control unit 33 based on the signals output from the hall sensors 11a, 11b, 11c of the brushless motor 1 and the incremental encoder 13. .
For example, a sequencer (programmable logic controller (PLC)) or the like can be used as the host device 5.

１−２．ブラシレスモータの構造
次に、本実施形態におけるブラシレスモータ１の構造を、図２を参照しながら説明する。図２は、本実施形態におけるブラシレスモータ１の構造を示した図である。図２に示すブラシレスモータ１は、２極３スロットの三相ブラシレスモータである。
ブラシレスモータ１は、ホールセンサ１１ａ、１１ｂ、１１ｃと、ステータ１５ａ、１５ｂ、１５ｃと、ロータ１７と、筐体１９と、を有する。 1-2. Structure of Brushless Motor Next, the structure of the brushless motor 1 in the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a diagram showing the structure of the brushless motor 1 in the present embodiment. The brushless motor 1 shown in FIG. 2 is a three-phase brushless motor having two poles and three slots.
The brushless motor 1 includes hall sensors 11a, 11b, and 11c, stators 15a, 15b, and 15c, a rotor 17, and a casing 19.

ロータ１７は、筐体１９内部に、ロータ１７に取り付けられた回転軸（図示せず）を中心に回転可能に設けられている。なお、上述のインクリメンタル型のエンコーダ１３は、具体的には、ロータ１７の回転軸に取り付けられている。図２に示すロータ１７は、２極（極対数は１）の永久磁石により形成されている。これにより、ロータ１７は、ステータ１５ａ、１５ｂ、１５ｃの磁極の変化に基づいて、回転する。   The rotor 17 is provided inside the housing 19 so as to be rotatable about a rotation shaft (not shown) attached to the rotor 17. Note that the incremental encoder 13 described above is specifically attached to the rotating shaft of the rotor 17. The rotor 17 shown in FIG. 2 is formed by a permanent magnet having two poles (the number of pole pairs is one). Thereby, the rotor 17 rotates based on the change of the magnetic poles of the stators 15a, 15b, and 15c.

ここで、ロータ１７の回転軸の、ブラシレスモータ１にて動作する装置などを接続する出力回転軸となる側は、図２の紙面から上（手前）方向に伸びている（図２において、白円の中心に黒点を付した印により、出力回転軸の伸びる方向を示している）。そして、この場合において、図２の紙面から見て時計回りのロータ１７（の回転軸）の回転を、ＣＷ（Ｃｌｏｃｋ Ｗｉｓｅ）回転とし、反時計回りの回転をＣＣＷ（Ｃｏｕｎｔｅｒ Ｃｌｏｃｋ Ｗｉｓｅ）回転と定義する。   Here, the side of the rotating shaft of the rotor 17 that becomes the output rotating shaft for connecting a device that operates with the brushless motor 1 extends upward (front) from the plane of FIG. 2 (in FIG. A mark with a black dot at the center of the circle indicates the direction in which the output rotation axis extends). In this case, the clockwise rotation of the rotor 17 (rotating shaft thereof) viewed from the paper surface of FIG. 2 is defined as CW (clockwise) rotation, and the counterclockwise rotation is defined as CCW (counter clock width) rotation. To do.

ステータ１５ａ、１５ｂ、１５ｃは、筐体１９の側壁内部に、お互いに角度γ（機械角（後述））をなして配置されている。図２に示すブラシレスモータ１は、ステータを３つ有しており、角度γは１２０°である。ステータ１５ａ、１５ｂ、１５ｃのそれぞれは、心（鉄心など）に導線がコイル状に巻かれた構造（すなわち、コイル）を有している。
従って、ステータ１５ａ、１５ｂ、１５ｃのコイルに電圧を印加すると、ステータ１５ａ、１５ｂ、１５ｃは励磁される。また、ステータ１５ａ、１５ｂ、１５ｃのロータ１７に面する方向（筐体１９の内部に向かう方向）の励磁極は、コイルの巻き方向及びコイルへの電圧の印加方向（コイルの導線に流れる電流の方向）に基づいて決定される。 The stators 15 a, 15 b, and 15 c are disposed inside the side wall of the housing 19 at an angle γ (mechanical angle (described later)). The brushless motor 1 shown in FIG. 2 has three stators, and the angle γ is 120 °. Each of the stators 15a, 15b, and 15c has a structure (that is, a coil) in which a conducting wire is wound around a core (such as an iron core) in a coil shape.
Therefore, when a voltage is applied to the coils of the stators 15a, 15b, and 15c, the stators 15a, 15b, and 15c are excited. The excitation poles in the direction facing the rotor 17 of the stators 15a, 15b, 15c (the direction toward the inside of the casing 19) are the winding direction of the coil and the direction in which the voltage is applied to the coil (the current flowing through the coil conductor). Direction).

すなわち、電圧の極が時間的に変化する電圧（例えば、正弦波交流電圧など）をコイルに印加することにより、ステータ１５ａ、１５ｂ、１５ｃの励磁極は、電圧の極の時間変化に基づいて、Ｎ極及びＳ極に時間的に変化する。そして、３つのステータ１５ａ、１５ｂ、１５ｃのコイルに印加する電圧の位相を適切に異ならせることにより、筐体１９内に回転磁界が発生する。そして、この回転磁界により、ロータ１７は回転する。   That is, by applying a voltage (for example, a sine wave AC voltage) whose voltage poles change over time to the coil, the excitation poles of the stators 15a, 15b, and 15c are based on the time change of the voltage poles. It changes over time to the north and south poles. A rotating magnetic field is generated in the casing 19 by appropriately varying the phases of the voltages applied to the coils of the three stators 15a, 15b, and 15c. The rotor 17 is rotated by this rotating magnetic field.

なお、駆動装置３１が三相の交流電圧を出力するもので、３つの出力端子Ｒ、Ｓ、及びＴを有する場合、ステータ１５ａ、１５ｂ、１５ｃのコイルと駆動装置３１との電気的な接続関係は、例えば、図３Ａ及び図３Ｂに示す２種類ある。   When the driving device 31 outputs a three-phase AC voltage and has three output terminals R, S, and T, the electrical connection relationship between the coils of the stators 15a, 15b, and 15c and the driving device 31. There are, for example, two types shown in FIGS. 3A and 3B.

１つ目は、スター結線（又はＹ結線）と呼ばれるものである。スター結線は、図３Ａに示すように、ステータ１５ａ（Ｕ相ステータ１５ａと呼ぶこともある）のコイルの一端、ステータ１５ｂ（Ｖ相ステータ１５ｂと呼ぶこともある）のコイルの一端、及びステータ１５ｃ（Ｗ相ステータ１５ｃと呼ぶこともある）のコイルの一端が、共通に１つの接点にて接続され、Ｕ相ステータ１５ａのコイルの他端、Ｖ相ステータ１５ｂの他端、Ｗ相ステータ１５ｃの他端が、それぞれ、駆動装置３１の出力端子Ｒ、Ｔ、Ｓと接続される結線である。   The first is called star connection (or Y connection). As shown in FIG. 3A, the star connection includes one end of a coil of a stator 15a (sometimes called a U-phase stator 15a), one end of a coil of a stator 15b (sometimes called a V-phase stator 15b), and a stator 15c. One end of the coil (sometimes referred to as the W-phase stator 15c) is commonly connected by one contact, and the other end of the coil of the U-phase stator 15a, the other end of the V-phase stator 15b, and the W-phase stator 15c The other ends are connected to the output terminals R, T, and S of the driving device 31, respectively.

２つ目は、デルタ結線（又は三角結線）と呼ばれるものである。デルタ結線は、図３Ｂに示すように、Ｕ相ステータ１５ａのコイルの一端とＶ相ステータ１５ｂのコイルの一端が共通に接点ｔにて接続され、Ｕ相ステータ１５ａのコイルの他端とＷ相ステータ１５ｃのコイルの一端が共通に接点ｒにて接続され、Ｗ相ステータ１５ｃのコイルの他端とＶ相ステータ１５ｂのコイルの他端が共通に接点ｓにて接続され、駆動装置の出力端子Ｒと接点ｒとが接続され、出力端子Ｓと接点ｓとが接続され、出力端子Ｔと接点ｔとが接続される結線である。   The second is called delta connection (or triangular connection). As shown in FIG. 3B, one end of the coil of the U-phase stator 15a and one end of the coil of the V-phase stator 15b are commonly connected at a contact t, and the other end of the coil of the U-phase stator 15a is connected to the W-phase. One end of the coil of the stator 15c is commonly connected at the contact r, the other end of the coil of the W-phase stator 15c and the other end of the coil of the V-phase stator 15b are commonly connected at the contact s, and an output terminal of the drive device R and contact r are connected, output terminal S and contact s are connected, and output terminal T and contact t are connected.

ホールセンサ１１ａ、１１ｂ、１１ｃは、筐体１９の内部に設けられている。ホールセンサ１１ａは、ステータ１５ａの中心軸から図２の紙面から見て反時計回りに、角度βの角度をなして設置されている。そして、図２に示すブラシレスモータ１では、その他のホールセンサ１１ｂ及び１１ｃも、それぞれ、ステータ１５ｂ及び１５ｃに対して、反時計回りに角度βをなして設置されている。
このホールセンサ１１ａ、１１ｂ、１１ｃとステータ１５ａ、１５ｂ、１５ｃとのなす角度βは、ブラシレスモータ１の仕様書などに示されていることが多い。 The hall sensors 11a, 11b, and 11c are provided inside the housing 19. The hall sensor 11a is installed at an angle β from the central axis of the stator 15a counterclockwise as viewed from the paper surface of FIG. In the brushless motor 1 shown in FIG. 2, the other hall sensors 11b and 11c are also installed at an angle β counterclockwise with respect to the stators 15b and 15c, respectively.
The angle β formed by the hall sensors 11a, 11b, and 11c and the stators 15a, 15b, and 15c is often shown in the specifications of the brushless motor 1 or the like.

ホールセンサ１１ａ、１１ｂ、１１ｃは、ホールセンサの検出面に面している磁極に応じて、正の電圧信号、又は、負の電圧信号（位置検出信号）を発生する。従って、ホールセンサ１１ａ、１１ｂ、１１ｃは、ホールセンサの取り付け位置において、ロータ１７のどの磁極が、ホールセンサの検出面（ホールセンサの取り付け位置）を通過しているかについての情報を取得できる。
そして、上述のように、ホールセンサ１１ａ、１１ｂ、１１ｃは、それぞれ、ステータ１５ａ、１５ｂ、１５ｃと、ある所定の角度βをなして配置されているため、ホールセンサ１１ａ、１１ｂ、１１ｃは、それぞれ、ロータ１７のステータ１５ａ、１５ｂ、１５ｃに対する相対的な位置を検出できる。
なお、本実施形態のホールセンサ１１ａ、１１ｂ、１１ｃにおいては、ホールセンサの検出面にロータ１７のＮ極が面したときに正の電圧信号を発生し、ロータ１７のＳ極が面したときに負の電圧信号を発生する。 The hall sensors 11a, 11b, and 11c generate a positive voltage signal or a negative voltage signal (position detection signal) according to the magnetic pole facing the detection surface of the hall sensor. Therefore, the Hall sensors 11a, 11b, and 11c can acquire information about which magnetic poles of the rotor 17 pass through the detection surface of the Hall sensor (the mounting position of the Hall sensor) at the mounting position of the Hall sensor.
As described above, since the hall sensors 11a, 11b, and 11c are arranged at a predetermined angle β with the stators 15a, 15b, and 15c, respectively, the hall sensors 11a, 11b, and 11c are respectively The relative position of the rotor 17 with respect to the stators 15a, 15b, and 15c can be detected.
In the Hall sensors 11a, 11b, and 11c of the present embodiment, a positive voltage signal is generated when the north pole of the rotor 17 faces the detection surface of the hall sensor, and when the south pole of the rotor 17 faces. Generate a negative voltage signal.

なお、図２に示すブラシレスモータ１において、ホールセンサ１１ａ、１１ｂ、１１ｃが、それぞれ、ステータ１５ａ、１５ｂ、１５ｃとなす角度βは６０°（機械角）である。しかし、角度βは６０°に限られず、ブラシレスモータ１の種類などにより、所定の角度となる。   In the brushless motor 1 shown in FIG. 2, the angle β formed by the hall sensors 11a, 11b, and 11c and the stators 15a, 15b, and 15c is 60 ° (mechanical angle). However, the angle β is not limited to 60 °, and is a predetermined angle depending on the type of the brushless motor 1 or the like.

ここで、ホールセンサ１１ａ、１１ｂ、１１ｃ（の位置検出信号）と、Ｕ相ステータ１５ａ、Ｖ相ステータ１５ｂ、Ｗ相ステータ１５ｃとの対応関係を明確にするため、ホールセンサ１１ａ、１１ｂ、１１ｃの位置検出信号を、それぞれ、Ｕ相の位置検出信号（Ｈｕ）、Ｖ相の位置検出信号（Ｈｖ）、Ｗ相の位置検出信号（Ｈｗ）と呼ぶこともある。 Here, in order to clarify the correspondence between the hall sensors 11a, 11b, and 11c (position detection signals thereof) and the U-phase stator 15a, the V-phase stator 15b, and the W-phase stator 15c, the hall sensors 11a, 11b, and 11c The position detection signals may be referred to as a U-phase position detection signal (H u ), a V-phase position detection signal (H v ), and a W-phase position detection signal (H w ), respectively.

１−３．制御部の構成
次に、制御装置３の制御部３３の構成について、図４を用いて説明する。図４は、制御部３３の構成を示す図である。
なお、制御部３３は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）と、記憶部と、その他インターフェース（いずれも図示せず）などを有するマイコンボードなどとして実現されている。下記に示す制御部３３の各機能の一部又は全部は、マイコンボードなどに組み込まれた専用チップにより実現されていてもよい。また、制御部３３の各機能の一部又は全部は、ファームウェアなどのプログラムにより実現されていてもよい。制御部３３の各機能の一部又は全部をプログラムにより実現する場合、当該プログラムは、制御部３３の記憶部に格納されていてもよい。
制御部３３は、駆動装置制御部３３１と、磁極通過検出部３３３と、基準電気角推定部３３５と、ロータ回転位置推定部３３７と、電気角カウンタ３３９と、を有する。 1-3. Configuration of Control Unit Next, the configuration of the control unit 33 of the control device 3 will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration of the control unit 33.
The control unit 33 is realized as a microcomputer board having a CPU (Central Processing Unit), a storage unit, and other interfaces (none of which are shown). A part or all of each function of the control unit 33 shown below may be realized by a dedicated chip incorporated in a microcomputer board or the like. In addition, some or all of the functions of the control unit 33 may be realized by a program such as firmware. When some or all of the functions of the control unit 33 are realized by a program, the program may be stored in the storage unit of the control unit 33.
The control unit 33 includes a drive device control unit 331, a magnetic pole passage detection unit 333, a reference electrical angle estimation unit 335, a rotor rotational position estimation unit 337, and an electrical angle counter 339.

駆動装置制御部３３１は、上位装置５及び制御部３３の他の各構成からの指令や信号などに基づいて、制御装置３の駆動装置３１にブラシレスモータ１の制御信号を送信する。また、ブラシレスモータ１のホールセンサ１１ａ、１１ｂ、１１ｃ及びインクリメント型のエンコーダ１３の信号を受信し、必要に応じて、制御部３３の他の各構成及び上位装置５へ送信する。   The drive device control unit 331 transmits a control signal for the brushless motor 1 to the drive device 31 of the control device 3 based on commands and signals from other components of the host device 5 and the control unit 33. Further, the signals of the hall sensors 11a, 11b, 11c of the brushless motor 1 and the incremental encoder 13 are received and transmitted to the other components of the control unit 33 and the host device 5 as necessary.

磁極通過検出部３３３は、駆動装置制御部３３１を介して、ホールセンサ１１ａ、１１ｂ、１１ｃから出力される位置検出信号（Ｈｕ、Ｈｖ、又は／及び、Ｈｗ）を入力し、当該位置検出信号（Ｈｕ、Ｈｖ、又は／及び、Ｈｗ）の立ち上がり、又は、立ち下がりのいずれかを検出する。なお、本実施形態における磁極通過検出部３３３においては、位置検出信号の立ち上がりを検出する。この場合、磁極通過検出部３３３は、ホールセンサ１１ａ、１１ｂ、１１ｃの検出面に面するロータ１７の磁極が、Ｓ極からＮ極に変化したことを検出する。 The magnetic pole passage detection unit 333 receives the position detection signals (H u , H v , and / or H w ) output from the hall sensors 11a, 11b, and 11c via the drive device control unit 331, and inputs the position Either the rising edge or the falling edge of the detection signal (H u , H v , and / or H w ) is detected. Note that the magnetic pole passage detection unit 333 in the present embodiment detects the rise of the position detection signal. In this case, the magnetic pole passage detection unit 333 detects that the magnetic pole of the rotor 17 facing the detection surface of the Hall sensors 11a, 11b, and 11c has changed from the S pole to the N pole.

基準電気角推定部３３５は、磁極通過検出部３３３により検知した、ホールセンサ１５ａ、１５ｂ、１５ｃの位置検出信号の立ち上がり、又は、立ち下がりを基準とする基準位相角から、ホールセンサ１１ａ、１１ｂ、１１ｃの位置とステータ１５ａ、１５ｂ、１５ｃの位置との関係に基づいて決定される所定の角度ずらした位相角を、電気角の基準角度である基準電気角と推定する。   The reference electrical angle estimator 335 detects the Hall sensors 11a, 11b, and 11b from the reference phase angle detected by the magnetic pole passage detector 333 and based on the rise or fall of the position detection signals of the hall sensors 15a, 15b, 15c. The phase angle shifted by a predetermined angle determined based on the relationship between the position of 11c and the positions of the stators 15a, 15b, and 15c is estimated as a reference electrical angle that is a reference angle of the electrical angle.

ここで、本実施形態における電気角について説明する。一般的に、モータの制御における電気角は、モータのロータの磁極数に依存する角度である。すなわち、電気角は、ロータが１回転したときに、３６０×極対数（磁極数÷２）（°）だけ増加する角度のことである。逆に、電気角が３６０°増加したとき、ロータは１／極対数（磁極数÷２）回転したことになる。本実施形態においては、磁極数は２（極対数：１）であるので、ロータ１７が１回転する間に、電気角は３６０°増加する。すなわち、一般的に、電気角θｅは、機械角をθｍ、極対数をＰｏとした場合、θｅ＝θｍ×Ｐｏと表現できる。
一方、電気角に対して、機械角という用語がある。機械角とは、ロータの回転角度やホールセンサとステータのなす角度など、機械構造における角度を表現するための角度である。一般的に、機械角θｍは、θｍ＝θｅ÷Ｐｏと表現できる。
また、角度の単位として、「°（度）」又は「ラジアン（ｒａｄ．）」を用いる。「°」を単位とする角度Ｘと、「ラジアン」を単位とする角度Ｙとは、Ｙ（ｒａｄ．）＝Ｘ（°）／１８０×πという公知の式により、相互に変換可能である。
電気角は、ステータのコイルに印加される電圧の位相と関連する角度でもある。従って、以下においては、電気角は、原則として、正弦波の位相を表すときによく使われるラジアンを単位とする角度で主に表現することにする。 Here, the electrical angle in the present embodiment will be described. Generally, the electrical angle in the control of the motor is an angle depending on the number of magnetic poles of the rotor of the motor. That is, the electrical angle is an angle that increases by 360 × the number of pole pairs (the number of magnetic poles / 2) (°) when the rotor makes one revolution. Conversely, when the electrical angle increases by 360 °, the rotor has rotated 1 / pole pair number (number of magnetic poles / 2). In the present embodiment, since the number of magnetic poles is 2 (number of pole pairs: 1), the electrical angle increases by 360 ° while the rotor 17 rotates once. That is, in general, the electrical angle θ e can be expressed as θ e = θ m × P o where the mechanical angle is θ m and the number of pole pairs is Po .
On the other hand, there is a term of mechanical angle with respect to electrical angle. The mechanical angle is an angle for expressing an angle in the mechanical structure, such as a rotation angle of the rotor or an angle formed by the hall sensor and the stator. In general, the mechanical angle θ m can be expressed as θ m = θ e ÷ P o .
Further, “° (degrees)” or “radian (rad.)” Is used as a unit of angle. The angle X having “°” as a unit and the angle Y having “radian” as a unit can be converted into each other by a well-known expression of Y (rad.) = X (°) / 180 × π.
The electrical angle is also the angle associated with the phase of the voltage applied to the stator coils. Accordingly, in the following description, the electrical angle will be expressed mainly in terms of radians, which are often used when representing the phase of a sine wave.

なお、基準電気角推定部３３５における、基準電気角の推定動作（方法）については、後ほど詳しく説明する。   The reference electrical angle estimation operation (method) in the reference electrical angle estimation unit 335 will be described in detail later.

ロータ回転位置推定部３３７は、基準電気角と、インクリメンタル型のエンコーダ１３からの出力とに基づいて、ブラシレスモータのロータ１７の回転位置を推定する。すなわち、ロータ回転位置推定部３３７は、ロータ１７の回転にともなって発生する、インクリメンタル型のエンコーダ１３から出力されたパルス数と、基準電気角とに基づいて、ブラシレスモータのロータ１７の回転位置を推定する。ここで、ロータ１７の回転位置とは、ロータ１７の基準位置からの回転角度である。
また、ロータ回転位置推定部３３７は、基準電気角を基準として、ロータ１７の回転位置を推定する。上記のように、基準電気角は、基準電気角推定部３３５にて推定可能な、制御部３３の内部パラメータとみなすことができる。よって、基準電気角をインクリメンタル型のエンコーダ１３の出力パルスのカウントの基準とすることにより、インクリメンタル型のエンコーダ１３の取り付け位置を厳密に調整して、インクリメンタル型のエンコーダ１３のＺ相のパルス発生タイミングを厳密に決定することなく、ロータ１７の回転位置を精度良く推定できる。
なお、ロータ回転位置推定部３３７による、ロータ１７の回転位置の推定方法については後述する。 The rotor rotational position estimation unit 337 estimates the rotational position of the rotor 17 of the brushless motor based on the reference electrical angle and the output from the incremental encoder 13. That is, the rotor rotational position estimation unit 337 determines the rotational position of the rotor 17 of the brushless motor based on the number of pulses output from the incremental encoder 13 and the reference electrical angle that are generated as the rotor 17 rotates. presume. Here, the rotation position of the rotor 17 is a rotation angle from the reference position of the rotor 17.
The rotor rotational position estimating unit 337 estimates the rotational position of the rotor 17 with reference to the reference electrical angle. As described above, the reference electrical angle can be regarded as an internal parameter of the control unit 33 that can be estimated by the reference electrical angle estimation unit 335. Therefore, by using the reference electrical angle as a reference for counting the output pulses of the incremental encoder 13, the mounting position of the incremental encoder 13 is strictly adjusted, and the Z-phase pulse generation timing of the incremental encoder 13 is adjusted. The rotational position of the rotor 17 can be estimated with high accuracy without strictly determining.
A method for estimating the rotational position of the rotor 17 by the rotor rotational position estimating unit 337 will be described later.

電気角カウンタ３３９は、基準電気角と、インクリメンタル型のエンコーダ１３からの出力に基づいて、電気角のカウントを行う。電気角カウンタ３３９は、電気角が基準電気角となるタイミングにおいて、インクリメンタル型のエンコーダ１３からの出力パルス数のカウントを開始し、基準電気角となるタイミングからのロータ１７の回転量に基づいて発生したインクリメンタル型のエンコーダ１３からの出力パルス数に基づいて、電気角をカウントする。   The electrical angle counter 339 counts electrical angles based on the reference electrical angle and the output from the incremental encoder 13. The electrical angle counter 339 starts counting the number of output pulses from the incremental encoder 13 at the timing when the electrical angle becomes the reference electrical angle, and is generated based on the rotation amount of the rotor 17 from the timing when the electrical angle becomes the reference electrical angle. The electrical angle is counted based on the number of output pulses from the incremental encoder 13.

なお、本実施形態では、電気角カウンタ３３９は、以下のようにして、インクリメンタル型のエンコーダ１３からの出力に基づいて、電気角のカウントを行う。また、インクリメンタル型のエンコーダ１３から出力されるパルス数は、ロータ１７がＣＷ回転するときに増加し、正の値のみを示すものとする。そして、ロータ１７が電気角にて１回転（機械角にて、１／（極対数）回転）したときに出力されるパルス数をＮＭＡＸとし、電気角が基準電気角となったときのパルス数がＮｓであるとする。なお、以下の式において、Ｎｓは、電気角が基準電気角となる毎に更新されるとする。
この時、インクリメンタル型のエンコーダ１３からのパルス数がＮとなったときの電気角カウンタ３３９の電気角のカウント（電気角カウント）は、
ＣＣＷ回転時：φＣＣＷ＝２π×（Ｎｓ−Ｎ）／ＮＭＡＸ（ｒａｄ．）
ＣＷ回転時：φＣＷ＝２π×（ＮＭＡＸ＋Ｎｓ−Ｎ）／ＮＭＡＸ（ｒａｄ．）
となる。
上記の式から分かるように、本実施形態において、ロータ１７がＣＣＷ回転するとき電気角は増加する。なぜなら、ロータ１７がＣＣＷ回転する回転量に従い、インクリメンタル型のエンコーダ１３のパルス数Ｎは減少するからである。そして、電気角が基準電気角となったときのパルス数ＮＳは電気角が基準電気角となる毎に更新されるため、電気角のカウントは２πラジアンになった時点にて０ラジアンにリセットされる。
一方、ロータ１７がＣＷ回転するとき電気角は減少する。そして、電気角のカウントは、０ラジアンになった時点にて２πラジアンにリセットされる。 In the present embodiment, the electrical angle counter 339 counts electrical angles based on the output from the incremental encoder 13 as follows. In addition, the number of pulses output from the incremental encoder 13 increases when the rotor 17 rotates CW and indicates only a positive value. The number of pulses output when the rotor 17 makes one rotation at an electrical angle (1 / (pole pair) rotation at a mechanical angle) is N MAX, and a pulse when the electrical angle becomes a reference electrical angle Let the number be N s . In the following expression, N s is updated every time the electrical angle becomes the reference electrical angle.
At this time, the electrical angle count (electrical angle count) of the electrical angle counter 339 when the number of pulses from the incremental encoder 13 is N is as follows:
During CCW rotation: φ CCW = 2π × (N s −N) / N MAX (rad.)
During CW rotation: φ CW = 2π × (N MAX + N s −N) / N MAX (rad.)
It becomes.
As can be seen from the above equation, in the present embodiment, the electrical angle increases when the rotor 17 rotates CCW. This is because the pulse number N of the incremental encoder 13 decreases with the amount of rotation of the rotor 17 CCW. Then, the reset because the pulse number N S when the electrical angle becomes the reference electrical angle is updated every electrical angle becomes the reference electrical angle, counting the electrical angle is 0 radian in when it becomes 2π radians Is done.
On the other hand, the electrical angle decreases when the rotor 17 rotates CW. The electrical angle count is reset to 2π radians when it reaches 0 radians.

（２）ブラシレスモータの制御装置の動作
２−１．ブラシレスモータの制御装置の動作
次に、本実施形態に係るブラシレスモータの制御装置１００の動作について、図５Ａ〜図５Ｃを用いて説明する。図５Ａは、ブラシレスモータの制御装置１００の基本的な動作を示すフローチャートである。
まず、ブラシレスモータの制御装置１００の始動後、制御装置３及び上位装置５は、ブラシレスモータ１の制御のための各種初期設定を行う（ステップＳ１）。次に、制御装置３は、上位装置５からブラシレスモータ１の制御指令を受信する（ステップＳ２）。 (2) Operation of brushless motor control device 2-1. Operation of Brushless Motor Control Device Next, the operation of the brushless motor control device 100 according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 5A to 5C. FIG. 5A is a flowchart showing the basic operation of the brushless motor control apparatus 100.
First, after starting the brushless motor control device 100, the control device 3 and the host device 5 make various initial settings for controlling the brushless motor 1 (step S1). Next, the control device 3 receives a control command for the brushless motor 1 from the host device 5 (step S2).

制御装置３が、ブラシレスモータ１の駆動開始の制御指令を、上位装置５から受信した場合（ステップＳ３にて「Ｙｅｓ」の場合）、制御装置３は、ブラシレスモータ１の駆動を開始する（ステップＳ４）。制御装置がブラシレスモータ１の駆動開始の制御指令を受信しない場合（ステップＳ３にて「Ｎｏ」の場合）、次のステップに進む。   When the control device 3 receives a control command to start driving the brushless motor 1 from the host device 5 (in the case of “Yes” in Step S3), the control device 3 starts driving the brushless motor 1 (Step S3). S4). If the control device does not receive a control command to start driving the brushless motor 1 (“No” in step S3), the process proceeds to the next step.

また、制御装置３が、制御装置３においてブラシレスモータ１の原点復帰を行うよう要求する制御指令を、上位装置５から受信した場合（ステップＳ５にて「Ｙｅｓ」の場合）、制御装置３は、原点復帰処理を行う（ステップＳ６）。ここで、原点復帰処理とは、ブラシレスモータ１の基準電気角を推定するための処理のことである。原点復帰処理のステップＳ６における、ブラシレスモータ１の基準電気角の推定方法については、後述する。   In addition, when the control device 3 receives a control command for requesting the origin return of the brushless motor 1 in the control device 3 from the host device 5 (in the case of “Yes” in step S5), the control device 3 Origin return processing is performed (step S6). Here, the origin return process is a process for estimating the reference electrical angle of the brushless motor 1. A method of estimating the reference electrical angle of the brushless motor 1 in step S6 of the origin return process will be described later.

そして、制御装置３が、原点復帰の制御指令を上位装置５から受信しない場合（ステップＳ５にて「Ｎｏ」の場合）、制御装置３は、その他、上位装置５から受信したブラシレスモータ１の各種制御指令に基づいて、ブラシレスモータ１の各種制御処理を行う（ステップＳ７）。   When the control device 3 does not receive the control command for returning to the origin from the host device 5 (in the case of “No” in step S5), the control device 3 performs various other operations of the brushless motor 1 received from the host device 5. Based on the control command, various control processes of the brushless motor 1 are performed (step S7).

その後、制御装置３は、上位装置５からブラシレスモータ１の制御を停止する制御指令を受信しない場合（ステップＳ８にて「Ｎｏ」の場合）、前述のステップＳ２に戻る。一方、制御装置３が、上位装置５からブラシレスモータ１の制御を停止する制御指令を受信した場合（ステップＳ８にて「Ｙｅｓ」の場合）、制御装置３は、ブラシレスモータ１の制御を停止する。
すなわち、上位装置５からブラシレスモータ１の制御を停止する制御指令を受信しない限り、制御装置３は、上位装置５からの制御指令を受信し続け、受信した制御指令に基づいた各種処理を実行する。 Thereafter, when the control device 3 does not receive a control command for stopping the control of the brushless motor 1 from the host device 5 (“No” in Step S8), the control device 3 returns to Step S2. On the other hand, when the control device 3 receives a control command for stopping the control of the brushless motor 1 from the host device 5 (“Yes” in step S8), the control device 3 stops the control of the brushless motor 1. .
That is, unless a control command for stopping control of the brushless motor 1 is received from the host device 5, the control device 3 continues to receive the control command from the host device 5 and executes various processes based on the received control command. .

なお、制御装置３は、ブラシレスモータの駆動開始時にステータ１５ａ、１５ｂ、１５ｃのコイルに駆動電圧を印加してロータ１７を回転させて基準電気角を推定するため、ブラシレスモータ１の駆動開始の指令を受信し（ステップＳ３）、ブラシレスモータ１の駆動を開始した（ステップＳ４）後に、原点復帰を行うよう要求する制御指令を送信してもよい（図５ＢのステップＳ４１）。
この場合、制御装置３が、原点復帰を行うよう要求する制御指令を送信するよう、上位装置５に要求してもよいし、制御装置３が、制御装置３自身に原点復帰を行うよう指令してもよい。
これにより、基準電気角推定部３３５は、以降のブラシレスモータ１の制御時に、改めて基準電気角を推定する必要がなくなる。そのため、ブラシレスモータの制御装置１００の計算負荷を減少できる。 The controller 3 applies a drive voltage to the coils of the stators 15a, 15b, and 15c at the start of driving the brushless motor and rotates the rotor 17 to estimate the reference electrical angle. (Step S3), and after starting the driving of the brushless motor 1 (step S4), a control command for requesting the origin return may be transmitted (step S41 in FIG. 5B).
In this case, the control device 3 may request the host device 5 to transmit a control command for requesting the return to origin, or the control device 3 instructs the control device 3 itself to perform the return to origin. May be.
This eliminates the need for the reference electrical angle estimation unit 335 to estimate the reference electrical angle again during the subsequent control of the brushless motor 1. Therefore, the calculation load of the brushless motor control device 100 can be reduced.

また、制御装置３によるブラシレスモータ１の制御において、ブラシレスモータ１のロータ１７の回転位置を推定するロータ回転位置推定ステップＳ７１をさらに有していてもよい（図５Ｃ）。   Moreover, in control of the brushless motor 1 by the control apparatus 3, you may further have rotor rotation position estimation step S71 which estimates the rotation position of the rotor 17 of the brushless motor 1 (FIG. 5C).

ロータ回転位置推定ステップＳ７１においては、制御装置３が、上位装置５からロータ回転位置を推定するよう要求する指令を受信した場合（ステップＳ７１１にて「Ｙｅｓ」の場合）、制御装置３の制御部３３のロータ回転位置推定部３３７が、基準電気角と、インクリメンタル型のエンコーダ１３からの出力とに基づいて、ブラシレスモータ１のロータ１７の回転位置を推定する。具体的には、以下のようにして、ロータ１７の回転位置を推定する（ステップＳ７１２）。   In the rotor rotational position estimation step S71, when the control device 3 receives a command requesting to estimate the rotor rotational position from the host device 5 (in the case of “Yes” in step S711), the control unit of the control device 3 The rotor rotational position estimation unit 337 33 estimates the rotational position of the rotor 17 of the brushless motor 1 based on the reference electrical angle and the output from the incremental encoder 13. Specifically, the rotational position of the rotor 17 is estimated as follows (step S712).

今、ロータ１７が回転することにより、電気角が基準電気角となったタイミングからのインクリメンタル型のエンコーダ１３の出力パルスのカウント数がＮＲとなったとする。そして、ロータ１７が１回転したときにインクリメンタル型のエンコーダ１３から出力されるパルス数をＭＭＡＸとする。
この時、電気角が基準電気角となったタイミングからのロータ１７の回転量θ（°）（機械角）は、θ＝３６０×（ＮＲ％ＭＭＡＸ）／ＭＭＡＸ（°）の式から推定できる。この式において、記号「％」は除算の余りを算出する演算子である。 Now, it is assumed that the count number of output pulses of the incremental encoder 13 from the timing when the electrical angle becomes the reference electrical angle due to the rotation of the rotor 17 becomes N R. The number of pulses output from the incremental encoder 13 when the rotor 17 makes one revolution is M MAX .
At this time, from equation rotation of the rotor 17 from the timing when the electric angle becomes the reference electrical angle theta (°) (mechanical angle), θ = 360 × (N R % M MAX) / M MAX (°) Can be estimated. In this expression, the symbol “%” is an operator for calculating the remainder of division.

そして、任意の基準位置からのロータ１７の回転位置は、電気角が基準電気角となるタイミングにおけるロータ１７の回転位置から、当該任意の基準位置までのなす角度が分かっていれば、上記回転量θと当該角度とを加算、又は、上記回転量θから当該角度を減算することにより、推定できる。なお、当該加算を選択するか減算を選択するかは、ロータ１７の回転方向と、当該角度が、基準電気角に対応する回転位置から（ロータ１７に備えられている回転軸の出力回転軸が伸びる方向から見て）時計回りの方向になす角度であるか、反時計周りの方向になす角度であるか、等に基づいて判断すればよい。   Then, the rotational position of the rotor 17 from an arbitrary reference position can be calculated as long as the angle formed from the rotational position of the rotor 17 at the timing when the electrical angle becomes the reference electrical angle to the arbitrary reference position is known. It can be estimated by adding θ and the angle, or subtracting the angle from the rotation amount θ. Whether to select the addition or the subtraction depends on the rotation direction of the rotor 17 and the rotation angle from the rotation position corresponding to the reference electrical angle (the output rotation axis of the rotation shaft provided in the rotor 17 is It may be determined based on whether the angle is in the clockwise direction (as viewed from the extending direction) or in the counterclockwise direction.

電気角が基準電気角となるタイミングにおけるロータ１７の回転位置から、任意の基準位置までのなす角度は、例えば、当該任意の基準位置からロータ１７が回転を開始してから、ホールセンサ１１ａ、１１ｂ、１１ｃの位置検出信号の立ち上がり、又は、立ち下がりまでの、インクリメンタル型のエンコーダ１３の出力パルスのパルス数を計数することにより算出できる。   The angle formed between the rotational position of the rotor 17 and an arbitrary reference position at the timing when the electrical angle becomes the reference electrical angle is, for example, the Hall sensors 11a and 11b after the rotor 17 starts rotating from the arbitrary reference position. , 11c, the number of output pulses of the incremental encoder 13 until the rise or fall of the position detection signal can be calculated.

このように、基準電気角と、インクリメンタル型のエンコーダ１３からの出力に基づいて、ロータ１７の回転位置を推定することにより、インクリメンタル型のエンコーダ１３をブラシレスモータ１に取り付ける際に、インクリメンタル型のエンコーダ１３の取り付け位置を厳密に調整してインクリメンタル型のエンコーダ１３のＺ相の位置を厳密に決定することなく、ロータ１７の回転位置を精度良く推定できる。
また、ロータ１７の回転位置を推定するための基準位置は、インクリメンタル型のエンコーダ１３のＺ相の位置によらず、任意に決定できる。すなわち、ブラシレスモータ１の出力回転軸にインクリメンタル型のエンコーダ１３を取り付け、Ｚ相の位置を決定し、制御対象負荷を取り付けた後であっても、当該基準位置を任意に決定できる。 As described above, when the incremental encoder 13 is attached to the brushless motor 1 by estimating the rotational position of the rotor 17 based on the reference electrical angle and the output from the incremental encoder 13, the incremental encoder is used. The rotational position of the rotor 17 can be accurately estimated without strictly adjusting the attachment position of the encoder 13 and precisely determining the Z-phase position of the incremental encoder 13.
The reference position for estimating the rotational position of the rotor 17 can be arbitrarily determined regardless of the Z-phase position of the incremental encoder 13. That is, even after the incremental encoder 13 is attached to the output rotation shaft of the brushless motor 1, the Z-phase position is determined, and the load to be controlled is attached, the reference position can be arbitrarily determined.

２−２．基準電気角推定方法
次に、原点復帰処理（ステップＳ６）における、基準電気角の推定方法について説明する。ここでは、まず、ブラシレスモータ１のロータ１７の回転中における、ロータ１７の回転位置（機械角）、ホールセンサ１１ａ、１１ｂ、１１ｃの位置検出信号、ステータ１５ａ、１５ｂ、１５ｃのコイルに印加する電圧、及び電気角カウンタ３３９が示す電気角の値の関係について説明する。そして、基準電気角の推定方法について説明する。その後、本実施形態における原点復帰処理（ステップＳ６）における具体的な処理の流れを説明する。 2-2. Reference Electrical Angle Estimation Method Next, a reference electrical angle estimation method in the origin return process (step S6) will be described. Here, first, during the rotation of the rotor 17 of the brushless motor 1, the rotational position (mechanical angle) of the rotor 17, the position detection signals of the hall sensors 11a, 11b, and 11c, and the voltages applied to the coils of the stators 15a, 15b, and 15c. The relationship between the electrical angle values indicated by the electrical angle counter 339 will be described. A reference electrical angle estimation method will be described. Thereafter, a specific processing flow in the origin return processing (step S6) in the present embodiment will be described.

２−２−１．ロータ回転中の、位置検出信号、ステータのコイルに印加する電圧、及び電気角カウンタの変化
まず、ロータ１７回転中の、位置検出信号、ステータのコイルに印加する電圧、及び電気角カウンタの変化を、図６Ａ〜図７Ｂを用いて説明する。図６Ａ〜図７Ｂを用いた以後の説明においては、ホールセンサ１１ａから出力されるＵ相の位置検出信号（ＨＵ）の変化、Ｕ相ステータ１５ａへの印加電圧の変化、及びＵ相ステータ１５ａのための電気角カウンタの変化を示すこととする。図６Ａ及び図７Ａにおいて、図中右下の白丸の中心に黒点を付した印は、ロータ１７の出力回転軸が紙面から手前に向かう方向に延びていることを示している。
そして、Ｕ相ステータ１５ａのコイルには、正弦波電圧が印加されるものとし、Ｕ相ステータ１５ａのコイルに正の電圧が印加されたときに、Ｕ相ステータ１５ａのロータ１７に面した側がＮ極に励磁されるものとする。また、Ｕ相ステータ１５ａのコイルに印加される正弦波電圧の位相が２π×ｎ（ｎ：整数）となるときに、電気角が基準電気角になるものとする。 2-2-1. Changes in position detection signal, voltage applied to stator coil, and electrical angle counter during rotor rotation First, changes in position detection signal, voltage applied to stator coil, and electrical angle counter during rotation of rotor 17 This will be described with reference to FIGS. 6A to 7B. In the following description using FIGS. 6A to 7B, the change in the U-phase position detection signal (H U ) output from the Hall sensor 11a, the change in the applied voltage to the U-phase stator 15a, and the U-phase stator 15a. Let us show the change of the electrical angle counter for. 6A and 7A, a mark with a black dot at the center of the white circle at the lower right in the drawing indicates that the output rotation shaft of the rotor 17 extends in the direction from the paper surface toward the front.
A sine wave voltage is applied to the coil of the U-phase stator 15a, and when a positive voltage is applied to the coil of the U-phase stator 15a, the side facing the rotor 17 of the U-phase stator 15a is N It shall be excited to the pole. In addition, when the phase of the sine wave voltage applied to the coil of the U-phase stator 15a is 2π × n (n: integer), the electrical angle is the reference electrical angle.

また、ロータ１７の円周上の三角印は、ロータ１７の磁極の境界線上にあり、ロータ１７の中心から当該三角印に向かう方向を１２時方向とした場合、当該磁極の境界線から反時計回り側のロータ１７の磁極がＳ極、時計回り側のロータ１７の磁極がＮ極となっているものとする。さらに、図６Ａ及び図７Ａにおいて、ロータ１７の中心から、磁極の境界線に沿って、Ｕ相ステータ１５ａに向かう方向を１２時方向としたときに、ロータ１７の円周上に付された当該三角印の先端が、９時方向（反時計回りに９０°）を向いている時を、ロータ１７の回転位置の０°とする。
また、ロータ１７の回転位置が０°の時に、インクリメンタル型のエンコーダ１３のパルス数がＮ０になったとする。さらに、ロータ１７が１回転したとき、インクリメンタル型のエンコーダ１３から出力されるパルス数はＮＭＡＸであるとする。
上記の仮定は、以下の説明を明確に分かり易くするために設けた仮定であり、上記の仮定以外の任意の仮定を設定してもよい。特に、ホールセンサ１１ａは、他のホールセンサ１１ｂ又は１１ｃに、Ｕ相ステータ１５ａは、Ｖ相ステータ１５ｂ又はＷ相ステータ１５ｃに置き換わっていてもよい。
以下、ロータ１７がＣＣＷ回転した場合、及び、ＣＷ回転した場合に分けて、ロータ１７回転中の、Ｕ相の位置検出信号ＨＵ、Ｕ相ステータ１５ａのコイルに印加する電圧（Ｕ相ステータ１５ａの印加電圧とも言う）、及び電気角カウンタ３３９の電気角カウントの変化について説明する。 Further, the triangular mark on the circumference of the rotor 17 is on the boundary line of the magnetic pole of the rotor 17, and when the direction from the center of the rotor 17 to the triangular mark is 12 o'clock, the counterclockwise direction from the boundary line of the magnetic pole It is assumed that the magnetic pole of the rotor 17 on the rotating side is the S pole and the magnetic pole of the rotor 17 on the clockwise side is the N pole. Further, in FIGS. 6A and 7A, when the direction from the center of the rotor 17 toward the U-phase stator 15a along the boundary line of the magnetic pole is set to the 12 o'clock direction, The time when the tip of the triangle mark is oriented in the 9 o'clock direction (90 ° counterclockwise) is defined as 0 ° of the rotational position of the rotor 17.
It is assumed that the number of pulses of the incremental encoder 13 becomes N 0 when the rotational position of the rotor 17 is 0 °. Furthermore, it is assumed that the number of pulses output from the incremental encoder 13 when the rotor 17 makes one rotation is N MAX .
The above assumption is an assumption provided to make the following description clearly understandable, and any assumption other than the above assumption may be set. In particular, the hall sensor 11a may be replaced with another hall sensor 11b or 11c, and the U-phase stator 15a may be replaced with a V-phase stator 15b or a W-phase stator 15c.
Hereinafter, the U-phase position detection signal H U during rotation of the rotor 17 and the voltage applied to the coil of the U-phase stator 15a (U-phase stator 15a) are divided into cases where the rotor 17 rotates CCW and CW. The change in the electrical angle count of the electrical angle counter 339 will be described.

（ｉ）ロータがＣＣＷ回転するとき
まず、図２に示す構造を有するブラシレスモータ１のロータ１７がＣＣＷ回転にて１回転するときの、ロータ１７の回転位置（機械角）、Ｕ相の位置検出信号ＨＵ、Ｕ相ステータ１５ａのコイルに印加する電圧、及び電気角カウントの関係を、図６Ａ及び図６Ｂを用いて説明する。図６Ａは、ブラシレスモータ１のロータ１７が、ＣＣＷ回転にて１回転する際の、ロータ１７の磁極の位置の状態を模式的に示す図である。図６Ｂは、ロータ１７がＣＣＷ回転にて１回転するときの、ロータ１７の回転位置（機械角）、Ｕ相の位置検出信号Ｈｕ、Ｕ相ステータ１５ａの印加電圧、及び電気角カウントの関係を経時的に示した図である。 (I) When the rotor rotates CCW First, the rotational position (mechanical angle) of the rotor 17 and the U-phase position detection when the rotor 17 of the brushless motor 1 having the structure shown in FIG. The relationship between the signal H U , the voltage applied to the coil of the U-phase stator 15a, and the electrical angle count will be described with reference to FIGS. 6A and 6B. FIG. 6A is a diagram schematically showing the state of the magnetic pole position of the rotor 17 when the rotor 17 of the brushless motor 1 makes one rotation by CCW rotation. FIG. 6B shows the relationship between the rotational position (mechanical angle) of the rotor 17, the U-phase position detection signal H u , the applied voltage of the U-phase stator 15 a, and the electrical angle count when the rotor 17 rotates once by CCW rotation. FIG.

ロータ１７の回転位置が０°（図６Ａの（０））のとき、ホールセンサ１１ａの検出面は、ロータ１７のＮ極に面している。そのため、図６Ｂに示すように、ロータ１７の回転位置が０°のとき、ホールセンサ１１ａの位置検出信号（Ｕ相の位置検出信号Ｈｕ）は、正の電圧となる。一方、ロータ１７のＮ極とＵ相ステータ１５ａとが正対している。この時、Ｕ相ステータ１５ａの印加電圧は０（Ｖ）となる。
なお、後述するように、ロータ１７の回転位置が０°の時、Ｕ相ステータ１５ａの印加電圧の位相は０ラジアンとなる。従って、ロータ１７の回転位置が０°の時の電気角が基準電気角となる。そして、上述のＣＣＷ回転時の電気カウントを表す式φＣＣＷ＝２π×（Ｎｓ−Ｎ）／ＮＭＡＸにおいて、Ｎｓ＝Ｎ０となる。なぜなら、Ｎｓは、電気角が基準電気角となるときのインクリメンタル型のエンコーダ１３から出力されたパルス数であるからである。
また、ロータ１７の回転位置が０°の時、インクリメンタル型のエンコーダ１３から出力されたパルス数はＮ０である。従って、上記のＣＣＷ回転時の電気カウントを表す式において、Ｎ＝Ｎ０となっている。よって、電気角カウントφＣＣＷは０ラジアンとなる。 When the rotational position of the rotor 17 is 0 ° ((0) in FIG. 6A), the detection surface of the Hall sensor 11a faces the N pole of the rotor 17. Therefore, as shown in FIG. 6B, when the rotational position of the rotor 17 is 0 °, the position detection signal (the U-phase position detection signal H u ) of the Hall sensor 11a becomes a positive voltage. On the other hand, the N pole of the rotor 17 and the U-phase stator 15a face each other. At this time, the applied voltage of the U-phase stator 15a is 0 (V).
As will be described later, when the rotational position of the rotor 17 is 0 °, the phase of the voltage applied to the U-phase stator 15a is 0 radians. Accordingly, the electrical angle when the rotational position of the rotor 17 is 0 ° becomes the reference electrical angle. Then, in the above expression φ CCW = 2π × (N s −N) / N MAX representing the electric count during CCW rotation, N s = N 0 . This is because N s is the number of pulses output from the incremental encoder 13 when the electrical angle becomes the reference electrical angle.
When the rotational position of the rotor 17 is 0 °, the number of pulses output from the incremental encoder 13 is N 0 . Therefore, N = N 0 in the above-described equation representing the electric count during CCW rotation. Therefore, the electrical angle count φ CCW is 0 radians.

ロータ１７の回転位置が−９０°（図６Ａの（１））になったとき、Ｕ相ステータ１５ａとロータ１７の磁極の境界線とが正対する。そして、ロータ１７の中心から、磁極の境界線に沿って、Ｕ相ステータ１５ａへ向かう方向を１２時方向とした場合、反時計回り側にロータ１７のＮ極が、時計回り側にロータ１７のＳ極が存在する。この状態において、ロータ１７をＣＣＷ回転させるためには、Ｕ相ステータ１５ａのロータ１７に面する側にＮ極を発生させる。なぜなら、Ｕ相ステータ１５ａのロータ１７に面する側にＮ極を発生させると、Ｕ相ステータ１５ａとロータ１７のＮ極側との間には斥力が働き、Ｕ相ステータ１５ａとロータ１７のＳ極側との間には引力が働くからである。そして、ロータ１７はＣＣＷ回転しようとする力を受けるからである。従って、このとき、Ｕ相ステータ１５ａには正の最大印加電圧ＶＵが印加される（図６Ｂ）。
図６Ｂにも示すとおり、ＣＣＷ回転時において、ロータ１７の回転位置が０°から−９０°に変化したとき、Ｕ相ステータ１５ａのコイルに印加される電圧は、０（Ｖ）から最大値（ＶＵ（Ｖ））へ増加している。この場合、Ｕ相ステータ１５ａの印加電圧の位相は０ラジアンからπ／２へと変化する。よって、ロータ１７の回転位置が０°の時、Ｕ相ステータ１５ａの印加電圧の位相は０ラジアンである。そして、ロータ１７の回転位置が−９０°のとき、Ｕ相ステータ１５ａの印加電圧の位相はπ／２ラジアンである。
また、ロータ１７の回転位置が−９０°のとき、インクリメンタル型のエンコーダ１３が出力するパルス数Ｎは、Ｎ＝Ｎ０−（９０°／３６０°）×ＮＭＡＸとなっている。したがって、φＣＣＷ＝２π×（Ｎｓ−Ｎ）／ＮＭＡＸの式から、ロータ１７の回転位置が−９０°のときの電気角カウントφＣＣＷは、π／２ラジアンとなる。
なお、図６Ａの（１）〜（６）において、回転位置が負値となっているのは、ロータ１７がＣＣＷ回転（反時計回り）していることを示している。すなわち、ＣＷ回転が正方向の回転である。しかし、これに限られず、図６Ａの（１）〜（６）において、回転位置を正値として表現してもよい。この場合、ＣＣＷ回転が正方向の回転とする。 When the rotational position of the rotor 17 is −90 ° ((1) in FIG. 6A), the U-phase stator 15a and the boundary line between the magnetic poles of the rotor 17 face each other. When the direction from the center of the rotor 17 toward the U-phase stator 15a along the magnetic pole boundary is 12 o'clock, the N pole of the rotor 17 is counterclockwise and the rotor 17 is clockwise. S pole exists. In this state, in order to rotate the rotor 17 CCW, the N pole is generated on the side of the U-phase stator 15a facing the rotor 17. This is because, if an N pole is generated on the side of the U-phase stator 15a facing the rotor 17, a repulsive force acts between the U-phase stator 15a and the N-pole side of the rotor 17, and the S phase of the U-phase stator 15a and the rotor 17 is increased. This is because attraction works between the pole side. This is because the rotor 17 receives a force for CCW rotation. Therefore, at this time, the positive maximum applied voltage VU is applied to the U-phase stator 15a (FIG. 6B).
As shown in FIG. 6B, when the rotational position of the rotor 17 changes from 0 ° to −90 ° during CCW rotation, the voltage applied to the coil of the U-phase stator 15a is from 0 (V) to the maximum value ( V U (V)). In this case, the phase of the applied voltage of the U-phase stator 15a changes from 0 radians to π / 2. Therefore, when the rotational position of the rotor 17 is 0 °, the phase of the voltage applied to the U-phase stator 15a is 0 radians. When the rotational position of the rotor 17 is −90 °, the phase of the voltage applied to the U-phase stator 15a is π / 2 radians.
When the rotational position of the rotor 17 is −90 °, the number of pulses N output from the incremental encoder 13 is N = N 0 − (90 ° / 360 °) × N MAX . Therefore, from the equation φ CCW = 2π × (N s −N) / N MAX , the electrical angle count φ CCW when the rotational position of the rotor 17 is −90 ° is π / 2 radians.
In (1) to (6) of FIG. 6A, the negative value of the rotational position indicates that the rotor 17 is rotating CCW (counterclockwise). That is, CW rotation is rotation in the positive direction. However, the present invention is not limited to this, and the rotational position may be expressed as a positive value in (1) to (6) of FIG. 6A. In this case, the CCW rotation is a positive rotation.

ロータ１７の回転位置が−１５０°（図６Ａの（２））のとき、ホールセンサ１１ａの検出面と、ロータ１７の磁極の境界線が正対する。このとき、ロータ１７の中心から、磁極の境界線に沿って、ホールセンサ１１ａの検出面へ向かう方向から見て、磁極の境界線から反時計回り側にＮ極が存在し、時計回り側にＳ極が存在する。従って、磁極の境界線がホールセンサ１１ａの検出面をＣＣＷ回転にて通過すると、図６Ｂに示すように、Ｕ相の位置検出信号Ｈｕが正の電圧から負の電圧へと変化する。すなわち、Ｕ相の位置検出信号Ｈｕの立ち下がりが発生する。
このとき、インクリメンタル型のエンコーダ１３が出力するパルス数Ｎは、Ｎ＝Ｎ０−（１５０°／３６０°）×ＮＭＡＸとなっている。したがって、φＣＣＷ＝２π×（Ｎｓ−Ｎ）／ＮＭＡＸの式から、ロータ１７の回転位置が−１５０°のときの電気角カウントφＣＣＷは、５π／６ラジアンとなる。 When the rotational position of the rotor 17 is −150 ° ((2) in FIG. 6A), the detection surface of the Hall sensor 11a and the boundary line between the magnetic poles of the rotor 17 face each other. At this time, as viewed from the center of the rotor 17 along the magnetic pole boundary line toward the detection surface of the Hall sensor 11a, there is an N pole on the counterclockwise side from the magnetic pole boundary line, and on the clockwise side. S pole exists. Therefore, when the boundary line of the magnetic pole passes through the detection surface of the Hall sensor 11a by CCW rotation, the U-phase position detection signal Hu changes from a positive voltage to a negative voltage as shown in FIG. 6B. That is, the U-phase position detection signal Hu falls.
At this time, the pulse number N output from the incremental encoder 13 is N = N 0 − (150 ° / 360 °) × N MAX . Therefore, from the formula φ CCW = 2π × (N s −N) / N MAX , the electrical angle count φ CCW when the rotational position of the rotor 17 is −150 ° is 5π / 6 radians.

ロータ１７の回転位置が−１８０°（図６Ａの（３））のとき、Ｕ相ステータ１５ａとロータ１７のＳ極が正対している。この時、Ｕ相ステータ１５ａの印加電圧は０（Ｖ）となる。そして、ロータ１７の回転位置が−９０°から−１８０°に変化するときに、Ｕ相ステータ１５ａのコイルに印加される電圧は、最大値（ＶＵ（Ｖ））から０（Ｖ）へと変化している。従って、ロータ１７の回転位置が−１８０°のとき、Ｕ相ステータ１５ａの印加電圧の位相はπラジアンとなる。
また、このとき、インクリメンタル型のエンコーダ１３が出力するパルス数Ｎは、Ｎ＝Ｎ０−（１８０°／３６０°）×ＮＭＡＸとなっている。したがって、φＣＣＷ＝２π×（Ｎｓ−Ｎ）／ＮＭＡＸの式から、ロータ１７の回転位置が−１８０°のときの電気角カウントφＣＣＷは、πラジアンとなる。 When the rotational position of the rotor 17 is −180 ° ((3) in FIG. 6A), the U-phase stator 15a and the S pole of the rotor 17 are facing each other. At this time, the applied voltage of the U-phase stator 15a is 0 (V). When the rotational position of the rotor 17 changes from −90 ° to −180 °, the voltage applied to the coil of the U-phase stator 15a changes from the maximum value (V U (V)) to 0 (V). It has changed. Therefore, when the rotational position of the rotor 17 is −180 °, the phase of the voltage applied to the U-phase stator 15a is π radians.
At this time, the pulse number N output from the incremental encoder 13 is N = N 0 − (180 ° / 360 °) × N MAX . Therefore, from the formula φ CCW = 2π × (N s −N) / N MAX , the electrical angle count φ CCW when the rotational position of the rotor 17 is −180 ° is π radians.

ロータ１７の回転位置が−２７０°（図６Ａの（４））のとき、Ｕ相ステータ１５ａとロータ１７の磁極の境界線とが正対する。この時、ロータ１７の中心から、磁極の境界線に沿って、Ｕ相ステータ１５ａへ向かう方向を１２時方向とした場合、反時計回り側にロータ１７のＳ極が、時計回り側にロータ１７のＮ極が存在する。この状態において、ロータ１７をＣＣＷ回転させるためには、Ｕ相ステータ１５ａのロータ１７に面する側にＳ極を発生させる。なぜなら、Ｕ相ステータ１５ａのロータ１７に面する側にＳ極を発生させると、Ｕ相ステータ１５ａとロータ１７のＳ極側との間には斥力が働き、Ｕ相ステータ１５ａとロータ１７のＮ極側との間には引力が働くからである。そして、ロータ１７はＣＣＷ回転しようとする力を受けるからである。従って、このとき、Ｕ相ステータ１５ａには負の最小印加電圧−ＶＵが印加される（図６Ｂ）。
このとき、Ｕ相ステータ１５ａの印加電圧の位相は３π／２ラジアンである。また、このとき、インクリメンタル型のエンコーダ１３が出力するパルス数Ｎは、Ｎ＝Ｎ０−（２７０°／３６０°）×ＮＭＡＸとなっている。したがって、φＣＣＷ＝２π×（Ｎｓ−Ｎ）／ＮＭＡＸの式から、ロータ１７の回転位置が−２７０°のときの電気角カウントφＣＣＷは、３π／２ラジアンとなる。 When the rotational position of the rotor 17 is −270 ° ((4) in FIG. 6A), the U-phase stator 15a and the boundary line between the magnetic poles of the rotor 17 face each other. At this time, when the direction from the center of the rotor 17 toward the U-phase stator 15a along the magnetic pole boundary is 12 o'clock, the south pole of the rotor 17 is counterclockwise and the rotor 17 is clockwise. N poles exist. In this state, in order to rotate the rotor 17 in the CCW direction, an S pole is generated on the side facing the rotor 17 of the U-phase stator 15a. This is because if the S pole is generated on the side facing the rotor 17 of the U-phase stator 15a, a repulsive force acts between the U-phase stator 15a and the S pole side of the rotor 17, and the N of the U-phase stator 15a and the rotor 17 This is because attraction works between the pole side. This is because the rotor 17 receives a force for CCW rotation. Therefore, at this time, the negative minimum applied voltage -V U is applied to the U-phase stator 15a (FIG. 6B).
At this time, the phase of the voltage applied to the U-phase stator 15a is 3π / 2 radians. At this time, the number N of pulses output from the incremental encoder 13 is N = N 0 − (270 ° / 360 °) × N MAX . Therefore, from the formula φ CCW = 2π × (N s −N) / N MAX , the electrical angle count φ CCW when the rotational position of the rotor 17 is −270 ° is 3π / 2 radians.

ロータ１７の回転位置が−３３０°（図６Ａの（５））のとき、ホールセンサ１１ａの検出面と、ロータ１７の磁極の境界線が正対する。このとき、ロータ１７の中心から、磁極の境界線に沿って、ホールセンサ１１ａの検出面へ向かう方向から見て、磁極の境界線から反時計回り側にＳ極が存在し、時計回り側にＮ極が存在する。従って、磁極の境界線がホールセンサ１１ａの検出面をＣＣＷ回転にて通過すると、図６Ｂに示すように、Ｕ相の位置検出信号Ｈｕが負の電圧から正の電圧へと変化する。すなわち、Ｕ相の位置検出信号Ｈｕの立ち上がりが発生する。
この時、インクリメンタル型のエンコーダ１３が出力するパルス数Ｎは、Ｎ＝Ｎ０−（３３０°／３６０°）×ＮＭＡＸとなっている。したがって、φＣＣＷ＝２π×（Ｎｓ−Ｎ）／ＮＭＡＸの式から、ロータ１７の回転位置が−３３０°のときの電気角カウントφＣＣＷは、１１π／６ラジアンとなる。 When the rotational position of the rotor 17 is −330 ° ((5) in FIG. 6A), the detection surface of the Hall sensor 11a and the boundary line between the magnetic poles of the rotor 17 face each other. At this time, the S pole exists counterclockwise from the boundary line of the magnetic pole when viewed from the center of the rotor 17 along the boundary line of the magnetic pole toward the detection surface of the Hall sensor 11a. There are N poles. Therefore, when the boundary line of the magnetic pole passes through the detection surface of the Hall sensor 11a by CCW rotation, the U-phase position detection signal Hu changes from a negative voltage to a positive voltage as shown in FIG. 6B. That is, the U-phase position detection signal Hu rises.
At this time, the pulse number N output from the incremental encoder 13 is N = N 0 − (330 ° / 360 °) × N MAX . Therefore, from the formula φ CCW = 2π × (N s −N) / N MAX , the electrical angle count φ CCW when the rotational position of the rotor 17 is −330 ° is 11π / 6 radians.

ロータ１７の回転位置が−３６０°（図６Ａの（６））のとき、ロータ１７の磁極の位置関係は、回転位置が０°の時と同じになる。この時、インクリメンタル型のエンコーダ１３が出力するパルス数Ｎは、Ｎ＝Ｎ０−（３６０°／３６０°）×ＮＭＡＸ＝Ｎ０−ＮＭＡＸとなっている。したがって、φＣＣＷ＝２π×（Ｎｓ−Ｎ）／ＮＭＡＸの式から、ロータ１７の回転位置が−３６０°のときの電気角カウントφＣＣＷは、２πラジアンとなる。
そして、この時、電気カウントが２πラジアンとなっているので、電気カウンタ３３９は、φＣＣＷ＝２π×（Ｎｓ−Ｎ）／ＮＭＡＸの式のＮｓを、Ｎ０からＮ０−ＮＭＡＸに更新する。これにより、電気カウントφＣＣＷは０ラジアンとなる。 When the rotational position of the rotor 17 is −360 ° ((6) in FIG. 6A), the positional relationship of the magnetic poles of the rotor 17 is the same as when the rotational position is 0 °. At this time, the pulse number N output from the incremental encoder 13 is N = N 0 − (360 ° / 360 °) × N MAX = N 0 −N MAX . Therefore, from the formula φ CCW = 2π × (N s −N) / N MAX , the electrical angle count φ CCW when the rotational position of the rotor 17 is −360 ° is 2π radians.
At this time, since the electric count is in the 2 [pi radians, electrical counter 339, φ CCW = 2π × (N s -N) / N the equation N s of MAX, from N 0 N 0 -N MAX Update to As a result, the electric count φ CCW becomes 0 radians.

（ｉｉ）ロータがＣＷ回転するとき
次に、ブラシレスモータ１のロータ１７が、ＣＷ（時計回り）回転にて１回転するときの、ロータ１７の回転位置（機械角）、Ｕ相の位置検出信号ＨＵ、Ｕ相ステータ１５ａの印加電圧、及び（Ｕ相ステータ１５ａの）電気角カウンタ３３９が示す電気角の値の関係を、図７Ａ及び図７Ｂを用いて説明する。図７Ａは、ブラシレスモータ１のロータ１７が、ＣＷ回転にて１回転する際の、ロータ１７の磁極の位置の状態を模式的に示す図である。図７Ｂは、ＣＷ回転にて１回転するときの、ロータ１７の回転位置（機械角）、Ｕ相の位置検出信号Ｈｕ、Ｕ相ステータ１５ａの印加電圧、及び電気角カウンタ３３９の電気角カウントの関係を経時的に示した図である。 (Ii) When the rotor rotates CW Next, the rotation position (mechanical angle) of the rotor 17 and the U-phase position detection signal when the rotor 17 of the brushless motor 1 rotates once by CW (clockwise) rotation. A relationship between H U , an applied voltage of the U-phase stator 15a, and an electrical angle value indicated by the electrical angle counter 339 (of the U-phase stator 15a) will be described with reference to FIGS. 7A and 7B. FIG. 7A is a diagram schematically showing the state of the magnetic pole position of the rotor 17 when the rotor 17 of the brushless motor 1 rotates once by CW rotation. FIG. 7B shows the rotation position (mechanical angle) of the rotor 17, the U-phase position detection signal H u , the applied voltage of the U-phase stator 15 a, and the electrical angle count of the electrical angle counter 339 when rotating once by CW rotation. It is the figure which showed this relationship with time.

ロータ１７の回転位置が０°（図７Ａの（０））のとき、上述のＣＣＷ回転のときと同様、Ｕ相の位置検出信号ＨＵは正の電圧となっており、Ｕ相ステータ１５ａの印加電圧は０（Ｖ）となる。なお、後述するように、このときのＵ相ステータ１５ａの印加電圧の位相は０ラジアンとなる。従って、ロータ１７の回転位置が０°のときの電気角が基準電気角となる。そして、上述のＣＷ回転時の電気カウントを表す式φＣＷ＝２π×（ＮＭＡＸ＋Ｎｓ−Ｎ）／ＮＭＡＸにおいて、Ｎｓ＝Ｎ０となる。
この時、φＣＷ＝２π×（ＮＭＡＸ＋Ｎｓ−Ｎ）／ＮＭＡＸの式、及びＮ＝Ｎ０であることから、ロータ１７の回転位置が０°の時の電気角カウントφＣＷは２πラジアンとなる。 When the rotational position of the rotor 17 is 0 ° ((0) in FIG. 7A), the U-phase position detection signal H U is a positive voltage, as in the above-described CCW rotation, and the U-phase stator 15a The applied voltage is 0 (V). As will be described later, the phase of the voltage applied to the U-phase stator 15a at this time is 0 radians. Therefore, the electrical angle when the rotational position of the rotor 17 is 0 ° is the reference electrical angle. Then, in the above expression φ CW = 2π × (N MAX + N s −N) / N MAX representing the electric count during CW rotation, N s = N 0 .
At this time, since φ CW = 2π × (N MAX + N s −N) / N MAX and N = N 0 , the electrical angle count φ CW when the rotational position of the rotor 17 is 0 ° is 2π. Become radians.

ロータ１７の回転位置が３０°（図７Ａの（１））のとき、ホールセンサ１１ａの検出面と、ロータ１７の磁極の境界線が正対する。このとき、ロータ１７の中心から、磁極の境界線に沿って、ホールセンサ１１ａの検出面に向かう方向を１２時方向とした場合、磁極の境界線から反時計回り側にＳ極が存在し、時計回りにＮ極が存在する。従って、ロータ１７の磁極の境界線が、ホールセンサ１１ａの検出面をＣＷ回転にて通過すると、図７Ｂに示すように、Ｕ相の位置検出信号Ｈｕが正の電圧から負の電圧へと変化する。すなわち、Ｕ相の位置検出信号Ｈｕの立ち下がりが発生する。
この時、インクリメンタル型のエンコーダ１３が出力するパルス数Ｎは、Ｎ＝Ｎ０＋（３０°／３６０°）×ＮＭＡＸとなっている。したがって、φＣＷ＝２π×（ＮＭＡＸ＋Ｎｓ−Ｎ）／ＮＭＡＸの式から、ロータ１７の回転位置が３０°のときの電気角カウントφＣＷは、１１π／６ラジアンとなる。
なお、図７Ａの（１）〜（６）において、回転位置が正値となっているのは、ロータ１７がＣＷ回転（時計回り）していることを示している。すなわち、ＣＷ回転が正方向の回転である。一方、ＣＣＷ回転を正方向の回転とした場合は、図７Ａの（１）〜（６）の回転位置は負値として表現される。 When the rotational position of the rotor 17 is 30 ° ((1) in FIG. 7A), the detection surface of the Hall sensor 11a and the boundary line between the magnetic poles of the rotor 17 face each other. At this time, when the direction from the center of the rotor 17 to the detection surface of the Hall sensor 11a along the boundary line of the magnetic pole is 12 o'clock, the S pole exists counterclockwise from the boundary line of the magnetic pole, There is an N pole in the clockwise direction. Therefore, when the boundary line of the magnetic pole of the rotor 17 passes through the detection surface of the Hall sensor 11a by CW rotation, the U-phase position detection signal Hu is changed from a positive voltage to a negative voltage as shown in FIG. 7B. Change. That is, the U-phase position detection signal Hu falls.
At this time, the pulse number N output from the incremental encoder 13 is N = N 0 + (30 ° / 360 °) × N MAX . Therefore, from the formula φ CW = 2π × (N MAX + N s −N) / N MAX , the electrical angle count φ CW when the rotational position of the rotor 17 is 30 ° is 11π / 6 radians.
In (1) to (6) of FIG. 7A, the rotational position being a positive value indicates that the rotor 17 is rotating CW (clockwise). That is, CW rotation is rotation in the positive direction. On the other hand, when the CCW rotation is a positive rotation, the rotation positions (1) to (6) in FIG. 7A are expressed as negative values.

ロータ１７の回転位置が９０°（図７Ａの（２））のとき、Ｕ相ステータ１５ａとロータ１７の磁極の境界線とが正対する。この時、ロータ１７の中心から、磁極の境界線に沿って、Ｕ相ステータ１５ａに向かう方向を１２時方向とした場合、反時計回り側にロータ１７のＳ極が、時計回り側にロータ１７のＮ極が存在する。この状態において、ロータ１７をＣＷ回転させるためには、Ｕ相ステータ１５ａのロータ１７に面する側にＮ極を発生させる。なぜなら、Ｕ相ステータ１５ａのロータ１７に面する側にＮ極を発生させると、Ｕ相ステータ１５ａとロータ１７のＳ極側との間には引力が働き、Ｕ相ステータ１５ａとロータ１７のＮ極側との間には斥力が働くからである。そして、ロータ１７はＣＷ回転しようとする力を受けるからである。従って、このとき、Ｕ相ステータ１５ａには最大印加電圧ＶＵが印加される（図７Ｂ）。
ここで、ロータ１７の回転位置が０°から９０°へＣＷ回転したときに、Ｕ相ステータ１５ａの印加電圧は、０（Ｖ）からＶＵ（Ｖ）（最大値）に変化している。従って、Ｕ相ステータ１５ａの印加電圧の位相は、０ラジアンからπ／２ラジアンへ変化している。よって、ＣＷ回転時、ロータ１７の回転位置が０°のときにＵ相ステータ１５ａの印加電圧の位相は０ラジアンとなり、ロータ１７の回転位置が９０°の時にＵ相ステータ１５ａの印加電圧の位相がπ／２ラジアンとなる。
この時、インクリメンタル型のエンコーダ１３が出力するパルス数Ｎは、Ｎ＝Ｎ０＋（９０°／３６０°）×ＮＭＡＸとなっている。したがって、φＣＷ＝２π×（ＮＭＡＸ＋Ｎｓ−Ｎ）／ＮＭＡＸの式から、ロータ１７の回転位置が９０°のときの電気角カウントφＣＷは、３π／２ラジアンとなる。 When the rotational position of the rotor 17 is 90 ° ((2) in FIG. 7A), the U-phase stator 15a and the boundary line between the magnetic poles of the rotor 17 face each other. At this time, when the direction from the center of the rotor 17 toward the U-phase stator 15a along the magnetic pole boundary is 12 o'clock, the S pole of the rotor 17 is counterclockwise and the rotor 17 is clockwise. N poles exist. In this state, in order to perform the CW rotation of the rotor 17, the N pole is generated on the side of the U-phase stator 15 a facing the rotor 17. This is because if an N pole is generated on the side facing the rotor 17 of the U-phase stator 15a, an attractive force acts between the U-phase stator 15a and the S pole side of the rotor 17, and the N-phase of the U-phase stator 15a and the rotor 17 This is because repulsive force works between the poles. This is because the rotor 17 receives a force for CW rotation. Therefore, at this time, the maximum applied voltage V U is applied to the U-phase stator 15a (FIG. 7B).
Here, when the rotational position of the rotor 17 rotates CW from 0 ° to 90 °, the applied voltage of the U-phase stator 15a changes from 0 (V) to V U (V) (maximum value). Accordingly, the phase of the voltage applied to the U-phase stator 15a changes from 0 radians to π / 2 radians. Therefore, during CW rotation, the phase of the applied voltage of the U-phase stator 15a becomes 0 radians when the rotational position of the rotor 17 is 0 °, and the phase of the applied voltage of the U-phase stator 15a when the rotational position of the rotor 17 is 90 °. Becomes π / 2 radians.
At this time, the pulse number N output from the incremental encoder 13 is N = N 0 + (90 ° / 360 °) × N MAX . Therefore, from the equation φ CW = 2π × (N MAX + N s −N) / N MAX , the electrical angle count φ CW when the rotational position of the rotor 17 is 90 ° is 3π / 2 radians.

ロータ１７の回転位置が１８０°（図７Ａの（３））のとき、Ｕ相ステータ１５ａとロータ１７のＳ極とが正対する。この時、Ｕ相ステータ１５ａの印加電圧は０（Ｖ）である（図７Ｂ）。また、このときのＵ相ステータ１５ａの印加電圧の位相はπラジアンである。
この時、インクリメンタル型のエンコーダ１３が出力するパルス数Ｎは、Ｎ＝Ｎ０＋（１８０°／３６０°）×ＮＭＡＸとなっている。したがって、φＣＷ＝２π×（ＮＭＡＸ＋Ｎｓ−Ｎ）／ＮＭＡＸの式から、ロータ１７の回転位置が１８０°のときの電気角カウントφＣＷは、πラジアンとなる。 When the rotational position of the rotor 17 is 180 ° ((3) in FIG. 7A), the U-phase stator 15a and the S pole of the rotor 17 face each other. At this time, the applied voltage of the U-phase stator 15a is 0 (V) (FIG. 7B). At this time, the phase of the voltage applied to the U-phase stator 15a is π radians.
At this time, the pulse number N output from the incremental encoder 13 is N = N 0 + (180 ° / 360 °) × N MAX . Therefore, from the formula φ CW = 2π × (N MAX + N s −N) / N MAX , the electrical angle count φ CW when the rotational position of the rotor 17 is 180 ° is π radians.

ロータ１７の回転位置が２１０°（図７Ａの（４））のとき、ホールセンサ１１ａの検出面と、ロータ１７の磁極の境界線が正対する。このとき、ロータ１７の中心から、磁極の境界線に沿って、ホールセンサ１１ａの検出面に向かう方向を１２時方向とした場合、磁極の境界線から反時計回り側にＮ極が存在し、時計回りにＳ極が存在する。従って、ロータ１７の磁極の境界線が、ホールセンサ１１ａの検出面をＣＷ回転にて通過すると、図７Ｂに示すように、Ｕ相の位置検出信号Ｈｕが負の電圧から正の電圧へと変化する。すなわち、Ｕ相の位置検出信号Ｈｕの立ち上がりが発生する。
この時、インクリメンタル型のエンコーダ１３が出力するパルス数Ｎは、Ｎ＝Ｎ０＋（２１０°／３６０°）×ＮＭＡＸとなっている。したがって、φＣＷ＝２π×（ＮＭＡＸ＋Ｎｓ−Ｎ）／ＮＭＡＸの式から、ロータ１７の回転位置が２１０°のときの電気角カウントφＣＷは、５π／６ラジアンとなる。 When the rotational position of the rotor 17 is 210 ° ((4) in FIG. 7A), the detection surface of the Hall sensor 11a and the boundary line between the magnetic poles of the rotor 17 face each other. At this time, when the direction from the center of the rotor 17 toward the detection surface of the Hall sensor 11a along the magnetic pole boundary is 12 o'clock, there is an N pole on the counterclockwise side from the magnetic pole boundary, There is a south pole in the clockwise direction. Therefore, when the boundary line of the magnetic pole of the rotor 17 passes through the detection surface of the hall sensor 11a by CW rotation, the U-phase position detection signal Hu is changed from a negative voltage to a positive voltage as shown in FIG. 7B. Change. That is, the U-phase position detection signal Hu rises.
At this time, the pulse number N output from the incremental encoder 13 is N = N 0 + (210 ° / 360 °) × N MAX . Therefore, from the formula φ CW = 2π × (N MAX + N s −N) / N MAX , the electrical angle count φ CW when the rotational position of the rotor 17 is 210 ° is 5π / 6 radians.

ロータ１７の回転位置が２７０°（図７Ａの（５））のとき、Ｕ相ステータ１５ａとロータ１７の磁極の境界線とが正対する。この時、ロータ１７の中心から、磁極の境界線に沿って、Ｕ相ステータ１５ａに向かう方向を１２時方向とした場合、反時計回り側にロータ１７のＮ極が、時計回り側にロータ１７のＳ極が存在する。この状態において、ロータ１７をＣＷ回転させるためには、Ｕ相ステータ１５ａのロータ１７に面する側にＳ極を発生させる。なぜなら、Ｕ相ステータ１５ａのロータ１７に面する側にＳ極を発生させると、Ｕ相ステータ１５ａとロータ１７のＳ極側との間には斥力が働き、Ｕ相ステータ１５ａとロータ１７のＮ極側との間には引力が働くからである。そして、ロータ１７はＣＷ回転しようとする力を受けるからである。従って、このとき、Ｕ相ステータ１５ａには負の最小印加電圧−ＶＵが印加される（図７Ｂ）。
よって、このときのＵ相ステータ１５ａの印加電圧の位相は３π／２ラジアンとなる。
この時、インクリメンタル型のエンコーダ１３が出力するパルス数は、Ｎ０＋（２７０°／３６０°）×ＮＭＡＸとなっている。したがって、φＣＷ＝２π×（ＮＭＡＸ＋Ｎｓ−Ｎ）／ＮＭＡＸの式から、ロータ１７の回転位置が２７０°のときの電気角カウントφＣＷは、π／２ラジアンとなる。 When the rotational position of the rotor 17 is 270 ° ((5) in FIG. 7A), the U-phase stator 15a and the boundary line between the magnetic poles of the rotor 17 face each other. At this time, when the direction from the center of the rotor 17 toward the U-phase stator 15a along the magnetic pole boundary is 12 o'clock, the N pole of the rotor 17 is counterclockwise and the rotor 17 is clockwise. There are S poles. In this state, in order to rotate the rotor 17 by CW, an S pole is generated on the side of the U-phase stator 15a facing the rotor 17. This is because if the S pole is generated on the side facing the rotor 17 of the U-phase stator 15a, a repulsive force acts between the U-phase stator 15a and the S pole side of the rotor 17, and the N of the U-phase stator 15a and the rotor 17 This is because attraction works between the pole side. This is because the rotor 17 receives a force for CW rotation. Therefore, at this time, the negative minimum applied voltage −V U is applied to the U-phase stator 15a (FIG. 7B).
Therefore, the phase of the voltage applied to the U-phase stator 15a at this time is 3π / 2 radians.
At this time, the number of pulses output from the incremental encoder 13 is N 0 + (270 ° / 360 °) × N MAX . Therefore, from the formula φ CW = 2π × (N MAX + N s −N) / N MAX , the electrical angle count φ CW when the rotational position of the rotor 17 is 270 ° is π / 2 radians.

ロータ１７の回転位置が３６０°（図７Ａの（６））のとき、ロータ１７の磁極の位置関係は、回転位置が０°の時と同じになる。この時、インクリメンタル型のエンコーダ１３が出力するパルス数Ｎは、Ｎ＝Ｎ０＋（３６０°／３６０°）×ＮＭＡＸ＝Ｎ０＋ＮＭＡＸとなっている。したがって、φＣＷ＝２π×（ＮＭＡＸ＋Ｎｓ−Ｎ）／ＮＭＡＸの式から、ロータ１７の回転位置が３６０°のときの電気角カウントφＣＷは、０ラジアンとなる。
そして、この時、電気カウントが０ラジアンとなっているので、電気カウンタ３３９は、φＣＷ＝２π×（ＮＭＡＸ＋Ｎｓ−Ｎ）／ＮＭＡＸの式のＮｓを、Ｎ０からＮ０＋ＮＭＡＸに更新する。これにより、電気カウントφＣＷは２πラジアンとなる。 When the rotational position of the rotor 17 is 360 ° ((6) in FIG. 7A), the positional relationship of the magnetic poles of the rotor 17 is the same as when the rotational position is 0 °. At this time, the pulse number N output from the incremental encoder 13 is N = N 0 + (360 ° / 360 °) × N MAX = N 0 + N MAX . Therefore, from the formula φ CW = 2π × (N MAX + N s −N) / N MAX , the electrical angle count φ CW when the rotational position of the rotor 17 is 360 ° is 0 radians.
At this time, since the electric count is 0 radians, electrical counter 339, φ CW = 2π × (N MAX + N s -N) / N the equation N s of MAX, from N 0 N 0 + N Update to MAX . Thereby, the electric count φ CW becomes 2π radians.

図６Ａ〜図７Ｂに示したロータ１７の回転状態やＵ相ステータ１５ａの印加電圧波形などは、継続的なロータ１７の回転のうちの１周期におけるものを示したものである。従って、継続的なロータ１７の回転において、上記の電気角が基準電気角となるタイミングとＵ相の位置検出信号ＨＵが立ち上がるタイミングなどは、ブラシレスモータ１に固有の不変値となっている。 The rotation state of the rotor 17 and the voltage waveform applied to the U-phase stator 15a shown in FIGS. 6A to 7B are those in one cycle of continuous rotation of the rotor 17. Accordingly, the rotation of the continuous rotor 17, is a timing position detection signal H U of timing and U-phase in which the electrical angle becomes the reference electrical angle rises, and has a unique invariant to the brushless motor 1.

さらに、ブラシレスモータ１の制御装置１００において、Ｕ相の位置検出信号ＨＵが立ち上がるタイミングは電気角カウンタ３３９の電気角カウントとして数値化されていることは、上記の説明から分かる。従って、継続的なロータ１７の回転において、Ｕ相の位置検出信号ＨＵが立ち上がるタイミングに基づいて、基準電気角を推定することが可能となる。以下に、具体的な基準電気角の推定方法について説明する。 Furthermore, the control device 100 of the brushless motor 1, the timing of the position detection signal H U of the U-phase rises is quantified as the electrical angle count electric angle counter 339, seen from the above description. Accordingly, the rotation of the continuous rotor 17, based on the timing of the position detection signal H U of the U-phase rises, it is possible to estimate the reference electrical angle. A specific reference electrical angle estimation method will be described below.

２−２−２．基準電気角推定方法
次に、上記２−２−１．節において図６Ａ〜図７Ｂを用いて説明した内容に基づいて、基準電気角の推定方法について説明する。上記２−２−１．節にて図６Ａ〜図７Ｂを用いて説明したように、ＣＣＷ回転においては、ロータ１７の回転位置が−３３０°の時にＵ相の位置検出信号ＨＵが立ち上がり、ロータ１７の回転位置が０°の時に電気角が基準電気角となる。一方、ＣＷ回転においては、ロータ１７の回転位置が２１０°の時にＵ相の位置検出信号が立ち上がり、ロータの回転位置が０°の時に電気角が基準電気角となる。
また、ＣＣＷ回転において、ロータ１７の回転位置が−３３０°の時の電気角カウントφＣＣＷは１１π／６ラジアンである。一方、ＣＷ回転において、ロータ１７の回転位置が２１０°の時の電気角カウントφＣＷは５π／６ラジアンである。 2-2-2. Reference Electrical Angle Estimation Method Next, the above 2-2-1. Based on the content described with reference to FIGS. 6A to 7B in the section, a method of estimating the reference electrical angle will be described. 2-2-1. As described with reference to FIGS 6A~-7B in sections, in the CCW rotation, the rotational position of the rotor 17 rises the position detection signal H U of the U phase at the time of -330 °, the rotational position of the rotor 17 is 0 The electrical angle becomes the reference electrical angle at °. On the other hand, in the CW rotation, the U-phase position detection signal rises when the rotational position of the rotor 17 is 210 °, and the electrical angle becomes the reference electrical angle when the rotational position of the rotor is 0 °.
In CCW rotation, the electrical angle count φ CCW when the rotational position of the rotor 17 is −330 ° is 11π / 6 radians. On the other hand, in the CW rotation, the electrical angle count φ CW when the rotation position of the rotor 17 is 210 ° is 5π / 6 radians.

図６Ｂ及び図７Ｂから分かるように、電気角カウントはロータ１７の１回転において時間に対してリニアに増加又は減少している。すなわち、ロータ１７の１回転の周期をＴとすると、ＣＣＷ回転においては、時間に対して、２π／Ｔの割合で電気角カウントは増加し、ＣＷ回転においては、時間に対して、２π／Ｔの割合で減少している。
ここで、Ｕ相の位置検出信号ＨＵの立ち上がりを基準（基準位相角）とした場合、ＣＣＷ回転においては、Ｕ相の位置検出信号ＨＵの立ち上がりタイミングから、１１π／６／（２π／Ｔ）＝１１Ｔ／１２前（又は、Ｔ／１２後）に、電気角カウントが基準電気角となっていたと推定できる。これは、基準位相角から１１π／６ラジアン分負側にずれた（又は、π／６ラジアン分正側にずれた）位置に基準電気角が存在すると推定することに相当する。
または、電気角カウンタ３３９の電気角カウントを、Ｕ相の位置検出信号ＨＵの立ち上がりタイミングにおいて、上記のようにして求められたＵ相の位置検出信号ＨＵの立ち上がりタイミングにおける電気角カウントの値に補正することによって行ってもよい。この場合、上記の例においては、Ｕ相の位置検出信号ＨＵの立ち上がりタイミングにおいて、電気角カウンタ３３９の電気角カウントは１１π／６ラジアン（または、−π／６ラジアン）と補正される。これにより、ロータ１７の回転速度が変化しても、確実、かつ、正確に基準電気角を推定できる。 As can be seen from FIGS. 6B and 7B, the electrical angle count increases or decreases linearly with respect to time in one rotation of the rotor 17. That is, if the period of one rotation of the rotor 17 is T, the electrical angle count increases at a rate of 2π / T with respect to time in CCW rotation, and 2π / T with respect to time in CW rotation. The rate is decreasing.
Here, when relative to the rise of the position detection signal H U of the U-phase (reference phase angle), in the CCW rotation, the rising timing of the position detection signal H U of the U-phase, 11π / 6 / (2π / T ) = 11 It can be estimated that the electrical angle count was the reference electrical angle before T / 12 (or after T / 12). This is equivalent to estimating that the reference electrical angle exists at a position shifted from the reference phase angle to the negative side by 11π / 6 radians (or shifted to the positive side by π / 6 radians).
Or, the electrical angle count electric angle counter 339, at the rising timing of the position detection signal H U of the U-phase, the electric angle count at the rising timing of the position detection signal H U of the U-phase obtained in the above value You may carry out by correct | amending to. In this case, in the above example, the rise timing of the position detection signal H U of the U-phase, the electrical angle count electric angle counter 339 11π / 6 radians (or, - [pi] / 6 radian) are corrected. Thereby, even if the rotational speed of the rotor 17 changes, a reference | standard electrical angle can be estimated reliably and correctly.

一方、ＣＷ回転においては、図７Ｂから分かるように、Ｕ相の位置検出信号ＨＵの立ち上がりタイミングから、５π／６／（２π／Ｔ）＝５Ｔ／１２後に、電気角カウントが基準電気角となっていたと推定できる。これは、基準位相角から５π／６ラジアン分正側にずれた位置に基準電気角が存在すると推定することに相当する。
または、ＣＣＷ回転時と同様、基準電気角の推定を、電気角カウンタ３３９の電気角カウントをＵ相の位置検出信号ＨＵの立ち上がりタイミングにおいて、５π／６ラジアンと補正することによって行ってもよい。これにより、ロータ１７の回転速度が変化しても、確実、かつ、正確に基準電気角を推定できる。 On the other hand, in the CW rotation, as can be seen from FIG. 7B, the rising timing of the position detection signal H U of the U-phase, 5π / 6 / (2π / T) = after 5T / 12, the electrical angle count the reference electrical angle It can be estimated that it was. This is equivalent to estimating that the reference electrical angle exists at a position shifted to the positive side by 5π / 6 radians from the reference phase angle.
Or, as in the case CCW rotation, the estimation of the reference electrical angle, the electric angle count electric angle counter 339 at the rising timing of the position detection signal H U of the U-phase may be performed by correcting the 5 [pi] / 6 radian . Thereby, even if the rotational speed of the rotor 17 changes, a reference | standard electrical angle can be estimated reliably and correctly.

図２において示した、ホールセンサ１１ａとＵ相ステータ１５ａとがなす角度をβ（機械角）として、より一般的に電気角カウンタ３３９の電気角カウントについて説明すると、本実施形態において、ロータ１７がＣＣＷ回転している場合には、ロータ１７が、回転位置０°（基準電気角）から２７０°＋β（機械角）回転した後、Ｕ相の位置検出信号ＨＵの立ち上がりが発生する。この時、インクリメンタル型のエンコーダ１３のパルス数Ｎは、Ｎ＝Ｎ０−（（２７０°＋β）／３６０°）×ＮＭＡＸとなっている。したがって、φＣＣＷ＝２π×（Ｎ０−Ｎ）／ＮＭＡＸの式から、Ｕ相の位置検出信号ＨＵの立ち上がりが発生する時の電気角カウントαＣＣＷは、（３／２＋β／１８０）×πラジアンとなる。 The electrical angle count of the electrical angle counter 339 will be described more generally with the angle formed by the Hall sensor 11a and the U-phase stator 15a shown in FIG. 2 being β (mechanical angle). If you are CCW rotation, the rotor 17, 270 ° + beta (mechanical angle) from the rotational position 0 ° (reference electric angle) after rotating, the rise of the position detection signal H U of the U-phase is generated. At this time, the pulse number N of the incremental encoder 13 is N = N 0 − ((270 ° + β) / 360 °) × N MAX . Therefore, from the expression φ CCW = 2π × (N 0 −N) / N MAX , the electrical angle count α CCW when the rising of the U-phase position detection signal H U occurs is ( 3/2 + β / 180) × π radians.

一方、ロータ１７がＣＷ回転している場合には、ロータ１７が、回転位置０°（基準電気角）から１８０°＋（９０°−β）＝２７０°−β（機械角）回転した後、Ｕ相の位置検出信号ＨＵの立ち上がりが発生する。この時、インクリメンタル型のエンコーダ１３のパルス数は、Ｎ０＋（（２７０°−β）／３６０°）×ＮＭＡＸとなっている。したがって、φＣＷ＝２π×（ＮＭＡＸ＋Ｎ０−Ｎ）／ＮＭＡＸの式から、Ｕ相の位置検出信号ＨＵの立ち上がりが発生する時の電気角カウントαＣＷは、（１／２＋β／１８０）×πラジアンとなる。 On the other hand, when the rotor 17 is rotating CW, the rotor 17 rotates 180 ° + (90 ° −β) = 270 ° −β (mechanical angle) from the rotation position 0 ° (reference electrical angle), the rise of the position detection signal H U of the U-phase is generated. At this time, the number of pulses of the incremental encoder 13 is N 0 + ((270 ° −β) / 360 °) × N MAX . Therefore, from the equation φ CW = 2π × (N MAX + N 0 −N) / N MAX , the electrical angle count α CW when the rising edge of the U-phase position detection signal H U occurs is (1/2 + β / 180 ) × π radians.

このように、基準電気角を推定するために基準位相角からずらす角度である、Ｕ相の位置検出信号ＨＵの立ち上がりが発生する時の電気角カウントαＣＣＷ、αＣＷは、Ｕ相ステータ１５ａとホールセンサ１１ａとのなす角度βにより決定されている。従って、言い換えると、基準電気角は、基準位相角から、ホールセンサ１１ａの位置とステータ１５ａの位置との関係（なす角度）に基づいて決定される角度（Ｕ相の位置検出信号ＨＵの立ち上がりが発生する時の電気角カウント）ずらすことにより、推定できる。 Thus, an angle shifted from the reference phase angle in order to estimate a reference electrical angle, the electric angle count alpha CCW, alpha CW when rising occurs in the position detection signal H U of the U-phase, U-phase stator 15a And the angle β formed by the Hall sensor 11a. Therefore, in other words, the reference electrical angle, from the reference phase angle, the rise of the position detection signal H U of the angle (U-phase is determined based on the relationship between the position of the position and the stator 15a of the Hall sensor 11a (angle) It can be estimated by shifting the electrical angle count).

上記のＣＣＷ回転時のＵ相の位置検出信号ＨＵの立ち上がりが発生する時の電気角カウントαＣＣＷと、ＣＷ回転時のＵ相の位置検出信号ＨＵの立ち上がりが発生する時の電気角カウントαＣＷの式から分かることは、これら２つの電気角カウントの差を計算すると、αＣＣＷ−αＣＷ＝πラジアンとなることである。すなわち、これら２つの電気角カウントの差は、ブラシレスモータ１の構造によらず、常にπラジアン（電気角）である。 Electrical angle count when the electrical angle count alpha CCW when the rise of the position detection signal H U of the U-phase at the time of CCW rotation described above occurs, the rise of the position detection signal H U of the U-phase at the time of CW rotation occurs What can be understood from the equation of α CW is that, when the difference between these two electrical angle counts is calculated, α CCW −α CW = π radians. That is, the difference between these two electrical angle counts is always π radians (electrical angles) regardless of the structure of the brushless motor 1.

従って、ＣＣＷ回転時又はＣＷ回転時のＵ相の位置検出信号ＨＵの立ち上がりが発生する時の電気角カウント（第１の所定の電気角）を推定できれば、もう一方のＵ相の位置検出信号ＨＵの立ち上がりが発生する時の電気角カウント（第２の所定の電気角）は、第１の所定の電気角にπラジアンを加算するか、又は、減算することにより簡単に推定できる。これにより、電気角の基準電気角の推定時間を短縮でき、かつ、簡単な計算により基準電気角ｗ推定できる。 Therefore, if the estimated electric angle count (first predetermined electrical angle) when the rise of the position detection signal H U of CCW rotation during or CW rotation when the U-phase is generated, the other position detection signal of the U phase electrical angle count when the rising edge of H U is generated (second predetermined electrical angle), either added to π radians to the first predetermined electrical angle, or can be easily estimated by subtracting. Thereby, the estimation time of the reference electrical angle of the electrical angle can be shortened, and the reference electrical angle w can be estimated by simple calculation.

２−２−３．原点復帰処理における動作
次に、本実施形態に係るブラシレスモータの制御装置１００における、原点復帰処理（ステップＳ６）における具体的な動作を、図８Ａを用いて説明する。図８Ａは、原点復帰処理の基本的な動作を示すフローチャートである。
原点復帰処理は、磁極通過検出ステップＳ６１と、基準電気角推定ステップＳ６２とを含む。磁極通過検出ステップＳ６１においては、ロータ１７の磁極がホールセンサ１１ａ、１１ｂ、及び／又は１１ｃを通過する際に発生する、ホールセンサ１１ａ、１１ｂ、及び／又は１１ｃから出力される位置検出信号（ＨＵ、ＨＶ、及び／又はＨＷ）の立ち上がりを検出する。なお、磁極検出ステップＳ６１における、さらに詳細な動作は後述する。 2-2-3. Operation in Origin Return Process Next, a specific operation in the origin return process (step S6) in the brushless motor control apparatus 100 according to the present embodiment will be described with reference to FIG. 8A. FIG. 8A is a flowchart showing the basic operation of the origin return process.
The origin return process includes a magnetic pole passage detection step S61 and a reference electrical angle estimation step S62. In the magnetic pole passage detection step S61, the position detection signal (H) output from the hall sensors 11a, 11b, and / or 11c, which is generated when the magnetic pole of the rotor 17 passes through the hall sensors 11a, 11b, and / or 11c. U , H V , and / or H W ) is detected. A more detailed operation in the magnetic pole detection step S61 will be described later.

なお、磁極通過検出ステップＳ６１において、ホールセンサ１１ａ、１１ｂ、及び／又は１１ｃから出力される位置検出信号（ＨＵ、ＨＶ、及び／又はＨＷ）の立ち下がりを検出してもよい。なぜなら、後述の基準電気角推定ステップＳ６２において、ホールセンサ１１ａ、１１ｂ、及び／又は１１ｃから出力される位置検出信号（ＨＵ、ＨＶ、及び／又はＨＷ）の立ち下がりを基準位相角の基準としても、上記２−２−１．節及び２−２−２．節における説明をすることが可能だからである。 In the magnetic pole passage detection step S61, the falling of the position detection signal (H U , H V , and / or H W ) output from the hall sensors 11a, 11b, and / or 11c may be detected. This is because, in the later-described reference electrical angle estimation step S62, the fall of the position detection signal (H U , H V , and / or H W ) output from the Hall sensors 11a, 11b, and / or 11c is set to the reference phase angle. As a reference, the above-mentioned 2-2-1. Section and 2-2-2. It is possible to explain in the section.

基準電気角推定ステップＳ６２においては、基準電気角推定部３３５が、基準位相角から、ホールセンサ１１ａ、１１ｂ、及び／又は１１ｃの位置とステータ１５ａ、１５ｂ、及び／又は１５ｃの位置との関係に基づいて決定される所定の角度ずらした位相角を、基準電気角と推定する。このとき、基準電気角推定部３３５は、上記２−２−２．節において説明した方法により、基準電気角を推定できる。   In the reference electrical angle estimation step S62, the reference electrical angle estimation unit 335 determines the relationship between the position of the hall sensors 11a, 11b, and / or 11c and the position of the stators 15a, 15b, and / or 15c from the reference phase angle. A phase angle shifted based on a predetermined angle determined based on this is estimated as a reference electrical angle. At this time, the reference electrical angle estimation unit 335 performs the above-described 2-2-2. The reference electrical angle can be estimated by the method described in the section.

このような原点復帰処理を行うことにより（ブラシレスモータ１の電気角推定方法を用いることにより）、インクリメンタル型のエンコーダ１３の取り付け位置を厳密に調整することなく、ブラシレスモータ１の電気角を推定できる。また、インクリメンタル型のエンコーダ１３の取り付け位置を厳密に調整することなく、効率よくブラシレスモータ１のロータ１７を回転させることが可能となる。   By performing such an origin return process (by using the electrical angle estimation method of the brushless motor 1), the electrical angle of the brushless motor 1 can be estimated without strictly adjusting the attachment position of the incremental encoder 13. . Further, the rotor 17 of the brushless motor 1 can be efficiently rotated without strictly adjusting the attachment position of the incremental encoder 13.

ここで、磁極通過検出ステップＳ６１の動作の詳細について図８Ａ〜図８Ｃを用いて説明する。図８Ａに示した磁極通過検出ステップＳ６１は、基本的な磁極通過検出ステップＳ６１の動作を示したものである。
まず、原点復帰処理を開始すると、ブラシレスモータ１が駆動中であるかどうかを確認する（ステップＳ６１１）。ブラシレスモータ１が駆動中でない場合（ステップＳ６１１にて「Ｎｏ」の場合）、駆動装置制御部３３１は、制御装置３の駆動装置３１に対してブラシレスモータ１の駆動を開始するように指令する（ステップＳ６１２）。なぜなら、上記２−２−１．節及び２−２−２．節に示したように、ホールセンサ１１ａ、１１ｂ、１１ｃの位置検出信号の立ち上がり（又は立ち下がり）を検出するためには、ブラシレスモータ１のロータ１７を回転させる必要があるからである。
ブラシレスモータ１が駆動中である場合（ステップＳ６１１にて「Ｙｅｓ」の場合）、次のステップに進む。 Details of the operation of the magnetic pole passage detection step S61 will be described with reference to FIGS. 8A to 8C. The magnetic pole passage detection step S61 shown in FIG. 8A shows the basic operation of the magnetic pole passage detection step S61.
First, when the origin return process is started, it is confirmed whether or not the brushless motor 1 is being driven (step S611). If the brushless motor 1 is not being driven (“No” in step S611), the drive device control unit 331 instructs the drive device 31 of the control device 3 to start driving the brushless motor 1 ( Step S612). Because of the above 2-2-1. Section and 2-2-2. This is because it is necessary to rotate the rotor 17 of the brushless motor 1 in order to detect the rise (or fall) of the position detection signals of the Hall sensors 11a, 11b, and 11c as shown in the section.
If the brushless motor 1 is being driven (“Yes” in step S611), the process proceeds to the next step.

次に、磁極通過検出部３３３が、ホールセンサ１１ａ、１１ｂ、１１ｃの位置検出信号の立ち上がり、又は、立ち下がりを検出する（ステップＳ６１３）。磁極通過検出部３３３が、位置検出信号の立ち上がり（又は、立ち下がり）を検出しない場合（ステップＳ６１３にて「Ｎｏ」の場合）、当該ステップＳ６１３を継続する。
磁極通過検出部３３３が、位置検出信号の立ち上がり（又は、立ち下がり）を検出した場合（ステップＳ６１３にて「Ｙｅｓ」の場合）、次のステップである基準電気角推定ステップＳ６２に進む。 Next, the magnetic pole passage detection unit 333 detects the rise or fall of the position detection signals of the hall sensors 11a, 11b, and 11c (step S613). When the magnetic pole passage detection unit 333 does not detect the rise (or fall) of the position detection signal (“No” in step S613), the step S613 is continued.
When the magnetic pole passage detection unit 333 detects the rise (or fall) of the position detection signal (“Yes” in step S613), the process proceeds to the next step, the reference electrical angle estimation step S62.

なお、磁極通過検出部３３３が、ホールセンサ１１ａ、１１ｂ、１１ｃの位置検出信号の立ち上がり、又は、立ち下がりを検出しない場合として、立ち上がり、又は、立ち下がりを検出している対象のホールセンサの異常が考えられる。そして、上記にて説明した図６Ａ〜図７Ｂに示したように、ホールセンサ１１ａ、１１ｂ、又は１１ｃが正常動作している場合、ブラシレスモータ１のロータ１７が１回転する間に、磁極通過検出部３３３は、少なくとも１回（本実施形態のように、ロータ１７の磁極数が２（極対数：１）の場合は１回）、位置検出信号の立ち上がり、又は、立ち下がりを検出する。   The magnetic pole passage detection unit 333 detects the rise or fall of the target Hall sensor detecting the rise or fall as a case where the rise or fall of the position detection signal of the Hall sensors 11a, 11b, and 11c is not detected. Can be considered. As shown in FIGS. 6A to 7B described above, when the Hall sensors 11a, 11b, or 11c are operating normally, the magnetic pole passage detection is performed while the rotor 17 of the brushless motor 1 rotates once. The unit 333 detects the rising or falling of the position detection signal at least once (once when the number of magnetic poles of the rotor 17 is 2 (number of pole pairs: 1) as in this embodiment).

従って、図８Ｂに示すように、磁極通過検出ステップＳ６１において、ステップＳ６１３にて磁極の通過を検出しなかった場合（ステップＳ６１３にて「Ｎｏ」の場合）、すぐにステップＳ６１３に戻るのではなく、ロータ１７が電気角換算にて１回転以上する間に磁極通過検出部３３３が位置検出信号の立ち上がり、又は、立ち下がりを検出したかどうかを判定するステップＳ６１４を含んでいてもよい。
そして、ロータ１７が電気角換算にて１回転以上回転しても、磁極通過検出部３３３が位置検出信号の立ち上がり、又は、立ち下がりを検出しない場合（ステップＳ６１４にて「Ｙｅｓ」の場合）、ブラシレスモータの制御装置１００は、ホールセンサ断線エラーが発生したと判断してもよい（ステップＳ６１５）。これにより、ホールセンサ１１ａ、１１ｂ、１１ｃの異常をいち早く発見し、ホールセンサ１１ａ、１１ｂ、１１ｃの交換等を行える。さらに、ホールセンサ断線エラーと判断された場合、制御装置３の駆動装置３１は、ブラシレスモータ１への駆動電圧の印加を停止してもよい（ステップＳ６１６）。これにより、ブラシレスモータの制御装置１００は、より安全にブラシレスモータ１の制御を行える。
なお、ロータ１７が電気角換算にて１回転以上回転したかどうかは、ロータ１７の回転を開始してからのインクリメンタル型のエンコーダ１３のパルス数を計数することにより、知ることができる。 Therefore, as shown in FIG. 8B, in the magnetic pole passage detection step S61, when the passage of the magnetic pole is not detected in step S613 (in the case of “No” in step S613), the process does not return to step S613 immediately. In addition, step S614 may be included in which it is determined whether the magnetic pole passage detection unit 333 has detected a rising edge or a falling edge of the position detection signal while the rotor 17 makes one or more revolutions in terms of electrical angle.
If the magnetic pole passage detection unit 333 does not detect the rising edge or the falling edge of the position detection signal even if the rotor 17 is rotated by one or more revolutions in terms of electrical angle (in the case of “Yes” in step S614), The brushless motor control apparatus 100 may determine that a Hall sensor disconnection error has occurred (step S615). Thereby, abnormality of Hall sensors 11a, 11b, and 11c can be discovered quickly, and exchange of Hall sensors 11a, 11b, and 11c can be performed. Further, when it is determined that the Hall sensor disconnection error has occurred, the drive device 31 of the control device 3 may stop applying the drive voltage to the brushless motor 1 (step S616). Thereby, the brushless motor control device 100 can control the brushless motor 1 more safely.
Whether or not the rotor 17 has rotated one or more revolutions in terms of electrical angle can be determined by counting the number of pulses of the incremental encoder 13 after the rotation of the rotor 17 is started.

磁極通過検出部３３３が位置検出信号の立ち上がり、又は、立ち下がりを検出しない場合（ステップＳ６１３にて「Ｎｏ」の場合）、かつ、ロータ１７が１回転以上していない場合（ステップＳ６１４にて「Ｎｏ」の場合）、ステップＳ６１３に戻り、ロータ１７の磁極の通過の検出を継続する。   When the magnetic pole passage detection unit 333 does not detect the rise or fall of the position detection signal (“No” in step S613), and the rotor 17 does not make one rotation or more (“step S614” In the case of “No”), the process returns to step S613, and the detection of the passage of the magnetic pole of the rotor 17 is continued.

さらに、磁極通過検出部３３３が、ホールセンサ１１ａ、１１ｂ、１１ｃの位置検出信号の立ち上がり、又は、立ち下がりを検出しない場合として、ブラシレスモータ１に異常が生じている、又は、ブラシレスモータ１の回転出力軸に接続された装置に過剰の負荷が生じているなどして、ロータ１７がほとんど回転しない場合が考えられる。
従って、ブラシレスモータの制御装置１００は、ブラシレスモータ１の駆動開始後、所定の時間内に、磁極通過検出部３３３が位置検出信号の立ち上がり、又は、立ち下がりを検出したがどうかの判定を行ってもよい（ステップＳ６１７）。 Further, when the magnetic pole passage detection unit 333 does not detect the rise or fall of the position detection signals of the hall sensors 11a, 11b, and 11c, an abnormality has occurred in the brushless motor 1 or the rotation of the brushless motor 1 It is conceivable that the rotor 17 hardly rotates because an excessive load is generated in the device connected to the output shaft.
Therefore, the brushless motor control device 100 determines whether the magnetic pole passage detection unit 333 has detected the rising or falling of the position detection signal within a predetermined time after the start of the driving of the brushless motor 1. It is also possible (step S617).

本実施形態においては、図８Ｃに示すように、磁極通過検出部３３３が位置検出信号の立ち上がり、又は、立ち下がりを検出しない場合で、ロータ１７が１回転以上していない場合（ステップＳ６１４にて「Ｎｏ」の場合）、ステップＳ６１７においてブラシレスモータ１の駆動開始後、所定の時間内に、磁極通過検出部３３３が位置検出信号の立ち上がり、又は、立ち下がりを検出したかどうか判定している。   In the present embodiment, as shown in FIG. 8C, when the magnetic pole passage detection unit 333 does not detect the rising or falling of the position detection signal, and the rotor 17 does not make one or more revolutions (in step S614). In the case of “No”), it is determined whether or not the magnetic pole passage detection unit 333 has detected the rising or falling of the position detection signal within a predetermined time after starting the driving of the brushless motor 1 in step S617.

そして、ブラシレスモータ１の駆動開始後、所定の時間内に、磁極通過検出部３３３が位置検出信号の立ち上がり、又は、立ち下がりを検出しなかった場合（ステップＳ６１７にて「Ｙｅｓ」の場合）、ブラシレスモータの制御装置１００は、ホールセンサ未検出エラーを発生してもよい（ステップＳ６１８）。これにより、ブラシレスモータ１の異常をいち早く発見できる。
さらに、ホールセンサ未検出エラーを発生した後、ブラシレスモータの制御装置１００の駆動装置３１は、ブラシレスモータ１への駆動電圧の印加を停止してもよい（ステップＳ６１６）。これにより、ブラシレスモータの制御装置１００は、より安全にブラシレスモータ１の制御を行える。 When the magnetic pole passage detection unit 333 does not detect the rising or falling of the position detection signal within a predetermined time after the start of driving the brushless motor 1 (in the case of “Yes” in step S617), The brushless motor control device 100 may generate a Hall sensor non-detection error (step S618). Thereby, abnormality of the brushless motor 1 can be discovered quickly.
Furthermore, after generating the Hall sensor non-detection error, the drive device 31 of the brushless motor control device 100 may stop applying the drive voltage to the brushless motor 1 (step S616). Thereby, the brushless motor control device 100 can control the brushless motor 1 more safely.

そして、磁極通過検出部３３３が位置検出信号の立ち上がり、又は、立ち下がりを検出しておらず（ステップＳ６１３にて「Ｎｏ」）、ロータ１７が１回転以上しておらず（ステップＳ６１４にて「Ｎｏ」）、かつ、磁極通過検出部３３３が位置検出信号の立ち上がり、又は、立ち下がりを検出していない時間が、ブラシレスモータ１の駆動開始後の所定の時間内である場合（ステップＳ６１７にて「Ｎｏ」の場合）、上記のステップＳ６１３に戻り、ロータ１７の磁極の通過の検出を継続する。   Then, the magnetic pole passage detection unit 333 has not detected the rise or fall of the position detection signal (“No” in step S613), and the rotor 17 has not made one or more revolutions (“No” in step S614). No ”), and the time when the magnetic pole passage detection unit 333 has not detected the rise or fall of the position detection signal is within a predetermined time after the start of driving the brushless motor 1 (in step S617). In the case of “No”, the process returns to step S613 and the detection of the passage of the magnetic poles of the rotor 17 is continued.

（３）本実施形態の効果
次に、上述の本実施形態に係るブラシレスモータの制御装置１００の効果について説明する。
ブラシレスモータの制御装置１００（ブラシレスモータの制御装置の一例）は、ロータ１７（ロータの一例）と、ステータ１５ａ、１５ｂ、１５ｃ（ステータの一例）と、少なくとも１つのホールセンサ１１ａ、１１ｂ、１１ｃ（ホールセンサの一例）と、インクリメンタル型のエンコーダ１３（インクリメンタル型のエンコーダの一例）と、駆動装置３１（駆動装置の一例）と、を備える。ロータ１７は、永久磁石により形成される複数の磁極（磁極の一例）を有する。ステータ１５ａ、１５ｂ、１５ｃは、複数のコイル（コイルの一例）を有している。コイルは、コイルへの駆動電圧の印加により励磁される。ホールセンサ１１ａ、１１ｂ、１１ｃは、ロータ１７のステータ１５ａ、１５ｂ、１５ｃに対する相対的な位置を検出する。インクリメンタル型のエンコーダ１３は、ロータ１７に固定される。駆動装置３１は、コイルに駆動電圧を印加する。
ブラシレスモータの制御装置１００は、磁極通過検出部３３３（磁極通過検出部の一例）と、基準電気角推定部３３５（基準電気角推定部の一例）と、ロータ回転位置推定部３３７（ロータ回転位置推定部の一例）と、を備える。磁極通過検出部３３３は、ロータ１７の磁極がホールセンサ１１ａを通過する際に発生する、ホールセンサ１１ａから出力されるＵ相の位置検出信号ＨＵ（位置検出信号の一例）の立ち上がり（立ち上がり、又は、立ち下がりのいずれかの一例）を検出する。基準電気角推定部３３５は、Ｕ相の位置検出信号ＨＵの立ち上がりを基準とする基準位相角（位置検出信号の立ち上がり、又は、立ち下がりのいずれかを基準とする基準位相角の一例）から、Ｕ相の位置検出信号ＨＵの立ち上がりが発生する時の電気角カウント（ホールセンサの位置とロータの位置との関係に基づいて決定される所定の角度の一例）ずらした角度を、電気角の基準角度である基準電気角（基準電気角の一例）と推定する。ロータ回転位置推定部３３７は、基準電気角と、インクリメンタル型のエンコーダ１３からの出力とに基づいて、ブラシレスモータ１のロータ１７の回転位置を推定する。 (3) Effects of this Embodiment Next, effects of the brushless motor control device 100 according to the above-described embodiment will be described.
The brushless motor control device 100 (an example of a brushless motor control device) includes a rotor 17 (an example of a rotor), stators 15a, 15b, and 15c (an example of a stator), and at least one hall sensor 11a, 11b, and 11c (an example of a stator). An example of a Hall sensor), an incremental encoder 13 (an example of an incremental encoder), and a driving device 31 (an example of a driving device). The rotor 17 has a plurality of magnetic poles (an example of magnetic poles) formed by permanent magnets. The stators 15a, 15b, and 15c have a plurality of coils (an example of coils). The coil is excited by applying a drive voltage to the coil. Hall sensors 11a, 11b, and 11c detect relative positions of rotor 17 with respect to stators 15a, 15b, and 15c. The incremental encoder 13 is fixed to the rotor 17. The driving device 31 applies a driving voltage to the coil.
The brushless motor control device 100 includes a magnetic pole passage detection unit 333 (an example of a magnetic pole passage detection unit), a reference electrical angle estimation unit 335 (an example of a reference electrical angle estimation unit), and a rotor rotational position estimation unit 337 (rotor rotational position). An example of an estimation unit). The magnetic pole passage detection unit 333 rises (rises, rises) a U-phase position detection signal H U (an example of a position detection signal) output from the Hall sensor 11a that is generated when the magnetic pole of the rotor 17 passes through the Hall sensor 11a. Or any one example of falling). Reference electrical angle estimate unit 335, the reference phase angle referenced to the rising edge of the position detection signal H U of the U-phase from (the rise of the position detection signal, or, an example of a reference phase angle referenced to either falling) the (predetermined one example of an angle that is determined based on the relationship between the position and the position of the rotor of the Hall sensor) shifted by an angle electrical angle count when the rising edge of the position detection signal H U of the U-phase is generated, an electrical angle Is estimated as a reference electrical angle (an example of a reference electrical angle). The rotor rotational position estimation unit 337 estimates the rotational position of the rotor 17 of the brushless motor 1 based on the reference electrical angle and the output from the incremental encoder 13.

このブラシレスモータの制御装置１００では、まず、磁極通過検出部３３３が、Ｕ相の位置検出信号ＨＵの立ち上がりを検出する。次に、基準電気角推定部３３５が、基準位相角から、Ｕ相の位置検出信号ＨＵの立ち上がり又は立ち下がりが発生する時の電気角カウントだけずらした電気角を、基準電気角と推定する。そして、ロータ回転位置推定部３３７は、上記により推定された基準電気角とインクリメンタル型のエンコーダ１３からの出力とに基づいて、ブラシレスモータ１のロータ１７の回転位置を推定する。 The control device 100 of the brushless motor, first, magnetic pole passage detection section 333 detects the rising edge of the position detection signal H U of the U-phase. Then, the reference electrical angle estimate unit 335, from the reference phase angle, electrical angle shifted by an electrical angle count when the rising or the falling of the position detection signal H U of the U-phase is generated, and estimates the reference electrical angle . The rotor rotational position estimation unit 337 estimates the rotational position of the rotor 17 of the brushless motor 1 based on the reference electrical angle estimated as described above and the output from the incremental encoder 13.

このようなブラシレスモータの制御装置１００においては、インクリメンタル型のエンコーダ１３などのエンコーダをブラシレスモータ１に取り付ける際に、エンコーダの取り付け位置を厳密に調整する必要がなくなる。なぜなら、ステータ１５ａ、１５ｂ、１５ｃのコイルの印加電圧のゼロクロスタイミングと、インクリメンタル型のエンコーダ１３のＺ相の立ち上がりを同期させる必要がないからである。従って、インクリメンタル型のエンコーダ１３の取り付け位置調整のための工具や、インクリメンタル型のエンコーダ１３やブラシレスモータ１への加工の必要がなくなる。その結果、ブラシレスモータの制御装置１００が安価になる。
また、インクリメンタル型のエンコーダ１３の取り付け位置を厳密に調整することなく、効率よくブラシレスモータ１のロータ１７を回転させることが可能となる。 In such a brushless motor control device 100, when an encoder such as the incremental encoder 13 is attached to the brushless motor 1, it is not necessary to strictly adjust the attachment position of the encoder. This is because it is not necessary to synchronize the zero cross timing of the applied voltage of the coils of the stators 15a, 15b, and 15c with the rise of the Z phase of the incremental encoder 13. Therefore, there is no need for a tool for adjusting the attachment position of the incremental encoder 13 or the processing of the incremental encoder 13 or the brushless motor 1. As a result, the control device 100 for the brushless motor becomes inexpensive.
Further, the rotor 17 of the brushless motor 1 can be efficiently rotated without strictly adjusting the attachment position of the incremental encoder 13.

さらに、このブラシレスモータの制御装置１００では、基準電気角とインクリメンタル型のエンコーダ１３からの出力とに基づいて、ロータ１７の回転位置を推定する。そのため、インクリメンタル型のエンコーダ１３のＺ相の位置などを厳密に決定することなく、ロータ１７の回転位置を精度良く推定できる。   Further, the brushless motor control apparatus 100 estimates the rotational position of the rotor 17 based on the reference electrical angle and the output from the incremental encoder 13. Therefore, the rotational position of the rotor 17 can be accurately estimated without strictly determining the position of the Z phase of the incremental encoder 13 and the like.

ブラシレスモータの制御装置１００では、基準電気角推定部３３５は、ブラシレスモータ１の駆動開始時に、コイルに駆動電圧を印加してロータ１７を回転させて基準電気角を推定している。これにより、基準電気角推定部３３５は、以降のブラシレスモータ１の制御時に、改めて基準電気角を推定する必要がなくなる。そのため、ブラシレスモータの制御装置１００の計算負荷を減少できる。   In the brushless motor control device 100, the reference electrical angle estimation unit 335 estimates a reference electrical angle by applying a drive voltage to the coil and rotating the rotor 17 when starting to drive the brushless motor 1. This eliminates the need for the reference electrical angle estimation unit 335 to estimate the reference electrical angle again during the subsequent control of the brushless motor 1. Therefore, the calculation load of the brushless motor control device 100 can be reduced.

ブラシレスモータの制御装置１００では、第２の所定の角度（ロータがＣＣＷ回転又はＣＷ回転のいずれか一方をしている場合に基準位相角からずらす第２の所定の電気角の一例）は、第１の所定の角度（ロータが他方の回転をしている場合に基準位相角からずらす第１の所定の電気角の一例）に、πラジアンを加算又は減算して推定する。これにより、電気角の基準電気角の推定時間を短縮でき、かつ、簡単な計算により基準電気角を推定できる。   In the brushless motor control apparatus 100, the second predetermined angle (an example of a second predetermined electrical angle shifted from the reference phase angle when the rotor is rotating in either CCW rotation or CW rotation) is It is estimated by adding or subtracting π radians to a predetermined angle of 1 (an example of a first predetermined electrical angle shifted from the reference phase angle when the rotor rotates in the other direction). Thereby, the estimation time of the reference electrical angle of the electrical angle can be shortened, and the reference electrical angle can be estimated by simple calculation.

ブラシレスモータの制御装置１００では、ロータ１７が電気角換算にて１回転以上回転しても、磁極通過検出部３３３がＵ相の位置検出信号ＨＵの立ち上がり、又は、立ち下がりを検出しない場合、ホールセンサ断線エラーと判断している。これにより、ホールセンサ１１ａの異常をいち早く発見し、ホールセンサ１１ａの交換等を行える。 The control device 100 of the brushless motor, even rotor 17 is rotated more than one revolution by the electrical angle converted, the rise of the position detection signal H U pole passage detection section 333 is U-phase, or, if not detecting the falling, Judged as a Hall sensor disconnection error. As a result, the abnormality of the hall sensor 11a can be quickly found and the hall sensor 11a can be replaced.

ブラシレスモータの制御装置１００では、ブラシレスモータ１の駆動開始後、所定の時間（所定の時間の一例）内に、磁極通過検出部３３３がＵ相の位置検出信号ＨＵの立ち上がり、又は、立ち下がりを検出しない場合、ホールセンサ未検出エラーと判断している。これにより、ブラシレスモータ１の異常をいち早く発見できる。 In the brushless motor control device 100, after the start of driving of the brushless motor 1, within a predetermined time (one example of predetermined time), the rise of the position detection signal H U pole passage detection section 333 is U-phase, or falling Is not detected, it is determined that a Hall sensor non-detection error has occurred. Thereby, abnormality of the brushless motor 1 can be discovered quickly.

ブラシレスモータの制御装置１００では、ホールセンサ断線エラー、又は、ホールセンサ未検出エラーと判断された場合、ブラシレスモータ１への駆動電圧の印加を停止している。これにより、より安全にブラシレスモータ１の制御を行える。   In the brushless motor control device 100, when it is determined that the Hall sensor disconnection error or the Hall sensor non-detection error has occurred, the application of the drive voltage to the brushless motor 1 is stopped. Thereby, the brushless motor 1 can be controlled more safely.

（４）他の実施形態
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。特に、本明細書に書かれた複数の実施形態及び変形例は必要に応じて任意に組み合せ可能である。
（ａ）ブラシレスモータの構造について
上記の実施形態においては、ステータ１５ａ、１５ｂ、１５ｃの数が３、ロータ１７の磁極の数が２（極対数は１つ）であるブラシレスモータ１を用いていたが、これに限られない。ブラシレスモータの用途等に応じて、これ以外のステータ数及びロータの磁極数を有するブラシレスモータを用いることができる。 (4) Other Embodiments Although one embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. In particular, a plurality of embodiments and modifications described in this specification can be arbitrarily combined as necessary.
(A) Structure of brushless motor In the above embodiment, the brushless motor 1 in which the number of stators 15a, 15b, and 15c is 3, and the number of magnetic poles of the rotor 17 is 2 (the number of pole pairs is 1) is used. However, it is not limited to this. Depending on the application of the brushless motor or the like, a brushless motor having other stator numbers and rotor magnetic pole numbers can be used.

（ｂ）ホールセンサ断線エラーの判定について
上記の実施形態においては、ロータ１７が電気角換算にて１回転以上回転しても、磁極通過検出部３３３がＵ相の位置検出信号の立ち上がり、又は、立ち下がりを検出しない場合（ステップＳ６１４にて「Ｙｅｓ」の場合）、ブラシレスモータの制御装置１００は、ホールセンサ断線エラーが発生したと判断していた（ステップＳ６１５）。しかし、これに限られない。
ブラシレスモータ１の制御装置３は、ロータ１７が電気角換算にて１回転以上回転しても、磁極通過検出部３３３がＵ相の位置検出信号の立ち上がり、又は、立ち下がりを検出しない場合（ステップＳ６１４にて「Ｙｅｓ」の場合）、ブラシレスモータの制御装置１００は、異常が見つかったホールセンサ１１ａ以外のホールセンサ１１ｂ又は１１ｃを用いて、磁極の通過の検出、及び、基準電気角の推定を行うようにしてもよい。そして、全てのホールセンサ１１ａ、１１ｂ、１１ｃにおいて異常が見つかった場合に初めて、ホールセンサ断線エラーと判定してもよい。これにより、１つのホールセンサが異常となっても、ブラシレスモータ１の駆動を停止する必要がなくなる。
なお、基準電気角推定に用いていたホールセンサの故障後、他の正常なホールセンサを用いて磁極の通過の検出及び基準電気角の推定を行う場合、故障前まで用いていたホールセンサの設置位置と、選択したホールセンサの設置位置との間の関係に基づいて、基準位相角から基準電気角を推定するための新たなオフセット値を設定する。 (B) Determination of Hall sensor disconnection error In the above embodiment, even if the rotor 17 rotates one or more revolutions in terms of electrical angle, the magnetic pole passage detection unit 333 rises the U-phase position detection signal, or When the trailing edge is not detected (“Yes” in step S614), the brushless motor control device 100 determines that a Hall sensor disconnection error has occurred (step S615). However, it is not limited to this.
The control device 3 of the brushless motor 1 does not detect the rising edge or the falling edge of the U-phase position detection signal even if the rotor 17 rotates one or more revolutions in terms of electrical angle (step) In the case of “Yes” in S614), the brushless motor control device 100 uses the hall sensor 11b or 11c other than the hall sensor 11a in which an abnormality is found to detect the passage of the magnetic pole and estimate the reference electrical angle. You may make it perform. And it may determine with a hall sensor disconnection error only when abnormality is found in all the hall sensors 11a, 11b, and 11c. Thereby, even if one Hall sensor becomes abnormal, it is not necessary to stop the driving of the brushless motor 1.
After the failure of the Hall sensor used for estimating the reference electrical angle, when detecting the passage of the magnetic pole and estimating the reference electrical angle using another normal Hall sensor, the Hall sensor used before the failure was installed. Based on the relationship between the position and the installation position of the selected hall sensor, a new offset value for estimating the reference electrical angle from the reference phase angle is set.

（ｃ）ホールセンサ未検出エラーの判定について
上記の実施形態においては、図８Ｃに示したように、磁極通過検出ステップＳ６１において、ロータ１７が電気角換算にて１回転以上回転したかどうか判定（ステップＳ６１４）した後、ステップＳ６１４にて「Ｎｏ」と判断された場合に、ブラシレスモータ１の駆動開始後、所定の時間内に、磁極通過検出部３３３が位置検出信号の立ち上がり、又は、立ち下がりを検出したかどうか判定（ステップＳ６１７）している。しかし、これに限られない。
磁極通過検出部３３３が位置検出信号の立ち上がり、又は、立ち下がりを検出していない時間が、ブラシレスモータ１の駆動開始後の所定の時間内であるかどうかを判定した後に、ロータ１７が電気角換算にて１回転以上回転したかどうか判定してもよい。
又は、磁極通過検出部３３３が位置検出信号の立ち上がり、又は、立ち下がりを検出していない時間が、ブラシレスモータ１の駆動開始後の所定の時間内であるかどうかを判定することと、ロータ１７が電気角換算にて１回転以上回転したかどうかを判定することを、１つのステップにて判定してもよい。この場合、磁極通過検出部３３３が位置検出信号の立ち上がり、又は、立ち下がりを検出していない時間が、ブラシレスモータ１の駆動開始後の所定の時間内であり、かつ、ロータ１７が電気角換算にて１回転以上回転していない場合に、磁極通過の検知を行うステップＳ６１３を継続する。それ以外の場合には、ブラシレスモータ１の制御装置１００は、エラーを発生し、ブラシレスモータ１の駆動を停止する。 (C) Determination of Hall sensor non-detection error In the above embodiment, as shown in FIG. 8C, in the magnetic pole passage detection step S61, it is determined whether or not the rotor 17 has rotated one or more revolutions in terms of electrical angle ( After step S614), when it is determined “No” in step S614, the magnetic pole passage detection unit 333 causes the position detection signal to rise or fall within a predetermined time after the start of driving the brushless motor 1. Is detected (step S617). However, it is not limited to this.
After determining whether or not the time when the magnetic pole passage detection unit 333 detects the rising edge or the falling edge of the position detection signal is within a predetermined time after the start of driving the brushless motor 1, It may be determined whether or not one rotation or more has been made in conversion.
Alternatively, it is determined whether the time when the magnetic pole passage detection unit 333 does not detect the rise or fall of the position detection signal is within a predetermined time after the start of driving the brushless motor 1, and the rotor 17. It may be determined in one step whether or not is rotated one or more times in terms of electrical angle. In this case, the time when the magnetic pole passage detection unit 333 does not detect the rising or falling of the position detection signal is within a predetermined time after the start of driving the brushless motor 1, and the rotor 17 is converted into an electrical angle. Step S613 for detecting the passage of the magnetic pole is continued when the motor has not been rotated more than once. In other cases, the control device 100 of the brushless motor 1 generates an error and stops the driving of the brushless motor 1.

（ｄ）インクリメンタル型のエンコーダのカウント増減について
上記の実施形態において、インクリメンタル型のエンコーダ１３のパルス数は、ロータがＣＷ回転のときに増加していた。しかし、これに限られない。インクリメンタル型のエンコーダ１３のパルス数は、ロータ１７がＣＣＷ回転するときに増加するとしてもよい。 (D) Count increase / decrease of incremental encoder In the above embodiment, the number of pulses of the incremental encoder 13 is increased when the rotor is rotating in CW. However, it is not limited to this. The number of pulses of the incremental encoder 13 may be increased when the rotor 17 rotates CCW.

（ｅ）電気角カウントの算出について
上記の実施形態の電気角カウンタ３３９において、電気角が基準電気角となるパルス数であるＮｓは、電気角が基準電気角となる毎に更新されていた。しかし、これに限られない。電気角が基準電気角となるパルス数Ｎｓは、電気角が基準電気角となるパルス数が一旦決まれば、更新されなくてもよい。
この時、インクリメンタル型のエンコーダ１３からのパルス数がＮとなったときの電気角カウンタ３３９の電気角カウントは、以下のような式により表現される。以下の式において、記号「％」は除算の余り（剰余）を算出する演算子である。また、インクリメンタル型のエンコーダ１３のパルス数は、ロータ１７がＣＣＷ回転したときに増加するものとする。
ＣＣＷ回転時：φＣＣＷ＝２π×｛（Ｎ−Ｎｓ）％ＮＭＡＸ｝／ＮＭＡＸ（ｒａｄ．）
ＣＷ回転時：φＣＷ＝２π−２π×｛（Ｎｓ−Ｎ）％ＮＭＡＸ｝／ＮＭＡＸ（ｒａｄ．）
上記の式により、電気角カウンタ３３９は、インクリメンタル型のエンコーダ１３のパルス数Ｎをロータ１７が１回転する毎に更新することなく、そして、電気角が基準電気角となる毎にＮｓを更新することなく、電気角カウントを算出できる。これにより、電気角カウンタ３３９の計算負荷が減少する。 (E) Calculation of electrical angle count In the electrical angle counter 339 of the above embodiment, N s , which is the number of pulses at which the electrical angle becomes the reference electrical angle, is updated every time the electrical angle becomes the reference electrical angle. . However, it is not limited to this. The pulse number N s at which the electrical angle becomes the reference electrical angle may not be updated once the number of pulses at which the electrical angle becomes the reference electrical angle is determined.
At this time, the electrical angle count of the electrical angle counter 339 when the number of pulses from the incremental encoder 13 is N is expressed by the following equation. In the following expression, the symbol “%” is an operator for calculating a remainder (remainder) of division. The number of pulses of the incremental encoder 13 is increased when the rotor 17 rotates CCW.
During CCW rotation: φ CCW = 2π × {(N−N s )% N MAX } / N MAX (rad.)
During CW rotation: φ CW = 2π−2π × {(N s −N)% N MAX } / N MAX (rad.)
According to the above formula, the electrical angle counter 339 does not update the pulse number N of the incremental encoder 13 every time the rotor 17 rotates once, and updates N s every time the electrical angle becomes the reference electrical angle. The electrical angle count can be calculated without doing so. Thereby, the calculation load of the electrical angle counter 339 is reduced.

本発明は、ホールセンサを用いたブラシレスモータの制御装置、及び、ブラシレスモータの制御方法に広く適用できる。   The present invention can be widely applied to a brushless motor control apparatus using a hall sensor and a brushless motor control method.

１００ ブラシレスモータの制御装置
１ ブラシレスモータ
１１ａ、１１ｂ、１１ｃ ホールセンサ
１３ インクリメンタル型のエンコーダ
１５ａ、１５ｂ、１５ｃ ステータ
１７ ロータ
１９ 筐体
３ 制御装置
３１ 駆動装置
３３ 制御部
３３１ 駆動装置制御部
３３３ 磁極通過検出部
３３５ 基準電気角推定部
３３７ ロータ回転位置推定部
３３９ 電気角カウンタ
５ 上位装置
αＣＷ、αＣＣＷ 位置検出信号の立ち上がりが発生するときの電気角カウント
β ホールセンサとステータとがなす角度
γ それぞれのステータがなす角度
θ 回転量
θｅ 電気角
θｍ 機械角
φＣＷ ＣＷ回転時の電気角カウント
φＣＣＷ ＣＣＷ回転時の電気角カウント
Ｎ インクリメンタル型のエンコーダからのパルス数
ＮＭＡＸ ロータが電気角にて１回転したときのパルス数
Ｎｓ 電気角が基準電気角となるときのパルス数
Ｎ０ ロータ１７の回転位置０°のときのパルス数
ＭＭＡＸ ロータが１回転したときのパルス数
Ｈｕ、Ｈｖ、Ｈｗ ホールセンサの位置検出信号
Ｒ、Ｓ、Ｔ 駆動装置の出力端子
Ｐｏ 極対数
ｒ、ｓ、ｔ コイルの接点
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Brushless motor control apparatus 1 Brushless motor 11a, 11b, 11c Hall sensor 13 Incremental encoder 15a, 15b, 15c Stator 17 Rotor 19 Case 3 Control apparatus 31 Drive apparatus 33 Control section 331 Drive apparatus control section 333 Magnetic pole passage detection 335 Reference electrical angle estimator 337 Rotor rotation position estimator 339 Electric angle counter 5 Host device α CW , α CCW position detection signal when rising edge detection signal occurs β Angle formed by Hall sensor and stator at the pulse number N MAX rotor electrical angle from the angle theta rotation amount theta e electrical angle theta m mechanical angle phi CW CW rotation time of the electric angle count phi CCW CCW rotation time of the electric angle count N incremental encoder formed by the stator the number of pulses N s electricity from one rotation Pulse number H u when the rotational position 0 ° pulse number M MAX rotor when the is rotated first pulse number N 0 the rotor 17 when the angular becomes the reference electrical angle, H v, the position detection signal of H w Hall sensors R, S, T Driving device output terminal P o pole pair number r, s, t Coil contact

Claims (7)

永久磁石により形成される複数の磁極を有するロータと、駆動電圧の印加により励磁される複数のコイルを有するステータと、前記ロータの前記ステータに対する相対的な位置を検出する少なくとも１つのホールセンサと、前記ロータに固定されるインクリメンタル型のエンコーダと、前記コイルに前記駆動電圧を印加する駆動装置と、を備えるブラシレスモータの制御装置であって、
前記ロータの前記磁極が前記ホールセンサを通過する際に発生する、前記ホールセンサから出力される位置検出信号の立ち上がり、又は、立ち下がりのいずれかを検出する磁極通過検出部と、
前記位置検出信号の立ち上がり、又は、立ち下がりのいずれかを基準とする基準位相角から、前記ホールセンサの位置と前記ステータの位置との関係に基づいて決定される所定の電気角ずらした角度を、電気角の基準角度である基準電気角と推定する基準電気角推定部と、
前記基準電気角と、前記インクリメンタル型のエンコーダからの出力とに基づいて、前記ブラシレスモータの前記ロータの回転位置を推定するロータ回転位置推定部と、を有し、
前記ロータがＣＣＷ回転又はＣＷ回転のいずれか一方をしている場合に前記基準位相角からずらす第２の所定の電気角は、前記ロータが他方の回転をしている場合に前記基準位相角からずらす第１の所定の電気角に、πラジアンを加算又は減算して推定する、
制御装置。 A rotor having a plurality of magnetic poles formed by permanent magnets, a stator having a plurality of coils excited by application of a drive voltage, and at least one Hall sensor for detecting a relative position of the rotor with respect to the stator; A control device for a brushless motor, comprising: an incremental encoder fixed to the rotor; and a drive device for applying the drive voltage to the coil,
A magnetic pole passage detection unit that detects either the rise or the fall of the position detection signal output from the Hall sensor, which is generated when the magnetic pole of the rotor passes through the Hall sensor;
An angle shifted by a predetermined electrical angle determined based on the relationship between the position of the Hall sensor and the position of the stator from a reference phase angle based on either the rise or the fall of the position detection signal. A reference electrical angle estimator that estimates a reference electrical angle that is a reference angle of the electrical angle;
It said reference electrical angle on the basis of the output from the incremental encoder, have a, a rotor rotational position estimation unit that estimates a rotational position of the rotor of the brushless motor,
The second predetermined electrical angle shifted from the reference phase angle when the rotor is rotating in either CCW rotation or CW rotation is from the reference phase angle when the rotor is rotating in the other direction. Estimating by adding or subtracting π radians to the first predetermined electrical angle to be shifted,
Control device. 前記基準電気角推定部は、前記ブラシレスモータの駆動開始時に前記コイルに前記駆動電圧を印加して前記ロータを回転させて前記基準電気角を推定する、請求項１に記載の制御装置。   The control device according to claim 1, wherein the reference electrical angle estimation unit estimates the reference electrical angle by applying the drive voltage to the coil and rotating the rotor when the brushless motor starts to be driven. 前記ロータが電気角換算にて１回転以上回転しても、前記磁極通過検出部が前記位置検出信号の前記立ち上がり、又は、前記立ち下がりを検出しない場合、ホールセンサ断線エラーと判断する、請求項１又は２に記載のブラシレスモータの制御装置。 The Hall sensor disconnection error is determined when the magnetic pole passage detection unit does not detect the rising or falling of the position detection signal even if the rotor rotates one or more revolutions in terms of electrical angle. The control apparatus of the brushless motor of 1 or 2 . 前記ブラシレスモータの駆動開始後、所定の時間内に、前記磁極通過検出部が前記位置検出信号の前記立ち上がり、又は、前記立ち下がりを検出しない場合、ホールセンサ未検出エラーと判断する、請求項１から３のいずれかに記載の制御装置。 The Hall sensor non-detection error is determined when the magnetic pole passage detection unit does not detect the rising edge or the falling edge of the position detection signal within a predetermined time after starting the driving of the brushless motor. 4. The control device according to any one of 3 . 前記ホールセンサ断線エラー、又は、前記ホールセンサ未検出エラーと判断された場合、前記ブラシレスモータへの前記駆動電圧の印加を停止する、請求項３又は４に記載の制御装置。 The Hall sensor disconnection error, or, if it is determined that the Hall sensor undetected error, to stop the application of the driving voltage to the brushless motor control device according to claim 3 or 4. 永久磁石により形成される複数の磁極を有するロータと、駆動電圧の印加により励磁される複数のコイルを有するステータと、前記ロータの前記ステータに対する相対的な位置を検出するホールセンサと、前記ロータに固定されるインクリメンタル型のエンコーダと、前記コイルに前記駆動電圧を印加する駆動装置と、を備えるブラシレスモータの制御方法であって、
前記ロータの前記磁極が前記ホールセンサを通過する際に発生する、前記ホールセンサから出力される位置検出信号の立ち上がり、又は、立ち下がりのいずれかを検出する磁極通過検出ステップと、
前記位置検出信号の前記立ち上がり、又は、前記立ち下がりのいずれかを基準とする基準位相角から、前記ホールセンサの位置と前記ステータの位置との関係に基づいて決定される所定の電気角ずらした角度を、電気角の基準角度である基準電気角と推定する基準電気角推定ステップと、を含み、
前記ロータがＣＣＷ回転又はＣＷ回転のいずれか一方をしている場合に前記基準位相角からずらす第２の所定の電気角は、前記ロータが他方の回転をしている場合に前記基準位相角からずらす第１の所定の電気角に、πラジアンを加算又は減算して推定する、
制御方法。 A rotor having a plurality of magnetic poles formed by permanent magnets, a stator having a plurality of coils excited by application of a driving voltage, a hall sensor for detecting a relative position of the rotor with respect to the stator, and the rotor A brushless motor control method comprising: an incremental encoder that is fixed; and a drive device that applies the drive voltage to the coil.
A magnetic pole passage detection step for detecting either a rise or a fall of a position detection signal output from the Hall sensor, which occurs when the magnetic pole of the rotor passes through the Hall sensor;
A predetermined electrical angle determined based on the relationship between the position of the Hall sensor and the position of the stator is shifted from a reference phase angle based on either the rising edge or the falling edge of the position detection signal. the angle, and the reference electrical angle estimation step of estimating a reference electrical angle is the reference angle of the electrical angle, only including,
The second predetermined electrical angle shifted from the reference phase angle when the rotor is rotating in either CCW rotation or CW rotation is from the reference phase angle when the rotor is rotating in the other direction. Estimating by adding or subtracting π radians to the first predetermined electrical angle to be shifted,
Control method. 請求項６に記載の制御方法をコンピュータにより実行させるためのプログラムを格納した記憶媒体。

A storage medium storing a program for causing a computer to execute the control method according to claim 6 .

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