JP6244989B2 - 角度検出装置、モータ駆動制御装置、及びモータ装置 - Google Patents

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Description

本発明は、モータの回転子の位相を検出する角度検出装置、モータ駆動制御装置、及びモータ装置に関する。
モータを回転位置制御する場合、回転子の回転角度を検出する必要がある。モータの回転子の回転角度は、一般にモータの回転子の回転軸にロータリーエンコーダを接続して検出することができる。この場合、ロータリーエンコーダから、モータの回転子の回転角度に応じて変化する１／４周期の位相差をもつ２相パルス信号を出力し、そのエッジ検出と２相のＨｉｇｈ／Ｌｏｗ状態から相対的な回転角度を検出することができる。
上述したロータリーエンコーダとしての光学式エンコーダは、外周部に光学窓となるスリットを等間隔に設けた円盤と、円盤のスリットピッチの１／４間隔で配置された２個のフォトインタラプタにより構成される。そして２個のフォトインタラプタの出力信号を２値化することにより、２相パルス信号を得ることができる。
また、特許文献１に記載のモータ駆動制御装置においては、モータの回転子の回転位置に対応する信号レベルを有する複数のセンサ信号を利用して、位相情報信号を検出し出力するという方法が開示されている。すなわち、複数のセンサ信号又はそれに対応する信号Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１を複数の位相区間に分けて、所定の位相に対応するしきい値レベルと比較し、当該しきい値レベルに到達したことを検出し、当該検出された位相を示す位相情報信号Ｐｈｓｙｎを出力する。
しかしながら、上述したモータ駆動制御装置においては、複数のセンサからの信号にばらつきが生じて振幅レベルが異なる。また、製造過程においてセンサを取り付ける際に実装誤差が発生し、センサからの信号の位相誤差となる。従って、振幅を調整したとしても分割される位相区間によって、所定のしきい値レベルと比較を行う信号の振幅レベル（交点レベル）が異なり、これにより検出された位相に誤差が発生しこの誤差が大きくなると位相が検出されないという問題があった。
本発明の目的は上記の問題点を解決し、モータの回転子の回転位置をより高精度に検出することができる角度検出装置を提供することにある。
本発明の一態様に係る角度検出装置は、
複数相のコイルを有するモータの回転子の回転位置に対応する信号レベルを有する複数のセンサ信号に基づいて、上記回転子の回転位置に対応する各位相を示す位相情報信号を発生して当該モータの回転子の回転位置を検出する角度検出装置であって、
上記各センサ信号をそれぞれセンサ処理信号として入力し、上記各センサ処理信号間が交差するタイミングを検出して上記各センサ処理信号間の交点を検出する交点検出部と、
上記各センサ処理信号間が交差するタイミングに基づいて、上記各センサ処理信号間の交点の振幅レベルである交点レベルを検出する交点レベル検出部と、
上記検出された交点レベルを所定の振幅レベルとなるように調整し、当該調整された各センサ処理信号を交点レベル調整信号として出力する交点レベル調整部と、
上記所定の振幅レベルと基準レベルとの間の位相区間において、上記交点レベル調整信号が上記所定の各位相に対応する複数のしきい値レベルに到達したことを検出して位相情報信号を生成して出力する位相検出部とを備えたことを特徴とする。
本発明に係る角度検出装置によれば、各センサ信号もしくは各センサ信号に対応するセンサ処理信号の交点レベルを所定の振幅レベルとなるように調整するので、モータの回転位置情報を示す回転位相情報を高精度に検出することが可能となる。
本発明の実施形態１に係る角度検出装置１の構成を示すブロック図である。 （ａ）は、図１の角度検出装置１の各センサＳ１，Ｓ２，Ｓ３により生成された、各センサ信号Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１の時間ｔに対する振幅レベルの変化を示す時間軸波形図であり、（ｂ）は（ａ）と経過時間軸を共通にし、図１の交点検出部２により生成された各交点検出信号ＵＶ，ＶＷ，ＷＵの信号レベルの変化を示す時間軸波形図であり、（ｃ）は（ａ）と経過時間軸を共通にし、図１のゼロクロス検出部３により生成されたゼロクロストグル信号ＳＴの信号レベルの変化を示す時間軸波形図であり、（ｄ）は（ａ）と経過時間軸を共通にし、図１の信号選択部４により選択された選択信号Ｘの振幅レベルの変化を示す時間軸波形図であり、（ｅ）は（ａ）と経過時間軸を共通にし、図１の交点レベル調整部６により調整された交点レベル調整信号Ｙの振幅レベルの変化を示す時間軸波形図であり、（ｆ）は（ａ）と経過時間軸を共通にし、図１の位相検出部７により生成された位相情報信号ＳＰＨのタイミングチャートである。 図１の交点レベル調整部６により調整された交点レベル調整信号Ｙの電気角と振幅割合との関係を示す表である。 図１の角度検出装置１の各センサＳ１，Ｓ２，Ｓ３の取り付け誤差が発生した場合における、時間ｔに対する図１の交点レベル調整部６により調整された交点レベル調整信号Ｙの振幅レベルの変化を示す時間軸波形図である。 本発明の実施形態２に係る角度検出装置１Ａの構成を示すブロック図である。 （ａ）は、図５の角度検出装置１Ａの反転タイミング検出部８により生成された、各反転タイミング検出信号ＣＭＰ＿Ｕ、ＣＭＰ＿Ｖ、ＣＭＰ＿Ｗの時間ｔに対する信号レベルの変化を示す時間軸波形図であり、（ｂ）は（ａ）と経過時間軸を共通にし、図５のゼロクロス検出部３により生成されたゼロクロストグル信号ＳＴの信号レベルの変化を示す時間軸波形図であり、（ｃ）は（ａ）と経過時間軸を共通にし、図５の全波整流処理部９により全波整流された各センサ信号Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２の振幅レベルの変化を示す時間軸波形図であり、（ｄ）は（ａ）と経過時間軸を共通にし、図５の信号選択部４Ａにより選択された選択信号Ｘの振幅レベルの変化を示す時間軸波形図であり、（ｅ）は（ａ）と経過時間軸を共通にし、図５の交点レベル調整部６Ａにより調整された交点レベル調整信号Ｙの振幅レベルの変化を示す時間軸波形図であり、（ｆ）は（ａ）と経過時間軸を共通にし、図５の位相検出部７により生成された位相情報信号ＳＰＨのタイミングチャートである。 （ａ）は、本発明の実施形態３に係る、図５の全波整流処理部９により全波整流されたセンサ信号Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２の時間ｔに対する振幅レベルの変化を示す時間軸波形図であり、（ｂ）は（ａ）と経過時間軸を共通にし、図５の信号選択部４Ａにより選択された選択信号Ｘの振幅レベルの変化を示す時間軸波形図であり、（ｃ）は（ｂ）の領域Ａの選択信号Ｘの振幅レベルを図５の交点レベル調整部６Ａにより調整された交点レベル調整信号Ｙの振幅レベルの変化を示す時間軸波形図であり、（ｄ）は（ｃ）と経過時間軸を共通にし、図５の位相検出部７により生成された位相情報信号ＳＰＨのタイミングチャートである。 本発明の実施形態４に係る角度検出装置１Ｂの構成を示すブロック図である。 （ａ）は図８の角度検出装置１Ｂの各センサＳ１，Ｓ２，Ｓ３により生成された、各センサ信号Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１の時間ｔに対する振幅レベルの変化を示す時間軸波形図であり、（ｂ）は（ａ）と経過時間軸を共通にし、図８の全波整流処理部９により反転された各反転センサ信号ＩＵ１，ＩＶ１，ＩＷ１の振幅レベルの変化を示す時間軸波形図であり、（ｃ）は（ａ）と経過時間軸を共通にし、全波整流処理部９により全波整流された各センサ信号Ｕ３，Ｖ３，Ｗ３の振幅レベルの変化を示す時間軸波形図であり、（ｄ）は（ａ）と経過時間軸を共通にし、振幅レベル調整部１１により振幅レベル調整されたセンサ信号Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２の振幅レベルの変化を示す時間軸波形図である。
以下、本発明に係る実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の各実施形態において、同様の構成要素については同一の符号を付している。
実施形態１．
図１は、本発明の実施形態１に係る角度検出装置１の構成を示すブロック図である。図１において、角度検出装置１は、複数相のコイルを有するモータＭ１の回転子の周囲にその回転角の検出のために設けられた磁気センサ（以下、センサという。）Ｓ１〜Ｓ３（Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相）を備えて構成される。また、角度検出装置１は、各センサＳ１〜Ｓ３からの各センサ信号Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１に基づいて、モータＭ１の位相情報を検出して出力する。さらに、角度検出装置１は、センサ信号Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１の各１対間の交点を検出する交点検出部２と、ゼロクロス検出部３と、信号選択部４と、交点レベル検出部５と、交点レベル調整部６と、位相検出部７とを備えて構成される。ここで、交点検出部２は、センサ信号Ｕ１とセンサ信号Ｖ１とが交差するタイミングを検出する比較器２１と、センサ信号Ｖ１とセンサ信号Ｗ１とが交差するタイミングを検出する比較器２２とを備えて構成される。また、交点検出部２は、センサ信号Ｗ１とセンサ信号Ｕ１とが交差するタイミングを検出する比較器２３とを備えて構成される。なお、角度検出装置１を備えたモータ駆動制御装置が当該角度検出装置１からの位置情報に基づいてモータＭ１の回転子を駆動制御する。ここで、モータ駆動制御装置は、角度検出装置１を備える。
信号選択部４は、ロジック回路部４１と、スイッチＳＷとを備えて構成される。また、位相検出部７は、複数Ｎ−１個の電圧源７２−１〜７２−（Ｎ−１）と、複数Ｎ個の位相検出器７１−１〜７１−Ｎとを備えて構成される。ここで、角度検出装置１は、モータＭ１の回転子の回転位置に対応する信号レベルを有する複数のセンサ信号に基づいて、モータＭ１の回転子の回転位置に対応する各位相を示す位相情報信号ＳＰＨを発生して当該モータＭ１の回転子の回転位置を検出する。また、交点検出部２は、各センサ信号Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１をそれぞれセンサ処理信号として入力し、各センサ処理信号間が交差するタイミングを検出して当該各センサ処理信号間の交点を検出する。
図１において、センサＳ１，Ｓ２，Ｓ３から出力されるセンサ信号Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１は、複数のコイルを有するモータＭ１の回転子の磁束密度の変化に応じて連続的に変化する信号である。ここで、各センサＳ１，Ｓ２，Ｓ３は、ホール素子を使用し、当該ホール素子から生成される信号をセンサ信号Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１とし、各センサ信号Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１の形状は正弦波もしくは正弦波に近い波形である。また、各センサ信号Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１は、電気角１２０度間隔で配置される。
比較器２１は、センサ信号Ｕ１の振幅レベルとセンサ信号Ｖ１の振幅レベルとを比較して、ハイ（Ｈｉｇｈ）レベル又はロー（Ｌｏｗ）レベルを有する交点検出信号ＵＶを生成して、当該交点検出信号ＵＶを交点レベル検出部５及びロジック回路部４１に出力する。すなわち、センサ信号Ｕ１の振幅レベルがセンサ信号Ｖ１の振幅レベル以上となる場合にはハイレベルの交点検出信号ＵＶを、センサ信号Ｕ１の振幅レベルがセンサ信号Ｖ１の振幅レベル未満の場合にはローレベルの交点検出信号ＵＶを出力する。
比較器２２は、センサ信号Ｖ１の振幅レベルとセンサ信号Ｗ１の振幅レベルとを比較して、ハイ（Ｈｉｇｈ）レベル又はロー（Ｌｏｗ）レベルを有する交点検出信号ＶＷを生成して、当該交点検出信号ＶＷを交点レベル検出部５及びロジック回路部４１に出力する。すなわち、センサ信号Ｖ１の振幅レベルがセンサ信号Ｗ１の振幅レベル以上となる場合にはハイレベルの交点検出信号ＶＷを、センサ信号Ｖ１の振幅レベルがセンサ信号Ｗ１の振幅レベル未満の場合にはローレベルの交点検出信号ＶＷを出力する。
比較器２３は、センサ信号Ｗ１の振幅レベルとセンサ信号Ｕ１の振幅レベルとを比較して、ハイ（Ｈｉｇｈ）レベル又はロー（Ｌｏｗ）レベルを有する交点検出信号ＷＵを生成して、当該交点検出信号ＷＵを交点レベル検出部５及びロジック回路部４１に出力する。すなわち、センサ信号Ｗ１の振幅レベルがセンサ信号Ｕ１の振幅レベル以上となる場合にはハイレベルの交点検出信号ＷＵを、センサ信号Ｗ１の振幅レベルがセンサ信号Ｕ１の振幅レベル未満の場合にはローレベルの交点検出信号ＷＵを出力する。
ゼロクロス検出部３は、各センサＳ１，Ｓ２，Ｓ３からのセンサ信号Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１に基づいて、各センサ信号Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１の振幅レベルが基準レベルを通過するゼロクロス点を検出してゼロクロストグル信号ＳＴを生成する。次に、ゼロクロス検出部３は、当該ゼロクロストグル信号ＳＴを交点レベル調整部６に出力する。すなわち、ゼロクロス検出部３は、各センサ信号Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１が基準レベルを通過するタイミングを検出する。ここで、基準レベルは振幅レベル０である。
ロジック回路部４１は、交点検出信号ＵＶ，ＶＷ，ＷＵの信号レベルの変化に基づいて、振幅レベルが調整されるセンサ信号を選択するようにスイッチＳＷを制御する。ロジック回路部４１は、交点検出信号ＵＶ，ＶＷ，ＷＵの結果からＷ１＜Ｕ１＜Ｖ１又はＷ１＞Ｕ１＞Ｖ１の時にはセンサ信号Ｕ１を選択信号Ｘとして選択する。また、ロジック回路部４１は、Ｖ１＜Ｗ１＜Ｕ１又はＶ１＞Ｗ１＞Ｕ１の時にはセンサ信号Ｗ１を選択信号Ｘとして選択する。さらに、ロジック回路部４１は、Ｕ１＜Ｖ１＜Ｗ１又はＵ１＞Ｖ１＞Ｗ１の時にはセンサ信号Ｖ１を選択信号Ｘとして選択する。すなわち、ロジック回路部４１は、交点検出信号ＵＶがローレベルからハイレベルに変化するタイミングから交点検出信号ＷＵがハイレベルからローレベルに変化するタイミングまでの時間期間では、スイッチＳＷを接点ａに切り替えてセンサ信号Ｕ１を選択する。また、ロジック回路部４１は、交点検出信号ＶＷがローレベルからハイレベルに変化するタイミングから交点検出信号ＵＶがハイレベルからローレベルに変化するタイミングまでの時間期間では、スイッチＳＷを接点ｂに切り替えてセンサ信号Ｖ１を選択する。さらに、ロジック回路部４１は、交点検出信号ＷＵがハイレベルからローレベルに変化するタイミングから交点検出信号ＶＷがローレベルからハイレベルに変化するタイミングまでの時間期間では、スイッチＳＷを接点ｃに切り替えてセンサ信号Ｗ１を選択する。
交点レベル検出部５は、交点検出信号ＵＶの信号レベルがローレベルからハイレベルに変化するタイミング及びハイレベルからローレベルに変化するタイミングにおいてそれぞれ、センサ信号Ｕ１とセンサ信号Ｖ１との交点の振幅レベルを検出する。次に、交点レベル検出部５は、当該振幅レベルの値を交点レベル調整部６に出力する。また、交点レベル検出部５は、交点検出信号ＶＷの信号レベルがローレベルからハイレベルに変化するタイミング及びハイレベルからローレベルに変化するタイミングにおいてそれぞれ、センサ信号Ｖ１とセンサ信号Ｗ１との交点の振幅レベルを検出する。次に、交点レベル検出部５は、当該振幅レベルの値を交点レベル調整部６に出力する。さらに、交点レベル検出部５は、交点検出信号ＷＵの信号レベルがローレベルからハイレベルに変化するタイミング及びハイレベルからローレベルに変化するタイミングにおいてそれぞれ、センサ信号Ｗ１とセンサ信号Ｕ１との交点の振幅レベルを検出する。次に、交点レベル検出部５は、当該振幅レベルの値を交点レベル調整部６に出力する。すなわち、交点レベル検出部５は、交点検出部２からの交点検出信号ＵＶ，ＶＷ，ＷＵに基づいて、センサ信号Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１の各１対間の交点の振幅レベルを検出し、当該検出された振幅レベルの値を交点レベル調整部６に出力する。
交点レベル調整部６は、ゼロクロストグル信号ＳＴ及びセンサ信号Ｕ１〜Ｗ１の各１対間の交点の振幅レベルに基づき、信号選択部４により選択された選択信号Ｘを、当該交点の振幅レベルがゼロクロス点を基準レベルとして所定の振幅レベルとなるように調整する。次に、交点レベル調整部６は、当該調整された信号を交点レベル調整信号Ｙとして位相検出部７に出力する。ここで、交点レベル調整部６は、各センサ信号Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１が基準レベルを通過するゼロクロス点を基準レベルとして交点レベル調整信号Ｙを調整する。
位相検出部７は、交点レベル調整信号Ｙを、複数Ｎ−１個の電圧源７２−１〜７２−（Ｎ−１）により生成されかつ互いに所定電圧差だけ異なる複数のしきい値レベルと比較することで、モータＭ１が回転した所定の角度を位相情報信号ＳＰＨとして出力する。すなわち、位相検出部７は、交点レベル調整信号Ｙの振幅レベルが所定のしきい値レベルを通過することにより、モータＭ１の回転角度を示す位相情報信号ＳＰＨを生成して出力する。
以上のように構成された実施形態１に係る角度検出装置１の動作について以下に説明する。
図２（ａ）は、図１の角度検出装置１の各センサＳ１，Ｓ２，Ｓ３により生成された、各センサ信号Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１の時間ｔに対する振幅レベルの変化を示す時間軸波形図である。図２（ａ）において、電気角１２０度間隔で配置された各センサＳ１，Ｓ２，Ｓ３からのセンサ信号Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１の時間軸波形は、正弦波信号である。
図２（ｂ）は図２（ａ）と経過時間軸を共通にし、図１の交点検出部２により生成された各交点検出信号ＵＶ，ＶＷ，ＷＵの信号レベルの変化を示す時間軸波形図である。図２（ｂ）において、センサ信号Ｕ１とセンサ信号Ｖ１とが交差するタイミングを示す交点検出信号ＵＶは、時間ｔ０にハイレベルとなり、時間ｔ６にローレベルとなり、各時間においてセンサ信号Ｕ１とセンサ信号Ｖ１とが交差する。また、センサ信号Ｖ１とセンサ信号Ｗ１とが交差するタイミングを示す交点検出信号ＶＷは、時間ｔ４にハイレベルとなり、時間ｔ１０にローレベルとなり、各時間においてセンサ信号Ｖ１とセンサ信号Ｗ１とが交差する。さらに、センサ信号Ｗ１とセンサ信号Ｕ１とが交差するタイミングを示す交点検出信号ＷＵは、時間ｔ８にハイレベルになり、時間ｔ１４にローレベルとなり、各時間においてセンサ信号Ｗ１とセンサ信号Ｕ１とが交差する。なお、各交点検出信号ＵＶ，ＶＷ，ＷＵは周期的に繰り返される。
図２（ｃ）は図２（ａ）と経過時間軸を共通にし、図１のゼロクロス検出部３により生成されたゼロクロストグル信号ＳＴの信号レベルの変化を示す時間軸波形図である。図２（ｃ）において、図２（ａ）の各センサ信号Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１の正弦波信号の振幅レベルが基準レベルとなるタイミングが示される。ここで、ゼロクロストグル信号ＳＴは、センサ信号Ｕ１が基準レベルを通過する時間ｔ１でハイレベルになり、センサ信号Ｗ１が基準レベルを通過する時間ｔ３でローレベルとなる。また、ゼロクロストグル信号ＳＴは、センサ信号Ｖ１が基準レベルを通過する時間ｔ５でハイレベルになり、センサ信号Ｕ１が基準レベルを通過する時間ｔ７でローレベルとなる。以下、同様に繰り返される。
図２（ｄ）は図２（ａ）と経過時間軸を共通にし、図１の信号選択部４により選択された選択信号Ｘの振幅レベルの変化を示す時間軸波形図である。図２（ｄ）において、信号選択部４により選択された選択信号Ｘの波形が太字で図示される。すなわち、時間ｔ０から時間ｔ２ではセンサ信号Ｕ１が選択され、時間ｔ２から時間ｔ４まではセンサ信号Ｗ１が選択され、時間ｔ４から時間ｔ６まではセンサ信号Ｖ１が選択される。また、時間ｔ６から時間ｔ８まではセンサ信号Ｕ１が選択され、時間ｔ８から時間ｔ１０まではセンサ信号Ｗ１が選択され、時間ｔ１０から時間ｔ１２までセンサ信号Ｖ１が選択される。ここで、時間ｔ２，ｔ６，ｔ１０，ｔ１４では選択信号Ｘは振幅レベルＬ１を有し、時間ｔ０，ｔ４，ｔ８，ｔ１２，ｔ１６では選択信号Ｘは振幅レベル−Ｌ１を有する。
図２（ｅ）は図２（ａ）と経過時間軸を共通にし、図１の交点レベル調整部６により調整された交点レベル調整信号Ｙの振幅レベルの変化を示す時間軸波形図である。図２（ｅ）では、選択信号Ｘの頂点のレベルＬ１，−Ｌ１が所定の振幅レベルＬＴとなるように調整された交点レベル調整信号Ｙが図示される。すなわち、時間ｔ１，ｔ３，ｔ５，ｔ７でのゼロクロス点を基準レベルとし、時間ｔ２，ｔ４，ｔ６での交点レベルＬ１，−Ｌ１を所定の振幅レベルＬＴに調整される。
図２（ｆ）は図２（ａ）と経過時間軸を共通にし、図１の位相検出部７により生成された位相情報信号ＳＰＨのタイミングチャートである。図２（ｆ）において、基準レベルと振幅レベルＬＴとの間、及び基準レベルと振幅レベル−ＬＴとの間を電気角６０度の幅に対応する位相区間Ｔとする。当該位相区間Ｔにおいて、モータＭ１の回転子の回転位置に対応する複数のしきい値レベルが設定される。
図３は、図１の交点レベル調整部６により調整された交点レベル調整信号Ｙの電気角と振幅割合との関係を示す表である。ここで、振幅割合は、理想的な正弦波における最大振幅レベルに対する任意の電気角の振幅レベルの割合を表す。
本実施形態では、電気角６０度の幅に対応する位相区間Ｔにおいて、１０個の位相情報信号ＳＰＨを出力する。この場合には、振幅レベルＬＴ，−ＬＴは電気角６０度での振幅割合０．８６６であり、各電気角の振幅割合において複数のしきい値レベルが設定される。すなわち、基準レベルと振幅レベルＬＴとの間及び基準レベルと振幅レベル−ＬＴとの間の各位相区間Ｔにおいて、１０個のしきい値レベルが設定され、交点レベル調整信号Ｙが各しきい値レベルを通過したタイミングで位相情報信号ＳＰＨが生成されて出力される。
上述した図２（ｅ）に図示したように、理想的に電気角１２０度間隔で配置された各センサＳ１〜Ｓ３からのセンサ信号Ｕ１〜Ｗ１は、基準レベルと振幅レベルＬＴとの間及び基準レベルと振幅レベル−ＬＴとの間を位相区間Ｔすると、各位相区間Ｔの幅は均一となる。従って、位相情報信号ＳＰＨは位相区間Ｔを均一に分割したパルス幅を有する。しかしながら、実際には各センサＳ１，Ｓ２，Ｓ３の取り付け誤差が発生し、位相情報信号ＳＰＨは均一なパルス幅を有さない。これについて以下に説明する。
図４は、図１の角度検出装置１の各センサＳ１，Ｓ２，Ｓ３の取り付け誤差が発生した場合における、時間ｔに対する図１の交点レベル調整部６により調整された交点レベル調整信号Ｙの振幅レベルの変化を示す時間軸波形図である。図４において、各センサＳ１，Ｓ２，Ｓ３の取り付け誤差が発生した場合の交点レベル調整信号Ｙの振幅レベルの変化を図示する。
図４において、センサ信号Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１の各１対間の交点（選択信号Ｘの頂点）の振幅レベルが異なり、ゼロクロストグル信号ＳＴの間隔が不均一となる。従って、位相情報信号ＳＰＨのパルス幅に誤差が発生し、その誤差が各センサＳ１，Ｓ２，Ｓ３の取り付け誤差以上となる場合がある。ここで、選択信号Ｘの各頂点のレベルを所定の振幅レベルＬＴ，−ＬＴに調整することにより、ゼロクロストグル信号ＳＴのパルス幅の誤差は縮小されて、各センサＳ１，Ｓ２，Ｓ３の取り付け誤差未満となる。従って、より高精度の位相情報信号を得ることができる。
以上の実施形態に係る角度検出装置１によれば、各センサ信号Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１の交点レベルを所定の振幅レベルに調整することにより、位相情報信号ＳＰＨのパルス幅の誤差を縮小することができる。従って、高精度の回転位相情報信号を生成することができ、モータＭ１の回転位置情報を正確に検出することが可能となる。
実施形態２．
上述した実施形態１に係る角度検出装置１では、各センサＳ１，Ｓ２，Ｓ３により生成された正弦波信号をセンサ処理信号として用いてモータＭ１の回転位置情報を検出した。これに対して、本実施形態では、各センサＳ１，Ｓ２，Ｓ３により生成された正弦波信号を全波整流して得られた信号をセンサ処理信号として用いてモータＭ１の回転位置情報を検出することを特徴とする。従って、本実施形態では、実施形態１に比較すると、さらに回路規模を縮小することが可能となる。
図５は、本発明の実施形態２に係る角度検出装置１Ａの構成を示すブロック図である。図５の角度検出装置１Ａは、図１の角度検出装置１に比較すると、交点検出部２の代わりに交点検出部２Ａを備え、信号選択部４の代わりに信号選択部４Ａを備え、交点レベル検出部５の代わりに交点レベル検出部５Ａを備える。また、図５の角度検出装置１Ａは、図１の角度検出装置１に比較すると、交点レベル調整部６の代わりに交点レベル調整部６Ａを備え、さらに反転タイミング検出部８及び全波整流処理部９を備えたことを特徴とする。また、信号選択部４Ａは、信号選択部４に比較すると、ロジック回路部４１の代わりにロジック回路部４１Ａを備えたことを特徴とする。
図５において、交点検出部２Ａは、センサ信号Ｕ２とセンサ信号Ｖ２とが交差するタイミングを検出する比較器２１Ａと、センサ信号Ｖ２とセンサ信号Ｗ２とが交差するタイミングを検出する比較器２２Ａとを備え手構成される。さらに、交点検出部２Ａは、センサ信号Ｗ２とセンサ信号Ｕ２とが交差するタイミングを検出する比較器２３Ａとを備えて構成される。
反転タイミング検出部８は、センサ信号Ｕ１が反転されるタイミングを検出する比較器８１と、センサ信号Ｖ１が反転されるタイミングを検出する比較器８２と、センサ信号Ｗ１が反転されるタイミングを検出する比較器８３とを備えて構成される。ここで、反転タイミング検出部８は、しきい値レベルが０Ｖにそれぞれ設定された比較器８１，８２，８３を備えて構成される。また、交点検出部２Ａは、全波整流処理部９から出力される全波整流信号をそれぞれセンサ処理信号として入力し、各センサ処理信号間が交差するタイミングを検出して当該各センサ処理信号間の交点を検出する。
図５において、比較器８１は、センサ信号Ｕ１の振幅レベルと基準レベルとを比較して、ハイ（Ｈｉｇｈ）レベル又はロー（Ｌｏｗ）レベルを有する反転タイミング信号ＣＭＰ＿Ｕを生成する。次に、比較器８１は、当該反転タイミング信号ＣＭＰ＿Ｕを全波整流処理部９及びロジック回路部４１Ａに出力する。すなわち、センサ信号Ｕ１の振幅レベルが基準レベル以上となる場合にはハイレベルの反転タイミング信号ＣＭＰ＿Ｕを、センサ信号Ｕ１の振幅レベルが基準レベル未満の場合にはローレベルの反転タイミング信号ＣＭＰ＿Ｕを出力する。ここで、反転タイミング信号ＣＭＰ＿Ｕがローレベルのときにセンサ信号Ｕ１の波形は基準レベルを中心に反転される。
比較器８２は、センサ信号Ｖ１の振幅レベルと基準レベルとを比較して、ハイ（Ｈｉｇｈ）レベル又はロー（Ｌｏｗ）レベルを有する反転タイミング信号ＣＭＰ＿Ｖを生成する。次に、比較器８２は、当該反転タイミング信号ＣＭＰ＿Ｖを全波整流処理部９及びロジック回路部４１Ａに出力する。すなわち、センサ信号Ｖ１の振幅レベルが基準レベル以上となる場合にはハイレベルの反転タイミング信号ＣＭＰ＿Ｖを、センサ信号Ｖ１の振幅レベルが基準レベル未満の場合にはローレベルの反転タイミング信号ＣＭＰ＿Ｖを出力する。ここで、反転タイミング信号ＣＭＰ＿Ｖがローレベルのときにセンサ信号Ｖ１の波形は基準レベルを中心に反転される。
比較器８３は、センサ信号Ｗ１の振幅レベルと基準レベルとを比較して、ハイ（Ｈｉｇｈ）レベル又はロー（Ｌｏｗ）レベルを有する反転タイミング信号ＣＭＰ＿Ｗを生成する。次に、比較器８３は、当該反転タイミング信号ＣＭＰ＿Ｗを全波整流処理部９及びロジック回路部４１Ａに出力する。すなわち、センサ信号Ｗ１の振幅レベルが基準レベル以上となる場合にはハイレベルの反転タイミング信号ＣＭＰ＿Ｗを、センサ信号Ｗ１の振幅レベルが基準レベル未満の場合にはローレベルの反転タイミング信号ＣＭＰ＿Ｗを出力する。ここで、反転タイミング信号ＣＭＰ＿Ｗがローレベルのときにセンサ信号Ｗ１の波形は基準レベルを中心に反転される。
全波整流処理部９は、反転タイミング検出部８からの反転タイミング検出信号ＣＭＰ＿Ｕ，ＣＭＰ＿Ｖ，ＣＭＰ＿Ｗに基づいて、センサ信号Ｕ２を生成する。次に、全波整流処理部９は、当該センサ信号Ｕ２をセンサ処理信号として交点レベル検出部５Ａ、交点検出部２Ａ、及び信号選択部４Ａに出力する。ここで、全波整流処理部９は、反転タイミング検出信号ＣＭＰ＿Ｕ，ＣＭＰ＿Ｖ，ＣＭＰ＿Ｗがローレベルのときはセンサ信号Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１を基準レベルで反転させて反転センサ信号ＩＵ１，ＩＶ１，ＩＷ１を生成する。次に、全波整流処理部９は、当該反転センサ信号ＩＵ１，ＩＶ１，ＩＷ１をセンサ信号Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２としてそれぞれ出力する。また、反転タイミング検出信号ＣＭＰ＿Ｕ，ＣＭＰ＿Ｖ，ＣＭＰ＿Ｗがハイレベルのときはセンサ信号Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１をセンサ信号Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２としてそれぞれ出力する。
比較器２１Ａは、センサ信号Ｕ２の振幅レベルとセンサ信号Ｖ２の振幅レベルとを比較して、ハイ（Ｈｉｇｈ）レベル又はロー（Ｌｏｗ）レベルを有する交点検出信号ＵＶを生成する。次に、比較器２１Ａは、当該交点検出信号ＵＶを交点レベル検出部５Ａ及びロジック回路部４１Ａに出力する。すなわち、センサ信号Ｕ２の振幅レベルがセンサ信号Ｖ２の振幅レベル以上となる場合にはハイレベルの交点検出信号ＵＶを、センサ信号Ｕ２の振幅レベルがセンサ信号Ｖ２の振幅レベル未満の場合にはローレベルの交点検出信号ＵＶを出力する。
比較器２２Ａは、センサ信号Ｖ２の振幅レベルとセンサ信号Ｗ２の振幅レベルとを比較して、ハイ（Ｈｉｇｈ）レベル又はロー（Ｌｏｗ）レベルを有する交点検出信号ＶＷを生成する。次に、比較器２２Ａは、当該交点検出信号ＶＷを交点レベル検出部５Ａ及びロジック回路部４１Ａに出力する。すなわち、センサ信号Ｖ２の振幅レベルがセンサ信号Ｗ２の振幅レベル以上となる場合にはハイレベルの交点検出信号ＶＷを、センサ信号Ｖ２の振幅レベルがセンサ信号Ｗ２の振幅レベル未満の場合にはローレベルの交点検出信号ＶＷを出力する。
比較器２３Ａは、センサ信号Ｗ２の振幅レベルとセンサ信号Ｕ２の振幅レベルとを比較して、ハイ（Ｈｉｇｈ）レベル又はロー（Ｌｏｗ）レベルを有する交点検出信号ＷＵを生成する。次に、比較器２３Ａは、当該交点検出信号ＷＵを交点レベル検出部５Ａ及びロジック回路部４１Ａに出力する。すなわち、センサ信号Ｗ２の振幅レベルがセンサ信号Ｕ２の振幅レベル以上となる場合にはハイレベルの交点検出信号ＷＵを、センサ信号Ｗ２の振幅レベルがセンサ信号Ｕ２の振幅レベル未満の場合にはローレベルの交点検出信号ＷＵを出力する。
交点レベル検出部５Ａは、交点検出信号ＵＶの信号レベルがローレベルからハイレベルに変化するタイミングもしくはハイレベルからローレベルに変化するタイミングにおいて、センサ信号Ｕ２とセンサ信号Ｖ２との交点の振幅レベルを検出する。次に、交点レベル検出部５Ａは、当該振幅レベルの値を交点レベル調整部６Ａに出力する。また、交点レベル検出部５Ａは、交点検出信号ＶＷの信号レベルがローレベルからハイレベルに変化するタイミング又はハイレベルからローレベルに変化するタイミングにおいて、センサ信号Ｖ２とセンサ信号Ｗ２との交点の振幅レベルを検出する。次に、交点レベル検出部５Ａは、当該振幅レベルの値を交点レベル調整部６Ａに出力する。さらに、交点レベル検出部５Ａは、交点検出信号ＷＵの信号レベルがローレベルからハイレベルに変化するタイミング又はハイレベルからローレベルに変化するタイミングにおいて、センサ信号Ｗ２とセンサ信号Ｕ２との交点の振幅レベルを検出する。次に、交点レベル検出部５Ａは、当該振幅レベルの値を交点レベル調整部６Ａに出力する。すなわち、交点レベル検出部５Ａは、交点検出部２Ａからの交点検出信号ＵＶ，ＶＷ，ＷＵに基づいて、センサ信号Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２の各１対間の交点の振幅レベルをそれぞれ検出し、当該検出された振幅レベルの値を交点レベル調整部６Ａに出力する。
ロジック回路部４１Ａは、交点検出信号ＵＶ，ＶＷ，ＷＵの信号レベルの変化に基づいて、振幅レベルが調整されるセンサ信号を選択するようにスイッチＳＷを制御する。ここで、ロジック回路部４１Ａは、交点検出信号ＵＶ，ＶＷ，ＷＵ及び反転タイミング信号ＣＭＰ＿Ｕ，ＣＭＰ＿Ｖ，ＣＭＰ＿Ｗの結果からセンサ信号Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２を選択する。ロジック回路部４１Ａは、Ｕ＝ＨｉｇｈかつＣＭＰ＿Ｖ＝Ｌｏｗ又はＵＶ＝ＨｉｇｈかつＣＭＰ＿Ｖ＝Ｌｏｗの時にはセンサ信号Ｕ２を選択信号Ｘとして選択する。また、ロジック回路部４１Ａは、ＶＷ＝ＬｏｗかつＣＭＰ＿Ｗ＝Ｌｏｗ又は、ＵＶ＝ＨｉｇｈかつＣＭＰ＿Ｗ＝Ｌｏｗの時にはセンサ信号Ｖ２を選択信号Ｘとして選択する。さらに、ＶＷ＝ＨｉｇｈかつＣＭＰ＿Ｕ＝Ｌｏｗ又は、ＷＵ＝ＬｏｗかつＣＭＰ＿Ｕ＝Ｌｏｗの時にはセンサ信号Ｗ２を選択信号Ｘとして選択する。すなわち、ロジック回路部４１Ａは、交点検出信号ＵＶがローレベルからハイレベルに変化するタイミングから交点検出信号ＷＵがハイレベルからローレベルに変化するタイミングまでの時間期間では、スイッチＳＷを接点ａに切り替えてセンサ信号Ｕ２を選択する。また、ロジック回路部４１Ａは、交点検出信号ＶＷがローレベルからハイレベルに変化するタイミングから交点検出信号ＵＶがハイレベルからローレベルに変化するタイミングまでの時間期間では、スイッチＳＷを接点ｂに切り替えてセンサ信号Ｖ２を選択する。さらに、ロジック回路部４１Ａは、交点検出信号ＷＵがハイレベルからローレベルに変化するタイミングから交点検出信号ＶＷがローレベルからハイレベルに変化するタイミングまでの時間期間では、スイッチＳＷを接点ｃに切り替えてセンサ信号Ｗ２を選択する。
交点レベル調整部６Ａは、ゼロクロストグル信号ＳＴ及びセンサ信号Ｕ２〜Ｗ２の各１対間の各交点の振幅レベルに基づき、選択された選択信号Ｘの交点レベルを、ゼロクロス点を基準レベルとして所定の振幅レベルとなるように調整する。次に、交点レベル調整部６Ａは、当該調整された選択信号Ｘを交点レベル調整信号Ｙとして位相検出部７に出力する。ここで、交点レベル調整部６Ａは、各センサ信号Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２が基準レベルを通過するゼロクロス点を基準レベルとして交点レベル調整信号Ｙを調整する。
以上のように構成された実施形態２に係る角度検出装置１Ａの動作について以下に説明する。
図６（ａ）は、図５の角度検出装置１Ａの反転タイミング検出部８により生成された、各反転タイミング検出信号ＣＭＰ＿Ｕ、ＣＭＰ＿Ｖ、ＣＭＰ＿Ｗの時間ｔに対する信号レベルの変化を示す時間軸波形図である。図６（ａ）において、電気角１２０度間隔で配置された各センサＳ１，Ｓ２，Ｓ３からのセンサ信号Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１の各振幅レベルが基準レベルよりも高い場合には、ハイレベルの反転タイミング検出信号ＣＭＰ＿Ｕ、ＣＭＰ＿Ｖ、ＣＭＰ＿Ｗがそれぞれ出力される。また、各センサＳ１，Ｓ２，Ｓ３からのセンサ信号Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１の振幅レベルが基準レベルよりも低い場合には、ローレベルの反転タイミング検出信号ＣＭＰ＿Ｕ、ＣＭＰ＿Ｖ、ＣＭＰ＿Ｗがそれぞれ出力される。
図６（ｂ）は図６（ａ）と経過時間軸を共通にし、図５のゼロクロス検出部３により生成されたゼロクロストグル信号ＳＴの信号レベルの変化を示す時間軸波形図である。図６（ｂ）において、各センサ信号Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１の正弦波が基準レベルを通過するタイミングを示すゼロクロストグル信号ＳＴのタイミングチャートを示す。ここで、ゼロクロストグル信号ＳＴは、センサ信号Ｕ１が基準レベルを通過する時間ｔ０でハイレベルになり、センサ信号Ｗ１が基準レベルを通過する時間ｔ１でローレベルとなる。また、ゼロクロストグル信号ＳＴは、センサ信号Ｖ１が基準レベルを通過する時間ｔ２でハイレベルになり、センサ信号Ｕ１が基準レベルを通過する時間ｔ３でローレベルとなる。以下、同様である。
図６（ｃ）は図６（ａ）と経過時間軸を共通にし、図５の全波整流処理部９により全波整流された各センサ信号Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２の振幅レベルの変化を示す時間軸波形図である。図６（ｃ）において、時間ｔ０と時間ｔ２においては、センサ信号Ｖ１が反転された反転センサ信号ＩＶ１がセンサ信号Ｖ２として出力される。また、時間ｔ１と時間ｔ４においては、センサ信号Ｗ１が反転された反転センサ信号ＩＷ１がセンサ信号Ｗ２として出力される。さらに、時間ｔ３と時間ｔ６においては、センサ信号Ｕ１が反転された反転センサ信号ＩＵ１がセンサ信号Ｕ２として出力される。
図６（ｄ）は図６（ａ）と経過時間軸を共通にし、図５の信号選択部４Ａにより選択された選択信号Ｘの振幅レベルの変化を示す時間軸波形図である。図６（ｄ）において、信号選択部４Ａにより選択された選択信号Ｘの波形が太字で図示される。すなわち、時間ｔ０から時間ｔ１ではセンサ信号Ｕ２が選択され、時間ｔ１から時間ｔ２ではセンサ信号Ｖ２が選択され、時間ｔ２から時間ｔａではセンサ信号Ｖ２が選択され、時間ｔａから時間ｔ４ではセンサ信号Ｗ２が選択される。ここで、時間ｔ１，ｔ７では選択信号Ｘは振幅レベルＬ２を有し、時間ｔａ，ｔｂでは選択信号Ｘは振幅レベルＬ３を有する。
図６（ｅ）は図６（ａ）と経過時間軸を共通にし、図５の交点レベル調整部６Ａにより調整された交点レベル調整信号Ｙの振幅レベルの変化を示す時間軸波形図である。図６（ｅ）において、選択信号Ｘの頂点のレベルが所定の振幅レベルとなるように調整された交点レベル調整信号Ｙが図示される。すなわち、時間ｔ０，ｔ２，ｔ４，ｔ６でのゼロクロス点を基準レベルとし、時間ｔ１，ｔ７，ｔａ，ｔｂでの交点レベルＬ２，Ｌ３を所定の振幅レベルＬＴに調整される。
図６（ｆ）は図６（ａ）と経過時間軸を共通にし、図５の位相検出部７により生成された位相情報信号ＳＰＨのタイミングチャートである。図６（ｆ）において、基準レベルと振幅レベルＬＴとの間の各位相区間Ｔにおいて、モータＭ１の回転子の回転位置に対応する複数のしきい値レベルが設定され、交点レベル調整信号Ｙが各しきい値レベルを通過したタイミングで位相情報信号ＳＰＨが出力される。
以上の実施形態に係る角度検出装置１Ａによれば、実施形態１に係る角度検出装置１と同様の効果を得ることができる。また、以上の実施形態に係る角度検出装置１Ａによれば、実施形態１に係る角度検出装置１に比較すると、基準レベルと所定の振幅レベルとの間の位相区間Ｔでの各電気角に対応したしきい値レベルだけを設定するだけでよい。従って、位相検出部７を構成する比較器の数を半分にすることができ、回路規模を縮小することが可能となる。
以上の実施形態に係る角度検出装置１Ａによれば、実施形態１に係る角度検出装置１に比較すると、全波整流された信号の交点レベルだけを調整する。従って、振幅を半分にすることができるので、所定の振幅レベルの値をより大きな値に設定することができるので、位相情報信号ＳＰＨのパルス幅の誤差をさらに縮小することができる。従って、モータＭ１の回転位置情報をさらに正確に検出することが可能となる。
実施形態３．
上述した実施形態２に係る角度検出装置１Ａは、電気角６０度の幅に対応する位相区間Ｔを設定した。これに対して、本実施形態では、電気角３０度の幅に対応する位相区間Ｔを設定することを特徴とする。従って、本実施形態では、実施形態２に比較すると、図１のロジック回路部４１により振幅レベルが調整される交点を選択する条件が異なる。
ロジック回路部４１Ａは、交点検出信号ＵＶ，ＶＷ，ＷＵの信号レベルの変化に基づいて、振幅レベルが調整されるセンサ信号を選択するようにスイッチＳＷを制御する。ここで、ロジック回路部４１Ａは、交点検出信号ＵＶがローレベルかつ交点検出信号ＷＵがハイレベルの時には、スイッチＳＷを接点ａに切り替えてセンサ信号Ｕ２を選択信号Ｘとして選択するように制御する。また、ロジック回路部４１Ａは、交点検出信号ＵＶがハイレベルかつ交点検出信号ＶＷがローレベルの時にスイッチＳＷを接点ｂに切り替えてセンサ信号Ｖ２を選択信号Ｘとして選択するように制御する。ロジック回路部４１Ａは、交点検出信号ＶＷがハイレベルかつ交点検出信号ＷＵがローレベルの時にスイッチＳＷを接点ｃに切り替えてセンサ信号Ｗ２を選択信号Ｘとして選択するように制御する。
図７（ａ）は、本発明の実施形態３に係る、図５の全波整流処理部９により全波整流されたセンサ信号Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２の時間ｔに対する振幅レベルの変化を示す時間軸波形図である。図７（ａ）において、センサ信号Ｖ１が反転された反転センサ信号ＩＶ１がセンサ信号Ｖ２として出力される。また、センサ信号Ｗ１が反転された反転センサ信号ＩＷ１がセンサ信号Ｗ２として出力される。さらに、センサ信号Ｕ１が反転された反転センサ信号ＩＵ１がセンサ信号Ｕ２として出力される。
図７（ｂ）は図７（ａ）と経過時間軸を共通にし、図５の信号選択部４Ａにより選択された選択信号Ｘの振幅レベルの変化を示す時間軸波形図である。図７（ｂ）において、信号選択部４Ａにより選択された選択信号Ｘの波形が太字で図示される。すなわち、時間ｔ０から時間ｔ１ではセンサ信号Ｕ２が選択され、時間ｔ１から時間ｔ２ではセンサ信号Ｗ２が選択され、時間ｔ２から時間ｔ３ではセンサ信号Ｗ２が選択され、時間ｔ３から時間ｔ４ではセンサ信号Ｖ２が選択される。
図７（ｃ）は図７（ｂ）の領域Ａの選択信号Ｘの振幅レベルを図５の交点レベル調整部６Ａにより調整された交点レベル調整信号Ｙの振幅レベルの変化を示す時間軸波形図である。図７（ｃ）において、図７（ｂ）の領域Ａの選択信号Ｘの頂点のレベルＬ１が所定の振幅レベルＬＴとなるように調整された交点レベル調整信号Ｙが図示される。すなわち、時間ｔ０，ｔ２でのゼロクロス点を基準レベルとし、時間ｔ１での交点レベルＬ１を所定の振幅レベルＬＴに調整される。
図７（ｄ）は図７（ｃ）と経過時間軸を共通にし、図５の位相検出部７により生成された位相情報信号ＳＰＨのタイミングチャートである。図７（ｄ）において、基準レベルから振幅レベルＬＴまでの間の各位相区間Ｔにおいて、モータＭ１の回転子の回転位置に対応する複数のしきい値レベルが設定される。ここで、交点レベル調整信号Ｙが各しきい値レベルを通過したタイミングで位相情報信号ＳＰＨが出力される。
本実施形態では、電気角３０度の幅に対応する位相区間Ｔにおいて、５個の位相情報信号ＳＰＨを出力する。この場合には、振幅レベルＬＴは電気角３０度での振幅割合０．５００であり、各電気角の振幅割合において複数のしきい値レベルが設定される。すなわち、基準レベルと振幅レベルＬＴとの間の各位相区間Ｔにおいて、５個のしきい値レベルが設定され、交点レベル調整信号Ｙが各しきい値レベルを通過したタイミングで位相情報信号ＳＰＨが出力される。
以上の実施形態に係る角度検出装置１Ａによれば、実施形態１に係る角度検出装置１と同様の効果を得ることができる。また、以上の実施形態に係る角度検出装置１Ａによれば、実施形態２に係る角度検出装置１Ａに比較すると、位置情報信号のパルス幅の誤差をさらに少なくすることができるので、より高精度の回転位相情報信号を生成することができる。従って、実施形態２に係る角度検出装置１Ａに比較すると、モータＭ１の回転位置情報をさらに正確に検出することが可能となる。
実施形態４．
上述した実施形態２に係る角度検出装置１Ａは、センサ自体の個体差により、各センサ信号間の交点の位置がずれるという問題がある。これに対して、本実施形態では、各センサ信号間の交点の位置のずれを補正することを特徴とする。
図８は、本発明の実施形態４に係る角度検出装置１Ｂの構成を示すブロック図である。図８の角度検出装置１Ｂは、図５の角度検出装置１Ａに比較すると、頂点レベル検出部１０及び振幅レベル調整部１１をさらに備えたことを特徴とする。
頂点レベル検出部１０は、全波整流処理部９により全波整流された各センサ信号Ｕ３、Ｖ３，Ｗ３の頂点レベルをそれぞれ検出し、当該検出された頂点レベルの値を振幅レベル調整部１１に出力する。振幅レベル調整部１１は、当該センサ信号Ｕ３、Ｖ３，Ｗ３の頂点レベルをそれぞれ所定の振幅レベルとなるように各センサ信号Ｕ３、Ｖ３，Ｗ３をセンサ信号Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２にそれぞれ調整する。次に、振幅レベル調整部１１は、当該センサ信号Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２をセンサ処理信号として交点検出部２Ａ，交点レベル検出部５Ａ、及び信号選択部４Ａにそれぞれ出力する。
以上のように構成された実施形態４に係る角度検出装置１Ｂの動作について以下に説明する。
実施形態４に係る角度検出装置１Ｂの動作は、実施形態２に係る角度検出装置１Ａに比較すると、頂点レベル検出部１０及び振幅レベル調整部１１の動作が追加されたことが相違する。従って、頂点レベル検出部１０及び振幅レベル調整部１１の動作について以下に説明する。
図９（ａ）は図８の角度検出装置１Ｂの各センサＳ１，Ｓ２，Ｓ３により生成された、各センサ信号Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１の時間ｔに対する振幅レベルの変化を示す時間軸波形図である。また、図９（ｂ）は図９（ａ）と経過時間軸を共通にし、図８の全波整流処理部９により反転された各反転センサ信号ＩＵ１，ＩＶ１，ＩＷ１の振幅レベルの変化を示す時間軸波形図である。さらに、図９（ｃ）は図９（ａ）と経過時間軸を共通にし、全波整流処理部９により全波整流された各センサ信号Ｕ３，Ｖ３，Ｗ３の振幅レベルの変化を示す時間軸波形図である。またさらに、図９（ｄ）は図９（ａ）と経過時間軸を共通にし、振幅レベル調整部１１により振幅レベル調整されたセンサ信号Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２の振幅レベルの変化を示す時間軸波形図である。
図９（ａ）に図示されるように、図８の各センサＳ１，Ｓ２，Ｓ３により生成されるセンサ信号Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１の振幅レベルは各センサの固体差により、モータＭ１の回転子の磁束密度の変化に応じて異なる。次に、図９（ｂ）では、振幅レベルが基準レベル以下の各センサ信号Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１は、基準レベルで折り返される。次に、図９（ｃ）に図示されるように、全波整流処理部９により全波整流されたセンサ信号Ｕ３，Ｖ３，Ｗ３が振幅レベル調整部１１に出力される。次に、図９（ｄ）には、各センサ信号Ｕ３，Ｖ３，Ｗ３の頂点レベルが調整されたセンサ信号Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２が図示される。
図９（ａ）〜図９（ｄ）において、センサ自体の個体差により、各センサからのセンサ信号の振幅レベルが異なっている場合には、各センサ信号Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３がそれぞれ全波整流された各センサ信号Ｕ３，Ｖ３，Ｗ３は振幅が異なる。従って、振幅が異なる信号どうしの交点は、交点位置が振幅の異なりによりどちらかにずれるので、図９（ｃ）及び図９（ｄ）に図示するように交点位置に誤差Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３が生じる。この誤差Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３がそのまま位相情報信号のパルス幅の誤差となるので、モータＭ１の回転位置情報を正確に検出することが不可能となる。そこで全波整流されたセンサ信号Ｕ３、Ｖ３、Ｗ３の頂点レベルを検出し、所定の振幅レベルになるように調整することにより、交点レベルのずれをゼロに補正し、モータＭ１の回転位置情報を高精度に検出する。
以上の実施形態に係る角度検出装置１Ｂによれば、実施形態１に係る角度検出装置１と同様の効果を得ることができる。また、以上の実施形態に係る角度検出装置１Ａによれば、実施形態２に係る角度検出装置１Ａに比較すると、各センサ信号間の交点レベルのずれを補正することができるので、モータＭ１の回転位置情報をさらに精度良く検出することできる。
なお、上述した実施形態では、各センサＳ１，Ｓ２，Ｓ３により生成されたセンサ信号Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１を用いてモータＭ１の回転位置情報を検出したが、本発明はこれに限らない。例えば、当該センサ信号Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１における位相誤差を補正して同相レベルのセンサ信号を用いてモータＭ１の回転位置情報を検出するようにしてもよい。
また、上述した実施形態の角度検出装置１，１Ａ，１Ｂは、半導体集積回路として製造されてもよいし、１つの半導体デバイスとして製造されてもよい。さらに、角度検出装置１，１Ａ，１Ｂは、モータＭ１の駆動制御装置と一体化されて製造されてもよい。
さらに、上述した実施形態４では、全波整流処理部９により全波整流された信号間の交点のずれを補正したが、例えば、センサ信号Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１の各１対間の交点のずれを補正してもよい。この場合においても、実施形態４と同様の効果を得ることができる。
またさらに、上述した実施形態では、電気角３０度の幅に対応する区間もしくは電気角６０度の幅に対応する区間を位相区間Ｔに設定したが、本発明はこれに限らない。例えば、電気角３０度から電気角６０度の幅に対応する区間を位相区間Ｔに設定してもよい。この場合においても、上述した実施形態と同様の効果を得ることができる。
また、上述した実施形態に係る角度検出装置は、モータＭ１の回転子を備えたモータ装置に適用することができる。この場合には、上述した角度検出装置を備えたモータ駆動制御装置は、当該角度検出装置からの位置情報に基づいて、モータ装置のモータＭ１の回転子を制御する。ここで、モータ装置は、モータＭ１とモータ駆動制御装置とを備えて構成される。
実施形態のまとめ
第１の態様に係る角度検出装置は、複数相のコイルを有するモータの回転子の回転位置に対応する信号レベルを有する複数のセンサ信号に基づいて、上記回転位置に対応する各位相を示す位相情報信号を発生して当該モータの回転子の回転位置を検出する角度検出装置であって、
上記各センサ信号をそれぞれセンサ処理信号として入力し、上記各センサ処理信号間が交差するタイミングを検出して上記各センサ処理信号間の交点を検出する交点検出部と、
上記各センサ処理信号間が交差するタイミングに基づいて、上記各センサ処理信号間の交点の振幅レベルである交点レベルを検出する交点レベル検出部と、
上記検出された交点レベルを所定の振幅レベルとなるように調整し、当該調整された各センサ処理信号を交点レベル調整信号として出力する交点レベル調整部と、
上記所定の振幅レベルと基準レベルとの間の位相区間において、上記交点レベル調整信号が上記所定の各位相に対応する複数のしきい値レベルに到達したことを検出して位相情報信号を生成して出力する位相検出部とを備えたことを特徴とする。
第２の態様に係る角度検出装置は、第１の態様に係る角度検出装置において、上記各センサ信号を全波整流して上記センサ処理信号として出力する全波整流処理部をさらに備えたことを特徴とする。
第３の態様に係る角度検出装置は、第１の態様に係る角度検出装置において、上記各センサ信号を全波整流して全波整流信号をそれぞれ生成して出力する全波整流処理部と、上記各全波整流信号の振幅レベルの最大の大きさである頂点レベルをそれぞれ検出する頂点レベル検出部と、上記検出された頂点レベルの値を所定の振幅レベルの値に調整し、当該調整された全波整流信号を上記センサ処理信号として出力する振幅レベル調整部をさらに備えたことを特徴とする。
第４の態様に係る角度検出装置は、第１〜第３の態様のうちのいずれか１つに記載の角度検出装置において、上記モータの回転子の回転位置に対応する信号レベルを有する上記センサ信号をそれぞれ生成して出力する複数の磁気センサを備え、上記複数の磁気センサは電気角１２０度間隔で配置されることを特徴とする。
第５の態様に係る角度検出装置は、第１〜第４の態様のうちのいずれか１つに記載の角度検出装置において、上記各センサ信号が基準レベルを通過するゼロクロス点を検出するゼロクロス検出部をさらに備え、上記交点レベル調整部は、上記検出されたゼロクロス点を基準レベルとして上記交点レベル調整信号を調整することを特徴とする。
第６の態様に係る角度検出装置は、第１〜第４の態様のうちのいずれか１つに記載の角度検出装置において、上記所定の各位相に対応する複数のしきい値レベルは、上記所定の各位相に応じて比例していることを特徴とする。
第７の態様に係る角度検出装置は、第１〜第６の態様のうちのいずれか１つに記載の角度検出装置において、上記位相区間は電気角３０度から電気角６０度の幅に対応する区間であることを特徴とする。
第８の態様に係るモータ駆動装置は、第１〜第７の態様のうちのいずれか１つに記載の角度検出装置を備えたことを特徴とする。
第９の態様に係るモータ装置は、第８の態様のモータ駆動制御装置と、当該モータ駆動制御装置により制御されるモータとを備えたことを特徴とする。
１，１Ａ，１Ｂ…角度検出装置、
２，２Ａ…交点検出部、
３…ゼロクロス検出部、
４，４Ａ…信号選択部、
５，５Ａ…交点レベル検出部、
６，６Ａ…交点レベル調整部、
７…位相検出部、
８…反転タイミング検出部、
９…全波整流処理部、
１０…頂点レベル検出部、
１１…振幅レベル調整部、
４１，４１Ａ…ロジック回路部、
７１−１〜７１−Ｎ…位相検出器、
７２−１〜７２−Ｎ…電圧源、
２１，２２，２３，２１Ａ，２２Ａ，２３Ａ，８１，８２，８３…比較器。
特開２０１３−９９０２３号公報

Claims (9)

  1. 複数相のコイルを有するモータの回転子の回転位置に対応する信号レベルを有する複数のセンサ信号に基づいて、上記回転位置に対応する各位相を示す位相情報信号を発生して当該モータの回転子の回転位置を検出する角度検出装置であって、
    上記各センサ信号をそれぞれセンサ処理信号として入力し、上記各センサ処理信号間が交差するタイミングを検出して上記各センサ処理信号間の交点を検出する交点検出部と、
    上記各センサ処理信号間が交差するタイミングに基づいて、上記各センサ処理信号間の交点の振幅レベルである交点レベルを検出する交点レベル検出部と、
    上記検出された交点レベルを所定の振幅レベルとなるように調整し、当該調整された各センサ処理信号を交点レベル調整信号として出力する交点レベル調整部と、
    上記所定の振幅レベルと基準レベルとの間の位相区間において、上記交点レベル調整信号が上記所定の各位相に対応する複数のしきい値レベルに到達したことを検出して位相情報信号を生成して出力する位相検出部とを備えたことを特徴とする角度検出装置。
  2. 上記各センサ信号を全波整流して上記センサ処理信号として出力する全波整流処理部をさらに備えたことを特徴とする請求項１記載の角度検出装置。
  3. 上記各センサ信号を全波整流して全波整流信号をそれぞれ生成して出力する全波整流処理部と、
    上記各全波整流信号の振幅レベルの最大の大きさである頂点レベルをそれぞれ検出する頂点レベル検出部と、
    上記検出された頂点レベルの値を所定の振幅レベルの値に調整し、当該調整された全波整流信号を上記センサ処理信号として出力する振幅レベル調整部をさらに備えたことを特徴とする請求項１記載の角度検出装置。
  4. 上記モータの回転子の回転位置に対応する信号レベルを有する上記センサ信号をそれぞれ生成して出力する複数の磁気センサを備え、上記複数の磁気センサは電気角１２０度間隔で配置されることを特徴とする請求項１〜３のうちのいずれか１つに記載の角度検出装置。
  5. 上記各センサ信号が基準レベルを通過するゼロクロス点を検出するゼロクロス検出部をさらに備え、
    上記交点レベル調整部は、上記検出されたゼロクロス点を基準レベルとして上記交点レベル調整信号を調整することを特徴とする請求項１〜４のうちのいずれか１つに記載の角度検出装置。
  6. 上記所定の各位相に対応する複数のしきい値レベルはそれぞれ、上記所定の各位相に応じて比例していることを特徴とする請求項１〜５のうちのいずれか１つに記載の角度検出装置。
  7. 上記位相区間は電気角３０度から電気角６０度の幅に対応する区間であることを特徴とする請求項１〜６のうちのいずれか１つに記載の角度検出装置。
  8. 請求項１〜７のうちのいずれか１つに記載の角度検出装置を備えたことを特徴とするモータ駆動制御装置。
  9. 請求項８記載のモータ駆動制御装置と、上記モータ駆動制御装置により制御されるモータとを備えたことを特徴とするモータ装置。
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