JP6425350B2 - 電気機械装置及び電気機械装置の停止制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、電気機械装置及び電気機械装置の停止制御方法に関するものである。

モータを搭載した電気機械装置は、モータの回転軸の回転によって種々の部材を動かす。例えば、車両に搭載された、電気機械装置の一種であるシフト装置は、操作ノブの操作によってトランスミッションを切り替える。そのような電気機械装置には、イグニッションスイッチがオンになると、操作パネルと面一に収納されている操作ノブが操作パネルから突出するものがある。操作ノブの移動は、モータの回転を並進移動に変換して行われる。操作ノブは、車両の運転に必要であるから、決められた時間内に定位置へ移動させる必要がある。

特開平１１−２３５０６５号公報

上述した昇降型の操作ノブは、短い移動距離において急停止させる必要があり、停止時に電気機械装置内のギアなどの部材の衝突音が発生する。人間が近くにいる環境や、閉鎖された静かな環境では、小さな衝突音も騒音に感じられる場合がある。そこで、電気機械装置の停止時のわずかな音も抑制したいという要求が存在する。

特許文献１は、停止前の振動を抑えるため、停止動作中にトルクを制限値以下に制御することを開示している。すなわち、特許文献１の方法では、モータの回転軸の回転を検出し、その検出結果に応じてフィードバック制御によりトルクを制限値以下に保つ。この方法では、安定な制御のために、停止動作を開始してから実際に停止するまで、ある程度の回転を生じさせる必要がある。ところが、昇降型の操作ノブのように短い移動距離で急停止させる場合には、停止動作を開始してから実際に停止するまでの回転を極力抑えることが求められる。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、停止動作を開始してから実際に停止するまでの回転を抑制しつつ、停止時の音を低減できる電気機械装置及び電気機械装置の停止制御方法を提供することにある。

本発明の第１の観点に係る電気機械装置は、回転軸を含み、制御に応じた角度位置に向かうトルクを回転軸に印加するモータと、回転軸の角度位置を検知する回転センサと、回転センサで検知された角度位置に応じて回転軸が向かう角度位置を切り替えることにより、回転軸の回転を制御するモータ制御部と、を備える。モータ制御部は、回転軸を停止させる場合、停止目標の角度位置に向かうトルクを回転軸に印加した後、回転センサで検知された角度位置が停止目標の角度位置を所定量越えると、停止目標の角度位置と回転センサで検知された角度位置との間に、停止目標の角度位置を移動する。

この構成によれば、回転センサの検知結果に応じて停止目標を段階的に移動させることにより、単独の角度位置を停止目標として固定する場合に比べて、停止する瞬間の音が低減する。また、フィードバック制御を行わないため、停止動作を開始してから実際に停止するまでの回転が抑制される。

好適に、モータ制御部は、回転軸を停止する前に、回転軸の回転速度を一定の速度に制御してよい。
これにより、回転軸を目標とした角度位置に精度よく停止させ易くなる。

好適に、モータ制御部は、回転軸を減速してから最初の停止目標を設定してよい。
これにより、停止動作の開始時における回転速度が遅くなるため、停止する瞬間の音が低減するとともに、停止動作を開始してから実際に停止するまでの回転が抑制される。

好適に、回転センサが、回転軸の回転方向を検知してよい。モータ制御部は、回転センサにおいて検知される回転方向が第１回転方向である場合、停止目標の角度位置に向かうトルクを回転軸に印加した後、回転センサで検知された角度位置が停止目標を第１回転方向に向かって所定量越えると、停止目標と回転センサで検知された角度位置との間に、停止目標の角度位置を移動してよい。また、モータ制御部は、回転センサにおいて検知される回転方向が第１回転方向とは逆の第２回転方向である場合、停止目標の角度位置に向かうトルクを回転軸に印加した後、回転センサで検知された角度位置が停止目標を第２回転方向に向かって所定量越えると、停止目標と回転センサで検知された角度位置との間に、停止目標の角度位置を移動してよい。

この構成によれば、回転方向によらず、回転センサの検知結果に応じて停止目標を段階的に移動させることが可能となる。

好適に、回転センサは、回転軸の角度位置を所定幅の角度範囲単位で検知してよい。

好適に、モータ制御部は、回転軸を停止する場合、停止目標の角度位置に向かうトルクを回転軸に印加した後、停止目標を含む角度範囲の他に、Ｎを越える数の角度範囲が回転センサにおいて順次検知されると、回転センサで最後に検知された角度範囲からＭ（ＭはＮ以下の自然数を示す。）戻った角度範囲に含まれる角度位置に、停止目標を変更してよい。

好適に、本発明の第１の観点に係る電気機械装置は、操作ノブと、回転軸の回転に伴って所定の経路に沿って操作ノブを移動させる移動機構と、をさらに備え、操作ノブによりトランスミッションを切り替えてよい。

好適に、本発明の第１の観点に係る電気機械装置は、操作ノブの位置を検知する位置センサをさらに備えてよい。モータ制御部は、位置センサによって操作のノブが所定の位置に達すると回転軸の停止制御を開始してよい。

本発明の第２の観点は、回転軸を含み、制御に応じた角度位置に向かうトルクを回転軸に印加するモータ、及び、回転軸の角度位置を検知する回転センサを備え、回転センサで検知された角度位置に応じて回転軸が向かう角度位置を切り替えることにより、回転軸の回転を制御する電気機械装置の停止制御方法である。この停止制御方法は、回転軸を停止する場合に、停止目標の角度位置に向かうトルクを回転軸に印加し、トルクの印加後、回転センサで検知された角度位置が停止目標の角度位置を所定量越えると、停止目標の角度位置と回転センサで検知された角度位置との間に、停止目標の角度位置を移動する。

この構成によれば、回転センサの検知結果に応じて停止目標を段階的に移動させることにより、単独の角度位置を停止目標として固定する場合に比べて、停止する瞬間の音が低減する。また、フィードバック制御を行わないため、停止動作を開始してから実際に停止するまでの回転が抑制される。

本発明によれば、停止動作を開始してから実際に停止するまでの回転を抑制しつつ、停止時の音を低減できる電気機械装置及び電気機械装置の停止制御方法を提供できる。

本発明の実施形態の電気機械装置の斜視図である。 図１の電気機械装置の他の斜視図である。 図１の電気機械装置の３−３線における断面図である。 図２の電気機械装置の４−４線における断面図である。 モータの一部の構成要素の配置を示す概念図である。 図１の電気機械装置の制御系統の構成図である。 図１に示す電気機械装置の停止制御方法を説明するためのフローチャートである。 図１の電気機械装置の回転軸の角度位置とトルクとの関係及び検知相と角度範囲との変化を示す図である。 参考例（ａ）及び実施例（ｂ）の音の大きさを示すグラフである。 参考例（ａ）及び実施例（ｂ）の音の甲高さを示すグラフである。

（構成）
以下、本発明の実施形態に係る電気機械装置について説明する。図１及び図２は、本実施形態に係る電気機械装置１００の異なる状態を示す斜視図である。電気機械装置１００は、図示しない車両に搭載されるシフト装置である。本実施形態における上下方向は、説明の便宜のために規定されているのであって、実際の使用方向を限定するわけではない。

図３は、操作ノブ１２０が突出位置にある図１の電気機械装置１００を、３−３線と操作ノブ１２０の移動方向である上下方向とを含む平面で切断して、矢印の方向に見た、概略の断面図である。図４は、操作ノブ１２０が収納位置にある図２の電気機械装置１００を、４−４線と操作ノブ１２０の上下方向とを含む平面で切断して、矢印の方向に見た、概略の断面図である。

図１に示すように、電気機械装置１００は、筐体１１０と操作ノブ１２０とを備える。電気機械装置１００の構成要素は、操作ノブ１２０を除いて筐体１１０内に収容されている。筐体１１０は、なくてもよい。

操作ノブ１２０は、使用者による回転操作を受けて、トランスミッションを切り替える。操作ノブ１２０は、筐体１１０から上方に突出した図１の突出位置と、筐体１１０に収納された図２に示す収納位置との間で移動する。例えば、車両の図示しないイグニッションスイッチをオンにすると、図２の収納位置から図１の突出位置に移動し、イグニッションスイッチをオフにすることにより、図１の突出位置から図２の収納位置に移動する。

図３に示すように、電気機械装置１００は、モータ１３０を備える。本実施形態のモータ１３０は、４極６スロットの三相ブラシレスモータであるが、他のブラシレスモータであってもよく、ステッピングモータなどの他のモータであってもよい。モータ１３０は、カバー１３１と、カバー１３１内からカバー１３１の外まで上方に突設された回転軸１３２と、カバー１３１内で、回転軸１３２の周囲に配設された固定子１３３とを含む。回転軸１３２の円筒状の外周曲面は、ウォームギアとして機能するように溝が設けられている。

図５は、モータ１３０の一部の構成要素を上方から見たときの配置を示す概念図である。回転軸１３２は、上下方向に沿った仮想的な中心線１３５の周りで回転する。回転軸１３２の下端は、ＮＳＮＳの４極を回転方向に均等に並べた磁石を備えており、回転子として機能する。この回転子の周りには、６スロットの固定子１３３として、６つのコイル（Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１，Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２）が配設される。コイルＵ１、コイルＶ１、コイルＷ１、コイルＵ２、コイルＶ２及びコイルＷ２は、この順序で中心線１３５の周りを反時計回りに６０度の間隔で配設される。

モータ１３０は、一般的な三相ブラシレスモータの制御方法と同様に制御される。固定子１３３を構成するコイルに印加する制御信号の経時的な変化によって、回転方向と回転速度が決まる。

モータ１３０は、後述する制御部１８０の制御に応じた角度位置に向かうトルクを回転軸１３２に印加する。停止制御時には、回転軸１３２の一回転を１２等分した角度ごとに配置される１２個の角度位置のいずれかを停止目標とする。固定子１３３に印加される信号の違いによって停止目標が決まる。すなわち、モータ１３０は、外部からの信号の切り替えに応じて、設定された停止目標に向かうトルクを回転軸１３２に印加するように制御される。

ただし、コイルＵ１とコイルＵ２とに同じ信号が印加され、コイルＶ１とコイルＶ２とに同じ信号が印加され、コイルＷ１とコイルＷ２とに同じ信号が印加される。すなわち、固定子１３３には、中心線１３５の周りで１８０度ごとに対称的な信号が印加される。さらに、回転軸１３２の極の配置は、中心線１３５の周りに１８０度単位で同じである。従って、ある角度位置を停止目標とすることは、中心線１３５の周りで１８０度回転した角度位置を停止目標とすることでもある。例えば、一方のＳ極にコイルＶ１へ向かうトルクが印加されるのは、当該一方のＳ極がコイルＶ１を中心とする前後９０度の範囲にある場合であり、コイルＶ１を中心とする前後９０度の範囲から外れると、当該一方のＳ極はコイルＶ２に向かうトルクを受ける。本明細書では、順次設定される停止目標の前後９０度の範囲を越えて回転軸１３２が回転しない場合について説明する。

モータ１３０は、さらに、中心線１３５の周りに６０度間隔で配設された、３つの回転センサ１３４を含む。回転センサ１３４は、磁気センサであり、より具体的には、ホール効果を利用したホール素子である。回転センサ１３４は、回転軸１３２の角度位置を検出する。回転センサ１３４（ＨＵ）は、コイルＷ２とコイルＵ１との間に配設されている。回転センサ１３４（ＨＶ）は、コイルＵ１とコイルＶ１との間に配設されている。回転センサ１３４（ＨＷ）は、コイルＶ１とコイルＷ１との間に配設されている。

３つの回転センサ１３４から出力される信号のパターンに基づいて、回転軸１３２の回転方向と、角度位置がわかる。角度位置は、回転軸１３２が回転した角度に対応する。回転センサ１３４は、回転軸１３２の角度位置を、所定幅の角度範囲単位で検知する。この１単位となる角度範囲を検知範囲と呼ぶ

図８の表３００は、各検知相における回転センサ１３４（ＨＵ〜ＨＷ）の検出信号を示す。さらに、図８の表３００の下のグラフは、角度位置とトルクの関係を示す。

検知範囲Ｒ１〜Ｒ６は、１８０度を６等分した角度範囲に対応する。検知範囲Ｒ１〜Ｒ６のそれぞれの中心に、停止目標に設定可能な角度位置Ｐ１〜Ｐ６が存在する。検知相Ｄ１〜Ｄ６は、検知範囲Ｒ１〜Ｒ６に対応した、回転センサ１３４（ＨＵ〜ＨＷ）の検出信号の組み合わせを表す。

検知相Ｄ１では、「ＨＵ」がＯＮ、「ＨＶ」がＯＦＦ、「ＨＷ」がＯＦＦである。検知相Ｄ２では、「ＨＵ」がＯＦＦ、「ＨＶ」がＯＦＦ、「ＨＷ」がＯＦＦである。検知相Ｄ３では、「ＨＵ」がＯＦＦ、「ＨＶ」がＯＦＦ、「ＨＷ」がＯＮである。検知相Ｄ４では、「ＨＵ」がＯＦＦ、「ＨＶ」がＯＮ、「ＨＷ」がＯＮである。検知相Ｄ５では、「ＨＵ」ＯＮ、「ＨＶ」がＯＮ、「ＨＷ」がＯＮである。検知相Ｄ６では、「ＨＵ」がＯＮ、「ＨＶ」がＯＮ、「ＨＷ」がＯＦＦである。

回転センサ１３４（ＨＵ〜ＨＷ）の検出信号の組み合わせが検知相Ｄ１〜Ｄ６のいずれに該当するかに応じて、回転軸１３２の存在する検知範囲がわかる。回転軸１３２が第１回転方向に回転しているとき、検知相は、「Ｄ１」，「Ｄ２」，「Ｄ３」，…の順に変化する。検知相Ｄ６の次は検知相Ｄ１に戻る。回転軸１３２が第１回転方向とは逆の第２回転方向に回転しているとき、検知相は、「Ｄ６」，「Ｄ５」，「Ｄ４」，…の順に変化する。検知相Ｄ１の次は検知相Ｄ６に戻る。

停止目標が角度位置Ｐ３に設定されると、トルク波形Ｗ３のようなトルクが回転軸１３２に印加される。停止目標が角度位置Ｐ４に設定されると、トルク波形Ｗ４のようなトルクが回転軸１３２に印加される。停止目標が角度位置Ｐ５に設定されると、トルク波形Ｗ５のようなトルクが回転軸１３２に印加される。すなわち、角度位置Ｐ１〜Ｐ６のいずれを停止目標とするかに応じて、略同一形状のトルク波形が平行移動する。トルク波形は、１８０度周期の正弦波に近く、停止目標に設定された角度位置において０となる。回転軸１３２が停止目標より第１回転方向に進むと、停止目標付近では第２回転方向に向かうトルクが回転軸１３２に印加される。回転軸１３２が停止目標より第２回転方向に進むと、停止目標付近では第１回転方向に向かうトルクが回転軸１３２に印加される。

なお、別の実施形態として、停止目標の数、検知範囲の数及び幅、並びにトルク波形を、本実施形態と異なるものとしてもよい。例えば、モータ１３０の構成を変えることによって、停止目標を６より多くしても少なくしてもよい。

図３に示すように、電気機械装置１００は、さらに、昇降軸１４１、昇降台１４２、及び従動ギア片１４３を備える。昇降軸１４１は、操作ノブ１２０と一体的に連結されており、中心線１３５の周りで操作ノブ１２０と一体的に回転する。昇降台１４２は、昇降軸１４１を回転可能に保持する。昇降台１４２は、上下方向に移動可能である一方で、中心線１３５の周りで回転できないように、図示しない要素で制限されている。従動ギア片１４３は、昇降台１４２に固定されており、回転軸１３２の周囲に配設されている。従動ギア片１４３は、回転軸１３２を臨む面に、回転軸１３２のウォームギアにかみ合うギア溝をもつ。

回転軸１３２が回転すると、従動ギア片１４３は回転せずに上下に移動する。回転軸１３２の回転にともなって、従動ギア片１４３、昇降台１４２、昇降軸１４１及び操作ノブ１２０が一体的に上下に移動する。従動ギア片１４３及び昇降台１４２は中心線１３５の周りで回転しないが、操作ノブ１２０及び昇降軸１４１は中心線１３５の周りで両方向に回転可能である。操作ノブ１２０及び昇降軸１４１は、回転軸１３２の回転とは無関係に回転させることができる。回転軸１３２のウォームギア及び従動ギア片１４３が、回転軸１３２の回転に伴って所定の経路に沿って操作ノブ１２０を移動させる移動機構として機能する。所定の経路は、中心線１３５に平行な直線である。

昇降台１４２は、後で詳細に説明する２つの下遮光片１４４ａ及び上遮光片１４４ｂ（以下、区別せずに遮光片１４４と呼ぶ場合がある）をもつ。下遮光片１４４ａは、昇降台１４２の一部から下向きに突設されており、上遮光片１４４ｂは、昇降台１４２の一部から上向きに突設されている。遮光片１４４の上下方向の移動量は、操作ノブ１２０の移動量に等しい。

電気機械装置１００は、さらに、回路基板１５０を備える。回路基板１５０は、筐体１１０の内部の空間を上下に区画するように配設されている。回路基板１５０は、操作ノブ１２０と昇降台１４２との間に配設され、昇降軸１４１が回路基板１５０に触れずに貫通するように配設されている。

電気機械装置１００は、さらに、下位置センサ１５１ａ及び上位置センサ１５１ｂ（以下、区別せずに位置センサ１５１と呼ぶ場合がある）を備える。位置センサ１５１は、遮光片１４４の位置を検知することより、間接的に操作ノブ１２０の位置を検知するフォトセンサである。下位置センサ１５１ａは、筐体１１０内部の底面に配設されており、下遮光片１４４ａの位置を検知する。上位置センサ１５１ｂは、回路基板１５０の下面に配設されており、上遮光片１４４ｂの位置を検知する。

位置センサ１５１は、上下のいずれか一方に開口をもつ内部空間を画定している。位置センサ１５１は、内部空間内に物体が存在するか否かを光により検知する。位置センサ１５１は、内部空間内に遮光片１４４が存在する場合にオンとなり、内部空間内に遮光片１４４が存在しない場合にオフとなる。上下方向において、遮光片１４４の移動量と操作ノブ１２０の移動量とが同じである。位置センサ１５１は、遮光片１４４を通じて間接的に、操作ノブ１２０の位置を検知する。操作ノブ１２０は、遮光片１４４が下位置センサ１５１ａをオンにする収納位置と、遮光片１４４が上位置センサ１５１ｂをオンにする突出位置との間で上下に移動する。

電気機械装置１００は、さらに、回路基板１５０に搭載された操作検知部１６０を備える。操作検知部１６０は、回路基板１５０の両側に配設された２つの回転盤１６１と、回転盤１６１の操作量センサ１６２とを含む。昇降軸１４１は、回転盤１６１を貫くように配設されている。昇降軸１４１の円筒状側面には上下方向に延在する溝が設けられており、回転盤１６１の係合片が昇降軸１４１の溝に係合している。回転盤１６１は、図示しない構成要素により、中心線１３５の周りに回転可能としながら、上下に移動しないように回路基板１５０に拘束されている。

昇降軸１４１が上下に移動するとき、回転盤１６１の係合片が昇降軸１４１の溝の中で摺動するため、回転盤１６１は上下に移動しない。昇降軸１４１が、中心線１３５の周りで回転すると、回転盤１６１の係合片が昇降軸１４１の溝に押されるため、回転盤１６１が昇降軸１４１と共に回転する。回転盤１６１の回転量は、磁気センサで構成される操作量センサ１６２によって検知される。すなわち、操作ノブ１２０の回転操作は、昇降軸１４１及び回転盤１６１を通じて、操作量センサ１６２によって検知される。なお、操作ノブ１２０の回転操作の検出手段はこれに限るわけではない。

（制御系統）
図６は、電気機械装置１００の上下の移動を制御することに関連する制御系統の構成図である。電気機械装置１００は、図３に示す回路基板１５０に搭載された、図６に示すモータ駆動回路１７０、制御部１８０及び記憶装置１９０を備える。

モータ駆動回路１７０は、制御部１８０からの指示に基づいてモータ１３０を制御して、回転軸１３２（図３）を所望の方向及び所望の速度で回転させ、並びに、回転軸１３２（図３）を停止させる。

制御部１８０は、中央演算処理装置である。記憶装置１９０は、例えばランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ；ｒａｎｄｏｍ ａｃｃｅｓｓ ｍｅｍｏｒｙ）である。記憶装置１９０は、情報を記憶できる他の装置であってもよい。

制御部１８０は、記憶装置１９０に記憶されたプログラムを読み込んで実行することにより電気機械装置１００の種々の制御を行う。制御部１８０は、他の構成要素で構成されていてもよく、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ；ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ）であってもよい。

制御部１８０は、モータ駆動回路１７０、下位置センサ１５１ａ、上位置センサ１５１ｂ、回転センサ１３４（ＨＵ）、回転センサ１３４（ＨＶ）及び回転センサ１３４（ＨＷ）に接続されている。

制御部１８０は、記憶装置１９０に記憶されたプログラムを読み込んで実行することにより、モータ制御部１８１として機能する。

モータ制御部１８１は、回転軸１３２を停止させる場合、停止目標の角度位置に向かうトルクを回転軸１３２に印加した後、回転センサ１３４で検知された角度位置が停止目標の角度位置を所定量越えると、停止目標の角度位置と回転センサ１３４で検知された角度位置との間に、停止目標の角度位置を移動する。

モータ制御部１８１は、回転センサ１３４において検知される回転方向が第１回転方向である場合、停止目標の角度位置に向かうトルクを回転軸１３２に印加した後、回転センサ１３４で検知された角度位置が停止目標を第１回転方向に向かって所定量越えると、停止目標と回転センサ１３４で検知された角度位置との間に、停止目標の角度位置を移動する。回転センサ１３４において検知される回転方向が第１回転方向とは逆の第２回転方向である場合、停止目標の角度位置に向かうトルクを回転軸１３２に印加した後、回転センサ１３４で検知された角度位置が停止目標を第２回転方向に向かって所定量越えると、停止目標と回転センサ１３４で検知された角度位置との間に、停止目標の角度位置を移動する。

モータ制御部１８１は、回転軸１３２を停止する場合、停止目標の角度位置に向かうトルクを回転軸１３２に印加した後、停止目標を含む角度範囲の他に、Ｎを越える数の角度範囲が回転センサ１３４において順次検知されると、回転センサ１３４で最後に検知された角度範囲からＭ（ＭはＮ以下の自然数を示す。）戻った角度範囲に含まれる角度位置に、停止目標を変更する。

モータ制御部１８１は、回転軸１３２を停止する前に、回転軸１３２の回転速度を一定の速度に制御する。一定速度にすることにより、回転軸１３２を目標とした角度位置に精度よく停止させることができる。モータ制御部１８１は、回転軸１３２を減速してから、最初の停止目標を設定する。

（第１停止制御方法）
次に、図７のフローを参照して、停止制御方法について説明する。本停止制御方法では、停止目標を段階的にずらしながらモータ１３０の回転軸１３２を停止させる。

この停止制御方法は、モータ制御部１８１が、図４に示す収納位置にある操作ノブ１２０を、図３に示す突出位置に移動させる過程において、図３の突出位置付近で操作ノブ１２０を停止させる場合に適用される。逆に、停止制御方法は、モータ制御部１８１が、図３に示す突出位置に位置する操作ノブ１２０を、図４に示す収納位置に移動させる過程において、図４の収納位置付近で操作ノブ１２０を停止させる場合に適用されてもよい。停止制御方法は、他の停止操作に適用されてもよい。

以下の説明では、検知相のうちのいずれかを駆動相として、適時設定する。検知相のうちのいずれかを駆動相として設定することは、停止目標を設定することを含む。すなわち、駆動相として設定された検知相には、図８に示すように、対応する検知範囲が存在する。各検知範囲に、停止目標として設定可能な１つの角度位置（以下、停止目標候補と呼ぶ。）が含まれる。駆動相に対応した検知範囲に含まれる停止目標候補が、停止目標として設定される。停止目標の設定は、モータ１３０への制御信号の切り替えによって行われる。

ステップ２０１において、モータ制御部１８１は、回転センサ１３４で検知された現在の検知相を、駆動相として設定し、駆動相に対応する停止目標候補を停止目標として設定する。例えば、モータ制御部１８１は、現在の検知相が図８のＤ３であれば、Ｄ３を駆動相として設定し、停止目標候補Ｐ３を停止目標に設定する。

次に、ステップ２０２において、モータ制御部１８１は、検知相の変化量ΔＳを計算する。すなわち、モータ制御部１８１は、駆動相として設定された検知相の他に、回転軸１３２がいくつの検知相で検知されたかを計算する。例えば、駆動相が図８の「Ｄ３」であって、かつ、現在の検知相が「Ｄ５」であれば、変化量ΔＳは「２」である。駆動相が「Ｄ５」であって、かつ、現在の検知相が「Ｄ３」であれば、変化量ΔＳは「−２」である。

図８の例では、検知相が「Ｄ１」から「Ｄ６」に向かう方向に変化するとき、変化量ΔＳが「１」ずつ増大し、検知相が「Ｄ６」から「Ｄ１」に向かう方向に変化するとき、変化量ΔＳが「１」ずつ減少する。なお、回転軸１３２が第１回転方向に回転している場合、「Ｄ６」の次は「Ｄ１」に戻り、回転軸１３２が第２回転方向に回転している場合、「Ｄ１」の次は再び「Ｄ６」に戻る。すなわち、「Ｄ６」と「Ｄ１」との間の変化量の差は「１」である。以下、同様に、検知相は循環していると考える。

次に、ステップ２０３において、モータ制御部１８１は、検知相の変化量ΔＳが所定量Ｎよりも大きければ、ステップ２０４に進み、変化量ΔＳが所定量Ｎ以下であれば、ステップ２０５に進む。所定量Ｎは予め記憶装置１９０に記憶されている。例えば、モータ制御部１８１は、所定量Ｎが「１」であって、かつ、変化量ΔＳが「２」であれば、ステップ２０４に進み、所定量Ｎが「１」であって、かつ、変化量ΔＳが「０」又は「１」であれば、ステップ２０５に進む。

ステップ２０４において、モータ制御部１８１は、ステップ２０２で最後に検知された検知相から戻り量Ｍぶん戻った検知相を駆動相とし、駆動相に対応する停止目標候補を停止目標として設定し、ステップ２０８に進む。戻る方向は、回転軸１３２の回転方向の逆方向である。戻り量Ｍは予め記憶装置１９０に記憶されている。例えば、モータ制御部１８１は、ステップ２０２で最後に検知された検知相が図８の「Ｄ５」であって、かつ、戻り量Ｍが「１」であれば、「Ｄ５」から１つの検知相ぶん戻った「Ｄ４」を駆動相とし、停止目標候補Ｐ４を停止目標に設定する。

ステップ２０５において、モータ制御部１８１は、検知相の変化量ΔＳが、所定量Ｎに「−１」をかけた値「−Ｎ」よりも小さければ、ステップ２０６に進み、変化量ΔＳが「−Ｎ」以上であれば、ステップ２０７に進む。例えば、モータ制御部１８１は、所定量Ｎに「−１」をかけた値「−Ｎ」が「−１」であって、かつ、変化量ΔＳが「−２」であれば、ステップ２０６に進み、「−Ｎ」が「−１」であって、かつ、変化量ΔＳが「０」又は「−１」であれば、ステップ２０７に進む。

ステップ２０６において、モータ制御部１８１は、ステップ２０２で最後に検知された検知相から戻り量Ｍぶん戻った検知相を駆動相とし、駆動相に対応する停止目標候補を停止目標として設定し、ステップ２０８に進む。戻る方向は、回転軸１３２の回転方向の逆方向である。例えば、モータ制御部１８１は、駆動相が図８の「Ｄ５」であって、かつ、ステップ２０２で最後に検知された検知相が「Ｄ３」であって、かつ、戻り量Ｍが「１」であれば、Ｄ３から１つの検知相ぶん戻った「Ｄ４」を駆動相とし、角度位置Ｐ４を停止目標に設定する。

なお、ステップ２０４及びステップ２０６は、停止目標の角度位置に向かうトルクを回転軸１３２に印加した後、回転センサ１３４で検知された角度位置が停止目標の角度位置を所定量越えると、停止目標の角度位置と回転センサ１３４で検知された角度位置との間に、停止目標の角度位置を移動することを意味する。ステップ２０４は、回転軸１３２が第１回転方向に回転している場合に適用される。ステップ２０６は、回転軸１３２が第２回転方向に回転している場合に適用される。ステップ２０３及びステップ２０４の所定量Ｎ及び戻り量Ｍと、ステップ２０５及びステップ２０６の所定量Ｎ及び戻り量Ｍとが異なっていてもよい。

ステップ２０７において、モータ制御部１８１は、駆動相を維持し、停止目標の設定を維持し、ステップ２０８に進む。ステップ２０７は、回転軸１３２が大きく移動せずに停止目標の近くに存在する場合に対応する。

ステップ２０８において、モータ制御部１８１は、回転軸１３２が停止したか判定し、回転軸１３２が停止した場合、停止制御処理を終了し、回転軸１３２が停止していない場合、ステップ２０９に進む。例えば、モータ制御部１８１は、ある期間にわたって検知相が維持され続けば、回転軸１３２が停止したと判定する。

ステップ２０９において、モータ制御部１８１は、所定の条件に照らして、回転軸１３２を強制停止させるか判定する。モータ制御部１８１は、強制停止させると判定すると、回転軸１３２を強制停止させて、処理を終了し、強制停止させないと判定すると、ステップ２０２に戻る。回転軸１３２を強制停止させることは、停止目標を固定したまま停止制御方法を終了することであってもよい。

（実施例）
例えば図８のトルク波形３０１は、戻り量Ｍを１とした場合に回転軸１３２に印加される例示的なトルクの変化を示す。本例では、当初、回転軸１３２は「Ｄ１」から「Ｄ６」に向かう方向である第１回転方向に回転している。

ステップ２０１において、検知相Ｄ３が駆動相として設定され、停止目標が「Ｐ３」に設定される。回転軸１３２は、トルク波形Ｗ３に沿ってＰ３に向かうトルクを受けて減速しながら、検知範囲Ｒ５に達する。ステップ２０２において最後に検知された検知相がＤ５となり、変化量ΔＳが「２」となる。ステップ２０３において、変化量ΔＳが所定量Ｎより大きいと判定され、ステップ２０４に進む。ステップ２０４において、Ｄ５から「１」ぶん戻ったＤ４が駆動相として設定され、停止目標が「Ｐ４」に設定される。

回転軸１３２は、トルク波形Ｗ４に沿って「Ｐ４」に向かうトルクを受けて減速しながら、検知範囲Ｒ６に達する。ステップ２０２において最後に検知された検知相が「Ｄ６」となり、変化量ΔＳが「２」となる。ステップ２０３において、変化量ΔＳが所定量Ｎより大きいと判定され、ステップ２０４に進む。ステップ２０４において、「Ｄ６」から「１」ぶん戻った「Ｄ５」が駆動相として設定され、停止目標が「Ｐ５」に設定される。

回転軸１３２は、トルク波形Ｗ５に沿って「Ｐ５」に向かうトルクを受けて減速しながら、検知範囲Ｒ６で回転するが、「Ｒ１」に達する前に逆の第２回転方向に回転を始める。駆動相と検知される検知相との差が小さいのでステップ２０７で、連続して駆動相が維持される。所定の期間が経過すると、ステップ２０８で回転軸１３２が停止したと判定され、停止制御方法が終了する。回転軸１３２は、停止目標である「Ｐ５」で停止する。

図９は、電気機械装置の回転軸を停止させる際に発生する音の大きさを示すグラフである。図９Ａは、本実施形態の停止制御方法を使用せずに停止目標を固定した参考例である。図９Ｂは、本実施形態の停止制御方法を使用した実施例である。図１０は、電気機械装置の回転軸を停止させる際に発生する音の甲高さを示すグラフである。図１０Ａは、本実施形態の停止制御方法を使用せずに停止目標を固定した参考例である。図１０Ｂは、本実施形態の停止制御方法を使用した実施例である。

参考例のように、停止目標を１つの角度位置で固定すると、回転軸１３２が停止目標から離れた位置まで回転した後、停止目標に勢いよく戻る。図９Ａの領域３１１及び図１０Ａの領域３１３で囲まれた波形に示されるように、参考例では、停止時に大きなピークが発生した。このピークは、人に騒音として知覚される。騒音は、回転軸の停止に伴って、電気機械装置の中又は外の部材によって発生する。

本実施形態の停止制御方法を使用した実施例のように、停止目標を回転方向に向けて段階的にずらした場合、回転軸１３２が停止目標から大きく離れると、停止目標が現在の角度位置に近づくため、回転軸１３２に印加されるトルクが小さくなる。本実施形態では、このようなトルクの軽減が段階的に行われるため、回転軸１３２が勢いよく停止位置に戻ることがない。図９Ｂの領域３１２及び図１０Ｂの領域３１４で囲まれた波形に示されるように、実施例では、停止時に大きなピークが発生しないため、参考例に比べて騒音が抑制される。

本実施形態に係る電気機械装置１００によれば、回転センサ１３４の検知結果に応じて停止目標を段階的に移動させることにより、単独の角度位置を停止目標として固定する場合に比べて、停止する瞬間の音を効果的に低減できる。また、従来の方法のようにフィードバック制御を行わないため、停止動作を開始してから実際に停止するまでの回転を抑制できる。

本実施形態に係る電気機械装置１００によれば、回転軸を停止する前に、回転軸の回転速度を一定の速度に制御することにより、回転軸を目標とした角度位置に精度よく停止させることができる。

本発明は上述した実施形態には限定されない。すなわち、当業者は、本発明の技術的範囲またはその均等の範囲内において、上述した実施形態の構成要素に関し、様々な変更、コンビネーション、サブコンビネーション、並びに代替を行ってもよい。

本発明は、モータの回転軸の回転によって種々の部材を動かす種々の電気機械装置に適用できる。例えば、車両、航空機、船舶など種々の乗り物に搭載されるシフト装置に適用可能である。

１００…電気機械装置、１２０…操作ノブ、１３０…モータ、１３２…回転軸、１３３…固定子、１３４…回転センサ、１４４…遮光片、１４４ａ…下遮光片、１４４ｂ…上遮光片、１４５…先端、１５１…位置センサ、１５１ａ…下位置センサ、１５１ｂ…上位置センサ、１７０…モータ駆動回路、１８０…制御部、１８１…モータ制御部、１８２…記憶制御部、１９０…記憶装置

Claims (9)

1. 回転軸を含み、制御に応じた角度位置に向かうトルクを前記回転軸に印加するモータと、
   前記回転軸の角度位置を検知する回転センサと、
   前記回転センサで検知された角度位置に応じて前記回転軸が向かう角度位置を切り替えることにより、前記回転軸の回転を制御するモータ制御部と、
   を備え、
   前記モータ制御部は、前記回転軸を停止させる場合、停止目標の角度位置に向かうトルクを前記回転軸に印加した後、前記回転センサで検知された角度位置が前記停止目標の角度位置を所定量越えると、前記停止目標の角度位置と前記回転センサで検知された角度位置との間に、前記停止目標の角度位置を移動する、
   電気機械装置。
2. 前記モータ制御部は、前記回転軸を停止する前に、前記回転軸の回転速度を一定の速度に制御する、
   請求項１に記載の電気機械装置。
3. 前記モータ制御部は、前記回転軸を減速してから、最初の前記停止目標を設定する、
   請求項１又は請求項２に記載の電気機械装置。
4. 前記回転センサが、前記回転軸の回転方向を検知し、
   前記モータ制御部は、
   前記回転センサにおいて検知される回転方向が第１回転方向である場合、前記停止目標の角度位置に向かうトルクを前記回転軸に印加した後、前記回転センサで検知された角度位置が前記停止目標を前記第１回転方向に向かって所定量越えると、前記停止目標と前記回転センサで検知された角度位置との間に、前記停止目標の角度位置を移動し、
   前記回転センサにおいて検知される回転方向が前記第１回転方向とは逆の第２回転方向である場合、前記停止目標の角度位置に向かうトルクを前記回転軸に印加した後、前記回転センサで検知された角度位置が前記停止目標を前記第２回転方向に向かって所定量越えると、前記停止目標と前記回転センサで検知された角度位置との間に、前記停止目標の角度位置を移動する、
   請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の電気機械装置。
5. 前記回転センサは、前記回転軸の前記角度位置を所定幅の角度範囲単位で検知する、
   請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の電気機械装置。
6. 前記モータ制御部は、前記回転軸を停止する場合、前記停止目標の角度位置に向かうトルクを前記回転軸に印加した後、前記停止目標を含む前記角度範囲の他に、Ｎを越える数の前記角度範囲が前記回転センサにおいて順次検知されると、前記回転センサで最後に検知された前記角度範囲から前記Ｍ（ＭはＮ以下の自然数を示す。）戻った前記角度範囲に含まれる前記角度位置に、前記停止目標を変更する、
   請求項５に記載の電気機械装置。
7. 操作ノブと、
   前記回転軸の回転に伴って所定の経路に沿って前記操作ノブを移動させる移動機構と、
   をさらに備え、前記操作ノブによりトランスミッションを切り替える、
   請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載の電気機械装置。
8. 前記操作ノブの位置を検知する位置センサをさらに備え、
   前記モータ制御部は、前記位置センサによって前記操作のノブが所定の位置に達すると前記回転軸の停止制御を開始する、
   請求項７に記載の電気機械装置。
9. 回転軸を含み、制御に応じた角度位置に向かうトルクを前記回転軸に印加するモータ、及び、前記回転軸の角度位置を検知する回転センサを備え、前記回転センサで検知された角度位置に応じて前記回転軸が向かう角度位置を切り替えることにより、前記回転軸の回転を制御する電気機械装置の停止制御方法であって、
   前記回転軸を停止する場合に、停止目標の角度位置に向かうトルクを前記回転軸に印加し、
   前記トルクの印加後、前記回転センサで検知された角度位置が前記停止目標の角度位置を所定量越えると、前記停止目標の角度位置と前記回転センサで検知された角度位置との間に、前記停止目標の角度位置を移動する、
   電気機械装置の停止制御方法。

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