JP6481254B2 - 位相検出装置、モータ駆動制御装置、及びモータ装置 - Google Patents
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Description
上記複数のセンサ信号又は当該複数のセンサ信号に対して所定の信号処理を行った後の複数のセンサ処理信号のうちの各1対の信号を互いに比較して、上記各1対の信号の交点の位相をそれぞれ示す交点位相検出信号を生成して出力する交点位相検出手段と、
上記各交点の信号レベルである各交点レベルを検出して、上記検出した各交点レベルを示す複数の交点レベル信号を生成して出力する交点レベル検出手段と、
上記複数のセンサ信号又は上記複数のセンサ処理信号の中から1つの選択信号を選択する信号選択手段と、
上記信号選択手段により選択された選択信号の信号レベルが上記回転子の所定の位相に対応するしきい値レベルに到達したことを検出して、当該到達を検出したしきい値レベルに対応する位相を示す位相情報信号を出力する位相検出手段と、
上記複数の交点レベル信号に基づいて、上記しきい値レベルを補正するしきい値レベル補正手段とを備えたことを特徴とする。
図1は、本発明の実施形態1に係る位相検出装置1の構成を、モータM1及びセンサ回路2とともに示すブロック図である。図1において、位相検出装置1は、交点位相検出回路10と、信号選択回路20と、位相検出回路30と、信号合成回路40と、交点レベル検出回路50と、しきい値レベル補正回路60とを備えて構成される。交点位相検出回路10は、3個の比較器11,12,13を備える。信号選択回路20は、ロジック回路21と、スイッチSW1とを備える。位相検出回路30は、複数N個の比較器31−1〜31−Nと、(N+2)個の可変電圧源32−1〜32−N,33,34とを備える。
(1)センサ信号W1の正弦波位相150°〜210°の60°区間の期間T1と、
(2)センサ信号V1の正弦波位相−30°〜30°の60°区間の期間T2と、
(3)センサ信号U1の正弦波位相150°〜210°の60°区間の期間T3と、
(4)センサ信号W1の正弦波位相−30°〜30°の60°区間の期間T4と、
(5)センサ信号V1の正弦波位相150°〜210°の60°区間の期間T5と、
(6)センサ信号U1の正弦波位相−30°〜30°の60°区間の期間T6とから構成される。これらの各60°区間は正弦波位相30°〜90°,正弦波位相90°〜150°,正弦波位相210°〜270°及び正弦波位相270°〜310°の60°区間よりも直線性が高い。図4において、選択信号Xに対して付した水平の矢印は前述の所定のしきい値レベルを示し、位相検出装置1は、選択信号Xが所定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Phsynの二値を切り替えている。
[数1]
sinθA=sin(θA−240°+5°) (1)
sin(θB−240°+5°)=sin(θB−120°) (2)
[数2]
L0=(sin(θA−240°+5°)+sin(θB−240°+5°))/2
≒−0.0378 (3)
L0=sin(θ0−240°+5°) (4)
図9は、本発明の実施形態1の変形例に係る位相検出装置1aの構成を、モータM1及びセンサ回路2とともに示すブロック図である。図10は、図9の交点レベルバイアス電圧生成回路70と位相検出回路30aの構成を示すブロック図である。実施形態1の変形例に係る位相検出装置1aは、実施形態1に係る位相検出装置1と比較して、可変電圧源33,34、位相検出回路30に代えて交点レベルバイアス電圧生成回路70、位相検出回路30aを備え、更に微調整設定回路61を備えたことを特徴とする。この相違点について、以下説明する。
[数3]
LA=sin(30°−ΔθA−240°+α)
=sin(−210°)−2(sin(−210°)−sin(−210°+α)) (5)
[数4]
L0a=sin(60°−Δθ0−240°+α)
=0−(sin(−210°)−sin(−210°+α))−(sin(−150°)−sin(−150°+α)) (6)
図12は、本発明の実施形態2に係るモータ装置の構成を示すブロック図である。図12において、実施形態2に係るモータ装置は、モータM1と、センサ回路2と、モータ駆動制御装置3とを備えて構成される。モータ駆動制御装置3は、実施形態1に係る位相検出装置1と、モータコントローラ100と、モータ駆動部110とを備えて構成される。モータコントローラ100は、位相情報信号Phsynに基づいて、PWM信号を発生してモータ駆動部110に出力する。モータ駆動部110は、モータコントローラ100のPWM信号に基づいて、駆動電流を複数のモータコイルに選択的に流してモータM1の回転子を回転駆動させる。
図15は、本発明の実施形態2の変形例1に係るモータ装置の構成を示すブロック図である。実施形態2の変形例1に係るモータ装置は、実施形態2に係るモータ装置と比較して、モータ駆動制御装置3に代えて、モータ駆動制御装置3aを備えることを特徴とする。実施形態2の変形例1に係るモータ駆動制御装置3aは、実施形態2に係るモータ駆動制御装置3と比較して、モータ駆動部110がセンサ信号U1,V1,W1に代えて、位相検出回路30からの位相情報信号PhBに基づいて動作することを特徴とする。位相情報信号PhBは、センサ信号U1,V1,W1をそれぞれゼロクロス点の補正レベルL0と比較した結果の各二値信号であり、モータ駆動部110に入力される。モータ駆動部110は、図14と同様の動作において、位相情報信号PhBを転流信号HU,HV,HWに代えて用いて、駆動増幅器82,83,84を制御する。
図16は、本発明の実施形態2の変形例2に係るモータ装置の構成を示すブロック図である。実施形態2の変形例2に係るモータ装置は、実施形態2に係るモータ装置の位相検出装置1とモータ駆動部110を半導体集積回路(以下、半導体LSIという。)5として集積化したことを特徴としている。モータ駆動部110は一般に元々半導体LSIにて集積化されており、そこに位相検出回路30をオンチップすることで、従来装置からの規模増大はほぼなく、且つ、光学エンコーダがなくなる分装置の小型化が可能となる。
図17は、本発明の実施形態3に係る位相検出装置1bの構成を、モータM1及びセンサ回路2bとともに示すブロック図である。実施形態3に係る位相検出装置1bは、実施形態1に係る位相検出装置1と比較して、交点レベル検出回路50に代えて交点レベル検出回路50bを備え、信号調整回路120をさらに備えたことを特徴とする。この相違点について、以下説明する。
図18は、本発明の変形例に係る位相検出装置1cの構成を、モータM1及びセンサ回路2とともに示すブロック図である。実施形態1に係る位相検出装置1は、信号合成回路40を備えて位相情報信号Phsynを出力したが、本発明はこれに限らず、例えば実施形態1の変形例2に係る位相検出装置1cのように信号合成回路40を備えなくてもよい。位相検出装置1cは、位相情報信号PhCを位相情報として直接外部に出力する。
本発明の第1の態様に係る位相検出装置は、
複数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それぞれ有する複数のセンサ信号に基づいて位相情報信号を発生して出力する位相検出装置において、
上記複数のセンサ信号又は当該複数のセンサ信号に対して所定の信号処理を行った後の複数のセンサ処理信号のうちの各1対の信号を互いに比較して、上記各1対の信号の交点の位相をそれぞれ示す交点位相検出信号を生成して出力する交点位相検出手段と、
上記各交点の信号レベルである各交点レベルを検出して、上記検出した各交点レベルを示す複数の交点レベル信号を生成して出力する交点レベル検出手段と、
上記複数のセンサ信号又は上記複数のセンサ処理信号の中から1つの選択信号を選択する信号選択手段と、
上記信号選択手段により選択された選択信号の信号レベルが上記回転子の所定の位相に対応するしきい値レベルに到達したことを検出して、当該到達を検出したしきい値レベルに対応する位相を示す位相情報信号を出力する位相検出手段と、
上記複数の交点レベル信号に基づいて、上記しきい値レベルを補正するしきい値レベル補正手段とを備えたことを特徴とする。
上記しきい値レベル補正手段は、上記各交点のうちの互いに隣接する2つの交点の信号レベルの中点に基づいて、上記しきい値レベルを補正することを特徴とする。
上記しきい値レベル補正手段は、上記複数のセンサ信号又は上記複数のセンサ処理信号のうちの第1の信号から所定の位相差だけシフトされた信号と当該第1の信号との間の第1の交点の信号レベルと、
上記複数のセンサ信号又は上記複数のセンサ処理信号のうちの第2の信号と上記第1の信号との間の第2の交点の信号レベルとに基づいて、上記しきい値レベルを補正することを特徴とする。
上記しきい値レベル補正手段は、上記複数のセンサ信号又は上記複数のセンサ処理信号のうちの第1の信号から所定の位相差だけシフトされた信号と当該第1の信号との間の第1の交点の信号レベルと、
上記複数のセンサ信号又は上記複数のセンサ処理信号のうちの第2の信号と上記第1の信号との間の第2の交点の信号レベルとの間の差だけ、上記第2の交点の信号レベルをシフトさせることにより当該第2の交点の補正レベルを演算し、
当該第2の交点の補正レベルを上記しきい値レベルとして設定することにより上記しきい値レベルを補正することを特徴とする。
上記複数のセンサ信号又は当該複数のセンサ信号の波形は、上記各交点のうちの互いに隣接する2つの交点の間の波形が実質的に直線である波形であることを特徴とする。
上記複数の交点レベル信号に基づいて、上記各交点のうちの互いに隣接する交点の交点レベルを生成して、
上記しきい値レベルを発生するために必要な2つの信号レベルとして上記位相検出手段に供給する交点レベルバイアス生成手段をさらに備えたことを特徴とする。
上記信号選択手段は、上記各交点のうちの互いに隣接する交点間の位相区間毎に、上記複数のセンサ信号又は上記複数のセンサ処理信号の中からそれぞれ1つの選択信号を選択して連結することにより選択信号を生成することを特徴とする。
上記複数のセンサ信号又は上記複数のセンサ処理信号の各信号振幅が互いにそれぞれ等しくなるように、上記複数のセンサ信号又は上記複数のセンサ処理信号を調整して出力する信号調整手段をさらに備えたことを特徴とする。
上記複数のセンサ信号、又は上記位相情報信号は、上記モータのコイル電流を切り換えるために用いられることを特徴とする。
上記モータ駆動制御装置によって駆動制御されるモータとを備えることを特徴とする。
2,2b…センサ回路、
3,3a…モータ駆動制御装置、
5…半導体集積回路(半導体LSI)、
10…交点位相検出回路、
11,12,13…比較器、
20…信号選択回路、
21…ロジック回路、
30,30a…位相検出回路、
31−1〜31−N…比較器、
32−1〜32−N,33,34…可変電圧源、
35−1〜35−(N+1)…可変抵抗、
40…信号合成回路、
50,50b…交点レベル検出回路、
51…信号選択回路、
52…A/D変換器、
53,54…ロジック回路、
60…しきい値レベル補正回路、
61…微調整設定回路、
70…交点レベルバイアス電圧生成回路、
71,72…D/A変換器
80…プリドライバ、
81…駆動相コントローラ、
82〜84…駆動増幅器、
90…メインドライバ、
91〜96…スイッチ素子、
100…モータコントローラ、
110…モータ駆動部、
120…信号調整回路、
121,122,123…増幅器、
M1…モータ、
S1,S2,S3…センサ、
SW1,SW2…スイッチ。
Claims (9)
- 複数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それぞれ有する複数のセンサ信号に基づいて位相情報信号を発生して出力する位相検出装置において、
上記複数のセンサ信号又は当該複数のセンサ信号に対して所定の信号処理を行った後の複数のセンサ処理信号のうちの各1対の信号を互いに比較して、上記各1対の信号の交点の位相をそれぞれ示す交点位相検出信号を生成して出力する交点位相検出手段と、
上記各交点の信号レベルである各交点レベルを検出して、上記検出した各交点レベルを示す複数の交点レベル信号を生成して出力する交点レベル検出手段と、
上記複数のセンサ信号又は上記複数のセンサ処理信号の中から1つの選択信号を選択する信号選択手段と、
上記信号選択手段により選択された選択信号の信号レベルが上記回転子の所定の位相に対応するしきい値レベルに到達したことを検出して、当該到達を検出したしきい値レベルに対応する位相を示す位相情報信号を出力する位相検出手段と、
上記複数の交点レベル信号に基づいて、上記しきい値レベルを補正するしきい値レベル補正手段とを備え、
上記しきい値レベル補正手段は、上記各交点のうちの互いに隣接する2つの交点の信号レベルの中点に基づいて、上記しきい値レベルを補正することを特徴とする位相検出装置。 - 複数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それぞれ有する複数のセンサ信号に基づいて位相情報信号を発生して出力する位相検出装置において、
上記複数のセンサ信号又は当該複数のセンサ信号に対して所定の信号処理を行った後の複数のセンサ処理信号のうちの各1対の信号を互いに比較して、上記各1対の信号の交点の位相をそれぞれ示す交点位相検出信号を生成して出力する交点位相検出手段と、
上記各交点の信号レベルである各交点レベルを検出して、上記検出した各交点レベルを示す複数の交点レベル信号を生成して出力する交点レベル検出手段と、
上記複数のセンサ信号又は上記複数のセンサ処理信号の中から1つの選択信号を選択する信号選択手段と、
上記信号選択手段により選択された選択信号の信号レベルが上記回転子の所定の位相に対応するしきい値レベルに到達したことを検出して、当該到達を検出したしきい値レベルに対応する位相を示す位相情報信号を出力する位相検出手段と、
上記複数の交点レベル信号に基づいて、上記しきい値レベルを補正するしきい値レベル補正手段とを備え、
上記しきい値レベル補正手段は、上記複数のセンサ信号又は上記複数のセンサ処理信号のうちの第1の信号から所定の位相差だけシフトされた信号と当該第1の信号との間の第1の交点の信号レベルと、上記複数のセンサ信号又は上記複数のセンサ処理信号のうちの第2の信号と上記第1の信号との間の第2の交点の信号レベルとに基づいて、上記しきい値レベルを補正することを特徴とする位相検出装置。 - 上記しきい値レベル補正手段は、上記複数のセンサ信号又は上記複数のセンサ処理信号のうちの第1の信号から所定の位相差だけシフトされた信号と当該第1の信号との間の第1の交点の信号レベルと、上記複数のセンサ信号又は上記複数のセンサ処理信号のうちの第2の信号と上記第1の信号との間の第2の交点の信号レベルとの間の差だけ、上記第2の交点の信号レベルをシフトさせることにより当該第2の交点の補正レベルを演算し、当該第2の交点の補正レベルを上記しきい値レベルとして設定することにより上記しきい値レベルを補正することを特徴とする請求項2記載の位相検出装置。
- 上記複数のセンサ信号又は当該複数のセンサ信号の波形は、上記各交点のうちの互いに隣接する2つの交点の間の波形が実質的に直線である波形であることを特徴とする請求項1〜3のうちのいずれか1つに記載の位相検出装置。
- 上記複数の交点レベル信号に基づいて、上記各交点のうちの互いに隣接する交点の交点レベルを生成して、上記しきい値レベルを発生するために必要な2つの信号レベルとして上記位相検出手段に供給する交点レベルバイアス生成手段をさらに備えたことを特徴とする請求項1〜4のうちのいずれか1つに記載の位相検出装置。
- 上記信号選択手段は、上記各交点のうちの互いに隣接する交点間の位相区間毎に、上記複数のセンサ信号又は上記複数のセンサ処理信号の中からそれぞれ1つの選択信号を選択して連結することにより選択信号を生成することを特徴とする請求項1〜5のうちのいずれか1つに記載の位相検出装置。
- 上記複数のセンサ信号又は上記複数のセンサ処理信号の各信号振幅が互いにそれぞれ等しくなるように、上記複数のセンサ信号又は上記複数のセンサ処理信号を調整して出力する信号調整手段をさらに備えたことを特徴とする請求項1〜6のうちのいずれか1つに記載の位相検出装置。
- 請求項1〜7のうちのいずれか1つに記載の位相検出装置を備え、上記位相検出装置からの位相情報信号に基づいてモータを駆動制御するモータ駆動制御装置であって、
上記複数のセンサ信号、又は上記位相情報信号は、上記モータのコイル電流を切り換えるために用いられることを特徴とするモータ駆動制御装置。 - 請求項8に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って駆動制御されるモータとを備えることを特徴とするモータ装置。
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