JP6492917B2 - 角度検出装置、モータ駆動制御装置、及びモータ装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えばブラシレスＤＣ（直流）モータなどの回転子の位相を検出する角度検出装置、それを備えたモータ駆動制御装置、及びそれを備えたモータ装置に関する。

ブラシレスＤＣモータの停止制御など、モータの回転位置を制御する場合、回転子の回転角度を検出する必要がある。ロータリーエンコーダ方式では、一般に回転軸にロータリーエンコーダを接続して、回転角度に応じて変化する１／４周期の位相差を有する２相パルス信号を出力し、そのエッジ検出と２相のハイ／ロウ状態から相対的な回転角度を検出する。

特許文献１には、多くの位相検出を行う目的で、モータの回転子の回転位置に応じた信号レベルを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モータを駆動制御するモータ駆動制御装置が開示されている。特許文献１においては、複数のセンサ信号を所定の複数のしきい値レベルと比較して位相を検出し、検出した位相を示す第１の位相情報信号を出力し、複数のセンサ信号どうしを比較して位相を検出し、検出した位相を示す第２の位相情報信号を出力する。さらに、検出された位相を所定の複数の位相区間に分け、所定の複数の位相区間において複数のセンサ信号の中の一つを選択し、選択されたセンサ信号のレベルが回転子の所定の位相に応じた所定のしきい値レベルに到達したことを検出する構成が開示されている。

ここで、特許文献１ではセンサ信号を理想的な信号と想定して構成されており、同一の振幅を有する理想的なセンサ信号を所定の回転位相に対応したしきい値レベルと比較することで、回転位相を検出している。しかしながら、実際には、複数のセンサの個体差やモータの個体毎に異なる磁束密度のため、各センサ信号の振幅にはばらつきがある。この振幅のばらつきにより、従来のモータ制御技術では、比較するしきい値レベルに対応する位相とずれてしまって検出誤差を生じ、さらには特定のしきい値レベルに到達したことを検出できずに誤検出を起こしてしまうという問題があった。

本発明の目的は、従来技術と比較して、モータの回転子の回転位置を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。

本発明の第１の態様に係る角度検出装置は、
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角度検出装置において、
上記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で、最も信号レベルが大きいセンサ処理信号を検出する第１の信号レベル検出手段と、
上記検出した信号レベルを所定の第１の調整レベルに一致させるように、上記複数のセンサ信号又は上記複数のセンサ処理信号の各信号レベルを調整する信号レベル調整手段と、
上記信号レベル調整手段により調整された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位相を示す位相情報信号を出力する位相検出手段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、従来技術と比較して、モータの回転子の回転位置を高精度に検出することができる。

本発明の実施形態１に係る角度検出装置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の交点位相検出部１０における各センサ処理信号Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２の比較結果の交点位相検出信号ＵＶ，ＶＷ，ＷＵを示す表である。 図１の信号選択部２０の信号選択条件を示す表である。 図１の角度検出装置１の動作状態を示す各信号のタイミングチャートである。 図１の信号選択部２０からの選択信号Ｘの電気角と振幅割合との関係を示す表である。 図１の各センサ処理信号Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１の時間変化に対する信号レベルの振幅ばらつきを示す波形図である。 図１の角度検出装置１の第１の信号レベル調整動作における各センサ処理信号Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２を示す波形図である。 図７の第１の信号レベル調整を行った図１の各センサ処理信号Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２の時間変化を示す波形図である。 本発明の実施形態２に係る角度検出装置１Ａの構成を、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９の角度検出装置１Ａの第１及び第２の信号レベル調整動作における各センサ処理信号Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２を示す波形図である。 実施形態２の変形例に係る角度検出装置１Ｂ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。 本発明の実施形態３に係る角度検出装置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。 図１２Ａの信号レベル検出回路１８３の構成を示すブロック図である。 図１２Ａの信号レベル検出部１８０ａの信号選択条件を示す表である。 （ａ）は、図１２Ａの角度検出装置１Ｃの第１、第２及び第３の信号レベル調整動作における各センサ処理信号Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２を示す波形図であり、（ｂ）は、（ａ）のセンサ処理信号Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２のゼロクロス位相を検出したゼロクロス位相検出信号ＣＭＰ＿Ｕ，ＣＭＰ＿Ｖ，ＣＭＰ＿Ｗを示すタイミングチャートである。 （ａ）は図１２Ａの各センサ処理信号Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２の１周期を示す波形図であり、（ｂ）は（ａ）のセンサ処理信号Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２のゼロクロス位相を検出したゼロクロス位相検出信号ＣＭＰ＿Ｕ，ＣＭＰ＿Ｖ，ＣＭＰ＿Ｗを示すタイミングチャートである。 （ａ）は実施形態３の変形例１の第１、第２及び第３の信号レベル調整動作における各センサ処理信号Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２を示す波形図であり、（ｂ）は（ａ）のセンサ処理信号Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２のゼロクロス位相を検出したゼロクロス位相検出信号ＣＭＰ＿Ｕ，ＣＭＰ＿Ｖ，ＣＭＰ＿Ｗを示すタイミングチャートである。 （ａ）は実施形態３の変形例２の第１、第２及び第３の信号レベル調整動作における各センサ処理信号Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２を示す波形図であり、（ｂ）は（ａ）のセンサ処理信号Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２のゼロクロス位相を検出したゼロクロス位相検出信号ＣＭＰ＿Ｕ，ＣＭＰ＿Ｖ，ＣＭＰ＿Ｗを示す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１Ｄ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４の変形例１に係る角度検出装置１Ｅ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１９のデジタル演算部２００の電源立ち上げ時の初期調整処理を示すフローチャートである。 実施形態４の変形例２に係る角度検出装置１Ｆ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。 （ａ）は図２１の各センサ処理信号Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２を示す波形図であり、（ｂ）は（ａ）のセンサ処理信号Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２のゼロクロス位相を検出したゼロクロス位相検出信号ＣＭＰ＿Ｕ，ＣＭＰ＿Ｖ，ＣＭＰ＿Ｗを示すタイミングチャートである。 本発明の実施形態５に係るモータ装置の構成を示すブロック図である。 図２３のモータ駆動部１１０の構成を示すブロック図である。 図２４のモータ駆動部１１０の動作を示す各信号のタイミングチャートである。 図２３のデジタル演算部２００の回転開始命令受信時の処理を示すフローチャートである。 本発明の実施形態６に係る角度検出装置１Ｇ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。 （ａ）は図２７の角度検出装置１Ｇの第２及び第３の信号レベル調整動作における各センサ処理信号Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２を示す波形図であり、（ｂ）は（ａ）のセンサ処理信号Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２のゼロクロス位相を検出したゼロクロス位相検出信号ＣＭＰ＿Ｕ，ＣＭＰ＿Ｖ，ＣＭＰ＿Ｗを示すタイミングチャートである。

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、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、角度検出装置１は、信号増幅部１２０と、信号レベル検出部１４０と、信号レベル調整部１６０と、交点位相検出部１０と、信号選択部２０と、位相検出部３０とを備えて構成される。信号増幅部１２０は、３個の差動増幅器１２１〜１２３を備える。信号選択部２０は、ロジック回路２１と、スイッチＳＷ１とを備える。位相検出部３０は、複数Ｎ個の比較器３１−１〜３１−Ｎと、Ｎ個の電圧源３２−１〜３２−Ｎとを備える。

図１において、モータＭ１は例えばブラシレスＤＣモータで構成され、センサ回路２はモータＭ１の回転子の周囲に設けられる。センサ回路２はセンサＳ１〜Ｓ３を備え、各センサＳ１〜Ｓ３によって所定の電気角（例えば１２０°）の間隔を設定したモータＭ１のＵ相、Ｖ相、Ｗ相の回転角をそれぞれ検出する。センサＳ１〜Ｓ３は、例えばホール素子で構成される磁気センサであってモータＭ１の回転に応じて変化する磁束密度を検出する。センサ回路２のセンサＳ１，Ｓ２，Ｓ３は、それぞれＵ相、Ｖ相、Ｗ相の磁束密度の検出信号Ｕｆ，Ｖｆ，Ｗｆと、それらの逆相信号Ｕｒ，Ｖｒ，Ｗｒを発生して信号増幅部１２０に入力する。

信号増幅部１２０において、差動増幅器１２１は、非反転入力端子に入力される検出信号Ｕｆと、反転入力端子に入力される逆相信号Ｕｒとを差動増幅して、差動増幅結果のセンサ処理信号Ｕ１を生成する。差動増幅器１２２は、非反転入力端子に入力される検出信号Ｖｆと、反転入力端子に入力される逆相信号Ｖｒとを差動増幅して、差動増幅結果のセンサ処理信号Ｖ１を生成する。差動増幅器１２３は、非反転入力端子に入力される検出信号Ｗｆと、反転入力端子に入力される逆相信号Ｗｒとを差動増幅して、差動増幅結果のセンサ処理信号Ｗ１を生成する。信号増幅部１２０は、センサ処理信号Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１を信号レベル検出部１４０と信号レベル調整部１６０に出力する。

信号レベル検出部１４０は、センサ処理信号Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１の各信号レベルを比較して、センサ処理信号Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１のうちで、回転時のピーク値の信号レベル（頂点レベル）に最も近い信号を有するセンサ処理信号を検出する。信号レベル検出部１４０は、検出結果のセンサ処理信号の信号レベルを示す検出レベル信号Ｓｙ１を信号レベル調整部１６０に出力する。

信号レベル調整部１６０は検出レベル信号Ｓｙ１に基づいて、信号レベル検出部１４０の検出結果のセンサ処理信号の信号レベルを第１の調整レベルに一致させるように、各センサ処理信号Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１の信号レベルを同じ信号増幅率で調整する。第１の調整レベルは、詳細後述する所定の信号レベルである。信号レベル調整部１６０は、各センサ処理信号Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１を調整したセンサ処理信号Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２を交点位相検出部１０と信号選択部２０に出力する。

交点位相検出部１０において、比較器１１はセンサ処理信号Ｕ２の信号レベルをセンサｃ処理信号Ｖ２と比較して、センサ処理信号Ｕ２，Ｖ２の交点の位相（タイミング）を示す交点位相検出信号ＵＶを発生する。比較器１２は、比較器１１と同様にセンサ処理信号Ｖ２，Ｗ２を比較してセンサ処理信号Ｖ２，Ｗ２の交点位相を示す交点位相検出信号ＶＷを生成する。比較器１３は、比較器１１と同様にセンサ処理信号Ｗ２，Ｕ２を比較してセンサ処理信号Ｗ２，Ｕ２の交点位相を示す交点位相検出信号ＷＵを発生する。

図２は、図１の交点位相検出部１０における各センサ処理信号Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２の比較結果の交点位相検出信号ＵＶ，ＶＷ，ＷＵを示す表である。図２に示すとおり、図１の比較器１１はセンサ処理信号Ｕ２の信号レベルがセンサ処理信号Ｖ２の信号レベル以上のとき、ハイレベル（Ｈｉ）を有する交点位相検出信号ＵＶを発生する。一方、比較器１１はセンサ処理信号Ｕ２の信号レベルがセンサ処理信号Ｖ２の信号レベル未満のとき、ロウレベル（Ｌｏｗ）を有する交点位相検出信号ＵＶを発生する。図１の比較器１２，１３も、比較器１１と同様にして、それぞれ図２に従う二値の交点位相検出信号ＶＷ，ＷＵを生成する。このように、交点位相検出部１０はセンサ処理信号Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２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ＵＶ，ＶＷ，ＷＵを生成する。交点位相検出部１０の比較器１１〜１３はそれぞれ交点位相検出信号ＵＶ，ＶＷ，ＷＵを信号選択部２０に出力する。

図３は、図１の信号選択部２０の信号選択条件を示す表である。図１の信号選択部２０において、センサ処理信号Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２はそれぞれスイッチＳＷ２の端子ａ，ｂ，ｃに入力され、ロジック回路２１は交点位相検出信号ＵＶ，ＶＷ，ＷＵに基づいてスイッチＳＷ２の端子ａ，ｂ，ｃを切り替え制御する。図３に示す交点位相検出信号ＵＶ，ＶＷ，ＷＵの入力条件に従って、図１の信号選択部２０はセンサ処理信号Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２のうちのいずれか一つを選択した選択信号Ｘを位相検出部３０に出力する。

図１の位相検出部３０において、電圧源３２−１〜３２−Ｎは、互いに直列に接続されて、それぞれ発生する電圧により複数のしきい値レベルを生成する。比較器３１−ｎ（ｎ＝１，２，…，Ｎ）は、選択信号Ｘを電圧源３２−ｎのしきい値レベルと比較して、選択信号Ｘがしきい値レベル以上のときハイレベルの二値信号を出力する。一方、比較器３１−ｎは選択信号Ｘが電圧源３２−ｎのしきい値レベル未満のとき、ロウレベルの二値信号を出力する。位相検出部３０は、全ての比較器３１−１〜３１−Ｎの比較結果の各二値信号を、モータＭ１が所定の角度に回転したことを知り得る位相情報信号ＰｈＣとして出力する。このように、位相検出部３０は比較器３１−１〜３１−Ｎによって、選択信号Ｘの信号レベルがモータＭ１の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する。

以上のように構成された角度検出装置１において、以下に示すように、センサ処理信号Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２に基づいてモータＭ１の回転子の位相情報を検出することができる。

図４は、図１の角度検出装置１の動作状態を示す各信号のタイミングチャートである。図４において、センサＳ１，Ｓ２，Ｓ３からのセンサ処理信号Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２を正弦波（これに代えて、正弦波に実質的に同一な、準じた波形であってもよい。）で表しており、センサＳ１〜Ｓ３のＵ相、Ｖ相、Ｗ相は電気角１２０°間隔で設定されている。

交点位相検出部１０を用いれば、交点位相検出信号ＵＶ，ＶＷ，ＷＵは、図２に示すようにセンサ処理信号Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２の互いの比較結果として得る。次いで、信号選択部２０は図３の入力条件に従って、各センサ処理信号Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２の交点間の位相区間毎にセンサ処理信号Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２のうちのいずれか一つを選択して選択信号Ｘを得る。このようにして得られた選択信号Ｘは連結されており、図４の下段の太線で示すように時間的に連続した信号となる。選択信号Ｘは理想的には図３のように、
（１）センサ処理信号Ｗ２の正弦波位相１５０°〜２１０°の６０°区間の期間と、
（２）センサ処理信号Ｖ２の正弦波位相−３０°〜３０°の６０°区間の期間と、
（３）センサ処理信号Ｕ２の正弦波位相１５０°〜２１０°の６０°区間の期間と、
（４）センサ処理信号Ｗ２の正弦波位相−３０°〜３０°の６０°区間の期間と、
（５）センサ処理信号Ｖ２の正弦波位相１５０°〜２１０°の６０°区間の期間と、
（６）センサ処理信号Ｕ２の正弦波位相−３０°〜３０°の６０°区間の期間とから構成
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、交点レベルＬＡは、基準レベルとするゼロクロスレベルよりも大きい信号レベルを有する各センサ処理信号Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２の交点の信号レベルである。交点レベルＬＢは、ゼロクロスレベルよりも小さい信号レベルを有する各センサ処理信号Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２の交点の信号レベルである。選択信号Ｘに対して付した水平の矢印は前述の複数のしきい値レベルＬｔｈを示し、角度検出装置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。

図５は、図１の信号選択部２０からの選択信号Ｘの電気角と振幅割合との関係を示す表である。例えば、位相検出部３０が選択信号Ｘの電気角−３０°から３０°の間を６°毎に１０分割にする場合、振幅と電気角の関係は図５のとおりとなる。ただし、選択された各センサ処理信号Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２の振幅中心レベルを０とし（ゼロクロスレベル）、電気角９０°の振幅を１として振幅割合を規格化している。位相検出部３０は、図５に従う選択信号Ｘの正弦波振幅に対する各振幅割合によって、所定の各しきい値レベルを決定する。なお、電気角−３０°、３０°は交点位相検出信号ＵＶ，ＶＷ，ＷＵによって検出可能であるため、これに対応するしきい値レベルは必ずしも必要ではない。

図６は、図１の各センサ処理信号Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１の時間変化に対する信号レベルの振幅ばらつきを示す波形図である。図６に示すように、各センサ処理信号Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１は、モータＭ１およびセンサＳ１〜Ｓ３の製造ばらつきなどのために、振幅ばらつきを有する。各センサ処理信号Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１の振幅ばらつきは、
（１）モータＭ１の個体差による磁束ばらつきである、モータ毎の振幅ばらつきと、
（２）モータＭ１内部の各磁極の着磁ばらつきによる磁極毎の振幅ばらつきと、
（３）各センサＳ１〜Ｓ３の個体差によるばらつきである、センサ毎の振幅ばらつきとを含む。

（１）モータ毎の振幅ばらつきは、モータＭ１の回転時に、モータＭ１毎に異なる磁束を発生することによって生じ、各センサ処理信号Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１の振幅をモータＭ１毎にずらす。モータ毎の振幅ばらつきにより、各センサ処理信号の交点の信号レベルが所定の位相に対応するしきい値レベルよりもゼロクロスレベルに近くなることがあり、当該しきい値レベルに到達したことを検出できずに誤検出を起こしてしまう。

（２）磁極毎の振幅ばらつきは、複数の磁極で構成されるモータＭ１の異なる磁極毎に、各センサ処理信号Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１の振幅を変動させる。その結果、各センサ処理信号Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１の振幅は、モータＭ１の回転１周期内においてばらつきを有する。磁極毎の振幅ばらつきにより、モータＭ１の回転１周期毎に各センサ処理信号の交点の信号レベルが変動して、図４の位相検出動作の精度が悪化する。

（３）センサ毎の振幅ばらつきは、センサＳ１〜Ｓ３の取り付け誤差などの製造ばらつきによって生じ、各センサ処理信号Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１の振幅がセンサ処理信号Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１毎にばらつく。センサ毎の振幅ばらつきにより、各センサ処理信号Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１の交点毎の信号レベルが一致せず、図４の位相検出動作の精度が悪化する。

上述のように、各センサ処理信号の振幅ばらつきは、図４の位相検出動作において検出精度を劣化させてしまう。ここで、上記の振幅ばらつきはモータＭ１の回転を開始するまで定量的に判別できないので、上記の振幅ばらつきの全てを検出するためにはモータＭ１を一回転するまでの検出期間が必要となる。しかしながら、モータＭ１を一回転させて上記の振幅ばらつきを全て検出してから行う振幅調整では、モータＭ１の一回転目における位相情報の検出精度は改善されないままであり、さらには誤検出を起こす可能性もある。そこで、図１の角度検出装置１は、以下詳述する第１の信号レベル調整動作を行い、モータＭ１の一回転目を含む位相検出動作の早期段階から検出精度を向上させる。

図７は、図１の角度検出装置１の第１の信号レベル調整動作における各センサ処理信号Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２を示す波形図である。図７において、モータＭ１は初期調整期間Ｔ０の間に回転していない（回転前である）ため、図１の各センサ処理信号Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１は一定値を有する。時刻ｔ１から時刻ｔ２の期間Ｔ１において、図１の信号レベル調整部１６０は、各センサ処理信号Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１と同じ信号レベルの各センサ処理信号Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２を出力している。期間Ｔ１において、信号レベル検出部１４０は、センサ処理信号Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１の各信号レベルを比較して、センサ処理信号Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１のうちで最もピーク値に近い信号レベルを有するセンサ処理信号Ｕ１を検出する。

次いで、信号レベル検出部１４０は、検出結果のセンサ処理信号Ｕ１の信号レベルを示す検出レベル信号Ｓｙ１を信号レベル調整部１６０に出力する。時刻ｔ２から時刻ｔ３の期間Ｔ２において、信号レベル調整部１６０は検出レベル信号Ｓｙ１に基づいて、センサ処理信号Ｕ２の信号レベルを第１の調整レベルＬａｄｊ１に近づけるように、センサ処理信号Ｕ２の信号レベルを連続的に調整する。このとき、信号レベル調整部１６０は、他の各センサ処理信号Ｖ２，Ｗ２の信号レベルも、センサ処理信号Ｕ２と同一の信号増幅率で調整する。時刻ｔ３において、センサ処理信号Ｕ２の信号レベルは第１の調整レベルＬａｄｊ１に一致する。第１の調整レベルＬａｄｊ１は、図４の理想的なセンサ処理信号Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２のピーク値の信号レベルに、初期調整期間Ｔ０において判別できない振幅ばらつきに対するマージンをもたせて設定される。これにより、各センサ処理信号Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２は時刻ｔ３以降、センサ処理信号Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１よりも振幅ばらつきの少ない信号に調整されて出力される。

図８は、図７の第１の信号レベル調整を行った図１の各センサ処理信号Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２の時間変化を示す波形図である。図８において、図７の第１の信号レベル調整動作の後にモータＭ１が回転しており、各センサ処理信号Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２はそれぞれ正弦波の波形で出力されている。図７の第１の信号レベル調整動作においてセンサ処理信号Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２のうちで回転時のピーク値に最も近い（最大の）信号レベルを有したセンサ処理信号Ｕ２の信号レベルが第１の調整レベルＬａｄｊ１に一致するように調整された。そのため、図８のセンサ処理信号Ｕ２のピーク値は、第１の信号レベル調整動作においてピーク値から離れた信号レベルだけ、第１の調整レベルＬａｄｊ１よりも大きい。第１の調整レベルＬａｄｊ１は、このピーク値の検出誤差に対するマージンをもたせて設定されている。

第１の調整レベルＬａｄｊ１は、上述の磁極毎の振幅ばらつきとセンサ毎の振幅ばらつきに加えて頂点レベルの検出誤差に対するマージンを持たせて設定される。具体的には、第１の調整レベルＬａｄｊ１は、交点レベルＬＡが必ず複数のしきい値レベルＬｔｈのうちで最大値のしきい値レベルＬｔｈＡよりも大きくなる信号レベルに設定される。これにより、位相検出の誤検出を抑制できる。

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によれば、複数のコイルを有するモータＭ１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Ｕｆ，Ｖｆ，Ｗｆに基づいて位相情報信号ＰｈＣを発生して出力する。角度検出装置１は、信号レベル検出部１４０と、信号レベル調整部１６０と、信号選択部２０と、位相検出部３０とを備える。信号レベル検出部１４０は、複数のセンサ処理信号Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１のうちで、ピーク値の信号レベルである頂点レベルに最も近い信号の信号レベルを検出して、上記検出した信号レベルを示す検出レベル信号を生成して出力する。信号レベル調整部１６０は、上記検出した信号レベルを所定の第１の調整レベルＬａｄｊ１に一致させるように、複数のセンサ処理信号Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１の各信号レベルを一括して調整して、複数のセンサ処理信号Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２として出力する。信号選択部２０は、信号レベル調整部１６０により調整された複数のセンサ処理信号Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２の中から１つの選択信号Ｘを選択する。位相検出部３０は、信号選択部２０により選択された選択信号Ｘ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Ｌｔｈ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ＰｈＣを出力する。

実施形態１に係る角度検出装置１によると、センサ処理信号Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１のうちで最も頂点レベルに近い信号レベルを有するセンサ処理信号を検出して、第１の信号レベル調整動作を行う。これにより、モータＭ１の回転を開始する以前から各センサ処理信号Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１の信号レベルを調整できる。これにより、従来技術と比較して、モータの回転子の回転位置を高精度に検出することができる。

第１の調整レベルＬａｄｊ１に合わせて各センサ処理信号Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２の信号レベルを一括して調整することにより、モータＭ１の回転開始前から各センサ処理信号Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２からモータ毎の振幅ばらつきを取り除くことができる。そのため、図４と同様の位相検出動作において、図８のセンサ処理信号Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２はモータＭ１の一回転目を含む早期段階から検出精度を向上できる。

モータＭ１の回転子を検出する磁気センサのセンサＳ１〜Ｓ３は、一般的にホール素子が使用され、回転子が回転することで発生する磁束密度は正弦波である場合が多い。すなわち、磁気センサからの信号も正弦波である場合が多い。しかし、回転子が回転する際に発生し固定されている磁気センサにて受ける磁束密度が必ずしも図４に示す綺麗な正弦波ではなく歪んだ正弦波である場合がある。また、センシングする磁束密度が磁気センサの許容値を超えるために起こる磁気飽和により、磁気センサ出力が飽和し台形波に近い出力となる場合もある。これに対して、角度検出装置１は各センサ信号の互いに隣接する２つの交点の間の波形が、他の交点間の位相区間よりも傾きの高い部分（例えば正弦波位相±３０°区間）のように直線に近い部分において、すなわち実質的に直線の部分において位相を検出できる。例えば、角度検出装置１を、正弦波又はそれに近い波形の信号の電気角−６０°〜６０°，１２０°〜２４０°区間内に用いることで、複数の位相検出を高精度で行うことが可能である。このような波形の場合でも、角度検出装置１は、例えばゼロクロスレベルなどの基準レベルとの差が最も大きい信号レベルのセンサ信号を、各センサ信号のうちで最も頂点レベルに近い信号として検出することで、第１の信号レベル調整を行うことができる。各センサ信号のうちで回転時におけるピーク値に最も近い信号を特定する方法として、上述のゼロクロスレベルを基準としなくともよい。たとえば、アナログデジタルコンバータＡＤＣで各相の各センサ信号を検出して最も値の大きいものを選択するだけでもよい。いずれにしても、回転前における各センサ信号のうち最も値の大きいセンサ信号の信号レベルは回転時のピーク値に最も近くなるため、当該信号レベルが第１の調整レベルＬａｄｊ１に一致させるべき対象となる。ここでいう最も大きい信号レベルとは、正負にかぎらず絶対値の大きさをいう。

図３において、選択信号Ｘは各センサ信号Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２の正弦波位相−３０°から３０°区間又は１５０°から２１０°区間となっており、位相区間が切り換わり選択されたセンサ信号が変化しても連続した信号となっている。さらに、位相検出部３０からの位相情報信号ＰｈＣは各比較器３１−１〜３１−Ｎからの隣り合う比較結果の二値信号が順番に切り換わるため、最終的な合成信号はグレイコードとなすことが可能となっている。また、図５では電気角６°毎の位相情報を得る手段を示したが、一例であって本発明はこれに限らず、例えば電気角７．５°毎の振幅割合に区切って位相情報を得てもよいし、電気角３°毎に区切って電気角６°毎の２倍の位相情報を得ることもできる。

実施形態２．
図９は、本発明の実施形態２に係る角度検出装置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。実施形態２に係る角度検出装置１Ａは、実施形態１と同様の第１の信号レベル調整動作に続いて、モータの回転開始時に第２の信号レベル調整動作をさらに行うことを特徴とする。これにより、回転位相の検出誤差を段階的に取り除いて、検出精度を向上させる。実施形態２に係る角度検出装置１Ａは、実施形態１に係る角度検出装置１と比較して、初期調整タイミング信号発生回路１３０と、信号レベル検出部１８０をさらに備えることを特徴とする。この相違点について、以下説明する。

図９において、初期調整タイミング信号発生回路１３０は、図７と同様の初期調整期間Ｔ０を設定する。初期調整タイミング信号発生回路１３０は、初期調整期間Ｔ０の開始時に、初期調整期間開始を示す初期調整タイミング信号Ｓｉを生成して信号レベル調整部１６０に出力する。一方、初期調整タイミング信号発生回路１３０は、初期調整期間Ｔ０の完了時に、初期調整期間完了を示す初期調整タイミング信号Ｓｉを生成して信号レベル調整部１６０に出力する。

信号レベル検出部１８０は、各センサ処理信号Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２の頂点レベルを検出して、センサ処理信号Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２の頂点レベルを示す頂点レベル信号Ｓｙ２を信号レベル調整部１６０に出力する。

信号レベル調整部１６０は、初期調整タイミング信号Ｓｉに基づいて各信号レベル検出部１４０，１８０からの検出レベル信号Ｓｙ１と頂点レベル信号Ｓｙ２のどちらかの入力を有効化して、第１の信号レベル調整動作と第２の信号レベル調整動作を切り替える。信号レベル調整部１６０は、初期調整期間完了を示す初期調整タイミング信号Ｓｉが入力されるまで、図７と同様の第１の信号レベル調整動作を行う。初期調整期間完了を示す初期調整タイミング信号Ｓｉの入力後、信号レベル調整部１６０は、頂点レベル信号Ｓｙ２の頂点レベルを後述の第２の調整レベルＬａｄｊ２に一致させるように各センサ処理信号Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２の信号レベルを同じ信号増幅率で調整する。

以上のように構成された角度検出装置１Ｂにおいて、以下に示すようにセンサ処理信号Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２の信号レベルを調整する。

図１０は、図９の角度検出装置１Ａの第１及び第２の信号レベル調整動作における各センサ処理信号Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２を示す波形図である。図１０において、角度検出装置１Ａは、初期調整期間Ｔ０の間、第１の信号レベル調整動作を図７と同様に行う。時刻ｔ４において、初期調整タイミング信号発生回路１３０は、初期調整期間完了を示す初期調整タイミング信号Ｓｉを信号レベル調整部１６０に出力する。信号レベル調整部１６０は、当該初期調整タイミング信号Ｓｉに基づいて、第２の信号レベル調整動作に切り替える。時刻ｔ５からｔ６の期間Ｔ３において、信号レベル検出部１８０はセンサ処理信号Ｕ２の頂点レベルを検出して、当該頂点レベルを示す頂点レベル信号Ｓｙ２を信号レベル調整部１６０に出力する。信号レベル調整部１６０は、時刻ｔ６において、センサ処理信号Ｕ２の頂点レベルを第２の調整レベルＬａｄｊ２に一致させるように、各センサ処理信号Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２の信号レベルを同じ信号増幅率によって調整する。

第１の信号レベル調整動作においては、モータＭ１が回転していない（回転前である）ため、各センサ処理信号Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２の頂点レベルを正確に検出できない。そのため、第１の調整レベルＬａｄｊ１は、頂点レベル検出誤差に対するマージンをもたせて設定された。第２の調整レベルＬａｄｊ２は、第１の調整レベルＬａｄｊ１から頂点レベル検出誤差に対するマージンを取り除いて設定される。これにより、第２の信号レベル調整動作において各センサ処理信号Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２から頂点レベル検出誤差が除去され、角度検出装置１Ａの位相検出精度が時刻ｔ６以前よりも向上する。

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によれば、第１の信号レベル調整動作に続いて第２の信号レベル調整動作を行うことにより、モータＭ１の回転開始以前から段階的にセンサ処理信号Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２の信号レベルを調整できる。これにより、モータＭ１の回転位相の検出精度を早期から向上できる。

第２の信号レベル調整動作によって、センサ処理信号Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２の頂点レベルを検出して各信号レベルを第２の調整レベルに合わせて調整することにより、第１の信号レベル調整動作における頂点レベル検出誤差を取り除くことができる。

実施形態２の変形例．
図１１は、実施形態２の変形例に係る角度検出装置１Ｂ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２における第１及び第２の信号レベル調整動作は、２つの信号レベル検出部１４０，１８０を共通化して行うこともできる。実施形態２の変形例に係る角度検出装置１Ｂは、実施形態２に係る角度検出装置１Ａと比較して、２つの信号レベル検出部１４０，１８０に代えて、信号レベル検出部１８０ａを備える。実施形態２の変形例に係る角度検出装置１Ｂは、角度検出装置１Ａと比較して、回転開始指令回路１７０と調整レベル設定部１９０をさらに備える。この相違点について、以下説明する。

図１１において、信号レベル検出部１８０ａは、図９の２つの信号レベル検出部１４０，１８０を共通化した回路である。信号レベル検出部１８０ａは、センサ処理信号Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２のうちで最も頂点レベルに近い信号レベルを有するセンサ処理信号を検出して、検出結果のセンサ処理信号の信号レベルを示す検出信号ＡＤ１を信号レベル調整部１６０に出力する。

回転開始指令回路１７０は、モータＭ１の回転開始の指令のタイミングを示す回転開始指令信号Ｓｒを発生して調整レベル設定部１９０に出力する。初期調整タイミング信号発生回路１３０は、初期調整タイミング信号Ｓｉを調整レベル設定部１９０に出力する。

調整レベル設定部１９０は、初期調整タイミング信号Ｓｉ及び回転開始指令信号Ｓｒに基づいて、第１の調整レベルＬａｄｊ１と第２の調整レベルＬａｄｊ２を切り替えて、調整レベル設定信号ＡＪ１として信号レベル調整部１６０に出力する。調整レベル設定部１９０は、初期調整期間の完了を示す初期調整タイミング信号Ｓｉが入力されるとともに、回転開始指令信号Ｓｒが入力された後、第１の調整レベルＬａｄｊ１を第２の調整レベルＬａｄｊ２に切り替えて調整レベル設定信号ＡＪ１を出力する。

信号レベル調整部１６０は、検出信号ＡＤ１の信号レベルを調整レベル設定信号ＡＪ１の調整レベルに一致させるための信号増幅率を演算する。信号レベル調整部１６０は、演算した信号増幅率によってセンサ処理信号Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１の信号レベルを調整してセンサ処理信号Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２を出力する。

以上のように構成された実施形態２の変形例に係る角度検出装置１Ｂによれば、実施形態２に係る角度検出装置１Ａと同様に第１の信号レベル調整動作に続いて第２の信号レベル調整動作を行うことができる。第１及び第２の信号レベル調整動作における各信号レベルの検出を、共通の信号レベル検出部１８０ａによって行う構成により、回路面積を図９の場合よりも削減できる。

実施形態３．
図１２Ａは、実施形態３に係る角度検出装置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３に係る角度検出装置１Ｃは、第１及び第２の信号レベル調整動作に続いて、第３の信号レベル調整動作を順次行う。また、角度検出装置１Ｃは第１の信号レベル調整動作において、信号論理を用いて各センサ処理信号のうちで頂点レベルに最も近い信号を検出する。実施形態３に係る角度検出装置１Ｃは、実施形態１に係る角度検出装置１Ａと比較して、ゼロクロス位相検出部１５０をさらに備える。角度検出装置１Ｃは、角度検出装置１Ｂと比較して、信号増幅部１２０、信号レベル調整部１６０、及び調整レベル設定部１９０に代えて信号増幅部１２０ａ、信号レベル調整部１６０ａ、回転開始指令回路１７０、及び調整レベル設定部１９０ａを備える。また、角度検出装置１Ｃは、２つの信号レベル検出部１４０，１８０に代えて、信号レベル検出部１８０ａを備える。これらの相違点について、以下説明する。

図１２Ａにおいて、信号増幅部１２０ａは、図１の信号増幅部１２０と比較して、差動増幅器１２１〜１２３に代えて差動増幅器１２１ａ〜１２３ａを備える。ゼロクロス位相検出部１５０は、比較器１５１〜１５３を備えて構成される。信号レベル調整部１６０ａは、差動増幅器１６１〜１６３を備えて構成される。信号レベル検出部１８０ａは、信号選択回路１８１と、信号レベル検出回路１８３を備える。信号レベル検出回路１８３には、回転開始指令１７０から信号Ｓｒが入力される。信号選択回路１８１は、ロジック回路１８２とスイッチＳＷ２を備える。

図１２Ｂは図１２Ａの信号レベル検出回路１８３の構成を示すブロック図である。図１２Ｂにおいて、信号レベル検出回路１８３は、Ａ／Ｄ変換器１８３ａと、サンプルホールド回路（Ｓ／Ｈ）１８３ｂと、回転開始指令１７０からの信号Ｓｒによって選択されるスイッチＳＷ３とを備える。第１及び第２の信号レベル調整動作における各信号レベルの検出を、共通の信号レベル検出部１８０ａによって行う構成により、回路面積を図９の場合よりも削減できる。たとえば、スイッチＳＷ３を新たに設ける必要があるものの、信号選択回路１８１内部のロジック回路１８２、スイッチＳＷ２、さらに入出力線の共通化をすることができる。

信号増幅部１２０ａの差動増幅器１２１ａは、図１の差動増幅器１２１と同様に検出信号Ｕｆと逆相信号Ｕｒとを差動増幅して、差動増幅結果のセンサ処理信号Ｕ１と、その逆相信号ＩＵ１を生成する。差動増幅器１２２ａは、差動増幅器１２１ａと同様に、検出信号Ｖｆと逆相信号Ｖｒとを差動増幅して、差動増幅結果のセンサ処理信号Ｖ１と、その逆相信号ＩＶ１を生成する。差動増幅器１２３ａは、差動増幅器１２１ａ，１２２ａと同様に、検出信号Ｗｆと逆相信号Ｗｒとを差動増幅して、差動増幅結果のセンサ処理信号Ｗ１と、その逆相信号ＩＷ１を生成する。信号増幅部１２０ａは、各センサ処理信号Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１とそれらの逆相信号ＩＵ１，ＩＶ１，ＩＷ１を、ゼロクロス位相検出部１５０と信号レベル調整部１６０ａに出力する。

ゼロクロス位相検出部１５０において、比較器１５１は、非反転入力端子に入力されるセンサ処理信号Ｕ１の信号レベルが反転入力端子に入力される逆相信号ＩＵ１の信号レベル以上のとき、ハイレベルを有するゼロクロス位相検出信号ＣＭＰ＿Ｕを生成する。一方、比較器１５１は、センサ処理信号Ｕ１の信号レベルが逆相信号ＩＵ１の信号レベル未満のとき、ロウレベルを有するゼロクロス位相検出信号ＣＭＰ＿Ｕを生成する。

比較器１５２は、非反転入力端子に入力されるセンサ処理信号Ｖ１の信号レベルが反転入力端子に入力される逆相信号ＩＶ１の信号レベル以上のとき、ハイレベルを有するゼロクロス位相検出信号ＣＭＰ＿Ｖを生成する。一方、比較器１５２は、センサ処理信号Ｖ１の信号レベルが逆相信号ＩＶ１の信号レベル未満のとき、ロウレベルを有するゼロクロス位相検出信号ＣＭＰ＿Ｖを生成する。

比較器１５３は、非反転入力端子に入力されるセンサ処理信号Ｗ１の信号レベルが反転入力端子に入力される逆相信号ＩＷ１の信号レベル以上のとき、ハイレベルを有するゼロクロス位相検出信号ＣＭＰ＿Ｗを生成する。一方、比較器１５３は、センサ処理信号Ｗ１の信号レベルが逆相信号ＩＷ１の信号レベル未満のとき、ロウレベルを有するゼロクロス位相検出信号ＣＭＰ＿Ｗを生成する。このように、ゼロクロス位相検出部１５０はセンサ処理信号Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２が基準レベルのゼロクロスレベルを通過するゼロクロス位相（タイミング）を検出して、検出結果のゼロクロス位相検出信号ＣＭＰ＿Ｕ，ＣＭＰ＿Ｖ，ＣＭＰ＿Ｗを生成する。ゼロクロス位相検出部１５０は、各ゼロクロス位相検出信号ＣＭＰ＿Ｕ，ＣＭＰ＿Ｖ，ＣＭＰ＿Ｗを信号レベル検出部１８０ａの信号選択回路１８１に出力する。

信号レベル調整部１６０ａにおいて、差動増幅器１６１は非反転入力端子に入力されるセンサ処理信号Ｕ１と、反転入力端子に入力される逆相信号ＩＵ１とを差動増幅して、差動増幅結果としてセンサ処理信号Ｕ２を生成する。差動増幅器１６２は、非反転入力端子に入力されるセンサ処理信号Ｖ１と、反転入力端子に入力される逆相信号ＩＶ１とを差動増幅して、差動増幅結果としてセンサ処理信号Ｖ２を生成する。差動増幅器１６３は、非反転入力端子に入力されるセンサ処理信号Ｗ１と、反転入力端子に入力される逆相信号ＩＷ１とを差動増幅して、差動増幅結果としてセンサ処理信号Ｗ２を生成する。各差動増幅器１６１〜１６３のゲインは、調整レベル設定部１９０ａによって設定される。信号レベル調整部１６０ａは、信号レベル調整部１６０と同様に、センサ処理信号Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２を信号レベル検出部１８０と信号選択部２０に出力する。

図１３は、図１２Ａの信号レベル検出部１８０ａの信号選択条件を示す表である。信号レベル検出部１８０ａの信号選択回路１８１において、センサ処理信号Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２はそれぞれスイッチＳＷ２の端子ａ，ｂ，ｃに入力される。ロジック回路１８２はゼロクロス位相検出信号ＣＭＰ＿Ｕ，ＣＭＰ＿Ｖ，ＣＭＰ＿Ｗに基づいてスイッチＳＷ２の端子ａ，ｂ，ｃを切り替え制御する。図１３に示すゼロクロス位相検出信号ＣＭＰ＿Ｕ，ＣＭＰ＿Ｖ，ＣＭＰ＿Ｗの入力条件に従って、図１２Ａの信号選択回路１８１はセンサ処理信号Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２のうちのいずれか一つを選択した選択信号Ｙを信号レベル検出回路１８３に出力する。信号レベル検出回路１８３は、選択信号Ｙの信号レベルを検出して、検出した信号レベルを示す検出信号ＡＤ１を調整レベル設定部１９０ａに出力する。回転開始指令１７０からの信号Ｓｒがない場合は、ＡＤＣ１８０ａが選択されており、回転開始指令信号が入力されると、Ｓ／Ｈ１８０ｂを選択される。Ｓ／Ｈ１８０ｂが選択されると、選択信号Ｙの信号レベルが頂点レベルになった時点で頂点レベルに保持される。つまり、回転前の検出信号ＡＤ１は、U相，Ｖ相，Ｗ相のうち最も大きい信号レベル（選択信号Ｙの信号レベル）となり、回転後の検出信号ＡＤ１は、Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相のうちでもっとも大きい信号レベル（選択信号Ｙの信号レベル）回転開始後に頂点レベルに達した信号レベルとなる。

調整レベル設定部１９０ａは、検出信号ＡＤ１の信号レベルを、第１〜第３の調整レベルＬａｄｊ１〜Ｌａｄｊ３のいずれか１つに一致させる信号増幅率を演算して、演算結果の信号増幅率を示す設定信号ＡＪ２を信号レベル調整部１６０ａに出力する。第１〜第３の調整レベルＬａｄｊ１〜Ｌａｄｊ３のいずれかは、初期調整タイミング信号Ｓｉ及び回転開始指令信号Ｓｒに基づいて切替え設定される。初期調整期間の完了を示す初期調整タイミング信号Ｓｉが入力されるまで、調整レベル設定部１９０ａは第１の調整レベルＬＡｄｊ１を設定する。初期調整期間の完了を示す初期調整タイミング信号Ｓｉが入力されるとともに、回転開始指令信号Ｓｒが入力された後、調整レベル設定部１９０ａは第２の調整レベルＬＡｄｊ２を設定する。第２の調整レベルＬＡｄｊ２に切り替わった後に検出信号ＡＤ１の信号レベルが第２の調整レベルＬＡｄｊ２になったとき、調整レベル設定部１９０ａは後述する所定レベルの第３の調整レベルＬＡｄｊ３を設定する。

信号レベル調整部１６０ａは、設定信号ＡＪ２に基づいて、各差動増幅器１６１〜１６３の信号増幅率を設定信号ＡＪ２の信号増幅率に設定して、センサ処理信号Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１を信号調整して、センサ処理信号Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２を出力する。

以上のように構成された角度検出装置１Ｃにおいて、信号レベル調整部１６０ａは、以下に示すようにセンサ処理信号Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２の信号レベルを調整する。

図１４（ａ）は、図１２Ａの角度検出装置１Ｃの第１、第２及び第３の信号レベル調整動作における各センサ処理信号Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２を示す波形図である。図１４（ｂ）は、図１４（ａ）のセンサ処理信号Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２のゼロクロス位相を検出したゼロクロス位相検出信号ＣＭＰ＿Ｕ，ＣＭＰ＿Ｖ，ＣＭＰ＿Ｗを示すタイミングチャートである。

図１４において、角度検出装置１Ｃは、初期調整期間Ｔ０の間に図１０と同様の第１の信号レベル調整動作を行う。ここで、図１２Ａの信号レベル検出部１８０ａは、ゼロクロス位相検出信号ＣＭＰ＿Ｕ，ＣＭＰ＿Ｖ，ＣＭＰ＿Ｗの信号論理を用いて、センサ処理信号Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１のうちで最も頂点レベルに近いセンサ処理信号を検出する。

図１５（ａ）は、図１２Ａの各センサ処理信号Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２の１周期を示す波形図である。図１５（ｂ）は、図１５（ａ）のセンサ処理信号Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２のゼロクロス位相を検出したゼロクロス位相検出信号ＣＭＰ＿Ｕ，ＣＭＰ＿Ｖ，ＣＭＰ＿Ｗを示すタイミングチャートである。

図１５において、センサ処理信号Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２は、図１３に示すように、ゼロクロス位相検出信号ＣＭＰ＿Ｕ，ＣＭＰ＿Ｖ，ＣＭＰ＿Ｗの信号論理によって規定される６つの位相区間（センサ位相）に分けられる。センサ処理信号Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２は、モータＭ１の回転子の回転位置に関わらず、当該位相区間のいずれかに含まれる。図１５に示すように、各センサ位相の位相区間それぞれにおいて、センサ処理信号Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２のうちの１つのセンサ処理信号のみが頂点レベルを有する。そこで、信号レベル検出部１８０ａは、センサ処理信号Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１から図１３に示すように選択信号Ｙを選択して、センサ処理信号Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１のうちで最も頂点レベルに近いセンサ処理信号を検出する。

ここで、上述のように検出されたセンサ処理信号の位相が、各位相区間の中でどこに位置するのかは、モータＭ１の回転が開始してから特定される。そのため、初期調整期間Ｔ０において選択された選択信号Ｙの信号レベルには、図１５に示すように頂点レベル検出誤差Ｅ１が含まれる。そこで、第１の信号レベル調整動作において、第１の調整レベルＬａｄｊ１を、マージンに頂点レベル検出誤差Ｅ１を含めて設定する。なお、第１の調整レベルＬａｄｊ１は、初期調整期間Ｔ０ではまだ判別できない磁極毎の振幅ばらつき、及びセンサ毎の振幅ばらつきに対するマージンも持たせて設定される。

図１４において、モータＭ１の回転が開始する時刻ｔ５から、図１０と同様の第２の信号レベル調整動作が行われる。モータＭ１の回転の開始後に実際の頂点レベルを検出することが可能となり、これに合わせて第１の調整レベルＬａｄｊ１から頂点レベル検出誤差のためのマージンを取り除いた第２の調整レベルＬａｄｊ２が設定される。調整レベル設定部１９０ａは、モータＭ１の回転後の期間Ｔ３に検出された頂点レベルを第２の調整レベルＬａｄｊ２に一致させるように、各センサ処理信号Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２の信号増幅率を一括して設定する。

次いで、角度検出装置１Ｃは、時刻ｔ６から第３の信号レベル調整動作を行う。調整レベル設定部１９０ａは検出信号ＡＤ１に基づいて、各センサ処理信号Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２の頂点レベルを検出して、当該頂点レベルが第３の調整レベルＬＡｄｊ３に一致する信号増幅率を演算する。第３の信号レベル調整動作において、調整レベル設定部１９０ａは、演算した信号増幅率を差動増幅器１６１〜１６３毎に個別に設定する。第３の調整レベルＬＡｄｊ３は、第２の調整レベルＬＡｄｊ２からセンサ毎の振幅ばらつきを取り除いて設定される。これにより、信号レベル調整部１６０ａはセンサ処理信号Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２からセンサ毎の振幅ばらつきを除去するように、各信号レベルを調整できる。

以上のように構成された実施形態３に係る角度検出装置１Ｃによれば、第１の信号レベル調整動作に続いて第２の信号レベル調整動作を行い、さらに第３の信号レベル調整動作を行う。これにより、モータＭ１の回転開始以前から段階的にセンサ処理信号Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２の信号レベルを調整できる。そのため、モータＭ１の回転位相の検出精度を早期から向上できる。

第３の信号レベル調整動作によって、センサ処理信号Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２の頂点レベルを検出して各信号レベルを個別に第３の調整レベルに合わせて調整することにより、センサ処理信号Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２からセンサ毎の振幅ばらつきを取り除くことができる。さらに、第３の信号レベル調整動作を時系列的に継続して行うことにより、モータＭ１の回転１周期内の各頂点レベルを同じ信号レベルに調整できる。例えば、センサ処理信号Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２毎に、モータＭ１の回転１周期内の各頂点レベルのうちで最低の頂点レベルを理
想的な頂点レベルにするように、信号レベルを継続的に調整する。これにより、磁極毎の振幅ばらつきの位相検出動作に対する影響を低減できる。

第１の信号レベル調整動作において、信号レベル調整部１６０ａは、ゼロクロス位相検出信号ＣＭＰ＿Ｕ，ＣＭＰ＿Ｖ，ＣＭＰ＿Ｗに基づいて図１３に示す選択信号Ｙを選択する。これにより、センサ処理信号Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１のうちで最も頂点レベルに近いセンサ処理信号を簡単に検出できる。さらに、頂点レベル検出誤差Ｅ１を精度良く見積もることができる。

実施形態３の変形例１．
図１６（ａ）は、実施形態３の変形例１の第１、第２及び第３の信号レベル調整動作における各センサ処理信号Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２を示す波形図である。図１６（ｂ）は、図１６（ａ）のセンサ処理信号Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２のゼロクロス位相を検出したゼロクロス位相検出信号ＣＭＰ＿Ｕ，ＣＭＰ＿Ｖ，ＣＭＰ＿Ｗを示すタイミングチャートである。

図１４に示す第２及び第３の信号レベル調整動作では、ゼロクロスレベルを基準に第１の調整レベルＬａｄｊ１と同じ側に第２の調整レベルＬａｄｊ２及び第３の調整レベルＬａｄｊ３を設定して、各センサ処理信号Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２の信号レベルを調整した。しかし、図１６に示すように、ゼロクロスレベルを基準に両側に、第２の調整レベルＬａｄｊ２，−Ｌａｄｊ２及び第３の調整レベルＬａｄｊ３，−Ｌａｄｊ３を設定してもよい。これにより、第２の信号レベル調整動作から第３の信号レベル調整動作に移行する期間が、図１４の期間Ｔ４から図１６の期間Ｔ５に短縮できる。

以上のように、図１６に示す第３の信号レベル調整動作によって図１４に示す第３の信号レベル調整動作よりも早期に位相検出の精度を向上できる。

実施形態３の変形例２．
図１７（ａ）は、実施形態３の変形例２の第１、第２及び第３の信号レベル調整動作における各センサ処理信号Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２を示す波形図である。図１７（ｂ）は、図１７（ａ）のセンサ処理信号Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２のゼロクロス位相を検出したゼロクロス位相検出信号ＣＭＰ＿Ｕ，ＣＭＰ＿Ｖ，ＣＭＰ＿Ｗを示すタイミングチャートである。

図１４及び図１６に示す第２の信号レベル調整動作は、モータＭ１が回転を開始した時刻ｔ５の後で最初のセンサ位相の切り替わりの時刻ｔ６において、第２の信号レベル調整を行っている。しかし、図１７に示すように、モータＭ１が回転を開始した時刻ｔ５の後で最初のセンサ位相の位相区間の切り替わり時間ｔ９までに、センサ処理信号が頂点レベルを有さない場合がある。そこで、第２の信号レベル調整動作を、モータＭ１の回転開始後２度目のセンサ位相の位相区間の切り替わり時間ｔ１０から開始してもよい。なお、その他の信号レベル調整動作は、図１４及び１６と同様に、各センサ位相の位相区間の切り替わり時間において行う。

以上のように、図１７に示す第３の信号レベル調整動作によって、図１４及び図１６に示す第３の信号レベル調整動作よりも確実に各センサ処理信号Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２の信号レベルを各調整レベルに一致させることができる。そのため、モータＭ１の回転位相の検出精度を向上できる。

実施形態４．
図１８は、本発明の実施形態４に係る角度検出装置１Ｄ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４に係る角度検出装置１Ｄは、実施形態３に係る角度検出装置１Ｃと比較して、デジタル演算部２００をさらに備え、信号選択部２０と信号レベル検出部１８０ａに代えて、信号選択部２０ａと信号レベル検出部１８０ｂを備える。角度検出装置１Ｄは、角度検出装置１Ｃと比較して、調整レベル設定部１９０ａと初期調整タイミング信号発生回路１３０に代えて、初期調整期間カウンタ１３１を備える。この相違点について、以下説明する。

図１８において、初期調整期間カウンタ１３１は、図１と同様の初期調整期間に対応する所定のカウント数を計数して、初期調整期間が完了したことを示す初期調整タイミング信号Ｓｉを発生する。初期調整カウンタからの初期調整タイミング信号Ｓｉと、ゼロクロス位相検出部１５０からのゼロクロス位相検出信号ＣＭＰ＿Ｕ，ＣＭＰ＿Ｖ，ＣＭＰ＿Ｗは、デジタル演算部２００に入力される。

デジタル演算部２００は、デジタル回路で構成され、論理演算及びデジタル信号に基づく演算を行う。デジタル演算部２００は、ゼロクロス位相検出信号ＣＭＰ＿Ｕ，ＣＭＰ＿Ｖ，ＣＭＰ＿Ｗの信号論理により、図１３と同様にセンサ処理信号Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２から選択信号Ｙを選択するための選択信号ＳＥＬ１を生成して、信号選択回路１８１ａに出力する。信号選択回路１８１ａは、選択信号ＳＥＬ１に基づいてスイッチＳＷ２の端子ａ，ｂ，ｃを切り替え制御して、選択信号Ｙを信号レベル検出回路１８３に出力する。信号レベル検出回路１８３は、選択信号Ｙの信号レベルを検出して、検出結果の信号レベルを示す検出信号ＡＤ１をデジタル演算部２００に出力する。

デジタル演算部２００は、図１２Ａの調整レベル設定部１９０ａと同様に、初期調整タイミング信号Ｓｉと回転開始指令信号Ｓｒに基づいて、第１〜第３の調整レベルＬａｄｊ１〜Ｌａｄｊ３のうちでどの調整レベルに調整するかを選択する。デジタル演算部２００は、検出信号ＡＤ１の信号レベルを、選択した調整レベルに一致させるための信号増幅率を演算する。デジタル演算部２００は、差動増幅器１６１〜１６３の信号増幅率を各センサ処理信号Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２に対して演算した上記信号増幅率にするように、信号増幅率設定信号ＧＡ＿Ｕ，ＧＡ＿Ｖ，ＧＡ＿Ｗをそれぞれ差動増幅器１６１〜１６３に出力する。

さらに、交点位相検出部１０からの交点位相検出信号ＵＶ，ＶＷ，ＷＵはデジタル演算部２００に入力される。デジタル演算部２００は交点位相検出信号ＵＶ，ＶＷ，ＷＵに基づいて、センサ処理信号Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２から図３と同様に選択信号Ｘを選択する選択信号ＳＥＬ２を生成して信号選択部２０ａに出力する。

以上のように構成された角度検出装置１Ｄにおいて、以下に示すように、センサ処理信号Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２に基づいてモータＭ１の回転子の位相情報を検出することができる。

第１の信号レベル調整動作は、初期調整期間カウンタ１３１による所定のカウント数の計数完了以前の初期調整期間に行われる。デジタル演算部２００は、ゼロクロス位相検出信号ＣＭＰ＿Ｕ，ＣＭＰ＿Ｖ，ＣＭＰ＿Ｗに基づいて、センサ処理信号Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２のうちで最も頂点レベルに近いセンサ処理信号を選択するための選択信号ＳＥＬ１を出力する。選択された選択信号Ｙの信号レベルは、信号レベル検出回路１８３によって検出され、検出信号ＡＤ１としてデジタル演算部２００に入力される。デジタル演算部２００は、入力された検出信号ＡＤ１が第１の調整レベルＬａｄｊ１となる信号増幅率を演算して、演算結果を信号増幅率設定信号ＧＡ＿Ｕ，ＧＡ＿Ｖ，ＧＡ＿Ｗとして信号レベル調整部１６０ａに出力する。このとき、信号増幅率設定信号ＧＡ＿Ｕ，ＧＡ＿Ｖ，ＧＡ＿Ｗは、同一の信号増幅率を示す。

第２の信号レベル調整動作に移行するタイミングは、初期調整期間カウンタ１３１による所定のカウント数の計数完了後に、回転開始指令によってモータＭ１の回転を開始したタイミングである。このとき、デジタル演算部２００は第１の信号レベル調整動作の場合と同様に、ゼロクロス位相検出信号ＣＭＰ＿Ｕ，ＣＭＰ＿Ｖ，ＣＭＰ＿Ｗに基づいて選択信号Ｙを選択するための選択信号ＳＥＬ１を出力する。第２の信号レベル調整動作において、信号レベル検出部１８０ｂは、選択信号Ｙの頂点レベルを検出して、検出信号ＡＤ１としてデジタル演算部２００に入力する。デジタル演算部２００は、入力された検出信号ＡＤ１が第２の調整レベルＬａｄｊ２となる信号増幅率を演算して、演算結果を信号増幅率設定信号ＧＡ＿Ｕ，ＧＡ＿Ｖ，ＧＡ＿Ｗとして信号レベル調整部１６０ａに出力する。このとき、信号増幅率設定信号ＧＡ＿Ｕ，ＧＡ＿Ｖ，ＧＡ＿Ｗは、同一の信号増幅率を示す。

第３の信号レベル調整動作は、第２の信号レベル調整動作に続いて順次行われる。デジタル演算部２００は第１及び第２の信号レベル調整動作の場合と同様に、ゼロクロス位相検出信号ＣＭＰ＿Ｕ，ＣＭＰ＿Ｖ，ＣＭＰ＿Ｗに基づいて選択信号Ｙを選択するための選択信号ＳＥＬ１を出力する。信号レベル検出部１８０ｂは、選択信号Ｙの頂点レベルを検出して、検出信号ＡＤ１としてデジタル演算部２００に入力する。デジタル演算部２００は、入力された検出信号ＡＤ１が第３の調整レベルＬａｄｊ３となる信号増幅率を演算して、演算結果を信号増幅率設定信号ＧＡ＿Ｕ，ＧＡ＿Ｖ，ＧＡ＿Ｗのうちの１つとして信号レベル調整部１６０ａに出力する。すなわち、第３の信号レベル調整動作において、デジタル演算部２００は検出信号ＡＤ１がセンサ処理信号Ｕ２の信号レベルであるとき、上記演算結果を信号増幅率設定信号ＧＡ＿Ｕとして出力する。同様に、デジタル演算部２００は、検出信号ＡＤ１がセンサ処理信号Ｖ２の信号レベルであるとき、上記演算結果を信号増幅率設定信号ＧＡ＿Ｖとして出力する。検出信号ＡＤ１がセンサ処理信号Ｗ２の信号レベルであるとき、上記演算結果を信号増幅率設定信号ＧＡ＿Ｗとして出力する。このように、第３の信号レベル調整動作において、各センサ処理信号Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２は個別に信号レベルを調整される。

実施形態４の変形例１．
図１９は、実施形態４の変形例１に係る角度検出装置１Ｅ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４の変形例１に係る角度検出装置１Ｅは、実施形態４に係る角度検出装置１Ｄと比較して、初期調整タイミング信号発生回路１３０に代えて、電源立ち上げ監視回路１３２とクロック回路１３３を備えることを特徴とする。この相違点について、以下説明する。

図１９において、電源立ち上げ監視回路１３２は、外部電源の電圧が所定のレベルまで立ち上がっていることを検出して、検出信号をデジタル演算部２００に出力する。デジタル演算部２００は、電源立ち上げ監視回路１３２からの検出信号に基づいてクロック回路１３３からのクロック信号の計数を開始して、所定のカウント数を計数する。

図２０は、図１９のデジタル演算部２００の電源立ち上げ時の初期調整処理を示すフローチャートである。電源立ち上げ時に、電源立ち上げ監視回路１３２は電源が所定のレベル以上であるか否かを検出する（ステップＳ１０１）。電源が所定のレベル未満のとき、電源立ち上げ監視回路１３２は電源電圧の監視を継続する（ステップＳ１０１のＮｏ）。電源が所定のレベル以上のとき、デジタル演算部２００は初期調整を開始する（ステップＳ１０１のＹｅｓ）。初期調整を開始するステップＳ１０２において、デジタル演算部２００はクロック回路１３３のクロック信号の計数処理も開始する。デジタル演算部２００は、クロック信号の計数を所定のカウント数まで継続する（ステップＳ１０３のＮｏ）。所定のカウント数まで計数したとき（ステップＳ１０３のＹｅｓ）、デジタル演算部２００は初期調整処理を完了する（ステップＳ１０４）。この初期調整期間内に、デジタル演
算部２００は第１の信号レベル調整動作を行う。

実施形態４の変形例２．
図２１は、実施形態４の変形例２に係る角度検出装置１Ｆ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４の変形例２に係る角度検出装置１Ｆは、実施形態４の変形例１に係る角度検出装置１Ｅと比較して、信号レベル検出部１８０ｂに代えて、信号レベル検出部１８０ｃ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。

図２１において、信号レベル検出部１８０ｃは３個のＡ／Ｄ変換器１８４，１８５，１８６を備えて構成される。Ａ／Ｄ変換器１８４は、センサ処理信号Ｕ２の信号レベルをデジタル信号ＡＤ＿Ｕに変換して、デジタル演算部２００に出力する。Ａ／Ｄ変換器１８５は、センサ処理信号Ｖ２の信号レベルをデジタル信号ＡＤ＿Ｖに変換して、デジタル演算部２００に出力する。Ａ／Ｄ変換器１８５は、センサ処理信号Ｗ２の信号レベルをデジタル信号ＡＤ＿Ｗに変換して、デジタル演算部２００に出力する。

図２２（ａ）は、図２１の各センサ処理信号Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２を示す波形図である。図２２（ｂ）は、図２２（ａ）のセンサ処理信号Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２のゼロクロス位相を検出したゼロクロス位相検出信号ＣＭＰ＿Ｕ，ＣＭＰ＿Ｖ，ＣＭＰ＿Ｗを示すタイミングチャートである。

図２２において、各Ａ／Ｄ変換器１８４〜１８６はそれぞれセンサ処理信号Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２の信号レベルをデジタル信号に変換している。そのため、デジタル演算部２００は、各センサ処理信号の信号レベルを常に検出することができる。また、デジタル演算部２００は、各デジタル信号ＡＤ＿Ｕ，ＡＤ＿Ｖ，ＡＤ＿Ｗの、センサ位相の切り替わりタイミングにおけるデジタル値ＰＵｎ，ＰＶｎ，ＰＷｎ（ｎ＝１，２，…，６）を検出してもよい。図２２において、各センサ処理信号Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２は電気角１２０°の間隔で設定された正弦波であるため、各デジタル信号ＰＵｎ，ＰＶｎ，ＰＷｎは頂点レベルの０．８６６倍の信号レベルを有する。そのため、デジタル演算部２００は、検出した各デジタル信号ＰＵｎ，ＰＶｎ，ＰＷｎの１／０．８６６倍を演算することで、頂点レベルを算出できる。

実施形態５．
図２３は、本発明の実施形態５に係るモータ装置の構成を示すブロック図である。図２３において、実施形態５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４の変形例１に係る角度検出装置１Ｅと、信号合成部４０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。信号合成部４０は、位相情報信号ＰｈＣに基づいて位相情報信号Ｐｈｓｙｎを生成して、モータコントローラ１００に出力する。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２４は、図２３のモータ駆動部１１０の構成を示すブロック図である。図２４において、モータ駆動部１１０は、プリドライバ８０と、メインドライバ９０とを備えて構成される。例えばブラシレスＤＣモータであるモータＭ１を駆動するための３相コイルを、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相とし、それぞれのコイルの一端はモータＭ１内でＹ結線されている。ここで、メインドライバ９０は、それぞれのコイルの他端には電源側に接続されたハイサイドのスイッチ素子９１，９３，９５と、接地側に接続されたロウサイドのスイッチ素子９２，９４，９６とを備えて構成される。さらに、各相のスイッチ素子９１〜９６を駆動するためのスイッチの制御信号ＵＨ，ＵＬ，ＶＨ，ＶＬ，ＷＨ，ＷＬが前段のプリドライバ８０より出力される。

図２４において、プリドライバ８０は、６個の駆動増幅器８１〜８６を備えて構成される。デジタル演算部２００は各位相検出信号に基づいてモータコントローラ１００からのＰＷＭ信号を、１対の制御信号ＵＨ，ＵＬと１対の制御信号ＶＨ，ＶＬと１対の制御信号ＷＨ，ＷＬのうちでいずれか１対の制御信号として選択的に順次出力する。デジタル演算部２００は、制御信号ＵＨにより駆動増幅器８１を介してハイサイドのスイッチ素子９１をオン／オフ制御し、制御信号ＵＬにより駆動増幅器８２を介してロウサイドのスイッチ素子９２をオン／オフ制御する。デジタル演算部２００は、制御信号ＶＨにより駆動増幅器８３を介してハイサイドのスイッチ素子９３をオン／オフ制御し、制御信号ＶＬにより駆動増幅器８４を介してロウサイドのスイッチ素子９４をオン／オフ制
御する。デジタル演算部２００は、制御信号ＷＨにより駆動増幅器８５を介してハイサイドのスイッチ素子９５をオン／オフ制御し、制御信号ＷＬにより駆動増幅器８６を介してロウサイドのスイッチ素子９６をオン／オフ制御する。

図２５は、図２４のモータ駆動部１１０の動作を示す各信号のタイミングチャートである。図２５では、各センサ処理信号Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１の信号論理における各フェーズの切り換え例を示しており、ブラシレスＤＣモータを駆動する方法として一般的な駆動方法である。図２３のモータコントローラ１００は回転しているモータＭ１のできるだけ正確な位相情報に基づいて、前述のＰＷＭ信号の然るべきデューティサイクルを制御し、ＰＷＭ信号をモータ駆動部１１０に出力する。図２３のデジタル演算部２００は、ゼロクロス位相検出信号ＣＭＰ＿Ｕ，ＣＭＰ＿Ｖ，ＣＭＰ＿ＷをモータＭ１のコイルを転流する転流信号ＨＵ，ＨＶ，ＨＷとして出力する。デジタル演算部２００は転流信号ＨＵ，ＨＶ，ＨＷに基づいて、１対のスイッチ素子９１，９２と１対のスイッチ素子９３，９４と１対のスイッチ素子９５，９６のうちの１対のスイッチ素子をＰＷＭ制御する。デジタル演算部２００は転流信号ＨＵ，ＨＶ，ＨＷに基づいて、他の２対のスイッチ素子のうちの１つの１対の制御信号をロウレベルにする。デジタル演算部２００は、残る１対のスイッチ素子のハイサイドのスイッチ素子の制御信号をロウレベルにするとともに、ロウサイドのスイッチ素子の制御信号をハイレベルにする。これにより、デジタル演算部２００は、ＰＷＭデューティサイクルで同期整流する相と、ロウサイドのスイッチ素子のみをオンする相と、ハイサイドのスイッチ素子及びロウサイドのスイッチ素子を共にオフする相のいずれかの状態に振り分ける。

図２６は、図２３のデジタル演算部２００の回転開始命令受信時の処理を示すフローチャートである。図２６は、電源の立ち上げからモータＭ１が回転を開始するまでのデジタル演算部２００の処理動作を示す。デジタル演算部２００は、回転開始命令の受信時に、図２０の初期調整期間が完了しているか否かを判断する（ステップ２０１）。初期調整期間が完了していないとき（ステップ２０１のＮｏ）、デジタル演算部２００はモータＭ１の回転を開始せずに待機する。一方、初期調整期間が完了しているとき（ステップ２０１のＹｅｓ）、デジタル演算部２００はモータＭ１の回転を開始する（ステップＳ２０２）。これにより、図２３のモータ装置は、初期調整が完了していない場に、回転開始命令が入力されたとしてもモータＭ１を回転しない。

以上のように構成された実施形態４に係るモータ装置によれば、センサＳ１，Ｓ２，Ｓ３を、例えばブラシレスＤＣモータで構成されるモータＭ１の駆動に必要なコイル電流の転流用のセンサと共通化して使用することで、追加のセンサを省略できる。すなわち、モータ駆動制御装置３において従来のモータ装置が有するセンサによるコイル電流の転流信号を用いることで、角度検出装置１Ｅによる多数の位相情報の取得を実現できる。

実施形態６．
図２７は、本発明の実施形態６に係る角度検出装置１Ｇ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２８（ａ）は、図２７の角度検出装置１Ｇの第２及び第３の信号レベル調整動作における各センサ処理信号Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２を示す波形図である。図２８（ｂ）は、図２８（ａ）のセンサ処理信号Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２のゼロクロス位相を検出したゼロクロス位相検出信号ＣＭＰ＿Ｕ，ＣＭＰ＿Ｖ，ＣＭＰ＿Ｗを示す
タイミングチャートである。

図２７の角度検出装置１Ｇは、モータＭ１の外乱または故意に手で回した場合など、電源の投入以前にモータＭ１が回転していた場合において、各センサ処理信号Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２の信号レベルを位相検出の早期段階で調整できる。以下、角度検出装置１Ｇについて説明する。

図２７において、デジタル演算部２００は、電源が立ち上がってから電源電圧が十分に安定するまでの時間を、カウンタ１３４を用いて所定のカウント数により計数する。カウンタ１３４の計数が完了した後に、デジタル演算部２００は、各センサ処理信号Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２に対して、上述の第２及び第３の信号レベル調整動作を開始する。

図２８において、時刻ｔ１２にはカウンタ１３４による所定のカウント数の計数の完了している。角度検出装置１Ｇは時刻ｔ１２に、回転開始指令信号Ｓｒを受信しなくとも回転しているモータＭ１に対して上述の信号レベル調整動作を開始する。角度検出装置１Ｇの信号レベル検出部１８０ｂは、時刻ｔ１２から時刻ｔ１３の期間Ｔ８において、センサ処理信号Ｗ２の頂点レベルを検出する。信号レベル調整部１６０ａは、検出した頂点レベルを第２の調整レベルＬａｄｊ２に一致させるように、センサ処理信号Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２の信号レベルを調整する。次いで、期間Ｔ９において時刻ｔ１３から３回センサ位相が切り替わる。期間Ｔ９において、各センサ処理信号Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２はそれぞれ第２の調整レベルに到達することが検出されて、信号レベル調整部１６０ａは各センサ処理信号Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２の信号レベルを第３の調整レベルＬａｄｊ３に一致させるように調整する。なお、各センサ処理信号Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２は電気角１２０°間隔に設定された正弦波のため、デジタル演算部２００は、各センサ位相の切り替わりの信号レベルの１／０．８６６倍を演算することで、頂点レベルを算出してもよい。

以上のように構成された実施形態６に係る角度検出装置１Ｇによれば、回転指令がされていなくともモータＭ１の回転により、位相検出動作の早期段階でセンサ処理信号Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２の信号レベルを調整することができる。

変形例．
本発明の各実施形態に係る角度検出装置１，１Ａ〜１Ｆの第１の調整レベルＬａｄｊ１はゼロクロスレベルよりも大きい信号レベルの交点レベルＬＡが、最大値のしきい値レベルＬｔｈＡよりも必ず大きくなるように設定されたが、本発明はこれに限らない。第１の調整レベルＬａｄｊ１は、ゼロクロスレベルよりも小さい信号レベルの交点レベルＬＢが必ず、複数のしきい値レベルＬｔｈのうちで最小値のしきい値レベルＬｔｈＢよりも小さくなるように設定されてもよい。各交点レベルＬＡ，ＬＢとゼロクロスレベルの信号レベル差（絶対値）が、いずれのしきい値レベルＬｔｈとゼロクロスレベルの信号レベル差よりも必ず大きくなるように、第１の調整レベルＬａｄｊ１が設定されてもよい。

本発明の各実施形態に係る角度検出装置１，１Ａ，１Ｂは、信号増幅部１２０を備え、角度検出装置１，１Ｃ〜Ｇは、信号増幅部１２０ａを備えたが、本発明はこれに限らない。角度検出装置１，１Ａ〜Ｇは、信号増幅部１２０，１２０ａを備えなくてもよい。このとき、信号レベル調整部１６０，１６０ａにおいて予め増幅して、センサ処理信号Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２をしてもよい。

本発明の各実施形態に係る角度検出装置１，１Ａ〜Ｇは、第１の信号レベル調整動作において、図７の期間Ｔ２中に各センサ処理信号の信号レベルを連続的に調整した。しかし、本発明はこれに限らず、瞬間的に第１の調整レベルＬａｄｊ１に一致させるように信号レベルを調整してもよい。

本発明の各実施形態に係る角度検出装置１，１Ａ〜Ｇは、３相のセンサ処理信号Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２に対してモータＭ１の回転位置を検出したが、本発明はこれに限らず、複数相のセンサ信号に対してモータＭ１の回転位置を検出できる。例えば、電気角９０°の間隔で設定された２つのセンサ信号Ｕ１，Ｖ１において、各センサ信号の逆相信号を生成して重ね合わせ、各センサ信号の交点に基づいて選択信号Ｘを取ることで、実施形態１と同様に位相を検出することができる。

本発明の各実施形態に係る角度検出装置１，１Ａ〜１Ｇは、センサ信号Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１に代えて、複数のセンサ信号Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１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に対して、上述の動作を行ってもよい。他の実施形態においても同様である。

本発明の実施形態５に係るモータ装置は、角度検出装置１Ｅを備えるモータ駆動制御装置３備えて構成されたが、本発明はこれに限らない。本発明に係るモータ駆動制御装置は、角度検出装置１，１Ａ〜１Ｄ，１Ｆ，１Ｇを備えて構成されてもよい。本発明に係るモータ装置は、当該モータ駆動制御装置を備えて構成されてもよい。

実施形態のまとめ．
本発明の第１の態様に係る角度検出装置は、
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角度検出装置において、
上記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で、最も信号レベルが大きいセンサ処理信号を検出する第１の信号レベル検出手段と、
上記検出した最も信号レベルが大きいセンサ処理信号の信号レベルを所定の第１の調整レベルに一致させるように、上記複数のセンサ信号又は上記複数のセンサ処理信号の各信号レベルを調整する信号レベル調整手段と、
上記信号レベル調整手段により調整された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位相を示す位相情報信号を出力する位相検出手段とを備えたことを特徴とする。

本発明の第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、
上記信号レベル調整手段は、上記複数のセンサ処理信号の各信号レベルを、互いに同一の信号増幅率で調整することを特徴とする。

本発明の第３の態様に係る角度検出装置は、第１または第２の態様に係る角度検出装置において、
上記角度検出装置は、上記各センサ処理信号が基準レベルを通過する位相を検出して、上記検出したゼロクロス位相を示すゼロクロス位相検出信号を生成して出力するゼロクロス位相検出手段をさらに備え、
上記第１の信号レベル検出手段は、上記ゼロクロス位相検出信号に基づいて、上記複数のセンサ処理信号のうちで最も信号レベルが大きいセンサ処理信号を検出することを特徴とする。

本発明の第４の態様に係る角度検出装置は、第３の態様に係る角度検出装置において、
上記第１の信号レベル検出手段は、上記ゼロクロス位相検出信号に基づいて、上記ゼロクロス位相によって規定される複数の位相区間のうちで、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含む位相区間を検出して、
上記検出した位相区間毎に１つの上記センサ信号又はセンサ処理信号を選択することにより、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で頂点レベルに最も近い信号を検出することを特徴とする。

本発明の第５の態様に係る角度検出装置は、第１〜第４の態様に係る角度検出装置において、
上記角度検出装置は、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頂点レベルを検出して、上記検出した頂点レベルを示す頂点レベル信号を生成して出力する第２の信号レベル検出手段をさらに備え、
上記信号レベル調整手段は、上記検出した頂点レベルを所定の第２の調整レベルに一致させるように、上記複数のセンサ信号又は上記複数のセンサ処理信号の各信号レベルを一括して調整して出力することを特徴とする。

本発明の第６の態様に係る角度検出装置は、第５の態様に係る角度検出装置において、
上記信号レベル調整手段は、所定の初期調整期間において上記第１の信号レベル検出手段より検出された検出レベルを示す検出レベル信号に基づいて動作し、上記初期調整期間の完了後に上記第２の信号レベル検出手段からの上記頂点レベル信号に基づいて動作することを特徴とする。

本発明の第７の態様に係る角度検出装置は、第６の態様に係る角度検出装置において、
上記第２の信号レベル検出手段は、上記信号レベル調整手段によって上記第２の調整レベルに一致するように調整した複数のセンサ処理信号の各頂点レベルを検出し、
上記信号レベル調整手段は、上記調整した複数のセンサ処理信号の各頂点レベルを、所定の第３の調整レベルに一致させるように、上記複数のセンサ信号又は上記複数のセンサ処理信号の各信号レベルを個別に調整して出力することを特徴とする。

本発明の第８の態様に係る角度検出装置は、第５〜第７の態様に係る角度検出装置において、
上記第１及び第２の信号レベル検出手段は、共通化した回路で構成されていることを特徴とする。

本発明の第９の態様に係る角度検出装置は、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角度検出装置において、
上記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で、頂点レベルを検出して、上記検出した信号レベルを示す検出レベル信号を生成して出力する信号レベル検出手段と、
上記検出した信号レベルを所定の第２の調整レベルに一致させるように、上記複数のセンサ信号又は上記複数のセンサ処理信号の各信号レベルを調整して、複数のセンサ処理信号として出力する信号レベル調整手段と、
上記信号レベル調整手段により調整された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位相情報信号を出力する位相検出手段とを備えたことを特徴とする。

本発明の第１０の態様に係る角度検出装置は、第９の態様に係る角度検出装置において、
上記信号レベル検出手段は、上記信号レベル調整手段によって上記第２の調整レベルに一致するように調整された複数のセンサ処理信号の各頂点レベルを検出し、
上記信号レベル調整手段は、上記調整した複数のセンサ処理信号の各頂点レベルを、所定の第３の調整レベルに一致させるように、上記複数のセンサ信号又は上記複数のセンサ処理信号の各信号レベルを個別に調整して出力することを特徴とする。

本発明の第１１の態様に係る角度検出装置は、第１〜第１０の態様に係る角度検出装置において、
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をさらに備えることを特徴とする。

本発明の第１２の態様に係る角度検出装置は、第１１の態様に係る角度検出装置において、
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。

本発明の第１３の態様に係る角度検出装置は、第１２の態様に係る角度検出装置において、
上記交点間の位相区間は、電気角３０°から電気角６０°の幅に対応する区間であることを特徴とする。

本発明の第１４の態様に係る角度検出装置は、第１〜第１３の態様に係る角度検出装置角度検出装置を備え、上記角度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ことを特徴とする。

本発明の第１５の態様に係るモータ装置は、第１４の態様に係る請求項１４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。

１，１Ａ〜１Ｇ…角度検出装置、
２…センサ回路、
３…モータ駆動制御装置、
１０…交点位相検出部、
１１，１２，１３…比較器、
２０…信号選択部、
２１…ロジック回路、
３０…位相検出部、
３１−１〜３１−Ｎ…比較器、
３２−１〜３２−Ｎ…電圧源、
４０…信号合成部、
８０…プリドライバ、
８１〜８６…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、
１２０，１２０ａ…信号増幅部、
１２１，１２２，１２３…差動増幅器、
１２１ａ，１２２ａ，１２３ａ…差動増幅器、
１３０…初期調整タイミング信号発生回路、
１３１…初期調整期間カウンタ、
１３２…電源立ち上げ監視回路、
１３３…クロック回路、
１３４…カウンタ、
１４０…信号レベル検出部、
１５０…ゼロクロス位相検出部、
１５１，１５２，１５３…比較器、
１６０，１６０ａ…信号レベル調整部、
１６１，１６２，１６３…差動増幅器、
１６１ａ，１６２ａ，１６３ａ…差動増幅器、
１７０…回転開始指令回路、
１８０，１８０ａ〜１８０ｃ…信号レベル検出部、
１８１…信号選択回路、
１８２…ロジック回路、
１８３…信号レベル検出回路、
１８３ａ…Ａ／Ｄ変換器、
１８３ｂ…サンプルホールド回路、
１８４，１８５，１８６…Ａ／Ｄ変換器、
１９０，１９０ａ…調整レベル設定部、
２００…デジタル演算部、
Ｍ１…モータ、
Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３…センサ、
ＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３…スイッチ。

特開２０１３−０９９０２３号公報

Claims (15)

1. 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角度検出装置において、
   上記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で、最も信号レベルが大きいセンサ処理信号を検出する第１の信号レベル検出手段と、
   上記検出した信号レベルを所定の第１の調整レベルに一致させるように、上記複数のセンサ信号又は上記複数のセンサ処理信号の各信号レベルを調整する信号レベル調整手段と、
   上記信号レベル調整手段により調整された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位相情報信号を出力する位相検出手段と、を備えたことを特徴とする角度検出装置。
2. 上記信号レベル調整手段は、上記複数のセンサ処理信号の各信号レベルを、互いに同一の信号増幅率で調整することを特徴とする請求項１に記載の角度検出装置。
3. 上記角度検出装置は、上記各センサ処理信号が基準レベルを通過する位相を検出して、上記検出したゼロクロス位相を示すゼロクロス位相検出信号を生成して出力するゼロクロス位相検出手段をさらに備え、
   上記第１の信号レベル検出手段は、上記ゼロクロス位相検出信号に基づいて、上記複数のセンサ処理信号のうちで最も信号レベルが大きいセンサ処理信号を検出することを特徴とする請求項１または２に記載の角度検出装置。
4. 上記第１の信号レベル検出手段は、上記ゼロクロス位相検出信号に基づいて、上記ゼロクロス位相によって規定される複数の位相区間のうちで、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含む位相区間を検出して、上記検出した位相区間毎に１つの上記センサ信号又はセンサ処理信号を選択することにより、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で頂点レベルに最も近い信号を検出することを特徴とする請求項３に記載の角度検出装置。
5. 上記角度検出装置は、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頂点レベルを検出して、上記検出した頂点レベルを示す頂点レベル信号を生成して出力する第２の信号レベル検出手段をさらに備え、
   上記信号レベル調整手段は、上記検出した頂点レベルを所定の第２の調整レベルに一致させるように、上記複数のセンサ信号又は上記複数のセンサ処理信号の各信号レベルを一括して調整して出力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. 上記信号レベル調整手段は、所定の初期調整期間において上記第１の信号レベル検出手段より検出された検出レベルを示す検出レベル信号に基づいて動作し、上記初期調整期間の完了後に上記第２の信号レベル検出手段からの上記頂点レベル信号に基づいて動作することを特徴とする請求項５に記載の角度検出装置。
7. 上記第２の信号レベル検出手段は、上記信号レベル調整手段によって上記第２の調整レベルに一致するように調整した複数のセンサ処理信号の各頂点レベルを検出し、
   上記信号レベル調整手段は、上記調整した複数のセンサ処理信号の各頂点レベルを、所定の第３の調整レベルに一致させるように、上記複数のセンサ信号又は上記複数のセンサ処理信号の各信号レベルを個別に調整して出力することを特徴とする請求項６に記載の角度検出装置。
8. 上記第１及び第２の信号レベル検出手段は、共通化した回路で構成されていることを特徴とする請求項５〜７のうちのいずれか１つに記載の角度検出装置。
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角度検出装置において、
   上記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で、頂点レベルを検出して、上記検出した信号レベルを示す検出レベル信号を生成して出力する信号レベル検出手段と、
   上記検出した信号レベルを所定の第２の調整レベルに一致させるように、上記複数のセンサ信号又は上記複数のセンサ処理信号の各信号レベルを調整して、複数のセンサ処理信号として出力する信号レベル調整手段と、
   上記信号レベル調整手段により調整された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位相情報信号を出力する位相検出手段とを備えたことを特徴とする角度検出装置。
10. 上記信号レベル検出手段は、上記信号レベル調整手段によって上記第２の調整レベルに一致するように調整された複数のセンサ処理信号の各頂点レベルを検出し、
    上記信号レベル調整手段は、上記調整した複数のセンサ処理信号の各頂点レベルを、所定の第３の調整レベルに一致させるように、上記複数のセンサ信号又は上記複数のセンサ処理信号の各信号レベルを個別に調整して出力することを特徴とする請求項９に記載の角度検出装置。
11. 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をさらに備えることを特徴とする請求項１〜１０のうちのいずれか１つに記載の角度検出装置。
12. 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１１に記載の角度検出装置。
13. 上記交点間の位相区間は、電気角３０°から電気角６０°の幅に対応する区間であることを特徴とする請求項１２に記載の角度検出装置。
14. 請求項１〜１３のうちのいずれか１つに記載の角度検出装置を備え、上記角度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ことを特徴とするモータ駆動制御装置。
15. 請求項１４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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