JP6554896B2 - 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
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対の信号の信号レベルが一致した後で上記各1対の信号の信号レベル差が第1のヒステリシス幅だけ離れたときの位相を上記各一対の信号の交点の位相として、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、
上記交点レベル信号と上記第1のヒステリシス幅に基づいて上記しきい値レベルを調整するしきい値レベル調整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、交点位相検出部10と、信号選択部20と、位相検出部30と、交点レベル検出部40と、しきい値レベル調整部50とを備えて構成される。交点位相検出部10は、3個の比較器11,12,13と、レジスタ14とを備える。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−1)個の可変電圧源32−1〜32−(N−1)とを備える。
(1)センサ信号W1の正弦波位相150°〜210°の60°区間と、
(2)センサ信号V1の正弦波位相−30°〜30°の60°区間と、
(3)センサ信号U1の正弦波位相150°〜210°の60°区間と、
(4)センサ信号W1の正弦波位相−30°〜30°の60°区間と、
(5)センサ信号V1の正弦波位相150°〜210°の60°区間と、
(6)センサ信号U1の正弦波位相−30°〜30°の60°区間とから構成される。すなわち、各センサ信号U1,V1,W1の位相−30°〜30°の位相区間T1と、各センサ信号U1,V1,W1の位相150°〜210°の位相区間T2とが、交互に連結して繰り返され、選択信号Xは理想的な三角波となる。これらの各位相区間T1,T2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1の位相検出部30は、上記各位相区間T1,T2において、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する。
図6は、本発明の実施形態1の変形例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1の変形例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、交点位相検出部10に代えて交点位相検出部10Aを備え、メモリ51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7は、本発明の実施形態2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に係る角度検出装置1Bは、実施形態1に係る角度検出装置1と比較して、信号増幅部60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9は、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10は、図9のゼロクロス位相検出部70の構成を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、実施形態2に係る角度検出装置1Bと比較して、ゼロクロス位相検出部70と、反転回路22をさらに備え、信号選択部20に代えてスイッチSW2及びロジック回路24を有する信号選択部20A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。
(1)CMP_U=“H”、CMP_V=“L”、CMP_W=“H”若しくはCMP_U=“L”、CMP_V=“L”、CMP_W=“H”の場合に端子a(U2)を選択する。
(2)CMP_U=“H”、CMP_V=“L”、CMP_W=“L”若しくはCMP_U=“H”、CMP_V=“H”、CMP_W=“L”の場合に端子b(V2)を選択する。
(3)CMP_U=“L”、CMP_V=“H”、CMP_W=“L”若しくはCMP_U=“L”、CMP_V=“H”、CMP_W=“H”の場合に端子c(W2)を選択する。
これにより、信号選択部20は、センサ処理信号U2、V2、W2から選択信号Xが選択する。選択信号Xは、ハイレベルのゼロクロストグル信号Szによって規定される位相区間T3と、ロウレベルのゼロクロストグル信号Szによって規定される位相区間T4とにおいて、互いに異なる波形を有する。図11(d)に示すように、位相区間T3から位相区間T4に切り替わる時点で、位相区間T3側の選択信号Xの信号レベルは位相区間T4側の選択信号Xの信号レベルよりもヒステリシス幅Vhys1だけ大きい。また、位相区間T4から位相区間T3に切り替わる時点で、位相区間T4側の選択信号Xの信号レベルは位相区間T3側の選択信号Xよりもヒステリシス幅Vhys3だけ小さい。
図12は、本発明の実施形態4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4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3に係る角度検出装置1Cと、信号合成回路33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。信号合成回路33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15は、本発明の変形例1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。本発明の実施形態1に係る角度検出装置1はヒステリシス情報を書き込むレジスタ14を備え、実施形態1の変形例に係る角度検出装置1Aはメモリ51を備えたが、本発明はこれに限らない。図15の変形例に示すように、ヒステリシス幅Vhys1は、比較器11〜13を構成するヒステリシスコンパレータにおいて、回路上で固定してもよい。図15において、交点位相検出部10aは、比較器11〜13で構成され、各比較器11〜13のヒステリシス幅Vhys1は、一定値(例えば15mV)に固定して構成される。しきい値レベル調整部50aは、角度検出装置1,1Aのようにヒステリシス情報信号Shys1を読み出すことなく、一定値のヒステリシス幅Vhys1を用いてしきい値レベルLth1,Lth2を調整する。ヒステリシスコンパレータのヒステリシス幅Vhys1を回路上で固定して構成することにより、角度検出装置1aは、当該ヒステリシス情報をレジスタ等に格納する必要がない。さらに、しきい値レベル調整部50aを固定値のヒステリシス幅Vhys1を用いてしきい値レベルLth1,Lth2を調整するように構成できる。
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対の信号の信号レベルが一致した後で上記各1対の信号の信号レベル差が第1のヒステリシス幅だけ離れたときの位相を上記各一対の信号の交点の位相として、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、
上記交点レベル信号と上記第1のヒステリシス幅に基づいて上記しきい値レベルを調整する上記しきい値レベル調整手段とを備えたことを特徴とする。
上記しきい値レベル調整手段は、上記しきい値レベルを上記ヒステリシス幅だけシフトするように調整することを特徴とする。
上記しきい値レベル調整手段は、
互いに隣接する二つの上記交点の交点レベルのうちで一方の交点レベルよりも第1のヒステリシス幅だけ他方の交点レベルに近い信号レベルと当該他方の交点レベルとの間を等間隔に分割した各信号レベルを上記しきい値レベルとして設定することを特徴とする。
上記しきい値レベル調整手段は、上記複数のセンサ信号又は上記複数のセンサ処理信号において、上記選択信号として選択される位相区間を含む所定の位相区間ごとに、上記しきい値レベルを調整することを特徴とする。
上記角度検出装置は、上記各交点レベルを所定の信号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を信号増幅して出力する信号増幅手段をさらに備え、
上記しきい値レベル調整手段は、上記信号増幅手段の信号増幅率を上記第1のヒステリシス幅に乗算して、乗算結果の増幅ヒステリシス幅に基づいて上記しきい値レベルを調整することを特徴とする。
上記角度検出装置は、上記各センサ信号又は上記各センサ処理信号が、所定の信号レベルと一致した後で、当該所定の信号レベルから第2のヒステリシス幅だけ離れたときの位相をゼロクロス位相として検出するゼロクロス位相検出手段をさらに備え、
上記しきい値レベル調整手段は、上記交点レベル信号と上記第1及び第2のヒステリシス幅に基づいて上記しきい値レベルを調整することを特徴とする。
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8の態様に係るモータ駆動制御装置は、第9の態様に係る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たことを特徴とする。
2…センサ回路、
3…モータ駆動制御装置、
10,10A,10a…交点位相検出部、
11,12,13…比較器、
14…レジスタ、
20…信号選択部、
21…ロジック回路、
22…反転回路、
30…位相検出部、
31−1〜31−N…比較器、
32−1〜32−(N−1)…可変電圧源、
33…信号合成回路、
40…交点レベル検出部、
50,50a,50b,50c…しきい値レベル調整部、
51…メモリ、
60…信号増幅部、
70,70a…ゼロクロス位相検出部、
71,72,73…比較器、
74…レジスタ、
80…プリドライバ、
81…駆動相コントローラ、
82,83,84…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、
M1…モータ、
S1,S2,S3…センサ、
SW1…スイッチ。
Claims (10)
- 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対の信号の信号レベルが一致した後で上記各1対の信号の信号レベル差が第1のヒステリシス幅だけ離れたときの位相を上記各一対の信号の交点の位相として、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、
上記交点レベル信号と上記第1のヒステリシス幅に基づいて上記しきい値レベルを調整するしきい値レベル調整手段とを備えたことを特徴とする角度検出装置。 - 上記しきい値レベル調整手段は、上記しきい値レベルを上記第1のヒステリシス幅だけシフトするように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。
- 上記しきい値レベル調整手段は、互いに隣接する二つの上記交点の交点レベルのうちで一方の交点レベルよりも上記第1のヒステリシス幅だけ他方の交点レベルに近い信号レベルと、当該他方の交点レベルとの間を等間隔に分割した各信号レベルを、上記しきい値レベルとして設定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。
- 上記しきい値レベル調整手段は、上記複数のセンサ信号又は上記複数のセンサ処理信号において、上記選択信号として選択される位相区間を含む所定の位相区間ごとに、上記しきい値レベルを調整す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。
- 上記角度検出装置は、上記各交点レベルを所定の信号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を信号増幅して出力する信号増幅手段をさらに備え、
上記しきい値レベル調整手段は、上記信号増幅手段の信号増幅率を上記第1のヒステリシス幅に乗算して、乗算結果の増幅ヒステリシス幅に基づいて上記しきい値レベル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。 - 上記角度検出装置は、上記各センサ信号又は上記各センサ処理信号が、所定の信号レベルと一致した後で、当該所定の信号レベルから第2のヒステリシス幅だけ離れたときの位相をゼロクロス位相として検出するゼロクロス位相検出手段をさらに備え、
上記しきい値レベル調整手段は、上記交点レベル信号と上記第1及び第2のヒステリシス幅に基づいて上記しきい値レベルを調整することを特徴とする請求項1〜5のうちのいずれか1つに記載の角度検出装置。 - 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1〜6のうちのいずれか1つに記載の角度検出装置。
- 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7に記載の角度検出装置。
- 請求項1〜8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。
- 請求項9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たことを特徴とするモータ装置。
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