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

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、所定の複数の位相区間に分けるための検出器には、ノイズによる誤動作防止のためにヒステリシス幅をつけた比較器を用いる必要がある。しかしながら、従来のモータ制御技術では、検出器のヒステリシスによって、選択されたセンサ信号の各位相区間の波形にひずみが生じてしまう。そのため、所定のしきい値レベルに到達したことを検出するのに検出誤差が発生する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しきい値レベル調整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における各センサ信号Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１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。 （ａ）は、図１の各センサ信号Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１の時間ｔに対する信号レベルの変化を示す波形図であり、（ｂ）は、図１の交点位相検出部１０によって（ａ）のセンサ信号Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１の各交点の位相を検出した交点位相検出信号ＵＶ，ＶＷ，ＷＵを示すタイミングチャートであり、（ｃ）は、（ａ）のセンサ信号Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１から（ｂ）の交点位相検出信号ＵＶ，ＶＷ，Ｗ１に基づいて選択された選択信号Ｘを示す波形図であり、（ｄ）は、（ｃ）の選択信号Ｘのヒステリシス幅Ｖｈｙｓ１に対応して調整されたしきい値レベルＬｔｈ１，Ｌｔｈ２を示す波形図であり、（ｅ）は、（ｄ）の選択信号Ｘとしきい値レベルＬｔｈ１，Ｌｔｈ２との比較結果の位相検出情報信号Ｐｓｙｎを示す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。 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。 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。 （ａ）は、図７の各センサ信号Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１の時間ｔに対する信号レベルの変化を示す波形図であり、（ｂ）は、図７の交点位相検出部１０によって（ａ）のセンサ信号Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１の各交点の位相を検出した交点位相検出信号ＵＶ，ＶＷ，ＷＵを示すタイミングチャートであり、（ｃ）は、（ａ）のセンサ信号Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１から（ｂ）の交点位相検出信号ＵＶ，ＶＷ，Ｗ１に基づいて選択された選択信号Ｘを示す波形図であり、（ｄ）は、（ｃ）の選択信号Ｘを信号増幅した選択信号Ｙを示す波形図であり、（ｅ）は、（ｄ）の選択信号Ｙとしきい値レベルＬｔｈ３，Ｌｔｈ４との比較結果の位相検出情報信号Ｐｓｙｎを示すタイミングチャートである。 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。 （ａ）は、図９のセンサ信号Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１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り、（ｂ）は、図９の反転回路２２によって全波整流される各センサ信号Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１とそれらの反転信号ＩＵ１，ＩＶ１，ＩＷ１を示す波形図であり、（ｃ）は、（ａ）の各ゼロクロス位相検出信号ＣＭＰ＿Ｕ，ＣＭＰ＿Ｖ，ＣＭＰ＿Ｗに基づいて選択された選択信号Ｘを示す波形図であり、（ｄ）は、（ｃ）の選択信号Ｘを信号増幅した選択信号Ｙを示す波形図であり、（ｅ）は、（ｄ）の選択信号Ｙとしきい値レベルＬｔｈ５，Ｌｔｈ６との比較結果の位相検出情報信号Ｐｓｙｎを示すタイミングチャートである。 本発明の実施形態４に係るモータ装置の構成を示すブロック図である。 図１２のモータ駆動部１１０の構成を示すブロック図である。 図１３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。 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。 本発明の変形例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。 本発明の変形例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。

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、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。

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はセンサＳ１〜Ｓ３の検出結果のセンサ信号Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１を角度検出装置１の交点位相検出部１０、信号選択部２０及び交点レベル検出部４０に出力する。

交点位相検出部１０の比較器１１，１２，１３は、それぞれ所定レベルのヒステリシス幅Ｖｈｙｓ１を有するヒステリシスコンパレータで構成される。各比較器１１，１２，１３は、非反転入力端子に入力される信号レベルから反転入力端子に入力される信号レベルを減算した信号レベル差Ｖｉｎが信号レベル差Ｖｉｎ≧Ｖｈｙｓ１であるとき、ハイレベル（Ｈｉ）の出力信号Ｖｏｕｔを生成する。出力信号Ｖｏｕｔがハイレベルとなった後に信号レベル差Ｖｉｎが信号レベル−Ｖｈｙｓ１≦Ｖｉｎ＜Ｖｈｙｓ１となるとき、各比較器１１，１２，１３はハイレベルの出力信号Ｖｏｕｔを生成する。一方、出力信号Ｖｏｕｔがロウレベルとなった後に信号レベル差Ｖｉｎが信号レベル−Ｖｈｙｓ１≦Ｖｉｎ＜Ｖｈｙｓ１となるとき、各比較器１１，１２，１３はロウレベル（Ｌｏｗ）の出力信号Ｖｏｕｔを生成する。各比較器１１，１２，１３は、信号レベル差Ｖｉｎが信号レベル差Ｖｉｎ＜−Ｖｈｙｓ１であるとき、ロウレベルの出力信号Ｖｏｕｔを生成する。レジスタ１４には、各比較器１１，１２，１３のヒステリシス幅Ｖｈｙｓ１を示すヒステリシス情報が書き込まれる。

交点位相検出部１０において、比較器１１はセンサ信号Ｕ１の信号レベルをセンサ信号Ｖ１と比較して、センサ信号Ｕ１，Ｖ１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１１と同様に、比較器１２はセンサ信号Ｖ１，Ｗ１を比較してセンサ信号Ｖ１，Ｗ１の交点位相を示す交点位相検出信号ＶＷを生成し、比較器１３はセンサ信号Ｗ１，Ｕ１を比較してセンサ信号Ｗ１，Ｕ１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における各センサ信号Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１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、比較器１１は、信号レベル差Ｕ１−Ｖ１が信号レベル差Ｕ１−Ｖ１≧Ｖｈｙｓ１であるとき、ハイレベルの交点位相検出信号ＵＶを生成する。交点位相検出信号ＵＶがハイレベルとなった後に信号レベル差Ｕ１−Ｖ１が信号レベル−Ｖｈｙｓ１≦Ｕ１−Ｖ１＜Ｖｈｙｓ１となるとき、比較器１１はハイレベルの交点位相検出信号ＵＶを生成する。一方、交点位相検出信号ＵＶがロウレベルとなった後に信号レベル差Ｕ１−Ｖ１が信号レベル−Ｖｈｙｓ１≦Ｕ１−Ｖ１＜Ｖｈｙｓ１となるとき、比較器１１はロウレベルの交点位相検出信号ＵＶを生成する。比較器１１は、信号レベル差Ｕ１−Ｖ１が信号レベル差Ｕ１−Ｖ１＜−Ｖｈｙｓ１であるとき、ロウレベルの交点位相検出信号ＵＶを生成する。

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はセンサ信号Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１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は、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ヒステリシス幅Ｖｈｙｓ１だけ離れたときの位相を上記交点の位相として検出する（図４（ｃ）参照）。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と、交点レベル検出部４０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、センサ信号Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１はそれぞれスイッチＳＷ１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ＳＷ１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はセンサ信号Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１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の交点レベル検出部４０は交点位相検出信号ＵＶの立ち上がり又は立ち下がりのタイミングにおいて、センサ信号Ｕ１又はセンサ信号Ｖ１の信号レベルを検出して、センサ信号Ｕ１，Ｖ１の交点の信号レベルである交点レベル信号Ｓｘを生成する。交点レベル検出部４０は交点位相検出信号ＶＷの立ち上がり又は立ち下がりのタイミングにおいて、センサ信号Ｖ１又はセンサ信号Ｗ１の信号レベルを検出して、センサ信号Ｖ１，Ｗ１の交点レベルの交点レベル信号Ｓｘを生成する。交点レベル検出部４０は交点位相検出信号ＷＵの立ち上がり又は立ち下がりのタイミングにおいて、センサ信号Ｗ１又はセンサ信号Ｕ１の信号レベルを検出して、センサ信号Ｗ１，Ｕ１の交点レベルの交点レベル信号Ｓｘを生成する。交点レベル検出部４０は、各交点レベルの交点レベル信号Ｓｘをしきい値レベル調整部５０に出力する。

しきい値レベル調整部５０は、レジスタ１４から、各比較器１１，１２，１３のヒステリシス情報を示すヒステリシス情報信号Ｓｈｙｓ１を読み出す。しきい値レベル調整部５０は、交点レベル信号Ｓｘとヒステリシス情報信号Ｓｈｙｓ１に基づいて、各センサ信号の２つの交点レベル間で設定される各しきい値レベルを、ヒステリシス幅Ｖｈｙｓ１だけシフトするように、各可変電圧源３２−ｎの電圧を制御する。

図１の位相検出部３０において、可変電圧源３２−１〜３２−（Ｎ−１）は、互いに直列接続され、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を可変電圧源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が可変電圧源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。そうして位相検出部３０は、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。

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Ｓ１〜Ｓ３からのセンサ信号Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１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（ａ）は、図１の各センサ信号Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１の時間ｔに対する信号レベルの変化を示す波形図である。図４（ａ）において、センサ信号Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１の時間ｔの経過に対する信号レベルの波形は、互いに等しい振幅を有する正弦波である。各センサ信号Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１は、各センサＳ１，Ｓ２，Ｓ３の配置によりそれぞれ電気角１２０°間隔を空けて出力されている。

図４（ｂ）は、図１の交点位相検出部１０によって図４（ａ）のセンサ信号Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１の各交点の位相を検出した交点位相検出信号ＵＶ，ＶＷ，ＷＵを示すタイミングチャートである。図４（ｂ）において、交点位相検出部１０は、図２に示す条件に従って、図４（ａ）のセンサ信号Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１を互いに比較することにより、交点位相検出信号ＵＶ，ＶＷ，ＷＵを出力している。そのため、各交点位相検出信号ＵＶ，ＶＷ，ＷＵの信号レベルが切り替わる交点の検出タイミングは、比較器１１，１２，１３のヒステリシスによって各交点の実際のタイミングよりもヒステリシス幅Ｖｈｙｓ１に対応した期間だけ遅れる。

図４（ｃ）は、図４（ａ）のセンサ信号Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１から図４（ｂ）の交点位相検出信号ＵＶ，ＶＷ，Ｗ１に基づいて選択された選択信号Ｘを示す波形図である。図４（ｃ）において、図１の信号選択部２０は、図３の入力条件に従い、各交点位相検出信号ＵＶ，ＶＷ，ＷＵの切り替わりによって規定される位相区間毎に、センサ信号Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１のうちのいずれか一つを選択して、選択信号Ｘを得る。選択信号Ｘは理想的には図３のように、
（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７．５°毎に８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。ここで、選択された各センサ信号Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１の振幅中心の信号レベルを０とし（ゼロクロスレベル）、電気角９０°の振幅レベルを１として振幅割合を規格化している。位相検出部３０の各しきい値レベルは、図５に従う正弦波振幅に対する各振幅割合に基づいて設定される。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。

上記の理想的な選択信号Ｘでは、角度検出装置１は、各位相区間の切り替えタイミングにおいて検出ノイズにより誤動作を起こし得る。例えば、モータＭ１の回転が遅いとき、各センサ信号Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１の傾きは緩やかになって検出ノイズの影響が出る。これに対して、交点位相検出部１０にヒステリシスを有する比較器１１，１２，１３を用いることで、各位相区間の切り替えにマージンを持たせて誤動作を抑制できる。しかしながら、比較器１１，１２，１３のヒステリシスにより、選択信号Ｘの波形は理想的な三角波からずれる。図４（ｃ）に示すように、交点レベルＬＡ１は、各交点位相検出信号ＵＶ，ＶＷ，ＷＵの立ち下がりにおいて検出されるが、ヒステリシスによって検出対象の交点の実際の信号レベルＬＡ０よりも増加する。また、交点レベルＬＢ１は、各交点位相検出信号ＵＶ，ＶＷ，ＷＵの立ち上がりにおいて検出されるが、ヒステリシスによって検出対象の交点の実際の信号レベルＬＢ０よりも減少する。そのため、理想的な選択信号Ｘに対するしきい値レベルではモータＭ１の回転位置の位相検出に検出誤差を生じてしまう。

図４（ｄ）は、図４（ｃ）の選択信号Ｘのヒステリシス幅Ｖｈｙｓ１に対応して調整されたしきい値レベルＬｔｈ１，Ｌｔｈ２を示す波形図である。図４（ｄ）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複数のしきい値レベルＬｔｈ１，Ｌｔｈ２を示す。図４（ｄ）に示すように、位相区間Ｔ１から位相区間Ｔ２に切り替わる時点で、位相区間Ｔ１側の選択信号Ｘの信号レベルは位相区間Ｔ２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Ｔ２から位相区間Ｔ１に切り替わる時点で、位相区間Ｔ２側の選択信号Ｘの信号レベルは位相区間Ｔ１側の選択信号Ｘよりもヒステリシス幅Ｖｈｙｓ１だけ小さい。このように、位相区間Ｔ１，Ｔ２の切り替わりにおいて選択信号Ｘの波形はひずみ、信号レベルにヒステリシス幅Ｖｈｙｓ１のギャップが生じる。

このようにひずんだ波形の選択信号Ｘに対して、しきい値レベル調整部５０は、交点レベル信号Ｓｘとヒステリシス情報信号Ｓｈｙｓ１に基づいて、しきい値レベルを位相区間Ｔ１，Ｔ２毎に調整する。位相区間Ｔ１においては、交点レベルＬＢ１とヒステリシス幅Ｖｈｙｓ１との加算値から検出交点レベルＬＡ１までの信号レベルを等間隔に分割して、各位相に対応するしきい値レベルＬｔｈ１を設定する。一方、位相区間Ｔ２においては、交点レベルＬＡ１からのヒステリシス幅Ｖｈｙｓ１の減算値から交点レベルＬＢ１までの信号レベルを等間隔に分割して、各位相に対応するしきい値レベルＬｔｈ２を設定する。このように、しきい値レベル調整部５０は、交点レベル信号Ｓｘとヒステリシス情報信号Ｓｈｙｓ１に基づいて、しきい値レベルを位相区間Ｔ１，Ｔ２毎にヒステリシス幅Ｖｈｙｓ１だけシフトするように調整する。

図４（ｅ）は、図４（ｄ）の選択信号Ｘとしきい値レベルＬｔｈ１，Ｌｔｈ２との比較結果の位相検出情報信号Ｐｓｙｎを示すタイミングチャートである。位相情報信号Ｐｈｓｙｎは、位相情報信号ＰｈＣと交点位相検出信号ＵＶ，ＶＷ，ＷＵとを例えば排他的論理和を取ることによりトグル信号に合成した、合成後の位相情報を示す。角度検出装置１は、選択信号Ｘが上記の各しきい値レベルＬｔｈ１，Ｌｔｈ２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。調整された各しきい値レベルＬｔｈ１，Ｌｔｈ２により、選択信号Ｘの波形のひずみに影響されずに、モータＭ１の回転位置が正確に検出されている。

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Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１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、交点位相検出部１０と、交点レベル検出部４０と、信号選択部２０と、位相検出部３０と、しきい値レベル調整部５０とを備える。交点位相検出部１０は、上記複数のセンサ信号Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１のうちの各１対の信号を互いに比較する。交点位相検出部１０は、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ヒステリシス幅Ｖｈｙｓ１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ＵＶ，ＶＷ，ＷＵを生成して出力する。交点レベル検出部４０は、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Ｓｘを生成して出力する。信号選択部２０は、上記複数のセンサ信号Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１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。しきい値レベル調整部５０は、交点レベル信号Ｓｘとヒステリシス幅Ｖｈｙｓ１に基づいてしきい値レベルＬｔｈ１，Ｌｔｈ２を調整する。

実施形態１に係る角度検出装置１によると、ノイズによる誤動作を防止するようにヒステリシスを有する比較器１１〜１３を用いるとともに、ヒステリシスによる選択信号Ｘの波形のひずみに対してしきい値レベルを調整する。そのため、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。

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。

図３において、選択信号Ｘは各センサ信号Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１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７．５°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６°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７．５°毎の２．５倍の位相情報を得ることもできる。

実施形態１の変形例．
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６において、交点位相検出部１０Ａは、図１の交点位相検出部１０と比較して、レジスタ１４を有さない。一方、メモリ５１は、各比較器１１，１２，１３のヒステリシス幅Ｖｈｙｓ１に関するヒステリシス情報を記憶する。しきい値レベル調整部５０は、メモリ５１からヒステリシス情報信号Ｓｈｙｓ１を読み出して、図４と同様にヒステリシス幅Ｖｈｙｓ１に基づいて位相検出部３０のしきい値レベルを調整する。

以上のように構成された角度検出装置１Ａによれば、メモリ５１からヒステリシス幅Ｖｈｙｓ１を読み出すことで、図４と同様のしきい値レベルの調整動作を行うことができる。ヒステリシス幅Ｖｈｙｓ１に関するヒステリシス情報を、あらかじめメモリ５１に記憶させておくことができる。そのため、ヒステリシス幅Ｖｈｙｓ１を固定値で設定することができる。

実施形態２．
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７において、信号増幅部６０は、交点レベル信号Ｓｘに基づいて、交点レベルＬＡ１，ＬＢ１が所定値の信号レベルに一致するように選択信号Ｘを信号増幅して、増幅した選択信号Ｙを位相検出部３０に出力する。さらに、信号増幅部６０は、選択信号Ｙの信号レベルと、選択信号Ｘから選択信号Ｙへの信号増幅率αを示す増幅レベル信号Ｓｙをしきい値レベル調整部５０に出力する。しきい値レベル調整部５０は、増幅レベル信号Ｓｙとヒステリシス情報信号Ｓｈｙｓ１に基づいて、位相検出部３０の各しきい値レベルを調整する。

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Ｓ１〜Ｓ３からのセンサ信号Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１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８（ａ）は、図７の各センサ信号Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１の時間ｔに対する信号レベルの変化を示す波形図である。図８（ｂ）は、図７の交点位相検出部１０によって図８（ａ）のセンサ信号Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１の各交点の位相を検出した交点位相検出信号ＵＶ，ＶＷ，ＷＵを示すタイミングチャートである。図８（ｃ）は、図８（ａ）のセンサ信号Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１から図８（ｂ）の交点位相検出信号ＵＶ，ＶＷ，Ｗ１に基づいて選択された選択信号Ｘを示す波形図である。図８（ａ）〜図８（ｃ）において、角度検出装置１Ｂは図４と同様に、センサ信号Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１から交点位相検出信号ＵＶ，ＶＷ，ＷＵに基づいて選択信号Ｘを選択する。

図８（ｄ）は、図８（ｃ）の選択信号Ｘを信号増幅した選択信号Ｙを示す波形図である。図８（ｅ）は、図８（ｄ）の選択信号Ｙとしきい値レベルＬｔｈ３，Ｌｔｈ４との比較結果の位相検出情報信号Ｐｓｙｎを示すタイミングチャートである。

図８（ｄ）において、図７の信号増幅部６０は、交点レベル信号Ｓｘに基づいて、図８（ｃ）の選択信号Ｘの各交点レベルＬＡ１，ＬＢ１がそれぞれ増幅交点レベルＬＡ２，ＬＢ２に一致するように、選択信号Ｘを信号増幅した選択信号Ｙを出力している。このとき、選択信号Ｘのヒステリシス幅Ｖｈｙｓ１も増幅される。そのため、選択信号Ｙは、各位相区間Ｔ１，Ｔ２の切り替わりにおいてヒステリシス幅Ｖｈｙｓ１を増幅した増幅ヒステリシス幅Ｖｈｙｓ２のギャップを有する。

しきい値レベル調整部５０は、まず信号増幅率αをヒステリシス情報信号Ｓｈｙｓ１のヒステリシス幅Ｖｈｙｓ１に乗算して、乗算結果の増幅ヒステリシス幅Ｖｈｙｓ２＝Ｖｈｙｓ１×αを算出する。次いで、位相区間Ｔ１においては、増幅交点レベルＬＢ２と増幅ヒステリシス幅Ｖｈｙｓ２との加算値から増幅交点レベルＬＡ２までの信号レベルを等間隔に分割して、各位相に対応するしきい値レベルＬｔｈ３を設定する。一方、位相区間Ｔ２においては、増幅交点レベルＬＡ２からの増幅ヒステリシス幅Ｖｈｙｓ２の減算値から増幅交点レベルＬＢ２までの信号レベルを等間隔に分割して、各位相に対応するしきい値レベルＬｔｈ４を設定する。しきい値レベル調整部５０は、各位相区間Ｔ１，Ｔ２毎に２つのしきい値レベルＬｔｈ３，Ｌｔｈ４に切り替えるように、各可変電圧源３２−１〜３２−（Ｎ−１）の電圧を調整する。

図８（ｅ）において、図４（ｅ）と同様の位相情報信号ＰｈＣは、調整された各しきい値レベルＬｔｈ３，Ｌｔｈ４により、選択信号Ｙの波形のひずみが増幅されているにも関わらず、モータＭ１の回転位置が正確に検出されている。

以上のように構成された角度検出装置１Ｂによれば、選択信号Ｘを信号増幅した選択信号Ｙを用いて位相検出を行うことにより、各しきい値レベルの設定幅を増幅前よりも大きく取ることができ、より詳細な位相情報を得ることができる。このとき、ヒステリシスによる選択信号Ｙのひずみも増幅されるが、しきい値レベルＬｔｈ３，Ｌｔｈ４によって、増幅ヒステリシス幅Ｖｈｙｓ２による検出位相誤差を抑制できる。

実施形態３．
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。

図１０において、ゼロクロス位相検出部７０は、３個の比較器７１，７２，７３と、レジスタ７４とを備える。比較器７１，７２，７３は、それぞれ所定値のヒステリシス幅Ｖｈｙｓ３を有するヒステリシスコンパレータで構成される。各比較器７１，７２，７３のヒステリシス幅Ｖｈｙｓ３は、レジスタ７４に書き込まれる。

比較器７１において、非反転入力端子には図８のセンサＳ１からセンサ信号Ｕ１が入力され、反転入力端子は接地される。比較器７１は、信号レベルＵ１≧Ｖｈｙｓ３であるとき、ハイレベルのゼロクロス位相検出信号ＣＭＰ＿Ｕを生成する。ゼロクロス位相検出信号ＣＭＰ＿Ｕがハイレベルとなった後に信号レベルＵ１が信号レベル−Ｖｈｙｓ３≦Ｕ１＜Ｖｈｙｓ３となるとき、比較器７１は、ハイレベルのゼロクロス位相検出信号ＣＭＰ＿Ｕを生成する。一方、ゼロクロス位相検出信号ＣＭＰ＿Ｕがロウレベルとなった後に信号レベルＵ１が信号レベル−Ｖｈｙｓ３≦Ｕ１＜Ｖｈｙｓ３となるとき、比較器７１はロウレベルのゼロクロス位相検出信号ＣＭＰ＿Ｕを生成する。比較器７１は、信号レベルＵ１＜−Ｖｈｙｓ３であるとき、ロウレベルのゼロクロス位相検出信号ＣＭＰ＿Ｕを生成する。

比較器７２において、非反転入力端子には図８のセンサＳ２からセンサ信号Ｖ１が入力され、反転入力端子は接地される。比較器７２は、信号レベルＶ１≧Ｖｈｙｓ３であるとき、ハイレベルのゼロクロス位相検出信号ＣＭＰ＿Ｖを生成する。ゼロクロス位相検出信号ＣＭＰ＿Ｖがハイレベルとなった後に信号レベルＶ１が信号レベル−Ｖｈｙｓ３≦Ｖ１＜Ｖｈｙｓ３となるとき、比較器７２は、ハイレベルのゼロクロス位相検出信号ＣＭＰ＿Ｖを生成する。一方、ゼロクロス位相検出信号ＣＭＰ＿Ｖがロウレベルとなった後に信号レベルＶ１が信号レベル−Ｖｈｙｓ３≦Ｖ１＜Ｖｈｙｓ３となるとき、比較器７２はロウレベルのゼロクロス位相検出信号ＣＭＰ＿Ｖを生成する。比較器７２は、信号レベルＶ１＜−Ｖｈｙｓ３であるとき、ロウレベルのゼロクロス位相検出信号ＣＭＰ＿Ｖを生成する。

比較器７３において、非反転入力端子には図８のセンサＳ３からセンサ信号Ｗ１が入力され、反転入力端子は接地される。比較器７３は、信号レベルＷ１≧Ｖｈｙｓ３であるとき、ハイレベルのゼロクロス位相検出信号ＣＭＰ＿Ｗを生成する。ゼロクロス位相検出信号ＣＭＰ＿Ｗがハイレベルとなった後に信号レベルＷ１が信号レベル−Ｖｈｙｓ３≦Ｗ１＜Ｖｈｙｓ３となるとき、比較器７３は、ハイレベルのゼロクロス位相検出信号ＣＭＰ＿Ｗを生成する。一方、ゼロクロス位相検出信号ＣＭＰ＿Ｗがロウレベルとなった後に信号レベルＷ１が信号レベル−Ｖｈｙｓ３≦Ｗ１＜Ｖｈｙｓ３となるとき、比較器７２はロウレベルのゼロクロス位相検出信号ＣＭＰ＿Ｗを生成する。比較器７２は、信号レベルＷ１＜−Ｖｈｙｓ３であるとき、ロウレベルのゼロクロス位相検出信号ＣＭＰ＿Ｗを生成する。

図９において、反転回路２２は、各ゼロクロス位相検出信号ＣＭＰ＿Ｕ，ＣＭＰ＿Ｖ，ＣＭＰ＿Ｗのタイミングに基づいて各センサ信号Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１を反転して全波整流する。反転回路２２は、全波整流した各センサ処理信号Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２をそれぞれスイッチＳＷ２の端子ａ，ｂ，ｃに出力する。ロジック回路２４はゼロクロス位相検出信号ＣＭＰ＿Ｕ，ＣＭＰ＿Ｖ，ＣＭＰ＿Ｗに基づいて規定される所定の位相区間毎に端子ａ，ｂ，ｃを切り替えるように、スイッチＳＷ２を切り替え制御する。信号選択部２０Ａ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。

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において、以下に示すように、センサＳ１〜Ｓ３からのセンサ信号Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１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１１（ａ）は、図９のセンサ信号Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１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１１（ｂ）は、図９の反転回路２２によって全波整流される各センサ信号Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１とそれらの反転信号ＩＵ１，ＩＶ１，ＩＷ１を示す波形図である。図１１（ｂ）において、図９の反転回路２２は図１１（ａ）の各ゼロクロス位相検出信号ＣＭＰ＿Ｕ，ＣＭＰ＿Ｖ，ＣＭＰ＿Ｗに基づいて、ゼロクロスレベル未満の各センサ信号Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１を折り返すように、各センサ信号Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１を全波整流する。これにより、各センサ信号Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１を反転した反転信号ＩＵ１，ＩＶ１，ＩＷ１が生成される。反転回路２２は、各センサ信号Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１をそれぞれ反転信号ＩＵ１，ＩＶ１，ＩＷ１と連結することによってセンサ処理信号Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２を生成する。図９のロジック回路２４は、図１１（ａ）に示す各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を切り替え制御する。

図１１（ｃ）は、図１１（ａ）に示す各ゼロクロス位相検出信号ＣＭＰ＿Ｕ，ＣＭＰ＿Ｖ，ＣＭＰ＿Ｗに基づいて選択された選択信号Ｘを示す波形図である。図１１（ｃ）において、図９のロジック回路２４は図１１（ａ）の各ゼロクロス位相検出信号ＣＭＰ＿Ｕ，ＣＭＰ＿Ｖ，ＣＭＰ＿Ｗに基づいて、図９のスイッチＳＷ２の端子ａ，ｂ，ｃを順次選択するように切り替え制御する。具体的には以下の条件で切り替えを行う。
（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１１（ｄ）は、図１１（ｃ）の選択信号Ｘを信号増幅した選択信号Ｙを示す波形図である。図１１（ｅ）は、図１１（ｄ）の選択信号Ｙとしきい値レベルＬｔｈ５，Ｌｔｈ６との比較結果の位相検出情報信号Ｐｓｙｎを示すタイミングチャートである。

図１１（ｄ）において、図９の信号増幅部６０は増幅レベル信号Ｓｙに基づいて、図１１（ｃ）の選択信号Ｘの交点レベルＬＡ１が増幅交点レベルＬＡ２に一致するように、ゼロクロスレベルを基準に選択信号Ｘを信号増幅した選択信号Ｙを出力する。このとき、ゼロクロス位相検出部７０の比較器７１，７２，７３のヒステリシス幅Ｖｈｙｓ３も、交点位相検出部１０の比較器１１，１２，１３のヒステリシス幅Ｖｈｙｓ１と同様に増幅されて増幅ヒステリシス幅Ｖｈｙｓ４となる。そのため、選択信号Ｙは、図８と同様に各位相区間Ｔ３，Ｔ４の切り替わりにおいて増幅ヒステリシス幅Ｖｈｙｓ２，Ｖｈｙｓ４のギャップを有する。しきい値レベル調整部５０は、図８と同様にしきい値レベルを位相区間Ｔ３，Ｔ４毎に増幅ヒステリシス幅Ｖｈｙｓ２，Ｖｈｙｓ４だけシフトするように調整して、各位相区間Ｔ３，Ｔ４においてそれぞれしきい値レベルＬｔｈ５，Ｌｔｈ６を設定する。これにより、図１１（ｅ）に示すように、選択信号Ｙの波形のひずみに影響されずに、正確な位相情報を得ることができる。

以上のように構成された角度検出装置１Ｃによれば、センサ信号Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１を全波整流することにより、選択信号Ｙの信号レベルがゼロクロス点において折り返される。これにより、選択信号Ｙの位相検出に用いる信号レベルの幅を実質的に維持しながら回路規模を縮小できる。角度検出装置１Ｃは、このように回路規模を縮小しながら、ヒステリシス幅Ｖｈｙｓ１，Ｖｈｙｓ３によって検出ノイズによる誤動作を防止する。さらに、しきい値レベルＬｔｈ５，Ｌｔｈ６によって、当該ヒステリシス幅Ｖｈｙｓ１，Ｖｈｙｓ３による検出位相誤差を抑制できる。

実施形態４．
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１３は、図１２のモータ駆動部１１０の構成を示すブロック図である。図１３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１３において、プリドライバ８０は、駆動相コントローラ８１と３個の駆動増幅器８２，８３，８４とを備えて構成される。駆動相コントローラ８１は各位相検出信号Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２に基づいて、モータコントローラ１００からのＰＷＭ信号を駆動増幅器８２，８３，８４のいずれか１つに選択的に順次出力する。駆動増幅器８２は、駆動相コントローラ８１からの出力に基づいて、一対の制御信号ＵＨ，ＵＬを生成して、制御信号ＵＨにより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によりロウサイドのスイッチ素子９２をオン／オフ制御する。駆動増幅器８３は、駆動相コントローラ８１からの出力に基づいて、一対の制御信号ＶＨ，ＶＬを生成して、制御信号ＶＨにより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によりロウサイドのスイッチ素子９４をオン／オフ制御する。駆動増幅器８４は、駆動相コントローラ８１からの出力に基づいて、一対の制御信号ＷＨ，ＷＬを生成して、制御信号ＷＨにより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によりロウサイドのスイッチ素子９６をオン／オフ制御する。

図１４は、図１３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１４では、各センサ信号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１２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１３の駆動相コントローラ８１は、各センサ信号Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１に基づいて、各センサ信号Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１の信号レベルがそれぞれゼロクロスレベル以上であるか否かを示す転流信号ＨＵ，ＨＶ，ＨＷを生成する。駆動相コントローラ８１は転流信号ＨＵ，ＨＶ，ＨＷに基づいて、駆動増幅器８２，８３，８４のうちの１つをＰＷＭ制御し、他の２つの駆動増幅器のうちの１つの一対の制御信号をロウレベルにする。駆動相コントローラ８１は、残る１つの駆動増幅器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、駆動相コントローラ８１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。

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１による多数の位相情報の取得を実現できる。

変形例．
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。

図１６は、本発明の変形例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も、変形例１の角度検出装置１ａと同様に、ヒステリシス幅Ｖｈｙｓ１を回路上で固定して構成してもよい。図１６において、角度検出装置１ｂのしきい値レベル調整部５０ｂは、固定値のヒステリシス幅Ｖｈｙｓ１を信号増幅率α倍にした増幅ヒステリシス幅Ｖｈｙｓ２を用いて、角度検出装置１Ｂと同様にしきい値レベルＬｔｈ３，Ｌｔｈ４を調整する。

図１７は、本発明の変形例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も、変形例１の角度検出装置１ａと同様に、ヒステリシス幅Ｖｈｙｓ１，Ｖｈｙｓ３を回路上で固定して構成してもよい。図１７において、角度検出装置１ｃのゼロクロス位相検出部７０ａは比較器７１〜７３を有し、各比較器７１〜７３のヒステリシス幅Ｖｈｙｓ３は一定の固定値に設定される。角度検出装置１ｃにおいて、しきい値レベル調整部５０ｃは、固定値のヒステリシス幅Ｖｈｙｓ１，Ｖｈｙｓ３を用いて、角度検出装置１Ｃと同様にしきい値レベルＬｔｈ５，Ｌｔｈ６を調整する。

本発明の各実施形態に係る角度検出装置１，１Ｂ，１Ｃは、レジスタを備え、レジスタにヒステリシス情報を書き込んだ。しかし、本発明はこれに限らず、しきい値レベル調整部５０によって読み出し可能にヒステリシス情報が記憶されてもよい。各比較器のヒステリシスを示すヒステリシス情報は、メモリに記憶されてもよいし、角度検出装置の外部から設定されてもよい。

本発明の各実施形態に係る角度検出装置１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１ａ，１ｂ，１ｃは、３相のセンサ信号Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１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，１Ｂ，１Ｃ，１ａ，１ｂ，１ｃ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４に係るモータ装置は、角度検出装置１Ｃ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，１Ｂ，１Ｃ，１ａ，１ｂ，１ｃ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。また、駆動相コントローラ８１は、ゼロクロス位相検出信号ＣＭＰ＿Ｕ，ＣＭＰ＿Ｖ，ＣＭＰ＿Ｗを、転流信号ＨＵ，ＨＶ，ＨＷとして用いてもよい。これにより、駆動相コントローラ８１の回路面積を削減できる。

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。

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。

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。

本発明の第４の態様に係る角度検出装置は、第１乃至第３の態様に係る角度検出装置において、
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。

本発明の第５の態様に係る角度検出装置は、第１乃至第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。

本発明の第６の態様に係る角度検出装置は、第１乃至第５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。

本発明の第７の態様に係る角度検出装置は、第１乃至第６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８の態様に係る角度検出装置は、第７の態様に係る角度検出装置において、
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１乃至第８の態様に係る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。

１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１ａ，１ｂ，１ｃ…角度検出装置、
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。

特開２０１３−０９９０２３号公報

Claims (10)

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。
2. 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。
3. 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。
4. 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。
5. 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。
6. 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。
7. 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。
8. 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。
9. 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。
10. 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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