JP7020419B2 - 制御装置、制御方法、モータ、および電動オイルポンプ - Google Patents

Description

本発明は、制御装置、制御方法、モータ、および電動オイルポンプに関する。

モータにより駆動される電動オイルポンプ等の装置において、装置の未使用時にモータを停止させず、使用時よりも低速でモータを回転させて装置の高応答性を実現する技術が知られている。特許文献１は、電動機の回転速度が急に低下する場合に回転速度を元に戻すことで電動機の低速回転を維持する制御装置を開示している。

特開平４－３６８４７５号公報

しかしながら、上記特許文献１の制御装置は、制御のために回転速度の急な変化が必要である。低速回転で制御される上記モータの回転数によっては、回転速度の急な変化によりモータの回転が停止しうるため、上記特許文献１の制御装置でモータの低速回転を維持することは困難となりうる。

本発明は、例えば、モータの低速回転を維持する制御装置を提供することを目的とする。

本願の例示的な第１発明は、コイルを有するステータおよび永久磁石を有するロータを備えるモータを制御する制御装置であって、ロータの回転位置を所定の角度ごとに検出して、検出された回転位置を示す位置信号を出力する検出部と、検出部が出力した位置信号を受信し、受信した位置信号に基づいて、パルス幅変調方式によりロータの駆動信号のデューティ比を調整してロータの回転を制御する制御部と、を有し、制御部は、位置信号を受信した時点からデューティ比を第１のデューティ比から上昇させて、次の位置信号を受信した時に上昇させたデューティ比を第１のデューティ比に戻すことを特徴とする。

本願の例示的な第１発明によれば、モータの低速回転を維持する制御装置を提供できる。

電動オイルポンプの構成を示す図である。 ティース部の断面をＺ軸方向から見た図である。 制御装置に含まれる各要素間の関係および制御装置とモータ部との関係を示すブロック図である。 第１実施形態に係るロータの駆動信号の調整プロセスを示すフローチャートである。 第１実施形態に係るロータの駆動信号のデューティ比を示すグラフである。 第２実施形態に係るロータの駆動信号の調整プロセスを示すフローチャートである。 第２実施形態に係るロータの駆動信号のデューティ比を示すグラフである。 デューティ比の調整波形とコギングトルクの周期との対応関係を示す図である。

以下、本発明を実施するための形態について図面などを参照して説明する。なお、本発明の範囲は、以下の実施の形態に限定されず、本発明の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。また、以下の図面においては、各構成をわかりやすくするために、実際の構造と各構造における縮尺や数等を異ならせる場合がある。

また、図面においては、適宜３次元直交座標系としてＸＹＺ座標系を示す。ＸＹＺ座標系において、Ｚ軸方向は、図１に示す中心軸Ｊの軸方向（一方向）と平行な方向とする。Ｘ軸方向は、図１に示すバスバーアッシー６０の長さ方向と平行な方向、すなわち、図１の左右方向とする。Ｙ軸方向は、バスバーアッシー６０の幅方向と平行な方向、すなわち、Ｘ軸方向とＺ軸方向との両方と直交する方向とする。

また、以下の説明においては、Ｚ軸方向の正の側（＋Ｚ側）を「フロント側」と呼び、Ｚ軸方向の負の側（－Ｚ側）を「リア側」と呼ぶ。なお、リア側及びフロント側とは、単に説明のために用いられる名称であって、実際の位置関係や方向を限定しない。また、特に断りのない限り、中心軸Ｊに平行な方向（Ｚ軸方向）を単に「軸方向」と呼び、中心軸Ｊを中心とする径方向を単に「径方向」と呼び、中心軸Ｊを中心とする周方向、すなわち、中心軸Ｊの軸周り（θ方向）を単に「周方向」と呼ぶ。

なお、本明細書において、軸方向に延びる、とは、厳密に軸方向（Ｚ軸方向）に延びる場合に加えて、軸方向に対して、４５°未満の範囲で傾いた方向に延びる場合も含む。また、本明細書において、径方向に延びる、とは、厳密に径方向、すなわち、軸方向（Ｚ軸方向）に対して垂直な方向に延びる場合に加えて、径方向に対して、４５°未満の範囲で傾いた方向に延びる場合も含む。
（第１実施形態）

＜電動オイルポンプ＞
図１は、本実施形態に係る電動オイルポンプ１０の構成を示す図である。電動オイルポンプ１０は、シャフト４１と、モータ部２０と、ポンプ部３０と、ハウジング１２と、制御装置７０と、を有する。シャフト４１は、軸方向に延びる中心軸Ｊを中心として回転する。モータ部２０とポンプ部３０とは、軸方向に沿って並んで設けられる。

＜モータ＞
モータ部２０は、カバー１３と、ロータ４０と、ステータ５０と、ベアリング４２と、バスバーアッシー６０と、フロント側Ｏリング８１と、リア側Ｏリング８２と、を有する。

ロータ４０は、シャフト４１の外周面に固定される。ステータ５０は、ロータ４０の径方向外側に位置する。すなわち、モータ部２０は、インナーロータ型のモータである。ベアリング４２は、シャフト４１を回転可能に支持する。ベアリング４２は、バスバーアッシー６０に保持される。バスバーアッシー６０は、外部電源に接続され、ステータ５０に電源を供給する。

＜カバー＞
カバー１３の材質は、例えば、金属である。カバー１３は、ハウジング１２のリア側（－Ｚ側）に固定され、バスバーアッシー６０のリア側（－Ｚ側）の少なくとも一部を覆う。カバー１３は、筒状部２２ａと、蓋部２２ｂと、フランジ部２４と、を有する。筒状部２２ａは、フロント側（＋Ｚ側）に開口する。蓋部２２ｂは、筒状部２２ａのリア側の端部に接続されている。本実施形態において蓋部２２ｂは、平板状の形状をしている。フランジ部２４は、筒状部２２ａのフロント側の端部から径方向外側に拡がる。ハウジング１２とカバー１３とは、ハウジング１２のフランジ部１５とカバー１３のフランジ部２４とが重ね合わされて接合されている。

＜ロータ＞
ロータ４０は、ロータコア４３と、ロータマグネット４４と、を有する。ロータコア４３は、シャフト４１を軸周り（θ方向）に囲んで、シャフト４１に固定されている。ロータマグネット４４は、ロータコア４３の軸周りに沿った外側面に固定されている。ロータコア４３及びロータマグネット４４は、シャフト４１と一体となって回転する。ロータマグネット４４としては、永久磁石を用いる。本実施形態では、特に、吸引力と反発力が強いレアアースマグネット（ネオジムマグネット等）を用いる。

＜ステータ＞
ステータ５０は、ロータ４０を軸周り（θ方向）に囲み、ロータ４０を中心軸Ｊ周りに回転させる。ステータ５０は、コアバック部５１と、ティース部５２と、コイル５３と、ボビン（インシュレータ）５４と、を有する。

コアバック部５１の形状は、シャフト４１と同心の円筒状である。図２は、ティース部５２の断面をＺ軸方向から見た図である。ティース部５２は、コアバック部５１の内側面からシャフト４１に向かって延びている。ティース部５２は、複数設けられ、コアバック部５１の内側面の周方向に均等な間隔で配置されている。コイル５３は、導電線５３ａが巻き回されて構成される。コイル５３は、ボビン５４に設けられている。ボビン５４は、各ティース部５２に装着されている。

＜ベアリング＞
ベアリング４２は、ステータ５０のリア側（－Ｚ側）に配置される。ベアリング４２は、後述するバスバーホルダ６１が有するベアリング保持部６５に保持される。ベアリング４２は、シャフト４１を支持する。ベアリング４２の構成は、特に限定されず、いかなる公知のベアリングを用いてよい。

＜バスバーアッシー＞
バスバーアッシー６０は、ステータ５０と電気的に接続されるバスバー９１と、バスバーを保持するバスバーホルダ６１と、を有する。バスバーホルダ６１はリア側に開口部を有する。カバー１３の蓋部２２ｂは、バスバーホルダ６１のリア側の開口部を塞ぐ。また、カバー１３の蓋部２２ｂのフロント側の面は、リア側Ｏリング８２の全周と接触している。これにより、カバー１３は、バスバーホルダ６１の開口部の周囲の一周に亘って、バスバーホルダ６１のリア側の本体部リア面と、リア側Ｏリング８２を介して接触する。

バスバーホルダ６１は、コネクタ部６３を有する。コネクタ部６３を介して、モータ部２０と外部電源とが接続される。接続された外部電源は、コネクタ部６３が有する電源用開口部６３ａの底面から突出するバスバー９１及び配線部材９２と電気的に接続される。これにより、バスバー９１及び配線部材９２を介して、ステータ５０のコイル５３に駆動電流が供給される。

＜ポンプ部＞
本実施形態のポンプ部３０は、歯車の回転運動により内部の容積を変化させることでオイルの吸入と吐出を行う歯車ポンプである。歯車ポンプは容積型ポンプのひとつであり、その他、ダイヤフラムの往復運動により内部の容積を変化させるダイヤフラムポンプを用いることもできる。容積型ポンプを用いることでモータを低速回転させている時でもオイルの吸入と吐出を行うことができ、電動オイルポンプの高応答性を達成できる。

ポンプ部３０は、モータ部２０の軸方向一方側、詳細にはフロント側（＋Ｚ軸側）に位置する。ポンプ部３０は、モータ部２０によってシャフト４１を介して駆動される。ポンプ部３０は、ポンプボディ３１と、ポンプカバー３２と、ポンプロータ３５と、を有する。

ポンプボディ３１は、モータ部２０のフロント側においてハウジング１２内に固定される。ポンプボディ３１の外周面は、ポンプ部Ｏリング８３を介してハウジング１２の内周面と径方向において接触する。ポンプボディ３１は、ポンプロータ３５を収容する、フロント側（＋Ｚ側）の面からリア側（－Ｚ側）に窪んだポンプ室３３を有する。ポンプ室３３の軸方向に視た形状は、円形状である。

ポンプボディ３１は、軸方向両端に開口しシャフト４１が通され、フロント側の開口がポンプ室３３に開口する貫通孔３１ａを有する。貫通孔３１ａのリア側の開口は、モータ部２０側に開口する。貫通孔３１ａは、シャフト４１を回転可能に支持する軸受部材として機能する。

ポンプボディ３１は、ハウジング１２よりもフロント側に位置しハウジング１２の外部に露出する露出部３６を有する。露出部３６は、ポンプボディ３１のフロント側の端部の部分である。露出部３６は、軸方向に延びる円柱状である。露出部３６は、ポンプ室３３と径方向に重なる。

ポンプカバー３２は、ポンプボディ３１のフロント側に取り付けられる。ポンプカバー３２は、ポンプカバー本体３２ａと、吐出口３２ｄを含むポンプ吐出円筒部３２ｂと、吸入口３２ｃと、を有する。ポンプカバー本体３２ａは、径方向に拡がる円板状である。ポンプカバー本体３２ａは、ポンプ室３３のフロント側の開口を閉塞する。ポンプ吐出円筒部３２ｂは、軸方向に延びる円筒状である。ポンプ吐出円筒部３２ｂは、軸方向両端に開口する吐出口３２ｄを有する。ポンプ吐出円筒部３２ｂは、ポンプカバー本体３２ａからフロント側に延びる。吸入口３２ｃは、ポンプカバー３２のフロント側の面に開口する。吐出口３２ｄ及び吸入口３２ｃは、ポンプ室３３と繋がり、ポンプ室３３へのオイルの吸入およびポンプ室３３からのオイルの吐出が可能である。シャフト４１が周方向一方向き（－θ向き）に回転する場合、吸入口３２ｃからオイルがポンプ室３３に吸入される。ポンプ室３３に吸入されたオイルは、ポンプロータ３５によって送られ、吐出口３２ｄへ吐出される。

ポンプロータ３５は、インナーロータ３７と、アウターロータ３８と、を有する。インナーロータ３７は、シャフト４１のフロント側の端部に取り付けられる。アウターロータ３８は、インナーロータ３７の径方向外側を囲むように配置される。インナーロータ３７は、円環状であり、径方向外側面に歯を有する歯車である。

インナーロータ３７とアウターロータ３８とは互いに噛み合い、インナーロータ３７が回転することでアウターロータ３８が回転する。インナーロータ３７とアウターロータ３８とが回転することで、吸入口３２ｃからポンプ室３３内に吸入されるオイルを、吐出口３２ｄに送ることができる。すなわち、シャフト４１の回転によりポンプロータ３５は回転する。言い換えると、モータ部２０とポンプ部３０とは同一の回転軸を有する。

＜ハウジング＞
ハウジング１２は、中心軸Ｊに対し両端が開口した多段の円筒形状をしている。ハウジング１２の材質は、例えば、金属である。ハウジング１２は、モータ部２０とポンプ部３０とを保持する。ハウジング１２は、筒部１４と、フランジ部１５と、を有する。筒部１４は、中心軸Ｊを中心とする円筒状をしている。筒部１４は、軸方向（Ｚ軸方向）に沿って、バスバーアッシー挿入部２１ａと、ステータ保持部２１ｂと、ポンプボディ保持部２１ｃと、をリア側（－Ｚ側）からフロント側（＋Ｚ側）へ向かって順に有する。フランジ部１５は、筒部１４のリア側の端部から径方向外側に延びる。

バスバーアッシー挿入部２１ａのリア側の端部は、カバー１３のフランジ部２４およびハウジング１２のフランジ部１５を介して、カバー１３の筒状部２２ａと連結する。バスバーアッシー挿入部２１ａは、バスバーアッシー６０のフロント側（＋Ｚ側）の端部を中心軸Ｊの径方向外側から囲む。バスバーアッシー挿入部２１ａと、ステータ保持部２１ｂと、ポンプボディ保持部２１ｃとは、それぞれ同心の円筒形状であり、直径はこの順に小さくなる。

バスバーアッシー６０のフロント側の端部は、ハウジング１２の内側に位置する。ステータ保持部２１ｂの内側面には、ステータ５０の外側面、すなわち、コアバック部５１の外側面が接触している。これにより、ハウジング１２には、ステータ５０が保持される。ポンプボディ保持部２１ｃの内周面には、ポンプボディ３１の外周面が固定される。

＜制御装置＞
制御装置７０は、ベアリング４２とカバー１３との間に配置され、モータ部２０の駆動を制御する。制御装置７０は、検出部７１と、インバータ回路７２と、制御部７３と、を有する。図３は、制御装置７０に含まれる各要素間の関係および制御装置７０とモータ部２０との関係を示すブロック図である。

インバータ回路７２は、モータ駆動電圧を出力する。検出部７１としては、ホール素子および磁気抵抗素子などの磁気式センサ、光学式エンコーダまたはレゾルバを用いることができる。本実施形態では、磁気式センサであるホール素子を用いる。検出部７１は、センサマグネット７１１およびマグネット保持部７１２を有する。

センサマグネット７１１は、円環状であり周方向にＮ極とＳ極とが交互に配置されている。センサマグネット保持部７１２は、中央の孔がシャフト４１のリア側（＋Ｚ側）の端部の小径部分に嵌まることで位置決めされている。センサマグネット保持部７１２は、シャフト４１とともに回転可能である。センサマグネット７１１は、センサマグネット保持部７１２の外周面に配置されている。

検出部７１は、センサマグネット７１１の磁束の変化を検出することで、ロータ４０の回転位置を所定の角度ごとに検出して、検出された回転位置を示す位置信号を制御部７３に出力する。本実施形態では、出力される位置信号は複数の信号からなる一組の位置信号である。例えば、磁気抵抗素子を検出部７１として用いた場合は、一つの位置信号が所定の角度ごとに出力される。

制御部７３は、例えば記憶部を含み、検出部７１が出力した位置信号を受信し、受信した位置信号に基づいて、パルス幅変調方式（ＰＷＭ方式）によりロータの駆動信号のデューティ比を調整する。制御部７３は、調整後のロータの駆動信号をインバータ回路７２に出力する。インバータ回路７２は、制御部７３からのロータの駆動信号に基づいてモータ駆動電圧を出力する。コイル５３にはインバータ回路７２からの駆動電圧に基づいた駆動電流が供給される。コイル５３には、駆動電流の供給により磁場が発生し、この磁場によってロータ４０が回転する。このようにして、モータ部２０は、回転駆動力を得る。駆動電流は、バスバー９１及び配線部材９２を介して、ステータ５０のコイル５３に供給される。

検出部７１として磁気式センサを用いる場合、ロータ４０が１回転する間に検出部７１が位置信号を出力する回数ｎは、磁気式センサの数に対して当該磁気式センサが検出する磁極数を乗じた値である。ここで、磁気式センサが検出する磁極数は、ロータ４０の永久磁石の磁極数よりも大きくてもよい。また、回数ｎは、ロータ４０の永久磁石の磁極数とステータ５０のティース部５２の数（ティース数）との最小公倍数以上であることが望ましい。回数ｎを上記最小公倍数以上とすることで、ロータ４０の永久磁石の磁極数およびステータ５０のティース数から決定されるコギングトルクの周期よりも短い周期で回転信号を出力することがきる。これにより、制御部７３は、コギングトルクの影響でロータ４０が停止する前にコギングトルクに打ち勝つ回転力をロータ４０に与えることができる。検出部７１として、光学式エンコーダまたはレゾルバを用いる場合も、上記回数ｎは、ロータ４０の永久磁石の磁極数とステータ５０のティース数との最小公倍数以上であることが望ましい。

＜調整プロセス＞
図４は、電動オイルポンプ１０を駆動するモータ部２０の制御装置７０に含まれる制御部７３が行うロータの駆動信号の調整プロセスを示すフローチャートである。また、図５は、図４のフローチャートでモータ部２０を制御しているときに制御部７３がＰＷＭ制御で変化させるロータ４０の駆動信号のデューティ比を示すグラフである。横軸を時間、縦軸をデューティ比としている。

工程Ｓ１００で制御部７３は、検出部７１から位置信号を受信する。工程Ｓ１１０で制御部７３は、デューティ比を図５に示す第１のデューティ比から上昇させる。工程Ｓ１２０で制御部７３は、次の位置信号を受信したタイミングにおいて、工程Ｓ１１０で上昇させたデューティ比を第１のデューティ比に戻す。工程Ｓ１２０の後、工程Ｓ１１０に戻り、フローが繰り返される。つまり、制御部７３は、位置信号を受信する度にデューティ比の上昇、またはデューティ比の上昇分のクリア、を繰り返す。ここで、工程Ｓ１２０で制御部７３が次の位置信号を受信してから、デューティ比を第１のデューティ比に戻すまでの時間は、例えば２０μ秒以内が望ましい。

上記調整プロセスによれば、制御部７３は、位置信号を受信してから次の位置信号を受信するまでデューティ比を上昇させてコイル５３へ供給する電圧を高くする。これにより、制御装置７０は、コギングトルクまたは外部負荷の影響を受けて回転が停止する前に、コギングトルクまたは外部負荷に打ち勝つ回転力をロータ４０に与えることができる。また、制御部７３は、デューティ比を上昇させた後、次に位置信号を受信したときにデューティ比を元に戻す。これにより、ロータ４０の回転数を上げすぎることなく、装置の高応答性を実現する低速回転を維持することができる。

制御部７３は、図５に示す波形のようにデューティ比を調整することでロータ４０の回転数を上げすぎることなく低速回転を維持することができる。調整波形の特徴を説明すると、まず、制御部７３は、デューティ比を第１のデューティ比から徐々に上昇させている。これにより、制御部７３は、ロータ４０の回転数を上げすぎることを防止する。次に、デューティ比の上昇および下降の変化波形は、デューティ比を第１のデューティ比から上昇させ始めた時よりも上昇させたデューティ比を第１のデューティ比に戻した時に近い時点において極大値を有する。すなわち、制御部７３は、上昇させたデューティ比を急激に第１のデューティ比まで下げる。そして、調整波形は、上昇と下降とを１組とする変化波形を複数含むのこぎり波形となっている。すなわち、制御部７３は、デューティ比を徐々に上昇させ、急激に元に戻すことを複数回繰り返している。デューティ比の上昇と急下降、さらに、デューティ比の上昇と急下降とを複数回繰り返すことは、ロータ４０の低速回転を維持するために効果的である。

本実施形態によれば、モータ部の低速回転を維持する制御装置を提供できる。さらに、本実施形態の制御装置により、予め低回転でポンプ部を駆動して高応答性を実現した電動オイルポンプを提供できる。
（第２実施形態）

本実施形態では、第１実施形態と異なり、制御装置７０が算出部をさらに有する。制御部７３によるデューティ比の上昇タイミングをロータ４０の所定の回転数に基づいて算出部により算出された周期に基づいて決定する。本実施形態によれば、第１実施形態よりも精度良くロータ４０の回転数を維持しうる。

図６は、電動オイルポンプ１０を駆動するモータ部２０の制御装置７０に含まれる制御部７３が行うロータ４０の駆動信号の調整プロセスを示すフローチャートである。また、図７は、図６のフローチャートでモータ部２０を制御しているときに制御部７３がＰＷＭ制御で変化させるロータの駆動信号のデューティ比を示すグラフである。横軸を時間、縦軸をデューティ比としている。

工程Ｓ２００で制御部７３は、検出部７１から位置信号を受信する。工程Ｓ２１０で制御部７３は、ロータ４０の所定の回転数から算出部が算出した周期に基づいた位置信号を受信する時間間隔Ｔが経過するまでに次の位置信号を受信したか否かを判断する。

工程Ｓ２１０で制御部７３が次の位置信号を受信しなかったと判断した場合に、工程Ｓ２２０で制御部７３はデューティ比を図７に示す第１のデューティ比から上昇させる。工程Ｓ２３０で制御部７３は、位置信号を受信した時に上昇させたデューティ比を第１のデューティ比に戻す。

工程Ｓ２１０で制御部７３が次の位置信号を受信したと判断した場合に、工程Ｓ２２１で制御部７３はデューティ比を第１のデューティ比に維持する。工程Ｓ２３０または工程Ｓ２２１の後、工程Ｓ２１０に戻り、フローが繰り返される。ロータの所定の回転数は、電動オイルポンプ１０の未使用時にコギングトルクの影響でロータ４０の回転が停止しない回転数であって、電動オイルポンプ１０の使用時よりも低い回転数に設定される。本実施形態では、所定の回転数を１００ｒｐｍと設定する。

上記調整プロセスによれば、制御部７３は、所定の回転数から求めた周期からロータ４０の回転数が所定の回転数よりも低くなっているか否かを判断し、低くなっていると判断した場合にデューティ比を上昇させてコイルへ供給する電圧を高くする。これにより、制御装置７０は、コギングトルクまたは外部負荷の影響を受ける低速回転時に、コギングトルクまたは外部負荷に打ち勝つ回転力をロータ４０に与えることができる。

また、制御部７３がロータ４０の回転数が所定の回転数よりも低くなっていないと判断した場合は、制御部７３はデューティ比を上昇させることはない。これにより、ロータ４０の回転数を上げすぎることを防止することができる。また、制御部７３は、デューティ比を上昇させた後、次に位置信号を受信したときにデューティ比を元に戻す。これにより、ロータ４０の回転数を上げすぎることなく本実施形態の所定の回転数である１００ｒｐｍを維持することができる。

制御部は、図７に示す波形のようにデューティ比を調整することでロータ４０の回転数を上げすぎることなく低速回転を維持することができる。調整波形の特徴のうち、第１実施形態と異なる特徴は、変化波形のピーク値が一定でなく、制御部７３が位置信号を受信するタイミングが遅くなるほどピーク値が高くなる点である。

位置信号の受信タイミングが遅くなることは、ロータ４０の回転数がコギングトルク等の影響により徐々に小さくなっていることを意味する。つまり、受信タイミングが遅くなるほどデューティ比をより上昇させる必要がある。本実施形態では、制御部７３が位置信号を受信して、所定の周期で次の位置信号を受信しない場合に、次の位置信号を受信するまでデューティ比を上昇させていく。したがって、次の位置信号の受信タイミングが遅くなるほど、デューティ比が高くなる。これにより、制御部７３は、ロータの回転数の低下量に合わせてデューティ比を上昇させる制御を行いうる。

図８は、制御部７３によるデューティ比の調整波形とコギングトルクの周期との対応関係を示す図である。横軸は時間、縦軸はコギングトルクの大きさ、またはデューティ比の大きさを示す。

図８に示すように、コギングトルクは周期的に変化する。正のコギングトルクは、ロータ４０の回転を遅くする方向に働くコギングトルクを示し、負のコギングトルクは、ロータ４０の回転を速くする方向に働くコギングトルクを示す。正のコギングトルクがピークとなる時点において、制御部が位置信号を受信するタイミングが最も遅くなる。すなわち、ロータ４０の回転数が最も低下する。本実施形態では、ロータ４０の回転数の低下量に合わせてデューティ比を上昇させる制御を行いうる。したがって、図８に示すように、デューティ比の調整波形のピーク値が最も大きい時点は、正のコギングトルクがピークとなる時点と一致する。

一方、コギングトルクが負となる範囲では、デューティ比は変化しない。なお、デューティ比の調整波形のピーク値が最も大きい時点と、正のコギングトルクがピークとなる時点とは、完全に一致させる必要はない。調整波形のピーク値が複数ある場合に、複数のピーク値のうち最も大きい時点が、正のコギングトルクがピークとなる時点付近にあればよい。

本実施形態によっても、第１実施形態と同様にモータの低速回転を維持する制御装置を提供できる。さらに、予め低回転でポンプ部を駆動して高応答性を実現した電動オイルポンプを提供できる。

なお、モータの種類は上記実施形態のインナーロータ型に限らず、例えば、ステータ５０がロータ４０の径方向内側に位置するアウターロータ型モータとしてもよく、ステータ５０とロータ４０とがモータ軸方向に配置されたアキシャルギャップ型モータとしてもよい。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は、これらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

本出願は、２０１６年９月３０日に出願された日本出願特願２０１６－１９４６８６号に基づく優先権を主張し、当該日本出願に記載された全ての記載内容を援用するものである。

１０ 電動オイルポンプ
２０ モータ部
３０ ポンプ部
３３ ポンプ室
４０ ロータ
４４ ロータマグネット
５０ ステータ
５３ コイル
７０ 制御装置
７１ 検出部
７３ 制御部

Claims (20)

1. コイルを有するステータおよび永久磁石を有するロータを備えるモータを制御する制御装置であって、
   前記ロータの回転位置を所定の角度ごとに検出して、検出された回転位置を示す位置信号を出力する検出部と、
   前記検出部が出力した前記位置信号を受信し、受信した前記位置信号に基づいて、パルス幅変調方式により前記ロータの駆動信号のデューティ比を調整して前記ロータの回転を制御する制御部と、を有し、
   前記制御部は、前記位置信号を受信した時点から前記デューティ比を第１のデューティ比から上昇させて、次の位置信号を受信した時に前記上昇させたデューティ比を前記第１のデューティ比に戻し、
   前記デューティ比を前記第１のデューティ比から上昇させて前記上昇させたデューティ比を前記第１のデューティ比に戻すまでの前記デューティ比の変化波形は、前記デューティ比を前記第１のデューティ比から上昇させ始めた時よりも前記上昇させたデューティ比を前記第１のデューティ比に戻した時に近い時点において極大値を有することを特徴とする制御装置。
2. コイルを有するステータおよび永久磁石を有するロータを有するモータを制御する制御装置であって、
   前記ロータの回転位置を所定の角度ごとに検出して、検出された回転位置を示す位置信号を出力する検出部と、
   前記検出部が前記位置信号を出力する周期を前記ロータの所定の回転数に基づいて算出する算出部と、
   前記検出部が出力した前記位置信号を受信し、受信した前記位置信号に基づいて、パルス幅変調方式により前記ロータの駆動信号のデューティ比を調整して前記ロータの回転を制御する制御部と、を有し、
   前記制御部は、前記位置信号を受信してから、前記算出部により算出された周期に基づいた前記位置信号を受信する時間間隔が経過するまでに前記位置信号の次の位置信号を受信しなかった場合に、前記次の位置信号を受信するまで前記デューティ比を第１のデューティ比から上昇させて、前記次の位置信号を受信した時に前記上昇させたデューティ比を前記第１のデューティ比に戻し、
   前記デューティ比を前記第１のデューティ比から上昇させて前記上昇させたデューティ比を前記第１のデューティ比に戻すまでの前記デューティ比の変化波形は、前記デューティ比を前記第１のデューティ比から上昇させ始めた時よりも前記上昇させたデューティ比を前記第１のデューティ比に戻した時に近い時点において極大値を有することを特徴とする制御装置。
3. 前記制御部は、前記デューティ比を第１のデューティ比から徐々に上昇させることを特徴とする請求項１または２に記載の制御装置。
4. 前記制御部が前記デューティ比を前記第１のデューティ比から上昇させて前記上昇させたデューティ比を前記第１のデューティ比に戻すまでの前記デューティ比の変化波形は、前記位置信号を受信した時点から前記デューティ比を第１のデューティ比から徐々に上昇し、前記次の位置信号を受信した時に前記第１のデューティ比まで急下降することを特徴とする、請求項１または２に記載の制御装置。
5. 前記制御部による前記デューティ比の調整波形は、前記変化波形を複数含む、のこぎり波形であることを特徴とする請求項４に記載の制御装置。
6. 前記検出部は、磁気式センサを有することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の制御装置。
7. 前記磁気式センサは、ホール素子であることを特徴とする請求項６に記載の制御装置。
8. 前記ホール素子を有する前記検出部が出力する前記位置信号は、複数の信号からなる一組の位置信号であることを特徴とする請求項７に記載の制御装置。
9. 前記磁気式センサは、磁気抵抗素子であることを特徴とする請求項６に記載の制御装置。
10. 前記ロータが１回転する間に前記検出部が前記位置信号を出力する回数ｎは、前記磁気式センサの数に対して当該磁気式センサが検出する磁極数を乗じた値であることを特徴とする請求項６から９のいずれか１項に記載の制御装置。
11. 当該磁気式センサが検出する磁極数は、前記永久磁石の磁極数よりも大きいことを特徴とする請求項１０に記載の制御装置。
12. 前記回数ｎは、前記永久磁石の磁極数と前記ステータのティース数との最小公倍数以上であることを特徴とする請求項１０に記載の制御装置。
13. 前記検出部は、光学式エンコーダを有することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の制御装置。
14. 前記検出部は、レゾルバを有することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の制御装置。
15. 前記ロータが１回転する間に前記検出部が前記位置信号を出力する回数は、前記永久磁石の磁極数と前記ステータのティース数との最小公倍数以上であることを特徴とする請求項１２または１３に記載の制御装置。
16. コイルを有するステータおよび永久磁石を有するロータを備えるモータを制御する制御装置による前記モータの制御方法であって、
    前記制御装置が、
    前記ロータの回転位置を示す位置信号を受信し、
    前記位置信号を受信してから、所定の時間間隔が経過するまで、パルス幅変調方式により前記ロータの駆動信号のデューティ比を第１のデューティ比から上昇させ、
    前記所定の時間間隔が経過した時に前記上昇させたデューティ比をパルス幅変調方式により前記第１のデューティ比に戻し、
    前記デューティ比を第１のデューティ比から上昇させて前記上昇させたデューティ比を前記第１のデューティ比に戻すまでの前記デューティ比の変化波形を、前記デューティ比を前記第１のデューティ比から上昇させ始めた時よりも前記上昇させたデューティ比を前記第１のデューティ比に戻した時に近い時点において極大値とすることを特徴とする制御方法。
17. 前記制御装置が、
    前記位置信号を受信してから、前記所定の時間間隔において前記デューティ比を前記第１のデューティ比から徐々に上昇させ、
    前記所定の時間間隔が経過した時に、前記上昇させたデューティ比を前記第１のデューティ比まで急下降させることを特徴とする請求項１６に記載の制御方法
18. 請求項１から１５のいずれか１項に記載の制御装置または請求項１６または１７に記載の制御方法により制御されることを特徴とするモータ。
19. 請求項１８に記載のモータにより駆動されるポンプ部を有することを特徴とする電動オイルポンプ。
20. 前記ポンプ部は、内部の容積を変化させることでオイルの吸入と吐出を行う容積型ポンプであることを特徴とする請求項１９に記載の電動オイルポンプ。

Images