JP7406457B2 - 回転角度検出器付き電動機、回転角度検出器、および、回転角度検出方法 - Google Patents

Description

本発明は、回転角度検出器付き電動機、回転角度検出器、および、回転角度検出方法に関する。

従来、位置検出センサを用いずに電動機の回転角度を検出するために、電動機を流れる電流に含まれるリップル成分に基づいて電動機の回転量を取得する装置が知られている。この装置は、リップル成分と同じ周波数を有するパルス信号を生成し、そのパルス信号の数をカウントして電動機の回転量を取得する。そのため、電動機が一定の回転角速度で回転している場合にはある程度の精度で回転量を取得できる。しかし、電源をオフした後の惰性回転中等、リップル成分が小さくなる場合にはその回転量を高精度に取得することができない。

これに対し、下記特許文献１には、回転角度が所定の角度範囲内で最初に第１パルス信号が生成された場合に、回転角度を所定の角度範囲内の第１の角度に補正し、回転角度が所定の角度範囲内であっても、所定の角度範囲内で２番目以降に生成された第１パルス信号を無視することにより、直流整流子電動機の回転に関する情報をより高い信頼性で取得できるようにした技術が開示されている。

国際公開第２０１８／１９９１０４号

しかしながら、特許文献１に開示されている技術は、第１のパルス信号の発生タイミングに基づいて、第２のパルス信号を生成するため、第１のパルス信号の補正を行う所定の角度範囲内の処理を簡略化することが困難であった。

一実施形態に係る回転角度検出器付き電動機は、電動機と、電動機の回転角度を検出する回転角度検出器とを備え、電動機は、複数の整流子片からなる整流子を有し、回転角度検出器は、電動機の端子間電圧と電動機を流れる電流とに基づいて、回転角度を算出し、回転角度信号を出力する回転角度算出部と、電動機を流れる電流に含まれるリップル成分に基づいて第１パルス信号を生成する第１パルス信号生成部と、第１パルス信号と回転角度信号との双方の信号に基づいて回転角度を補正する演算部と、演算部の出力に基づいて電動機の回転に関する情報を算出する回転情報算出部と、を含み、演算部は、回転角度が所定の角度範囲内で最初に第１パルス信号が生成された場合に、回転角度を所定の角度範囲内の第１の角度に補正する指令を回転角度算出部に出力し、回転角度が所定の角度範囲内であっても、所定の角度範囲内で２番目以降に生成された第１パルス信号を無視し、回転角度が所定の角度範囲外のときに、電動機が所定角度だけ回転したことを表す第２パルス信号を生成する。

一実施形態によれば、第１のパルス信号の補正を行う所定の角度範囲内の処理を簡略化することができる。

一実施形態に係る回転角度検出器の構成例を示す概略図 一実施形態に係る電動機が備える整流子の概略図 一実施形態に係る回転角度検出器による第１パルス信号を生成するタイミングの一例を示す図 一実施形態に係る回転角度検出器による処理の手順（第１例）を示すフローチャート 一実施形態に係る回転角度検出器による第２パルス信号の生成例（第１例）を示す図 一実施形態に係る回転角度検出器による処理の手順（第２例）を示すフローチャート 一実施形態に係る回転角度検出器による第２パルス信号の生成例（第２例）を示す図

以下、図を参照し、一実施形態に係る回転角度検出器１００について説明する。図１は、一実施形態に係る回転角度検出器１００の構成例を示す概略図である。

回転角度検出器１００は、電動機１０の回転角度を検出する装置である。図１の例では、回転角度検出器１００は、電動機１０の端子間電圧Ｖと電動機１０を流れる電流Ｉｍとに基づいて電動機１０の回転角度を検出する。

電動機１０は、整流子を備えた直流整流子電動機である。電動機１０は、例えば、自動車のウィンドウの昇降、ドアミラーの角度の調整、空調装置における送風量の調整、ヘッドライトの光軸の調整等で使用される。

図２は、一実施形態に係る電動機１０が備える整流子２０の概略図である。図２に示すように、整流子２０は、スリット２０ｓによって互いに隔てられた８つの整流子片２０ａで構成されている。各整流子片２０ａの円弧の中心角であるスリット間角度（第２の角度θｃ）は約４５度である。

電動機１０は、４つのスイッチＳＷ１～ＳＷ４を介して電源に接続されている。そして、電動機１０は、スイッチＳＷ１とスイッチＳＷ３とが閉状態となったときに時計回りに順回転し、スイッチＳＷ２とスイッチＳＷ４とが閉状態となったときに反時計回りに逆回転するように構成されている。電源に接続されている図１の例では、順回転する電動機１０を流れる電流が正の値を有し、逆回転する電動機１０を流れる電流が負の値を有する。惰性回転中は、スイッチＳＷ２とスイッチＳＷ３とが閉状態となり、順回転する電動機１０を流れる電流は負の値を有し、逆回転する電動機１０を流れる電流は正の値を有する。本実施形態では、惰性回転中も回転を検出するために、電動機１０と電流検出部１０ｂは、閉ループ中に存在する。なお、本実施形態では、電動機１０は、電気抵抗値が十分大きいため、電動機１０の２つの端子を短絡しても、惰性で回転する。一方、電動機１０は、電気抵抗値が小さい場合には、電動機１０の２つの端子を短絡すると、急速に減速する。惰性回転中の電動機１０の減速を抑制するためには、抵抗器を通る閉ループを形成すればよい。

電圧検出部１０ａは、電動機１０の端子間電圧Ｖを検出する。電流検出部１０ｂは、電動機１０を流れる電流Ｉｍを検出する。

回転角度検出器１００は、主に、電圧フィルタ部３０、回転角速度算出部３１、回転角度算出部３２、電流フィルタ部３３、第１パルス信号生成部３４、第２パルス信号生成部３５、回転情報算出部３６等の要素を含む。各要素は、電気回路で構成されていてもよく、ソフトウェアで構成されていてもよい。

電圧フィルタ部３０は、電圧検出部１０ａが出力する端子間電圧Ｖの波形を滑らかにする。電圧フィルタ部３０は、例えば、回転角速度算出部３１が電動機１０の回転角速度を精度良く算出できるように端子間電圧Ｖの波形を滑らかにする。図１の例では、電圧フィルタ部３０は、ローパスフィルタであり、電圧検出部１０ａが出力する端子間電圧Ｖの波形のうちの高周波成分をノイズとして除去した端子間電圧Ｖ'を出力する。

回転角速度算出部３１は、電動機１０の端子間電圧Ｖ'と電動機１０を流れる電流Ｉｍとに基づいて電動機１０の回転角速度を算出する。図１の例では、回転角速度算出部３１は、式（１）に基づいて回転角速度ωを算出する。

Ｋｅは逆起電圧定数であり、Ｒｍは電動機１０の内部抵抗であり、Ｌｍは電動機１０のインダクタンスであり、ｄＩｍ／ｄｔは電流Ｉｍの一回微分である。電流Ｉｍの一回微分は、例えば、前回の電流Ｉｍの値と今回の電流Ｉｍの値との差である。

回転角速度算出部３１は、一定の制御周期毎に電動機１０の回転角速度ωを算出し、算出した回転角速度ωを回転角度算出部３２に対して出力する。

回転角度算出部３２は、電動機１０の回転角度を算出する。回転角度算出部３２は、式（２）に基づいて回転角度θを算出する。

回転角度算出部３２は、例えば、回転角速度算出部３１が一定の制御周期毎に出力する回転角速度ωを積算して回転角度θを算出し、算出した回転角度θに関する信号である回転角度信号を第２パルス信号生成部３５に対して出力する。

また、回転角度算出部３２は、第２パルス信号生成部３５からの同期指令に応じて回転角度θをゼロにリセットする。

電流フィルタ部３３は、電流検出部１０ｂが出力する電流Ｉｍに含まれる特定の周波数成分であるリップル成分Ｉｒを出力する。電流フィルタ部３３は、第１パルス信号生成部３４が電流Ｉｍのリップル成分Ｉｒを検出できるようにリップル成分Ｉｒの周波数を通すバンドパスフィルタで構成される。バンドパスフィルタで構成される電流フィルタ部３３は、電流検出部１０ｂが出力する電流Ｉｍの波形のうちのリップル成分Ｉｒ以外の周波数成分を除去する。本実施例で利用するリップル成分Ｉｒは、整流子片２０ａとブラシとの接触・分離に起因して生成される。そのため、リップル成分Ｉｒの１周期の間に電動機１０が回転する角度はスリット間角度に等しい。

第１パルス信号生成部３４は、電動機１０が一定の角度だけ回転したことを、リップル成分Ｉｒの波形から推定した信号を生成する。この信号は、リップル成分Ｉｒの周期に応じた信号である。一定の角度は、リップル成分Ｉｒの１周期に対応する角度でもよいし、半周期に対応する角度でもよい。この実施例では、電動機１０がスリット間角度（第２の角度θｃ）だけ回転する毎に、リップル成分Ｉｒの波形から推定した信号（第１パルス信号Ｐａ）を生成する。第１パルス信号生成部３４は、電流フィルタ部３３が出力するリップル成分Ｉｒの波形に基づいて第１パルス信号Ｐａを生成する。

第２パルス信号生成部３５は、「演算部」の一例である。第２パルス信号生成部３５は、回転角度算出部３２が出力する回転角度信号に基づいて、電動機１０がスリット間角度だけ回転したことを表す第２パルス信号Ｐｂを生成する。具体的には、第２パルス信号生成部３５は、電動機１０の回転角度θが、スリット間角度の範囲外の所定の角度（第５の角度θｆ）に達したとき、第２パルス信号Ｐｂを生成する。すなわち、第２パルス信号生成部３５は、第１パルス信号Ｐａによらずに、回転角度θが所定の角度（第５の角度θｆ）に達する毎に、第２パルス信号Ｐｂを生成することができる。第２パルス信号生成部３５は、生成された第２パルス信号Ｐｂを、回転情報算出部３６へ出力する。

また、第２パルス信号生成部３５は、電動機１０の回転方向を表す方向信号を、回転情報算出部３６へ出力する。例えば、第２パルス信号生成部３５は、回転方向が順回転方向であれば、回転角度θとして正の値を出力し、回転方向が逆回転方向であれば、回転角度θとして負の値を出力する。回転角度θは、電動機１０を流れる電流が正の値のときに正の値を有し、電動機１０を流れる電流が負の値のときに負の値を有する。但し、惰性回転中は、回転角度θは、電動機１０を流れる電流が負の値のときに正の値を有し、電動機１０を流れる電流が正の値のときに負の値を有する。

また、第２パルス信号生成部３５は、第１パルス信号Ｐａの発生タイミングに基づいて、回転角度θを補正することができる。例えば、第２パルス信号生成部３５は、第１パルス信号Ｐａが発生したときの回転角度θが、第３の角度θｕ以上第１の角度θｐ未満の場合、回転角度θを第１の角度θｐに補正することができる。また、例えば、第２パルス信号生成部３５は、第１パルス信号Ｐａが発生したときの回転角度θが、第１の角度θｐ以上第４の角度θｄ未満の場合、回転角度θを第１の角度θｐに補正することができる。なお、第２パルス信号生成部３５は、回転角度θを第１の角度θｐに補正する指令を、回転角度算出部３２へ出力することにより、回転角度θを第１の角度θｐに補正することができる。

回転情報算出部３６は、電動機１０の回転情報を算出する。電動機１０の回転情報は、例えば、基準回転位置からの回転量（回転角度）、基準回転位置からの回転数等を含む。電動機１０が自動車のウィンドウの昇降に使用される場合には、電動機１０の回転情報は、基準位置に対するウィンドウの上縁の相対位置、ウィンドウの開き量等に変換された値でもよい。また、ある期間における回転角速度ωの平均値、最大値、最小値、中間値等の統計値を含んでいてもよい。本実施形態では、回転情報算出部３６は、第２パルス信号生成部３５から出力される第２パルス信号Ｐｂに基づいて、電動機１０の回転情報を算出する。具体的には、回転情報算出部３６は、電動機１０の回転開始後に生成された第２パルス信号Ｐｂの数に第２の角度θｃを乗ずることで、電動機１０の回転開始後の回転量を算出する。その際、回転情報算出部３６は、第２パルス信号生成部３５が第２パルス信号Ｐｂと共に出力する方向信号に基づいて第２パルス信号Ｐｂの数をインクリメントするかデクリメントするかを決定する。

図３は、一実施形態に係る回転角度検出器１００による第１パルス信号Ｐａを生成するタイミングの一例を示す図である。第１パルス信号生成部３４は、リップル成分Ｉｒの１周期毎に第１パルス信号Ｐａを生成する。例えば、第１パルス信号生成部３４は、リップル成分Ｉｒが基準電流値Ｉｂを超える度に第１パルス信号Ｐａを生成する。図３Ａの例では、第１パルス信号生成部３４は、時刻ｔ１、ｔ２、ｔ３、・・・、ｔｎ等で第１パルス信号Ｐａを生成している。Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、・・・、Ｔｎ等は、リップル成分Ｉｒの周期を示し、θ１、θ２、θ３、・・・、θｎ等は、第１パルス信号生成部３４が第１パルス信号を生成したときの回転角度θを示す。回転角度θは、回転角度算出部３２が算出した値である。このように、第１パルス信号生成部３４は、典型的には、回転角度θがスリット間角度だけ増加する毎に第１パルス信号Ｐａを生成する。

但し、第１パルス信号生成部３４は、例えば、電動機１０の電源オフ後の惰性回転期間において電流Ｉｍ及びそのリップル成分Ｉｒが小さくなった場合、リップル成分Ｉｒを検出できずに、第１パルス信号Ｐａを生成できないことがある。また、第１パルス信号生成部３４は、例えば、電動機１０の電源オン直後に突入電流が発生した場合、その突入電流に応じて第１パルス信号Ｐａを誤って生成してしまうことがある。このような第１パルス信号Ｐａの生成漏れ又は誤生成は、回転角度検出器１００が出力する電動機１０の回転に関する情報（以下、「回転情報」とする。）の信頼性を低下させてしまう。

そこで、一実施形態に係る回転角度検出器１００は、第２パルス信号生成部３５により、第１パルス信号生成部３４の発生する第１パルス信号Ｐａによらずに、第２パルス信号Ｐｂを生成することで、電動機１０の回転角度を表す信号をより高精度に生成できるようにしている。

（回転角度検出器１００による処理の第１例）
図４は、一実施形態に係る回転角度検出器１００による処理の手順（第１例）を示すフローチャートである。回転角度検出器１００は、電動機１０の駆動中に、図４に示す一連の処理を実行する。

まず、回転角速度算出部３１が、端子間電圧Ｖ'および電流Ｉｍを取得する（ステップＳ４０１）。回転角速度算出部３１は、電圧フィルタ部３０が出力する端子間電圧Ｖ'と、電流検出部１０ｂが出力する電流Ｉｍとを、所定の制御周期毎に取得する。

次に、回転角速度算出部３１および回転角度算出部３２が、回転角速度ωおよび回転角度θを算出する（ステップＳ４０２）。具体的には、回転角速度算出部３１は、端子間電圧Ｖ'と電流Ｉｍとを式（１）に代入することにより、回転角速度ωを所定の制御周期毎に算出する。回転角度算出部３２は、制御周期毎に算出される回転角速度ωを積算することにより、回転角度θを算出する。

次に、回転角度検出器１００は、回転角度θが第３の角度θｕ未満であるか否かを判定する（ステップＳ４０３）。

ステップＳ４０３において、回転角度θが第３の角度θｕ未満であると判定された場合（ステップＳ４０３：Ｙｅｓ）、回転角度検出器１００は、ステップＳ４１６へ処理を進める。

一方、ステップＳ４０３において、回転角度θが第３の角度θｕ未満ではないと判定された場合（ステップＳ４０３：Ｎｏ）、回転角度検出器１００は、回転角度θが第１の角度θｐ未満であるか否かを判定する（ステップＳ４０４）。

ステップＳ４０４において、回転角度θが第１の角度θｐ未満であると判定された場合（ステップＳ４０４：Ｙｅｓ）、回転角度検出器１００は、第１パルス信号Ｐａが発生したか否かを判断する（ステップＳ４０５）。そして、ステップＳ４０５において、第１パルス信号Ｐａが発生したと判断された場合（ステップＳ４０５：Ｙｅｓ）、第２パルス信号生成部３５が、回転角度θを第１の角度θｐに補正し、フラグＲに「True」を代入する（ステップＳ４０６）。フラグＲは、回転角度θの補正を行ったか否かを表す。その後、回転角度検出器１００は、ステップＳ４１６へ処理を進める。一方、ステップＳ４０５において、第１パルス信号Ｐａが発生していないと判断された場合（ステップＳ４０５：Ｎｏ）、回転角度検出器１００は、ステップＳ４１６へ処理を進める。

一方、ステップＳ４０４において、回転角度θが第１の角度θｐ未満ではないと判定された場合（ステップＳ４０４：Ｎｏ）、回転角度検出器１００は、回転角度θが第４の角度θｄ未満であるか否かを判定する（ステップＳ４０７）。

ステップＳ４０７において、回転角度θが第４の角度θｄ未満であると判断された場合（ステップＳ４０７：Ｙｅｓ）、回転角度検出器１００は、フラグＲが「True」であるか否かを判断する（ステップＳ４０８）。ステップＳ４０８において、フラグＲが「True」であると判断された場合（ステップＳ４０８：Ｙｅｓ）、回転角度検出器１００は、ステップＳ４１６へ処理を進める。一方、ステップＳ４０８において、フラグＲが「True」ではないと判断された場合（ステップＳ４０８：Ｎｏ）、回転角度検出器１００は、第１パルス信号Ｐａが発生したか否かを判断する（ステップＳ４０９）。そして、ステップＳ４０９において、第１パルス信号Ｐａが発生したと判断された場合（ステップＳ４０９：Ｙｅｓ）、第２パルス信号生成部３５が、回転角度θを第１の角度θｐに補正し、フラグＲに「True」を代入する（ステップＳ４１０）。その後、回転角度検出器１００は、ステップＳ４１６へ処理を進める。一方、ステップＳ４０９において、第１パルス信号Ｐａが発生していないと判断された場合（ステップＳ４０９：Ｎｏ）、回転角度検出器１００は、ステップＳ４１６へ処理を進める。

一方、ステップＳ４０７において、回転角度θが第４の角度θｄ未満ではないと判断された場合（ステップＳ４０７：Ｎｏ）、回転角度検出器１００は、回転角度θが第５の角度θｆ未満であるか否かを判定する（ステップＳ４１１）。

ステップＳ４１１において、回転角度θが第５の角度θｆ未満であると判断された場合（ステップＳ４１１：Ｙｅｓ）、回転角度検出器１００は、ステップＳ４１６へ処理を進める。

一方、ステップＳ４１１において、回転角度θが第５の角度θｆ未満ではないと判断された場合（ステップＳ４１１：Ｎｏ）、回転角度検出器１００は、フラグＧが「True」であるか否かを判断する（ステップＳ４１２）。フラグＧは、第２パルス信号Ｐｂが発生したか否かを表す。ステップＳ４１２において、フラグＧが「True」であると判断された場合（ステップＳ４１２：Ｙｅｓ）、第２パルス信号生成部３５が、第２パルス信号Ｐｂを生成し、フラグＧに「True」を代入する（ステップＳ４１３）。そして、回転角度検出器１００は、ステップＳ４１４へ処理を進める。ステップＳ４１２において、フラグＧが「True」ではないと判断された場合（ステップＳ４１２：Ｎｏ）、回転角度検出器１００は、ステップＳ４１４へ処理を進める。

ステップＳ４１４では、回転角度検出器１００は、回転角度θが第２の角度θｃ未満であるか否かを判断する。ステップＳ４１４において、回転角度θが第２の角度θｃ未満であると判断された場合（ステップＳ４１４：Ｙｅｓ）、回転角度検出器１００は、ステップＳ４１６へ処理を進める。一方、ステップＳ４１４において、回転角度θが第２の角度θｃ未満ではないと判断された場合（ステップＳ４１４：Ｎｏ）、回転角度検出器１００は、ステップＳ４１６へ処理を進める。第２パルス信号生成部３５が、回転角度θを０に補正し、フラグＲに「False」を代入し、フラグＧに「False」を代入する（ステップＳ４１５）。その後、回転角度検出器１００は、ステップＳ４１６へ処理を進める。

ステップＳ４１６では、回転情報算出部３６が、電動機１０の回転量を算出する。例えば、回転情報算出部３６は、電動機１０の回転開始後に生成された第２パルス信号Ｐｂの数に第２の角度θｃを乗ずることで、電動機１０の回転開始後の回転量を算出する。

その後、回転角度検出器１００は、回転角速度ωが０であるか否かを判断する（ステップＳ４１７）。ステップＳ４１７において、回転角速度ωが０であると判断された場合（ステップＳ４１７：Ｙｅｓ）、回転角度検出器１００は、図４に示す一連の処理を終了する。一方、ステップＳ４１７において、回転角速度ωが０ではないと判断された場合（ステップＳ４１７：Ｎｏ）、回転角度検出器１００は、ステップＳ４０１へ処理を戻す。

図５は、一実施形態に係る回転角度検出器１００による第２パルス信号Ｐｂの生成例（第１例）を示す図である。図５は、回転角度検出器１００が図４に示す一連の処理を実行したときの、第２パルス信号Ｐｂの生成例を示す図である。

なお、図５に示す例において、「所定の角度範囲」は、第３の角度θｕ以上第４の角度θｄ未満である。すなわち、第３の角度θｕは、「所定の角度範囲」の開始角度であり、第４の角度θｄは、「所定の角度範囲」の終了角度である。また、図５に示す例において、第２の角度θｃは、電動機１０のスリット間角度（すなわち、リップル成分Ｉｒの１周期の角度）に等しい。また、図５に示す例において、第５の角度θｆは、第２パルス信号生成部３５によって第２パルス信号Ｐｂを生成する角度である。また、図５に示す例において、第１の角度θｐは、第２パルス信号生成部３５によって回転角度θの補正する角度である。

図５に示す例では、時刻ｔ１において、第１パルス信号生成部３４によって第１パルス信号Ｐａが発生されている。このとき、回転角度θは、第３の角度θｕ未満である。このため、時刻ｔ１において、第２パルス信号生成部３５は、回転角度θの補正を行わず、且つ、第２パルス信号Ｐｂを生成しない。

また、図５に示す例では、時刻ｔ２において、第１パルス信号生成部３４によって第１パルス信号Ｐａが発生されている。このとき、回転角度θは、第３の角度θｕ以上、第１の角度θｐ未満である。このため、時刻ｔ２において、第２パルス信号生成部３５は、回転角度θを第１の角度θｐに補正し、且つ、第２パルス信号Ｐｂを生成しない。

また、図５に示す例では、時刻ｔ３，８において、第１パルス信号生成部３４によって第１パルス信号Ｐａが発生されている。このとき、回転角度θは、第４の角度θｄ以上、第５の角度θｆ未満である。このため、時刻ｔ３，８において、第２パルス信号生成部３５は、回転角度θを補正せず、且つ、第２パルス信号Ｐｂを生成しない。

また、図５に示す例では、時刻ｔ４，ｔ７，ｔ９において、回転角度θが、第５の角度θｆに達している。このため、時刻ｔ４，ｔ７，ｔ９において、第２パルス信号生成部３５は、回転角度θを補正せず、且つ、第２パルス信号Ｐｂを生成する。

また、図５に示す例では、時刻ｔ５において、第１パルス信号生成部３４によって第１パルス信号Ｐａが発生されている。このとき、回転角度θは、第１の角度θｐ以上、第４の角度θｄ未満である。このため、時刻ｔ５において、第２パルス信号生成部３５は、回転角度θを第１の角度θｐに補正し、且つ、第２パルス信号Ｐｂを生成しない。

また、図５に示す例では、時刻ｔ６において、第１パルス信号生成部３４によって第１パルス信号Ｐａが発生されている。このとき、回転角度θは、第１の角度θｐ以上、第４の角度θｄ未満である。但し、このとき、時刻ｔ５での回転角度θの補正により、フラグＲは「True」である。このため、時刻ｔ６において、第２パルス信号生成部３５は、回転角度θを補正せず、且つ、第２パルス信号Ｐｂを生成しない。

以上説明したように、一実施形態に係る回転角度検出器１００は、図４に示す一連の処理を実行することにより、第２パルス信号生成部３５によって、第１パルス信号Ｐａの発生タイミングによらずに、第２パルス信号Ｐｂを生成することができる。

このため、例えば、一実施形態に係る回転角度検出器１００は、電動機１０の電源オフ後の惰性回転期間において電流Ｉｍ及びそのリップル成分Ｉｒが小さくなり、第１パルス信号生成部３４がリップル成分Ｉｒの波形に基づいて第１パルス信号Ｐａを生成できない場合であっても、第２パルス信号Ｐｂを生成できる。

また、例えば、一実施形態に係る回転角度検出器１００は、電動機１０の電源オン直後に突入電流が発生し、第１パルス信号生成部３４がその突入電流に応じて第１パルス信号Ｐａを誤って生成してしまった場合であっても、その第１パルス信号Ｐａに対応する第２パルス信号Ｐｂを生成しない。すなわち、その第１パルス信号Ｐａによる影響を排除できる。

また、例えば、一実施形態に係る回転角度検出器１００は、第１パルス信号生成部３４がノイズ等の影響により第１パルス信号Ｐａを誤って生成してしまった場合であっても、その第１パルス信号Ｐａに対応する第２パルス信号Ｐｂを生成することはない。

そのため、一実施形態に係る回転角度検出器１００は、第２パルス信号Ｐｂに基づいて電動機１０の回転情報を算出することで、電動機１０の回転情報の信頼性を向上させることができる。

また、一実施形態に係る回転角度検出器１００は、図４に示す一連の処理を実行することにより、第２パルス信号生成部３５によって、第１パルス信号Ｐａの発生タイミングに基づいて、回転角度θを所定角度（第１の角度θｐ）に補正することができる。これにより、一実施形態に係る回転角度検出器１００は、回転角度θの誤差の累積を抑制することができ、したがって、電動機１０の回転数にかかわらず、回転角度θの誤差を一定範囲内に抑制することができる。

また、一実施形態に係る回転角度検出器１００は、図４に示す一連の処理を実行することにより、フラグＲおよびフラグＧによって、第１パルス信号Ｐａの補正および第２パルス信号Ｐｂの生成が行われたか否かを判定するため、第１パルス信号Ｐａの補正および第２パルス信号Ｐｂの生成が二重に行われることを防止することができる。

また、一実施形態に係る回転角度検出器１００は、図４に示す一連の処理を実行することにより、「所定の角度範囲」の範囲外で第２パルス信号Ｐｂを生成できるため、第１パルス信号Ｐａの補正を行う「所定の角度範囲」の範囲内の処理を簡略化することができる。

（回転角度検出器１００による処理の第２例）
図６は、一実施形態に係る回転角度検出器１００による処理の手順（第２例）を示すフローチャートである。回転角度検出器１００は、電動機１０の駆動中に、図６に示す一連の処理を実行する。

まず、回転角速度算出部３１が、端子間電圧Ｖ'および電流Ｉｍを取得する（ステップＳ６０１）。回転角速度算出部３１は、電圧フィルタ部３０が出力する端子間電圧Ｖ'と、電流検出部１０ｂが出力する電流Ｉｍとを、所定の制御周期毎に取得する。

次に、回転角速度算出部３１および回転角度算出部３２が、回転角速度ωおよび回転角度θを算出する（ステップＳ６０２）。具体的には、回転角速度算出部３１は、端子間電圧Ｖ'と電流Ｉｍとを式（１）に代入することにより、回転角速度ωを所定の制御周期毎に算出する。回転角度算出部３２は、制御周期毎に算出される回転角速度ωを積算することにより、回転角度θを算出する。

次に、回転角度検出器１００は、回転角度θが第２の角度θｃ未満であるか否かを判断する（ステップＳ６０３）。

ステップＳ６０３において、回転角度θが第２の角度θｃ未満ではないと判断された場合（ステップＳ６０３：Ｎｏ）、第２パルス信号生成部３５が、回転角度θを０に初期化し、フラグＧに「False」を代入する（ステップＳ６１０）。そして、回転角度検出器１００は、ステップＳ６１６へ処理を進める。

一方、ステップＳ６０３において、回転角度θが第２の角度θｃ未満であると判断された場合（ステップＳ６０３：Ｙｅｓ）、回転角度検出器１００は、第１パルス信号Ｐａが発生したか否かを判断する（ステップＳ６０４）。ステップＳ６０４において、第１パルス信号Ｐａが発生したと判断された場合（ステップＳ６０４：Ｙｅｓ）、回転角度検出器１００は、ステップＳ６０５へ処理を進める。一方、ステップＳ６０４において、第１パルス信号Ｐａが発生していないと判断された場合（ステップＳ６０４：Ｎｏ）、回転角度検出器１００は、ステップＳ６１１へ処理を進める。

ステップＳ６０５では、回転角度検出器１００は、回転角度θが第３の角度θｕ未満であるか否かを判定する。

ステップＳ６０５において、回転角度θが第３の角度θｕ未満ではないと判定された場合（ステップＳ６０５：Ｎｏ）、回転角度検出器１００は、フラグＲに「True」を代入する（ステップＳ６０６）。そして、第２パルス信号生成部３５が、回転角度θを０に初期化し、フラグＧに「False」を代入する（ステップＳ６１０）。その後、回転角度検出器１００は、ステップＳ６１６へ処理を進める。

一方、ステップＳ６０５において、回転角度θが第３の角度θｕ未満であると判定された場合（ステップＳ６０５：Ｙｅｓ）、回転角度検出器１００は、回転角度θが第４の角度θｄ未満であるか否かを判断する（ステップＳ６０７）。ステップＳ６０７において、回転角度θが第４の角度θｄ未満ではないと判断された場合（ステップＳ６０７：Ｎｏ）、回転角度検出器１００は、ステップＳ６１６へ処理を進める。一方、ステップＳ６０７において、回転角度θが第４の角度θｄ未満であると判断された場合（ステップＳ６０７：Ｙｅｓ）、回転角度検出器１００は、フラグＲが「False」であるか否かを判断する（ステップＳ６０８）。

ステップＳ６０８において、フラグＲが「False」ではないと判断された場合（ステップＳ６０８：Ｎｏ）、回転角度検出器１００は、ステップＳ６１６へ処理を進める。一方、ステップＳ６０８において、フラグＲが「False」であると判断された場合（ステップＳ６０８：Ｙｅｓ）、回転角度検出器１００は、フラグＲに「True」を代入する（ステップＳ６００）。そして、第２パルス信号生成部３５が、回転角度θを０に初期化し、フラグＧに「False」を代入する（ステップＳ６１０）。その後、回転角度検出器１００は、ステップＳ６１６へ処理を進める。

ステップＳ６１１では、回転角度検出器１００は、回転角度θが第３の角度θｕ未満であるか否かを判定する。

ステップＳ６１１において、回転角度θが第３の角度θｕ未満ではないと判定された場合（ステップＳ６１１：Ｎｏ）、回転角度検出器１００は、ステップＳ６１６へ処理を進める。

一方、ステップＳ６１１において、回転角度θが第３の角度θｕ未満であると判定された場合（ステップＳ６１１：Ｎｏ）、回転角度検出器１００は、回転角度θが第４の角度θｄ未満であるか否かを判断する（ステップＳ６１２）。

ステップＳ６１２において、回転角度θが第４の角度θｄ未満であると判断された場合（ステップＳ６１２：Ｙｅｓ）、回転角度検出器１００は、ステップＳ６１６へ処理を進める。

一方、ステップＳ６１２において、回転角度θが第４の角度θｄ未満ではないと判断された場合（ステップＳ６１２：Ｎｏ）、回転角度検出器１００は、フラグＧが「False」であるか否かを判断する（ステップＳ６１３）。

ステップＳ６１３において、フラグＧが「False」ではないと判断された場合（ステップＳ６１３：Ｎｏ）、回転角度検出器１００は、ステップＳ６１６へ処理を進める。

一方、ステップＳ６１３において、フラグＧが「False」であると判断された場合（ステップＳ６１３：Ｙｅｓ）、第２パルス信号生成部３５が、第２パルス信号Ｐｂを生成する（ステップＳ６１４）。そして、回転角度検出器１００は、フラグＲに「True」を代入し、フラグＧに「True」を代入する（ステップＳ６１５）。その後、回転角度検出器１００は、ステップＳ６１６へ処理を進める。

ステップＳ６１６では、回転情報算出部３６が、電動機１０の回転量を算出する。例えば、回転情報算出部３６は、電動機１０の回転開始後に生成された第２パルス信号Ｐｂの数に第２の角度θｃを乗ずることで、電動機１０の回転開始後の回転量を算出する。

その後、回転角度検出器１００は、回転角速度ωが０であるか否かを判断する（ステップＳ６１７）。ステップＳ６１７において、回転角速度ωが０であると判断された場合（ステップＳ６１７：Ｙｅｓ）、回転角度検出器１００は、図６に示す一連の処理を終了する。一方、ステップＳ６１７において、回転角速度ωが０ではないと判断された場合（ステップＳ６１７：Ｎｏ）、回転角度検出器１００は、ステップＳ６０１へ処理を戻す。

図７は、一実施形態に係る回転角度検出器１００による第２パルス信号Ｐｂの生成例（第２例）を示す図である。図７は、回転角度検出器１００が図６に示す一連の処理を実行したときの、第２パルス信号Ｐｂの生成例を示す図である。

なお、図７に示す例において、「所定の角度範囲」は、第３の角度θｕ以上第４の角度θｄ未満であり、０度を含んでいる。すなわち、第３の角度θｕは、「所定の角度範囲」の開始角度であり、第４の角度θｄは、「所定の角度範囲」の終了角度である。また、図７に示す例において、第２の角度θｃは、電動機１０のスリット間角度（すなわち、リップル成分Ｉｒの１周期の角度）に等しい。また、図７に示す例において、第５の角度θｆは、第２パルス信号生成部３５によって第２パルス信号Ｐｂを生成する角度である。但し、図７に示す例において、第５の角度θｆは、第４の角度θｄと等しい。また、図７に示す例において、第１の角度θｐは、第２パルス信号生成部３５によって回転角度θを補正する角度である。但し、図７に示す例において、第１の角度θｐは、０度である。

図７に示す例では、時刻ｔ１，ｔ３，ｔ５，ｔ７において、回転角度θが、第４の角度θｄおよび第５の角度θｆ（すなわち、「所定の角度範囲」の終了角度）となっている。このため、時刻ｔ１において、第２パルス信号生成部３５は、第２パルス信号Ｐｂを生成する。

また、図７に示す例では、時刻ｔ２において、第１パルス信号生成部３４によって第１パルス信号Ｐａが発生されている。このとき、回転角度θは、０度である。このため、時刻ｔ２において、第２パルス信号生成部３５は、回転角度θを補正しない。

また、図７に示す例では、時刻ｔ４において、第１パルス信号生成部３４によって第１パルス信号Ｐａが発生されている。このとき、回転角度θは、第１の角度θｐ以上第４の角度θｄ未満（すなわち、「所定の角度範囲」の範囲内）である。このため、時刻ｔ４において、第２パルス信号生成部３５は、回転角度θを第１の角度θｐ（０度）に補正する。

また、図７に示す例では、時刻ｔ６において、第１パルス信号生成部３４によって第１パルス信号Ｐａが発生されている。このとき、回転角度θは、第４の角度θｄおよび第５の角度θｆ以上、第３の角度θｕ未満（すなわち、「所定の角度範囲」の範囲外）である。このため、時刻ｔ６において、第２パルス信号生成部３５は、回転角度θを補正しない。

以上説明したように、一実施形態に係る回転角度検出器１００は、図６に示す一連の処理を実行することにより、第２パルス信号生成部３５によって、第１パルス信号Ｐａの発生タイミングによらずに、第２パルス信号Ｐｂを生成することができる。

そのため、一実施形態に係る回転角度検出器１００は、第２パルス信号Ｐｂに基づいて電動機１０の回転情報を算出することで、電動機１０の回転情報の信頼性を向上させることができる。

また、一実施形態に係る回転角度検出器１００は、図６に示す一連の処理を実行することにより、第２パルス信号生成部３５によって、第１パルス信号Ｐａの発生タイミングに基づいて、回転角度θを所定角度（第１の角度θｐ（０度））に補正することができる。これにより、一実施形態に係る回転角度検出器１００は、回転角度θの誤差の累積を抑制することができ、したがって、電動機１０の回転数にかかわらず、回転角度θの誤差を一定範囲内に抑制することができる。

また、一実施形態に係る回転角度検出器１００は、図６に示す一連の処理を実行することにより、フラグＲおよびフラグＧによって、第１パルス信号Ｐａの補正および第２パルス信号Ｐｂの生成が行われたか否かを判定するため、第１パルス信号Ｐａの補正および第２パルス信号Ｐｂの生成が二重に行われることを防止することができる。

また、一実施形態に係る回転角度検出器１００は、図６に示す一連の処理を実行することにより、「所定の角度範囲」の範囲外で第２パルス信号Ｐｂを生成できるため、第１パルス信号Ｐａの補正を行う「所定の角度範囲」の範囲内の処理を簡略化することができる。

以上、本発明の一実施形態について詳述したが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形又は変更が可能である。

１０ 電動機
１０ａ 電圧検出部
１０ｂ 電流検出部
２０ 整流子
２０ａ 整流子片
２０ｓ スリット
３０ 電圧フィルタ部
３１ 回転角速度算出部
３２ 回転角度算出部
３３ 電流フィルタ部
３４ 第１パルス信号生成部
３５ 第２パルス信号生成部
３６ 回転情報算出部
１００ 回転角度検出器
Ｐａ 第１パルス信号
Ｐｂ 第２パルス信号
ＳＷ１～ＳＷ４ スイッチ

Claims (5)

1. 電動機と、
   前記電動機の回転角度を検出する回転角度検出器とを備え、
   前記電動機は、複数の整流子片からなる整流子を有し、
   前記回転角度検出器は、
   前記電動機の端子間電圧と前記電動機を流れる電流とに基づいて、前記回転角度を算出し、回転角度信号を出力する回転角度算出部と、
   前記電動機を流れる電流に含まれるリップル成分に基づいて第１パルス信号を生成する第１パルス信号生成部と、
   前記第１パルス信号と前記回転角度信号との双方の信号に基づいて前記回転角度を補正する演算部と、
   前記演算部の出力に基づいて前記電動機の回転に関する情報を算出する回転情報算出部と、を含み、
   前記演算部は、
   前記回転角度が所定の角度範囲内で最初に前記第１パルス信号が生成された場合に、前記回転角度を前記所定の角度範囲内の第１の角度に補正する指令を前記回転角度算出部に出力し、
   前記回転角度が前記所定の角度範囲内であっても、前記所定の角度範囲内で２番目以降に生成された前記第１パルス信号を無視し、
   前記回転角度が前記所定の角度範囲外のときに、前記電動機が所定角度だけ回転したことを表す第２パルス信号を生成する
   ことを特徴とする回転角度検出器付き電動機。
2. 前記演算部は、前記回転角度が前記所定の角度範囲外になった直後に、前記第２パルス信号を生成する
   ことを特徴とする請求項１に記載の回転角度検出器付き電動機。
3. 前記演算部は、前記回転角度が前記所定の角度範囲外において、所定のフラグが生成済みを表す場合、前記第２パルス信号を生成せず、前記所定のフラグが未生成を表す場合、前記第２パルス信号を生成し、前記所定のフラグに生成済みを設定する
   ことを特徴とする請求項２に記載の回転角度検出器付き電動機。
4. 整流子を備えた電動機の回転角度を検出する回転角度検出器であって、
   前記電動機の端子間電圧と前記電動機を流れる電流とに基づいて、前記回転角度を算出し、回転角度信号を出力する回転角度算出部と、
   前記電動機を流れる電流に含まれるリップル成分に基づいて第１パルス信号を生成する第１パルス信号生成部と、
   前記第１パルス信号と前記回転角度信号との双方の信号に基づいて前記回転角度を補正する演算部と、
   前記演算部の出力に基づいて前記電動機の回転に関する情報を算出する回転情報算出部と、を含み、
   前記演算部は、
   前記回転角度が所定の角度範囲内で最初に前記第１パルス信号が生成された場合に、前記回転角度を前記所定の角度範囲内の第１の角度に補正する指令を前記回転角度算出部に出力し、
   前記回転角度が前記所定の角度範囲内であっても、前記所定の角度範囲内で２番目以降に生成された前記第１パルス信号を無視し、
   前記回転角度が前記所定の角度範囲外のときに、前記電動機が所定角度だけ回転したことを表す第２パルス信号を生成する
   ことを特徴とする回転角度検出器。
5. 整流子を備えた電動機の回転角度を検出する回転角度検出方法であって、
   回転角度算出部によって、前記電動機の端子間電圧と前記電動機を流れる電流とに基づいて前記回転角度を算出するステップと、
   前記電動機を流れる電流に含まれるリップル成分に基づいて第１パルス信号を生成するステップと、
   前記第１パルス信号と算出された前記回転角度とに基づいて前記電動機がリップル成分の周期に応じた第１の角度だけ回転したことを表す第２パルス信号を生成するステップと、
   前記第２パルス信号に基づいて前記回転角度を算出するステップと、を含み、
   前記第２パルス信号を生成するステップでは、
   前記回転角度が所定の角度範囲内で最初に前記第１パルス信号が生成された場合に、前記回転角度を前記所定の角度範囲内の第１の角度に補正する指令を前記回転角度算出部に出力し、
   前記回転角度が前記所定の角度範囲内であっても、前記所定の角度範囲内で２番目以降に生成された前記第１パルス信号を無視し、
   前記回転角度が前記所定の角度範囲外のときに、前記電動機が所定角度だけ回転したことを表す第２パルス信号を生成する
   ことを特徴とする回転角度検出方法。

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