JP7463635B2 - 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回転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、位置信号を受信した時間間隔に基づいてロータの実回転数を算出する第１の算出部と、第１の算出部が位置信号の次の位置信号を受信したと仮定し、第１の算出部が位置信号を受信した時点と、次の位置信号を実際に受信する時点と、の間において、次の位置信号を受信したと仮定する仮の時点を有し、位置信号を受信した時点と、仮の時点と、の間の時間間隔に基づいてロータの推定回転数を算出する第２の算出部と、第１の算出部が位置信号を受信してから次の位置信号を実際に受信するまでの間に、第１の算出部が位置信号を受信した時と当該位置信号の前の位置信号を受信した時との間の時間間隔に基づいて算出したロータの実回転数、第２の算出部が算出した推定回転数、およびロータの所定の回転数を比較する比較部と、実回転数または推定回転数からコイルへ印加する電圧を調整する制御信号を算出し、算出した制御信号に基づいてコイルへ印加する電圧を制御する制御部と、を有し、制御部は、比較部による比較の結果、推定回転数が所定の回転数以下となる時点で、推定回転数から算出されたコイルへ印加する電圧を増加させる制御信号に基づいてコイルへ印加する電圧を増加させ、推定回転数が所定の回転数よりも高い時点において、実回転数が所定の回転数よりも低い場合には、実回転数から算出されたコイルへ印加する電圧を増加させる制御信号に基づいてコイルへ印加する電圧を増加させ、推定回転数が所定の回転数よりも高い時点において、実回転数が所定の回転数よりも高い場合には、実回転数から算出されたコイルへ印加する電圧を減少させる制御信号に基づいてコイルへ印加する電圧を減少させることを特徴とする。

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。 実回転数が所定の回転数よりも低い場合における、実回転数、推定回転数および所定の回転数の関係を示すグラフである。 実回転数が所定の回転数よりも高い場合における、実回転数、推定回転数および所定の回転数の関係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。 実回転数が所定の回転数よりも低い場合における、実回転数、推定回転数および所定の回転数の関係を示すグラフである。 実回転数が所定の回転数よりも高い場合における、実回転数、推定回転数および所定の回転数の関係を示すグラフである。

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。
（第１実施形態）

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を含むポンプコネクタ部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。ポンプコネクタ部３２ｂは、軸方向に延びる円筒状である。ポンプコネクタ部３２ｂは、軸方向両端に開口する吐出口３２ｄを有する。ポンプコネクタ部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、第１の算出部７３、第２の算出部７４、比較部７５および制御部７６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第１の算出部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。

第１の算出部７３は、検出部７１が出力した位置信号を受信し、位置信号を受信した時間間隔に基づいてロータ４０の実回転数を算出する。第２の算出部７４は、第１の算出部７３が第１の位置信号を受信したあとに次の位置信号（第２の位置信号）を受信したと仮定し、第１の算出部７３が第１の位置信号を受信した時点（第１の時点）と、第１の算出部７３が実際に第２の位置信号を受信する時点（第２の時点）と、の間において、仮の時点（第３の時点）を設定する。そして、第２の算出部７４は、第１の算出部７３が第１の位置信号を受信した時点と、仮の時点との間の時間間隔に基づいてロータ４０の推定回転数を算出する。第２の算出部７４は、第１の算出部７３が第１の位置信号を受信してから第１の算出部７３が実際に第２の位置信号を受信するまでの間において、所定の時間間隔で推定回転数を算出してもよく、時間間隔なしに連続して推定回転数を算出してもよい。

比較部７５は、第１の算出部７３から、第１の算出部７３が第１の位置信号を受信した時と第１の位置信号の前の位置信号を受信した時との間の時間間隔に基づいて算出したロータ４０の実回転数を得る。さらに、比較部７５は、第２の算出部７４が算出した推定回転数、およびロータ４０の所定の回転数を得て、第１の算出部７３が第１の位置信号を受信してから第２の位置信号を実際に受信するまでの間に、実回転数、推定回転数および所定の回転数を比較する。

制御部７６は、例えば、演算部（コンピュータ等）および記憶部を有する。制御部７６は、実回転数または推定回転数からコイル５３へ印加する電圧を調整する制御信号を算出し、算出した制御信号に基づいてコイル５３へ印加する電圧を制御する。ここで、制御信号の算出は、ＰＩＤ制御方式で演算部により算出されうる。また、制御部７６は、算出した制御信号に基づいて、パルス幅変調方式（ＰＷＭ方式）によりロータ４０の駆動信号のデューティ比の調整を行う。

制御部７６は、調整後のロータ４０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７６からのロータ４０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。

ここで、ロータ４０の所定の回転数は比較部７５が保持していてもよく、制御部７６が有する記憶部が記憶していてもよい。所定の回転数が記憶部に記憶されている場合は、比較部７５が記憶部に記憶された所定の回転数を参照する。所定の回転数は、電動オイルポンプ未使用時にコギングトルクの影響でロータの回転が停止しない回転数であって、電動オイルポンプ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。

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７６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。図５は、実回転数が所定の回転数よりも低い場合における、実回転数、推定回転数および所定の回転数の関係を示すグラフである。図６は、実回転数が所定の回転数よりも高い場合における、実回転数、推定回転数および所定の回転数の関係を示すグラフである。図５及び図６において、横軸は時間、縦軸は回転数を示す。図４で示す制御信号を算出して電圧を調整する工程（Ｓ１４０、Ｓ１６０またはＳ１７０）を行うタイミングを含む時間幅を図５及び図６中に示す。

図４に示すフローチャートにおいて、工程Ｓ１００で第１の算出部７３は、ロータ４０の所定の回転角度ごとに検出されたロータ４０の回転位置を示す第１の位置信号を受信する。工程Ｓ１１０で第１の算出部７３は、第１の位置信号を受信した時点と、第１の位置信号の前の位置信号を受信した時点との時間間隔に基づいてロータ４０の実回転数を算出する。工程Ｓ１２０で第２の算出部７４は、第１の算出部７３が第１の位置信号を受信した時点と、第１の算出部７３が実際に次の位置信号（第２の位置信号）を受信する時点と、の間において、仮の時点を設定する。そして、第２の算出部７４は、第１の算出部７３が第１の位置信号を受信した時点と、仮の時点との間の時間間隔に基づいてロータ４０の推定回転数を算出する。工程Ｓ１３０で比較部７５は、第１の算出部７３が実際に第２の位置信号を受信する前に、工程Ｓ１１０で第１の算出部７３が算出した実回転数、工程Ｓ１２０で第２の算出部７４が算出した推定回転数および所定の回転数を比較する。

工程Ｓ１３０の比較部７５による比較では、推定回転数が所定の回転数以下であるか否かが判断される。比較部７５が、推定回転数が所定の回転数以下と判断した場合、工程Ｓ１４０で制御部７６が推定回転数からコイル５３へ印加する電圧を増加させる制御信号を算出し、算出した制御信号に基づいてコイル５３へ印加する電圧を増加させる。具体的には、制御部７６は、例えば、所定の回転数と実回転数との差からＰＩＤ制御方式で算出した結果に、所定の回転数と推定回転数との差に基づいた制御信号を加算することで制御信号を算出する。工程Ｓ１３０にて比較部７５が、推定回転数が所定の回転数よりも高いと判断した場合、工程Ｓ１５０に進む。

工程Ｓ１５０で比較部７５は、実回転数が所定の回転数以下であるか否かを判断する。比較部７５が、実回転数が所定の回転数以下であると判断した場合、工程Ｓ１６０で制御部７６が実回転数からコイル５３へ印加する電圧を増加させる制御信号を算出し、算出した制御信号に基づいてコイル５３へ印加する電圧を増加させる。工程Ｓ１５０で比較部７５が、実回転数が所定の回転数よりも高いと判断した場合、工程Ｓ１７０で制御部７６が実回転数からコイル５３へ印加する電圧を減少させる制御信号を算出し、算出した制御信号に基づいてコイル５３へ印加する電圧を減少させる。工程Ｓ１４０、工程Ｓ１６０または工程Ｓ１７０の後、工程Ｓ１００に戻り（第２の位置信号の受信）、フローが繰り返される。

上記調整プロセスによれば、第１の算出部７３が第２の位置信号を実際に受信するのを待たずに、推定回転数が所定の回転数以下となった時点において、制御部７６が推定回転数に基づいて制御信号を算出し、コイル５３へ印加する電圧を増加させることができる。コギングトルクまたは外部負荷の影響を受ける１００ｒｐｍより小さい低速回転時において、第１の算出部７３が第２の位置信号を実際に受信するのを待ってから制御を始める場合、ロータ４０の回転が停止しうる。しかしながら、上記調整プロセスにより、制御装置７０は、ロータ４０の回転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。また、推定回転数が所定の回転数よりも高い時点においても、実回転数が所定の回転数に近づくような制御が行われ、本実施形態の所定の回転数である１００ｒｐｍが維持される。

また、図６のように実回転数が所定の回転数よりも高い場合において、比較部７５による比較の結果、推定回転数が実回転数以下となる時点で、制御部７６が推定回転数に基づいてコイル５３へ印加する電圧を増加させる制御信号を算出してもよい。制御部７６は算出した制御信号に基づいて、推定回転数が所定の回転数以下となる時点でコイル５３へ印加する電圧を増加させる。この場合、推定回転数が所定の回転数以下となる前に制御信号の算出を済ませることができるため、低下したロータ４０の回転数をより早く復帰させることができる。

本実施形態によれば、モータの低速回転を維持する制御装置を提供できる。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）

第１実施形態では、推定回転数が所定の回転数以下となる時点で、制御部７６がコイル５３へ印加する電圧を増加させていた。本実施形態では、推定回転数が直前の位置信号に基づいて算出された実回転数以下となる時点で、制御部７６がコイル５３へ印加する電圧を増加させる。本実施形態によれば、例えば、実回転数が所定の回転数よりも高い場合において、推定回転数が所定の回転数以下となる前にコイル５３へ印加する電圧を増加させることができ、第１実施形態よりも早くロータ４０の回転数を復帰させることが可能となりうる。

図７は、本実施形態に係る調整プロセスを示すフローチャートである。図８は、実回転数が所定の回転数よりも低い場合における、実回転数、推定回転数および所定の回転数の関係を示すグラフである。図９は、実回転数が所定の回転数よりも高い場合における、実回転数、推定回転数および所定の回転数の関係を示すグラフである。図８及び図９において、横軸は時間、縦軸は回転数を示す。図７で示す制御信号を算出して電圧を調整する工程（Ｓ２５０、Ｓ２６０、Ｓ１６０およびＳ１７０）を行うタイミングを図８及び図９中に示す。

図７に示すフローチャートにおいて、第１実施形態と同様の工程は同じ符号を付け説明は省略する。工程Ｓ１００～工程Ｓ１２０は第１実施形態と同様である。工程Ｓ２３０で比較部は、第１の算出部７３が実際に第２の位置信号を受信する前に、工程Ｓ１１０で第１の算出部７３が算出した実回転数、工程Ｓ１２０で第２の算出部７４が算出した推定回転数および所定の回転数を比較する。

工程Ｓ２３０の比較部７５による比較では、推定回転数が実回転数以下であるか否かが判断される。比較部７５が、推定回転数が実回転数以下と判断した場合、工程Ｓ２４０にて、推定回転数が所定の回転数以下であるか否かが比較部７５により判断される。

工程Ｓ２４０にて、比較部７５が、推定回転数が所定の回転数以下であると判断した場合、工程Ｓ２５０に進む。工程Ｓ２５０にて、制御部７６は、推定回転数からコイル５３へ印加する電圧を増加させる制御信号を算出し、算出した制御信号に基づいてコイル５３へ印加する電圧を増加させる。

工程Ｓ２４０にて、比較部７５が、推定回転数が所定の回転数よりも高いと判断した場合、工程Ｓ２６０に進む。工程Ｓ２６０にて、制御部７６は、推定回転数からコイル５３へ印加する電圧を減少させる制御信号を算出し、算出した制御信号に基づいてコイル５３へ印加する電圧を減少させる。

工程Ｓ２３０にて比較部７５が、推定回転数が所定の回転数よりも高いと判断した場合、第１実施形態と同様の工程Ｓ１５０に進む。以下の工程Ｓ１６０および工程Ｓ１７０は第１実施形態と同様である。工程Ｓ１４０、工程Ｓ１６０または工程Ｓ１７０の後、工程Ｓ１００に戻り（第２の位置信号の受信）、フローが繰り返される。なお、工程Ｓ１６０において、制御部７６は、例えば、所定の回転数と実回転数との差からＰＩＤ制御方式で算出した結果に、所定の回転数と推定回転数との差に基づいた制御信号を加算することで制御信号を算出する。

上記調整プロセスによれば、第１の算出部７３が第２の位置信号を実際に受信するのを待たずに、推定回転数が実回転数以下となった時点において、制御部７６が推定回転数に基づいて制御信号を算出し、コイル５３へ印加する電圧を増加させることができる。コギングトルクまたは外部負荷の影響を受ける１００ｒｐｍより小さい低速回転時において、第１の算出部７３が第２の位置信号を実際に受信するのを待ってから制御を始める場合、ロータ４０の回転が停止しうる。しかしながら、上記調整プロセスにより、制御装置７０は、ロータ４０の回転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。また、推定回転数が実回転数よりも高い時点においても、実回転数が所定の回転数に近づくような制御が行われる。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。

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 第１の算出部
７４ 第２の算出部
７５ 比較部
７６ 制御部

Claims (21)

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回転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、前記位置信号を受信した時間間隔に基づいて前記ロータの実回転数を算出する第１の算出部と、
   前記第１の算出部が前記位置信号を受信した第１の時点から前記第１の算出部が次の位置信号を実際に受信する第２の時点までの間において、所定の時間間隔に基づいて前記次の位置信号を受信したと仮定する仮の第３の時点を設定し、前記位置信号を受信した第１の時点と、前記仮の第３の時点と、の間の時間間隔に基づいて前記ロータの推定回転数を算出する第２の算出部と、
   前記第１の算出部が前記位置信号を受信してから前記次の位置信号を実際に受信するまでの間に、前記第１の算出部が前記位置信号を受信した時と当該位置信号の前の位置信号を受信した時との間の時間間隔に基づいて算出した前記ロータの実回転数、前記第２の算出部が算出した前記推定回転数および、前記ロータの所定の回転数を比較する比較部と、
   前記実回転数または前記推定回転数から前記コイルへ印加する電圧を調整する制御信号を算出し、算出した制御信号に基づいて前記コイルへ印加する電圧を制御する制御部と、を有し、
   前記制御部は、前記比較部による比較の結果、前記推定回転数が前記所定の回転数以下となる時点で、前記推定回転数から算出された前記コイルへ印加する電圧を増加させる制御信号に基づいて前記コイルへ印加する電圧を増加させ、前記推定回転数が前記所定の回転数よりも高い時点において、前記実回転数が前記所定の回転数以下の場合には、前記実回転数から算出された前記コイルへ印加する電圧を増加させる制御信号に基づいて前記コイルへ印加する電圧を増加させ、前記推定回転数が前記所定の回転数よりも高い時点において、前記実回転数が前記所定の回転数よりも高い場合には、前記実回転数から算出された前記コイルへ印加する電圧を減少させる制御信号に基づいて前記コイルへ印加する電圧を減少させることを特徴とする制御装置。
2. 前記制御部は、前記実回転数が前記所定の回転数よりも高い場合において、前記比較部による比較の結果、前記推定回転数が前記実回転数以下となる時点で、前記推定回転数に基づいて前記コイルへ印加する電圧を増加させる制御信号を算出することを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
3. 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回転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、前記位置信号を受信した時間間隔に基づいて前記ロータの実回転数を算出する第１の算出部と、
   前記第１の算出部が前記位置信号を受信した第１の時点から前記第１の算出部が次の位置信号を実際に受信する第２の時点までの間において、所定の時間間隔に基づいて前記次の位置信号を受信したと仮定する仮の第３の時点を設定し、前記位置信号を受信した第１の時点と、前記仮の第３の時点と、の間の時間間隔に基づいて前記ロータの推定回転数を算出する第２の算出部と、
   前記第１の算出部が前記位置信号を受信してから前記次の位置信号を実際に受信するまでの間に、前記第１の算出部が前記位置信号を受信した時と当該位置信号の前の位置信号を受信した時との間の時間間隔に基づいて算出した前記ロータの実回転数、前記第２の算出部が算出した前記推定回転数、および前記ロータの所定の回転数を比較する比較部と、
   前記実回転数または前記推定回転数から前記コイルへ印加する電圧を調整する制御信号を算出し、算出した制御信号に基づいて前記コイルへ印加する電圧を制御する制御部と、を有し、
   前記制御部は、
   前記比較部による比較の結果、前記推定回転数が前記実回転数以下となる時点において、前記推定回転数が前記所定の回転数以下の場合に、前記推定回転数に基づいて前記コイルへ印加する電圧を増加させる制御信号を算出し、算出した前記制御信号に基づいて前記コイルへ印加する電圧を増加させ、前記比較部による比較の結果、前記推定回転数が前記実回転数以下となる時点において、前記推定回転数が前記所定の回転数よりも高い場合に、前記推定回転数に基づいて前記コイルへ印加する電圧を減少させる制御信号を算出し、算出した前記制御信号に基づいて前記コイルへ印加する電圧を減少させ、
   前記推定回転数が前記実回転数よりも高い時点において、前記実回転数が前記所定の回転数以下の場合には、前記実回転数から算出された前記コイルへ印加する電圧を増加させる制御信号に基づいて前記コイルへ印加する電圧を増加させ、前記推定回転数が前記実回転数よりも高い時点において、前記実回転数が前記所定の回転数よりも高い場合には、前記実回転数から算出された前記コイルへ印加する電圧を減少させる制御信号に基づいて前記コイルへ印加する電圧を減少させることを特徴とする制御装置。
4. 前記制御部は、前記実回転数または前記推定回転数および前記所定の回転数に基づいてＰＩＤ制御方式で前記制御信号を算出することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の制御装置。
5. 前記制御部は、前記制御信号に基づいて、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の調整を行って前記コイルへ印加する電圧を変化させることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の制御装置。
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１３または１４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、
    前記ロータの所定の回転角度ごとに検出された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た時点と、前記位置信号の前の位置信号を受信した時点との時間間隔に基づいて前記ロータの実回転数を算出し、
    前記位置信号を受信した第１の時点から次の位置信号を実際に受信する第２の時点までの間において、所定の時間間隔に基づいて前記次の位置信号を受信したと仮定する仮の第３の時点を設定し、前記位置信号を受信した第１の時点と、前記仮の第３の時点と、の間の時間間隔に基づいて前記ロータの推定回転数を算出し、
    前記位置信号を受信してから前記次の位置信号を受信するまでの間に、前記実回転数、前記推定回転数、および前記ロータの所定の回転数を比較し、
    前記比較の結果、前記推定回転数が前記所定の回転数以下となる時点で、前記推定回転数から算出された前記コイルへ印加する電圧を増加させる制御信号に基づいて前記コイルへ印加する電圧を増加させ、前記推定回転数が前記所定の回転数よりも高い時点において、前記実回転数が前記所定の回転数以下の場合には、前記実回転数から算出された前記コイルへ印加する電圧を増加させる制御信号に基づいて前記コイルへ印加する電圧を増加させ、前記推定回転数が前記所定の回転数よりも高い時点において、前記実回転数が前記所定の回転数よりも高い場合には、前記実回転数から算出された前記コイルへ印加する電圧を減少させる制御信号に基づいて前記コイルへ印加する電圧を減少させることを特徴とする制御方法。
17. 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、前記ロータの所定の回転角度ごとに検出された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た時点と、前記位置信号の前の位置信号を受信した時点との時間間隔に基づいて前記ロータの実回転数を算出し、
    前記位置信号を受信した第１の時点から次の位置信号を実際に受信する第２の時点までの間において、所定の時間間隔に基づいて前記次の位置信号を受信したと仮定する仮の第３の時点を設定し、前記位置信号を受信した第１の時点と、前記仮の第３の時点と、の間の時間間隔に基づいて前記ロータの推定回転数を算出し、
    前記位置信号を受信してから前記次の位置信号を受信するまでの間に、前記実回転数、前記推定回転数、および前記ロータの所定の回転数を比較し、
    前記比較の結果、前記推定回転数が前記実回転数以下となる時点において、前記推定回転数が前記所定の回転数以下の場合に、前記推定回転数に基づいて前記コイルへ印加する電圧を増加させる制御信号を算出し、算出した前記制御信号に基づいて前記コイルへ印加する電圧を増加させ、前記推定回転数が前記実回転数以下となる時点において、前記推定回転数が前記所定の回転数よりも高い場合に、前記推定回転数に基づいて前記コイルへ印加する電圧を減少させる制御信号を算出し、算出した前記制御信号に基づいて前記コイルへ印加する電圧を減少させ、
    前記推定回転数が前記実回転数よりも高い時点において、前記実回転数が前記所定の回転数以下の場合には、前記実回転数から算出された前記コイルへ印加する電圧を増加させる制御信号に基づいて前記コイルへ印加する電圧を増加させ、前記推定回転数が前記実回転数よりも高い時点において、前記実回転数が前記所定の回転数よりも高い場合には、前記実回転数から算出された前記コイルへ印加する電圧を減少させる制御信号に基づいて前記コイルへ印加する電圧を減少させることを特徴とする制御方法。
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もしくは請求項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。
21. 前記ポンプ部は、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または歯車の回転運動により内部の容積を変化させる歯車ポンプであることを特徴とする請求項２０に記載の電動オイルポンプ。

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