KR20170090463A - 위치 추정 방법, 위치 추정 장치 및 위치 제어 장치 - Google Patents

Abstract

N개(N은 3 이상의 정수)의 센서 각각은, 가동자의 위치에 따른 자계를 검출하고, 전기 신호인 검출 신호를 출력하고, 각각의 검출 신호는 360°를 N으로 제산한 각도씩 위상이 어긋나 있는 신호 검출 수순과, 교차 위치 검출부가, 신호 검출 수순에 의하여 출력된 각각의 검출 신호가 서로 교차하는 교차점을 축차 검출하는 교차 위치 검출 수순과, 분할 검출부가 검출 신호 중 교차점으로부터 교차점에 인접한 다른 교차점까지를 접속하는 부분을, 1개 또는 복수 개의 분할 신호로서 검출하는 분할 검출 수순과, 선분 접속부가 분할 신호를 축차 접속시키고, 접속시킨 복수의 분할 신호에 기초하여 가동자의 위치를 추정하여 위치 추정값 신호를 생성하는 선분 접속 수순을 포함하는 위치 추정 방법.

Description

위치 추정 방법 및 위치 제어 장치 {POSITION ESTIMATION METHOD AND POSITION CONTROL DEVICE}

본원은, 위치 추정 방법 및 위치 제어 장치에 관한 것이다.

종래, 모터의 회전자의 회전 위치를 자기 센서로 검출하는 위치 검출 장치가 제안되어 있다. 예를 들어, 특허문헌 1에는, 모터에 설치된 포토 센서와 인코더 디스크로부터 얻어지는 검출 신호를 이용하여, 모터의 회전 위치를 제어하는 것이 기재되어 있다.

일본 특허 공개 제2012-213308호 공보

특허문헌 1에 기재된 기술에 있어서, 인코더가 판독하는 검출 신호는, 분진 등의 환경에 영향받기 쉽다. 또한, 인코더를 탑재하기 때문에, 모터가 커진다.

본 개시에 의하면, 가동자의 위치를 검출하는 검출 신호가 환경에 영향받기 어려워, 위치의 검출 정밀도를 향상시킬 수 있는 위치 추정 방법 및 위치 제어 장치의 실시 형태가 제공된다.

본 발명의 위치 추정 방법의 일 형태는, 신호 검출 수순에 있어서, N개(N은 3 이상의 정수)의 센서 각각이, 가동자의 위치에 따른 자계를 검출하고, 전기 신호를 출력한다. 각각의 검출 신호는, 360°를 N으로 제산한 각도씩 위상이 어긋나 있다. 다음으로, 교차 위치 검출 수순에 있어서, 교차 위치 검출부가, 상기 신호 검출 수순에 의하여 출력된 각각의 상기 검출 신호가 서로 교차하는 교차점을 축차 검출한다. 다음으로, 분할 검출 수순에 있어서, 분할 검출부가, 상기 검출 신호 중 상기 교차점으로부터 당해 교차점에 인접한 다른 상기 교차점까지를 접속하는 부분을, 1개 또는 복수 개의 분할 신호로서 검출한다. 다음으로, 선분 접속 수순에 있어서, 선분 접속부가, 상기 분할 신호를, 축차 접속시키고, 상기 접속시킨 상기 복수의 분할 신호에 기초하여 상기 가동자의 위치를 추정하여 위치 추정값 신호를 생성한다.

본 발명의 위치 추정 장치의 일 형태는, 복수의 자극을 갖는 가동자의 위치를 추정하는 위치 추정 장치이며, 상기 복수의 자극이 형성하는 자계를 검출하고, 각각이 검출한 자계의 강도에 따른 크기를 갖는 검출 신호를 출력하는 N개(N은 3 이상의 정수)의 센서이며, 상기 N개의 검출 신호의 위상이 360°/N의 각도씩 어긋나도록 배치된 N개의 센서와, 상기 N개의 검출 신호로부터 N개의 보정 검출 신호를 생성하는 전처리 회로와, 상기 N개의 보정 검출 신호에 기초하여, 상기 가동자의 위치 추정값을 나타내는 신호를 생성하여, 출력하는 신호 처리 회로와, 상기 신호 처리 회로에 접속되어, 상기 신호 처리 회로의 동작을 제어하는 컴퓨터 프로그램을 저장한 기록 매체를 구비한다. 상기 신호 처리 회로는, 상기 컴퓨터 프로그램의 명령에 따라, 상기 N개의 보정 검출 신호 중 어느 2개의 신호가 서로 교차하는 교차점을 축차 검출하는 것, 상기 교차점으로부터, 당해 교차점에 인접한 다른 상기 교차점까지를 연결하는 보정 검출 신호를, 1개 또는 복수 개의 세그먼트로 분할하고, 각 세그먼트를 분할 신호로서 검출하는 것, 각 세그먼트에 대응하는 상기 가동자의 이동량을 모든 세그먼트에 대응지은 측정 데이터를 기억 장치로부터 판독하는 것, 상기 측정 데이터를 참조하여, 상기 N개의 보정 검출 신호의 관계 및 상기 분할 신호에 기초하여, 상기 가동자의 현재 위치에 대응하는 세그먼트를 특정하는 것, 그리고 상기 특정된 세그먼트에 기초하여, 상기 분할 신호의 레벨로부터 상기 가동자의 위치 추정값을 결정하고, 상기 위치 추정값을 나타내는 신호를 출력하는 것을 실행한다.

본 발명의 위치 추정 장치의 다른 일 형태는, 복수의 자극을 갖는 가동자의 위치를 추정하는 위치 추정 장치이며, 상기 복수의 자극이 형성하는 자계를 검출하고, 각각이 검출한 자계의 강도에 따른 크기를 갖는 검출 신호를 출력하는 N개(N은 3 이상의 정수)의 센서이며, 상기 N개의 검출 신호의 위상이 360°/N의 각도씩 어긋나도록 배치된 N개의 센서와, 상기 N개의 검출 신호로부터 N개의 보정 검출 신호를 생성하는 전처리 회로와, 상기 N개의 보정 검출 신호에 기초하여, 상기 가동자의 위치 추정값을 나타내는 신호를 생성하여, 출력하는 신호 처리 회로와, 상기 신호 처리 회로에 접속되어, 상기 신호 처리 회로의 동작을 제어하는 컴퓨터 프로그램을 저장한 기록 매체를 구비하고, 상기 신호 처리 회로는, 상기 컴퓨터 프로그램의 명령에 따라, 상기 N개의 보정 검출 신호 중 어느 2개의 신호가 서로 교차하는 교차점을 축차 검출하는 것, 상기 교차점으로부터, 당해 교차점에 인접한 다른 상기 교차점까지를 연결하는 보정 검출 신호를, 1개 또는 복수 개의 세그먼트로 분할하고, 각 세그먼트를 분할 신호로서 검출하는 것, 상기 분할 신호를 축차 접속시키고, 상기 접속시킨 복수의 상기 분할 신호에 기초하여, 상기 분할 신호의 레벨로부터 상기 가동자의 위치 추정값을 결정하고, 상기 위치 추정값을 나타내는 신호를 출력하는 것을 실행한다.

본 발명의 위치 제어 시스템의 일 형태는, 상기 가동자의 위치를 제어하는 위치 제어 시스템이며, 상기 어느 한쪽 위치 추정 장치와, 상기 가동자를 구동하는 구동 회로와, 상기 구동 회로에 접속되어, 상기 구동 회로에 전압 명령값을 부여하는 제어 회로이며, 상기 위치 추정 장치로부터 취득한 상기 가동자의 위치 추정값을 나타내는 신호, 및 외부 장치로부터 입력된 위치 명령값에 기초하여, 상기 전압 명령값을 결정하는 제어 회로를 구비한다.

본 발명의 실시 형태에 의하면, 가동자의 위치를 검출하는 검출부의 검출 신호는, 분진 등의 환경에 영향받기 어렵다.

도 1은 제1 실시 형태에 따른 위치 검출 장치의 구성을 도시하는 개략도이다.
도 2는 제1 실시 형태에 따른 모터의 개략 구성도이다.
도 3은 제1 실시 형태에 따른 증폭부가 출력하는 검출 신호 Hu0, Hv0, Hw0의 일례를 설명하는 도면이다.
도 4는 제1 실시 형태에 따른 위치 추정부가 행하는 처리의 수순의 흐름도이다.
도 5는 제1 실시 형태에 따른 AD 변환부가 출력하는 검출 신호 Hu0', Hv0', Hw0'의 일례를 설명하는 도면이다.
도 6a는 제1 실시 형태에 따른 3개의 검출 신호 Hu0', Hv0', Hw0'의 대소 관계의 조합, 교차점, 제로크로스점, 분할 신호에 대하여 설명하는 도면이다.
도 6b는 제1 실시 형태에 따른 전기각 1주기분의 분할 신호의 접속에 대하여 설명하는 도면이다.
도 7은 제1 실시 형태에 따른 기계각 1주기분의 분할 신호의 접속에 대하여 설명하는 도면이다.
도 8은 제2 실시 형태에 따른 본 실시 형태에 따른 모터 제어 시스템의 구성을 도시하는 개략도이다.
도 9는 제2 실시 형태에 따른 위치 연산부가 행하는 처리의 수순의 흐름도이다.
도 10은 제2 실시 형태에 따른 제1 보정의 처리의 수순의 흐름도이다.
도 11은 제2 실시 형태에 따른 제1 보정을 행한 결과의 일례의 파형도이다.
도 12는 제2 실시 형태에 따른 제2 보정을 행한 결과의 일례의 파형도이다.
도 13은 제2 실시 형태에 따른 오프셋 보정값과 플러스측 게인 보정값과 마이너스측 게인 보정값의 산출 처리의 흐름도이다.
도 14는 제2 실시 형태에 따른 전기각 1주기분의 각도의 분할 신호를 결합한 파형도이다.
도 15는 제2 실시 형태에 따른 본 실시 형태에 따른 제3 보정을 행한 결과의 일례의 파형도이다.
도 16은 제3 실시 형태에 따른 모터 제어 시스템의 구성을 도시하는 개략도이다.
도 17은 제3 실시 형태에 따른 분할 신호의 정규화를 설명하는 도면이다.
도 18은 제3 실시 형태에 따른 정규화 계수의 산출을 설명하는 도면이다.
도 19는 제3 실시 형태에 따른 기계 각도의 산출을 설명하는 도면이다.
도 20은 제3 실시 형태에 따른 회전자 R의 초기 위치의 추정 처리의 수순의 흐름도이다.
도 21은 홀 소자(100)의 회로도이다.
도 22는 일정한 자계가 도달해 있는 홀 소자(100)의 출력 전압과 인가 전압 Vin의 관계의 일례를 나타내는 그래프이다.
도 23은 3개의 센서(11) 내지 센서(13)를 3개의 홀 소자를 사용하여 실현한 구성의 일례를 도시하는 회로도이다.
도 24는 홀 소자(100)의 온도 특성의 일례를 나타내는 도면이다.
도 25는 저항기(15), 센서(11), 센서(12), 센서(13), 및 저항기(16)의 저항값 R1, Rin1, Rin2, Rin3, 및 R2를 도시하는 도면이다.
도 26은 제4 실시 형태에 있어서의 홀 소자(100)의 회로 구성의 예를 도시하는 회로도이다.
도 27은 제5 실시 형태에 있어서, 주위 온도의 변화에 의하여 홀 소자의 출력이 변화된 경우, 그 변화를 보정하는 구성예를 도시하는 회로도이다.
도 28은 제6의 실시 형태에 따른 위치 연산부(32)의 구성을 도시하는 개략도이다.
도 29는 상기의 각 실시 형태에 있어서의 선분 접속부(323)로부터 출력되는 신호(위치 추정값을 나타내는 신호)의 파형과, Z상 신호의 파형예를 도시하는 도면이다.
도 30은 본 실시 형태에 따른 모터 제어 시스템의 구성을 도시하는 개략도이다.

이하, 적절히 도면을 참조하면서, 본 개시에 의한 실시 형태를 상세히 설명한다. 단, 필요 이상으로 상세한 설명은 생략하는 경우가 있다. 예를 들어, 이미 잘 알려진 사항의 상세 설명이나 실질적으로 동일한 구성에 대한 중복 설명을 생략하는 경우가 있다. 이는, 이하의 설명이 불필요하게 장황해지는 것을 회피하여, 당업자의 이해를 용이하게 하기 위함이다. 본 발명자들은, 당업자가 본 개시를 충분히 이해하기 위하여 첨부 도면 및 이하의 설명을 제공한다. 이들에 의하여 청구범위에 기재된 주제를 한정하는 것을 의도하는 것은 아니다.

[제1 실시 형태]

도 1은, 본 실시 형태에 따른 모터 제어 시스템(1)의 구성의 일례를 도시하는 개략도이다.

도 1에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태에 있어서의 모터 제어 시스템(1)은, 모터 M, 검출부(10), 증폭부(20), 위치 추정부(30), 감산기(40), 제어부(제어 회로)(50), 및 구동부(구동 회로)(60)를 구비한다. 모터 제어 시스템(1)에는, 외부 장치(70)로부터, 위치 명령값 Θ^*가 입력된다. 또한, 윗첨자인 *는, 명령값을 나타내고 있다. 또한, 윗첨자 ^은, 추정값을 나타낸다. 본 발명의 실시 형태에 있어서, CW 회전이란, 출력축측에서 보아 시계 방향의 회전이다.

모터 제어 시스템(1)은, 제품에 설치되어 사용된다. 제품은, 예를 들어, 프린터, 스캐너, 팩시밀리 등의 기능을 갖는 복합기, 전동 파워 스티어링, 안테나 틸트, 팬 등이다. 모터 제어 시스템(1)은, 복합기에 사용되는 경우, 예를 들어 종이 이송 기능부 등의 기구부에 설치되어 사용된다.

또한, 이하에 있어서, 모터 M이 회전자 R을 구비하는 경우를 일례로서 설명하는데, 이에 한정되지 않는다. 모터 M은, 리니어 모터여도 된다. 모터 M이 리니어 모터인 경우, 모터 M은, 회전자 R 대신, 직선적으로 운동하는 가동자(mover 또는 movable element)를 구비하고 있다. 즉, 본 발명의 실시 형태는, 회전 운동을 행하는 가동자(회전자)를 제어해도 되고, 직선 운동을 행하는 가동자를 제어해도 된다. 따라서, 회전 운동인지 직선 운동인지를 막론하고 가동자이면 된다. 또한, 본원에 있어서, 가동자라는 용어는, 외부로부터 힘을 받아 회전 또는 이동을 행하는 구동자(drived element)를 의미한다.

모터 M은, 회전자 R을 구비한다. 모터 M은, 예를 들어, 영구 자석 모터이다. 모터 M에는, 도시하지 않은 기판이 설치되어 있다. 기판 상에는, 검출부(10), 증폭부(20), 위치 추정부(30), 감산기(40), 제어부(50), 및 구동부(60)가 설치되어 있다.

검출부(10)는, 센서(11) 내지 센서(13)를 구비한다. 센서(11) 내지 센서(13) 각각은, 모터 M에 발생하는 자계를 전기 신호로 변환하여 출력하는 비접촉 자기 센서이다. 센서(11) 내지 센서(13) 각각은, 예를 들어 홀 소자이다. 검출부(10)는, 검출한 차동 센서 신호를 증폭부(20)에 출력한다. 본 실시 형태에 있어서의 모터 제어 시스템(1)의 동작은, 신호 검출 수순을 갖는다. 신호 검출 수순에서는, N개(N은 3 이상의 정수)의 검출부 각각은, 가동자의 위치에 따른 자계를 검출하고, 전기 신호인 검출 신호를 출력하고, 각각의 검출 신호는, 360°를 N으로 제산한 각도씩 위상이 어긋나 있다. 이러한 센서의 개수가 N개(N은 3 이상의 정수)일 때, 복수의 자극이 형성하는 자계를 검출하고, 각각이 검출한 자계의 강도에 따른 크기를 갖는 검출 신호를 출력한다. N개의 센서는, N개의 검출 신호의 위상이 360°/N의 각도씩 어긋나도록 배치되어 있다. 검출 신호의 위상이 360°/N의 각도씩 어긋나 있는 상태란, 360°×정수±360°/N의 전기각만큼 위상이 어긋나 있는 상태를 포함한다. 검출 신호의 위상이 예를 들어 120°(=360°/3)의 각도씩 어긋나 있는 상태는, 3개의 검출 신호의 위상이 240°(=360°-120°)의 전기각만큼 어긋나 있는 상태를 포함한다.

증폭부(20)는, 차동 증폭기(21) 내지 차동 증폭기(23)를 구비한다. 증폭부(20)는, 검출부(10)로부터 입력되는 차동 센서 신호에 기초하여 검출 신호 Hu0, 검출 신호 Hv0, 및 검출 신호 Hw0를 생성한다. 증폭부(20)는, 생성한 검출 신호 Hu0, 검출 신호 Hv0, 및 검출 신호 Hw0를 위치 추정부(30)에 출력한다. 또한, 검출 신호 Hu0, 검출 신호 Hv0, 및 검출 신호 Hw0 각각은, 아날로그 신호이다.

위치 추정부(30)는, 증폭부(20)로부터 입력된 검출 신호 Hu0, 검출 신호 Hv0, 및 검출 신호 Hw0에 기초하여, 회전자 R의 회전 위치를 추정한다. 위치 추정부(30)는, 추정한 회전 위치에 기초하여 기계 각도 Θ^{^}을 생성하고, 생성한 기계 각도 Θ^{^}을 감산기(40)에 출력한다.

감산기(40)에는, 위치 추정부(30)로부터 기계 각도 Θ^{^}이 입력되고, 외부 장치(70)로부터 위치 명령값 Θ^*가 입력된다. 감산기(40)는, 위치 명령값 Θ^*와 기계 각도 Θ^{^}의 편차를 산출하고, 산출한 편차를 제어부(50)에 출력한다.

제어부(50)는, 감산기(40)로부터 입력된 편차에 기초하여 모터 M을 구동하기 위한 전압 명령을 생성하고, 생성한 전압 명령을 구동부(60)에 출력한다.

구동부(60)는, 제어부(50)로부터 입력된 전압 명령에 기초하여 구동 신호를 생성하고, 생성한 구동 신호에 의하여 모터 M을 구동한다. 구동부(60)의 전형예의 하나는, 인버터 회로이다. 인버터 회로는, 전압 명령을 받아 펄스폭 변조(PWM) 신호를 출력하는 PWM 회로와, PWM에 기초하여 게이트 구동 신호를 출력하는 프리드라이버 회로와, 게이트 구동 신호를 받아 스위칭하는 인버터 출력 회로를 구비할 수 있다.

제어부(50)와, 구동부(60)의 일부(예를 들어 PWM 회로)는, 1개의 집적 회로 패키지에 의하여 실현되어 있어도 된다. 그러한 집적 회로 패키지는, 범용적인 모터 제어용 마이크로컴퓨터로서 입수 가능하다. 또한, 구동 회로(60)의 인버터 출력 회로는, 파워 모듈이라 칭해지는 경우가 있다. 그러한 인버터 출력 회로는, 전압 명령에 따른 크기의 전압을 모터 M의 각 코일에 인가하여, 모터 M을 구동할 수 있다.

이상과 같이, 모터 제어 시스템(1)은, 외부 장치(70)로부터 위치 명령값 Θ^*를 수취하고, 위치 명령값 Θ^*와 기계 각도 Θ^{^}의 편차를 피드백함으로써 제어를 행한다. 여기서, 모터 제어 시스템(1)은, 검출 신호 Hu0, Hv0, 및 Hw0이 서로 교차하는 교차점을 축차 검출하고, 검출한 교차점으로부터, 당해 교차점에 인접한 다른 교차점까지의 검출 신호 Hu0, Hv0, 또는 Hw0의 일부(분할된 선분)를 분할 신호로서 검출한다(도 6a 참조).

위상이 120°씩 상이한 3개의 검출 신호 Hu0, Hv0, 및 Hw0 중, 교차점으로부터 당해 교차점에 인접한 다른 교차점까지를 접속 또는 연결하는 부분은, 검출 신호 Hu0, Hv0, 및 Hw0 중에서 중간의 레벨을 갖는 어느 하나의 신호 Hu0, Hv0, 또는 Hw0의 일부이다. 도 6a에 나타난 바와 같이, 교차점으로부터 당해 교차점에 인접한 다른 교차점까지를 접속하는 부분은, 기준값의 레벨과 교차한다. 달리 말하면, 교차점으로부터 당해 교차점에 인접한 다른 교차점까지를 접속하는 부분은, 기준값보다도 큰 부분과, 기준값보다도 작은 부분을 갖고 있다. 후술하는 바와 같이, 교차점으로부터 당해 교차점에 인접한 다른 교차점까지를 접속하는 부분을, 1개의 「분할 신호」로서 처리할 수도 있고, 2개의 「분할 신호」로서 처리할 수도 있다. 후자의 경우, 교차점으로부터 당해 교차점에 인접한 다른 교차점까지를 접속하는 부분은, 기준값과 교차하는 제로크로스점에 의하여 양분된다. 교차점으로부터 당해 교차점에 인접한 다른 교차점까지를 접속하는 부분은, 3개 이상의 「분할 신호」로 나뉘어도 된다.

모터 제어 시스템(1)은, 검출한 분할 신호를, 가동자의 이동 방향에 따라, 축차 접속시키고, 접속시킨 복수의 분할 신호에 기초하여 가동자의 위치를 추정하여 위치 추정값 신호를 생성한다(도 6b, 도 7 참조). 또한, 위치 추정값은 전류 제어계, 속도 제어계, 위치 제어계, 이들을 조합한 제어계에 피드백값으로서 사용할 수 있다. 위치 연산부(32) 및 제어부(50)는 「위치 제어 장치」로서 기능한다.

다음으로, 모터 M의 개략 구성에 대하여 설명한다.

도 2는, 본 실시 형태에 따른 모터 M의 개략 구성도이다.

도 2에 도시하는 예에 있어서, 모터 M은, 영구 자석 모터이다. 자극 p1 내지 p12는, 영구 자석 모터의 자극(폴)이다. 극 수는, 모터 M에 있어서의 자극의 수를 나타내며, 도 2에 도시하는 예에서는 12이다. 또한, 극쌍 수는, N극과 S극의 세트 수이며, 도 2에 도시하는 예에서는 6이다. 또한, 슬롯 sl1 내지 sl9은, 코일이 감겨 있는 전기자이며, 슬롯(티스)의 수인 슬롯 수는 9이다. 예를 들어, 자극 p1 내지 p12는, 회전자 R(도 1 참조)의 일부이다. 도 2에 있어서의 모터 M은, 아우터 로터형 모터를 나타내고 있다.

다음으로, 센서(11) 내지 센서(13)의 동작에 대하여 설명한다.

센서(11) 내지 센서(13) 각각은, 인접한 N극과 S극의 1세트에 의한 자계를 검출하여, 1주기분의 신호를 출력한다. 이것이 전기각 1주기분에 상당한다. 센서(11) 내지 센서(13) 각각은, 검출한 전기각 1주기분의 전기 신호를, 차동 센서 신호로서, 증폭부(20)에 출력한다. 이 1주기분의 차동 센서 신호가, 전기각 1주기분에 상당한다.

여기서, 센서(11) 내지 센서(13) 각각은, 전기각 120°씩 위상이 어긋난 전기 신호를 검출하고, 대응하는 차동 증폭기(21) 내지 차동 증폭기(23)에 출력한다. 즉, 검출부(10)에 포함되는 센서가 3개이고, 3개의 검출 신호의 위상이, 120°씩 어긋나 있다. 어느 구체예에 있어서, 센서(11) 내지 센서(13)는, 기계각 40°(전기각 240°)씩 위상이 어긋난 전기 신호를 검출한다.

본 실시 형태에서는, 센서(11)가 검출한 전기 신호를 U상이라 한다. 센서(12)가 검출한 전기 신호를 V상이라 한다. 센서(13)가 검출한 전기 신호를 W상이라 한다. 센서(11)가 출력하는 차동 센서 신호는, 차동 센서 신호 U0+과 U0-이며, 서로 반전 관계에 있다. 센서(12)가 출력하는 차동 센서 신호는, 차동 센서 신호 V0+과 V0-이며, 서로 반전 관계에 있다. 센서(13)가 출력하는 차동 센서 신호는, 검출 신호 W0+과 W0-이며, 서로 반전 관계에 있다.

다음으로, 증폭부(20)가 출력하는 검출 신호에 대하여, 도 1을 참조하여 설명한다.

차동 증폭기(21)는, 센서(11)로부터 입력된 U상의 검출 신호 U0-과 U0+의 전압차를 증폭하고, 증폭한 검출 신호 Hu0을 위치 추정부(30)에 출력한다.

차동 증폭기(22)는, 센서(12)로부터 입력된 V상의 검출 신호 V0-과 V0+의 전압차를 증폭하고, 증폭한 검출 신호 Hv0을 위치 추정부(30)에 출력한다.

차동 증폭기(23)는, 센서(13)로부터 입력된 W상의 검출 신호 W0-과 W0+의 전압차를 증폭하고, 증폭한 검출 신호 Hw0를 위치 추정부(30)에 출력한다.

다음으로, 증폭부(20)가 출력하는 검출 신호 Hu0, Hv0, Hw0의 일례에 대하여 설명한다. 도 3은, 본 실시 형태에 따른 증폭부(20)가 출력하는 검출 신호 Hu0, Hv0, Hw0의 일례를 설명하는 도면이다. 도 3에 있어서, 횡축은 회전자 각[deg]을 나타낸다. 종축은, 신호의 크기를 나타낸다.

도 3에 나타내는 예에 있어서, 회전자 각 θ101 내지 회전자 각 θ113의 구간 E1은, 전기각 1주기분을 나타내고 있다. 회전자 각 θ113 내지 회전자 각 θ114의 구간 E2, 회전자 각 θ114 내지 회전자 각 θ115의 구간 E3, 회전자 각 θ115 내지 회전자 각 θ116의 구간 E4, 회전자 각 θ116 내지 회전자 각 θ117의 구간 E5, 및 회전자 각 θ117 내지 회전자 각 θ118의 구간 E6 각각은, 전기각 1주기분을 나타내고 있다. 그리고, 구간 E1 내지 구간 E6의 구간 K1은, 기계각 1주기분을 나타내고 있다. 즉, 전기각 1주기분의 구간은, 기계각 1주기분의 구간을 극쌍 수로 제산한 구간이다.

또한, 도 3에 나타내는 예에서는, 검출 신호 Hu0의 극댓값은 A3[V]이다. 검출 신호 Hw0의 극댓값은, A3의 전압값보다 작은 PeakHw[V]이다. 검출 신호 Hv0의 극댓값은, PeakHw의 전압값보다 작은 PeakHv[V]이다. 이와 같이, 센서(11 내지 13)의 설치 오차나, 센서마다의 감도의 차이에 의하여, 검출 신호 Hu0, Hv0, Hw0 각각은, 진폭에 변동이 있다. 또한, 신호 Hu0, Hv0, Hw0 각각은, 각 신호의 중심 전압값이 상이하다. 즉, 신호 Hu0, Hv0, Hw0 각각은, 오프셋 성분을 갖고 있다.

다음으로, 위치 추정부(30)의 상세한 구성에 대하여, 도 1을 참조하여 설명한다.

위치 추정부(30)는, AD 변환부(31), 위치 연산부(32), 및 기억부(33)를 구비한다. AD 변환부(31)는, 증폭부(20)로부터 입력된 아날로그 신호의 검출 신호를, 디지털 신호의 검출 신호로 변환하고, 변환한 디지털 신호의 검출 신호를 위치 연산부(32)에 출력한다. 보다 구체적으로는, AD 변환 회로(311), AD 변환 회로(312), 및 AD 변환 회로(313)를 구비한다. AD 변환 회로(311)는, 아날로그 신호의 검출 신호 Hu0을, 디지털 신호의 검출 신호 Hu0'으로 변환하여 위치 연산부(32)에 출력한다. AD 변환 회로(312)는, 아날로그 신호의 검출 신호 Hv0을, 디지털 신호의 검출 신호 Hv0'으로 변환하여 위치 연산부(32)에 출력한다. AD 변환 회로(313)는, 아날로그 신호의 검출 신호 Hw0를, 디지털 신호의 검출 신호 Hw0'으로 변환하여 위치 연산부(32)에 출력한다. 기억부(33)는, 온라인 처리에서 이용되는 정보를 기억한다. 온라인 처리란, 회전자 R이 회전하고 있을 때 실시간으로 행해지는 처리이다. 또한, 기억부(33)에 기억되는 정보에 대해서는, 후술한다.

상술한 바와 같이 검출 신호를 위치 연산부(32)에서의 처리에 적합한 신호로 변환하는 것을 「전처리」라 칭할 수 있다. AD 변환부(31)는, 전처리를 행하는 회로의 일례이다. 위치 연산부(32) 중에, 다른 전처리를 행하는 회로가 설치되어 있어도 된다.

AD 변환부(31)에 의하여 변환 후의 디지털 신호의 검출 신호 Hu0'·Hv0'·Hw0'에 있어서, 횡축은 회전자 각[deg]을 나타낸다. 종축은, 디지털값의 크기를 나타낸다. 위치 연산부(32)는, 교차 위치 검출부(321), 분할 검출부(322), 및 선분 접속부(323)를 구비한다. 교차 위치 검출부(321)는, 검출 신호끼리의 교차점과 검출 신호와 기준값과의 제로크로스점을 검출한다. 즉, 교차 위치 검출부(321)는, 교차점으로부터 교차점에 인접한 다른 교차점까지의 사이에 있어서, 교차점으로부터 검출 신호의 전위가 기준 전압과 교차하는 제로크로스점을 축차 검출한다. 기준값이란, 디지털값이 0을 나타내는 값이다. 교차 위치 검출부(321)는, 검출한 교차점의 좌표를 나타내는 정보와 제로크로스점의 좌표를 나타내는 정보를 분할 검출부(322)에 출력한다. 여기서, 교차점 및 제로크로스점의 좌표를 나타내는 정보란, 회전자 각과 디지털값의 크기에 의하여 표시되는 정보이다. 분할 검출부(322)는, 교차 위치 검출부(321)로부터 입력된 교차점의 좌표를 나타내는 정보와 제로크로스점의 좌표를 나타내는 정보를 이용하여 교차점과 제로크로스점 사이의 검출 신호를 분할 신호로서 검출한다. 분할 검출부(322)는, 검출한 분할 신호를 나타내는 정보를 선분 접속부(323)에 출력한다. 선분 접속부(323)는, 분할 검출부(322)로부터 입력된 분할 신호를 나타내는 정보를 이용하여, 분할 신호를 축차 접속한다. 여기서, 분할 신호를 나타내는 정보란, 검출 신호의 일부인 분할 신호의 개시 위치로부터 종료 위치까지, 회전자 각과 디지털값의 크기에 의하여 표시되는 정보이다.

상술한 바와 같이, 본 실시 형태에 있어서의 모터 제어 시스템(1)의 동작은, 교차 위치 검출 수순과, 분할 검출 수순과, 선분 접속 수순을 갖는다. 교차 위치 검출 수순으로는, 교차 위치 검출부(321)가, 신호 검출 수순에 의하여 출력된 각각의 검출 신호가 서로 교차하는 교차점을 축차 검출한다. 분할 검출 수순으로는, 분할 검출부(322)가, 검출 신호 중 교차점으로부터 당해 교차점에 인접한 다른 교차점까지 접속하는 부분을, 1개 또는 복수 개의 분할 신호로서 검출한다. 선분 접속 수순으로는, 선분 접속부(323)가, 분할 신호를, 축차 접속시키고, 접속시킨 복수의 분할 신호에 기초하여 가동자의 위치를 추정하여 위치 추정값 신호를 생성한다.

다음으로, 위치 추정부(30)가 행하는 처리의 흐름의 개요를 설명한 후, 위치 추정부(30)가 행하는 처리의 흐름의 상세에 대하여 설명한다.

먼저, 도 4를 참조하여, 위치 추정부(30)가 행하는 처리의 흐름의 개요를 설명한다. 도 4는, 본 실시 형태에 따른 위치 추정부(30)가 행하는 처리의 수순의 흐름도이다. 또한, 위치 추정부(30)는, 이하의 처리를 온라인 처리로 행한다.

(스텝 S101) 교차 위치 검출부(321)는, AD 변환부(31)로부터 입력된 검출 신호 Hu0', Hv0', 및 Hw0'을 취득한다.

(스텝 S102) 교차 위치 검출부(321)는, 스텝 S101에서 취득한 검출 신호 Hu0', Hv0', 및 Hw0' 각각이 나타내는 값을 이용하여, 교차점과 제로크로스점을, 축차 검출한다. 다음으로, 교차 위치 검출부(321)는, 검출한 교차점 및 제로크로스점의 좌표를 나타내는 정보와, 입력된 검출 신호 Hu0', Hv0', 및 Hw0'을, 순차, 분할 검출부(322)에 출력한다.

(스텝 S103) 분할 검출부(322)는, 교차점으로부터 당해 교차점과 인접한 제로크로스점까지의 검출 신호의 일부, 즉, 검출 신호 중 교차점으로부터 당해 교차점과 인접한 제로크로스점까지의 검출 신호의 부분을, 제1 분할 신호로서 검출한다. 또는, 분할 검출부(322)는, 제로크로스점으로부터 당해 제로크로스점과 인접한 교차점까지의 검출 신호의 일부, 즉, 검출 신호 중 제로크로스점으로부터 당해 제로크로스점과 인접한 교차점까지의 부분을, 제2 분할 신호로서 검출한다.

(스텝 S104) 선분 접속부(323)는, 회전자 R이 CW 회전인 경우, 분할 검출부(322)로부터 입력된 분할 신호를, 기계각 1주기분, 축차, 순방향으로 접속한다.

(스텝 S105) 위치 추정부(30)는, 선분 접속부(323)에 의하여 접속된 분할 신호에 기초하여 기계 위치의 추정을 행함으로써 기계 각도 Θ^{^}을 추정한다.

위치 추정부(30)는, 스텝 S101 내지 스텝 S105의 처리를, 제어 주기마다 반복한다. 제어 주기란, 예를 들어, 전류(토크), 속도 또는 위치 제어의 각 제어 주기 중, 어느 하나의 주기이다. 또한, 이하의 설명에서는, 도 4에 있어서의 스텝 S102 내지 S105의 처리를 하나로 통합하여, 스텝 S110의 처리라고 하는 경우가 있다.

다음으로, 위치 추정부(30)가 행하는 처리의 흐름의 상세에 대하여 설명한다. 먼저, 도 4를 참조하여, 교차 위치 검출부(321)가, 스텝 S101에서 행하는 처리에 대하여 설명한다.

교차 위치 검출부(321)는, 회전자 R이 회전하고 있을 때, AD 변환 회로(311) 내지 AD 변환 회로(313) 각각으로부터 입력된 검출 신호 Hu0', Hv0', 및 Hw0'을 취득한다. AD 변환부(31)가 출력하는 검출 신호 Hu0', 검출 신호 Hv0', 및 검출 신호 Hw0'에 대하여 도 5를 참조하여 설명한다.

도 5는, 본 실시 형태에 따른 AD 변환부(31)가 출력하는 검출 신호 Hu0', Hv0', Hw0'의 일례를 설명하는 도면이다. 도 5에 있어서, 횡축은 회전자 각[deg]을 나타낸다. 종축은, 디지털값을 나타낸다. 도 5에 나타내는 각 파형 Hu0', Hv0', Hw0'은, AD 변환 회로(311) 내지 AD 변환 회로(313)에 의하여 디지털 신호로 변환된 검출 신호를 나타낸 파형도이다. 예를 들어, AD 변환부(31)의 비트 수가 12비트인 경우, 디지털 신호값의 범위는, +2047 내지 -2048이다. 또한, 도 5에 있어서, 회전자 각 θ101 내지 회전자 각 θ113의 구간 E1은, 전기각 1주기분이다.

도 4로 되돌아와, 교차 위치 검출부(321)가, 스텝 S102에서 행하는 교차점과 제로크로스점의 검출 처리에 대하여 상세히 설명한다.

교차 위치 검출부(321)는, AD 변환부(31)가 출력하는 검출 신호 Hu0', Hv0', 및 Hw0'을 취득한다. 교차 위치 검출부(321)는, 취득한 검출 신호끼리의 교차점을, 샘플링한 2점 사이의 좌표로부터 산출함으로써, 축차 검출한다. 또한, 교차 위치 검출부(321)는, 취득한 검출 신호와 기준값의 제로크로스점을 축차 검출한다. 이 교차점 및 제로크로스점은, 횡축이 회전자 각, 종축이 디지털값을 나타냄으로써, 그 좌표를 나타낼 수 있다. 교차 위치 검출부(321)는, 교차점의 좌표를 검출하고, 검출한 교차점의 좌표를 나타내는 정보를, 분할 검출부(322)에 출력한다. 또한, 교차 위치 검출부(321)는, 제로크로스점의 좌표를 검출하고, 검출한 제로크로스점의 좌표를 나타내는 정보를, 분할 검출부(322)에 출력한다. 또한, 교차 위치 검출부(321)는, 취득한 검출 신호 Hu0', Hv0', 및 Hw0'을, 분할 검출부(322)에 출력한다.

다음으로, 분할 검출부(322)가, 도 4의 스텝 S103에서 행하는 분할 신호의 검출 처리에 대하여 상세히 설명한다.

분할 검출부(322)는, 교차 위치 검출부(321)로부터 입력된 교차점의 좌표를 나타내는 정보와, 제로크로스점의 좌표를 나타내는 정보와, 검출 신호 Hu0', Hv0', 및 Hw0'을, 순차 취득한다. 분할 검출부(322)는, 취득한 검출 신호 중, 교차점으로부터 당해 교차점과 인접한 제로크로스점까지의 검출 신호를 제1 분할 신호로서 검출한다. 분할 검출부(322)는, 취득한 검출 신호 중, 제로크로스점으로부터 당해 제로크로스점과 인접한 교차점까지의 검출 신호를 제2 분할 신호로서 검출한다. 분할 검출부(322)는, 검출한 분할 신호를 순차, 선분 접속부(323)에 출력한다. 여기서, 분할 검출부(322)는, 제1 분할 신호를 나타내는 정보로서, 교차점으로부터 당해 교차점과 인접한 제로크로스점까지의 디지털값의 편차 및 회전자 각의 편차 정보를 검출하고 있다.

다음으로, 교차점, 제로크로스점, 분할 신호의 구체예를 순서대로 설명한다.

먼저, 교차 위치 검출부(321)가 검출하는 교차점과 제로크로스점의 구체예에 대하여, 도 6a를 참조하여 설명한다.

도 6a는, 본 실시 형태에 따른 3개의 검출 신호 Hu0', Hv0', Hw0'의 대소 관계, 교차점, 제로크로스점, 분할 신호에 대하여 설명하는 도면이다. 도 6a에 있어서, 횡축은 회전자 각[deg]을 나타낸다. 종축은, 디지털값을 나타낸다. 또한, 도 6a는, 도 5의 회전자 각 θ101 내지 회전자 각 θ113의 구간 E1을 확대한 도면이다.

도 6a에 있어서, 점 cp1 내지 점 cp7 각각은, 교차점을 나타내고 있다. 여기서 교차점이란, 2개의 검출 신호가 교차하는 점이다. 예를 들어, 회전자 각 θ101에 있어서의 교차점 cp1은, 검출 신호 Hu0'과 검출 신호 Hv0'이 교차하는 점이다.

또한, 점 zc1 내지 점 zc6 각각은, 제로크로스점을 나타내고 있다. 여기서, 제로크로스점이란, 검출 신호 Hu0', Hv0', Hw0' 중 어느 것과, 디지털값의 기준값이 교차하는 점이다. 예를 들어, 회전자 각 θ102에 있어서의 제로크로스점 zc1은, 검출 신호 Hu0'과 기준값이 교차하는 점이다.

다음으로, 분할 검출부(322)가 검출하는 분할 신호의 구체예에 대하여, 도 6a를 참조하여 설명한다. 이하에 있어서, 세그먼트란, 분할 신호 하나하나이다. 세그먼트의 구간이란, 분할 신호마다의 시점에서 종점까지에 상당한다. 세그먼트는, 전기각 1주기분에 있어서, 12구간으로 된다. 모터 M의 극쌍 수가 6일 때, 전기각 6주기분은, 기계각 1주기분에 상당한다. 따라서, 세그먼트는, 기계각 1주기분에서는, 72구간으로 된다. 섹션이란, 전기각 1주기분에 있어서의 1 내지 12의 분할 신호의 번호이다. 분할 신호란, 도 6a에 있어서, 교차점 cp(n)로부터 당해 교차점 cp(n)과 인접한 제로크로스점 zc(m)까지의 검출 신호이다. 또는, 제로크로스점 zc(m)로부터 당해 제로크로스점 zc(m)과 인접한 교차점 cp(n+1)까지의 검출 신호이다. 또한, n은 1 내지 7의 정수이다. 또한, m은 1 내지 6의 정수이다. 구체적으로는, 예를 들어, 교차점 cp1로부터 제로크로스점 zc1까지의 검출 신호 Hu0'의 일부가, 분할 신호 sg101이다. 또한, 제로크로스점 zc1로부터 교차점 cp2까지의 검출 신호 Hu0'의 일부가, 분할 신호 sg102이다. 도 6a에 있어서, θ101 내지 θ102의 구간, 즉, 분할 신호 sg101의 구간이, 세그먼트의 번호 1의 구간에 상당한다. 또한, 분할 신호 sg102 내지 sg112 각각의 구간이, 세그먼트의 번호 2 내지 12의 구간에 상당한다.

또한, 도 6a에 나타내는 예에 있어서 검출 신호 Hu0', Hv0', 및 Hw0'이 정현파이기 때문에, 분할 신호 sg101 내지 sg112는, 정현파 중, 다른 부분보다 직선에 가까운 범위의 신호이다.

여기서, 3개의 검출 신호 Hu0', Hv0', Hw0'의 대소 관계에 대하여, 도 6a를 참조하여 설명한다.

예를 들어, 세그먼트 1과 세그먼트 2의 구간인 회전자 각 θ101 내지 θ103의 구간에 있어서, 검출 신호 Hw0'의 디지털값은, 3개의 검출 신호 중에서, 가장 크다. 검출 신호 Hw0'의 다음으로 디지털값이 큰 것은, 검출 신호 Hu0'이다. 가장 디지털값이 작은 것은, 검출 신호 Hv0'이다. 또한, 검출 신호 Hu0'의 디지털값은, 세그먼트 1의 구간인 회전자 각 θ101 내지 θ102의 구간에 있어서, 기준값보다 작다. 검출 신호 Hu0'의 디지털값은, 세그먼트 2의 구간인 회전자 각 θ102 내지 θ103의 구간에 있어서, 기준값보다 크다.

세그먼트 3 내지 세그먼트 12에 대해서도, 세그먼트마다 3개의 검출 신호 Hu0', Hv0', Hw0'의 대소 관계의 조합이 기억부(33)에 기억되어 있다.

이와 같이, 전기각 1주기분에 대하여, 세그먼트마다 3개의 검출 신호 Hu0', Hv0', Hw0'의 대소 관계의 조합 및 기준값과의 대소 관계가 기억부(33)에 기억되어 있다.

다음으로, 선분 접속부(323)가, 도 4의 스텝 S104에서 행하는 분할 신호의 접속 처리에 대하여 상세히 설명한다.

선분 접속부(323)는, 분할 검출부(322)의 분할 신호를, 축차 접속시킨다. 여기서, 선분 접속부(323)는, 교차점 또는 제로크로스점과 검출 신호 Hu0', Hv0', Hw0'의 대소 관계 및 기준값과의 대소 관계에 따라, 분할 신호를, 디지털값의 플러스·마이너스에 대하여 일정 방향으로 접속한다.

구체적으로는, 선분 접속부(323)는, 세그먼트마다, 검출 신호 Hu0', Hv0', Hw0'의 디지털값의 대소 관계에 있어서, 순위가 정중앙(도 6a의 예에서는, 큰 쪽(작은 쪽)에서 2번째)으로 되는 검출 신호(중간 신호라고도 칭함)를 추출한다. 선분 접속부(323)는, 추출한 중간 신호의 디지털값 각각과, 직전의 교차점 또는 제로크로스점에 있어서의 검출 신호의 디지털값(크로스점 신호값이라고도 칭함)의 대소 관계를 비교한다. 여기서, 직전의 교차점 또는 제로크로스점이란, 중간 신호에 대하여, 회전자 각 방향으로 직전으로 되는 것이며, 예를 들어, 도 6a의 예에서는, 분할 신호 sg101에 대하여 교차점 cp1, 분할 신호 sg102에 대하여 제로크로스점 zc1이다.

분할 신호 sg102를 생각하면, 중간 신호 sg102의 디지털값이 직전의 크로스점 신호값 zc1 이상이라고 판단한 경우, 선분 접속부(323)는, 중간 신호 sg102의 디지털값으로부터 직전의 크로스점 신호값 zc1을 차감한 값을 직전의 크로스점 신호값 zc1에 가산한다. 한편, 중간 신호 sg102의 디지털값이 직전의 크로스점 신호값 zc1보다 작다고 판단한 경우, 선분 접속부(323)는, 직전의 크로스점 신호값 zc1로부터 중간 신호 sg102의 디지털값을 차감한 값을 가산한다. 선분 접속부(323)는, 회전자 각이 작은 쪽부터, 순서대로, 이 가산을 반복한다. 이것에 의하여, 선분 접속부(323)는, 디지털값의 정방향으로, 분할 신호를 접속할 수 있다(도 6b 참조).

또한, 선분 접속부(323)는, 중간 신호의 디지털값과 직전의 크로스점 신호값의 차분, 즉, 절댓값을 가산해도 된다.

또한, 모터 M이 6극쌍이기 때문에, 분할 신호 sg112'의 종점은, 기계각의 60[degM]에 상당한다. 분할 신호 sg124'의 종점은, 기계각의 120[degM]에 상당한다. 분할 신호 sg136'의 종점은, 기계각의 180[degM]에 상당한다. 분할 신호 sg148'의 종점은, 기계각의 240[degM]에 상당한다. 분할 신호 sg160'의 종점은, 기계각의 300[degM]에 상당한다. 분할 신호 sg172'의 종점은, 기계각의 360[degM]에 상당한다.

선분 접속부(323)에 의한, 전기각 1주기분의 분할 신호의 접속의 구체예에 대하여 설명한다.

도 6b는, 본 실시 형태에 따른 전기각 1주기분의 분할 신호의 접속에 대하여 설명하는 도면이다. 또한, 도 6b는, 도 6a의 구간 E1의 분할 신호 sg101' 내지 sg112'을 접속한 도면이다. 도 6b에 있어서, 횡축은 회전자 각[degE]을 나타낸다. 종축은, 디지털값을 나타낸다. 또한, 도 6b에 나타내는 예는, 회전자 R이 CW 회전하고 있는 경우의 예이다. 또한, 도 6b에 있어서, 분할 신호 sg101' 내지 sg112'은, 도 6a의 분할 신호 sg101 내지 sg112가 선분 접속부(323)에 의하여 접속된 신호이다. 또한, 점 p101 내지 p113은, 도 6a의 교차점 cp1 내지 cp7 및 제로크로스점 zc1 내지 zc6이 치환된 점이다. 또한, 곡선 g132는, 분할 신호 sg101' 내지 sg112'을 접속한 곡선이다.

이하에 있어서, 순방향이란, 회전자 각의 증가에 따라, 디지털값이 증가하는 방향이다. 선분 접속부(323)는, 예를 들어, 교차점 cp1을, 점 p101로 치환한다. 선분 접속부(323)는, 분할 신호 sg101'을 순방향으로 접속한다. 구체적으로는, 선분 접속부(323)는, 도 6a의 분할 신호 sg101을, 점 p101을 개시점으로 하고, 점 p102를 종료점으로 하는 분할 신호 sg101'로 치환한다. 또한, 선분 접속부(323)는, 제로크로스점 zc1을 점 p102로 치환한다.

또한, 선분 접속부(323)는, 분할 신호 sg102'을 순방향으로 접속한다. 구체적으로는, 도 6a의 분할 신호 sg101은, 점 p102를 개시점으로 하고, 점 p103을 종료점으로 하는 분할 신호 sg102'로 치환한다. 또한, 선분 접속부(323)는, 교차점 cp2를 점 p103으로 치환한다.

도 6b의 곡선 g132로 나타낸 바와 같이, 선분 접속부(323)는, 도 6a에 나타낸 분할 신호 sg101' 내지 sg112'을, 축차, 순방향으로 접속한다. 그 결과, 회전자 각 θ101에 있어서의 교차점 cp1은, 디지털값 0으로 치환된다. 또한, 선분 접속부(323)는, 회전자 각 θ113에 있어서의 교차점 cp7을 디지털값 1200으로 치환한다. 또한, 도 6b에 있어서, 디지털값인 12000은, 전기각 1주기분인 360[degE]에 상당한다.

선분 접속부(323)에 의한 동작의 분할 신호의 기계각 1주기분의 접속에 관한 구체예를, 도 7을 참조하여 설명한다.

제1 주기 E1에 있어서, 선분 접속부(323)는, 도 6a의 분할 신호 sg101 내지 분할 신호 sg112을, 전기각 1주기분, 축차 순방향으로 접속한다. 그 결과, 도 6b의 분할 신호 sg101' 내지 분할 신호 sg112'로 나타낸 바와 같이, 도 6a의 분할 신호 sg101 내지 분할 신호 sg112가 접속된다.

다음으로, 제2 주기 E2에 있어서, 선분 접속부(323)는, 분할 신호 sg112'의 종점에, 제2 주기 E2의 분할 신호 sg113'의 시점을 접속한다. 계속해서, 선분 접속부(323)는, 전기각 1주기분의 분할 신호 sg113 내지 분할 신호 sg124를 순방향으로 접속한다. 그 결과, 도 7의 분할 신호 sg113' 내지 분할 신호 sg124'로 나타낸 바와 같이, 분할 신호 sg113 내지 분할 신호 sg124가 접속된다.

이하, 선분 접속부(323)는, 제2 주기 E2의 분할 신호 sg124'의 종점에, 제3 주기 E3의 분할 신호 sg125'의 시점을 접속한다. 다음으로, 선분 접속부(323)는, 제3 주기 E3의 분할 신호 sg136'의 종점에, 제4 주기 E4의 분할 신호 sg137'의 시점을 접속한다. 다음으로, 선분 접속부(323)는, 제4 주기 E4의 분할 신호 sg148'의 종점에, 제5 주기 E5의 분할 신호 sg149'의 시점을 접속한다. 다음으로, 선분 접속부(323)는, 제5 주기 E5의 분할 신호 sg160'의 종점에, 제6 주기 E6의 분할 신호 sg161'의 시점을 접속한다.

도 7은, 본 실시 형태에 따른 기계각 1주기분의 분할 신호의 접속 결과의 일례에 대하여 설명하는 도면이다. 도 7에 나타낸 바와 같이, 전기각 1주기분 각각은, 12개의 분할 신호를 포함한다. 제1 주기 E1은, 분할 신호 sg101' 내지 분할 신호 sg112'을 포함한다. 제2 주기 E2는, 분할 신호 sg113' 내지 분할 신호 sg124'을 포함한다. 제3 주기 E3은, 분할 신호 sg125' 내지 분할 신호 sg136'을 포함한다. 제4 주기 E4는, 분할 신호 sg137' 내지 분할 신호 sg148'을 포함한다. 제5 주기 E5는, 분할 신호 sg149' 내지 분할 신호 sg160'을 포함한다. 제6 주기 E6은, 분할 신호 sg161' 내지 분할 신호 sg172'을 포함한다.

이 때문에, 기계각 1주기분의 주기 K1에서는, 72개의 분할 신호 sg101' 내지 분할 신호 sg172'을 포함한다.

다음으로, 위치 추정부(30)가, 도 4의 스텝 S105에서 행하는 기계 각도의 생성 처리에 대하여 설명한다. 여기서, sg102'에 있어서의 임의의 점의 기계 각도를 생각하자. sg102'의 기계 각도 위치는, 도 7에 있어서의 E1의 구간에 위치하고 있고, E1의 구간 확대도가 도 6b이다. 선분 접속부(323)는, 중간 신호의 디지털값으로부터 직전의 크로스점 신호값 zc1을 차감한 값을 직전의 크로스점 신호값 zc1에 가산한다. 또한, 상술한 바와 같이, 선분 접속부(323)는, 크로스점 신호값 zc1을 점 p102로 치환한다. 그리고, 선분 접속부(323)는, 점 p102에 대하여, 중간 신호의 디지털값으로부터 직전의 크로스점 신호값 zc1을 차감한 값을 가산한다. 위치 추정부(30)는, 선분 접속부(323)에 의하여 접속된 분할 신호의 선분의 길이에 기초하여, 회전자의 기계 각도 위치를 추정한다.

기억부(33)에 기억되는 정보의 구체예에 대하여 설명한다.

기억부(33)는, 극쌍 수와 섹션과 세그먼트의 관계를 기억한다. 또한, 기억부(33)는, 3개의 검출 신호 Hu0', Hv0', Hw0'의 대소 관계를 섹션마다 기억하고 있다. 3개의 검출 신호 Hu0', Hv0', Hw0'의 대소 관계 및 기준값과의 대소 관계는, 섹션의 번호를 판정하기 위하여 이용된다.

본 실시 형태의 위치 추정 방법에서는, 제로크로스점을 경계로 하여 검출 신호를 2개의 세그먼트로 나누고 있다. 이것에 의하여, 기계각의 일주분은, 72개의 분할 신호를 갖는다. 그 결과, 본 실시 형태의 위치 추정 방법에서는, 하나의 분할 신호의 길이가 짧아진다. 그 결과, 결합한 분할 신호는, 보다 이상적인 각도에 비례한 직선 신호에 가까워진다. 그리고, 본 실시 형태의 위치 추정 방법에서는, 직선에 가까운 형상의 분할 신호에 기초하여, 회전자 R의 각도 정보인 위치를 얻을 수 있다. 이와 같이 하여 접속된 선분을 이용하여, 위치 추정부(30)가 회전자 R의 위치를 추정하기 때문에, 본 실시 형태에서는, 정밀도가 높은 광학식 인코더를 필요로 하는 일 없이, 고정밀도의 위치 검출을 행할 수 있다.

모터 제어 시스템(1)은, 이와 같이 추정된 기계 각도 Θ^{^}을 이용하여, 위치 제어를 행할 수 있다. 그 결과, 본 실시 형태의 위치 추정 방법에서는, 회전자 R의 위치를 검출하는 검출부는, 환경에 영향받기 쉬운 인코더를 사용할 필요가 없다. 그 결과, 모터를 소형화할 수 있으며, 분진 등의 환경에 의하여, 위치 제어의 정밀도가 좌우되기 어렵다.

[변형예]

또한, 본 실시 형태에서는, 교차점과 제로크로스점을 검출하고, 교차점과 제로크로스점 사이의 검출 신호를 분할 신호로서 검출하는 예를 설명했지만, 이에 한정되지 않는다.

예를 들어, 분할 검출부(322)는, 교차점으로부터 당해 교차점과 인접한 교차점까지의 검출 신호를 분할 신호로서 추출하도록 해도 된다. 그리고, 분할 검출부(322)는, 추출한 분할 신호를, 교차점으로부터 당해 교차점과 인접한 교차점과의 사이에 있는 제로크로스점을 경계로 하여 2개의 분할 신호로 분할하도록 해도 된다.

또한, 본 실시 형태에 있어서, 위치 연산부(32)는, 디지털 신호로 변환된 검출 신호 Hu0', Hv0', 및 Hw0'에 대하여 각 처리를 행하는 예를 설명했지만, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 위치 연산부(32)는, 아날로그 신호의 검출 신호 Hu0, Hv0, 및 Hw0에 대하여 각 처리를 행하도록 해도 된다.

또한, 본 실시 형태에 있어서, 모터 M의 구동 방식은, 예를 들어 벡터 제어 방법, 그 외의 구동 방법이어도 된다. 그 외의 구동 방법이란, 예를 들어 120° 구형파, 정현파를 이용한 구동 방법이어도 된다.

또한, 본 실시 형태에서는, 12극의 모터 M의 예를 설명했지만, 이에 한정되지 않는다. 모터 M의 극수는, 예를 들어, 2극, 4극, 8극 등이어도 된다. 예를 들어, 8극 모터의 경우, 기계각 1주기분은, 4개의 전기각 1주기분의 분할 신호를 갖는다. 이때, 검출부가, 3상의 검출 신호를 출력하는 경우, 하나의 전기각 1주기분은, 12개의 분할 신호를 갖는다. 이 때문에, 기계각 1주기분은, 48(=12×4)개의 분할 신호를 포함한다. 8극 모터의 경우, 선분 접속부(323)는, 회전자 R이 CW 회전인 경우, 기계각 1주기분에 48개의 분할 신호에 대하여, 순방향으로 축차 결합시키도록 해도 된다.

또한, 회전자 R이 CCW 회전인 경우, 도 4의 스텝 S104에 있어서, 선분 접속부(323)는, 기계각 1주기분의 분할 신호를 역방향으로 접속하도록 해도 된다. 여기서, CCW란, 출력축측에서 보아 반시계 방향의 회전이다. 또한, 역방향이란, 회전자 각의 증가에 따라 디지털값이 감소하는 방향이다. 선분 접속부(323)는, 접속된 기계각 1주기분의 분할 신호를, 회전자 각의 증가에 따라, 360[degM]에서 0[degM]으로 감소하는 방향으로, 축차 접속하도록 해도 된다. 이 경우, 위치 추정부(30)는, 기억부(33)에 기억되어 있는 3개의 검출 신호 Hu0', Hv0', 및 Hw0'의 대소 관계가 변화되었을 때, 회전자 R이 CW 회전인지 CCW 회전인지를 판별한다.

이것에 의하여, 본 실시 형태에 의하면, 회전자 R이 CW 회전하고 있더라도, CCW 회전하고 있더라도, 회전자 R의 위치를 고정밀도로 추정할 수 있다.

회전 방향과 검출 신호의 관계를, 도 6a를 참조하여 설명한다.

회전자 각 θ105와 θ107 사이에 현재 위치가 있는 경우, 위치 추정부(30)는, 예를 들어, 현재의 위치에 있어서의 종축의 디지털값과, 하나 앞의 교차점인 회전자 각 θ105의 종축 디지털값을 기억부(33)에 기억시킨다.

회전자 R이 CW 회전인 경우, 회전자 R의 위치는, 회전자 각 θ107과 θ109 사이로 이동한다. 위치 추정부(30)는, 회전자 각 θ105와 θ107 사이의 대소 관계로부터, 회전자 각 θ107과 θ109 사이의 대소 관계로 변화되었을 때, 그리고 검출 신호 Hv0'으로부터 검출 신호 Hu0'로의 중간 신호의 전환, 및 전환 후의 중간 신호의 기준값에 대한 플러스·마이너스를 판별하여, 회전자 R이 CW 회전이라고 판별한다. 계속해서, 위치 추정부(30)는, 회전자 각 θ107과 θ109 사이의 분할 신호 sg107과 sg108을, 분할 신호 sg106에 순방향으로 접속한다.

한편, 회전자 R이 CCW 회전인 경우, 회전자 R의 위치는, 회전자 각 θ103과 θ105 사이로 이동한다. 위치 추정부(30)는, 회전자 각 θ105와 θ107 사이의 대소 관계로부터, 회전자 각 θ103과 θ105 사이의 대소 관계로 변화되었을 때, 그리고 검출 신호 Hv0'으로부터 검출 신호 Hw0'로의 중간 신호의 전환, 및 전환 후의 중간 신호의 기준값에 대한 플러스·마이너스를 판별하여, 회전자 R이 CCW 회전이라고 판별한다. 계속해서, 위치 추정부(30)는, 회전자 각 θ103과 θ105 사이의 분할 신호 sg103과 sg104을, 분할 신호 sg105에 역방향으로 접속한다.

또한, 본 실시 형태에서는, 검출부(10)의 센서로서, 홀 소자를 예로 들어 설명했지만, 이에 한정되지 않는다. 검출부(10)에 사용하는 센서는, 검출 신호가 정현파, 또는 정현파에 고조파를 포함하는 출력 신호여도 된다. 예를 들어, 검출부(10)의 센서는, 자기 저항 효과를 이용한 센서여도 된다.

또한, 본 실시 형태에서는, 교차점으로부터 당해 교차점과 인접한 제로크로스점까지, 또는 제로크로스점으로부터 당해 제로크로스점과 인접한 교차점까지의 검출 신호의 일부를 분할 신호로서 추출하는 예를 설명했지만, 이에 한정되지 않는다. 분할 검출부(322)는, 교차점으로부터 당해 교차점과 인접한 제로크로스점까지, 또는 제로크로스점으로부터 당해 제로크로스점과 인접한 교차점까지의 선분을 생성함으로써, 분할 신호를 추출하도록 해도 된다. 선분은, 예를 들어 직선이어도 되고, 정현파의 일부여도 된다.

또한, 본 실시 형태에 있어서, 도 2에 아우터 로터의 예를 도시했지만, 이에 한정되지 않는다. 모터 M은, 슬롯이 회전자 R의 일부로 되는, 브러시를 갖는 모터이어도 된다.

또한, 모터 M은, 리니어 모터여도 된다. 모터 M이 리니어 모터인 경우, 회전자 R은, 예를 들어, 자석을 갖는 가동자여도 된다.

또한, 본 실시 형태에서는, 검출부(10)의 위상이 120°씩 어긋나 있는 3개의 센서(11) 내지 센서(13)의 예를 설명했지만, 이에 한정되지 않는다. 검출부(10)가 구비하는 센서의 수는, 3개에 한정되지 않는다. 이 경우, 각 센서의 출력은, 센서의 총수로 제산한 위상씩 어긋나 있으면 된다.

또한, 본 실시 형태에서는, 교차 위치 검출부(321)가 교차점과 제로크로스점을 검출하는 예를 설명했지만, 이에 한정되지 않는다. 교차 위치 검출부(321)는, 교차점만 검출하도록 해도 된다. 이 경우, 분할 검출부(322)는, 교차점으로부터 당해 교차점과 인접한 교차점까지의 검출 신호의 일부를 분할 신호로 하여, 축차 검출하도록 해도 된다. 이 경우에 있어서, 전기각 1주기분의 분할 신호의 개수는 6개로 된다. 또한, 모터 M의 극쌍 수가 6인 경우, 기계각 1주기분의 분할 신호의 개수는 36개로 된다.

[제2 실시 형태]

본 실시 형태에서는, 제1 실시 형태의 위치 추정부(30)가, 보정부를 더 구비하고 있는 예를 설명한다.

도 8은, 본 실시 형태에 따른 모터 제어 시스템(1A)의 구성을 도시하는 개략도이다.

도 8에 도시하는 바와 같이 모터 제어 시스템(1A)은, 위치 추정부(30) 대신 위치 추정부(30A)를 구비한다.

위치 추정부(30A)는, 위치 연산부(32) 대신 위치 연산부(32A)를 구비하고, 기억부(33) 대신 기억부(33A)를 구비한다.

위치 연산부(32A)는, 보정부(324)를 더 구비한다.

보정부(324)는, 제1 보정부(3241), 제2 보정부(3242), 및 제3 보정부(3243)를 구비한다. AD 변환부(31)에 추가하여, 보정부(324)도, 전처리 회로의 일부로서 기능한다.

제1 보정부(3241)는, 회전자 R이 회전하고 있을 때, 각 상의 검출 신호가 갖는 동상 노이즈를 보정하고, 보정한 검출 신호를 제2 보정부(3242)에 출력한다. 또한, 동상 노이즈란, 각 상의 검출 신호가 갖는 노이즈 성분이다.

도 3을 이용하여 설명한 바와 같이, 검출 신호 Hu0, Hv0, 및 Hw0은, 오프셋 성분을 갖고 있다. 또한, 도 3을 이용하여 설명한 바와 같이, 검출 신호 Hu0, Hv0, 및 Hw0의 피크값에는, 변동이 있다. 또한, 피크값이란, 검출 신호의 극댓값과 극솟값이다. 위치 연산부(32A)는, 디지털 신호의 검출 신호에 대하여 각 처리를 행하고 있다. 제2 보정부(3242)는, 위치 연산부(32A)의 다이내믹 레인지를 유효하게 사용하기 위하여 행해진다. 회전자 R이 회전하고 있을 때, 검출 신호의 진폭 변동과 오프셋 성분을 보정하고, 보정한 검출 신호를 제3 보정부(3243)에 출력한다.

제3 보정부(3243)는, 분할 신호의 대략 S자의 형상을 직선으로 보정하기 위하여 행해진다. 분할 신호는, 검출 신호의 일부이기 때문에, 대략 S자의 형상을 하고 있다. 이 때문에, 제3 보정부(3243)의 보정을 행함으로써, 보정한 검출 신호를 교차 위치 검출부(321)에 출력한다.

기억부(33A)는, 보정부(324)가 보정에 이용하는 보정식, 보정에 이용하는 보정값 및 계수를, 더 기억한다. 또한, 보정식과 계수에 대해서는, 후술한다.

다음으로, 위치 연산부(32A)가 행하는 보정 처리의 수순을 설명한다.

본 실시 형태에 있어서의 모터 제어 시스템(1)의 동작은, 제1 보정 수순과, 제2 보정 수순과, 제3 보정 수순을 포함한다.

도 9는, 본 실시 형태에 따른 위치 연산부(32A)가 행하는 처리의 수순의 흐름도이다. 또한, 도 9에 나타내는 예에 있어서, 보정부(324)가, 제1 보정 내지 제3 보정 모두를 행하는 예를 설명한다. 또한, 도 7에서 설명한 처리와 동일한 처리에 대해서는, 동일한 부호를 이용하여 설명을 생략한다. 또한, 위치 추정부(30A)는, 이하의 처리를 행한다.

(스텝 S201) 제1 보정부(3241)는, 제1 보정을 행한다. 또한, 제1 보정에 대해서는, 후술한다.

(스텝 S202) 제2 보정부(3242)는, 제1 보정 후, 제2 보정을 행한다. 또한, 제2 보정에 대해서는, 후술한다.

(스텝 S203) 제3 보정부(3243)는, 제2 보정 후, 제3 보정을 행한다. 또한, 제3 보정에 대해서는, 후술한다.

스텝 S203의 처리 후, 보정부(324)는, 스텝 S110의 처리를 행한다.

이상으로, 위치 연산부(32A)가 행하는 처리를 종료한다.

<제1 보정의 설명>

다음으로, 제1 보정부(3241)가 도 9의 스텝 S201에서 행하는 제1 보정의 처리의 수순에 대하여 설명한다.

도 10은, 본 실시 형태에 따른 제1 보정의 처리의 수순의 흐름도이다.

(스텝 S2011) 제1 보정부(3241)는, U상, V상 및 W상의 검출 신호 중 하나를 축차 선택한다.

(스텝 S2012) 제1 보정부(3241)는, 선택한 검출 신호에 대응하는 보정식을 이용하여 제1 보정을 행한다. 보정식은, 후술하는 식 (1) 내지 식 (3)이다. 예를 들어, 스텝 S2011에서 U상의 검출 신호를 선택한 경우, 제1 보정부(3241)는, 식 (1)을 이용하여 제1 보정을 행한다.

(스텝 S2013) 제1 보정부(3241)는, 모든 상의 검출 신호에 대하여, 스텝 S2012의 처리가 종료되었는지 여부를 판별한다. 제1 보정부(3241)는, 모든 상의 검출 신호에 대하여, 스텝 S2012의 처리가 종료되었다고 판별한 경우(스텝 S2013; "예"), 처리를 종료한다. 제1 보정부(3241)는, 모든 상의 검출 신호에 대하여, 스텝 S2012의 처리가 종료되지 않았다고 판별한 경우(스텝 S2013; "아니오"), 스텝 S2014의 처리로 나아간다.

(스텝 S2014) 제1 보정부(3241)는, 아직 선택되지 않은 상의 검출 신호를 선택하여, 스텝 S2012의 처리로 되돌린다.

다음으로, 제1 보정부(3241)가 행하는 제1 보정에 대하여 상세히 설명한다.

제1 보정부(3241)는, 3개의 검출 신호 Hu0', Hv0', 및 Hw0'에 대하여, 다음 식 (1) 내지 다음 식 (3)을 이용하여 제1 보정을 행한다.

Hiu0'=Hu0'-(Hv0'+Hw0')/2 … (1)

Hiv0'=Hv0'-(Hu0'+Hw0')/2 … (2)

Hiw0'=Hw0'-(Hu0'+Hv0')/2 … (3)

식 (1)에 있어서, Hiu0'은, 검출 신호 Hu0'에 대하여 제1 보정을 행한 보정값이다. 식 (2)에 있어서, Hiv0'은, 검출 신호 Hv0'에 대하여 제1 보정을 행한 보정값이다. 식 (3)에 있어서, Hiw0'은, 검출 신호 Hw0'에 대하여 제1 보정을 행한 보정값이다. 상술한 바와 같이, 제1 보정 수순에서는, 보정부(324)가, 검출 신호 중 하나를 순차 선택하고, 선택한 검출 신호로부터, 선택되지 않은 다른 검출 신호의 평균값을 감산함으로써, 선택한 검출 신호를 보정한 검출 신호를 검출 신호 각각에 대하여 생성한다.

다음으로, 제1 보정에 의한 효과를 설명한다.

도 11은, 본 실시 형태에 따른 제1 보정을 행한 결과의 일례의 파형도이다. 도 11에 도시하는 파형도는, 도 3에 나타낸 파형을 디지털 신호로 변환한 후, 식 (1) 내지 식 (3)을 이용하여, 제1 보정부(3241)에 의하여 보정한 후의 파형이다. 도 11에 있어서, 횡축은 회전자 각[deg]을 나타낸다. 종축은 디지털값을 나타낸다. 또한, AD 변환부(31)의 비트 수가 12비트인 경우, B2는, 2047이다. 또한, -B2는, -2048이다. 도 11에 나타낸 바와 같이, 제1 보정부(3241)는, 제1 보정에 의하여, 검출 신호의 디지털값 방향의 변동을 저감시킬 수 있다. 이것에 의하여, 제1 보정부(3241)는, 제1 보정에 의하여, 동상 노이즈를 저감시킬 수 있다.

여기서, 동상 노이즈를 저감시킬 수 있는 이유에 대하여 설명한다.

동상 노이즈 신호를 Hn0'이라 하면, 동상 노이즈 신호 Hn0'은, 3개의 검출 신호에 각각 발생하고 있다. 동상 노이즈 신호 Hn0'을 고려한 식 (1)의 보정 후의 검출값 Hiu0'은, 다음 식 (4)로 표시된다.

Hiu0'=(Hu0'+Hn0')-{(Hv0'+Hn0')+(Hw0'+Hn0')}/2

=(Hu0'+Hn0')-{Hn0'+(Hv0'+Hw0')/2}

=Hu0'-(Hv0'+Hw0')/2 … (4)

식 (4)에 나타낸 바와 같이, 각 상의 검출 신호가 갖는 동상 노이즈 Hn0'은, 식 (1)의 보정에 의하여, 상쇄된다. 이것에 의하여, 제1 보정에서는, 동상 노이즈를 저감시킬 수 있다.

마찬가지로, 식 (2)에 의하여, 검출 신호 Hv0'의 동상 노이즈를 저감시킬 수 있다. 또한, 식 (3)에 의하여, 검출 신호 Hw0'의 동상 노이즈를 저감시킬 수 있다.

또한, 모터 M이, 예를 들어 4상인 경우, 제1 보정부(3241)는, 4개의 상의 검출 신호로부터 하나를 선택한다. 여기서, 4상의 검출 신호는, U상, V상, W상 및 Z상이다. 다음으로, 제1 보정부(3241)는, 선택한 검출 신호에 대응하는 보정식을 이용하여 제1 보정을 행한다. 즉, 제1 보정부(3241)는, 4상의 모터 M의 경우, 상마다 4개의 보정식을 이용하여, 제1 보정을 행한다. 예를 들어, U상의 검출 신호에 대한 보정식은, 다음 식 (5)이다.

Hiu0'=Hu0'-(Hv0'+Hw0'+Hz0')/3 … (5)

제1 보정부(3241)는, 검출부로부터 출력되는 검출 신호가 4상의 모터이더라도, 상마다 4개의 보정식을 이용하여, 제1 보정을 행함으로써, 동상 노이즈를 저감시킬 수 있다. 즉, 본 실시 형태에 의하면, 상의 수에 따른 보정식을 이용하여 제1 보정을 행함으로써, 동상 노이즈를 저감시킬 수 있다.

<제2 보정의 설명>

다음으로, 제2 보정부(3242)가 도 9의 스텝 S202에서 행하는 제2 보정의 처리의 수순에 대하여 설명한다.

제2 보정부(3242)는, 전기각 1주기에 있어서, U상, V상 및 W상의 검출 신호 중 하나를 축차 선택한다. 다음으로, 제2 보정부(3242)는, 선택한 상의 검출 신호에 대하여, 기억부(33A)에 기억되어 있는 보정값과, 선택한 상의 검출 신호에 대응하는 보정식을 이용하여 제2 보정을 행한다. 또한, 보정식은, 후술하는 식 (6) 내지 식 (11)이다. 예를 들어, U상의 검출 신호를 선택한 경우, 제2 보정부(3242)는, 식 (6) 및 식 (7)을 이용하여 제2 보정을 행한다.

다음으로, 각 검출 신호의 극댓값과, 극솟값에 대하여, 도 11을 참조하여 설명한다.

이하에 있어서, 점 Hiu_max는 U상의 극댓값의 예이다. 점 Hiv_max는 V상의 극댓값의 예이다. 점 Hiw_max는 W상의 극댓값의 예이다. 점 Hiu_min은 U상의 극솟값의 예이다. 점 Hiv_min은 V상의 극솟값의 예이다. 점 Hiw_min은 W상의 극솟값의 예이다. bu, bv 및 bw 각각은, 기억부(33A)에 기억되어 있는 각 상의 오프셋 보정값이다.

다음으로, 제2 보정부(3242)가 행하는 제2 보정에 대하여 상세히 설명한다.

제2 보정부(3242)는, 각 상의 검출 신호에 대하여, 디지털값이 플러스측인지 마이너스측인지를 판별한다. 여기서, 플러스측의 디지털값이란, 도 11에 있어서 디지털값이 0보다 큰 값이다. 또한, 마이너스측의 디지털값이란, 도 11에 있어서 디지털값이 0보다 작은 값이다. 제2 보정부(3242)는, 진폭의 범위를 소정의 최댓값 B2 및 소정의 최솟값 -B2의 범위로 균일화하는 보정을 행한다.

제2 보정부(3242)는, 보정 후의 검출 신호 Hiu0'의 플러스측 디지털값에 대하여, 기억부(33A)에 기억되어 있는 정보를 이용하여 다음 식 (6)에 의하여 제2 보정을 행한다. 또한, 제2 보정부(3242)는, 보정 후의 검출 신호 Hiu0'의 마이너스측 디지털값에 대하여, 기억부(33A)에 기억되어 있는 정보를 이용하여 다음 식 (7)에 의하여 제2 보정을 행한다.

제2 보정부(3242)는, 보정 후의 검출 신호 Hiv0'의 플러스측 디지털값에 대하여, 기억부(33A)에 기억되어 있는 정보를 이용하여 다음 식 (8)에 의하여 제2 보정을 행한다. 또한, 제2 보정부(3242)는, 보정 후의 검출 신호 Hiv0'의 마이너스측 디지털값에 대하여, 기억부(33A)에 기억되어 있는 정보를 이용하여 다음 식 (9)에 의하여 제2 보정을 행한다.

제2 보정부(3242)는, 보정 후의 검출 신호 Hiw0'의 플러스측 디지털값에 대하여, 기억부(33A)에 기억되어 있는 정보를 이용하여 다음 식 (10)에 의하여 제2 보정을 행한다. 또한, 제2 보정부(3242)는, 보정 후의 검출 신호 Hiw0'의 마이너스측 디지털값에 대하여, 기억부(33A)에 기억되어 있는 정보를 이용하여 다음 식 (11)에 의하여 제2 보정을 행한다.

Hiu1(ppn)'=au_max(ppn)×(Hiu0'(ppn)+bu) … (6)

Hiu1(ppn)'=au_min(ppn)×(Hiu0'(ppn)+bu) … (7)

Hiv1(ppn)'=av_max(ppn)×(Hiv0'(ppn)+bv) … (8)

Hiv1(ppn)'=av_min(ppn)×(Hiv0'(ppn)+bv) … (9)

Hiw1(ppn)'=aw_max(ppn)×(Hiw0'(ppn)+bw) … (10)

Hiw1(ppn)'=aw_min(ppn)×(Hiw0'(ppn)+bw) … (11)

식 (6) 및 식 (7)에 있어서, Hiu1'은, U상의 검출 신호에 대하여 제2 보정을 행한 보정값이다. 식 (8) 및 식 (9)에 있어서, Hiv1'은, V상의 검출 신호에 대하여 제2 보정을 행한 보정값이다. 식 (10) 및 식 (11)에 있어서, Hiw1'은, W상의 검출 신호에 대하여 제2 보정을 행한 보정값이다.

또한, 식 (6) 내지 식 (11)에 있어서, ppn은, 1 내지 6의 정수이며, 극쌍을 나타내는 값이다. 식 (6), 식 (8) 및 식 (10)에 있어서, au_max(ppn), av_max(ppn), 및 aw_max(ppn) 각각은, 기억부(33A)에 기억되어 있는 각 극쌍에 대응하는 전기각 1주기분의 플러스측 디지털값에 대한 플러스측 게인 보정값이다. 식 (7), 식 (9) 및 식 (11)에 있어서, au_min(ppn), av_min(ppn), 및 aw_min(ppn) 각각은, 기억부(33A)에 기억되어 있는 각 극쌍에 대응하는 전기각 1주기분의 마이너스측 디지털값에 대한 마이너스측 게인 보정값이다. 식 (6) 내지 식 (11)에 있어서, bu, bv 및 bw 각각은, 기억부(33A)에 기억되어 있는 각 상의 오프셋 보정값이다.

또한, au_max(ppn), av_max(ppn), aw_max(ppn), au_min(ppn), av_min(ppn), 및 aw_min(ppn) 각각은, 극쌍마다의 보정값이다. 이 때문에, 플러스측 게인 보정값의 개수는, 18개(=3상×6극쌍 수)이다. 마찬가지로, 마이너스측 게인 보정값의 개수는, 18개이다.

다음으로, 제2 보정에 의한 효과를 설명한다.

도 12는, 본 실시 형태에 따른 제2 보정을 행한 결과의 일례의 파형도이다. 도 12에 나타내는 파형도는, 제2 보정 후에, 제2 보정부(3242)에 의하여 보정된 후의 파형이다. 도 12에 있어서, 횡축은 회전자 각[deg]을 나타낸다. 종축은 디지털값을 나타낸다.

도 12에 나타낸 바와 같이, 제2 보정에 의하여, 검출 신호의 오프셋 성분의 보정이 행해지고 있다. 또한, 제2 보정에 의하여, 진폭의 범위가, +B2 내지 -B2의 범위로, 거의 균일화된다. 이 보정에 의하여, 위치 추정부(30B)는, 각 부의 사용 가능한 디지털 신호값의 범위를 유효하게 이용할 수 있다.

이상과 같이, 제2 보정에 의하여, 검출 신호 Hiu0', Hiv0' 및 Hiw0'의 각 상 오프셋 성분을 저감시켜, 각 상의 각극의 진폭을 정돈할 수 있다.

<온라인 처리에 의한 보정의 설명>

또한, 본 실시 형태에서는, 플러스측 게인 보정값, 마이너스측 게인 보정값, 및 오프셋 보정값이 기억부(33A)에 기억되어 있는 예를 설명했지만, 이에 한정되지 않는다. 제2 보정부(3242)가, 플러스측 게인 보정값, 마이너스측 게인 보정값, 및 오프셋 보정값을 온라인 처리로 산출하도록 해도 된다. 예를 들어, 제2 보정부(3242)는, 하나 앞의 기계각 1주기분의 검출 신호를 이용하여, 플러스측 게인 보정값, 마이너스측 게인 보정값, 및 오프셋 보정값을 산출하도록 해도 된다.

다음으로, 제2 보정부(3242)가 행하는 오프셋 보정값과 플러스측 게인 보정값과 마이너스측 게인 보정값의 산출 수순에 대하여 설명한다.

도 13은, 본 실시 형태에 따른 오프셋 보정값과 플러스측 게인 보정값과 마이너스측 게인 보정값과의 산출 처리의 흐름도이다.

(스텝 S2021) 제2 보정부(3242)는, 전기각 6주기분의 각 상의 극댓값과 극솟값을 검출한다.

(스텝 S2022) 제2 보정부(3242)는, 전기각 6주기분의 구간에 있어서, 각 상의 오프셋 보정값을 산출한다. 구체적으로는, 제2 보정부(3242)는, 전기각 6주기분의 각 상의 진폭 최댓값과 진폭 최솟값의 평균을 산출한다. 각 상에 있어서의 구한 진폭 최댓값의 평균값과 진폭 최솟값의 평균값으로부터 산출되는 최대 최소 평균값을 산출한다. 산출된 최대 최소 평균값은, 상마다의 오프셋 보정값 bu, bv, bw라 한다. 여기서, 전기각 6주기분이란, 축차 입수한 최신의 전기각 6주기분의 평균값이다. 또한, 전기각 6주기분의 평균값이 아니어도 되며, 적어도 2주기분 이상의 전기각 1주기마다의 진폭 최댓값과 진폭 최솟값에 의하여 산출하면 된다. 다음으로, 제2 보정부(3242)는, 산출한 각 상의 오프셋 보정값을 기억부(33A)에 기억시킨다.

(스텝 S2023) 제2 보정부(3242)는, 전기각 1주기분의 구간에 있어서, 상마다 및 극쌍마다, 플러스측 게인 보정값과 마이너스측 게인 보정값을 산출한다. 계속해서, 제2 보정부(3242)는, 산출한 상마다 및 극쌍마다, 플러스측 게인 보정값과 마이너스측 게인 보정값을 기억부(33A)에 기억시킨다.

제2 보정부(3242)는, 스텝 S2021 내지 스텝 S2023의 처리에 의하여 기억부(33A)에 기억된 보정값과, 대응하는 식 (6) 내지 식 (11)에 의하여, 예를 들어 다음 전기각 1주기분의 검출 신호에 대하여 제2 보정을 행한다.

또한, 모터 M이, 예를 들어 4상인 경우, 제2 보정부(3242)는, 상마다 오프셋 보정값과 플러스측 게인 보정값과 마이너스측 게인 보정값을 산출하도록 해도 된다. 모터 M이 4상인 경우, 오프셋 보정값의 개수는 4개이다. 또한, 플러스측 게인 보정값 및 마이너스측 게인 보정값의 개수는, 각각 24개(=4상×6극쌍)씩이다. 상술한 바와 같이, 본 실시 형태에 있어서의 모터 제어 시스템(1)의 동작은, 극대 극소 검출 수순과, 평균 산출 수순과, 오프셋 산출 수순과, 제1 게인 산출 수순과, 제2 게인 산출 수순을 포함한다.

<제3 보정의 설명>

다음으로, 제3 보정부(3243)가, 도 9의 스텝 S203에서 행하는 제3 보정에 대하여 설명한다.

먼저, 제3 보정을 행하는 이유를 설명한다.

도 14는, 본 실시 형태에 따른 전기각 1주기분의 각도의 분할 신호를 결합한 파형도이다. 횡축은 추정 각도[deg]를 나타낸다. 종축은 각도 참값[deg]을 나타낸다.

도 14에 있어서, 곡선 g211은, 전기각 6주기분의 각도의 분할 신호를 접속한 파형이다. 또한, 직선 g212는, 이상적인 직선이다. 또한, 직선 g221과 직선 g222는, 곡선 g211의 변동의 범위를 나타내고 있다.

또한, 도 14에 나타낸 곡선 g211은, 보정부(324)에 의한 제1 보정 내지 제3 보정 후에, 제1 실시 형태에서 설명한 분할 검출부(322)에 의한 분할 신호를, 선분 접속부(323)에 의하여 접속시킨 후의 파형이다. 이들의 보정 및 처리를 행함으로써, 위치 검출의 정밀도는, 직선 g221과 직선 g222가 나타낸 바와 같이, 약 ±α[deg]로 된다.

상술한 바와 같이, 분할 신호는, 대략 S자의 형상을 하고 있다. 제3 보정을 행하지 않는 경우, 곡선 g211의 변동의 범위가, 도 14에 나타낸 예보다 커진다. 즉, 위치 검출의 정밀도는 ±α[deg]보다 큰 값으로 된다. 이 때문에, 제3 보정부(3243)는, 분할 신호의 대략 S자의 형상을 직선으로 보정함으로써 제3 보정을 행한다. 그 결과, 제3 보정에 의하여, 위치 검출의 정밀도를 더욱 향상시킬 수 있다.

또한, 도 14에 있어서의 부호 g311, g312, x1 및 x2에 대해서는, 제3 실시 형태에서 설명한다.

다음으로, 제3 보정에 대하여 상세히 설명한다.

제3 보정부(3243)는, 각 상의 검출 신호에 대하여, 기억부(33A)에 기억되어 있는 값을 계수로서 이용함으로써 검출 신호의 스케일을 변경하는 제3 보정을 행한다.

제3 보정을 행함으로써, 각 분할 신호의 대략 S자형의 형상을 직선화할 수 있다. 여기서, 기억부(33A)에 기억되어 있는 값이란 미리 설계된 값이다.

이 제3 보정은, 미리 설계된 값을 이용하여, 2차 함수, 3차 함수, 삼각 함수 등의 보정식에 의하여 계산 처리를 행한다.

또한, 이하의 설명에서는, 제2 보정 후의 검출 신호 Hiu1', Hiv2' 및 Hiw1'에 대하여, 제3 보정을 행하는 예를 설명한다.

Hiu2'은, 제2 보정 후의 U상의 검출 신호에 대하여 제3 보정을 행한 보정값이다. Hiv2'은, 제2 보정 후의 V상의 검출 신호에 대하여 제3 보정을 행한 보정값이다. Hiw2'은, 제2 보정 후의 W상의 검출 신호에 대하여 제2 보정을 행한 보정값이다.

다음으로, 제3 보정에 의한 효과를 설명한다.

도 15는, 본 실시 형태에 따른 제3 보정을 행한 결과의 일례의 파형도이다. 도 15에 나타내는 파형도는, 제2 보정 후에 제3 보정을 행한 후의 파형이다. 도 15에 있어서, 횡축은 회전자 각[deg]을 나타낸다. 종축은 디지털값을 나타낸다.

도 15의 부호 g201이 나타내는 영역의 파형은, 부호 g200이 나타내는 영역의 파형을 확대한 파형이다. 부호 g201이 나타내는 영역의 파형에 있어서, 곡선 Hiu1(1)'은, 제1 보정 후에 제2 보정을 행한 후의 검출 신호 Hiu1(1)'의 파형의 일부이다. 또한, 곡선 Hiu2'은, 제1 보정 후에 제2 보정을 행한 후, 다시 제3 보정을 행한 후의 검출 신호 Hiu2'의 파형 일부이다.

교차점 cp101' 내지 cp102'의 구간의 곡선 Hiu1(1)'과 비교하여, 교차점 cp101 내지 cp102의 구간 곡선 Hiu2'은, 교차점 사이의 검출 신호의 직선성이 향상되어 있다.

이와 같이, 제3 보정에 의하면, 검출 신호 Hiu2', Hiv2', 및 Hiw2'은, 도 12에 나타낸 검출 신호 Hiu1(ppn)', Hiv1(ppn)', 및 Hiw1(ppn)'과 비교하여, 직선성이 향상되어 각도에 비례한 신호를 얻을 수 있다.

또한, 제3 보정부(3243)는, 제3 보정 처리를 검출 신호의 파형의 형상에 따른 보정식에 의하여 계산 처리한다.

또한, 제3 보정부(3243)는, 미리 설계된 값 대신 제2 보정과 마찬가지로, 하나 앞의 기계각 1주기분의 검출 신호에 기초하여, 축차 산출한 값을 이용해도 된다. 그리고, 제3 보정부(3243)는, 산출한 값을 계수로서 기억부(33A)에 기억시키도록 해도 된다.

또한, 상술한 예에 있어서, 보정부(324)가, 제1 보정 내지 제3 보정 모두를 행하는 예를 설명했지만, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 보정부(324)는, 검출 신호에 대하여 제1 보정 내지 제3 보정 중 적어도 하나의 보정을 행하도록 해도 된다.

이상과 같이, 본 실시 형태의 위치 추정 방법에서는, 제1 보정에 의하여, 검출 신호의 동상 노이즈를 저감시킬 수 있다. 또한, 본 실시 형태에서는, 제2 보정에 의하여, 복수의 검출 신호의 상호 변동을 보정할 수 있다. 여기서, 복수의 신호의 상호 변동이란, 예를 들어, 검출 신호의 진폭 및 오프셋 성분의 변동이다. 또한, 본 실시 형태에서는, 제3 보정에 의하여, 파형의 곡선 부분을 직선화할 수 있다. 특히 제2 보정을 행함으로써 분할 신호의 길이가 균일화되기 때문에, 제3 보정에 있어서, 모든 분할 신호에 일률적인 계산 처리를 적용하기 쉽다. 따라서, 제2 보정은, 제3 보정의 전(前) 공정에서 행함으로써, 보다 파형의 곡선 부분을 직선화할 수 있다.

그 결과, 본 실시 형태에서는, 위치 정보에 필요한 신호 부분이 보다 직선화되어, 위치 추정값과 참값의 차를 작게 할 수 있으므로, 고정밀도의 위치 검출을 행할 수 있다.

또한, 본 실시 형태에 있어서, 보정부(324)가, 디지털 신호로 변환된 검출 신호를 보정하는 예를 설명했지만, 이에 한정되지 않는다. 보정부(324)는, 증폭부(20)와 AD 변환부(31) 사이에 설치되어 있어도 된다. 이 경우, 보정부(324)는, 아날로그 신호인 검출 신호 Hu0, Hv0, 및 Hw0를 보정하도록 해도 된다. 또한, 본 실시 형태에 있어서도, 검출부(10)가 구비하는 센서의 수는, 3개에 한정되지 않는다. 이 경우, 각 센서의 출력은, 센서의 총수로 제산한 위상씩 어긋나 있으면 된다.

모터 제어 시스템(1)은, 상술한 바와 같이, 보정된 검출 신호를 이용함으로써, 보다 정밀도가 높은 위치 제어를 행할 수 있다. 예를 들어, 회전자 R의 회전 위치의 검출을 종래 기술과 같이 광학식 인코더를 사용하여 행하는 경우, 검출 정밀도는, 인코더의 분해능에 의존한다. 여기서, 광학식 인코더는, 예를 들어, 포토 인터럽터와 인코더 디스크를 갖고 있다. 인코더 디스크에는, 원주 상에 등간격으로 형성된 슬릿을 갖는다. 예를 들어, 분해능이 400펄스인 인코더의 검출 정밀도는, 약 ±0.9°이다. 한편, 실시 형태의 위치 추정 방법을 이용한 위치 추정부(30)에서는, 광학식 인코더의 검출 정밀도와 동등한 정밀도를 실현할 수 있다.

[제3 실시 형태]

제1 실시 형태의 위치 추정부(30)가, 정규화부를 더 구비하고 있는 예를 설명한다.

도 16은, 본 실시 형태에 따른 모터 제어 시스템(1B)의 구성을 도시하는 개략도이다.

도 16에 도시한 바와 같이, 모터 제어 시스템(1A)은, 위치 추정부(30) 대신 위치 추정부(30B)를 구비한다.

위치 추정부(30B)는, 위치 연산부(32) 대신 위치 연산부(32B)를 구비하고, 기억부(33) 대신 기억부(33B)를 구비한다.

위치 연산부(32B)는, 정규화부(325)를 더 구비한다. 정규화부(325)는, 분할 검출부(322)에 의하여 검출된 분할 신호의 선분의 기울기를 균일화하는 보정을 행하고, 보정한 검출 신호를 선분 접속부(323)에 출력한다.

기억부(33B)는, 세그먼트마다의 정규화 계수를, 더 기억한다. 또한, 정규화 계수에 대해서는, 후술한다.

<정규화의 설명>

먼저, 정규화를 행하는 이유에 대하여, 도 14를 참조하여 설명한다.

센서(11) 내지 센서(13)의 각각의 검출 감도 및 설치 위치의 오차 등에 따라, 센서(11) 내지 센서(13)의 검출 신호의 형상은, 이상적인 동일한 형상으로 되지는 않는다. 또한, 검출 신호의 위상은, 이상적인 위상의 어긋남으로 되지는 않는다. 그 결과, 검출 신호의 형상의 차이 등은, 검출 신호의 교차 위치 및 제로크로스점에 영향을 미친다. 그러면, 각각의 분할 신호의 선분의 기울기는 일정하지 않게 된다. 여기서, 정규화란, 분할 신호의 선분의 기울기를 균일하게 하는 보정이다.

도 14를 예로 들면, 각도 참값이 60[deg]에 대하여, 추정 각도는 x1, 약 40[deg]이다. 또한, 각도 참값이(120)[deg]에 대하여, 추정 각도는 x2, 약 100[deg]이다. 도 14에 나타내는 예에서는, 각도 참값이 0[deg] 내지 60[deg] 사이의 선분 g311의 기울기와, 각도 참값이 60[deg] 내지 120[deg] 사이의 선분 g312의 기울기가 상이하다.

검출 신호의 선분의 기울기가 상이한 경우에는, 분할 신호 sg311과 분할 신호 sg312를 접속시키고, 접속된 선분의 기울기로부터 기계각의 각도를 구하면, 선분의 기울기의 차이에 의하여, 위치 추정의 결과에 오차가 발생해 버리는 경우가 있다.

이 때문에, 본 실시 형태에서는, 분할 신호를 정규화함으로써, 위치 추정의 결과의 오차를 저감시킨다.

도 17은, 본 실시 형태에 따른 분할 신호의 정규화를 설명하는 도면이다. 도 17에 있어서, 횡축은 기계 각도[deg]를 나타낸다. 종축은, 디지털값을 나타낸다. 도 17에서는, 설명을 간략화하기 위하여, 2개의 분할 신호만을 나타내고 있다.

도 17의 부호 g321이 나타내는 파형은, 분할 신호 sg341'과 분할 신호 sg342'이 접속된 파형이다. 분할 신호 sg341'의 기계 각도는, Θ[1]'이다. 분할 신호 sg341'의 디지털값은 ΔX[1]이다. 또한, 분할 신호 sg342'의 기계 각도는, Θ[2]'이다. 또한, 분할 신호 sg342'의 디지털값은 ΔX[2]이다.

정규화부(325)는, 기억부(33B)에 기억되어 있는 세그먼트마다의 정규화 계수 k[i] 및 분할 신호마다의 디지털값 ΔX[i]를 이용하여, 다음 식 (12)에 의하여, 기계각 Θ[i]'을 산출한다. 또한, i는 세그먼트의 번호이며, 1 내지 72의 정수이다.

Θ[i]'=ΔX[i]×k[i] … (12)

또한, 정규화부(325)는, 도 17에 나타낸, 전회 기억한 교차 위치 또는 제로크로스점으로부터 현 시각에 있어서의 기계 각도의 편차 ΔΘ[n]을, 다음 식 (13)을 이용하여 산출한다.

ΔΘ[n]=X[n]×k[i] … (13)

식 (13)에 있어서, n은 현시점에서의 부정수를 나타낸다.

정규화부(325)는, 분할 신호의 종축 X[n]에 정규화 계수 k[i]를 승산하고, 승산한 결과를 선분 접속부(323)에 출력한다.

본 실시 형태에서는, 분할 신호를 정규화하여 접속함으로써, 분할 신호마다의 선분의 기울기를, 거의 균일화할 수 있다. 그 결과, 본 실시 형태에 의하면, 검출부의 설치 정밀도의 변동, 검출부의 신호 변동이 발생하고 있는 경우에도, 위치의 검출 정밀도를, 더욱 향상할 수 있다.

<정규화 계수 k[i]의 오프라인 처리에서의 산출>

여기서, 상기 식 (13)에 있어서의 정규화 계수 k[i]의 오프라인 처리에서의 산출 방법을 설명한다. 오프라인 처리란, 예를 들어, 출하 전에 미리 행하는 처리, 또는 모터 제어 시스템(1B)를 실제로 사용하기 전에 행하는 처리이다. 정규화 계수를 온라인 처리로 산출하는 경우, 위치 연산부(32B)의 연산 부하가 증가한다. 이 때문에, 정규화부(325)가, 정규화 계수를 오프라인 처리로 산출하여 기억부(33B)에 기억시켜 두도록 해도 된다. 또한, 이하의 처리는, 외부 장치(70)로부터의 위치 명령값 Θ*에 따라, 모터 제어 시스템(1B)이, 회전자 R을 일정 회전 속도로 회전시켜 행한다. 도 18은, 본 실시 형태에 따른 정규화 계수의 산출을 설명하는 도면이다. 도 18에 나타나는 신호는, 오프라인 처리에 의하여 구해진 분할 신호의 값을 나타내고 있다. 도 18에 있어서, 횡축은 기계 각도의 참값[deg]을 나타낸다. 종축은, 디지털값을 나타낸다. 도 18에서는, 설명을 간략화하기 위하여, 2개의 분할 신호만을 나타내고 있다.

정규화부(325)는, 모터 M이 소정의 회전수로 회전하고 있을 때, 기계각 1주기분의 분할 신호마다의 교차점으로부터 제로크로스점까지의 경과 시간 t[i]와, 기계각 1주기분의 분할 신호마다의 교차점으로부터 제로크로스점까지의 디지털값의 편차 ΔXnorm[i]를 측정한다.

다음으로, 정규화부(325)는, 측정한 분할 신호마다의 각 경과 시간으로부터 기계각의 참값 Θnorm[i]를, 다음 식 (14)를 이용하여 산출한다.

Θnorm[i]={t[i]/(t[1]+ …. +t[72])}×360[deg] … (14)

식 (14)에 있어서, i는 세그먼트의 번호이며, 1 내지 72의 정수이다.

도 18의 부호 g331이 나타내는 파형은, 분할 신호 sg341과 분할 신호 sg342가 접속된 파형이다. 분할 신호 sg341의 기계 각도의 참값은, Θnorm[1]이다. 또한, 분할 신호 sg341의 디지털값은 ΔXnorm[1]이다.

정규화부(325)는, 분할 신호마다, 즉, 세그먼트마다, 식 (14)에 의하여 구한 기계 각도의 참값 Θnorm[i]를 이용하여, 다음 식 (15)로부터, 정규화 계수 k[i]를 산출한다. 산출한 정규화 계수 k[i]를 기억부(33B)에 기억시킨다.

k[i]=Θnorm[i]/ΔXnorm[i] … (15)

이상과 같이, 오프라인 처리를 행함으로써, 식 (15)로부터 구한 정규화 계수 k[i]를 산출할 수 있다. 상술한 바와 같이, 이 정규화 계수 k[i]를, 온라인 시에 있어서의 기계 각도 Θ[i]' 식 (12), 또는 ΔΘ[n] 식 (13)의 도출에 이용한다. 그 결과, 분할 신호마다의 선분의 기울기의 변동을 보정한 기계 위치의 추정이 가능해진다. 즉, 본 발명의 위치 추정 방법의 일 형태는, 정규화부가, 소정의 회전수로 가동자가 회전하고 있을 때, 분할 신호마다의 시간과, 가동자가 일주하는 데 요하는 시간과, 분할 신호마다의 시간에 있어서 증가한 신호값 또는 분할 신호의 선분의 길이를 계측하는 계측 수순과, 정규화부가, 계측 수순에 의하여 계측된 분할 신호마다의 시간과, 가동자가 일주하는 데 요하는 시간에 기초하여 분할 신호마다의 기계 각도를 산출하는 기계 각도 산출 수순과, 정규화부가, 기계 각도 산출 수순에 의하여 산출된 기계 각도를, 계측 수순에 의하여 계측된 신호값 또는 선분의 길이로 제산함으로써, 분할 신호마다의 정규화 계수를 산출하는 정규화 계수 산출 수순과, 정규화부가, 분할 신호마다, 정규화 계수 산출 수순에 의하여 산출된 정규화 계수에, 새롭게 검출된 분할 신호의 신호값 또는 선분의 길이를 승산하여 정규화를 행함으로써 기계 각도를 보정하는 정규화 수순을 포함한다.

<Θoffset[i]의 오프라인 처리에서의 산출>

도 19는, 본 실시 형태에 따른 기계 각도 위치의 산출을 설명하는 도면이다. 도 19에 도시하는 예에서는, 극쌍 번호는 1에 대하여 설명하는 도면이다.

도 19에 있어서, 구하려고 하는 기계 위치가, 섹션 sc2로부터 ΔΘ[n]의 위치하고 하자. ΔΘ[n]은, 하나 앞의 교차점 및 제로 크로스 위치로부터 현 시각 n까지의 회전자 R의 각도이다.

여기서, 기계 위치의 각도가 0[degM]인 위치를 Θoffset[1]이라 한다. Θnorm[1] 후의 위치를 Θoffset[2]라 한다. 기계 위치의 각도가 0[degM]인 위치로부터 Θnorm[2] 후의 위치를 Θoffset[3]이라 한다. 따라서, 기계 위치의 각도가 0[degM]인 위치로부터 Θnorm[i] 후의 위치를 Θoffset[i]라 한다.

Θoffset[i]는, 다음 식 (16)과 같이 표시된다.

Θoffset[i]=Σ(Θnorm[i-1]) … (16)

단,i=1 내지 72, Θnorm[0]=0이다.

이때, 오프라인 처리로 산출된 Θoffset[i]는, 기억부(33B)에 보존된다.

<기계 각도 Θ[n]의 산출>

이 때문에, 현재의 위치, 즉, 현 시각의 회전자 R의 기계 각도 Θ[n]은, 다음 식 (17)과 같이 표시된다.

Θ[n]=Θoffset[i]+X[n]×k[i]

=Θoffset[i]+ΔΘ[n] … (17)

식 (17)에 나타낸 바와 같이, Θoffset[i]는, 현 시각의 회전자 R의 기계 각도 Θ[n]의 산출하는 경우에 있어서, 기억부(33B)로부터 호출된다.

여기서, 온라인 처리에 있어서, 현 시각의 회전자 R의 기계 각도 Θ[n]을 산출하는 것을 생각하자. 온라인 처리로 산출되는 Θoffset[i]에서 나타낸 기계 각도의 위치가, 오프라인 처리로 산출한 Θoffset[i]의 기계 각도의 위치와 상이한 경우가 있다. 이 오차는, 현 시각의 회전자 R의 기계 각도 Θ[n]의 산출 오차로 된다. 그 결과, 이 오차에 의하여, 회전자 R이 기계각 1주기분 회전한 후에, 동일한 기계 각도의 위치로 되돌아오지 않는 경우가 있다.

따라서, 오프라인 처리로 산출한 Θoffset[i]를 이용한다. 식 (17)에 나타낸 바와 같이, ΔΘ[n]의 하나 앞의 교차 위치 또는 제로크로스점까지의 기계 각도의 위치를 기준으로 하여, ΔΘ[n]을 산출한다. 이 방법에 의하여, Θoffset[i]보다 앞의 구간에서 발생하고 있는 오차가 누적되는 일 없이, ΔΘ[n]을 산출할 수 있다. 즉, 기계 각도 산출 수순에서는, 정규화부가, 가동자가 일주하는 데 요하는 구간, 정규화 수순에 의하여 보정된 기계 각도를, 새롭게 검출된 분할 신호 하나 앞의 상기 기계 각도에 가산하여 현재의 상기 기계 각도를 산출한다.

상술한 오프라인 처리에 의하여 취득된 데이터를, 본 명세서에서는 「측정 데이터」라 칭한다. 측정 데이터는, 각 세그먼트에 대응하는 가동자의 이동량을 모든 세그먼트에 대응지은 데이터이다. 세그먼트의 개수가 72개인 경우, 세그먼트 1 내지 세그먼트 72 각각에 대하여, 측정에 의하여 취득된 기계 각도(세그먼트의 시점으로부터 종점까지의 기계 각도의 참값)가 할당될 수 있다. 이러한 측정 데이터는, 예를 들어 정보 테이블로서 기억부(33, 33A, 33B)에 기억되어, 보존된다. 측정 데이터를 기억부(33, 33A, 33B)로부터 판독하여 참조하면, 세그먼트의 번호로부터, 그 번호에 의하여 지정되는 세그먼트의 기계 각도, 또는, 그 기계 각도에 부수되는 다른 정보를 판독할 수 있다.

예를 들어, 세그먼트 1, 세그먼트 2, …, 세그먼트 72는, 각각, 4.1°, 4.9°, …, 5.3°의 기계 각도를 갖고 있는 것이 오프라인 처리에 의하여 취득되었다고 하자. 이와 같이 하여 얻어진 측정 데이터는, 테이블로서 기록 장치에 저장되어 있다고 하자. 이 경우, 검출된 세그먼트의 번호로부터, 측정 데이터를 참조하면, 그 세그먼트에 대응하는 기계 각도(참값)가 얻어진다. 이러한 기계 각도의 수치의 열은, 개개의 모터에 고유하며, 모터의 소위 「지문」으로서 기능할 수 있다.

측정 데이터는, 전형적으로는 출하 전에 기억부에 유지되지만, 그 후에 갱신되어도 된다. 오프라인 처리에서 학습한 정규화 계수 k[i]의 값이, 경시적으로 변화되는 경우도 있을 수 있다. 이 때문에, 정기적 또는 부정기적으로 오프라인 처리를 행하여, 측정 데이터의 재취득을 실행해도 된다.

또한, 측정 데이터는, 인터넷 또는 다른 통신 회선을 통하여 모아져, 클라우드상의 스토리지 장치에 저장되어도 된다. 상기와 같이 측정 데이터가 갱신된 경우, 클라우드상의 스토리지 장치에 있어서의 측정 데이터도 갱신된다. 갱신된 측정 데이터의 내용에 기초하여, 모터 M을 진단하는 것도 가능하다.

<기계 위치의 특정>

다음으로, 기계 위치의 초기 위치의 특정 방법에 대하여 설명한다.

본 실시 형태에 있어서의 모터 제어 시스템(1)의 동작은, 기억 수순과, 섹션 판별 수순과, 오차 산출 수순과, 평가 수순과, 위치 특정 수순과, 판별 수순을 포함한다. 전원 재투입 후에는 세그먼트 i의 정보가 초기화된다. 이 때문에 오프라인 처리에서 학습한 정규화 계수 k[i]를 정확히 적용할 수 없다. 이 때문에 전원 재투입 후에는 기계 위치(세그먼트 또는 극쌍 번호)의 특정이 필요해진다. 여기서, 세그먼트 또는 극쌍 번호는, 세그먼트의 번호=12×극쌍 번호+섹션의 번호라는 식으로 표시된다. 그 때문에, 극쌍 번호를 특정함으로써 세그먼트의 번호(기계 위치)를 특정할 수 있다.

도 20은, 본 실시 형태에 따른 회전자 R의 초기 위치의 특정 처리의 수순의 흐름도이다.

(스텝 S701) 정규화부(325)는, 모터 M, 또는 모터 M을 내장한 제품의 출하 시에, 회전자 R을 속도 일정하게 하여 회전시켰을 때의 각 분할 신호에 있어서의 기계 각도의 참값 Θnorm[i]를 기억부(33B)에 축차 기억시킨다. 전원 재투입 후에 있어서, 기억부(33B)에 기억된 저장 정보는, 플래시 ROM으로부터 RAM에 호출된다. 이와 같이, 정규화부(325)는, 회전자 R을 속도 일정하게 하여 회전시켰을 때의 각 분할 신호에 있어서의 기계 각도의 참값 Θnorm[i]를 기억부(33B)에 축차 기억시킴으로써, 학습을 행한다.

(스텝 S702) 위치 추정부(30B)는, 기억부(33B)에 기억되어 있는 검출 신호 Hu0', Hv0', 및 Hw0'의 대소 관계의 조합에 기초하여, 회전자 R의 섹션의 번호를 판별한다.

(스텝 S703) 위치 추정부(30B)는, 섹션마다, 기계 각도의 참값 Θnorm[i]과 기계 각도 Θ[i]의 오차를 산출한다.

(스텝 S704) 위치 추정부(30B)는, 스텝 S703에서 산출한 오차의 누적 평가를 행한다.

(스텝 S705) 위치 추정부(30B)는, 오차가 상한에 도달한 극쌍 번호(세그먼트)의 후보를 순차 파기한다.

(스텝 S706) 위치 추정부(30B)는, 소정 시간 내에 모든 후보가 오차 상한에 도달했는지 여부를 판별한다. 위치 추정부(30B)는, 소정 시간 내에 모든 후보가 오차 상한에 도달하지 않았다고 판별한 경우(스텝 S706; "아니오"), 스텝 S707의 처리로 나아간다. 위치 추정부(30B)는, 소정 시간 내에 모든 후보가 오차 상한에 도달했다고 판별한 경우(스텝 S706; "예"), 스텝 S708의 처리로 나아간다.

(스텝 S707) 마지막까지 남은 극쌍 번호(세그먼트)의 후보로부터, 세그먼트를 특정함으로써, 회전자 R의 초기 위치를 특정한다. 그리고, 세그먼트의 번호 특정 처리를 종료한다.

(스텝 S708) 위치 추정부(30B)는, 수취한 검출 신호에 기초하여, 정규화를 행한 모터 M과 상이하다고 판별한다.

이상으로, 회전자 R의 초기 위치의 특정 처리를 종료한다. 또한, (스텝 S701)에 있어서, 기억부(33B)에 기억되는 저장 정보는, 기계 각도의 참값 Θnorm[i]에 한정하지 않는다. 예를 들어, 분할 신호마다 디지털값 또는 분할 신호마다의 선분의 길이 등을 기억부(33B)에 기억해도 된다. 또한, 기억부(33B)에 기억되는 저장 정보에는, 정규화 계수 k[i], 보정식 (1) 내지 (3), (6) 내지 (11), 제3 보정에 이용되는 보정식, 플러스측 게인 보정값, 마이너스측 게인 보정값, 각 상의 오프셋 보정값, 미리 설계된 값이 포함되어도 된다. 즉, (스텝 S701)의 기억 수순은, 계측 수순 또는 기계 각도 산출 수순에 의하여 산출된 저장 정보를 미리 기억부(33B)에 기억하고 있다. (스텝 S703)의 오차 산출 수순에 있어서는, 기계 각도의 참값 Θnorm[i]과 기계 각도 Θ[i]의 오차를 산출하는 경우에 한정하지 않는다. 예를 들어, 저장 정보의 분할 신호마다의 디지털값 또는 분할 신호마다의 선분의 길이와, 온라인 처리에 있어서의 분할 신호마다의 디지털값 또는 분할 신호마다의 선분의 길이여도 된다. 이상과 같이, 본 실시 형태의 위치 추정 방법에서는, 각 분할 신호의 기계각과 정규화 계수를 기억부(33B)에 기억함으로써, 전원을 재투입한 후에도 현재 기계 위치를 특정할 수 있다. 또한, 본 실시 형태의 위치 추정 방법에서는, 소정 시간 내에 모든 후보가 오차 상한에 도달한 경우, 검출 신호가 정규화를 행한 모터 M과 상이하다고 판별할 수 있다.

또한, 본 실시 형태에서는, 위치 연산부(32B)가, 제2 실시 형태에서 설명한 보정부(324)를 더 구비하고 있어도 된다. 이것에 의하여, 위치 검출 정밀도를 더 향상시킬 수 있다.

또한, 위치 연산부(32B)가 보정부(324)를 더 구비하는 위치 연산부(32B) 또는 위치 연산부(32A)는, 기억부(33B)가 기억하는 정보를, 오프라인 처리 시에 취득하고 학습시켜 기억부(33B) 또는 기억부(33A)에 기억시키도록 해도 된다. 여기서, 기억부(33B) 또는 기억부(33A)가 기억하는 저장 정보란, 보정식 (1) 내지 (3), (6) 내지 (11), 제3 보정에 이용되는 보정식, 플러스측 게인 보정값, 마이너스측 게인 보정값, 각 상의 오프셋 보정값, 미리 설계된 값이다.

예를 들어, 제2 보정에서 이용하는 보정값을 온라인 처리로 산출하는 경우, 위치 연산부(32)의 연산 부하가 증가한다. 이 때문에, 제2 보정부(3242)가, 제2 보정에서 이용하는 보정값을 오프라인 처리로 산출하여 기억부(33A)에 기억시켜 두도록 해도 된다. 기억부(33)가, 예를 들어 플래시 ROM과 RAM으로 구성되어 있는 경우, 제2 보정부(3242)는, 플래시 ROM에 기억되어 있는 보정값을, 위치 연산부(32)의 전원이 온 상태로 되었을 때, RAM로 이동시켜 이용하도록 해도 된다. 제3 보정의 보정값에 대해서도, 제3 보정부(3243)는, 오프라인 처리에서 기억부(33)에 기억시키도록 해도 된다.

본 발명의 각 실시 형태에 있어서, 기준값을 디지털값이 0을 나타내는 값으로서 설명했지만, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 검출 신호를 AD 변환하지 않고, 아날로그 신호에서 본 발명을 행하는 경우, 기준값은 반드시 0을 나타내는 값은 아니어도 된다. 또한, 디지털 신호로 하는 경우에도, 기준값은, 0은 아니어도 된다.

본 발명의 각 실시 형태에 있어서, 교차 위치 및 제로크로스점 및 분할 신호를 『검출한다』는 것은, 위치 추정부가 교차 위치 및 제로크로스점, 그리고 분할 신호를 산출함으로써 구한 결과, 교차 위치 및 제로크로스점을 검출할 수 있으면 된다.

또한, 본 발명의 각 실시 형태에 있어서의 위치 추정부(30, 30A, 30B)의 기능을 실현하기 위한 프로그램을 도시하지 않은 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 기록하고, 이 기록 매체에 기록된 프로그램을 컴퓨터 시스템에 읽어들이게 하고, 실행함으로써 각 처리의 수순을 행해도 된다. 또한, 여기서 말하는 「컴퓨터 시스템」이란, OS나 주변 기기 등의 하드웨어를 포함하는 것으로 한다. 또한, 「컴퓨터 시스템」은, 홈페이지 제공 환경(또는 표시 환경)을 구비한 WWW 시스템도 포함하는 것으로 한다. 또한, 「컴퓨터 판독 가능한 기록 매체」란, 플렉시블 디스크, 광 자기 디스크, ROM, CD-ROM 등의 휴대 매체, 컴퓨터 시스템에 내장되는 하드 디스크 등의 기억 장치를 말한다. 나아가 「컴퓨터 판독 가능한 기록 매체」란, 인터넷 등의 네트워크나 전화 회선 등의 통신 회선을 통하여 프로그램이 송신된 경우의 서버나 클라이언트로 되는 컴퓨터 시스템 내부의 휘발성 메모리(RAM)와 같이, 일정 시간 프로그램을 유지하고 있는 것도 포함하는 것으로 한다.

또한, 상기 프로그램은, 이 프로그램을 기억 장치 등에 저장한 컴퓨터 시스템으로부터, 전송 매체를 통하거나, 또는, 전송 매체 내의 전송파에 의하여 다른 컴퓨터 시스템에 전송되어도 된다. 여기서, 프로그램을 전송하는 「전송 매체」는, 인터넷 등의 네트워크(통신망)나 전화 회선 등의 통신 회선(통신선)과 같이 정보를 전송하는 기능을 갖는 매체를 말한다. 또한, 상기 프로그램은, 상술한 기능의 일부를 실현하기 위한 것이어도 된다. 또한, 상술한 기능을 컴퓨터 시스템에 이미 기록되어 있는 프로그램과의 조합으로 실현할 수 있는 것, 소위 차분 파일(차분 프로그램)이어도 된다.

[제4 실시 형태]

상기 실시 형태에 있어서의 센서(11) 내지 센서(13)의 전형예는, 상술한 바와 같이, 홀 소자이다. 홀 소자는, 홀 효과(Hall effect)를 이용하여 자계를 검지하는 센서(자기 센서)이다. 홀 효과란, 반도체 등의 물질 내를 흐르는 전류에 대하여 수직의 성분을 갖는 자계의 영향을 미치게 하면, 전류 및 자계의 양쪽과 직교하는 방향으로 기전력이 발생하는 현상이다. 일반적인 홀 소자는, 2세트의 단자 쌍을 갖고 있다. 제1 단자 쌍에 전류가 흐르고 있을 때, 홀 효과에 의하여 제2 단자 쌍에 발생하는 전압이 측정된다. 홀 효과를 이용하는 센서에는, 홀 소자, 홀 IC 및 리니어 홀 IC가 포함된다. 여기서는, 홀 소자에 대하여 설명한다.

도 21은, 홀 소자(100)의 회로도이다. 이 예에서는, 전압원(80)에 의하여 홀 소자(100)의 제1 단자 쌍 Vi+, Vi-에 일정한 전압 Vin이 인가되어, 도면 중의 세로 방향으로 전류가 흐른다. 홀 소자(100)의 내부를 흐르는 전류에 대하여 외부로부터 자계가 인가되면, 홀 소자(100)의 제2 단자 쌍 VH+, VH-에 전압이 발생한다. 이 전압(출력 전압)은, 인가 전압 Vin이 일정한 때, 즉, 정전압 동작일 때, 자계의 강도에 비례한다. 따라서, 홀 소자(100)의 출력 전압에 기초하여 자계의 강도를 검출할 수 있다.

도 22는, 일정한 자계가 도달해 있는 홀 소자(100)의 출력 전압과 인가 전압 Vin의 관계의 일례를 나타내는 그래프이다. 도 22로부터 밝혀진 바와 같이, 홀 소자(100)의 출력 전압은, 자계의 크기가 일정하더라도, 인가 전압 Vin에 비례하여 변화된다. 홀 소자(100)가 정전압으로 동작하고 있을 때, 출력 전압의 주위 온도 의존성은 거의 없다.

도 23은, 상술한 실시 형태에 있어서의 3개의 센서(11) 내지 센서(13)를 3개의 홀 소자를 사용하여 실현한 구성의 일례를 도시하는 회로도이다. 각각이 홀 소자인 센서(11) 내지 센서(13)는, 저항기(15, 16)을 사이에 두고, 전압원(80)과 접지 사이에 직렬로 접속되어 있다. 이들 저항기(15, 16)는, 전압 클립을 방지하는 기능을 발휘한다.

본 발명자의 검토에 의하면, 본래는 주위 온도에 영향받기 어려운 정전압 동작 중의 홀 소자 출력 전압이, 도 23의 회로에 의하면, 주위 온도에 따라 변동될 수 있음을 알 수 있었다. 이 변동의 원인은, 저항기(15 및 16)가 갖는 저항값의 온도 의존성과, 홀 소자(100)가 갖는 저항값의 온도 의존성이 상이한 데 기인한다. 보다 상세하게는, 주위 온도의 상승에 수반하여 저항기(15 및 16)의 저항값은 상승하여, 저항기(15)는 플러스의 온도 계수를 갖는다. 이에 반해, 홀 소자(100)의 저항값은, 도 24에 나타난 바와 같이, 주위 온도의 상승에 수반하여 저하되어, 홀 소자(100)는 마이너스의 온도 계수를 갖는다.

도 25에 도시된 바와 같이, 저항기(15), 센서(11), 센서(12), 센서(13), 및 저항기(16)는, 각각, 저항값 R1, Rin1, Rin2, Rin3 및 R2를 갖고 있다고 하자. 또한, 저항기(15), 센서(11), 센서(12), 센서(13), 및 저항기(16)에는, 각각, 전압 V1, V2, V3, V4 및 V5가 인가되어 있다고 하자. 상술한 바와 같이, 주위 온도가 상승하면, 저항값 R1, R2는 상승하지만, 저항값 Rin1, Rin2 및 Rin3은 저하된다. 각 소자의 인가 전압은, 저항비에 의하여 분할된다. 따라서, 주위 온도가 상승하면, 전압원(80)의 전압이 일정하더라도, 전압 V1, V5는 높아지고, 전압 V2, V3, 및 V4는 낮아져 버린다. 전압 V2, V3, 및 V4는, 각각, 3개의 홀 소자(100)의 인가 전압이다. 도 22을 참조하여 설명한 바와 같이, 홀 소자(100)의 인가 전압이 낮아지는 것은, 인가 자계가 동일하더라도, 출력 전압의 저하를 초래한다.

이상의 설명에서 알 수 있듯이, 도 23의 회로 구성에 의하면, 주위 온도가 상승하면, 홀 소자(100)의 인가 전압이 저하되는 결과, 도 3에 나타나는 신호 Hu0, Hv0, Hw0의 진폭이 작아진다. 반대로, 주위 온도가 저하되면, 홀 소자(100)의 인가 전압이 높아져, 도 3에 있어서의 신호 Hu0, Hv0, Hw0의 진폭은 커진다.

오프라인의 학습을 행했을 때의 주위 온도에 비하여 동작 시의 주위 온도가 변화된 경우, 측정 데이터를 그대로 사용하면, 가동자의 위치 추정값에 오차가 발생할 가능성이 있다.

본 실시 형태에서는, 상기 오차를 억제 또는 해소하기 위하여, 주위 온도의 변화에 기인하여 발생하는 신호 Hu0, Hv0, Hw0의 진폭 변화를 보정하는 구성을 구비하고 있다. 이하,이 구성의 예를 설명한다.

도 26은, 본 실시 형태에 있어서의 홀 소자(100)의 회로 구성의 예를 도시하는 회로도이다. 본 실시 형태에 있어서, 각각이 홀 소자(100)인 센서(11) 내지 센서(13)는, 서미스터(17, 18)를 통하여, 전압원(80)의 단자 Ta와 접지와 동일한 전위의 단자 Tb 사이에 직렬로 접속되어 있다. 단자 Ta 및 Tb는, 직렬로 접속된 서미스터(17), 센서(11) 내지 센서(13) 및 서미스터(18)에 전압을 공급한다. 이들 서미스터(17, 18)는, 전압 클립을 방지하는 기능을 발휘하는 점에서는, 상술한 저항기(15, 16)과 마찬가지의 역할을 한다. 상이한 점은, 서미스터(17, 18)의 저항이 주위 온도의 상승에 수반하여 저하되는 데 있으며, 서미스터(17, 18)는, 홀 소자(100)와 동일한 극성(마이너스)의 온도 계수를 갖고 있다. 이로 인하여, 주위 온도의 변화에 수반한 인가 전압의 변화가 억제된다.

일반적으로, 홀 소자의 저항값 R은, 이하의 식으로 근사적으로 표시된다(도 24 참조).

R=R0×exp{B(1/T-1/T0)}

여기서, exp는 지수 함수, R0 및 B는 상수, T는 현재의 온도, T0은, 기준 온도이다. 온도의 단위는 절대 온도이다. 1/T의 계수인 「B」의 크기는, 「B 상수」라 칭해진다. 서미스터(17, 18)는, 상기 근사식으로 표시되는 온도 특성과 마찬가지의 온도 특성을 갖는 것이 바람직하다.

서미스터(17, 18) 대신, 홀 소자(100)를 전압 클립 방지를 위한 저항 소자로서 사용해도 된다. 이 경우, 저항 소자로서 사용되는 홀 소자는, 센서(11 내지 13)로서 사용되는 홀 소자와 동일한 크기의 「B 상수」를 갖고 있기 때문에, 주위 온도의 변화에 의한 인가 전압의 변화를 억제할 수 있다.

[제5 실시 형태]

본 실시 형태는, 주위 온도의 변화에 의하여 홀 소자의 출력이 변화하더라도, 그 변화를 보상하는 구성을 구비하고 있다. 도 27은, 본 실시 형태의 구성에 있어서의 주요부를 도시하는 회로도이다. 본 실시 형태는, 하단의 서미스터(18)의 전압을 측정하는 전압 측정 회로(19)를 구비하고 있다. 전압 측정 회로(19)의 출력은, 위치 추정부(30) 내의 AD 변환 회로(ADC)(314)에 실시간으로 입력된다. 이 AD 변환 회로(314)로부터 출력되는 신호(디지털값)는, 서미스터(18)의 전압을 나타내고 있다. 위치 추정부(30)는, 서미스터(18)의 전압에 기초하여, 홀 소자(100)의 인가 전압을 산출한다. 홀 소자(100)의 인가 전압과 출력 전압의 관계(도 24 참조)가 기지이기 때문에, 홀 소자(100)의 인가 전압에 기초하여, 제4 보정부(3244)가 검출 신호 Hu0', Hv0', 및 Hw0'의 진폭을 보정할 수 있다. 구체적으로는, 현재의 검출 신호 Hu0', Hv0', 및 Hw0'의 보정하지 않은 상태의 진폭이, 주위 온도의 상승에 기인하여 오프라인에서 학습을 행했을 때의 검출 신호 Hu0', Hv0', 및 Hw0'의 진폭의, 예를 들어 50%의 크기로 저하되어 있다고 가정한다. 이 경우, 검출된 서미스터(18)의 전압은 오프라인의 학습을 행했을 때의 전압보다도 증가되어 있을 것이다. 현재의 서미스터(18)의 측정된 전압에 기초하여, 제4 보정부(3244)가, 현재의 검출 신호 Hu0', Hv0', 및 Hw0'의 보정하지 않은 상태의 진폭을 2배한 보정값으로 변환하여 위치 연산부(32)에 입력한다. 예를 들어 도 8에 도시하는 실시 형태이면, 제4 보정부(3244)에서 보정된 검출 신호 Hu0', Hv0', 및 Hw0'이 보정부(324)에 부여된다.

서미스터(18)의 전압을 측정하는 대신, 상단의 서미스터(17)의 전압을 측정해도 된다. 또한, 서미스터(17, 18)의 양쪽의 전압을 측정해도 된다. 서미스터(15, 16)가 아니라 저항기(15, 16)가 사용되고 있는 경우(도 23 참조), 전압 측정 회로(19)는, 저항기(15, 16) 중 적어도 한쪽 전압을 측정해도 된다.

본 실시 형태에서는, 오프라인에서 학습을 행했을 때, 즉, 측정 데이터를 취득했을 때 전압 측정 회로(19)에 의하여 측정된 전압값을 기준 전압값으로서 기억부(338)에 기억시켜 둔다. 전처리 회로의 일부로서 기능하는 제4 보정부(3244)는, 기억부(338)로부터 기준 전압값을 판독하고, 전압 측정 회로(19)로부터 취득한 현재의 전압값과 기준 전압값에 기초하여 검출 신호를 보정한다.

이와 같이 본 실시 형태에 있어서의 위치 추정 장치는, 저항 소자 또는 검출부의 전압값을 검출하여, 전처리 회로로서 기능하는 보정부에 입력하는 전압 검지 측정 회로를 구비한다. 이 보정부는, 검출된 전압값에 기초하여, N개의 검출 신호를 보정한다. 본 실시 형태에서 행하는 위치 추정 방법은, N개의 검출부 중 어느 것, 또는 저항 소자의 전압값을 검출하고, 검출된 전압값에 기초하여, 검출 신호를 보정하는 온도 보상 수순을 포함한다. 이 때문에, 주위 온도의 변화에 의하여 홀 소자 등 센서의 출력이 변화되더라도, 그 변화를 보상할 수 있다.

[제6 실시 형태]

본 실시 형태에서는, 선분 접속 수순에 있어서, 접속시킨 복수의 분할 신호로부터 선택된 특정한 하나 또는 복수의 분할 신호의 검출에 동기하여, 위치 연산부(32)가 가동자의 기준 위치를 나타내는 Z상 신호를 생성하여 출력한다. 도 28은, 본 실시 형태에 따른 위치 연산부(32)의 구성예를 도시하는 개략도이다. 본 실시 형태에 있어서, 도시되지 않은 다른 구성은, 상술한 실시 형태 중 어느 구성이어도 된다.

본 실시 형태의 위치 연산부(32)는, 선분 접속부(323)로부터 출력되는 신호의 위상에 따라, 소위 Z상 신호를 생성하여 출력하는 Z상 신호 회로(326)를 구비하고 있다. Z상 신호 회로(326)에는, 위상 시프트 회로(327)가 접속되어 있다. 위상 시프트 회로(327)는, Z상 신호 회로(326)가 Z상 신호를 출력하는 타이밍을 조정한다.

도 29는, 상기 각 실시 형태에 있어서의 선분 접속부(323)로부터 출력되는 신호(위치 추정값을 나타내는 신호)의 파형과, Z상 신호의 파형예를 도시하는 도면이다. 선분 접속부(323)로부터 출력되는 신호는, 상술한 바와 같이, 회전자의 기계 위치의 추정값인 기계 각도 Θ^{^}을 나타내는 정보(절대 기계 각도 정보)를 갖는다. 도 29의 최상단에 있어서의 그래프의 종축은, 추정된 기계 각도 Θ^{^}이고, 횡축은 시간이다. 이 그래프에는, 회전자가 기계각으로 4회전 및 120°만큼 회전하는 기간이 나타나 있다. 도 29로부터 밝혀진 바와 같이,이 신호의 크기로부터는, 기계 각도 Θ^{^}이 결정되기 때문에, 회전자의 절대적인 기계 위치(방향)가 하나로 정해진다.

도 29에는, Z상 신호 회로(326)가 출력하는 Z상 신호의 다양한 파형예가 도시되어 있다. 도시되어 있는 예 중, Z1 신호는, 기계 각도 Θ^{^}이 기준 위치에 대하여 0°의 위상으로 논리 High로 되는 펄스 신호이다. Z2 신호는, 기계 각도 Θ^{^}이 기준 위치에 대하여, 도 28의 위상 시프트 회로(327)가 지정하는 임의의 각도만큼 지연된 위상으로 논리 High로 되는 펄스 신호이다.

상기 예에서는, 기계 각도로 회전자가 1회전할 때마다 펄스 신호가 출력되지만, Z상 신호의 출력 빈도는, 이 예에 한정되지 않는다. Z3 신호는, 기계 각도 Θ^{^}이 기준 위치에 대하여, 위상 시프트 회로(327)가 지정하는 복수의 각도(기계 각도로 360° 미만)만큼 지연된 위상에서 논리 High로 되는 펄스 신호이다. Z4신호는, 기계 각도 Θ^이 기준 위치에 대하여, 360°보다 큰 주기로 출력되는 펄스 신호이다. 위상 시프트 회로(327)가 지정하는 위상 시프트 각도가 기계 각도로 360°보다 큰 경우, 기계 각도 Θ^{^}이 기준 위치로부터 위상 시프트 각도만큼 증가하기까지는, 논리 High의 펄스 신호가 출력되지 않는다.

이와 같이 본 실시 형태에 의하면, 인코더를 특별히 구비하는 일 없이, 기계 각도 Θ^{^}을 나타내는 신호의 크기에 기초하여, 임의의 위상 및 임의의 빈도로 펄스 신호를 출력할 수 있다. 이러한 펄스 신호는, 기존의 Z상 신호로서 이용할 수도 있고, 다른 다양한 용도에도 이용 가능하다.

[제7 실시 형태]

상기 각 실시 형태에 따른 위치 추정부(30, 30A, 30B)는, 신호 처리 회로와,이 신호 처리 회로의 동작을 제어하는 컴퓨터 프로그램을 저장한 기록 매체를 사용하여 실현될 수 있다. 이하, 이러한 실시 형태를 설명한다.

도 30은, 본 실시 형태에 따른 모터 제어 시스템(1)의 구성예를 도시하는 개략도이다. 본 실시 형태의 모터 제어 시스템(1)은, 도 30에 도시한 바와 같이, 모터 M, 검출부(10), 증폭부(20), 위치 추정 장치(300), 게이트 드라이버(450), 인버터(460), 및 컨트롤러(500)를 구비한다.

검출부(10)는, 로터 R이 갖는 복수의 자극이 형성하는 자계를 검출하고, 각각이 검출한 자계의 강도에 따른 크기를 갖는 검출 신호를 출력하는 N개(N은 3 이상의 정수)의 센서를 구비하고 있다. N개의 센서는, N개의 검출 신호의 위상이 360°/N의 각도씩 어긋나도록 배치되어 있다. 도시되어 있는 예에서는, N은 3이며, 검출부(10)는 센서(11, 12, 13)를 갖고 있다. 본 실시 형태에 있어서의 모터 M, 검출부(10), 및 증폭부(20)의 구성 및 동작은, 다른 실시 형태에 대하여 설명한 바와 같으므로, 여기서는 상세한 설명은 반복하지 않는다.

본 실시 형태에 있어서의 위치 추정 장치(300)는, N개의 검출 신호로부터 N개의 보정 검출 신호를 생성하는 전처리 회로(350)와, N개의 보정 검출 신호에 기초하여 가동자의 위치 추정값을 나타내는 신호를 생성하여, 출력하는 신호 처리 회로(400)를 구비하고 있다.

본 실시 형태에 있어서의 신호 처리 회로(400)는, 예를 들어 중앙 연산 처리 장치(CPU), 디지털 신호 처리 프로세서 등의 집적 회로(IC) 칩일 수 있다. 위치 추정 장치(300)는, 신호 처리 회로(400)의 동작을 제어하는 컴퓨터 프로그램을 저장한 기록 매체를 구비하고 있다. 이 기록 매체는, 예를 들어 플래시 ROM 등의 불휘발성 메모리(420)이며, 신호 처리 회로(400)에 접속되어 있다.

본 실시 형태에서는, 전처리 회로(350)로부터 출력된 N개의 보정 검출 신호는, RAM(410)에 변수로서, 수시로, 저장된다.

전처리 회로(350)는, 상술한 AD 변환부(31)를 갖고 있으며, 필요에 따라, 보정부(3244)(도 27)를 갖고 있어도 된다. 전처리 회로(350)에 의하여, 검출 신호는 디지털 신호로 변환되어, 다양한 보정 처리를 받을 수 있다. 여기서는, 이러한 전처리를 받은 검출 신호를 「보정 검출 신호」라 칭한다.

신호 처리 회로(400)는, 컴퓨터 프로그램의 명령에 따라, 이하의 스텝을 실행한다.

먼저, 신호 처리 회로(400)는, RAM(410)으로부터 보정 검출 신호를 판독한다. 다음으로, N개의 보정 검출 신호 중 어느 2개의 신호가 서로 교차하는 교차점을 축차 검출한다.

신호 처리 회로(400)는, 교차점으로부터, 교차점에 인접한 다른 교차점까지를 연결하는 보정 검출 신호를, 1개 또는 복수 개의 세그먼트로 분할하고, 각 세그먼트를 분할 신호로서 검출한다.

신호 처리 회로(400)는, 각 세그먼트에 대응하는 가동자의 이동량을 모든 세그먼트에 대응지은 측정 데이터를 기억 장치로부터 판독한다. 이 기억 장치는, 상술한 컴퓨터 프로그램을 저장하고 있는 기록 매체여도 되고, 메모리 카드 등의 다른 기억 장치여도 된다. 본 실시 형태에서는, 불휘발성 메모리(420)에 측정 데이터가 보존되어 있고, 불휘발성 메모리(420)로부터 측정 데이터가 판독된다. 상술한 바와 같이, 이 측정 데이터는, 출하 전의 오프라인 처리에 의하여 취득되어, 기억 매체에 보존되어 있다. 출하 후에 있어서, 측정 데이터는 갱신될 수 있다.

신호 처리 회로(400)는, 이 측정 데이터를 참조하여, N개의 보정 검출 신호의 관계 및 분할 신호에 기초하여, 회전자 R의 현재 위치에 대응하는 세그먼트를 특정한다.

상술한 바와 같이, 어느 형태에 있어서는, i를 1 이상의 정수, n을 현재 시각을 규정하는 정수, 특정된 세그먼트의 번호를 i, 특정된 세그먼트의 시점에 있어서의 회전자 R의 위치를 Θoffset[i], 세그먼트의 시점에 있어서의 분할 신호의 값과 당해 분할 신호의 현재 값의 차분을 X[n], 회전자 R의 위치 추정값을 Θ[n], 비례 계수를 k[i]라 할 때, Θ[n]=Θoffset[i]+k[i]×X[n]의 관계가 성립한다. 이 관계로부터, 회전자 R의 위치 추정값이 결정된다.

로터 R의 위치 추정값을 나타내는 신호는, 기준 위치로부터의 회전자 R의 이동량에 비례하여 직선적으로 증가하는 값을 갖는다. 바람직한 형태에 있어서, 로터 R의 위치 추정값을 나타내는 신호는, Θ에 비례하는 디지털값 또는 아날로그값을 갖는다.

이와 같이, 신호 처리 회로(400)는, 특정된 세그먼트에 기초하여, 분할 신호의 레벨로부터 가동자의 위치 추정값을 결정하고, 위치 추정값을 나타내는 신호를 출력한다. 위치 추정 신호는, 디지털값의 상태로 컨트롤러(500)의 피드백(F/B) 단자에 입력되어도 된다. 위치 추정 신호는, 시리얼 데이터로서 외부에 출력되거나, DA 변환 회로(DAC)(440)에 의하여 아날로그값으로 변환되고 나서 출력되거나 해도 된다. 예를 들어 메인터넌스 시에, 아날로그값으로 변환된 신호를 오실로스코프에 의하여 관측함으로써, 위치 명령값과 위치 추정값을 비교하는 것이 가능하다.

위치 추정 장치(300)는, 신호 처리 회로(400)로부터의 지시에 응답하여, 상술한 펄스상의 Z상 신호를 출력하는 회로(도 28)를 구비하고 있어도 된다. 도 28에 도시하는 각 기능 블록을, 신호 처리 회로(400)에 의하여 실현할 수도 있다.

신호 처리 회로(400) 내의 전처리 회로(350)가, 상술한 제1 보정 수순, 제2 보정 수순, 및 제3 보정 수순으로부터 선택된 어느 보정 수순을 실행하여 보정 검출 신호를 생성하도록 프로그램이 구성되어 있어도 된다. 이러한 프로그램에 따라 신호 처리 회로(400)가 동작할 때, 제1 보정 수순은, 검출 신호 중 하나를 순차 선택하고, 선택한 검출 신호로부터, 선택되지 않은 다른 검출 신호의 평균값을 감산함으로써, 선택한 검출 신호를 보정하여, 보정 검출 신호를 생성한다. 제2 보정 수순은, 각 상의 검출 신호에 대하여, 극쌍마다의 극댓값과 극솟값 및 적어도 2주기분의 전기각 1주기마다의 진폭 최댓값과 진폭 최솟값을 검출하는 것, 보정부가, 각 상의 검출 신호에 대하여, 진폭 최댓값의 평균과 진폭 최솟값의 평균을 산출하는 것, 진폭 최댓값의 평균과 진폭 최솟값의 평균으로부터 산출되는 최대 최소 평균값을 오프셋 보정값으로 하는 것, 각각의 검출 신호에 대하여, 극댓값을 소정의 최댓값으로 하는 극쌍마다의 플러스측 게인 보정값을 산출하는 것, 각 상의 검출 신호에 대하여, 극솟값을 소정의 최솟값으로 하는 극쌍마다의 마이너스측 게인 보정값을 산출하는 것, 각 상의 검출 신호에 대하여, 오프셋 보정값을 가산하고, 극쌍마다의 플러스측 신호값에 플러스측 게인 보정값을 승산하고, 극쌍마다의 마이너스측 신호값에 마이너스측 게인 보정값을 승산하는 것을 포함한다. 제3 보정 수순은, 검출 신호의 각각에 대하여, 검출 신호의 파형 상태에 기초하여, 미리 정해진 계수를 승산하는 것을 포함한다.

또한, 신호 처리 회로(400)가 실행하는 동작으로서, 각 세그먼트에 대응하는 가동자의 이동량을 모든 세그먼트에 대응지은 측정 데이터를 기억 장치로부터 판독하는 것, 측정 데이터를 참조하여, N개의 보정 검출 신호의 관계 및 분할 신호에 기초하여, 가동자의 현재 위치에 대응하는 세그먼트를 특정하는 것은, 본 발명에 있어서 불가결한 동작은 아니다. 이들 동작을 실행하는 대신, 신호 처리 회로(400)는, 분할 신호를 축차 접속시키고, 접속시킨 복수의 분할 신호에 기초하여, 분할 신호의 레벨로부터 가동자의 위치 추정값을 결정하고, 위치 추정값을 나타내는 신호를 출력해도 된다.

신호 처리 회로(400)는, 상술한 위치 추정 처리를 실행하는 것에 추가하여, 모터 구동에 필요한 연산을 실행하도록 프로그램되어 있어도 된다. 신호 처리 회로(400)가 실행하는 각종 처리에는, 하나의 IC 칩에 의하여 실행될 필요는 없다. 제1 내지 제6의 실시 형태에 따른 위치 추정부(30, 30A 및 30B), 그리고 제어부(50)가 실행하는 기능의 일부 또는 전부는, 디지털 신호의 처리에 의하여 실현될 수 있다. 따라서, 복수의 연산 처리 유닛 또는 디지털 시그널 프로세서(DSP)가, 위치 추정부(30, 30A 및 30B)의 각 기능 블록이 실행하는 다른 처리를 분담해도 된다. 또한, FPGA(Field-Programmable Gate Array)와 같은 프로그래머블 로직 디바이스를 사용하여 본 실시 형태의 신호 처리 회로(400)를 실현할 수도 있다.

본 실시 형태에서는, 로터 R의 위치 추정값에 기초하여, 모터 제어에 필요한 전압 명령값을 신호 처리 회로(400)가 산출하여 펄스폭 변조(PWM)회로(430)에 부여한다. 펄스폭 변조 회로(430)는, 이 전압 명령값에 기초하여, 게이트 드라이버(450)에 PWM신호를 부여한다. 게이트 드라이버(450)는 PWM신호에 기초하여 인버터(460) 내의 스위칭 트랜지스터를 개폐하여, 필요한 전압 및 전류를 모터 M에 공급한다.

오프라인 시에 측정 데이터를 취득 또는 갱신할 때, 신호 처리 회로(400)는, 컴퓨터 프로그램의 명령에 따라, 일정 속도로 로터 R이 이동(회전)한다. 그리고, 세그먼트마다의 로터 R의 이동(회전) 시간을 측정하고, 각 세그먼트에 대응하는 로터 R의 이동량(기계 각도)을 모든 세그먼트에 대응 짓는 데이터를 작성한다. 신호 처리 회로(400)는, 이 데이터를 측정 데이터로서 불휘발성 메모리(420)에 기억시킨다.

시스템이 온도 검출 소자를 구비하고 있는 경우, 측정 데이터를 취득했을 때의 온도를 기준 온도로서 기억 장치에 기억시킬 수 있다. 제6 실시 형태에 대하여 설명한 바와 같이, 주위 온도에 의하여 검출 신호의 진폭이 변화되는 경우, 기억 장치로부터 기준 온도를 판독하여, 온도 검출 소자로부터 취득한 현재의 온도와 기준 온도에 기초하여 검출 신호를 보정해도 된다.

1, 1A, 1B, 1C: 모터 제어 시스템
10: 검출부
11, 12, 13: 센서
20: 증폭부
21, 22, 23: 차동 증폭기
30, 30A, 30B: 위치 추정부
31: AD 변환부
311, 312, 313: AD 변환 회로
321: 교차 위치 검출부
322: 분할 검출부
323: 선분 접속부
324: 보정부
3241: 제1 보정부
3242: 제2 보정부
3243: 제3 보정부
325: 정규화부
33, 33A, 33B: 기억부
40: 감산기
50: 제어부
60: 구동부
M: 모터

Claims (27)

1. N개(N은 3 이상의 정수)의 센서 각각은, 가동자의 위치에 따른 자계를 검출하고, 전기 신호인 검출 신호를 출력하고, 각각의 당해 검출 신호는, 360°를 N으로 제산한 각도씩 위상이 어긋나 있는 신호 검출 수순과,
   교차 위치 검출부가, 상기 신호 검출 수순에 의하여 출력된 각각의 상기 검출 신호가 서로 교차하는 교차점을 축차 검출하는 교차 위치 검출 수순과,
   분할 검출부가, 상기 검출 신호 중 상기 교차점으로부터 당해 교차점에 인접한 다른 상기 교차점까지를 접속하는 부분을, 1개 또는 복수 개의 분할 신호로서 검출하는 분할 검출 수순과,
   선분 접속부가, 상기 분할 신호를, 축차 접속시키고, 상기 접속시킨 복수의 상기 분할 신호에 기초하여 상기 가동자의 위치를 추정하여 위치 추정값 신호를 생성하는 선분 접속 수순을 포함하는, 위치 추정 방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 교차 위치 검출 수순은,
   상기 교차 위치 검출부가, 상기 교차점으로부터 상기 교차점에 인접한 다른 상기 교차점까지의 사이에 있어서, 상기 교차점으로부터 상기 검출 신호의 전위가 기준 전압과 교차하는 제로크로스점을 축차 검출하고,
   상기 분할 검출 수순은,
   상기 분할 검출부가, 상기 교차점으로부터 상기 교차점에 인접한 상기 제로크로스점까지의 상기 검출 신호의 적어도 일부를 제1 분할 신호로서 검출하고, 상기 제로크로스점으로부터 다른 상기 교차점까지의 상기 검출 신호의 일부를 제2 분할 신호로서 검출하는, 위치 추정 방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 신호 검출 수순은,
   상기 센서의 개수 N이 3개이고, 3개의 상기 검출 신호의 위상이, 120°씩 어긋나 있고,
   상기 교차 위치 검출 수순은,
   상기 교차 위치 검출부가, 상기 신호 검출 수순에 의하여 검출된 상기 검출 신호가 서로 교차하는 교차점을 검출하는, 위치 추정 방법.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   보정부가, 상기 검출 신호 중 하나를 순차 선택하고, 선택한 상기 검출 신호로부터, 선택되지 않은 다른 상기 검출 신호의 평균값을 감산함으로써, 상기 선택한 검출 신호를 보정한 검출 신호를 상기 검출 신호 각각에 대하여 생성하는 제1 보정 수순을 포함하고,
   상기 교차 위치 검출 수순은,
   상기 교차 위치 검출부가, 상기 제1 보정 수순에 의하여 보정된 상기 검출 신호가 서로 교차하는 상기 교차점을 축차 검출하는, 위치 추정 방법.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
   보정부가, 각 상의 상기 검출 신호에 대하여, 극쌍마다의 극댓값과 극솟값 및 적어도 2주기분의 전기각 1주기마다의 진폭 최댓값과 진폭 최솟값을 검출하는 극대 극소 검출 수순과,
   상기 보정부가, 각 상의 상기 검출 신호에 대하여, 상기 진폭 최댓값의 평균과 상기 진폭 최솟값의 평균을 산출하는 평균 산출 수순과,
   상기 보정부가, 상기 진폭 최댓값의 평균과 상기 진폭 최솟값의 평균으로부터 산출되는 최대 최소 평균값을 오프셋 보정값으로 하는 오프셋 산출 수순과,
   상기 보정부가, 각각의 상기 검출 신호에 대하여, 상기 극댓값을 소정의 최댓값으로 하는 자극쌍마다의 플러스측 게인 보정값을 산출하는 제1 게인 산출 수순과,
   상기 보정부가, 각 상의 상기 검출 신호에 대하여, 상기 극솟값을 소정의 최솟값으로 하는 자극쌍마다의 마이너스측 게인 보정값을 산출하는 제2 게인 산출 수순과,
   상기 보정부가, 각 상의 상기 검출 신호에 대하여, 상기 오프셋 보정값을 가산하고, 자극쌍마다의 플러스측 신호값에 상기 플러스측 게인 보정값을 승산하고, 자극쌍마다의 마이너스측 신호값에 상기 마이너스측 게인 보정값을 승산하는 제2 보정 수순을 포함하고,
   상기 교차 위치 검출 수순은,
   상기 교차 위치 검출부가, 상기 제2 보정 수순에 의하여 보정된 상기 검출 신호가 서로 교차하는 상기 교차점을 순차 검출하는, 위치 추정 방법.
6. 제5항에 있어서,
   상기 보정부가, 각각의 상기 검출 신호에 대하여, 상기 검출 신호의 파형 상태에 기초하여, 미리 정해진 계수를 승산하는 제3 보정 수순을 포함하고,
   상기 교차 위치 검출 수순은,
   상기 교차 위치 검출부가, 상기 제3 보정 수순에 의하여 보정된 상기 검출 신호가 서로 교차하는 상기 교차점을 순차 검출하는, 위치 추정 방법.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
   정규화부가, 소정의 회전수로 상기 가동자가 회전하고 있을 때, 상기 분할 신호마다의 시간과, 상기 가동자가 일주하는 데 요하는 시간과, 상기 분할 신호마다의 시간에 있어서 증가한 신호값 또는 분할 신호의 선분의 길이를 계측하는 계측 수순과,
   상기 정규화부가, 상기 계측 수순에 의하여 계측된 상기 분할 신호마다의 시간과, 상기 가동자가 일주하는 데 요하는 시간에 기초하여 상기 분할 신호마다의 기계 각도를 산출하는 기계 각도 산출 수순과,
   상기 정규화부가, 상기 기계 각도 산출 수순에 의하여 산출된 상기 기계 각도를, 상기 계측 수순에 의하여 계측된 상기 신호값 또는 상기 선분의 길이로 제산함으로써, 상기 분할 신호마다의 정규화 계수를 산출하는 정규화 계수 산출 수순과,
   상기 정규화부가, 상기 분할 신호마다, 상기 정규화 계수 산출 수순에 의하여 산출된 상기 정규화 계수에, 새롭게 검출된 분할 신호의 상기 신호값 또는 선분의 길이를 승산하여 정규화를 행함으로써 상기 기계 각도를 보정하는 정규화 수순을 포함하는, 위치 추정 방법.
8. 제7항에 있어서,
   상기 정규화부가, 상기 가동자가 일주하는 데 요하는 구간, 상기 정규화 수순에 의하여 보정된 상기 기계 각도를, 새롭게 검출된 상기 분할 신호 하나 앞의 상기 기계 각도에 가산하여 현재의 상기 기계 각도를 산출하는 기계 각도 산출 수순을 포함하는, 위치 추정 방법.
9. 제8항에 있어서,
   위치 추정부가, 소정의 회전수로 상기 가동자를 회전시켰을 때, 상기 계측 수순 또는 상기 기계 각도 산출 수순에 의하여 산출된 저장 정보를 미리 기억부에 기억시켜 두는 기억 수순과,
   상기 위치 추정부가, 모든 상기 검출 신호의 대소 관계에 기초하여, 복수의 상기 분할 신호를 판별하는 섹션 판별 수순과,
   상기 위치 추정부가, 복수의 상기 분할 신호에 대응하는 상기 기억 수순에 의하여 기억된 상기 기계 각도와, 상기 정규화 수순에 의하여 보정된 상기 기계 각도의 오차를 산출하는 오차 산출 수순과,
   상기 위치 추정부가, 상기 오차 산출 수순에 의하여 산출된 상기 오차의 누적 평가를 행하는 평가 수순과,
   상기 위치 추정부가, 상기 오차가 상한에 도달한 상기 분할 신호의 후보를 순차 파기하고, 마지막까지 남은 상기 분할 신호의 후보를 상기 가동자의 기계 위치로서 특정하는 위치 특정 수순을 포함하는, 위치 추정 방법.
10. 제9항에 있어서,
    상기 위치 추정부가, 소정 시간 내에 모든 상기 분할 신호의 후보가 오차 상한에 도달한 경우에, 상기 기억 수순으로 기억시킨 상기 가동자와는 상이한 가동자라고 판별하는 판별 수순을 포함하는, 위치 추정 방법.
11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 N개의 센서는, 전압원에 대하여 저항 소자를 사이에 두고 직렬로 접속되어 있고,
    상기 N개의 센서 중 어느 것, 또는 상기 저항 소자의 전압값을 검출하고, 상기 검출된 전압값에 기초하여, 상기 검출 신호를 보정하는 온도 보상 수순을 포함하는, 위치 추정 방법.
12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 선분 접속 수순에 있어서, 상기 접속시킨 복수의 상기 분할 신호로부터 선택된 특정한 하나 또는 복수의 분할 신호의 검출에 동기하여, 상기 가동자의 기준 위치를 나타내는 Z상 신호를 출력하는, 위치 추정 방법.
13. 복수의 자극을 갖는 가동자의 위치를 추정하는 위치 추정 장치이며,
    상기 복수의 자극이 형성하는 자계를 검출하고, 각각이 검출한 자계의 강도에 따른 크기를 갖는 검출 신호를 출력하는 N개(N은 3 이상의 정수)의 센서이며, 상기 N개의 검출 신호의 위상이 360°/N의 각도씩 어긋나도록 배치된 N개의 센서와,
    상기 N개의 검출 신호로부터 N개의 보정 검출 신호를 생성하는 전처리 회로와,
    상기 N개의 보정 검출 신호에 기초하여, 상기 가동자의 위치 추정값을 나타내는 신호를 생성하여, 출력하는 신호 처리 회로와,
    상기 신호 처리 회로에 접속되어, 상기 신호 처리 회로의 동작을 제어하는 컴퓨터 프로그램을 저장한 기록 매체를 구비하고,
    상기 신호 처리 회로는, 상기 컴퓨터 프로그램의 명령에 따라,
    상기 N개의 보정 검출 신호 중 어느 2개의 신호가 서로 교차하는 교차점을 축차 검출하는 것,
    상기 교차점으로부터, 당해 교차점에 인접한 다른 상기 교차점까지를 연결하는 보정 검출 신호를, 1개 또는 복수 개의 세그먼트로 분할하고, 각 세그먼트를 분할 신호로서 검출하는 것,
    각 세그먼트에 대응하는 상기 가동자의 이동량을 모든 세그먼트에 대응지은 측정 데이터를 기억 장치로부터 판독하는 것,
    상기 측정 데이터를 참조하여, 상기 N개의 보정 검출 신호의 관계 및 상기 분할 신호에 기초하여, 상기 가동자의 현재 위치에 대응하는 세그먼트를 특정하는 것, 그리고
    상기 특정된 세그먼트에 기초하여, 상기 분할 신호의 레벨로부터 상기 가동자의 위치 추정값을 결정하고, 상기 위치 추정값을 나타내는 신호를 출력하는 것을 실행하는, 위치 추정 장치.
14. 제13항에 있어서,
    상기 신호 처리 회로는, 상기 컴퓨터 프로그램의 명령에 따라,
    일정 속도로 상기 가동자가 이동하고 있을 때, 세그먼트마다의 상기 가동자의 이동 시간을 측정하고, 각 세그먼트에 대응하는 상기 가동자의 이동량을 모든 세그먼트에 대응 짓는 데이터를 작성하여 상기 측정 데이터로서 상기 기억 장치에 기억시키는, 위치 추정 장치.
15. 제13항 또는 제14항에 있어서,
    상기 기억 장치는 불휘발성 메모리인, 위치 추정 장치.
16. 제13항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가동자의 위치 추정값을 나타내는 신호는, 기준 위치로부터의 상기 가동자의 이동량에 비례하여 직선적으로 증가하는 값을 갖는, 위치 추정 장치.
17. 제16항에 있어서,
    i를 1 이상의 정수,
    n을 현재 시각을 규정하는 정수,
    상기 특정된 세그먼트의 번호를 i,
    상기 특정된 세그먼트의 시점에 있어서의 상기 가동자의 위치를 Θoffset[i],
    상기 세그먼트의 시점에 있어서의 분할 신호의 값과 상기 분할 신호의 현재 값의 차분을 ΔX[n],
    상기 가동자의 위치 추정값을 Θ[n],
    비례 계수를 k[i],
    라 할 때,
    Θ[n]=Θoffset[i]+k[i]×X[n]
    의 관계가 성립하고,
    상기 가동자의 위치 추정값을 나타내는 신호는, Θ에 비례하는 디지털값 또는 아날로그값을 갖는, 위치 추정 장치.
18. 제13항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전처리 회로는,
    제1 보정 수순, 제2 보정 수순, 및 제3 보정 수순으로부터 선택된 어느 보정 수순을 실행하여 상기 보정 검출 신호를 생성하고,
    상기 제1 보정 수순은,
    상기 검출 신호 중 하나를 순차 선택하고, 선택한 상기 검출 신호로부터, 선택되지 않은 다른 상기 검출 신호의 평균값을 감산함으로써, 상기 선택한 검출 신호를 보정하여, 상기 보정 검출 신호를 생성하는 것을 포함하고,
    상기 제2 보정 수순은,
    각 상의 상기 검출 신호에 대하여, 극쌍마다의 극댓값과 극솟값 및 적어도 2주기분의 전기각 1주기마다의 진폭 최댓값과 진폭 최솟값을 검출하는 것,
    상기 보정부가, 각 상의 상기 검출 신호에 대하여, 상기 진폭 최댓값의 평균과 상기 진폭 최솟값의 평균을 산출하는 것,
    상기 진폭 최댓값의 평균과 상기 진폭 최솟값의 평균으로부터 산출되는 최대 최소 평균값을 오프셋 보정값으로 하는 것,
    각각의 상기 검출 신호에 대하여, 상기 극댓값을 소정의 최댓값으로 하는 자극쌍마다의 플러스측 게인 보정값을 산출하는 것,
    각 상의 상기 검출 신호에 대하여, 상기 극솟값을 소정의 최솟값으로 하는 자극쌍마다의 마이너스측 게인 보정값을 산출하는 것,
    각 상의 상기 검출 신호에 대하여, 상기 오프셋 보정값을 가산하고, 자극쌍마다의 플러스측 신호값에 상기 플러스측 게인 보정값을 승산하고, 자극쌍마다의 마이너스측 신호값에 상기 마이너스측 게인 보정값을 승산하는 것을 포함하고,
    상기 제3 보정 수순은,
    상기 검출 신호의 각각에 대하여, 상기 검출 신호의 파형 상태에 기초하여, 미리 정해진 계수를 승산하는 것을 포함하는, 위치 추정 장치.
19. 제13항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 N개의 센서에 전압을 공급하는 제1 및 제2 단자와,
    상기 제1 및 제2 단자 사이에 있어서 상기 센서에 직렬로 접속되어 있는 저항 소자를 구비하고,
    상기 센서 및 상기 저항 소자는, 플러스·마이너스가 동일한 극성의 온도 계수를 갖고 있는, 위치 추정 장치.
20. 제19항에 있어서,
    상기 센서는 홀 소자이고, 상기 저항 소자는 서미스터 또는 다른 홀 소자인, 위치 추정 장치.
21. 제19항 또는 제20항에 있어서,
    상기 저항 소자 또는 상기 센서의 전압값을 검출하여, 상기 전처리 회로에 입력하는 전압 측정 회로를 구비하고,
    상기 전처리 회로는, 상기 검출된 전압값에 기초하여, 상기 N개의 검출 신호를 보정하는, 위치 추정 장치.
22. 제21항에 있어서,
    상기 기억 장치는, 상기 측정 데이터를 취득했을 때의 상기 전압값을 기준 전압값으로서 기억하고 있고,
    상기 전처리 회로는, 상기 기억 장치로부터 상기 기준 전압값을 판독하고, 상기 전압 측정 회로로부터 취득한 현재의 전압값과 상기 기준 전압값에 기초하여 상기 N개의 검출 신호를 보정하는, 위치 추정 장치.
23. 제19항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서,
    온도 검출 소자를 구비하고,
    상기 기억 장치는, 상기 측정 데이터를 취득했을 때의 온도를 기준 온도로서 기억하고 있고,
    상기 전처리 회로는, 상기 기억 장치로부터 상기 기준 온도를 판독하고, 상기 온도 검출 소자로부터 취득한 현재의 온도와 상기 기준 온도에 기초하여 상기 N개의 검출 신호를 보정하는, 위치 추정 장치.
24. 제13항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 신호 처리 회로는, 복수의 분할 신호로부터 선택된 특정한 하나 또는 복수의 분할 신호의 검출에 동기하여, 상기 가동자의 기준 위치를 나타내는 Z상 신호를 출력하는, 위치 추정 장치.
25. 제24항에 있어서,
    상기 신호 처리 회로는, 상기 검출로부터 소정의 위상 시프트를 갖는 타이밍에 상기 Z상 신호를 출력하는, 위치 추정 장치.
26. 복수의 자극을 갖는 가동자의 위치를 추정하는 위치 추정 장치이며,
    상기 복수의 자극이 형성하는 자계를 검출하고, 각각이 검출한 자계의 강도에 따른 크기를 갖는 검출 신호를 출력하는 N개(N은 3 이상의 정수)의 센서이며, 상기 N개의 검출 신호의 위상이 360°/N의 각도씩 어긋나도록 배치된 N개의 센서와,
    상기 N개의 검출 신호로부터 N개의 보정 검출 신호를 생성하는 전처리 회로와,
    상기 N개의 보정 검출 신호에 기초하여, 상기 가동자의 위치 추정값을 나타내는 신호를 생성하여, 출력하는 신호 처리 회로와,
    상기 신호 처리 회로에 접속되어, 상기 신호 처리 회로의 동작을 제어하는 컴퓨터 프로그램을 저장한 기록 매체를 구비하고,
    상기 신호 처리 회로는, 상기 컴퓨터 프로그램의 명령에 따라,
    상기 N개의 보정 검출 신호 중 어느 2개의 신호가 서로 교차하는 교차점을 축차 검출하는 것,
    상기 교차점으로부터, 당해 교차점에 인접한 다른 상기 교차점까지를 연결하는 보정 검출 신호를, 1개 또는 복수 개의 세그먼트로 분할하고, 각 세그먼트를 분할 신호로서 검출하는 것,
    상기 분할 신호를 축차 접속시키고, 상기 접속시킨 복수의 상기 분할 신호에 기초하여, 상기 분할 신호의 레벨로부터 상기 가동자의 위치 추정값을 결정하고, 상기 위치 추정값을 나타내는 신호를 출력하는 것을 실행하는, 위치 추정 장치.
27. 상기 가동자의 위치를 제어하는 위치 제어 장치이며,
    제13항 내지 제25항 중 어느 한 항에 기재된 위치 추정 장치와,
    상기 가동자를 구동하는 구동 회로와,
    상기 구동 회로에 접속되어, 상기 구동 회로에 전압 명령값을 부여하는 제어 회로이며, 상기 위치 추정 장치로부터 취득한 상기 가동자의 위치 추정값을 나타내는 신호, 및 외부 장치로부터 입력된 위치 명령값에 기초하여, 상기 전압 명령값을 결정하는 제어 회로를 구비하는, 위치 제어 장치.

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