WO2018198406A1

WO2018198406A1 - モータ制御装置及びモータ制御方法

Info

Publication number: WO2018198406A1
Application number: PCT/JP2017/039139
Authority: WO
Inventors: 一成金澤; 猛富崎; 伸昌後; 真丸山; 優司小川
Original assignee: シンフォニアテクノロジー株式会社
Priority date: 2017-04-28
Filing date: 2017-10-30
Publication date: 2018-11-01
Also published as: US20200144944A1; CN110463022A; EP3618262A1; JP2018191365A; US10931215B2; EP3618262B1; EP3618262A4; JP6850416B2; CN110463022B

Abstract

モータの回転位置を電気角で９０度毎に検出可能な回転位置検出部を備えたモータ制御装置において、回転子の回転始動時の位相が容易に得られるとともに、回転子の回転始動時の応答性が高い構成を得る。モータ制御装置１は、回転位置検出部１３から出力される検出信号に応じてモータ２の固定位相を設定する固定位相設定部２２を備える。固定位相設定部２２は、回転子５１の回転始動時に、前記検出信号に応じて、回転子５１の最大電気角の安定停止点に対して－９０度以上で且つ最小電気角の安定停止点に対して９０度以下の第１固定位相を、前記固定位相として設定し、回転子５１の回転によって前記検出信号の種類が切り替わった後の前記検出信号に応じて、回転子５１の最大電気角の安定停止点に対して－９０度以上で且つ最小電気角の安定停止点に対して９０度以下の第２固定位相を、前記固定位相として設定する。

Description

モータ制御装置及びモータ制御方法

　本発明は、モータの回転始動時に、回転子の回転に応じて電気角で１８０度毎に出力される検出信号を用いて、モータの駆動を制御するモータ制御装置及びモータ制御方法に関する。

　モータの回転始動時に、回転子の回転に応じて電気角で１８０度毎に出力される検出信号を用いて、モータの駆動を制御するモータ制御装置が知られている。このようなモータ制御装置として、例えば特許文献１には、回転子側に取り付けられたセンサターゲットとの周方向の相対位置関係に応じて出力されるＨまたはＬの位置センサ信号と、該位置センサ信号が切り替わる時間間隔から検出される前記回転子の回転速度とに基づいて、前記回転子の位相を推定する推定位相検出装置が開示されている。

　詳しくは、前記特許文献１に開示されている推定位相検出装置は、前記位置センサ信号の切り替わりが２回検出されるまでの第一期間では、前記位置センサ信号のＨまたはＬに対応して定まる基準位相と始動加速度を２階積分して得られる補間位相との和から位相を推定する。一方、前記推定位相検出装置は、前記第一期間経過後の第二期間において、切り替わった前記位置センサ信号に基づく前記基準位相と、切り替わり前に検出された回転速度を積分することにより得られる補間位相との和から位相を推定する。

特開２０１５－１００１４２号公報

　上述の特許文献１に開示されている構成では、位置センサ信号の切り替わりが２回検出されるまでの第一期間において、位相を算出する際の回転速度（検出速度）が得られないため、始動加速度を用いて、位相を推定している。

　しかしながら、上述のように位相を推定する方法では、回転子の停止位置によっては、始動時に回転子が逆回転する可能があるため、回転子の回転始動時の応答性があまり高くない。また、上述のように位相を推定する方法では、基準位相及び補間位相の和から位相を推定しているため、演算の負荷が高い。

　本発明の目的は、回転子の回転位置を電気角で１８０度毎に検出可能な回転位置検出部を備えたモータ制御装置において、回転子の回転始動時の位相が容易に得られるとともに、回転子の回転始動時の応答性が高い構成を得ることにある。

　本発明の一実施形態に係るモータ制御装置は、モータの駆動を制御するモータ制御装置である。このモータ制御装置は、前記モータの電気角が１８０度毎に、前記モータの回転子の回転位置に応じて２種類の検出信号を出力する回転位置検出部と、前記検出信号に応じて前記モータの固定位相を設定する固定位相設定部と、前記検出信号及び前記固定位相を用いて、推定位相を算出する推定位相算出部と、前記固定位相または前記推定位相に基づいて、前記回転子の回転を制御するモータ駆動制御部と、を備える。前記固定位相設定部は、前記回転子の回転始動時に、前記検出信号に応じて、前記回転子の安定停止点のうち最大電気角の安定停止点に対して電気角で－９０度以上で且つ最小電気角の安定停止点に対して電気角で９０度以下の第１固定位相を、前記固定位相として設定し、前記回転子の回転によって、前記回転位置検出部から出力される前記検出信号の種類が切り替わった際に、切り替わった後の前記検出信号に応じて、前記回転子の安定停止点のうち最大電気角の安定停止点に対して電気角で－９０度以上で且つ最小電気角の安定停止点に対して電気角で９０度以下の第２固定位相を、前記固定位相として設定する。前記推定位相算出部は、前記回転子の回転によって、前記回転位置検出部から出力される前記検出信号の種類が再度、切り替わった際に、最初に前記検出信号の種類が切り替わった時刻と２回目に前記検出信号の種類が切り替わった時刻とを用いて補間位相を算出する補間位相算出部と、前記２回目に前記検出信号の種類が切り替わった後の前記検出信号に応じて決まる基準位相に、前記補間位相を加算することにより、前記推定位相を算出する演算部と、を備える。

　本発明の一実施形態に係るモータ制御方法は、前記モータの回転子の回転始動時に、前記モータの電気角が１８０度毎に前記モータの回転子の回転位置に応じて回転位置検出部から出力される２種類の検出信号に応じて、前記回転子の安定停止点のうち最大電気角の安定停止点に対して－９０度以上で且つ最小電気角の安定停止点に対して９０度以下の電気角を、第１固定位相に設定する第１固定位相設定工程と、前記第１固定位相を用いてモータ駆動制御部によって前記モータの駆動を制御し、前記回転子の回転によって前記回転位置検出部から出力される前記検出信号の種類が切り替わった際に、切り替わった後の前記検出信号に応じて、前記回転子の安定停止点のうち最大電気角の安定停止点に対して電気角で－９０度以上で且つ最小電気角の安定停止点に対して電気角で９０度以下の電気角を、第２固定位相に設定する第２固定位相設定工程と、前記第２固定位相を用いて前記モータ駆動制御部によって前記モータの駆動を制御し、前記回転子の回転によって前記回転位置検出部から出力される前記検出信号の種類が再度切り替わった際に、最初に前記検出信号が切り替わった時刻と２回目に前記検出信号が切り替わった時刻とを用いて、補間位相を算出する補間位相算出工程と、前記２回目に前記検出信号の種類が切り替わった後の前記検出信号に応じて決まる基準位相に、前記補間位相を加算することにより、推定位相を算出する推定位相算出工程と、を有する。

　本発明の一実施形態に係るモータ制御方法は、前記モータの回転子の回転始動時に、前記モータの電気角が１８０度毎に前記モータの回転子の回転位置に応じて回転位置検出部から出力される２種類の検出信号に応じて、前記回転子の安定停止点のうち最大電気角の安定停止点に対して－９０度以上で且つ最小電気角の安定停止点に対して９０度以下の電気角を、第１固定位相に設定する第１固定位相設定工程と、前記第１固定位相を用いてモータ駆動制御部によって前記モータの駆動を制御し、前記第１固定位相を設定してから所定時間が経過した際に、且つ、前記回転子の回転によって前記回転位置検出部から出力される前記検出信号の種類が切り替わる前に、前記第１固定位相に対して０度よりも大きく且つ９０度以下の電気角を、第３固定位相として設定する第３固定位相設定工程と、前記第３固定位相を用いて前記モータ駆動制御部によって前記モータの駆動を制御し、前記回転子の回転によって前記回転位置検出部から出力される前記検出信号の種類が切り替わった際に、切り替わった後の前記検出信号に応じて、前記回転子の安定停止点のうち最大電気角の安定停止点に対して電気角で－９０度以上で且つ最小電気角の安定停止点に対して電気角で９０度以下の電気角を、第２固定位相に設定する第２固定位相設定工程と、前記第２固定位相を用いて前記モータ駆動制御部によって前記モータの駆動を制御し、前記第２固定位相を設定してから所定時間が経過した際に、且つ、前記回転子の回転によって前記回転位置検出部から出力される前記検出信号の種類が切り替わる前に、前記第２固定位相に対して０度よりも大きく且つ９０度以下の電気角を、第４固定位相として設定する第４固定位相設定工程と、前記第４固定位相を用いて前記モータ駆動制御部によって前記モータの駆動を制御し、前記回転子の回転によって前記回転位置検出部から出力される前記検出信号の種類が再度切り替わった際に、最初に前記検出信号が切り替わった時刻と２回目に前記検出信号が切り替わった時刻とを用いて、補間位相を算出する補間位相算出工程と、前記２回目に前記検出信号の種類が切り替わった後の前記検出信号に応じて決まる基準位相に、前記補間位相を加算することにより、推定位相を算出する推定位相算出工程と、を有する。

　本発明の一実施形態に係るモータ制御装置によれば、固定位相設定部は、回転子の回転始動時に、回転位置検出部から出力される検出信号に応じて、前記回転子の安定停止点のうち最大電気角の安定停止点に対して電気角で－９０度以上で且つ最小電気角の安定停止点に対して電気角で９０度以下の第１固定位相を、固定位相として設定し、前記回転子の回転によって前記回転位置検出部から出力される前記検出信号の種類が切り替わった際に、切り替わった後の前記検出信号に応じて、前記回転子の安定停止点のうち最大電気角の安定停止点に対して電気角で－９０度以上で且つ最小電気角の安定停止点に対して電気角で９０度以下の第２固定位相を、前記固定位相として設定する。

　これにより、固定位相を用いてモータの始動制御を容易に行うことができるとともに、固定位相と実位相との誤差を電気角の絶対値で９０度以下にすることができる。よって、モータの回転子が逆回転することなく、モータを応答性良く迅速に始動させることができる。したがって、回転子の回転始動時の位相が容易に得られるとともに、回転子の回転始動時の応答性が高い構成を実現できる。

図１は、実施形態１に係るモータ制御装置の概略構成を示す制御ブロック図である。図２は、電気角と、コギングトルク及び検出信号との関係を模式的に示す図である。図３は、固定位相と実位相との誤差と、回転子に生じるトルクとの関係を模式的に示す図である。図４は、モータ制御装置の動作の一例を示すフローである。図５は、モータ制御装置の動作の一例を示すフローである。図６は、固定位相を設定した場合に、回転子の回転によって該回転子に生じるトルクの変化を模式的に示す図である。図７は、実施形態２に係るモータ制御装置の図１相当図である。図８は、モータ制御装置の動作の一例を示すフローである。図９は、モータ制御装置の動作の一例を示すフローである。図１０は、固定位相を設定した場合に、回転子の回転によって該回転子に生じるトルクの変化を模式的に示す図である。図１１は、補助固定位相に変更した場合に、回転子の回転によって該回転子に生じるトルクの変化を模式的に示す図である。

　本発明の一実施形態に係るモータ制御装置は、モータの駆動を制御するモータ制御装置である。このモータ制御装置は、前記モータの電気角が１８０度毎に、前記モータの回転子の回転位置に応じて２種類の検出信号を出力する回転位置検出部と、前記検出信号に応じて前記モータの固定位相を設定する固定位相設定部と、前記検出信号及び前記固定位相を用いて、推定位相を算出する推定位相算出部と、前記固定位相または前記推定位相に基づいて、前記回転子の回転を制御するモータ駆動制御部と、を備える。前記固定位相設定部は、前記回転子の回転始動時に、前記検出信号に応じて、前記回転子の安定停止点のうち最大電気角の安定停止点に対して電気角で－９０度以上で且つ最小電気角の安定停止点に対して電気角で９０度以下の第１固定位相を、前記固定位相として設定し、前記回転子の回転によって、前記回転位置検出部から出力される前記検出信号の種類が切り替わった際に、切り替わった後の前記検出信号に応じて、前記回転子の安定停止点のうち最大電気角の安定停止点に対して電気角で－９０度以上で且つ最小電気角の安定停止点に対して電気角で９０度以下の第２固定位相を、前記固定位相として設定する。前記推定位相算出部は、前記回転子の回転によって、前記回転位置検出部から出力される前記検出信号の種類が再度、切り替わった際に、最初に前記検出信号の種類が切り替わった時刻と２回目に前記検出信号の種類が切り替わった時刻とを用いて補間位相を算出する補間位相算出部と、前記２回目に前記検出信号の種類が切り替わった後の前記検出信号に応じて決まる基準位相に、前記補間位相を加算することにより、前記推定位相を算出する演算部と、を備える（第１の構成）。

　以上の構成により、回転子の回転始動時には、モータの駆動制御に固定位相を用いるため、従来構成のように始動加速度を用いた位相の演算が不要になる。よって、回転子の回転始動時の位相が容易に得られる。

　しかも、上述の構成では、従来構成のように位相を推定する時間よりも前の始動加速度を用いないため、モータ始動時の応答性を向上することができる。

　ところで、前記固定位相とモータの実際の位相（以下、実位相）との誤差が、電気角の絶対値で９０度よりも大きい場合には、図３に示すように、回転子に負のトルクが生じる。これは、モータを駆動制御する際に、実位相に対して固定子コイルに印加する電流の位相が電気角の絶対値で９０度よりも大きくずれた場合、回転子のマグネットが受けるトルク（以下、マグネットトルク）が逆方向であることを意味している。一方、前記固定位相と実位相との誤差が電気角の絶対値で９０度以下であれば、マグネットトルクは逆方向ではない。

　これに対し、上述の構成では、回転子の回転始動時には、前記固定位相を、回転位置検出部から出力される検出信号に応じて、前記回転子の安定停止点のうち最大電気角の安定停止点に対して電気角で－９０度以上で且つ最小電気角の安定停止点に対して電気角で９０度以下の第１固定位相とする。これにより、安定停止点で停止していた前記回転子の回転位置での位相に対し、前記固定位相の誤差を電気角の絶対値で９０度以下にすることができる。

　しかも、前記回転子の回転によって、前記回転位置検出部から出力される前記検出信号の種類が切り替わった際には、前記固定位相を、第２固定位相とする。この第２固定位相は、例えば、前記第１固定位相が電気角で９０度の場合には電気角で２７０度であり、前記第１固定相が電気角で２７０度の場合には電気角で９０度である。これにより、実位相に対する前記固定位相の誤差を電気角の絶対値で９０度以下にすることができる。

　したがって、上述の構成により、前記固定位相を用いてモータの始動制御を行った場合でも、回転子が逆方向に回転することを防止できる。したがって、モータを迅速に始動させることが可能になる。

　前記第１の構成において、前記固定位相設定部は、前記第１固定位相または前記第２固定位相を前記固定位相として設定してから所定時間が経過した際に、且つ、前記回転子の回転によって前記回転位置検出部から出力される前記検出信号の種類が切り替わる前に、前記設定された固定位相に対して電気角で０度よりも大きく且つ９０度以下の補助固定位相を、前記固定位相として設定する（第２の構成）。

　これにより、固定位相と実位相との誤差を、より確実に電気角の絶対値で９０度以下にすることができる。

　しかも、前記固定位相を電気角で９０度または２７０度に設定する場合に比べて、前記誤差が小さくなるため、より大きなマグネットトルクが得られる。よって、モータをより迅速に始動させることができる。

　本発明の一実施形態に係るモータ制御方法は、前記モータの回転子の回転始動時に、前記モータの電気角が１８０度毎に前記モータの回転子の回転位置に応じて回転位置検出部から出力される２種類の検出信号に応じて、前記回転子の安定停止点のうち最大電気角の安定停止点に対して－９０度以上で且つ最小電気角の安定停止点に対して９０度以下の電気角を、第１固定位相に設定する第１固定位相設定工程と、前記第１固定位相を用いてモータ駆動制御部によって前記モータの駆動を制御し、前記回転子の回転によって前記回転位置検出部から出力される前記検出信号の種類が切り替わった際に、切り替わった後の前記検出信号に応じて、前記回転子の安定停止点のうち最大電気角の安定停止点に対して電気角で－９０度以上で且つ最小電気角の安定停止点に対して電気角で９０度以下の電気角を、第２固定位相に設定する第２固定位相設定工程と、前記第２固定位相を用いて前記モータ駆動制御部によって前記モータの駆動を制御し、前記回転子の回転によって前記回転位置検出部から出力される前記検出信号の種類が再度切り替わった際に、最初に前記検出信号が切り替わった時刻と２回目に前記検出信号が切り替わった時刻とを用いて、補間位相を算出する補間位相算出工程と、前記２回目に前記検出信号の種類が切り替わった後の前記検出信号に応じて決まる基準位相に、前記補間位相を加算することにより、推定位相を算出する推定位相算出工程と、を有する（第１の方法）。

　本発明の一実施形態に係るモータ制御方法は、前記モータの回転子の回転始動時に、前記モータの電気角が１８０度毎に前記モータの回転子の回転位置に応じて回転位置検出部から出力される２種類の検出信号に応じて、前記回転子の安定停止点のうち最大電気角の安定停止点に対して－９０度以上で且つ最小電気角の安定停止点に対して９０度以下の電気角を、第１固定位相に設定する第１固定位相設定工程と、前記第１固定位相を用いてモータ駆動制御部によって前記モータの駆動を制御し、前記第１固定位相を設定してから所定時間が経過した際に、且つ、前記回転子の回転によって前記回転位置検出部から出力される前記検出信号の種類が切り替わる前に、前記第１固定位相に対して０度よりも大きく且つ９０度以下の電気角を、第３固定位相として設定する第３固定位相設定工程と、前記第３固定位相を用いて前記モータ駆動制御部によって前記モータの駆動を制御し、前記回転子の回転によって前記回転位置検出部から出力される前記検出信号の種類が切り替わった際に、切り替わった後の前記検出信号に応じて、前記回転子の安定停止点のうち最大電気角の安定停止点に対して電気角で－９０度以上で且つ最小電気角の安定停止点に対して電気角で９０度以下の電気角を、第２固定位相に設定する第２固定位相設定工程と、前記第２固定位相を用いて前記モータ駆動制御部によって前記モータの駆動を制御し、前記第２固定位相を設定してから所定時間が経過した際に、且つ、前記回転子の回転によって前記回転位置検出部から出力される前記検出信号の種類が切り替わる前に、前記第２固定位相に対して０度よりも大きく且つ９０度以下の電気角を、第４固定位相として設定する第４固定位相設定工程と、前記第４固定位相を用いて前記モータ駆動制御部によって前記モータの駆動を制御し、前記回転子の回転によって前記回転位置検出部から出力される前記検出信号の種類が再度切り替わった際に、最初に前記検出信号が切り替わった時刻と２回目に前記検出信号が切り替わった時刻とを用いて、補間位相を算出する補間位相算出工程と、前記２回目に前記検出信号の種類が切り替わった後の前記検出信号に応じて決まる基準位相に、前記補間位相を加算することにより、推定位相を算出する推定位相算出工程と、を有する（第２の方法）。

　以下、図面を参照し、本発明の実施の形態を詳しく説明する。図中の同一または相当部分については同一の符号を付してその説明は繰り返さない。

　［実施形態１］
　図１は、本発明の実施形態１に係るモータ制御装置１の概略構成を示すブロック図である。このモータ制御装置１は、モータ２を駆動させる駆動回路３に対して、制御信号を出力する。すなわち、モータ制御装置１は、モータ２の駆動を制御する。モータ２は、回転子５１と、固定子５５と、被検出部６０とを備える。図１において、符号１３は、被検出部６０の回転位置を検出する後述の位置検出センサである。

　モータ２は、例えば、円筒形の固定子５５の内方に回転子５１が配置された、いわゆるインナーロータタイプのモータである。なお、モータは、回転子が固定子の径方向外方で回転する、いわゆるアウターロータタイプのモータであってもよい。

　回転子５１は、回転子コア５２と、回転子コア５２の外周部に周方向に並んで配置される界磁用マグネット５３とを有する。本実施形態では、界磁用マグネット５３は、回転子コア５２の外周部に４つ配置されている。すなわち、本実施形態のモータ２は、極数が４である。なお、界磁用マグネット５３は、回転子コアの内部に配置されていてもよい。

　固定子５５は、略円筒状のヨーク５６と、ヨーク５６の内周面から内方に向かって延びる複数（本実施形態では６つ）のティース５７と、ティース５７に巻かれたコイル５８とを有する。ヨーク５６及び複数のティース５７は、一体形成されている。

　本実施形態のモータ２は、例えば、極数が４で、スロット数が６のモータである。なお、モータ２は、極数が４以外であってもよいし、スロット数が６以外であってもよい。

　被検出部６０は、回転子５１と一体で回転する。被検出部６０は、磁性材料によって構成されている。被検出部６０は、本体部６１と、本体部６１からモータ２の径方向一方及び他方に向かってそれぞれ突出する一対の突出部６２とを有する。すなわち、一対の突出部６２は、本体部６１の外周側に１８０度の間隔で設けられている。これにより、被検出部６０は、外周面に凹凸を有する。

　駆動回路３は、モータ２を駆動させるように、３相のブリッジ回路を構成する複数のスイッチング素子（図示省略）を備えたスイッチング回路である。駆動回路３は、一般的なスイッチング回路と同様の構成を有するため、詳しい説明は省略する。

　モータ制御装置１は、入力されるモータ駆動指令に応じて、駆動回路３に対し、スイッチング素子を駆動させる制御信号を出力する。また、モータ制御装置１は、前記モータ駆動指令に応じて、モータ２の回転子５１の回転位置に基づく位相制御を行うことによって、モータ２の駆動を制御する。なお、前記モータ駆動指令は、図示しない上位のコントローラからモータ制御装置１に入力される。

　具体的には、モータ制御装置１は、モータ駆動制御部１１と、位相設定部１２と、回転位置検出部１３とを備える。モータ駆動制御部１１は、位相設定部１２で設定された位相に応じて、モータ２を駆動させるための制御信号を生成する。モータ駆動制御部１１は、生成した前記制御信号を、駆動回路３に対して出力する。なお、モータ駆動制御部１１の構成は、従来の構成と同様なので、詳しい説明を省略する。

　回転位置検出部１３は、回転子５１と一体で回転する被検出部６０との間で磁束を生じさせる磁石を有する。回転位置検出部１３は、外周面に凹凸を有する被検出部６０が回転子５１と一体で回転した際に、被検出部６０との間の磁束の変化を検出して、２種類の検出信号（Ｈｉｇｈ信号、Ｌｏｗ信号）を出力する。回転位置検出部１３は、被検出部６０との間の磁束の変化を検出した際に、前記検出信号の種類を切り替える。

　具体的には、回転位置検出部１３は、径方向内方に被検出部６０の一対の突出部６２のいずれか一方が位置する場合には、前記検出信号としてＨｉｇｈ信号を出力する一方、径方向内方に被検出部６０の一対の突出部６２以外が位置する場合には、前記検出信号としてＬｏｗ信号を出力する。回転位置検出部１３から出力された検出信号は、モータ制御装置１内の位相設定部１２に入力される。なお、回転位置検出部１３は、モータ２の始動時にも、被検出部６０の回転位置に応じて２種類の検出信号（Ｈｉｇｈ信号、Ｌｏｗ信号）のうち一方の検出信号を出力する。

　位相設定部１２は、回転位置検出部１３から出力された検出信号に応じて、モータ駆動制御部１１で用いる位相を設定する。位相設定部１２は、モータ２の始動時、すなわち回転子５１の回転始動時には、回転位置検出部１３から出力される検出信号に応じて、第１固定位相を設定する。また、位相設定部１２は、前記第１固定位相の設定後、回転子５１の回転によって回転位置検出部１３から出力される前記検出信号の種類が切り替わった際に、第２固定位相を設定する。これらの第１固定位相及び第２固定位相は、位相設定部１２によって設定されている間、モータ２の駆動制御に用いられる。さらに、位相設定部１２は、回転位置検出部１３から出力される前記検出信号が再度切り替わった際に、推定位相を算出する。この推定位相は、位相設定部１２で新たな位相が設定されるまで、モータ２の駆動制御に用いられる。

　具体的には、位相設定部１２は、検出信号判定部２１と、固定位相設定部２２と、推定位相算出部２３とを有する。

　検出信号判定部２１は、回転位置検出部１３から出力される検出信号がＬｏｗ信号とＨｉｇｈ信号との間で切り替えられた際に、信号の切り替わり（以下、エッジという）を検出する。また、検出信号判定部２１は、回転位置検出部１３から出力される検出信号のエッジをカウントして、エッジが所定回数（本実施形態では２回）に達した場合に、算出指示信号を出力する。後述するように、推定位相算出部２３は、前記算出指示信号に応じて、推定位相を算出する。

　固定位相設定部２２は、モータ２の始動時から、検出信号判定部２１によって前記算出指示信号が出力されるまでの間、回転位置検出部１３から出力される検出信号に応じて、第１固定位相または第２固定位相を設定する。

　詳しくは、固定位相設定部２２は、モータ２の始動時に、回転位置検出部１３から出力される検出信号がＬｏｗ信号の場合には、電気角で９０度を第１固定位相に設定する。一方、固定位相設定部２２は、モータ２の始動時に、回転位置検出部１３から出力される検出信号がＨｉｇｈ信号の場合には、電気角で２７０度を第１固定位相に設定する。前記第１固定位相は、モータ２の駆動制御に用いられる。

　また、固定位相設定部２２は、前記第１固定位相の設定後、検出信号判定部２１によって、回転位置検出部１３から出力される検出信号の１回目のエッジを検出した場合に、前記第１固定位相が電気角で９０度の場合には電気角で２７０度を第２固定位相に設定し、前記第１固定位相が電気角で２７０度の場合には電気角で９０度を第２固定位相に設定する。第２固定位相は、モータ２の駆動制御に用いられる。

　ここで、モータ２の回転子５１は、モータ２に生じるコギングトルクの影響によって、停止する回転位置が決まっている。すなわち、回転子５１は、コギングトルクがゼロで且つ電気角に対するコギングトルクの傾きが負である電気角の位置（安定停止点）で停止する。図２に、モータ２に生じるコギングトルクと回転子５１の安定停止点との関係を示す。図２に示すように、前記安定停止点は、電気角が０度から１８０度の範囲内で、３０度（最小電気角の安定停止点）、９０度、１５０度（最大電気角の安定停止点）であり、電気角が１８０度から３６０度の範囲内で、２１０度（最小電気角の安定停止点）、２７０度、３３０度（最大電気角の安定停止点）である。

　なお、図２において、回転位置検出部１３から出力される検出信号がＨｉｇｈ信号からＬｏｗ信号に切り替わる位置が、電気角０度である。よって、図２では、回転位置検出部１３から出力される検出信号がＬｏｗ信号からＨｉｇｈ信号に切り替わる位置が、電気角で１８０度である。

　ところで、モータ２の駆動制御に用いる位相と、モータ２の実際の位相（実位相）とに誤差がある場合、その誤差に応じて回転子５１に生じるトルクも変化する。前記誤差と回転子５１に生じるトルクとの関係を、図３に示す。なお、図３において、マグネットトルク（以下、単にトルクともいう）の正の値は、モータ２を駆動させる際に、回転子５１をモータ駆動指令における回転方向に回転（以下、正回転という）させるトルクである。一方、図３において、トルクの負の値は、モータ２を駆動させる際に、回転子５１をモータ駆動指令における回転方向とは逆方向に回転（以下、逆回転という）させるトルクである。また、以下の説明において、位相の誤差は、実位相からモータ２の駆動制御に用いる位相を減算した値である。

　図３に示すように、前記誤差が電気角で－９０度よりも大きく且つ９０度よりも小さい範囲内では、回転子５１には、正のトルク、すなわち、回転子５１を正回転させるトルクが生じる。一方、前記誤差が電気角で９０度よりも大きい範囲または電気角で－９０度よりも小さい範囲では、回転子５１には、負のトルク、すなわち、回転子５１を逆回転させるトルクが生じる。

　したがって、モータ２の駆動制御に用いる位相と、モータ２の実際の位相との誤差が、電気角の絶対値で９０度よりも小さければ、回転子５１を正回転させることができるため、モータ２を迅速に始動させることができる。

　図２に、回転位置検出部１３から出力される検出信号と、電気角との関係を示す。図２に示すように、前記検出信号がＬｏｗ信号の場合には、電気角は０度から１８０度の間であり、前記検出信号がＨｉｇｈ信号の場合には、電気角は１８０度から３６０度の間である。

　よって、前記検出信号がＬｏｗ信号の場合、回転子５１の停止位置が電気角で３０度、９０度、１５０度のいずれであるかは不明だが、既述のように第１固定位相を電気角で９０度にすることで、回転子５１の停止位置における実際の位相と、前記第１固定位相との誤差を電気角の絶対値で９０度以下にすることができる。

　同様に、前記検出信号がＨｉｇｈ信号の場合、回転子５１の停止位置が電気角で２１０度、２７０度、３３０度のいずれであるかは不明だが、既述のように第１固定位相を電気角で２７０度にすることで、回転子５１の停止位置における実際の位相と、前記第１固定位相との誤差を電気角の絶対値で９０度以下にすることができる。

　以上のように、前記検出信号がＬｏｗ信号の場合に、第１固定位相を電気角で９０度に設定するとともに、前記検出信号がＨｉｇｈ信号の場合に、第１固定位相を電気角で２７０度に設定することにより、モータ２の始動時に、回転子５１を正回転させることができる。すなわち、固定位相設定部２２は、回転子５１の回転始動時に、前記検出信号に応じて、電気角で９０度または２７０度を前記固定位相とする。これにより、固定位相と実位相との誤差が電気角の絶対値で９０度以下になる。よって、モータ２の回転子５１が逆方向に回転することを防止できる。

　推定位相算出部２３は、検出信号判定部２１が検出信号に基づいて２回目のエッジを検出して前記算出指示信号を出力した際に、推定位相を算出する。推定位相算出部２３は、回転位置検出部１３から出力される検出信号のエッジを検出した時刻を用いて、補間位相を算出し、該補間位相を、前記検出信号に基づいて決められる基準位相に加算することにより、推定位相を算出する。

　具体的には、推定位相算出部２３は、基準位相設定部３０と、補間位相算出部３１と、演算部３２とを有する。基準位相設定部３０は、回転位置検出部１３から出力された検出信号に応じて、基準位相を設定する。具体的には、基準位相設定部３０は、前記検出信号がＬｏｗ信号の場合に、電気角で０度を基準位相に設定し、前記検出信号がＨｉｇｈ信号の場合に、電気角で１８０度を基準位相に設定する。

　補間位相算出部３１は、検出信号判定部２１から前記算出指示信号が出力された際に、すなわち、検出信号判定部２１によって前記検出信号の２回目のエッジが検出された際に、１回目の検出信号のエッジの検出時刻ｔ１（最初に検出信号の種類が切り替わった時刻）と、２回目の検出信号のエッジの検出時刻ｔ２（２回目に検出信号の種類が切り替わった時刻）とを用いて、補間位相を算出する。詳しくは、補間位相算出部３１は、１回目の検出信号のエッジが検出された際の回転位置と２回目の検出信号のエッジが検出された際の回転位置との差（電気角で１８０度）を、検出時刻ｔ１と検出時刻ｔ２との差（ｔ２－ｔ１）で除することにより、モータ２の回転速度を求める。そして、補間位相算出部３１は、前記回転速度を積分することにより、補間位相を得る。

　また、補間位相算出部３１は、検出信号判定部２１から前記算出指示信号が出力された後、検出信号判定部２１によって検出信号のエッジが検出される毎に、その検出時刻と直前の検出時刻とを用いてモータ２の回転速度を求めるとともに、該回転速度を積分することにより、補間位相を得る。

　演算部３２は、検出信号判定部２１から前記算出指示信号が出力された際に、すなわち、検出信号判定部２１によって前記検出信号の２回目のエッジが検出された際に、前記基準位相に前記補間位相を加算した値を、推定位相とする。また、演算部３２は、検出信号判定部２１から前記算出指示信号が出力された後は、前記検出信号のエッジの検出毎に補間位相算出部３１によって算出された補間位相を、基準位相設定部３０によって設定された基準位相に加算することにより、推定位相を求める。前記推定位相は、モータ２の駆動制御に用いられる。

　（モータ制御方法）
　次に、上述のような構成を有するモータ制御装置１を動作させることにより実現されるモータ制御方法について、図４に示すフローを用いて説明する。

　図４に示すフローがスタートすると、まずステップＳＡ１において、固定位相設定部２２は、回転位置検出部１３から出力される検出信号がＬｏｗ信号（図４においてＬ）かどうかを判定する。

　ステップＳＡ１で前記検出信号がＬｏｗ信号であると判定された場合（ＹＥＳの場合）には、ステップＳＡ２に進んで、固定位相設定部２２が電気角で９０度を第１固定位相に設定する。一方、ステップＳＡ１で前記検出信号がＬｏｗ信号でないと判定された場合（ＮＯの場合）、すなわち前記検出信号がＨｉｇｈ信号の場合には、ステップＳＡ３に進んで、固定位相設定部２２が電気角で２７０度を第１固定位相に設定する。

　ステップＳＡ２，ＳＡ３において固定位相設定部２２が第１固定位相を設定した後、ステップＳＡ４に進んで、モータ駆動制御部１１が、前記第１固定位相を用いてモータ２の駆動を制御するための制御信号を生成する。これにより、モータ２は、前記第１固定位相に基づいて駆動制御され、回転子５１が回転始動する。

　その後、ステップＳＡ５に進んで、検出信号判定部２１が前記検出信号のエッジを検出したかどうかを判定する。このステップＳＡ５で前記検出信号のエッジが検出されたと判定された場合（ＹＥＳの場合）には、ステップＳＡ６に進んで、前記検出信号のエッジの検出が２回目であるかどうかを判定する。

　一方、前記ステップＳＡ５において、前記検出信号のエッジが検出されていないと判定された場合（ＮＯの場合）には、ステップＳＡ４に戻って、モータ２の駆動制御を続ける。

　ステップＳＡ６において、前記検出信号のエッジの検出が２回目であると判定された場合（ＹＥＳの場合）には、ステップＳＡ７に進んで、補間位相算出部３１が、回転子５１の回転速度を算出する。

　一方、ステップＳＡ６において、前記検出信号のエッジの検出が２回目でないと判定された場合（ＮＯの場合）には、ステップＳＡ１に戻って、前記検出信号がＬｏｗ信号であるかどうかの判定を行う。

　なお、上述のステップＳＡ５で前記検出信号のエッジが検出された際に、回転位置検出部１３から出力される検出信号は、Ｈｉｇｈ信号からＬｏｗ信号、または、Ｌｏｗ信号からＨｉｇｈ信号に切り替わっている。そのため、ステップＳＡ６でＮＯの場合に進むステップＳＡ１において、前記検出信号がＨｉｇｈ信号からＬｏｗ信号に切り替わっていた場合（ＹＥＳの場合）には、固定位相設定部２２は、電気角で９０度を第２固定位相に設定する（ステップＳＡ２）。一方、前記検出信号がＬｏｗ信号からＨｉｇｈ信号に切り替わっていた場合（ＮＯの場合）には、固定位相設定部２２は、電気角で２７０度を第２固定位相に設定する（ステップＳＡ３）。その後、モータ駆動制御部１１は、前記第２固定位相を用いて制御信号を生成して、モータ２の駆動を制御する（ステップＳＡ４）。

　ステップＳＡ６において前記検出信号のエッジが２回目であると判定された場合に進むステップＳＡ７では、検出信号判定部２１から出力される算出指示信号に応じて、補間位相算出部３１が回転子５１の回転速度を算出する。具体的には、補間位相算出部３１は、前記検出信号の１回目のエッジが検出された検出時刻ｔ１と、前記検出信号の２回目のエッジが検出された検出時刻ｔ２とを用いて、回転子５１の回転速度を算出する。この際、回転子５１は、前記検出信号の１回目のエッジが検出されたときから前記検出信号の２回目のエッジが検出されるまでの間に、電気角で１８０度、回転している。そのため、補間位相算出部３１は、π／（ｔ２－ｔ１）［ｒａｄ／ｓ］によって、回転子５１の回転速度を算出する。

　続くステップＳＡ８では、回転位置検出部１３から出力される検出信号がＬｏｗ信号であるかどうかを判定する。ステップＳＡ８において、前記検出信号がＬｏｗ信号であると判定された場合（ＹＥＳの場合）には、ステップＳＡ９に進んで、基準位相設定部３０が電気角０度を基準位相に設定する。

　一方、ステップＳＡ８において、前記検出信号がＬｏｗ信号でないと判定された場合、すなわち前記検出信号がＨｉｇｈ信号であると判定された場合（ＮＯの場合）には、ステップＳＡ１０に進んで、基準位相設定部３０が電気角１８０度を基準位相に設定する。

　ステップＳＡ９，ＳＡ１０の後に進むステップＳＡ１１では、補間位相算出部３１が、ステップＳＡ７で算出した前記回転速度を積分することにより、補間位相を算出する。

　その後、ステップＳＡ１２に進んで、演算部３２が、前記基準位相に前記補間位相を加算することにより、推定位相を求める。そして、ステップＳＡ１３において、モータ駆動制御部１１は、ステップＳＡ１２で求めた前記推定位相を用いてモータ２の駆動を制御する制御信号を生成する。これにより、モータ２は、ステップＳＡ１２で求めた前記推定位相に基づいて駆動制御される。

　その後、ステップＳＡ１４では、モータ制御装置１は、モータ２の駆動が停止したかどうかを判定する。ステップＳＡ１４でモータ２の駆動が停止したと判定された場合（ＹＥＳの場合）には、このフローを終了する（エンド）。一方、ステップＳＡ１４でモータ２の駆動が停止していないと判定された場合（ＮＯの場合）には、ステップＳＡ１５に進んで、回転位置検出部１３から出力される検出信号のエッジを検出したかどうかの判定を行う。

　ステップＳＡ１５において、前記検出信号のエッジを検出したと判定された場合（ＹＥＳの場合）には、ステップＳＡ７に戻って、補間位相算出部３１が、直近のエッジ検出の時刻と、その前のエッジ検出の時刻との差から回転速度を算出する。

　一方、ステップＳＡ１５において、前記検出信号のエッジを検出していないと判定された場合（ＮＯの場合）には、ステップＳＡ１１に戻る。

　ここで、ステップＳＡ１からＳＡ３が第１固定位相設定工程に対応する。ステップＳＡ４からＳＡ６，ＳＡ１からＳＡ３が第２固定位相設定工程に対応する。ステップＳＡ４からＳＡ７，ＳＡ１１が補間位相算出工程に対応する。ステップＳＡ８からＳＡ１０，ＳＡ１２が推定位相算出工程に対応する。

　（固定位相を設定した場合のトルク変化）
　次に、固定位相設定部２２によって固定位相を設定した場合に回転子５１に生じるトルクの変化について説明する。以下では、説明簡略化のために、固定位相設定部２２が第１固定位相を設定した場合について説明する。検出信号がＬｏｗ信号の場合に設定される電気角９０度の場合と、検出信号がＨｉｇｈ信号の場合に設定される電気角２７０度の場合とにおいて、回転子５１に生じるトルク変化は同様である。そのため、以下では、第１固定位相が電気角９０度に設定される場合について説明する。

　既述のとおり、回転位置検出部１３から出力される検出信号がＬｏｗ信号の場合、回転子５１が停止する回転位置は、電気角で３０度、９０度、１５０度である。よって、固定位相を電気角で９０度に設定した場合、モータ始動時における固定位相と実際の位相（実位相）との誤差は、電気角で－６０度、０度、６０度である。以下では、回転子５１が停止する回転位置（電気角で３０度、９０度、１５０度）の３つのパターンについて、それぞれ、回転子５１の回転に伴うトルクの変化を説明する。

　＜パターン１＞
　回転子５１が電気角で３０度の回転位置に停止していた場合をパターン１とする。このパターン１の場合には、モータ始動時における固定位相と実位相との誤差は－６０度である。前記誤差に対するトルクの変化を示す図６に、パターン１の場合を（１）で示す。パターン１では、回転子５１に、正回転させる正のトルクが生じる。

　回転子５１が正回転すると、実位相は徐々に大きくなるため、図６に実線矢印で示すように、前記誤差は徐々に小さくなる。これにより、回転子５１に生じるトルクは徐々に増大する。

　回転子５１が正回転して実位相が固定位相と一致した場合に、前記誤差はゼロになるため、回転子５１に生じるトルクは最大になる。回転子５１がさらに正回転すると、実位相が固定位相よりも大きくなるため、正の前記誤差が徐々に増える。これにより、回転子５１に生じるトルクは徐々に減少する。

　前記誤差が電気角で９０度に達した際には、実位相は電気角で１８０度である。このとき、回転位置検出部１３から出力される検出信号はＨｉｇｈ信号に切り替わるため、検出信号判定部２１によって検出信号のエッジが検出される。これにより、前記固定位相は、２７０度に切り替えられる。前記誤差は、電気角で－９０度から９０度の範囲内であるため、回転子５１は正回転を続ける。

　なお、前記誤差が９０度の場合には、回転子５１に生じるトルクはゼロになるが、回転子５１の慣性力及びコギングトルクによって、回転子５１がすぐに停止することはない。また、前記固定位相を２７０度に切り替えた瞬間では、前記誤差は－９０度になるが、この場合も、前記慣性力及びコギングトルクによって、回転子５１は、すぐに停止することなく正回転を続ける。

　＜パターン２＞
　回転子５１が電気角で９０度の回転位置に停止していた場合をパターン２とする。このパターン２の場合には、モータ始動時における固定位相と実位相との誤差は０度である。図６に、パターン２の場合を（２）で示す。パターン２では、回転子５１に、正回転させる正のトルクが生じる。

　回転子５１が正回転すると、実位相は徐々に大きくなるため、図６に実線矢印で示すように、前記誤差は徐々に大きくなる。これにより、回転子５１に生じるトルクは徐々に減少する。

　前記誤差が電気角で９０度に達した際には、実位相は電気角で１８０度であり、パターン１と同様である。よって、説明を省略する。

　したがって、パターン２の場合も、回転子５１は、正回転を続ける。

　＜パターン３＞
　回転子５１が電気角で１５０度の回転位置に停止していた場合をパターン３とする。このパターン３の場合には、モータ始動時における固定位相と実位相との誤差は６０度である。図６に、パターン３の場合を（３）で示す。パターン３では、回転子５１に、正回転させる正のトルクが生じる。

　回転子５１が正回転すると、実位相は徐々に大きくなるため、図６に実線矢印で示すように前記誤差は徐々に大きくなる。これにより、回転子５１に生じるトルクは徐々に減少する。

　したがって、パターン３の場合も、回転子５１は正回転を続ける。

　以上より、回転位置検出部１３から出力される検出信号に応じて、電気角で９０度または２７０度を固定位相に設定することにより、モータ２の回転子５１を逆回転させることなく正回転させることができる。

　しかも、モータ２の始動時に固定位相を用いることにより、従来構成のように位相を推定するための演算が不要になる。よって、モータ２の始動時に固定位相を用いることにより、位相を演算して推定する方法に比べて、モータ２を容易に且つ応答性良く始動させることができる。

　したがって、本実施形態の構成により、回転子５１の回転始動時の位相が容易に得られるとともに、回転子５１の回転始動時の応答性が高い構成を実現できる。

　［実施形態２］
　図７は、実施形態２に係るモータ制御装置１０１の概略構成を示す図である。この実施形態２におけるモータ制御装置１０１は、第１固定位相または第２固定位相を設定した後、所定時間経過後で且つエッジ検出前に、補助固定位相としての第３固定位相または第４固定位相を設定する点で、実施形態１の構成とは異なる。以下では、実施形態１と同様の構成には同一の符号を付して説明を省略し、実施形態１の構成と異なる部分についてのみ説明する。

　（モータ制御装置）
　図７に示すように、モータ制御装置１０１は、モータ駆動制御部１１と、位相設定部１１２とを有する。位相設定部１１２は、検出信号判定部２１と、固定位相設定部１２２と、タイマ部１２４とを有する。

　固定位相設定部１２２は、実施形態１の固定位相設定部２２と同様、モータ２の始動時から、検出信号判定部２１によって算出指示信号が出力されるまでの間、回転位置検出部１３から出力される検出信号に応じて、固定位相を設定する。詳しくは、固定位相設定部１２２は、実施形態１と同様に第１固定位相及び第２固定位相を設定する。なお、前記第１固定位相及び前記第２固定位相の設定は、実施形態１の固定位相設定部２２と同様の動作なので、詳しい説明を省略する。

　また、固定位相設定部１２２は、前記第１固定位相または前記第２固定位相を設定した後、所定時間経過後に、補助固定位相としての第３固定位相または第４固定位相を設定する。詳しくは、固定位相設定部１２２は、前記第１固定位相を設定した後、後述のタイマ部１２４によって所定時間の経過を検出した際に、補助固定位相としての第３固定位相を設定する。同様に、固定位相設定部１２２は、前記第２固定位相を設定した後、後述のタイマ部１２４によって所定時間の経過を検出した際に、補助固定位相としての第４固定位相を設定する。

　なお、前記所定時間は、検出信号のエッジが検出される間隔よりも短い。また、前記所定時間は、図３に示すような位相の誤差とトルクとの関係に応じて、モータ毎に決められる。前記所定時間は、予め設定されていてもよいし、入力されるモータ駆動指令に応じて変化してもよい。

　前記第３固定位相は、前記第１固定位相に対して電気角で０度よりも大きく且つ９０度以下である。本実施形態では、前記第３固定位相は、前記第１固定位相に対して電気角で６０度進んだ値である。前記第４固定位相は、前記第２固定位相に対して電気角で０度よりも大きく且つ９０度以下である。本実施形態では、前記第４固定位相は、前記第２固定位相に対して電気角で６０度進んだ値である。

　なお、固定位相設定部１２２は、前記第１固定位相を設定した後、検出信号判定部２１によって検出信号のエッジを検出した場合には、前記第３固定位相を設定することなく、前記第２固定位相を設定する。また、固定位相設定部１２２は、前記第２固定位相を設定した後、検出信号判定部２１によって検出信号のエッジを検出した場合には、前記第４固定位相を設定しない。この場合には、検出信号判定部２１から出力される算出指示信号に応じて、推定位相算出部２３が推定位相を算出する。

　タイマ部１２４は、固定位相設定部１２２が前記第１固定位相または前記第２固定位相を設定してから経過した時間を計測する。タイマ部１２４は、前記時間が所定時間を経過した場合に、固定位相変更信号を出力する。

　固定位相設定部１２２は、検出信号判定部２１によって検出信号のエッジが検出される前（検出信号の種類が切り替わる前）に前記固定位相変更信号が入力された場合、第３固定位相または第４固定位相を設定する。モータ駆動制御部１１は、固定位相設定部１２２によって設定された固定位相（第１固定位相、第２固定位相、第３固定位相、第４固定位相）を用いて、モータ２を駆動するための制御信号を生成する。これにより、モータ２は、前記固定位相に基づいて駆動制御される。

　（モータ制御装置の動作）
　次に、上述のような構成を有するモータ制御装置１０１の動作を、図８及び図９に示すフローを用いて説明する。

　モータ２の始動時に、図８に示すフローがスタートする（スタート）。図８に示すフローでは、まずステップＳＢ１で、固定位相設定部１２２が回転位置検出部１３から出力された検出信号がＬｏｗ信号かどうかを判定する。

　ステップＳＢ１で前記検出信号がＬｏｗ信号であると判定された場合（ＹＥＳの場合）には、ステップＳＢ２に進んで、固定位相設定部１２２が電気角で６０度を第１固定位相に設定する。一方、ステップＳＢ１で前記検出信号がＬｏｗ信号でないと判定された場合（ＮＯの場合）、すなわち前記検出信号がＨｉｇｈ信号の場合には、ステップＳＢ３に進んで、固定位相設定部１２２が電気角で２４０度を第１固定位相に設定する。

　ステップＳＢ２，ＳＢ３において固定位相設定部１２２が第１固定位相を設定した後、ステップＳＢ４に進んで、モータ駆動制御部１１が、前記第１固定位相を用いて、モータ２の駆動を制御するための制御信号を生成する。これにより、モータ２は、前記第１固定位相に基づいて駆動制御され、回転子５１が回転始動する。

　その後、ステップＳＢ５に進んで、検出信号判定部２１が、回転位置検出部１３から出力された検出信号のエッジを検出したかどうかを判定する。このステップＳＢ５で前記検出信号のエッジが検出されたと判定された場合（ＹＥＳの場合）には、ステップＳＢ６に進んで、前記検出信号のエッジの検出が２回目であるかどうかを判定する。

　一方、ステップＳＢ５において、前記検出信号のエッジが検出されていないと判定された場合（ＮＯの場合）には、ステップＳＢ７に進んで、タイマ部１２４から固定位相変更信号が出力されたかどうか、すなわち、固定位相設定部１２２が第１固定位相を設定してから所定時間が経過したかどうかを判定する。

　ステップＳＢ６において、前記検出信号の出力が２回目であると判定された場合（ＹＥＳの場合）には、後述のステップＳＢ１４に進んで、補間位相算出部３１が、回転子５１の回転速度を算出する。

　一方、ステップＳＢ６において、前記検出信号の出力が２回目でないと判定された場合（ＮＯの場合）には、ステップＳＢ８に進んで、固定位相設定部１２２が、回転位置検出部１３から出力された検出信号がＬｏｗ信号かどうかを判定する。

　ステップＳＢ７において、固定位相設定部１２２が第１固定位相を設定してから所定時間が経過したと判定された場合（ＹＥＳの場合）には、上述のステップＳＢ８に進む。

　一方、ステップＳＢ７において、固定位相設定部１２２が第１固定位相を設定してから所定時間が経過していないと判定された場合（ＮＯの場合）には、ステップＳＢ４に戻って、前記第１固定位相に基づくモータ２の駆動制御を継続する。

　ステップＳＢ８において、前記検出信号がＬｏｗ信号であると判定された場合（ＹＥＳの場合）には、ステップＳＢ９に進んで、固定位相設定部１２２が、電気角で１２０度を第３固定位相に設定する。一方、ステップＳＢ８で前記検出信号がＬｏｗ信号でないと判定された場合（ＮＯの場合）、すなわち前記検出信号がＨｉｇｈ信号の場合には、ステップＳＢ１０に進んで、固定位相設定部１２２が電気角で３００度を第３固定位相に設定する。

　ステップＳＢ９，ＳＢ１０で固定位相設定部１２２が第３固定位相を設定した後に進むステップＳＢ１１では、モータ駆動制御部１１が、前記第３固定位相を用いて、モータ２を駆動するための制御信号を生成する。これにより、モータ２は、前記第３固定位相に基づいて駆動制御される。

　ステップＳＢ１１の後に進むステップＳＢ１２では、検出信号判定部２１が前記検出信号のエッジを検出したかどうかを判定する。ステップＳＢ１２において、前記検出信号のエッジが検出された場合（ＹＥＳの場合）には、ステップＳＢ１３に進んで、検出信号判定部２１によって、前記検出信号のエッジの検出が２回目かどうかを判定する。一方、ステップＳＢ１２において、前記検出信号のエッジが検出されなかった場合（ＮＯの場合）には、ステップＳＢ１１に戻って、モータ２を、前記第３固定位相に基づいて駆動制御する。

　ステップＳＢ１３において、前記検出信号のエッジの検出が２回目であると判定された場合（ＹＥＳの場合）には、ステップＳＢ１４に進んで、補間位相算出部３１が、回転子５１の回転速度を算出する。

　一方、ステップＳＢ１３において、前記検出信号の出力が２回目でないと判定された場合（ＮＯの場合）には、ステップＳＢ１に戻って、前記検出信号がＬｏｗ信号であるかどうかの判定を行う。

　なお、上述のステップＳＢ１２で前記検出信号のエッジが検出された際に、回転位置検出部１３から出力される検出信号は、Ｈｉｇｈ信号からＬｏｗ信号、または、Ｌｏｗ信号からＨｉｇｈ信号に切り替わっている。そのため、ステップＳＢ１３でＮＯの場合に進むステップＳＢ１において、前記検出信号がＨｉｇｈ信号からＬｏｗ信号に切り替わっていた場合（ＹＥＳの場合）には、固定位相設定部１２２は、電気角で６０度を第２固定位相に設定する（ステップＳＢ２）。一方、前記検出信号がＬｏｗ信号からＨｉｇｈ信号に切り替わっていた場合（ＮＯの場合）には、固定位相設定部１２２は、電気角で２４０度を第２固定位相に設定する（ステップＳＢ３）。その後、モータ駆動制御部１１は、前記第２固定位相を用いて制御信号を生成して、モータ２の駆動を制御する（ステップＳＢ４）。

　続くステップＳＢ５では、検出信号判定部２１によって前記検出信号のエッジが検出されたかどうかを判定し、前記検出信号のエッジが検出されたと判定された場合（ＹＥＳの場合）には、ステップＳＢ６に進む。このステップＳＢ６では、前記検出信号のエッジ検出が２回目かどうかを判定するが、この場合、前記検出信号のエッジ検出は２回目なので、ステップＳＢ１４以降に進む。

　一方、ステップＳＢ５において前記検出信号のエッジが検出されていないと判定された場合（ＮＯ場合）には、ステップＳＢ７に進んで、上述のステップＳＢ７と同様、前記第２固定位相の設定から所定時間が経過したかどうかを判定する。ステップＳＢ７で前記所定時間が経過したと判定された場合（ＹＥＳの場合）には、ステップＳＢ８に進んで、固定位相設定部１２２が、回転位置検出部１３から出力された検出信号がＬｏｗ信号かどうかを判定する。

　ステップＳＢ８において、前記検出信号がＬｏｗ信号であると判定された場合（ＹＥＳの場合）には、ステップＳＢ９に進んで、固定位相設定部１２２が電気角で１２０度を第４固定位相に設定する。一方、ステップＳＢ８において、前記検出信号がＬｏｗ信号でないと判定された場合、すなわち前記検出信号がＨｉｇｈ信号であると判定された場合（ＮＯの場合）には、ステップＳＢ１０に進んで、固定位相設定部１２２が電気角で３００度を第４固定位相に設定する。

　ステップＳＢ９，ＳＢ１０の後に進むステップＳＢ１１では、モータ駆動制御部１１が前記第４固定位相を用いて制御信号を生成して、モータ２の駆動を制御する。

　ステップＳＢ１１の後に進むステップＳＢ１２では、前記検出信号のエッジを検出したかどうかを判定し、前記検出信号のエッジが検出されたと判定された場合（ＹＥＳの場合）には、ステップＳＢ１３に進む。このステップＳＢ１３では、前記検出信号のエッジ検出が２回目かどうかを判定するが、この場合、前記検出信号のエッジ検出は２回目なので、ステップＳＢ１４以降に進む。一方、ステップＳＢ１２において前記検出信号のエッジが検出されていないと判定された場合（ＮＯ場合）には、ステップＳＢ１１に戻って、ステップＳＢ１２で前記検出信号のエッジが検出されたと判定されるまで、前記第４固定位相に基づくモータ２の駆動制御を続ける。

　ステップＳＢ１３において回転位置検出部１３から２回目の検出信号が出力された場合に進むステップＳＢ１４以降では、実施形態１のステップＳＡ７からＳＡ１５と同様の動作を行う。

　すなわち、検出信号判定部２１から出力される算出指示信号に応じて、補間位相算出部３１が回転子５１の回転速度を算出する（ステップＳＢ１４）。そして、回転位置検出部１３から出力される検出信号がＬｏｗ信号であるかどうかを判定し（ステップＳＢ１５）、前記検出信号がＬｏｗ信号の場合には、基準位相設定部３０が電気角０度を基準位相に設定し（ステップＳＢ１６）、前記検出信号がＨｉｇｈ信号の場合には、基準位相設定部３０が電気角１８０度を基準位相に設定する（ステップＳＢ１７）。

　その後、前記回転速度を積分することにより、補間位相を算出し（ステップＳＢ１８）、演算部３２が、前記基準位相に前記補間位相を加算することにより、推定位相を求める（ステップＳＢ１９）。モータ駆動制御部１１は、ステップＳＢ１９で求めた前記推定位相を用いてモータ２の駆動を制御する制御信号を生成する（ステップＳＢ２０）。これにより、モータ２は、ステップＳＢ１９で求めた前記推定位相に基づいて駆動制御される。

　その後、モータ２の駆動が停止したかどうかを判定し（ステップＳＢ２１）、モータ２の駆動が停止した場合には、このフローを終了する（エンド）。一方、モータ２の駆動が停止していない場合には、前記検出信号のエッジを検出したかどうかの判定を行う（ステップＳＢ２２）。前記検出信号のエッジが検出された場合には、直近のエッジ検出の時刻と、その前のエッジ検出の時刻との差から回転速度を算出し（ステップＳＢ１４）、前記検出信号のエッジが検出されていない場合には、モータ２の駆動停止か前記検出信号のエッジが検出されるまで、前記推定位相に基づくモータ２の駆動制御を続ける（ステップＳＢ２０）。

　ここで、ステップＳＢ１からＳＢ３が第１固定位相設定工程に対応する。ステップＳＢ１からＳＢ３，ＳＢ１２，ＳＢ１３が第２固定位相設定工程に対応する。ステップＳＢ１１からＳＢ１４，ＳＢ１８が補間位相算出工程に対応する。ステップＳＢ１５からＳＢ１７，ＳＢ１９が推定位相算出工程に対応する。

　また、ステップＳＢ７からＳＢ１０が、第３固定位相設定工程及び第４固定位相設定工程に対応する。

　（固定位相を設定した場合のトルク変化）
　次に、固定位相設定部１２２によって固定位相を設定した場合に回転子５１に生じるトルクの変化について説明する。以下では、説明簡略化のために、固定位相設定部１２２が第１固定位相を設定し、その後、所定時間経過後に第３固定位相を設定した場合について説明する。検出信号がＬｏｗ信号の場合に設定される電気角で６０度の場合と、検出信号がＨｉｇｈ信号の場合に設定される電気角で２４０度の場合とにおいて、回転子５１に生じるトルク変化は同様である。そのため、以下では、第１固定位相が電気角で６０度に設定される場合について説明する。

　既述のとおり、回転位置検出部１３から出力される検出信号がＬｏｗ信号の場合、回転子５１が停止する回転位置は、電気角で３０度、９０度、１５０度である。よって、固定位相を電気角で６０度に設定した場合、モータ始動時における固定位相と実際の位相（実位相）との誤差は、電気角で－３０度、３０度、９０度である。以下では、回転子５１が停止する回転位置（電気角で３０度、９０度、１５０度）の３つのパターンについて、それぞれ、回転子５１の回転に伴うトルクの変化を説明する。

　＜パターン１＞
　回転子５１が電気角で３０度の回転位置に停止していた場合をパターン１とする。このパターン１の場合には、モータ始動時における固定位相と実位相との誤差は－３０度である。前記誤差に対するトルク変化を示す図１０に、パターン１の場合を（１）で示す。パターン１では、回転子５１に、正回転させる正のトルクが生じる。

　回転子５１が正回転すると、実位相は徐々に大きくなるため、図１０に実線矢印で示すように、前記誤差は徐々に小さくなる。これにより、回転子５１に生じるトルクは徐々に増大する。

　固定位相設定部１２２が第１固定位相を設定してから所定時間経過後に、固定位相設定部１２２は、電気角１２０度を第３固定位相に設定する。このとき、回転子５１の実位相を電気角で（３０＋α）度とすると、図１１に（１）で示すように、実位相と第３固定位相との誤差は、電気角で（－９０＋α）度である。よって、前記誤差の絶対値は電気角で９０度よりも小さいため、回転子５１には正のトルクが生じる。これにより、回転子５１は、正回転を続ける。

　前記誤差が電気角で６０度に達した際には、実位相は電気角で１８０度である。回転位置検出部１３から出力される検出信号はＨｉｇｈ信号に切り替わるため、検出信号判定部２１によって検出信号のエッジが検出される。これにより、前記固定位相は、２４０度に切り替えられる。前記誤差は、電気角で－９０度よりも大きく且つ９０度よりも小さい範囲内であるため、回転子５１は正回転を続ける。

　＜パターン２＞
　回転子５１が電気角で９０度の回転位置に停止していた場合をパターン２とする。このパターン２の場合には、モータ始動時における固定位相と実位相との誤差は３０度である。図１０に、パターン２の場合を（２）で示す。パターン２では、回転子５１に、正回転させる正のトルクが生じる。

　回転子５１が正回転すると、実位相は徐々に大きくなるため、図１０に実線矢印で示すように、前記誤差は徐々に大きくなる。これにより、回転子５１に生じるトルクは徐々に減少する。

　固定位相設定部１２２が第１固定位相を設定してから所定時間経過後に、固定位相設定部１２２は、電気角１２０度を第３固定位相に設定する。このとき、回転子５１の実位相を電気角で（９０＋α）度とすると、図１１に（２）で示すように、実位相と第３固定位相との誤差は、電気角で（－３０＋α）度である。よって、前記誤差の絶対値は電気角で９０度よりも小さいため、回転子５１には正のトルクが生じる。これにより、回転子５１は、正回転を続ける。

　前記誤差が電気角で６０度に達した際には、実位相は電気角で１８０度であり、パターン１と同様なので、説明を省略する。

　＜パターン３＞
　回転子５１が電気角で１５０度の回転位置に停止していた場合をパターン３とする。このパターン３の場合には、モータ始動時における固定位相と実位相との誤差は９０度である。図１０に、パターン３の場合を（３）で示す。パターン３では、回転子５１に、トルクが生じない。

　固定位相設定部１２２が第１固定位相を設定してから所定時間経過後に、固定位相設定部１２２は、電気角１２０度を第３固定位相に設定する。このとき、図１１に（３）で示すように、実位相と第３固定位相との誤差は、電気角で３０度である。よって、前記誤差の絶対値は電気角で９０度よりも小さいため、回転子５１には正のトルクが生じる。これにより、回転子５１は、正回転する。

　以上より、モータ２の始動時に、モータ２の駆動制御に固定位相を用いることにより、位相を演算して推定する従来の方法に比べて、モータ２を容易に且つ応答性良く駆動制御することができる。

　しかも、本実施形態では、回転位置検出部１３から出力される検出信号のエッジが検出されるまでに、第１固定位相及び第３固定位相、または、第２固定位相及び第４固定位相を用いることにより、実施形態１のように第１固定位相のみ、または、第２固定位相のみを用いた場合に比べて、より大きな正のトルクを回転子５１に生じさせることが可能になる。よって、回転子５１をより確実に正回転させることができるため、モータ２をより迅速に始動させることができる。

　（その他の実施形態）
　以上、本発明の実施の形態を説明したが、上述した実施の形態は本発明を実施するための例示に過ぎない。よって、上述した実施の形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施の形態を適宜変形して実施することが可能である。

　前記各実施形態では、固定位相設定部２２は、第１固定相を電気角で９０度に設定し、固定位相設定部１２２は、第１固定位相を電気角で６０度に設定する。しかしながら、第１固定位相は、回転位置検出部１３から出力される検出信号がＬｏｗ信号の場合には、回転子５１の安定停止点のうち最大電気角の安定停止点（本実施形態では１５０度）に対して電気角で－９０度以上で且つ最小電気角の安定停止点（本実施形態では３０度）に対して電気角で９０度以下であればよい。また、第１固定位相は、回転位置検出部１３から出力される検出信号がＨｉｇｈ信号の場合には、回転子５１の安定停止点のうち最大電気角の安定停止点（本実施形態では３３０度）に対して電気角で－９０度以上で且つ最小電気角の安定停止点（本実施形態では２１０度）に対して電気角で９０度以下であればよい。

　前記各実施形態では、固定位相設定部２２は、第１固定位相を電気角で９０度に設定し、第２固定位相を電気角で２７０度に設定する。また、固定位相設定部１２２は、第１固定位相を電気角で６０度に設定し、第２固定位相を電気角で２４０度に設定する。すなわち、固定位相設定部２２，１２２は、第１固定位相に対して１８０度進んだ電気角を第２固定位相に設定する。

　しかしながら、第２固定位相は、回転子５１の回転によって、回転位置検出部１３から出力される検出信号の種類が切り替わった際に、切り替わった後の前記検出信号に応じて、回転子５１の安定停止点のうち最大電気角の安定停止点に対して電気角で－９０度以上で且つ最小電気角の安定停止点に対して電気角で９０度以下の電気角が設定されればよい。

　すなわち、第２固定位相は、切り替わった後の前記検出信号がＬｏｗ信号の場合には、回転子５１の安定停止点のうち最大電気角の安定停止点（本実施形態では１５０度）に対して電気角で－９０度以上で且つ最小電気角の安定停止点（本実施形態では３０度）に対して電気角で９０度以下であればよい。また、第２固定位相は、切り替わった後の前記検出信号がＨｉｇｈ信号の場合には、回転子５１の安定停止点のうち最大電気角の安定停止点（本実施形態では３３０度）に対して電気角で－９０度以上で且つ最小電気角の安定停止点（本実施形態では２１０度）に対して電気角で９０度以下であればよい。

　前記各実施形態では、安定停止点は、電気角が０度から１８０度の範囲内で、３０度、９０度、１５０度であり、電気角が１８０度から３６０度の範囲内で、２１０度、２７０度、３３０度である。しかしながら、前記実施形態とは異なる構造のモータを用いた場合、前記安定停止点の電気角は、前記実施形態の例とは異なる。このような場合にも、前記実施形態の構成は適用可能である。なお、その場合でも、電気角が０度から１８０度の範囲及び１８０度から３６０度の範囲内で、それぞれ、最も電気角が小さい安定停止点が最小電気角の安定停止点であり、最も電気角が大きい安定停止点が最大電気角の安定停止点である。

　前記実施形態２では、固定位相設定部１２２は、回転位置検出部１３から出力される検出信号のエッジの検出によって第１固定位相または第２固定位相を設定するとともに、第１固定位相または第２固定位相の設定から所定時間経過後に補助固定位相としての第３固定位相または第４固定位相を設定する。しかしながら、固定位相設定部は、前記検出信号のエッジが検出されるまでに前記補助固定位相を複数、設定してもよい。例えば、固定位相設定部は、前記第１固定位相を設定した後、第１所定時間経過後に補助固定位相を設定し、さらにそれから第２所定時間経過後に別の補助固定位相を設定してもよい。ただし、この場合でも、固定位相設定部は、前記検出信号のエッジが検出された際には、第２固定位相を設定する。

　前記実施形態２では、第３固定位相及び第４固定位相は、それぞれ、第１固定位相及び第２固定位相に対して、電気角で６０度進んだ値である。しかしながら、第３固定位相及び第４固定位相は、それぞれ、第１固定位相及び第２固定位相に対して、電気角で０度よりも大きく且つ９０度以下の値であれば、どのような値であってもよい。

　本発明は、モータの回転始動時に、回転子の回転に応じて電気角で１８０度毎に出力される検出信号を用いて、モータの駆動を制御するモータ制御装置に利用可能である。

Claims

　モータの駆動を制御するモータ制御装置であって、
　前記モータの電気角が１８０度毎に、前記モータの回転子の回転位置に応じて２種類の検出信号を出力する回転位置検出部と、
　前記検出信号に応じて前記モータの固定位相を設定する固定位相設定部と、
　前記検出信号及び前記固定位相を用いて、推定位相を算出する推定位相算出部と、
　前記固定位相または前記推定位相に基づいて、前記回転子の回転を制御するモータ駆動制御部と、を備え、
　前記固定位相設定部は、
　　前記回転子の回転始動時に、前記検出信号に応じて、前記回転子の安定停止点のうち最大電気角の安定停止点に対して電気角で－９０度以上で且つ最小電気角の安定停止点に対して電気角で９０度以下の第１固定位相を、前記固定位相として設定し、
　　前記回転子の回転によって、前記回転位置検出部から出力される前記検出信号の種類が切り替わった際に、切り替わった後の前記検出信号に応じて、前記回転子の安定停止点のうち最大電気角の安定停止点に対して電気角で－９０度以上で且つ最小電気角の安定停止点に対して電気角で９０度以下の第２固定位相を、前記固定位相として設定し、
　前記推定位相算出部は、
　　前記回転子の回転によって、前記回転位置検出部から出力される前記検出信号の種類が再度、切り替わった際に、最初に前記検出信号の種類が切り替わった時刻と２回目に前記検出信号の種類が切り替わった時刻とを用いて補間位相を算出する補間位相算出部と、
　　前記２回目に前記検出信号の種類が切り替わった後の前記検出信号に応じて決まる基準位相に、前記補間位相を加算することにより、前記推定位相を算出する演算部と、
を備える、モータ制御装置。
　請求項１に記載のモータ制御装置において、
　前記固定位相設定部は、前記第１固定位相または前記第２固定位相を前記固定位相として設定してから所定時間が経過した際に、且つ、前記回転子の回転によって前記回転位置検出部から出力される前記検出信号の種類が切り替わる前に、前記設定された固定位相に対して電気角で０度よりも大きく且つ９０度以下の補助固定位相を、前記固定位相として設定する、モータ制御装置。
　モータの制御方法であって、
　前記モータの回転子の回転始動時に、前記モータの電気角が１８０度毎に前記モータの回転子の回転位置に応じて回転位置検出部から出力される２種類の検出信号に応じて、前記回転子の安定停止点のうち最大電気角の安定停止点に対して－９０度以上で且つ最小電気角の安定停止点に対して９０度以下の電気角を、第１固定位相に設定する第１固定位相設定工程と、
　前記第１固定位相を用いてモータ駆動制御部によって前記モータの駆動を制御し、前記回転子の回転によって前記回転位置検出部から出力される前記検出信号の種類が切り替わった際に、切り替わった後の前記検出信号に応じて、前記回転子の安定停止点のうち最大電気角の安定停止点に対して電気角で－９０度以上で且つ最小電気角の安定停止点に対して電気角で９０度以下の電気角を、第２固定位相に設定する第２固定位相設定工程と、
　前記第２固定位相を用いて前記モータ駆動制御部によって前記モータの駆動を制御し、前記回転子の回転によって前記回転位置検出部から出力される前記検出信号の種類が再度切り替わった際に、最初に前記検出信号が切り替わった時刻と２回目に前記検出信号が切り替わった時刻とを用いて、補間位相を算出する補間位相算出工程と、
　前記２回目に前記検出信号の種類が切り替わった後の前記検出信号に応じて決まる基準位相に、前記補間位相を加算することにより、推定位相を算出する推定位相算出工程と、を有する、モータ制御方法。
　モータの制御方法であって、
　前記モータの回転子の回転始動時に、前記モータの電気角が１８０度毎に前記モータの回転子の回転位置に応じて回転位置検出部から出力される２種類の検出信号に応じて、前記回転子の安定停止点のうち最大電気角の安定停止点に対して－９０度以上で且つ最小電気角の安定停止点に対して９０度以下の電気角を、第１固定位相に設定する第１固定位相設定工程と、
　前記第１固定位相を用いてモータ駆動制御部によって前記モータの駆動を制御し、前記第１固定位相を設定してから所定時間が経過した際に、且つ、前記回転子の回転によって前記回転位置検出部から出力される前記検出信号の種類が切り替わる前に、前記第１固定位相に対して０度よりも大きく且つ９０度以下の電気角を、第３固定位相として設定する第３固定位相設定工程と、
　前記第３固定位相を用いて前記モータ駆動制御部によって前記モータの駆動を制御し、前記回転子の回転によって前記回転位置検出部から出力される前記検出信号の種類が切り替わった際に、切り替わった後の前記検出信号に応じて、前記回転子の安定停止点のうち最大電気角の安定停止点に対して電気角で－９０度以上で且つ最小電気角の安定停止点に対して電気角で９０度以下の電気角を、第２固定位相に設定する第２固定位相設定工程と、
　前記第２固定位相を用いて前記モータ駆動制御部によって前記モータの駆動を制御し、前記第２固定位相を設定してから所定時間が経過した際に、且つ、前記回転子の回転によって前記回転位置検出部から出力される前記検出信号の種類が切り替わる前に、前記第２固定位相に対して０度よりも大きく且つ９０度以下の電気角を、第４固定位相として設定する第４固定位相設定工程と、
　前記第４固定位相を用いて前記モータ駆動制御部によって前記モータの駆動を制御し、前記回転子の回転によって前記回転位置検出部から出力される前記検出信号の種類が再度切り替わった際に、最初に前記検出信号が切り替わった時刻と２回目に前記検出信号が切り替わった時刻とを用いて、補間位相を算出する補間位相算出工程と、
　前記２回目に前記検出信号の種類が切り替わった後の前記検出信号に応じて決まる基準位相に、前記補間位相を加算することにより、推定位相を算出する推定位相算出工程と、を有する、モータ制御方法。