特許 6051510 検出装置、駆動装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6051510

(24)【登録日】2016年12月9日

(45)【発行日】2016年12月27日

(54)【発明の名称】検出装置、駆動装置

(51)【国際特許分類】

   H02P 6/08 20160101AFI20161219BHJP

   G01D 5/244 20060101ALI20161219BHJP

【ＦＩ】

   H02P6/08

   G01D5/244 J

【請求項の数】9

【全頁数】18

(21)【出願番号】特願2011-241333(P2011-241333)

(22)【出願日】2011年11月2日

(65)【公開番号】特開2013-99165(P2013-99165A)

(43)【公開日】2013年5月20日

【審査請求日】2014年10月20日

(73)【特許権者】

【識別番号】000006747

【氏名又は名称】株式会社リコー

(74)【代理人】

【識別番号】100070150

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠彦

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 晴之

(72)【発明者】

【氏名】清水 文博

(72)【発明者】

【氏名】釜谷 智彦

(72)【発明者】

【氏名】古瀬 勝久

【審査官】 マキロイ 寛済

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００１−０７４５００（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−２３４７４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−２５７８７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−１１１３０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０８−０４７２８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０１−２６４５８８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｐ ６／０８

Ｇ０１Ｄ ５／２４４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

モータの回転に応じて、それぞれの位相が異なるＬ個（Ｌは、３以上の整数）の第１正弦波信号を生成する生成手段と、
前記Ｌ個の第１正弦波信号それぞれを用いた演算を行なうことにより、Ｍ個（Ｍは、Ｍ＞Ｌを満たす整数）の第２正弦波信号を生成する演算手段と、
前記Ｍ個の第２正弦波信号それぞれの振幅値と、予め定められた閾値とを比較し、比較結果を示すＮ個（Ｎは、Ｎ≧Ｍを満たす整数）の比較結果信号を生成する比較手段と、
前記比較手段により生成された前記Ｎ個の比較結果信号に基づいて、前記モータの回転位置および前記モータの回転速度のうち少なくとも一方を検出するための検出信号を生成する検出手段と、を有し、
前記閾値の個数はＰ（Ｐは２以上の整数）個あり、
Ｎ＝Ｐ×Ｍであり、
前記比較手段は、
前記Ｎ個のうち、少なくとも２個の前記比較結果信号の立ち上がりエッジおよび立ち下がりエッジのうち少なくとも一方の位相が一致する場合、反転処理した比較結果信号と、スライス処理した比較結果信号と、を乗算することで、当該位相の一致箇所を消去することを特徴とする検出装置。

【請求項2】

前記閾値の個数は１個であることを特徴とする請求項１記載の検出装置。

【請求項3】

前記閾値は０であることを特徴とする請求項２記載の検出装置。

【請求項4】

前記演算手段の演算は、加算、減算、所定ゲインの乗算のうち少なくとも１つであることを特徴とする請求項１〜３何れか１項記載の検出装置。

【請求項5】

前記生成手段は、それぞれが、前記モータの回転子が発生させる磁界を検出する、前記Ｌ個の磁気センサ手段であることを特徴とする請求項１〜４何れか１項記載の検出装置。

【請求項6】

前記検出信号は、互いに位相が９０度または略９０度異なる２相の信号であることを特徴とする請求項１〜５何れか１項記載の検出装置。

【請求項7】

前記モータに対して電流を供給して前記モータを回転させる供給手段と、前記演算手段と、前記比較手段と、前記検出手段とは、同一の電子回路で構成されていることを特徴とする請求項１記載の検出装置。

【請求項8】

請求項１乃至７何れか１項記載の検出装置を有する駆動装置。

【請求項9】

検出装置が行う検出方法であって、
前記検出装置が、モータの回転に応じて、それぞれの位相が異なるＬ個（Ｌは、３以上の整数）の第１正弦波信号を生成する生成手順と、
前記検出装置が、前記Ｌ個の第１正弦波信号それぞれを用いた演算を行なうことにより、Ｍ個（Ｍは、Ｍ＞Ｌを満たす整数）の第２正弦波信号を生成する演算手順と、
前記検出装置が、前記Ｍ個の第２正弦波信号それぞれの振幅値と、予め定められた閾値とを比較し、比較結果を示すＮ個（Ｎは、Ｎ≧Ｍを満たす整数）の比較結果信号を生成する比較手順と、
前記検出装置が、前記比較手順により生成された前記Ｎ個の比較結果信号に基づいて、前記モータの回転位置および前記モータの回転速度のうち少なくとも一方を検出するための検出信号を生成する検出手順と、を有し、
前記閾値の個数はＰ（Ｐは２以上の整数）個あり、
Ｎ＝Ｐ×Ｍであり、
前記比較手順は、
前記検出装置が、前記Ｎ個のうち、少なくとも２個の前記比較結果信号の立ち上がりエッジおよび立ち下がりエッジのうち少なくとも一方の位相が一致する場合、反転処理した比較結果信号と、スライス処理した比較結果信号と、を乗算することで、当該位相の一致箇所を消去することを特徴とする検出方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、検出装置、駆動装置に関する。

【背景技術】

【0002】

例えば、特許文献１には、モータの回転速度や位置を検出するために、モータの回転や当該モータにより駆動される部材の移動に伴って、周期的なパルスを生成する光学エンコーダが用いられることが記載されている。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0003】

しかし、特許文献１記載の光学エンコーダのサイズは大きなものであることから、当該エンコーダを搭載した機器も大型化するという問題があった。

【0004】

本発明では、このような問題を鑑みて、小型化を図った検出装置、駆動装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明では、モータの回転に応じて、それぞれの位相が異なるＬ個（Ｌは、３以上の整数）の第１正弦波信号を生成する生成手段と、前記Ｌ個の第１正弦波信号それぞれを用いた演算を行なうことにより、Ｍ個（Ｍは、Ｍ＞Ｌを満たす整数）の第２正弦波信号を生成する演算手段と、前記Ｍ個の第２正弦波信号それぞれの振幅値と、予め定められた閾値とを比較し、比較結果を示すＮ個（Ｎは、Ｎ≧Ｍを満たす整数）の比較結果信号を生成する比較手段と、前記比較手段により生成された前記Ｎ個の比較結果信号に基づいて、前記モータの回転位置および前記モータの回転速度のうち少なくとも一方を検出するための検出信号を生成する検出手段と、を有し、前記閾値の個数はＰ（Ｐは２以上の整数）個あり、Ｎ＝Ｐ×Ｍであり、前記比較手段は、前記Ｎ個のうち、少なくとも２個の前記比較結果信号の立ち上がりエッジおよび立ち下がりエッジのうち少なくとも一方の位相が一致する場合、反転処理した比較結果信号と、スライス処理した比較結果信号と、を乗算することで、当該位相の一致箇所を消去することを特徴とする検出装置を提供する。

【発明の効果】

【0006】

本発明の検出装置、駆動装置であれば、小型化を図ることが出来る。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】本実施形態の検出装置の機能構成例を示した図。

【図2】本実施形態の第１正弦波信号の一例を示した図。

【図3】本実施形態の演算手段の機能構成例を示した図。

【図4】本実施形態の第１正弦波信号同士の減算の一例を示した図。

【図5】本実施形態の第２正弦波信号を昇順に並べた図。

【図6】本実施形態の比較結果信号などの一例を示した図。

【図7】本実施形態のエンコーダ信号Ａを生成するための論理式。

【図8】本実施形態のエンコーダ信号Ｂを生成するための論理式。

【図9】別の実施形態の検出装置の機能構成例を示した図。

【図10】別の実施形態の演算手段の機能構成例を示した図。

【図11】別の実施形態の比較手段の機能構成例を示した図。

【図12】別の実施形態の比較手段の比較処理を示した図。

【図13】立ち上がりエッジなどの位相の一致箇所が存在する比較結果信号

【図14】別の実施形態の比較手段の機能構成例を示した図。

【図15】別の実施形態の比較手段の処理フローを示した図。

【図16】別の実施形態の比較結果信号の一例を示した図。

【図17】別の実施形態の駆動装置の機能構成例を示した図。

【図18】別の実施形態の駆動装置の電流などの波形を示した図

【図19】別の実施形態の駆動装置の機能構成例を示した図。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下の各実施形態において、機能構成例、処理フローの説明では、同じ処理については、同じ参照番号、同じステップ番号を付加し、重複説明を省略する。
＜実施形態１＞
図１に本実施例の検出装置１００とモータ１０１との機能構成例を示す。図１の例のモータ１０１は例えばブラシレスモータであり、固定子１０５、回転子（ロータ）１０６、Ｎ個のホール素子１０８を含む。Ｎは２以上の整数であり、図１の例では、Ｎ＝３となる。図１の例では、固定子１０５には、３相の励磁コイル１０４ｕ、１０４ｖ、１０４ｗが設けられている。このように、励磁コイルは、３相結線とすることが好ましい。

【0009】

供給手段１０２は、３相の励磁コイル１０４ｕ、１０４ｖ、１０４ｗそれぞれに対して、交流電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗを供給する。交流電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗが供給されると、励磁コイル１０４ｕ、１０４ｖ、１０４ｗそれぞれで磁界が発生される。

【0010】

また、図１の例では、モータ１０１の回転子１０６には、回転方向に沿って、永久磁石１０６ａが多極着磁されている。図１の例では、Ｎ極とＳ極の４ペアの永久磁石１０６ａが設けられている。そして、３相の励磁コイル１０４ｕ、１０４ｖ、１０４ｗによる発生された磁界と、当該永久磁石１０６ａの磁界との相互関係により、回転トルクが生じ、回転子１０６が回転する。

【0011】

生成手段１０８ｕ、１０８ｖ、１０８ｗは、回転子１０６の回転角度に応じて、それぞれの位相が異なるＬ個（Ｌは、２以上の整数）の第１正弦波信号を生成して出力する。ここで、第１正弦波信号とは、回転子１０６の回転角度（回転位置）を示す信号であり、正弦波形状である。また、図１の例では、Ｌ＝３とする。また、生成手段１０８ｕ、１０８ｖ、１０８ｗは、モータの回転子が発生させる磁界を検出する磁気センサ手段であることが好ましい。更には、生成手段１０８ｕ、１０８ｖ、１０８ｗはホール素子が用いられることが好ましい。以下では、生成手段１０８ｕ、１０８ｖ、１０８ｗをホール素子１０８ｕ、１０８ｖ、１０８ｗとして説明する。

【0012】

図１の例では、３個のホール素子１０８ｕ、１０８ｖ、１０８ｗは、着磁位相基準で互いに１２０度ずつずらして、配置される。これにより、電気角度（位相）がそれぞれ１２０度ずつ異なる３相の第１正弦波信号（正弦波形状の電圧）ｈｕ、ｈｖ、ｈｗが出力される。図１の例では、回転子１０６に着磁極数は４ペアなので、回転子１０６が１回転すると、第１正弦波信号ｈｕ、ｈｖ、ｈｗは４周期分出力される。以下では、正弦波信号の位相を「電気角度」といい、モータ１０１の回転角度を「機械角度」という。

【0013】

図２に、第１正弦波信号ｈｕ、ｈｖ、ｈｗそれぞれの波形の一例を示す。横軸は、電気角度（位相）を示す。また、第１正弦波信号ｈｕ、ｈｖ、ｈｗの１周期分は、回転子１０６の１ペアの磁極１周期分に相当する。つまり、図１に示すような、４ペアの着磁極数である場合には、第１正弦波信号ｈｕ、ｈｖ、ｈｗの４周期（電気角度の４周期）＝回転子１０６の１周期（機械角度の１周期）となる。

【0014】

ホール素子１０８ｕ、１０８ｖ、１０８ｗそれぞれから出力された第１正弦波信号ｈｕ、ｈｖ、ｈｗは、演算手段１１０に入力される。演算手段１１０は、Ｌ個（この例は３個）の第１正弦波信号ｈｕ、ｈｖ、ｈｗ各々を用いた演算を行なうことにより、Ｍ個の第２正弦波信号を生成する。ここで、Ｍは、Ｍ＞Ｌを満たす整数であり、この例では、Ｍ＝２４とする。

【0015】

また、第１正弦波信号ｈｕ、ｈｖ、ｈｗを用いた演算とは、第１正弦波信号ｈｕ、ｈｖ、ｈｗのうち、２つ以上の第１正弦波信号の加算または減算であることが好ましい。また、当該演算は、演算結果の２つ以上の第２正弦波信号を更に演算するようにしても良い。

【0016】

例えば、第１正弦波信号ｈｕと第１正弦波信号ｈｖとの加算を行なった場合には、第１正弦波信号ｈｕや第１正弦波信号ｈｖの振幅と、加算結果の正弦波信号（第２正弦波信号）の振幅と、が異なる場合がある。この場合には、第１正弦波信号ｈｕや第１正弦波信号ｈｖの振幅と、第２正弦波信号との振幅を同一にするために、当該第２正弦波信号に所定ゲインｋを乗算するようにしてもよい。このように、必要に応じて、演算手段１１の演算に所定ゲインｋを乗算する処理を含めても良い。また、所定ゲインｋ＝−１とすることで、Ｍ個の第１正弦波信号ｈｕ、ｈｖ、ｈｗを符号反転を行なうことができる。

【0017】

このように、演算手段１１０の演算内容を、Ｍ個の第１正弦波信号のうち少なくとも２つの加算または減算、所定ゲインの乗算に限定することで、演算手段１１０の演算処理量を少なくすることが出来る。

【0018】

図３に、演算手段１１０、後述する比較手段１１２の機能構成例を示す。特に演算手段１１０を模式的に示す。以下の説明では、説明簡略化のために、第１正弦波信号ｈｕ、ｈｖ、ｈｗをそれぞれ第１正弦波信号ｕ、ｖ、ｗという場合がある。演算手段１１０は、Ｍ個（この例では、Ｍ＝２４）の第１加減算器１１０−１、第２加減算器１１０−２，...，第２４加減算器１１０−２４を含む。図３に示す第１加減算器１１０−１、第２加減算器１１０−２，...，第２４加減算器１１０−２４それぞれは、図３の枠内に記載されている演算式を演算することで、第２正弦波信号ｕ０、ｖ０、ｗ０、ｕ１、ｖ１、ｗ１，...，ｕ７、ｖ７、ｗ７を出力する。つまり、演算手段１１０は、２４個の第２正弦波信号ｕ０、ｖ０、ｗ０、ｕ１、ｖ１、ｗ１，...，ｕ７、ｖ７、ｗ７を生成して、出力する。

【0019】

第１加減算器１１０−１、第２加減算器１１０−２、第３加減算器１１０−３それぞれは、第２正弦波信号ｕ０、ｖ０、ｗ０それぞれを出力する。第２正弦波信号ｕ０、ｖ０、ｗ０それぞれについては、
第２正弦波信号ｕ０＝第１正弦波信号ｕ
第２正弦波信号ｖ０＝第１正弦波信号ｖ
第２正弦波信号ｗ０＝第１正弦波信号ｗ
とする。

【0020】

また、第４加減算器１１０−４、第５加減算器１１０−５，...，第２４加減算器１１０−２４それぞれは、枠内に記載されている演算式を演算することで、第２正弦波信号ｕ１、ｖ１、ｗ１，...，ｕ７、ｖ７、ｗ７を求め出力する。また、第４加減算器１１０−４、第５加減算器１１０−５，...，第２４加減算器１１０−２４それぞれは、図３に示す線分の直角部分で演算をしているとする。

【0021】

例えば、第２正弦波信号ｕ１については、直角部分１１０αで演算をしている。直角部分１１０αには、第１正弦波信号ｕと第１正弦波信号ｖとが入力されている。そして、当該直角部分１１０αにおいて、
第２正弦波信号ｕ１＝（ｕ０−ｖ０）＊０．５７７
が演算され、出力される。ここで「＊」は乗算を示し、０．５７７は、所定ゲインｋである。この所定ゲイン０．５７７を乗算することで、第２正弦波信号ｕ１の振幅と、第１正弦波信号ｕ０、ｖ０との振幅を同一にすることが出来る。

【0022】

一般的に、位相の異なる２つの正弦波を加算または減算すると、当該２つの正弦波とは位相が異なる正弦波が生成される。図４に第２正弦波信号ｕ０と、（ｈｕ−ｈｗ）＊０．５７７と、を示す。図２に示すように、第１正弦波信号ｈｕと第２正弦波信号ｈｗとは位相が２４０度ずれているが、図４に示すように（ｈｕ−ｈｗ）＊０．５７７の正弦波信号は、第１正弦波信号ｈｕと比べて、３０度ずれている。なお、図３の例では、第２正弦波信号（ｕ−ｗ）＊０．５７７を反転させることで、第２正弦波信号ｕ２が求められる。

【0023】

ホール素子１０８ｕ、１０８ｖ、１０８ｗからの第１正弦波信号だけでは、６０度単位のゼロクロス情報しか得られない（ゼロクロス点が、６０度ずつずれている）。そこで、第２正弦波信号ｕ１、ｖ１、ｗ１を求めることにより、３０度単位のゼロクロス情報を得ることが出来る。そして、演算手段１１０が当該演算を繰り返すと、更に小さい単位の位相ずれをしているゼロクロス点を持った第２正弦波信号を生成することが出来る。図３に示す演算手段１１０では、当該演算処理を２４回行なっていることから、７．５度単位（＝１８０／２４）のゼロクロス信号を得ることが出来る（ゼロクロス点が７．５度ずつずれている）。

【0024】

このようにして、演算手段１１０により、２４個の第２正弦波信号ｕ０、ｖ０、ｗ０、ｕ１、ｖ１、ｗ１，...，ｕ７、ｖ７、ｗ７が求められる。演算手段１１０の演算内容は、それぞれの位相差Δθが、１８０度／Ｍとなるような、Ｍ個の第２正弦波信号を生成するように定められる。この例では、Ｍ＝２４となるので位相差は、Δθ＝７．５度となる。

【0025】

演算手段１１０により、生成された２４個の第２正弦波信号ｕ０、ｖ０、ｗ０、ｕ１、ｖ１、ｗ１，...，ｕ７、ｖ７、ｗ７は、調整手段１１１（図３参照）に入力される。調整手段１１１は、入力された２４個の第２正弦波信号の調整を行なう。演算手段１１０から出力された２４個の第２正弦波信号ｕ０、ｖ０、ｗ０、ｕ１、ｖ１、ｗ１，...，ｕ７、ｖ７、ｗ７は、それぞれが位相の異なる正弦波信号であるが、その位相順は必ずしも昇順ではない。そこで、調整手段１１１が、第２正弦波信号の位相順が昇順になるように、第２正弦波信号の並び替えと、または／および、第２正弦波信号の符号反転を行なう。この並び替え処理により、２４個の正弦波信号は、位相が０度から７．５度ずつずれた順序になる。

【0026】

図５に第２正弦波信号を昇順に並べた一例を示す。図５の例では、第２正弦波信号ｕ０、ｕ７、−ｖ２・・・の順番で昇順になっている。つまり調整手段１１１は、第２正弦波信号ｕ０、ｖ０、ｗ０・・・に対して、図５に示す並び替え、符号反転をした後に、第２正弦波信号を出力する。

【0027】

また、調整手段１１１は必ずしも設ける必要はなく、図１には、調整手段１１１は記載していない。調整手段１１１を設けずとも、全ての第２正弦波信号がそれぞれの位相が所定角度（この例では、７．５度）ずれた信号であれば、問題はない。

【0028】

演算手段１１０または調整手段１１１からの２４個の第２正弦波信号は、比較手段１１２に入力される。比較手段１１２は、Ｍ個（この例では２４個）の第２正弦波信号それぞれの振幅値と、予め定められた閾値ｔｈ１とを比較し、比較結果を示すＮ個（Ｎは、Ｎ≧Ｍを満たす整数）の比較結果信号を生成する。また、比較手段１１２の当該処理は、Ｍ個の第２正弦波信号を予め定められた閾値ｔｈ１でスライスする、ともいう。また、当該閾値ｔｈ１はスライスレベル、ともいう。つまり、比較結果信号はスライス処理の結果を示す信号である。

【0029】

ここで、予め定められた閾値を１つとし、閾値ｔｈ１とする。また、閾値ｔｈ１＝０とする。また、この例では、Ｎ＝２４（＝Ｍ）とし、第２正弦波信号と同数であるとする。閾値ｔｈ１は、記憶手段１１３に記憶されている。また、この例では、比較結果を示す比較結果信号とは、閾値ｔｈ１より大きい区間をＨｉｇｈ信号（＝１）とし、閾値ｔｈ１より小さい区間をＬｏｗ信号（＝０）とする２値信号とする。

【0030】

比較手段１１２は、２４個の正弦波信号それぞれの振幅と、閾値ｔｈ１とを比較し、２４個の正弦波信号それぞれについて、比較結果信号が生成される。具体的には、比較手段１１２は、第０比較手段１１２−０、第１比較手段１１２−１，...，第２３比較手段１１２−２３を具備する。そして、第０比較手段１１２−０、第１比較手段１１２−１，...，第２３比較手段１１２−２３それぞれは、第２正弦波信号ｕ０、ｖ０、ｗ０、ｕ１、ｖ１、ｗ１，...，ｕ７、ｖ７、ｗ７それぞれの振幅と、閾値ｔｈ１とを比較し、第２正弦波信号ｕ０、ｖ０、ｗ０、ｕ１、ｖ１、ｗ１，...，ｕ７、ｖ７、ｗ７それぞれについての比較結果信号ｚ１、ｚ２，...，ｚ２３を生成して出力する。

【0031】

図６Ａに、比較結果信号ｚ０、ｚ１，...，ｚ２３を示す。図６Ａでは、比較結果信号ｚ２３のみについてＨｉｇｈ状態、Ｌｏｗ状態を示す。比較結果信号ｚ０、ｚ１，...，ｚ２３それぞれについて、Ｈｉｇｈ状態の区間は、比較結果信号ｚ０、ｚ１，...，ｚ２３に対応する第２正弦波信号が、閾値ｔｈ１より大きい区間となる。また、Ｌｏｗ状態の区間は、比較結果信号ｚ０、ｚ１，...，ｚ２３に対応する第２正弦波信号が、閾値ｔｈ１より小さい区間となる。また、２４個の比較結果信号ｚ０、ｚ１，...，ｚ２３は、４８個のエッジｅ（立ち上がりと立ち下がり）を持つことになる。

【0032】

また、第２正弦波信号はそれぞれ位相差Δθが７．５度ずつずれていることから、比較結果信号ｚ０、ｚ１，...，ｚ２３それぞれの位相差Δθが７．５度ずつずれている。比較手段１１２によるスライス処理により生成された２４個比較結果信号ｚ０、ｚ１，...，ｚ２３は、検出手段１１４に入力される。

【0033】

検出手段１１４は、比較手段１１２により生成されたＮ個（この例では２４個）の比較結果信号ｚ０〜ｚ２３に基づいて、検出信号を生成して出力する。ここで、検出信号とは、モータ１０１（回転子１０６）の回転位置およびモータ１０１（回転子１０６）の回転速度のうち少なくとも一方を検出するための信号である。

【0034】

また、一般的に、モータ１０１（回転子１０６）の回転位置およびモータ１０１（回転子１０６）の回転速度のうち少なくとも一方を検出するためには、互いに位相が９０度ずれた２つのパルス信号を用いる。そして、本実施例においても、図６Ｂに示すように、検出信号を、エンコーダ信号Ａ、エンコーダ信号Ｂとする。エンコーダ信号Ａ、エンコーダ信号Ｂは、互いに位相が９０度ずれたパルス信号である。

【0035】

本実施形態１の検出装置１００によれば、一般的な回転式の光学エンコーダを用いる必要はない。従って、モータ１０１に検出装置１００を搭載したとしても、従来と比較して、小型化を図ることが出来る。また、従来の光学エンコーダの２相パルス信号を生成するエンコーダ素子は、高価であった。更に、従来の光学エンコーダはスリット部分に付着される汚れを回避するために、カバーを装着させる必要があった。本実施形態１の検出装置１００では、当該エンコーダ素子を用いる必要はなく、カバーも装着させる必要はないので、従来の光学エンコーダと比較してコストを低減させることが出来る。

【0036】

また、ホール素子１０８ｕ、１０８ｖ、１０８ｗからの第１正弦波信号では、６０度単位のゼロクロス情報しか含まれておらず低分解能であるが、演算手段１１０の演算処理により、更に細やかな単位（位相差）のゼロクロス情報を取得することが出来る（上記例では、７．５度単位）。従って、検出手段１１４は、高分解能化されたエンコーダ信号Ａ、Ｂを出力することが出来、より正確なモータ１０１の回転速度を求めることが出来る。

【0037】

また、本実施形態で説明したように、比較手段１１２が用いる閾値ｔｈ１（スライスレベル）は１つとすることが好ましい。何故なら、記憶手段１１３の記憶容量を削減することが出来、比較手段１１２のスライス処理コストも低減できるからである。

【0038】

また、本実施形態で説明したように、閾値ｔｈ１（スライスレベル）＝０としていることが好ましい。何故なら、スライス処理としてゼロクロスのみを使うことになり、スライスレベルの誤差（ばらつき）が生じ難くなるからである。また、正弦波の最も急な部分を用いるので、オフセットや振幅誤差に対して、位相精度を確保し易くなるからである。

【0039】

また、本実施形態で説明したように、演算手段１１０の演算処理は、第１正弦波信号についての加算処理、減算処理、所定ゲインｋの乗算処理のうち少なくとも１つであることが好ましい。何故なら、演算手段１１０の回路構成を簡略化することができ、低コストで演算手段１１０を構成できるからである。

【0040】

また、本実施形態で説明したように、検出手段１１４は、互いに位相が９０度または略９０度異なる２相パルス信号であるエンコーダ信号Ａ、Ｂを生成して出力することが好ましい。何故なら、従来のモータ駆動装置と検出装置とのインターフェース部分をそのまま用いることが出来、開発コストを抑えることが出来るからである。

【0041】

また、本実施形態で説明したように、生成手段１０８ｕ、１０８ｖ、１０８ｗとして、モータ１０１の回転子１０６が発生させる磁界を検出する磁気センサ（図１の例ではホール素子）を用いることが好ましい。何故なら、このような磁気センサは、一般的なブラシレスモータに元々備わっている場合が多く、当該磁気センサを流用することが出来、新たに、センサを設ける必要は無く、コストアップを回避することが出来るからである。

【0042】

また、上記の例では、第２正弦波信号は２４個であるとして説明したが、第２正弦波信号の数が多ければ多いほど、高分解能なエンコーダ信号Ａ、Ｂを生成することが出来、結果として、モータ１０１の回転速度や回転方向の検出精度を高めることが出来る。
［実施形態２］
次に実施形態２の検出装置２００について説明する。図９に実施形態２の検出装置２００の機能構成例を示す。検出装置２００は、検出装置１００と比較して、演算手段１１０が演算手段２１０に代替され、比較手段１１２が比較手段２１２に代替されている。

【0043】

図１０に、演算手段２１０の機能構成例を示す。演算手段１１０（図３参照）は、２４回の演算を行なっていたが、図１０記載の演算手段２１０は、６回の演算を行なう。従って、演算手段２１０は、演算処理１１０よりも処理コストが低減されている。

【0044】

演算手段２１０の演算により、６個（＝Ｍ）の第２正弦波信号ｕ０、ｖ０、ｗ０、ｕ１、ｖ１、ｗ１が生成され出力される。６個の第２正弦波信号ｕ０、ｖ０、ｗ０、ｕ１、ｖ１、ｗ１はゼロクロス点が、３０度ずつずれているものである。６個の第２正弦波信号ｕ０、ｖ０、ｗ０、ｕ１、ｖ１、ｗ１は、比較手段２１２に入力される。

【0045】

次に比較手段２１２は、スライス処理を行なうが、当該スライス処理は、Ｐ個（Ｐは２以上の整数）の閾値が用いられる。ここでは、Ｐ＝４とし、４個の閾値をｔｈ０＝０、ｔｈ１＝０．１３１、ｔｈ２＝０．２５９、ｔｈ３＝０．３８３とする。各閾値は、記憶手段１１３に記憶されている。

【0046】

図１１に、比較手段２１２の機能構成例を示す。図１１の比較手段２１２は、Ｍ＋１個（この例では、７個）の比較手段である、第１比較手段２１２１、第２比較手段２１２２、第３比較手段２１２３、第４比較手段２１２４、第５比較手段２１２５、第６比較手段２１２６、第７比較手段２１２７を含む。

【0047】

第１比較手段２１２１、第２比較手段２１２２、第３比較手段２１２３、第４比較手段２１２４、第５比較手段２１２５、第６比較手段２１２６、第７比較手段２１２７それぞれには、第２正弦波信号ｕ０、−ｗ１、−ｗ０、ｖ１、ｖ０、−ｕ１、−ｕ０が入力される。

【0048】

また、第１比較手段２１２１は、閾値の数と同数であるＰ個（この例では４個）の比較器である、第０比較器２１２１０、第１比較器２１２１１、第２比較器２１２１２、第３比較器２１２１３を含む。また、他の比較手段２１２２〜２１２６も同様の構成となっている。

【0049】

図１２に、第１比較手段２１２１による、第２正弦波信号ｕ０（＝ｈｕ）と、各閾値ｔｈ０〜ｔｈ３のそれぞれとの比較について示す。図１２に示すように、信号ｄ０＿０は、第２正弦波信号ｕ０を、閾値ｔｈ０＝０でスライスした結果の信号である。信号ｄ０＿１は、第２正弦波信号ｕ０を、閾値ｔｈ１＝０．１３１でスライスした結果の信号である。信号ｄ０＿２は、第２正弦波信号ｕ０を、閾値ｔｈ２＝０．２５９でスライスした結果の信号である。信号ｄ０＿３は、第２正弦波信号ｕ０を、閾値ｔｈ３＝０．３８３でスライスした結果の信号である。

【0050】

また、他の各々の比較手段である、第２比較手段２１２２、第３比較手段２１２３、第４比較手段２１２４、第５比較手段２１２５、第６比較手段２１２６、第７比較手段２１２７それぞれは、入力された第２正弦波信号−ｗ１、−ｗ０、ｖ１、ｖ０、ｕ１、−ｕ０に対して同様の処理を行なう。そして、第２比較手段２１２２は、信号ｄ３０＿０、ｄ３０＿１、ｄ３０＿２、ｄ３０＿３を出力する。第３比較手段２１２３は、信号ｄ６０＿０、ｄ６０＿１、ｄ６０＿２、ｄ６０＿３を出力する。第４比較手段２１２４は、信号ｄ９０＿０、ｄ９０＿１、ｄ９０＿２、ｄ９０＿３を出力する。第５比較手段２１２４は、信号ｄ１２０＿０、ｄ１２０＿１、ｄ１２０＿２、ｄ１２０＿３を出力する。第６比較手段２１２６は、信号ｄ１５０＿０、ｄ１５０＿１、ｄ１５０＿２、ｄ１５０＿３を出力する。

【0051】

また、第１比較手段２１２１〜第６比較手段２１２６から出力される信号ｄθ＿ｓについて、θは基準位相（第１正弦波信号の位相）との位相ずれを示す。また、信号ｄθの参照符号である。また、第７比較手段２１２７は、信号ｍｄ０＿１、ｍｄ０＿２、ｍｄ０＿３を出力するが、これらの信号について後述する。

【0052】

そして、図１３に示すように、２１個の信号である、ｄ０＿０、ｄ０＿１，...，ｄ１５０＿２、ｄ１５０＿３はこの順番で、位相差が７．５度ずつずれた信号となる。そして、比較手段１１２は、ｄ０＿０、ｄ０＿１，...，ｄ１５０＿２、ｄ１５０＿３を、比較結果信号ｚ０〜ｚ２３として出力する。

【0053】

しかし、図１３のｃ１に示すように、信号ｄ０＿３の立ち下りエッジの位相（電気角度）と、信号ｄ１５０＿１の立ち上がりエッジの位相とが一致する。また、ｃ２に示すように、信号ｄ０＿２の立ち下りエッジの位相と、信号ｄ１５０＿２の立ち上がりエッジの位相とが一致する。また、ｃ３に示すように、信号ｄ０＿１の立ち下りエッジの位相と、信号ｄ１５０＿３の立ち上がりエッジの位相とが一致する。以下では、この位相が一致している箇所を一致箇所ｃ１、ｃ２、ｃ３という。

【0054】

このような一致箇所ｃ１、ｃ２、ｃ３が存在するまま、信号ｄ１５０＿１、ｄ１５０＿２、ｄ１５０＿３を、比較結果信ｚ２１、ｚ２２、ｚ２３として出力すると、検出手段１１４では正確な検出信号を生成することが出来ない。そこで、比較手段２１２では、このような一致箇所を解消することが好ましい。

【0055】

図１４に、比較手段２１２の好ましい機能構成例を示す。図１４の例では、判断手段２１３０、消去手段２１３２が含まれている。図１５に、図１４に示す比較手段の処理フローを示す。ステップＳ２において、判断手段２１３０は、Ｎ個（＝２４）のうち、少なくとも２個の比較結果信号の立ち上がりエッジおよび立ち下がりエッジのうち少なくとも一方の位相が一致するか否かを判断する。この例では、一致箇所ｃ１、ｃ２、ｃ３が存在することから、ステップＳ２ではＹｅｓと判断され、ステップＳ４に移行する。

【0056】

そして、ステップＳ４では、消去手段２１３２は、当該一致している箇所を消去する。ここでは、図１１に示すように、消去手段２１３２は、比較結果信ｚ２１、ｚ２２、ｚ２３を以下のように求める。
ｚ２１＝〜ｄ１５０＿１＊ｍｄ０＿１
ｚ２２＝〜ｄ１５０＿２＊ｍｄ０＿２
ｚ２３＝〜ｄ１５０＿３＊ｍｄ０＿３
ただし、「〜」は反転を示す。また、ｍｄ０＿１、ｍｄ０＿２、ｍｄ０＿３はそれぞれ、第７比較手段２１２７から出力されたものである。つまり、ｍｄ０＿１、ｍｄ０＿２、ｍｄ０＿３はそれぞれ、−ｕ０を、ｔｈ１、ｔｈ２．ｔｈ３でスライス処理した結果信号である。なお、−ｕ０をｔｈ０でスライス処理した結果信号は用いない。図１１では、「ｎｏ ｕｓｅ」と示す。

【0057】

図１６Ａに、消去手段２１３２による、一致箇所を消去した後の比較結果信号ｚ０〜２３の一例を示す。図１６Ａに示すように、消去手段２１３２により、一致箇所が消去されたことで、ｄ１５０＿１、ｄ１５０＿２、ｄ１５０＿３の位相が変化し、ｚ２１、ｚ２２、ｚ２３となる。

【0058】

そして、比較手段１１２で生成された比較結果信号は、検出手段１１４に入力される。そして、検出手段１１４は、図１６Ｂに示すように、エンコーダ信号Ａ、Ｂを生成する。

【0059】

また、図７に、検出手段１１４により、エンコーダ信号Ａを生成するための論理式の一例を示し、図８に、検出手段１１４により、エンコーダ信号Ｂを生成するための論理式の一例を示す。図７、図８の論理式は、ヴェリログ言語（Ｖｅｒｉｌｏｇ言語）で記述されたものであり、宣言文などは省略している。

【0060】

この実施形態２の検出装置２００であれば、演算手段１１０の演算処理量を少なくすることが出来る（上記説明では、６回）。そして、比較手段１１２で、Ｐ個の閾値（上記の説明ではｔｈ０、ｔｈ１、ｔｈ２、ｔｈ３の４個）を用いて、２４個の比較結果信号を生成することが出来、実施形態１と同様の効果を奏する。

【0061】

また、比較手段２１２に、判断手段２１３０、消去手段２１３２を含ませることが好ましい。判断手段２１３０が、複数（この例では、２４個）比較結果信号について、少なくとも２個の比較結果信号の立ち上がりエッジまたは／および立ち下がりエッジのうち少なくとも一方の位相が一致する判断すると、消去手段２１３２が当該一致箇所を消去する。従って、当該一致箇所が存在したとしても、適切に、比較結果信号を生成することが出来る。
〔実施形態３〕
次に、実施形態３について説明する。実施形態３は、実施形態１または実施形態２で説明した検出装置１００、２００を備えた、モータ１０１を駆動する駆動装置である。図１７に実施形態３の駆動装置３００の機能構成例を示す。図１７を図１と比較すると、供給手段１０２に、比較手段１１２からの比較結果信号ｚ０、ｚ８、ｚ１６と、情報処理装置（図示せず）からのコントローラ信号が入力されている点で異なる。コントローラ信号とは、モータ１０１の回転速度の目標値となる目標速度や、回転方向などが含まれている。

【0062】

上述のように、供給手段１０２は、３相の交流電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗを励磁コイル１０４ｕ、１０４ｖ、１０４ｗそれぞれに供給する。ここでは、供給する電流を交流電流とする。また、供給手段１０２は、位相決定手段１０２２を有する。位相決定手段１０２２は、供給する３相の交流電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗそれぞれの位相を決定する。

【0063】

ここで、図１８を用いて、位相決定手段１０２２による、３相の電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗの位相の定め方について説明する。図１８Ａは、第１正弦波信号ｈｕ、ｈｖ、ｈｗそれぞれの形状である（図２と同様）。また、図１８Ｂは、第１正弦波信号ｈｕ、ｈｖ、ｈｗそれぞれの形状に応じた比較結果信号ｚ０、ｚ１６、〜ｚ８である（図６のｚ０、ｚ８、ｚ１６）と同様。

【0064】

ここで、３個の第１正弦波信号ｈｕ、ｈｖ、ｈｗそれぞれの形状に応じた３個の比較結果信号について説明する。図２に示すように、１周期において、第１正弦波信号ｈｕの振幅値が０以上の位相θは、θ＝０〜１８０になる。一方、図６や図１８に示す比較結果信号において、位相θ＝０〜１８０で、Ｈｉｇｈ状態の比較結果信号は、ｚ０となる。従って、比較結果信号ｚ０は、第１正弦波信号ｈｕの形状に応じた信号となる。

【0065】

同様に、比較結果信号ｚ１６は、第１正弦波信号ｈｖの形状に応じた信号となる。また、比較結果信号〜ｚ８は第１正弦波信号ｈｗの形状に応じた信号となる。なお「〜」は上述のように、反転を示す。このように、供給手段１０２に入力される比較結果信号を予め定めておく。

【0066】

そして、図１８Ｃに示すように、位相決定手段１０２２は、３個の比較結果信号ｚ０、ｚ１６、〜ｚ８に基づいて、３相の交流電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗの位相を決定する。更に詳細には、位相決定手段１０２２は、３個の比較結果信号ｚ０、ｚ１６、〜ｚ８それぞれの位相と一致または略一致するように、３相の交流電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗの位相を決定する。図１８Ｃの例では、交流電流は矩形状となっているが、その他の形状（例えば、正弦波形状）などでもよい。図１８Ｃの例では、３相の交流電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗの位相差は１２０度ずつずれるようになる。

【0067】

また、ユーザなどの設定により、コントローラ信号が供給手段１０２に入力される。上述のように、コントローラ信号には、モータ１０１の目標回転速度、目標回転方向が含まれている。コントローラ信号は例えば電圧であるとする。この場合には、当該電圧の符号を回転方向とし、当該電圧の絶対値が励磁コイル１０４ｕ、１０４ｖ、１０４ｗに供給される電圧または電流指令値とする。

【0068】

また、コントローラ信号が電圧であり、当該電圧の絶対値をコイル電流指令値とした場合には、３相の交流電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗの波高値Ｂ（図１８Ｃ参照）は、以下の式で表すことが出来る。
ｉｕ（ｉｖ、ｉｗ）の波高値Ｂ＝│電流指令値│・Ｋ
ただし、波高値Ｂの単位はアンペア（Ａ）であり、│電流指令値│は電流指令値の絶対値であり、│電流指令値│の単位はボルト（Ｖ）であり、Ｋは予め定められた比例定数である。

【0069】

また、その他の手法として、電源電圧とゼロとの間で高速にスイッチングさせ、そのパルス幅がコントローラ信号に比例するように設計しても良い。この手法は、ＰＷＭ（Ｐｉｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ：パルス幅変調）という技術である。

【0070】

また、図１８に示す、３相の交流電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗは、１２０度矩形駆動といい、当業者であれば、容易に設計できるものである。

【0071】

この実施形態３の駆動装置３００によれば、位相決定手段１０２２がＬ個の第１正弦波信号（この例では、ｈｕ、ｈｖ、ｈｗの３個）それぞれの形状に応じた当該Ｌ個の比較結果信号（この例では、ｚ０、ｚ８、ｚ１６）に基づいて、電流の位相を決定する。従って、光学エンコーダを用いずして、モータ１０１の回転方向や回転速度を制御することが出来る。
［実施形態３の変形例］
次に、実施形態３の変形例を示す。図１９に実施形態３の変形例の機能構成例を示す。図１９は図１７と比較すると、供給手段１０２、演算手段１１０、比較手段１１２、検出手段１１４とを１つの電子回路４０１で構成したことである。ここで電子回路４０１とは、例えば、半導体集積回路である。このように、供給手段１０２、演算手段１１０、比較手段１１２、検出手段１１４とを１つの電子回路４０１で構成することで、低コストで小型化された駆動装置４００を設計することが出来る。

【符号の説明】

【0072】

１００ 検出装置
１０１ モータ
１０２ 供給手段
１０４ 励磁コイル
１０５ 固定子
１０６ 回転子
１０８ 生成手段
１１０ 演算手段
１１２ 比較手段
１１３ 記憶手段
１１４ 検出手段
２００ 検出装置
３００ 駆動装置
４００ 駆動装置
２１３０ 判断手段
２１３２ 消去手段

【先行技術文献】

【特許文献】

【0073】

【特許文献1】特開２０１０−２３４９５９号公報

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】