発明が解決しようとする課題[発明の詳細な説明]から抜粋

ところで、特許文献１における検出の２系統化では、バンドパスフィルタの遮断周波数が異なり、またリップル検出方法も異なるとはいえ、波形処理の基本的な方式は２系統で同じである。このため、電流リップル波形の性状によっては、２系統とも本来の電流リップルを検出できなくなるおそれが皆無でない。例えば、電流リップル波形が１／２周波数ノイズの成分を多く含んでいると、２系統でともに２個のリップルを１個と誤って認識し、遮断周波数を１／２周波数ノイズに合わせ込んでしまい（１／２周波数ロック）、誤りから抜けられなくなってしまうおそれがある。これにより、直流モータの回転数および直流モータに駆動される可動部材の位置を正しく検出できなくなり、誤ったまま動作し続けてしまうおそれがある。 また、検出の２系統化では、同等規模の回路構成が２系統必要になり、回路規模が大きくなる。例えば、リップル検出処理を主にディジタル演算回路で実現すると、２系統分の演算を行うＣＰＵの負荷が大きくなり、演算の時間遅れが生じる。また、例えば、リップル検出処理を主にアナログ波形処理回路で実現すると、回路を構成する素子数が多くなり、回路基板が大形化する。 本発明は、背景技術の問題点に鑑みてなされたもので、センサレスで直流モータの回転数を演算するときの演算信頼性を高め、検出および演算の精度を従来と同等以上にしてかつ装置構成を簡易にできる直流モータの回転数演算装置を提供することを解決すべき課題とする。

課題を解決するための手段[発明の詳細な説明]から抜粋

請求項１に係る直流モータの回転数演算装置の発明では、第１回転数演算部および第２回転数演算部は電機子電流に基づき相互に異なる処理演算方法で直流モータの回転数をそれぞれ演算し、有効性判定部は第１回転数演算部で演算した第１回転数が第２回転数演算部で演算した第２回転数の所定誤差範囲内に有るか否かにより第１回転数の有効性を判定する。ここで、第１回転数演算部には、通常時の第１回転数の演算精度が高く、仮にノイズの影響などを受けたときに演算精度が大きく低下するおそれのある処理演算方法を用い、第２回転数演算部には、通常時の第２回転数の演算精度が相対的に低くとも、ノイズの影響などを受け難く演算精度が大きく低下することのない処理演算方法を用いる。 また、第１回転数演算部は、フィルタ部およびリップル検出部を含んで構成されている。このため、第１回転数演算部は、通常時に直流モータのブラシとコンミテータの接触が切り替わることを電流リップルで検出でき、リップル検出精度および第１回転数の演算精度が高められる。反面、第１回転数演算部は、仮にノイズの影響などを受けると、第１回転数が１／２倍になったり２倍になったりして演算精度が大きく低下するおそれがある。しかしながら、このおそれは第２回転数演算部および有効性判定部によって排除できる。つまり、第１回転数演算部の特長である高い演算精度と、第２回転数演算部の特長である高い信頼性とを兼ね備えることができる。 さらに、第２回転数演算部は、電圧検出部、回転数記憶部、および回転数導出部を含んで構成されている。このため、第２回転数演算部は、直流モータに入力された電流および電圧の大きさに基づいて第２回転数を演算する。ここで、電流と電圧の積はパワーであるので、直流モータに駆動される可動部材の負荷が一定であれば、パワーと回転数の間には正の相関関係が成り立つ。このように、第２回転数演算部では、第２回転数の演算精度が相対的に低くとも、ノイズの影響などを受け難く演算精度が大きく低下し得ない特長を有し、常に概ね正しい第２回転数を演算することができる。
したがって、有効性判定部は、第２回転数を参照することで、第１回転数が有効であるか否かを確実に判定でき、高い信頼性を確保できる。また、第２回転数演算部は、電流および電圧をパラメータとする演算式や一覧表形式のマップを用いて第２回転数を容易に求めることができるので、装置構成が簡易になる。このように、特長の異なる２つの回転数演算部を併用することで、第１回転数演算部では従来と同等以上の演算精度を確保しつつ、第２回転数演算部によりノイズの影響などを排除して総合的に従来よりも高い信頼性を確保できる。
請求項２に係る発明では、第２回転数演算部は、電流および電圧をパラメータとする演算式を用いて簡易に第２回転数を求めることができるので、装置構成が簡易になる。 請求項３に係る発明では、第１回転数演算部のリップル検出部は、リップル波形が所定の振幅閾値だけ変化したタイミングを検出し、当該タイミングの発生時間間隔をリップル周期とする。第１回転数演算部の演算処理方法にはリップル振幅検出方法を用いることができ、求められたリップル周期の逆数から第１回転数を演算できる。これにより、通常時の第１回転数の演算精度が極めて高くなる。 請求項４に係る発明では、有効性判定部における所定の誤差範囲は０．５倍を超え２倍未満の範囲とされている。さらに、請求項５に係る発明では、所定の誤差範囲は０．７倍から１．３倍までの範囲とされている。つまり、有効性判定部は、第１回転数が第２回転数の０．５倍を超え２倍未満、好ましくは０．７倍から１．３倍までの範囲に有るときに第１回転数を有効な回転数と判定するので、この種の装置で発生しがちな１／２周波数ノイズおよび２倍周波数ノイズの影響を確実に排除できる。