特許 6227008 開閉体制御装置及び開閉体制御方法

(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】6227008

(24)【登録日】2017年10月20日

(45)【発行日】2017年11月8日

(54)【発明の名称】開閉体制御装置及び開閉体制御方法

(51)【国際特許分類】

   E05F 15/41 20150101AFI20171030BHJP

   E05F 15/655 20150101ALI20171030BHJP

   B60J 5/00 20060101ALI20171030BHJP

   H02P 29/028 20160101ALI20171030BHJP

   B60J 5/06 20060101ALI20171030BHJP

【ＦＩ】

   E05F15/41

   E05F15/655

   B60J5/00 D

   H02P29/028

   B60J5/06 A

【請求項の数】5

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2015-553574(P2015-553574)

(86)(22)【出願日】2014年12月17日

(86)【国際出願番号】JP2014083371

(87)【国際公開番号】WO2015093514

(87)【国際公開日】20150625

【審査請求日】2016年3月16日

(31)【優先権主張番号】特願2013-262860(P2013-262860)

(32)【優先日】2013年12月19日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000144027

【氏名又は名称】株式会社ミツバ

(74)【代理人】

【識別番号】100064908

【弁理士】

【氏名又は名称】志賀 正武

(74)【代理人】

【識別番号】100094400

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 三義

(74)【代理人】

【識別番号】100126664

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 慎吾

(72)【発明者】

【氏名】池田 隆之

(72)【発明者】

【氏名】笛木 正弘

【審査官】 家田 政明

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００６−０２２５１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−２７４６２３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｅ０５Ｆ １／００−１７／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

モータによって開閉体の開閉駆動を制御する開閉体制御装置であって、
前記モータに流れる電流値に基づいて前記開閉体で挟み込みが発生しているか否かを判定する挟み込み判定手段と、
所定の電気角だけずらして配置され、前記モータが有する磁極の位置を検出する複数のセンサーと、
前記モータの通電状態を切り替える駆動回路と、
前記モータの正転又は逆転を表す回転方向信号を生成する回転方向決定手段と、
前記複数のセンサーの出力に対応して前記駆動回路の通電状態を切り替える切り替えパターンであって、前記モータを正転させるときの正転パターンを記憶した正転パターン記憶部と、
前記複数のセンサーの出力と前記所定の電気角のずれとに対応して前記駆動回路の通電状態を切り替える切り替えパターンであって、前記モータを逆転させるときの逆転パターンを記憶した逆転パターン記憶部と、
前記回転方向決定手段が出力した前記回転方向信号に基づいて前記正転パターン記憶部又は前記逆転パターン記憶部から前記正転パターン又は前記逆転パターンのいずれかを読み出して出力する切り替え手段と、
前記複数のセンサーの出力に基づき、前記切り替え手段が出力した前記正転パターン又は前記逆転パターンを用いて前記駆動回路を制御するとともに、前記挟み込み判定手段が挟み込みが発生していると判定した場合にその挟み込みを回避するための所定のパターンで前記駆動回路を制御する駆動指令手段と
を備え、
前記複数のセンサーは、全体で機械角で３０度の範囲に配置され、且つ前記所定の電気角のずれは、前記モータの高負荷時の脈動を低減させる値に設定されている
開閉体制御装置。

【請求項2】

前記モータが、複数の磁極を有する永久磁石ロータと多相の電機子巻線であるステータコイルを有するステータとを備えたブラシレスモータである請求項１に記載の開閉体制御装置。

【請求項3】

前記複数のセンサーをずらして配置する前記所定の電気角が、前記モータが有するステータコイルの中心を基準として設定される請求項１又は２に記載の開閉体制御装置。

【請求項4】

前記モータが１６極１８スロットのブラシレスモータであって、
前記各スロットにはそれぞれ集中巻で１８個のコイルが巻かれていて、隣接する３個のコイルで１つの相群を形成し、
前記ステータコイルの中心が前記隣接する３個のコイルで形成される１つの相群の中間に位置する請求項３に記載の開閉体制御装置。

【請求項5】

モータによって開閉体の開閉駆動を制御する開閉体制御方法であって、
前記モータに流れる電流値に基づいて前記開閉体で挟み込みが発生しているか否かを判定する挟み込み判定手段と、
所定の電気角だけずらして配置され、前記モータが有する磁極の位置を検出する複数のセンサーと、
前記モータの通電状態を切り替える駆動回路と、
前記モータの正転又は逆転を表す回転方向信号を生成する回転方向決定手段と、
前記複数のセンサーの出力に対応して前記駆動回路の通電状態を切り替える切り替えパターンであって、前記モータを正転させるときの正転パターンを記憶した正転パターン記憶部と、
前記複数のセンサーの出力と前記所定の電気角のずれとに対応して前記駆動回路の通電状態を切り替える切り替えパターンであって、前記モータを逆転させるときの逆転パターンを記憶した逆転パターン記憶部と、
前記回転方向決定手段が出力した前記回転方向信号に基づいて前記正転パターン記憶部又は前記逆転パターン記憶部から前記正転パターン又は前記逆転パターンのいずれかを読み出して出力する切り替え手段と
を用い、
前記複数のセンサーの出力に基づき、前記切り替え手段が出力した前記正転パターン又は前記逆転パターンを用いて前記駆動回路を制御するとともに、前記挟み込み判定手段が挟み込みが発生していると判定した場合にその挟み込みを回避するための所定のパターンで前記駆動回路を制御し、
前記複数のセンサーは、全体で機械角で３０度の範囲に配置され、且つ前記所定の電気角のずれは、前記モータの高負荷時の脈動を低減させる値に設定されている
開閉体制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、スライドドアなどの開閉体を制御する際に用いて好適な開閉体制御装置及び開閉体制御方法に関する。
本願は、２０１３年１２月１９日に、日本に出願された特願２０１３−２６２８６０号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、車両用ドアなどをスライドさせて開閉するためのスライドドアユニットの構成の一例が記載されている。この特許文献１では、薄型化や、磁極検出用のセンサーを用いて回転数検出が容易であることなどから、スライドドアユニットの動力発生源にはブラシレスモータが適していると記載されている（特許文献１の段落００２０）。

【0003】

ブラシレスモータは、例えば、複数の磁極を有する永久磁石ロータと、電機子巻線であるステータコイルを有するステータとを備えるとともに、磁極位置を検出するための複数のセンサーを備えている。そして、複数のセンサーの出力に基づいてステータコイルへの通電を切り替え、ロータを回転させることで、ブラシレスでブラシモータに類似した駆動特性を得ている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１０−９０６５４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ブラシレスモータでは、複数のセンサー出力に基づいてステータコイルに流れる電流が切り替え制御される。そのため、例えば速度変化や負荷変化が発生すると、センサーの出力の切り替わりのタイミングと、ステータコイルの通電状態の最適な切り替えタイミングとにずれが発生する場合がある。特にロック電流付近（すなわち過大な負荷トルクによって回転速度が零となったときに発生する最大電流付近）で使用する場合には、モータには比較的大きな回転ムラが発生する場合がある。この回転ムラによって電流ムラが発生する。

【0006】

一方、スライドドアユニットでは、ドアの開閉時に人や物が挟まれたことを検出する、挟み込み検出が行われている。この挟み込み検出は、例えばモータ電流の変化に基づいて行うことができる。しかしながら、ブラシレスモータを使用する場合、ロック電流付近の電流ムラの発生が、より精度の高い挟み込み検出を行う際の課題となっていた。

【0007】

本発明は、挟み込み検出をモータ電流に基づいて行う場合に検出の精度をより高めることができる開閉体制御装置及び開閉体制御方法を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の第一の態様によれば、開閉体制御装置は、モータによって開閉体の開閉駆動を制御する。この開閉体制御装置は、前記モータに流れる電流値に基づいて前記開閉体で挟み込みが発生しているか否かを判定する挟み込み判定手段と、所定の電気角だけずらして配置され、前記モータが有する磁極の位置を検出する複数のセンサーと、前記モータの通電状態を切り替える駆動回路と、前記モータの正転又は逆転を表す回転方向信号を生成する回転方向決定手段と、前記複数のセンサーの出力に対応して前記駆動回路の通電状態を切り替える切り替えパターンであって、前記モータを正転させるときの正転パターンを記憶した正転パターン記憶部と、前記複数のセンサーの出力と前記所定の電気角のずれとに対応して前記駆動回路の通電状態を切り替える切り替えパターンであって、前記モータを逆転させるときの逆転パターンを記憶した逆転パターン記憶部と、前記回転方向決定手段が出力した前記回転方向信号に基づいて前記正転パターン記憶部又は前記逆転パターン記憶部から前記正転パターン又は前記逆転パターンのいずれかを読み出して出力する切り替え手段と、前記複数のセンサーの出力に基づき、前記切り替え手段が出力した前記正転パターン又は前記逆転パターンを用いて前記駆動回路を制御するとともに、前記挟み込み判定手段が挟み込みが発生していると判定した場合にその挟み込みを回避するための所定のパターンで前記駆動回路を制御する駆動指令手段とを備え、前記複数のセンサーは、全体で機械角で３０度の範囲に配置され、且つ前記所定の電気角のずれは、前記モータの高負荷時の脈動を低減させる値に設定されている。

【0009】

本発明の第二の態様によれば、開閉体制御装置は、前記モータが、複数の磁極を有する永久磁石ロータと多相の電機子巻線であるステータコイルを有するステータとを備えたブラシレスモータである。

【0010】

本発明の第三の態様によれば、開閉体制御装置は、前記複数のセンサーをずらして配置する前記所定の電気角が、前記モータが有するステータコイルの中心を基準として設定される。

【0011】

本発明の第四の態様によれば、開閉体制御装置は、前記モータが１６極１８スロットのブラシレスモータである。前記各スロットにはそれぞれ集中巻で１８個のコイルが巻かれていて、隣接する３個のコイルで１つの相群を形成し、前記ステータコイルの中心が前記隣接する３個のコイルで形成される１つの相群の中間に位置する。

【0014】

本発明の第五の態様によれば、開閉体制御方法は、モータによって開閉体の開閉駆動を制御する開閉体制御方法である。この開閉体制御方法は、前記モータに流れる電流値に基づいて前記開閉体で挟み込みが発生しているか否かを判定する挟み込み判定手段と、所定の電気角だけずらして配置され、前記モータが有する磁極の位置を検出する複数のセンサーと、前記モータの通電状態を切り替える駆動回路と、前記モータの正転又は逆転を表す回転方向信号を生成する回転方向決定手段と、前記複数のセンサーの出力に対応して前記駆動回路の通電状態を切り替える切り替えパターンであって、前記モータを正転させるときの正転パターンを記憶した正転パターン記憶部と、前記複数のセンサーの出力と前記所定の電気角のずれとに対応して前記駆動回路の通電状態を切り替える切り替えパターンであって、前記モータを逆転させるときの逆転パターンを記憶した逆転パターン記憶部と、前記回転方向決定手段が出力した前記回転方向信号に基づいて前記正転パターン記憶部又は前記逆転パターン記憶部から前記正転パターン又は前記逆転パターンのいずれかを読み出して出力する切り替え手段とを用いる。この開閉体制御方法によれば、前記複数のセンサーの出力に基づき、前記切り替え手段が出力した前記正転パターン又は前記逆転パターンを用いて前記駆動回路を制御するとともに、前記挟み込み判定手段が挟み込みが発生していると判定した場合にその挟み込みを回避するための所定のパターンで前記駆動回路を制御し、前記複数のセンサーは、全体で機械角で３０度の範囲に配置され、且つ前記所定の電気角のずれは、前記モータの高負荷時の脈動を低減させる値に設定されている。

【発明の効果】

【0015】

上記した開閉体制御装置及び開閉体制御方法によれば、複数のセンサーを所定の電気角だけずらして配置するとともに、逆転時に複数のセンサーの出力と所定の電気角のずれとに対応した逆転パターンを用いてモータの通電状態が制御される。例えばこの電気角のずれをロック電流付近での電流ムラができるだけ小さくなるように設定すれば、ロック電流付近での電流ムラを抑制することができる。したがって、この場合にはロック電流付近でより精度の高い挟み込み検出を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本発明の開閉体制御装置の一実施の形態の構成例を示したブロック図である。

【図2】図１に示したモータ４０の正転時の通電パターンを説明するための説明図である。

【図3】図１に示したモータ４０の逆転時の通電パターンを説明するための説明図である。

【図4】図１に示した開閉体制御装置１の外観構成例を示した平面図である。

【図5】図１に示したセンサーＵ５１、センサーＶ５２及びセンサーＷ５３の配置例を説明するための説明図である。

【図6】本発明の進角調整を行わない場合の動作例を説明するための説明図である。

【図7】本発明の進角調整を行った場合の動作例を説明するための説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１は、本発明の一実施の形態である開閉体制御装置１の構成例を示したブロック図である。図１に示した開閉体制御装置１は、モータによって車載のスライドドア等の開閉体の開閉駆動を制御する装置である。開閉体制御装置１には、バッテリ２と、操作スイッチ３とが接続されている。このバッテリ２は、例えば直流１２Ｖ等の２次電池である。また、操作スイッチ３は、ユーザが操作するパワースライドドアの操作スイッチであり、操作スイッチの操作に応じて生成した開動作又は閉動作を示す作動信号を開閉体制御装置１のＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ；中央処理装置）１０へ送出する。

【0018】

開閉体制御装置１は、ＣＰＵ１０と、シャント抵抗２０と、駆動回路３０と、モータ４０と、センサー群５０とを備えている。シャント抵抗２０は、モータ４０に流れる電流に応じた電圧を発生する。駆動回路３０は、３相のＨブリッジ（あるいはインバータとも呼ばれる）から構成される。駆動回路３０は、ＣＰＵ１０によって制御される。駆動回路３０は、シャント抵抗２０を介してバッテリ２の直流出力を入力し、モータ４０へ供給する。モータ４０は、ブラシレスモータである。モータ４０は、デルタ結線された３相の電機子巻線であるＵ相ステータコイル４１、Ｖ相ステータコイル４２及びＷ相ステータコイル４３が巻かれたステータと、複数の磁極を有する永久磁石ロータ４４とを備えている。モータ４０には、永久磁石ロータ４４近傍に、ホール素子などを用いて構成された磁極位置検出センサーであるセンサー群５０が取り付けられている。このセンサー群５０は、モータ４０が有する磁極の位置を検出する３個のセンサーであるセンサーＵ５１、センサーＶ５２及びセンサーＷ５３を含む。これら３個のセンサーはそれぞれ所定の電気角だけずらして配置されている。センサーＵ５１、センサーＶ５２及びセンサーＷ５３は、永久磁石ロータ４４の磁極の切り替わりを検出し、検出した結果をハイ又はローの２値信号で出力する。なお、本実施形態では、センサーＵ５１〜Ｗ５３が、後述する正転時用に進角調整した位置（すなわち所定の電気角だけずらした位置）に設置されている。

【0019】

ＣＰＵ１０は、回転方向決定手段１１、切り替え手段１２、正転（ＣＷ；Ｃｌｏｃｋ Ｗｉｓｅ）パターン記憶部１３、逆転（ＣＣＷ；Ｃｏｕｎｔｅｒ Ｃｌｏｃｋ Ｗｉｓｅ）パターン記憶部１４、挟み込み判定手段１５、及び駆動指令手段１６を備えている。ここで、ＣＰＵ１０は、演算装置、制御装置のほか、揮発性及び不揮発性の記憶装置、入出力装置、Ａ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換装置、カウンタ、クロック発生回路、レジスタ回路等を備えている。そして、ＣＰＵ１０は、不揮発性の記憶装置に記憶されているプログラムを実行することで、回転方向決定手段１１、切り替え手段１２、挟み込み判定手段１５、及び駆動指令手段１６としての各処理を実行する。

【0020】

回転方向決定手段１１は、操作スイッチ３から出力された作動信号に応じてモータ４０を正転させるか又は逆転させるのかを判断し、回転方向を表す信号である回転方向信号を生成して出力する。切り替え手段１２は、回転方向決定手段１１が出力した回転方向信号に基づいて正転パターン記憶部１３又は逆転パターン記憶部１４から正転パターン又は逆転パターンのいずれかを読み出して出力する。

【0021】

正転パターン記憶部１３は、複数のセンサーＵ５１〜Ｗ５３の出力に対応した駆動回路３０の通電状態の切り替えパターンであって、モータ４０の正転時の切り替えパターンである正転パターンを記憶している。ここで、正転パターン記憶部１３が記憶する正転パターンについて、図２を参照して説明する。図２は、モータ４０を正転させる際の、進角なしの場合とありの場合の２つの場合について電気角と、ステータコイル４１〜４３の誘起電圧と、センサーＵ５１〜Ｗ５３の出力波形と、センサーＵ５１〜Ｗ５３の出力波形に対応した通電パターンＰａ１〜Ｐａ６との対応関係を示した図である。この正転パターン記憶部１３は、進角ありの場合のセンサーＵ５１〜Ｗ５３の出力波形のパターンと通電パターンＰａ１〜Ｐａ６とを対応付けて、正転パターンとして記憶する。すなわち、正転パターンは、センサーＵ５１〜Ｗ５３の出力波形のパターンと通電パターンＰａ１〜Ｐａ６との対応付けを表す情報である。ここで電気角は磁極位置の変化（すなわち磁界の変化）の１周期分を３６０度で表している。また、進角なしとは、磁極位置を検出するセンサーＵ５１〜Ｗ５３の設置位置を通常の位置（すなわち電気角のずれがない位置）とする場合である。つまり、進角なしの位置は、センサーＵ５１〜Ｗ５３の出力が変化した場合、ステータコイル４１〜４３を、即時にその変化に対応した通電状態に切り替えることが最適であるような位置にセンサーＵ５１〜Ｗ５３が設置されていることを意味する。他方、進角ありとは、磁極位置を検出するセンサーＵ５１〜Ｗ５３の設置位置を所定の電気角分進めた位置とした場合であり、本実施形態では、その電気角進角分（すなわち所定の電気角のずれ）は、モータ４０の高負荷時の脈動を低減させる値に設定されている。この電気角進角分は、例えば実験などによって決定することができる。本実施形態のモータ４０では、電気角進角分を３０度としている。したがって、進角ありの場合、進角なしと比べて、電気角で３０度分早くセンサーＵ５１〜Ｗ５３の出力が変化する。

【0022】

通電パターンは、ステータコイル４１〜４３を３相コイルとしているので、それぞれが電気角６０度分に対応する６種類の異なるパターンＰａ１〜Ｐａ６を含んで電気角１周期で構成されている。進角なしの場合、例えば、センサーＵ５１がハイレベル、センサーＶ５２がローレベル及びセンサーＷ５３がハイレベルのとき、パターンＰａ１が選択される。そして、パターンＰａ１では、Ｕ相ステータコイル４１の両端に駆動回路３０から高電圧側出力と低電圧側出力の両電圧が印加される。この場合、Ｖ相ステータコイル４２とＷ相ステータコイル４３は、直列接続された形となるので、Ｕ相ステータコイル４１に印加された電圧の半分の電圧が印加される。他方、進角ありでは、センサーＵ５１〜Ｗ５３の出力パターンと通電パターンＰａ１〜Ｐａ６との対応関係は進角なしの場合と同一である。進角ありでは、センサーＵ５１〜Ｗ５３の出力が電気角で３０度分早く変化する。したがって、通電パターンＰａ１〜Ｐａ６は進角なしの場合と比べて電気角で３０度分ずつ早く切り替えられる。

【0023】

次に、逆転パターン記憶部１４は、複数のセンサーＵ５１〜Ｗ５３の出力と所定の電気角進角分（ただし逆転時には遅角となる）とに対応したパターンであって、モータ４０の逆転時の駆動回路３０による通電状態の切り替えパターンである逆転パターンを記憶している。ここで、逆転パターン記憶部１４が記憶する逆転パターンについて、図３を参照して説明する。図３は、図２と同様の説明図であって、モータ４０を逆転させる際の、進角なしの場合とありの場合の２つの場合について電気角と、ステータコイル４１〜４３の誘起電圧と、センサーＵ５１〜Ｗ５３の出力波形と、センサーＵ５１〜Ｗ５３の出力波形に対応した通電パターンＰｂ１〜Ｐｂ６との対応関係を示した図である。この逆転パターン記憶部１４は、進角ありの場合のセンサーＵ５１〜Ｗ５３のパターンと通電パターンＰｂ１〜Ｐｂ６とを対応付けて記憶する。なお、逆転パターンは、センサーＵ５１〜Ｗ５３のパターンと通電パターンＰｂ１〜Ｐｂ６との対応付けを表す情報である。

【0024】

本実施形態のセンサーＵ５１〜Ｗ５３は、正転時用に進角調整された位置に設置されている。そのため、進角なしのセンサーＵ５１〜Ｗ５３と通電パターンＰｂ１〜Ｐｂ６との対応付けをそのまま使用してしまうと、進角ありのセンサーＵ５１〜Ｗ５３を用いた場合、通電パターンは破線で示したように逆に３０度遅れてしまう。そこで、進角なしの場合の対応付けとは異なる対応付けで、センサーＵ５１〜Ｗ５３の出力と通電パターンＰｂ１〜Ｐｂ６とを対応付けている。例えば、進角なしの場合、センサーＵ５１がハイレベル、センサーＶ５２がハイレベル及びセンサーＷ５３がローレベルのとき、パターンＰｂ１が選択される。これに対して、進角ありの場合では、センサーＵ５１がローレベル、センサーＶ５２がハイレベル及びセンサーＷ５３がローレベルのとき、パターンＰｂ１が選択される。このように対応付けを異ならせることで（すなわち電気角で６０度分進めることで）、逆転時においても進角なしの場合と比較して、通電パターンＰｂ１〜Ｐｂ６が電気角で３０度分ずつ早く選択される。

【0025】

次に、図１に示した挟み込み判定手段１５は、モータ４０に流れる電流値に基づいてスライドドア等の開閉体で挟み込みが発生しているか否かを判定する。すなわち、挟み込み判定手段１５は、シャント抵抗２０の発生電圧を増幅及びＡ／Ｄ変換することで取り込み、その電流値を基に挟み込みが発生しているか否かを判定する。そして、挟み込み判定手段１５は、挟み込みが発生していると判定した場合、挟み込みが発生している旨を表す挟み込み判定信号（あるいはモータ４０の駆動停止を直接指示する信号）を生成し、駆動指令手段１６に対して出力する。挟み込みの判定については、例えば、所定の時間あたりの電流の変化量が所定の閾値を越えたような場合に挟み込みが発生したと判定することができる。

【0026】

駆動指令手段１６は、複数のセンサー５１〜５３の出力と回転方向決定手段１１が出力した回転方向信号（ただし回転方向信号は正転パターン又は逆転パターンを利用することで省略可能）に基づき、切り替え手段１２が出力した正転パターン又は逆転パターンを用いて駆動回路３０を制御する。駆動指令手段１６は、操作スイッチ３の操作に応じてモータ４０の速度指令値を予め定めた設定値に基づき時間に応じて変化させながら生成し、その速度指令値と複数のセンサー５１〜５３の出力から得たモータ４０の回転速度の偏差に応じて、駆動回路３０をデューティー制御を行いながら正転パターン又は逆転パターンで駆動する。さらに、駆動指令手段１６は、挟み込み判定手段１５が挟み込みが発生していると判定した場合にその挟み込みを回避するための所定のパターンで駆動回路３０を制御する。ここで、挟み込みを回避するための所定のパターンは、モータ４０が正転駆動中に挟み込みと判定された場合には逆転駆動を行い、モータ４０が逆転駆動中に挟み込みと判定された場合には正転駆動を行うパターンとすることができる。あるいは、即時にモータ４０を停止するパターンや、正転状態であれば短時間の逆転駆動を行った後にモータ４０を停止するパターン、逆転状態であれば短時間の正転駆動などを行った後にモータ４０を停止するパターンなどとすることもできる。駆動指令手段１６は、複数のセンサー５１〜５３の出力と回転方向決定手段１１が出力した回転方向信号（ただし回転方向信号は正転パターン又は逆転パターンを利用することで省略可能）に基づき、切り替え手段１２が出力した正転パターン又は逆転パターンを用いて駆動回路３０を制御する。駆動指令手段１６は、操作スイッチ３の操作に応じてモータ４０の速度指令値を予め定めた設定値に基づき時間に応じて変化させながら生成し、その速度指令値と複数のセンサー５１〜５３の出力から得たモータ４０の回転速度の偏差に応じて、駆動回路３０をデューティー制御を行いながら正転パターン又は逆転パターンで駆動する。さらに、駆動指令手段１６は、挟み込み判定手段１５が挟み込みが発生していると判定した場合にその挟み込みを回避するための所定のパターンで駆動回路３０を制御する。ここで、挟み込みを回避するための所定のパターンは、モータ４０が正転駆動中に挟み込みと判定された場合には逆転駆動を行い、モータ４０が逆転駆動中に挟み込みと判定された場合には正転駆動を行うパターンとすることができる。あるいは、即時にモータ４０を停止するパターンや、正転状態であれば短時間の逆転駆動を行った後にモータ４０を停止するパターン、逆転状態であれば短時間の正転駆動などを行った後にモータ４０を停止するパターンなどとすることもできる。駆動指令手段１６は、複数のセンサー５１〜５３の出力と回転方向決定手段１１が出力した回転方向信号（ただし回転方向信号は正転パターン又は逆転パターンを利用することで省略可能）に基づき、切り替え手段１２が出力した正転パターン又は逆転パターンを用いて駆動回路３０を制御する。駆動指令手段１６は、操作スイッチ３の操作に応じてモータ４０の速度指令値を予め定めた設定値に基づき時間に応じて変化させながら生成し、その速度指令値と複数のセンサー５１〜５３の出力から得たモータ４０の回転速度の偏差に応じて、駆動回路３０をデューティー制御を行いながら正転パターン又は逆転パターンで駆動する。さらに、駆動指令手段１６は、挟み込み判定手段１５が挟み込みが発生していると判定した場合にその挟み込みを回避するための所定のパターンで駆動回路３０を制御する。ここで、挟み込みを回避するための所定のパターンは、モータ４０が正転駆動中に挟み込みと判定された場合には逆転駆動を行い、モータ４０が逆転駆動中に挟み込みと判定された場合には正転駆動を行うパターンとすることができる。あるいは、即時にモータ４０を停止するパターンや、正転状態であれば短時間の逆転駆動を行った後にモータ４０を停止するパターン、逆転状態であれば短時間の正転駆動などを行った後にモータ４０を停止するパターンなどとすることもできる。

【0027】

次に、図４を参照して、図１に示した開閉体制御装置１の外観構成例について説明する。図４において、図１に示した構成と同一の構成には同一の符号を用いている。図４に示した例では、モータ４０は、１６極１８スロットのブラシレスモータとして構成されている。この場合、網掛けして示した永久磁石ロータ４４は、Ｎ極及びＳ極の各磁極を１６極有して構成されている。また、ステータ４５は１８個のスロット４６を有し、スロット４６内には１８個のステータコイル４１−１〜４１−３等が集中巻で巻かれている。また、モータ４０には、基板６０が取り付けられている。この基板６０上には図４に示したセンサー５１〜５３のほか、図示していない、ＣＰＵ１０、シャント抵抗２０及び駆動回路３０が搭載されている。

【0028】

図４に示したステータコイル４１〜４３は、隣接する３つのコイル（例えばＵ相ステータコイル４１−１、４１−２及び４１−３）で１つの相群を構成し、同じ相の相群がステータ４５の中心点Ｏに対して対向する位置に配置され、全体で６個の相群を有している。ここで、Ｕ相ステータコイル４１は、対向するＵ相ステータコイル４１とともに直列に接続されて１個のＵ相ステータコイル４１を構成する。また、各相群のコイルでは、例えば、Ｕ相ステータコイル４１−１、４１−２及び４１−３では、Ｕ相ステータコイル４１−２と、他の２つのＵ相ステータコイル４１−１及び４１−３との巻き線方向が異なっている。他のＶ相ステータコイル４２及びＷ相ステータコイル４３でも同様に、各相群において真ん中に位置するコイルの巻き線方向は他のコイルの巻き線方向と異なっている。

【0029】

次に、図５を参照して、センサー５１〜５３の設置位置について説明する。図５は、図４の一部を拡大して示したものである。図４を参照して説明したように、モータ４０は隣接する３つのコイルから１つの相群を構成し、全体で６個の相群を有している。磁極の位置を検出するためのセンサーは、各相群の間に配置するのが一般的である。この場合、１つの相群は、機械角で６０度（＝３６０度／６（相群））なので、一般的な配置ではセンサー５１〜５３を６０度毎に配置することになる。しかし、６０度毎の配置では３個のセンサー５１〜５３は全体として１２０度の機械角の広がりを持つ。このため、６０度毎の配置では、省スペース化の点では問題がある。そこで、図５に示した構成例では、１つのセンサーＵ５１を相群の中間部に配置するともに、他の２つのセンサーＶ５２及びＷ５３の位置をずらすことで、３つのセンサー５１〜５３を機械角で３０度の範囲内に配置している。つまり、本構成例の永久磁石ロータ４４は、１６極の磁極を有しているので、各磁極の機械角は２２．５度（＝３６０度／１６）である。したがって、Ｎ極とＳ極とをあわせて機械角４５度分の位置移動は、移動前後で磁極の検出波形は同一となる。そこで、３個のセンサー５１〜５３の機械角１２０度の範囲に対し、１個目のセンサーの位置を基準（すなわち機械角０度）として、２個目のセンサーの位置を機械角６０度から機械角４５度ずらして機械角１５度の位置に移動し、３個目のセンサーの位置を機械角１２０度から機械角９０度ずらして機械角３０度の位置に移動することで、３個のセンサー５１〜５３を機械角３０度の範囲で配置している。このように配置することで、３個のセンサー５１〜５３を基板６０上の比較的狭い領域に集中的に配置することが可能となった。

【0030】

次に、進角調整に関する配置について説明する。本実施形態では、電気角で３０度の進角調整を行うこととしている。これは、１６極の場合、機械角では３．７５度に相当する。ただし、本実施形態では、ステータコイル４１〜４３をデルタ結線としているため、１８スロットにおいて３個のコイルで１相群を構成する場合、中間部に位置するセンサー５１については、中間部のコイル４１−２から機械角で３．７５度ずらした位置が電気角で０度の位置となる。したがって、進角分の機械角３．７５度とデルタ結線による機械角のずれ３．７５度を合わせた機械角７．５度分、中間部のコイル４１−２の中心Ｃからずらした位置が電気角で３０度進角させた位置となる。このセンサーＵ５１の位置に対して、センサーＶ５２とセンサーＷ５３はそれぞれ機械角で１５度ずらした位置に配置する。これで３個のセンサー５１〜５３が電気角で３０度進角させ、かつ全体で機械角３０度の範囲に配置される。なお、デルタ結線ではなくスター結線を採用する場合、中心線Ｃからの角度は機械角で７．５度ではなく機械角で３．７５度（電気角３０度に相当する分のみ）とする。

【0031】

図６と図７に進角調整を行わなかった場合（図６）と、電気角で３０度の進角調整を行った場合（図７）の高負荷時のセンサー出力波形とモータ電流波形の一例を示した。横軸は時間、縦軸は電流である。ただし、センサー波形についてはハイレベルまたはローレベルの波形である。「モータ電流（生値）」はシャント抵抗の出力電圧をそのまま増幅した値である。一方、「モータ電流（ＣＰＵ認識値）」は同じ波形をローパスフィルタに通した後、ＣＰＵでＡ／Ｄ変換した値をプロットしている。「モータ電流（生値）」はセンサーの切り替わりのタイミングで通電パターンを切り替えているためその波形にはスパイク状のノイズが現れている。このスパイク状のノイズはローパスフィルタによって容易に低減することができる。進角調整を行わなかった場合、図６で矢印で示した高負荷時のモータの脈動で発生する回転ムラと電流ムラは電流の周波数が低いことからフィルターでは除ききれていないことがわかる。これに対して、進角調整を行った場合、図７に示すように、図６で矢印で示した、高負荷時のモータの脈動で発生する回転ムラと電流ムラを低減できていることがわかる。

【0032】

以上のように本発明の実施形態によれば、複数のセンサーを所定の電気角だけずらして配置するとともに、逆転時に複数のセンサーの出力と所定の電気角のずれとに対応した逆転パターンを用いてモータの通電状態が制御される。例えばこの電気角のずれをロック電流付近での電流ムラができるだけ小さくなるように設定してやれば、ロック電流付近での電流ムラを抑制することができる。したがって、この場合にはロック電流付近でより精度の高い挟み込み検出を行うことができる。

【0033】

また、モータを、複数の磁極を有する永久磁石ロータと多相の電機子巻線であるステータコイルを有するステータとを備えたブラシレスモータとすることで、薄型化やブラシレスによる高寿命化を容易に図ることができる。

【0034】

また、複数のセンサーをずらして配置する前記所定の電気角を、モータが有するステータコイルの中心を基準として設定することで、複数のセンサーを容易に狭い範囲にまとめて配置することができる。

【0035】

また、モータが１６極１８スロットのブラシレスモータであって、各スロットにはそれぞれ集中巻で１８個のコイルが巻かれていて、隣接する３個のコイルで１つの相群を形成し、ステータコイルの中心が隣接する３個のコイルで形成される１つの相群の中間に位置するように設定することで、複数のセンサーの配置を例えば相群と相群の間に配置する場合と比べて容易に狭い範囲にまとめて配置することができる。また、この構成では、複数のセンサーを機械角で３０度の範囲に配置することができる。

【0036】

また、所定の電気角のずれ、モータの高負荷時の脈動を低減させる値に設定することで、高負荷時に大きくなる電流の低い周波数での変動を小さく抑えることができる。

【0037】

なお、本発明の実施の形態は上記のものに限定されず、上記の実施形態については、例えば図１のＣＰＵ１０内の各部を統合あるいは分散したり、シャント抵抗に代えて駆動回路３０内に設けた電流検出部を設けたりする変更等を適宜行うことができる。

【産業上の利用可能性】

【0038】

上記の開閉体制御装置及び開閉体制御方法によれば、複数のセンサーを所定の電気角だけずらして配置するとともに、逆転時に複数のセンサーの出力と所定の電気角のずれとに対応した逆転パターンを用いてモータの通電状態が制御される。例えばこの電気角のずれをロック電流付近での電流ムラができるだけ小さくなるように設定すれば、ロック電流付近での電流ムラを抑制することができる。したがって、この場合にはロック電流付近でより精度の高い挟み込み検出を行うことができる。

【符号の説明】

【0039】

１ 開閉体制御装置
１１ 回転方向決定手段
１２ 切り替え手段
１３ 正転パターン記憶部
１４ 逆転パターン記憶部
１５ 挟み込み判定手段
１６ 駆動指令手段
４０ モータ
４１、４２、４３ ステータコイル
４４ 永久磁石ロータ
５１、５２、５３ センサー

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】