特開 2023-25319 電動弁制御装置および電動弁制御プログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023025319

(43)【公開日】2023-02-22

(54)【発明の名称】電動弁制御装置および電動弁制御プログラム

(51)【国際特許分類】

   F16K 31/04 20060101AFI20230215BHJP

【ＦＩ】

F16K31/04 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021130452

(22)【出願日】2021-08-10

(71)【出願人】

【識別番号】000133652

【氏名又は名称】株式会社テージーケー

(74)【代理人】

【識別番号】110002273

【氏名又は名称】弁理士法人インターブレイン

(72)【発明者】

【氏名】湯浅 智宏

(72)【発明者】

【氏名】佐伯 真司

(72)【発明者】

【氏名】金子 靖明

(72)【発明者】

【氏名】水嶋 亮直

【テーマコード（参考）】

3H062

【Ｆターム（参考）】

3H062AA02

3H062AA15

3H062BB04

3H062BB33

3H062CC02

3H062DD01

3H062EE06

3H062HH04

3H062HH08

3H062HH09

(57)【要約】

【課題】電力消費を抑制しつつ、より正確な角度で電動弁のロータを停止させる。
【解決手段】電動弁制御装置は、ロータを回転させるステッピングモータと、ロータの回転運動を弁体の軸線運動に変化させる機構とを有する電動弁を制御する電動弁制御装置であって、切り替えられたステップ毎に、励磁パターンに従って各相の駆動電流を特定する回転制御部と、特定された各相の駆動電流を印加する回転指示部と、を備え、回転制御部は、回転中のロータが停止する前に、励磁パターンに従って特定された各相の駆動電流の比率を維持しつつ、各相について回転中よりも高いレベルの駆動電流を特定し、回転指示部は、特定された各相の高いレベルの駆動電流を、ステッピングモータに印加する。
【選択図】図１１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ステップに対応する励磁パターンに基づいて各相に印加される駆動電流によってロータを回転させるステッピングモータと、前記ロータの回転運動を弁体の軸線運動に変化させる機構とを有する電動弁を制御する電動弁制御装置であって、
前記ロータを回転させるときに順次前記ステップを切り替え、切り替えられた前記ステップ毎に、当該ステップに対応付けられている前記励磁パターンに従って前記各相の前記駆動電流を特定する回転制御部と、
前記回転制御部によって特定された前記各相の前記駆動電流を、前記ステッピングモータに印加する回転指示部と、を備え、
前記回転制御部は、回転中の前記ロータが停止する前に、前記励磁パターンに従って特定された前記各相の前記駆動電流の比率を維持しつつ、前記各相について前記回転中よりも高いレベルの駆動電流を特定し、
前記回転指示部は、前記回転制御部によって特定された前記各相の前記高いレベルの駆動電流を、前記ステッピングモータに印加することを特徴とする電動弁制御装置。

【請求項2】

前記回転制御部は、前記回転中に順次切り替わる前記ステップの終了ステップにおいて、前記終了ステップに対応する前記励磁パターンに従って特定された前記各相の前記駆動電流の比率を維持しつつ、前記各相について前記回転中よりも前記高いレベルの駆動電流を特定することを特徴とする請求項１に記載の電動弁制御装置。

【請求項3】

前記回転制御部は、前記回転中に順次切り替わる前記ステップの終了ステップに近い手前ステップにおいて、前記手前ステップに対応する前記励磁パターンに従って特定された前記各相の前記駆動電流の比率を維持しつつ、前記各相について前記回転中よりも前記高いレベルの駆動電流を特定することを特徴とする請求項１または２に記載の電動弁制御装置。

【請求項4】

前記手前ステップと前記終了ステップのステップ差は、前記ステッピングモータが脱調したと判定されるときのステップ差よりも小さいことを特徴とする請求項３に記載の電動弁制御装置。

【請求項5】

前記手前ステップと前記終了ステップのステップ差は、前記回転中におけるステップの遅れ数よりも小さいことを特徴とする請求項３に記載の電動弁制御装置。

【請求項6】

前記回転制御部は、前記終了ステップで前記ステッピングモータを待機状態にする前に、前記各相について前記高いレベルの駆動電流より低いレベルの駆動電流を特定し、
前記回転指示部は、前記終了ステップで前記各相に印加している前記高いレベルの駆動電流を前記低いレベルの駆動電流に切り替えることを特徴とする請求項２に記載の電動弁制御装置。

【請求項7】

ステップに対応する励磁パターンに基づいて各相に印加される駆動電流によってロータを回転させるステッピングモータと、前記ロータの回転運動を弁体の軸線運動に変化させる機構とを有する電動弁を制御するコンピュータに、
前記ロータを回転させるときに順次前記ステップを切り替え、切り替えられた前記ステップ毎に、当該ステップに対応付けられている前記励磁パターンに従って前記各相の前記駆動電流を特定する回転制御機能と、
前記回転制御機能によって特定された前記各相の前記駆動電流を、前記ステッピングモータに印加する回転指示機能と、を発揮させ、
前記回転制御機能において、回転中の前記ロータが停止する前に、前記励磁パターンに従って特定された前記各相の前記駆動電流の比率を維持しつつ、前記各相について前記回転中よりも高いレベルの駆動電流を特定し、
前記回転指示機能において、前記回転制御機能によって特定された前記各相の前記高いレベルの前記駆動電流を、前記ステッピングモータに印加することを特徴とする電動弁制御プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は電動弁に関し、特にステッピングモータの制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

自動車用空調装置は、一般に、圧縮機、凝縮器、膨張装置、蒸発器等を冷凍サイクルに配置して構成される。冷凍サイクルには、膨張装置としての膨張弁など、冷媒の流れを制御するために各種制御弁が設けられている。近年の電気自動車等の普及に伴い、駆動部としてステッピングモータを備える電動弁が広く採用されつつある。

【0003】

このような電動弁として、弁開度を検出するための磁気センサを備えるものが知られている（たとえば、特許文献１参照）。ロータとともに回転する作動ロッドの一端に弁体が設けられ、他端にマグネット（センサマグネット）が設けられる。そのセンサマグネットと軸線方向に対向するように磁気センサが設けられる。ロータの回転運動は、ねじ送り機構により弁体の軸線運動に変換される。ロータの回転に伴う磁束の変化を磁気センサで捉えることによりセンサマグネットの回転角度ひいては弁体の軸線方向位置を検出でき、弁開度を算出できる。

【0004】

電動弁内において上下動する弁体には、制御の基準となる基準位置が設定される。ロータが弁閉方向への回転を続けて「原点」ともよばれる基準位置に至ったとき、ロータはストッパにより回転を規制される（たとえば、特許文献２参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１８－１３５９０８号公報

【特許文献2】特開２０２０－２０４３４４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

機構内部の摺動などによってステッピングモータに負荷がかかると、ロータの回転に遅れが生じる。この遅れは回転角の誤差を生み、ロータが停止した状態での弁開度の精度を低下させる。

【0007】

ロータの回転の遅れを生じさせない方法として、ステッピングモータに印加する駆動電流のレベルを高めることが考えられる。しかし、大きい駆動電流を印加し続けると、電力消費が大きくなるという問題がある。

【0008】

本発明の主たる目的は、電力消費を抑制しつつ、より正確な角度で電動弁のロータを停止させる技術を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明のある態様における電動弁制御装置は、ステップに対応する励磁パターンに基づいて各相に印加される駆動電流によってロータを回転させるステッピングモータと、ロータの回転運動を弁体の軸線運動に変化させる機構とを有する電動弁を制御する電動弁制御装置であって、ロータを回転させるときに順次ステップを切り替え、切り替えられたステップ毎に、当該ステップに対応付けられている励磁パターンに従って各相の駆動電流を特定する回転制御部と、回転制御部によって特定された各相の駆動電流を、ステッピングモータに印加する回転指示部と、を備え、回転制御部は、回転中のロータが停止する前に、励磁パターンに従って特定された各相の駆動電流の比率を維持しつつ、各相について回転中よりも高いレベルの駆動電流を特定し、回転指示部は、回転制御部によって特定された各相の高いレベルの駆動電流を、ステッピングモータに印加する。

【0010】

本発明のある態様における電動弁制御プログラムは、ステップに対応する励磁パターンに基づいて各相に印加される駆動電流によってロータを回転させるステッピングモータと、ロータの回転運動を弁体の軸線運動に変化させる機構とを有する電動弁を制御するコンピュータに、ロータを回転させるときに順次ステップを切り替え、切り替えられたステップ毎に、当該ステップに対応付けられている励磁パターンに従って各相の駆動電流を特定する回転制御機能と、回転制御機能によって特定された各相の駆動電流を、ステッピングモータに印加する回転指示機能と、を発揮させ、回転制御機能において、回転中のロータが停止する前に、励磁パターンに従って特定された各相の駆動電流の比率を維持しつつ、各相について回転中よりも高いレベルの駆動電流を特定し、回転指示機能において、回転制御機能によって特定された各相の高いレベルの駆動電流を、ステッピングモータに印加する。

【発明の効果】

【0011】

本発明によれば、電力消費を抑制しつつ、より正確な角度で電動弁のロータを停止させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】実施形態に係る電動弁を表す断面図である。

【図2】ステータおよびその周辺の構成を表す図である。

【図3】ロータの構成を表す図である。

【図4】磁気センサとセンサマグネットおよびセンサマグネットから発生する磁力線の関係を示す模式図である。

【図5】センサマグネットの平面図である。

【図6】センサマグネットのセンサ値と感知角との関係を示すグラフである。

【図7】角度値（デューティー比）とステップの関係を示すグラフである。

【図8】ロータの移動範囲の模式図である。

【図9】励磁パターンの遷移図である。

【図10】図１０（Ａ）は、ステップと理想のロータ角度の関係を示す図である。図１０（Ｂ）は、従来技術によるステップと実際のロータ角度の関係を示す図である。図１０（Ｃ）は、実施形態によるステップと実際のロータ角度の関係を示す図である。

【図11】駆動電流値とロータ角度の変化を示す図である。

【図12】電動弁制御装置の機能ブロック図である。

【図13】電動弁制御装置の処理過程を示すフローチャートである。

【図14】図１４（Ａ）は、変形例におけるステップとロータ角度の関係を示す図である。図１４（Ｂ）は、変形例におけるステップとロータ角度の関係を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

［実施形態］
以下、本発明の実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の説明においては便宜上、図示の状態を基準に各構造の位置関係を表現することがある。また、以下の実施形態およびその変形例について、ほぼ同一の構成要素については同一の符号を付し、その説明を適宜省略する。

【0014】

図１は、実施形態に係る電動弁を表す断面図である。
電動弁１は、図示しない自動車用空調装置の冷凍サイクルに適用される。この冷凍サイクルには、循環する冷媒を圧縮する圧縮機、圧縮された冷媒を凝縮する凝縮器、凝縮された冷媒を絞り膨張させて霧状に送出する膨張弁、霧状の冷媒を蒸発させてその蒸発潜熱により車室内の空気を冷却する蒸発器等が設けられている。電動弁１は、その冷凍サイクルの膨張弁として機能する。

【0015】

電動弁１は、弁本体２とモータユニット３とを組み付けて構成される。弁本体２は、弁部を収容したボディ５を有する。ボディ５は、「バルブボディ」として機能する。ボディ５は、第１ボディ６と第２ボディ８とを同軸状に組み付けて構成される。第１ボディ６および第２ボディ８は、ともにステンレス鋼（以下「ＳＵＳ」と表記する）からなる。第２ボディ８には弁座２４が設けられるため、耐摩耗性に優れた材質が選定されている。第１ボディ６は第２ボディ８よりも溶接性に優れ、第２ボディ８は第１ボディ６よりも加工性に優れている。

【0016】

第１ボディ６は、外径が下方に向けて段階的に縮径する段付円筒状をなす。第１ボディ６の上端部の外径がやや縮径され、段差による係止部５２が構成されている。第１ボディ６の下部外周面には、電動弁１を図示しない配管ボディに組み付けるための雄ねじ１０が形成されている。なお、配管ボディには、凝縮器側から延びる配管や、蒸発器につながる配管などが接続されるが、その詳細については説明を省略する。第１ボディ６における雄ねじ１０のやや上方の外周面には、環状溝からなるシール収容部１２が形成され、シールリング１４（Ｏリング）が嵌着されている。

【0017】

第１ボディ６の下部には、円穴状の凹状嵌合部１６が設けられている。第２ボディ８は有底円筒状をなし、その上部が凹状嵌合部１６に圧入されている。第２ボディ８の下部外周面には環状溝からなるシール収容部１８が形成され、シールリング２０が嵌着されている。第２ボディ８の底部を軸線方向に貫通するように弁孔２２が設けられ、その弁孔２２の上端開口部に弁座２４が形成されている。第２ボディ８の側部に入口ポート２６が設けられ、下部に出口ポート２８が設けられている。第１ボディ６および第２ボディ８の内方に弁室３０が形成されている。入口ポート２６と出口ポート２８とは、弁室３０を介して連通している。

【0018】

ボディ５の内方には、モータユニット３のロータ６０から延びる作動ロッド３２が挿通されている。作動ロッド３２は、弁室３０を貫通する。作動ロッド３２は、非磁性金属からなる棒材を切削加工して得られ、その下部にニードル状の弁体３４が一体に設けられている。弁体３４が弁室３０側から弁座２４に着脱することにより弁部を開閉する。

【0019】

第１ボディ６の上部中央には、ガイド部材３６が立設されている。ガイド部材３６は、非磁性金属からなる管材を段付円筒状に切削加工して得られ、その軸線方向中央部の外周面に雄ねじ３８が形成されている。ガイド部材３６の下端部が大径となっており、その大径部４０が第１ボディ６の上部中央に圧入され、同軸状に固定されている。ガイド部材３６は、その内周面により作動ロッド３２を軸線方向に摺動可能に支持する一方、その外周面によりロータ６０の回転軸６２を回転摺動可能に支持する。

【0020】

作動ロッド３２における弁体３４のやや上方にばね受け４２が設けられ、ガイド部材３６の底部にもばね受け４４が設けられている。ばね受け４２，４４間に、弁体３４を閉弁方向に付勢するスプリング４６（「付勢部材」として機能する）が介装されている。

【0021】

一方、モータユニット３は、ロータ６０とステータ６４とを含む三相ステッピングモータとして構成されている。モータユニット３は、有底円筒状のキャン６６を有し、そのキャン６６の内方にロータ６０を配置し、外方にステータ６４を配置して構成されている。キャン６６は、弁体３４およびその駆動機構が配置される空間を覆うとともにロータ６０を内包する有底円筒状の部材であり、冷媒の圧力が作用する内方の圧力空間（内部空間）と作用しない外方の非圧力空間（外部空間）とを画定する。

【0022】

キャン６６は、非磁性金属（本実施形態ではＳＵＳ）からなり、その下部が第１ボディ６の上端部に外挿されるようにして同軸状に組み付けられている。キャン６６は、その下端が係止部５２に係止されることによりその挿入量が規制される。キャン６６の下端と第１ボディ６との境界に沿って全周溶接が施されることにより（図示略）、ボディ５とキャン６６との固定およびシールが実現されている。ボディ５とキャン６６とに囲まれた空間が、上記圧力空間を形成している。

【0023】

ステータ６４は、積層コア７０の内周部に複数の突極を等間隔に配置して構成される。積層コア７０は、環状のコアが軸線方向に積層されて構成される。各突極には、コイル７３（電磁コイル）が装着されたボビン７４が組み付けられている。これらコイル７３およびボビン７４により「コイルユニット７５」が構成される。本実施形態では、三相電流を供給するためのモータユニット３つのコイルユニット７５が、積層コア７０の中心軸に対して１２０度ごとに設けられている（詳細後述）。

【0024】

ステータ６４は、モータユニット３のケース７６と一体に設けられている。すなわち、ケース７６は、耐食性を有する樹脂材の射出成形（「インサート成形」または「モールド成形」ともいう）により得られる。ステータ６４は、その射出成形によるモールド樹脂によって被覆されている。ケース７６は、そのモールド樹脂からなる。以下、ステータ６４とケース７６とのモールド成形品を「ステータユニット７８」とも称する。

【0025】

ステータユニット７８は、中空構造を有し、キャン６６を同軸状に挿通しつつボディ５に組み付けられている。第１ボディ６における係止部５２のやや下方の外周面には、環状溝からなるシール収容部８０が形成され、シールリング８２（Ｏリング）が嵌着されている。第１ボディ６の上部外周面とケース７６の下部内周面とに間にシールリング８２が介装されることにより、キャン６６とステータ６４との間隙への外部雰囲気（水など）の侵入が防止されている。

【0026】

ロータ６０は、回転軸６２に組み付けられた円筒状のロータコア１０２と、ロータコア１０２の外周面に設けられたロータマグネット１０４と、ロータコア１０２の上端面に設けられたセンサマグネット１０６を備える。ロータコア１０２は、回転軸６２に組み付けられている。ロータマグネット１０４は、その周方向に複数極に磁化（着磁）されている。センサマグネット１０６も複数極に磁化（着磁）されている。ロータマグネット１０４およびセンサマグネット１０６は、ロータコア１０２に一体成型されたマグネット部に後工程で着磁して得られたものであるが、その詳細については後述する。

【0027】

回転軸６２は、有底円筒状の円筒軸であり、その開口端を下にしてガイド部材３６に外挿されている。回転軸６２の下部内周面に雌ねじ１０８が形成され、ガイド部材３６の雄ねじ３８と噛合している。これらのねじ部によるねじ送り機構１０９によって、ロータ６０の回転運動が作動ロッド３２の軸線運動に変換される。それにより弁体３４が軸線方向、つまり弁部の開閉方向に移動（昇降）する。

【0028】

作動ロッド３２の上部が縮径され、その縮径部１１０が回転軸６２の底部１１２を貫通している。縮径部１１０の先端部には環状のストッパ１１４が固定されている。一方、縮径部１１０の基端と底部１１２との間には、作動ロッド３２を下方（つまり閉弁方向）に付勢するスプリング１１６が介装されている。このような構成により、開弁時には、ストッパ１１４が底部１１２に係止される態様で作動ロッド３２がロータ６０と一体変位する。一方、閉弁時には、弁体３４が弁座２４から受ける反力によりスプリング１１６が押し縮められる。このときのスプリング１１６の弾性反力により弁体３４を弁座２４に押し付けることができ、弁体３４の着座性能（弁閉性能）を高められる。

【0029】

モータユニット３は、キャン６６の外側に回路基板１１８を有する。回路基板１１８は、ケース７６の内方に固定されている。本実施形態では、回路基板１１８の下面に制御部や通信部として機能する各種回路が実装されている。具体的には、モータを駆動するための駆動回路、駆動回路に制御信号を出力する制御回路（マイクロコンピュータ）、制御回路が外部装置又は調整装置と通信するための通信回路、各回路およびモータ（コイル）に電力を供給するための電源回路等が実装されている。ケース７６の上端は、蓋体７７により閉止されている。ケース７６における蓋体７７の下方の空間に回路基板１１８が配設されている。

【0030】

回路基板１１８におけるセンサマグネット１０６との対向面には、磁気センサ１１９が設けられている。磁気センサ１１９は、キャン６６の底部端壁を介してセンサマグネット１０６と軸線方向に対向する。ロータ６０の回転に伴ってセンサマグネット１０６による磁束が変化する。磁気センサ１１９は、この磁束の変化を捉えることでロータ６０の変位量（本実施形態ではロータ６０の回転角度）を検出する。制御部は、そのロータ６０の変位量に基づいて弁体３４の軸線方向位置ひいては弁開度を算出する。

【0031】

それぞれのボビン７４からはコイル７３につながる一対の端子１１７が延出し、回路基板１１８に接続されている。回路基板１１８からは電源端子、グランド端子および通信端子（これらを総称して「接続端子８１」ともいう）が延出し、それぞれケース７６の側壁を貫通して外部に引き出されている。ケース７６の側部にコネクタ部７９が一体に設けられ、そのコネクタ部７９の内方に接続端子８１が配置されている。

【0032】

ロータ６０の下方にはストッパ９０が形成される。特許文献２に示すようにストッパ９０の構成は既知である。作動ロッド３２が弁閉位置に至ると、ロータ６０にはスプリング１１６による弾性反力がかかり、弁閉が安定維持される。最終的には、ストッパ９０がガイド部材３６の一部として形成される図示しない突部（係止部）に当接することにより、ロータ６０の弁閉方向への回転が完全に規制される。以下、ストッパ９０が突部と当接したときのステップをステップの「原点」とする。また、本実施形態においてはステップの原点において弁体３４が「基準位置」にあるものとする。

【0033】

図２は、ステータ６４およびその周辺の構成を表す図である。図２（Ａ）は図１のＡ－Ａ矢視断面に対応し、ステータユニット７８の断面図である。図２（Ｂ）はステータ６４のみ（樹脂モールド前の状態）を表す図である。なお、図２（Ａ）には参考のため、キャン６６およびロータ６０を示している（二点鎖線参照）。

【0034】

モータユニット３が三相のモータであるため、図２（Ａ）に示すように、ロータ６０の軸線Ｌの周りに等間隔でコイルユニット７５が設けられている。図２（Ｂ）にも示すように、積層コア７０の内周部に軸線Ｌに対して１２０度の間隔でスロット１２０ａ～１２０ｃ（これらを特に区別しないときは「スロット１２０」と総称する）が設けられている。各スロット１２０には、その中央から半径方向内向きに突出する突極１２２ａ～１２２ｃ（「突極１２２」と総称する）が形成され、それぞれＵ相コイル７３ａ、Ｖ相コイル７３ｂ、Ｗ相コイル７３ｃ（「コイル７３」と総称する）が組み付けられている。互いに隣接するスロット１２０の間にも、横断面Ｕ字状のスリット１２４が形成され、磁路の最適化が図られている。

【0035】

ロータマグネット１０４は、キャン６６を介して突極１２２ａ～１２２ｃと対向する。本実施形態では図２（Ａ）に示すように、ロータマグネット１０４が雄ねじ１０極に磁化されているが、その極数については適宜設定できる。

【0036】

次に、ロータ６０におけるマグネットの構成について詳細に説明する。
図３は、ロータ６０の構成を表す図である。図３（Ａ）は斜視図、図３（Ｂ）は正面図、図３（Ｃ）は平面図、図３（Ｄ）は図３（Ｃ）のＢ－Ｂ矢視断面図である。図中の「Ｎ」はＮ極、「Ｓ」はＳ極を示す。なお、同図においては、説明の便宜上、回転軸６２（図１参照）の表記を省略している。

【0037】

ロータ６０は、ロータコア１０２の外周面に沿ってロータマグネット１０４を有し、ロータコア１０２の軸端部にセンサマグネット１０６を有する（図３（Ａ），図３（Ｄ））。ロータマグネット１０４は円筒状をなし、外周面１０極着磁とされている（図３（Ｂ），図３（Ｃ））。一方、センサマグネット１０６は環状をなし、平面２極着磁とされている。

【0038】

図３（Ｄ）に示したように、ロータマグネット１０４の内周面が環状溝１４０に嵌合し、センサマグネット１０６の下面が環状溝１４４に嵌合している。すなわち、環状溝１４０は、ロータコア１０２からのロータマグネット１０４の脱落を防止する脱落防止構造として機能する。同様に、環状溝１４４は、ロータコア１０２からのセンサマグネット１０６の脱落を防止する脱落防止構造として機能する。

【0039】

以上の構成を前提として、次に、磁気センサ１１９がロータ６０の回転角度を検出する方法について説明する。なお、以下においては、図１の上下方向を「開閉方向」または「上下方向」とよぶ。

【0040】

図４は、磁気センサ１１９とセンサマグネット１０６およびセンサマグネット１０６から発生する磁力線の関係を示す模式図である。
図４は、磁気センサ１１９およびセンサマグネット１０６を側面から見たときの模式図である。図４に示すようにセンサマグネット１０６（永久磁石）のＮからＳに磁力線が発生する。センサマグネット１０６の直上に位置する磁気センサ１１９は、センサマグネット１０６から発生する磁力線を検出する既知構成のロータリーセンサである。磁気センサ１１９は、磁力線の方向に基づいて、センサマグネット１０６（ロータ６０）の回転角を検出する（詳細後述）。なお、本実施形態において、磁気センサ１１９はセンサマグネット１０６の回転角を検出可能であるが、磁気センサ１１９により、センサマグネット１０６までの距離、いいかえれば、作動ロッド３２の開閉方向における移動量を直接検出することはできないものとして説明する。

【0041】

図５は、センサマグネット１０６の平面図である。
ステータ６４のコイル７３に後述の方法にて駆動電流を流すことにより、ロータ６０に回転駆動力が与えられる。ロータ６０を閉弁方向（下方向）に回転させると（以下、「下降回転」とよぶ）、ロータ６０に連動して作動ロッド３２（弁体３４）は閉弁方向、すなわち、図１の図面下方向に移動する。ロータ６０を開弁方向に回転させると（以下、「上昇回転」とよぶ）、ロータ６０と連動して作動ロッド３２（弁体３４）は開弁方向、すなわち、図１の図面上方に移動する。

【0042】

ロータ６０の回転に連動して、センサマグネット１０６も回転する。センサマグネット１０６の回転にともなって、センサマグネット１０６の磁界方向ＭＡも変化する。図５に示すようにＸＹ座標系（図１における水平面に対応）を設定したとき、磁界方向ＭＡがＸ軸となす角度をθとする。磁気センサ１１９は、特許文献１の角度センサに示す既知の方法にて、センサマグネット１０６の回転角度θを検出する。

【0043】

図６は、センサマグネット１０６のセンサ値と感知角との関係を示すグラフである。
横軸は、磁気センサ１１９の計測対象であるセンサマグネット１０６の回転角度θを示す（以下、「感知角」とよぶことがある）。縦軸は、磁気センサ１１９のセンサ値である。この例におけるセンサ値は、アークタンジェント値である。図６に示すように、磁気センサ１１９は感知角に対応してノコギリ型の波形を示すセンサ値を検出する。磁気センサ１１９は、アナログ信号であるセンサ値を、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation：パルス幅変調）によってパルスのデューティー比に置き換えて、変調されたデジタル信号を示す電流を出力する。このとき、センサ値を「下限値ＤＡ～上限値ＴＡ」に正規化して、パルスにおけるデューティー比が定められる。下限値ＤＡ、上限値ＴＡは任意に設定可能である。下限値ＤＡは、０であってもよい。以下、パルスのデューティー比を「角度値」とよぶことがある。制御回路は、磁気センサ１１９の仕様に則って、デジタル信号のパルスから読み取られるデューティー比（角度値）に基づき、実際のロータ角度（感知角）を特定できる。

【0044】

図７は、角度値（デューティー比）とステップの関係を示すグラフである。
本実施形態において、弁体３４を最上位点から最下位点まで移動させるとき、ロータ６０は合計４回転する。詳細は後述するが、制御回路は３相のコイル７３に供給する駆動電流を変化させることにより、各コイル７３の磁界方向を変化させることでロータ６０を回転させる。本実施形態においては、制御回路はロータ６０をｕ１度単位で回転させる（詳細後述）。以下、この単位回転量のことを「ステップ」とよぶ。３６０度×４回転÷ｕ１度＝１４４０／ｕ１＝ＳＭ４より、制御回路は作動ロッド３２の動作範囲においてロータ６０に合計ＳＭ４ステップ分の回転を指示することになる。ロータ６０の４回転に対応して、角度値はＤＡ～ＴＡの間で４回変化する。

【0045】

ステップ０が原点に相当し、ステップｎは、原点から数えてｎ番目のステップを表す。図示したＳＭ１は、機械角が１周したときのステップの順番を表し、ＳＭ２は、機械角が２周したときのステップの順番を表し、ＳＭ３は、機械角が３周したときのステップの順番を表し、ＳＭ４は、機械角が４周したときのステップの順番を表す。機械角は、ロータ６０などの回転体の実空間における角度を指す。

【0046】

制御回路はＵ相コイル７３ａに所定レベルの駆動電流を流す。このとき、Ｖ相コイル７３ｂおよびＷ相コイル７３ｃについても同様に所定レベルの駆動電流が流される。各コイル７３に駆動電流を流すことによりコイル７３における磁界を変化させ、ロータ６０を回転させる。Ｕ相コイル７３ａ、Ｖ相コイル７３ｂおよびＷ相コイル７３ｃそれぞれに与える駆動電流の電流値の組み合わせを「励磁パターン」とよぶ。本実施形態における励磁パターンはＮ種類である。ある励磁パターンＰ１を１つ隣りの励磁パターンＰ２に変化させることが「１ステップ」の回転、いいかえれば、単位回転量分の回転指示に対応する。

【0047】

励磁パターンの変化により、いいかえれば、１ステップずつ励磁パターンを変更することにより、指示角α（理想的なロータ角度）が制御される。指示角αの変化に同期して、ロータ６０が回転し、感知角θも変化する。励磁パターンを変化させたあと、磁気センサ１１９により検出される角度値から感知角θを算出することで、制御回路は、感知角θ（実際のロータ角度）が指示角αに追従している状態であるか否かを判定する。感知角θが指示角αに追従している状態を「同調」といい、感知角θが指示角αに追従できていない状態を「脱調」という。

【0048】

Ｎ種類の励磁パターンにはそれぞれパターンＩＤが付与される。パターンＩＤ＝Ｎ１の励磁パターン（以下、「励磁パターン（Ｎ１）」のように表記する）におけるＵ相コイル７３ａ、Ｖ相コイル７３ｂおよびＷ相コイル７３ｃそれぞれの駆動電流値をＩＵ（Ｎ１）、ＩＶ（Ｎ１）、ＩＷ（Ｎ１）とする。すなわち、励磁パターン（Ｎ１）とは［ＩＵ（Ｎ１）、ＩＶ（Ｎ１）、ＩＷ（Ｎ１）］の組み合わせを意味する。駆動電流ＩＵ（Ｎ１）、ＩＶ（Ｎ１）およびＩＷ（Ｎ１）により各コイル７３に磁界を生じさせて、ロータ６０を励磁パターン（Ｎ１）に応じた指示角αへ誘導する。

【0049】

Ｎ種類のパターンＩＤは、電気角の１周分のＮ個のステップに対応している。電気角は、Ｎ個のパターンＩＤを０～３６０度の範囲に均等に割り当てた理論値である。原点から最上位までの各ステップｎは、循環して順次パターンＩＤに対応付けられる。また、連続するパターンＩＤは、連続的に変化する励磁パターンに対応する。

【0050】

制御回路が、ステップｎからステップｎ＋１に移すとき、励磁パターン（Ｎ１）から励磁パターン（Ｎ１＋１）へ切り替える。これにより、駆動電流値［ＩＵ（Ｎ１＋１）、ＩＶ（Ｎ１＋１）、ＩＷ（Ｎ１＋１）］で、各コイル７３による磁界を変化させ、ロータ６０を単位回転量だけ上昇回転させる。反対に、制御回路が、ステップｎからステップｎ－１に移すとき、励磁パターン（Ｎ１）から励磁パターン（Ｎ１－１）に切り替える。これにより、駆動電流値［ＩＵ（Ｎ１－１）、ＩＶ（Ｎ１－１）、ＩＷ（Ｎ１－１）］で、各コイル７３による磁界を変化させ、ロータ６０を単位回転量だけ下降回転させる。

【0051】

図３に示した構造のロータ６０の場合、ロータマグネット１０４がＮ極とＳ極の対を５個有するので、ロータ６０の１周（機械角の３６０度）において電気角は５周する。つまり、電気角の１周は、機械角の７２度に相当する。また、電気角の１周にはＮ個のステップが含まれるので、１ステップの変化で回転する機械角は、ｕ１＝７２／Ｎ度となる。また、図７に関連して説明したように、弁体３４を最上位点から原点まで移動させる間にロータ６０を４周させる場合、全域にわたる移動で４×５×Ｎ個だけステップを進めることになる。つまり、図７に示したＳＭ４は、４×５×Ｎである。同様にＳＭ１は、５×Ｎであり、ＳＭ２は、２×５×Ｎであり、ＳＭ３は、３×５×Ｎである。

【0052】

本実施形態においては、ストッパ９０がガイド部材３６（より厳密にはガイド部材３６の突部）と当接するときのロータ６０の位置を原点（基準位置）とし、制御回路はこのときの角度値および励磁パターンを「原点情報（基準情報）」として記録する。電動弁１の製造時において、電動弁１に固有の原点情報（基準情報）が回路基板１１８の不揮発性メモリに記録される。そして、制御回路は、原点（弁閉位置）を基準するステップｎにより、作動ロッド３２の移動量、すなわち、電動弁１の弁開度を調整する。

【0053】

図８は、ロータ６０の移動範囲の模式図である。
図８の右方向はロータ６０の開方向（上昇方向）、左方向は閉方向（下降方向）を示す。ステップ０の原点は、ストッパ９０が回転規制を受け、ロータ６０がそれ以上の下降回転をできなくなる限界位置である。ステップＭは、弁体３４が上昇を開始する弁開点である。Ｍの値は、所定の共通値でもよいし、電動弁１毎に異なる固有値でもよい。固有値を用いる場合には、弁開点のステップを示すＭの値を回路基板１１８の不揮発性メモリに記憶しておく。原点から弁開点までの範囲では、スプリング１１６の弾性反力により弁体３４が弁座２４に押し付けられるため、弁閉状態は維持される。ロータ６０が原点０から上昇回転を続け、弁開点Ｍを超えたとき弁体３４は弁座２４から離脱し、開弁状態となる。弁開点を超えたあともロータ６０の上昇回転が続くと弁開度は徐々に拡大し、入口ポート２６から出口ポート２８への流量が増加する。

【0054】

図９は、励磁パターンの遷移図である。
各ステップには、励磁パターンが対応付けられている。励磁パターンは、Ｕ相の駆動電流、Ｖ相の駆動電流およびＷ相の駆動電流を定める。励磁パターンによって、各相に印加される駆動電流の比率は異なる。電動弁制御装置は、ステップ毎に励磁パターンを替えながら各相の駆動電流を印加する。本実施形態では、励磁パターンに従って特定された各相の駆動電流の比率を維持しつつ、各相について回転中よりも高いレベルの駆動電流を用いることがある。

【0055】

図１０（Ａ）は、ステップと理想のロータ角度の関係を示す図である。
開始ステップｎ（Ｓ）から終了ステップｎ（Ｅ）まで遷移する間の理想のロータ角度を示している。理想のロータ角度は、ステップに対応する励磁パターンで生じる力が釣り合って安定するロータ６０の角度を意味する。つまり、理想のロータ角度は、機構内部の摺動などによる負荷が無いと想定して計算される理論値である。ステップが１つ進むごとに理想のロータ角度は一定間隔で変化する。

【0056】

図１０（Ｂ）は、従来技術によるステップと実際のロータ角度の関係を示す図である。
ここでは、励磁パターンで定められている低いレベルの駆動電流が用いられているものとする。開始ステップｎ（Ｓ）から３つ目のステップが進むまでは、ロータ６０は回転しない。４つ目のステップで、ロータ６０が回転し始める。つまり、ステップの遅れ数が３となる。このように、機構内部の摺動の負荷などの影響で、電気信号に対してロータ６０は遅れて動く。ロータ６０の回転中、実際のロータ角度は理想のロータ角度に追いついていない。回転中のステップの遅れ数も３である。終了ステップｎ（Ｅ）に至った時点でも、実際のロータ角度は理想のロータ角度と差がある。停止時のステップの遅れ数も３である。つまり、ロータ６０の停止姿勢が狙い通りにならない。その結果、弁体と弁座の間の隙間が想定と異なることになり、想定している流量特性が得られないことになる。実際のロータ角度の遅れがさらに大きくなれば、ステッピングモータが脱調する恐れもある。

【0057】

駆動電流を大きくすれば理想のロータ角度に近づけることも可能であるが、消費電力に制限があるシステム（たとえば、電気自動車の冷房システム）の場合、駆動電流が小さく抑えられる必要があるため、このような問題が生じる。本実施形態では、電力消費をセーブしながら、正確な姿勢でロータ６０を停止させられるように制御する技術を提案する。

【0058】

図１０（Ｃ）は、実施形態によるステップと実際のロータ角度の関係を示す図である。
ステッピングモータの動き出しでは、励磁パターンで定められている低いレベルの駆動電流を用いる。従って、図１０（Ｂ）と同様に、実際のロータ角度が理想のロータ角度よりも遅れる。ロータ６０を停止させる終了ステップｎ（Ｅ）で、高いレベルの駆動電流を用いる。３つ相に高い電流を流せば、ステッピングモータ内に大きな磁力が生じて、ロータ６０を理想の姿勢に引き寄せる力が大きくなる。その結果、理想の角度でロータ６０を停止させることが可能となる。

【0059】

実施形態の制御方法によれば、ロータ６０を停止させる直前の短い時間だけ、使用電力が増える。したがって、常時大きい駆動電流を用いる制御方法に比べて全体としての電力消費が大幅に抑制される。このように、短時間だけ駆動電流のレベルを高めてステッピングモータのトルクを大きくすることを「マイクロトルクアップ」という。

【0060】

駆動電流には上限を設けることとする。コイルの周囲にあるステータに流れる磁力が飽和する「磁気飽和」となる電流値よりも小さい値で、マイクロトルクアップを行う。磁気飽和の状態では、電流を高めても磁力がそれ以上大きくならないので、電力の無駄遣いになるからである。駆動電流を磁気飽和が生じない範囲内に収めることによって、電力消費の抑制に寄与できる。

【0061】

図１１は、駆動電流値とロータ角度の変化を示す図である。
待機中処理は、ロータ６０が停止しているときの処理である。待機中処理は、ステッピングモータに印加する駆動電流（「待機電流」という。）を極めて小さくしている。図中、待機電流のレベルをＣ（Ｗ）で示す。ステッピングモータ内に極めて小さな磁力しか生じていないため、ロータ６０に加わる力はわずかである。

【0062】

外部装置から移動コマンドを受けてロータ６０を回転させようとする段階で、電動弁制御装置は、始動時処理を行う。始動時処理では、電動弁制御装置が、ステータによってロータ６０を磁気的にグリップさせ、電気的に制御可能な姿勢にロータ６０を落ち着かせる。そのために、電動弁制御装置は、開始ステップｎ（Ｓ）に対応する励磁パターンの駆動電流による印加を所定の第１時間だけ維持する。所定の第１時間は、たとえば１０～３０ｍｓｅｃの範囲内である。これにより、開始ステップｎ（Ｓ）の理想のロータ角度と一致するように、ロータ６０の向きが合わせられる。この図では、励磁パターンの駆動電流のレベル（低いレベル）をＣ（Ｌ）と表し、開始時の実際のロータ角度をＡ（Ｓ）と表す。駆動電流のレベルは、駆動電流の大きさを示している。駆動電流のレベルが高ければ、励磁パターンに比例して駆動電流が倍増し、駆動電流のレベルが低ければ、励磁パターンに比例して駆動電流が縮減することを意味する。駆動電流のレベルの具体的な指標として、励磁パターンに乗じられる所定倍率が、駆動電流のレベルに相当すると捉えてもよい。

【0063】

始動時処理が終わると、回転中処理に移る。回転中処理では、ロータ６０の回転速度に応じて一定間隔でステップが切り替えられる。そして、各ステップに対応する励磁パターンの駆動電流（低いレベルＣ（Ｌ）の駆動電流）でステッピングモータが駆動する。順次励磁パターンが変化するのでロータ６０は回転する。回転中処理のステップをｎ（ｉ）で示す。ｉは、連続する自然数である。

【0064】

回転中処理で順次ステップｎ（ｉ）が切り替わり、終了ステップｎ（Ｅ）に切り替わる段階で停止時処理に移る。停止時処理では、終了ステップｎ（Ｅ）でマイクロトルクアップが行われる。終了ステップｎ（Ｅ）に対応する励磁パターンにおけるＵ相、Ｖ相およびＷ相の駆動電流の大きさの比率を保ちながら、各相の駆動電流の値を倍増させる。励磁パターンで定められているＵ相の駆動電流の値に所定倍率（１より大きい）を乗じて、高いレベルＣ（Ｈ）のＵ相の駆動電流値を求める。同様に、Ｖ相の駆動電流の値に同じ所定倍率を乗じて、高いレベルＣ（Ｈ）のＶ相の駆動電流値を求め、Ｗ相の駆動電流の値にも同じ所定倍率を乗じて、高いレベルＣ（Ｈ）のＷ相の駆動電流値を求める。そして、倍増させた各相の高いレベルＣ（Ｈ）の駆動電流が各相のコイルに印加される。これによりロータ６０が理想の姿勢に強く引き寄せられる。理想のロータ角度は、レベルの高低によって変わらない。低いレベルＣ（Ｌ）の駆動電流に対する高いレベルＣ（Ｈ）の駆動電流の比である所定倍率は、例えば１．５～４．０の範囲内である。ただし上述のとおり、高いレベルＣ（Ｈ）の駆動電流が磁気飽和を生じさせないことが望ましい。マイクロトルクアップは、所定の第２時間だけ継続される。所定の第２時間は、たとえば５～１５ｍｓｅｃの範囲内である。

【0065】

マイクロトルクアップの開始から所定の第２時間経過すると、ロータ６０はある程度動きが落ち着く。その後、終了ステップｎ（Ｅ）に対応する励磁パターンによる低いレベルの駆動電流の印加に切り替わる。低いレベルの駆動電流が印加されている間にロータ６０は完全に停止する。この間のロータ６０の回転はわずかであって、ロータ６０はほぼ理想の角度で停止する。低いレベルの駆動電流の印加は、所定の第３時間だけ継続される。所定の第３時間は、たとえば５～１５ｍｓｅｃの範囲内である。ロータ６０の完全な停止を待つ間は、大きな力は必要がないので、低レベルの駆動電流で足りる。低レベルに切り替えることによって電力消費の抑制に役立つ。

【0066】

停止時処理の最後に脱調検出の処理も行われる。磁気センサ１１９を用いて計測された実際のロータ角度が、終了ステップｎ（Ｅ）に対応する励磁パターンＲ（Ｅ）で狙った理想のロータ角度と大きくずれている場合には、脱調したと判定される。ロータ角度のずれが小さければ、正常に同調しているのでそのまま動作が継続される。

【0067】

なお、ここでは、マイクロトルクアップの後に印加される駆動電流のレベルが回転中と同じである例を示したが、回転中よりも高くてもよいし、低くてもよい。少なくとも、マイクロトルクアップの後に印加される駆動電流のレベルは、マイクロトルクアップにおけるレベルよりも低く、待機電流のレベルよりも高い。

【0068】

所定の第３時間だけ低いレベルによる駆動電流の印加を継続して、さらに脱調検出も終えると、待機中処理に移る。待機中処理では、上述したように極小さな待機電流がステッピングモータに印加される。つまり、ロータ６０が停止している間は、ほとんど電力を消費しない。

【0069】

図１２は、電動弁制御装置２００の機能ブロック図である。
電動弁制御装置２００の各構成要素は、回路基板１１８上における制御回路（マイクロコンピュータ）、メモリやストレージといった記憶装置、それらを連結する有線または無線の通信線を含むハードウェア（制御回路）と、記憶装置に格納され、演算器に処理命令を供給するソフトウェアによって実現される。コンピュータプログラムは、デバイスドライバおよびアプリケーションプログラム、また、これらのプログラムに共通機能を提供するライブラリによって構成されてもよい。以下に説明する各ブロックは、ハードウェア単位の構成ではなく、機能単位のブロックを示している。

【0070】

電動弁制御装置２００は、データ処理部２０２、通信部２０４、基準情報記憶部２０６およびロータインタフェース部２０８を含む。
通信部２０４は、接続端子８１を介して外部装置に対するインタフェースとして機能する。ロータインタフェース部２０８は、磁気センサ１１９およびコイルユニット７５に対するインタフェースとして機能する。基準情報記憶部２０６は、原点情報（基準情報）を記憶する。基準情報記憶部２０６は不揮発性メモリに構成される記憶領域である。データ処理部２０２は、基準情報および通信部２０４、ロータインタフェース部２０８から取得された各種データに基づいて各種処理を実行する。データ処理部２０２は、通信部２０４、ロータインタフェース部２０８および基準情報記憶部２０６のインタフェースとしても機能する。

【0071】

通信部２０４は、外部装置からデータおよびコマンドを受信する受信部２１０と、外部装置にデータを送信する送信部２１２を含む。

【0072】

ロータインタフェース部２０８は、回転指示部２１４および回転検出部２１６を含む。回転指示部２１４は、Ｕ相コイル７３ａ、Ｖ相コイル７３ｂおよびＷ相コイル７３ｃそれぞれに駆動電流を出力する。回転検出部２１６は、磁気センサ１１９から受けた電流のパルスからデューティー比（角度値）を読み取る。

【0073】

データ処理部２０２は、回転制御部２１８と脱調検出部２２０を含む。回転制御部２１８は、原点情報及び外部装置から受信したコマンドに基づいて回転指示部２１４を制御する。脱調検出部２２０は、脱調検出の処理を行う。

【0074】

図１３は、電動弁制御装置２００の処理過程を示すフローチャートである。
受信部２１０が、外部装置から移動コマンド（最終ステップｎ（Ｅ）を含む。）を受信すると（Ｓ１０）、回転制御部２１８は、移動コマンドに従って回転方向と回転速度を決める。最終ステップｎ（Ｅ）は、ロータを停止させるときのステップであるので、停止ステップ、目標ステップあるいは移動先ステップと捉えてもよい。

【0075】

回転制御部２１８は、開始ステップｎ（Ｓ）を特定する（Ｓ１２）。開始ステップｎ（Ｓ）は、たとえば前回の移動コマンドにおける最終ステップｎ（Ｅ）である。回転制御部２１８は、ステップｎと励磁パターンの対応関係に従って、開始ステップｎ（Ｓ）に対応する励磁パターンＲ（Ｓ）を特定する（Ｓ１４）。回転制御部２１８は、励磁パターンＲ（Ｓ）で定まる各相の駆動電流の値を回転指示部２１４に伝え、回転指示部２１４は、各相のコイルにそれらの駆動電流を印加する。このときの駆動電流は、回転中に印加される駆動電流と同じく低いレベルＣ（Ｌ）である（Ｓ１６）。所定の第１時間が経過するまでこの状態を維持する。ここで示したＳ１０～Ｓ１６の処理が、始動時処理（図１１参照）に相当する。

【0076】

所定の第１時間が経過すると、回転制御部２１８は、所定の回転速度に従って、次のステップｎ（ｉ）に進めるタイミングを待つ（Ｓ１８）。次のステップｎ（ｉ）に進めるタイミングに至ると、回転制御部２１８は、終了ステップｎ（Ｅ）へ向かう次のステップｎ（ｉ）を特定する（Ｓ２０）。回転制御部２１８は、ステップｎと励磁パターンの対応関係に従って、次のステップｎ（ｉ）に対応する励磁パターンＲ（ｉ）を特定する（Ｓ２２）。回転制御部２１８は、次のステップｎ（ｉ）が終了ステップｎ（Ｅ）であるか否かを判定する（Ｓ２４）。次のステップｎ（ｉ）が終了ステップｎ（Ｅ）ではないと判定した場合には、回転制御部２１８は、励磁パターンＲ（ｉ）で定まる各相の駆動電流の値を回転指示部２１４に伝え、回転指示部２１４は、各相のコイルにそれらの駆動電流を印加する。このときの駆動電流は、低いレベルＣ（Ｌ）である。そして、Ｓ１８に戻って上述した処理を繰り返す。

【0077】

一方、次のステップｎ（ｉ）が終了ステップｎ（Ｅ）であると判定した場合には、回転制御部２１８は、終了ステップｎ（Ｅ）に対応する励磁パターンＲ（Ｅ）で定められている各相の駆動電流の値に、所定倍率（１より大きい）を乗じて、停止前に印加される高いレベルＣ（Ｈ）の駆動電流値を求める。そして、回転制御部２１８は、回転指示部２１４に、各相について高いレベルＣ（Ｈ）の駆動電流値を伝え、回転指示部２１４は、これに応じて各相のコイルに高いレベルＣ（Ｈ）の駆動電流を印加する。つまり、各相の駆動電流が低いレベルＣ（Ｌ）から高いレベルＣ（Ｈ）に切り替わる（Ｓ２６）。低いレベルの駆動電流値に共通の所定倍率が乗じられるので、高いレベルＣ（Ｈ）では低レベルの各相の駆動電流の比率と同じ比率を保つ。

【0078】

高いレベルＣ（Ｈ）の印加状態が、所定の第２時間だけ維持される。高いレベルＣ（Ｈ）に切り替わってから所定の第２時間が経過すると、回転制御部２１８は、終了ステップｎ（Ｅ）に対応する励磁パターンＲ（Ｅ）で定まる各相の駆動電流の値を回転指示部２１４に伝え、回転指示部２１４は、各相のコイルにこれらの駆動電流を印加する。これにより、各相における駆動電流の比率を保ったまま、各相とも高いレベルＣ（Ｈ）の駆動電流から低いレベルＣ（Ｌ）の駆動電流に切り替わる（Ｓ２８）。低いレベルＣ（Ｌ）の印加状態が、所定の第３時間だけ維持される。

【0079】

低いレベルＣ（Ｌ）に切り替わってから所定の第３時間が経過すると、脱調検出部２２０は、脱調検出の処理を行う（Ｓ３０）。脱調検出の処理では、磁気センサ１１９を用いて計測された実際のロータ角度が、終了ステップｎ（Ｅ）の励磁パターンＲ（Ｅ）で狙った理想のロータ角度と大きくずれている場合に、脱調したと判定される。脱調判定の基準は、ロータ角度のずれで定義してもよいし、ステップ数の差分で定義してもよい。ステップ数の差分は、ロータ角度のずれに基づいて一意に定まる。脱調した場合には、外部装置へ脱調エラーが通知される。脱調していなければ、回転制御部２１８は、回転指示部２１４に、各相について待機電流値を伝え、回転指示部２１４は、各相のコイルに待機電流を印加する（Ｓ３２）。これにより、待機中処理（図１１参照）に移行する。なお、上述したＳ２６～Ｓ３２の処理が、停止時処理（図１１参照）に相当する。

【0080】

［変形例］
図１４（Ａ）と図１４（Ｂ）は、変形例におけるステップとロータ角度の関係を示す図である。
図１４（Ａ）に示すように、終了ステップｎ（Ｅ）の１回前のステップｎ（Ｅ－１）からマイクロトルクアップを開始してもよい。あるいは、終了ステップｎ（Ｅ）の複数回前のステップｎ（ｉ）からマイクロトルクアップを開始してもよい。このように、終了ステップの手前からマイクロトルクアップを開始して終了ステップｎ（Ｅ）までマイクロトルクアップを行えば、ロータ６０を理想の姿勢に強く引き寄せる期間が長くなるので、より確実に実際のロータ角度を理想のロータ角度に近づけることができる。

【0081】

図１４（Ｂ）に示すように、終了ステップｎ（Ｅ）の１回前のステップｎ（Ｅ－１）でマイクロトルクアップを行い、終了ステップｎ（Ｅ）でマイクロトルクアップを行わないようにしてもよい。あるいは、終了ステップｎ（Ｅ）の複数回前のステップｎ（ｉ）でマイクロトルクアップを開始し、終了ステップｎ（Ｅ）の手前でマイクロトルクアップを終えるようにしてもよい。終了ステップｎ（Ｅ）の手前で実際のロータ角度を理想のロータ角度に近づけておけば、終了ステップｎ（Ｅ）でマイクロトルクアップを行わなくても、理想のロータ角度に近い姿勢でロータ６０を停止させることが可能である。

【0082】

このように、終了ステップｎ（Ｅ）に近い範囲内でマイクロトルクアップを行うことによっても、理想のロータ角度に近い姿勢でロータ６０を停止させることができる。図１０（Ｂ）で説明した回転中のステップの遅れ数（図１０（Ｂ）の例では、３）よりも小さいステップ数だけ終了ステップｎ（Ｅ）の手前でマイクロトルクアップを行えば、停止時の実際のロータ角度を理想のロータ角度にある程度近づけることができる。たとえば、終了ステップｎ（Ｅ）の２つ手前のステップｎ（Ｅ－２）でマイクロトルクアップを行えば、ステップｎ（Ｅ－２）における理想のロータ角度に合わせられるので、図１０（Ｂ）に示したようにマイクロトルクアップを行わない場合の終了ステップｎ（Ｅ）の実際のロータ角度よりも理想のロータ角度に近づく。

【0083】

また、脱調と判定されない程度にステップのずれを抑えられればよいとすれば、脱調と判定されるときのステップ数の差分より小さい回数だけ終了ステップｎ（Ｅ）より手前でマイクロトルクアップを行えば足りる。たとえば、終了ステップｎ（Ｅ）の３つ前のステップｎ（Ｅ－３）でマイクロトルクアップを行えば、ステップｎ（Ｅ－３）における理想のロータ角度に合わせられるので、ロータ停止時におけるステップ遅れ数は３以下となる。脱調判定の仕様が、ロータ６０が停止したときの実際のロータ角度と、終了ステップｎ（Ｅ）の理想のロータ角度とのずれに相当するステップ数の差分が４以上のときに脱調と判定するようになっているとすれば、脱調と判定されずに済むことになる。

【0084】

このように、終了ステップｎ（Ｅ）の手前のステップから終了ステップｎ（Ｅ）までの所定範囲内のいずれかのステップで、少なくとも１回マイクロトルクアップを行うことで、電力消費を抑えてロータ停止の精度を高めるという効果が奏される。

【0085】

上記実施形態では、磁気センサ１１９をセンサマグネット１０６と軸線方向に対向させる構成を例示した（図１参照）。変形例においては、センサマグネットの側方（径方向外側）に磁気センサを配置してもよい。すなわち、両者を径方向に対向させてもよい。センサマグネットの外周面に着磁してもよい。その極数については、例えば弁本体２極とするなど適宜設定できる。

【0086】

上記実施形態では、ロータマグネット１０４とセンサマグネット１０６とが軸線方向に離隔する構成を例示した。変形例においては、ロータマグネットとセンサマグネットとを一体に構成してもよい。マグネット部成形工程において、ロータマグネット部とセンサマグネット部とを一体成形してもよい。その場合、磁気センサが磁束を確実に検出できるよう、センサマグネットの面積（外径）を大きくしてもよい。センサマグネットがロータコアの外周にはみ出すことになるため、センサマグネットとロータマグネットを射出成形しやすくなる。

【0087】

各実施形態では、ステータのコアとして積層コア（積層磁心）を例示した。変形例においては、圧粉コアその他のコアを採用してもよい。圧粉コアは、「圧粉磁心」とも呼ばれ、軟磁性材料を粉末にし、非導電性の樹脂等でコーティングした紛体と、樹脂バインダとを混練し、圧縮成型・加熱することで得られる。

【0088】

各実施形態では、回路基板の下面に駆動回路、制御回路、通信回路および電源回路が実装される構成を例示したが、実装される回路については適宜変更できる。例えば、駆動回路および電源回路を実装する一方、制御回路を電動弁の外部に設置してもよい。また、各回路を回路基板の上面に実装してもよい。

【0089】

各実施形態では、モータユニットとして、ＰＭ型ステッピングモータを採用したが、ハイブリッド型ステッピングモータを採用してもよい。また、上記実施形態では、モータユニットを三相モータとしたが、二相，四相、五相などその他のモータとしてもよい。ステータにおける電磁コイルの数も３つや６つに限らず、モータの相数に合わせて適宜設定してよい。

【0090】

各実施形態の電動弁は、冷媒として代替フロン（ＨＦＣ－１３４ａ）など使用する冷凍サイクルに好適に適用されるが、二酸化炭素のように作動圧力が高い冷媒を用いる冷凍サイクルに適用することも可能である。その場合には、冷凍サイクルに凝縮器に代わってガスクーラなどの外部熱交換器が配置される。

【0091】

各実施形態では、上記電動弁を膨張弁として構成したが、膨張機能を有しない開閉弁や流量制御弁として構成してもよい。

【0092】

各実施形態では、上記電動弁を自動車用空調装置の冷凍サイクルに適用する例を示したが、車両用に限らず電動膨張弁を搭載する空調装置に適用可能である。また、冷媒以外の流体の流れを制御する電動弁として構成することもできる。

【0093】

本実施形態における１は電気自動車に限らず、各種の自動車に応用可能である。

【0094】

センサマグネット１０６を両面４極着磁（片面弁本体２極の両面着磁）としてもよい。上面と下面で磁極の極性を反転させることで磁束を強化できる。この場合、ロータ６０が閉弁方向に変位してセンサマグネット１０６と磁気センサ１１９との距離が大きくなっても、磁気センサ１１９の感度を良好に維持できる。

【符号の説明】

【0095】

１ 電動弁、２ 弁本体、３ モータユニット、５ ボディ、６ 第１ボディ、８ 第２ボディ、１０ 雄ねじ、１２ シール収容部、１４ シールリング、１６ 凹状嵌合部、１８ シール収容部、２０ シールリング、２２ 弁孔、２４ 弁座、２６ 入口ポート、２８ 出口ポート、３０ 弁室、３２ 作動ロッド、３４ 弁体、３６ ガイド部材、３８ 雄ねじ、４０ 大径部、４２ ばね受け、４４ ばね受け、４６ スプリング、５２ 係止部、６０ ロータ、６２ 回転軸、６４ ステータ、６６ キャン、７０ 積層コア、７３ コイル、７３ａ Ｕ相コイル、７３ｂ Ｖ相コイル、７３ｃ Ｗ相コイル、７４ ボビン、７５ コイルユニット、７６ ケース、７７ 蓋体、７８ ステータユニット、７９ コネクタ部、８０ シール収容部、８１ 接続端子、８２ シールリング、９０ ストッパ、１０２ ロータコア、１０４ ロータマグネット、１０６ センサマグネット、１０８ 雌ねじ、１０９ ねじ送り機構、１１０ 縮径部、１１２ 底部、１１４ ストッパ、１１６ スプリング、１１７ 端子、１１８ 回路基板、１１９ 磁気センサ、１２０ スロット、１２２ 突極、１２４ スリット、１４０ 環状溝、１４４ 環状溝、２００ 電動弁制御装置、２０２ データ処理部、２０４ 通信部、２０６ 基準情報記憶部、２０８ ロータインタフェース部、２１０ 受信部、２１２ 送信部、２１４ 回転指示部、２１６ 回転検出部、２１８ 回転制御部、２２０ 脱調検出部

【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】