相位检出装置及其方法,电机驱动控制装置,电机装置的制造方法
相位检出装置及其方法,电机驱动控制装置,电机装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及例如无刷DC(直流）电机等的检出转子相位的相位检出装置，相位检 出方法，具备该相位检出装置的电机驱动控制装置，W及具备该相位检出装置的电机装置。
【背景技术】
[0002] 在无刷DC电机的停止控制等、控制电机的转动位置时，必须检出转子的转动角 度。在旋转式编码器的方式中，一般将旋转式编码器连接到旋转轴上，输出具有对应旋转角 度而变化的1/4周期的相位差的2相脉冲信号，检出其边缘，且从2相的高/低状态检出相 对旋转角度。
[0003] 在专利文献1中，公开了电机驱动控制装置，W进行多个相位检出为目的，根据具 有与电机的转子的转动位置所对应的信号电平的多个传感器信号，产生相位信息信号，对 电机进行驱动控制。在专利文献1中，公开W下构成，将多个传感器信号与所设定的多个阔 值电平作比较，检出相位，输出显示检出相位的第1相位信息信号，将多个传感器信号相互 比较检出相位，输出显示检出的相位的第2相位信息信号。再有，将检出的相位分为所设定 的多个相位区间，在所设定的多个相位区间中选择多个传感器信号中的一个，检出所选择 的传感器信号的电平达到与转子的所设定相位对应的所设定的阔值电平。
[0004] 但是，在W往的旋转式编码器方式的控制中，一般是由外周部上等间距设置成为 光学窗的缝隙的圆盘和W圆盘的缝隙间距的1/4间隔配置的2个光斩波器组成的结构，因 此必须高额追加部件。
[0005] 在专利文献1中，当传感器信号有相位错开时，会使理想的传感器信号产生相位 误差。例如外设传感器场合，在电机的制造过程中，微小的安装错位都会引起相位错开， 在W往的电机控制技术中，该传感器信号的相位错开会产生直接成为检出相位的误差的问 题。
[0006][专利文献U
[0007] 日本特开2013-099023号公报
【发明内容】
[000引本发明的目的在于，与W往的技术相比，提供一种抑制追加成本、提高旋转相位的 检出精度的相位检出装置。
[0009] 本发明设及的相位检出装置系W下相位检出装置，电机转子具有多个线圈，多个 传感器信号分别具有与上述电机转子的转动位置对应的信号电平，根据上述多个传感器信 号，产生相位信息信号输出，其特征在于，上述相位检出装置包括：
[0010] 交点相位检出手段，将上述多个传感器信号或对该多个传感器信号进行所设定的 信号处理之后的多个传感器处理信号之中的各1对信号进行相互比较，生成分别表示上述 各1对信号的交点相位的交点相位检出信号输出；
[0011] 交点电平检出手段，检出作为上述各交点的信号电平的各交点电平，生成表示上 述检出的各交点电平的多个交点电平信号输出；
[0012] 信号选择手段，从上述多个传感器信号或上述多个传感器处理信号中选择1个选 择信号；
[0013] 相位检出手段，检出由上述信号选择手段选择的选择信号的信号电平达到与上述 转子的所设定的相位对应的阔值电平，输出表示与检出该达到的阔值电平对应的相位的相 位信息信号；W及
[0014] 阔值电平补正手段，根据上述多个交点电平信号，补正上述阔值电平。
[0015] 下面，说明本发明的效果：
[0016] 根据本发明设及的相位检出装置，与W往技术相比，可W抑制追加成本，提高旋转 相位的检出精度。
【附图说明】
[0017] 图1是显示本发明的实施形态1所设及的相位检出装置1的构成，同时显示电机 MlW及传感器电路2的方框图。
[001引图2是显示图1的交点相位检出电路10中的各传感器信号U1、V1、化的比较结果 的交点相位检出信号UV、VW、WU的表。
[0019] 图3是显示图1的信号选择电路20的信号选择条件的表。
[0020] 图4是显示图1的相位检出装置1的动作状态的各信号的时间图。
[0021] 图5是显示图1的信号选择电路20的选择信号X的电角度和振幅比例之间的关 系的表。
[0022] 图6是安装图1的传感器S1~S3的电机Ml的平面图。
[0023] 图7是显示由图6的传感器S3检出的相位误差的图形。
[0024] 图8是显示相对图7的传感器信号W1，补正0点的阔值的相位检出装置1的动作 的图形。
[0025] 图9是显示本发明的实施形态1的变形例所设及的相位检出装置la的构成，同时 显示电机MlW及传感器电路2的方框图。
[0026] 图10是显示图9的交点电平偏压电压生成电路70和相位检出电路30a的构成的 方框图。
[0027] 图11是显示图9的相位检出装置la的动作的图形。
[002引图12是显示本发明的实施形态2所设及的电机装置的构成的方框图。
[0029] 图13是显示图12的电机驱动部110的构成的方框图。
[0030] 图14是显示图13的电机驱动部110的动作的各信号的时间图。
[0031] 图15是显示本发明的实施形态2的变形例1所设及的电机装置的构成的方框图。
[0032] 图16是显示本发明的实施形态2的变形例2所设及的电机装置的构成的方框图。
[0033] 图17是显示本发明的实施形态3所设及的相位检出装置化的构成，同时显示电 机MlW及传感器电路化的方框图。
[0034] 图18是显示本发明的变形例所设及的相位检出装置Ic的构成，同时显示电机Ml W及传感器电路2的方框图。
[0035] 图19A和图19B是显示本发明的变形例所设及的阔值电平补正电路60的动作的 图形。
【具体实施方式】
[0036] 下面，一边参照附图一边详细说明用于实施本发明的最佳形态，在W下实施形态 中，虽然对构成要素，种类，组合，形状，相对配置等作了各种限定，但是，该些仅仅是例举， 本发明并不局限于此。
[0037] 实施形态1
[003引图1是显示本发明的实施形态1所设及的相位检出装置1的构成，同时显示电机MlW及传感器电路2的方框图。图1中相位检出装置1由交点相位检出电路10、信号选择 电路20、相位检出电路30、信号合成电路40、交点电平检出电路50和阔值电平补正电路60 构成。交点相位检出电路10具备3个比较器11、12、13。信号选择电路20具备逻辑电路 21和开关SW1。相位检出电路30具备多个N个比较器31-1~31-N和（化2)个可变电压 源 32-1 ~32-N、33、：M。
[0039] 图1中电机Ml是由例如无刷DC电机构成，传感器电路2设在电机Ml的转子周围。 传感器电路2具备传感器S1~S3,由各传感器S1~S3分别检出设定一定的电角度（例 如120° )间隔的电机Ml的U相、V相、W相的旋转角。传感器S1~S3是由例如霍尔元件 构成的磁性传感器，检出根据电机Ml的旋转而变化的磁通量密度。传感器电路2将传感器 S1~S3的检出结果的传感器信号U1、VI、化输出至相位检出装置1的交点相位检出电路 10、信号选择电路20W及交点电平检出电路50。在交点相位检出电路10中，比较器11将 传感器信号U1的信号电平和传感器信号VI做比较，产生表示传感器信号U1、VI的交点相 位（时刻）的交点相位检出信号UV。与比较器11 一样，比较器12将传感器信号V1、W1做 比较，生成表示传感器信号VI、化的交点相位的交点相位检出信号VW，比较器13将传感器 信号W1、U1做比较，产生表示传感器信号W1、U1的交点相位的交点相位检出信号WU。
[0040] 图2是显示图1的交点相位检出电路10中的各传感器信号U1、VI、化的比较结 果的交点相位检出信号UV、VW、WU的表。如图2中所示，图1的比较器11当传感器信号U1 的电平在传感器信号VI的电平W上时，产生具有高电平化i)的交点相位检出信号UV。另 一方面，比较器11当传感器信号U1的电平不足传感器信号VI的电平时，产生具有低电平 (Low)的交点相位检出信号UV。图1的比较器12、13也与比较器11 一样，分别产生根据图 2中的2个值的交点相位检出信号VW、WU。该样，交点相位检出电路10将传感器信号U1、 VI、化中的各1对的信号相互做比较，生成分别表示上述各1对信号的交点相位的交点相 位检出信号UV、VW、WU。交点相位检出电路10的比较器11~13分别将交点相位检出信号 UV、VW、WU输出至信号选择电路20、交点电平检出电路50化及信号合成电路40。
[0041] 图3是显示图1的信号选择电路20的信号选择条件的表。在图1的信号选择电 路20中，传感器信号U1、VI、化分别输入至开关SW1的端子a、b、C，逻辑电路21根据交点 相位检出信号UV、VW、WU控制切换开关SW1的端子a、b、C。根据图3中所示的交点相位检 出信号UV、VW、WU的输入条件，图1的信号选择电路20将从传感器信号U1、VI、化中任意 选出的一个选择信号X输出至相位检出电路30。
[0042] 图1的交点电平检出电路50在交点相位检出信号UV上升或者下降的时刻，检出 传感器信号U1或者传感器信号VI的信号电平，生成属于传感器信号U1、VI的交点的信号 电平的交点电平信号Y。交点电平检出电路50在交点相位检出信号VW上升或者下降的时 亥IJ，检出传感器信号VI或者传感器信号化的信号电平，生成属于传感器信号VI、化的交点 的信号电平的交点电平信号Y，交点电平检出电路50在交点相位检出信号WU上升或下降的 时刻，检出传感器信号化或者传感器信号U1的信号电平，生成传感器信号W1、U1的交点电 平的交点电平信号Y。交点电平检出电路50将各交点电平的交点电平信号Y输出至阔值电 平补正电路60。阔值电平补正电路60根据交点电平信号Y控制相位检出电路30的可变电 压源32-1~32-N的各电压。
[0043] 在图1的相位检出电路30中， 可变电压源33产生选择信号X的相邻2个交点中 较高信号电平的交点A的所设定电压BiasA。可变电压源34产生选择信号X的相邻2个交 点中较低信号电平的交点B的所设定电压BiasB。可变电压源32-1~32-N在可变电压源 33、34间串联连接插入，分别由产生的电压生成多个阔值电平。比较器31-n(n= 1，2,…， 脚将选择信号X与可变电压源32-n的阔值电平做比较，输出选择信号X在阔值电平W上时 的高电平的二进制信号。另一方面，比较器31-n当选择信号X不足可变电压源32-n的阔 值电平时，输出低电平的二进制信号。相位检出电路30将全部的比较器31-1~31-N的比 较结果的各二进制信号作为电机Ml旋转所设定角度后得到的相位信息信号PhC输出至信 号合成电路40。该样，相位检出电路30通过比较器31-1~31-N检出选择信号X的信号电 平到达电机Ml的转子的所设定相位所对应的阔值电平。然后相位检出电路30将表示检出 该到达后的阔值电平所对应的相位的相位信息信号PhC输出至信号合成电路40。
[0044] 下面，信号合成电路40通过将相位信息信号PhC和交点相位检出信号UV、VW、WU 取得例如排他性的逻辑或，合成切换信号，输出合成后的相位信息的相位信息信号Phsyn。
[0045] 在如上构成的相位检出装置1中，如下所示，可W根据传感器S1~S3的传感器信 号U1、VI、化检出电机Ml的转子的相位信息。
[0046] 图4是显示图1的相位检出装置1的动作状态的各信号的时间图。在图4中，将 传感器S1、S2、S3的传感器信号U1、V1、化W正弦波（取而代之，也可W是实质上和正弦波 一样的基准波形）表示，传感器S1~S3的U相、V相、W相W电角度120°的间隔设定。
[0047] 如果采用交点相位检出电路10,交点相位检出信号UV、VW、WU作为如图2中所示 的传感器信号U1、VI、化的相互比较的结果得出。下面，信号选择电路20根据图3的输入 条件，从各传感器信号U1、VI、化的交点间的每个相位区间的传感器信号U1、VI、化中任选 1个，得到选择信号X。该样所得到的选择信号X连结，形成图4下段的粗线所表示的时间 连续的信号。选择信号X理论上如图3中所示，由W下构成：
[0048] (1)传感器信号化的正弦波相位150°~210°的60。区间的期间T1、
[0049] (2)传感器信号VI的正弦波相位-30°~30。的60。区间的期间T2、
[0化日](3)传感器信号U1的正弦波相位150°~210°的60。区间的期间T3、
[0化1] (4)传感器信号化的正弦波相位-30°~30。的60。区间的期间T4、
[0化2] (5)传感器信号VI的正弦波相位150°~210°的60。区间的期间T5、
[0化3] (6)传感器信号U1的正弦波相位-30°~30。的60。区间的期间T6。
[0054] 该些各60。区间相比正弦波相位30°~90°、正弦波相位90。~150°、正弦波 相位210°~270°W及正弦波相位270°~310°的60。区间线性度高。在图4中，相对 选择信号X标示的水平箭头表示上述所设定的阔值电平，相位检出装置1检出选择信号X 达到所设定阔值电平，切换相位信息信号化syn的二进制。
[0055]图5是显示图1的信号选择电路20的选择信号X的电角度和振幅比例之间的关 系的表。例如，当相位检出电路30将选择信号X的电角度-30°到30°之间每7. 5°进行 8等分的时候，振幅和电角度的关系如图5中所示。但是，使选择的各传感器信号U1、V1、化 的振幅中屯、电平为0 (零交叉电平），使电角度90°的振幅为1，将振幅比例标准化。相位检 出电路30通过相对图5中的选择信号X的正弦波振幅的各振幅比例，决定所设定的各阔值 电平。电角度-30°、30°可W由交点相位检出信号UV、VW、WU检出，因此，与其对应的阔值 电平不一定必要。
[0化6] 如上所述构成的相位检出装置1可W根据传感器S1~S3的传感器信号U1、VI、 化检出电机Ml的相位。在此，如W下详述，传感器信号S1~S3相对电机Ml有安装误差， 但相位检出装置1采用阔值电平补正电路60对安装误差进行补正，可W检出电机Ml的相 位。
[0化7] 图6是安装图1的传感器S1~S3的电机Ml的平面图。在图6中，电机Ml是8 极内转子，在电机Ml的一周旋转中8极的转子磁极切换。电角度相对N/S的2极的通道环 绕1周，电角度360°相当于电机角90°。传感器S1~S3分别W电角度120°的间隔配置 很理想，但是，其可W对应电机角30°，从如图6的传感器S3那样理想位置，错开安装相位 误差a配置。例如，安装于直径20mm的电机Ml的转子外周正下方场合，要求电角度rW 内的相位误差时，电角度360°的周长20 31/4mm= 15. 7mm，必要的安装精度成为与电角度 1°相当的周长43. 6ym。
[0化引图7是显示由图6的传感器S3检出的相位误差的图形。如图7中所示，将相对传 感器信号U1、V1、化的相位0的信号电平与比较器31-n(n=l，2,…，脚的零交叉电平 的阔值做比较，由此相位信息信号化syn中的零交叉点的相位被检出。另一方面，交点A的 相位由图1的交点检出信号WU检出，反映为合成后的相位信息的相位信息信号化syn。理 想的传感器信号Wi是根据图6的配置，将传感器信号U1只移动相位差120°后的信号。传 感器S3的传感器信号化由于传感器S3具有安装相位误差a，比理想的传感器信号Wi仅 仅前进相位a。传感器信号U1、化的交点A和传感器信号U1与理想的传感器信号Wi的 交点Ai不一致，传感器VI、化的交点B和传感器信号VI与理想的传感器信号Wi的交点 Bi不一致。在此，在传感器信号化的零交叉点，传感器S3的安装相位差a直接形成相位 信息信号化syn的检出相位误差a。另一方面，相点A由于和传感器信号U1与理想的传感 器信号Wi的交点Ai的信号电平不同，检出的相位误差减少。本实施形态的场合，理想的正 弦波中的交点Ai位于电角度30°，所W，相位信息信号化syn具有交点A中检出相位误差 a/2。传感器信号Wr表示具有安装相位误差（-a)的场合，比理想的传感器信号Wi仅仅 延迟相位曰。
[0059] 图8是显示相对图7的传感器信号化补正零交叉点的阔值的相位检出装置1的 动作的图形。在图8中，各传感器信号U1、W1、VI和图7-样。图1的阔值电平补正电路 60通过控制W交点电平信号Y为基础的相位检出电路30的可变电压源32-1~32-N的各 电压，对各阔值电平进行补正。在图8中，阔值电平补正电路60对可变电压源32-n的零交 叉电平的阔值进行补正，产生相对传感器信号化的零交叉点的补正电平L0。在此，图8的 零交叉点的补正电平L0由交点A、B的信号电平的中间值即中点算出。通过图1的相位检 出电路30将传感器信号化与零交叉点的补正电平LO做比较，传感器信号化的零交叉点 中的检出相位的误差与交点A中的检出相位误差同程度得到改善。例如当只前进安装相位 误差a=5°时，传感器信号Wi、Vl分别具有W传感器信号U1为基准的120°和240°的 相位差，因此，交点A检出相位0A和交点B的检出相位0B由下式表示：
[0060][数式1] 闺]sin目A= sin(0A-240。+5。）(1)
[0062] sin(日厂240° +5° ) = sin(日b-120。）（2)
[0063] 根据式（1)化及式（2)，求得检出相位目A=27. 5。，0B=87. 5。，另一方面，理 想的交点A、B分别是电角度30°和电角度90°，因此，交点A、B的检出相位分别只前进误 差2.5°。下面，零交叉点的补正电平L0和零交叉点的检出相位0。按下式给予：
[0064][数式引
[00 化] L0=(sin( 0A-24O。+5。）+sin(日B-240。巧。））/2N-0.0巧8 (3)
[0066] L0 = sin(目〇-240。巧。）（4)
[0067]根据式（3)化及式（4)，求得零交叉点的检出相位9 0 = 57. 17°，另一方面，理想 的传感器信号Wi的零交叉点是电角度60°。由此得出，零交叉点的检出相位只前进误差 2.83°，和交点A中的检出相位误差同程度得W改善。其他的阔值电平也和零交叉点的补 正电平一样可W补正。
[0068] 根据如上所述构成的实施形态1所设及的相位检出装置1，根据分别具有多个线 圈的电机Ml的转子的转动位置所对应的信号电平的多个传感器信号U1、VI、W1，产生并输 出相位信息信号化C、化syn。相位检出装置1由交点相位检出电路10、交点电平检出电路 50、信号选择电路20、相位检出电路30和阔值电平补正电路60构成。交点相位检出电路 10将多个传感器信号U1、VI、化中各1对信号相互比较，生成并输出分别表示上述各1对 信号的交点相位的相位检出信号UV、VW、WU。交点电平检出电路50检出属于上述各交点的 信号电平的各交点电平，生成并输出表示上述检出的各交点电平的多个交点电平信号Y。信 号选择电路20选择上述多个传感器信号U1、VI、化中的1个选择信号X。相位检出电路30 检出由信号选择电路20选择的选择信号X的信号电平到达上述转子的所设定相位所对应 的阔值电平，输出表示检出达到的阔值电平所对应的相位的相位信息信号化C。阔值电平补 正电路60根据交点电平信号Y对上述阔值电平进行补正。
[0069] 根据实施形态1所设及的相位检出装置1，和W往的技术比较，可W抑制追加成本 并提高旋转相位的检出精度。在来自传感器S1~S3的传感器信号U1、VI、化中线性好的 区间，由相位检出电路30将信号电平和多个阔值电平做比较，可W检出电机Ml的转子的相 位信息。根据相位检出装置1，即使传感器信号S1~S3相对电机Ml有安装误差，也可W采 用阔值电平补正电路60，对安装误差进行补正，检出电机Ml的相位。
[0070] 检 出电机Ml的转子的磁性传感器的传感器S1~S3-般使用霍尔元件，转子通 过旋转产生的磁通量密度是正弦波时多。目P，来自磁性传感器的信号也是正弦波时多。但 是，转子旋转时产生固定的磁性传感器上接收到的磁通量密度未必都是如图8中所示的漂 亮的正弦波，有时是歪的正弦波。还有，由于传感的磁通量密度超过磁性传感器的容许值而 引起的磁饱和，磁性传感器输出有时形成接近饱和梯形波输出。与此相反，相位检出装置1 能进行W下检测；各传感器信号相邻的2个交点间的波形在如比其他交点间相位区间倾斜 高的部分（例如正弦波相位±30°区间）那样接近直线的部分，即在实质的直线部分能检 测相位。例如，通过将相位检出装置1放在正弦波或者近似波形的信号的电角度-60°~ 60° ,120°~240°区间内使用，可W高精度地进行多个相位的检出。再有，对于上述波形 的信号，通过由本实施形态所设及的阔值电平补正电路60对阔值电平进行补正，可W提高 相位检出的精度。
[0071] 在图3中，选择信号X形成在各传感器信号U1、V1、化的正弦波的-30°到30。的 区间，或者150°到210°的区间，即使相位区间切换选择后的传感器信号有变化，还是会 形成连续的信号。再有，来自相位检出电路30的相位信息信号化C由于各比较器31-1~ 31-N相邻的比较结果的二进制信号是按顺序切换的，最终的合成信号有可能形成格雷码。 还有，图5中表示得到电角度每7. 5°的相位信息的机构，但本发明并不局限于此，既可W 是例如按电角度每6°的振幅比例分区取得相位信息，也可W是电角度每3°分区，取得电 角度每7. 5°的2. 5倍的相位信息。
[0072] 实施形态1的变形例
[0073] 图9是显示本发明的实施形态1的变形例所设及的相位检出装置la的构成，同时 显示电机MlW及传感器电路2的方框图。图10是显示图9的交点电平偏压电压生成电路 70和相位检出电路30a的构成的方框图。实施形态1的变形例所设及的相位检出装置la 与实施形态1所设及的相位检出装置1相比较，其特征在于，设有交点电平偏压电压生成电 路70和相位检出电路30a，替代可变电压源33, 34、相位检出电路30,再有，设有微调整设定 电路61。关于上述不同点在W下说明。
[0074] 在图9中，交点电平偏压电压生成电路70根据交点电平信号Y，生成交点A、B的信 号电平的电压BiasA、BiasB，作为用于产生上述阔值所必须的2个信号电平供给至相位检 出电路30a。微调整设定电路61根据传感器信号U1、V1、化的高频波成分的观测信息等的 外部信息，将由阔值电平补正电路60得出的演算的演算系数通知到阔值电平补正电路60， 对阔值电平进行微调整。
[0075] 在图10中，交点电平检出电路50由具有逻辑电路54和开关SW2的信号选择电 路51、A/D转换器52和逻辑电路53构成。交点电平偏压电压生成电路70具备D/A转换器 71，72。相位检出电路30a与相位检出电路30相比，取代可变电压源32-1~32-N、33、34， 具备可变电阻35-1~35-(化1)。
[0076] 在图10的信号选择电路51中，图9的传感器信号U1、V1、化分别输入开关SW2的 端子a、b、C，逻辑电路54根据图9的交点相位检出信号UV、VW、WU控制切换开关SW2的端 子a、b、C。信号选择电路51从传感器信号U1、VI、化选择出选择信号X，将选择信号X的 各交点电平的模拟信号输出至A/D转换器52。A/D转换器52将来自信号选择电路51的模 拟信号转换成数字信号输出至逻辑电路53,逻辑电路53存储对应各交点电平的数字信号， 输出至阔值补正电路60。逻辑电路53将存储的数字信号中的选择信号X相邻的2个交点 中较高信号电平的交点A的数字信号输出至D/A转换器71，将较低信号电平的交点B的数 字信号输出至D/A转换器72。
[0077] 在交点电平偏压电压生成电路70中，D/A转换器71将来自逻辑电路53的交点A 的数字信号转换成模拟信号，作为电压BiasA输出至相位检出电路30a。D/A转换器72将 来自逻辑电路53的交点B的数字信号转换成模拟信号，作为电压BiasB输出至相位检出电 路30a。在相位检出电路30a中，可变电阻35-1~35-(化1)相互串联连接，可变电阻35-1 和35-(化1)分别在各自施加的电压BiasA、BiasB间电阻分压。可变电阻35-1~35-(化1) 的各电阻值和图1的可变电压源32-1~32-N-样，分别由阔值电平补正电路60设定。比 较器31-1~31-N的各反转输入端子分别连接可变电阻35-1~35-N，和图1的可变电压源 32-1~32-N-样从各可变电阻35-1~35-N被施加阔值电平的电压。
[007引图11是显示图9的相位检出装置la的动作的图形。图9的实施形态1的变形例 所设及的阔值电平补正电路60和图8的动作相比，如W下详述，在相位检出电路30a产生 交点A的补正电平LA和W它为基础的零交叉点的补正电平LOa。
[0079] 在图11中，图10的阔值电平补正电路60设定可变电阻35-(化1)的电阻值，在相 位检出电路30生成交点A的补正电平LA。相位检出电路30通过将选择信号X和补正电平 LA做比较，检出交点A所对应的相位。在选择信号X的近似线性中正确检出理想的交点Ai 的相位，从交点Ai的信号电平减去交点Ai和交点A的信号电平的差的2倍，从而算出交点 A的补正电平LA。另一方面，零交叉点的补正电平LOa是从理想的零交叉电平减去交点Ai 和交点A的信号电平的差、交点Bi和交点B的信号电平的差而算出的。在图11中，采用相 对理想的交点M、零交叉点、交点Bi的相位30。、60°、90°的检出相位误差A 0A，A 0。， 传感器信号化的检出相位（30°-A0A)，化0°-A0。）和各补正电平LA,LOaW下式给 予：
[0080][数式引
[00川 LA=sin(30。-A0A-24O。+曰）
[0082] =sin(-210° )-2(sin(-210° )-sin(-210° +a)) (5)
[008引[数式句
[0084]LOa=sin化0。-A0 厂240。+曰）
[00化] =〇-kin(-210° )-sin(-210° +a)) -kin(-150° )-sin(-150° +a)) (6)
[0086] 例如，与图8-样，当安装相位误差a=5°时，从式（5)化及式（6)算出各补正电 平LAN0.424:LOa与-0.076。该时，检出相位误差Ae*N〇,〇9。，A0aN〇.64。， 通过各补正电平LA、LOa将相位检出的精度提高到检出精度不满r为止。阔值电平补正 电路60根据理想的传感器信号Wi和作为第1信号的传感器信号U1之间的第1交点Ai的 信号电平与作为第2信号的传感器信号化和第1信号U1之间的第2交点A的信号电平， 对阔值电平进行补正。理想的传感器信号Wi是只从作为第1信号的传感器信号U1移动相 位差120°后的信号。阔值电平补正电路60通过将第2交点A的信号电平仅仅移动式巧） 中第1交点Ai和第2交点A的信号电平差，演算出该第2交点A的补正电平LA。阔值电平 补正电路60将该第2交点A的补正电平LA设定为上述阔值电平。
[0087]W上所述构成的实施形态1的变形例所设及的相位检出装置la,根据交点电平信 号Y，交点电平偏压电压生成电路70生成电压BiasA、BiasB，由此，可W简单将偏压电压供 给至相位检出电路30。还有，根据信号选择电路51、A/D转换器52和逻辑电路53,在交点 电平检出电路50中可W简单检出交点电平。由D/A转换器71、72构成的交点电平偏压电 压生成电路70,可W简单构成将复原交点电平后的偏压电压供给至相位检出电路30的电 路。通过可变电阻35-1~35-(化1)对电压BiasA、BiasB进行分压，生成多个阔值电平，通 过由阔值电平补正电路60设定可变电阻35-1~35-(化1)的各电阻值的构成，可W简单补 正阔值电平。
[00能]实施形态2
[0089] 图12是显示本发明的实施形态2所设及的电机装置的构成的方框图。在图12中， 实施形态2所设及的电机装置由电机Ml、传感器电路2和电机驱动控制装置3构成。电机 驱动控制装置3具备实施形态1所设及的相位检出装置1、电机控制器100和电机驱动部 110。电机控制器100根据相位信息信号化syn，生成PWM信号输出至电机驱动部110。电 机驱动部110根据电机控制器100的PWM信号，使驱动电流选择性流入多个电机线圈，驱动 电机Ml的转子旋转。
[0090] 图13是显示图12的电机驱动部110的构成的方框图。在图13中，电机驱动部 110具备预驱动器80和主驱动器90。将例如用于驱动无刷DC电机的电机Ml的3相线圈 标为U相、V相、W相，各自线圈的一端在电机Ml内Y线连结。因此，主驱动器90由各自线 圈另一端连接到电源侧的高侧开关元件91、93、95和连接到接地侧的低侧开关元件92、94、 96构成。再有，用于驱动各相的开关元件91~96的开关控制信号UH、UL、VH、VL、WH、WL由 前段的预驱动器80输出。
[0091] 在图13中，预驱动器80由驱动相控制器81和3个驱动增幅器82、83、84构成。驱 动相控制器81根据各传感器信号U1、VI、W1，将来自电机控制器100的PWM信号依次选择 性的输出至驱动增幅器82、83、84中的任意一个。驱动增幅器82根据驱动相控制器81的 输出，生成一对控制信号UH、UL，通过控制信号UH控制高侧的开关元件91打开/关闭，通 过控制信号化控制低侧的开关元件92打开/关闭。驱动增幅器83根据驱动相控制器81 的输出，生成一对控制信号VH、VL，通过控制信号VH控制高侧的开关元件93打开/关闭，通 过控制信号化控制低侧的开关元件94打开/关闭。驱动增幅器84根据驱动相控制器81 的输出，生成一对控制信号WH、WU通过控制信号WH控制高侧的开关元件 95打开/关闭， 通过控制信号WL控制低侧的开关元件96打开/关闭。
[009引图14是显示图13的电机驱动部110的动作的各信号的时间图。在图14中，表示 各传感器信号U1、VI、化的信号理论上各相切换的例子，是作为驱动无刷DC电机的方法的 一般驱动方法。图12的电机控制器100根据旋转中电机Ml的尽可能正确的相位信息，控 制上述的PWM信号的适当占空比，将PWM信号输出至电机驱动部110。图13的驱动相控制 器81根据各传感器信号U1、VI、W1，生成表示各传感器信号U1、VI、化的信号电平是否分 别在零交叉电平W上的换向信号皿、HV、HW。驱动相控制器81根据换向信号皿、HV、HW，对 驱动增幅器82、83、84中的一个进行PWM控制，将其他2个驱动增幅器中一个的一对控制 信号设为低电平。驱动相控制器81将残留的一个驱动增幅器的高侧开关元件的控制信号 设为低电平，同时将低侧的开关元件的控制信号设为高电平。由此，驱动相控制器81分为 PWM占空比同期整流的相、只接通低侧开关元件的相、高侧开关元件W及低侧开关元件都断 开的相的某种状态。
[0093] 根据W上构成的实施形态2所设及的电机装置，由于将传感器S1、S2、S3与由例如 无刷DC电机构成的电机Ml的驱动所必须的线圈电流的换向用传感器共通化使用，可W省 略追加的传感器。目P，由于电机驱动控制装置3中采用W往的电机装置所具有的传感器形 成的线圈电流的换向信号，可w实现由相位检出装置1取得多个相位信息。
[0094] 实施形态2的变形例1
[0095] 图15是显示本发明的实施形态2的变形例1所设及的电机装置的构成的方框图。 实施形态2的变形例1所设及的电机装置和实施形态2所设及的电机装置作比较，其特征 是；取代电机驱动控制装置3,具备电机驱动控制装置3a。实施形态2的变形例1所设及的 电机驱动控制装置3a和实施形态2所设及的电机驱动控制装置3作比较，其特征是；取代 传感器信号U1、VI、W1，电机驱动部110根据来自相位检出电路30的相位信息信号PhB动 作。相位信息信号PhB是将传感器信号U1、V1、化分别与零交叉点的补正电平L0比较后的 结果的各二进制信号，输入至电机驱动部110。电机驱动部110和图14 一样的动作，将相位 信息信号PhB取代换向信号皿、HV、HW使用，控制驱动增幅器82、83、84。
[0096] 根据W上构成的实施形态2的变形例1所设及的电机驱动控制装置3a，将传感器 信号U1、VI、化与零交叉点的补正电平L0比较后的结果的相位信息信号PhB在电机驱动 部110中作为线圈电流的换向信号再利用。该样，使线圈电流的换向时刻比原来的零交叉 点更接近理想的电角度设定，可W抑制由相位误差的扩大产生的微小速度的不均。通过采 用来自相位检出电路30的相位信息信号化B，可W省略用于生成传感器信号U1、VI、化的 线圈电流的换向信号皿、HV、HW的电路，可W减少电路面积。
[0097] 实施形态2的变形例2
[009引图16是显示本发明的实施形态2的变形例2所设及的电机装置的构成的方框图。 实施形态2的变形例2所设及的电机装置其特征是将实施形态2所设及的电机装置的相位 检出装置1和电机驱动部110作为半导体集成电路（W下称为半导体LSI)被集成化。电 机驱动部110-般由原来的半导体LSI集成化，且将相位检出电路30做成片状，因此，几乎 没有W往装置的规模增大，且可W形成无光学式编码器的分装置的小型化。
[0099] 作为半导体LSI集成化的例子，不局限于图16的半导体LSI5,可W是例如只将交 点相位检出电路10和相位检出电路30集成化，还可W在图16的构成上电机控制器100再 集成化。图16的电机驱动部110驱动上述驱动相线圈形成发热源，由此也可W仅仅将电机 驱动部110分离而集成化。
[0100] 实施形态3
[0101] 图17是显示本发明的实施形态3所设及的相位检出装置化的构成，同时显示电 机MlW及传感器电路化的方框图。实施形态3所设及的相位检出装置化和实施形态1 所设及的相位检出装置1作比较，其特征是取代交点电平检出电路50,具备交点检出电路 50b，还具备信号调整电路120。上述不同点在下面说明。
[0102] 在图17中，信号调整电路120具备增幅器121、122、123。传感器电路化的传感器 S1、S2、S3产生各自U相、V相、W相的磁通量密度的检出信号化、Vb、师和其逆相信号化、 Vc、Wc，输入至信号调整电路120。信号调整电路120的增幅器121、122、123对分别输入非 反转点输入端子的信号化、Vb、师和输入反转输入端子的信号化、Vc、Wc进行差动增幅，生 成差动增幅结果的传感器信号U1、V1、化。传感器信号U1、V1、化和图1 一样输入到交点相 位检出电路10、信号选择电路20W及交点电平检出电路50。
[010引交点电平检出电路50b和实施形态1 一样，根据各交点检出信号UV、VW、WU的时间 分别检出传感器信号U1、V1、化中2个交点电平，将检出的交点电平信号Y输出至阔值电平 补正电路60。交点电平检出电路5化再根据传感器信号叫、￥1、胖1，检出各传感器信号叫、VI、化的信号电平的峰值，将检出的3个峰值信号化输出至信号调整电路120。信号调整 电路120根据各传感器信号U1、V1、化的峰值信号化，使各传感器信号U1、V1、化的信号振 幅相等，调整各增幅器121~123的增量。
[0104] 根据W上构成的实施形态3所设及的相位检出装置化，通过由信号调整电路120 生成调整来自传感器S1、S2、S3的检出信号后的传感器信号叫、￥1、胖1，可^抑制传感器信 号的变异。传感器S1~S3由于每个元素的变异、一周旋转中偏屯、、磁极的变异等，使输出信 号的振幅发生变异，该变异的信号会使交点检出的误差变大，但通过信号调整电路120可 W减少该个误差。再有，由交点电平检出电路50检出各传感器信号U1、V1、化的振幅，控制 信号调整电路120,该样的构成可W抑制电路规模的扩大。
[010引变形例
[0106] 图18是显示本发明的变形例所设及的相位检出装置Ic的构成，同时显示电机Ml W及传感器电路2的方框图。实施形态1所设及的相位检出装置1具备信号合成电路40， 输出相位信息信号化syn，但不局限于本发明，也可W是例如实施形态1的变形例2所设及 的相位检出装置Ic那样不具备信号合成电路40。相位检出装置Ic将相位信息信号PhC作 为相位信息直接输出到外部。
[0107] 图19是显示本发明的变形例所设及的阔值电平补正电路60的动作的图形。本发 明的各实施形态所设及的相位检出装置l、laUb、lc检出相对3相的传感器信号U1、V1、化 的电机Ml的转动位置，本发明并不局限于此，可W是检出相对多个相的传感器信号的电机 Ml的转动位置。例如图19A中所示，在设定电角度90°间隔的2个传感器信号U1、VI中， 如图19B中所示，生成各传感器信号的逆相信号并叠加。如图19B所示，根据各传感器信号 的交点取得选择信号X，由此和实施形态1 一样可W通过所设定的阔值电平检出相位。该时 的阔值电平也可W根据各交点电平和电角度90°间隔的理想的交点电平，通过阔值电平补 正电路60进行补正。
[010引在图6~图8化及图11中，说明只有传感器S3有安装相位误差的情况的例子，但 本发明并不局限于此，可W是传感器S2也有安装相位误差。当传感器S2、S3分别有安装相 位误差时，通过W传感器S1为基准，设定只离开所设定电角度的理想的传感器信号，可W 与图8W及图11 一样，计算各阔值的补正电平。对于多个相的传感器信号也一样。
[0109] 实施形态1所设及的相位检出装置1由可变电压源33、34产生交点电平的电压 BiasA、BiasB，但本发明并不局限于此，还可W是例如从相位检出装置1的外部供给交点电 平的电压BiasA、BiasB。还有，传感器电路2输出传感器S1~S3的检出结果的传感器信 号叫、￥1、胖1，但本发明并不局限于此。相位检出装置1取代传感器信号叫、￥1、胖1，对于相 对多个传感器信号U1、VI、化进行所设定的信号处理后的多个传感器处理信号，也可W进 行上述动作。其他实施形态中也一样。
[0110] 实施形态1的变形例所设及的相位检出装置la具有微调整设定电路61，但本发明 并不局限于此，也可W没有微调整设定电路61。还可W将从相位检出装置la的外部调整补 正电平的信息通知到阔值电平补正电路60。
[0111] 相位检出电路30如图8W及图11中所示算出补正电平，但本发明并不局限于此， 也可W由其他演算算出。例如，交点A的补正电平LA可W从交点A的信号电平的2倍减去 交点Ai的信号电平计算，交点B的补正电平也一样。零交叉点的补正电平和图8-样，也 可W设定为交点A的补正电平和交点B的补正电平的中间值。
[0112] 图16的半导体LSI5是具备相位检出装置1的电机驱动控制装置集成化的结构， 但本发明并不局限于此。本发明所设及的半导体集成电路装置也可W是具备相位检出装置 1、13、化、1〇的结构。
[0113] 实施形态的总结
[0114] 本发明的第1形态所设及的相位检出装置，电机转子具有多个线圈，多个传感器 信号分别具有与上述电机转子的转动位置对应的信号电平，根据上述多个传感器信号，产 生相位信息信号输出，其特征在于，上述相位检出装置包括：
[0115]交点相位检出手段，将上述多个传感器信号或对该多个传感器信号进行所设定的 信号处理之后的多个传感器处理信号之中的各1对信号进行相互比较，生成分别表示上述 各1对信号的交点相位的交点相位检出信号输出；
[0116]交点电平检出手段，检出作为上述各交点的信号电平的各交点电平，生成表示上 述检出的各交点电平的多个交点电平信号输出；
[0117]信号选择手段，从上述多个传感器信号或上述多个传感器处理信号中选择1个选 择信号；
[01 18]相位检出手段，检出由上述信号选择手段选择的选择信号的信号电平达到与上述 转子的所设定的相位对应的阔值电平，输出表示与检出该达到的阔值电平对应的相位的相 位信息信号；W及
[0119]阔值电平补正手段，根据上述多个交点电平信号，补正上述阔值电平。
[0120] 本发明的第2形态所设及的相位检出装置系在第1形态所设及的相位检出装置 中，其特征在于，上述阔值电平补正手段根据上述各交点之中互相邻接的2个交点的信号 电平的中点，对上述阔值电平进行补正。
[0121] 本发明的第3形态所设及的相位检出装置系在第1形态所设及的相位检出装置 中，其特征在于，上述阔值电平补正手段根据上述多个传感器信号或上述多个传感器处理 信号中的从第1信号仅移动所设定的相位差的信号和该第1信号间的第1交点的信号电 平，W及上述多个传感器信号或上述多个传感器处理信号中的第2信号和上述第1信号间 的第2交点的信号电平，对上述阔值电平进行补正。
[0122] 本发明的第4形态所设及的相位检出装置系在第3形态所设及的相位检出装置 中，其特征在于，上述阔值电平补正手段仅仅W上述多个传感器信号或上述多个传感器处 理信号中的从第1信号仅移动所设定的相位差的信号和该第1信号间的第1交点的信号电 平，W及上述多个传感器信号或上述多个传感器处理信号中的第2信号和上述第1信号间 的第2交点的信号电平之差，使得上述第2交点的信号电平移动，计算该第2交点的补正电 平，通过将该第2交点的补正电平作为上述阔值设定，补正上述阔值。
[0123] 本发明的第5形态所设及的相位检出装置系在第1乃至第4形态所设及的相位检 出装置中，其特征在于，上述多个传感器信号或该多个传感器处理信号的波形是W下波形： 上述各交点中互相邻接的2个交点间的波形实质上为直线。
[0124] 本发明的第6形态所设及的相位检出装置系在第1乃至第5形态所设及的相位 检出装置中，其特征在于，进一步包括交点电平偏压生成手段，其根据上述多个交点电平信 号，生成上述各交点中互相邻接的交点的交点电平，作为用于产生上述阔值电平所必须的2 个信号电平，供给至上述相位检出手段。
[01巧]本发明的第7形态所设及的相位检出装置系在第1乃至第6形态所设及的相位 检出装置中，其特征在于，上述信号选择手段通过在上述各交点中互相邻接的交点间的各 相位区间，从上述多个传感器信号或上述多个传感器处理信号中分别选择1个选择信号连 结，生成选择信号。
[01%] 本发明的第8形态所设及的相位检出装置系在第1乃至第7形态所设及的相位检 出装置中，其特征在于，进一步包括信号调整手段，调整上述多个传感器信号或上述多个传 感器处理信号输出，使得上述多个传感器信号或上述多个传感器处理信号的各信号振幅互 相分别相等。
[0127] 本发明的第9形态所设及的电机驱动控制装置包括相位检出装置，根据来自上述 相位检出装置的相位信息信号对电机进行驱动控制，其特征在于：
[012引上述相位检出装置是权利要求第1~第8形态记载的相位检出装置；
[0129] 上述多个传感器信号或上述相位信息信号用于切换上述电机的线圈电流。
[0130] 本发明的第10形态所设及的电机装置的特征在于，包括：
[0131] 第9形态中记载的电机驱动控制装置；W及
[0132] 由上述电机驱动控制装置控制驱动的电机。
[0133] 本发明的第11形态所设及的相位检出方法，其特征在于，包括W下步骤：
[0134] 将多个传感器信号或多个传感器处理信号之中的各1对信号进行相互比较，生成 分别表示上述各1对信号的交点相位的交点相位检出信号输出；
[0135] 检出作为上述各交点的信号电平的各交点电平，生成表示上述检出的各交点电平 的多个交点电平信号输出；
[0136] 从上述多个传感器信号或上述多个传感器处理信号中选择1个选择信号；
[0137] 检出上述选择信号的信号电平达到与转子的所设定的相位对应的阔值电平，输出 表示与检出该达到的阔值电平对应的相位的相位信息信号；化及
[0138] 根据上述多个交点电平信号，补正上述阔值电平。
[0139] 上面参照上述各实施形态说明了本发明，但本发明并不局限于上述实施形态，合 适地组合或置换各实施形态的构成也包含在本发明中。又，根据本技术领域者的知识合 适地替换各实施形态的组合或处理顺序，或各种设计变更等的变形也可W对各实施形态加 入，加入该种变形的实施形态也属于本发明的保护范围。
【主权项】
1. 一种相位检出装置，电机转子具有多个线圈，多个传感器信号分别具有与上述电机 转子的转动位置对应的信号电平，根据上述多个传感器信号，产生相位信息信号输出，其特 征在于，上述相位检出装置包括： 交点相位检出手段，将上述多个传感器信号或对该多个传感器信号进行所设定的信号 处理之后的多个传感器处理信号之中的各1对信号进行相互比较，生成分别表示上述各1 对信号的交点相位的交点相位检出信号输出； 交点电平检出手段，检出作为上述各交点的信号电平的各交点电平，生成表示上述检 出的各交点电平的多个交点电平信号输出； 信号选择手段，从上述多个传感器信号或上述多个传感器处理信号中选择1个选择信 号； 相位检出手段，检出由上述信号选择手段选择的选择信号的信号电平达到与上述转子 的所设定的相位对应的阈值电平，输出表示与检出该达到的阈值电平对应的相位的相位信 息信号；以及 阈值电平补正手段，根据上述多个交点电平信号，补正上述阈值电平。2. 根据权利要求1中记载的相位检出装置，其特征在于： 上述阈值电平补正手段根据上述各交点之中互相邻接的2个交点的信号电平的中点， 对上述阈值电平进行补正。3. 根据权利要求1中记载的相位检出装置，其特征在于： 上述阈值电平补正手段根据上述多个传感器信号或上述多个传感器处理信号中的从 第1信号仅移动所设定的相位差的信号和该第1信号间的第1交点的信号电平，以及上述 多个传感器信号或上述多个传感器处理信号中的第2信号和上述第1信号间的第2交点的 信号电平，对上述阈值电平进行补正。4. 根据权利要求3中记载的相位检出装置，其特征在于： 上述阈值电平补正手段仅仅以上述多个传感器信号或上述多个传感器处理信号中的 从第1信号仅移动所设定的相位差的信号和该第1信号间的第1交点的信号电平，以及上 述多个传感器信号或上述多个传感器处理信号中的第2信号和上述第1信号间的第2交点 的信号电平之差，使得上述第2交点的信号电平移动，计算该第2交点的补正电平，通过将 该第2交点的补正电平作为上述阈值设定，补正上述阈值。5. 根据权利要求1至4中任意一项记载的相位检出装置，其特征在于： 上述多个传感器信号或该多个传感器信号的波形是以下波形：上述各交点中互相邻接 的2个交点间的波形实质上为直线。6. 根据权利要求1至4中任意一项记载的相位检出装置，其特征在于： 进一步包括交点电平偏压生成手段，其根据上述多个交点电平信号，生成上述各交点 中互相邻接的交点的交点电平，作为用于产生上述阈值电平所必须的2个信号电平，供给 至上述相位检出手段。7. 根据权利要求1至4中任意一项记载的相位检出装置，其特征在于： 上述信号选择手段通过在上述各交点中互相邻接的交点间的各相位区间，从上述多个 传感器信号或上述多个传感器处理信号中分别选择1个选择信号连结，生成选择信号。8. 根据权利要求1至4中任意一项记载的相位检出装置，其特征在于： 进一步包括信号调整手段，调整上述多个传感器信号或上述多个传感器处理信号输 出，使得上述多个传感器信号或上述多个传感器处理信号的各信号振幅互相分别相等。9. 一种电机驱动控制装置，包括相位检出装置，根据来自上述相位检出装置的相位信 息信号对电机进行驱动控制，其特征在于： 上述相位检出装置是权利要求1~8中任意一项记载的相位检出装置； 上述多个传感器信号或上述相位信息信号用于切换上述电机的线圈电流。10. -种电机装置，其特征在于，包括： 权利要求9中记载的电机驱动控制装置；以及 由上述电机驱动控制装置控制驱动的电机。11. 一种相位检出方法，其特征在于，包括以下步骤： 将多个传感器信号或多个传感器处理信号之中的各1对信号进行相互比较，生成分别 表示上述各1对信号的交点相位的交点相位检出信号输出； 检出作为上述各交点的信号电平的各交点电平，生成表示上述检出的各交点电平的多 个交点电平信号输出； 从上述多个传感器信号或上述多个传感器处理信号中选择1个选择信号； 检出上述选择信号的信号电平达到与转子的所设定的相位对应的阈值电平，输出表示 与检出该达到的阈值电平对应的相位的相位信息信号；以及 根据上述多个交点电平信号，补正上述阈值电平。
【专利摘要】本发明涉及相位检出装置及其方法，电机驱动控制装置，电机装置。提供与以往技术相比能抑制追加成本、提高旋转相位检出精度的相位检出装置。相位检出装置包括交点相位检出电路(10)，将多个传感器信号(U1、V1、W1)中各1对信号相互比较，生成分别表示各1对信号的交点相位的交点相位检出信号(UV、VW、WU)输出；交点电平检出电路(50)，检出各交点电平，生成表示上述检出的各交点电平的多个交点电平信号(Y)输出；信号选择电路(20)，从传感器信号(U1、V1、W1)中选择1个选择信号X；相位检出电路(30)，检出选择信号X的信号电平达到与转子的所设定相位对应的阈值电平，输出表示与检出该达到的阈值电平对应的相位的相位信息信号(PhC)；阈值电平补正电路(60)，根据交点电平信号(Y)对阈值电平进行补正。
【IPC分类】H02P6/08, H02P6/16
【公开号】CN104901594
【申请号】CN201510092362
【发明人】釜谷智彦
【申请人】株式会社理光
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年3月2日
【公告号】EP2916108A1, US20150256328
【技术领域】
[0001] 本发明设及例如无刷DC(直流）电机等的检出转子相位的相位检出装置，相位检 出方法，具备该相位检出装置的电机驱动控制装置，W及具备该相位检出装置的电机装置。
【背景技术】
[0002] 在无刷DC电机的停止控制等、控制电机的转动位置时，必须检出转子的转动角 度。在旋转式编码器的方式中，一般将旋转式编码器连接到旋转轴上，输出具有对应旋转角 度而变化的1/4周期的相位差的2相脉冲信号，检出其边缘，且从2相的高/低状态检出相 对旋转角度。
[0003] 在专利文献1中，公开了电机驱动控制装置，W进行多个相位检出为目的，根据具 有与电机的转子的转动位置所对应的信号电平的多个传感器信号，产生相位信息信号，对 电机进行驱动控制。在专利文献1中，公开W下构成，将多个传感器信号与所设定的多个阔 值电平作比较，检出相位，输出显示检出相位的第1相位信息信号，将多个传感器信号相互 比较检出相位，输出显示检出的相位的第2相位信息信号。再有，将检出的相位分为所设定 的多个相位区间，在所设定的多个相位区间中选择多个传感器信号中的一个，检出所选择 的传感器信号的电平达到与转子的所设定相位对应的所设定的阔值电平。
[0004] 但是，在W往的旋转式编码器方式的控制中，一般是由外周部上等间距设置成为 光学窗的缝隙的圆盘和W圆盘的缝隙间距的1/4间隔配置的2个光斩波器组成的结构，因 此必须高额追加部件。
[0005] 在专利文献1中，当传感器信号有相位错开时，会使理想的传感器信号产生相位 误差。例如外设传感器场合，在电机的制造过程中，微小的安装错位都会引起相位错开， 在W往的电机控制技术中，该传感器信号的相位错开会产生直接成为检出相位的误差的问 题。
[0006][专利文献U
[0007] 日本特开2013-099023号公报
【发明内容】
[000引本发明的目的在于，与W往的技术相比，提供一种抑制追加成本、提高旋转相位的 检出精度的相位检出装置。
[0009] 本发明设及的相位检出装置系W下相位检出装置，电机转子具有多个线圈，多个 传感器信号分别具有与上述电机转子的转动位置对应的信号电平，根据上述多个传感器信 号，产生相位信息信号输出，其特征在于，上述相位检出装置包括：
[0010] 交点相位检出手段，将上述多个传感器信号或对该多个传感器信号进行所设定的 信号处理之后的多个传感器处理信号之中的各1对信号进行相互比较，生成分别表示上述 各1对信号的交点相位的交点相位检出信号输出；
[0011] 交点电平检出手段，检出作为上述各交点的信号电平的各交点电平，生成表示上 述检出的各交点电平的多个交点电平信号输出；
[0012] 信号选择手段，从上述多个传感器信号或上述多个传感器处理信号中选择1个选 择信号；
[0013] 相位检出手段，检出由上述信号选择手段选择的选择信号的信号电平达到与上述 转子的所设定的相位对应的阔值电平，输出表示与检出该达到的阔值电平对应的相位的相 位信息信号；W及
[0014] 阔值电平补正手段，根据上述多个交点电平信号，补正上述阔值电平。
[0015] 下面，说明本发明的效果：
[0016] 根据本发明设及的相位检出装置，与W往技术相比，可W抑制追加成本，提高旋转 相位的检出精度。
【附图说明】
[0017] 图1是显示本发明的实施形态1所设及的相位检出装置1的构成，同时显示电机 MlW及传感器电路2的方框图。
[001引图2是显示图1的交点相位检出电路10中的各传感器信号U1、V1、化的比较结果 的交点相位检出信号UV、VW、WU的表。
[0019] 图3是显示图1的信号选择电路20的信号选择条件的表。
[0020] 图4是显示图1的相位检出装置1的动作状态的各信号的时间图。
[0021] 图5是显示图1的信号选择电路20的选择信号X的电角度和振幅比例之间的关 系的表。
[0022] 图6是安装图1的传感器S1~S3的电机Ml的平面图。
[0023] 图7是显示由图6的传感器S3检出的相位误差的图形。
[0024] 图8是显示相对图7的传感器信号W1，补正0点的阔值的相位检出装置1的动作 的图形。
[0025] 图9是显示本发明的实施形态1的变形例所设及的相位检出装置la的构成，同时 显示电机MlW及传感器电路2的方框图。
[0026] 图10是显示图9的交点电平偏压电压生成电路70和相位检出电路30a的构成的 方框图。
[0027] 图11是显示图9的相位检出装置la的动作的图形。
[002引图12是显示本发明的实施形态2所设及的电机装置的构成的方框图。
[0029] 图13是显示图12的电机驱动部110的构成的方框图。
[0030] 图14是显示图13的电机驱动部110的动作的各信号的时间图。
[0031] 图15是显示本发明的实施形态2的变形例1所设及的电机装置的构成的方框图。
[0032] 图16是显示本发明的实施形态2的变形例2所设及的电机装置的构成的方框图。
[0033] 图17是显示本发明的实施形态3所设及的相位检出装置化的构成，同时显示电 机MlW及传感器电路化的方框图。
[0034] 图18是显示本发明的变形例所设及的相位检出装置Ic的构成，同时显示电机Ml W及传感器电路2的方框图。
[0035] 图19A和图19B是显示本发明的变形例所设及的阔值电平补正电路60的动作的 图形。
【具体实施方式】
[0036] 下面，一边参照附图一边详细说明用于实施本发明的最佳形态，在W下实施形态 中，虽然对构成要素，种类，组合，形状，相对配置等作了各种限定，但是，该些仅仅是例举， 本发明并不局限于此。
[0037] 实施形态1
[003引图1是显示本发明的实施形态1所设及的相位检出装置1的构成，同时显示电机MlW及传感器电路2的方框图。图1中相位检出装置1由交点相位检出电路10、信号选择 电路20、相位检出电路30、信号合成电路40、交点电平检出电路50和阔值电平补正电路60 构成。交点相位检出电路10具备3个比较器11、12、13。信号选择电路20具备逻辑电路 21和开关SW1。相位检出电路30具备多个N个比较器31-1~31-N和（化2)个可变电压 源 32-1 ~32-N、33、：M。
[0039] 图1中电机Ml是由例如无刷DC电机构成，传感器电路2设在电机Ml的转子周围。 传感器电路2具备传感器S1~S3,由各传感器S1~S3分别检出设定一定的电角度（例 如120° )间隔的电机Ml的U相、V相、W相的旋转角。传感器S1~S3是由例如霍尔元件 构成的磁性传感器，检出根据电机Ml的旋转而变化的磁通量密度。传感器电路2将传感器 S1~S3的检出结果的传感器信号U1、VI、化输出至相位检出装置1的交点相位检出电路 10、信号选择电路20W及交点电平检出电路50。在交点相位检出电路10中，比较器11将 传感器信号U1的信号电平和传感器信号VI做比较，产生表示传感器信号U1、VI的交点相 位（时刻）的交点相位检出信号UV。与比较器11 一样，比较器12将传感器信号V1、W1做 比较，生成表示传感器信号VI、化的交点相位的交点相位检出信号VW，比较器13将传感器 信号W1、U1做比较，产生表示传感器信号W1、U1的交点相位的交点相位检出信号WU。
[0040] 图2是显示图1的交点相位检出电路10中的各传感器信号U1、VI、化的比较结 果的交点相位检出信号UV、VW、WU的表。如图2中所示，图1的比较器11当传感器信号U1 的电平在传感器信号VI的电平W上时，产生具有高电平化i)的交点相位检出信号UV。另 一方面，比较器11当传感器信号U1的电平不足传感器信号VI的电平时，产生具有低电平 (Low)的交点相位检出信号UV。图1的比较器12、13也与比较器11 一样，分别产生根据图 2中的2个值的交点相位检出信号VW、WU。该样，交点相位检出电路10将传感器信号U1、 VI、化中的各1对的信号相互做比较，生成分别表示上述各1对信号的交点相位的交点相 位检出信号UV、VW、WU。交点相位检出电路10的比较器11~13分别将交点相位检出信号 UV、VW、WU输出至信号选择电路20、交点电平检出电路50化及信号合成电路40。
[0041] 图3是显示图1的信号选择电路20的信号选择条件的表。在图1的信号选择电 路20中，传感器信号U1、VI、化分别输入至开关SW1的端子a、b、C，逻辑电路21根据交点 相位检出信号UV、VW、WU控制切换开关SW1的端子a、b、C。根据图3中所示的交点相位检 出信号UV、VW、WU的输入条件，图1的信号选择电路20将从传感器信号U1、VI、化中任意 选出的一个选择信号X输出至相位检出电路30。
[0042] 图1的交点电平检出电路50在交点相位检出信号UV上升或者下降的时刻，检出 传感器信号U1或者传感器信号VI的信号电平，生成属于传感器信号U1、VI的交点的信号 电平的交点电平信号Y。交点电平检出电路50在交点相位检出信号VW上升或者下降的时 亥IJ，检出传感器信号VI或者传感器信号化的信号电平，生成属于传感器信号VI、化的交点 的信号电平的交点电平信号Y，交点电平检出电路50在交点相位检出信号WU上升或下降的 时刻，检出传感器信号化或者传感器信号U1的信号电平，生成传感器信号W1、U1的交点电 平的交点电平信号Y。交点电平检出电路50将各交点电平的交点电平信号Y输出至阔值电 平补正电路60。阔值电平补正电路60根据交点电平信号Y控制相位检出电路30的可变电 压源32-1~32-N的各电压。
[0043] 在图1的相位检出电路30中， 可变电压源33产生选择信号X的相邻2个交点中 较高信号电平的交点A的所设定电压BiasA。可变电压源34产生选择信号X的相邻2个交 点中较低信号电平的交点B的所设定电压BiasB。可变电压源32-1~32-N在可变电压源 33、34间串联连接插入，分别由产生的电压生成多个阔值电平。比较器31-n(n= 1，2,…， 脚将选择信号X与可变电压源32-n的阔值电平做比较，输出选择信号X在阔值电平W上时 的高电平的二进制信号。另一方面，比较器31-n当选择信号X不足可变电压源32-n的阔 值电平时，输出低电平的二进制信号。相位检出电路30将全部的比较器31-1~31-N的比 较结果的各二进制信号作为电机Ml旋转所设定角度后得到的相位信息信号PhC输出至信 号合成电路40。该样，相位检出电路30通过比较器31-1~31-N检出选择信号X的信号电 平到达电机Ml的转子的所设定相位所对应的阔值电平。然后相位检出电路30将表示检出 该到达后的阔值电平所对应的相位的相位信息信号PhC输出至信号合成电路40。
[0044] 下面，信号合成电路40通过将相位信息信号PhC和交点相位检出信号UV、VW、WU 取得例如排他性的逻辑或，合成切换信号，输出合成后的相位信息的相位信息信号Phsyn。
[0045] 在如上构成的相位检出装置1中，如下所示，可W根据传感器S1~S3的传感器信 号U1、VI、化检出电机Ml的转子的相位信息。
[0046] 图4是显示图1的相位检出装置1的动作状态的各信号的时间图。在图4中，将 传感器S1、S2、S3的传感器信号U1、V1、化W正弦波（取而代之，也可W是实质上和正弦波 一样的基准波形）表示，传感器S1~S3的U相、V相、W相W电角度120°的间隔设定。
[0047] 如果采用交点相位检出电路10,交点相位检出信号UV、VW、WU作为如图2中所示 的传感器信号U1、VI、化的相互比较的结果得出。下面，信号选择电路20根据图3的输入 条件，从各传感器信号U1、VI、化的交点间的每个相位区间的传感器信号U1、VI、化中任选 1个，得到选择信号X。该样所得到的选择信号X连结，形成图4下段的粗线所表示的时间 连续的信号。选择信号X理论上如图3中所示，由W下构成：
[0048] (1)传感器信号化的正弦波相位150°~210°的60。区间的期间T1、
[0049] (2)传感器信号VI的正弦波相位-30°~30。的60。区间的期间T2、
[0化日](3)传感器信号U1的正弦波相位150°~210°的60。区间的期间T3、
[0化1] (4)传感器信号化的正弦波相位-30°~30。的60。区间的期间T4、
[0化2] (5)传感器信号VI的正弦波相位150°~210°的60。区间的期间T5、
[0化3] (6)传感器信号U1的正弦波相位-30°~30。的60。区间的期间T6。
[0054] 该些各60。区间相比正弦波相位30°~90°、正弦波相位90。~150°、正弦波 相位210°~270°W及正弦波相位270°~310°的60。区间线性度高。在图4中，相对 选择信号X标示的水平箭头表示上述所设定的阔值电平，相位检出装置1检出选择信号X 达到所设定阔值电平，切换相位信息信号化syn的二进制。
[0055]图5是显示图1的信号选择电路20的选择信号X的电角度和振幅比例之间的关 系的表。例如，当相位检出电路30将选择信号X的电角度-30°到30°之间每7. 5°进行 8等分的时候，振幅和电角度的关系如图5中所示。但是，使选择的各传感器信号U1、V1、化 的振幅中屯、电平为0 (零交叉电平），使电角度90°的振幅为1，将振幅比例标准化。相位检 出电路30通过相对图5中的选择信号X的正弦波振幅的各振幅比例，决定所设定的各阔值 电平。电角度-30°、30°可W由交点相位检出信号UV、VW、WU检出，因此，与其对应的阔值 电平不一定必要。
[0化6] 如上所述构成的相位检出装置1可W根据传感器S1~S3的传感器信号U1、VI、 化检出电机Ml的相位。在此，如W下详述，传感器信号S1~S3相对电机Ml有安装误差， 但相位检出装置1采用阔值电平补正电路60对安装误差进行补正，可W检出电机Ml的相 位。
[0化7] 图6是安装图1的传感器S1~S3的电机Ml的平面图。在图6中，电机Ml是8 极内转子，在电机Ml的一周旋转中8极的转子磁极切换。电角度相对N/S的2极的通道环 绕1周，电角度360°相当于电机角90°。传感器S1~S3分别W电角度120°的间隔配置 很理想，但是，其可W对应电机角30°，从如图6的传感器S3那样理想位置，错开安装相位 误差a配置。例如，安装于直径20mm的电机Ml的转子外周正下方场合，要求电角度rW 内的相位误差时，电角度360°的周长20 31/4mm= 15. 7mm，必要的安装精度成为与电角度 1°相当的周长43. 6ym。
[0化引图7是显示由图6的传感器S3检出的相位误差的图形。如图7中所示，将相对传 感器信号U1、V1、化的相位0的信号电平与比较器31-n(n=l，2,…，脚的零交叉电平 的阔值做比较，由此相位信息信号化syn中的零交叉点的相位被检出。另一方面，交点A的 相位由图1的交点检出信号WU检出，反映为合成后的相位信息的相位信息信号化syn。理 想的传感器信号Wi是根据图6的配置，将传感器信号U1只移动相位差120°后的信号。传 感器S3的传感器信号化由于传感器S3具有安装相位误差a，比理想的传感器信号Wi仅 仅前进相位a。传感器信号U1、化的交点A和传感器信号U1与理想的传感器信号Wi的 交点Ai不一致，传感器VI、化的交点B和传感器信号VI与理想的传感器信号Wi的交点 Bi不一致。在此，在传感器信号化的零交叉点，传感器S3的安装相位差a直接形成相位 信息信号化syn的检出相位误差a。另一方面，相点A由于和传感器信号U1与理想的传感 器信号Wi的交点Ai的信号电平不同，检出的相位误差减少。本实施形态的场合，理想的正 弦波中的交点Ai位于电角度30°，所W，相位信息信号化syn具有交点A中检出相位误差 a/2。传感器信号Wr表示具有安装相位误差（-a)的场合，比理想的传感器信号Wi仅仅 延迟相位曰。
[0059] 图8是显示相对图7的传感器信号化补正零交叉点的阔值的相位检出装置1的 动作的图形。在图8中，各传感器信号U1、W1、VI和图7-样。图1的阔值电平补正电路 60通过控制W交点电平信号Y为基础的相位检出电路30的可变电压源32-1~32-N的各 电压，对各阔值电平进行补正。在图8中，阔值电平补正电路60对可变电压源32-n的零交 叉电平的阔值进行补正，产生相对传感器信号化的零交叉点的补正电平L0。在此，图8的 零交叉点的补正电平L0由交点A、B的信号电平的中间值即中点算出。通过图1的相位检 出电路30将传感器信号化与零交叉点的补正电平LO做比较，传感器信号化的零交叉点 中的检出相位的误差与交点A中的检出相位误差同程度得到改善。例如当只前进安装相位 误差a=5°时，传感器信号Wi、Vl分别具有W传感器信号U1为基准的120°和240°的 相位差，因此，交点A检出相位0A和交点B的检出相位0B由下式表示：
[0060][数式1] 闺]sin目A= sin(0A-240。+5。）(1)
[0062] sin(日厂240° +5° ) = sin(日b-120。）（2)
[0063] 根据式（1)化及式（2)，求得检出相位目A=27. 5。，0B=87. 5。，另一方面，理 想的交点A、B分别是电角度30°和电角度90°，因此，交点A、B的检出相位分别只前进误 差2.5°。下面，零交叉点的补正电平L0和零交叉点的检出相位0。按下式给予：
[0064][数式引
[00 化] L0=(sin( 0A-24O。+5。）+sin(日B-240。巧。））/2N-0.0巧8 (3)
[0066] L0 = sin(目〇-240。巧。）（4)
[0067]根据式（3)化及式（4)，求得零交叉点的检出相位9 0 = 57. 17°，另一方面，理想 的传感器信号Wi的零交叉点是电角度60°。由此得出，零交叉点的检出相位只前进误差 2.83°，和交点A中的检出相位误差同程度得W改善。其他的阔值电平也和零交叉点的补 正电平一样可W补正。
[0068] 根据如上所述构成的实施形态1所设及的相位检出装置1，根据分别具有多个线 圈的电机Ml的转子的转动位置所对应的信号电平的多个传感器信号U1、VI、W1，产生并输 出相位信息信号化C、化syn。相位检出装置1由交点相位检出电路10、交点电平检出电路 50、信号选择电路20、相位检出电路30和阔值电平补正电路60构成。交点相位检出电路 10将多个传感器信号U1、VI、化中各1对信号相互比较，生成并输出分别表示上述各1对 信号的交点相位的相位检出信号UV、VW、WU。交点电平检出电路50检出属于上述各交点的 信号电平的各交点电平，生成并输出表示上述检出的各交点电平的多个交点电平信号Y。信 号选择电路20选择上述多个传感器信号U1、VI、化中的1个选择信号X。相位检出电路30 检出由信号选择电路20选择的选择信号X的信号电平到达上述转子的所设定相位所对应 的阔值电平，输出表示检出达到的阔值电平所对应的相位的相位信息信号化C。阔值电平补 正电路60根据交点电平信号Y对上述阔值电平进行补正。
[0069] 根据实施形态1所设及的相位检出装置1，和W往的技术比较，可W抑制追加成本 并提高旋转相位的检出精度。在来自传感器S1~S3的传感器信号U1、VI、化中线性好的 区间，由相位检出电路30将信号电平和多个阔值电平做比较，可W检出电机Ml的转子的相 位信息。根据相位检出装置1，即使传感器信号S1~S3相对电机Ml有安装误差，也可W采 用阔值电平补正电路60，对安装误差进行补正，检出电机Ml的相位。
[0070] 检 出电机Ml的转子的磁性传感器的传感器S1~S3-般使用霍尔元件，转子通 过旋转产生的磁通量密度是正弦波时多。目P，来自磁性传感器的信号也是正弦波时多。但 是，转子旋转时产生固定的磁性传感器上接收到的磁通量密度未必都是如图8中所示的漂 亮的正弦波，有时是歪的正弦波。还有，由于传感的磁通量密度超过磁性传感器的容许值而 引起的磁饱和，磁性传感器输出有时形成接近饱和梯形波输出。与此相反，相位检出装置1 能进行W下检测；各传感器信号相邻的2个交点间的波形在如比其他交点间相位区间倾斜 高的部分（例如正弦波相位±30°区间）那样接近直线的部分，即在实质的直线部分能检 测相位。例如，通过将相位检出装置1放在正弦波或者近似波形的信号的电角度-60°~ 60° ,120°~240°区间内使用，可W高精度地进行多个相位的检出。再有，对于上述波形 的信号，通过由本实施形态所设及的阔值电平补正电路60对阔值电平进行补正，可W提高 相位检出的精度。
[0071] 在图3中，选择信号X形成在各传感器信号U1、V1、化的正弦波的-30°到30。的 区间，或者150°到210°的区间，即使相位区间切换选择后的传感器信号有变化，还是会 形成连续的信号。再有，来自相位检出电路30的相位信息信号化C由于各比较器31-1~ 31-N相邻的比较结果的二进制信号是按顺序切换的，最终的合成信号有可能形成格雷码。 还有，图5中表示得到电角度每7. 5°的相位信息的机构，但本发明并不局限于此，既可W 是例如按电角度每6°的振幅比例分区取得相位信息，也可W是电角度每3°分区，取得电 角度每7. 5°的2. 5倍的相位信息。
[0072] 实施形态1的变形例
[0073] 图9是显示本发明的实施形态1的变形例所设及的相位检出装置la的构成，同时 显示电机MlW及传感器电路2的方框图。图10是显示图9的交点电平偏压电压生成电路 70和相位检出电路30a的构成的方框图。实施形态1的变形例所设及的相位检出装置la 与实施形态1所设及的相位检出装置1相比较，其特征在于，设有交点电平偏压电压生成电 路70和相位检出电路30a，替代可变电压源33, 34、相位检出电路30,再有，设有微调整设定 电路61。关于上述不同点在W下说明。
[0074] 在图9中，交点电平偏压电压生成电路70根据交点电平信号Y，生成交点A、B的信 号电平的电压BiasA、BiasB，作为用于产生上述阔值所必须的2个信号电平供给至相位检 出电路30a。微调整设定电路61根据传感器信号U1、V1、化的高频波成分的观测信息等的 外部信息，将由阔值电平补正电路60得出的演算的演算系数通知到阔值电平补正电路60， 对阔值电平进行微调整。
[0075] 在图10中，交点电平检出电路50由具有逻辑电路54和开关SW2的信号选择电 路51、A/D转换器52和逻辑电路53构成。交点电平偏压电压生成电路70具备D/A转换器 71，72。相位检出电路30a与相位检出电路30相比，取代可变电压源32-1~32-N、33、34， 具备可变电阻35-1~35-(化1)。
[0076] 在图10的信号选择电路51中，图9的传感器信号U1、V1、化分别输入开关SW2的 端子a、b、C，逻辑电路54根据图9的交点相位检出信号UV、VW、WU控制切换开关SW2的端 子a、b、C。信号选择电路51从传感器信号U1、VI、化选择出选择信号X，将选择信号X的 各交点电平的模拟信号输出至A/D转换器52。A/D转换器52将来自信号选择电路51的模 拟信号转换成数字信号输出至逻辑电路53,逻辑电路53存储对应各交点电平的数字信号， 输出至阔值补正电路60。逻辑电路53将存储的数字信号中的选择信号X相邻的2个交点 中较高信号电平的交点A的数字信号输出至D/A转换器71，将较低信号电平的交点B的数 字信号输出至D/A转换器72。
[0077] 在交点电平偏压电压生成电路70中，D/A转换器71将来自逻辑电路53的交点A 的数字信号转换成模拟信号，作为电压BiasA输出至相位检出电路30a。D/A转换器72将 来自逻辑电路53的交点B的数字信号转换成模拟信号，作为电压BiasB输出至相位检出电 路30a。在相位检出电路30a中，可变电阻35-1~35-(化1)相互串联连接，可变电阻35-1 和35-(化1)分别在各自施加的电压BiasA、BiasB间电阻分压。可变电阻35-1~35-(化1) 的各电阻值和图1的可变电压源32-1~32-N-样，分别由阔值电平补正电路60设定。比 较器31-1~31-N的各反转输入端子分别连接可变电阻35-1~35-N，和图1的可变电压源 32-1~32-N-样从各可变电阻35-1~35-N被施加阔值电平的电压。
[007引图11是显示图9的相位检出装置la的动作的图形。图9的实施形态1的变形例 所设及的阔值电平补正电路60和图8的动作相比，如W下详述，在相位检出电路30a产生 交点A的补正电平LA和W它为基础的零交叉点的补正电平LOa。
[0079] 在图11中，图10的阔值电平补正电路60设定可变电阻35-(化1)的电阻值，在相 位检出电路30生成交点A的补正电平LA。相位检出电路30通过将选择信号X和补正电平 LA做比较，检出交点A所对应的相位。在选择信号X的近似线性中正确检出理想的交点Ai 的相位，从交点Ai的信号电平减去交点Ai和交点A的信号电平的差的2倍，从而算出交点 A的补正电平LA。另一方面，零交叉点的补正电平LOa是从理想的零交叉电平减去交点Ai 和交点A的信号电平的差、交点Bi和交点B的信号电平的差而算出的。在图11中，采用相 对理想的交点M、零交叉点、交点Bi的相位30。、60°、90°的检出相位误差A 0A，A 0。， 传感器信号化的检出相位（30°-A0A)，化0°-A0。）和各补正电平LA,LOaW下式给 予：
[0080][数式引
[00川 LA=sin(30。-A0A-24O。+曰）
[0082] =sin(-210° )-2(sin(-210° )-sin(-210° +a)) (5)
[008引[数式句
[0084]LOa=sin化0。-A0 厂240。+曰）
[00化] =〇-kin(-210° )-sin(-210° +a)) -kin(-150° )-sin(-150° +a)) (6)
[0086] 例如，与图8-样，当安装相位误差a=5°时，从式（5)化及式（6)算出各补正电 平LAN0.424:LOa与-0.076。该时，检出相位误差Ae*N〇,〇9。，A0aN〇.64。， 通过各补正电平LA、LOa将相位检出的精度提高到检出精度不满r为止。阔值电平补正 电路60根据理想的传感器信号Wi和作为第1信号的传感器信号U1之间的第1交点Ai的 信号电平与作为第2信号的传感器信号化和第1信号U1之间的第2交点A的信号电平， 对阔值电平进行补正。理想的传感器信号Wi是只从作为第1信号的传感器信号U1移动相 位差120°后的信号。阔值电平补正电路60通过将第2交点A的信号电平仅仅移动式巧） 中第1交点Ai和第2交点A的信号电平差，演算出该第2交点A的补正电平LA。阔值电平 补正电路60将该第2交点A的补正电平LA设定为上述阔值电平。
[0087]W上所述构成的实施形态1的变形例所设及的相位检出装置la,根据交点电平信 号Y，交点电平偏压电压生成电路70生成电压BiasA、BiasB，由此，可W简单将偏压电压供 给至相位检出电路30。还有，根据信号选择电路51、A/D转换器52和逻辑电路53,在交点 电平检出电路50中可W简单检出交点电平。由D/A转换器71、72构成的交点电平偏压电 压生成电路70,可W简单构成将复原交点电平后的偏压电压供给至相位检出电路30的电 路。通过可变电阻35-1~35-(化1)对电压BiasA、BiasB进行分压，生成多个阔值电平，通 过由阔值电平补正电路60设定可变电阻35-1~35-(化1)的各电阻值的构成，可W简单补 正阔值电平。
[00能]实施形态2
[0089] 图12是显示本发明的实施形态2所设及的电机装置的构成的方框图。在图12中， 实施形态2所设及的电机装置由电机Ml、传感器电路2和电机驱动控制装置3构成。电机 驱动控制装置3具备实施形态1所设及的相位检出装置1、电机控制器100和电机驱动部 110。电机控制器100根据相位信息信号化syn，生成PWM信号输出至电机驱动部110。电 机驱动部110根据电机控制器100的PWM信号，使驱动电流选择性流入多个电机线圈，驱动 电机Ml的转子旋转。
[0090] 图13是显示图12的电机驱动部110的构成的方框图。在图13中，电机驱动部 110具备预驱动器80和主驱动器90。将例如用于驱动无刷DC电机的电机Ml的3相线圈 标为U相、V相、W相，各自线圈的一端在电机Ml内Y线连结。因此，主驱动器90由各自线 圈另一端连接到电源侧的高侧开关元件91、93、95和连接到接地侧的低侧开关元件92、94、 96构成。再有，用于驱动各相的开关元件91~96的开关控制信号UH、UL、VH、VL、WH、WL由 前段的预驱动器80输出。
[0091] 在图13中，预驱动器80由驱动相控制器81和3个驱动增幅器82、83、84构成。驱 动相控制器81根据各传感器信号U1、VI、W1，将来自电机控制器100的PWM信号依次选择 性的输出至驱动增幅器82、83、84中的任意一个。驱动增幅器82根据驱动相控制器81的 输出，生成一对控制信号UH、UL，通过控制信号UH控制高侧的开关元件91打开/关闭，通 过控制信号化控制低侧的开关元件92打开/关闭。驱动增幅器83根据驱动相控制器81 的输出，生成一对控制信号VH、VL，通过控制信号VH控制高侧的开关元件93打开/关闭，通 过控制信号化控制低侧的开关元件94打开/关闭。驱动增幅器84根据驱动相控制器81 的输出，生成一对控制信号WH、WU通过控制信号WH控制高侧的开关元件 95打开/关闭， 通过控制信号WL控制低侧的开关元件96打开/关闭。
[009引图14是显示图13的电机驱动部110的动作的各信号的时间图。在图14中，表示 各传感器信号U1、VI、化的信号理论上各相切换的例子，是作为驱动无刷DC电机的方法的 一般驱动方法。图12的电机控制器100根据旋转中电机Ml的尽可能正确的相位信息，控 制上述的PWM信号的适当占空比，将PWM信号输出至电机驱动部110。图13的驱动相控制 器81根据各传感器信号U1、VI、W1，生成表示各传感器信号U1、VI、化的信号电平是否分 别在零交叉电平W上的换向信号皿、HV、HW。驱动相控制器81根据换向信号皿、HV、HW，对 驱动增幅器82、83、84中的一个进行PWM控制，将其他2个驱动增幅器中一个的一对控制 信号设为低电平。驱动相控制器81将残留的一个驱动增幅器的高侧开关元件的控制信号 设为低电平，同时将低侧的开关元件的控制信号设为高电平。由此，驱动相控制器81分为 PWM占空比同期整流的相、只接通低侧开关元件的相、高侧开关元件W及低侧开关元件都断 开的相的某种状态。
[0093] 根据W上构成的实施形态2所设及的电机装置，由于将传感器S1、S2、S3与由例如 无刷DC电机构成的电机Ml的驱动所必须的线圈电流的换向用传感器共通化使用，可W省 略追加的传感器。目P，由于电机驱动控制装置3中采用W往的电机装置所具有的传感器形 成的线圈电流的换向信号，可w实现由相位检出装置1取得多个相位信息。
[0094] 实施形态2的变形例1
[0095] 图15是显示本发明的实施形态2的变形例1所设及的电机装置的构成的方框图。 实施形态2的变形例1所设及的电机装置和实施形态2所设及的电机装置作比较，其特征 是；取代电机驱动控制装置3,具备电机驱动控制装置3a。实施形态2的变形例1所设及的 电机驱动控制装置3a和实施形态2所设及的电机驱动控制装置3作比较，其特征是；取代 传感器信号U1、VI、W1，电机驱动部110根据来自相位检出电路30的相位信息信号PhB动 作。相位信息信号PhB是将传感器信号U1、V1、化分别与零交叉点的补正电平L0比较后的 结果的各二进制信号，输入至电机驱动部110。电机驱动部110和图14 一样的动作，将相位 信息信号PhB取代换向信号皿、HV、HW使用，控制驱动增幅器82、83、84。
[0096] 根据W上构成的实施形态2的变形例1所设及的电机驱动控制装置3a，将传感器 信号U1、VI、化与零交叉点的补正电平L0比较后的结果的相位信息信号PhB在电机驱动 部110中作为线圈电流的换向信号再利用。该样，使线圈电流的换向时刻比原来的零交叉 点更接近理想的电角度设定，可W抑制由相位误差的扩大产生的微小速度的不均。通过采 用来自相位检出电路30的相位信息信号化B，可W省略用于生成传感器信号U1、VI、化的 线圈电流的换向信号皿、HV、HW的电路，可W减少电路面积。
[0097] 实施形态2的变形例2
[009引图16是显示本发明的实施形态2的变形例2所设及的电机装置的构成的方框图。 实施形态2的变形例2所设及的电机装置其特征是将实施形态2所设及的电机装置的相位 检出装置1和电机驱动部110作为半导体集成电路（W下称为半导体LSI)被集成化。电 机驱动部110-般由原来的半导体LSI集成化，且将相位检出电路30做成片状，因此，几乎 没有W往装置的规模增大，且可W形成无光学式编码器的分装置的小型化。
[0099] 作为半导体LSI集成化的例子，不局限于图16的半导体LSI5,可W是例如只将交 点相位检出电路10和相位检出电路30集成化，还可W在图16的构成上电机控制器100再 集成化。图16的电机驱动部110驱动上述驱动相线圈形成发热源，由此也可W仅仅将电机 驱动部110分离而集成化。
[0100] 实施形态3
[0101] 图17是显示本发明的实施形态3所设及的相位检出装置化的构成，同时显示电 机MlW及传感器电路化的方框图。实施形态3所设及的相位检出装置化和实施形态1 所设及的相位检出装置1作比较，其特征是取代交点电平检出电路50,具备交点检出电路 50b，还具备信号调整电路120。上述不同点在下面说明。
[0102] 在图17中，信号调整电路120具备增幅器121、122、123。传感器电路化的传感器 S1、S2、S3产生各自U相、V相、W相的磁通量密度的检出信号化、Vb、师和其逆相信号化、 Vc、Wc，输入至信号调整电路120。信号调整电路120的增幅器121、122、123对分别输入非 反转点输入端子的信号化、Vb、师和输入反转输入端子的信号化、Vc、Wc进行差动增幅，生 成差动增幅结果的传感器信号U1、V1、化。传感器信号U1、V1、化和图1 一样输入到交点相 位检出电路10、信号选择电路20W及交点电平检出电路50。
[010引交点电平检出电路50b和实施形态1 一样，根据各交点检出信号UV、VW、WU的时间 分别检出传感器信号U1、V1、化中2个交点电平，将检出的交点电平信号Y输出至阔值电平 补正电路60。交点电平检出电路5化再根据传感器信号叫、￥1、胖1，检出各传感器信号叫、VI、化的信号电平的峰值，将检出的3个峰值信号化输出至信号调整电路120。信号调整 电路120根据各传感器信号U1、V1、化的峰值信号化，使各传感器信号U1、V1、化的信号振 幅相等，调整各增幅器121~123的增量。
[0104] 根据W上构成的实施形态3所设及的相位检出装置化，通过由信号调整电路120 生成调整来自传感器S1、S2、S3的检出信号后的传感器信号叫、￥1、胖1，可^抑制传感器信 号的变异。传感器S1~S3由于每个元素的变异、一周旋转中偏屯、、磁极的变异等，使输出信 号的振幅发生变异，该变异的信号会使交点检出的误差变大，但通过信号调整电路120可 W减少该个误差。再有，由交点电平检出电路50检出各传感器信号U1、V1、化的振幅，控制 信号调整电路120,该样的构成可W抑制电路规模的扩大。
[010引变形例
[0106] 图18是显示本发明的变形例所设及的相位检出装置Ic的构成，同时显示电机Ml W及传感器电路2的方框图。实施形态1所设及的相位检出装置1具备信号合成电路40， 输出相位信息信号化syn，但不局限于本发明，也可W是例如实施形态1的变形例2所设及 的相位检出装置Ic那样不具备信号合成电路40。相位检出装置Ic将相位信息信号PhC作 为相位信息直接输出到外部。
[0107] 图19是显示本发明的变形例所设及的阔值电平补正电路60的动作的图形。本发 明的各实施形态所设及的相位检出装置l、laUb、lc检出相对3相的传感器信号U1、V1、化 的电机Ml的转动位置，本发明并不局限于此，可W是检出相对多个相的传感器信号的电机 Ml的转动位置。例如图19A中所示，在设定电角度90°间隔的2个传感器信号U1、VI中， 如图19B中所示，生成各传感器信号的逆相信号并叠加。如图19B所示，根据各传感器信号 的交点取得选择信号X，由此和实施形态1 一样可W通过所设定的阔值电平检出相位。该时 的阔值电平也可W根据各交点电平和电角度90°间隔的理想的交点电平，通过阔值电平补 正电路60进行补正。
[010引在图6~图8化及图11中，说明只有传感器S3有安装相位误差的情况的例子，但 本发明并不局限于此，可W是传感器S2也有安装相位误差。当传感器S2、S3分别有安装相 位误差时，通过W传感器S1为基准，设定只离开所设定电角度的理想的传感器信号，可W 与图8W及图11 一样，计算各阔值的补正电平。对于多个相的传感器信号也一样。
[0109] 实施形态1所设及的相位检出装置1由可变电压源33、34产生交点电平的电压 BiasA、BiasB，但本发明并不局限于此，还可W是例如从相位检出装置1的外部供给交点电 平的电压BiasA、BiasB。还有，传感器电路2输出传感器S1~S3的检出结果的传感器信 号叫、￥1、胖1，但本发明并不局限于此。相位检出装置1取代传感器信号叫、￥1、胖1，对于相 对多个传感器信号U1、VI、化进行所设定的信号处理后的多个传感器处理信号，也可W进 行上述动作。其他实施形态中也一样。
[0110] 实施形态1的变形例所设及的相位检出装置la具有微调整设定电路61，但本发明 并不局限于此，也可W没有微调整设定电路61。还可W将从相位检出装置la的外部调整补 正电平的信息通知到阔值电平补正电路60。
[0111] 相位检出电路30如图8W及图11中所示算出补正电平，但本发明并不局限于此， 也可W由其他演算算出。例如，交点A的补正电平LA可W从交点A的信号电平的2倍减去 交点Ai的信号电平计算，交点B的补正电平也一样。零交叉点的补正电平和图8-样，也 可W设定为交点A的补正电平和交点B的补正电平的中间值。
[0112] 图16的半导体LSI5是具备相位检出装置1的电机驱动控制装置集成化的结构， 但本发明并不局限于此。本发明所设及的半导体集成电路装置也可W是具备相位检出装置 1、13、化、1〇的结构。
[0113] 实施形态的总结
[0114] 本发明的第1形态所设及的相位检出装置，电机转子具有多个线圈，多个传感器 信号分别具有与上述电机转子的转动位置对应的信号电平，根据上述多个传感器信号，产 生相位信息信号输出，其特征在于，上述相位检出装置包括：
[0115]交点相位检出手段，将上述多个传感器信号或对该多个传感器信号进行所设定的 信号处理之后的多个传感器处理信号之中的各1对信号进行相互比较，生成分别表示上述 各1对信号的交点相位的交点相位检出信号输出；
[0116]交点电平检出手段，检出作为上述各交点的信号电平的各交点电平，生成表示上 述检出的各交点电平的多个交点电平信号输出；
[0117]信号选择手段，从上述多个传感器信号或上述多个传感器处理信号中选择1个选 择信号；
[01 18]相位检出手段，检出由上述信号选择手段选择的选择信号的信号电平达到与上述 转子的所设定的相位对应的阔值电平，输出表示与检出该达到的阔值电平对应的相位的相 位信息信号；W及
[0119]阔值电平补正手段，根据上述多个交点电平信号，补正上述阔值电平。
[0120] 本发明的第2形态所设及的相位检出装置系在第1形态所设及的相位检出装置 中，其特征在于，上述阔值电平补正手段根据上述各交点之中互相邻接的2个交点的信号 电平的中点，对上述阔值电平进行补正。
[0121] 本发明的第3形态所设及的相位检出装置系在第1形态所设及的相位检出装置 中，其特征在于，上述阔值电平补正手段根据上述多个传感器信号或上述多个传感器处理 信号中的从第1信号仅移动所设定的相位差的信号和该第1信号间的第1交点的信号电 平，W及上述多个传感器信号或上述多个传感器处理信号中的第2信号和上述第1信号间 的第2交点的信号电平，对上述阔值电平进行补正。
[0122] 本发明的第4形态所设及的相位检出装置系在第3形态所设及的相位检出装置 中，其特征在于，上述阔值电平补正手段仅仅W上述多个传感器信号或上述多个传感器处 理信号中的从第1信号仅移动所设定的相位差的信号和该第1信号间的第1交点的信号电 平，W及上述多个传感器信号或上述多个传感器处理信号中的第2信号和上述第1信号间 的第2交点的信号电平之差，使得上述第2交点的信号电平移动，计算该第2交点的补正电 平，通过将该第2交点的补正电平作为上述阔值设定，补正上述阔值。
[0123] 本发明的第5形态所设及的相位检出装置系在第1乃至第4形态所设及的相位检 出装置中，其特征在于，上述多个传感器信号或该多个传感器处理信号的波形是W下波形： 上述各交点中互相邻接的2个交点间的波形实质上为直线。
[0124] 本发明的第6形态所设及的相位检出装置系在第1乃至第5形态所设及的相位 检出装置中，其特征在于，进一步包括交点电平偏压生成手段，其根据上述多个交点电平信 号，生成上述各交点中互相邻接的交点的交点电平，作为用于产生上述阔值电平所必须的2 个信号电平，供给至上述相位检出手段。
[01巧]本发明的第7形态所设及的相位检出装置系在第1乃至第6形态所设及的相位 检出装置中，其特征在于，上述信号选择手段通过在上述各交点中互相邻接的交点间的各 相位区间，从上述多个传感器信号或上述多个传感器处理信号中分别选择1个选择信号连 结，生成选择信号。
[01%] 本发明的第8形态所设及的相位检出装置系在第1乃至第7形态所设及的相位检 出装置中，其特征在于，进一步包括信号调整手段，调整上述多个传感器信号或上述多个传 感器处理信号输出，使得上述多个传感器信号或上述多个传感器处理信号的各信号振幅互 相分别相等。
[0127] 本发明的第9形态所设及的电机驱动控制装置包括相位检出装置，根据来自上述 相位检出装置的相位信息信号对电机进行驱动控制，其特征在于：
[012引上述相位检出装置是权利要求第1~第8形态记载的相位检出装置；
[0129] 上述多个传感器信号或上述相位信息信号用于切换上述电机的线圈电流。
[0130] 本发明的第10形态所设及的电机装置的特征在于，包括：
[0131] 第9形态中记载的电机驱动控制装置；W及
[0132] 由上述电机驱动控制装置控制驱动的电机。
[0133] 本发明的第11形态所设及的相位检出方法，其特征在于，包括W下步骤：
[0134] 将多个传感器信号或多个传感器处理信号之中的各1对信号进行相互比较，生成 分别表示上述各1对信号的交点相位的交点相位检出信号输出；
[0135] 检出作为上述各交点的信号电平的各交点电平，生成表示上述检出的各交点电平 的多个交点电平信号输出；
[0136] 从上述多个传感器信号或上述多个传感器处理信号中选择1个选择信号；
[0137] 检出上述选择信号的信号电平达到与转子的所设定的相位对应的阔值电平，输出 表示与检出该达到的阔值电平对应的相位的相位信息信号；化及
[0138] 根据上述多个交点电平信号，补正上述阔值电平。
[0139] 上面参照上述各实施形态说明了本发明，但本发明并不局限于上述实施形态，合 适地组合或置换各实施形态的构成也包含在本发明中。又，根据本技术领域者的知识合 适地替换各实施形态的组合或处理顺序，或各种设计变更等的变形也可W对各实施形态加 入，加入该种变形的实施形态也属于本发明的保护范围。
【主权项】
1. 一种相位检出装置，电机转子具有多个线圈，多个传感器信号分别具有与上述电机 转子的转动位置对应的信号电平，根据上述多个传感器信号，产生相位信息信号输出，其特 征在于，上述相位检出装置包括： 交点相位检出手段，将上述多个传感器信号或对该多个传感器信号进行所设定的信号 处理之后的多个传感器处理信号之中的各1对信号进行相互比较，生成分别表示上述各1 对信号的交点相位的交点相位检出信号输出； 交点电平检出手段，检出作为上述各交点的信号电平的各交点电平，生成表示上述检 出的各交点电平的多个交点电平信号输出； 信号选择手段，从上述多个传感器信号或上述多个传感器处理信号中选择1个选择信 号； 相位检出手段，检出由上述信号选择手段选择的选择信号的信号电平达到与上述转子 的所设定的相位对应的阈值电平，输出表示与检出该达到的阈值电平对应的相位的相位信 息信号；以及 阈值电平补正手段，根据上述多个交点电平信号，补正上述阈值电平。2. 根据权利要求1中记载的相位检出装置，其特征在于： 上述阈值电平补正手段根据上述各交点之中互相邻接的2个交点的信号电平的中点， 对上述阈值电平进行补正。3. 根据权利要求1中记载的相位检出装置，其特征在于： 上述阈值电平补正手段根据上述多个传感器信号或上述多个传感器处理信号中的从 第1信号仅移动所设定的相位差的信号和该第1信号间的第1交点的信号电平，以及上述 多个传感器信号或上述多个传感器处理信号中的第2信号和上述第1信号间的第2交点的 信号电平，对上述阈值电平进行补正。4. 根据权利要求3中记载的相位检出装置，其特征在于： 上述阈值电平补正手段仅仅以上述多个传感器信号或上述多个传感器处理信号中的 从第1信号仅移动所设定的相位差的信号和该第1信号间的第1交点的信号电平，以及上 述多个传感器信号或上述多个传感器处理信号中的第2信号和上述第1信号间的第2交点 的信号电平之差，使得上述第2交点的信号电平移动，计算该第2交点的补正电平，通过将 该第2交点的补正电平作为上述阈值设定，补正上述阈值。5. 根据权利要求1至4中任意一项记载的相位检出装置，其特征在于： 上述多个传感器信号或该多个传感器信号的波形是以下波形：上述各交点中互相邻接 的2个交点间的波形实质上为直线。6. 根据权利要求1至4中任意一项记载的相位检出装置，其特征在于： 进一步包括交点电平偏压生成手段，其根据上述多个交点电平信号，生成上述各交点 中互相邻接的交点的交点电平，作为用于产生上述阈值电平所必须的2个信号电平，供给 至上述相位检出手段。7. 根据权利要求1至4中任意一项记载的相位检出装置，其特征在于： 上述信号选择手段通过在上述各交点中互相邻接的交点间的各相位区间，从上述多个 传感器信号或上述多个传感器处理信号中分别选择1个选择信号连结，生成选择信号。8. 根据权利要求1至4中任意一项记载的相位检出装置，其特征在于： 进一步包括信号调整手段，调整上述多个传感器信号或上述多个传感器处理信号输 出，使得上述多个传感器信号或上述多个传感器处理信号的各信号振幅互相分别相等。9. 一种电机驱动控制装置，包括相位检出装置，根据来自上述相位检出装置的相位信 息信号对电机进行驱动控制，其特征在于： 上述相位检出装置是权利要求1~8中任意一项记载的相位检出装置； 上述多个传感器信号或上述相位信息信号用于切换上述电机的线圈电流。10. -种电机装置，其特征在于，包括： 权利要求9中记载的电机驱动控制装置；以及 由上述电机驱动控制装置控制驱动的电机。11. 一种相位检出方法，其特征在于，包括以下步骤： 将多个传感器信号或多个传感器处理信号之中的各1对信号进行相互比较，生成分别 表示上述各1对信号的交点相位的交点相位检出信号输出； 检出作为上述各交点的信号电平的各交点电平，生成表示上述检出的各交点电平的多 个交点电平信号输出； 从上述多个传感器信号或上述多个传感器处理信号中选择1个选择信号； 检出上述选择信号的信号电平达到与转子的所设定的相位对应的阈值电平，输出表示 与检出该达到的阈值电平对应的相位的相位信息信号；以及 根据上述多个交点电平信号，补正上述阈值电平。
【专利摘要】本发明涉及相位检出装置及其方法，电机驱动控制装置，电机装置。提供与以往技术相比能抑制追加成本、提高旋转相位检出精度的相位检出装置。相位检出装置包括交点相位检出电路(10)，将多个传感器信号(U1、V1、W1)中各1对信号相互比较，生成分别表示各1对信号的交点相位的交点相位检出信号(UV、VW、WU)输出；交点电平检出电路(50)，检出各交点电平，生成表示上述检出的各交点电平的多个交点电平信号(Y)输出；信号选择电路(20)，从传感器信号(U1、V1、W1)中选择1个选择信号X；相位检出电路(30)，检出选择信号X的信号电平达到与转子的所设定相位对应的阈值电平，输出表示与检出该达到的阈值电平对应的相位的相位信息信号(PhC)；阈值电平补正电路(60)，根据交点电平信号(Y)对阈值电平进行补正。
【IPC分类】H02P6/08, H02P6/16
【公开号】CN104901594
【申请号】CN201510092362
【发明人】釜谷智彦
【申请人】株式会社理光
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年3月2日
【公告号】EP2916108A1, US20150256328
最新回复(0)