JP2009254066A

JP2009254066A - ズレ検出装置及びズレ検出方法及び位置検出センサ付電動機の製造方法

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Publication number: JP2009254066A
Application number: JP2008096981A
Authority: JP
Inventors: Tetsuya Sugimoto; 哲也杉本; Ryuji Fuji; 隆地藤; Naoki Tomono; 直紀友野; Shigehiro Horiuchi; 成浩堀内
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2008-04-03
Filing date: 2008-04-03
Publication date: 2009-10-29
Anticipated expiration: 2028-04-03
Also published as: JP5092847B2

Abstract

【課題】電動機に取り付ける位置検出センサの基準位置のズレを高い精度で検出するズレ検出装置とズレ検出方法及びそれらを用いた位置検出センサ付電動機の製造方法を提供すること。
【解決手段】
まず，回転子１２をモータ２２によって所定回転数で回転駆動する。次に，回転子１２の回転が安定した後，各相コイル１４Ｕ，１４Ｖ，１４Ｗに発生する誘起電圧と，レゾルバが出力する信号とを取得する。取得した誘起電圧波形は，高調波ノイズの影響を受けて部分的にフラット形状となっている。次に，誘起電圧波形に振幅制限を施す。次に，振幅制限を施した誘起電圧波形から高調波成分を除去する。こうして得られた誘起電圧波形の基本波と，レゾルバ信号波形とを比較することにより，ズレθを算出する。
【選択図】図６

Description

本発明は，レゾルバ等の位置検出センサをモータに取り付ける際の基準位置からのズレを検出する技術に関する。さらに詳細には，位置検出センサからの信号とモータの誘起電圧とを比較することにより，ズレを検出するズレ検出装置及びズレ検出方法並びにそれらを用いる位置検出センサ付電動機の製造方法に関するものである。

エンコーダ，レゾルバ等の位置検出センサは，モータの回転子の位置又は回転速度を検出するものである。モータの回転制御及び位置制御を正確に行うため，位置検出センサを取り付ける位置精度は高いほうが好ましい。このように高い位置精度で位置検出センサを取り付けるために，モータの製造工程においてズレ検出装置が用いられることがある。このズレ検出装置が検出したズレを基に当該ズレを修正するためである。これにより，制御性に優れたモータを生産することができる。

ところで，ズレ検出方法として例えば特許文献１のようなものがある。この文献の技術ではまず，被検体とは別のモータを用いて，被検体である車両駆動用電動機（以下，単に「電動機」という）の回転子を回転させる。次に，回転子の回転により発生する誘起電圧を検出する。さらに，このズレ検出方法では，位置検出センサからの信号をも検出する。この後，誘起電圧の波形と，位置検出センサからの波形とを比較し，ズレを検出するのである。この比較を行うにあたり，誘起電圧波形がゼロ電位と交差する点（以下「ゼロクロス点」という）の時刻を基準とする。

特開２００２−３５４８７６号公報

ところが，回転子の回転により発生する誘起電圧は，固定子の構造により不可避的に生じる高調波ノイズの影響を受ける。このため，図１に示すように誘起電圧波形には，時間の経過に対して電圧が大きく変化せずにフラットに近くなることがある。この波形のフラットに近い箇所（フラット形状）がゼロ電位と交差する場合，ゼロクロス点の時刻を高い精度で検出できない。このため，正確なズレの検出及び位置検出センサを高い精度で取り付けることが困難であった。

上記の誤差を小さくするため，特許文献１では電動機の回転子を正回転（Ｓ１２０），及び負回転（Ｓ１２４）させることとしている。こうして得られた正回転時のゼロクロス点と負回転時のゼロクロス点との平均値をとり基準点としている。しかしながら，フラット形状がゼロ電位と交差している場合に，ゼロクロス点の時刻を求める際に誤差を生じることに変わりはない。また，正回転時と負回転時とで必ずしもズレが同程度となるわけではない。ゆえに，上記の方法のズレ検出方法により求めた基準点の精度は高くない。また，特許文献１のズレ検出方法では正回転及び負回転の２回の測定を行うため，検査に要する時間は長いものとなっていた。

本発明は，前記した従来の技術が有する問題点を解決するためになされたものである。すなわちその課題とするところは，電動機に取り付ける位置検出センサの基準位置のズレを高い精度で検出するズレ検出装置とズレ検出方法及びそれらを用いた位置検出センサ付電動機の製造方法を提供することである。

この課題の解決を目的としてなされた本発明のズレ検出装置は，コイルが巻回された固定子と，永久磁石が固定された回転子と，前記回転子の回転位置を検出する位置検出センサとを有する位置検出センサ付電動機における前記位置検出センサの基準位置のズレ量を検出するズレ検出装置であって，前記回転子を外部から回転させる回転駆動部と，前記回転子の回転により前記コイルに発生する誘起電圧を検出する電圧検出部と，制御部とを有し，前記制御部は，誘起電圧波形の電圧が予め定めた閾値以上である場合にその電圧をその閾値に置き換える振幅制限部と，前記振幅制限部の出力波形から基本波を抽出するフィルタ部と，前記フィルタ部から出力された基本波と前記位置検出センサが出力する信号とからズレ量を算出するズレ算出部とを備えることを特徴とするものである。

かかるズレ検出装置は，位置検出センサ付電動機の位置検出センサの取り付け位置のズレを，誘起電圧波形を基準に検出することができる。また，誘起電圧波形から抽出する基本波がゼロ電位と交差する時刻を正確に検出することができる。

上記に記載のズレ検出装置において，前記フィルタ部が，ローパスフィルタまたはバンドパスフィルタであるとよい。位相が正確な基本波を誘起電圧波形から抽出できるからである。

また，本発明のズレ検出方法は，コイルが巻回された固定子と，永久磁石が固定された回転子と，前記回転子の回転位置を検出する位置検出センサとを有する位置検出センサ付電動機における前記位置検出センサの基準位置のズレ量を検出するズレ検出方法であって，前記回転子を前記位置検出センサ付電動機の外部の動力により回転させ，前記回転子の回転により前記コイルに発生する誘起電圧を検出し，検出した誘起電圧が予め定めた閾値以上である場合にその電圧をその閾値に置き換える振幅制限を施し，前記振幅制限された誘起電圧波形から基本波を抽出し，前記位置検出センサが出力する信号波形を検出し，前記位置検出センサが出力する信号波形と，前記誘起電圧波形から抽出した基本波とを比較してズレを算出することを特徴とするものである。

かかるズレ検出方法は，位置検出センサ付電動機の位置検出センサの取り付け位置のズレを，誘起電圧波形を基準に検出することができる。また，誘起電圧波形から抽出する基本波がゼロ電位と交差する時刻を正確に検出することができる。

上記に記載のズレ検出方法において，ズレの算出を，次式
Ａｓｉｎθ＝Ｂ
θ：ズレの角度
Ａ：レゾルバ信号波形の振幅のピーク値
Ｂ：誘起電圧から抽出した基本波のゼロクロス点の時刻におけるレゾルバ信号の電圧値
により算出するとよい。ズレを正確に検出することができることに変わりはないからである。

また，上記に記載のズレ検出方法であって，ズレの算出を，次式
θ＝α・Ｎ
θ：ズレの角度
α：１サンプリング間隔の角度
Ｎ：時間Ｔにおけるサンプリング数
Ｔ：レゾルバ信号のゼロクロス点と誘起電圧のゼロクロス点の間隔
により算出してもよい。ズレを正確に検出することができることに変わりはないからである。

また，本発明の位置検出センサ付電動機の製造方法は，コイルが巻回された固定子と，永久磁石が固定された回転子と，前記回転子の回転位置を検出する位置検出センサとを有する位置検出センサ付電動機の製造方法であって，前記回転子に前記位置検出センサを仮に固定した状態で，前記回転子を前記位置検出センサ付電動機の外部の動力により回転させ，前記回転子の回転により前記コイルに発生する誘起電圧を検出し，検出した誘起電圧が予め定めた閾値以上である場合にその電圧をその閾値に置き換える振幅制限を施し，前記振幅制限された誘起電圧波形から基本波を抽出し，前記位置検出センサが出力する信号波形を検出し，前記位置検出センサが出力する信号波形と，前記誘起電圧波形から抽出した基本波とを比較してズレを算出し，前記算出したズレをなくすように，前記位置検出センサの取り付け位置を調整し，前記回転子に前記位置検出センサを本固定することを特徴とするものである。

かかる位置検出センサ付電動機の製造方法は，位置検出センサが回転子の位置を正確に検出する位置検出センサ付電動機を製造することができる。これにより，回転制御，位置制御を正確に行うことができる位置検出センサ付電動機が製造される。

本発明によれば，電動機に取り付ける位置検出センサの基準位置のズレを高い精度で検出するズレ検出装置とズレ検出方法及びそれらを用いた位置検出センサ付電動機の製造方法が提供されている。

以下，本発明を具体化した最良の形態について，添付図面を参照しつつ詳細に説明する。本形態は，ズレ検出装置及びズレ検出方法及びそれらを用いた位置検出センサ付電動機の製造方法について，本発明を具体化したものである。

［第１の形態］
第１の形態に係るズレ検出装置１００は，図２に示すように位置検出センサ付電動機１を被検体とするものである。位置検出センサ付電動機１は電動機１０と，レゾルバ１８とを有するものである。電動機１０は，固定子１１と，回転子１２とを有するものである。ここで，回転子１２は８極の永久磁石を備えたものである。また，固定子には，コイル１４Ｕ，１４Ｖ，１４Ｗが巻回されている。レゾルバ１８は，回転子１２の回転位置を検出する位置検出センサである。また，レゾルバ１８は，回転子１２に１次コイルが，固定子１１に２個の２次コイルが固定されたものである。また，固定子１１に固定された２個の２次コイルは，互いに９０°の角度をなすように配置されているものである。

ここで，レゾルバ１８は電動機１０に仮に固定された状態である。つまり，現段階ではレゾルバ１８の位置精度は高くない。そこで，本形態のズレ検出装置１００及びズレ検出方法を用いることにより，レゾルバ１８の取り付け位置の基準位置からのズレを検出するのである。そして，このズレを補正することにより，回転制御性，位置制御性に優れた位置検出センサ付電動機１を製造することができるのである。

ズレ検出装置１００は，モータ２２と，三相平衡負荷回路２４と，電圧検出ライン２６Ｕ，２６Ｖ，２６Ｗと，Ｒ／Ｄコンバータ（レゾルバデジタルコンバータ）２８と，波形変換回路３０と，電子制御ユニット４０とを有している。

モータ２２は，被検体である位置検出センサ付電動機１の回転子１２を，外部から回転させるための回転駆動部である。三相平衡負荷回路２４は，抵抗２５Ｕ，２５Ｖ，２５Ｗを有する電圧検出部である。また，抵抗２５Ｕ，２５Ｖ，２５Ｗはそれぞれの中心で結線されており，その中心点は接地されている。抵抗２５Ｕ，２５Ｖ，２５Ｗは，それぞれ各相コイル１４Ｕ，１４Ｖ，１４Ｗで発生する誘起電圧を検出し，電圧検出ライン２６Ｕ，２６Ｖ，２６Ｗへと信号を伝達するものである。電圧検出ライン２６Ｕ，２６Ｖ，２６Ｗは，抵抗２５Ｕ，２５Ｖ，２５Ｗで検出した誘起電圧を電子制御ユニット４０に伝達するためのものである。一方，Ｒ／Ｄコンバータ２８は，レゾルバ１８の９０°の角度をなす２つの２次コイルから出力されるサイン波とコサイン波とからアークタンジェントをとり，回転子１２の角度を出力するものである。

波形変換回路３０は，レゾルバ１８から出力された信号を基に補間法などを利用して正弦波に整形するための波形整形部である。レゾルバ１８からの信号はサンプリング周期毎の離散的な値である。このため，例えばレゾルバ信号のゼロクロス点の時刻を決定する際に，ゼロクロス点近傍の正電位と負電位との２点を利用して算出すると誤差が大きい。そこで，正弦波形に整形したものを利用することでより誤差の小さい決定を行うのである。

電子制御ユニット４０は，ＣＰＵ４２と，ＲＯＭ４４と，ＲＡＭ４６と，ローパスフィルタ（ＬＰＦ）４８とを備えた制御部である。また，電子制御ユニット４０は，振幅制限機能と，フィルタ機能と，ズレ算出機能とを有するものである。さらに，モータ２２の制御も行う。ＣＰＵ４２は，ズレ検出処理を行うための演算処理装置である。ＲＯＭ４４は，処理プログラムを記憶するためのものである。ＲＡＭ４６は，ＣＰＵ４２の処理のために一時的にデータを記憶するためのものである。ローパスフィルタ４８は，電動機１０で発生した誘起電圧から高調波成分を除去するためのフィルタ部である。なお，ローパスフィルタ４８は，誘起電圧のみならず，レゾルバ１８が出力する信号からも高調波成分を除去するようにしてもよい。電子制御ユニット４０には，電圧検出ライン２６Ｕ，２６Ｖ，２６Ｗを通じて誘起電圧が入力される。また，電子制御ユニット４０には，Ｒ／Ｄコンバータ２８からデジタル化されたレゾルバ１８の信号と，波形変換回路３０から正弦波に整形されたレゾルバ１８の信号とが入力されることとなる。

ここで，本形態のズレ検出装置１００によるレゾルバ１８の基準位置からのズレ検出方法について説明する。まず，ズレ検出処理の全体の流れについて説明する。図３は，ズレ検出装置１００が行うズレ検出処理の全体の流れを説明するフローチャートである。なお，簡単のため，Ｕ，Ｖ，Ｗの三相のうちＵ相のみに着目して説明する。

まず，回転子１２をモータ２２の回転により所定回転数で回転駆動する（Ｓ１０）。次に，回転子１２の回転が安定した後，各相コイル１４Ｕ，１４Ｖ，１４Ｗで検知する誘起電圧と，レゾルバが出力する信号とを取得する（Ｓ２０）。ここで，レゾルバ信号は波形変換回路３０により正弦波に整形されたものである（図９上段参照）。

一方，誘起電圧は，電圧検出ライン２６Ｕ，２６Ｖ，２６Ｗから入力される。入力された誘起電圧波形は，高調波ノイズの影響を受けて部分的にフラット形状となっている（図５参照）。次に，取得した誘起電圧波形を整形する（Ｓ３０）。この処理の詳細については後述する。この波形の整形により，誘起電圧波形は歪んだ波形から正弦波に近い波形となる（図９下段参照）。この後，誘起電圧波形とレゾルバ信号波形とを比較することにより，ズレ量θを算出する（Ｓ４０）。この処理の詳細についても後述する。以上により，ズレ量θが得られた。

ここで，取得した誘起電圧波形の整形（Ｓ３０）について図４のフローチャートにより詳細に説明する。まず，取得した誘起電圧波形は，図５のように部分的にフラット形状となっている。また，誘起電圧波形のピーク値付近に高調波の影響が特に現れている（図１０Ａ，Ｂ参照）。さらに，抽出される基本波の位相は，ピーク値付近の値の影響を受けやすい。そこで，図６に示すように振幅をカットする（Ｓ３１）。なお，図６の破線は，図５の実線の誘起電圧波形と同じものである。ここで，振幅のカットとは，誘起電圧波形（図６破線）の電圧に予め定めた閾値を設け，電圧値が閾値以上である場合にその閾値で置き換える（図６実線）ことである。これは，振幅制限器（ＡｍｐｌｉｔｕｄｅＬｉｍｉｔｅｒ）の働きと同じである。なお，設定する閾値は全振幅の１／５から１／３程度の高さに相当する値である。この振幅制限により，高調波の影響の少ない波形が得られた。このため，この後に基本波を抽出する際に，位相がずれることがほとんどない。また，振幅をカットする高さが高すぎれば，高調波の影響が大きいままである。一方，低すぎれば，波形として成り立たない。

次に，振幅制限された誘起電圧波形（図７破線）から高調波成分を除去する（Ｓ３２）。ここで，図７の破線は，図６の実線と同じものである。この高調波成分の除去には，ローパスフィルタ４８を用いる。これにより，誘起電圧波形から基本波（図７実線）を抽出する。このように抽出された基本波（図７実線）は，振幅のカットにより高調波の影響を小さくした誘起電圧波形（図７破線）から抽出されたものである。このため，この基本波（図７実線）は位相のずれた高調波の影響が非常に少ないものである。つまり，レゾルバ１８の取り付け位置のズレ量θを高い精度で検出する上で基準となる，より信頼性の高い波形が得られた。

ここで，ズレ量θの算出方法（Ｓ４０）について図８及び図９により説明する。図８は，ズレ量θを算出する手順を説明するフローチャートである。図９には，整形されたレゾルバ信号波形と，誘起電圧から抽出された基本波とが示されている。レゾルバ信号波形がゼロ電位と交差する時刻と基本波がゼロ電位と交差する時刻との差が，ズレ量θに相当する。なお，縦軸は電圧である。横軸は，角度である。角度は，回転子１２の回転速度と，時間とから容易に求まるものである。

まず，誘起電圧波形の基本波からゼロクロス点を読み取る（Ｓ４１）。次に，その時刻におけるレゾルバ信号波形の電圧値Ｂ（図９参照）を読み取る（Ｓ４２）。次に，レゾルバ信号波形の振幅，すなわちピーク値Ａ（図９参照）を読み取る（Ｓ４３）。次に，得られたピーク値Ａと電圧値Ｂとから，次に示す式（１）を用いてズレ量θを求める（Ｓ４４）。
Ａｓｉｎθ＝Ｂ（１）

ここで，比較のために振幅のカット（Ｓ３１）を行わなかった場合について説明する。図１０における歪みＡ，Ｂは，高調波の影響によるものである。このため，そのままローパスフィルタ４８により高調波成分を除去した場合，図１１に示すように，元の誘起電圧波形がゼロ電位と交差する時刻と，抽出した基本波とがゼロ電位と交差する時刻が異なることがある。これは，高調波成分の影響がピーク値付近では大きいため，基本波を抽出する際に位相がずれてしまうためである。基本波の位相は，ピーク値付近の波形の影響を受けやすい。また，ズレ検出に用いられるのは，誘起電圧波形そのものではなく，それから抽出される基本波，特にその位相である。このため，ピーク値付近から高調波の影響を除去することにより，基本波の位相がずれないようにするのである。これにより，ピーク値付近の歪みＡ，Ｂの影響を受けていない基本波が得られる。なお，図１１の実線は，誘起電圧波形であり，破線は当該誘起電圧波形から抽出した基本波である。

本形態では，振幅制限（Ｓ３１）をした後，基本波を抽出（Ｓ３２）するようにしている。このときの，振幅制限した誘起電圧波形を図１２の実線に，当該誘起電圧波形から抽出した基本波を図１２の破線に示す。この波形整形（Ｓ３０）により，ローパスフィルタ４８によって抽出した基本波がゼロ電位と交差する時刻と，元の誘起電圧波形がゼロ電位と交差する時刻とで差はほとんど生じない。つまり，振幅制限（Ｓ３１）により，基本波の位相のズレを回避する。さらに，フィルタ（Ｓ３２）により，ゼロ電位付近のフラット形状からくるゼロクロス点を決定する際の誤差を小さくするのである。

本形態の位置検出センサ付電動機の製造方法は，電動機１０に仮止めされたレゾルバ１８のズレ量θを基に取り付け位置を調整するものである。ズレ量θは，上記により算出されている。このため，ズレ量θに応じてレゾルバ１８の取り付け角度を調整し，ズレをなくせばよい。

そのために，次式（２）により計算された値を表示計に表示し，その表示値を基にレゾルバ１８の位置を調整し，ズレθの修正を行う。
表示値＝現時点の角度−ズレ検出終了時の角度＋ズレθ （２）
ここで，「ズレθ」は，本形態のズレ検出装置及びズレ検出方法を用いて検出したズレ量θである。また，「ズレ検出終了時の角度」は，上記のズレ検出処理が終了して回転子１２の回転を止めたときにＲ／Ｄコンバータ２８により検出された角度である。また，「現時点の角度」は，調整を行っている最中にＲ／Ｄコンバータ２８により検出されている角度である。このため，表示値が０となるように取り付け位置の調整を行えばよい。この後，その取り付け位置を保持したままレゾルバ１８を本固定する。

ゆえに，本形態の位置検出センサ付電動機の製造方法により製造された電動機は，位置検出センサの取り付け位置精度が高い。さらに，回転子の位置制御及び回転制御の制御性に優れている。また，本形態の位置検出センサ付電動機の製造方法により，歩留まりの向上を図ることができる。

以上，詳細に説明したように，本実施の形態に係るズレ検出装置及びズレ検出方法は，振幅に閾値を設けて振幅制限を施し，フィルタに通して高調波成分を除去した誘起電圧波形と，レゾルバ信号波形とを比較してズレを検出するようにした。このため，誘起電圧のゼロクロス点を高い精度で求めることができる。これにより，位置検出センサの基準位置からのズレを高い精度で検出することができるズレ検出装置及びズレ検出方法が実現されている。本形態の位置検出センサ付電動機の製造方法は，レゾルバを電動機に高い位置精度で取り付けることができるため，制御性の優れた電動機の生産が可能である。さらに，電動機を負回転させる必要がないため，工程を簡略化でき，生産性も向上する。また，歩留まりも向上する。

なお，本実施の形態は単なる例示にすぎず，本発明を何ら限定するものではない。したがって本発明は当然に，その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良，変形が可能である。例えば，位置検出センサとしてレゾルバ以外に，エンコーダまたはホール素子を用いることもできる。また，誘起電圧波形のみならずレゾルバ信号波形についてもローパスフィルタ４８によって高調波成分を除去してもよい。また，モータ２２とは別の，ズレ検出装置の外部に備えたモータにより，回転子１２を回転させても構わない。また，永久磁石の個数は８個でなくても構わない。また，誘起電圧波形のゼロクロス点を基準としてズレを算出したが，その代わりにレゾルバ信号波形のゼロクロス点を基準にしても構わない。

［第２の形態］
以下，第２の形態について説明する。本形態のズレ検出装置のハード構成は第１の形態の図２と同様である。また，回転子を回転駆動し（Ｓ１０），誘起電圧とレゾルバ信号とを取得し（Ｓ２０），波形を整形し（Ｓ３０），ズレ量θを算出する（Ｓ４０）ことも同様である。さらに，位置検出センサ付電動機の製造方法において，算出したズレ量θの値を基に位置検出センサの取り付け位置を調整することも同様である。このため，重複する部分は説明を省略する。第１の形態と異なる点は，ズレ量の算出手順（Ｓ４０）である。ゆえに，以下ズレ量θの算出方法について以下に説明する。

本形態におけるズレ量θの算出方法（Ｓ４０）について図１３と図１４により説明する。図１３は，ズレ量θを算出する手順を説明するフローチャートである。図１４には，整形されたレゾルバ信号波形と，誘起電圧から抽出された基本波とが示されている。まず，誘起電圧の基本波がゼロ電位と交差する時刻（ゼロクロス点の時刻Ｔ１）及びレゾルバ信号波形がゼロ電位と交差する時刻（ゼロクロス点の時刻Ｔ２）を読み取る（Ｓ４５）。次に，時刻Ｔ１から時刻Ｔ２にかけての経過時間Ｔを算出する（Ｓ４６）。次に，時間Ｔにおけるレゾルバ信号のサンプリング数をカウントする（Ｓ４７）。ここで，カウントしたサンプリング数をＮとする。

次に，カウントしたサンプリング数Ｎから，ズレ量θを計算する（Ｓ４８）。１サンプリング間隔当たりの相当角度αとサンプリング数Ｎとを用いて，式（３）を用いてズレ量θを求める。
θ＝α・Ｎ（３）
なお，相当角度αはサンプリング周期と回転子１２の回転速度とによって決定されるものである。以上により，ズレ量θが求まった。これを基に第１の形態と同様に，レゾルバ１８の取り付け位置の調整を行えばよい。

［第３の形態］
第３の形態に係るズレ検出装置２００は，図１５に示すように位置検出センサ付電動機２を被検体とするものである。ズレを検出した後，ズレをなくすように調整して位置検出センサ付電動機２を製造することは，第１の形態及び第２の形態と同様である。位置検出センサ付電動機２は電動機１１０と，エンコーダ１１８とを有するものである。電動機１１０は，固定子１１１と，回転子１１２とを有するものである。ここで，回転子１１２は８極の永久磁石を備えたものである。また，固定子には，コイル１１４Ｕ，１１４Ｖ，１１４Ｗが巻回されている。エンコーダ１１８は，スリットが設けられた円板であり，スリットを通過した光により回転子１１２の位置及び回転を示すパルス信号を得るものである。

ここで，エンコーダ１１８は電動機１１０に仮に固定された状態である。つまり，現段階ではエンコーダ１１８の位置精度は高くない。そこで，本形態のズレ検出装置２００及びズレ検出方法を用いることにより，エンコーダ１１８の取り付け位置の基準位置からのズレを検出するのである。そして，このズレを補正することにより，回転制御性，位置制御性に優れた位置検出センサ付電動機２を製造することができるのである。

ズレ検出装置２００は，モータ１２２と，三相平衡負荷回路１２４と，電圧検出ライン１２６Ｕ，１２６Ｖ，１２６Ｗと，入力処理回路１２８と，ゼロクロス検出回路１３０と，ＡＤコンバータ１３２と，アップダウンカウンタ１３４と，ローパスフィルタ（ＬＰＦ）１３６と，電子制御ユニット１４０とを有している。

モータ１２２は，被検体である位置検出センサ付電動機２の回転子１１２を，外部から回転させるためのものである。三相平衡負荷回路１２４は，抵抗１２５Ｕ，１２５Ｖ，１２５Ｗを有する電圧検出部である。また，抵抗１２５Ｕ，１２５Ｖ，１２５Ｗはそれぞれの中心で結線されており，その中心点は接地されている。抵抗１２５Ｕ，１２５Ｖ，１２５Ｗは，それぞれコイル１１４Ｕ，１１４Ｖ，１１４Ｗで発生する誘起電圧を検出し，電圧検出ライン１２６Ｕ，１２６Ｖ，１２６Ｗへと信号を伝達するものである。電圧検出ライン１２６Ｕ，１２６Ｖ，１２６Ｗは，抵抗１２５Ｕ，１２５Ｖ，１２５Ｗで検出した誘起電圧を入力処理回路に伝達するためのものである。

入力処理回路１２８は，電圧検出ライン１２６Ｕ，１２６Ｖ，１２６Ｗからの信号を増幅して出力するものである。ローパスフィルタ１３６は，高調波成分を除去するためのものである。ゼロクロス検出回路１３０は，入力処理回路１２８からのアナログ信号がゼロ電位とクロスする時点でハイ（Ｈ）／ロー（Ｌ）が切り換えられる矩形波信号を生成するものである。また，ＡＤコンバータ１３２は，入力処理回路１２８より出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換するものである。アップダウンカウンタ１３４は，所定時間の経過により値がインクリメントされ，エンコーダ１１８からの基準信号によってリセットされるものである。

電子制御ユニット１４０は，ＣＰＵ１４２と，ＲＯＭ１４４と，ＲＡＭ１４６とを備えたズレ算出部である。ＣＰＵ１４２は，ゼロクロス点の時刻の決定を行うとともに，ズレ量を算出するための演算処理装置である。ＲＯＭ１４４は，処理プログラムを記憶するためのものである。ＲＡＭ１４６は，ＣＰＵ１４２の処理のために一時的にデータを記憶するためのものである。電子制御ユニット１４０には，ゼロクロス検出回路１３０からの矩形波信号が入力され，ＡＤコンバータからデジタル化された誘起電圧が入力される。また，電子制御ユニット１４０には，エンコーダ１１８の信号を元にアップダウンカウンタ１３４からのカウンタ値が入力される。

続いて，本形態のズレ検査装置２００によるエンコーダ１１８の基準点のズレ検出方法について説明する。図１６は，ズレ検査装置２００によるエンコーダ１１８の基準点のズレを検出する際の原理を説明するフローチャートである。図１７は，電動機１１０を回転させたときの，Ｕ相の誘起電圧，ゼロクロス検出回路１３０の出力波形，エンコーダ１１８の検出信号，アップダウンカウンタ１３４の出力変化の一例を示す説明図である。なお，説明の容易化のため，Ｕ，Ｖ，Ｗの三相のうちのＵ相だけに着目している。

ズレ検出処理では，まず，アップダウンカウンタ１３４のカウンタ値Ｃが０になるのを待つ（Ｓ３０１）。アップダウンカウンタ１３４は，エンコーダ１１８が基準点を通過したときにエンコーダ１１８から出力される信号（例えばパルス信号）によって０にリセットされ，所定時間経過ごとに１ずつインクリメントされる。Ｓ３０１の処理では，エンコーダ１１８が基準点を検出するのを待つことと等価である。

アップダウンカウンタ１３４のカウンタ値Ｃが０となると，周回カウンタｎを０にリセットする（Ｓ３０２）。そして，ゼロクロス検出回路１３０がゼロクロスを検出するのを待つ（Ｓ３０３）。すなわち，電動機１１０の回転子１１２をモータ１２２によって回転させているため，コイル１１４Ｕ，１１４Ｖ，１１４Ｗには誘起電圧が生じる。この電圧は，各相コイルに結線された三相平衡負荷回路１２４の各Ｕ，Ｖ，Ｗ相にも現れる。回転子１１２に貼付された永久磁石は８極であるから，三相平衡負荷回路１２４のＵ相は回転子１１２が１周するごとに８回にわたってゼロ電位とクロスする。そのため，ゼロクロス検出回路１３０は，回転子１１２が１周するごとに，図１７に示したように４つの矩形波を出力する。電子制御ユニット１４０は，ゼロクロス検出回路１３０からの矩形波信号のＨ／Ｌの切り換わりを検出することでゼロクロス点を検出することができる。

ゼロクロス点を検出すると，周回カウンタｎを１だけインクリメントする（Ｓ３０４）。そして，アップダウンカウンタ１３４のカウンタ値Ｃをｎ番目のカウンタ値メモリＣ（ｎ）に記憶する（Ｓ３０５）。そして，周回カウンタｎが８と等しいか否かが判断される（Ｓ３０６）。すなわち，ゼロクロスを８回検出するまで，ゼロクロスを検出するごとにカウンタ値メモリＣ（ｎ）にアップダウンカウンタ１３４のカウンタ値Ｃを入れ続ける。

このように，ゼロクロスを８回検出することは，回転子１１２が１回転したことを意味する。なお，ゼロクロスを検出したときの処理は，ゼロクロス検出回路１３０からの矩形波信号のＨ／Ｌによる割り込み処理として処理することができる。

周回カウンタｎが８になると，アップダウンカウンタ１３４のカウンタ値Ｃの最大値，すなわちアップダウンカウンタ１３４がリセットされる直前の値（図１７における時間ｔ９のときの値）をカウンタ最大値Ｃｍａｘとして入力する（Ｓ３０７）。そして，入力したカウンタ最大値Ｃｍａｘを３６０度で割ってアップダウンカウンタ１３４のカウンタ値Ｃを角度に換算する角度換算係数Ｋを計算する（Ｓ３０８）。そして，計算した角度換算係数Ｋを基に，次式（４）によりエンコーダ１１８の基準点のズレＹｍを計算する（Ｓ３０９）。その後，本処理を終了する。
Ｙｍ＝｛Ｋ・ΣＣ（ｎ）−Σ４５・（ｎ−１）｝／８（４）

なお，ズレ検出装置２００では，エンコーダ１１８の基準点のズレの検出を行うとともに電動機１１０の異常検査も行う。電動機１１０の異常検査は，ＲＯＭ１４４に予め記憶された電動機１１０が正常時の誘起電圧の波形（マスタ波形）と，ＡＤコンバータ１３２から入力される各Ｕ，Ｖ，Ｗ相の波形（被検体波形）を比較することによって行われる。異常判定は，マスタ波形と被検体波形とを重ね合わせ，そのズレ量の程度によって行われる。このように，エンコーダ１１８の基準点のズレの検出と電動機１１０の異常検査とを同時に行うことができる。よって，電動機１１０の総検査時間の短縮化も図られる。

以上詳細に説明したように本形態のズレ検出装置２００では，誘起電圧の高調波成分をローパスフィルタ１３６によって除去している。これにより，誘起電圧波形のゼロクロス付近の形状が滑らかになり，ゼロクロス検出回路１３０にてゼロクロス点を正確に検出できる。そのため，正負回転のそれぞれで得られるズレ量がほぼ同値となり，正回転によるズレ検出ないし負回転によるズレ検出のいずれか一方で済む。従って，電動機に取り付けられた位置検出センサの基準点のズレ検出時間の短縮化が図られたズレ検出装置およびズレ検出方法が実現されている。

なお，本実施の形態は単なる例示にすぎず，本発明を何ら限定するものではない。したがって本発明は当然に，その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良，変形が可能である。例えば，高調波成分を除去する手段は，ローパスフィルタに限るものではなく，例えばバンドパスフィルタであってもよい。

また，位置検査センサとして，エンコーダ，レゾルバに限るものではなく，ホール素子であってもよい。また，本実施の形態では，車両駆動用モータについて検査を行っているが，これに限るものではない。すなわち，家電製品用モータの検査に本発明を適用してもよい。

回転子の回転により発生する誘起電圧波形を例示する図である。第１の形態及び第２の形態のズレ検出装置のハード構成を説明する図である。第１の形態及び第２の形態のズレ検出方法を説明するフローチャートである。波形整形処理を説明するフローチャートである。三相平衡負荷回路で検出される誘起電圧の波形を示すグラフである。振幅制限による波形整形処理を説明するグラフである。高調波を除去して基本波を抽出する処理を説明するグラフである。ズレ量θの算出手順を説明するフローチャート（その１）である。ズレ量θの算出方法を説明するグラフ（その１）である。誘起電圧波形への高調波の影響を説明するグラフである。誘起電圧波形と基本波とのゼロクロス点のズレを説明するグラフ（その１）である。誘起電圧波形と基本波とのゼロクロス点のズレを説明するグラフ（その２）である。ズレ量θの算出手順を説明するフローチャート（その２）である。ズレ量θの算出方法を説明するグラフ（その２）である。第３の形態のズレ検出装置のハード構成を説明する図である。第３の形態のズレ検出手順を説明するフローチャートである。第３の形態のズレ検出方法を説明するグラフである。

符号の説明

１，２…位置検出センサ付電動機
１１，１１１…固定子
１２，１１２…回転子
１４Ｕ，１４Ｖ，１４Ｗ，１１４Ｕ，１１４Ｖ，１１４Ｗ…コイル
１８…レゾルバ
２２，１２２…モータ
２４，１２４…三相平衡負荷回路
２５Ｕ，２５Ｖ，２５Ｗ，１２５Ｕ，１２５Ｖ，１２５Ｗ…抵抗
２８…Ｒ／Ｄコンバータ
３０…波形変換回路
４０，１４０…電子制御ユニット
４８，１３６…ローパスフィルタ
１００，２００…ズレ検出装置
１１８…エンコーダ
１２８…入力処理回路
１３０…ゼロクロス検出回路
１３２…ＡＤコンバータ
１３４…アップダウンカウンタ

Claims

コイルが巻回された固定子と，
永久磁石が固定された回転子と，
前記回転子の回転位置を検出する位置検出センサとを有する位置検出センサ付電動機における前記位置検出センサの基準位置のズレ量を検出するズレ検出装置であって，
前記回転子を外部から回転させる回転駆動部と，
前記回転子の回転により前記コイルに発生する誘起電圧を検出する電圧検出部と，
制御部とを有し，
前記制御部は，
誘起電圧波形の電圧が予め定めた閾値以上である場合にその電圧をその閾値に置き換える振幅制限部と，
前記振幅制限部の出力波形から基本波を抽出するフィルタ部と，
前記フィルタ部から出力された基本波と前記位置検出センサが出力する信号とからズレ量を算出するズレ算出部とを備えることを特徴とするズレ検出装置。
請求項１に記載のズレ検出装置であって，
前記フィルタ部が，ローパスフィルタまたはバンドパスフィルタであることを特徴とするズレ検出装置。
コイルが巻回された固定子と，
永久磁石が固定された回転子と，
前記回転子の回転位置を検出する位置検出センサとを有する位置検出センサ付電動機における前記位置検出センサの基準位置のズレ量を検出するズレ検出方法であって，
前記回転子を前記位置検出センサ付電動機の外部の動力により回転させ，
前記回転子の回転により前記コイルに発生する誘起電圧を検出し，
検出した誘起電圧が予め定めた閾値以上である場合にその電圧をその閾値に置き換える振幅制限を施し，
前記振幅制限された誘起電圧波形から基本波を抽出し，
前記位置検出センサが出力する信号波形を検出し，
前記位置検出センサが出力する信号波形と，前記誘起電圧波形から抽出した基本波とを比較してズレを算出することを特徴とするズレ検出方法。
請求項３に記載のズレ検出方法であって，
ズレの算出を，次式
Ａｓｉｎθ＝Ｂ
θ：ズレの角度
Ａ：レゾルバ信号波形の振幅のピーク値
Ｂ：誘起電圧から抽出した基本波のゼロクロス点の時刻におけるレゾルバ信号の電圧値
により算出することを特徴とするズレ検出方法。
請求項３に記載のズレ検出方法であって，
ズレの算出を，次式
θ＝α・Ｎ
θ：ズレの角度
α：１サンプリング間隔の角度
Ｎ：時間Ｔにおけるサンプリング数
Ｔ：レゾルバ信号のゼロクロス点と誘起電圧のゼロクロス点の間隔
により算出することを特徴とするズレ検出方法。
コイルが巻回された固定子と，
永久磁石が固定された回転子と，
前記回転子の回転位置を検出する位置検出センサとを有する位置検出センサ付電動機の製造方法であって，
前記回転子に前記位置検出センサを仮に固定した状態で，
前記回転子を前記位置検出センサ付電動機の外部の動力により回転させ，
前記回転子の回転により前記コイルに発生する誘起電圧を検出し，
検出した誘起電圧が予め定めた閾値以上である場合にその電圧をその閾値に置き換える振幅制限を施し，
前記振幅制限された誘起電圧波形から基本波を抽出し，
前記位置検出センサが出力する信号波形を検出し，
前記位置検出センサが出力する信号波形と，前記誘起電圧波形から抽出した基本波とを比較してズレを算出し，
前記算出したズレをなくすように，前記位置検出センサの取り付け位置を調整し，
前記回転子に前記位置検出センサを本固定することを特徴とする位置検出センサ付電動機の製造方法。