CN111835151B

CN111835151B - 电动机

Info

Publication number: CN111835151B
Application number: CN202010307895.9A
Authority: CN
Inventors: 吉永真树; 福村友博; 雨贝太郎; 池田明子; 荒木健吾
Original assignee: Nidec Corp
Current assignee: Nidec Corp
Priority date: 2019-04-18
Filing date: 2020-04-17
Publication date: 2023-06-02
Anticipated expiration: 2040-04-17
Also published as: US20200336047A1; CN111835151A; JP2020178453A; US11437892B2

Abstract

本发明涉及一种电动机。本发明除去因外部磁场而发生的磁传感器的输出电压的偏移。所公开的实施方式的电动机具备：检测转子的旋转位置的第1磁传感器、相对于第1磁传感器以预定的机械角度配置并检测转子的旋转位置的第2磁传感器、放大从第1磁传感器输出的信号即第1信号与从第2磁传感器输出的信号即第2信号的差分的信号放大部、以及将信号放大部的输出信号转换为脉冲信号的脉冲信号生成部。

Description

电动机

技术领域

本发明涉及一种电动机。

背景技术

以往，已知对霍尔元件等根据磁力的大小而变化的磁传感器消除输出的偏移的电路。例如，专利文献1中记载了霍尔元件的偏移消除电路，该偏移消除电路消除因电路内的电容器的寄生电容而发生的偏移。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：特开2012-47630号

发明内容

发明所要解决的课题

但是，在电动机中，为了进行转子的位置检测，广泛使用霍尔元件来作为磁传感器。霍尔元件的信号被信号处理电路放大并被提供给微控制器，从而被用于电动机驱动的控制。这里，当使永久磁铁等外部磁场靠近电动机时，来自磁传感器的信号中发生偏移，因此，存在无法将霍尔元件的信号准确地传输给微控制器的课题。但是，以往并不知晓除去因外部磁场而发生的偏移的方法。

因此，本发明的目的在于，除去因外部磁场而发生的磁传感器的输出电压的偏移。

用于解决课题的方法

本申请的示例性的第1发明是一种电动机，其具备：第1磁传感器，其检测转子的旋转位置；第2磁传感器，其相对于所述第1磁传感器以预定的机械角度配置，并检测所述转子的旋转位置；信号放大部，其放大从第1磁传感器输出的信号即第1信号与从第2磁传感器输出的信号即第2信号的差分；以及脉冲信号生成部，其将所述信号放大部的输出信号转换为脉冲信号。

发明的效果

根据本发明，能够除去因外部磁场而发生的磁传感器的输出电压的偏移。

附图说明

图1是表示第1实施方式的电动机驱动系统的系统结构的图。

图2是参照电路的电路图。

图3是表示参照电路的动作的时序图。

图4是说明外部磁场对霍尔元件的信号的影响的图。

图5是表示存在外部磁场时的参照电路的动作的时序图。

图6是表示第1实施方式中的电动机驱动系统的霍尔元件的配置的图。

图7是表示第1实施方式中的霍尔元件的输出波形的例子的图。

图8是第1实施方式的信号处理电路的电路图。

图9是表示第1实施方式的信号处理电路的动作的时序图。

图10是表示第1实施方式的信号处理电路的动作的时序图。

图11是第2实施方式的信号处理电路的电路图。

图12是表示第2实施方式的信号处理电路的动作的时序图。

图13是表示第2实施方式的信号处理电路的动作的时序图。

图14是表示第2实施方式的信号处理电路的动作的时序图。

附图标记说明

1…电动机驱动系统、2…逆变器装置、3…降压电源电路、5…CPU、6A、6C…信号处理电路、6R…参照电路、10…三相电压生成部、20…驱动电路组、60…信号放大部、N11～N13…节点、Vu…U相电压、Vv…V相电压、Vw…W相电压、M…三相交流电动机、100…霍尔元件组、霍尔元件…H(H1、H2、H3)。

具体实施方式

以下，说明作为本发明的驱动系统的实施方式的电动机驱动系统。

此外，在以下的实施方式中，至少包含三相交流电动机、多个霍尔元件以及各霍尔元件的信号处理电路的结构相当于本发明的电动机。

(1)第1实施方式

(1-1)系统结构

以下，参照附图对本发明的电动机驱动系统的一个实施方式进行说明。图1是表示实施方式的电动机驱动系统1的系统结构的图。电动机驱动系统1具备逆变器装置2、降压电源电路3、CPU(Central Processing Unit；中央处理器)5以及三相交流电动机M。CPU5是微控制器的例子。

逆变器装置2具备三相电压生成部10及驱动电路组20，产生三相交流电力并提供给三相交流电动机M。三相交流电动机M中安装有按照检测转子的位置的各相的霍尔元件组100。

在以下的说明中，电路内的节点或端子的电压是指以接地电位GND(在以下的说明中为“GND电位”。)为基准的电位。例如，在逆变器装置2中，最高的电位为电源电位VM，但由于GND电位可视为0V，因此也可适当地称为“电源电压VM”。

降压电源电路3使电源电压VM下降至CPU5动作所需的预定的电压(在本实施方式的例子中为+3.3V)并提供给CPU5。

CPU5将振幅为3.3V的脉冲信号分别提供给驱动电路组20的驱动电路21～23。各驱动电路将来自CPU5的脉冲信号转换为能够使三相电压生成部10内的MOS晶体管进行动作的信号电平。

在图1中，驱动电路21～23分别与节点N11～N13对应，分别相当于后面叙述的驱动电路的输出端子。

(1-2)逆变器装置2的结构

以下，详细地说明逆变器装置2的结构。

如图1所示，逆变器装置2的三相电压生成部10具备作为低边开关的NMOS晶体管M11、M21、M31以及作为高边开关的PMOS晶体管M12、M22、M32。由于三相交流电动机M有时也会以100％占空动作，因此三相电压生成部10将高边开关设为PMOS晶体管。

此外，在本实施方式的说明中，对将高边开关设为PMOS晶体管的例子进行了说明，但并不限于此。例如，也可以利用自举电路，将NMOS晶体管应用为高边开关。

在本实施方式中，针对向三相交流电动机M提供的三相交流电力的U相设置有PMOS晶体管M12和NMOS晶体管M11。通过PMOS晶体管M12和NMOS晶体管M11进行开关动作，生成U相的输出电压即U相电压Vu。

同样地，针对向三相交流电动机M提供的三相交流电力的V相设置有PMOS晶体管M22和NMOS晶体管M21。通过PMOS晶体管M22和NMOS晶体管M21进行开关动作，生成V相的输出电压即V相电压Vv。针对向三相交流电动机M提供的三相交流电力的W相设置有PMOS晶体管M32和NMOS晶体管M31。通过PMOS晶体管M32和NMOS晶体管M31进行开关动作，生成W相的输出电压即W相电压Vw。

NMOS晶体管M11、M21、M31的源极被设定为接地电位GND。PMOS晶体管M12、M22、M32的源极被连接到逆变器装置2的电源电压VM。

U相的NMOS晶体管M11和PMOS晶体管M12的共同的漏极(节点N11)与三相交流电动机M的U相的绕组(未图示)的一端连接。同样地，V相的NMOS晶体管M21和PMOS晶体管M22的共同的漏极(节点N12)与三相交流电动机M的V相的绕组(未图示)的一端连接，W相的NMOS晶体管M31和PMOS晶体管M32的共同的漏极(节点N13)与三相交流电动机M的W相的绕组(未图示)的一端连接。

霍尔元件组100由3个霍尔元件H1、H2、H3组成。此外，在以下的说明中，在共同提及3个霍尔元件时，仅记作“霍尔元件H”。霍尔元件H1～H3是检测三相交流电动机M的转子磁体的位置的元件，分别是将根据三相交流电动机M的转子磁体(也可以适当地仅称为“转子”。)的旋转而变化的磁力的大小转换为电信号的元件。3个霍尔元件H1、H2、H3的信号是相对于基准电压相互反转的一对信号即互补信号，并且是依次具有每隔120度相位差的正弦波信号，分别与U相、V相、W相对应。

信号处理电路6A在放大各霍尔元件H的信号的同时，将其转换为3.3V振幅的脉冲信号并提供给CPU5。后面叙述信号处理电路6A的详细情况。从信号处理电路6A提供来的脉冲信号的占空比通常为50％，不会较大偏离50％。

CPU5基于由信号处理电路6A提供的脉冲信号决定向驱动电路组20的驱动电路21～23提供的脉冲信号的占空比，并将所决定的占空比的脉冲信号提供给各驱动电路。提供给各驱动电路的脉冲信号的振幅与CPU5的动作电压同为3.3V。

驱动电路组20的各驱动电路对来自CPU5的振幅3.3V的脉冲信号进行电平转换，并输入三相电压生成部10的PMOS晶体管的栅极和NMOS晶体管的栅极。驱动电路21对U相的NMOS晶体管M11及PMOS晶体管M12的各栅极输入进行了电平转换的脉冲信号。驱动电路22对V相的NMOS晶体管M21及PMOS晶体管M22的各栅极输入进行了电平转换的脉冲信号。驱动电路23对W相的NMOS晶体管M31及PMOS晶体管M32的各栅极输入进行了电平转换的脉冲信号。

通过由驱动电路21、22、23进行了电平转换的脉冲信号来控制作为低边开关的NMOS晶体管M11、M21、M31以及作为高边开关的PMOS晶体管M12、M22、M32的动作。

(1-3)信号处理电路的结构

以下，详细地说明本实施方式的信号处理电路6A的结构，但在此之前首先参照图2及图3说明作为参照用的信号处理电路的参照电路6R，其目的在于与信号处理电路6A进行对比。

(1-3-1)参照电路

图2是参照电路6R的电路图。图3是表示参照电路6R的动作的时序图。在图2所示的参照电路6R中，示出了针对霍尔元件组100中的1个霍尔元件H(例如，霍尔元件H1)的信号处理电路，但针对其他相的霍尔元件H(例如，霍尔元件H2、H3)的信号处理也相同。

如图2所示，为了对霍尔元件H产生预定的偏置电压或偏置电流，针对电源电压Vcc设置有电阻Rb1、Rb2。从霍尔元件H的输出端子P1、P2分别输出霍尔元件信号Vh₊及霍尔元件信号Vh_-的一对互补信号。霍尔元件信号Vh₊及霍尔元件信号Vh_-是以基准电压VR为基准相互反相的正弦波信号(也就是，相对于基准电压VR极性不同的信号)。

在本实施方式的例子中，基准电压VR是电源电压Vcc的1/2的电平的电压。

参照电路6R具备信号放大部60及比较器62。信号放大部60包含差动放大器61和电阻R1～R4。

差动放大器61是差动放大器，放大霍尔元件H的信号Vh₊、Vh_-并输出电压Vo1的信号。在霍尔元件H的输出端子P2与差动放大器61的反转输入端子之间设置有电阻R1，在霍尔元件H的输出端子P1与差动放大器61的非反转输入端子之间设置有电阻R3。

在差动放大器61的反转输入端子与输出端子之间设置有反馈电阻R2。电阻R4的一端与差动放大器61的非反转输入端子连接，电阻R4的另一端被设定为基准电压VR。

典型地，设定为R2/R1＝R4/R3，该值为信号放大部60的放大率(增益)。

比较器62(脉冲信号生成部的例子)将由信号放大部60放大并输出的信号(输出电压Vo1)与基准电压VR进行比较，并输出表示其比较结果的二值的脉冲信号(输出电压Vout)。将该脉冲信号提供给CPU5。

图3示出了霍尔元件信号Vh₊、Vh_-、差动放大器61的输出电压Vo1、比较器62的输出电压Vout以及基准电压VR的波形的模拟结果。图3的3A示出了霍尔元件信号的振幅为0.2Vp-p且信号放大部60的增益为5倍的情况。图3的3B示出了霍尔元件信号的振幅为0.6Vp-p且信号放大部60的增益为5倍的情况。

如图3的3B所示，在输出电压Vo1为Vp-p且超过电源电压Vcc(3.3V)的情况下，被限制而不形成正弦波。在图3的3A、图3的3B的任一个的情况下，输出电压Vout均为50％占空的脉冲波形。

图3示出了参照电路6R正常地动作的情况。但是，当在外部存在检测对象以外的磁场时，由于霍尔元件信号Vh₊、Vh_-中发生偏移，因此输出电压Vout不为50％占空。在图4中示出了该情况。

图4是表示在三相交流电动机M的附近不存在磁铁(永久磁铁)的情况下以及存在磁铁的情况下，霍尔元件信号Vh₊、Vh_-和参照电路6R的输出电压Vout(脉冲)如何变化的图。在三相交流电动机M的附近不存在磁铁的情况下，根据转子磁体的旋转产生与基准电压VR的交叉点为固定间隔的正弦波的霍尔元件信号Vh₊、Vh_-，由此获得参照电路6R的输出电压Vout为50％占空的脉冲波形。

与此相对，在三相交流电动机M的附近存在磁铁的情况下，因该磁场引起的偏移成分，根据转子磁体的旋转，霍尔元件信号Vh₊、Vh_-的与基准电压VR的交叉点不为固定间隔，因此参照电路6R的输出电压Vout不为50％占空的脉冲波形。

例如，图5是参照电路6R中霍尔元件信号的振幅为0.6Vp-p且信号放大部60的增益为5倍并在霍尔元件的信号中叠加有0.5V(DC)的外部磁场引起的成分时的波形。如图所示，可知因外部磁场霍尔元件信号Vh₊、Vh_-的交叉点的间隔不固定，占空比偏离50％。

(1-3-2)本实施方式中的信号处理电路

接下来，参照图6～图10说明本实施方式的霍尔元件的配置和信号处理电路。

图6是表示本实施方式中的电动机驱动系统1的霍尔元件的配置的图。图7是表示本实施方式中的霍尔元件的输出波形的模拟结果的图。图8是本实施方式的信号处理电路6A的电路图。图9及图10分别是表示本实施方式的信号处理电路6A的动作的时序图。

图6的6A是表示在与电动机的旋转轴正交的平面中各霍尔元件H的配置的图。图6的6B是电动机的示意剖面图。

在图6的6A所示的例子中，三相交流电动机M的极数为4(也就是，极对数为2)。这种情况下，由于霍尔元件H1～H3分别生成具有120度(2/3π)(电角度)的相位差的信号，因此根据电角度＝机械角度×极对数的关系，霍尔元件H1～H3的配置为每隔60度(π/3)移位的配置。

霍尔元件H1～H3分别是磁传感器的一个例子。

如图6的6B所示，在本实施方式的三相交流电动机M中，在底座51配置有基板52，在基板52上设置有霍尔元件H1～H3。基板52为圆形，以覆盖基板52的方式配置有转子磁体(以下，适当地仅称为“转子”。)53。此外，在图6的6B中，作为例子将扬声器71图示为外部磁场。

鉴于参照电路6R的上述课题，本实施方式的信号处理电路6A通过获取2个霍尔元件信号的差分来除去外部磁场引起的偏移成分。

参照图7对本实施方式的信号处理电路6A的信号处理的原理进行如下说明。设想从与U相对应的霍尔元件H1输出极性相互不同的信号Vh1₊、Vh1_-，从与V相对应的霍尔元件H2输出极性相互不同的信号Vh2₊、Vh2_-，从与W相对应的霍尔元件H3输出极性相互不同的信号Vh3₊、Vh3_-的情况。此时，在因电动机的外部磁场而发生DC成分的偏移V_ofs的情况下，霍尔元件信号Vh1₊、Vh2₊、Vh3₊为以相对于基准电压VR叠加有外部磁场引起的偏移V_ofs的VR+V_ofs为中心的正弦波信号，各信号具有120度(2/3π)的相位差。

因此，为了除去外部磁场引起的偏移V_ofs，例如获取霍尔元件信号Vh1₊、Vh2₊的差分。在该例子中，霍尔元件H1是第1磁传感器的一个例子，霍尔元件H2是第2磁传感器的一个例子。

由于各信号具有120度(2/3π)的相位差，因此霍尔元件信号Vh1₊、Vh2₊、Vh3₊可以分别如以下的数学式(1)、(2)、(3)那样表示。

【数学式1】

Vh1₊＝sinθ+VR+V_ofs…(1)

【数学式2】

【数学式3】

因此，霍尔元件信号Vh1₊、Vh2₊的差分如以下的数学式(4)所示。

【数学式4】

如数学式(4)所示，通过获取2个霍尔元件信号的差分，能够除去基准电压VR和外部磁场引起的偏移V_ofs。同样地，通过获取霍尔元件信号Vh2₊、Vh3₊的差分，获取霍尔元件信号Vh3₊、Vh1₊的差分，能够对V相、W相除去基准电压VR和外部磁场引起的偏移V_ofs。可知图7中霍尔元件H1～H3的霍尔元件信号Vh1₊～Vh3₊的相对于VR+V_ofs的连接线的交叉点从2个霍尔元件信号的电平一致的时刻起相位仅错开π/6。

但是，需要注意：如数学式(4)所示，Vh1₊与Vh3₊的差分的相位相对于Vh1₊超前π/6。由于电角度π/6相当于机械角度15度，因此，考虑到当在接收霍尔元件信号的CPU5侧不进行软件上的变更时，需要使霍尔元件的配置错开15度或者相位错开π/6，而在CPU5侧进行软件上的位置校正。

参照图8说明基于参照图7说明的信号处理的原理的信号处理电路6A。此外，图8所示的信号处理电路6A仅示出了与U相对应的霍尔元件H1的霍尔元件信号的信号处理，但是针对分别与V相、W相对应的霍尔元件H2、H3的霍尔元件信号的信号处理也同样。

如图8所示，在信号处理电路6A中，为了产生预定的偏置电压或偏置电流，针对霍尔元件H1的电源电压Vcc设置有电阻Rb11、Rb12，针对霍尔元件H2的电源电压Vcc设置有电阻Rb21、Rb22。

从霍尔元件H1的输出端子P11、P12分别输出霍尔元件信号Vh1₊及霍尔元件信号Vh1_-的一对互补信号。霍尔元件信号Vh1₊及霍尔元件信号Vh1_-是以基准电压VR为基准相互反相的正弦波信号(也就是，相对于基准电压VR极性不同的信号)。霍尔元件信号Vh1₊是第1信号的第1极性的信号的例子，霍尔元件信号Vh1_-是第1信号的第2极性的信号的例子。

同样地，从霍尔元件H2的输出端子P21、P22分别输出霍尔元件信号Vh2₊及霍尔元件信号Vh2_-的一对互补信号。霍尔元件信号Vh2₊及霍尔元件信号Vh2_-是以基准电压VR为基准相互反相的正弦波信号(也就是，相对于基准电压VR极性不同的信号)。霍尔元件信号Vh2₊是第2信号的第1极性的信号的例子，霍尔元件信号Vh2_-是第2信号的第2极性的信号的例子。

信号处理电路6A具备信号放大部60A、60B及比较器62。信号放大部60A包含差动放大器61A和电阻R1～R4。信号放大部60B包含差动放大器61B和电阻R1～R4。

差动放大器61A是差动放大器，放大霍尔元件H1的信号Vh1₊与霍尔元件H2的信号Vh2₊的差分并输出电压Vo1的信号。在霍尔元件H2的输出端子P21与差动放大器61A的反转输入端子之间设置有电阻R1，在霍尔元件H1的输出端子P11与差动放大器61A的非反转输入端子之间设置有电阻R3。

在差动放大器61A的反转输入端子与输出端子之间设置有反馈电阻R2。电阻R4的一端与差动放大器61A的非反转输入端子连接，电阻R4的另一端设定为基准电压VR。

典型地，设定为R2/R1＝R4/R3，该值为信号放大部60A的放大率(增益)。

差动放大器61B是差动放大器，放大霍尔元件H1的信号Vh1_-与霍尔元件H2的信号Vh2_-的差分并输出电压Vo2的信号。在霍尔元件H2的输出端子P22与差动放大器61B的反转输入端子之间设置有电阻R1，在霍尔元件H1的输出端子P12与差动放大器61B的非反转输入端子之间设置有电阻R3。

在差动放大器61B的反转输入端子与输出端子之间设置有反馈电阻R2。电阻R4的一端与差动放大器61B的非反转输入端子连接，电阻R4的另一端设定为基准电压VR。

典型地，设定为R2/R1＝R4/R3，该值为信号放大部60B的放大率(增益)。

比较器62将由信号放大部60A放大并输出的信号(输出电压Vo1)与由信号放大部60B放大并输出的信号(输出电压Vo2)进行比较，并输出表示其比较结果的二值的脉冲信号(输出电压Vout)。将该脉冲信号提供给CPU5。

此外，在图8所示的电路例子中，示出了将霍尔元件H1的信号Vh1₊和信号Vh1_-输入非反转输入端子并将霍尔元件H2的信号Vh2₊和信号Vh2_-输入反转输入端子的情况，但并不限于此。反之，也可以将霍尔元件H1的信号Vh1₊和信号Vh1_-输入反转输入端子，并将霍尔元件H2的信号Vh2₊和信号Vh2_-输入非反转输入端子。这种情况下，信号放大部60A、60B的输出电压Vo1、Vo2相对于图8的情况为反相，比较器62的输出电压Vout也为反相。

图9及图10是在霍尔元件H的电源电压Vcc为3.3V，信号放大部60A、60B的增益为2倍，来自转子磁体的信号(U相信号)的振幅为0.2Vp-p且频率为360Hz的条件下进行的模拟结果。

图9示出了作为外部磁场叠加有DC的振幅0.5V的信号的情况，图10示出了作为外部磁场相对于DC偏移的0.5V叠加有振幅0.5V、频率1kHz的信号的情况。

图9的9A、图10的10A均示出了仅基于通过转子的旋转而发生的磁场的霍尔元件H1～H3的霍尔元件信号Vh1₊、Vh2₊、Vh3₊。

图9的9B、图10的10B均示出了叠加有外部磁场引起的成分的霍尔元件H1的霍尔元件信号Vh1₊、Vh1_-的波形。图9的9C、图10的10C均示出了叠加有外部磁场引起的成分的霍尔元件H2的霍尔元件信号Vh2₊、Vh2_-的波形。

如图9的9D(电压Vo1、Vo2)及图10的10D(电压Vo1、Vo2)所示，可知在任一情况下均除去了偏移成分。另外，如图9的9E(输出电压Vout1)及图10的10E(输出电压Vout1)所示，可知输出电压的占空比为50％。

如以上所说明的那样，在本实施方式的电动机驱动系统1中，构成为通过获取并放大检测转子的旋转位置的霍尔元件H1～H3的霍尔元件信号中的2个信号的差分能够除去外部磁场引起的信号成分。即，信号放大部60A、60B例如放大霍尔元件H1的霍尔元件信号Vh1₊、Vh1_-(第1信号的例子)与霍尔元件H2的霍尔元件信号Vh2₊、Vh2_-(第2信号的例子)的差分，比较器62将信号放大部60A、60B的输出电压Vo1、Vo2转换为脉冲信号即输出电压Vout。因此，无论外部磁场引起的噪声信号电平是DC还是包含频率成分的情况都能够除去。

(2)第2实施方式

接下来，参照图11～图14说明第2实施方式的电动机驱动系统。

在以下的各实施方式的电动机驱动系统中，由于与第1实施方式的电动机驱动系统1相比仅信号处理电路不同，因此仅对信号处理电路进行说明。

图11是本实施方式的信号处理电路6C的电路图。图12～图14分别是表示本实施方式的信号处理电路6C的动作的时序图。

将图11与图8比较可知，本实施方式的信号处理电路6C的信号放大部60C由差动放大器的数量从2个汇集为1个的电路构成。

更具体地，将霍尔元件H1的霍尔元件信号Vh1_-和霍尔元件H2的霍尔元件信号Vh2₊分别经由电阻R1’、R1并列地输入信号放大部60C的差动放大器61C的反转输入端子(第1输入端子的例子)。将霍尔元件H1的霍尔元件信号Vh1₊和霍尔元件H2的霍尔元件信号Vh2_-分别经由电阻R3’、R3并列地输入差动放大器61C的非反转输入端子(第2输入端子的例子)。差动放大器61C以基准电压VR为基准通过预定的放大率放大这些输入的差分。在差动放大器61C的输出端子与反转输入端子之间设置有反馈电阻R2。

此外，在本实施方式中，霍尔元件H1的霍尔元件信号Vh1₊是第1信号的第1极性的信号的一个例子，霍尔元件H1的霍尔元件信号Vh1_-是第1信号的第2极性的信号的一个例子。另外，霍尔元件H2的霍尔元件信号Vh2₊是第2信号的第1极性的信号的一个例子，霍尔元件H2的霍尔元件信号Vh2_-是第2信号的第2极性的信号的一个例子。

在图11中，典型地，R1＝R1’＝R3＝R3’，这种情况下，信号放大部60C的放大率(增益)为R2/R1(＝R4/R3)。

本实施方式的比较器62C基于差动放大器61C的输出电压Vo1与基准电压VR的比较结果输出脉冲信号(输出电压Vout)。

图11所示的信号处理电路6C与图8所示的信号处理电路6A实质上等效。以下示出该情况。

在将差动放大器61C的反转输入端子中的电压设为Va并将非反转输入端子中的电压设为Va’时，成立以下的数学式(5)、(6)。

【数学式5】

【数学式6】

这里，在设为R1＝R1’＝R3＝R3’＝R且R2＝R4＝kR(k：增益)的情况下，分别如数学式(7)、(8)那样地表示数学式(5)、(6)。

【数学式7】

【数学式8】

根据虚短路，Va＝Va’，因此，根据数学式(7)、(8)可获得以下的数学式(9)。

【数学式9】

Vo＝k(Vh2_--Vh2₊+Vh1₊-Vh1_-)+VR…(9)

因此，使用以下的数学式(10)表示比较器62C的比较结果。

【数学式10】

Vo-VR＝k(Vh2_--Vh2₊+Vh1₊-Vh1_-)…(10)

另一方面，在图8的信号处理电路6A中，针对各信号放大部60A、60B，成立以下的数学式(11)、(12)。

【数学式11】

Vo1＝k(Vh1₊-Vh2₊)+VR…(11)

【数学式12】

Vo2＝k(Vh1_--Vh2_-)+VR…(12)

因此，使用以下的数学式(13)表示比较器62的比较结果。

【数学式13】

Vo1-Vo2＝k(Vh2_--Vh2₊+Vh1₊-Vh1_-)…(13)

如数学式(10)、(13)所示，可知本实施方式的信号处理电路6C与图8的信号处理电路6A等效。

图12及图13是在霍尔元件H的电源电压Vcc为3.3V、信号放大部60C的增益为2倍、来自转子磁体的信号(U、V、W相信号)的振幅为0.2Vp-p且频率为360Hz的条件下进行的模拟结果。图12示出了作为外部磁场叠加有DC的振幅0.5V的信号的情况，图13示出了作为外部磁场相对于DC偏移的0.5V叠加有振幅0.5V、频率1kHz的信号的情况。

图12的12A、图13的13A均示出了仅基于通过转子的旋转而发生的磁场的霍尔元件H1～H3的霍尔元件信号Vh1₊、Vh2₊、Vh3₊。

图12的12B、图13的13B均示出了叠加有外部磁场引起的成分的霍尔元件H1的霍尔元件信号Vh1₊、Vh1_-的波形。图12的12C、图13的13C均示出了叠加有外部磁场引起的成分的霍尔元件H2的霍尔元件信号Vh2₊、Vh2_-的波形。

如图12的12D(电压Vo1)、图12的12E(输出电压Vout)及图13的13D(电压Vo1)、图13的13E(输出电压Vout)所示，可知在任一情况下均除去了外部磁场的信号成分，输出电压Vout的占空比均为50％。

图14示出了基于对U相、V相、W相全部应用本实施方式的信号处理电路6C时的模拟结果的时序图(模拟结果)。图14是与图13相同的条件的外部磁场，即作为外部磁场相对于DC偏移的0.5V叠加有振幅0.5V、频率1kHz的信号的情况。

此外，图14的14A示出了霍尔元件H1、H2、H3的霍尔元件信号Vh1₊、Vh2₊、Vh3₊的波形，其是仅来自转子磁体的信号成分(也就是，不含外部磁场的成分)的信号波形。该信号为0.2Vp-p的正弦波。

图14的14B示出了相对于来自转子磁体的信号成分(0.2Vp-p)叠加有外部磁场引起的信号成分时的霍尔元件H1的霍尔元件信号Vh1₊、Vh1_-的波形。图14的14C示出了相对于来自转子磁体的信号成分(0.2Vp-p)叠加有外部磁场引起的信号成分时的霍尔元件H2的霍尔元件信号Vh2₊、Vh2_-的波形。图14的14D示出了相对于来自转子磁体的信号成分(0.2Vp-p)叠加有外部磁场引起的信号成分时的霍尔元件H3的霍尔元件信号Vh3₊、Vh3_-的波形。

在图14的14E中，电压Vo-1与图11的信号处理电路6C的差动放大器61C的输出电压Vo相同。电压Vo-2是通过与图11的信号处理电路6C同样的电路对霍尔元件H2、H3的信号进行时的输出电压Vo。电压Vo-3是通过与图11的信号处理电路6C同样的电路对霍尔元件H3、H1的信号进行时的输出电压Vo。

如图14的14E所示，电压Vo-1、Vo-2、Vo-3除去了外部磁场引起的信号成分，并获得了相互具有120度相位差的正弦波的波形。

在图14的14F中，输出电压Vout1与图11的信号处理电路6C的输出电压Vout相同。输出电压Vout2是通过与图11的信号处理电路6C同样的电路对霍尔元件H2、H3的信号进行时的输出电压Vout。输出电压Vout3是通过与图11的信号处理电路6C同样的电路对霍尔元件H3、H1的信号进行时的输出电压Vout。

如图14的14F所示，确认到输出电压Vout1、Vout2、Vout3相位每隔120度错开，并且在各相的输出电压中获得了50％的占空比。

以上，详细地说明了本发明的电动机的实施方式，但本发明的范围并不限定为上述的实施方式。另外，上述的实施方式能够在不脱离本发明的主旨的范围内进行各种的改良和变更。能够适当地组合在多个实施方式的每一个中所述的技术事项。

例如，在上述的实施方式中，说明了通过基于霍尔传感器的位置信息的120度通电来进行三相电压生成部10的各驱动用MOS晶体管的接通、断开控制的情况，但并不限于此。各驱动用MOS晶体管的接通/断开控制方法也可以应用180度通电等其他通电控制方法。

另外，在上述的实施方式中对电动机的极对数N为2的情况进行了说明，但并不限于此。电动机的极对数可以为任意值，根据该值决定使与各相对应的霍尔元件(例如，霍尔元件H1)的信号反转的霍尔元件(例如，霍尔元件H1a)的配置。

Claims

1.一种电动机，其特征在于，具备：

第1磁传感器，其检测转子的旋转位置；

第2磁传感器，其相对于所述第1磁传感器以预定的机械角度配置，并检测所述转子的旋转位置；

信号放大部，其放大从第1磁传感器输出的信号即第1信号与从第2磁传感器输出的信号即第2信号的差分；以及

脉冲信号生成部，其将所述信号放大部的输出信号转换为脉冲信号，

第1信号包含相对于基准电压而极性不同的一对信号，

第2信号包含相对于基准电压而极性不同的一对信号，

所述信号放大部具备：

第1差动放大器，其将第1信号中的第1极性的信号和第2信号中的第1极性的信号作为差动输入信号，并以所述基准电压为基准通过预定的放大率进行放大；以及

第2差动放大器，其将第1信号中的第2极性的信号和第2信号中的第2极性的信号作为差动输入信号，并以所述基准电压为基准通过预定的放大率进行放大，

所述脉冲信号生成部基于所述第1差动放大器的输出信号与所述第2差动放大器的输出信号的比较结果生成所述脉冲信号。

2.一种电动机，其特征在于，具备：

第1磁传感器，其检测转子的旋转位置；

第1信号包含相对于基准电压而极性不同的一对信号，

第2信号包含相对于基准电压而极性不同的一对信号，

所述信号放大部具有并列地输入第1信号中的第2极性的信号和第2信号中的第1极性的信号的第1输入端子、以及并列地输入第1信号中的第1极性的信号和第2信号中的第2极性的信号的第2输入端子，并具备以所述基准电压为基准通过预定的放大率进行放大的差动放大器，

所述脉冲信号生成部基于所述差动放大器的输出信号与所述基准电压的比较结果生成所述脉冲信号。