JP2001050774A - サインコサイン出力センサおよびこれを用いたサーボモータ - Google Patents
サインコサイン出力センサおよびこれを用いたサーボモータInfo
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- JP2001050774A JP2001050774A JP22320599A JP22320599A JP2001050774A JP 2001050774 A JP2001050774 A JP 2001050774A JP 22320599 A JP22320599 A JP 22320599A JP 22320599 A JP22320599 A JP 22320599A JP 2001050774 A JP2001050774 A JP 2001050774A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ２極３相型等のホール素子などによる磁極検
出センサだけではブラシレスモータの回転角を細かく検
出することができず、これとは別個に設ける必要のある
回転位置検出用のエンコーダまたはレゾルバは非常に高
価であった。 【解決手段】 本発明のサインコサイン出力センサは、
回転磁石(12)の回転による磁界の変化に伴い電気角で９
０°の位相差を有する複数の正弦波電圧を出力するよう
に前記回転磁石(12)の回転軌跡に沿って配設された複数
の磁界検出手段(10a,10b,11a,11b)を備え、電気角で９
０°位相の異なる正弦波状のアナログ信号を出力する構
成である。
出センサだけではブラシレスモータの回転角を細かく検
出することができず、これとは別個に設ける必要のある
回転位置検出用のエンコーダまたはレゾルバは非常に高
価であった。 【解決手段】 本発明のサインコサイン出力センサは、
回転磁石(12)の回転による磁界の変化に伴い電気角で９
０°の位相差を有する複数の正弦波電圧を出力するよう
に前記回転磁石(12)の回転軌跡に沿って配設された複数
の磁界検出手段(10a,10b,11a,11b)を備え、電気角で９
０°位相の異なる正弦波状のアナログ信号を出力する構
成である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、産業用のサーボ
モータの回転位置を検出するセンサおよびこのセンサを
用いたサーボモータに関するものである。
モータの回転位置を検出するセンサおよびこのセンサを
用いたサーボモータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図３は、従来の２極３相型のモータに取
り付けられるホール素子またはホールＩＣを用いたセン
サの構成および動作原理を概念的に示す図である。従来
のブラシレスサーボモータの整流切替用に用いる簡易セ
ンサとしては２極３相型センサがあった。図３に示すよ
うに、２極３相型センサはブラシレスサーボモータの相
数に応じた電気角で配置されたホール素子１ａ、１ｂ、
１ｃを備えていた。
り付けられるホール素子またはホールＩＣを用いたセン
サの構成および動作原理を概念的に示す図である。従来
のブラシレスサーボモータの整流切替用に用いる簡易セ
ンサとしては２極３相型センサがあった。図３に示すよ
うに、２極３相型センサはブラシレスサーボモータの相
数に応じた電気角で配置されたホール素子１ａ、１ｂ、
１ｃを備えていた。
【０００３】これらのホール素子１ａ〜１ｃはサーボモ
ータの回転軸2に軸止された回転磁石３の外周に沿って
配設されており、図３に示す２極３相型センサでは電気
角で１２０°間隔にホール素子１ａ〜１ｃがそれぞれ配
設されていた。このような２極３相型センサは各ホール
素子１ａ〜１ｃが回転磁石３の磁極を検出する際にサー
ボモータの整流切替用のパルス信号を出力するように構
成されている。なお、ホール素子１ａ〜１ｃの代わりに
ホールＩＣを用いた２極３相型センサも同様に用いられ
ていた。
ータの回転軸2に軸止された回転磁石３の外周に沿って
配設されており、図３に示す２極３相型センサでは電気
角で１２０°間隔にホール素子１ａ〜１ｃがそれぞれ配
設されていた。このような２極３相型センサは各ホール
素子１ａ〜１ｃが回転磁石３の磁極を検出する際にサー
ボモータの整流切替用のパルス信号を出力するように構
成されている。なお、ホール素子１ａ〜１ｃの代わりに
ホールＩＣを用いた２極３相型センサも同様に用いられ
ていた。
【０００４】また、ブラシレスサーボモータには、回転
角を検出するためのサインコサイン出力センサとして光
学式のエンコーダ型センサ、または、レゾルバ型センサ
（共に図示せず）が広く用いられていた。これらのサイ
ンコサイン出力センサは、その出力信号を任意の分解能
に分割処理することにより、上述の簡易センサよりも精
度の高い回転角の検出が可能であり、高い分解能でサー
ボモータの回転角を検出することができる。
角を検出するためのサインコサイン出力センサとして光
学式のエンコーダ型センサ、または、レゾルバ型センサ
（共に図示せず）が広く用いられていた。これらのサイ
ンコサイン出力センサは、その出力信号を任意の分解能
に分割処理することにより、上述の簡易センサよりも精
度の高い回転角の検出が可能であり、高い分解能でサー
ボモータの回転角を検出することができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上述のように、簡易セ
ンサとしての２極３相型センサには整流信号を得るため
にホールＩＣやホール素子が用いられているが、モータ
の１回転中に得られるパルス信号数はモータの極数の半
分であり、例えば、２極３相型センサだけではブラシレ
スモータの回転角を細かく検出することができないとい
う課題があった。また、ブラシレスモータの回転角を細
かく制御するためには、２極３相型センサとは別個に回
転位置検出用のエンコーダまたはレゾルバを設ける必要
があった。しかしながら、これらのセンサはモータの１
回転中の出力を任意に分割することによって回転角を高
度に制御できるものの、センサ自体が非常に高価である
という課題があり、このようなサインコサイン出力セン
サを用いるブラシレスモータのコストダウンが課題とな
っていた。
ンサとしての２極３相型センサには整流信号を得るため
にホールＩＣやホール素子が用いられているが、モータ
の１回転中に得られるパルス信号数はモータの極数の半
分であり、例えば、２極３相型センサだけではブラシレ
スモータの回転角を細かく検出することができないとい
う課題があった。また、ブラシレスモータの回転角を細
かく制御するためには、２極３相型センサとは別個に回
転位置検出用のエンコーダまたはレゾルバを設ける必要
があった。しかしながら、これらのセンサはモータの１
回転中の出力を任意に分割することによって回転角を高
度に制御できるものの、センサ自体が非常に高価である
という課題があり、このようなサインコサイン出力セン
サを用いるブラシレスモータのコストダウンが課題とな
っていた。
【０００６】従って、本発明は、以上のような課題を解
決するためになされたものであり、安価なホール素子を
用いつつも高度な回転角検出が可能で、かつ、コストダ
ウンを図ったサインコサイン出力センサを提供すること
を目的とする。また、このような低コストのサインコサ
イン出力センサを用いたブラシレスサーボモータを提供
することを目的とする。
決するためになされたものであり、安価なホール素子を
用いつつも高度な回転角検出が可能で、かつ、コストダ
ウンを図ったサインコサイン出力センサを提供すること
を目的とする。また、このような低コストのサインコサ
イン出力センサを用いたブラシレスサーボモータを提供
することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明によるサインコサ
イン出力センサは、電気角で１８０°異なる位置にＮ極
とＳ極とを有する回転磁石の回転による磁界の変化に伴
い、電気角で９０°の位相差を有する複数の正弦波電圧
を出力するように前記回転磁石の回転軌跡に沿って配設
された複数の磁界検出手段を備え、電気角で９０°位相
の異なる正弦波状のアナログ信号を出力するサインコサ
イン出力センサであり、さらに、本発明によるサインコ
サイン出力センサを用いたサーボモータは、前記サイン
コサイン出力センサの出力信号に基づきサーボモータの
回転角度及び回転速度を制御するサーボモータである。
イン出力センサは、電気角で１８０°異なる位置にＮ極
とＳ極とを有する回転磁石の回転による磁界の変化に伴
い、電気角で９０°の位相差を有する複数の正弦波電圧
を出力するように前記回転磁石の回転軌跡に沿って配設
された複数の磁界検出手段を備え、電気角で９０°位相
の異なる正弦波状のアナログ信号を出力するサインコサ
イン出力センサであり、さらに、本発明によるサインコ
サイン出力センサを用いたサーボモータは、前記サイン
コサイン出力センサの出力信号に基づきサーボモータの
回転角度及び回転速度を制御するサーボモータである。
【０００８】
【発明の実施の形態】図１は、この発明の好適な実施の
形態に係るサインコサイン出力センサの構成を概念的に
示す図である。本発明のサインコサインセンサは従来の
サインコサイン出力源であるエンコーダまたはレゾルバ
に代替するものである。
形態に係るサインコサイン出力センサの構成を概念的に
示す図である。本発明のサインコサインセンサは従来の
サインコサイン出力源であるエンコーダまたはレゾルバ
に代替するものである。
【０００９】図１に示すように、この発明に係るサイン
コサイン出力センサは磁界検出手段としてのホール素子
１０ａ、１０ｂ、１１ａ、１１ｂを備える。これらのホ
ール素子１０ａ〜１１ｂは、紙面を貫く方向の回転軸２
を有するブラシレスモータ（図示せず）の回転位置検出
用で１８０°異なる位置にＮ極とＳ極とを有する回転磁
石１２の外周に沿って配設されている。ここで、ホール
素子１０ａおよび１０ｂはその出力電圧特性が電気角で
９０°の位相差を有するように配設されており、また、
ホール素子１０ａおよび１１ａと、ホール素子１０ｂお
よび１１ｂとはその出力電圧特性が電気角で１８０°の
位相差を有するようにそれぞれ配設されている。即ち、
ホール素子１１ａ及び１１ｂはホール素子１０ａおよび
１０ｂの反転信号を出力して、回転位置の検出精度を向
上させるために設けられている。
コサイン出力センサは磁界検出手段としてのホール素子
１０ａ、１０ｂ、１１ａ、１１ｂを備える。これらのホ
ール素子１０ａ〜１１ｂは、紙面を貫く方向の回転軸２
を有するブラシレスモータ（図示せず）の回転位置検出
用で１８０°異なる位置にＮ極とＳ極とを有する回転磁
石１２の外周に沿って配設されている。ここで、ホール
素子１０ａおよび１０ｂはその出力電圧特性が電気角で
９０°の位相差を有するように配設されており、また、
ホール素子１０ａおよび１１ａと、ホール素子１０ｂお
よび１１ｂとはその出力電圧特性が電気角で１８０°の
位相差を有するようにそれぞれ配設されている。即ち、
ホール素子１１ａ及び１１ｂはホール素子１０ａおよび
１０ｂの反転信号を出力して、回転位置の検出精度を向
上させるために設けられている。
【００１０】また、ホール素子１０ａ及び１１ａは、回
転磁石１２の極切り替わり部にてその出力電圧がいわゆ
るゼロクロスの位置になるように配設されており、残り
のホール素子１０ｂおよび１１ｂは、その出力がホール
素子１０ａ及び１１ａの出力に対して電気角で９０°進
んだ正弦電圧を出力する位置、または、９０°遅れた正
弦波電圧を出力する位置に配設されている。このように
配設されたホール素子１０ａ〜１１ｂを有するサインコ
サイン出力センサでは、ホール素子１０ａ及び１１ａの
出力から図２における正弦波特性Ａを得ると共に、ホー
ル素子１０ｂ及び１１ｂの出力から同特性Ｂを得ること
ができる。
転磁石１２の極切り替わり部にてその出力電圧がいわゆ
るゼロクロスの位置になるように配設されており、残り
のホール素子１０ｂおよび１１ｂは、その出力がホール
素子１０ａ及び１１ａの出力に対して電気角で９０°進
んだ正弦電圧を出力する位置、または、９０°遅れた正
弦波電圧を出力する位置に配設されている。このように
配設されたホール素子１０ａ〜１１ｂを有するサインコ
サイン出力センサでは、ホール素子１０ａ及び１１ａの
出力から図２における正弦波特性Ａを得ると共に、ホー
ル素子１０ｂ及び１１ｂの出力から同特性Ｂを得ること
ができる。
【００１１】なお、図１には、検出精度を向上させるた
めにホール素子を４つ配設した構成を示すが、本発明に
係るサインコサイン出力センサでは、ホール素子を少な
くとも２つ配設してあればよく、２つのホール素子の出
力電圧が９０°の位相差を有するように配設してあれば
よい。また、図１ではホール素子１０ａ〜１１ｂが回転
磁石１２の外周に沿ってラジアル方向に配設されている
場合を示すが、回転磁石１２のアキシャル方向に配設さ
れていてもよい。また、回転磁石１２はモータの界磁用
の回転磁石と共用してもよい。
めにホール素子を４つ配設した構成を示すが、本発明に
係るサインコサイン出力センサでは、ホール素子を少な
くとも２つ配設してあればよく、２つのホール素子の出
力電圧が９０°の位相差を有するように配設してあれば
よい。また、図１ではホール素子１０ａ〜１１ｂが回転
磁石１２の外周に沿ってラジアル方向に配設されている
場合を示すが、回転磁石１２のアキシャル方向に配設さ
れていてもよい。また、回転磁石１２はモータの界磁用
の回転磁石と共用してもよい。
【００１２】上述のようなサインコサイン出力センサで
は、回転磁石１２の回転に応じてホール素子１０ａ〜１
１ｂから出力されるサイン波電圧及びコサイン波電圧
は、通常はセンサ及びモータの外部に配設されるＡ／Ｄ
変換器１３を介して得られるデジタル信号をカウンタや
ＣＰＵを用いて演算処理することにより、デジタル角度
出力として検出することができる。即ち、図２に示す特
性Ａ、Ｂのいずれを検出したかによってサーボモータの
回転方向を判別することができ、また、例えばサインコ
サイン出力の１周期分を１００分割してデジタル角度出
力を検出すれば、サーボモータの回転角を高度に制御す
ることが可能となる。
は、回転磁石１２の回転に応じてホール素子１０ａ〜１
１ｂから出力されるサイン波電圧及びコサイン波電圧
は、通常はセンサ及びモータの外部に配設されるＡ／Ｄ
変換器１３を介して得られるデジタル信号をカウンタや
ＣＰＵを用いて演算処理することにより、デジタル角度
出力として検出することができる。即ち、図２に示す特
性Ａ、Ｂのいずれを検出したかによってサーボモータの
回転方向を判別することができ、また、例えばサインコ
サイン出力の１周期分を１００分割してデジタル角度出
力を検出すれば、サーボモータの回転角を高度に制御す
ることが可能となる。
【００１３】以上、この発明に係るサインコサイン出力
センサによれば、ホール素子またはホールＩＣを用いた
安価な構成で、サーボモータの回転角を高精度に検出す
ることができる。即ち、従来のホール素子またはホール
ＩＣの磁極検出センサと同程度のコストで、サイン波、
コサイン波型の信号を出力することのできるサインコサ
イン出力センサを提供することができるので、高価なエ
ンコーダまたはレゾルバに比べて大幅なコストダウンを
図ることができる。また、この発明のサインコサイン出
力センサを用いれば、安価で回転角の検出精度の高いサ
ーボモータを提供することができる。
センサによれば、ホール素子またはホールＩＣを用いた
安価な構成で、サーボモータの回転角を高精度に検出す
ることができる。即ち、従来のホール素子またはホール
ＩＣの磁極検出センサと同程度のコストで、サイン波、
コサイン波型の信号を出力することのできるサインコサ
イン出力センサを提供することができるので、高価なエ
ンコーダまたはレゾルバに比べて大幅なコストダウンを
図ることができる。また、この発明のサインコサイン出
力センサを用いれば、安価で回転角の検出精度の高いサ
ーボモータを提供することができる。
【００１４】
【発明の効果】本発明によるサインコサイン出力センサ
は、電気角で１８０°異なる位置にＮ極とＳ極とを有す
る回転磁石の回転による磁界の変化に伴い、電気角で９
０°の位相差を有する複数の正弦波電圧を出力するよう
に前記回転磁石の回転軌跡に沿って配設された複数の磁
界検出手段を備え、電気角で９０°位相の異なる正弦波
状のアナログ信号を出力するので、従来のホール素子や
ホールＩＣの磁極検出センサと同程度のコストで、サイ
ン波、コサイン波型の信号を出力することのできる安価
なサインコサイン出力センサを提供することができる。
さらに、本発明によるサインコサイン出力センサを用い
たサーボモータは、前記サインコサイン出力センサの出
力信号に基づきサーボモータの回転角度を制御するの
で、サーボモータの回転位置制御性及び回転速度制御性
を維持しつつもコストダウンを図ったサーボモータを提
供することができる。
は、電気角で１８０°異なる位置にＮ極とＳ極とを有す
る回転磁石の回転による磁界の変化に伴い、電気角で９
０°の位相差を有する複数の正弦波電圧を出力するよう
に前記回転磁石の回転軌跡に沿って配設された複数の磁
界検出手段を備え、電気角で９０°位相の異なる正弦波
状のアナログ信号を出力するので、従来のホール素子や
ホールＩＣの磁極検出センサと同程度のコストで、サイ
ン波、コサイン波型の信号を出力することのできる安価
なサインコサイン出力センサを提供することができる。
さらに、本発明によるサインコサイン出力センサを用い
たサーボモータは、前記サインコサイン出力センサの出
力信号に基づきサーボモータの回転角度を制御するの
で、サーボモータの回転位置制御性及び回転速度制御性
を維持しつつもコストダウンを図ったサーボモータを提
供することができる。
【図１】本発明のサインコサイン出力センサの構成を概
略的に示す図である。
略的に示す図である。
【図２】本発明のサインコサイン出力センサによる出力
電圧波形を概略的に示す図である。
電圧波形を概略的に示す図である。
【図３】２極３相型のホール素子による磁極検出センサ
の構成を概略的に示す図である。
の構成を概略的に示す図である。
２ 回転軸 ３ 回転磁石 １０ａ、１０ｂ、１１ａ、１１ｂ ホール素子
Claims (2)
- 【請求項１】 電気角で１８０°異なる位置にＮ極とＳ
極とを有する回転磁石(12)の回転による磁界の変化に伴
い、電気角で９０°の位相差を有する複数の正弦波電圧
を出力するように前記回転磁石(12)の回転軌跡に沿って
配設された複数の磁界検出手段(10a,10b,11a,11b)を備
え、電気角で９０°位相の異なる正弦波状のアナログ信
号を出力することを特徴とするサインコサイン出力セン
サ。 - 【請求項２】 前記サインコサイン出力センサの出力信
号に基づきサーボモータの回転角度および回転速度を制
御することを特徴とする請求項１記載のサーボモータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22320599A JP2001050774A (ja) | 1999-08-06 | 1999-08-06 | サインコサイン出力センサおよびこれを用いたサーボモータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22320599A JP2001050774A (ja) | 1999-08-06 | 1999-08-06 | サインコサイン出力センサおよびこれを用いたサーボモータ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001050774A true JP2001050774A (ja) | 2001-02-23 |
Family
ID=16794449
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22320599A Pending JP2001050774A (ja) | 1999-08-06 | 1999-08-06 | サインコサイン出力センサおよびこれを用いたサーボモータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001050774A (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004040745A2 (en) * | 2002-10-29 | 2004-05-13 | Honeywell International Inc. | Method and apparatus for fine resolution brushless motor control |
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| JP2009519855A (ja) * | 2005-12-20 | 2009-05-21 | レムフェルダー エレクトロニック ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | 車両トランスミッションをシフトするためのシフト装置 |
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| US8156937B2 (en) | 2003-08-04 | 2012-04-17 | Carefusion 203, Inc. | Portable ventilator system |
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| US8677995B2 (en) | 2003-08-04 | 2014-03-25 | Carefusion 203, Inc. | Compressor control system for a portable ventilator |
-
1999
- 1999-08-06 JP JP22320599A patent/JP2001050774A/ja active Pending
Cited By (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| EP1653904A4 (en) * | 2003-08-04 | 2007-04-04 | Pulmonetic Systems Inc | COMPRESSOR CONTROL SYSTEM FOR A PORTABLE FAN |
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Legal Events
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20060403 |
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| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20070821 |
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| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20080108 |