JP2002191156A

JP2002191156A - 電動機の磁極位置検出装置

Info

Publication number: JP2002191156A
Application number: JP2000385721A
Authority: JP
Inventors: Yuki Nakajima; 祐樹中島
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2000-12-19
Filing date: 2000-12-19
Publication date: 2002-07-05

Abstract

(57)【要約】【課題】磁気感応素子の検出感度を高めて磁極位置検
出精度の向上を図る。【解決手段】ロータ１０の回転方向の３箇所に、ロー
タの漏れ磁束に感応する３つの磁気感応素子２０Ｕ、２
０Ｖ、２０Ｗを、プローブ２３Ｕ、２３Ｖ、２３Ｗを介
して間接的に対面させると共に、各磁気感応素子の背後
に当該磁気感応素子を通過する磁束を増加させるための
磁性体を配置し、３つの磁気感応素子のうちの少なくと
も２つの磁気感応素子がロータの磁極を起点及び終点と
する１つの磁気回路中に同時に存在するように、各磁気
感応素子の背後の磁性体を立方体形状の単一ブロックよ
りなる共通磁性体２５として構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ブラシレスＤＣモ
ータ等の電動機の磁極位置検出装置に係り、特にロータ
からの漏れ磁束を磁気感応素子で検出することにより、
ロータの回転位置を検出するタイプの電動機の磁極位置
検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、磁気感応素子を用いてロータの回
転位置を検出するブラシレスＤＣモータの駆動装置とし
て、特開平１１−２１５８８１号公報に記載のものが知
られており、図１５は同公報に記載のブラシレスＤＣモ
ータ２０１の駆動装置の概略構成を示している。

【０００３】このブラシレスＤＣモータ２０１は、３相
のステータ巻線２０３（Ｕ、Ｖ、Ｗ）が巻回されたステ
ータと、このステータに対して磁気的結合関係を保ちな
がら回転自在に支持されたロータ２０５とを備えてお
り、その駆動装置には、ロータ２０５の回転位置を検知
するために回転位置検出部２０７が設けられている。

【０００４】回転位置検出部２０７は、ロータ２０５と
回転中心が同一でロータ２０５と同一の磁極数に外周面
が着磁された回転位置検出円盤２０９と、この回転位置
検出円盤２０９の外周面に近接してそれぞれ機械角６０
°（磁極数が４であるため、電気角で１２０°）ずつ離
間して配置された３つの回転位置信号発生器２１１
（Ｕ、Ｖ、Ｗ）とを具備している。回転位置信号発生器
２１１はホール素子（磁気感応素子）で構成されてお
り、ロータ２０５に回転に応じて、回転位置信号ＣＳ
Ｕ、ＣＳＶ、ＣＳＷをそれぞれ出力する。

【０００５】ところで、このタイプの磁極位置検出機能
を備えたブラシレスＤＣモータは、回転位置検出円盤２
０９をロータ２０５とは別に設ける必要があるので、モ
ータを小型化・軽量化するのが難しかった。

【０００６】これに対し、特開平９−１２１５８４号公
報には、ロータからの漏れ磁束を直接ホールＩＣなどの
磁気感応素子で検出して、ロータの磁極位置を検出する
技術が開示されている。

【０００７】この技術の場合、回転位置検出円盤などの
余計な部品を排除しているので、小型化・軽量化する上
での障害を少なくできるメリットがある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図１６
に示すように、モータシャフト２２１を支持するベアリ
ング２２２とエンドコイル２２３に挟まれた狭い空間に
おいて、磁石２２６を内蔵したロータ２２４の外周近く
の端面に対面させながら無理な形でホールＩＣ２２５を
配置しなくてはならない上、ステータ電流の影響を受け
やすい位置にホールＩＣ２２５を配置することになるた
め、ホールＩＣ２２５の検出感度が低下してしまい、ロ
ータの回転位置検出精度の低下を招くという問題があっ
た。また、狭い場所にホールＩＣを配置する必要がある
ことから、ロータ径を必要以上に大きくすると、小型化
・軽量化の障害になるという問題もあった。

【０００９】また、ホールＩＣなどの磁気感応素子と検
出物であるロータとの間に、ロータの磁気を磁気感応素
子に誘導するための磁性体を配置したり、磁気感応素子
の背後に集磁器としての磁性体を配置したりすることに
より、磁気感応素子を通る磁束を増加させて検出感度を
高める技術も知られているが、単にそのようにするだけ
では、依然として、磁気感応素子の感度を十分には高め
られないことが分かった。

【００１０】本発明は、上記事情を考慮してなされたも
ので、磁気感応素子を通る磁束を大幅に増加させて検出
感度を高め、それによりロータの回転位置をより精度良
く検出できるようにした電動機の磁極位置検出装置を提
供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
めに、請求項１に係る発明は、電動機のロータの磁極位
置を検出する装置において、前記ロータの回転方向の複
数箇所に対応させてロータの漏れ磁束に感応する複数の
磁気感応素子を配置すると共に、各磁気感応素子の背後
に当該磁気感応素子を通過する磁束を増加させるための
磁性体を配置し、前記複数の磁気感応素子のうちの少な
くとも２つの磁気感応素子がロータの磁極を起点及び終
点とする１つの磁気回路中に同時に存在するように、前
記各磁気感応素子の背後の磁性体を磁気的に結合したこ
とを特徴とする。

【００１２】請求項２に係る発明は、請求項１に記載の
電動機の磁極位置検出装置であって、前記ロータの周方
向の複数箇所に、前記ロータの磁気を誘導する磁性体を
介して前記複数の磁気感応素子を間接的に対面させたこ
とを特徴とする。

【００１３】請求項３に係る発明は、請求項１または２
に記載の電動機の磁極位置検出装置であって、前記各磁
気感応素子の背後に位置する磁性体が、単一ブロックよ
りなる共通磁性体として構成されていることを特徴とす
る。

【００１４】請求項４に係る発明は、請求項３に記載の
電動機の磁極位置検出装置であって、前記共通磁性体は
直方体ブロックに複数の凸部を突設した形状とされ、前
記各磁気感応素子の背面が前記共通磁性体の各凸部に対
向していることを特徴とする。

【００１５】請求項５に係る発明は、請求項３に記載の
電動機の磁極位置検出装置であって、前記共通磁性体は
多面体形状とされ、前記各磁気感応素子の背面が前記共
通磁性体の異なる面に対向していることを特徴とする。

【００１６】請求項６に係る発明は、請求項５に記載の
電動機の磁極位置検出装置であって、前記各磁気感応素
子の背面を対向させた共通磁性体の各面が、互いに垂直
に近い関係にあることを特徴とする。

【００１７】請求項７に係る発明は、請求項５に記載の
電動機の磁極位置検出装置であって、前記共通磁性体の
異なる面に対向するように配された各磁気感応素子同士
間の共通磁性体を挟んでの距離が略等しく設定されてい
ることを特徴とする。

【００１８】請求項８に係る発明は、請求項１に記載の
電動機の磁極位置検出装置であって、前記複数の磁気感
応素子、及び各磁気感応素子に対応した磁性体を単一の
筐体に収容したことを特徴とする。

【００１９】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、次のような効
果を奏する。即ち、一般に磁気感応素子を用いて電動機
のロータの回転位置を検出する場合には、例えば、ロー
タの回転方向の３箇所に磁気感応素子を設置している。
この場合、これら３つの磁気感応素子の出力は、必ず１
つの出力と残りの２つの出力とが逆向きとなる。このた
め、本発明のように、磁気感応素子の背後に配置した磁
性体（一般に「集磁器」と呼ばれる）を通して、複数の
磁気感応素子を通る磁気回路を共通化することにより、
それぞれの磁気感応素子を通過する磁束の数を増加させ
ることができ、結果的に各磁気感応素子の感度を高めて
検出精度を向上させることができる。

【００２０】請求項２の発明によれば、ロータの磁気を
誘導する磁性体（一般に「プローブ」と呼ばれる）を介
して磁気感応素子を間接的にロータに対面させているの
で、配置スペース等の都合により、ロータの近傍に磁気
感応素子を直接配置できないような場合に有効である。
即ち、本発明によれば、ロータから離れた位置に磁気感
応素子を配置できるから、ロータの近傍に磁気感応素子
を配置するためにロータ径を必要以上に大型化するなど
の対策が不要となる。

【００２１】なお、ロータの磁気を誘導する磁性体（プ
ローブ）は、センサ側に一体的に設けたり、センサと切
り離して設けたりすることができるが、センサ側に一体
的に設けることで、その磁性体（プローブ）までを含め
て、１個のセンサとして取り扱うことができるようにな
り、電動機への組み付けがいっそう簡単になる。

【００２２】請求項３の発明によれば、磁気感応素子の
背後の磁性体（集磁器）を、単一ブロック化により共通
磁性体として構成しているので、それぞれ磁性体を別体
で構成した場合に比べて、飛躍的に磁気回路の磁気抵抗
を下げることができ、各磁気感応素子の感度をより向上
させることができる。即ち、一般に空隙部（エアギャッ
プ）の磁気抵抗は、磁性体に用いられる軟鉄などの磁気
抵抗の数千倍になる。従って、本発明のように、空隙部
を持たない共通磁性体として磁気感応素子の背後の磁性
体（集磁器）を磁気結合したことにより、磁気感応素子
を通過する磁束の数を増やして感度を高めることができ
る。

【００２３】また、磁気感応素子の背後の磁性体（集磁
器）が１つのブロックに集約されるので、磁気感応素子
と磁性体（集磁器）を１つの筐体に収容してセンサを構
成した場合に、そのセンサの小型化を図ることができ
る。

【００２４】請求項４の発明によれば、各磁気感応素子
の背面を共通磁性体の突部に対向させているので、磁気
感応素子の付近で漏れ磁束が発生し難くなり、各磁気感
応素子の感応精度が低下するのを防止できる。

【００２５】請求項５の発明によれば、各磁気感応素子
の背面を多面体形状を有する共通磁性体の異なる面に対
向させているので、磁気感応素子の付近で漏れ磁束が発
生したとしても、それによる感応精度への悪影響を小さ
くすることができる。特に、請求項６の発明のように磁
気感応素子の背面を対向させる面が垂直に近い関係にあ
ると、その影響をほとんどなくすことができる。即ち、
磁気感応素子（例えばホール素子）は、素子に垂直に通
過する磁気にのみ反応してその出力を変化させるのが一
般的であり、例えば、各磁気感応素子が同じ方向を向い
て隣り合って配置されていると、磁性体（プローブ）で
ロータの磁気を対応する磁気感応素子に誘導した場合
に、その漏れ磁気の影響で隣りに配置された磁気感応素
子も感応してしまい、無用なノイズを発生して感応精度
が低下することになるが、本発明によれば、互いに垂直
に近い関係にある共有磁性体の各面に磁気感応素子の背
面を対向させていることにより、磁性体（プローブ）で
ロータの磁気を対応する磁気感応素子に誘導した場合
に、その漏れ磁束の影響で隣りの磁気感応素子が感応し
てしまうことを無くせる。従って、各磁気感応素子の感
応精度を高めることができ、検出精度の向上が図れる。

【００２６】請求項７の発明によれば、共通磁性体（集
磁器）を挟んでの各磁気感応素子同士間の距離が略等し
くなるように設定されているので、ロータからの磁気を
全ての磁気感応素子が略等しい条件で受けることがで
き、磁気感応素子間での感度のバラツキが少なくなる。

【００２７】請求項８に係る発明によれば、磁性体を介
してロータの磁気を磁気感応素子まで誘導するので、複
数の磁気感応素子を集約して１個の筐体に収めることに
より、１個のセンサとして構成することができる。その
ため、コスト的に有利になる上、レイアウトも楽にな
り、そのセンサまでを含めて、電動機の小型化に寄与す
ることができる。

【００２８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。

【００２９】図１は実施形態の磁極位置検出装置を含ん
だ電動機（ブラシレスＤＣモータ）の駆動装置の機能ブ
ロック図であり、図２は磁極位置検出装置の機械的構成
を概略的に示す図である。

【００３０】この電動機１は、磁極となる逆極性の磁石
が交互に配置されたロータ１０（図２参照）と、ロータ
１０の外周に設けられ界磁巻線（ステータコイル）を有
するステータ（図示略）と、ロータ１０の回転位置を検
出するための３個の磁気感応素子（ホール素子）２０
Ｕ、２０Ｖ、２０Ｗとを有する。

【００３１】これら３個の磁気感応素子２０Ｕ、２０
Ｖ、２０Ｗは、ロータ１０の回転方向の６０°ずつ離間
した３箇所に対応して設けられており、図２に示すよう
に、１個の筐体２２内に収容されることで、回転位置検
出センサ２１を構成している。そして、３個の磁気感応
素子２０Ｕ、２０Ｖ、２０Ｗを内蔵した回転位置検出セ
ンサ２１が、電動機１のケース内の所定箇所に固定され
ている。磁気感応素子２０Ｕ、２０Ｖ、２０Ｗとして
は、ホール素子以外に、ＭＲ素子、ＧＭＲ素子等が利用
できる。

【００３２】電動機１のロータ１０の漏れ磁束は、これ
ら３組の磁気感応素子２０Ｕ、２０Ｖ、２０Ｗによって
検出する。磁気感応素子２０Ｕ、２０Ｖ、２０Ｗからの
出力信号は電動機１の駆動装置に取り込まれ、駆動装置
は、この出力信号によりロータ１０の磁極位置を検出し
て、各相分の必要トルクに対応する界磁電流を生成し、
ステータに設けられた各界磁巻線に出力する。

【００３３】図１に示すように、磁気感応素子２０Ｕ、
２０Ｖ、２０Ｗの出力信号が入力される駆動装置の位相
角演算部２では、３個の磁気感応素子２０Ｕ、２０Ｖ、
２０Ｗからロータの回転１８０°毎にＯＮ／ＯＦＦ信号
が１２０°ずつずれて入力されるので、結果的に６０°
毎に基準位置を検出する。

【００３４】また、コイル（界磁巻線）に流れる電流Ｉ
Ｕ、ＩＶ、ＩＷを電流センサ３Ｕ、３Ｖ、３Ｗによって
検出し、３相−２相変換部４で、位相角演算部２の出力
する現在の位相角θreをもとにして、３相を２相に変換
した電流値Ｉｄ、Ｉｑを計算し、２相電流指令演算部５
で電圧指令に変換する。２相電流指令演算部５は、外か
ら与えられる目標トルクＴ＊と、２相実電流Ｉｄ、Ｉｑ
とを比較して２相電流指令Ｉｄ＊、Ｉｑ＊を求め、これ
を２相の電圧指令に変換し、２相−３相変換部６に出力
する。

【００３５】２相−３相変換部６では、ＰＷＭ指令電圧
を計算するために、入力される電圧指令値Ｉｄ＊、Ｉｑ
＊をＰＷＭの平均位相θre’で２相−３相変換し、電力
変換部７に送る。電力変換部７は、この３相電圧指令に
基づいてＰＷＭ動作し、電動機１に３相電流ＩＵ、Ｉ
Ｖ、ＩＷを供給する。

【００３６】駆動装置は以上のように構成されており、
磁気感応素子２０Ｕ、２０Ｖ、２０Ｗは、次のように装
備されている。

【００３７】図２に示すように、３個の磁気感応素子２
０Ｕ、２０Ｖ、２０Ｗは、１個の回転位置検出センサ２
１の筐体２２内に集約されて配置されているので、各磁
気感応素子２０Ｕ、２０Ｖ、２０Ｗとロータ１０の端面
との間の距離が開いている。そこで、ロータ１０の磁気
を各磁気感応素子２０Ｕ、２０Ｖ、２０Ｗに誘導するた
めに、３つの磁性体（以下、「プローブ」という）２３
Ｕ、２３Ｖ、２３Ｗが磁束誘導手段として設けられてい
る。

【００３８】これら３つのプローブ２３Ｕ、２３Ｖ、２
３Ｗの各一端は、ロータ１０の回転方向の６０°ずつ離
間した３箇所（ロータの外周近くの端面近傍）に位置決
めされ、他端は各磁気感応素子２０Ｕ、２０Ｖ、２０Ｗ
の前面に位置している。従って、これにより、各磁気感
応素子２０Ｕ、２０Ｖ、２０Ｗは、ロータ１０の回転方
向（周方向）の３箇所に、プローブ２３Ｕ、２３Ｖ、２
３Ｗを介して間接的に対面していることになる。この場
合、プローブ２３Ｕ、２３Ｖ、２３Ｗは、筐体２２を介
して各磁気感応素子２０Ｕ、２０Ｖ、２０Ｗと対面する
ように、回転位置検出センサ２１に予め一体化されてい
る。

【００３９】また、各磁気感応素子２０Ｕ、２０Ｖ、２
０Ｗは、各背面を、回転位置検出センサの筐体２２内に
設けられた立方体形状の単一ブロックよりなる共通磁性
体２５の３面に対面させて配置されている。これら３面
は互いに垂直な関係にあり、これらの面に背面を向けて
配置された磁気感応素子２０Ｕ、２０Ｖ、２０Ｗは互い
に垂直な位置関係にある。この共通磁性体２５は、磁気
感応素子２０Ｕ、２０Ｖ、２０Ｗを通過する磁束を増加
させるための集磁器としての役目を果たす。

【００４０】ここでは、各磁気感応素子２０Ｕ、２０
Ｖ、２０Ｗの背後の磁性体を単一ブロック状の共通磁性
体２５として構成したから、各磁気感応素子２０Ｕ、２
０Ｖ、２０Ｗの背面において各磁気感応素子２０Ｕ、２
０Ｖ、２０Ｗを通過する磁気回路が互いにつながり、３
個の磁気感応素子２０Ｕ、２０Ｖ、２０Ｗのうちの２個
の磁気感応素子が、ロータ１０の磁極を起点及び終点と
する１つの磁気回路中に同時に存在するようになる。

【００４１】この点を図１０を用いて詳しく述べる。

【００４２】図１０（Ａ）は３個の磁気感応素子２０
Ｕ、２０Ｖ、２０Ｗの検出する信号、即ち、Ｕ相信号、
Ｖ相信号、Ｗ相信号の組み合わせを示している。この図
から分かるように、３個の磁気感応素子２０Ｕ、２０
Ｖ、２０Ｗの出力する信号（Ｕ相信号、Ｖ相信号、Ｗ相
信号）は、必ず１つの出力信号と残りの２つの出力信号
とが逆向きの関係になる。

【００４３】信号の組み合わせは全部で６通りあり、図
１０（Ｂ）に示すように、どれか１つがＨ（Ｎ極が接
近）となり、残り２つがＬ（Ｓ極が接近）となる場合
は、図１０（ａ）のｂ、ｄ、ｆの期間であり、図１０
（ｃ）に示すように、どれか１つがＬ（Ｓ極が接近）と
なり、残り２つがＨ（Ｎ極が接近）となる場合は、図１
０（ａ）のａ、ｃ、ｅの期間である。このように、いず
れの場合にも、２個の磁気感応素子が同一の磁気回路Ｊ
１〜Ｊ４中に位置することになる。

【００４４】従って、図２に示したように、磁気感応素
子２０Ｕ、２０Ｖ、２０Ｗの背後に配置した磁性体（共
通磁性体２５）を通して、磁気感応素子２０Ｕ、２０
Ｖ、２０Ｗを通る磁気回路を共通化することにより、そ
れぞれの磁気感応素子２０Ｕ、２０Ｖ、２０Ｗを通過す
る磁束の数が増加し、結果的に各磁気感応素子２０Ｕ、
２０Ｖ、２０Ｗの検出感度（検出出力）が高まり、検出
精度が向上する。

【００４５】特に磁気感応素子２０Ｕ、２０Ｖ、２０Ｗ
の背後の磁性体（集磁器）を、単一ブロック化により共
通磁性体２５として構成しているので、それぞれ磁性体
を別体で構成した上で磁気結合させた場合に比べて、飛
躍的に磁気回路の磁気抵抗を下げることができ、各磁気
感応素子２０Ｕ、２０Ｖ、２０Ｗの感度を向上させるこ
とができる。

【００４６】即ち、一般に空隙部（エアギャップ）の磁
気抵抗は、磁性体に用いられる軟鉄などの磁気抵抗の数
千倍になる。従って、上記のように、空隙部を持たない
単一ブロックの共通磁性体２５として、磁気感応素子２
０Ｕ、２０Ｖ、２０Ｗの背後の磁性体（集磁器）を磁気
結合したことにより、磁気感応素子２０Ｕ、２０Ｖ、２
０Ｗを通過する磁束の数を増やして感度を高めることが
できる。

【００４７】また、一般にプローブ２３Ｕ、２３Ｖ、２
３Ｗを用いて磁気を誘導する場合、検出体（この場合は
ロータ１０）から磁気感応素子２０Ｕ、２０Ｖ、２０Ｗ
が遠ざかるので、磁気感応素子２０Ｕ、２０Ｖ、２０Ｗ
で検出する磁気が少なくなりがちであるが、背後の磁性
体を互いに磁気結合して共通の磁気回路を構築している
（この場合は、単一ブロックの共通磁性体２５として構
成することにより磁気結合している）ので、各磁気感応
素子２０Ｕ、２０Ｖ、２０Ｗの出力低下が抑えられる。

【００４８】また、ロータ１０の回転方向の３箇所の磁
気を、プローブ２３Ｕ、２３Ｖ、２３Ｗによって、１箇
所にまとめた磁気感応素子２０Ｕ、２０Ｖ、２０Ｗに誘
導しているので、配置スペース等の都合により、ロータ
１０の近傍に磁気感応素子２０Ｕ、２０Ｖ、２０Ｗを直
接配置できないような場合に有効である。即ち、ロータ
１０から離れた位置に、磁気感応素子２０Ｕ、２０Ｖ、
２０Ｗを内蔵した回転位置検出センサ２１を配置するこ
とができるので、無理に狭いスペースに磁気感応素子を
配置する必要がなくなって、レイアウトが楽になる上、
ロータ１０の近傍に磁気感応素子２０Ｕ、２０Ｖ、２０
Ｗを配置するためにロータ径を必要以上に大型化するな
どの対策が不要となり、電動機の小型化・軽量化及び低
コスト化を図ることができる。

【００４９】なお、ロータ１０の磁気を誘導するプロー
ブ２３Ｕ、２３Ｖ、２３Ｗは、図２に示すように回転位
置検出センサ２１側に一体的に設けたり、図６に示すよ
うに回転位置検出センサ２１と切り離して設けたりする
ことができるが、回転位置検出センサ２１側に一体的に
設けることで、それらプローブ２３Ｕ、２３Ｖ、２３Ｗ
までを含めて、１個のセンサ２１として取り扱うことが
できるようになり、電動機１への組み付けがいっそう簡
単になる。

【００５０】また、磁気感応素子２０Ｕ、２０Ｖ、２０
Ｗの背後の磁性体を、１つのブロック（共通磁性体２
５）に集約し、しかも、そのブロックを立方体形状に形
成したことにより、回転位置検出センサ２１のコンパク
ト化を図ることができる。

【００５１】また、磁気感応素子（例えばホール素子）
２０Ｕ、２０Ｖ、２０Ｗは、素子に垂直に通過する磁気
にのみ反応してその出力を変化させるのが一般的であ
り、例えば各磁気感応素子が同じ方向を向いて隣り合っ
て配置されていると、プローブでロータの磁気を対応す
る磁気感応素子に誘導した場合、その漏れ磁束の影響で
隣りに配置された磁気感応素子も感応してしまい、無用
なノイズを発生して感応精度が低下することになる。

【００５２】これに対し、本実施形態によれば、互いに
垂直に近い関係にある共有磁性体２５の各面に磁気感応
素子２０Ｕ、２０Ｖ、２０Ｗの背面を対向させているの
で、プローブ２３Ｕ、２３Ｖ、２３Ｗでロータ１０の磁
気を対応する磁気感応素子２０Ｕ、２０Ｖ、２０Ｗに誘
導した場合に、その漏れ磁束の影響で隣りの磁気感応素
子２０Ｕ、２０Ｖ、２０Ｗが感応してしまうことを無く
せる。例えば、図３に示すように、磁気感応素子２０Ｗ
は、それに対して垂直な磁束Ｌ１にのみ感応するもので
あるから、隣りの磁気感応素子２０Ｖに対応するプロー
ブ２３Ｖから矢印のような斜めの漏れ磁束Ｌ２が発生し
たとしても、その漏れ磁束Ｌ２には感応しない。従っ
て、各磁気感応素子２０Ｕ、２０Ｖ、２０Ｗの感応精度
（Ｓ／Ｎ比）を高めることができ、検出精度の向上が図
れる。

【００５３】なお、図４に示すように、共通磁性体２５
の異なる面に対向するように配された各磁気感応素子２
０Ｕ、２０Ｖ、２０Ｗ同士間の、共通磁性体２５を挟ん
での距離が略等しくなるように共通磁性体２５の寸法や
形状を決定することにより、ロータ１０からの磁気を全
ての磁気感応素子２０Ｕ、２０Ｖ、２０Ｗにおいて略等
しい条件で受けることができるようになり、磁気感応素
子２０Ｕ、２０Ｖ、２０Ｗ間での感度のばらつきが少な
くなる。

【００５４】また、図５に示すように、共通磁性体２５
を平面視台形状の多面体ブロックに形成してもよい。そ
うした場合、両側の磁気感応素子２０Ｕ、２０Ｗから検
出対象（ロータ）までの距離を短くすることができるの
で、信号強度を増すことができる。

【００５５】また、上記実施形態では、略立方体形状の
共通磁性体２５を使用して、その３面に磁気感応素子２
０Ｕ、２０Ｖ、２０Ｗを配置した場合を示したが、図
７、図８に示す回転位置検出センサ３１のように、直方
体ブロック３２ａの前面に台形状の凸部３２ｂを３つ並
べて突設した共通磁性体（集磁器）３２を用意し、その
３つの凸部３２ｂの正面に、各磁気感応素子２０Ｕ、２
０Ｖ、２０Ｗを配置してもよい。この場合も、共通磁性
体３２を介して、２個の磁気感応素子を同時に通る磁気
回路が作られるので、各磁気感応素子２０Ｕ、２０Ｖ、
２０Ｗを通過する磁束が増えて検出感度が上がる。ま
た、凸部３２ｂを設けることで、漏れ磁束の発生を抑え
ており、各磁気感応素子が同じ方向を向いていることに
よる精度低下の問題（前述）が発生しないようにしてい
る。

【００５６】この場合、図７に示すように、プローブ２
３Ｕ、２３Ｖ、２３Ｗを介して間接的に磁気感応素子２
０Ｕ、２０Ｖ、２０Ｗをロータ１０の回転方向の３箇所
に対面させてもよいし、直接対面させることが可能なら
ば、図８に示すように、プローブを用いないで、磁気感
応素子２０Ｕ、２０Ｖ、２０Ｗをロータ１０に直接対面
させてもよい。

【００５７】また、上記実施形態では、磁気感応素子２
０Ｕ、２０Ｖ、２０Ｗの背後の磁性体（集磁器）を、単
一ブロックの共通磁性体で構成した場合を示したが、図
９に示すように、磁気感応素子２０Ｕ、２０Ｖ、２０Ｗ
の背後の磁性体４５Ｕ、４５Ｖ、４５Ｗを別体で作り、
それぞれの磁性体４５Ｕ、４５Ｖ、４５Ｗ間の距離が等
しくなるように設置してもよい。図示例では、各磁性体
４５Ｕ、４５Ｖ、４５Ｗを扇形の板体として作り、僅か
な均等なギャップ４６を隔てて円周方向に並べている。
この場合も、磁性体４５Ｕ、４５Ｖ、４５Ｗを介して、
２個の磁気感応素子を同時に通る磁気回路が作られるの
で、各磁気感応素子２０Ｕ、２０Ｖ、２０Ｗを通過する
磁束が増えて検出感度が上がる。

【００５８】ところで、以上に説明したロータ１０の漏
れ磁束を検出してロータ１０の磁極位置を検出する装置
においては、実際にはステータ電流の影響を受けて、漏
れ磁束を磁気感応素子２０Ｕ、２０Ｖ、２０Ｗの出力の
位相がずれ、磁極位置の検出精度が低下する可能性があ
る。

【００５９】即ち、ステータコイルに電流を流していな
い場合には、ロータ１０の磁極位置に同期して磁気感応
素子２０Ｕ、２０Ｖ、２０Ｗの出力が変化するが、ステ
ータに電流を流した際には、その電流の作る磁束の影響
で、見かけ上の磁極位置が変化し、検出精度が低下する
可能性がある。

【００６０】そこで、そのような可能性のある場合に
は、位相角演算部２（図１参照）で補正演算を行う。位
相角演算部２の演算周期はＣＰＵの制御演算処理性能に
依存するが、この例では１００μsecとしている。位相
角演算部２では、磁気感応素子２０Ｕ、２０Ｖ、２０Ｗ
による各相のエッジトリガタイミング毎に、図１３に示
すテーブルに基づき位相角θを求め、同時に内蔵するク
ロックによって図１１に示す状態遷移時間ｔ１と演算タ
イミングまでの所要時間ｔ２を求めてストアする（図１
２のフローチャートにおけるステップＳ０５〜Ｓ１
５）。

【００６１】例えば、Ｕ相の磁気感応素子２０の出力の
立下がりエッジトリガ（つまりＨレベルからＬレベルへ
の遷移）があれば、Ｖ相、Ｗ相それぞれも調べ、Ｖ相が
Ｈ、Ｗ相がＬであれば、状態１と判定し、この場合の位
相角θ＝０°と決定する。続いて、Ｗ相の磁気感応素子
２０Ｗの出力に立下がりエッジトリガ（Ｈ→Ｌ）があれ
ば、この際のＵ相、Ｖ相も調べ、Ｕ相がＬ、Ｖ相がＨで
あれば、状態２と判定し、この場合の位相角θ＝６０°
と決定する。そして、状態１→状態２の遷移に要した時
間ｔ１を求め、また、演算出力タイミングまでの所要時
間ｔ２を求めるのである。

【００６２】次に、求めた位相角θ、時間ｔ１、ｔ２を
用いて、演算出力タイミングにおける位相角θreを求
め、また、ＰＷＭ制御のための指令電圧を計算するため
の位相角θre’を求める（ステップＳ２０）。

【００６３】続いて、実電流値と位相角θre、θre’と
を用いて、所定の補正マップデータを参照して補正角Δ
θをピックアップし、これらの位相角θre、θre’の補
正演算を行い、これらを位相角演算部２から３相−２相
変換部４、２相−３相変換部６に出力する（ステップＳ
２５）。

【００６４】なお、ステップＳ２０における時間ｔ１、
ｔ２による比例演算は、制御タイミングにおける電動機
１の位相角を厳密に推定するためのものであり、また、
「１５０μsec」は電力変換部７の遅効性を考慮したも
のである。

【００６５】こうして、図１４に示すように、真の磁極
位置に対して磁気感応素子２０Ｕ、２０Ｖ、２０Ｗが検
出する磁極位置が、ステータコイルに流れる電流の影響
を受けてΔθ（回生時には＋Δθ、力行時には−Δθ）
だけずれるので、このΔθ分を磁気感応素子２０Ｕ、２
０Ｖ、２０Ｗの検出する位相角θに対して補正すること
により、常に正しい磁極位置の検出ができるようにな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態の磁極位置検出装置を含んだ
電動機の駆動装置の機能構成を示すブロック図である。

【図２】上記磁極位置検出装置の機械的構成の概略を示
す断面図である。

【図３】同装置の作用を説明する図である。

【図４】同装置の変形例を示す図である。

【図５】同装置の別の変形例を示す図である。

【図６】同装置の更に別の変形例を示す図である。

【図７】本発明の他の実施形態の機械的構成を示す断面
図である。

【図８】図７の装置変形例を示す断面図である。

【図９】（Ａ）は本発明の更に他の実施形態の機械的構
成を示す概略側面図、（Ｂ）は（Ａ）図のＩＸＢ−ＩＸ
Ｂ矢視図である。

【図１０】（Ａ）は本発明の実施形態における各磁気感
応素子の信号の変化を示す図、（Ｂ）及び（Ｃ）は信号
の組み合わせを示す図である。

【図１１】上記各実施形態において、磁気感応素子の信
号を補正する場合における位相角演算部の位相角演算原
理を示す説明図である。

【図１２】同補正する場合における位相角演算部の位相
角演算処理のフローチャートである。

【図１３】同補正する場合における磁気感応素子の検出
出力の組み合わせと位相角との関係を示すテーブルを説
明するための図である。

【図１４】同補正する場合における真の磁極位置と磁気
感応素子の検出する磁極位置とのずれを示す図である。

【図１５】従来例の電動機の駆動装置を示す回路ブロッ
ク図である。

【図１６】従来例の電動機の断面図である。

【符号の説明】

１０ロータ２０Ｕ，２０Ｖ，２０Ｗ磁気感応素子２１，３１回転位置検出センサ２２筐体２３Ｕ，２３Ｖ，２３Ｗプローブ（磁性体）２５，３５共通磁性体４５Ｕ，４５Ｖ，４５Ｗ磁性体

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電動機のロータの磁極位置を検出する装
置において、前記ロータの回転方向の複数箇所に対応させてロータの
漏れ磁束に感応する複数の磁気感応素子を配置すると共
に、各磁気感応素子の背後に当該磁気感応素子を通過す
る磁束を増加させるための磁性体を配置し、前記複数の
磁気感応素子のうちの少なくとも２つの磁気感応素子が
ロータの磁極を起点及び終点とする１つの磁気回路中に
同時に存在するように、前記各磁気感応素子の背後の磁
性体を磁気的に結合したことを特徴とする電動機の磁極
位置検出装置。
【請求項２】請求項１に記載の電動機の磁極位置検出
装置であって、前記ロータの周方向の複数箇所に、前記ロータの磁気を
誘導する磁性体を介して前記複数の磁気感応素子を間接
的に対面させたことを特徴とする電動機の磁極位置検出
装置。
【請求項３】請求項１または２に記載の電動機の磁極
位置検出装置であって、前記各磁気感応素子の背後に位置する磁性体が、単一ブ
ロックよりなる共通磁性体として構成されていることを
特徴とする電動機の磁極位置検出装置。
【請求項４】請求項３に記載の電動機の磁極位置検出
装置であって、前記共通磁性体は直方体ブロックに複数の凸部を突設し
た形状とされ、前記各磁気感応素子の背面が前記共通磁
性体の各凸部に対向していることを特徴とする電動機の
磁極位置検出装置。
【請求項５】請求項３に記載の電動機の磁極位置検出
装置であって、前記共通磁性体は多面体形状とされ、前記各磁気感応素
子の背面が前記共通磁性体の異なる面に対向しているこ
とを特徴とする電動機の磁極位置検出装置。
【請求項６】請求項５に記載の電動機の磁極位置検出
装置であって、前記各磁気感応素子の背面を対向させた共通磁性体の各
面が、互いに垂直に近い関係にあることを特徴とする電
動機の磁極位置検出装置。
【請求項７】請求項５に記載の電動機の磁極位置検出
装置であって、前記共通磁性体の異なる面に対向するように配された各
磁気感応素子同士間の共通磁性体を挟んでの距離が略等
しく設定されていることを特徴とする電動機の磁極位置
検出装置。
【請求項８】請求項１に記載の電動機の磁極位置検出
装置であって、前記複数の磁気感応素子、及び各磁気感応素子に対応し
た磁性体を単一の筐体に収容したことを特徴とする電動
機の磁極位置検出装置。