JP2003004486A - Device for detecting angle of rotation - Google Patents

Device for detecting angle of rotation

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JP2003004486A
JP2003004486A JP2001187591A JP2001187591A JP2003004486A JP 2003004486 A JP2003004486 A JP 2003004486A JP 2001187591 A JP2001187591 A JP 2001187591A JP 2001187591 A JP2001187591 A JP 2001187591A JP 2003004486 A JP2003004486 A JP 2003004486A
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signal
hall element
sub
rotation angle
hall
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Hiroshi Ishii
宏 石井
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Nissan Motor Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a device for detecting the angle of rotation, capable of rapidly determining malfunctions. SOLUTION: The device for detecting the angle of rotation detects the location of the angle of rotation of a disk 10, by combining the output signals from on off two-level latch-type Hall elements 11A-11C arranged at regular intervals on the circular circumference of a rotator (disk 10). Sub-Hall element 12A-12C are arranged at the same angular locations as the Hall elements 11A-11C of each phase. By comparing the output signals of the Hall elements 11A-11C at the same angular locations with those of the sub-Hall elements 12A-12C, malfunctions in the Hall elements 11A-11C are detected.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、電動モータ等の回
転体の回転位置角を角度120度毎に配置したホール素
子により検出する回転角度検出装置に関し、特に、ホー
ル素子の故障を速やかに判別できる回転角度検出装置に
関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a rotation angle detecting device for detecting a rotation position angle of a rotating body such as an electric motor by means of hall elements arranged at an angle of 120 degrees, and in particular, it is possible to quickly discriminate a failure of the hall element. The present invention relates to a rotation angle detection device that can be used.

【0002】[0002]

【従来の技術】この種のホール素子を用いた回転角度検
出装置は、インバータ装置から巻線を任意の電圧波形で
動するブラシレス電動モータ等の回転体の回転位置を検
出する回転角度検出装置として採用され、例えば、特開
平9−74790号公報に記載されたものがある。
2. Description of the Related Art A rotation angle detecting device using a Hall element of this type is used as a rotation angle detecting device for detecting the rotational position of a rotating body such as a brushless electric motor which moves a winding with an arbitrary voltage waveform from an inverter device. Some of them have been adopted and are described in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 9-74790.

【0003】これは、ロータ周りの角度120度毎にホ
ール素子を配置し、ホール素子により得られるロータの
回転位置を示す回転位置信号に基づき、角度60度毎の
分解能で回転位置信号の時間間隔を測定し、この時間間
隔に基づき回転角度を補間して推定回転角度を作成し、
推定回転角度に基づき、ステータ巻線に流す電流、若し
くは、印加する電圧を演算するものである。
This is because a hall element is arranged at an angle of 120 degrees around the rotor, and based on a rotation position signal indicating the rotation position of the rotor obtained by the hall element, a time interval of the rotation position signal is obtained at a resolution of every 60 degrees. Is measured, and the rotation angle is interpolated based on this time interval to create an estimated rotation angle,
The current or the voltage to be applied to the stator winding is calculated based on the estimated rotation angle.

【0004】このため、回転位置信号の角度間隔が大き
くても、補間演算にて回転位置信号間の角度情報を補
い、回転位置信号発生装置を簡素化しつつ検出精度を保
つことができるという特徴があり、さらに演算回数を減
らして演算負荷を低減できるという特徴がある。
Therefore, even if the angular interval of the rotational position signals is large, the angle information between the rotational position signals can be supplemented by interpolation calculation, and the rotational position signal generator can be simplified while maintaining the detection accuracy. There is a feature that the number of calculations can be further reduced to reduce the calculation load.

【0005】また、信号検出位相幅が大きいほど、回転
位置信号の検出時間のばらつきによる誤差の影響を相対
的に小さく出来るという特徴もある。
Another feature is that the larger the signal detection phase width, the smaller the influence of the error due to the variation in the detection time of the rotational position signal.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来例
の回転角度検出装置の故障検出をホール素子の出力信号
の組合わせに基づいて行なう場合、3個のホール素子の
出力が同時に同レベル(いずれもハイレベル、若しく
は、ローレベル)となった場合に故障と判定することが
考えられる。
By the way, when the failure detection of the above-mentioned conventional rotation angle detecting device is carried out based on the combination of the output signals of the Hall elements, the outputs of the three Hall elements are at the same level (whichever is the case). Also becomes a high level or a low level), it is possible to determine a failure.

【0007】すなわち、ホール素子の1相が故障して信
号がハイレベルもしくはローレベルに張付いた場合に、
正常時には発生しない信号の組合わせ(全ての信号がハ
イレベル、あるいは、全ての信号がローレベル)が生じ
た際、検出装置の故障と判定できる。
That is, when one phase of the Hall element fails and the signal sticks to high level or low level,
When a combination of signals that does not occur under normal conditions (all signals are high level or all signals are low level), it can be determined that the detection device has failed.

【0008】しかしながら、このような故障検出方法で
は故障発生から故障判定までに最大で角度300度以上
のロータ回転が必要となり、速やかな故障判定が行なえ
ないという問題があった。
However, such a failure detection method has a problem that it is necessary to rotate the rotor at an angle of 300 degrees or more at the maximum from the occurrence of the failure to the failure determination, and the failure determination cannot be performed promptly.

【0009】そこで本発明は、上記問題点に鑑みてなさ
れたもので、速やかに故障判別できる回転角度検出装置
を提供することを目的とする。
Therefore, the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a rotation angle detecting device capable of promptly determining a failure.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】第1の発明は、回転体の
周囲に円周上等間隔に配置されたオン・オフ2レベルラ
ッチタイプのホール素子よりの出力信号を組合せること
で回転体の回転角度位置を検出する回転角度検出装置に
おいて、各相のホール素子と同一角度位置にサブホール
素子を配置し、同一角度位置のホール素子とサブホール
素子との出力信号を比較することによりホール素子の故
障を検出することを特徴とする。
SUMMARY OF THE INVENTION A first aspect of the present invention is to provide a rotating body by combining output signals from ON / OFF two-level latch type Hall elements arranged at equal intervals on the circumference of the rotating body. In the rotation angle detection device that detects the rotation angle position of the sub hall element, the sub hall element is arranged at the same angle position as the hall element of each phase, and the hall signal at the same angle position is compared with the sub hall element to compare The feature is that a failure of the element is detected.

【0011】第2の発明は、第1の発明において、前記
サブホール素子は、出力信号が磁束に比例して連続的に
変化する磁束比例素子としたことを特徴とする。
A second invention is characterized in that, in the first invention, the sub-hall element is a magnetic flux proportional element in which an output signal continuously changes in proportion to a magnetic flux.

【0012】第3の発明は、第1の発明において、前記
サブホール素子は、ホール素子より小さい角度範囲にお
いてオン信号を出力し、前記オン信号の角度範囲の外側
においてオン信号より低い中間レベル信号を出力し、こ
れら以外でオフ信号を出力する3レベルラッチタイプの
ホール素子で構成され、オン信号と中間レベル信号とを
出力する角度範囲はホール素子のオン信号の角度範囲よ
り大きく形成されていることを特徴とする。
In a third aspect based on the first aspect, the sub Hall element outputs an ON signal in an angular range smaller than that of the Hall element, and an intermediate level signal lower than the ON signal outside the angular range of the ON signal. Of the Hall element of the three-level latch type that outputs an OFF signal other than these, and the angle range for outputting the ON signal and the intermediate level signal is formed to be larger than the angle range of the ON signal of the Hall element. It is characterized by

【0013】第4の発明は、第2または第3の発明にお
いて、前記ホール素子の故障の判別は、ホール素子の信
号とサブホール素子の信号との出力の差が所定値を超え
る場合であることを特徴とする。
According to a fourth aspect of the present invention, in the second or third aspect of the invention, the determination of the failure of the hall element is made when the difference between the output of the hall element signal and the sub-hall element signal exceeds a predetermined value. It is characterized by

【0014】[0014]

【発明の効果】したがって、第1の発明では、各ホール
素子と同一角度位置にサブホール素子を配置し、同一角
度位置のホール素子とサブホール素子との出力信号を比
較することによりホール素子の故障を検出するため、両
ホール素子の出力信号を常に比較して異常状態を判別し
て、速やかな故障判別が可能で、この故障判別はロータ
等の回転体の停止時においても可能である。
According to the first aspect of the invention, therefore, the sub-Hall element is arranged at the same angular position as each Hall element, and the output signals of the Hall element and the sub-Hall element at the same angular position are compared to determine the Hall element In order to detect a failure, the output signals of both Hall elements are constantly compared to determine an abnormal state, and rapid failure determination can be performed. This failure determination is possible even when the rotor such as the rotor is stopped.

【0015】第2の発明では、第1の発明の効果に加え
て、サブホール素子を出力信号が磁束に比例して連続的
に変化する磁束比例素子としたため、信号反転が緩やか
であり、ホール素子とサブホール素子との取付け位置が
ずれていても、ホール素子の信号反転位置近辺での両信
号の偏差を小さくでき誤検出防止が簡単になる。
In the second invention, in addition to the effect of the first invention, since the sub Hall element is a magnetic flux proportional element in which the output signal continuously changes in proportion to the magnetic flux, signal inversion is gentle and the Hall Even if the mounting positions of the element and the sub Hall element are deviated, the deviation of both signals near the signal reversal position of the Hall element can be reduced, and erroneous detection prevention becomes easy.

【0016】第3の発明では、第1の発明の効果に加え
て、サブホール素子をホール素子より小さい角度範囲に
おいてオン信号を出力し、前記オン信号の角度範囲の外
側においてオン信号より低い中間レベル信号を出力し、
これら以外でオフ信号を出力する3レベルラッチタイプ
のホール素子で構成し、オン信号と中間レベル信号とを
出力する角度範囲はホール素子のオン信号の角度範囲よ
り大きく形成したので、ホール素子の信号反転位置付近
のサブホール素子の出力信号は中間レベル信号となり、
ホール素子とサブホール素子との取付け位置がずれてい
ても、ホール素子の信号反転位置近辺での両信号の偏差
を小さくでき誤検出防止が簡単になる。
In the third invention, in addition to the effect of the first invention, the sub Hall element outputs an ON signal in an angle range smaller than that of the Hall element, and outside the angle range of the ON signal, an intermediate signal lower than the ON signal is output. Outputs a level signal,
In addition to the above, the Hall element is a three-level latch type that outputs an OFF signal, and the angle range for outputting the ON signal and the intermediate level signal is formed to be larger than the ON signal angular range of the Hall element. The output signal of the sub Hall element near the inversion position becomes an intermediate level signal,
Even if the mounting positions of the hall element and the sub-hall element are deviated from each other, the deviation of both signals in the vicinity of the signal inversion position of the hall element can be reduced, and erroneous detection can be prevented easily.

【0017】第4の発明では、第2または第3の発明の
効果に加えて、ホール素子とサブホール素子との信号の
出力の差が所定値を超える場合に故障と判別するため、
位相が遷移しなくても故障判別ができ、かつ信号反転位
置近辺での誤判別も起こらない。
In addition to the effects of the second or third aspect of the invention, in the fourth aspect of the invention, when the difference in signal output between the hall element and the sub-hall element exceeds a predetermined value, it is determined that there is a failure.
Failure determination can be performed without phase transition, and erroneous determination does not occur near the signal inversion position.

【0018】[0018]

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を添付
図面に基づいて説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION An embodiment of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

【0019】図1は、本発明を適用した回転角度検出装
置をロータの位相検出器として用いるブラシレス型モー
タのモータ制御システムの一例を示し、このモータ制御
システムは、電動モータ1の図示しないステータコイル
を駆動制御するモータ制御部2と、電動モータ1の図示
しないロータの回転位相を検出してモータ制御部2へ入
力する位相検出器3とから構成している。
FIG. 1 shows an example of a motor control system of a brushless motor using the rotation angle detection device to which the present invention is applied as a rotor phase detector. This motor control system is a stator coil (not shown) of the electric motor 1. And a phase detector 3 for detecting the rotation phase of a rotor (not shown) of the electric motor 1 and inputting it to the motor control unit 2.

【0020】前記回転角度検出装置としての位相検出器
3は、電動モータ1のロータ磁極と同様の磁極を有する
よう磁化されロータと一体となって回転する回転体とし
ての円盤10と、この円盤10の周囲に電動モータ1の
U相巻線を原点として回転角度120度毎に配置された
第1〜3メインホール素子11A〜11C(ホール素子
とのみ称することもある)と、これら第1〜3メインホ
ール素子11A〜11Cと同じ角度位置に配置された第
1〜3サブホール素子12A〜12Cとを備える。
The phase detector 3 as the rotation angle detector is magnetized so as to have a magnetic pole similar to the rotor magnetic pole of the electric motor 1, and is a disc 10 as a rotating body which rotates integrally with the rotor. First to third main hall elements 11A to 11C (sometimes referred to as hall elements) arranged around the U-phase winding of the electric motor 1 as the origin at every rotation angle of 120 degrees, and these first to third main hall elements 11A to 11C. The main hall elements 11A to 11C and the first to third sub hall elements 12A to 12C arranged at the same angular positions are provided.

【0021】第1〜3メインホール素子11A〜11C
は、ロータと共に回転する円盤10の磁極の回転位置
(電動モータのU相巻線を原点とした角度で表示)に応
じて、図2(A)、(C)、(E)に示すようにオン・
オフされる出力信号を発し、この出力信号を組合わせる
ことで角度60度毎にメインホール素子11A〜11C
の出力信号の組合わせを異ならせ、角度60度の分解能
でロータ並びに円盤10の回転角度を検出可能としてい
る。
First to third main hall elements 11A to 11C
Is as shown in FIGS. 2 (A), 2 (C) and 2 (E) according to the rotational position of the magnetic pole of the disk 10 that rotates with the rotor (displayed as an angle with the U-phase winding of the electric motor as the origin). on·
An output signal that is turned off is emitted, and by combining these output signals, the main hall elements 11A to 11C are set at every 60 degrees.
The combination of the output signals is different, and the rotation angles of the rotor and the disk 10 can be detected with a resolution of 60 degrees.

【0022】例えば、今、第1メインホール素子11A
がオン信号、第2メインホール素子11Bがオン信号、
第3メインホール素子11Cがオフ信号となる場合に
は、ロータの回転角度は、120度〜180度の区間に
存在することが検出可能である。
For example, now, the first main hall element 11A
Is an ON signal, the second main hall element 11B is an ON signal,
When the third main hall element 11C has an OFF signal, it can be detected that the rotation angle of the rotor exists in the section of 120 degrees to 180 degrees.

【0023】前記第1〜3サブホール素子12A〜12
Cは、前記第1〜3メインホール素子11A〜11Cと
同一角度位置に配置され、図2(B)、(D)、(F)
に示すごとく、前記円盤10の磁極による磁束密度の高
い範囲においてオン信号を出力し、その前後の中程度の
磁束密度に対応してオン信号より信号出力値が低い中間
レベル信号を出力し、さらに磁束密度が低下するときオ
フ信号を出力する3レベルタイプのホール素子により構
成している。
The first to third sub Hall elements 12A to 12
C is arranged at the same angular position as the first to third main hall elements 11A to 11C, and is shown in FIGS. 2B, 2D and 2F.
As shown in, the ON signal is output in a range where the magnetic flux density of the magnetic pole of the disk 10 is high, and an intermediate level signal having a signal output value lower than that of the ON signal is output corresponding to a medium magnetic flux density before and after the magnetic field. It is composed of a three-level type Hall element that outputs an off signal when the magnetic flux density decreases.

【0024】そして、オン信号が得られる角度範囲は、
第1〜3メインホール素子11A〜11Cのオン信号の
角度範囲(180度)より小さく設定され、オン信号と
その両側に得られる中間レベル信号とを合計した角度範
囲は、第1〜3メインホール素子11A〜11Cのオン
信号の角度範囲(180度)より大きくなるよう設定し
ており、中間レベル信号の出力中に第1〜3メインホー
ル素子11A〜11Cの出力信号が反転するように設定
している。
The angle range in which the ON signal is obtained is
The angle range set to be smaller than the angle range (180 degrees) of the ON signals of the first to third main hall elements 11A to 11C, and the total angle range of the ON signal and the intermediate level signals obtained on both sides of the ON signal is the first to third main halls. It is set to be larger than the angular range (180 degrees) of the ON signals of the elements 11A to 11C, and is set to invert the output signals of the first to third main hall elements 11A to 11C during the output of the intermediate level signal. ing.

【0025】第1〜3メインホール素子11A〜11C
と第1〜3サブホール素子12A〜12Cとは、同一角
度位置に配置されることを前提としているが、両者が若
干ずれた角度位置に設置される場合があり、第1〜3メ
インホール素子11A〜11Cのオン信号に対して第1
〜3サブホール素子12A〜12Cのオン信号、およ
び、中間レベル信号が出力される角度位置が前後いずれ
かにずれることとなる。
First to third main hall elements 11A to 11C
It is assumed that the first to third sub Hall elements 12A to 12C are arranged at the same angular position, but they may be installed at angular positions slightly deviated from each other. First for the ON signal of 11A to 11C
The angular position at which the ON signal of each of the 3 to 3 sub Hall elements 12A to 12C and the intermediate level signal are output deviates to the front or rear.

【0026】この場合、ズレ量をβとし、中間レベル信
号のラッチ幅をαとするとき、ラッチ幅αをズレ量βよ
り大きいホール素子を使用することで、ズレがあっても
上記設定の範囲内に第1〜3メインホール素子11A〜
11C、および、第1〜3サブホール素子12A〜12
Cを位置させることができる。
In this case, when the shift amount is β and the latch width of the intermediate level signal is α, by using a Hall element whose latch width α is larger than the shift amount β, even if there is a shift, the range of the above setting is set. First to third main hall elements 11A to
11C and first to third sub-hall elements 12A to 12
C can be located.

【0027】前記モータ制御部2は、モータコントロー
ルユニット4、インバータドライバ5、インバータ6、
および、電源7から構成される。
The motor control section 2 includes a motor control unit 4, an inverter driver 5, an inverter 6,
And a power supply 7.

【0028】前記モータコントロールユニット4は、位
相検出器3の第1〜3メインホール素子11A〜11C
からの出力信号に基づいて、前記ロータおよび円盤10
の角度60度毎の位相区間判別およびロータ回転速度の
算出を行い、これらの情報と外部から与えられる目標ト
ルクとに基づいて図示しないステータコイルに流す電流
の大きさと位相を決定し、インバータ6から決定した通
りの電流が供給されるようインバータドライバ5に指令
信号を出力する。
The motor control unit 4 includes first to third main hall elements 11A to 11C of the phase detector 3.
Based on the output signal from the rotor and the disk 10
The phase section is discriminated and the rotor rotation speed is calculated for each 60 degrees, and the magnitude and phase of the current flowing in the stator coil (not shown) are determined based on these information and the target torque given from the outside. A command signal is output to the inverter driver 5 so that the determined current is supplied.

【0029】また、前記モータコントロールユニット4
は、第1〜3メインホール素子11A〜11Cの出力信
号と第1〜3サブホール素子12A〜12Cの出力信号
とを監視し、位相検出器3の故障を判別し、故障が発生
しているときは所定のフェール信号を出力する。
Further, the motor control unit 4
Monitors the output signals of the first to third main hall elements 11A to 11C and the output signals of the first to third sub hall elements 12A to 12C, determines the failure of the phase detector 3, and the failure has occurred. At this time, a predetermined fail signal is output.

【0030】図3の故障判別の処理フローに基づいて作
動を説明する。図3の処理フローは、第1メインホール
素子11Aの出力信号と第1サブホール素子12Aの出
力信号との信号偏差(11A−12A)の絶対値がフェ
ール判定しきい値Wfaを超えているか否かを判別する
ステップ1、第2メインホール素子11Bの出力信号と
第2サブホール素子12Bの出力信号との信号偏差(1
1B−12B)の絶対値がフェール判定しきい値Wfa
を超えているか否かを判別するステップ2、および、第
3メインホール素子11Cの出力信号と第3サブホール
素子12Cの出力信号との信号偏差(11C−12C)
の絶対値がフェール判定しきい値Wfaを超えているか
否かを夫々判定するステップ3を備える。
The operation will be described based on the processing flow of the failure determination of FIG. In the processing flow of FIG. 3, whether or not the absolute value of the signal deviation (11A-12A) between the output signal of the first main hall element 11A and the output signal of the first sub hall element 12A exceeds the fail determination threshold value Wfa. Step 1 of determining whether or not, the signal deviation (1 between the output signal of the second main Hall element 11B and the output signal of the second sub Hall element 12B
1B-12B) is the absolute value of the fail judgment threshold value Wfa
Step 2 of determining whether or not the signal exceeds the output signal of the third main Hall element 11C and the output signal of the third sub Hall element 12C (11C-12C)
Step 3 is provided to determine whether or not the absolute value of each exceeds the fail determination threshold value Wfa.

【0031】そして、ステップ1〜3で、いずれの信号
偏差の絶対値もフェール判定しきい値Wfaを超えてい
ない場合には、正常と判断し、いずれか一つステップで
の信号偏差の絶対値がフェール判定しきい値Wfaを超
えている場合には、ステップ4においてフェール信号を
出力する。
Then, in steps 1 to 3, when none of the absolute values of the signal deviation exceeds the fail judgment threshold value Wfa, it is judged to be normal, and the absolute value of the signal deviation in any one step is determined. Is above the fail determination threshold value Wfa, a fail signal is output in step 4.

【0032】図4、5は、故障判別の作動を図示したも
のであり、図4は正常時におけるメインホール素子(図
4(A)参照)11A(または、11B、11C)、お
よび、サブホール素子(図4(B)参照)12A(また
は、12B、12C)の出力信号を示し、両出力信号の
信号偏差の絶対値は、図4(C)に示すごとく中間レベ
ル信号がサブホール素子12A(12B、12C)から
出力されているときのみ出力され、その値はフェール判
定しきい値Wfaを超えることがなく正常と判断する。
FIGS. 4 and 5 show the operation of the failure determination. FIG. 4 shows the main hall element (see FIG. 4 (A)) 11A (or 11B, 11C) and the sub-halls under normal conditions. The output signal of the element (see FIG. 4B) 12A (or 12B, 12C) is shown, and the absolute value of the signal deviation of both output signals is as shown in FIG. It is output only when it is output from (12B, 12C), and the value does not exceed the fail determination threshold value Wfa and is determined to be normal.

【0033】しかしながら、例えば、メインホール素子
12A(12B、12C)の出力信号が、図5(A)の
実線のごとく、オフ信号のみを出力するいわゆるローレ
ベルに張付く故障を生じた場合には、図5(C)に示す
ごとく、信号偏差の絶対値がサブホール素子12A(1
2B、12C)のオン信号が出力されている間において
上昇し、フェール判定しきい値Wfaを超えることとな
り、ステップ4のフェール信号が出力される。
However, for example, when a failure occurs in which the output signal of the main hall element 12A (12B, 12C) sticks to a so-called low level that outputs only an off signal as shown by the solid line in FIG. 5 (A). As shown in FIG. 5C, the absolute value of the signal deviation is determined by the sub Hall element 12A (1
2B, 12C) rises while the ON signal is being output and exceeds the fail determination threshold value Wfa, and the fail signal of step 4 is output.

【0034】また、メインホール素子11A(11B、
11C)の出力信号がオン信号のみを出力するいわゆる
ハイレベルに張付く場合には、信号偏差の絶対値は、図
4(C)の信号偏差の絶対値をオン・オフ逆転した状態
で出力され、同じくメインホール素子11A(11B、
11C)の本来オフ信号が出力されるタイミングでフェ
ール判定しきい値Wfaを超えることとなる。
Further, the main hall element 11A (11B,
When the output signal of FIG. 11C) sticks to a so-called high level that outputs only an ON signal, the absolute value of the signal deviation is output in a state where the absolute value of the signal deviation of FIG. , The main hall element 11A (11B,
11C), the fail determination threshold value Wfa is exceeded at the timing when the originally off signal is output.

【0035】以上のフェール信号を出力しての故障判定
は、メインホール素子11A(11B、11C)がオフ
状態で故障している場合には、円盤10の回転位置が故
障を生じているメインホール素子11A(11B、11
C)とサブホール素子12A(12B、12C)とが共
にオン信号出力範囲にあるとき、ロータの回転位置の変
化を待つまでもなくロータ停止中であっても直ちに、判
定することができる。
In the failure judgment by outputting the fail signal, when the main hall element 11A (11B, 11C) is in the off state and the failure occurs, the rotation position of the disk 10 causes the failure in the main hall. Element 11A (11B, 11
When both C) and the sub-hall element 12A (12B, 12C) are in the ON signal output range, the determination can be immediately made even if the rotor is stopped without waiting for a change in the rotational position of the rotor.

【0036】また、メインホール素子11A(11B、
11C)がオン状態で故障している場合には、ロータの
回転位置が故障を生じているメインホール素子11A
(11B、11C)とサブホール素子12A(12B、
12C)とが共にオフ信号出力範囲にあるとき、ロータ
の回転位置の変化を待つまでもなくロータ停止中であっ
ても直ちに、判定することができる。
Further, the main hall element 11A (11B,
11C) is in the ON state and is in failure, the main hall element 11A in which the rotational position of the rotor is in failure
(11B, 11C) and the sub Hall element 12A (12B,
12C) and 12C) are both in the OFF signal output range, the determination can be made immediately even if the rotor is stopped without waiting for a change in the rotational position of the rotor.

【0037】また、メインホール素子11A(11B、
11C)がオフ状態で故障している場合において、上記
条件以外の位置(サブホール素子12A(12B、12
C)の出力信号が中間レベル信号、若しくは、オフ信号
を出力中である位置)、メインホール素子11A(11
B、11C)がオン状態で故障している場合において、
上記条件以外の位置(サブホール素子12A(12B、
12C)の出力信号が中間レベル信号、若しくは、オン
信号を出力中である位置)にロータ回転位置がある場合
においても、ロータが回転して前記の停止中でも判定で
きる位置に達した時点で故障を判定できる。
Further, the main hall element 11A (11B,
11C) is in the off state and is out of order, the position (sub Hall element 12A (12B, 12)
The position where the output signal of C) is outputting an intermediate level signal or an OFF signal), the main hall element 11A (11
B, 11C) is in the ON state and has a failure,
Positions other than the above conditions (sub Hall element 12A (12B,
Even if the output signal of 12C) is at the intermediate level signal or the position where the ON signal is being output), the rotor is rotated and the failure occurs when the rotor rotates and reaches the position that can be determined even when the rotor is stopped. You can judge.

【0038】この場合の回転角度は、最大で、次に出力
される中間レベル信号がオン信号、若しくは、オフ信号
に変化するまでの角度であり、メインホール素11A
(11B、11C)子のオン信号出力範囲の角度180
度とサブホール素子12A(12B、12C)の中間レ
ベルの幅αとの和の角度である。
The rotation angle in this case is the maximum and is the angle until the intermediate level signal output next changes to an ON signal or an OFF signal.
(11B, 11C) Angle 180 of ON signal output range of child
The angle is the sum of the degree and the width α of the intermediate level of the sub Hall element 12A (12B, 12C).

【0039】従って、速やかな故障判定を行なうには、
中間レベルの幅αの角度の小さい3レベルラッチタイプ
のホール素子をサブホール素子12A(12B、12
C)に使用すれば良いが、小さくし過ぎると誤判定を生
じるので、ある程度の幅は必要である。
Therefore, in order to make a quick failure determination,
A three-level latch type Hall element having a small width α at an intermediate level is used as a sub Hall element 12A (12B, 12B).
It may be used for C), but if it is made too small, an erroneous determination occurs, so a certain width is necessary.

【0040】以上説明した実施の態様においては、以下
に記載した効果を奏する。即ち、各ホール素子11A〜
11Cと同一角度位置にサブホール素子12A〜12C
を配置し、同一角度位置のホール素子11A(11B、
11C)とサブホール素子12A(12B、12C)と
の出力信号を比較することによりホール素子の故障を検
出するため、両ホール素子の出力信号を常に比較して異
常状態を判別して、速やかな故障判別が可能で、この故
障判別はロータ等の回転体の停止時においても可能であ
る。
The embodiment described above has the following effects. That is, each Hall element 11A-
Sub Hall elements 12A to 12C at the same angular position as 11C.
And the Hall elements 11A (11B, 11B,
11C) and the output signals of the sub Hall elements 12A (12B, 12C) are compared to detect the failure of the Hall elements, so that the output signals of both Hall elements are constantly compared to determine an abnormal state and prompt It is possible to determine the failure, and this failure determination can be performed even when the rotor such as the rotor is stopped.

【0041】また、サブホール素子12A(12B、1
2C)をホール素子11A(11B、11C)より小さ
い角度範囲においてオン信号を出力し、前記オン信号の
角度範囲の外側においてオン信号より低い中間レベル信
号を出力し、これら以外でオフ信号を出力する3レベル
ラッチタイプのホール素子で構成し、オン信号と中間レ
ベル信号とを出力する角度範囲はホール素子のオン信号
の角度範囲より大きく形成したので、ホール素子11A
(11B、11C)の信号反転位置付近のサブホール素
子12A(12B、12C)の出力信号は中間レベル信
号となり、ホール素子11A(11B、11C)とサブ
ホール素子12A(12B、12C)との取付け位置が
ずれていても、ホール素子11A(11B、11C)の
信号反転位置近辺での両信号の偏差を小さくでき誤検出
防止が簡単になる。
Further, the sub Hall element 12A (12B, 1
2C) outputs an ON signal in an angle range smaller than the Hall element 11A (11B, 11C), outputs an intermediate level signal lower than the ON signal outside the angle range of the ON signal, and outputs an OFF signal in other than these. The Hall element 11A includes a three-level latch type Hall element, and the angle range for outputting the ON signal and the intermediate level signal is formed to be larger than the ON signal angular range of the Hall element.
The output signal of the sub Hall element 12A (12B, 12C) near the signal inversion position of (11B, 11C) becomes an intermediate level signal, and the Hall element 11A (11B, 11C) and the sub Hall element 12A (12B, 12C) are attached. Even if the positions are deviated, the deviation of both signals in the vicinity of the signal inversion position of the Hall element 11A (11B, 11C) can be reduced, and erroneous detection prevention becomes easy.

【0042】また、ホール素子11A(11B、11
C)とサブホール素子12A(12B、12C)との信
号の出力の差が所定値を超える場合に故障と判別するた
め、位相が遷移しなくても故障判別ができ、かつ信号反
転位置近辺での誤判別も起こらない。
Further, the hall element 11A (11B, 11
C) and the sub Hall element 12A (12B, 12C) when the difference in signal output exceeds a predetermined value, it is determined as a failure. Therefore, the failure can be determined even if the phase does not change, and the signal is near the signal inversion position. No misjudgment occurs.

【0043】図6は本発明の他の実施態様を示す回転角
度検出装置を示すものであり、第1〜3メインホール素
子11A〜11Cは図1と同様の出力信号がオン・オフ
する2レベルタイプ(図6(A)参照)であるが、第1
〜3サブホール素子13A〜13Cは磁束に比例して連
続的に変化する出力信号を得ることができる磁束比例タ
イプ(図6(B)参照)としたものである。
FIG. 6 shows a rotation angle detecting device according to another embodiment of the present invention. The first to third main hall elements 11A to 11C have two levels in which an output signal similar to that shown in FIG. 1 is turned on and off. Type (see FIG. 6A), but first
.About.3 sub Hall elements 13A to 13C are of a magnetic flux proportional type (see FIG. 6B) capable of obtaining an output signal that continuously changes in proportion to the magnetic flux.

【0044】そして、第1〜3メインホール素子11A
(または、11B、11C)と第1〜3サブホール素子
13A(または、13B、13C)との信号偏差は、図
6(C)の実線のごとく第1〜3メインホール素子の信
号反転位置で最大となるも、フェール判定しきい値Wf
a以下で推移することとなる。
Then, the first to third main hall elements 11A
The signal deviation between (or 11B, 11C) and the first to third sub-hall elements 13A (or 13B, 13C) is at the signal inversion positions of the first to third main hall elements as shown by the solid line in FIG. 6 (C). Although the maximum, the fail judgment threshold value Wf
It will change below a.

【0045】しかしながら、第1〜3メインホール素子
11A(11B、11C)の出力信号がローレベルに張
付く故障時には、上記信号偏差は、図6(C)で、破線
で示すように変化し、一部がフェール判定しきい値Wf
aを超えるため、フェール信号を出力することができ
る。
However, when the output signal of the first to third main hall elements 11A (11B, 11C) sticks to the low level, the signal deviation changes as shown by the broken line in FIG. 6 (C), Part of the fail judgment threshold Wf
Since it exceeds a, a fail signal can be output.

【0046】また、第1〜3メインホール素子11A
(11B、11C)の出力信号がハイレベルに張付く故
障時には、上記信号偏差は、図6(D)の破線で示すよ
うに(図6(C)に対して180度だけ位相がずれて)
変化し、やはり、一部がフェール判定しきい値Wfaを
超えるため、フェール信号を出力することができる。
Also, the first to third main hall elements 11A
When the output signal of (11B, 11C) sticks to a high level, the signal deviation is shifted by 180 degrees with respect to FIG. 6C as indicated by a broken line in FIG. 6D.
Since a change occurs and a part of them exceeds the fail determination threshold value Wfa, a fail signal can be output.

【0047】この態様においては、第1〜3サブホール
素子13A(13B、13C)が第1〜3メインホール
素子11A(11B、11C)に対してずれて配置され
たとしても、信号偏差がとる軌跡が変化するのみであ
り、取付け位置ずれに起因する誤判定を生じることはな
い。
In this aspect, even if the first to third sub Hall elements 13A (13B and 13C) are arranged with respect to the first to third main Hall elements 11A (11B and 11C), the signal deviation is taken. Only the trajectory changes, and there is no erroneous determination due to displacement of the mounting position.

【0048】本実施の態様においては、第1の実記の態
様により得られる効果に加えて、サブホール素子13A
〜13Cを出力信号が磁束に比例して連続的に変化する
磁束比例素子としたため、信号反転が緩やかであり、ホ
ール素子11A〜11Cとサブホール素子13A〜13
Cとの取付け位置がずれていても、ホール素子11A〜
11Cの信号反転位置近辺での両信号の偏差を小さくで
き誤検出防止が簡単になる。
In this embodiment, in addition to the effect obtained by the first embodiment, the sub Hall element 13A
.. to 13C are magnetic flux proportional elements in which the output signal continuously changes in proportion to the magnetic flux, the signal inversion is gentle, and the Hall elements 11A to 11C and the sub Hall elements 13A to 13C.
Hall element 11A ~
The deviation of both signals in the vicinity of the signal inversion position of 11C can be reduced, and erroneous detection prevention becomes easy.

【0049】なお、上記各実施形態において、電動モー
タのロータの位相検出装置に適用した回転角度検出装置
について説明したが、図示はしないが、電動モータの付
設することなく単独で回転角度検出装置としても使用可
能である。
In each of the above-mentioned embodiments, the rotation angle detecting device applied to the phase detecting device for the rotor of the electric motor has been described. Can also be used.

【0050】また、上記各実施態様では、3個のホール
素子により回転角度を検出するようにしているが、これ
に限定されることなく、図示しないが、例えば、4個以
上のホール素子を用いる回転角度検出装置にも適用でき
る。
Further, in each of the above embodiments, the rotation angle is detected by three Hall elements, but the present invention is not limited to this, and although not shown, for example, four or more Hall elements are used. It can also be applied to a rotation angle detection device.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一実施形態を示す回転角度検出装置を
モータ制御システムに適用した概略構成図。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram in which a rotation angle detection device according to an embodiment of the present invention is applied to a motor control system.

【図2】同じく回転角度検出装置の出力状態を示すタイ
ムチャート。
FIG. 2 is a time chart showing an output state of the rotation angle detection device.

【図3】同じく回転角度検出装置の故障判別方法を示す
フローチャート。
FIG. 3 is a flow chart showing a failure determination method of the rotation angle detection device.

【図4】図3の作動を示すタイミングチャート。FIG. 4 is a timing chart showing the operation of FIG.

【図5】図3の別の作動を示すタイミングチャート。5 is a timing chart showing another operation of FIG.

【図6】本発明の他の実施形態を示すタイミングチャー
ト。
FIG. 6 is a timing chart showing another embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 電動モータ 2 モータ制御部 3 位相検出器(回転角度検出装置) 4 モータコントロールユニット 5 インバータドライバ 6 インバータ 10 円盤(回転体) 11A〜11C メインホール素子 12A〜12C、13A〜13C サブホール素子 1 electric motor 2 Motor control unit 3 Phase detector (rotation angle detector) 4 Motor control unit 5 Inverter driver 6 inverter 10 disk (rotating body) 11A-11C Main Hall element 12A to 12C, 13A to 13C Sub Hall element

フロントページの続き Fターム(参考) 2F063 AA35 BA03 BC06 BD16 CA40 DA01 DD07 GA52 KA04 LA01 NA06 2F077 AA04 NN02 PP12 QQ07 RR03 TT31 5H019 BB05 BB19 BB23 Continued front page    F-term (reference) 2F063 AA35 BA03 BC06 BD16 CA40                       DA01 DD07 GA52 KA04 LA01                       NA06                 2F077 AA04 NN02 PP12 QQ07 RR03                       TT31                 5H019 BB05 BB19 BB23

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 回転体の周囲に円周上等間隔に配置され
たオン・オフ2レベルラッチタイプのホール素子よりの
出力信号を組合せることで回転体の回転角度位置を検出
する回転角度検出装置において、 各相のホール素子と同一角度位置にサブホール素子を配
置し、 同一角度位置のホール素子とサブホール素子との出力信
号を比較することによりホール素子の故障を検出するこ
とを特徴とする回転角度検出装置。
1. A rotation angle detection for detecting a rotation angle position of a rotating body by combining output signals from ON / OFF two-level latch type Hall elements arranged at equal intervals on the circumference of the rotating body. The device is characterized in that a sub Hall element is arranged at the same angular position as the Hall element of each phase, and a failure of the Hall element is detected by comparing the output signals of the Hall element at the same angular position and the sub Hall element. Rotation angle detection device.
【請求項2】 前記サブホール素子は、出力信号が磁束
に比例して連続的に変化する磁束比例素子としたことを
特徴とする請求項1に記載の回転角度検出装置。
2. The rotation angle detecting device according to claim 1, wherein the sub-hall element is a magnetic flux proportional element whose output signal continuously changes in proportion to magnetic flux.
【請求項3】 前記サブホール素子は、ホール素子より
小さい角度範囲においてオン信号を出力し、前記オン信
号の角度範囲の外側においてオン信号より低い中間レベ
ル信号を出力し、これら以外でオフ信号を出力する3レ
ベルラッチタイプのホール素子で構成され、オン信号と
中間レベル信号とを出力する角度範囲はホール素子のオ
ン信号の角度範囲より大きく形成されていることを特徴
とする請求項1に記載の回転角度検出装置。
3. The sub Hall element outputs an ON signal in an angle range smaller than the Hall element, outputs an intermediate level signal lower than the ON signal outside the angle range of the ON signal, and outputs an OFF signal in other than these. 2. A three-level latch type Hall element for outputting, and an angular range for outputting an ON signal and an intermediate level signal is formed to be larger than an angular range for an ON signal of the Hall element. Rotation angle detection device.
【請求項4】 前記ホール素子の故障の判別は、ホール
素子の信号とサブホール素子の信号との出力の差が所定
値を超える場合であることを特徴とする請求項2または
請求項3に記載の回転角度検出装置。
4. The determination of the failure of the hall element is made when a difference between outputs of the hall element signal and the sub hall element signal exceeds a predetermined value. The rotation angle detection device described.
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