JP2008017678A - 電動モータ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】駆動制御回路は、磁気センサの出力信号のアナログ的変化を利用してコイル列への印加電圧を生成する駆動制御回路を備える。出力波形補正部は、電動モータの動作時における磁気センサの出力信号が所定の波形形状になるように、磁気センサの出力信号の波形を補正する。
【選択図】図9
Description
複数の電磁コイルを有するコイル列と、
複数の永久磁石を有する磁石列と、
前記磁石列と前記コイル列の相対位置に応じて、アナログ的変化を示す出力信号を出力する磁気センサと、
前記磁気センサの出力信号のアナログ的変化を利用して、前記コイル列への印加電圧を生成する駆動制御回路と、
前記電動モータの動作時における前記磁気センサの出力信号が所定の波形形状になるように、前記磁気センサの出力信号の波形を補正する出力波形補正部と、
を備える。
A.電動モータの構成:
B.駆動制御回路の構成:
C.センサ出力の補正:
D.駆動制御回路の他の実施例:
E.センサ出力補正の他の実施手順:
F.変形例:
図1(A)は、本発明の一実施例としての電動モータのモータ本体の構成を示す断面図である。このモータ本体100は、それぞれ略円盤状のステータ部10及びロータ部30を有している。ロータ部30は、複数の磁石を有する磁石列34Mを有しており、回転軸112に固定されている。磁石列34Mの磁化方向は上下方向である。ステータ部10は、ロータ部30の上部に配置されたA相コイル列14Aと、ロータ部30の下部に配置されたB相コイル列24Bとを有している。
図7は、本実施例のモータの駆動制御回路の構成を示すブロック図である。図7(A)は、センサ波形のキャリブレーション時の構成を示し、図7(B)は、実用時の構成を示している。なお、「センサ波形のキャリブレーション」は、「センサの出力波形の補正」と同義語である。
図16は、センサ出力のオフセット補正の内容を示す説明図である。図16(A)は、センサ出力の望ましい出力波形SSidealを示している。図16(B)は、望ましいセンサ出力SSidealよりも上側にシフトしたセンサ出力SSupと、下側にシフトしたセンサ出力SSdownの例を示している。このような場合には、シフトしているセンサ出力(例えばSSup)に上下オフセットPoffset1を加えることによって、望ましいセンサ出力SSidealに近い波形に補正することができる。この補正は、例えば、出力波形の中位点(出力レベルの中央値を取る位置)が、センサの出力電圧レンジ(GND〜VDD)の中央値VDD/2から、所定の許容範囲内に収まるように実行される。
図21は、キャリブレーション用の駆動制御回路の他の実施例を示すブロック図である。この駆動制御回路200aは、図7(A)に示した駆動制御回路200から、電源回路210と、PWM制御部240と、ドライバ回路250とを省略したものである。モータ本体100aへの電源は、接続部90を介して直接モータ本体100aに供給される。PWM制御部240と、ドライバ回路250は、モータ本体100aの内部に設けられている。このような構成によっても、図7に示すモータと同様にセンサの出力波形を補正してモータを高効率で運転することが可能である。
図24は、オフセット補正の他の実施手順を示すフローチャートである。ステップS1200では、CPU220がロータ部30を回転させる。図24の手順では、ロータ部30が回転し続ける状態で、CPU220がステップS1210以降のオフセット補正を実行する。ステップS1210では、オフセットPoffsetの初期値を駆動制御回路200から磁気センサ16Aに送信し、磁気センサ16A内のオフセット記憶部440(図9)内に記憶させる。この処理は、図19のステップS220と同じである。
なお、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
上記実施例では、センサ出力波形の補正としてゲイン補正とオフセット補正の両方を実行するものとしたが、これらの一方のみを補正するようにしてもよい。また、これらの以外の種類の補正を利用してセンサ出力波形を所望の波形形状に補正するようにしてもよい。なお、上記実施例ではセンサ出力や逆起電力の波形が正弦波であるものとしたが、これらの波形が正弦波と若干異なる場合も本発明を適用可能である。
上記実施例ではアナログ磁気センサを利用していたが、アナログ磁気センサの代わりに、多値のアナログ的出力を有するデジタル磁気センサを使用してもよい。アナログ磁気センサも多値出力を有するデジタル磁気センサも、アナログ的変化を示す出力信号を有する点で共通している。なお、本明細書において、「アナログ的変化を示す出力信号」とは、オン/オフの2値出力ではなく、3値以上の多数レベルを有するデジタル出力信号と、アナログ出力信号との両方を包含する広い意味で使用されている。
上記実施例では、キャリブレーション時の駆動制御回路と実用時の駆動制御回路をそれぞれ用いていたが、この代わりに、キャリブレーション時にも実用時の駆動制御回路をそのまま使用し、キャリブレーション用の回路を接続部90に接続するようにしてもよい。このキャリブレーション用の回路としては、センサの出力波形の補正値をモータ内に登録する機能を有する任意の回路を利用することができる。
PWM回路としては、図10に示した回路以外の種々の回路構成を採用することが可能である。例えば、センサ出力と基準三角波とを比較することによってPWM制御を行う回路を利用してもよい。この場合には、PWM制御時において、望ましい印加電圧に応じてセンサ出力のゲインが調整されるが、このゲイン調整は、図17で説明したゲイン補正とは異なるものである。換言すれば、図17で説明したゲイン補正は、望ましい印加電圧のレベルに拘わらず、センサ出力を所望の波形に整形するための補正である。
上記実施例では、6極2相のブラシレスDCモータを説明したが、本発明はこれ以外の種々の電動モータに適用可能である。例えば、極数と相数としては、それぞれ任意の整数を採用することができる。
12A…支持部材
14A…A相コイル列
16A…A相センサ(アナログ磁気センサ)
22B…支持部材
24B…B相コイル列
26B…B相センサ(アナログ磁気センサ)
30…ロータ部
32M…支持部材
34M…磁石列
90…接続部
100…モータ本体
112…回転軸
200…駆動制御回路(キャリブレーション時)
210…電源回路
220…CPU
230…I/Oインタフェース
232…AD変換部
240…PWM制御部
250…ドライバ回路
252…A相ドライバ回路
254…B相ドライバ回路
260…通信部
300…駆動制御回路(実用時)
410…磁気センサ素子
420…オフセット補正回路
430…ゲイン補正回路
440…オフセット記憶部
450…ゲイン記憶部
460…増幅器
470…IDコード記録部
480…通信部
510…基本クロック生成回路
520…分周器
530…PWM部
531,532…カウンタ
533,534…EXOR回路
535,536…駆動波形形成部
540…レジスタ
550,552…乗算器
560,562…符号化部
570,572…AD変換部
580…電圧指令値レジスタ
590…励磁区間設定部
592…電子可変抵抗器
594,596…電圧比較器
598…OR回路
600…駆動信号生成回路
610,620…増幅器
612,622…AD変換部
614,624…オフセット補正回路
616,626…ゲイン補正回路
630…プリアンプ部
640…アンプ部
660…記憶部
670…通信部
Claims (4)
- 電動モータであって、
複数の電磁コイルを有するコイル列と、
複数の永久磁石を有する磁石列と、
前記磁石列と前記コイル列の相対位置に応じて、アナログ的変化を示す出力信号を出力する磁気センサと、
前記磁気センサの出力信号のアナログ的変化を利用して、前記コイル列への印加電圧を生成する駆動制御回路と、
前記電動モータの動作時における前記磁気センサの出力信号が所定の波形形状になるように、前記磁気センサの出力信号の波形を補正する出力波形補正部と、
を備える電動モータ。 - 請求項1記載の電動モータであって、
前記出力波形補正部は、前記磁気センサの出力信号のゲイン補正とオフセット補正とを実行する、電動モータ。 - 請求項2記載の電動モータであって、
前記出力波形補正部は、ゲイン補正値とオフセット補正値とを記憶するための不揮発性メモリを有する、電動モータ。 - 請求項3記載の電動モータであって、さらに、
前記ゲイン補正値と前記オフセット補正値とを外部から受信する通信部を有する、電動モータ。
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