JP2010276417A - 断線検出装置および断線検出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ロータが一回転し終えなくても、高い信頼性をもって回転位置検出用の磁気抵抗センサに断線が発生しているか否かを検出することのできる磁気抵抗センサの断線検出装置、および断線検出方法を提供すること。
【解決手段】モータ１に構成した集積回路７０（断線検出装置）は、回転制御用センサ５０の検出パルスの立ち上がりエッジおよび立ち下がりエッジにより、磁気抵抗センサ３１の検出パルス数を判定する判定期間を設定する判定期間設定部７１と、判定期間内における磁気抵抗センサ３１の検出パルス数が、予め設定した下限値以上であるか否かを判定する断線判定部７５とを備えている。断線判定部７５は、判定期間内における磁気抵抗センサ３１の検出パルス数が、予め設定した下限値未満であれば、磁気抵抗センサ３１に断線が発生していると判定し、エラー信号発生部７７がエラー信号を発生させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ロータの回転を検出する回転制御用センサと、ロータの角度位置を検出する磁気抵抗センサとを有するモータにおける磁気抵抗センサの断線検出装置、および断線検出方法に関するものである。

ブラシレスモータ等のモータにおいては、回転位置検出用の磁気記録媒体、および原点検出用の磁気記録媒体をロータ側に設け、かかる磁気記録媒体に対して、Ａ相およびＢ相の信号を検出するための回転位置検出用の磁気抵抗センサ、およびＺ相の信号を検出するための原点検出用の磁気抵抗センサを対向配置させた構成が採用されている。かかる構成のモータにおいて、回転位置検出用の磁気抵抗センサに断線が発生してＡ相およびＢ相の信号が適正にフィードバックされないと、コントローラは、ロータが停止していると認識してしまう。その結果、モータに過大電流が供給され、モータが焼損するという不具合や、モータが過大な動作を行なって従動側において衝突などの事故が発生するおそれがある。

そこで、Ｚ相の信号に基づいて、ロータが一回転する期間を判定期間として設定し、かかる判定期間内における回転位置検出用の磁気抵抗センサの検出パルス数が適正か否かを判定することにより、回転位置検出用の磁気抵抗センサに断線が発生しているか否かを監視する構成が提案されている（特許文献１参照）。

特開平６−２８８７９１号公報

しかしながら、特許文献１に記載の構成では、原点検出用の磁気抵抗センサによって得られたＺ相の信号に基づいて、回転位置検出用の磁気抵抗センサの検出パルス数が適正か否かを判定する判定期間として設定しているため、ロータが一回転し終えるまで、回転位置検出用の磁気抵抗センサに断線が発生しているか否かを判定できないという問題点がある。また、原点検出用の磁気抵抗センサも、回転位置検出用の磁気抵抗センサと同様な故障モードが発生しやすいにもかかわらず、原点検出用の磁気抵抗センサによって判定期間を設定しているため、原点検出用の磁気抵抗センサでの断線に起因して、回転位置検出用の磁気抵抗センサに断線が発生しているか否かを判定できないという事態が発生するおそれがある。

以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、ロータが一回転し終えなくても、高い信頼性をもって回転位置検出用の磁気抵抗センサに断線が発生しているか否かを検出することのできる磁気抵抗センサの断線検出装置、および断線検出方法を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明は、ロータの磁極位置を検出する回転制御用センサと、前記ロータと一体回転する磁気記録媒体に対向配置され、前記ロータの角度位置を検出する磁気抵抗センサと、を有するモータにおいて前記磁気抵抗センサでの断線を検出する断線検出装置であって、前記回転制御用センサの検出パルスの立ち上がりエッジおよび立ち下がりエッジのうちの少なくとも一方により、前記磁気抵抗センサの検出パルス数を判定する判定期間を設定する判定期間設定部と、前記判定期間内における前記磁気抵抗センサの検出パルス数の計測を行ない、当該計測の結果に基づいて前記磁気抵抗センサに断線が発生しているか否かを判定する断線判定部と、当該断線判定部が前記磁気抵抗センサに断線が発生していると判定したときにエラー信号を発生するエラー信号発生部と、を有することを特徴とする。

また、本発明は、ロータの磁極位置を検出する回転制御用センサと、前記ロータと一体回転する磁気記録媒体に対向配置され、前記ロータの角度位置を検出する磁気抵抗センサと、を有するモータにおける磁気抵抗センサの断線検出方法であって、前記回転制御用センサの検出パルスの立ち上がりエッジおよび立ち下がりエッジのうちの少なくとも一方により判定期間を設定するとともに、当該判定期間内における前記磁気抵抗センサでの検出パルス数を計測し、当該計測の結果に基づいて前記磁気抵抗センサに断線が発生していると判定したときにエラー信号を発生することを特徴とする。

本発明において、モータでの磁気抵抗センサの断線を検出するにあたって、回転制御用センサの検出パルスの立ち上がりエッジおよび立ち下がりエッジのうちの少なくとも一方により、磁気抵抗センサの検出パルス数を判定する判定期間を設定するとともに、当該判定期間内における前記磁気抵抗センサでの検出パルス数を計測し、当該計測の結果に基づいて磁気抵抗センサに断線が発生しているか否かを判定する。そして、磁気抵抗センサに断線が発生していると判定した場合、エラー信号を発生させる。このため、回転位置検出用の磁気抵抗センサに断線が発生した場合には、ロータの回転を停止するなどの処理を行なうことができるので、モータに過大電流が供給されることに起因するモータの焼損や、モータが過大な動作を行なうことに起因する従動側での衝突などの事故などの発生を防止することができる。ここで、磁気抵抗センサの検出パルス数を判定する判定期間は、回転制御用センサがロータの磁極位置を検出する際の検出パルスの立ち上がりエッジおよび立ち下がりエッジのうちの少なくとも一方により設定されるため、判定期間は、ロータの一回転周期よりも短くすることができる。このため、運転開始直後など、ロータが一回転し終わらない期間内でも、回転位置検出用の磁気抵抗センサに断線が発生しているか否かを判定することができる。また、回転制御用センサは、あくまでロータの磁極を検出するポールセンサや光学式エンコーダであり、磁気抵抗センサと違って断線などが発生しにくい。それ故、回転位置検出用の磁気抵抗センサに断線が発生しているか否かを高い信頼性をもって検出することができる。

本発明において、前記判定期間設定部は、前記立ち上がりエッジおよび前記立ち下がりエッジに基づいて規定可能な最短期間を前記判定期間として設定することが好ましい。かかる構成によれば、モータ運転開始直後などといった短い期間内で回転位置検出用の磁気抵抗センサに断線が発生しているか否かを判定することができる。

本発明において、前記回転制御用センサは、前記ロータの磁極位置を３相で検出することが好ましい。かかる構成によれば、ロータの着磁極数が２Ｎ極（Ｎ＝１、２、・・・）とした場合、最短でロータの１回転周期の１／６Ｎ倍という短い周期で回転位置検出用の磁気抵抗センサに断線が発生しているか否かを判定することができる。

本発明において、前記断線判定部は、例えば、前記判定期間内における前記磁気抵抗センサの検出パルス数が、予め設定した下限値未満であるときに前記磁気抵抗センサに断線が発生していると判定する。かかる構成によれば、今回の判定期間で検出パルス数が下限値未満である時点で磁気抵抗センサに断線が発生していると判定することができ、断線の検出を迅速に行なうことができる。

本発明において、前記断線判定部は、連続する２以上の前記判定期間のいずれにおいても前記磁気抵抗センサの検出パルス数が下限値未満であるときに前記磁気抵抗センサに断線が発生していると判定する構成を採用してもよい。かかる構成によれば、磁気抵抗センサの検出パルスが一時的に欠落した位では磁気抵抗センサに断線が発生していると判定しないので、回転位置検出用の磁気抵抗センサの断線に対する誤検出を防止することができる。

本発明において、前記断線判定部は、連続する２以上の前記判定期間における前記磁気抵抗センサの検出パルス数の差が上限値を越えるときに前記磁気抵抗センサに断線が発生していると判定する構成を採用してもよい。かかる構成によれば、磁気抵抗センサでの検出が断線前の不安定な状態であっても、磁気抵抗センサを断線したと見なすため、磁気抵抗センサが実際に断線する前に適正な対応を行なうことができる。

本発明において、前記断線判定部は、前記磁気抵抗センサから出力される２相のパルス信号の合計パルス数を計測し、当該合計パルス数の計測結果に基づいて前記磁気抵抗センサに断線が発生しているか否かを判定することが好ましい。かかる構成によれば、簡素な構成で、磁気抵抗センサの各相の磁気的素子に発生した断線を検出することができる。

本発明において、前記モータは、前記磁気抵抗センサを複数備える場合、前記断線判定部は、複数の前記磁気抵抗センサのうち、前記磁気記録媒体との対向距離が最も狭い磁気抵抗センサの断線を監視することが好ましい。磁気記録媒体との対向距離が最も狭い磁気抵抗センサでは断線が発生しやすいが、かかる断線を効率よく検出することができる。

本発明において、前記モータは、前記磁気抵抗センサを複数備える場合、前記断線判定部は、複数の前記磁気抵抗センサのうち、磁気抵抗素子表面に保護層が形成されていない磁気抵抗センサの断線を監視することが好ましい。磁気抵抗素子表面に保護層が形成されていない磁気抵抗センサでは断線が発生しやすいが、かかる断線を効率よく検出することができる。

本発明において、前記判定期間設定部、前記断線判定部、および前記エラー信号発生部は、特定用途用集積回路（ＡＳＩＣ）内に構成されていることが好ましい。かかる構成によれば、モータの他の構成については、本発明に係る断線検出装置を付加しない場合と同一でよく、設計変更を行なう必要がないなどの利点がある。

本発明において、モータでの磁気抵抗センサの断線を検出するにあたって、磁気抵抗センサの検出パルス数を判定する判定期間は、回転制御用センサがロータの磁極位置を検出する際の検出パルスの立ち上がりエッジおよび立ち下がりエッジのうちの少なくとも一方により設定されるため、判定期間は、ロータの一回転周期よりも短くすることができる。このため、運転開始直後など、ロータが一回転し終わらない期間内でも、回転位置検出用の磁気抵抗センサに断線が発生しているか否かを判定することができる。また、回転制御用センサは、あくまでロータの磁極を検出するポールセンサや光学式エンコーダであり、磁気抵抗センサと違って断線などが発生しにくい。それ故、回転位置検出用の磁気抵抗センサに断線が発生しているか否かを高い信頼性をもって検出することができる。

本発明の実施の形態１に係るモータの全体構成を示す説明図である。 （ａ）、（ｂ）は、本発明の実施の形態１に係るモータにおける回転位置検出用の磁気抵抗センサの説明図、および回転位置検出用の磁気抵抗センサに対するセンサ回路部の説明図である。 本発明の実施の形態１に係るモータの断線検出装置で用いる信号の説明図である。 本発明の実施の形態１に係るモータの断線検出方法を示すフローチャートである。

以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら説明する。

［実施の形態１］
（モータの全体構成）
図１は、本発明の実施の形態１に係るモータの全体構成を示す説明図である。図１に示すモータ１は、ブラシレスモータである。モータ１において、ロータ１１は、従動部材と結合される回転軸１３と、この回転軸１３に固着されたロータマグネット１２とを備えており、ロータマグネット１２に対向するようにステータ１５が配置される。ロータ１１において、回転軸１３には、ロータマグネット１２の磁極位置に対応する磁極が形成された磁極位置検出用磁気円盤４０が連結されており、かかる磁極位置検出用磁気円盤４０に対向するように、複数の回転制御用センサ５０が配置されている。本形態においては、回転制御用センサ５０として、電気的に６０°の位相差を有するＵ相、Ｖ相、Ｗ相の３つのホール素子５０Ｕ、５０Ｖ、５０Ｗが固定された状態で配置されている。

また、回転軸１３には、回転位置検出用の磁気ドラム２０が連結されており、かかる磁気ドラム２０には、モータ軸線方向でずれた位置に、回転位置検出用（分割角度信号生成用）の磁気記録媒体２１と、原点検出用（基準位置信号生成用）の磁気記録媒体２２とが形成されている。回転位置検出用の磁気記録媒体２１は、Ｎ極とＳ極とが円周上に交互に着磁され、原点検出用の磁気記録媒体２２では、磁気記録媒体２１のＮ極およびＳ極と対応する位置にＮ極およびＳ極とが１極着磁されている。

また、磁気ドラム２０に対しては、回転位置検出用の磁気記録媒体２１に対向するように、Ａ相およびＢ相の信号を検出するための回転位置検出用の磁気抵抗センサ３１が配置され、原点検出用の磁気記録媒体２２に対向するように、Ｚ相の信号を検出するための原点検出用の磁気抵抗センサ３２が配置されている。本形態において、磁気抵抗センサ３１および磁気抵抗センサ３２は、固定された共通の基板３０上に構成されている。

Ａ相およびＢ相の磁気抵抗センサ３１およびＺ相の磁気抵抗センサ３２には、差動増幅回路などを備えたセンサ回路部６１Ａ、６１Ｂ、６１Ｚが接続されており、かかるセンサ回路部６１Ａ、６１Ｂ、６１Ｚの出力信号は、特定用途用集積回路７０および上位の制御部１００に出力される。また、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の３つのホール素子５０Ｕ、５０Ｖ、５０Ｗには、増幅回路やＡ／Ｄ変換回路などを備えたセンサ回路部６１Ｕ、６１Ｖ、６１Ｗが接続されており、かかるセンサ回路部６１Ｕ、６１Ｖ、６１Ｗの出力信号は、特定用途用集積回路７０および上位の制御部１００に出力される。

制御部１００は、定電流回路１１０やスイッチング回路１２０を介してステータ１５のコイルに接続されており、制御部１００は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の３つのホール素子５０Ｕ、５０Ｖ、５０Ｗを介して、ロータ１１の磁極位置を検出し、かかる磁極位置の検出結果に基づいて、スイッチング回路１２０を制御することにより、コイルへの通電を制御し、ロータ１１の回転制御を行なう。

（磁気抵抗センサ３１の構成）
図２（ａ）、（ｂ）は、本発明の実施の形態１に係るモータにおける回転位置検出用の磁気抵抗センサの説明図、および回転位置検出用の磁気抵抗センサに対するセンサ回路部の説明図である。

図２（ａ）に示すように、回転位置検出用の磁気記録媒体２１では、Ｎ極とＳ極がピッチλで交互に配列され、Ｎ極からＮ極までのピッチ、およびＳ極からＳ極までのピッチはいずれもλである。これに対して、回転位置検出用の磁気抵抗センサ３１では、４つの磁気抵抗素子Ｒ１、Ｒ２、Ｒ４、Ｒ４が、磁気抵抗素子Ｒ１、Ｒ３、Ｒ２、Ｒ４の順で並列に配置されており、隣り合う磁気抵抗素子同士のピッチはλ／４である。なお、磁気抵抗素子Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４には、バイアス磁界が加えられている。磁気抵抗素子Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４の一方の端子には、電源ライン３３を介してバイアス電圧源Ｖｃｃが接続されており、磁気抵抗素子Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４の他方の端子からは、各変位検出信号が出力される。本形態では、変位検出信号として、磁気抵抗素子Ｒ１からは＋ｂ相信号が出力され、磁気抵抗素子Ｒ２からは−ｂ相信号が出力され、磁気抵抗素子Ｒ３からは＋ａ相信号が出力され、磁気抵抗素子Ｒ４からは−ａ相信号が出力される。

かかる磁気抵抗センサ３１において、磁気抵抗素子Ｒ１と磁気抵抗素子Ｒ２のピッチはλ／２であることから、磁気記録媒体２１から受ける磁界によって、両者の抵抗値は１８０°の位相差をもって変化する。従って、磁気抵抗素子Ｒ１から取り出される＋ｂ相信号の信号波形と、磁気抵抗素子Ｒ２から取り出される−ｂ相信号の信号波形とは、位相が１８０°ずれたものとなる。また、磁気抵抗素子Ｒ３と磁気抵抗素子Ｒ４のピッチもλ／２であることから、磁気抵抗素子Ｒ３から取り出される＋ａ相信号の信号波形と、磁気抵抗素子Ｒ４から取り出される−ａ相信号の信号波形とは、位相が１８０°ずれたものとなる。また、隣り合う磁気抵抗素子同士のピッチはλ／４であることから、磁気抵抗素子Ｒ１から取り出される＋ｂ相信号の信号波形と、磁気抵抗素子Ｒ３から取り出される＋ａ相信号の信号波形とは、位相が９０°ずれたものとなる。また、磁気抵抗素子Ｒ２から取り出される−ｂ相信号の信号波形と、磁気抵抗素子Ｒ４から取り出される−ａ相信号の信号波形とは、位相が９０°ずれたものとなる。

かかる磁気抵抗素子Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４は、一般的には、スパッタ等による薄膜素子によって形成され、表面は保護膜で全体が覆われている。

図２（ｂ）に示すように、磁気抵抗素子Ｒ３の他端には、センサ回路部６１Ａの差動増幅器６０ａの非反転入力端子（＋端子）が接続され、磁気抵抗素子Ｒ４の他端には差動増幅器６０ａの反転入力端子（−端子）が接続されている。磁気抵抗素子Ｒ１の他端にはセンサ回路部６１Ｂの差動増幅器６０ｂの非反転入力端子（＋端子）が接続され、磁気抵抗素子Ｒ２の他端には差動増幅器６０ｂの反転入力端子（−端子）が接続されている。かかる差動増幅器６０ａにおいては、帰還抵抗Ｒａを用いて出力電圧を正帰還し、差動入力に対する適切なＡ相信号ＰＡ（矩形波）を出力する。また、差動増幅器６０ｂにおいては、帰還抵抗Ｒｂを用いて出力電圧を正帰還するとともに、差動入力に対する適切なＢ相信号ＰＢ（矩形波）を出力する。

再び図１において、特定用途用集積回路７０と制御部１００とは、Ａ相信号およびＢ相信号のラインドライバ８０Ａ、８０Ｂからの出力ライン８５Ａ、８５／Ａ、８５Ｂ、８５／Ｂによって接続されている。また、特定用途用集積回路７０と制御部１００とは、特定用途用集積回路７０から制御部１００にカウンタ値などを出力するためのシリアル信号線によって接続されている。

（断線検出回路の構成）
図３は、本発明の実施の形態１に係るモータの断線検出装置で用いる信号の説明図である。本形態において、特定用途用集積回路７０は、磁気抵抗センサ３１での磁気抵抗素子Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４の断線を検出する断線検出装置７を含んで構成されている。すなわち、本形態では、以下に説明するように、特定用途用集積回路７０に構成された判定期間設定部７１、断線判定部７５、およびエラー信号発生部７７によって、断線検出装置７が構成されている。

まず、特定用途用集積回路７０には、回転制御用センサ５０として用いたＵ相、Ｖ相、Ｗ相のホール素子５０Ｕ、５０Ｖ、５０Ｗの出力がセンサ回路部６１Ｕ、６１Ｖ、６１Ｗで波形整形された信号が入力される。また、特定用途用集積回路７０には、各検出パルスの立ち上がりエッジおよび立ち下がりエッジのうちの少なくとも一方により、磁気抵抗センサ３１の検出パルス数を判定する判定期間を設定する判定期間設定部７１が構成されている。

本形態において、判定期間設定部７１は、ホール素子５０Ｕ、５０Ｖ、５０Ｗを介して得られた検出パルスの立ち上がりエッジおよび立ち下がりエッジに基づいて規定可能な最短期間を判定期間として設定する。このため、判定期間設定部７１は、図３に示すように、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相のホール素子５０Ｕ、５０Ｖ、５０Ｗの出力がセンサ回路部６１Ｕ、６１Ｖ、６１Ｗで波形整形されてなる検出パルスの立ち上がりエッジおよび立ち下がりエッジの双方に対応するタイミングで期間指示パルスＰＣを発生させ、かかる期間指示パルスＰＣで規定される各期間が、磁気抵抗センサ３１の検出パルス数を判定する判定期間Ｔｃである。ここで、回転制御用センサ５０は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相からなる３相分のホール素子５０Ｕ、５０Ｖ、５０Ｗからなることから、ロータの着磁極数が２Ｎ極（Ｎ＝１、２、・・・）とした場合、判定期間Ｔｃは、ロータ１１の１回転周期の１／６Ｎ倍に相当する期間である。

図１および図３において、特定用途用集積回路７０には、判定期間Ｔｃ内における磁気抵抗センサ３１の検出パルス数を計測し、かかる計測結果に基づいて、磁気抵抗センサ３１での磁気抵抗素子Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４に断線が発生しているか否かを判定する断線判定部７５が構成されている。

本形態において、断線判定部７５は、カウンタ７２、比較部７３および記憶部７４などを備えており、判定期間Ｔｃ内における磁気抵抗センサ３１の検出パルス数が、予め設定した下限値Ｃｄ未満であるか否かを比較し、判定期間Ｔｃ内における磁気抵抗センサ３１の検出パルス数が下限値Ｃｄ未満である場合、磁気抵抗センサ３１の磁気抵抗素子Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４のいずれかに断線が発生したと判定する。

断線判定部７５において、カウンタ７２は、判定期間設定部７１で期間指示パルスＰＣが発生する毎にリセットされる。また、特定用途用集積回路７０には、差動増幅器６０ａ、６０ｂからの出力信号として、図３に示すＡ相信号ＰＡ、およびＢ相信号ＰＢが入力される。従って、断線判定部７５のカウンタ７２は、期間指示パルスＰＣによってリセットされた後、次回のリセットまでの期間中、Ａ相信号ＰＡおよびＢ相信号ＰＢの合計パルス数をカウントする。また、記憶部７４には、Ａ相信号ＰＡおよびＢ相信号ＰＢの合計パルス数の下限値Ｃｄが記憶されており、比較部７３は、カウンタ７２においてＡ相信号ＰＡおよびＢ相信号ＰＢのパルス数をカウントし始めた以降、次の期間指示パルスＰＣが発生するまでのカウンタ７２でのＡ相信号ＰＡおよびＢ相信号ＰＢの合計パルス数のカウント結果と、記憶部７４が記憶している下限値Ｃｄとを比較し、判定期間Ｔｃ内における磁気抵抗センサ３１の検出パルス数が下限値Ｃｄ未満である場合、磁気抵抗センサ３１の磁気抵抗素子Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４のいずれかに断線が発生したと判定する。

すなわち、図２を参照して説明した磁気抵抗素子Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４のいずれかに断線が発生すると、断線が発生した磁気抵抗素子Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４からの出力レベルが低レベルに固定され、Ａ相信号ＰＡおよびＢ相信号ＰＢのうち、断線が発生した相のパルスが少なくなる。従って、記憶部７４にＡ相信号ＰＡおよびＢ相信号ＰＢのパルス数の下限値Ｃｄを設定しておき、かかる下限値Ｃｄと、カウンタ７２でのカウンタ値とを比較してカウンタ値が下限値Ｃｄ未満であれば、断線が発生したことが分る。例えば、ロータ１回転当たりに出力されるＡ、Ｂ相のパルス数を、例えばｎ個とすると、その１／６倍周期に相当する判定期間Ｔｃでのカウンタ値は、ｎ／６（定格カウンタ値Ｃｓ）になる。そこで、本形態では、Ａ、Ｂ相のパルス数の下限値Ｃｄとして、例えば、（ｎ／６−ｋ）で求められるパルス数を記憶部７４に記憶させておく。なお、定格カウンタ値Ｃｓと下限値Ｃｄとの間には、数カウント分の許容差ｋが設定されており、断線以外の原因でパルスが一時的に抜けた場合には断線と判定しないようになっている。

さらに、特定用途用集積回路７０には、断線判定部７５が磁気抵抗センサ３１に断線が発生していると判定したときにエラー信号を発生するエラー信号発生部７７が構成されている。本形態では、Ａ相信号およびＢ相信号のラインドライバ８０Ａ、８０Ｂからの出力ライン８５Ａ、８５／Ａ、８５Ｂ、８５／Ｂのうち、出力ライン８５Ｂ、８５／Ｂとグランドとを接続するグランドライン８６Ｂ、８６／Ｂが形成されており、かかるグランドライン８６Ｂ、８６／Ｂには、トランジスタ８１、８２が介挿されている。そこで、本形態において、エラー信号発生部７７は、断線判定部７５での判定結果において検出パルス数が下限値Ｃｄ未満である場合に、トランジスタ８１、８２のベースに印加する制御信号を制御してトランジスタ８１、８２をオフからオンに切り換える。その結果、Ｂ相信号ＰＢのラインドライバ８０Ｂからの２つの出力ライン８５Ｂ、８５／Ｂのいずれもがローレベルとなるので、制御部１００において、磁気抵抗センサ３１に断線が発生していることを認識することができる。

（断線検出方法）
次に、図４を参照して、本発明の実施の形態に係る断線検出方法を説明する。図４は、本発明の実施の形態に係るモータの断線検出方法を示すフローチャートである。

図１〜図４において、ロータ１１が回転を始めると、磁極位置検出用磁気円盤４０および磁気ドラム２０が回転する。その結果、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相のホール素子５０Ｕ、５０Ｖ、５０Ｗの出力信号が、センサ回路部６１Ｕ、６１Ｖ、６１Ｗによって、図３に示すＵ相、Ｖ相、Ｗ相の検出パルスとされる。次に、判定期間設定部７１は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相のホール素子５０Ｕ、５０Ｖ、５０Ｗの出力信号がセンサ回路部６１Ｕ、６１Ｖ、６１Ｗによって波形整形されてなる検出パルスの立ち上がりエッジおよび立ち下がりエッジの少なくとも一方に対応するタイミングで期間指示パルスＰＣを発生させる。本形態では、判定期間設定部７１は、立ち上がりエッジおよび立ち下がりエッジに基づいて規定可能な最短期間を判定期間Ｔｃとして設定する。このため、判定期間設定部７１は、センサ回路部６１Ｕ、６１Ｖ、６１Ｗによって波形整形されてなる検出パルスの立ち上がりエッジおよび立ち下がりエッジの各々に対応するタイミングで期間指示パルスＰＣを発生させる。

そして、ステップＳ１において、期間指示パルスＰＣが発生した場合には、ステップＳ２でカウンタ７２をリセットする。

次に、ステップＳ３において、次の期間指示パルスＰＣが発生するまで待機する。その間、断線判定部７５のカウンタ７２は、磁気抵抗センサ３１のパルス数を計測する。

そして、ステップＳ３において、次の期間指示パルスＰＣが発生した場合には、ステップＳ４において、断線判定部７５の比較部７３は、その時点でのカウンタ７２でのカウンタ値と、記憶部７４に記憶されていた下限値Ｃｄとを比較する。かかる比較において、カウンタ７２でのカウンタ値が、記憶部７４に記憶されていた下限値Ｃｄ以上である場合、断線が発生していないとして、再びステップＳ２に戻り、上記の動作を繰り返す。

これに対して、ステップＳ４において、カウンタ７２でのカウンタ値が、記憶部７４に記憶されていた下限値Ｃｄ未満である場合、断線が発生しているとして、ステップＳ５において、エラー信号発生部７７により、エラー信号を出力し、その後の動作を停止する。

（本形態の主な効果）
以上説明したように、本形態のモータ１に構成した断線検出装置７は、回転制御用センサ５０の出力信号が、センサ回路部６１Ｕ、６１Ｖ、６１Ｗによって波形整形された検出パルスの立ち上がりエッジおよび立ち下がりエッジにより、磁気抵抗センサ３１の検出パルス数を判定する判定期間Ｔｃを設定する判定期間設定部７１と、判定期間Ｔｃ内における磁気抵抗センサ３１の検出パルス数が、予め設定した下限値Ｃｄ以上であるか否かを判定する断線判定部７５とを備えている。このため、判定期間Ｔｃ内における磁気抵抗センサ３１の検出パルス数が、予め設定した下限値Ｃｄ未満であれば、磁気抵抗センサ３１に断線が発生したことを検出することができるので、エラー信号発生部７７によって、その旨のエラー信号を発生させることができる。このため、回転位置検出用の磁気抵抗センサ３１に断線が発生した場合には、ロータ１１の回転を停止するなどの処理を行なうことができるので、モータ１に過大電流が供給されることに起因するモータ１の焼損や、モータ１が過大な動作を行なうことに起因する従動側での衝突などの事故などの発生を防止することができる。

また、断線判定部７５は、判定期間Ｔｃ内における磁気抵抗センサ３１の検出パルス数が、予め設定した下限値未満であるときに磁気抵抗センサ３１に断線が発生していると判定する。このため、検出パルス数が下限値Ｃｄ未満である時点で磁気抵抗センサ３１に断線が発生していると判定することができ、断線の検出を迅速に行なうことができる。

また、断線判定部７５は、磁気抵抗センサ３１から出力される２相のパルス信号の合計パルス数を計測し、当該合計パルス数の計測結果に基づいて磁気抵抗センサ３１に断線が発生しているか否かを判定する。このため、簡素な構成で、磁気抵抗センサ３１の各相の磁気的素子Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４に発生した断線を検出することができる。

また、磁気抵抗センサ３１の検出パルス数を判定する判定期間Ｔｃは、回転制御用センサ５０がロータ１１の磁極位置を検出する際の検出パルスの立ち上がりエッジおよび立ち下がりエッジにより設定されるため、判定期間Ｔｃは、ロータ１１の一回転周期よりも短くすることができる。このため、運転開始直後など、ロータ１１が一回転し終わらない期間内でも、回転位置検出用の磁気抵抗センサ３１に断線が発生しているか否かを判定することができる。

また、回転制御用センサ５０は、あくまでロータ１１の磁極を検出するポールセンサであり、磁気抵抗センサと違って断線などが発生しにくい。それ故、回転位置検出用の磁気抵抗センサ３１に断線が発生しているか否かを高い信頼性をもって検出することができる。

さらに、本形態において、判定期間設定部７１は、立ち上がりエッジおよび立ち下がりエッジに基づいて規定可能な最短期間を判定期間Ｔｃとして設定するため、モータ１の運転開始直後などといった短い期間内で回転位置検出用の磁気抵抗センサ３１に断線が発生しているか否かを判定することができる。しかも、回転制御用センサ５０は、ロータ１１の磁極位置を３相で検出するため、ロータ１１の着磁極数が２Ｎ極（Ｎ＝１、２、・・・）とした場合、最短でロータの１回転周期の１／６Ｎ倍という短い周期で回転位置検出用の磁気抵抗センサ３１に断線が発生しているか否かを判定することができる。

さらに、本形態において、断線検出装置７を構成する判定期間設定部７１、断線判定部７５、およびエラー信号発生部７７は、特定用途用集積回路７０内に構成されている。このため、モータ１の他の構成については、断線検出装置７を付加しない場合と同一でよく、設計変更を行なう必要がないなどの利点がある。

［実施の形態２］
上記実施の形態１において、断線判定部７５は、１回の判定期間Ｔｃにおいて磁気抵抗センサ３１の検出パルス数が下限値Ｃｄ未満である場合に断線が発生したと判定したが、連続する２以上の判定期間Ｔｃのいずれにおいても磁気抵抗センサ３１の検出パルス数が下限値Ｃｄ未満である場合に断線が発生していると判定してもよい。かかる構成によれば、磁気抵抗センサ３１の検出パルスが一時的に欠落した場合には磁気抵抗センサ３１に断線が発生していると判定しないので、磁気抵抗センサ３１の断線に対する誤検出を防止することができる。また、モータ１が定速回転しても回転制御用センサ５０やセンサ回路部６１Ｕ、６１Ｖ、６１Ｗのオフセットの影響で検出パルスＵ相、Ｖ相、Ｗ相のデューティがばらついて判定期間Ｔｃがばらつくことがあっても、誤検出を防止することができる。

［実施の形態３］
上記実施の形態１において、断線判定部７５は、１回の判定期間Ｔｃにおいて磁気抵抗センサ３１の検出パルス数が下限値Ｃｄ未満である場合に断線が発生したと判定したが、連続する２以上の判定期間Ｔｃにおける磁気抵抗センサ３１の検出パルス数の差が上限値を越えるときに磁気抵抗センサ３１に断線が発生していると判定してもよい。かかる構成によれば、磁気抵抗センサ３１が断線前の不安定な状態でのノイズによるパルスをカウントすることがあっても、磁気抵抗センサ３１を断線したと見なすため、磁気抵抗センサ３１が実際に断線する前に適切な対応を行なうことができる。

（別の実施の形態）
上記実施の形態において、回転位置検出用の磁気抵抗センサ３１は１組形成されているだけであったが、回転位置検出用の磁気抵抗センサ３１として、通常運転時の回転位置を検出するための磁気抵抗センサと、停電時の回転位置を検出するための磁気抵抗センサとが設けられている場合がある。かかる構成の場合、通常運転時用の磁気抵抗センサ、および停電時用の磁気抵抗センサの双方に断線判定部７５を設けてもよいが、通常、通常運転時用の磁気抵抗センサは、高速に対応できるように、停電時用の磁気抵抗センサに比して磁気記録媒体２１との対向距離が狭い。このため、通常運転時用の磁気抵抗センサでは、磁気記録媒体２１との間に入り込んだ異物などにより断線が発生しやすい傾向にあるので、磁気記録媒体２１との対向距離が狭い通常運転時用の磁気抵抗センサのみに断線判定部７５を設けてもよい。

上記実施の形態において、回転位置検出用の磁気抵抗センサ３１は１組形成されているだけであったが、回転位置検出用の磁気抵抗センサ３１として、通常運転時の回転位置を検出するための磁気抵抗センサと、停電時の回転位置を検出するための磁気抵抗センサとを設ける場合、通常運転時用の磁気抵抗センサは、高速に対応できるように、磁気抵抗素子を覆う保護膜を省略して、磁気記録媒体２１との対向距離を狭めることがある。このように、磁気抵抗素子が保護膜で覆われた磁気抵抗センサと、磁気抵抗素子が保護膜で覆われていない磁気抵抗センサとが存在する場合、磁気抵抗素子が保護膜で覆われていない磁気抵抗センサの方が、磁気記録媒体２１との間に入り込んだ異物などにより断線が発生しやすい傾向にある。従って、磁気抵抗素子が保護膜で覆われていない磁気抵抗センサのみに断線判定部７５を設けてもよい。

上記実施の形態において、断線検出装置７の判定期間設定部７１、断線判定部７５、およびエラー信号発生部７７については全て特定用途用集積回路７０内に構成したが、その一部については特定用途用集積回路７０の外部に構成してもよい。また、センサ回路部６１Ａ、６１Ｂ、６１Ｚ、およびセンサ回路部６１Ｕ、６１Ｖ、６１Ｗについては、その一部あるいは全体を特定用途用集積回路７０に構成してもよい。

さらに、上記実施の形態において、断線検出装置７の判定期間設定部７１、断線判定部７５、およびエラー信号発生部７７については全て特定用途用集積回路７０内に構成したが、その一部あるいは全体を、所定のプログラムを実行するマイクロコンピュータによって実現してもよい。

上記実施の形態において、エラー信号発生部７７はエラー信号として、Ｂ相信号ＰＢのラインドライバ８０Ｂからの２つの出力ライン８５Ｂ、８５／Ｂの双方をローレベルとしたが、Ａ相信号ＰＡのラインドライバ８０Ａからの２つの出力ライン８５Ａ、８５／Ａの双方をローレベルとしてもよい。

また、エラー信号発生部７７は、カウンタ値を制御部１００にシリアル信号線（図示せず）を介して転送する際、エラー信号をシリアル転送してもよい。

上記実施の形態において、判定期間設定部７１は、ホール素子５０Ｕ、５０Ｖ、５０Ｗを介して得られた検出パルスの立ち上がりエッジおよび立ち下がりエッジの双方に対応するタイミングで期間指示パルスＰＣを発生させたが、検出パルスの立ち上がりエッジおよび立ち下がりエッジの一方に対応するタイミングで期間指示パルスＰＣを発生させてもよい。

１ モータ
７ 断線検出装置
１１ ロータ
２１ 回転位置検出用の磁気記録媒体
３１ 回転位置検出用の磁気抵抗センサ
４０ 磁極位置検出用磁気円盤
５０ 回転制御用センサ
５０Ｕ、５０Ｖ、５０Ｗ ホール素子
７０ 特定用途用集積回路
７１ 判定期間設定部
７２ カウンタ
７３ 比較部
７４ 記憶部
７５ 断線判定部
７７ エラー信号発生部
１００ 上位の制御部
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４ 磁気抵抗素子

Claims (11)

1. ロータの磁極位置を検出する回転制御用センサと、前記ロータと一体回転する磁気記録媒体に対向配置され、前記ロータの角度位置を検出する磁気抵抗センサと、を有するモータにおいて前記磁気抵抗センサでの断線を検出する断線検出装置であって、
   前記回転制御用センサの検出パルスの立ち上がりエッジおよび立ち下がりエッジのうちの少なくとも一方により、前記磁気抵抗センサの検出パルス数を判定する判定期間を設定する判定期間設定部と、
   前記判定期間内における前記磁気抵抗センサの検出パルス数の計測を行ない、当該計測の結果に基づいて前記磁気抵抗センサに断線が発生しているか否かを判定する断線判定部と、
   当該断線判定部が前記磁気抵抗センサに断線が発生していると判定したときにエラー信号を発生するエラー信号発生部と、
   を有することを特徴とする断線検出装置。
2. 前記判定期間設定部は、前記立ち上がりエッジおよび前記立ち下がりエッジに基づいて規定可能な最短期間を前記判定期間として設定することを特徴とする請求項１に記載の断線検出装置。
3. 前記回転制御用センサは、前記ロータの磁極位置を３相で検出することを特徴とする請求項２に記載の断線検出装置。
4. 前記断線判定部は、前記判定期間内における前記磁気抵抗センサの検出パルス数が、予め設定した下限値未満であるときに前記磁気抵抗センサに断線が発生していると判定することを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の断線検出装置。
5. 前記断線判定部は、連続する２以上の前記判定期間のいずれにおいても前記磁気抵抗センサの検出パルス数が下限値未満であるときに前記磁気抵抗センサに断線が発生していると判定することを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の断線検出装置。
6. 前記断線判定部は、連続する２以上の前記判定期間における前記磁気抵抗センサの検出パルス数の差が上限値を越えるときに前記磁気抵抗センサに断線が発生していると判定することを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の断線検出装置。
7. 前記断線判定部は、前記磁気抵抗センサから出力される２相のパルス信号の合計パルス数を計測し、当該合計パルス数の計測結果に基づいて前記磁気抵抗センサに断線が発生しているか否かを判定することを特徴とする請求項１乃至６の何れか一項に記載の断線検出装置。
8. 前記モータは、前記磁気抵抗センサを複数備え、
   前記断線判定部は、複数の前記磁気抵抗センサのうち、前記磁気記録媒体との対向距離が最も狭い磁気抵抗センサの断線を監視することを特徴とする請求項１乃至７の何れか一項に記載の断線検出装置。
9. 前記モータは、前記磁気抵抗センサを複数備え、
   前記断線判定部は、複数の前記磁気抵抗センサのうち、磁気抵抗素子表面に保護層が形成されていない磁気抵抗センサの断線を監視することを特徴とする請求項１乃至７の何れか一項に記載の断線検出装置。
10. 前記判定期間設定部、前記断線判定部、および前記エラー信号発生部は、特定用途用集積回路内に構成されていることを特徴とする請求項１乃至９の何れか一項に記載の断線検出装置。
11. ロータの磁極位置を検出する回転制御用センサと、前記ロータと一体回転する磁気記録媒体に対向配置され、前記ロータの角度位置を検出する磁気抵抗センサと、を有するモータにおける磁気抵抗センサの断線検出方法であって、
    前記回転制御用センサの検出パルスの立ち上がりエッジおよび立ち下がりエッジのうちの少なくとも一方により判定期間を設定するとともに、当該判定期間内における前記磁気抵抗センサでの検出パルス数を計測し、
    当該計測の結果に基づいて前記磁気抵抗センサに断線が発生していると判定したときにエラー信号を発生することを特徴とする磁気抵抗センサの断線検出方法。

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