JP2012194086A - Three-phase brushless motor - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a three-phase brushless motor that serves to restrain an increase in the number of components, and is equipped with an encoder that permits reductions in size and weight.SOLUTION: In a three-phase brushless motor comprises a motor having a stator equipped with an armature core and an armature coil and a rotor equipped with a permanent magnet disposed with a gap toward the bore of the stator, and an encoder that detects the rotational position of the rotor, the permanent magnet of the rotor is a magnet having a plurality of magnetic poles magnetized in a direction at a right angle to the rotation axis, and has a plurality of magnetic sensors for detecting the magnetic field of the rotor; at least two of the plurality of magnetic sensors are arranged in parallel and the outputs of the two magnetic sensors are synthesized, and the encoder detects the rotational position of the rotor on the basis of the synthesized output of the magnetic sensors.

Description

本発明は３相ブラシレスモータに関し、特に、そのロータの回転位置を検出可能な３相ブラシレスモータに関する。   The present invention relates to a three-phase brushless motor, and more particularly to a three-phase brushless motor capable of detecting the rotational position of the rotor.

従来、モータの位置決め制御で必要となる位置情報を得るための角度センサとしては、光学式エンコーダや磁気式エンコーダが知られている。   Conventionally, an optical encoder and a magnetic encoder are known as an angle sensor for obtaining position information required for motor positioning control.

例えば従来の磁気式エンコーダでは、回転子に位置検出用の磁石を設けるとともにその磁石の回転による磁束の変化を検出する磁気センサを設け、この磁気センサの出力によりモータの回転角度を検出する発明が記載されている。   For example, in a conventional magnetic encoder, there is an invention in which a rotor is provided with a position detecting magnet and a magnetic sensor for detecting a change in magnetic flux due to the rotation of the magnet is provided, and the rotation angle of the motor is detected by the output of the magnetic sensor. Are listed.

特開２００８−１５１７７４号公報JP 2008-151774 A

ところが、特許文献１に記載の磁気式エンコーダや光学式エンコーダの場合、どちらも高分解能品は高額であり、また部品点数も多くなるためモータに組み込むと大型化してしまい、小型のモータに内蔵するのは困難であるという問題があった。   However, in the case of the magnetic encoder and the optical encoder described in Patent Document 1, both high-resolution products are expensive, and the number of parts increases. There was a problem that it was difficult.

本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、部品点数の増加を抑え、小型軽量化可能な、エンコーダを備えた３相ブラシレスモータを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide a three-phase brushless motor including an encoder that can suppress an increase in the number of components and can be reduced in size and weight.

上記課題を解決するために、本発明は、電機子コアおよび電機子コイルを有するステータと前記ステータの内径側に空隙を介して設けた永久磁石を有するロータとからなるモータと、前記ロータの回転位置を検出するエンコーダと、
を備えた３相ブラシレスモータにおいて、前記ロータの永久磁石は回転軸と直角方向に着磁された複数の磁極をもつ磁石であり、前記ロータの磁界を検出する複数の磁気センサを有し、前記複数の磁気センサのうちの少なくとも２つを並列配置して該２つの磁気センサの出力を合成し、前記エンコーダは前記磁気センサによる合成した出力に基づいて前記ロータの回転位置を検出することを特徴とする。 In order to solve the above problems, the present invention relates to a motor comprising a stator having an armature core and an armature coil, a rotor having a permanent magnet provided on the inner diameter side of the stator via a gap, and rotation of the rotor. An encoder for detecting the position;
The permanent magnet of the rotor is a magnet having a plurality of magnetic poles magnetized in a direction perpendicular to the rotation axis, and has a plurality of magnetic sensors for detecting the magnetic field of the rotor, At least two of the plurality of magnetic sensors are arranged in parallel to synthesize the outputs of the two magnetic sensors, and the encoder detects the rotational position of the rotor based on the synthesized output from the magnetic sensors. And

また本発明は、前記エンコーダは、該３相ブラシレスモータの駆動制御用ロータ位置検出センサを兼ねることを特徴とする。   In the present invention, the encoder also serves as a rotor position detection sensor for driving control of the three-phase brushless motor.

また本発明は、前記磁気センサを周方向に１２０°間隔もしくは６０°間隔で３個配置し、該３個の磁気センサのうちの２個のそれぞれに対し、１８０°で対向する位置にさらに磁気センサを配置し、該１８０°対向する位置に配置した磁気センサ同士の出力を合成して前記ロータの回転位置を検出することを特徴とする。   According to the present invention, three magnetic sensors are arranged at intervals of 120 ° or 60 ° in the circumferential direction, and the magnetic sensors are further arranged at positions facing each of two of the three magnetic sensors at 180 °. A sensor is arranged, and the rotational position of the rotor is detected by synthesizing the outputs of the magnetic sensors arranged at positions facing each other by 180 °.

また本発明は、前記１８０°対向の位置に配置した磁気センサの出力の直接接続により波形を合成していることを特徴とする。   Further, the present invention is characterized in that the waveform is synthesized by directly connecting the outputs of the magnetic sensors arranged at the positions opposed to the 180 °.

本発明によれば、部品点数の増加を抑え、小型軽量化可能な、エンコーダを備えた３相ブラシレスモータを提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a three-phase brushless motor including an encoder that can suppress an increase in the number of parts and can be reduced in size and weight.

本発明は、駆動制御用と角度検出用とを同時に兼ねることにより、部品点数が少なく、組み付け工数がかからず、小型化軽量化に寄与する。   The present invention simultaneously serves both for drive control and angle detection, thereby reducing the number of parts, reducing the number of assembly steps, and contributing to downsizing and weight reduction.

すなわち、本発明は、エンコーダ用の界磁磁石を別途設けるのではなく、駆動用のロータマグネットの界磁を、エンコーダで利用することにより部品点数の増加を抑えることができる。   That is, according to the present invention, an increase in the number of parts can be suppressed by using the field magnet of the rotor magnet for driving in the encoder instead of providing a field magnet for the encoder separately.

また、本発明は、ホール素子を並列接続としたので、複数のオペアンプを配置することなく、２波の合成が容易に行われ、回路が簡素化されるという効果がある。   In addition, since the Hall elements are connected in parallel in the present invention, two waves are easily synthesized without arranging a plurality of operational amplifiers, and the circuit is simplified.

本発明による３相ブラシレスモータの一実施の形態におけるホール素子の配置を示す図である。It is a figure which shows arrangement | positioning of the Hall element in one Embodiment of the three-phase brushless motor by this invention. 本実施の形態における、図１に示したホール素子１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄおよび１ｅの配線図である。FIG. 2 is a wiring diagram of the Hall elements 1a, 1b, 1c, 1d and 1e shown in FIG. 1 in the present embodiment. 図２に示した配線をした場合の各出力に対して信号処理を施す信号処理回路を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the signal processing circuit which performs a signal processing with respect to each output at the time of carrying out the wiring shown in FIG. ロータの回転に伴うホール素子１ａの出力信号の波形、ホール素子１ｄの出力信号の波形、およびホール素子１ａの出力とホール素子１ｄの出力とを合成した出力信号の波形を示す図である。It is a figure which shows the waveform of the output signal which synthesize | combined the waveform of the output signal of Hall element 1a accompanying rotation of a rotor, the waveform of the output signal of Hall element 1d, and the output of Hall element 1a and Hall element 1d. ロータの実際の回転角度と、図３に示した角度演算処理部３で得た回転角度とを対比させ、角度演算処理部３で得た回転角度の誤差を示すグラフである。4 is a graph showing an error of the rotation angle obtained by the angle calculation processing unit 3 by comparing the actual rotation angle of the rotor with the rotation angle obtained by the angle calculation processing unit 3 shown in FIG. 3. 図２とは別の例の、図１に示したホール素子１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄおよび１ｅの配線図である。FIG. 3 is a wiring diagram of Hall elements 1a, 1b, 1c, 1d and 1e shown in FIG. 1, which is an example different from FIG. 図６に示した配線をした場合の各出力に対して信号処理を施す信号処理回路を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the signal processing circuit which performs a signal processing with respect to each output at the time of carrying out the wiring shown in FIG. ホール素子１ａ、１ｂ、１ｃ（対向配置しない通常配置＝波形を合成しない場合）により角度演算処理を行った場合の誤差を示すグラフである。It is a graph which shows the error at the time of performing an angle calculation process by Hall element 1a, 1b, 1c (normal arrangement | positioning which does not oppose = the case where a waveform is not synthesize | combined).

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図１は、本発明による３相ブラシレスモータの一実施の形態におけるホール素子の配置を示す図である。   FIG. 1 is a diagram showing the arrangement of Hall elements in an embodiment of a three-phase brushless motor according to the present invention.

本実施の形態のモータは、３相ブラシレスモータであり、ロータの回転角に応じてステータコイルに流す電流の向きを変えてロータを回転させる駆動制御を行っている。すなわち３相ブラシレスモータのロータ位置確認用Ｕ、Ｖ、Ｗのホール素子（１２０°配置）によって、ロータマグネットの回転による磁束の変化を検出し、この検出結果に応じてステータコイルに流す電流の向きを変えている。   The motor of the present embodiment is a three-phase brushless motor, and performs drive control to rotate the rotor by changing the direction of the current flowing through the stator coil in accordance with the rotation angle of the rotor. That is, the change in magnetic flux due to the rotation of the rotor magnet is detected by the U, V, and W Hall elements (120 ° arrangement) for rotor position confirmation of the three-phase brushless motor, and the direction of the current flowing through the stator coil according to the detection result Is changing.

また、本願発明者は、これとは別に、３相ブラシレスモータのロータマグネットをエンコーダ用マグネットと見立て、ホール素子出力をアナログ正弦波出力として、ロータ角度センサとしての位置確認を行うことを考えた。例えば、１２０°位相から９０°位相変換を行い、Ｓｉｎ、Ｃｏｓの関係としてロータ角度換算を行う。この場合、モータのロータマグネットは４極でありロータ１回転で２波の正弦波出力を得られるものであるが、本願発明者は、実験により、ロータ（マグネット外周）の偏心、マグネットの磁束ムラ等の要因で２波の正弦波出力の電圧レベルに差が出てしまい、角度誤差が大きく、単純な適用では、位置検出センサとしては使えないものであることを認識した。   In addition, the inventor of the present application has considered that the rotor magnet of the three-phase brushless motor is regarded as an encoder magnet, and the Hall element output is set as an analog sine wave output to confirm the position as the rotor angle sensor. For example, the phase conversion from 120 ° to 90 ° is performed, and the rotor angle is converted as the relationship between Sin and Cos. In this case, the rotor magnet of the motor has four poles and two sine wave outputs can be obtained by one rotation of the rotor. However, the inventor of the present application has conducted experiments on the eccentricity of the rotor (magnet outer periphery) and the magnetic flux unevenness of the magnet. It has been recognized that the voltage level of the sine wave output of the two waves is different due to factors such as the above, the angle error is large, and it cannot be used as a position detection sensor in a simple application.

そこで、本実施の形態では、これを解消する構成を備える。   Therefore, the present embodiment includes a configuration that eliminates this.

図１に示した本実施の形態のホール素子の配置を参照すると、ロータマグネット１０の周囲には、５個のホール素子１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄおよび１ｅを配置している。なお、図１中、各ホール素子に対し丸付き数字で示している識別子は、それぞれのホール素子が、他図に同じ丸付き数字で示している構成に対応することを示すものである。   Referring to the arrangement of the Hall elements of the present embodiment shown in FIG. 1, five Hall elements 1a, 1b, 1c, 1d and 1e are arranged around the rotor magnet 10. In FIG. 1, identifiers indicated by circled numbers for the respective hall elements indicate that the respective hall elements correspond to the configurations indicated by the same circled numbers in other drawings.

ホール素子１ａ、１ｂおよび１ｃは、ロータマグネット１０による磁束の変化を検出する、３相ブラシレスモータのロータ位置確認用Ｕ、Ｖ、Ｗのホール素子（１２０°配置）である。   Hall elements 1a, 1b, and 1c are U, V, and W hall elements (120 ° arrangement) for rotor position confirmation of a three-phase brushless motor that detect a change in magnetic flux by the rotor magnet 10.

本実施の形態では、このホール素子１ａ、１ｂおよび１ｃのほかに、ホール素子１ｄおよび１ｅを新たに設けている。ホール素子１ｄは、ホール素子１ａに対し１８０°で対向する位置に配置し、また、ホール素子１ｅは、ホール素子１ｂに対し１８０°で対向する位置に配置している。   In the present embodiment, in addition to the Hall elements 1a, 1b and 1c, Hall elements 1d and 1e are newly provided. The Hall element 1d is disposed at a position facing the Hall element 1a at 180 °, and the Hall element 1e is disposed at a position facing the Hall element 1b at 180 °.

図２は、本実施の形態における、図１に示したホール素子１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄおよび１ｅの配線図である。   FIG. 2 is a wiring diagram of Hall elements 1a, 1b, 1c, 1d and 1e shown in FIG. 1 in the present embodiment.

図２に示すように、本実施の形態では、ホール素子１ａのプラス側出力端子とホール素子１ｄのプラス側出力端子とを直接接続し、ホール素子１ａのマイナス側出力端子とホール素子１ｄのマイナス側出力端子とを直接接続しており、さらにホール素子１ｂのプラス側出力端子とホール素子１ｅのプラス側出力端子とを直接接続し、ホール素子１ｂのマイナス側出力端子とホール素子１ｅのマイナス側出力端子とを直接接続している。   As shown in FIG. 2, in the present embodiment, the plus side output terminal of the hall element 1a and the plus side output terminal of the hall element 1d are directly connected, and the minus side output terminal of the hall element 1a and the minus side of the hall element 1d are connected. The output terminal of the Hall element 1b is directly connected to the positive output terminal of the Hall element 1e, and the negative output terminal of the Hall element 1b is connected to the negative side of the Hall element 1e. The output terminal is connected directly.

図３は、図２に示した配線をした場合の各出力に対して信号処理を施す信号処理回路を示すブロック図である。   FIG. 3 is a block diagram showing a signal processing circuit that performs signal processing on each output when the wiring shown in FIG. 2 is provided.

ホール素子１ａのプラス側出力端子とホール素子１ｄのプラス側出力端子とを直接した出力端子と、ホール素子１ａのマイナス側出力端子とホール素子１ｄのマイナス側出力端子とを直接した出力端子とから得られる出力は、オペアンプ２ａを介して角度演算処理部３に入力され、また、ホール素子１ｂのプラス側出力端子とホール素子１ｅのプラス側出力端子とを直接した出力端子と、ホール素子１ｂのマイナス側出力端子とホール素子１ｅのマイナス側出力端子とを直接した出力端子とから得られる出力は、オペアンプ２ｂを介して角度演算処理部３に入力される。角度演算処理部３は、従来の磁気式エンコーダによる角度位置を求めるのと同様の処理によって、角度演算を行い出力する。   An output terminal obtained by directly connecting the positive output terminal of the Hall element 1a and the positive output terminal of the Hall element 1d, and an output terminal obtained by directly connecting the negative output terminal of the Hall element 1a and the negative output terminal of the Hall element 1d. The obtained output is input to the angle calculation processing unit 3 via the operational amplifier 2a, and an output terminal obtained by directly connecting the plus side output terminal of the hall element 1b and the plus side output terminal of the hall element 1e; An output obtained from an output terminal obtained by directly connecting the negative output terminal and the negative output terminal of the Hall element 1e is input to the angle calculation processing unit 3 via the operational amplifier 2b. The angle calculation processing unit 3 calculates and outputs an angle by a process similar to that for obtaining an angle position by a conventional magnetic encoder.

また、ホール素子１ａのプラス側出力端子とホール素子１ｄのプラス側出力端子とを直接した出力端子と、ホール素子１ａのマイナス側出力端子とホール素子１ｄのマイナス側出力端子とを直接した出力端子とから得られる出力は、オペアンプ２ｃを介して角度演算処理部３に入力され、また、ホール素子１ｂのプラス側出力端子とホール素子１ｅのプラス側出力端子とを直接した出力端子と、ホール素子１ｂのマイナス側出力端子とホール素子１ｅのマイナス側出力端子とを直接した出力端子とから得られる出力は、オペアンプ２ｄを介して角度演算処理部３に入力され、さらに、ホール素子１ｃのプラス側出力端子と、ホール素子１ｃのマイナス側出力端子とから得られる出力は、オペアンプ２ｅを介してモータ駆動制御部４に入力される。モータ駆動制御部４は、従来のモータ駆動制御と同様の処理によって、ステータコイルに流す電流の向きを決定し出力する。   Further, an output terminal obtained by directly connecting the positive output terminal of the Hall element 1a and the positive output terminal of the Hall element 1d, and an output terminal obtained by directly connecting the negative output terminal of the Hall element 1a and the negative output terminal of the Hall element 1d. Are output to the angle calculation processing unit 3 through the operational amplifier 2c, and an output terminal obtained by directly connecting the plus side output terminal of the hall element 1b and the plus side output terminal of the hall element 1e, and the hall element The output obtained from the output terminal obtained by directly connecting the minus output terminal 1b and the minus output terminal of the Hall element 1e is input to the angle calculation processing unit 3 through the operational amplifier 2d, and further, the plus side of the Hall element 1c. The output obtained from the output terminal and the negative output terminal of the Hall element 1c is input to the motor drive control unit 4 via the operational amplifier 2e. . The motor drive control unit 4 determines and outputs the direction of the current flowing through the stator coil by the same processing as in the conventional motor drive control.

図４は、ロータの回転に伴うホール素子１ａの出力信号の波形、ホール素子１ｄの出力信号の波形、およびホール素子１ａの出力とホール素子１ｄの出力とを合成した出力信号の波形を示す図である。   FIG. 4 is a diagram showing the waveform of the output signal of the Hall element 1a accompanying the rotation of the rotor, the waveform of the output signal of the Hall element 1d, and the waveform of the output signal obtained by synthesizing the output of the Hall element 1a and the output of the Hall element 1d. It is.

図４に示すように、ホール素子１ａの出力信号の波形やホール素子１ｄの出力信号の波形では、プラス側ピーク、マイナス側ピークにバラツキがあり、正確な角度位置の検出が困難である。これに対して、ホール素子１ａの出力とホール素子１ｄの出力とを合成した出力信号の波形（すなわち、図２に示した配線において、ホール素子１ａのプラス側出力端子とホール素子１ｄのプラス側出力端子とを直接した出力端子と、ホール素子１ａのマイナス側出力端子とホール素子１ｄのマイナス側出力端子とを直接した出力端子とから得られる出力の波形）を参照すると、プラス側ピーク、マイナス側ピークにバラツキが解消され、正確な角度位置の検出に利用可能である。   As shown in FIG. 4, in the waveform of the output signal of the Hall element 1a and the waveform of the output signal of the Hall element 1d, there are variations in the positive peak and the negative peak, and it is difficult to accurately detect the angular position. On the other hand, a waveform of an output signal obtained by combining the output of the Hall element 1a and the output of the Hall element 1d (that is, in the wiring shown in FIG. 2, the positive side output terminal of the Hall element 1a and the positive side of the Hall element 1d). Referring to the output waveform obtained from the output terminal directly connected to the output terminal and the output terminal directly connected to the negative output terminal of the Hall element 1a and the negative output terminal of the Hall element 1d), the positive peak, the negative The variation in the side peak is eliminated, and it can be used for accurate angular position detection.

すなわち、本実施の形態では、出力電圧レベル変動の抑制を目的とし、ロータ偏心や、磁束ムラ等による誤差をキャンセルするために、２つのホール素子を対面配置し出力合成し平均化をしてレベル変動を抑える。   That is, in the present embodiment, in order to suppress fluctuations in the output voltage level, in order to cancel errors due to rotor eccentricity, magnetic flux unevenness, etc., two Hall elements are arranged facing each other, output synthesized, averaged, and leveled. Reduce fluctuations.

ホール素子の対面配置は、図１に示したように、ロータ中心を基準に等間隔でホール素子を配置する。   As shown in FIG. 1, the hall elements are arranged at regular intervals with reference to the center of the rotor.

出力は、例えば、２つのホール素子出力同士を図２に示したように並列接続する。   For example, two Hall element outputs are connected in parallel as shown in FIG.

図５は、ロータの実際の回転角度と、図３に示した角度演算処理部３で得た回転角度とを対比させ、角度演算処理部３で得た回転角度の誤差を示すグラフである。   FIG. 5 is a graph showing an error of the rotation angle obtained by the angle calculation processing unit 3 by comparing the actual rotation angle of the rotor with the rotation angle obtained by the angle calculation processing unit 3 shown in FIG.

図中、横軸はロータの実際の回転角度であり、左側縦軸は角度演算処理部３で得た回転角度であり、右側縦軸は角度誤差を示す。また、図中、右肩上がりの破線の細線は、ロータの実際の回転角度と角度演算処理部３で得た回転角度との関係を示し、太い曲線は右側の目盛りで角度誤差を示す。   In the figure, the horizontal axis represents the actual rotation angle of the rotor, the left vertical axis represents the rotation angle obtained by the angle calculation processing unit 3, and the right vertical axis represents the angle error. Also, in the figure, the broken thin line that rises to the right indicates the relationship between the actual rotation angle of the rotor and the rotation angle obtained by the angle calculation processing unit 3, and the thick curve indicates the angle error on the right scale.

図５を参照してわかるように、本実施の形態によれば、決定係数Ｒ２＝１．００００となり、精度の高い角度位置検出が可能であることがわかる。 As can be seen with reference to FIG. 5, according to the present embodiment, the determination coefficient R 2 = 1.0000, which indicates that the angular position can be detected with high accuracy.

なお、本実施の形態では、図２に示したように、対向配置したホール素子の出力同士を直接接続し、ホール素子を並列接続するようにしたが、これとは別の例を図６に示す。   In the present embodiment, as shown in FIG. 2, the outputs of the hall elements arranged opposite to each other are directly connected and the hall elements are connected in parallel, but another example is shown in FIG. Show.

図６は、図２とは別の例の、図１に示したホール素子１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄおよび１ｅの配線図である。   FIG. 6 is a wiring diagram of the Hall elements 1a, 1b, 1c, 1d and 1e shown in FIG. 1, which is an example different from FIG.

図６に示すように、この例では、ホール素子１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄおよび１ｅのそれぞれについて、ホール素子の出力同士の直接接続をせずに、個別に出力端子を設けている。   As shown in FIG. 6, in this example, for each of the Hall elements 1a, 1b, 1c, 1d, and 1e, output terminals are individually provided without directly connecting the outputs of the Hall elements.

図７は、図６に示した配線をした場合の各出力に対して信号処理を施す信号処理回路を示すブロック図である。   FIG. 7 is a block diagram showing a signal processing circuit that performs signal processing on each output when the wiring shown in FIG. 6 is provided.

ホール素子１ａのプラス側出力端子とホール素子１ａのマイナス側出力端子とから得られる出力は、オペアンプ１２ｆを介してオペアンプ１２ａに入力され、ホール素子１ｄのプラス側出力端子とホール素子１ｄのマイナス側出力端子とから得られる出力は、オペアンプ１２ｇを介してオペアンプ１２ａに入力され、オペアンプ１２ａの出力は角度演算処理部１３に入力され、また、ホール素子１ｂのプラス側出力端子とホール素子１ｂのマイナス側出力端子とから得られる出力は、オペアンプ１２ｈを介してオペアンプ１２ｂに入力され、ホール素子１ｅのプラス側出力端子とホール素子１ｅのマイナス側出力端子とから得られる出力は、オペアンプ１２ｉを介してオペアンプ１２ｂに入力され、オペアンプ１２ｂの出力は角度演算処理部１３に入力される。角度演算処理部１３は、従来の磁気式エンコーダによる角度位置を求めるのと同様の処理によって、角度演算を行い出力する。   The output obtained from the positive output terminal of the Hall element 1a and the negative output terminal of the Hall element 1a is input to the operational amplifier 12a via the operational amplifier 12f, and the positive output terminal of the Hall element 1d and the negative side of the Hall element 1d. The output obtained from the output terminal is input to the operational amplifier 12a via the operational amplifier 12g, the output of the operational amplifier 12a is input to the angle calculation processing unit 13, and the positive output terminal of the Hall element 1b and the negative of the Hall element 1b. The output obtained from the side output terminal is input to the operational amplifier 12b via the operational amplifier 12h, and the output obtained from the positive side output terminal of the Hall element 1e and the negative side output terminal of the Hall element 1e is sent via the operational amplifier 12i. Input to the operational amplifier 12b, and the output of the operational amplifier 12b is an angle calculation processing unit. Is input to the 3. The angle calculation processing unit 13 calculates and outputs an angle by a process similar to that for obtaining an angle position by a conventional magnetic encoder.

また、ホール素子１ａのプラス側出力端子と、ホール素子１ａのマイナス側出力端子とから得られる出力は、オペアンプ１２ｃを介してモータ駆動制御部１４に入力され、ホール素子１ｂのプラス側出力端子と、ホール素子１ｂのマイナス側出力端子とから得られる出力は、オペアンプ１２ｄを介してモータ駆動制御部１４に入力され、さらに、ホール素子１ｃのプラス側出力端子と、ホール素子１ｃのマイナス側出力端子とから得られる出力は、オペアンプ１２ｅを介してモータ駆動制御部１４に入力される。モータ駆動制御部１４は、従来のモータ駆動制御と同様の処理によって、ステータコイルに流す電流の向きを決定し出力する。   The output obtained from the plus side output terminal of the hall element 1a and the minus side output terminal of the hall element 1a is input to the motor drive control unit 14 via the operational amplifier 12c, and the plus side output terminal of the hall element 1b The output obtained from the negative output terminal of the Hall element 1b is input to the motor drive control unit 14 via the operational amplifier 12d, and further, the positive output terminal of the Hall element 1c and the negative output terminal of the Hall element 1c. The output obtained from the above is input to the motor drive control unit 14 via the operational amplifier 12e. The motor drive control unit 14 determines and outputs the direction of the current flowing through the stator coil by the same process as in the conventional motor drive control.

この例では、図３の例と比べてオペアンプの数が増加する。   In this example, the number of operational amplifiers is increased compared to the example of FIG.

図８は、ホール素子１ａ、１ｂ、１ｃ（ホール素子を１８０°対向配置しない通常配置つまり対向したホール素子より出力される波形を合成しない場合）により角度演算処理を行った場合の誤差を示すグラフである。   FIG. 8 is a graph showing an error when the angle calculation processing is performed by the Hall elements 1a, 1b, and 1c (normal arrangement in which the Hall elements are not arranged to face each other by 180 °, that is, the waveform output from the opposed Hall elements is not synthesized). It is.

図中、横軸はロータの実際の回転角度であり、左側縦軸は角度演算処理部で得た回転角度であり、右側縦軸は角度誤差を示す。また、図中、右肩上がりの破線の細線は、ロータの実際の回転角度と角度演算処理部で得た回転角度との関係を示し、太い曲線は右側の目盛りで角度誤差を示す。   In the figure, the horizontal axis represents the actual rotation angle of the rotor, the left vertical axis represents the rotation angle obtained by the angle calculation processing unit, and the right vertical axis represents the angle error. Also, in the figure, the broken thin line that rises to the right indicates the relationship between the actual rotation angle of the rotor and the rotation angle obtained by the angle calculation processing unit, and the thick curve indicates the angle error on the right scale.

図８を参照してわかるように、この例によれば、決定係数Ｒ２＝０．９５２６となり、図５の例と比べれば低い精度であり、角度位置検出としては使用できないレベルである。 As can be seen with reference to FIG. 8, according to this example, the determination coefficient R 2 = 0.9526, which is less accurate than the example of FIG. 5, and is a level that cannot be used for angular position detection.

図５の例によれば、ホール素子を並列接続としたので、複数段のオペアンプを配置することなく、２波の合成が容易に行われ、回路が簡素化され、部品点数、構造が簡略できてコストメリットがある。   According to the example of FIG. 5, since the Hall elements are connected in parallel, two waves can be easily synthesized without arranging a plurality of operational amplifiers, the circuit can be simplified, and the number of parts and the structure can be simplified. There is a cost merit.

以上、本発明による３相ブラシレスモータを説明したが、本発明は、この説明に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で数々の変形および組み合わせが出来ることは勿論であり、各実施の形態の構成の各種組合せも本発明に含まれるものである。   The three-phase brushless motor according to the present invention has been described above. However, the present invention is not limited to this description, and various modifications and combinations can be made without departing from the spirit of the present invention. Various combinations of the configurations of the respective embodiments are also included in the present invention.

１０ ロータマグネット
１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅ ホール素子
２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、２ｅ オペアンプ
３ 角度演算処理部
４ モータ駆動制御部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Rotor magnet 1a, 1b, 1c, 1d, 1e Hall element 2a, 2b, 2c, 2d, 2e Operational amplifier 3 Angle calculation process part 4 Motor drive control part

Claims (4)

電機子コアおよび電機子コイルを有するステータと前記ステータの内径側に空隙を介して設けた永久磁石を有するロータとからなるモータと、
前記ロータの回転位置を検出するエンコーダと、
を備えた３相ブラシレスモータにおいて、
前記ロータの永久磁石は回転軸と直角方向に着磁された複数の磁極をもつ磁石であり、
前記ロータの磁界を検出する複数の磁気センサを有し、
前記複数の磁気センサのうちの少なくとも２つを並列配置して該２つの磁気センサの出力を合成し、
前記エンコーダは前記磁気センサによる合成した出力に基づいて前記ロータの回転位置を検出する
ことを特徴とする３相ブラシレスモータ。 A motor comprising a stator having an armature core and an armature coil, and a rotor having a permanent magnet provided on the inner diameter side of the stator via a gap;
An encoder for detecting the rotational position of the rotor;
In a three-phase brushless motor with
The rotor permanent magnet is a magnet having a plurality of magnetic poles magnetized in a direction perpendicular to the rotation axis,
A plurality of magnetic sensors for detecting the magnetic field of the rotor;
Arranging at least two of the plurality of magnetic sensors in parallel to synthesize the outputs of the two magnetic sensors;
The encoder detects a rotational position of the rotor based on an output synthesized by the magnetic sensor. 前記エンコーダは、該３相ブラシレスモータの駆動制御用ロータ位置検出センサを兼ねる
ことを特徴とする請求項１に記載の３相ブラシレスモータ。 The three-phase brushless motor according to claim 1, wherein the encoder also serves as a rotor position detection sensor for driving control of the three-phase brushless motor. 前記磁気センサを周方向に１２０°間隔もしくは６０°間隔で３個配置し、該３個の磁気センサのうちの２個のそれぞれに対し、１８０°で対向する位置にさらに磁気センサを配置し、該１８０°対向する位置に配置した磁気センサ同士の出力を合成して前記ロータの回転位置を検出する
ことを特徴とする請求項１または２に記載の３相ブラシレスモータ。 Three magnetic sensors are arranged at intervals of 120 ° or 60 ° in the circumferential direction, and magnetic sensors are further arranged at positions opposed to each of two of the three magnetic sensors at 180 °, 3. The three-phase brushless motor according to claim 1, wherein the rotational position of the rotor is detected by synthesizing the outputs of the magnetic sensors arranged at positions facing each other by 180 °. 前記１８０°対向の位置に配置した磁気センサの出力の直接接続により波形を合成している
ことを特徴とする請求項３に記載の３相ブラシレスモータ。
4. The three-phase brushless motor according to claim 3, wherein the waveform is synthesized by direct connection of outputs of magnetic sensors arranged at positions opposite to each other at 180 [deg.].
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