JP3207073U - 磁気センサ集積回路及びモータ組立体 - Google Patents

Abstract

【課題】既存の磁気センサの機能を拡張し、全体の回路費用を削減し、信頼性を向上させる磁気センサ集積回路及びモータ組立体を提供する。【解決手段】磁気センサ集積回路は、半導体基板上に配置された電子回路と、ハウジングから外に延び入力ポートＡ１、Ａ２並びに第１及び第２出力ポートＢ１、Ｂ２とを含む。電子回路は、磁界検出回路２０及び出力制御回路３０を含む。磁界検出回路２０は、外部磁界を検出して磁界検出情報を生成する。第１の出力ポートＢ１は、ハウジングの外部に磁界検出情報を出力する。出力制御回路３０は、少なくとも磁界検出情報に基づいて集積回路を制御し、電流が第２の出力ポートＢ２から集積回路の外部に流れる第１の状態と、集積回路の外部から第２の出力ポートに流れる第２の状態との少なくとも一方で集積回路を動作させる。【選択図】図６

Description

本考案は、磁界を検出する技術に関する。

現代の産業及び電子製品において、磁界強度を検知することによって電流、位置、及び方向のような物理的パラメータを測定するための磁気センサが広く使用されている。自動車産業は、磁気センサの重要な適用分野である。磁気センサは、電気モータにおける回転子の極性位置を検知するために使用される。

従来、磁気センサは、一般に、磁界の検出結果だけを出力することができ、磁界検出結果を実際に処理するために周辺回路が追加的に必要となるので、全体の回路は、費用が高くかつ信頼度が低い。

１つの態様において、本考案の実施形態による磁気センサ集積回路が提供される。磁気センサ集積回路は、ハウジングと、このハウジング内に配置された半導体基板と、この半導体基板上に配置された電子回路と、ハウジングから外に延びる複数の入力ポート、第１の出力ポート及び第２の出力ポートとを備え、電子回路は、
磁界検出回路であって、外部磁界を検出して磁界検出情報を生成するように構成され、第１の出力ポートが磁界検出回路に接続されて磁界検出情報をハウジングの外部へ出力する磁界検出回路と、
出力制御回路であって、少なくとも磁界検出情報に基づいて集積回路を制御するように構成され、電流が第２の出力ポートから集積回路の外部に流れる第１の状態と、電流が集積回路の外部から第２の出力ポートに流れる第２の状態との少なくとも一方で集積回路を動作させる出力制御回路とを含む。

好ましくは、磁界検出回路は、
外部磁界を検出して電気信号に変換するように構成された磁界検出要素と、
電気信号を増幅しかつス逆クランブルするように構成された信号処理ユニットと、
増幅されかつ逆スクランブルされた電気信号を磁界検出情報に変換するように構成された変換ユニットと、を含み、
変換ユニットの出力端子は、出力制御回路及び第１の出力ポートに接続される。

好ましくは、磁界検出情報は、オンオフ式デジタル信号とすることができる。

好ましくは、集積回路は、ハウジングから外に延びる少なくとも４つのポートを含むことができる。

好ましくは、集積回路は、ハウジングから外に延びるまさに４つのポートを含むことができる。

好ましくは、入力ポートは、外部交流電源に接続するように構成された入力ポートを含むことができ、出力制御回路は、交流電源の極性及び磁界検出情報に基づいて集積回路を制御して、少なくとも第１の状態と第２の状態との間で切り換えるように構成することができる。

好ましくは、出力制御回路は、第１のスイッチ及び第２のスイッチを含むことができ、第１のスイッチと第２の出力ポートとは第１の電流路で接続することができ、第２のスイッチと第２の出力ポートとは、第１の電流路とは逆方向の第２の電流路で接続することができ、第１のスイッチ及び第２のスイッチは、磁界検出情報に基づいて選択的にオンにすすることができる。

好ましくは、出力制御回路は、電流が第２の出力ポートから流出うる第１の電流路と、電流が第２の出力ポートから流れ込む第２の電流路と、第１の電流路及び第２の電流路の一方に接続されるスイッチとを含むことができ、スイッチは、磁界検出回路から出力される磁界検出情報に基づいて第１の電流路及び第２の電流路を制御して、選択的にオンにさせるように構成することができる。

好ましくは、出力制御回路は、交流電源は正の半周期にありかつ外部磁界は第１の極性にある場合、又は交流電源は負の半周期にありかつ外部磁界は第１の極性とは反対の第２の極性にある場合、負荷電流が第２の出力ポートを通過するように制御し、交流電源が正の半周期にありかつ外部磁界が第２の極性にある場合、又は交流電源が負の半周期にありかつ外部磁界が第１の極性にある場合、負荷電流が第２の出力ポートを通過しないように制御することができる。

好ましくは、入力ポートは、外部交流電源に接続するように構成された第１の入力ポート及び第２の入力ポートを含むことができ、集積回路は、外部電源から出力される交流電圧を直流電圧に変換するように構成された整流回路をさらに備えることができる。

好ましくは、集積回路は、整流回路から出力された第１の電圧を第２の電圧に調節するように構成された電圧調整回路をさらに含むことができ、第１の電圧は出力制御回路の供給電圧であり、第２の電圧は磁界検出回路の供給電圧であり、第１の電圧の平均は第２の電圧の平均よりも大きい。

別の態様において、本考案の実施形態によるモータ組立体が提供される。モータ組立体は、モータと、モータ駆動回路とを含み、モータ駆動回路は、上述した磁気センサ集積回路を含む。

好ましくは、モータ駆動回路は、外部交流電源の両端にモータと直列に接続された双方向スイッチをさらに備えることができ、磁気センサ集積回路の第２の出力ポートは、双方向スイッチの制御端子に接続できる。

好ましくは、モータは、固定子及び永久回転子を含み、固定子は、固定子鉄心と、この固定子鉄心に巻回された単相巻線とを含むことができる。

好ましくは、モータ組立体は、交流電源の出力電圧を低下させ、磁気センサ集積回路に交流電源の低下電圧を供給するように構成された電圧降下回路をさらに含むことができる。

好ましくは、磁気センサ集積回路は、交流電源が正の半周期にありかつ永久回転子の磁界が第１の極性にある場合、又は交流電源が負の半周期にありかつ永久回転子の磁界が第２の極性にある場合、双方向スイッチを制御してオンにし、及び交流電源が負の半周期にありかつ永久回転子の磁界が第１の極性にある場合、又は交流電源が正の半周期にありかつ永久回転子の磁界が第２の極性にある場合、双方向スイッチを制御してオフにするように構成することができる。

好ましくは、出力制御回路は、交流電源から出力された信号が正の半周期にありかつ永久回転子の磁界が第１の極性にある場合、電流が集積回路から双方向スイッチに流れるように制御し、又は交流電源から出力された信号が負の半周期にありかつ永久回転子の磁界が第２の極性にある場合、電流が双方向スイッチから集積回路に流れるように制御することができる。

既存の磁気センサの機能は、本考案による磁気センサ集積回路を用いて拡張される。全体の回路費用が削減され、回路信頼度が改善される。全体的な回路費用が安価になり回路の信頼度が改善される。

実施形態又は従来の技術の説明で使用する図面は、以下のように簡潔に記載され、本考案の実施形態による又は従来の技術による技術的解決法がより明らかになる。以下の説明における図面は、本考案のいくつかの実施形態を例示するに過ぎないことは明らかである。当業者であれば、これらの図面に基づいて、何の創作業務もなしで他の図面を得ることができる。

本考案の実施形態による磁気センサ集積回路の概略構造図である。 本考案の実施形態による磁気センサ集積回路内の電子回路の概略構造図である。 本考案の実施形態による磁気センサ集積回路内の出力制御回路の概略構造図である。 本考案の実施形態による磁気センサ集積回路内の出力制御回路の概略構造図である。 本考案の実施形態による磁気センサ集積回路内の出力制御回路の概略構造図である。 本考案の実施形態による磁気センサ集積回路内の出力制御回路の概略構造図である。 本考案の実施形態による磁気センサ集積回路の概略構造図である。 本考案の実施形態による磁気センサ集積回路内の整流回路の概略構造図である。 図７の整流回路の特定の実施構成の概略図である。 本考案の実施形態による磁気センサ集積回路内の磁界検出回路の概略構造図である。 本考案の実施形態によるモータ組立体の概略構造図である。 本考案の実施形態によるモータ組立体におけるモータの概略構造図である。

本考案の実施形態による技術的解決法は、以下、本考案の実施形態の図面と併せて明確かつ完全に説明される。説明された実施形態は、本考案の実施形態の幾つかであり、全てではないことは明らかである。当業者であれば、本考案の実施形態に基づき他の実施形態を何の創作業務なしに得ることができ、これは本考案の保護の範囲に属する。

本考案についての十分な理解のためにより具体的な詳細が以下の説明に記述されるが、本考案は、本明細書に記載された方法と異なる他の方法でさらに実施することができる。当業者であれば本考案の精神から逸脱することなく同様の拡張を行い得るので、本考案は、以下に記載された特定の実施形態に限定されるものではない。

以下、本考案の実施形態による磁気センサ集積回路が、モータ内に適用された磁気センサ集積回路を例にとって説明される。

図１に示すように、本考案の実施形態に従って磁気センサ集積回路が設けられる。磁気センサ集積回路は、ハウジング２と、このハウジング２内に配置された半導体基板（図示せず）と、この半導体基板上に配置された電子回路と、入力ポートＡ１及びＡ２と、ハウジング２から外側に延びる第１の出力ポートＢ１及び第２の出力ポートＢ２とを含む。電子回路は、
磁界検出回路２０であって、外部磁界を検出して磁界検出情報を生成するように構成され、第１の出力ポートＢ１が、磁界検出回路２０に接続されて磁界検出情報をハウジングの外部へ出力する、磁界検出回路２０と、
出力制御回路３０であって、少なくとも磁界検出情報に基づいて集積回路を制御するように構成され、電流が第２の出力ポートＢ２から集積回路の外部に流れる第１の状態と、電流が集積回路の外部から第２の出力ポートＢ２に流れる第２の状態との少なくとも一方で集積回路を動作させる、出力制御回路３０とを含む。

上記実施形態に基づいた本考案の好ましい実施形態では、出力制御回路３０は、少なくとも磁界検出情報に基づいて集積回路を制御するように構成され、負荷電流が第２の出力ポートから集積回路の外部に流れる第１の状態と、負荷電流が集積回路の外部から第２の出力ポートに流れる第２の状態との間で切り換えるようになっている。流出電流及び流入電流の両方は、整流回路を流れるが、場合によっては、このことは本考案では限定されない。

本考案の実施形態では、磁気センサ集積回路の第１の状態と第２の状態との間での切換えは、磁気センサ集積回路が、他方の状態が終わると直ぐに一方の状態に切り換わる状况に限定されるものではなく、磁気センサ集積回路が、他方の状態の終了後に一方の状態に切り変わるためのインターバル時間を有する状况をさらに含むことに留意されたい。好ましい実施形態では、磁気センサ集積回路の出力ポートにおいて、２つの状態の間で切り換わるインターバル時間中には出力が存在しない。

本考案の実施形態では、図２に示すように、電子回路は、第１の電源４０及び第２の電源５０をさらに含む。磁界検出回路２０は、第１の電源４０によって給電され、出力制御回路３０は、第１の電源４０とは異なる第２の電源５０によって給電される。第１の電源４０の出力電圧の平均は、第２の電源５０の出力電圧の平均よりも小さいことが好ましい。磁界検出回路２０は、電力消費が少ない電源によって給電され、それにより集積回路の電力消費が少なくなることに留意されたい。出力制御回路３０は、電力消費が大きな電源によって給電され、高負荷電流を供給するように第２の出力ポートが制御され、集積回路の十分な駆動性能を保証することができる。

上述した実施形態に基づく本考案の実施形態では、出力制御回路３０は、第１のスイッチ及び第２のスイッチを含む。第１のスイッチと第２の出力ポートとは第１の電流路で接続され、第２のスイッチと第２の出力ポートとは、第１の電流路とは逆方向の第２の電流路で接続され、第１のスイッチ及び第２のスイッチは、磁界検出情報に基づいて選択的にオンになる。場合によっては、限定されるものではないが、第１のスイッチはトライオードとすることができ、第２のスイッチは、トライオード又はダイオードとすることが好ましい。

本考案の特定の実施形態では、図３に示すように、第１のスイッチ３１は低レベルでオン作動し、第２のスイッチ３２は高レベルでオン作動する。第１のスイッチ３１と第２の出力ポートＢ２とは第１の電流路で接続される。第２のスイッチ３２と第２の出力ポートＢ２とは第２の電流路で接続される。第１のスイッチ３１及び第２のスイッチ３２の制御端子は、両方とも磁界検出回路２０に接続される。第１のスイッチ３１の電流入力端子は高電圧（例えば直流電源）に接続され、第１のスイッチ３１の電流出力端子は第２のスイッチ３２の電流入力端子に接続され、第２のスイッチ３２の電流出力端子は低電圧（例えば接地）に接続される。磁界検出回路２０から出力される磁界検出情報が低レベルの場合、第１のスイッチ３１がオンになり、第２のスイッチ３２がオフになるので、負荷電流は、第１のスイッチ３１及び第２の出力ポートＢ２を通過して高電圧端から流出する。磁界検出回路２０から出力される磁界検出情報が高レベルである場合、第２のスイッチ３２がオンになり、第１のスイッチ３１がオフになるので、負荷電流は、集積回路の外部から第２の出力ポートＢ２へ流れて第２のスイッチ３２を通過する。

本考案の別の実施形態では、図４に示すように、第１のスイッチ３１は高レベルでオンするスイッチトランジスタであり、第２のスイッチ３２は一方向ダイオードであり、第１のスイッチ３１の制御端子及び第２のスイッチ３２のカソードは、磁界検出回路２０に接続される。第１のスイッチ３１の電流入力端子は第２の電源５０に接続され、第１のスイッチ３１の電流出力端子及び第２のスイッチ３２のアノードは、両方とも、第２の出力ポートＢ２に接続される。第１のスイッチ３１及び第２の出力ポートＢ２は、第１の電流路で接続され、第２の出力ポートＢ２、第２のスイッチ３２及び磁界検出回路２０は、第２の電流路で接続される。磁界検出回路２０から出力される磁界検出情報が高レベルである場合、第１のスイッチ３１がオンになり、第２のスイッチ３２がオフになるので、負荷電流は、第２の電源５０から第１のスイッチ３１及び第２の出力ポートＢ２を通過して流出する。磁界検出回路２０から出力される磁界検出情報が低レベルである場合、第２のスイッチ３２がオンになり、第１のスイッチ３１がオフになるので、負荷電流は、集積回路の外部から第２の出力ポートＢ２へ流れて第２のスイッチを通過する。本考案の他の実施形態では、場合によっては、限定されるものではないが、第１のスイッチ３１及び第２のスイッチは、他の構造にすることができることに留意されたい。

本考案の別の実施形態では、出力制御回路３０は、電流が出力ポートから流出する第１の電流路と、電流が出力ポートから流れ込む第２の電流路と、第１の電流路及び第２の電流路の一方に接続されるスイッチとを含む。スイッチは、磁界検出回路から出力される磁界検出情報に基づいて、第１の電流路及び第２の電流路を制御して選択的にオンにするように構成される。第１の電流路及び第２の電流路の他方には、スイッチを設けないことが好ましい。

特定の実施では、図５に示すように、出力制御回路３０は、一方向スイッチ３３を含む。一方向スイッチ３３及び第２の出力ポートＢ２は第１の電流路で接続され、一方向スイッチ３３の電流入力端子は、磁界検出回路２０の出力端子に接続することができ、磁界検出回路２０の出力端子は、第１の電流路とは逆方向の抵抗Ｒ１を通る第２の電流路で出力ポートＢ２に接続することができる。一方向スイッチ３３は、磁界誘導信号が高レベルにある場合にオンになり、負荷電流は、一方向スイッチ３３及び第２の出力ポートＢ２を通過して流出する。一方向スイッチ３３は、磁界誘導信号が低レベルである場合にオフとなり、負荷電流は、集積回路の外部から第２の出力ポートＢ２へ流れて抵抗Ｒ１及び磁界検出回路２０を通過する。代替的に、第２の電流路の抵抗Ｒ１は、一方向スイッチ３３と並列かつ逆向きに接続された別の一方向スイッチに置き換えることができる。このようにして、出力ポートを通って流出及び流入する負荷電流はバランスすることができる。

別の特定の実施では、図５Ａに示すように、出力制御回路３０は、磁界検出回路２０の出力端子と出力ポートＰｏｕｔとの間に直列かつ逆向きに接続されたダイオードＤ１及びＤ２と、直列に接続されたダイオードＤ１及びＤ２に対して並列に接続された抵抗Ｒ１と、ダイオードＤ１及びＤ２と電源Ｖｃｃとの間の共通端子に接続された抵抗Ｒ２とを含む。ダイオードＤ１のカソードは、磁界検出回路２０の出力端子に接続される。電源Ｖｃｃは、整流回路の電圧出力端子に接続することができる。ダイオードＤ１は、磁界検出情報に基づいて制御される。磁界検出情報が高レベルである場合、ダイオードＤ１はオフとなり、負荷電流は、抵抗Ｒ２及びダイオードＤ２を通過して出力ポートＰｏｕｔから流出する。磁界検出情報が低レベルである場合、負荷電流は、集積回路の外部から出力ポートＰｏｕｔへ流れて抵抗Ｒ１及び磁界検出回路２０を通過する。

上述した実施形態の何れかに基づく本考案の実施形態では、入力ポートは、外部交流電源を磁気センサ集積回路に接続するように構成された第１の入力ポートＡ１及び第２の入力ポートＡ２を含み、出力制御回路は、交流出力電源と磁界検出情報の極性とに基づいて集積回路を制御して、少なくとも第１の状態と第２の状態との間で切り換えるようになっている。随意的に、磁界検出回路２０及び出力制御回路３０は、同一の電源によって給電される。

上述した実施形態の何れかに基づく本考案の実施形態では、出力制御回路３０は、負荷電流が第２の出力ポートを流れるように制御するか、又は負荷電流が第２の出力ポートを流れないように制御するように構成され、流れるように制御するのは、交流電源が正の半周期にありかつ外部磁界が第１の極性を有することが磁界検出回路２０によって検出される場合、又は交流電源が負の半周期にありかつ外部磁界が第１の極性とは反対の第２の極性を有することが磁界検出回路２０によって検出される場合であり、流れないように制御するのは、交流電源が正の半周期にありかつ外部磁界が第２の極性を有することが磁界検出回路によって検出される場合、又は交流電源が負の半周期にありかつ外部磁界が第２の極性とは反対の第１の極性を有することが磁界検出回路によって検出される場合である。交流電源が正の半周期にありかつ外部磁界が第１の極性にある場合又は交流電源が負の半周期にありかつ外部磁界が第２の極性にある場合、負荷電流は、上記２つの場合の両方において、又は上記２つの場合の何れかの一部の時間でのみ第２の出力ポートを通過できることに留意されたい。

上記実施形態に基づいて本考案の実施形態では、入力ポートは、外部交流電源を磁気集積回路に接続する第１の入力ポートＡ１及び第２の入力ポートＡ２を含むことができる。本考案では、場合によっては、限定されるものではないが、入力ポートと外部電源との接続は、入力ポートが外部交流電源の両端に直接接続される場合と、入力ポート及び外部負荷が外部交流電源の両端に直列に接続される場合とを含む。図６に示すように、本考案の実施形態では、集積回路は、外部交流電源７０から出力される交流を直流に変換するように構成された整流回路６０をさらに含む。

本考案の実施形態では、整流回路６０は、出力制御回路３０に接続され、出力制御回路３０は、少なくとも磁界検出情報に基づいて集積回路を制御するように構成され、電流が第２の出力ポートから集積回路の外部に流れる第１の状態及び電流が集積回路の外部から第２の出力ポートに流れる第２の状態のうちの少なくとも一方で集積回路を動作させるようになっている点に留意されたい。

上記実施形態に基づいた本考案の好ましい実施形態では、集積回路は、整流回路６０と磁界検出回路２０との間に配置された電圧調整回路８０をさらに含む。実施形態では、整流回路６０は第２の電源５０として機能することができ、電圧調整回路８０は第１の電源４０として機能することができかつ整流回路６０から出力される第１の電圧を第２の電圧に調整するように構成される。第２の電圧は磁界検出回路２０の供給電圧であり、第１の電圧は出力制御回路３０の供給電圧であり、第１の電圧の平均は第２の電圧の平均よりも大きく、それにより集積回路における電力消費が少なくなりかつ集積回路の十分な駆動能力が保証される。

本考案の特定の実施形態では、図７に示すように、整流回路６０は、全波ブリッジ整流器６１と、この全波ブリッジ整流器６１の出力端子に接続された電圧安定化ユニット６２とを含む。全波ブリッジ整流器６１は、交流電源７０から出力される交流を直流に変換するように構成され、電圧安定化ユニット６２は、全波ブリッジ整流器６１から出力される直流を所定範囲内に安定させるように構成される。

図８は、整流回路６０の特定の実施構成を示す。電圧安定化ユニット６２は、全波ブリッジ整流器６１の２つの出力端子間に接続された電圧安定化ダイオード６２１を含む。全波ブリッジ整流器６１は、直列に接続された第１のダイオード６１１及び第２のダイオード６１２と、直列に接続された第３のダイオード６１３及び第４のダイオード６１４とを含む。第１のダイオード６１１及び第２のダイオード６１２の共通端子は、第１の入力ポートＶＡＣ＋へ電気接続され、第３のダイオード６１３及び第４のダイオード６１４の共通端子は、第２の入力ポートＶＡＣ−へ電気接続される。

第１のダイオード６１１の入力端子は、第３のダイオード６１３の入力端子に電気接続されて全波ブリッジ整流器の接地出力端子を形成し、第２のダイオード６１２の出力端子は、第４のダイオード６１４の出力端子に電気接続されて全波ブリッジ整流器の電圧出力端子ＶＤＤを形成し、電圧安定化ダイオード６２１は、第２のダイオード６１２及び第４のダイオード６１４の共通端子と、第１のダイオード６１１及び第３のダイオード６１３の共通端子との間に接続される。出力制御回路３０の電力端子は、全波ブリッジ整流器６１の電圧出力端子に接続できることに留意されたい。

図９に示すように、上記実施形態の何れかに基づく本考案の実施形態では、磁界検出回路２０は、外部磁界を検出して電気信号に変換するように構成された磁界検出要素２１と、電気信号を増幅しかつ逆スクランブルするように構成された信号処理ユニット２２と、増幅されかつ逆スクランブルされた電気信号を磁界検出情報に変換するように構成されたアナログ・デジタル変換ユニット２３とを含む。外部磁界の極性の認識だけを要求する用途に関して、磁界検出情報は、オンオフ式デジタル信号とすることができる。好ましくは、磁界検出要素２１は、ホールプレート（Ｈａｌｌ ｐｌａｔｅ）とすることができる。実施形態では、アナログ・デジタル変換ユニット２３の出力端子は、出力制御回路３０及び第１の出力ポートＢ１に接続される。出力制御回路３０は、磁界検出情報を磁気センサ集積回路の内部で処理して第２の出力ポートＢ２において所望の出力を生成することができ、第１の出力ポートＢ１から出力された磁界検出情報は、磁気センサ集積回路の外部回路に供給することができる。

好ましい実施形態では、入力ポートが外部交流電源を磁気センサ集積回路に接続するように構成された第１の入力ポート及び第２の入力ポートを含む場合、第１の状態又は第２の状態の発生頻度は交流電源の周波数に比例するが、これに限定されるものではないことを理解されたい。

本考案による磁気センサ集積回路は、特定の用途と共に記載される。

図１０に示すように、モータ組立体は、本考案の実施形態に従って提供される。モータ組立体は、交流電源１００で駆動されるモータ２００と、モータ２００に直列に接続された双方向スイッチ３００と、上記開示の実施形態の何れかよる磁気センサ集積回路４００とを含む。磁気センサ集積回路４００の第２の出力ポートＢ２は、双方向スイッチ３００の制御端子に接続される。好ましくは、双方向スイッチ３００は、トライオード交流半導体スイッチ（ＴＲＩＡＣ）とすることができる。双方向スイッチは、任意の他のスイッチで実施することができ、これは、例えば、並列かつ逆向きに接続された２つのシリコン制御整流器と、磁気センサ集積回路の出力ポートからの出力信号に基づいて所定の方法で２つのシリコン制御整流器を制御するように構成された制御回路とを含むことを理解されたい。好ましくは、モータ組立体は、交流電源１００の出力電圧を低下させて磁気センサ集積回路４００に低下した電圧を供給するように構成された電圧降下回路５００をさらに含む。磁気センサ集積回路４００は、回転子の磁界の変化を検知するためにモータ２００の回転子の近くに配置される。

上記実施形態に基づく本考案の特定の実施形態では、モータは同期モータであるが、磁気センサ集積回路は、同期モータに適用するだけでなく、直流ブラシレスモータ等の他の適切な形式の永久磁石モータ（ｐｅｒｍａｎｅｎｔ ｍｏｔｏｒ）にも適用することを理解されたい。図１１に示すように、同期モータは、固定子と、この固定子に対して回転可能な回転子１１とを含む。固定子は、固定子鉄心１２と、この固定子鉄心１２に巻回された固定子巻線１６とを含む。固定子鉄心１２は、純鉄、鋳鉄、鋳鋼、電炉鋼及びケイ素鋼のような軟磁性材料で作ることができる。回転子１１は永久磁石を含む。固定子巻線１６が交流電源と直列に接続される場合、回転子１１は、定常状態フェーズ中に毎分回転数が一定の回転速度６０ｆ／ｐで作動し、ｆは交流電源の周波数、ｐは回転子の極対数である。実施形態では、固定子鉄心１２は、対向する２つの極１４を含む。極１４の各々は極弧１５を含み、回転子１１の外側面は、極弧１５と対向しており、回転子１１の外側面と極弧１５との間に実質的に均一な空隙が形成される。本考案における「実質的に均一な空隙」は、固定子と回転子との間の大部分の空間に均一な空隙１３が形成され、固定子と回転子との間の空間の一部に不均一な空隙が形成されることを意味する。好ましくは、固定子の極の極弧１５には凹状の起動溝（ｓｔａｒｔｉｎｇ ｇｒｏｏｖｅ）１７を配置することができ、起動溝１７以外の極弧１５の部分は、回転子と同心とすることができる。上記構成によれば、非均一な磁界を形成することができ、回転子が停止している場合、回転子の極性軸Ｓ１は、固定子の極の中心軸Ｓ２に対して所定の傾斜角を有し、回転子は、モータが集積回路の作用の下で通電される毎に起動トルクを受けることができる。詳細には、「回転子の極性軸Ｓ１」は、極性が異なる２つの磁極間の境界を指し、「固定子の極１４の中心軸Ｓ２」は、固定子の２つの極１４の中心点を通る接続線を指す。実施形態では、固定子及び回転子は、両方とも２つの磁極を含む。固定子の磁極数は、回転子の磁極数と同じである必要はなく、固定子及び回転子は、他の実施形態において４又は６の磁極といったより多くの磁極を有することができることを理解されたい。回転子と固定子との間には他のタイプの不均一な空隙を交互に形成できることを理解されたい。

上記実施形態に基づく本考案の実施形態では、磁気センサ集積回路３０は、双方向スイッチ３００が、交流電源１００が正の半周期にありかつ永久回転子の磁界が第１の極性を有することが磁界検出回路２０によって検出される場合、又は交流電源１００が負の半周期にありかつ永久回転子の磁界が第１の極性とは反対の第２の極性を有することが磁界検出回路２０によって検出される場合にオンになり、交流電源１００が負の半周期にありかつ永久回転子の磁界が第１の極性を有することが磁界検出回路によって検出される場合、又は交流電源１００が正の半周期にありかつ永久回転子の磁界が第１の極性とは反対の第２の極性を有することが磁界検出回路によって検出される場合にオフとなるように制御する。

好ましくは、出力制御回路３０は、交流電源１００から出力された信号が正の半周期にありかつ永久回転子の磁界が第１の極性を有することが磁界検出回路２０によって検出された場合、電流が集積回路から双方向スイッチ３００に流れるように制御し、又は交流電源１００から出力された信号が負の半周期にありかつ永久回転子の磁界が第１の極性とは反対の第２の極性を有することが磁界検出回路２０によって検出された場合、電流が双方向スイッチ３００から集積回路に流れるように制御する。永久回転子が第１の極性を有しかつ交流電源が正の半周期にある場合、又は永久回転子が第２の極性を有しかつ交流電源が負の半周期にある場合、集積回路から流出する又はこれに流入する電流は、時間全体を通じて流れる負荷電流が存在する場合と、時間の一部のみで流れる負荷電流が存在する場合と、を含むことを理解されたい。

本考案の好ましい実施形態では、双方向スイッチ３００はトライオード交流半導体スイッチ（ＴＲＩＡＣ）として実装され、整流回路６０は図８に示すような回路として実装され、出力制御回路は図４に示すような回路として実装される。出力制御回路３０における第１のスイッチ３１の電流入力端子は、全波ブリッジ整流器６１の電圧出力端子に接続され、第２のスイッチ３２の電流出力端子は、全波ブリッジ整流器６１の接地出力端子に接続される。交流電源１００から出力される信号が正の半周期にありかつ磁界検出回路２０が低レベルを出力した場合、出力制御回路３０の第１のスイッチ３１はオンになり、第２のスイッチ３２はオフになり、電流は、交流電源１００、モータ２００、集積回路４００の第１の入力端子、電圧降下回路、全波ブリッジ整流器６１の第２のダイオード６１２の出力端子、出力制御回路３０の第１のスイッチ３１を流れ、次いで第２の出力ポートから双方向スイッチ３００へ流れて交流電源１００に戻る。ＴＲＩＡＣ３００がオンになると、電圧降下回路５００及び磁気センサ集積回路４００によって形成される直列分岐は短絡し、磁気センサ集積回路４００は出力を停止するが、その理由は、制御電極とその第１のアノードとの間に駆動電流がない場合には供給電圧がなくＴＲＩＡＣ３００がオンのままとなるためであり、及びその２つのアノード間に流れる電流が十分に高い（その保持電流より高い）ためである。交流電源１００によって入力される信号が負の半周期にありかつ磁界検出回路２０が高レベルを出力する場合、第１のスイッチ３１はオフになり、第２のスイッチ３２はオンになり、交流電源１００からの電流は、双方向スイッチ３００から出力制御回路３０の第２のスイッチ３２、全波ブリッジ整流器６１の接地出力端子及び第１のダイオード６１１、集積回路４００の第１の入力端子、モータ２００を通って第２の出力ポートに流れ、交流電源１００に戻る。同様に、ＴＲＩＡＣ３００がオンになる場合、磁気センサ集積回路４００は短絡して出力を停止するが、ＴＲＩＡＣ３００はオンのままである。交流電源１００から出力される信号が正の半周期にありかつ磁界検出回路２０が高レベルを出力する場合、又は交流電源１００から出力される信号が負の半周期にありかつ磁界検出回路２０が低レベルを出力する場合、出力制御回路３０の第１のスイッチ３１及び第２のスイッチ３２は両方ともオフになり、ＴＲＩＡＣ３００はオフになる。このようにして、出力制御回路３０は、交流電源１００の極性及び磁界検出情報に基づいて集積回路を制御し、双方向スイッチ３００を制御して所定の方法でオン状態とオフ状態との間で切り換えて、結果として固定子巻線１６の通電モードを制御するのを可能にし、固定子が生成した変更磁界が、回転子の磁界の位置に一致して回転子を引きずり単一方向に回転させ、結果的にモータが通電される毎に回転子は一定方向に回転する。

本考案の実施形態による磁気センサ集積回路は、ハウジングから外に延びる、各入力ポート、第１の出力ポート及び第２の出力ポートを含む少なくとも４つのポートを含む。より好ましくは、本考案の実施形態による磁気センサ集積回路は、まさに４つのポート、つまり第１の入力ポート、第２の入力ポート、第１の出力ポート、及び第２の出力ポートを含むことが好ましい。

本考案の別の実施形態によるモータ組立体では、モータ及び双方向スイッチは、外部交流電源の両端に直列に接続することができ、モータ及び双方向スイッチによって形成される第１の直列分岐は、電圧降下回路及び磁気センサ集積回路によって形成される第２の直列分岐と並列に接続される。磁気センサ集積回路の出力ポートは、双方向スイッチに接続され、所定の方法でオフ状態とオン状態との間で切り換わるように双方向スイッチを制御して、固定子巻線の通電モードを制御する。

本考案の実施形態によるモータ組立体は、限定されるものではないが、ポンプ、ファン、家電、及び車両に適用することができ、家電用途としては、例えば洗濯機、皿洗い機、レンジフード、又は排気ファンとすることができる。

本考案による実施形態は、モータに適用された集積回路を例にとって説明するが、本考案による集積回路の適用分野は、本明細書に限定されないことに留意されたい。

本明細書の各部分は進歩性のある方法で記載され、その各々は、他の部分との差異を強調し、各部分のうちの同じ又は同様の部分を相互に参照できることに留意されたい。

「第１の」、「第２の」等の関連用語は、本明細書では、各実体又は各動作の間に実際の関係又は順序が存在することを必要とする又は示唆するのではなく、１つの実体又は動作を別の実体又は動作から識別するためにのみ使用されることに留意されたい。さらに、用語「含む」、「備える」、及びその変形形態は、排他的でないことを意図する。従って、複数の要素を含むプロセス、方法、製品、又は機器は、開示された要素だけでなく、明示的に列挙されていない他の要素を含み、プロセス、方法、製品、又は機器に固有の要素をさらに含む。明示しない限り、記載「〜を含む」は、プロセス、方法、製品、及び機器において列挙された要素以外に他の同様の要素が存在する場合を排除しない。

本明細書の実施形態の説明により、当業者は、本考案を実施又は使用することが可能となる。実施形態に対する多くの改良が当業者に明白であり、本明細書に定義した一般的な原則は、本考案の精神又は範囲から逸脱することなく、他の実施形態で実施することができる。従って、本考案は、本明細書に記載された実施形態に限定されず、本明細書に本考案された原理及び新規な特徴と一致する最も広い範囲に従う。

２０ 磁界検出回路
３０ 出力制御回路
６０ 整流回路
７０ 交流電源
８０ 電圧調整回路
３００ 双方向スイッチ
４００ 磁気センサ集積回路
Ａ１、Ａ２ 入力ポート
Ｂ１、Ｂ２ 出力ポート

Claims (9)

1. ハウジングと、
   前記ハウジング内に配置された半導体基板と、
   前記半導体基板上に配置された電子回路と、
   前記ハウジングから外に延びる、複数の入力ポート、第１の出力ポート、及び第２の出力ポートと、
   を備える、磁気センサ集積回路であって、
   前記電子回路は、
   磁界検出回路であって、外部磁界を検出して磁界検出情報を生成するように構成され、前記第１の出力ポートは、前記磁界検出回路に接続されて前記磁界検出情報を前記ハウジングの外部へ出力する磁界検出回路と、
   出力制御回路であって、少なくとも前記磁界検出情報に基づいて前記集積回路を制御するように構成され、電流が前記第２の出力ポートから前記集積回路の外部に流れる第１の状態と、電流が前記集積回路の外部から前記第２の出力ポートに流れる第２の状態との少なくとも一方で前記集積回路を動作させる出力制御回路とを含む、
   ことを特徴とする磁気センサ集積回路。
2. 前記磁界検出回路は、
   前記外部磁界を検出して電気信号に生成するように構成された磁界検出要素と、
   前記電気信号を増幅しかつ逆スクランブルするように構成された信号処理ユニットと、
   前記増幅されかつ逆スクランブルされた電気信号を前記磁界検出情報に変換するように構成された変換ユニットと、
   を含み、前記変換ユニットの出力端子は、前記出力制御回路及び前記第１の出力ポートに接続される、請求項１に記載の集積回路。
3. 前記入力ポートは、外部交流電源に接続するように構成された入力ポートを備え、
   前記出力制御回路は、前記交流電源の極性及び磁界検出情報に基づいて前記集積回路を制御して、少なくとも前記第１の状態と前記第２の状態との間で切り換えるように構成される、請求項１に記載の集積回路。
4. 前記出力制御回路は、第１のスイッチ及び第２のスイッチを備え、前記第１のスイッチと前記第２の出力ポートとは第１の電流路で接続され、前記第２のスイッチと前記第２の出力ポートとは、前記第１の電流路とは逆方向の第２の電流路で接続され、前記第１のスイッチ及び前記第２のスイッチは、前記磁界検出情報に基づいて選択的にオンになる、請求項１、２、又は３に記載の集積回路。
5. 前記出力制御回路は、電流が第２の出力ポートから流出する第１の電流路と、電流が第２の出力ポートから流れ込む第２の電流路と、前記第１の電流路及び前記第２の電流路の一方に接続されるスイッチと、を含み、前記スイッチは、前記磁界検出回路から出力される前記磁界検出情報に基づいて、前記第１の電流路及び前記第２の電流路を制御して選択的にオンにするように構成される、請求項１、２又は３に記載の集積回路。
6. 前記出力制御回路は、
   前記交流電源が正の半周期にありかつ前記外部磁界が第１の極性にある場合、又は前記交流電源が負の半周期にありかつ前記外部磁界が前記第１の極性とは反対の第２の極性にある場合、負荷電流が前記第２の出力ポートを通過するように制御し、
   前記交流電源が正の半周期にありかつ前記外部磁界が前記第２の極性にある場合、又は前記交流電源が負の半周期にありかつ前記外部磁界が前記第１の極性にある場合、負荷電流が前記第２の出力ポートを通過しないように制御する、請求項３に記載の集積回路。
7. 前記複数の入力ポートは、外部交流電源に接続するように構成された第１の入力ポート及び第２の入力ポートを備え、
   前記集積回路は、前記外部電源から出力される交流電圧を直流電圧に変換するように構成された整流回路をさらに備える、請求項１又は２に記載の集積回路。
8. モータと、
   請求項１から７のいずれかに記載の前記磁気センサ集積回路を備えるモータ駆動回路と、
   を備えることを特徴とするモータ組立体。
9. 前記モータ駆動回路は、前記外部交流電源の両端に前記モータと直列に接続された双方向スイッチをさらに備え、
   前記磁気センサ集積回路の前記第２の出力ポートは、前記双方向スイッチの制御端子に接続される、請求項８に記載のモータ組立体。

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