JPH07236297A - ブラシレスモータの回転位置検出回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ロータの角度位置を検出する磁気センサを用
いたブラシレスモータに於いてモータからの漏洩磁束が
ある場合でも正確な角度位置検出を行う。 【構成】 モータ１のロータ２の回転角度位置を検出す
るホールＩＣ３の検出信号をバッファ増幅回路４に入力
し、バッファ増幅回路４の出力を直流増幅回路５と交流
増幅回路６とに入力し、直流増幅回路５からの直流増幅
信号と交流増幅回路６からの交流増幅信号とを、所定回
転数で切替えるように、スイッチ回路を構成するタイミ
ング回路７及び回転数検出回路８によりいずれか一方を
選択出力するようにする。 【効果】 高回転時の早い磁束変化には交流増幅回路で
対応し、起動時などを含む低回転時には直流増幅回路に
より対応することにより、漏洩磁束を考慮した回転角度
位置検出を行える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ブラシレスモータの回
転位置検出回路に関し、特に、位置センサとして磁気セ
ンサを用いたブラシレスモータの回転位置検出回路に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ブラシレスモータに用いられる位
置センサとして、光センサまたは磁気センサを用いたも
のがあり、磁気センサには、ホール素子・ホールＩＣ・
ＭＲ素子・その他の磁気飽和素子などがある。また、ブ
ラシレスモータでは起動時の角度位置を検知する必要が
あり、位置センサに上記ホールＩＣを用いた場合には、
ホールＩＣの出力を直流増幅器を介してセンサ出力とし
て用いているものがある。

【０００３】図４にはロータの回転による磁束変化を示
しているが、ホールＩＣの閾値を図のＴＨＬにて示すよ
うに設定すると、比較的高回転時に図の上段に示される
ようなロータ回転による磁束変化が生じた場合には、図
の中段に示されるような矩形波がホールＩＣの出力とし
て出力されることになる。しかしながら、ステータコイ
ルからの漏れ磁束や強磁界下でのモータの作動時に、漏
洩磁束によってセンサ出力がドリフトして正確な位置検
出ができないことがある。ホールＩＣにモータ側からの
漏洩磁束が図４の想像線に示されるように存在すると、
その漏洩磁束の影響によりセンサ出力が図の中段に示さ
れるような波形となり、図の下段に示す回転時の要求出
力に比べてずれを生じることになり、正確な角度位置検
出ができないという問題があった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このような従来技術の
問題点に鑑み、本発明の主な目的は、ロータの角度位置
を検出する位置センサとして磁気センサを用いたブラシ
レスモータに於いてモータや外部磁界からの漏洩磁束が
ある場合でも正確な角度位置検出を行い得るブラシレス
モータの回転位置検出回路を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】このような目的は、本発
明によれば、ロータの回転位置を検出する位置センサと
して磁気センサを有するブラシレスモータの回転位置検
出回路であって、前記磁気センサのセンサ出力を直流増
幅するための直流増幅回路と、前記直流増幅回路と並列
に設けられかつ前記磁気センサのセンサ出力を交流増幅
するための交流増幅回路と、所定の回転数以下では前記
直流増幅回路の出力を選択し、前記所定の回転数以上で
は前記交流増幅回路の出力を選択して前記回転位置検出
信号を出力するように前記両増幅回路に接続されたスイ
ッチ回路とを有することを特徴とするブラシレスモータ
の回転位置検出回路を提供することにより達成される。

【０００６】

【作用】このようにすれば、起動時などの極低回転時及
び所定回転数以下の低回転時には磁気センサの直流増幅
された出力を用い、所定回転数以上では交流増幅された
出力を用いるように切替えることにより、比較的高回転
時には、磁束変化の早い成分を増幅（交流増幅）してロ
ータの角度位置を検出することができ、停止時には交流
増幅出力が失われるが、直流増幅出力を用いることによ
りロータの角度位置を検出することができる。

【０００７】

【実施例】以下、本発明の好適実施例を添付の図面につ
いて詳しく説明する。

【０００８】図１は、本発明が適用されたブラシレスモ
ータの回転位置検出回路の要部を示す図である。本検出
回路は、ブラシレスモータ１のロータ２の回転角度位置
を検出し、その位置信号を図示されないモータ制御用Ｃ
ＰＵに出力するものである。モータ１には、ロータ２の
回転角度位置を検出するための磁気センサとしてのホー
ルＩＣ３が３個配設されているが、各ホールＩＣ３毎に
同一構成の検出回路が設けられており、図ではその内の
１つの回路について示し、他を省略している。

【０００９】図１に於いて、ホールＩＣ３の検出信号が
バッファ増幅回路４に入力し、バッファ増幅回路４の出
力が２系統に分岐され、その一方が直流増幅回路５に入
力し、他方が交流増幅回路６に入力するようになってい
る。直流増幅回路５の出力信号も２系統に分岐され、そ
の一方が、第１のノア回路ＮＲ１の一対の入力端子の一
方に入力するようになっている。直流増幅回路５の出力
信号線の分岐した他方は、更に分岐しており、その一方
が、所定回転数（例えば５００ｒｐｍ）になったタイミ
ング信号を出力するタイミング回路７に接続され、他方
が、第２のノア回路ＮＲ２の一対の入力端子の一方に接
続されている。第２のノア回路ＮＲ２の入力端子の他方
に、タイミング回路７の出力信号線が接続され、第２の
ノア回路ＮＲ２の出力信号線が、上記所定回転数以上に
なっていることを検出するための回転数検出回路８に接
続されている。

【００１０】回転数検出回路８の出力信号は、上記第１
のノア回路ＮＲ１の入力端子の他方に入力すると共に、
第１のノア回路ＮＲ１と並列に設けられた第３のノア回
路ＮＲ３の一対の入力端子の一方に、反転信号となって
入力するようになっている。その第３のノア回路ＮＲ３
の入力端子の他方には、前記交流増幅回路６の出力信号
が入力するようになっている。

【００１１】そして、上記した互いに並列な第１及び第
３のノア回路ＮＲ１・ＮＲ３の各出力信号が第４のノア
回路ＮＲ４の一対の入力端子に入力し、その第４のノア
回路ＮＲ４の出力信号が、本検出回路の出力端子Ｏを介
して出力されるようになっている。このようにして、タ
イミング回路７及び回転数検出回路８と各ノア回路ＮＲ
１〜ＮＲ４とによりスイッチ回路が構成されている。

【００１２】次に、上述した本発明に基づく検出回路に
於けるロータ角度位置検出要領を図２のタイムチャート
を参照して以下に示す。なお、タイムチャートに於ける
各信号（ａ〜ｊ）は図１に示される各点に於けるもので
あり、ａはホールＩＣの検出信号を増幅したものとして
バッファ増幅回路４の出力波形であり、ｂは直流増幅回
路５の出力（直流増幅出力）波形であり、ｃはタイミン
グ回路７の出力信号であり、ｄは第２のノア回路ＮＲ２
の出力信号であり、ｅは回転数検出回路８の出力信号で
あり、ｆは第１のノア回路ＮＲ１の出力信号であり、ｇ
は交流増幅回路６の出力（交流増幅出力）波形であり、
ｈは回転数検出回路８の反転出力信号であり、ｉは第３
のノア回路ＮＲ３の出力信号であり、ｊは本検出回路の
出力信号となる第４のノア回路ＮＲ４の出力信号であ
る。

【００１３】図２に示されるように、ホールＩＣの波形
ａは閾値（図の想像線）を越えている間高レベルにな
り、その直流増幅された矩形波の立ち上がりのタイミン
グにて、タイミング回路７の波形ｃが、本実施例に於け
る所定の回転数である５００ｒｐｍの半周期である６０
ｍｓの低レベル信号で出力されるようになっている。従
って、モータ回転数が５００ｒｐｍ以下すなわち波形ｂ
の高レベル期間が６０ｍｓ以上の間では、第２のノア回
路ＮＲ２の出力信号ｄの低レベル状態により回転数検出
回路８の出力信号ｅも低レベル状態であり、上記信号ｂ
の状態に応じて第１のノア回路ＮＲ１の出力ｆが図２の
ようになる。

【００１４】なお、第３のノア回路ＮＲ３の出力信号ｉ
は、上記信号ｅの反転信号である信号ｈと交流増幅回路
６の出力信号ｇとの状態に応じて、上記と同様の波形ｂ
の高レベル期間が６０ｍｓ以上の間では低レベル状態が
連続し、交流増幅信号が第４のノア回路ＮＲ４に伝わら
ない。従って、本検出回路の出力信号ｊが、信号ｆの反
転された信号となり、すなわち信号ｂと同様の波形にて
出力されるため、ホールＩＣの検出信号としては、５０
０ｒｐｍ以下では直流増幅信号が出力されることにな
る。

【００１５】次に、モータ１の回転数が上昇して５００
ｒｐｍを越えると、信号ｃの低レベル期間内に直流増幅
信号ｂが立ち下がるため、その直流増幅信号ｂの立ち下
がりのタイミングで第２のノア回路ＮＲ２の出力信号ｄ
が高レベル状態に立ち上がり、信号ｃの高レベル状態へ
の復帰のタイミングで信号ｄが低レベル状態に戻る。こ
の信号ｄの立ち上がりのタイミングで回転数検出回路８
から両信号ｅ・ｈが出力される。なお、これら両信号ｅ
・ｈは、信号ｄの立ち上がりをトリガとして本実施例で
は１２０ｍｓの出力信号が出力されるため、１２０ｍｓ
以内の再トリガにより、その出力状態を延長され得る。

【００１６】信号ｅが高レベル状態の時には、直流増幅
回路５の出力信号ｂが第１のノア回路ＮＲ１に入力され
ても、第１のノア回路ＮＲ１の出力信号ｆは低レベル状
態のままである。信号ｈが低レベル状態の時に交流増幅
回路６の出力信号ｇが第３のノア回路ＮＲ３に入力され
ると、第３のノア回路ＮＲ３の出力信号ｉは、交流増幅
回路６の出力信号ｇに応じたものになる。従って、モー
タ１の回転数が５００ｒｐｍを越えている間では、本検
出回路の出力信号ｊは、交流増幅回路６の出力信号ｇと
同じ信号となる。

【００１７】そして、再びモータ１の回転数が５００ｒ
ｐｍ以下になると、回転数検出回路８の信号ｅが低レベ
ル状態になり、信号ｈが高レベル状態になることから、
前記と同様に本検出回路の出力信号ｊは、直流増幅回路
５の出力信号ｂと同じ信号となる。

【００１８】このように起動時などの極低回転時や低回
転時（例えば５００ｒｐｍ以下）には、直流増幅回路５
の直流増幅信号が出力されるため、停止状態を含めた低
回転時に於ける角度位置を何等不都合なく検出し得ると
共に、高回転時には、交流増幅回路６の交流増幅信号が
出力されるため、早い磁束変化に対応し得ることにより
高回転時に於ける角度位置を何等不都合なく検出し得
る。

【００１９】次に、図３により本発明の第２の実施例を
示す。なお、前記実施例と同様の部分については同一の
符号を付してその詳しい説明を省略する。図３に於ける
回路では、直流増幅回路５の出力信号を第１のノア回路
ＮＲ１のみに入力し、前記実施例の第２のノア回路ＮＲ
２の代わりにアンド回路ＡＮＤを設け、交流増幅回路６
の出力信号を、第３のノア回路ＮＲ３に入力すると共
に、分岐して、タイミング回路７と、そのタイミング回
路７の出力信号を入力するアンド回路ＡＮＤの一対の入
力端子の一方とに入力するように配線されている。

【００２０】このようにすることにより、例えばホール
ＩＣ３の波形に対する漏洩磁束の影響が大きくて十分な
直流出力が得られない場合でも、この第２の実施例では
前記実施例に於ける直流増幅信号と交流増幅信号との切
替えを交流増幅信号により行っており、何ら問題無く前
記実施例と同様の検出を行うことができる。

【００２１】

【発明の効果】このように本発明によれば、所定回転数
以下の低回転時には磁気センサの直流増幅された出力を
用い、所定回転数以上では交流増幅された出力を用いる
ように切替えることから、比較的高回転時には、磁束変
化の早さに対応し得る交流増幅出力を用いてロータの角
度位置を検出することができると共に、起動時などの極
低回転時には、交流増幅出力が失われるが、直流増幅出
力を用いることによりロータの角度位置を検出すること
ができ、磁気センサへの漏洩磁束が生じていても、漏洩
磁束を考慮した所望のロータ角度位置を検出し得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明が適用されたブラシレスモータの回転位
置検出回路の要部を示す図。

【図２】本発明の検出要領を示すタイムチャート。

【図３】第２の実施例を示すブラシレスモータの回転位
置検出回路の要部を示す図。

【図４】従来例を示すタイムチャート。

【符号の説明】

１ モータ ２ ロータ ３ ホールＩＣ ４ バッファ増幅回路 ５ 直流増幅回路 ６ 交流増幅回路 ７ タイミング回路 ８ 回転数検出回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 新藤 洋一 群馬県桐生市広沢町１丁目2681番地 株式 会社三ツ葉電機製作所内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ロータの回転位置を検出する位置センサ
   として磁気センサを有するブラシレスモータの回転位置
   検出回路であって、 前記磁気センサのセンサ出力を直流増幅するための直流
   増幅回路と、前記直流増幅回路と並列に設けられかつ前
   記磁気センサのセンサ出力を交流増幅するための交流増
   幅回路と、所定の回転数以下では前記直流増幅回路の出
   力を選択し、前記所定の回転数以上では前記交流増幅回
   路の出力を選択して前記回転位置検出信号を出力するよ
   うに前記両増幅回路に接続されたスイッチ回路とを有す
   ることを特徴とするブラシレスモータの回転位置検出回
   路。