JPS5927220A - デジタル回転検出器 - Google Patents
デジタル回転検出器Info
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- JPS5927220A JPS5927220A JP57135728A JP13572882A JPS5927220A JP S5927220 A JPS5927220 A JP S5927220A JP 57135728 A JP57135728 A JP 57135728A JP 13572882 A JP13572882 A JP 13572882A JP S5927220 A JPS5927220 A JP S5927220A
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- JP
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- output
- generator
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- hall
- wave generator
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- Pending
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
- G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
- G01D5/14—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage
- G01D5/142—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage using Hall-effect devices
- G01D5/145—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage using Hall-effect devices influenced by the relative movement between the Hall device and magnetic fields
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
- Brushless Motors (AREA)
- Linear Or Angular Velocity Measurement And Their Indicating Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明は、磁動機等回転機器の回転位置を高精度で検出
し得るようζ：したデジタル回転検出器（二関する。
し得るようζ：したデジタル回転検出器（二関する。
電子整流形（ブラシレス）電動機は、永久憬石形シンク
ロナスモータ（二位置検出Ｄ（ＰＳ） と、半導体ス
イッチインバータを組み合わせて構成したものが一般的
である。
ロナスモータ（二位置検出Ｄ（ＰＳ） と、半導体ス
イッチインバータを組み合わせて構成したものが一般的
である。
第１図は、この無整流子電動機の原理を示すものであシ
、２極シンクロナスモータと３相半波式インバータから
構成している。また第２図は該インバータのタイムチャ
ート図を示すものである。
、２極シンクロナスモータと３相半波式インバータから
構成している。また第２図は該インバータのタイムチャ
ート図を示すものである。
第１図において、直流型ｉ１ｇＥのプラス側は半導体ス
イッチであるトランジスタＱ＋ 、Ｑ２ 、Ｑｓのコレ
クタ側（二それぞれ接続され、トランジスタＱ＋ ＋
Ｑ２１Ｑ３のエミッタ側は、それぞれ１２０°の位、…
差を設けて配置された電機子巻線Ｗ＋ 、 Ｗ２ 、
’Ｗ３の一端にそれぞれ接続され、且つこの電・我子巻
線Ｗ、 、 Ｗ２゜Ｗ、の他端は全て共通に直流電源Ｅ
のマイナス側（＝接続されている。また、トランジスタ
Ｑ１＋ Ｑ２ ＋Ｑ８のペース側は、図示の如く着磁し
た永久磁石回転子Ｒの位置を検出するため（二、それぞ
れ１２０°の位相差を有して配置された磁束検出器とし
てのホールＩＣＩ（ｔ 、Ｈ２、Ｈ３の出力端（二接続
されている。
イッチであるトランジスタＱ＋ 、Ｑ２ 、Ｑｓのコレ
クタ側（二それぞれ接続され、トランジスタＱ＋ ＋
Ｑ２１Ｑ３のエミッタ側は、それぞれ１２０°の位、…
差を設けて配置された電機子巻線Ｗ＋ 、 Ｗ２ 、
’Ｗ３の一端にそれぞれ接続され、且つこの電・我子巻
線Ｗ、 、 Ｗ２゜Ｗ、の他端は全て共通に直流電源Ｅ
のマイナス側（＝接続されている。また、トランジスタ
Ｑ１＋ Ｑ２ ＋Ｑ８のペース側は、図示の如く着磁し
た永久磁石回転子Ｒの位置を検出するため（二、それぞ
れ１２０°の位相差を有して配置された磁束検出器とし
てのホールＩＣＩ（ｔ 、Ｈ２、Ｈ３の出力端（二接続
されている。
これらのホールＩＣＨ＋ 、［２、Ｈｓの出力波形は、
それぞれ第２図の８１１８２１８８のようになる。
それぞれ第２図の８１１８２１８８のようになる。
かかる構成において、回転子Ｒが第１図の位置にあると
き第２図の如くホールＩＣＬの出力信号Ｓ１はトランジ
スタＱ１をオンし、ホールＩＣＨｓの出力信号Ｓ３はト
ランジスタＱ３をオフ（ニする。したがって、電機子巻
線Ｗ１に電流が流れ、これによって電機子起磁力が＄１
の■−■の如く発生する。そして、この起磁力■−（り
と回転子Ｒの界磁起磁力Ｎ−３の相互作用によυ、回転
子Ｒは図示矢印の方向に回転する。このようにして、電
気角で２７／３ラジアン回転したときに、第２図の如く
ホールｌＣＨ２の出力信号Ｓ２はトランジスタＱ２をオ
ンし、ホールＩＣｌ−ｌｌの出力信号Ｓ１はトランジス
タＱ＋をオフにする。この結果、今度は電機子巻線Ｗ２
に電流が流れ、これ（−よって゛電機子起磁力が電機子
巻線晃；二発生し、回転子Ｒはさらに図示矢印方向に回
転する。そして、当初の位置から電気角で４π／３ラジ
アン回転した位置では第２図の如くホールＩＣＨｓの出
力信号Ｓ８はトランジスタＱ３をオンし、ホールｌＣＨ
２の出力信号Ｓ２はトランジスタＱ２をオフにする。し
たがって、゛電機子巻線Ｗ８０屯流が流れて電機子起磁
力が電機子巻線ＷＳ ＋二発生し、回転子Ｒは図示矢印
の方向へ回転を続は第１図（−示す位置に１回転して戻
ること（＝なる。以下同様（二して回転子Ｒは回転を継
続する。
き第２図の如くホールＩＣＬの出力信号Ｓ１はトランジ
スタＱ１をオンし、ホールＩＣＨｓの出力信号Ｓ３はト
ランジスタＱ３をオフ（ニする。したがって、電機子巻
線Ｗ１に電流が流れ、これによって電機子起磁力が＄１
の■−■の如く発生する。そして、この起磁力■−（り
と回転子Ｒの界磁起磁力Ｎ−３の相互作用によυ、回転
子Ｒは図示矢印の方向に回転する。このようにして、電
気角で２７／３ラジアン回転したときに、第２図の如く
ホールｌＣＨ２の出力信号Ｓ２はトランジスタＱ２をオ
ンし、ホールＩＣｌ−ｌｌの出力信号Ｓ１はトランジス
タＱ＋をオフにする。この結果、今度は電機子巻線Ｗ２
に電流が流れ、これ（−よって゛電機子起磁力が電機子
巻線晃；二発生し、回転子Ｒはさらに図示矢印方向に回
転する。そして、当初の位置から電気角で４π／３ラジ
アン回転した位置では第２図の如くホールＩＣＨｓの出
力信号Ｓ８はトランジスタＱ３をオンし、ホールｌＣＨ
２の出力信号Ｓ２はトランジスタＱ２をオフにする。し
たがって、゛電機子巻線Ｗ８０屯流が流れて電機子起磁
力が電機子巻線ＷＳ ＋二発生し、回転子Ｒは図示矢印
の方向へ回転を続は第１図（−示す位置に１回転して戻
ること（＝なる。以下同様（二して回転子Ｒは回転を継
続する。
ところで、このような無整流子電動機（二おいて、位置
決め制御あるいは速波制御を精度よく行なうため（二は
、一般Ｃ二′屯動慎の回転子Ｒの位置を常時検出するこ
とが必要である。そして、この回転子Ｒの回転位置を検
出するものとしては、７オトセンサや磁気センサを用い
た回転検出器が使用されている。第３図は、フオトセン
サを使用した回転検出器の構成を示すものである。つま
り、電動機１０反直結側シャフト２（＝固着され、円周
上に刻まれたスリット３を有する回転円板４が電動機１
の回転によシ回転すると、回転円板４をはさんで設けら
れた発光素子５と受光素子６を支持体７で支持した７オ
トセンサは、スリット３を通過してくる発光素子５から
の光を受光素子６が受けて回転パルスを出力するもので
ある。一方、磁気センナを使用した回転検出器も略同様
の構成であシ、いずれも回転円板４（二側まれたスリン
）３Ｅ対向してセンサが設けられている。そのため、１
回転当シの分解能を高くするため仏は、センサ感度を上
げてスリットの幅を狭くしたシ、あるいは回転円板４の
外径を大きくする必要がある。
決め制御あるいは速波制御を精度よく行なうため（二は
、一般Ｃ二′屯動慎の回転子Ｒの位置を常時検出するこ
とが必要である。そして、この回転子Ｒの回転位置を検
出するものとしては、７オトセンサや磁気センサを用い
た回転検出器が使用されている。第３図は、フオトセン
サを使用した回転検出器の構成を示すものである。つま
り、電動機１０反直結側シャフト２（＝固着され、円周
上に刻まれたスリット３を有する回転円板４が電動機１
の回転によシ回転すると、回転円板４をはさんで設けら
れた発光素子５と受光素子６を支持体７で支持した７オ
トセンサは、スリット３を通過してくる発光素子５から
の光を受光素子６が受けて回転パルスを出力するもので
ある。一方、磁気センナを使用した回転検出器も略同様
の構成であシ、いずれも回転円板４（二側まれたスリン
）３Ｅ対向してセンサが設けられている。そのため、１
回転当シの分解能を高くするため仏は、センサ感度を上
げてスリットの幅を狭くしたシ、あるいは回転円板４の
外径を大きくする必要がある。
この結果、富分解能で小形形状の回転検出器は必然的に
高価であシ、また高分解能で安価な回転検出器は形状の
大きなものとなっておシ、小形の電動機に大きな回転検
出器が取付けられた）、電動機よシも回転検出器の方が
ａ ’！Ｉｌｊなものとなったりしておシ、芙用土大き
な制約となっている。すなわち、小形な装置に内蔵する
など寸法的（二制約がある場合（二は高価な回転検出器
の使用が必要でちシ、寸法的１価格的（−制約がある場
合には電動機の制御性能つまり位置検出性能を犠性にし
なければならないというような問題がある。
高価であシ、また高分解能で安価な回転検出器は形状の
大きなものとなっておシ、小形の電動機に大きな回転検
出器が取付けられた）、電動機よシも回転検出器の方が
ａ ’！Ｉｌｊなものとなったりしておシ、芙用土大き
な制約となっている。すなわち、小形な装置に内蔵する
など寸法的（二制約がある場合（二は高価な回転検出器
の使用が必要でちシ、寸法的１価格的（−制約がある場
合には電動機の制御性能つまり位置検出性能を犠性にし
なければならないというような問題がある。
本発明は上記のような従来技術の有する問題点を解決す
るため（１成されたもので、その目的は電動様等の回転
機器の同転位置な高精度にて検出することができる小形
で軽量しかも安価なデジタル回転検出器を提供すること
（＝ある。
るため（１成されたもので、その目的は電動様等の回転
機器の同転位置な高精度にて検出することができる小形
で軽量しかも安価なデジタル回転検出器を提供すること
（＝ある。
上記目的を達成するため（二本発明のデジタル回転検出
器は互い（二Ｖ２位相差で２岡づつ取付けた２組のホー
ル効果素子と、それぞれのホール効果素子の電流端子に
π／２位相差の正弦波電流を流すｓｉｎ波発生器及びｅ
Ｏｉ９波発生器と、それぞれのホール効果素子の出力値
を入力して加算する加算器及び減算する減算器と、基準
周波数のパルスを出力する基準発振器と、この基準パル
ス（二基づく一定周波数の正弦波信号を出力するｓｉｎ
ｗｔ発生器およびｃｏｓ ｗｔ発生器と、加算器及び
減算器の出力値とｓｉｎ ｗｔ発生器及びｃｏｓ ｗｔ
’＜生器からの信号とを入力してそれぞれ乗算する２
圃の乗算器と、これらの乗算器の出力を入力して減算す
ると共（−この減算値がゼロになるように制御する制御
回路と、この制御回路の出力値（＝応じた周波数のノ（
ルスな出力する゛電圧制御発振器と、この出力パルスを
計数して上記ｓｉｎ波％生器とｃｏｓ波発生器とへ出力
するカウンタと、前記基準発振器からの信号（＝よって
前記カウンタの出力値を一定周期毎にラッテするラッチ
回路とから構成されている。
器は互い（二Ｖ２位相差で２岡づつ取付けた２組のホー
ル効果素子と、それぞれのホール効果素子の電流端子に
π／２位相差の正弦波電流を流すｓｉｎ波発生器及びｅ
Ｏｉ９波発生器と、それぞれのホール効果素子の出力値
を入力して加算する加算器及び減算する減算器と、基準
周波数のパルスを出力する基準発振器と、この基準パル
ス（二基づく一定周波数の正弦波信号を出力するｓｉｎ
ｗｔ発生器およびｃｏｓ ｗｔ発生器と、加算器及び
減算器の出力値とｓｉｎ ｗｔ発生器及びｃｏｓ ｗｔ
’＜生器からの信号とを入力してそれぞれ乗算する２
圃の乗算器と、これらの乗算器の出力を入力して減算す
ると共（−この減算値がゼロになるように制御する制御
回路と、この制御回路の出力値（＝応じた周波数のノ（
ルスな出力する゛電圧制御発振器と、この出力パルスを
計数して上記ｓｉｎ波％生器とｃｏｓ波発生器とへ出力
するカウンタと、前記基準発振器からの信号（＝よって
前記カウンタの出力値を一定周期毎にラッテするラッチ
回路とから構成されている。
以下図面を参照して本発明の一実施例について説明する
。
。
第４図は、本発明（＝よるデジタル回転検出器の構成例
をブロック図（＝示したものである。図（＝おいてＲは
図示の如く着磁した永久磁石回転子、１０ａ 、 ｌＯ
ｂとｌｌａ 、 ｌｌｂは互いにπ／２の位相差で回転
子Ｒ（二対向して第５図の如く保持金具８を用いて配置
され電流端子１０ａｉ 、 １ｏｂｉ 、 １ｌａｉ
、 １ｌｂｉと電圧端子１０ａｖ ＋ １０ｂｙ 、
１ｌａｖ 、 １ｌｂｖを有するホール素子、１２はホ
ール素子１０ａ 、 Ｌｌａの電圧端子１０ａｖ 、
１ｌａｖからの′鴫圧値を入力してこれらの値を加算す
るオペアンプ等で構成した加算器、１３はホール素子１
０ｂの電圧端子１０ｂｖからの出力値よｐホール素子１
１ｂの電圧端子１１ｂｖからの出力値を減算する減算器
、９は基準周波数のパルスを出力する基′＄発振器、１
４ａは基準発振器９からの出力パルス（二基づき一定周
波数の正弦波信号でちるｃｏｓ ｗｔ倍信号出力するｃ
ｏｏ ｗｔ発生器、１４ｂは基準発振器９からの出カッ
（ルスに基づき一定周波数の正弦波信号であるｓｉｎ
ｗｔ倍信号出力するｓｉｎ ｗｔ 発生器、１６ａは加
算器１２からの加算値とｃｏｓ ｗｔ発生器１４ａから
のｃｏｓ ｗｔ個号を乗算する乗算器、１６ｂは減算器
１３からの減昇埴とｓｉｎ ｗｔ発生器１４ｂからのｓ
ｉｎ ｗｔ倍信号乗算する乗算器、１７は乗褥器１６ａ
、 １６ｂからの出力値を入力して、この差の値なゼ
ロになるように比例秋分して制御するオペアンプ等で構
成した制御回路、１８は制御回路１７の出力値（１応じ
た周波数のパルスを一定周波数に重畳して出力する電圧
制御発振器、１９は竜′屯圧制御発振器１８の出力パル
ス数（ｗｔ−θ′）を計数するカウンタ、１５はカウン
タ１９の出力値を基準発生器９からの一定周期毎のパル
スでラッチし２０＆ て出力端０へ出力するラッチ回路、↓特はｓｉｎ波形を
記憶させたリード・オンリー・メモリ （以下ＲＯＭと
記１″）で構成し、前記カウンタ１９の出力値レアドレ
ス信号として記憶データを出力する５ｉｒｉ波発生器、
２０ｂはｃｏｓ波形を記憶させたＲＯＭで構成し、カウ
ンタ１９の出力値をアドレス信号として記憶データを出
力するＱＯＢ波発生器、２１ａ 、 ２１ｂはｇｉｎ波
発生器２０ａ及びｃｏａ波発生器加すからのデジタル値
をアナログ値に変換してホール素子１０ａ 、 １０ｂ
。
をブロック図（＝示したものである。図（＝おいてＲは
図示の如く着磁した永久磁石回転子、１０ａ 、 ｌＯ
ｂとｌｌａ 、 ｌｌｂは互いにπ／２の位相差で回転
子Ｒ（二対向して第５図の如く保持金具８を用いて配置
され電流端子１０ａｉ 、 １ｏｂｉ 、 １ｌａｉ
、 １ｌｂｉと電圧端子１０ａｖ ＋ １０ｂｙ 、
１ｌａｖ 、 １ｌｂｖを有するホール素子、１２はホ
ール素子１０ａ 、 Ｌｌａの電圧端子１０ａｖ 、
１ｌａｖからの′鴫圧値を入力してこれらの値を加算す
るオペアンプ等で構成した加算器、１３はホール素子１
０ｂの電圧端子１０ｂｖからの出力値よｐホール素子１
１ｂの電圧端子１１ｂｖからの出力値を減算する減算器
、９は基準周波数のパルスを出力する基′＄発振器、１
４ａは基準発振器９からの出力パルス（二基づき一定周
波数の正弦波信号でちるｃｏｓ ｗｔ倍信号出力するｃ
ｏｏ ｗｔ発生器、１４ｂは基準発振器９からの出カッ
（ルスに基づき一定周波数の正弦波信号であるｓｉｎ
ｗｔ倍信号出力するｓｉｎ ｗｔ 発生器、１６ａは加
算器１２からの加算値とｃｏｓ ｗｔ発生器１４ａから
のｃｏｓ ｗｔ個号を乗算する乗算器、１６ｂは減算器
１３からの減昇埴とｓｉｎ ｗｔ発生器１４ｂからのｓ
ｉｎ ｗｔ倍信号乗算する乗算器、１７は乗褥器１６ａ
、 １６ｂからの出力値を入力して、この差の値なゼ
ロになるように比例秋分して制御するオペアンプ等で構
成した制御回路、１８は制御回路１７の出力値（１応じ
た周波数のパルスを一定周波数に重畳して出力する電圧
制御発振器、１９は竜′屯圧制御発振器１８の出力パル
ス数（ｗｔ−θ′）を計数するカウンタ、１５はカウン
タ１９の出力値を基準発生器９からの一定周期毎のパル
スでラッチし２０＆ て出力端０へ出力するラッチ回路、↓特はｓｉｎ波形を
記憶させたリード・オンリー・メモリ （以下ＲＯＭと
記１″）で構成し、前記カウンタ１９の出力値レアドレ
ス信号として記憶データを出力する５ｉｒｉ波発生器、
２０ｂはｃｏｓ波形を記憶させたＲＯＭで構成し、カウ
ンタ１９の出力値をアドレス信号として記憶データを出
力するＱＯＢ波発生器、２１ａ 、 ２１ｂはｇｉｎ波
発生器２０ａ及びｃｏａ波発生器加すからのデジタル値
をアナログ値に変換してホール素子１０ａ 、 １０ｂ
。
１１ａ 、 ｌｌｂの電流端子１０ａｉ 、 １０ｂｉ
、 １ｌａｉ 、 １ｌｂｉへ出力するＤ／Ａ変換器
である。
、 １ｌａｉ 、 １ｌｂｉへ出力するＤ／Ａ変換器
である。
次に、以上の如く構成したデジタル回転検出器の動作に
ついて述べる。
ついて述べる。
いま、回転子Ｒが回転角度θだけ回転すると。
ホール素子１０ａ 、 １０ｂ 、 ＩＬａ 、 ｌｌ
ｂにかかる磁束密度Ｂｌａ ＊ Ｂｌｂ ＊ Ｂａａ
＊ Ｂ２ｂは次式で表わされる。
ｂにかかる磁束密度Ｂｌａ ＊ Ｂｌｂ ＊ Ｂａａ
＊ Ｂ２ｂは次式で表わされる。
Ｂｌａ ＝ Ｂ ｃｏｓθ −ｔｌ）Ｂ２ｓ ＝
Ｂ ｓｉｎθ −（２）Ｂｓｂ ＝ Ｂ ｃｏｓθ
−（３）Ｂ２ｂ ＝ Ｂ ｓｉｎθ −（４
）ここでＢは定数である。
Ｂ ｓｉｎθ −（２）Ｂｓｂ ＝ Ｂ ｃｏｓθ
−（３）Ｂ２ｂ ＝ Ｂ ｓｉｎθ −（４
）ここでＢは定数である。
これらのホール素子１０ａ 、 １０ｂ 、 ｌｌａ
、 ｌｌｂの電流端子１０ａｉ 、 １０ｂｉ 、 １
ｌａｉ 、 １ｌｂｉ （＝それぞれ電流ｉ、、ｉ２を
印加すると、ホール素子は乗算機能を持っているので、
電圧端子１０ａｖ 、 １０ｂｖ 、 １ｌａｖ 、
１ｌｂｖにはそれぞれ磁束密度と電流値の積（二比例し
た電圧が発生する。例えば、ｓｉｎ波発生器２０ａから
の出力１１＝＝ Ａ ｓｔｎ （ｗｔ−θ勺、ｃｏｓｍ
’Ａ生ｎａ２０ｂからの出力ｉｚ ＝ Ａ ｃｏｓ （
ｗｔ−θ′）する正弦波’Ｋ ｍ （Ａ ハ定ａ）ノウ
チ、ホール素子１０ａ 、 ｆｌｂには１１をホール素
子１０ｂ ｅ ｌｌａ には１２をそれぞれ通磁すると
、電圧端子１０ａｖ 、 １Ｏｂｖ 、 １ｌ
ａｖ 、 １ｌｂｖ ｌユはｖｌａ ” Ｂｔｍ
Ｘ ｉ 、 ：ｌ： Ａ −＋３ Ｃｏｓθ・ｓｉｎ（
ｗｉ−θ’） −＋５）ｖｚａ ＝ Ｂ２ｍＸ１２＝
Ａ′Ｂｓ１ｎ□ ・ｃｏｏ（ｗｔ−θ’） −（（
５１Ｖｘｂ ＝ Ｂｔｂ Ｘ ｉ２ ＝ ｉ Ｂｅｏｓ
θ・ｃｏｓ（ｗｔ−θ′）−（力Ｖｚｂ ＝ Ｂｚｂ
Ｘ ｉｌ＝ Ａ−Ｂ ｓｉｎθ・ｓｉｎ（ｗｔ−（／’
） −１８）なる出力電圧が発生する。
、 ｌｌｂの電流端子１０ａｉ 、 １０ｂｉ 、 １
ｌａｉ 、 １ｌｂｉ （＝それぞれ電流ｉ、、ｉ２を
印加すると、ホール素子は乗算機能を持っているので、
電圧端子１０ａｖ 、 １０ｂｖ 、 １ｌａｖ 、
１ｌｂｖにはそれぞれ磁束密度と電流値の積（二比例し
た電圧が発生する。例えば、ｓｉｎ波発生器２０ａから
の出力１１＝＝ Ａ ｓｔｎ （ｗｔ−θ勺、ｃｏｓｍ
’Ａ生ｎａ２０ｂからの出力ｉｚ ＝ Ａ ｃｏｓ （
ｗｔ−θ′）する正弦波’Ｋ ｍ （Ａ ハ定ａ）ノウ
チ、ホール素子１０ａ 、 ｆｌｂには１１をホール素
子１０ｂ ｅ ｌｌａ には１２をそれぞれ通磁すると
、電圧端子１０ａｖ 、 １Ｏｂｖ 、 １ｌ
ａｖ 、 １ｌｂｖ ｌユはｖｌａ ” Ｂｔｍ
Ｘ ｉ 、 ：ｌ： Ａ −＋３ Ｃｏｓθ・ｓｉｎ（
ｗｉ−θ’） −＋５）ｖｚａ ＝ Ｂ２ｍＸ１２＝
Ａ′Ｂｓ１ｎ□ ・ｃｏｏ（ｗｔ−θ’） −（（
５１Ｖｘｂ ＝ Ｂｔｂ Ｘ ｉ２ ＝ ｉ Ｂｅｏｓ
θ・ｃｏｓ（ｗｔ−θ′）−（力Ｖｚｂ ＝ Ｂｚｂ
Ｘ ｉｌ＝ Ａ−Ｂ ｓｉｎθ・ｓｉｎ（ｗｔ−（／’
） −１８）なる出力電圧が発生する。
この出力゛電圧ＶＩａ＋Ｖ２ｍは加算器１２（二おいて
加算され、また出力電圧ｖｔｂ Ｉ ｖｔｂは減算器１
において減算され、それぞれ次に示す如くなる。
加算され、また出力電圧ｖｔｂ Ｉ ｖｔｂは減算器１
において減算され、それぞれ次に示す如くなる。
Ｖａ ”” Ｙｔａ＋ Ｖ２ｉ ＝ Ａ−Ｂ ｓｉｎ
（（ｗｔ−１７’）十〇）＝（甲Ｖｂ＝Ｖ１ｔ＋ ｖ２
ｂ＝Ａ−Ｂｃｏｓ（（ｗｔ−θ′）＋１−ＵＣＯ加算器
１２の出力′也圧有は乗算器１６ａ においてｃｏｓ
ｗｔ発生器１４ａからの一定周波数の正弦波信号ｃｏｓ
ｗｔと、また減算器１３の出力′電圧Ｗｂは乗算器１
６ｂにおいてｓｉｎ ｗｔ発生器１４ｂからの一定周波
数の正弦波信号ｓｉｎ ｗｔと、それぞれ乗算されて次
式となる。
（（ｗｔ−１７’）十〇）＝（甲Ｖｂ＝Ｖ１ｔ＋ ｖ２
ｂ＝Ａ−Ｂｃｏｓ（（ｗｔ−θ′）＋１−ＵＣＯ加算器
１２の出力′也圧有は乗算器１６ａ においてｃｏｓ
ｗｔ発生器１４ａからの一定周波数の正弦波信号ｃｏｓ
ｗｔと、また減算器１３の出力′電圧Ｗｂは乗算器１
６ｂにおいてｓｉｎ ｗｔ発生器１４ｂからの一定周波
数の正弦波信号ｓｉｎ ｗｔと、それぞれ乗算されて次
式となる。
ｖ：＝ Ａ−Ｂｓｉｎｌ（ｗｔ−０’）十〇） −ｃｏ
ｇ ｗｔ （１１）ｖ６’＝Ａ−Ｂｃｏｓ（（
ｗｔ−θ’）＋０）・ｓｉｎｗｔ −ｕａこれら
の出力電圧Ｖｉ’ ＋ ｖｂ／は制御回路１７において
差分を取シ、この値をヰ例積分して出力する。すなわち
、 ｖ ＝ ｖｂ −ｖ、’＝＝ Ａ−Ｂ ｓｉｎ （０’
−０）−Ｈの如く、差分は角匿差（θ′−〇）の正弦と
して求まる。制御回路１７の出力値は、あらかじめ設定
された一定周波数の基準発振器９の出力周波数の１００
０倍以上の周波数で発振する電圧制御発振器１８におい
て、その出力値に応じた周波数が重畳されたパルスとし
てカウンタ１９に出力される。
ｇ ｗｔ （１１）ｖ６’＝Ａ−Ｂｃｏｓ（（
ｗｔ−θ’）＋０）・ｓｉｎｗｔ −ｕａこれら
の出力電圧Ｖｉ’ ＋ ｖｂ／は制御回路１７において
差分を取シ、この値をヰ例積分して出力する。すなわち
、 ｖ ＝ ｖｂ −ｖ、’＝＝ Ａ−Ｂ ｓｉｎ （０’
−０）−Ｈの如く、差分は角匿差（θ′−〇）の正弦と
して求まる。制御回路１７の出力値は、あらかじめ設定
された一定周波数の基準発振器９の出力周波数の１００
０倍以上の周波数で発振する電圧制御発振器１８におい
て、その出力値に応じた周波数が重畳されたパルスとし
てカウンタ１９に出力される。
この電圧制御発振器１８からの出力パルスは、カウンタ
１９においてカウントされ、この計数値（ｗｔ−θ′）
はＲＯＭで構成したｃｏｓ波発生器２０ｂとｓｉｎ波発
生器２０ａのアドレス信号となυ、該当するアドレスに
記憶されているデータｃｏｓ （ｗｔ−θ′）及びｓｉ
ｎ（ｗｔ−θ′）をそれぞれ出力させる。これらの出カ
イ直はＤ／Ａ変換器２１ｂ 、 ２１ａでアナログ値（
二変換されてそれぞれｃｏｓ波信号ｃｏｓ（ｗｔ−θ′
）とｓｉｎ波信号ｓｉｎ（ｗｔ＝θ′）とな９、ホール
素子Ｊｏｂ 、’ ｌｌａ 、 １０ａ 。
１９においてカウントされ、この計数値（ｗｔ−θ′）
はＲＯＭで構成したｃｏｓ波発生器２０ｂとｓｉｎ波発
生器２０ａのアドレス信号となυ、該当するアドレスに
記憶されているデータｃｏｓ （ｗｔ−θ′）及びｓｉ
ｎ（ｗｔ−θ′）をそれぞれ出力させる。これらの出カ
イ直はＤ／Ａ変換器２１ｂ 、 ２１ａでアナログ値（
二変換されてそれぞれｃｏｓ波信号ｃｏｓ（ｗｔ−θ′
）とｓｉｎ波信号ｓｉｎ（ｗｔ＝θ′）とな９、ホール
素子Ｊｏｂ 、’ ｌｌａ 、 １０ａ 。
１１ｂ （７） 電流端子１０ｂｉ 、 ｌ１ａｉ 、
１Ｏａｉ ＋ １ｌｂｉｉ二それぞれ出力される。こ
の結果、ホール素子の出力は（５）〜（８）式の値とな
る。このよう（二ｆｄ制御ループを構成することは一般
（ニフエーズ・ロック・ループと記す）制御といわれて
お９、回転角度産（θ′−〇）の値がゼロになるよう（
二制御される。このＰＬＬｔ’ｆｉｌＪ御は公知であシ
睨明を省く。一方、カウンタ１９の出力値は、ラッチ回
路１５（二おいて基準発振器９からの一足周期毎の〕（
ルスずなわちｓｉｎ ｗｔ ＝０のタイミングでラッチ
されて回転位置信号θ′として出力端子０へ出力される
。
１Ｏａｉ ＋ １ｌｂｉｉ二それぞれ出力される。こ
の結果、ホール素子の出力は（５）〜（８）式の値とな
る。このよう（二ｆｄ制御ループを構成することは一般
（ニフエーズ・ロック・ループと記す）制御といわれて
お９、回転角度産（θ′−〇）の値がゼロになるよう（
二制御される。このＰＬＬｔ’ｆｉｌＪ御は公知であシ
睨明を省く。一方、カウンタ１９の出力値は、ラッチ回
路１５（二おいて基準発振器９からの一足周期毎の〕（
ルスずなわちｓｉｎ ｗｔ ＝０のタイミングでラッチ
されて回転位置信号θ′として出力端子０へ出力される
。
今、基準発振器９の発振周波数をＩ ＫＨｚとし、電圧
制御発振器１８の発振周波数をＩ Ｍｌ−ｆｚとすれば
カウンタ１９は１０ビツトとなシ、ラッチ回路１５は１
ｍ ｓｅａ毎にラッチされて’／ｉ０２４回転の分解能
を有するデジタル回転検出器を得ることができる。
制御発振器１８の発振周波数をＩ Ｍｌ−ｆｚとすれば
カウンタ１９は１０ビツトとなシ、ラッチ回路１５は１
ｍ ｓｅａ毎にラッチされて’／ｉ０２４回転の分解能
を有するデジタル回転検出器を得ることができる。
なお、上記実施例（−おいては、ホール効果素子として
ホール素子を使用したが、ホール効果を有する素子であ
ればよく、半導体の磁気抵抗効果素子を使用してもよい
。
ホール素子を使用したが、ホール効果を有する素子であ
ればよく、半導体の磁気抵抗効果素子を使用してもよい
。
祉だ、ｓｉｎ波発生器２０ａ 、 ｃｏｓ波発生器２０
ｂはｒωＭを団用せずアナログ回路で構成してもよく、
この場合（−はＤ／Ａ変換器２１ａ 、 ２１ｂを省略
できる。
ｂはｒωＭを団用せずアナログ回路で構成してもよく、
この場合（−はＤ／Ａ変換器２１ａ 、 ２１ｂを省略
できる。
更）二、上記実施例においては、第５図の如くホール素
子１０ａ 、 １０ｂ 、 ｌｌａ 、 ｌｌｂを保持
金具８を用いて軒位相差に配置したが、無整流子電動機
等の永久磁石回転子を有１−る電動機の回転位置を検出
器 する場合には、電餐子巻線の磁束の影響の少ない電機子
鉄心（二装置し、回転子Ｒの磁束を検出するようにして
も良い。すなわちホール素子は比較的小形６二製作が可
能であシ、はとんど電＃Ｊ機の外′）杉を変更１−るこ
となく、デジモル回転検出記渉のためのホール素子の取
付けが可能となるものである。
子１０ａ 、 １０ｂ 、 ｌｌａ 、 ｌｌｂを保持
金具８を用いて軒位相差に配置したが、無整流子電動機
等の永久磁石回転子を有１−る電動機の回転位置を検出
器 する場合には、電餐子巻線の磁束の影響の少ない電機子
鉄心（二装置し、回転子Ｒの磁束を検出するようにして
も良い。すなわちホール素子は比較的小形６二製作が可
能であシ、はとんど電＃Ｊ機の外′）杉を変更１−るこ
となく、デジモル回転検出記渉のためのホール素子の取
付けが可能となるものである。
また、ホール素子の出力特性における＠度依存性が問題
となる場合には、電動機（二温度検出器を設け、この出
刃信号（二基づき制御回路１２内（二おいて１チツプマ
イコン等で構成した温度イ１正回路（図示せず）を使用
して、四式のＡ−Ｂ ｓｉｎ （θ′−０）の値を補正
するよう（ニすれば良く、温度変化に対しても十分に対
重６することができるものである。
となる場合には、電動機（二温度検出器を設け、この出
刃信号（二基づき制御回路１２内（二おいて１チツプマ
イコン等で構成した温度イ１正回路（図示せず）を使用
して、四式のＡ−Ｂ ｓｉｎ （θ′−０）の値を補正
するよう（ニすれば良く、温度変化に対しても十分に対
重６することができるものである。
更（二、回転子Ｒの１回転当りの分割数を決定するカウ
ンタ１９は、１０ビツトのカウンタとして説明したが、
こｔ’Ｌ、に限定されるものではなく、デジタル回転検
出器として要求される分Ｓ能に退会するビット数のカウ
ンタな選屋すれはよい。但し、このとき眠圧制御発振器
１８の出力周波数及びｃｏｓ波発生器１４ａ 、 ｓｉ
ｎ波発生器１４ｂを構成するＲＯＭのメモリ６量は、こ
のカウンタ１９のビット数（二適合するものを選定する
必要がある−６ なお、無整流子電動機の３相半波インバータを構成する
トランジスタＱ＋ 、Ｏ２，Ｑ−（第１図参係）のベー
ス信号を、カウンタ１９の計数値（二応じで形成するよ
うにすれば、従来のホールＩＣ）ｉｆ 、 ｌ−１２。
ンタ１９は、１０ビツトのカウンタとして説明したが、
こｔ’Ｌ、に限定されるものではなく、デジタル回転検
出器として要求される分Ｓ能に退会するビット数のカウ
ンタな選屋すれはよい。但し、このとき眠圧制御発振器
１８の出力周波数及びｃｏｓ波発生器１４ａ 、 ｓｉ
ｎ波発生器１４ｂを構成するＲＯＭのメモリ６量は、こ
のカウンタ１９のビット数（二適合するものを選定する
必要がある−６ なお、無整流子電動機の３相半波インバータを構成する
トランジスタＱ＋ 、Ｏ２，Ｑ−（第１図参係）のベー
ス信号を、カウンタ１９の計数値（二応じで形成するよ
うにすれば、従来のホールＩＣ）ｉｆ 、 ｌ−１２。
Ｌ （第１図参照）を省略することができると共（二
、高精度なデジタル回転検出器の信号でベース信号のタ
イミングが決まシミ動機の制御精度が同上する利点も有
するものである。
、高精度なデジタル回転検出器の信号でベース信号のタ
イミングが決まシミ動機の制御精度が同上する利点も有
するものである。
また、無整流子電動機は２極シンクロナスモータと３相
手波インバータの構成（二限定されるものでなく、また
半導体スイッチはトランジスタ（二限定されるものでは
ない。例えば、弗６図（二示す他の実施例の如く、４極
シンクロナスモータと３相全波インバータとゲートター
ンオフザイリスタ（ＧＩ−Ｇａ ）の構成と、π／３位
相差の３組のホール素子をそれぞれ２個並べて配置して
２２の幼若スイッチで順次切替えるような構成のものと
しても良い。
手波インバータの構成（二限定されるものでなく、また
半導体スイッチはトランジスタ（二限定されるものでは
ない。例えば、弗６図（二示す他の実施例の如く、４極
シンクロナスモータと３相全波インバータとゲートター
ンオフザイリスタ（ＧＩ−Ｇａ ）の構成と、π／３位
相差の３組のホール素子をそれぞれ２個並べて配置して
２２の幼若スイッチで順次切替えるような構成のものと
しても良い。
なお、乙は本発明のデジタル回転検出器の回路、鴎は、
入力した速度指令に一致するよう（二屯動機の速度を制
御する制御回路である。
入力した速度指令に一致するよう（二屯動機の速度を制
御する制御回路である。
このよう（二本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々（二
変形しで構成することが可能であることはｇうまでもな
い。
変形しで構成することが可能であることはｇうまでもな
い。
以上説明したように不発明（二よれば、永久磁石回転子
の磁束を検出するホール効果素子４個を、２個ずつ互い
にπ／２ ＋ｗＪ隔の侃相差で永久磁石回転子に対向し
て設置することのみで、その回転位置なデジタｆｉＶ量
として高Ｓ度（二検出することができ。
の磁束を検出するホール効果素子４個を、２個ずつ互い
にπ／２ ＋ｗＪ隔の侃相差で永久磁石回転子に対向し
て設置することのみで、その回転位置なデジタｆｉＶ量
として高Ｓ度（二検出することができ。
小形、軽量なデジタル回転慎出器が提供できる。
もってその結果、無整流子亀！１ｉＩＪ機の砥磯子も二
本発明のホール効果素子を取り付けるならば、４１機の
外形寸法をほとんど変更することなく篩精度な口供検出
が可能となるばか９でなく、半導体スイッチのための回
転子位置検出用のホールＩＩＣ等を不用とすると共に、
速度制御や位置決め制御の尚精度化が可能となり、更（
二電ｗＪ機の取付はスペースに１ｕｌＪ約のある場合に
は、回転検出器用のスペースｌ必要としない本発明の効
果は極めて絶大なものとなる。
本発明のホール効果素子を取り付けるならば、４１機の
外形寸法をほとんど変更することなく篩精度な口供検出
が可能となるばか９でなく、半導体スイッチのための回
転子位置検出用のホールＩＩＣ等を不用とすると共に、
速度制御や位置決め制御の尚精度化が可能となり、更（
二電ｗＪ機の取付はスペースに１ｕｌＪ約のある場合に
は、回転検出器用のスペースｌ必要としない本発明の効
果は極めて絶大なものとなる。
第１図は無整流子電動機を示す原理図、第１２因は第１
図のインバータのタイムチャート、第３図はフォトセン
サを使用した回転検出器の構成図、第４図は本発明の一
実ｂｌ！１ｆ１１を示すブロック図、第５図は第４図の
ホール素子の取付は説明図、第６図は本発明の他の実施
例の無整流子電動機の回路構成図である。 ９・・・基準発振器、 １０ａ、 １０ｂ、 ｌｌａ、
１ｌｂ−ホール素子、 １２・・・加算器、 １３・
・・減算器、 １４ａ・・・ｃｏｓｗｔ発生器、 １４
ｂ−ｓｉｎｗｔ発生器、 １５−７ツチ回路、 １６
ａ、 １６ｂ・・・乗算器、 １７・・・制御回路、
１８・・・竜圧制御発振器、 １９・・・カウンタ、
２ｔ）ａ・・・ｓｉｎ波発生器、 ２０ｂ ・ＣＯ８
波発生器、 ２１ａ、２１ｂ・・・Ｄ／Ａ変供器。 （７３１７） 代理人 弁理士 則 近 憲 佑（ほ
か１名）第１図 第２図 ０３ Ｌヨμ二一一一一」０Ｎ−１−一第３図
図のインバータのタイムチャート、第３図はフォトセン
サを使用した回転検出器の構成図、第４図は本発明の一
実ｂｌ！１ｆ１１を示すブロック図、第５図は第４図の
ホール素子の取付は説明図、第６図は本発明の他の実施
例の無整流子電動機の回路構成図である。 ９・・・基準発振器、 １０ａ、 １０ｂ、 ｌｌａ、
１ｌｂ−ホール素子、 １２・・・加算器、 １３・
・・減算器、 １４ａ・・・ｃｏｓｗｔ発生器、 １４
ｂ−ｓｉｎｗｔ発生器、 １５−７ツチ回路、 １６
ａ、 １６ｂ・・・乗算器、 １７・・・制御回路、
１８・・・竜圧制御発振器、 １９・・・カウンタ、
２ｔ）ａ・・・ｓｉｎ波発生器、 ２０ｂ ・ＣＯ８
波発生器、 ２１ａ、２１ｂ・・・Ｄ／Ａ変供器。 （７３１７） 代理人 弁理士 則 近 憲 佑（ほ
か１名）第１図 第２図 ０３ Ｌヨμ二一一一一」０Ｎ−１−一第３図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 永久磁石回転子によって生成される回転磁束（二た
いして、π／２の位相差で配置された１対のホール効果
素子の２組と、それぞれの前記ホール効果素子の電流端
子にπ４位相差の正弦波電流を流すｓｉｎ波発生器およ
びｃｏｓ波発生器と、それぞれの前記ホール素子の′覗
圧出力値を人力して加算する加算器および減算する減′
Ｊ４．器と基準周波数を発生する基準発振器と、この基
準局Ｖ数（２応じた基準正弦波波形を出力する００８伯
号発生１Ｎおよびｓｉｎ信号元生器と、前記加算器出力
と前記ｃｏｇ （Ｈ号発生器出力とを采算する乗算器と
、前記減算器出力と前記ｓｉｎ ４Ｍ号発生器出力とを
乗算する乗算器と、前記２個の乗算器出力を入力して減
勢、すると共（二この減算値をゼロとがるよう（二制御
する制御内路と、この制御回路出力値を入力しこの値（
２応じた周波数のパルスを出力する電圧制御発（辰器と
、との出力パルスを計数して前記ＣＯＳ波元生器および
前記ｓｉｎ波発生器へ出力するカウンタと、前記基準発
振器からの一定周期の信号で前記カウンタの出力値をラ
ッチして回転位置信号出力端へ出力するラッチ回路とを
具備したことを特徴とするデジタル回転偵出器。 ２ 無整流子′ｌ４ａＩ２１機の奄１嫡子（二上記２組
のホール効果素子を設置し、永久磁石回転子の位置に対
応した（ｌａ号を出力するよう（ニした特許請求１囲第
１項記載のデジタル回転検出器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57135728A JPS5927220A (ja) | 1982-08-05 | 1982-08-05 | デジタル回転検出器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57135728A JPS5927220A (ja) | 1982-08-05 | 1982-08-05 | デジタル回転検出器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5927220A true JPS5927220A (ja) | 1984-02-13 |
Family
ID=15158485
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57135728A Pending JPS5927220A (ja) | 1982-08-05 | 1982-08-05 | デジタル回転検出器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5927220A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPWO2015194055A1 (ja) * | 2014-06-18 | 2017-06-15 | サンスター技研株式会社 | 電動アシスト移動体に使用するためのセンサ、電動アシストユニット、電動アシスト移動体、および、トルク検出方法 |
| CN108474669A (zh) * | 2015-11-02 | 2018-08-31 | 霍尼韦尔国际公司 | 用于amr360度传感器的差分霍尔磁体极性检测 |
-
1982
- 1982-08-05 JP JP57135728A patent/JPS5927220A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPWO2015194055A1 (ja) * | 2014-06-18 | 2017-06-15 | サンスター技研株式会社 | 電動アシスト移動体に使用するためのセンサ、電動アシストユニット、電動アシスト移動体、および、トルク検出方法 |
| CN108474669A (zh) * | 2015-11-02 | 2018-08-31 | 霍尼韦尔国际公司 | 用于amr360度传感器的差分霍尔磁体极性检测 |
| CN108474669B (zh) * | 2015-11-02 | 2021-05-11 | 霍尼韦尔国际公司 | 用于amr360度传感器的差分霍尔磁体极性检测 |
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