JPS63173917A - 電力および温度と独立のロータ用磁気位置センサ - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の分野 この発明は、ロータの位置を検知するための装置に向け
られるものであり、より詳細には、電力および温度と独
立の、ロータに対する磁気位置上ンサに向けられるもの
である。

発明の背景 一般的には、改良された効率、力率および減少した電流
という見地から、ブラシレスＤＣモータにおける電気的
な遂行能力を最適化させるために、ロータの角度的位置
を決定できるのは重要なことである。この目的のため、
絶対的センサのような何らかの技術を用いて、該センサ
と回転するホイールとの間の距離であって、連続的に変
動する該距離をを計測することにより、ロータの絶対的
な角度的位置を、正確ではないけれども、決定すること
が可能であった。このような絶対的センサは、温度変動
を無視することができるときに使用可能なものであり、
また、回転数を決定するためのカウンタとしての使用の
ために適当なものであるが、電力供給および温度変動の
雰囲気内での、正確性が重要であるときには不適当であ
る。

これまでに、静止的な磁気センサを用いることにより、
正確ではあるが絶対的なものではないような、ロータの
角度的位置を決定することが提案された。例えば、この
ことは、速度も検知されるような、ロズレイ（Ｒｏｔｈ
ｌｅｙ）による米国特許第４，５０６．２１７号、およ
び、ＡＣ電力発生装置における回転磁極が用いられるよ
うな、サトウ（Ｓａｔｏ）外による米国特許第４．３６
９．４０５号において提案されている。更に、グロアー
ト（Ｇｌａｕｅｒｔ）外による米国特許第４．１６６、
９７７号には、回転速度および角度的位置の決定方式が
開示されている。

米国特許第４．３７０．６１４号；同第４．４９０．６
７４号；同第４．４８１．４６９号；同第４．’　５０
６．３３９号；同第４．３５９．６８５号：および同第
３．７２８．５６５号には、更に別異の位置および速度
検知装置が開示されている。しかしながら、それは、電
力および温度と独立の、ロータに対する磁気位置センサ
を提供することに留まっている。

この発明は、上記された問題を克服し、既述された目的
を果たすことに向けられている。

発明の概要 従って、この発明は、電力および温度と独立の、ロータ
に対する磁気位置センサに向けられている。

該位置センサに含まれているものは、ロータの角度的位
置を正確に決定するための第１および第２の磁気検知手
段からなるものであって、該第１および第２の磁気検知
手段は、該ロータと動作的に関連されて、−緒に回転す
るような、少な（とも１個の目標手段を含んでおり、第
１のセンサ手段は、該ロータの角度的位置に依存して変
動する、該目標手段からの距離をとって配置されて、そ
の間での第１のエア・ギャップを決定するようにされ、
また、第２のセンサ手段は、該ロータの角度的位置に依
存して変動する、該目標手段からの距離をとって配置さ
れて、その間での第２のエア・ギヤ・ツブを決定するよ
うにされている。この配列により、該第１および第２の
センサ手段は該目標手段と協同して、それぞれに、第１
および第２のエア・ギャップ内での磁界強度を検知する
ようにされる。

更に、第１および第２のセンサ手段は、第１および第２
のエア・ギャップ内での磁界強度を表す出力信号を生成
させる。任意の時点における第１および第２のエア・ギ
ャップ内での磁界強度は、当該時点における目標手段に
関する第１および第２のセンサ手段の位置によって決定
されるような、第１および第２のエア・ギャップの長さ
に依存するものである。更に、出力信号の大きさの変化
は、第１および第２のエア・ギャップの長さの変化に基
づく磁界強度を表す態様でなされる。

位置センサに更に含まれているものは、第１および第２
のセンサ手段と動作的に関連されている補償手段である
。この補償手段に含まれているものは、第１および第２
のセンサ手段によって生成された出力信号を加算するた
めの手段、第１および第２のセンサ手段によって生成さ
れた出力信号を減算するための手段、および、加算され
た出力信号を減算された出力信号によって除算して、ロ
ータの正確な角度的位置を表す数値を生成させるための
手段である。補償手段に固有の特徴のために、該数値は
、温度および電力供給とは独立している。　例示的な実
施例においては、第１および第２のセンサ手段は、目標
手段に関して固定された位置に搭載された第１および第
２の磁気センサからなるものである。前記目標手段は、
この実施例においては、好適には、その周辺部にほぼ円
滑な外部表面を有する第１および第２のホイールである
。このホイールは、連続的に増大する半径寸法を有する
第１および第２の円形ディスクからなるものであり、最
大および最小の半径寸法の共通点において、外部表面上
での半径のオフセットを有している。この配列により、
第１および第２の磁気センサは、それぞれの共通平面内
で、第１および第２の円形ディスクとともに、対面して
いるけれども、その外部表面に対して半径方向に間隔を
おかれた関係をもって配置されている。この配置関係に
より、第１の磁気センサが第１の円形ディスクから間隔
をおかれた距離は、常に、第２の磁気センサが第２の円
形ディスクから間隔をおかれた距離よりも小さいように
されている。

有する単一のホイールである。このホイールも、連続的
に増大する半径寸法を有する円形ディスクからなるもの
であり、最大および最小の半径寸法の共通点において、
外部表面上での半径方向のオフセットを有しており、第
１および第２の磁気センサは、共通平面内で円形ディス
クとともに、対面しているけれども、その外部表面に対
して半径方向に間隔をおかれた関係をもって配置されて
い、る。更に、第１および第２の磁気センサは、互いに
角度的に間隔をおかれた関係をもって、円形ディスクの
外部表面から、常に、相異なる距離にあるようにされて
いる。

好適な実施例においては、第１および第２のエア・ギャ
ップは直線的に変動する。更に、第１のエア・ギャップ
の長さは、常に、第２のエア・ギャップの長さよりも短
くされて、第１のセンサ手段によって生成された出力信
号の大きさが、常に、第２のセンサ手段によって生成さ
れた出力信号の大きさよりも大であるようにされる。そ
の結果として、出力信号間の差は、常に、ゼロよりも大
きい正の数値であることになる。

代替的な実施例においても、第１および第２のエア・ギ
ャップが直線的に変動する。これに加えて、第１のエア
・ギャップの長さは、常にではないが通常は、第２のエ
ア・ギャップの長さよりも短くされて、第１のセンサ手
段によって生成された出力信号の大きさが、常にではな
いが通常は、第２のセンサ手段によって生成された出力
信号の大きさよりも大であるようにされる。その結果と
して、出力信号間の差は、常にではないが通常は、ゼロ
よりも大きい正の数値であることになる。

しかしながら、代替的な実施例においては、出力信号間
の差は、ロータの限定的な角度的変移に対しては負の数
値になる。特に、この限定的な角度的変移は、第２のエ
ア・ギャップの長さが、当該限定的な時間周期に対する
第１のエア・ギャップの長さよりも小であることから、
第１および第２のセンサ手段の角度的な分離に依存して
いる。

その結果として、第２のセンサ手段によって生成された
出力信号の大きさは、第１のセンサ手段によって生成さ
れた出力信号の大きさよりも大にされて、負の数値をも
たらすことになる。

ロータの、この限定された角度的変移の間に、加算され
た出力信号は正の７アクタで乗算され、減算された出力
信号は負のファクタで乗算される。

これらのファクタの選択は、出力信号間の差の符号を変
化させて正の数値を生成させるだけではなく、ロータの
３６０’の回転を通じて、極めて直線的に近く増大する
数値を生成させるようになされる。このようにすること
で、該数値は、電力供給および温度変動とは独立の、ロ
ータの正確な角度位置を表すことになる。

この発明は、また、電力供給および温度変動とは独立の
磁気位置センサにより、ロータの角度的位置を正確に決
定するための補償回路にも向けられている。この回路に
含まれているものは、磁気位置センサの第１および第２
のセンサか−らの、ロータの角度に関連して直線的に変
動する出力信号を加算するための手段、および、磁気位
置センサの第１および第２のセンサからの、ロータの角
度に関連して直線的に変動する出力信号の減算をするた
めの手段である。更に、この回路に含まれているものは
、電力供給および温度変動とは独立の、ロータの正確な
角度的位置を表す数値を生成させるための、加算された
出力信号を減算された出力信号で除算するための手段で
ある。

最後に、この発明は、電力供給および温度変動から独立
している磁気位置センサにより、ロータの角度的位置を
正確に決定するための方法に向けられている。この方法
に含まれているステップは、磁気位置センサの第１およ
び第２のセンサ手段からの、ロータの角度に関連して直
線的に変動する出力信号を加算すること、および、磁気
位置センサの第１および第２のセンサ手段からの、ロー
タの角度に関連して直線的に変動する出力信号の減算を
することである。これに加えて、この方法に含まれてい
るステップは、電力供給および温度変動とは独立の、ロ
ータの正確な角度的位置を表す数値を生成させるために
、加算された出力信号を減算された出力信号で除算する
ことである。

この発明の更に別異の目的、利点および特徴は、添付図
面に関連して以下の説明を考慮することによって明確に
される。

好適実施例の詳細な説明 まず、第１図を参照すると、ロータ（図示されない）に
対する電力および温度とは独立の磁気位置センサ１０が
示されている。この位置センサ１０に含まれているもの
は、ロータの角度的位置を正確に決定するための第１、
第２の磁気センス手段１２．１４である。これらの第１
、第２の磁気センス手段１２，１４に含まれているもの
は、ロータと動作的に関連されて一緒に回転するように
された第１１第２の目標手段１６．１８である。

第１のセンサ手段２０は、ロータの角度的位置に依存し
て、第１の目標手段１６から変動する距離をおいて配置
されていて、その間の第１の直線的に変動するエア・ギ
ャップを規定しており、また、第２のセンサ手段２４は
、ロータの角度的位置に依存して、第２の目標手段１８
から変動する距離をおいて配置されていて、その間の第
２の直線的に変動するエア・ギャップを規定している。

この配列により、第１、第２のセンサ手段２０．２４は
、第１、第２の目標手段１６．１８と協同して、それぞ
れに、第１、第２のエア・ギャップ２２．２６における
磁界強度の検出をするようにされる（第２図も参照）。

なおも第１図、第２図を参照すると、第１、第２のセン
サ手段２０．２４は、第１．第２のエア・ギャップ２２
．２６における磁界強度を表す出力信号を生成させる。

任意の時点における第１、第２のエア・ギャップ２２．
２６内の磁界強度は、当該時点における第１、第２の目
標手段１６．１８に関する第１、第２のセンサ手段２０
．２４の位置によって決定されるような、第１、第２の
エア・ギャップの長さに依存するものである。これに関
連して、第１、第２のエア・ギャップ２２．２６の長さ
の変化のために、磁界強度を表す態様で出力信号の大き
さが変化する。

第１図、第２図に例示されている配列により、第１のエ
ア・ギヤ・ノブ２２の長さは、常に、第２のエア・ギャ
ップ２６の長さよりも小である。かくして、第１のセン
サ手段２０によって生成される出力信号の大きさは、常
に、第２のセンサ手段２４によって生成される出力信号
のそれよりも大である。詳細に後述されるように、この
特徴は補償手段２８によって有利に使用される（第３図
を参照）。

より詳細には、補償手段２８は、第１、第２のセンサ手
段２０．２４と動作的に関連されている。

これらの第１、第２のセンサ手段２０．２４は、それぞ
れに、出力信号Ｖ　ｇ、、　Ｖ　ｇｌを生成させるもの
゛である。この補償手段２８に含まれているものは、第
１、第２のセンサ手段２０．２４によって生成された出
力信号を加算するための手段３０、第１１第２のセンサ
手段によって生成された出力信号を減算するための手段
３２、および、ロータの正確な角度的位置を表す数値ｖ
２を生成させるために、加算された出力信号を減算され
た出力信号で除算するための手段３４である。補償手段
２８に固有の特徴のために、除算手段３４によって生成
された数値は、電力供給および温度変動とは完全に独立
している１゜ 第１図、第２図を再び参照すると、第１、第２の目標手
段１６．１８は、その周辺に円滑な外部表面１６ａ、ｔ
８ａを有する第１、第２のホイールからなるものである
。これらの第１５第２のホイール１６．１８は、連続的
に増大する半径寸法を有する第１１第２の円形のディス
ク（第１図、第２図を対比）からなるものである。ここ
で認められるように、第１．第２の円形のディスク１６
゜１８は、最大および最小の半径寸法の共通点において
、外部表面１６ａ、１８ａＪ：での半径方向のオフセッ
ト１６ｂ、１８ｂを有している。　特に第２図を参照す
ると、第１、第２の磁気センサ２０．２４は、それぞれ
の共通平面内で、第１、第２の円形のディスク１６．１
８とともに配置されている。また、第１、第２の磁気セ
ンサ２０，２・１は、第１、第２の円形のディスク１６
．１８の外部表面１６ａ、１８ａと対向しているが、半
径方向に間隔をおいた関係をもって配置されていること
も認められる。更に、第１図で示されているように、第
１の磁気センサ２０が第１の同船のディスク１６から間
隔をおかれた距離は、常に、第２の磁気センサ２４が第
２の円形のディスク１８から間隔をおかれた距離よりも
小にされている。

第３図を再び参照すると、補償手段２８は電気的回路か
らなるものであり、加算手段３０は該電気的回路内の電
子的加算器からなり、減算手段３２は該電気的回路内の
電子的減算器からなり、また、除算手段３４は該電気的
回路内の電子的除算器からなるものである。更に、該電
気的回路２８に含まれているものは、好適には、第１、
第２のセンサ手段２０．２４によって生成された出力信
号ＶＳＩ＋　ｖｓｔを増幅するための手段である。より
詳細には、該増幅手段に含まれているものは、第１のセ
ンサ手段２０によって生成された出力信号■８１を受け
入れるための第１の増幅器３６、および、第２のセンサ
手段２４によって生成された出力信号ＶＨＩを受け入れ
るための第２の増幅器３８である。そして、図示されて
いるように、これらの第１、第２の増幅器３６．３８は
、第１、第２のセンサ手段２０．２４と電子的な加算器
、減算器３０．３２との間に配置されている。

更に、電気的回路２８に含まれているものは、増幅され
て加算された出力信号、即ち、Ｖ　ｓ、’　十Ｖ　、、
、’を、減算された出力信号、即ち、ｖｑ、′−ｖ□′
で乗算するための手段である。そして、これに含まれて
いるものは、加算された出力信号、即ち、Ｖ　ｓｌ　’
　＋　Ｖ　Ｓ　ｇ　’を電子的加算器３０から受け入れ
るための第１の乗算器４０、および、減算された出力信
号、即ち、ｖ、、’−ｖ□′を電子的減算器３２から受
け入れるための第２の乗算器４２である。図示されてい
るように、第１、第２の乗算器４０．４２は、電子的加
算器３０と電子的除算器３４との間、および、電子的減
算器３２と電子的除算器３４との間に配置されている。

好適な実施例においては、第１の増幅器３６によって受
け入れられる出力信号ｖｓＩは利得１０で増幅され、第
２の増幅器３８によって受け入れられる出力信号ｖ５．
は利得１０で増幅される。第１の乗算器４０によって受
け入れられる加算出力信号、即ち、■１′＋ｖ□′はフ
ァクタ０．２のスケールにされ、また、第２の乗算器４
２によって受け入れられる減算出力信号、即ち、ｖ　、
、’　−Ｖ　、、’はファクタ１゜０のスケールにされ
る。

第１図ないし第３図に示された実施例については、この
発明に固有の特徴が例示されている。ここで認められる
ことは、第１１第２のホイール１６．１８がシャフト４
４上で固定されて、このシャフト４４とともに回転する
ようにされており、また、ロータ（図示されない）が該
シャフトと動作的に関連されている。第２のホイール１
８の最大半径は、第１のホイール１６の最小半径よりも
大であるようにされているけれども、第１１第２のホイ
ール１６．１８の双方は、時計方向に回転しているとき
には、直線的に増大する半径（または、反時計方向に回
転しているときには、直線的に減少する半径）を有して
いる。その結果として、第１１第２のエア・ギャップ２
２．２６の双方は、第１、第２のホイールが時計方向に
回転しているときには、直線的に減少する（または、第
１、第２のホイール１６．１８が反時計方向に回転して
いるときには、直線的に増大する）。

この例の目的のために、第１のホイール１６の回転角度
０９〜３５９．９°にわたって、出力信号ｖ、４．の範
囲は８７ｍＶ〜１００ｍＶテあり、また、第２のホイー
ル１８の回転角度０６〜３５９．９°にわたって、出力
信号Ｖ５２の範囲は４７ｍＶ〜６４ｍＶである。第１、
第２のセンサ２０．２４からの出力信号Ｖｓ、、Ｖ□は
利得１０で増幅される。この増幅された出力信号Ｖ　Ｓ
Ｉ’＋　ｖｓｌ’は、電子的加算器３０および電子的減
算器３２によって同時に加算および減算される。このよ
うに加算された出力信号、即ち、■Ｓ　＋　’　４−　
Ｖ　、　、ｐはファクタ０．２のスケールにされ、また
、減算された出力信号、即ち、■ゎ＋’　−Ｖ　ｓｔ’
はファクタ１．０のスケールにされる。前記のスケール
にされた出力は電子的除算器３４に加えられる。この段
階において、ロータの正確な角度的位置を表す数値は、
次式によって決定される。

ｖｌ＝　ｔｏ、　２（Ｖｓ＋’　＋Ｖｓ＊’　）／（ｖ
ｓｔ’　−Ｖｓｔ’　））　ｘ１０Ｖここに、ＩＯＶは
基準電圧である。

この式について、ｖｚは、ロータの正確な角度的位置を
表す数値である。この値は、その出力が上記のようにさ
れたときには、０°における６、７から３６０°におけ
る８、４までのレンジのものであるが、これはロータの
角度に関連して直線的に変動する値である。更に、この
数値は、後から明らかにされるように、電力供給および
温度変動から独立のものである。

例えば、電力供給および／または温度変動に基づいて、
第１、第２のセンサ２０，２４によって生成される出力
信号Ｖｌ！ｉｌ＋”□が１０％だけ増大したものとする
と、下記のようになる。

Ｖｓ、’　＝　（８７Ｇ＋　１０％）ｍＶ−８７０＋８
７＝　９５７ｍＶＶｓ＊’　＝　（４７０＋　１０％）
ｓＶ＝　４７０＋４７＝　５１７ｍＶＶｓ＋’　＋　Ｖ
ｓｔ’　＝　９５７＋　５１７＝　１４７４＋＋Ｖ０、
２（Ｖ＝１’　＋　Ｖｓｔ’　）　＝　０．２（９５７
＋　５１７）　＝　２９４．８ａ＋ＶＬ、＋’　　Ｖｓ
２’　＝　９５７　５１７＝　４４０ｍＶＶＺ＝　　（
０，２（Ｙ、＋’　＋Ｖｓｔ’）／（Ｖｓ＋’　　−Ｖ
ｓｔ’）ｌ　Ｘｌ０Ｖ−（２９４，８１１＋Ｖ／４４０
ｍＶ）ｘ１０Ｖ＝　６．７Ｖ前述されたように、これは
０°に対して得られたものと正確に同一の値であり、か
くして、ｖ２は、電力供給および温度変動からは独立の
ものである。

ここで第４図、第５図を参照すると、代替的な実施例と
して、電力および湯度とは独立の、ロータに対する磁気
センサ５０が示されている。位置センサ５０に含まれて
いるものは、ロータ５５の角度的位置を正確に決定する
ための、第１１第２の磁気センス手段５２．５４である
。該ロータには単一の目標手段５６が動作的に関連され
て、−緒に回転するようにされている。第１のセンサ手
段５８は、ロータの角度的位置に依存して、目標手段５
６から変動する距離をおいて配置されて、その間での第
１の直線的に変動するエア・ギャップ６０を規定するよ
うにされている。また、第２のセンサ手段６２は、ロー
タの角度的位置に依存して、目標手段５６から変動する
距離をおいて配置されて、その間での第２の１ｅＬ線的
に変動するエア・ギヤ・ツブ６４を規定するようにされ
ている。

第１図ないし第３図に示されている実施例のように、第
１、第２のセンサ手段５８．６２は、目標手段５６と協
同して、それぞれに、第１．第２のエア・ギャップ６０
．６４における磁界強度の検出をするようにされる。

また、前記のように、第１、第２のセンサ手段５８．６
２は、第１１第２のエア・ギャップ６０゜６４における
磁界強度を表す出力信号Ｖ、、、Ｖ、。

を生成させる。任意の時点での、第１１第２のエア・ギ
ャップ６０．６４における磁界強度は、当該時点での、
目標手段５６に関する第１、第２のセンサ手段５８．６
２の位置によって決定されるような、第１、簗２のエア
・ギャップの長さに依存するものである。更に、出力信
号Ｖ、、、Ｖ□の大きさの変化は、第１．第２のエア・
ギャップ６０．６４の長さの変化に基づ（磁界強度を表
す態様でなされる。

第４図、第５図に示されている実施例については、第１
のエア・ギャップ６０の長さは、通常、第２のエア・ギ
ャップ６４の長さよりも小である。

かくして、第１のセンサ手段５８によって生成される出
力信号Ｖ　ｓ＋の大きさは、通常、第２のセンサ手段６
４によって生成される出力信号ｖ、ｔの大きさよりも大
である。その結果として、通常は、第１１第２のセンサ
手段５８．６２と動作的に関連された補償手段６６（第
５図を参照）によって、正の数値Ｖ、が生成される。

更に第５図を参照すると、補償手段６６は、第１１第２
のセンサ手段５８．６２からの出力信号Ｖｓｔ、Ｖ□を
受け入れる。この補償手段６６に含まれているものは、
第１、第２のセンサ手段５８゜６２によって生成される
出力信号を加算するための手段６８、第１、第２のセン
サ手段５８．６２によって生成される出力信号を減算す
るための手段７０、および、加算された出力信号を減算
された出力信号で除算するための手段７２である。この
態様において、除算手段７２は、電力供給および温度変
動とは独立の、ロータ５５の正確な角度的位置を表す数
値を生成させる。

第１図ないし第３図に示された実施例のように、第１１
第２のセンサ手段５８．６２は、好適には、目標手段５
６に関して固定された位置に搭載された第１、第２の磁
気センサからなるものである。

また、第４図を参照することで認められることは、目標
手段５６は、周辺に円滑な外部表面５６ａを有する単一
のホイールからなるものである。そして、該ホイール５
６は連続的に増大する半径寸法を有する円形のディスク
からなるものであり、最大の半径寸法と最小の半径寸法
との共通点において、外部表面上に半径方向のオフセ・
ノド５６ｂがあるものである。この配列により、第１、
第２の磁気センサ５８．６２は、共通平面内で、円形の
ディスク５６と対面するけれども、その外部表面５６ａ
に関しては半径方向に間隔をおかれている。

更に箪４図を参照すると、第１、第２の磁気センサ５８
．６２も、角度ｅ０だけ、互いに角度的な間隔をおいて
配置されている。また、第１の磁気センサ５８は、常に
、円形のディスク５６から間隔をおかれているが、その
距離は、第２の磁気センサ６２が円形のディスク５６か
ら間隔をおかれている距離とは異なるものである。この
態様においては、補償手段６６に対して加えられる出力
信＠　Ｖ　８１＋　Ｖ　ｇｔは、常に相異なる数値のも
のである。

ここで第５図を参照すると、この補償手段６６は電気的
な回路からなるものである。加算手段６８は該電気的回
路６６内の電子的な加算器からなり、減算手段７０は該
電気的回路６６内の電子的な減算器からなり、また、除
算手段７２は該電気的回路６６内の電子的な除算器から
なるものである。また、該電気的回路６６には、第１、
第２のセンサ手段５８．６２によって生成される出力信
号Ｖ、、、Ｖ８．を増幅するための手段が含まれている
ことも認められる。より詳細には、この増幅手段に含ま
れているものは、第１のセンサ手段５８によって生成さ
れた出力信号Ｖ　ｓｌを受け入れるための第１の増幅器
７４、および、第２のセンサ手段６２によって生成され
た出力信号■。を受け入れるための第２の増幅器７６で
ある。そして、第１、第２の増幅器７４．７６は、第１
のセンサ手段５８と電子的な加算器６８との間、および
、第２のセンサ手段６２と電子的な減算器７０との間に
配置されている。

更に第４図で示されているように、電気的回路６６′に
含まれて（ζるス４　ｙチ手段は、第１のアナログ・ス
イッチ７８および第２のアナログ・スイッチ８０からな
るものである。第１のアナログ・スイッチ７８は、電子
的加算器６８と電子的除算器７２との間に配置されてい
て、加算された出力信号を、第１のアナログ・スイッチ
７８に対する第１の人力として、電子的加算器６８から
直接的に受け入れ、また、電子的加算器６８からの加算
された出力信号が、第１の乗算器８２により乗算された
後で、第１のアナログ・スイッチ７８に対する第２の入
力として、間接的に受け入れるようにされる。第２のア
ナログ・スイッチ８０は、電子的減算器７０と電子的除
算器７２との間に配置されていて、減算された出力信号
を、第２のアナログ・スイッチ８０に対する第１の人力
として、電子的加算器７０から直接的に受け入れ、また
、電子的減算器７０からの減算された出力信号が、第２
の乗算器８４により乗算された後で、第２のアナログ・
スイッチ８０に対する第２の入力として、間接的に受け
入れるようにされる。図示されているように、第１、第
２の乗算器８２．８４は、それぞれに、電子的加算器６
８と第１のアナログ・スイッチ７８との間、および、電
子的減算器７０と第２のアナログ・スイッチ８０との間
に設けられている。

更に、電気的な回路６６に含まれている比較器８６は、
電子的減算器７０からの減算された出力信号を直接的に
受け入れるように適合されている。

この比較器は、第１．第２のアナログ・スイッチ７８．
８０とも動作的に関連されて、第１、第２のアナログ・
スイッチ７８．８０に対する第１の入力または第２の入
力のいずれかが、電子的除算器７２によって受け入れら
れるようにされる。より詳細には、減算された出力信号
が負の値であるときには、比較器８６により、電子的除
算器７２が第２の入力を受け入れるようにされる。

電気的回路６６の好適な実施例においては、第１の増幅
器７４によって受け入れられた出力信号ｖｓ、は利得１
０で増幅され、第２の増幅器７６によって受け入れられ
た出力信号Ｖ□は利得１０で増幅される。第１の乗算器
８２によって受け入れられた加算出力信号、即ち、Ｖ□
′＋ｖ□′はファクタＣＩのスケールにされ、また、第
２の乗算器８４によって受け入れられた減算出力信号、
即ち、ｖ、、’−ｖ□′はファクタ（−０２）のスケー
ルにされる。ここで認められるように、この負のスケー
ル・ファクタは、Ｖ　５２’がｖ　、、’よりも大であ
るときには、差の符号を正の数値に変化させる。そうで
はないときには、その差で負の値にさせる。そして、比
較器８６も、加算出力信号、即ち、ｖ、、’十ｖ。

、′またはＱｌ（Ｖ　ｓ＋’　＋　Ｖ　ｓ＊’）？”、
ＭｊＨＨ力信号、即ち、Ｖ　Ｈ１’−Ｖ　ｇｌ’または
−Ｇ２（Ｖ！ＩＩ’　　Ｖｓｔ′）で除算することで生
成された数値を、１０ボルトの基準電圧で乗算するよう
にもされる。

第４図、第５図に示された実施例については、第１１第
２の磁気センサ５８．６２は角度θ０だけ間隔をおかれ
、また、ｍｌ、第２のエア・ギャップ６０．６４の長さ
は、それぞれに、ｄ、、ｄ、で指定されることができる
。ｄ、の最小値がｄ、の最小値に等しいものとすると、
第１、第２の磁気センサ５８．６２の出力信号、即ちｖ
８．′、ｖ　、、’は正確に等しいものである。ただし
、円形のディスク５６が回転し、第１、第２の磁気セン
サ５８゜６２が静止しているとき（または、この逆のと
き）には、角度ｅｃ′の僅かな変移がなされる。また、
円形のディスク５６が直線的に増大する半径寸法を有し
ているものとすると、これの意味することは、第１．第
２のエア・ギャップ６０．６４の長さｄ、、ｄオが直線
的に増大することであって、所与の磁界に対する出力信
号■ｓ１は、第１のエア・ギャップ６０の長さｄ、に比
例している。その結果として、出力信号ｖ、ｌは直線的
に増大する。そして、同様な理由により、出力信号ｖｓ
１が直線的に増大する。従って、出力信号Ｖ、、、Ｖｇ
、は同一の値を有するけれども、別異の時点では完全な
１回転以上になる。

例えば、第１、第２の磁気センサ５８．６２が、任意に
、４０’だけ角度的に変移しているものとする。

そこで、ｅ＝４０°のときに、 ｄ、を最小にすると、 Ｖ　ｓｒ　＝　ｌ　ｍ　Ｖ　／Ｖ　Ｂ＝　Ｑ°であり、
また、ｄ、を最小にすると、 Ｖ　ｓｔ＝　１０ｍ　Ｖ　／Ｖ　ｓ”　３５９．９°で
ある。

同様にして、 ｄ、を最大にすると、 Ｖ□−１ｍ　Ｖ　／Ｖｓ−Ｏｏになり、ｄ、を最小にす
ると、 Ｖ　ｓｇ　＝　１０ｍ　Ｖ　／Ｖ＝＝　３５９．９°に
なる。

ここに、ｖ８は、第１、第２磁気センサ５８，６２に対
する電力供給用電圧である。

ここで認められるように、電気的な回路６６は、次のよ
うに、電力供給用電圧のいかなるインパクトも排除する
ものである。

Ｖｔ＝　（（Ｖｓ＊／Ｖｓ＋Ｖｓｔ／Ｖ、）／（Ｖｓ＊
／Ｖｓ−Ｖ、＋／Ｖｓ））　ｘＶ　ｍ、ｔ”＝　（（Ｖ
ｓ、＋Ｖｓｔ）バＶａｔ−Ｖｓ＋）Ｉ　３１Ｖｓ＋＋ｅ
ｔここに、Ｖ、、、は、電子的除算器７２の基準電圧で
ある。その結果として、電力供給用電圧は数値ｖｔから
排除される。

同様にして、数値ｖ２にいかなる影響もないように、温
度変動が電気的回路６６によって排除されている。例え
ば、温度変化によって、出力信号■ｓｌが２０％だけ増
大（または減少）したものとすると、第１、第２の磁気
センサ５８．６２の双方が同一温度にあることから、出
力信号Ｖａｍも２０％だけ増大（または減少）する。そ
の結果として、例えば、１２０’のような所与の角度に
おいて、Ｖ　ｓ＋＝　４ｍ　Ｖ　ＦＶ　”Ｃ’あり、Ｖ
　ｓｔ＝　４．８ｍ　Ｖ　／　Ｖ　テア６ものとすると
、Ｖｓ＋＋２０％＝　４．８ｍ　Ｖ　ＦＶ　テあり、Ｖ
　、、、＝　６ｍ　Ｖ　ＦＶであって、いずれの場合に
も、Ｖｚ＝９Ｖである。即ち、 Ｖ　ｖ、＝　（５＋　４）／（Ｓ＝　４）”＝　ＩＩＶ
　、　オヨ（ＦＶ　、＝（６＋　４．８）／（６−４，
８）　＝　９　Ｖここに、■ア、、＝ｔＶである。

ここで認められるように、電力供給の変動のために、ｖ
ｓｌ、ｖ、ｔが増大するときには、同様な結果が当て嵌
まる。

所与の角度的な変移θパに対して、ロータの角度的位置
と数値ＶＺとの間には固有の直線的な関係が存在する。

しかしながら、ｖｓｌとｖ＆！との間の差のＳ／Ｎ比が
充分に大きくてノイズを無視できるように、該角度的な
変移ｅ０は充分に大きくあるべきである。特に、その差
は、第１、第２の磁気センサ５８．６２の最大出力の少
なくとも１０％であるべきである。

ここで認められるように、変移ｅ０が４０″であるとす
ると、ロータの角度的な位置が３２０°と３５９゜９°
との間にあるときには、負の数値が得られる。

この負の数値は、第５図に例示された固有の電気的回路
６６により、正の数値に変化されることができる。換言
すれば、比較器８６は、第１１第２アナログ・スイ・ソ
チ７８．８０に対して信号を出して、第２の人力Ｇｌ（
Ｖ　ｓ＋’　＋　Ｖ　ｓｔ’）および−Ｇ２（Ｖｆｉｔ
’　　Ｖｓ＊’）を電子的除算器７２を通して、正の数
値ｖｚを確実なものにする。

第１、第２のエア・ギャップ６０．６４の長さが直線的
に減少するものとされたけれども、このことは、位置セ
ンサ５０の動作にとっては本質的なことではない。しか
しながら、第１、第２のエア・ギャップ６０．６４の長
さが直線的に変動するように減少すること（または、モ
ータが逆転するときには増大すること）は重要なことで
ある。

更に、簡略化の目的で選択されても良いが、第１１第２
の磁気センサ５８．６２を半径のオフセット５６ｂから
正確に同一の距離をもって配置する必要はない。

その動作においては、電子的加算器６８および電子的減
算器７０による加算および減算は、実質的に同時に生起
する。加算された出力信号、即ち、ｖ　、、’　十ｖ。

′は、第１のアナログ・スイッチ７８に対して直接的に
加えられ、また、利得Ｇｌの乗算器８２にも加えられる
。その後で、加算され、スケール付けされた出力信号、
即ち、Ｇｌ（Ｖ　＊、’　＋　Ｖ８、′）も、第１のア
ナログ・スイッチ７８に加えられる。減算された出力信
号、即ち、ｖ　ｓｔ’　−ｖ　、、’も第２のアナログ
・スイ・ノチ８０に対して直接的に加えられ、更に、利
得（−Ｇ２）の乗算器８４にも加えられる。その後で、
減算され、スケール付けされた出力信号、即ち、−Ｇ２
（Ｖ　、、、’　−Ｖ□′）も、第２のアナログ・スイ
ッチ８０に加えられる。更に、減算された出力信号、即
ち、Ｖ　、、’　−Ｖ　ｓｔ’は比較器８６に加えられ
る。そして、これにより、第１の入力、即ち、Ｖ　ｓ、
’　＋　Ｖ　、、’およびＶｓ＋”−ｖ　ｓｔ’、また
は、第２の人力、即ち、Ｇｌ（Ｖ　ｓ、’　＋Ｖｖｙ’
）および−Ｇ２（Ｖ　８１’　＋−Ｖ　ｓｔ’）（７）
　イずれかが、それぞれに、電子的除算器７２の分子入
力部および分母入力部に加わるようにされる。

かくして、電子的減算器７０の減算出力信号、即ち、ｙ
　ｓ＋’　−Ｖ　、、’が正であって、例えば、０゜と
３２００との間のθ＝４０’であるときには、比較器８
６により、第１の入力、即ち、Ｖ　、、’　＋　Ｖ　、
’＞’ｔ’およびｖ、、’−ｖ□′が電子的除算器７２
に加わることが許容される。更に、電子的減算器７０の
減・算出力信号、即ち、ｖ　８＋’　−ｖ　ｓｔ’が負
であって、例えば、３２０°と３５９．９°との間のｅ
＝４０°であるときには、比較器８６により、第２の人
力、即ち、Ｇｌ（ｖ　１１’　＋　Ｖ　ｓｔ’）および
−０２（Ｖ　ｓｒ’　　Ｖ　ｓｔ’）＃”’４子的除算
器７２に加わることが許容される。

位置センサ５０の好適な実施例においては、乗算器８２
の利得はＧｌであり１８乗算器８４の利得は（−Ｇ２）
である。この場合には次のようになる。

Ｖｚ−’　（ａｔ（ｖｓ＋’　＋Ｖｓｔ’）／−（Ｖｓ
＋’　ｖｓｔ’）ｌ　ＸＶＲ＠１＝　（Ｇｌ／−Ｇ２）
　（（ｖ、、’　＋Ｖｓｔ’　）バ（Ｖｓ＋’　−Ｖｓ
、’）ｔ　ＸＶｌｌｅｒ第２の人力、即ち、ｃｉ（ｖ　
、、＋’　４−　Ｖ　ｓｔ’）および−０２（Ｖ　ＩＩ
＋’　−Ｖ□′）が比較器８６で選択されたときには、
その結果として、負の数値が正の数値に変化する。更に
、スケール・ファクタ引および（−Ｇ２）は、負の値を
正の値に変化させ、出力の大きさを固定の定数によって
変化させる作用をするだけであり、これによって、ロー
タの角度的な位置と結果としての数値ｖ２との間の関係
を近似的に直線化させる。更に、この数値ｖ２は、電力
供給および温度変動から完全に独立している。

ここで認められるように、この発明社、また、電力供給
および温度変動とは独立の磁気位置センサ１０または５
０を用いて、ロータ５５の角度的な位置を正確に決定す
るための、固有の補償回路２゛８または６６にも向けら
れるものである。補償回路２８または６６に含まれてい
る手段３０または６８は、それぞれの磁気位置センサ１
０または５０の第１、第２のセンサ手段２０または５４
、および、２４または６２からの、ロータの角度に関連
されて、直線的に変動する出力信号ＶＳＩとＶＳ、とを
加算するものである。また、これに含まれているものは
、それぞれの磁気位置センサ１０または５０からの、第
１、第２のセンサ手段２０または５８、および、２４ま
たは６２からの、ロータの角度に関連された、直線的に
変動する出力信号Ｖ９１と■□との差をとるための手段
３２または７０である。また、補償回路２８または６６
に含まれている手段３４または７２は、加算出力信号、
即ち、Ｖｓ、十Ｖ、、を、減算出力信号、即ち、ｖｓｌ
−Ｖ、、で除算して、ロータ５５の正確な角度的な位置
を表す数値を生成させるためのものである。

固有の補償回路２８または６６のために、この数値は、
電力供給および温度変動とは完全に独立のものである。

最後に、この発明は、電力供給および温度変動とは独立
の磁気位置センサ１０または５０を用いて、ロータ５５
の角度的な位置を正確に決定するための方法に向けられ
ている。この方法に含まれているステップは、それぞれ
の磁気位置センサ１０または５０の第１、第２のセンサ
手段２０または５８、および、２４または６２からの、
ロータの角度に関連して直線的に変動する出力信号ＶＳ
１、ｖｌを加算することである。また、これに含まれて
いるステップは、それぞれの磁気位置センサ１０または
５０の第１１第２のセンサ手段２０または５８、および
、２４または６２からの、ロータの角度に関連して直線
的に変動する出力信号Ｖ１ｍｌ、■□の差をとることで
ある。この方法に更に含まれているステップは、加算出
力信号、即ち、ｖｓｌ＋■□を、減算出力信号、即ち、
ｖｓｌ−ｖ□で除算して、ロータ５５の正確な角度的位
置を表す数値を生成させることである。これらのステッ
プに従うことで、この方法によれば、電力供給および温
度変動とは完全に独立した数値が生成される。

これまでは、この発明の好適な実施例が開示されたけれ
ども、ここに詳細に与えられている事項は、その特許請
求の範囲において規定された発明の精神および範囲から
逸脱することなく変化させることができるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明によるロータのための、電力および
温度とは独立の磁気位置センサを例示する端部の立面図
、第２図は、第１図に例示された位置センサの前面部の
立面図、第３図は、第１図に例示された位置センサのた
めの補償回路の概略図、第４図は、ロータのための、電
力および温度とは独立の磁気位置センサの別異の実施例
の立面図、第５図は、第４図に例示された位置センサの
ための補償回路の概略図である。

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. （１）電力供給および温度変動と独立の磁気位置センサ
   をもってロータの角度位置を正確に規定するための補償
   回路であって： 前記磁気位置センサの第１および第２のセンサ手段から
   のロータの角度に関連した直線的な変動出力信号を加算
   するための手段； 前記磁気位置センサの前記第１および第２のセンサ手段
   からの前記ロータの角度に関連した直線的な変動出力信
   号を減算するための手段；および 前記加算された出力信号を前記減算された出力信号によ
   り除算して、前記ロータの正確な角度的位置を表す数値
   を生成させるための手段；が含まれており、 前記数値は、電力供給および温度変動とは独立している
   ものである； 前記補償回路。
2. （２）前記加算手段は電子的加算器であり、前記減算手
   段は電子的減算器であり、また、前記除算手段は電子的
   除算器である、特許請求の範囲第１項記載の補償回路。
3. （３）前記出力信号が前記電子的加算器により加算され
   、前記電子的減算器により減算されるのに先立って、前
   記第１のセンサ手段からの前記出力信号を増幅するため
   の第１の増幅器、および、前記出力信号が前記電子的加
   算器により加算され、前記電子的減算器により減算され
   るのに先立って、前記第２のセンサ手段からの前記出力
   信号を増幅するための第２の増幅器が含まれている、特
   許請求の範囲第２項記載の補償回路。
4. （４）前記加算された出力信号を前記減算された出力信
   号と乗算するための手段が含まれ、前記乗算手段には、
   前記電子的加算器からの前記加算された出力信号を受け
   入れるための第１の乗算器、および、前記電子的減算器
   からの前記減算された出力信号を受け入れるための第２
   の乗算器が含まれており、前記第１および第２の乗算器
   は、前記電子的除算器と前記電子的加算器および減算器
   との間に配置されている、特許請求の範囲第３項記載の
   補償回路。
5. （５）前記第１の増幅器によって受け入れられた前記出
   力信号は利得１０で増幅され、前記第２の増幅器によっ
   て受け入れられた前記出力信号は利得１０で増幅され、
   前記第１の乗算器によって受け入れられた前記加算され
   た出力信号はファクタ０．２のスケールにされ、また、
   前記第２の乗算器によって受け入れられた前記減算され
   た出力信号はファクタ１．０のスケールにされる、特許
   請求の範囲第４項記載の補償回路。
6. （６）前記電子的除算器は、また、前記増幅され、乗算
   され、加算された出力信号を、前記増幅され、乗算され
   、減算された出力信号により除算することによって生成
   された前記数値を、基準電圧１０ボルトによって乗算す
   るようにされる、特許請求の範囲第５項記載の補償回路
   。
7. （７）第１のアナログ・スイッチおよび第２のアナログ
   ・スイッチからなるスイッチ手段が含まれており、前記
   第１のアナログ・スイッチは、前記電子的加算器と前記
   電子的除算器との間に配置されて、前記電子的加算器か
   らの前記加算された出力信号を、前記第１のアナログ・
   スイッチに対する第１の入力として直接的に受け入れ、
   また、前記加算された出力信号が第１の乗算器によって
   乗算された後で、前記第１のアナログ・スイッチに対す
   る第２の入力として、前記電子的加算器から間接的に受
   け入れるようにされ、前記第２のアナログ・スイッチは
   、前記電子的減算器と前記電子的除算器との間に配置さ
   れて、前記電子的減算器からの前記減算された出力信号
   を、前記第２のアナログ・スイッチに対する第１の入力
   として直接的に受け入れ、また、前記減算された出力信
   号が第２の乗算器によって乗算された後で、前記第２の
   アナログ・スイッチに対する第２の入力として、前記電
   子的減算器から間接的に受け入れるようにされるもので
   あり、前記第１および第２の乗算器は、前記第１および
   第２のアナログ・スイッチと前記電子的加算器および減
   算器との間に配置されている、特許請求の範囲第３項記
   載の補償回路。
8. （８）前記減算された出力信号を前記電子的減算器から
   直接的に受け入れるように適合された比較器が含まれて
   おり、前記比較器は前記第１および第２のアナログ・ス
   イッチと動作的に関連されて、前記第１および第２のア
   ナログ・スイッチに対する前記第１の入力または前記第
   ２の入力のいずれかが前記電子的除算器によって受け入
   れられるようにされ、前記減算された出力信号が負の値
   であるときには、前記比較器は前記電子的除算器によっ
   て前記第２の入力が受け入れられるようにする、特許請
   求の範囲第７項記載の補償回路。