(57)【要約】【課題】  モータの回転子などの回転体の位相を検出する位相検出装置において、該回転体をより精密に制御するために必要な位相信号を出力することができる位相検出装置を提供する。【解決手段】  回転体１０２の位相を検出する位相検出装置１０であって、前記回転体の表面に形成された可動導電体１０４と、前記回転体の表面から所定距離を隔てて配置された固定導電体１０６であって、前記回転体の回転速度に応じた周期で前記可動導電体と相対向する固定導電体１０６と、前記可動導電体と前記固定導電体との間で生じる静電容量に基づいた信号を出力する信号出力回路１０１と、を備える。【選択図】図２
2018169327.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転体の位相を検出する位相検出装置であって、
前記回転体の表面に形成された可動導電体と、
前記回転体の表面から所定距離を隔てて配置された固定導電体であって、前記回転体の回転速度に応じた周期で前記可動導電体と相対向する固定導電体と、
前記可動導電体と前記固定導電体との間で生じる静電容量に基づいた信号を出力する信号出力回路と、を備える
位相検出装置。
【請求項２】
前記可動導電体と前記固定導電体とは、前記回転体の回転方向の長さが異なる、
請求項１に記載の位相検出装置。
【請求項３】
前記可動導電体及び前記固定導電体の一方は、前記回転体の回転軸方向の長さが回転方向の所定間隔で異なるように形成されている、
請求項１または２に記載の位相検出装置。
【請求項４】
前記固定導電体を複数備え、前記固定導電体の各々は前記回転体の回転軸方向に隣接して配置されている、
請求項１ないし３のいずれか一項に記載の位相検出装置。
【請求項５】
前記固定導電体を複数備え、前記固定導電体の各々は前記回転体の回転方向の位相が異なる位置に配置されている、
請求項１ないし４のいずれか一項に記載の位相検出装置。
【請求項６】
前記可動導電体を複数備え、前記可動導電体の各々は前記回転体の回転方向の位相が異なる位置に配置されている、
請求項１ないし５のいずれか一項に記載の位相検出装置。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれか一項に記載の前記位相検出装置を備えるモータであって、
前記モータは、
前記可動導電体が形成された回転子と、
前記固定導電体が配置された固定子と、
前記信号出力回路からの信号に基づいて前記回転子の回転位相を制御する信号処理回路と、を備える、
モータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、位相検出装置に関するものであり、特に、モータの回転子の位相を検出する位相検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ＤＣ（Direct-Current）ブラシレスモータにおいて、回転子の位置を検出する位相検出装置を備えたＤＣブラシレスモータが知られている。このような構成のＤＣブラシレスモータでは、位相検出装置による回転子の検出信号に基づいて固定子コイルの駆動電流を制御することにより、該回転子の位相が制御される。
【０００３】
回転子の位相を検出する位相検出装置としては、例えば、ホール素子や磁気抵抗(ＭＲ：Magneto Resistance)素子などの磁気検出素子を用いた位相検出装置が公知である（特許文献１）。このような磁気検出素子は、回転子などに取り付けられたマグネットなどの回転による磁場の変化を検知し、当該検知信号を信号処理回路などに出力する。
【０００４】
磁気検出素子のうち、ホール素子は、素子内を流れる電流と外部磁界との相互作用によって発生する起電力を利用するものであり、磁界の大きさに比例した該起電力をアナログ信号として出力する。しかし、ホール素子を利用した位相検出装置では、ホール素子から出力される微弱なアナログ信号が外来ノイズなどの影響を受け易いことから、ノイズ対策用の専用回路などが必要となり、結果として、装置全体のコストが上昇する傾向にある。また、位相検出装置が使用される温度によっては、ホール素子からの出力誤差が大きくなり、回転子の正確な位置や位相の検出が難しくなるような場合がある。
【０００５】
また、ＭＲ素子は、磁場の強さに応じて電気抵抗が変化する磁気抵抗効果を利用するものであり、上述のホール素子に比べて感度が良好で消費電力も小さいという利点を有している。しかし、ＭＲ素子は、素子に入力される磁場の強度によっては、その出力信号が飽和するような場合もあり、入力磁場と出力信号とが線形な関係とはならないような場合がある。このため、ＭＲ素子と回転子などに配置されたマグネットとが必要以上に近接するような場合には、ＭＲ素子からの出力波形が歪むような事態が生じ得る。
【０００６】
さらに、ホール素子及びＭＲ素子などの磁気検出素子では、いずれも回転子または回転軸などに取り付けたマグネットを利用するため、使用するモータの回転子のサイズなどによっては、設置できるマグネットの大きさや、当該マグネットの周囲に配置できる磁気検出素子の個数が制限されるような場合がある。このため、必要な個数の磁気検出素子が配置できないような場合には、回転子の位置や位相を正確に検出することができないため、回転子を精密に駆動制御できない事態が生じ得る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００６―０３３９０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
このような背景から、モータの回転子などの回転体の位相を検出する位相検出装置において、該回転体をより精密に制御するために必要な位相信号を出力することができる位相検出装置の実現が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一の態様は、回転体の位相を検出する位相検出装置である。前記回転体の表面に形成された可動導電体と、前記回転体の表面から所定距離を隔てて配置された固定導電体であって、前記回転体の回転速度に応じた周期で前記可動導電体と相対向する固定導電体と、前記可動導電体と前記固定導電体との間で生じる静電容量に基づいた信号を出力する信号出力回路と、を備える。
本発明の他の態様によると、前記可動導電体と前記固定導電体とは、前記回転体の回転方向の長さが異なる。
本発明の他の態様によると、前記可動導電体及び前記固定導電体の一方は、前記回転体の回転軸方向の長さが回転方向の所定間隔で異なるように形成されている。
本発明の他の態様によると、前記固定導電体を複数備え、前記固定導電体の各々は前記回転体の回転軸方向に隣接して配置されている。
本発明の他の態様によると、前記固定導電体を複数備え、前記固定導電体の各々は前記回転体の回転方向の位相が異なる位置に配置されている。
本発明の他の態様によると、前記可動導電体を複数備え、前記可動導電体の各々は前記回転体の回転方向の位相が異なる位置に配置されている。
本発明の他の態様によると、前記位相検出装置を備えるモータである。前記モータは、前記可動導電体が形成された回転子と、前記固定導電体が配置された固定子と、前記信号出力回路からの信号に基づいて前記回転子の回転位相を制御する信号処理回路と、を備える。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１実施形態に係る位相検出装置を備えたモータ及び該モータの制御回路の全体構成を示す図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る位相検出装置を示す図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る位相検出装置の位相検出素子の変形例を示す図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係る位相検出装置を示す図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係る位相検出装置の位相検出素子の変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。なお、本実施形態では、本発明に従う位相検出装置として、例えばＤＣ（Direct-Current）ブラシレスモータなどの電動機に搭載される位相検出装置を示すが、本発明に係る位相検出装置の構成は、これに限らず、電動機以外の他の一般の回転体の位相を検出する場合にも適用することができる。
【００１２】
［第１実施形態］
図１（ａ）は、本発明の第１実施形態に係る位相検出装置を備えたモータ１の一断面を示すものであり、また、図１（ｂ）は、モータ１及び該モータ１を制御する制御回路の構成を示すブロック図である。モータ１は、本実施形態では、例えばＤＣブラシレスモータであり、モータケース１１２の内部に、永久磁石が搭載された回転子１０２、回転子１０２を貫通するように取り付けられた回転シャフト１０７、モータケース１１２に固定された固定子１０８、を有している。
【００１３】
モータ１の固定子１０８には、３相の励磁コイル１０９ａ、１０９ｂ、１０９ｃが配置されており、各励磁コイル１０９ａ、１０９ｂ、１０９ｃの一端がＹ結線されると共に他端は、該モータ１を制御するスイッチング回路２のトランジスタに接続されている。さらに、モータ１は、前記回転子１０２の回転位置を検出する位相検出装置１０を搭載している。
【００１４】
ここで、本実施形態に係る位相検出装置１０は、励磁コイルの相数に応じた３つの位相検出素子と、各位相検出素子に接続された検出信号出力回路とを備えている。該３つの位相検出素子は、例えば、１２０°の位相差をもつように回転子１０２及び固定子１０８上に配置されている。なお、図１（ａ）、（ｂ）では、本発明の第１実施形態に係る位相検出装置１０の構成について、説明を簡潔にして理解を容易にすべく、１つの位相検出素子１００と、当該位相検出素子１００に接続された検出信号出力回路１０１のみを示すものとする。また、図示しない他の位相検出素子及び検出信号出力回路は、以下に説明する位相検出素子１００及び検出信号出力回路１０１と同様の構成を備えている。
【００１５】
本実施形態に係る位相検出装置１０では、特に、回転子１０２の位相を検出する位相検出素子１００が、静電容量カップリングする２つの導電体から構成されている。２つの該導電体は、回転子１０２の側面に形成されて回転子１０２と共に回転する可動導電体１０４と、固定子１０８の表面に固定され固定導電体１０６とから構成されており、例えば回転子１０２の回転速度に応じた周期で両者が近接及び対向することにより静電容量が変動する可変容量コンデンサ２０３を構成している。
【００１６】
また、位相検出素子１００の固定導電体１０６には、検出信号出力回路１０１が接続されて、可変容量コンデンサ２０３の静電容量に応じたアナログ信号を当該信号処理回路４に出力する。
【００１７】
信号処理回路４は、例えば、プロセッサであるＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）等からなるメモリを備えるコンピュータであって、入力された該アナログ信号に基づいてモータ１の回転子１０２の回転位置を特定する。信号処理回路４は、特定した該回転子１０２の位置に基づいてスイッチング回路２を駆動し、各励磁コイル１０９ａ〜１０９ｃに通電される電流の量や方向を制御してモータ１を回転させる。
【００１８】
ここで、スイッチング回路２は、６つのトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６で構成されており、各トランジスタの制御端子に入力される前記信号処理回路４からの信号により、各トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６のオン／オフを制御することにより、電源３から各トランジスタを通じて各励磁コイル１０９ａ〜１０９ｃへと通電される電流を制御する。
【００１９】
次に、本発明の第１実施形態に係る位相検出装置１０の詳細について、図２（ａ）、（ｂ）を用いて説明する。図２（ａ）は、本実施形態の位相検出装置１０を構成する位相検出素子１００の構成であり、また、図２（ｂ）は、本実施形態の位相検出素子１００に接続される検出信号出力回路１０１の回路構成と、回転軸Ａに沿って見た位相検出素子１００の模式図を示している。
【００２０】
位相検出装置１０は、位相検出素子１００と、該位相検出素子１００からの信号が入力される検出信号出力回路１０１とから構成される。位相検出素子１００は、回転子１０２の側面に形成されて回転子１０２と共に回転する可動導電体１０４と、固定子１０８の表面に固定された固定導電体１０６とから構成されている。
【００２１】
可動導電体１０４及び固定導電体１０６の各々は、回転子１０２の側面に沿って形成された円弧状の曲板体であり、例えばアルミニウムや銅などのなどの永久磁石や励磁コイル１０９ａ〜１０９ｃからの磁場の影響を受けにくい非磁性体などで構成されている。
【００２２】
また、可動導電体１０４及び固定導電体１０６は、両者の表面間の距離が一定値：ｄとなるように配置されており、該回転子１０２の回転に応じて変化する各導電体の重なり部分の面積変化により静電容量が変化する可変容量コンデンサ２０３を構成する。可変容量コンデンサ２０３は、可動導電体１０４と固定導電体１０６との重なりの開始から徐々に静電容量が大きくなり、重なり面積が最大となる回転位置において静電容量がピークとなり、その後、徐々に静電容量が減少するように変化することとなり、このような静電容量の変化に応じた三角波状の信号を固定導電体１０６に接続された検出信号出力回路１０１に出力する。なお、位相検出素子１００の可動導電体１０４は回転子１０２外部において接地されている。
【００２３】
検出信号出力回路１０１は、所定の容量のコンデンサ２０９を介して前記固定導電体１０６に接続された交流電流源２０８と、前記固定導電体１０６から出力される電流が通電される電流検出用抵抗２１２と、該電流検出用抵抗２１２に生じる電圧を電流に変換するバッファアンプ２１４と、ダイオード２１６で整流された該電流を電圧信号に変換するコンデンサ２１８及び抵抗２２０と、該電圧信号を信号処理回路４に出力するバッファ回路２２２とから構成されている。
【００２４】
このような回路構成により、可動導電体１０４と固定導電体１０６とにより構成される可変容量コンデンサ２０３の静電容量が電圧に変換されて、回転子１０２の位相信号として次段の信号処理回路４へと出力される。なお、検出信号出力回路１０１は、このような回路構成に限らず、位相検出素子１００からの出力が次段の信号処理回路へと正確に伝搬できる回路であれば、任意の回路構成の検出信号出力回路を使用することができる。
【００２５】
図３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、第１実施形態における位相検出装置１０を構成する位相検出素子１００の変形例であり、位相検出素子１００の可動導電体１０４及び固定導電体１０６に代えて用いることのできる、第１、第２及び第３の可動導電体及び固定導電体の構成を示している。
【００２６】
図３（ａ）は、第１実施形態における第１変形例である可動導電体３０４と固定導電体３０６が形成された位相検出素子３００の構成を示す図である。位相検出素子３００では、回転子３０２に形成された可動導電体３０４の回転方向の長さ（可動導電体３０４の図示短手方向の長さ）が、固定導電体３０６の回転方向の長さよりも短くなるように構成されている。本変形例では、例えば、可動導電体３０４の回転方向の長さが固定導電体３０６の回転方向の長さの１／６となるように構成されている。
【００２７】
ここで、第１実施形態では、可動導電体１０４と固定導電体１０６とによる可変容量コンデンサ２０３は三角波状のアナログ信号が出力されるものであったが、本変形例の位相検出素子３００では、可動導電体３０４の回転方向の長さが固定導電体３０６の長さよりも短く、固定導電体３０６により可動導電体３０４の全面が一瞬で覆われる構成を有しているため、固定導電体３０６及び可動導電体３０４で構成される静電容量が瞬時に一定値に達することとなる。
【００２８】
これにより、本変形例に係る位相検出素子３００では、出力される静電容量を二値化（該一定値の静電容量と静電容量を有さない場合の２つの状態）することができ、擬似的なデジタル信号で構成される位相信号の出力が可能となる。これにより、次段の信号処理回路４を省略または簡略化することができ、大幅に位相検出装置のコストダウンを図ることができる。なお、本変形例では、可動導電体３０４の回転方向の長さを固定導電体３０６の回転方向の長さの１／６としたが、これに限らず、可動導電体３０４の回転方向の長さは、位相検出素子３００からの出力信号が二値化できる範囲において任意の長さとすることができる。
【００２９】
図３（ｂ）は、第１実施形態における第２変形例である可動導電体３１４と固定導電体３１６とを備えた位相検出素子３１０の構成を示す図である。位相検出素子３１０は、固定導電体３１６の回転方向の長さ（固定導電体３１６の図示短手方向の長さ）が、回転子３１２に形成される可動導電体３１４の回転方向の長さよりも短くなるように構成されている。第２変形例では、例えば、固定導電体３１６の回転方向の長さが可動導電体３１４の回転方向の長さの１／６となるように構成されている。
【００３０】
第２変形例の位相検出素子３１０においても、第１変形例の場合と同様に、位相検出素子３１０からの出力信号を二値化することができ、位相信号を擬似的なデジタル信号で構成することができる。これにより、次段の信号処理回路４を省略または簡略化することができ、装置の大幅なコストダウンを実現することができる。なお、第２変形例では、可動導電体３１４の回転方向の長さを固定導電体３１６の回転方向の長さの１／６としたが、これに限らず、固定導電体３１６の回転方向の長さは、位相検出素子３１０からの出力が二値化できる範囲において任意の長さとすることができる。
【００３１】
図３（ｃ）は、第１実施形態における第３変形例である可動導電体３２４と固定導電体３２６が形成された位相検出素子３２０の構成を示す図である。第３変形例の位相検出素子３２０では、回転子側に形成された可動導電体３２４の回転軸Ａ方向の長さが階段状に徐々に大きくなるように構成された４つの部分で構成されており、各部分の回転方向の各々長さは、固定導電体３２６の回転方向の長さと略同一となるように構成されている。
【００３２】
これにより、第３変形例の位相検出素子３２０の可動導電体３２４と固定導電体３２６とにより構成される可変容量コンデンサは、回転軸方向の長さが異なる該４つの部分と、可動導電体３２４が形成されていない部分との５つの状態とに対応する五値化された静電容量を出力する。また、可動導電体３２４の複数の当該部分の各々を、回転子の回転方向の位置を対応させることができるため、回転子の位置検出を容易に且つ確実に行うことができるため、信号処理回路４の構成を簡略化して装置の大幅なコストダウンが実現できると共に、回転子の精密な位置制御が可能となる。
【００３３】
なお、第１実施形態における第３変形例では、可動導電体３２４を４つの部分で構成したが、これに限らず、所望の位置検出の精度や検出位置の細かさに応じて、回転軸方向の長さが異なる当該部分を必要数形成することができる。また、本変形例では、可動導電体３２４に回転軸方向の長さが異なる部分を形成したが、これに代えて、可動導電体３２４と固定導電体３２６とが逆の構成（固定導電体３２６に回転軸方向の長さが異なる部分を形成する構成）を有するようにすることもできる。また、本変形例では、異なる複数の幅部分の軸方向の長さがを変えたが、長さに代えて、当該導電体の厚みを変えることにより、各部分の静電容量を各々変更するように構成してもよい。
【００３４】
〔第２実施形態〕
次に、本発明の第２実施形態に係る位相検出装置について説明する。本実施形態に係る位相検出装置では、２つの固定導電体が固定子側において隣接して形成されると共に、各固定導電体が回転子に形成された可動導電体を共有するように構成されている。これにより、本実施形態に係る位相検出装置では、可動導電体側に接地構造を設ける必要がないため、該位相検出装置の回路構成が簡略化できると共に、更に、回転子４０２に電気的な接点を設ける必要もないことから、該回転子４０２の機械的構造も簡素化することができる。
【００３５】
図４（ａ）は、本発明の第２実施形態に係る位相検出装置４０の構成を示す図であり、図４（ｂ）は、位相検出装置４０の等価回路を示している。なお、図４（ａ）、（ｂ）に示す位相検出装置４０において、図２に示す第１実施形態に係る位相検出装置１０と同じ構成要素については、図２に示す符号と同じ符号を用いて示すものとし、上述した図２についての説明を援用する。
【００３６】
本位相検出装置４０は、第１実施形態に係る位相検出装置１０に代えて用いることのできる位相検出装置である。本実施形態に係る位相検出装置４０では、固定子側に２つの固定導電体４０６ａ、４０６ｂが回転軸Ａの方向に隣接して形成されると共に、各固定導電体４０６ａ、４０６ｂが回転子４０２に形成された可動導電体４０４を共有する位相検出素子４００を備えている。
【００３７】
本位相検出装置４０は、一方の固定導電体４０６ａと可動導電体４０４とで構成される可変容量コンデンサ４０７ａと、他方の固定導電体４０６ｂと可動導電体４０４とで構成される可変容量コンデンサ４０７ｂとが、可動導電体４０４により直列に接続された構成を備えている。これにより、位相検出素子４００は、回転子４０２が回転して固定導電体４０６ａ、４０６ｂと可動導電体４０４とが一定の周期で相対向した場合に、各可変容量コンデンサ４０７ａ、４０７ｂの直列容量に対応した値を検出信号出力回路４０１に出力する。
【００３８】
このような構成により、本位相検出装置４０では、回転子の可動導電体側に接地構造を設ける必要がなくなるため、該位相検出装置４０の回路構成が簡略化できると共に、回転子４０２に電気的な接点を設ける必要がないことから該回転子４０２に機械的構造も簡素化することができる。
【００３９】
図５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、第２実施形態の位相検出装置４０の位相検出素子４００の変形例であり、可動導電体４０４と固定導電体４０６ａ、４０６ｂに代えて用いることのできる、第１、第２及び第３の可動導電体及び固定導電体の構成を示している。
【００４０】
図５（ａ）は、第２実施形態における第１変形例である位相検出素子５００ａ、５００ｂの構成を示す図である。図５（ａ）は、２枚の固定導電体５０６ａ、５０６ｂを回転子の位相に対して１８０度ずれた位置に配置したもので、一方の固定導電体５０６ａはコンデンサ５０９を介して交流電源５０８に接続されると共に、他方の固定導電体５０６ｂは、接地電位に接続される。また、回転子５０２に設けられる可動導電体５０４ａ、５０４ｂは回転子５０２の位相に対して１８０度ずれた位置に設けて、両者を例えば回転子５０２内部で電気的に接続して同電位としている。
【００４１】
第２実施形態における第１変形例に係る位相検出装置の位相検出素子４００では、可変容量素子５０７ａと、当該可変容量素子５０７ａとは位相が１８０度ずれた位置に設けられた可変容量素子５０７ｂとが、回転子５０２内部の接続線を介して直列に接続された構成を備えており、これにより、回転子５０２の１８０度ずれた２つの回転子位置を簡単な回路構成で検出することができる。また、第２実施形態と同様に、本変形例においても、回転子５０２に形成された可動導電体に接地構造を設ける必要がないため、位相検出装置の回路構成が簡略化できると共に、該回転子５０２に機械的構造も簡素化することができる。なお、第２実施形態における第１変形例では、２組の位相検出素子５００ａ、５００ｂを用いて、１８０度ずれた２つの回転子位置を検出する構成としたが、これに限らず、３組以上の位相検出素子を用いて、回転子の位置を更に細かく検出するような構成とすることもできる。
【００４２】
図５（ｂ）は、第２実施形態における第２変形例である位相検出素子５１０の構成を示す図である。位相検出素子５１０は、回転子５１２に形成された可動導電体５１４と、回転子５１２の回転方向に隣接して配置され２つの固定導電体５１６ａ、５１６ｂとからなり、該固定導電体５１６ａ、５１６ｂが可動導電体５１４を共有している。
【００４３】
本変形例の位相検出素子５１０は、一方の固定導電体５１６ａと可動導電体５１４とで構成される可変容量コンデンサと、他方の固定導電体５１６ｂと可動導電体５１４とで構成される可変容量コンデンサとが、可動導電体５１４により直列に接続された構成を備えている。
【００４４】
この構成により、回転子５１２の回転方向に配置された固定導電体５１６ａ、５１６ｂの各々位置に応じて変化する可変容量コンデンサの静電容量から、回転子５１２の回転位置を特定することができる。また、第２実施形態と同様に、本変形例では、回転子に形成された可動導電体に接地構造を設ける必要がないため、位相検出装置の回路構成が簡略化できると共に、回転子５１２に電気的な接点を設ける必要がないことから該回転子５１２に機械的構造も簡素化することができる。
【００４５】
図５（ｃ）は、第２実施形態における第３変形例である位相検出素子の構成を示す図である。本変形例の位相検出素子では、位相検出用の位相検出素子５２０ａの他に、可動電極５３４と固定電極５３６とで構成されたリファレンス用静電容量カップリング素子５２０ｂを備えている。なお、位相検出用の位相検出素子５２０ａについては、第２実施形態における第２変形例に係る位相検出素子５１０と同一の構成を有しているため、説明は省略する。
【００４６】
本変形例のファレンス用静電容量カップリング素子５２０ｂでは、可動電極５３４は回転子５２２の周囲を一周するように形成されているため、該可動電極５３４と固定電極５３６とのカップリングにより構成される静電容量は回転子５２２の回転により変動せず一定値となるが、例えば、回転子５２２の回転軸に軸ずれなどの不具合が生じた場合には、該可動電極５３４と固定電極５３６とにより構成される静電容量に変動が生じることとなる。このため、リファレンス用静電容量カップリング素子５２０ｂからの信号をモニタすることで回転子５２２の不具合を早期に検出することができ、また、当該リファレンス用静電容量カップリング素子５２０ｂの出力を用いて、位相検出素子５２０ａの出力を校正することもできる。
【００４７】
このように、第１実施形態、第２実施形態、及び、各変形例の位相検出装置は、回転体に設けられた可動導電体と、該可動導電体の表面から間隙を設けて配置固定導電との重なり部分の面積変化により静電容量が変化する可変容量コンデンサで構成された位相検知素子で構成されているため、従来技術の位相検出装置のように磁場を検出する機構の位相検知素子に比べると、外来ノイズの影響を受けにくく、また、出力される信号がひずむことがない。また、検出したい回転子の位置に対向電極を設けるのみで、回転子の複数位置を特定することができるため、この結果、回転子の回転位置を精密に制御することができる。
【００４８】
なお、第１実施形態、第２実施形態、及び、各実施形態に係る各変形例では、本発明の位相検出装置を、回転子が固定子の内側にあるインナーロータ型ブラシレスモータに適用する例を示したが、これに限らず、回転子が固定子の外側にあるアウターロータ型ブラシレスモータにも、インナーロータ型ブラシレスモータと同様に適用することができる。
【００４９】
また、上述の各実施形態及び各変形例では、各位相検出装置をモータ１に搭載する例を示したが、このような例に限られるものではなく、例えば、位相検出素子１００のみをモータ１内に配置して、位相検出素子からの信号が入力される検出信号出力回路１０１については、例えばモータ１の外部にモータ１と分離して配置することができる。
【００５０】
さらに、上述の各実施形態及び各変形例では、回転子及び固定子に可動導電体及び固定導電体を設置する例を示したが、回転子及び固定子に設置する場合に限らず、例えば回転シャフト１０７の側面に可動導電体１０４を配置し、固定導電体１０６を回転シャフト１０７の側面から一定距離離れた位置に配置するような構成としてもよい。また、回転シャフトのように磁場の影響をうけにくい部位に位相検出素子を設置するような場合には、各導電体の材料も非磁性体に限らず任意の材料を使用することができる。
【００５１】
以上、説明したように、本発明の位相検出装置は、前記回転体の表面に形成された可動導電体と、前記回転体の表面から所定距離を隔てて配置された固定導電体であって、前記回転体の回転速度に応じた周期で前記可動導電体と相対向する固定導電体と、前記可動導電体と前記固定導電体との間で生じる静電容量に基づいた信号を出力する信号出力回路と、を備える位相検出装置である。本発明によれば、ノイズやひずみの影響を受け易い磁気検出素子を使用せずとも位相の検出が可能となり、ノイズやひずみを除去する電気回路も不要となることから、回転体の正確な位置検出を低コストで実現できる。また、本発明の位相検出装置は、位相検出素子を構成する可動導電体及び固定導電体の導電体サイズを回転体のサイズに応じて調整して該回転体の周囲に必要な個数の位相検出素子を配置することができるため、回転体の精密制御を実現することができる。
【００５２】
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において改変して用いることができる。
【符号の説明】
【００５３】
１・・・モータ、２・・・スイッチング回路、３・・・電源、４・・・信号処理回路、１０、４０・・・位相検出装置、１００、３００、３１０、３２０、４００、５００ａ、５００ｂ、５１０、５２０ａ・・・位相検出素子、１０１，４０１・・・検出信号出力回路、１０２、３０２、３１２、３２２、４０２、５０２、５１２、５２２・・・回転子、１０４、３０４、３１４、３２４、４０４、５０４ａ、５０４ｂ、５１４，５２４・・・可動導電体、１０６、３０６、３１６、３２６、４０６ａ、４０６ｂ、５０６ａ、５０６ｂ、５１６ａ、５１６ｂ、５２６ａ、５２６ｂ・・・固定導電体、１０８・・・固定子、１０７・・・回転シャフト、１１２・・・モータケース、１０９ａ、１０９ｂ、１０９ｃ・・・励磁コイル。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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