(57)【要約】【課題】ホール素子を用いて、レゾルバと同様にノイズに強く、伝送距離を長くすることのできる検出信号を得ることのできる回転位置検出方法を提案すること。【解決手段】ホール素子レゾルバ１０では、２極着磁された回転磁気ドラムの回転に伴って位相が９０度異なる正弦波状の検出信号を発生するように、一対のホール素子１３、２３を配置し、各ホール素子１３、２３を駆動するための制御電流Ｉｃ1、Ｉｃ2として、位相が９０度異なる同一周波数の交番電流を供給し、各ホール素子１３、２３から、９０度位相の異なる正弦波状の平衡変調信号を検出信号ＶH1、ＶH2として出力させ、これらの平衡変調信号に基づき回転位置を算出する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
多極着磁された回転子の回転に伴って位相が９０度異なる正弦波状の検出信号を発生するように、一対のホール素子を配置し、
各ホール素子を駆動するための制御電流として、１／４周期ずれた同一周波数の交番電流を供給し、
前記回転子の回転に伴って各ホール素子から、９０度位相の異なる正弦波状の平衡変調信号を検出信号として出力させ、
これらの平衡変調信号に基づき前記回転子の回転角を算出することを特徴とするホール素子を用いた回転位置検出方法。
【請求項２】
請求項１において、
前記回転子として２極着磁された回転円盤を用いることを特徴とするホール素子を用いた回転位置検出方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の方法により前記回転子の回転角を検出することを特徴とするホール素子レゾルバ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一対のホール素子を用いてレゾルバと同様な検出信号を発生させて回転軸の回転位置を検出する回転位置検出方法、および当該方法を用いたホール素子レゾルバに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
モータ回転軸などの回転軸の回転位置を検出するための機構としては、一対のホール素子を用いたサインコサイン出力型ホール素子センサが知られている。このセンサの検出部は、図１に示すように、検出対象の回転軸１に同軸状に固定した２極着磁された回転磁気ドラム２と、この回転磁気ドラム２の回転に伴って９０度位相の異なる検出信号が発生するように配置された一対のホール素子３、４とを備えている。
【０００３】
これらのホール素子３、４には、図２に示すように、駆動用の一定値の制御電流Ｉｃが定電圧回路または定電流回路５から供給される。したがって、各ホール素子３、４からは、図３に示すように、回転磁気ドラム２の回転に伴って９０度位相のずれた正弦波状の検出信号（ホール電圧ＶH1、ＶH2）が出力される。これら２相の検出信号は伝送線を介して信号処理回路６に伝送され、信号処理回路６において増幅およびデジタル化された後に演算されて、１回転内の絶対位置、原点位置を基準とする回転カウント数などが算出される。
【０００４】
なお、一対のホール素子を備えた磁気エンコーダは、例えば特許文献１〜３に記載されている。
【特許文献１】特開２００６−２０８０２５号公報
【特許文献２】特開２００５−１４０７３７号公報
【特許文献３】特開２００５−１７２７２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、この構成のセンサには次のような問題点がある。まず、各ホール素子の検出信号はアナログ出力のため、ノイズが混入しやすく、Ｓ／Ｎ比を大きくできない。また、このために、ホール素子と、ここから出力される検出信号を信号処理するためにデジタル化するデジタル変換器との間の伝送距離を長くできない。さらに、ホール素子の検出信号をそのままＡ／Ｄ変換したのでは分解能を大きくできない。
【０００６】
本発明の課題は、このような点に鑑みて、ホール素子を用いて、レゾルバと同様にノイズに強く、伝送距離を長くすることのできる検出信号を得ることのできる回転位置検出方法を提案することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するために、本発明のホール素子を用いた回転位置検出方法は、多極着磁された回転子の回転に伴って位相が９０度異なる正弦波状の検出信号を発生するように、一対のホール素子を配置し、各ホール素子を駆動するための制御電流として、１／４周期ずれた同一周波数の交番電流を供給し、前記回転子の回転に伴って各ホール素子から、９０度位相の異なる正弦波状の平衡変調信号を検出信号として出力させ、これらの平衡変調信号に基づき前記回転子の回転位置を算出することを特徴としている。ここで、前記回転子として２極着磁された回転円盤を用いることができる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明では、各ホール素子の制御電流として所定周波数の交番電流を用いているので、各ホール素子の検出信号を、正弦波状の平衡変調信号とすることができる。このため、ホール素子を用いて、レゾルバと同様に、ノイズに強く、伝送距離を長くできるという利点を備えた回転位置検出方法を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下に、図面を参照して、本発明を適用した実施の形態を説明する。
【００１０】
図４は本発明の方法を適用したホール素子レゾルバの検出部を示す概略構成図である。ホール素子レゾルバ１０は、図１に示す場合と同様に、検出対象の回転軸に同軸状に固定した２極着磁された回転磁気ドラムと、この回転磁気ドラムの回転に伴って９０度位相の異なる検出信号が発生するように配置された一対のホール素子１３、２３とを備えている。
【００１１】
ホール素子１３に供給される制御電流Ｉｃ1は一定の周波数ｆで電流方向が切り替わる交番電流とされている。すなわち、ホール素子駆動回路１４は、アナログスイッチ１５と、一対の定電流回路１６、１７とを備えており、アナログスイッチ１５は一定の周波数ｆ（＝ω／２π）の交番電圧Ｖｃ1によってスイッチング動作を行い、これにより、ホール素子１３には、周波数ｆで交互に正負に切り替わる交番電流が供給される。
【００１２】
ホール素子２３に供給される制御電流Ｉｃ2も一定の周波数ｆで電流方向が切り替わる交番電流とされている。すなわち、ホール素子駆動回路２４は、アナログスイッチ２５と、一対の定電流回路２６、２７とを備えており、アナログスイッチ２５は一定の周波数ｆ（＝ω／２π）の交番電圧Ｖｃ2によってスイッチング動作を行い、これにより、ホール素子２３には、周波数ｆで交互に正負に切り替わる交番電流が供給される。ここで、ホール素子２３およびホール素子２４に供給される制御電流Ｉｃ1、Ｉｃ2は１／４周期ずれたものとしてある。
【００１３】
図５には、アナログスイッチ１５、２５に印加される交番電圧（コントロール電圧）Ｖｃ1、Ｖｃ2、および、制御電流Ｉｃ1、Ｉｃ2の波形を示してある。
【００１４】
このように周波数ｆで正負に交互に切り替わる交番電流を制御電流として印加することにより、各ホール素子１３、２３の検出信号ＶH1、ＶH2は、図６に示すように、平衡変調信号となる。これらの検出信号ＶH1（＝ｓｉｎωｔ・ｃｏｓθ）およびＶH2（＝ｃｏｓωｔ・ｓｉｎθ）の差をとると、図７に示すように、コントロール電圧Ｖｃ1と周波数が同一で位相が回転磁気ドラムの回転角θだけずれた信号が得られる。
ＶH1−ＶH2＝ｓｉｎωｔ・ｃｏｓθ−ｃｏｓωｔ・ｓｉｎθ
＝ｓｉｎ（ωｔ−θ）
【００１５】
したがって、この角度θ間をクロック信号でカウントすれば、回転角θをデジタル値として得ることができる。また、この角度θ間を位相検波すれば、回転角θをアナログ電圧として得ることができる。
【００１６】
以上説明したように、本例のホール素子レゾルバ１０では、ホール素子１３、２３の制御電流Ｉｃ1、Ｉｃ2を高い周波数（数ｋＨｚ〜数十ｋＨｚ）で交番させることにより、各ホール素子１３、２３の検出信号ＶH1、ＶH2を正弦波状および余弦波状の平衡変調信号としている。この結果、標準的なレゾルバと同様な検出信号を得ることができるので、レゾルバと同様にノイズに強く、伝送距離を長くできるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】サインコサイン出力型ホール素子センサの検出部を示す構成図である。
【図２】従来のサインコサイン出力型ホール素子センサの概略構成図である。
【図３】ホール素子の検出信号を示す信号波形図である。
【図４】本発明を適用したホール素子レゾルバの説明図である。
【図５】図４のホール素子レゾルバの各部の信号波形図である。
【図６】図４のホール素子レゾルバのホール素子出力を示す信号波形図である。
【図７】ホール素子出力の差信号と交番電圧の関係を示す信号波形図である。
【符号の説明】
【００１８】
１０  ホール素子レゾルバ
１３、２３  ホール素子
１４、２４  ホール素子駆動回路
１５、２５  アナログスイッチ
１６、２６、１７、２７  定電流回路
Ｖｃ1、Ｖｃ2  交番電圧
Ｉｃ1、Ｉｃ2  制御電流
ＶH1、ＶH2  ホール電圧（検出信号）
【図１】
2008151665.tif 000003
【図２】
2008151665.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2008151665.tif 000007
【図６】
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【図７】
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