(57)【要約】【課題】磁気センサの個数を抑えつつ、回転子の位置の検出精度の向上を図れる回転子の位置検出装置を提供する。【解決手段】この位置検出装置は、第１のホール素子ＨＵが出力する第１の出力電圧ＨＵＰと第１の反転出力電圧ＨＵＭが入力される第１のコンパレータ１が第１の位置検出信号ＨＵｓを出力する。また、第２のホール素子ＨＶが出力する第２の出力電圧ＨＶＰと第２の反転出力電圧ＨＶＭが入力される第２のコンパレータ２が第２の位置検出信号ＨＶｓを出力する。また、第１のホール素子ＨＵが出力する第１の反転出力電圧ＨＵＭと第２のホール素子ＨＶが出力する第２の出力電圧ＨＶＰが入力される第３のコンパレータ３が第３の位置検出信号ＨＷｓを出力する。よって、２つのホール素子から３つの位置検出信号が得られ、分解能が向上する。【選択図】図１
2008312383.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転子(４１)の磁束を検出すると共に検出した磁束に応じた第１の出力信号(ＨＵＰ)とこの第１の出力信号とは逆位相の第１の反転出力信号(ＨＵＭ)とを出力する第１の磁気センサ(ＨＵ)と、
上記回転子(４１)の磁束を検出すると共に検出した磁束に応じた第２の出力信号(ＨＶＰ)とこの第２の出力信号とは逆位相の第２の反転出力信号(ＨＶＭ)とを出力する第２の磁気センサ(ＨＶ)とを備え、
上記第１の出力信号(ＨＵＰ)と第２の出力信号(ＨＶＰ)とは位相が所定の電気角だけずれており、
さらに、上記第１の出力信号(ＨＵＰ)と第１の反転出力信号(ＨＵＭ)が入力される第１のコンパレータ(１)と、
上記第２の出力信号(ＨＶＰ)と第２の反転出力信号(ＨＶＭ)が入力される第２のコンパレータ(２)と、
上記第１の出力信号(ＨＵＰ)と第２の反転出力信号(ＨＶＭ)、または、上記第１の反転出力信号(ＨＵＭ)と第２の出力信号(ＨＶＰ)が入力される第３のコンパレータ(３)とを備えることを特徴とする回転子の位置検出装置。
【請求項２】
回転子(４１)の磁束を検出すると共に検出した磁束に応じた第１の出力信号(ＨＵＰ１)を出力する第１の磁気センサ(ＨＵ１)と、
上記回転子(４１)の磁束を検出すると共に検出した磁束に応じた第２の出力信号(ＨＶＰ１)を出力する第２の磁気センサ(ＨＶ１)と、
上記回転子(４１)の磁束を検出すると共に検出した磁束に応じた第３の出力信号(ＨＷＰ１)を出力する第３の磁気センサ(ＨＷ１)とを備え、
上記第１、第２、第３の出力信号(ＨＵＰ１、ＨＶＰ１、ＨＷＰ１)は互いに位相がずれており、
さらに、上記第１の出力信号(ＨＵＰ１)と第２の出力信号(ＨＶＰ１)が入力される第１のコンパレータ(１１)と、
上記第２の出力信号(ＨＶＰ１)と第３の出力信号(ＨＷＰ１)が入力される第２のコンパレータ(１２)と、
上記第３の出力信号(ＨＷＰ１)と第１の出力信号(ＨＵＰ１)が入力される第３のコンパレータ(１３)とを備えることを特徴とする回転子の位置検出装置。
【請求項３】
請求項２に記載の回転子の位置検出装置において、
上記第１の磁気センサ(ＨＵ１)は、上記第１の出力信号(ＨＵＰ１)と、この第１の出力信号とは逆位相の第１の反転出力信号(ＨＵＭ１)とを出力し、
上記第２の磁気センサ(ＨＶ１)は、上記第２の出力信号(ＨＶＰ１)と、この第２の出力信号とは逆位相の第２の反転出力信号(ＨＶＭ１)とを出力し、
上記第３の磁気センサ(ＨＷ１)は、上記第３の出力信号(ＨＷＰ１)と、この第３の出力信号とは逆位相の第３の反転出力信号(ＨＷＭ１)とを出力し、
上記第１、第２、第３の出力信号(ＨＵＰ１、ＨＶＰ１、ＨＷＰ１)は互いに位相が１２０°ずれており、
さらに、上記第１の出力信号(ＨＵＰ１)と第１の反転出力信号(ＨＵＭ１)が入力される第４のコンパレータ(１４)と、
上記第２の出力信号(ＨＶＰ１)と第２の反転出力信号(ＨＶＭ１)が入力される第５のコンパレータ(１５)と、
上記第３の出力信号(ＨＷＰ１)と第３の反転出力信号(ＨＷＭ１)が入力される第６のコンパレータ(１６)とを備えることを特徴とする回転子の位置検出装置。
【請求項４】
請求項３に記載の回転子の位置検出装置において、
上記第１,第２,第３のコンパレータ(１１,１２,１３)が出力する第１,第２,第３の位置検出信号(ＨＵｓ１,ＨＶｓ１,ＨＷｓ１)と、上記第４,第５,第６のコンパレータ(１４,１５,１６)が出力する第４,第５,第６の位置検出信号(ＨＵｓ０,ＨＶｓ０,ＨＷｓ０)とが入力されると共に、上記第１,第２,第３の位置検出信号(ＨＵｓ１,ＨＶｓ１,ＨＷｓ１)を出力するが上記第４,第５,第６の位置検出信号(ＨＵｓ０,ＨＶｓ０,ＨＷｓ０)を出力しない第１の状態と、上記第４,第５,第６の位置検出信号(ＨＵｓ０,ＨＶｓ０,ＨＷｓ０)を出力するが上記第１,第２,第３の位置検出信号(ＨＵｓ１,ＨＶｓ１,ＨＷｓ１)を出力しない第２の状態とに切換可能な切換部(５１)を有することを特徴とする回転子の位置検出装置。
【請求項５】
請求項４に記載の回転子の位置検出装置を備え、
上記切換部(５１)を上記第１の状態にすると共に上記回転子(４１)を駆動する固定子巻線(３７)を１５０°通電する第１の通電制御と、上記切換部(５１)を上記第２の状態にすると共に上記固定子巻線(３７)を１２０°通電する第２の通電制御とが可能な制御部(５８)を有することを特徴とするモータの駆動回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、モータの回転子の位置を検出する位置検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、空気調和機のファン用ブラシレスＤＣモータは、３つの磁気センサで回転子の磁束を検出して回転子の位置を検出し、この検出した回転子の位置情報に基づいて、固定子巻線への通電を制御することで、安定した動作を可能にしている。
【０００３】
ところで、コスト低減の観点から、位置検出のためのセンサ数を低減することが求められている。
【０００４】
しかし、センサ数を低減すると、回転子の正確な位置情報を得ることが難しくなって、モータ動作の不安定を招き易いという欠点がある。
【０００５】
そこで、センサ数を低減させても、モータを安定に駆動する技術(特許文献１(特許第３４８３７４０号公報)）が提案されているが、特別なセンサを要する、制御が複雑化するといった問題があった。
【特許文献１】特許第３４８３７４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで、この発明の課題は、磁気センサの個数を抑えつつ、特別なセンサや複雑な制御を必要とすることなく、回転子の位置の検出精度の向上を図れる回転子の位置検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、この発明の回転子の位置検出装置は、回転子の磁束を検出すると共に検出した磁束に応じた第１の出力信号とこの第１の出力信号とは逆位相の第１の反転出力信号とを出力する第１の磁気センサと、
上記回転子の磁束を検出すると共に検出した磁束に応じた第２の出力信号とこの第２の出力信号とは逆位相の第２の反転出力信号とを出力する第２の磁気センサとを備え、
上記第１の出力信号と第２の出力信号とは位相が所定の電気角だけずれており、
さらに、上記第１の出力信号と第１の反転出力信号が入力される第１のコンパレータと、
上記第２の出力信号と第２の反転出力信号が入力される第２のコンパレータと、
上記第１の出力信号と第２の反転出力信号、または、上記第１の反転出力信号と第２の出力信号が入力される第３のコンパレータとを備えることを特徴としている。
【０００８】
この発明によれば、第１のコンパレータは、第１の磁気センサから入力された第１の出力信号と第１の反転出力信号に基づいて第１の位置検出信号を出力する。また、第２のコンパレータは、第２の磁気センサから入力された第２の出力信号と第２の反転出力信号に基づいて第２の位置検出信号を出力する。また、第３のコンパレータは、第１の磁気センサから入力された第１の出力信号と第２の磁気センサから入力された第２の反転出力信号、または、第１の磁気センサから入力された第１の反転出力信号と第２の磁気センサから入力された第２の出力信号に基づいて、第３の位置検出信号を出力する。
【０００９】
したがって、この発明によれば、第１,第２の２つの磁気センサが出力する信号から第１〜第３の３つの位置検出信号が得られる。よって、この発明によれば、磁気センサの個数を抑えつつ、位置検出信号の個数を増やして、特別なセンサや複雑な制御を必要とすることなく、回転子の位置の検出精度の向上を図れる。
【００１０】
また、一実施形態の回転子の位置検出装置は、回転子の磁束を検出すると共に検出した磁束に応じた第１の出力信号を出力する第１の磁気センサと、
上記回転子の磁束を検出すると共に検出した磁束に応じた第２の出力信号を出力する第２の磁気センサと、
上記回転子の磁束を検出すると共に検出した磁束に応じた第３の出力信号を出力する第３の磁気センサとを備え、
上記第１、第２、第３の出力信号は互いに位相がずれており、
さらに、上記第１の出力信号と第２の出力信号が入力される第１のコンパレータと、
上記第２の出力信号と第３の出力信号が入力される第２のコンパレータと、
上記第３の出力信号と第１の出力信号が入力される第３のコンパレータとを備える。
【００１１】
この実施形態によれば、第１のコンパレータは第１,第２の磁気センサから入力される第１,第２の出力信号に基づいて第１の位置検出信号を出力し、第２のコンパレータは第２,第３の磁気センサから入力される第２,第３の出力信号に基づいて第２の位置検出信号を出力する。また、第３のコンパレータは第３,第１の磁気センサから入力される第３,第１の出力信号に基づいて第３の位置検出信号を出力する。
【００１２】
つまり、この実施形態によれば、第１〜第３の各コンパレータは、異なる２つの磁気センサからの出力信号に基づいて、第１〜第３の位置検出信号を出力する。よって、この実施形態によれば、回転子に対する配置ずれ等により、第１〜第３の磁気センサの出力信号の位相ずれが発生した場合に、同じ磁気センサの出力信号と反転出力信号とから位置検出信号を生成する場合に比べて、出力信号の位相ずれに起因する位置検出信号の位相ずれ量を緩和できる。よって、この実施形態によれば、磁気センサの出力信号の位相ずれが発生した場合に、位置検出信号の位相ずれ量を抑制して、回転子の位置検出精度を向上できる。
【００１３】
一実施形態の回転子の位置検出装置は、上記第１の磁気センサは、上記第１の出力信号と、この第１の出力信号とは逆位相の第１の反転出力信号とを出力し、
上記第２の磁気センサは、上記第２の出力信号と、この第２の出力信号とは逆位相の第２の反転出力信号とを出力し、
上記第３の磁気センサは、上記第３の出力信号と、この第３の出力信号とは逆位相の第３の反転出力信号とを出力し、
上記第１、第２、第３の出力信号は互いに位相が１２０°ずれており、
さらに、上記第１の出力信号と第１の反転出力信号が入力される第４のコンパレータと、
上記第２の出力信号と第２の反転出力信号が入力される第５のコンパレータと、
上記第３の出力信号と第３の反転出力信号が入力される第６のコンパレータとを備える。
【００１４】
この実施形態によれば、上記第１、第２、第３の出力信号は互いに位相が１２０°ずれている。そして、第１のコンパレータは第１,第２の磁気センサから入力される第１,第２の出力信号に基づいて第１の位置検出信号を出力する。また、第２のコンパレータは第２,第３の磁気センサから入力される第２,第３の出力信号に基づいて第２の位置検出信号を出力する。また、第３のコンパレータは第３,第１の磁気センサから入力される第３,第１の出力信号に基づいて第３の位置検出信号を出力する。
【００１５】
また、第４のコンパレータは、第１の出力信号と第１の反転出力信号に基づいて第４の位置検出信号を出力する。また、第５のコンパレータは、第２の出力信号と第２の反転出力信号に基づいて第５の位置検出信号を出力する。また、第６のコンパレータは、第３の出力信号と第３の反転出力信号に基づいて第６の位置検出信号を出力する。
【００１６】
この実施形態によれば、第１〜第６の位置検出信号によって、電気角３０°の分解能でもって、回転子の位置を検出可能となる。また、この実施形態で得られる第１〜第６の位置検出信号を用いることで、モータを１２０°通電と１５０°通電で駆動制御することが可能になる。
【００１７】
また、一実施形態の回転子の位置検出装置は、上記第１,第２,第３のコンパレータが出力する第１,第２,第３の位置検出信号と、上記第４,第５,第６のコンパレータが出力する第４,第５,第６の位置検出信号とが入力されると共に、上記第１,第２,第３の位置検出信号を出力するが上記第４,第５,第６の位置検出信号を出力しない第１の状態と、上記第４,第５,第６の位置検出信号を出力するが上記第１,第２,第３の位置検出信号を出力しない第２の状態とに切換可能な切換部を有する。
【００１８】
この実施形態によれば、上記切換部を、第１の状態から第２の状態に切り換えることで、各位置検出信号を電気角３０°だけ進ませることができる。また、上記切換部を、第２の状態から第１の状態に切り換えることで、各位置検出信号を電気角３０°だけ遅らせることができる。これにより、位置検出信号による回転子の位置検出情報をシフトできるから、回転子の位相角をシフトさせる制御が可能となる。よって、例えば、回転子の位相角を、モータの高負荷または低負荷の２点の負荷点に合わせることが可能となり、モータの効率を改善することが可能となる。
【００１９】
また、一実施形態のモータの駆動装置は、上記回転子の位置検出装置を備え、上記切換部を上記第１の状態にすると共に上記回転子を駆動する固定子巻線を１５０°通電する第１の通電制御と、上記切換部を上記第２の状態にすると共に上記固定子巻線を１２０°通電する第２の通電制御とが可能な制御部を有する。
【００２０】
この実施形態によれば、制御部は、１５０°通電する第１の通電制御を高負荷時に行う一方、１５０°通電に比べてスイッチング損失が小さい１２０°通電をする第２の通電制御を低負荷時に行うことができる。低負荷時には、回路損失は、定常損失に比べてスイッチング損失の占める割合が大きくなるので、制御部が上記制御を行うことによって、高負荷時と低負荷時とでスイッチング損失の変動を抑制して、効率向上を図れる。
【発明の効果】
【００２１】
この発明の回転子の位置検出装置によれば、第１,第２の２つの磁気センサが出力する信号から第１〜第３の３つの位置検出信号が得られる。よって、この発明によれば、磁気センサの個数を抑えつつ、位置検出信号の個数を増やして、特別なセンサや複雑な制御を必要とすることなく、回転子の位置の検出精度の向上を図れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、この発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。
【００２３】
(第１の実施の形態)
図１は、この発明の回転子の位置検出装置の第１実施形態の回路図である。この第１実施形態は、第１の磁気センサとしての第１のホール素子ＨＵと第２の磁気センサとしての第２のホール素子ＨＶ、および第１〜第３のコンパレータ１〜３を備える。第１,第２のホール素子ＨＵ,ＨＶは、一方の電圧端子が抵抗Ｒ１を介して電源電圧Ｖccの電源に接続され、他方の電圧端子が抵抗Ｒ２を介してグランドに接続されている。
【００２４】
上記第１のホール素子ＨＵは出力端子が第１のコンパレータ１の非反転入力端子に接続され、反転出力端子が第１のコンパレータ１の反転入力端子に接続されている。この第１のホール素子ＨＵは、第１のホール素子ＨＵを貫通する磁束に応じて、第１の出力電圧ＨＵＰを出力端子に出力すると共に第１の反転出力電圧ＨＵＭを反転出力端子に出力する。この第１の出力電圧ＨＵＰと第１の反転出力電圧とは逆位相である。また、上記第１の出力電圧ＨＵＰが第１の出力信号であり、第１の反転出力電圧ＨＵＭが第１の反転出力信号である。
【００２５】
一方、上記第２のホール素子ＨＶは出力端子が第２のコンパレータ２の非反転入力端子に接続され、反転出力端子が第２のコンパレータ２の反転入力端子に接続されている。この第２のホール素子ＨＶは、ホール素子ＨＶを貫通する磁束に応じて、第２の出力電圧ＨＶＰを出力端子に出力すると共に第２の反転出力電圧ＨＶＭを反転出力端子に出力する。この第２の出力電圧ＨＶＰと第２の出力電圧とは逆位相である。また、上記第２の出力電圧ＨＶＰが第２の出力信号であり、第２の反転出力電圧ＨＶＭが第２の反転出力信号である。
【００２６】
また、第３のコンパレータ３は、非反転入力端子に第１のホール素子ＨＵの反転出力端子が接続され、反転入力端子に第２のホール素子ＨＶの出力端子が接続されている。
【００２７】
上記第１のホール素子ＨＵは、例えば、図３に示す構造のブラシレスＤＣモータに取付けられる。図３において、３１はシャフト、３２,３３は軸受、３５はヨーク、３６は磁石、３７は固定子巻線、３８はコア、４０は回路基板である。ヨーク３５と磁石３６が回転子４１を構成し、コイル３７とコア３８が固定子４２を構成している。そして、第１のホール素子ＨＵは回路基板４０に取り付けられている。また、図３には示していないが、第２のホール素子ＨＶは、第１のホール素子ＨＵの第１の出力電圧ＨＵＰに比べて、位相が１２０°遅れた第２の出力電圧ＨＶＰを出力するように、回路基板４０に取付けられている。
【００２８】
次に、図２の波形図の上欄Ａに、第１のコンパレータ１に入力されるＨＵ相のホール素子信号波形として、第１のホール素子ＨＵが出力する第１の出力電圧ＨＵＰの波形と第１の反転出力電圧ＨＵＭの波形を示す。また、第２のコンパレータ２に入力されるＨＶ相のホール素子信号波形として、第２のホール素子ＨＶの第２の出力電圧ＨＶＰの波形と第２の反転出力電圧ＨＶＭの波形を示す。また、第３のコンパレータ３に入力されるＨＷ相のホール素子信号波形として、第２のホール素子ＨＶの第２の出力電圧ＨＶＰの波形と第１のホール素子ＨＵの第１の反転出力電圧ＨＵＭの波形を示す。また、図２の波形図の下欄Ｂに、第１のコンパレータ１が出力する第１の位置検出信号ＨＵｓの信号波形と、第２のコンパレータ２が出力する第２の位置検出信号ＨＶｓの信号波形と、第３のコンパレータ３が出力する第３の位置検出信号ＨＷｓの信号波形を示す。なお、図２において、縦軸は振幅を表し、横軸は電気角(位相)を表す。
【００２９】
この第１実施形態によれば、第１,第２の２つのホール素子ＨＵ,ＨＶが出力する第１の出力電圧ＨＵＰ,第１の反転出力電圧ＨＵＭ,第２の出力電圧ＨＶＰ,第２の反転出力電圧ＨＶＭから、第１〜第３の３つの位置検出信号ＨＵｓ,ＨＶｓ,ＨＷｓが得られる。よって、この第１実施形態によれば、２つのホール素子ＨＵ,ＨＶから３つの位置検出信号ＨＵｓ,ＨＶｓ,ＨＷｓを得ることができるので、磁気センサの個数を抑えつつ、位置検出信号の個数を増やして、特別なセンサや複雑な制御を必要とすることなく、回転子４１の位置検出精度の向上を図れる。より具体的には、２つのホール素子ＨＵ,ＨＶによって、次式(１)で、ｎ＝２とした場合の分解能が得られる。
３６０°/(ｎ(ｎ＋１))              … (１)
【００３０】
したがって、上記実施形態によれば、固定子４１の位置を検出する分解能は、電気角で６０°となる。これに対して、２つのホール素子から２つの位置検出信号を得る従来例では、分解能は電気角で(３６０°/２ｎ)＝９０°であるので、この実施形態によれば、分解能を３０°向上できる。
【００３１】
したがって、この実施形態は、外乱の多い条件下で使用するモータの回転子の位置検出、起動時にトルクを必要とする用途、確実に起動を必要とする用途等に有効である。特に、空気調和機の室外機で使用されるモータの回転子の位置検出に有効となる。
【００３２】
なお、上記第１実施形態では、第１のホール素子ＨＵの反転出力電圧ＨＵＭを第３のコンパレータ３の非反転入力端子に入力する一方、第２のホール素子ＨＶの出力電圧ＨＶＰを第３のコンパレータ３の非反転入力端子に入力したが、第１のホール素子ＨＵの出力電圧ＨＵＰを第３のコンパレータ３の反転入力端子に入力する一方、第２のホール素子ＨＶの反転出力電圧ＨＶＭを第３のコンパレータ３の非反転入力端子に入力してもよい。また、上記第１実施形態では、図２の波形図に示すように、第１のホール素子ＨＵの出力電圧ＨＵＰの位相が第２のホール素子ＨＶの出力電圧ＨＶＰの位相よりも１２０°進んでいる場合を説明したが、第１のホール素子ＨＵの出力電圧ＨＵＰと第２のホール素子ＨＶの出力電圧ＨＶＰとの位相差は１２０°に限定されるものではない。
【００３３】
(第２の実施の形態)
次に、図４に、この発明の回転子の位置検出装置の第２実施形態の回路図を示す。この第２実施形態は、第１のホール素子ＨＵ１と第２のホール素子ＨＶ１と第３のホール素子ＨＷ１、および第１〜第３のコンパレータ１１〜１３を備える。上記第１,第２,第３のホール素子ＨＵ１,ＨＶ１,ＨＷ１がそれぞれ第１,第２,第３の磁気センサである。
【００３４】
上記第１,第２,第３のホール素子ＨＵ１,ＨＶ１,ＨＷ１は、それぞれ、一方の電圧端子が抵抗Ｒ１１を介して電源電圧Ｖccの電源に接続され、他方の電圧端子が抵抗Ｒ１２を介してグランドに接続されている。
【００３５】
上記第１のコンパレータ１１は、非反転入力端子に、第１のホール素子ＨＵ１の第１の出力電圧ＨＵＰ１が入力され、反転入力端子に、第２のホール素子ＨＶ１の第２の出力電圧ＨＶＰ１が入力される。また、第２のコンパレータ１２は、非反転入力端子に、第２のホール素子ＨＶ１の第２の出力電圧ＨＶＰ１が入力され、反転入力端子に、第３のホール素子ＨＷ１の第３の出力電圧ＨＷＰ１が入力される。また、第３のコンパレータ１３は、非反転入力端子に、第３のホール素子ＨＷ１の第３の出力電圧ＨＷＰ１が入力され、反転入力端子に、第１のホール素子ＨＵ１の第１の出力電圧ＨＵＰ１が入力される。
【００３６】
なお、図４において、ＨＵＭ１,ＨＶＭ１,ＨＷＭ１は、それぞれ、第１,第２,第３のホール素子ＨＵ１,ＨＶ１,ＨＷ１が出力する反転出力信号としての反転出力電圧である。この反転出力電圧ＨＵＭ１,ＨＶＭ１,ＨＷＭ１は、それぞれ、出力電圧ＨＵＰ１,ＨＶＰ１,ＨＷＰ１とは逆位相になっている。
【００３７】
上記第１,第２,第３のホール素子ＨＵ１,ＨＶ１,ＨＷ１は、例えば、図３に示す構造のブラシレスＤＣモータに取付られる。そして、この第１〜第３の３つのホール素子ＨＵ１,ＨＶ１,ＨＷ１は、互いに、位相が１２０°ずれた出力電圧ＨＵＰ１,ＨＶＰ１,ＨＷＰ１を出力するように、回路基板４０に取付けられている。一例として、第１,第２,第３のホール素子ＨＵ１,ＨＶ１,ＨＷ１は、図１０に示すように、回路基板４０に取り付けられる。
【００３８】
次に、図５の波形図の上欄に、第２のホール素子ＨＶ１の出力電圧ＨＶＰ１の波形と、第１のホール素子ＨＵ１の出力電圧ＨＵＰ１の波形と、第１のコンパレータ１１が出力する位置検出信号ＨＵｓ１の波形を示す。また、図５の波形図の中欄に、第２のホール素子ＨＶ１の出力電圧ＨＶＰ１の波形と、第３のホール素子ＨＷ１の出力電圧ＨＷＰ１の波形と、第２のコンパレータ１２が出力する位置検出信号ＨＶｓ１の波形を示す。また、図５の波形図の下欄に、第１のホール素子ＨＵ１の出力電圧ＨＵＰ１の波形と、第３のホール素子ＨＷ１の出力電圧ＨＷＰ１の波形と、第３のコンパレータ１３が出力する位置検出信号ＨＷｓ１の波形を示す。なお、図５において、縦軸は振幅を表し、横軸は電気角(位相)を表す。
【００３９】
ところで、図５に示すパルス信号である位置検出信号ＨＵｓ１,ＨＶｓ１,ＨＷｓ１は、図６Ａの上欄に示す従来方式による位置検出信号ＨＵ’,ＨＶ’,ＨＷ’に比べて、位相が３０°進む。なお、図６Ａにおいて、縦軸は振幅を表し、横軸は電気角(位相)を表す。
【００４０】
ここで、この従来方式とは、第１のホール素子ＨＵ１’の出力電圧ＨＵＰ１’,反転出力電圧ＨＵＭ１’を、それぞれ、第１のコンパレータ１１の非反転入力端子,反転入力端子に入力し、第２のホール素子ＨＶ１’の出力電圧ＨＶＰ１’,反転出力電圧ＨＶＭ１’を、それぞれ、第２のコンパレータ１２の非反転入力端子,反転入力端子に入力し、第３のホール素子ＨＷ１’の出力電圧ＨＷＰ１’,反転出力電圧ＨＷＭ１’を、それぞれ、第３のコンパレータ１３の非反転入力端子,反転入力端子に入力する方式である。なお、図１２に、この従来方式における出力電圧ＨＵＰ１’,ＨＵＭ１’、位置検出信号ＨＵ’、出力電圧ＨＶＰ１’,ＨＶＭ１’、位置検出信号ＨＶ’、および、出力電圧ＨＷＰ１’,ＨＷＭ１’、位置検出信号ＨＷ’の波形を示す。図１２において、縦軸は振幅を表し、横軸は電気角(位相)を表す。
【００４１】
このため、この第２実施形態では、図６Ａの下欄に示す各位置検出信号ＨＵｓ１,ＨＶｓ１,ＨＷｓ１が電気角で３０°だけ遅れるように、３つのホール素子ＨＵ１,ＨＶ１,ＨＷ１の実装位置を上記従来方式における３つのホール素子の配置位置からずらすようにする。
【００４２】
ここで、上記従来方式において、第２のホール素子ＨＶ１’の実装位置が規定の位置からずれて、第２のホール素子ＨＶ１’の出力信号ＨＶＰ１’,ＨＶＭ１’の位相が３０°遅れた場合の各位置検出信号ＨＵｓ１’,ＨＶｓ１’,ＨＷｓ１’の信号波形を、図６Ｂの上欄に示す。図６Ｂの上欄を参照すれば、位置検出信号ＨＵｓ１’と位置検出信号ＨＶｓ１’との間の位相差が３０°、位置検出信号ＨＶｓ１’と位置検出信号ＨＷｓ１’との間の位相差が９０°、位置検出信号ＨＷｓ１’と位置検出信号ＨＵｓ１’との間の位相差が６０°となる。すなわち、各位置検出信号間の位相差は大きくばらつく。
【００４３】
ちなみに、回転子４１の磁極数をｎとすると、機械角１°の実装位置ずれが電気角で(ｎ/２)倍に相当するので、磁極数ｎが大きくなるほど、実装位置ずれによる電気角のずれが大きくなる。例えば、８極モータの場合には、機械角で１°の実装位置ずれが電気角で４°のずれになる。
【００４４】
これに対し、この第２実施形態では、第２のホール素子ＨＶ１の実装位置が規定の位置からずれて(例えば図１０の矢印Ｚの方向)、第２のホール素子ＨＶ１の出力信号ＨＶＰ１,ＨＶＭ１の位相が３０°遅れた場合、各位置検出信号ＨＵｓ１,ＨＶｓ１,ＨＷｓ１の信号波形は、図６Ｂの下欄に示すようになる。すなわち、位置検出信号ＨＵｓ１と位置検出信号ＨＶｓ１との間の位相差が６０°、位置検出信号ＨＶｓ１と位置検出信号ＨＷｓ１との間の位相差が７５°、位置検出信号ＨＷｓ１と位置検出信号ＨＵｓ１との間の位相差が４５°となる。したがって、この第２実施形態によれば、従来方式に比べて、ホール素子の実装位置がずれた場合の各位置検出信号間の位相差のばらつきを抑制することができる。
【００４５】
すなわち、この第２実施形態によれば、ホール素子の出力信号の位相ずれが発生した場合に、位置検出信号の位相ずれ量を抑制して、特別なセンサや複雑な制御を必要とすることなく、回転子の位置検出精度を向上できる。したがって、ホール素子の実装位置ずれに起因する振動,騒音の低減を図れる。
【００４６】
なお、上記第２実施形態では、第１のホール素子ＨＵ１の出力電圧ＨＵＰ１と第２のホール素子ＨＶ１の出力電圧ＨＶＰ１との位相差、第２のホール素子ＨＶ１の出力電圧ＨＶＰ１と第３のホール素子ＨＷ１の出力電圧ＨＷＰ１との位相差を１２０°としたが、上記位相差は１２０°に限定されるものではない。
【００４７】
(第３の実施の形態)
次に、図７の回路図と、図８の波形図を参照して、この発明の回転子の位置検出装置の第３実施形態を説明する。この第３実施形態は、次の(ｉ),(ii)の点が、前述の第２実施形態と異なる。
【００４８】
(ｉ) 第１〜第３のコンパレータ１１〜１３に加えて、第４〜第６のコンパレータ１４〜１６を備えた点。
(ii) 前述の第２実施形態では、図６Ａの下欄に示す各位置検出信号ＨＵｓ１,ＨＶｓ１,ＨＷｓ１が電気角で３０°だけ遅れるように、３つのホール素子ＨＵ１,ＨＶ１,ＨＷ１の実装位置を上記従来方式における３つのホール素子の配置位置からずらすようにしたが、この第３実施形態では、そのような、ホール素子の配置位置をずらすことはしていない点。
【００４９】
この第３実施形態では、第４のコンパレータ１４の非反転入力端子,反転入力端子に、第１のホール素子ＨＵ１の第１の出力電圧ＨＵＰ１,第１の反転出力電圧ＨＵＭ１が入力される。また、第５のコンパレータ１５の非反転入力端子,反転入力端子に、第２のホール素子ＨＶ１の第２の出力電圧ＨＶＰ１,第２の反転出力電圧ＨＶＭ１が入力される。また、第６のコンパレータ１６の非反転入力端子,反転入力端子に、第３のホール素子ＨＷ１の第３の出力電圧ＨＷＰ１,第３の反転出力電圧ＨＷＭ１が入力される。
【００５０】
よって、この第３実施形態では、図８の上欄に示すように、第４のコンパレータ１４は第４の位置検出信号ＨＵｓ０を出力し、第５のコンパレータ１５は第５の位置検出信号ＨＶｓ０を出力し、第６のコンパレータ１６は第６の位置検出信号ＨＷｓ０を出力する。また、第１のコンパレータ１１は第１の位置検出信号ＨＵｓ１を出力し、第２のコンパレータ１２は第２の位置検出信号ＨＶｓ１を出力し、第３のコンパレータ１３は第３の位置検出信号ＨＷｓ１を出力する。また、図８の中段の表に、各位置検出信号ＨＵｓ０,ＨＶｓ０,ＨＷｓ０およびＨＵｓ１,ＨＶｓ１,ＨＷｓ１のデータ値を示す。なお、図８において、縦軸は振幅を表し、横軸は電気角(位相)を表す。
【００５１】
図８の上段の波形図に示すように、上記第４の位置検出信号ＨＵｓ０は、第５の位置検出信号ＨＶｓ０よりも位相が１２０°進んでおり、第５の位置検出信号ＨＶｓ０は第６の位置検出信号ＨＷｓ０よりも位相が１２０°進んでおり、第６の位置検出信号ＨＷｓ０は第４の位置検出信号ＨＵｓ０よりも位相が１２０°進んでいる。
【００５２】
また、第１の位置検出信号ＨＵｓ１は、第２の位置検出信号ＨＶｓ１よりも位相が１２０°進んでおり、第２の位置検出信号ＨＶｓ１は第３の位置検出信号ＨＷｓ１よりも位相が１２０°進んでおり、第３の位置検出信号ＨＷｓ１は第１の位置検出信号ＨＵｓ１よりも位相が１２０°進んでいる。
【００５３】
この第３実施形態によれば、第１,第２,第３,第４,第５,第６の位置検出信号ＨＵｓ１,ＨＶｓ１,ＨＷｓ１,ＨＵｓ０,ＨＶｓ０,ＨＷｓ０によって、電気角３０°の分解能でもって、回転子４１の位置を検出可能となる。よって、この第３実施形態によれば、ホール素子の個数を増加させることなく、位置検出信号の個数を増やして、特別なセンサや複雑な制御を必要とすることなく、回転子の位置の検出精度の向上を図れる。
【００５４】
また、この実施形態で得られる第１〜第６の位置検出信号を用いることで、図８の下段に示すような１５０°通電で駆動制御するための出力信号Ｕ,Ｖ,Ｗと出力信号Ｘ,Ｙ,Ｚを得ることができ、図３のブラシレスＤＣモータを、１５０°通電で駆動制御することが可能になる。例えば、図１１に示すように、３つのホール素子ＨＵ１,ＨＶ１,ＨＷ１からの第１の出力電圧ＨＵＰ１,第１の反転出力電圧ＨＵＭ１,第２の出力電圧ＨＶＰ１,第２の反転出力電圧ＨＶＭ１,第３の出力電圧ＨＷＰ１,第３の反転出力電圧ＨＷＭ１が、上記第１〜第６のコンパレータ１１〜１６からなるコンパレータ部７１に入力される。そして、このコンパレータ部７１が出力する上記第１〜第６の位置検出信号ＨＵｓ１,ＨＶｓ１,ＨＷｓ１,ＨＵｓ０,ＨＶｓ０,ＨＷｓ０が位置推定部７２に入力される。この位置推定部７２は、図８の中段に示す表に基づいて、位置信号モード０〜１１を検出し、ロジック部７３では、検出された位置信号モード０〜１１に応じた信号を作成する。そして、ドライバ部７４では、ロジック部７３から入力された信号をトランジスタＱ１〜Ｑ６を駆動するための電圧に変換し、出力信号Ｕ,Ｖ,Ｗと出力信号Ｘ,Ｙ,Ｚとして制御部７５から、トランジスタＱ１〜Ｑ６に入力する。これにより、トランジスタＱ１〜Ｑ６がオン,オフ制御される。すなわち、出力信号Ｕ,Ｖ,Ｗは、それぞれ、トランジスタＱ１,Ｑ３,Ｑ５に制御信号として入力され、出力信号Ｘ,Ｙ,Ｚは、それぞれ、トランジスタＱ２,Ｑ４,Ｑ６に制御信号として入力される。これにより、駆動コイルＬｕ,Ｌｖ,Ｌｗを１５０°通電することができる。なお、図１１において、７７はＡＣ電源、７８は整流部、７９は平滑コンデンサである。
【００５５】
(第４の実施の形態)
次に、図９に、この発明の回転子の位置検出装置の第４実施形態を示す。この第４実施形態は、切換部５１と位置推定部５２を備えた点が、前述の第３実施形態と異なる。よって、この第４実施形態では、前述の第３実施形態と異なる点を主に説明する。
【００５６】
この第４実施形態では、上記第１,第２,第３のコンパレータ１１,１２,１３が出力する第１,第２,第３の位置検出信号ＨＵｓ１,ＨＶｓ１,ＨＷｓ１は、信号線５３から、切換部５１の接点５１Ｂに入力される。一方、上記第４,第５,第６のコンパレータ１４,１５,１６が出力する第４,第５,第６の位置検出信号ＨＵｓ０,ＨＶｓ０,ＨＷｓ０は、信号線５５から、切換部５１の接点５１Ａに入力される。
【００５７】
上記切換部５１は、図９に示す接点５１Ａを出力線５７に接続するが接点５１Ｂを出力線５７に接続しない第２の切換状態と、接点５１Ｂを出力線５７に接続するが接点５１Ａを出力線５７に接続しない第１の切換状態とに切換可能になっている。
【００５８】
この切換部５１は、上記第１の切換状態では、上記第１,第２,第３の位置検出信号ＨＵｓ１,ＨＶｓ１,ＨＷｓ１を出力線５７に出力するが上記第４,第５,第６の位置検出信号ＨＵｓ０,ＨＶｓ０,ＨＷｓ０を出力しない。一方、切換部５１は、上記第２の切換状態では、上記第４,第５,第６の位置検出信号ＨＵｓ０,ＨＶｓ０,ＨＷｓ０を出力線５７に出力するが上記第１,第２,第３の位置検出信号ＨＵｓ１,ＨＶｓ１,ＨＷｓ１を出力しない。
【００５９】
したがって、切換部５１を、第２の切換状態にしたときには、位置推定部５２は、切換部５１から入力される進角０°の第４,第５,第６の位置検出信号ＨＵｓ０,ＨＶｓ０,ＨＷｓ０によって、回転子４１の位置を推定でき、固定子巻線３７の１２０°通電制御を行うことが可能になる。
【００６０】
一方、切換部５１を、第１の切換状態にしたときは、位置推定部５２は、切換部５１から入力される進角３０°の第１,第２,第３の位置検出信号ＨＵｓ１,ＨＶｓ１,ＨＷｓ１によって、固定子４１の位置を推定でき、固定子巻線３７の１２０°通電制御を行うことが可能になる。
【００６１】
したがって、この第４実施形態によれば、モータの負荷点に応じて、進角０°の回転子４１の位置推定と、進角３０°の回転子の位置推定とを切り換えることにより、低負荷付近と高負荷付近の２点の負荷点に応じて、回転子の推定位置を変更することが可能となり、負荷変動への対応ができ、効率の改善を図れる。
【００６２】
(第５の実施の形態)
次に、この発明のモータの駆動装置としての第５実施形態を説明する。この第５実施形態は、図９に示す切換制御部５８を備える点が、前述の第４実施形態と異なる。よって、この第５実施形態は、前述の第４実施形態と異なる点を主に説明する。
【００６３】
この第５実施形態は、上記切換制御部５８は、固定子巻線３７への通電中に、上記切換部５１を上記第１の切換状態にする第１の通電制御と、切換部５１を上記第２の切換状態にする第２の通電制御とに切り換えることができる。
【００６４】
したがって、この第５実施形態では、切換制御部５８が、切換部５１を、第２の切換状態にすれば、切換部５１から位置推定部５２に第４,第５,第６の位置検出信号ＨＵｓ０,ＨＶｓ０,ＨＷｓ０が入力されて、位置推定部５２により回転子４１の位置を進角０°で推定でき、固定子巻線３７の１２０°通電制御を行うことができる。
【００６５】
そして、この１２０°通電制御を行っているときに、切換制御部５８が、切換部５１を、第１の切換状態に切り換えると、切換部５１から位置推定部５２に進角３０°の第１,第２,第３の位置検出信号ＨＵｓ１,ＨＶｓ１,ＨＷｓ１が入力され、位置推定部５２により回転子４１の位置を進角３０°で推定でき、固定子巻線３７の１５０°通電制御を行うことが可能になる。
【００６６】
したがって、この第４実施形態によれば、モータの負荷点に応じて、進角０°の回転子４１の位置推定と、進角３０°の回転子の位置推定とを切り換えることができる。よって、例えば、低負荷付近では、１２０°通電を行う一方、高負荷付近では、１５０°通電を行うことにより、負荷変動への対応ができ、効率の改善を図れる。
【００６７】
なお、上記第１〜第５実施形態では、磁気センサをホール素子としたが、磁気センサをホールＩＣとしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】この発明の回転子の位置検出装置の第１実施形態の回路図である。
【図２】上記第１実施形態における各信号波形を示す波形図である。
【図３】ブラシレスＤＣモータの構造を示す模式的な断面図である。
【図４】この発明の回転子の位置検出装置の第２実施形態の回路図である。
【図５】上記第２実施形態における各信号波形を示す波形図である。
【図６Ａ】従来方式による位置検出信号ＨＵ’,ＨＶ’,ＨＷ’の波形と上記第２実施形態による各位置検出信号ＨＵｓ１,ＨＶｓ１,ＨＷｓ１の波形を示す波形図である。
【図６Ｂ】従来方式において位置検出信号ＨＶ’の位相が３０°遅れた場合の波形と、第２実施形態において位置検出信号ＨＶｓ１の位相が３０°遅れた場合の波形を示す波形図である。
【図７】この発明の回転子の位置検出装置の第３実施形態の回路図である。
【図８】上記第３実施形態における各信号波形を示す波形図である。
【図９】この発明の第４,第５実施形態の回路図である。
【図１０】回路基板４０への第１,第２,第３のホール素子ＨＵ１,ＨＶ１,ＨＷ１の取付けの一例を模式的に示す図である。
【図１１】上記第３実施形態で得られる第１〜第６の位置検出信号を用いて駆動コイルＬｕ,Ｌｖ,Ｌｗを１５０°通電するための制御部７５およびスイッチング回路を示す図である。
【図１２】上記従来方式における各信号波形を示す波形図である。
【符号の説明】
【００６９】
１,１１  第１のコンパレータ
２,１２  第２のコンパレータ
３,１３  第３のコンパレータ
１４  第４のコンパレータ
１５  第５のコンパレータ
１６  第６のコンパレータ
３１  シャフト
３２,３３  軸受
３５  ヨーク
３６  磁石
３７  固定子巻線
３８  コア
４０  回路基板
４１  回転子
４２  固定子
５１  切換部
５２  位置推定部
５３,５５  信号線
５８  切換制御部
ＨＵ,ＨＵ１  第１のホール素子
ＨＶ,ＨＶ１  第２のホール素子
ＨＵＰ,ＨＵＰ１  第１の出力電圧
ＨＵＭ,ＨＵＭ１  第１の反転出力電圧
ＨＶＰ,ＨＶＰ１  第２の出力電圧
ＨＶＭ,ＨＶＭ１  第２の反転出力電圧
ＨＵｓ,ＨＵｓ１  第１の位置検出信号
ＨＶｓ,ＨＶｓ１  第２の位置検出信号
ＨＷｓ,ＨＷｓ１  第３の位置検出信号
ＨＷ１  第３のホール素子
ＨＷＰ１  第３の出力電圧
ＨＷＭ１  第３の反転出力電圧
ＨＵｓ０  第４の位置検出信号
ＨＶｓ０  第５の位置検出信号
ＨＷｓ０  第６の位置検出信号
【図１】
2008312383.tif 000003
【図２】
2008312383.tif 000004
【図３】
2008312383.tif 000005
【図４】
2008312383.tif 000006
【図５】
2008312383.tif 000007
【図６Ａ】
2008312383.tif 000008
【図６Ｂ】
2008312383.tif 000009
【図７】
2008312383.tif 000010
【図８】
2008312383.tif 000011
【図９】
2008312383.tif 000012
【図１０】
2008312383.tif 000013
【図１１】
2008312383.tif 000014
【図１２】
2008312383.tif 000015
【手続補正書】
【提出日】平成20年6月12日(2008.6.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転子(４１)の磁束を検出すると共に検出した磁束に応じた第１の出力信号(ＨＵＰ)とこの第１の出力信号とは逆位相の第１の反転出力信号(ＨＵＭ)とを出力する第１の磁気センサ(ＨＵ)と、
上記回転子(４１)の磁束を検出すると共に検出した磁束に応じた第２の出力信号(ＨＶＰ)とこの第２の出力信号とは逆位相の第２の反転出力信号(ＨＶＭ)とを出力する第２の磁気センサ(ＨＶ)とを備え、
上記第１の出力信号(ＨＵＰ)と第２の出力信号(ＨＶＰ)とは位相が所定の電気角だけずれており、
さらに、上記第１の出力信号(ＨＵＰ)と第１の反転出力信号(ＨＵＭ)が入力される第１のコンパレータ(１)と、
上記第２の出力信号(ＨＶＰ)と第２の反転出力信号(ＨＶＭ)が入力される第２のコンパレータ(２)と、
上記第１の出力信号(ＨＵＰ)と第２の反転出力信号(ＨＶＭ)、または、上記第１の反転出力信号(ＨＵＭ)と第２の出力信号(ＨＶＰ)が入力される第３のコンパレータ(３)とを備えることを特徴とする回転子の位置検出装置。
【請求項２】
回転子(４１)の磁束を検出すると共に検出した磁束に応じた第１の出力信号(ＨＵＰ１)を出力する第１の磁気センサ(ＨＵ１)と、
上記回転子(４１)の磁束を検出すると共に検出した磁束に応じた第２の出力信号(ＨＶＰ１)を出力する第２の磁気センサ(ＨＶ１)と、
上記回転子(４１)の磁束を検出すると共に検出した磁束に応じた第３の出力信号(ＨＷＰ１)を出力する第３の磁気センサ(ＨＷ１)とを備え、
上記第１、第２、第３の出力信号(ＨＵＰ１、ＨＶＰ１、ＨＷＰ１)は互いに位相がずれており、
さらに、上記第１の出力信号(ＨＵＰ１)と第２の出力信号(ＨＶＰ１)が入力される第１のコンパレータ(１１)と、
上記第２の出力信号(ＨＶＰ１)と第３の出力信号(ＨＷＰ１)が入力される第２のコンパレータ(１２)と、
上記第３の出力信号(ＨＷＰ１)と第１の出力信号(ＨＵＰ１)が入力される第３のコンパレータ(１３)とを備えることを特徴とする回転子の位置検出装置。
【請求項３】
請求項２に記載の回転子の位置検出装置において、
上記第１の磁気センサ(ＨＵ１)は、上記第１の出力信号(ＨＵＰ１)と、この第１の出力信号とは逆位相の第１の反転出力信号(ＨＵＭ１)とを出力し、
上記第２の磁気センサ(ＨＶ１)は、上記第２の出力信号(ＨＶＰ１)と、この第２の出力信号とは逆位相の第２の反転出力信号(ＨＶＭ１)とを出力し、
上記第３の磁気センサ(ＨＷ１)は、上記第３の出力信号(ＨＷＰ１)と、この第３の出力信号とは逆位相の第３の反転出力信号(ＨＷＭ１)とを出力し、
上記第１、第２、第３の出力信号(ＨＵＰ１、ＨＶＰ１、ＨＷＰ１)は互いに位相が１２０°ずれており、
さらに、上記第１の出力信号(ＨＵＰ１)と第１の反転出力信号(ＨＵＭ１)が入力される第４のコンパレータ(１４)と、
上記第２の出力信号(ＨＶＰ１)と第２の反転出力信号(ＨＶＭ１)が入力される第５のコンパレータ(１５)と、
上記第３の出力信号(ＨＷＰ１)と第３の反転出力信号(ＨＷＭ１)が入力される第６のコンパレータ(１６)とを備えることを特徴とする回転子の位置検出装置。
【請求項４】
請求項３に記載の回転子の位置検出装置において、
上記第１,第２,第３のコンパレータ(１１,１２,１３)が出力する第１,第２,第３の位置検出信号(ＨＵｓ１,ＨＶｓ１,ＨＷｓ１)と、上記第４,第５,第６のコンパレータ(１４,１５,１６)が出力する第４,第５,第６の位置検出信号(ＨＵｓ０,ＨＶｓ０,ＨＷｓ０)とが入力されると共に、上記第１,第２,第３の位置検出信号(ＨＵｓ１,ＨＶｓ１,ＨＷｓ１)を出力するが上記第４,第５,第６の位置検出信号(ＨＵｓ０,ＨＶｓ０,ＨＷｓ０)を出力しない第１の状態と、上記第４,第５,第６の位置検出信号(ＨＵｓ０,ＨＶｓ０,ＨＷｓ０)を出力するが上記第１,第２,第３の位置検出信号(ＨＵｓ１,ＨＶｓ１,ＨＷｓ１)を出力しない第２の状態とに切換可能な切換部(５１)を有することを特徴とする回転子の位置検出装置。
【請求項５】
請求項４に記載の回転子の位置検出装置を備え、
上記切換部(５１)を上記第１の状態にすると共に上記回転子(４１)を駆動する固定子巻線(３７)を１５０°通電する第１の通電制御と、上記切換部(５１)を上記第２の状態にすると共に上記固定子巻線(３７)を１２０°通電する第２の通電制御とが可能な制御部(５８)を有することを特徴とするモータの駆動回路。
【請求項６】
第１の磁気センサ(ＨＵ)で回転子(４１)の磁束を検出して、この第１の磁気センサから上記回転子の磁束に応じた第１の出力信号(ＨＵＰ)およびこの第１の出力信号とは逆位相の第１の反転出力信号(ＨＵＭ)を出力させ、
第２の磁気センサ(ＨＶ)で上記回転子(４１)の磁束を検出して、この第２の磁気センサから上記第１の出力信号とは位相がずれていると共に上記回転子の磁束に応じた第２の出力信号(ＨＶＰ)およびこの第２の出力信号とは逆位相の第２の反転出力信号(ＨＶＭ)を出力させ、
上記第１の出力信号(ＨＵＰ)と第１の反転出力信号(ＨＵＭ)とを第１のコンパレータ(１)に入力し、
上記第２の出力信号(ＨＶＰ)と第２の反転出力信号(ＨＶＭ)とを第２のコンパレータ(２)に入力し、
上記第１の出力信号(ＨＵＰ)と第２の反転出力信号(ＨＶＭ)、または、上記第１の反転出力信号(ＨＵＭ)と第２の出力信号(ＨＶＰ)とを第３のコンパレータ(３)に入力し、
上記第１,第２,第３のコンパレータから第１,第２,第３の位置検出信号を得ることを特徴とする回転子の位置検出方法。
【請求項７】
第１の磁気センサ(ＨＵ１)で回転子(４１)の磁束を検出して、この第１の磁気センサから上記回転子の磁束に応じた第１の出力信号(ＨＵＰ１)を出力させ、
第２の磁気センサ(ＨＶ１)で上記回転子(４１)の磁束を検出して、この第２の磁気センサから上記第１の出力信号とは位相がずれていると共に上記回転子の磁束に応じた第２の出力信号(ＨＶＰ１)を出力させ、
第３の磁気センサ(ＨＷ１)で上記回転子(４１)の磁束を検出して、この第３の磁気センサから上記第１,第２の出力信号とは位相がずれていると共に上記回転子の磁束に応じた第３の出力信号(ＨＷＰ１)を出力させ、
上記第１の出力信号(ＨＵＰ１)と第２の出力信号(ＨＶＰ１)とを第１のコンパレータ(１１)に入力し、
上記第２の出力信号(ＨＶＰ１)と第３の出力信号(ＨＷＰ１)とを第２のコンパレータ(１２)に入力し、
上記第３の出力信号(ＨＷＰ１)と第１の出力信号(ＨＵＰ１)とを第３のコンパレータ(１３)に入力し、
上記第１,第２,第３のコンパレータから第１,第２,第３の位置検出信号を得ることを特徴とする回転子の位置検出方法。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
この発明は、モータの回転子の位置を検出する位置検出装置および回転子の位置検出方法に関する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
そこで、この発明の課題は、磁気センサの個数を抑えつつ、特別なセンサや複雑な制御を必要とすることなく、回転子の位置の検出精度の向上を図れる回転子の位置検出装置および回転子の位置検出方法を提供することにある。
【手続補正書】
【提出日】平成20年10月9日(2008.10.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転子(４１)の磁束を検出すると共に検出した磁束に応じた第１の出力信号(ＨＵＰ１)を出力する第１の磁気センサ(ＨＵ１)と、
上記回転子(４１)の磁束を検出すると共に検出した磁束に応じた第２の出力信号(ＨＶＰ１)を出力する第２の磁気センサ(ＨＶ１)と、
上記回転子(４１)の磁束を検出すると共に検出した磁束に応じた第３の出力信号(ＨＷＰ１)を出力する第３の磁気センサ(ＨＷ１)とを備え、
上記第１、第２、第３の出力信号(ＨＵＰ１、ＨＶＰ１、ＨＷＰ１)は上記回転子の位置が検出できるように互いに位相がずれており、
さらに、上記第１の出力信号(ＨＵＰ１)と第２の出力信号(ＨＶＰ１)が入力されて第１の位置検出信号を出力する第１のコンパレータ(１１)と、
上記第２の出力信号(ＨＶＰ１)と第３の出力信号(ＨＷＰ１)が入力されて第２の位置検出信号を出力する第２のコンパレータ(１２)と、
上記第３の出力信号(ＨＷＰ１)と第１の出力信号(ＨＵＰ１)が入力されて第３の位置検出信号を出力する第３のコンパレータ(１３)とを備え、
上記第１、第２、第３の位置検出信号の信号レベルの組み合わせから、上記回転子の位置を検出することを特徴とする回転子の位置検出装置。
【請求項２】
請求項１に記載の回転子の位置検出装置において、
上記第１の磁気センサ(ＨＵ１)は、上記第１の出力信号(ＨＵＰ１)と、この第１の出力信号とは逆位相の第１の反転出力信号(ＨＵＭ１)とを出力し、
上記第２の磁気センサ(ＨＶ１)は、上記第２の出力信号(ＨＶＰ１)と、この第２の出力信号とは逆位相の第２の反転出力信号(ＨＶＭ１)とを出力し、
上記第３の磁気センサ(ＨＷ１)は、上記第３の出力信号(ＨＷＰ１)と、この第３の出力信号とは逆位相の第３の反転出力信号(ＨＷＭ１)とを出力し、
上記第１、第２、第３の出力信号(ＨＵＰ１、ＨＶＰ１、ＨＷＰ１)は互いに位相が１２０°ずれており、
さらに、上記第１の出力信号(ＨＵＰ１)と第１の反転出力信号(ＨＵＭ１)が入力されて第４の位置検出信号を出力する第４のコンパレータ(１４)と、
上記第２の出力信号(ＨＶＰ１)と第２の反転出力信号(ＨＶＭ１)が入力されて第５の位置検出信号を出力する第５のコンパレータ(１５)と、
上記第３の出力信号(ＨＷＰ１)と第３の反転出力信号(ＨＷＭ１)が入力されて第６の位置検出信号を出力する第６のコンパレータ(１６)とを備え、
上記第１〜第６の位置検出信号の信号レベルの組み合わせから、上記回転子の位置を検出することを特徴とする回転子の位置検出装置。
【請求項３】
請求項２に記載の回転子の位置検出装置において、
上記第１,第２,第３のコンパレータ(１１,１２,１３)が出力する第１,第２,第３の位置検出信号(ＨＵｓ１,ＨＶｓ１,ＨＷｓ１)と、上記第４,第５,第６のコンパレータ(１４,１５,１６)が出力する第４,第５,第６の位置検出信号(ＨＵｓ０,ＨＶｓ０,ＨＷｓ０)とが入力されると共に、上記第１,第２,第３の位置検出信号(ＨＵｓ１,ＨＶｓ１,ＨＷｓ１)を出力するが上記第４,第５,第６の位置検出信号(ＨＵｓ０,ＨＶｓ０,ＨＷｓ０)を出力しない第１の状態と、上記第４,第５,第６の位置検出信号(ＨＵｓ０,ＨＶｓ０,ＨＷｓ０)を出力するが上記第１,第２,第３の位置検出信号(ＨＵｓ１,ＨＶｓ１,ＨＷｓ１)を出力しない第２の状態とに切換可能な切換部(５１)を有することを特徴とする回転子の位置検出装置。
【請求項４】
請求項３に記載の回転子の位置検出装置を備え、
上記切換部(５１)を上記第１の状態にすると共に上記回転子(４１)を駆動する固定子巻線(３７)を１５０°通電する第１の通電制御と、上記切換部(５１)を上記第２の状態にすると共に上記固定子巻線(３７)を１２０°通電する第２の通電制御とが可能な制御部(５８)を有することを特徴とするモータの駆動回路。
【請求項５】
第１の磁気センサ(ＨＵ１)で回転子(４１)の磁束を検出して、この第１の磁気センサから上記回転子の磁束に応じた第１の出力信号(ＨＵＰ１)を出力させ、
第２の磁気センサ(ＨＶ１)で上記回転子(４１)の磁束を検出して、この第２の磁気センサから上記第１の出力信号とは上記回転子の位置が検出できるような電気角だけ位相がずれていると共に上記回転子の磁束に応じた第２の出力信号(ＨＶＰ１)を出力させ、
第３の磁気センサ(ＨＷ１)で上記回転子(４１)の磁束を検出して、この第３の磁気センサから上記第１,第２の出力信号とは上記回転子の位置が検出できるような電気角だけ位相がずれていると共に上記回転子の磁束に応じた第３の出力信号(ＨＷＰ１)を出力させ、
上記第１の出力信号(ＨＵＰ１)と第２の出力信号(ＨＶＰ１)とを第１のコンパレータ(１１)に入力し、
上記第２の出力信号(ＨＶＰ１)と第３の出力信号(ＨＷＰ１)とを第２のコンパレータ(１２)に入力し、
上記第３の出力信号(ＨＷＰ１)と第１の出力信号(ＨＵＰ１)とを第３のコンパレータ(１３)に入力し、
上記第１,第２,第３のコンパレータから第１,第２,第３の位置検出信号を得て、この第１,第２,第３の位置検出信号の信号レベルの組み合わせから、上記回転子の位置を検出することを特徴とする回転子の位置検出方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、モータの回転子の位置を検出する位置検出装置および回転子の位置検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、空気調和機のファン用ブラシレスＤＣモータは、３つの磁気センサで回転子の磁束を検出して回転子の位置を検出し、この検出した回転子の位置情報に基づいて、固定子巻線への通電を制御することで、安定した動作を可能にしている。
【０００３】
ところで、コスト低減の観点から、位置検出のためのセンサ数を低減することが求められている。
【０００４】
しかし、センサ数を低減すると、回転子の正確な位置情報を得ることが難しくなって、モータ動作の不安定を招き易いという欠点がある。
【０００５】
そこで、センサ数を低減させても、モータを安定に駆動する技術(特許文献１(特許第３４８３７４０号公報)）が提案されているが、特別なセンサを要する、制御が複雑化するといった問題があった。
【特許文献１】特許第３４８３７４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで、この発明の課題は、磁気センサの個数を抑えつつ、特別なセンサや複雑な制御を必要とすることなく、回転子の位置の検出精度の向上を図れる回転子の位置検出装置および回転子の位置検出方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、この発明の一参考例の回転子の位置検出装置は、回転子の磁束を検出すると共に検出した磁束に応じた第１の出力信号とこの第１の出力信号とは逆位相の第１の反転出力信号とを出力する第１の磁気センサと、
上記回転子の磁束を検出すると共に検出した磁束に応じた第２の出力信号とこの第２の出力信号とは逆位相の第２の反転出力信号とを出力する第２の磁気センサとを備え、
上記第１の出力信号と第２の出力信号とは位相が所定の電気角だけずれており、
さらに、上記第１の出力信号と第１の反転出力信号が入力される第１のコンパレータと、
上記第２の出力信号と第２の反転出力信号が入力される第２のコンパレータと、
上記第１の出力信号と第２の反転出力信号、または、上記第１の反転出力信号と第２の出力信号が入力される第３のコンパレータとを備えることを特徴としている。
【０００８】
この参考例によれば、第１のコンパレータは、第１の磁気センサから入力された第１の出力信号と第１の反転出力信号に基づいて第１の位置検出信号を出力する。また、第２のコンパレータは、第２の磁気センサから入力された第２の出力信号と第２の反転出力信号に基づいて第２の位置検出信号を出力する。また、第３のコンパレータは、第１の磁気センサから入力された第１の出力信号と第２の磁気センサから入力された第２の反転出力信号、または、第１の磁気センサから入力された第１の反転出力信号と第２の磁気センサから入力された第２の出力信号に基づいて、第３の位置検出信号を出力する。
【０００９】
したがって、この参考例によれば、第１,第２の２つの磁気センサが出力する信号から第１〜第３の３つの位置検出信号が得られる。よって、この参考例によれば、磁気センサの個数を抑えつつ、位置検出信号の個数を増やして、特別なセンサや複雑な制御を必要とすることなく、回転子の位置の検出精度の向上を図れる。
【００１０】
また、本発明の回転子の位置検出装置は、回転子の磁束を検出すると共に検出した磁束に応じた第１の出力信号を出力する第１の磁気センサと、
上記回転子の磁束を検出すると共に検出した磁束に応じた第２の出力信号を出力する第２の磁気センサと、
上記回転子の磁束を検出すると共に検出した磁束に応じた第３の出力信号を出力する第３の磁気センサとを備え、
上記第１、第２、第３の出力信号は上記回転子の位置が検出できるように互いに位相がずれており、
さらに、上記第１の出力信号と第２の出力信号が入力されて第１の位置検出信号を出力する第１のコンパレータと、
上記第２の出力信号と第３の出力信号が入力されて第２の位置検出信号を出力する第２のコンパレータと、
上記第３の出力信号と第１の出力信号が入力されて第３の位置検出信号を出力する第３のコンパレータとを備え、
上記第１、第２、第３の位置検出信号の信号レベルの組み合わせから、上記回転子の位置を検出する。
【００１１】
この発明によれば、第１のコンパレータは第１,第２の磁気センサから入力される第１,第２の出力信号に基づいて第１の位置検出信号を出力し、第２のコンパレータは第２,第３の磁気センサから入力される第２,第３の出力信号に基づいて第２の位置検出信号を出力する。また、第３のコンパレータは第３,第１の磁気センサから入力される第３,第１の出力信号に基づいて第３の位置検出信号を出力する。
【００１２】
つまり、この発明によれば、第１〜第３の各コンパレータは、異なる２つの磁気センサからの出力信号に基づいて、第１〜第３の位置検出信号を出力する。よって、この発明によれば、回転子に対する配置ずれ等により、第１〜第３の磁気センサの出力信号の位相ずれが発生した場合に、同じ磁気センサの出力信号と反転出力信号とから位置検出信号を生成する場合に比べて、出力信号の位相ずれに起因する位置検出信号の位相ずれ量を緩和できる。よって、この実施形態によれば、磁気センサの出力信号の位相ずれが発生した場合に、位置検出信号の位相ずれ量を抑制して、回転子の位置検出精度を向上できる。
【００１３】
一実施形態の回転子の位置検出装置は、上記第１の磁気センサは、上記第１の出力信号と、この第１の出力信号とは逆位相の第１の反転出力信号とを出力し、
上記第２の磁気センサは、上記第２の出力信号と、この第２の出力信号とは逆位相の第２の反転出力信号とを出力し、
上記第３の磁気センサは、上記第３の出力信号と、この第３の出力信号とは逆位相の第３の反転出力信号とを出力し、
上記第１、第２、第３の出力信号は互いに位相が１２０°ずれており、
さらに、上記第１の出力信号と第１の反転出力信号が入力されて第４の位置検出信号を出力する第４のコンパレータと、
上記第２の出力信号と第２の反転出力信号が入力されて第５の位置検出信号を出力する第５のコンパレータと、
上記第３の出力信号と第３の反転出力信号(ＨＷＭ１)が入力されて第６の位置検出信号を出力する第６のコンパレータとを備え、
上記第１〜第６の位置検出信号の信号レベルの組み合わせから、上記回転子の位置を検出する。
【００１４】
この実施形態によれば、上記第１、第２、第３の出力信号は互いに位相が１２０°ずれている。そして、第１のコンパレータは第１,第２の磁気センサから入力される第１,第２の出力信号に基づいて第１の位置検出信号を出力する。また、第２のコンパレータは第２,第３の磁気センサから入力される第２,第３の出力信号に基づいて第２の位置検出信号を出力する。また、第３のコンパレータは第３,第１の磁気センサから入力される第３,第１の出力信号に基づいて第３の位置検出信号を出力する。
【００１５】
また、第４のコンパレータは、第１の出力信号と第１の反転出力信号に基づいて第４の位置検出信号を出力する。また、第５のコンパレータは、第２の出力信号と第２の反転出力信号に基づいて第５の位置検出信号を出力する。また、第６のコンパレータは、第３の出力信号と第３の反転出力信号に基づいて第６の位置検出信号を出力する。
【００１６】
この実施形態によれば、第１〜第６の位置検出信号によって、電気角３０°の分解能でもって、回転子の位置を検出可能となる。また、この実施形態で得られる第１〜第６の位置検出信号を用いることで、モータを１２０°通電と１５０°通電で駆動制御することが可能になる。
【００１７】
また、一実施形態の回転子の位置検出装置は、上記第１,第２,第３のコンパレータが出力する第１,第２,第３の位置検出信号と、上記第４,第５,第６のコンパレータが出力する第４,第５,第６の位置検出信号とが入力されると共に、上記第１,第２,第３の位置検出信号を出力するが上記第４,第５,第６の位置検出信号を出力しない第１の状態と、上記第４,第５,第６の位置検出信号を出力するが上記第１,第２,第３の位置検出信号を出力しない第２の状態とに切換可能な切換部を有する。
【００１８】
この実施形態によれば、上記切換部を、第１の状態から第２の状態に切り換えることで、各位置検出信号を電気角３０°だけ進ませることができる。また、上記切換部を、第２の状態から第１の状態に切り換えることで、各位置検出信号を電気角３０°だけ遅らせることができる。これにより、位置検出信号による回転子の位置検出情報をシフトできるから、回転子の位相角をシフトさせる制御が可能となる。よって、例えば、回転子の位相角を、モータの高負荷または低負荷の２点の負荷点に合わせることが可能となり、モータの効率を改善することが可能となる。
【００１９】
また、一実施形態のモータの駆動装置は、上記回転子の位置検出装置を備え、上記切換部を上記第１の状態にすると共に上記回転子を駆動する固定子巻線を１５０°通電する第１の通電制御と、上記切換部を上記第２の状態にすると共に上記固定子巻線を１２０°通電する第２の通電制御とが可能な制御部を有する。
【００２０】
この実施形態によれば、制御部は、１５０°通電する第１の通電制御を高負荷時に行う一方、１５０°通電に比べてスイッチング損失が小さい１２０°通電をする第２の通電制御を低負荷時に行うことができる。低負荷時には、回路損失は、定常損失に比べてスイッチング損失の占める割合が大きくなるので、制御部が上記制御を行うことによって、高負荷時と低負荷時とでスイッチング損失の変動を抑制して、効率向上を図れる。
【発明の効果】
【００２１】
この発明の回転子の位置検出装置によれば、第１,第２の２つの磁気センサが出力する信号から第１〜第３の３つの位置検出信号が得られる。よって、この発明によれば、磁気センサの個数を抑えつつ、位置検出信号の個数を増やして、特別なセンサや複雑な制御を必要とすることなく、回転子の位置の検出精度の向上を図れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、この発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。
【００２３】
(参考例)
図１は、この発明の回転子の位置検出装置の参考例の回路図である。この参考例は、第１の磁気センサとしての第１のホール素子ＨＵと第２の磁気センサとしての第２のホール素子ＨＶ、および第１〜第３のコンパレータ１〜３を備える。第１,第２のホール素子ＨＵ,ＨＶは、一方の電圧端子が抵抗Ｒ１を介して電源電圧Ｖccの電源に接続され、他方の電圧端子が抵抗Ｒ２を介してグランドに接続されている。
【００２４】
上記第１のホール素子ＨＵは出力端子が第１のコンパレータ１の非反転入力端子に接続され、反転出力端子が第１のコンパレータ１の反転入力端子に接続されている。この第１のホール素子ＨＵは、第１のホール素子ＨＵを貫通する磁束に応じて、第１の出力電圧ＨＵＰを出力端子に出力すると共に第１の反転出力電圧ＨＵＭを反転出力端子に出力する。この第１の出力電圧ＨＵＰと第１の反転出力電圧とは逆位相である。また、上記第１の出力電圧ＨＵＰが第１の出力信号であり、第１の反転出力電圧ＨＵＭが第１の反転出力信号である。
【００２５】
一方、上記第２のホール素子ＨＶは出力端子が第２のコンパレータ２の非反転入力端子に接続され、反転出力端子が第２のコンパレータ２の反転入力端子に接続されている。この第２のホール素子ＨＶは、ホール素子ＨＶを貫通する磁束に応じて、第２の出力電圧ＨＶＰを出力端子に出力すると共に第２の反転出力電圧ＨＶＭを反転出力端子に出力する。この第２の出力電圧ＨＶＰと第２の出力電圧とは逆位相である。また、上記第２の出力電圧ＨＶＰが第２の出力信号であり、第２の反転出力電圧ＨＶＭが第２の反転出力信号である。
【００２６】
また、第３のコンパレータ３は、非反転入力端子に第１のホール素子ＨＵの反転出力端子が接続され、反転入力端子に第２のホール素子ＨＶの出力端子が接続されている。
【００２７】
上記第１のホール素子ＨＵは、例えば、図３に示す構造のブラシレスＤＣモータに取付けられる。図３において、３１はシャフト、３２,３３は軸受、３５はヨーク、３６は磁石、３７は固定子巻線、３８はコア、４０は回路基板である。ヨーク３５と磁石３６が回転子４１を構成し、コイル３７とコア３８が固定子４２を構成している。そして、第１のホール素子ＨＵは回路基板４０に取り付けられている。また、図３には示していないが、第２のホール素子ＨＶは、第１のホール素子ＨＵの第１の出力電圧ＨＵＰに比べて、位相が１２０°遅れた第２の出力電圧ＨＶＰを出力するように、回路基板４０に取付けられている。
【００２８】
次に、図２の波形図の上欄Ａに、第１のコンパレータ１に入力されるＨＵ相のホール素子信号波形として、第１のホール素子ＨＵが出力する第１の出力電圧ＨＵＰの波形と第１の反転出力電圧ＨＵＭの波形を示す。また、第２のコンパレータ２に入力されるＨＶ相のホール素子信号波形として、第２のホール素子ＨＶの第２の出力電圧ＨＶＰの波形と第２の反転出力電圧ＨＶＭの波形を示す。また、第３のコンパレータ３に入力されるＨＷ相のホール素子信号波形として、第２のホール素子ＨＶの第２の出力電圧ＨＶＰの波形と第１のホール素子ＨＵの第１の反転出力電圧ＨＵＭの波形を示す。また、図２の波形図の下欄Ｂに、第１のコンパレータ１が出力する第１の位置検出信号ＨＵｓの信号波形と、第２のコンパレータ２が出力する第２の位置検出信号ＨＶｓの信号波形と、第３のコンパレータ３が出力する第３の位置検出信号ＨＷｓの信号波形を示す。なお、図２において、縦軸は振幅を表し、横軸は電気角(位相)を表す。
【００２９】
この参考例によれば、第１,第２の２つのホール素子ＨＵ,ＨＶが出力する第１の出力電圧ＨＵＰ,第１の反転出力電圧ＨＵＭ,第２の出力電圧ＨＶＰ,第２の反転出力電圧ＨＶＭから、第１〜第３の３つの位置検出信号ＨＵｓ,ＨＶｓ,ＨＷｓが得られる。よって、この参考例によれば、２つのホール素子ＨＵ,ＨＶから３つの位置検出信号ＨＵｓ,ＨＶｓ,ＨＷｓを得ることができるので、磁気センサの個数を抑えつつ、位置検出信号の個数を増やして、特別なセンサや複雑な制御を必要とすることなく、回転子４１の位置検出精度の向上を図れる。より具体的には、２つのホール素子ＨＵ,ＨＶによって、次式(１)で、ｎ＝２とした場合の分解能が得られる。
３６０°/(ｎ(ｎ＋１))              … (１)
【００３０】
したがって、上記参考例によれば、固定子４１の位置を検出する分解能は、電気角で６０°となる。これに対して、２つのホール素子から２つの位置検出信号を得る従来例では、分解能は電気角で(３６０°/２ｎ)＝９０°であるので、この実施形態によれば、分解能を３０°向上できる。
【００３１】
したがって、この参考例は、外乱の多い条件下で使用するモータの回転子の位置検出、起動時にトルクを必要とする用途、確実に起動を必要とする用途等に有効である。特に、空気調和機の室外機で使用されるモータの回転子の位置検出に有効となる。
【００３２】
なお、上記参考例では、第１のホール素子ＨＵの反転出力電圧ＨＵＭを第３のコンパレータ３の非反転入力端子に入力する一方、第２のホール素子ＨＶの出力電圧ＨＶＰを第３のコンパレータ３の非反転入力端子に入力したが、第１のホール素子ＨＵの出力電圧ＨＵＰを第３のコンパレータ３の反転入力端子に入力する一方、第２のホール素子ＨＶの反転出力電圧ＨＶＭを第３のコンパレータ３の非反転入力端子に入力してもよい。また、上記参考例では、図２の波形図に示すように、第１のホール素子ＨＵの出力電圧ＨＵＰの位相が第２のホール素子ＨＶの出力電圧ＨＶＰの位相よりも１２０°進んでいる場合を説明したが、第１のホール素子ＨＵの出力電圧ＨＵＰと第２のホール素子ＨＶの出力電圧ＨＶＰとの位相差は１２０°に限定されるものではない。
【００３３】
(第１の実施の形態)
次に、図４に、この発明の回転子の位置検出装置の第１実施形態の回路図を示す。この第１実施形態は、第１のホール素子ＨＵ１と第２のホール素子ＨＶ１と第３のホール素子ＨＷ１、および第１〜第３のコンパレータ１１〜１３を備える。上記第１,第２,第３のホール素子ＨＵ１,ＨＶ１,ＨＷ１がそれぞれ第１,第２,第３の磁気センサである。
【００３４】
上記第１,第２,第３のホール素子ＨＵ１,ＨＶ１,ＨＷ１は、それぞれ、一方の電圧端子が抵抗Ｒ１１を介して電源電圧Ｖccの電源に接続され、他方の電圧端子が抵抗Ｒ１２を介してグランドに接続されている。
【００３５】
上記第１のコンパレータ１１は、非反転入力端子に、第１のホール素子ＨＵ１の第１の出力電圧ＨＵＰ１が入力され、反転入力端子に、第２のホール素子ＨＶ１の第２の出力電圧ＨＶＰ１が入力される。また、第２のコンパレータ１２は、非反転入力端子に、第２のホール素子ＨＶ１の第２の出力電圧ＨＶＰ１が入力され、反転入力端子に、第３のホール素子ＨＷ１の第３の出力電圧ＨＷＰ１が入力される。また、第３のコンパレータ１３は、非反転入力端子に、第３のホール素子ＨＷ１の第３の出力電圧ＨＷＰ１が入力され、反転入力端子に、第１のホール素子ＨＵ１の第１の出力電圧ＨＵＰ１が入力される。
【００３６】
なお、図４において、ＨＵＭ１,ＨＶＭ１,ＨＷＭ１は、それぞれ、第１,第２,第３のホール素子ＨＵ１,ＨＶ１,ＨＷ１が出力する反転出力信号としての反転出力電圧である。この反転出力電圧ＨＵＭ１,ＨＶＭ１,ＨＷＭ１は、それぞれ、出力電圧ＨＵＰ１,ＨＶＰ１,ＨＷＰ１とは逆位相になっている。
【００３７】
上記第１,第２,第３のホール素子ＨＵ１,ＨＶ１,ＨＷ１は、例えば、図３に示す構造のブラシレスＤＣモータに取付られる。そして、この第１〜第３の３つのホール素子ＨＵ１,ＨＶ１,ＨＷ１は、互いに、位相が１２０°ずれた出力電圧ＨＵＰ１,ＨＶＰ１,ＨＷＰ１を出力するように、回路基板４０に取付けられている。一例として、第１,第２,第３のホール素子ＨＵ１,ＨＶ１,ＨＷ１は、図１０に示すように、回路基板４０に取り付けられる。
【００３８】
次に、図５の波形図の上欄に、第２のホール素子ＨＶ１の出力電圧ＨＶＰ１の波形と、第１のホール素子ＨＵ１の出力電圧ＨＵＰ１の波形と、第１のコンパレータ１１が出力する位置検出信号ＨＵｓ１の波形を示す。また、図５の波形図の中欄に、第２のホール素子ＨＶ１の出力電圧ＨＶＰ１の波形と、第３のホール素子ＨＷ１の出力電圧ＨＷＰ１の波形と、第２のコンパレータ１２が出力する位置検出信号ＨＶｓ１の波形を示す。また、図５の波形図の下欄に、第１のホール素子ＨＵ１の出力電圧ＨＵＰ１の波形と、第３のホール素子ＨＷ１の出力電圧ＨＷＰ１の波形と、第３のコンパレータ１３が出力する位置検出信号ＨＷｓ１の波形を示す。なお、図５において、縦軸は振幅を表し、横軸は電気角(位相)を表す。
【００３９】
ところで、図５に示すパルス信号である位置検出信号ＨＵｓ１,ＨＶｓ１,ＨＷｓ１は、図６Ａの上欄に示す従来方式による位置検出信号ＨＵ’,ＨＶ’,ＨＷ’に比べて、位相が３０°進む。なお、図６Ａにおいて、縦軸は振幅を表し、横軸は電気角(位相)を表す。
【００４０】
ここで、この従来方式とは、第１のホール素子ＨＵ１’の出力電圧ＨＵＰ１’,反転出力電圧ＨＵＭ１’を、それぞれ、第１のコンパレータ１１の非反転入力端子,反転入力端子に入力し、第２のホール素子ＨＶ１’の出力電圧ＨＶＰ１’,反転出力電圧ＨＶＭ１’を、それぞれ、第２のコンパレータ１２の非反転入力端子,反転入力端子に入力し、第３のホール素子ＨＷ１’の出力電圧ＨＷＰ１’,反転出力電圧ＨＷＭ１’を、それぞれ、第３のコンパレータ１３の非反転入力端子,反転入力端子に入力する方式である。なお、図１２に、この従来方式における出力電圧ＨＵＰ１’,ＨＵＭ１’、位置検出信号ＨＵ’、出力電圧ＨＶＰ１’,ＨＶＭ１’、位置検出信号ＨＶ’、および、出力電圧ＨＷＰ１’,ＨＷＭ１’、位置検出信号ＨＷ’の波形を示す。図１２において、縦軸は振幅を表し、横軸は電気角(位相)を表す。
【００４１】
このため、この第１実施形態では、図６Ａの下欄に示す各位置検出信号ＨＵｓ１,ＨＶｓ１,ＨＷｓ１が電気角で３０°だけ遅れるように、３つのホール素子ＨＵ１,ＨＶ１,ＨＷ１の実装位置を上記従来方式における３つのホール素子の配置位置からずらすようにする。
【００４２】
ここで、上記従来方式において、第２のホール素子ＨＶ１’の実装位置が規定の位置からずれて、第２のホール素子ＨＶ１’の出力信号ＨＶＰ１’,ＨＶＭ１’の位相が３０°遅れた場合の各位置検出信号ＨＵｓ１’,ＨＶｓ１’,ＨＷｓ１’の信号波形を、図６Ｂの上欄に示す。図６Ｂの上欄を参照すれば、位置検出信号ＨＵｓ１’と位置検出信号ＨＶｓ１’との間の位相差が３０°、位置検出信号ＨＶｓ１’と位置検出信号ＨＷｓ１’との間の位相差が９０°、位置検出信号ＨＷｓ１’と位置検出信号ＨＵｓ１’との間の位相差が６０°となる。すなわち、各位置検出信号間の位相差は大きくばらつく。
【００４３】
ちなみに、回転子４１の磁極数をｎとすると、機械角１°の実装位置ずれが電気角で(ｎ/２)倍に相当するので、磁極数ｎが大きくなるほど、実装位置ずれによる電気角のずれが大きくなる。例えば、８極モータの場合には、機械角で１°の実装位置ずれが電気角で４°のずれになる。
【００４４】
これに対し、この第１実施形態では、第２のホール素子ＨＶ１の実装位置が規定の位置からずれて(例えば図１０の矢印Ｚの方向)、第２のホール素子ＨＶ１の出力信号ＨＶＰ１,ＨＶＭ１の位相が３０°遅れた場合、各位置検出信号ＨＵｓ１,ＨＶｓ１,ＨＷｓ１の信号波形は、図６Ｂの下欄に示すようになる。すなわち、位置検出信号ＨＵｓ１と位置検出信号ＨＶｓ１との間の位相差が６０°、位置検出信号ＨＶｓ１と位置検出信号ＨＷｓ１との間の位相差が７５°、位置検出信号ＨＷｓ１と位置検出信号ＨＵｓ１との間の位相差が４５°となる。したがって、この第１実施形態によれば、従来方式に比べて、ホール素子の実装位置がずれた場合の各位置検出信号間の位相差のばらつきを抑制することができる。
【００４５】
すなわち、この第１実施形態によれば、ホール素子の出力信号の位相ずれが発生した場合に、位置検出信号の位相ずれ量を抑制して、特別なセンサや複雑な制御を必要とすることなく、回転子の位置検出精度を向上できる。したがって、ホール素子の実装位置ずれに起因する振動,騒音の低減を図れる。
【００４６】
なお、上記第１実施形態では、第１のホール素子ＨＵ１の出力電圧ＨＵＰ１と第２のホール素子ＨＶ１の出力電圧ＨＶＰ１との位相差、第２のホール素子ＨＶ１の出力電圧ＨＶＰ１と第３のホール素子ＨＷ１の出力電圧ＨＷＰ１との位相差を１２０°としたが、上記位相差は１２０°に限定されるものではない。
【００４７】
(第２の実施の形態)
次に、図７の回路図と、図８の波形図を参照して、この発明の回転子の位置検出装置の第２実施形態を説明する。この第２実施形態は、次の(ｉ),(ii)の点が、前述の第１実施形態と異なる。
【００４８】
(ｉ) 第１〜第３のコンパレータ１１〜１３に加えて、第４〜第６のコンパレータ１４〜１６を備えた点。
(ii) 前述の第１実施形態では、図６Ａの下欄に示す各位置検出信号ＨＵｓ１,ＨＶｓ１,ＨＷｓ１が電気角で３０°だけ遅れるように、３つのホール素子ＨＵ１,ＨＶ１,ＨＷ１の実装位置を上記従来方式における３つのホール素子の配置位置からずらすようにしたが、この第２実施形態では、そのような、ホール素子の配置位置をずらすことはしていない点。
【００４９】
この第２実施形態では、第４のコンパレータ１４の非反転入力端子,反転入力端子に、第１のホール素子ＨＵ１の第１の出力電圧ＨＵＰ１,第１の反転出力電圧ＨＵＭ１が入力される。また、第５のコンパレータ１５の非反転入力端子,反転入力端子に、第２のホール素子ＨＶ１の第２の出力電圧ＨＶＰ１,第２の反転出力電圧ＨＶＭ１が入力される。また、第６のコンパレータ１６の非反転入力端子,反転入力端子に、第３のホール素子ＨＷ１の第３の出力電圧ＨＷＰ１,第３の反転出力電圧ＨＷＭ１が入力される。
【００５０】
よって、この第２実施形態では、図８の上欄に示すように、第４のコンパレータ１４は第４の位置検出信号ＨＵｓ０を出力し、第５のコンパレータ１５は第５の位置検出信号ＨＶｓ０を出力し、第６のコンパレータ１６は第６の位置検出信号ＨＷｓ０を出力する。また、第１のコンパレータ１１は第１の位置検出信号ＨＵｓ１を出力し、第２のコンパレータ１２は第２の位置検出信号ＨＶｓ１を出力し、第３のコンパレータ１３は第３の位置検出信号ＨＷｓ１を出力する。また、図８の中段の表に、各位置検出信号ＨＵｓ０,ＨＶｓ０,ＨＷｓ０およびＨＵｓ１,ＨＶｓ１,ＨＷｓ１のデータ値を示す。なお、図８において、縦軸は振幅を表し、横軸は電気角(位相)を表す。
【００５１】
図８の上段の波形図に示すように、上記第４の位置検出信号ＨＵｓ０は、第５の位置検出信号ＨＶｓ０よりも位相が１２０°進んでおり、第５の位置検出信号ＨＶｓ０は第６の位置検出信号ＨＷｓ０よりも位相が１２０°進んでおり、第６の位置検出信号ＨＷｓ０は第４の位置検出信号ＨＵｓ０よりも位相が１２０°進んでいる。
【００５２】
また、第１の位置検出信号ＨＵｓ１は、第２の位置検出信号ＨＶｓ１よりも位相が１２０°進んでおり、第２の位置検出信号ＨＶｓ１は第３の位置検出信号ＨＷｓ１よりも位相が１２０°進んでおり、第３の位置検出信号ＨＷｓ１は第１の位置検出信号ＨＵｓ１よりも位相が１２０°進んでいる。
【００５３】
この第２実施形態によれば、第１,第２,第３,第４,第５,第６の位置検出信号ＨＵｓ１,ＨＶｓ１,ＨＷｓ１,ＨＵｓ０,ＨＶｓ０,ＨＷｓ０によって、電気角３０°の分解能でもって、回転子４１の位置を検出可能となる。よって、この第２実施形態によれば、ホール素子の個数を増加させることなく、位置検出信号の個数を増やして、特別なセンサや複雑な制御を必要とすることなく、回転子の位置の検出精度の向上を図れる。
【００５４】
また、この実施形態で得られる第１〜第６の位置検出信号を用いることで、図８の下段に示すような１５０°通電で駆動制御するための出力信号Ｕ,Ｖ,Ｗと出力信号Ｘ,Ｙ,Ｚを得ることができ、図３のブラシレスＤＣモータを、１５０°通電で駆動制御することが可能になる。例えば、図１１に示すように、３つのホール素子ＨＵ１,ＨＶ１,ＨＷ１からの第１の出力電圧ＨＵＰ１,第１の反転出力電圧ＨＵＭ１,第２の出力電圧ＨＶＰ１,第２の反転出力電圧ＨＶＭ１,第３の出力電圧ＨＷＰ１,第３の反転出力電圧ＨＷＭ１が、上記第１〜第６のコンパレータ１１〜１６からなるコンパレータ部７１に入力される。そして、このコンパレータ部７１が出力する上記第１〜第６の位置検出信号ＨＵｓ１,ＨＶｓ１,ＨＷｓ１,ＨＵｓ０,ＨＶｓ０,ＨＷｓ０が位置推定部７２に入力される。この位置推定部７２は、図８の中段に示す表に基づいて、位置信号モード０〜１１を検出し、ロジック部７３では、検出された位置信号モード０〜１１に応じた信号を作成する。そして、ドライバ部７４では、ロジック部７３から入力された信号をトランジスタＱ１〜Ｑ６を駆動するための電圧に変換し、出力信号Ｕ,Ｖ,Ｗと出力信号Ｘ,Ｙ,Ｚとして制御部７５から、トランジスタＱ１〜Ｑ６に入力する。これにより、トランジスタＱ１〜Ｑ６がオン,オフ制御される。すなわち、出力信号Ｕ,Ｖ,Ｗは、それぞれ、トランジスタＱ１,Ｑ３,Ｑ５に制御信号として入力され、出力信号Ｘ,Ｙ,Ｚは、それぞれ、トランジスタＱ２,Ｑ４,Ｑ６に制御信号として入力される。これにより、駆動コイルＬｕ,Ｌｖ,Ｌｗを１５０°通電することができる。なお、図１１において、７７はＡＣ電源、７８は整流部、７９は平滑コンデンサである。
【００５５】
(第３の実施の形態)
次に、図９に、この発明の回転子の位置検出装置の第３実施形態を示す。この第３実施形態は、切換部５１と位置推定部５２を備えた点が、前述の第２実施形態と異なる。よって、この第３実施形態では、前述の第２実施形態と異なる点を主に説明する。
【００５６】
この第３実施形態では、上記第１,第２,第３のコンパレータ１１,１２,１３が出力する第１,第２,第３の位置検出信号ＨＵｓ１,ＨＶｓ１,ＨＷｓ１は、信号線５３から、切換部５１の接点５１Ｂに入力される。一方、上記第４,第５,第６のコンパレータ１４,１５,１６が出力する第４,第５,第６の位置検出信号ＨＵｓ０,ＨＶｓ０,ＨＷｓ０は、信号線５５から、切換部５１の接点５１Ａに入力される。
【００５７】
上記切換部５１は、図９に示す接点５１Ａを出力線５７に接続するが接点５１Ｂを出力線５７に接続しない第２の切換状態と、接点５１Ｂを出力線５７に接続するが接点５１Ａを出力線５７に接続しない第１の切換状態とに切換可能になっている。
【００５８】
この切換部５１は、上記第１の切換状態では、上記第１,第２,第３の位置検出信号ＨＵｓ１,ＨＶｓ１,ＨＷｓ１を出力線５７に出力するが上記第４,第５,第６の位置検出信号ＨＵｓ０,ＨＶｓ０,ＨＷｓ０を出力しない。一方、切換部５１は、上記第２の切換状態では、上記第４,第５,第６の位置検出信号ＨＵｓ０,ＨＶｓ０,ＨＷｓ０を出力線５７に出力するが上記第１,第２,第３の位置検出信号ＨＵｓ１,ＨＶｓ１,ＨＷｓ１を出力しない。
【００５９】
したがって、切換部５１を、第２の切換状態にしたときには、位置推定部５２は、切換部５１から入力される進角０°の第４,第５,第６の位置検出信号ＨＵｓ０,ＨＶｓ０,ＨＷｓ０によって、回転子４１の位置を推定でき、固定子巻線３７の１２０°通電制御を行うことが可能になる。
【００６０】
一方、切換部５１を、第１の切換状態にしたときは、位置推定部５２は、切換部５１から入力される進角３０°の第１,第２,第３の位置検出信号ＨＵｓ１,ＨＶｓ１,ＨＷｓ１によって、固定子４１の位置を推定でき、固定子巻線３７の１２０°通電制御を行うことが可能になる。
【００６１】
したがって、この第３実施形態によれば、モータの負荷点に応じて、進角０°の回転子４１の位置推定と、進角３０°の回転子の位置推定とを切り換えることにより、低負荷付近と高負荷付近の２点の負荷点に応じて、回転子の推定位置を変更することが可能となり、負荷変動への対応ができ、効率の改善を図れる。
【００６２】
(第４の実施の形態)
次に、この発明のモータの駆動装置としての第４実施形態を説明する。この第４実施形態は、図９に示す切換制御部５８を備える点が、前述の第３実施形態と異なる。よって、この第４実施形態は、前述の第３実施形態と異なる点を主に説明する。
【００６３】
この第４実施形態は、上記切換制御部５８は、固定子巻線３７への通電中に、上記切換部５１を上記第１の切換状態にする第１の通電制御と、切換部５１を上記第２の切換状態にする第２の通電制御とに切り換えることができる。
【００６４】
したがって、この第４実施形態では、切換制御部５８が、切換部５１を、第２の切換状態にすれば、切換部５１から位置推定部５２に第４,第５,第６の位置検出信号ＨＵｓ０,ＨＶｓ０,ＨＷｓ０が入力されて、位置推定部５２により回転子４１の位置を進角０°で推定でき、固定子巻線３７の１２０°通電制御を行うことができる。
【００６５】
そして、この１２０°通電制御を行っているときに、切換制御部５８が、切換部５１を、第１の切換状態に切り換えると、切換部５１から位置推定部５２に進角３０°の第１,第２,第３の位置検出信号ＨＵｓ１,ＨＶｓ１,ＨＷｓ１が入力され、位置推定部５２により回転子４１の位置を進角３０°で推定でき、固定子巻線３７の１５０°通電制御を行うことが可能になる。
【００６６】
したがって、この第４実施形態によれば、モータの負荷点に応じて、進角０°の回転子４１の位置推定と、進角３０°の回転子の位置推定とを切り換えることができる。よって、例えば、低負荷付近では、１２０°通電を行う一方、高負荷付近では、１５０°通電を行うことにより、負荷変動への対応ができ、効率の改善を図れる。
【００６７】
なお、上記第１〜第４実施形態では、磁気センサをホール素子としたが、磁気センサをホールＩＣとしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】この発明の回転子の位置検出装置の参考例の回路図である。
【図２】上記参考例における各信号波形を示す波形図である。
【図３】ブラシレスＤＣモータの構造を示す模式的な断面図である。
【図４】この発明の回転子の位置検出装置の第１実施形態の回路図である。
【図５】上記第１実施形態における各信号波形を示す波形図である。
【図６Ａ】従来方式による位置検出信号ＨＵ’,ＨＶ’,ＨＷ’の波形と上記第１実施形態による各位置検出信号ＨＵｓ１,ＨＶｓ１,ＨＷｓ１の波形を示す波形図である。
【図６Ｂ】従来方式において位置検出信号ＨＶ’の位相が３０°遅れた場合の波形と、第１実施形態において位置検出信号ＨＶｓ１の位相が３０°遅れた場合の波形を示す波形図である。
【図７】この発明の回転子の位置検出装置の第２実施形態の回路図である。
【図８】上記第２実施形態における各信号波形を示す波形図である。
【図９】この発明の第３,第４実施形態の回路図である。
【図１０】回路基板４０への第１,第２,第３のホール素子ＨＵ１,ＨＶ１,ＨＷ１の取付けの一例を模式的に示す図である。
【図１１】上記第２実施形態で得られる第１〜第６の位置検出信号を用いて駆動コイルＬｕ,Ｌｖ,Ｌｗを１５０°通電するための制御部７５およびスイッチング回路を示す図である。
【図１２】上記従来方式における各信号波形を示す波形図である。
【符号の説明】
【００６９】
１,１１  第１のコンパレータ
２,１２  第２のコンパレータ
３,１３  第３のコンパレータ
１４  第４のコンパレータ
１５  第５のコンパレータ
１６  第６のコンパレータ
３１  シャフト
３２,３３  軸受
３５  ヨーク
３６  磁石
３７  固定子巻線
３８  コア
４０  回路基板
４１  回転子
４２  固定子
５１  切換部
５２  位置推定部
５３,５５  信号線
５８  切換制御部
ＨＵ,ＨＵ１  第１のホール素子
ＨＶ,ＨＶ１  第２のホール素子
ＨＵＰ,ＨＵＰ１  第１の出力電圧
ＨＵＭ,ＨＵＭ１  第１の反転出力電圧
ＨＶＰ,ＨＶＰ１  第２の出力電圧
ＨＶＭ,ＨＶＭ１  第２の反転出力電圧
ＨＵｓ,ＨＵｓ１  第１の位置検出信号
ＨＶｓ,ＨＶｓ１  第２の位置検出信号
ＨＷｓ,ＨＷｓ１  第３の位置検出信号
ＨＷ１  第３のホール素子
ＨＷＰ１  第３の出力電圧
ＨＷＭ１  第３の反転出力電圧
ＨＵｓ０  第４の位置検出信号
ＨＶｓ０  第５の位置検出信号
ＨＷｓ０  第６の位置検出信号