(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
巻線型回転子を有するＰＭＤＣ電動機の回転速度を表す信号を生成する方法であって、
上記回転子の近くに且つ上記回転子の磁場内にコイル（２０）を配置しそれにより上記電動機の電磁放出を測定することによって生信号（２１）を生成するステップと、
上記生信号を濾波し、コミュテーションイベントに伴うスパイクを含む上記巻線型回転子の電磁的活動を分離することによって第２の信号（２５）を生成するステップと、
上記第２の信号（２５）を処理し、上記スパイクを矩形パルスに変化させることによって出力信号（２７）を生成ステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
上記矩形パルスは、所定の一定の幅を有していることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
上記出力信号は、所定の出力電圧を有するパルス列を発生するために増幅されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の方法。
【請求項４】
上記コイル（２０）のためのコアとして、鋼ピンを使用することを特徴とする請求項１乃至３の何れか１つに記載の方法。
【請求項５】
上記第２の信号は、上記生信号をハイパスフィルタ（２４）を通過させることによって生成することを特徴とする請求項１乃至４の何れか１つに記載の方法。
【請求項６】
上記生信号（２１）は、上記ハイパスフィルタ（２４）を通過させる前に増幅（２２）されることを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項７】
ＰＭＤＣ電動機であって、
永久磁石固定子と、
上記固定子と対面している巻線型回転子と、
上記回転子から離間しているが、上記回転子が生成する電磁場内に位置し、上記電動機が使用されている時に生入力信号（２１）を生成するセンサコイル（２０）を含む速度センサと、
上記コイル（２０）に接続され、上記生入力信号（２１）を受信して電動機速度を表す出力信号（２７）を生成する信号処理回路と、
を備え、
上記回路は、上記入力信号（２１）を濾波するフィルタと、上記濾波された信号（２５）を上記出力信号（２７）に変換する信号変更回路とを含み、
上記信号変更回路は、上記濾波された信号（２５）内のスパイクによってトリガされて出力信号（２７）としてパルス列を生成する矩形パルス発生器（２６）を含む、
ことを特徴とする電動機。
【請求項８】
上記フィルタは、上記生信号（２１）を増幅する増幅器（２２）と、低雑音周波数を除去するハイパスフィルタ（２４）とを含むことを特徴とする請求項７に記載の電動機。
【請求項９】
上記矩形パルス発生器（２６）は、所定の固定パルス幅のパルスを生成することを特徴とする請求項７または８に記載の電動機。
【請求項１０】
上記出力信号（２７）は、ＴＴＬコンパチブルであることを特徴とする請求項７、８、または９に記載の電動機。
【請求項１１】
上記コイル（２０）は、フェライトコアを有していることを特徴とする請求項７乃至１０の何れか１つに記載の電動機。
【請求項１２】
上記コイル（２０）は、チップ型コイルであることを特徴とする請求項７乃至１１の何れか１つに記載の電動機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、巻線型回転子を有する電動機、特に永久磁石直流（ＰＭＤＣ）電動機の速度を検知する方法、及び該方法を遂行するための装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電動機の回転速度を検知するために使用される方法は数多く存在している。ホール効果センサは、シャフトまたは回転子コアに取付けられた磁石の回転を検知することができ、光センサは、ディスクの回転、または回転子コアの明及び暗区分を検出することができる。これらのオプションは高価であるが、一般的に信頼できるものである。
【０００３】
他のオプションは、電動機電流のコミュテーションスパイクの監視、及び固定子の磁場内での回転子の回転による磁場強度の変化の検出を含む。これらの方法は、安価であり、クリーンな環境においては成功しているが、電気的雑音の多い環境においては誤った読みを生じ易く、また電動機の寿命が終わりに近づくにつれてブラシによって生成される電気的雑音が増加するために、使用不能になることも屡々である。
【０００４】
従って、安価ではあるが、信頼できる電動機速度を検知する方法に対する要望が存在している。
【０００５】
【発明の概要】
本発明は、巻線型回転子を有するＰＭＤＣ電動機の回転速度を表す信号を発生させる方法を提供し、本方法は、電動機の電磁放出を測定することによって生信号を生成するステップと、生信号を濾波し、コミュテーションイベントに伴うスパイクを含む巻線型回転子の電磁的活動を分離することによって第２の信号を生成するステップと、第２の信号を処理し、スパイクを矩形パルスに変化させることによって出力信号を生成ステップとを含む。
【０００６】
第２の面によれば、本発明はＰＭＤＣ電動機を提供し、本電動機は、永久磁石固定子と、固定子と対面している巻線型回転子と、回転子から離間しているが、回転子が生成する電磁場内に位置し、電動機が使用されている時に生入力信号を生成するセンサコイルを含む速度センサと、コイルに接続され、生入力信号を受信して速度を表す出力信号を生成する信号処理回路とを備え、上記回路は、入力信号を濾波するフィルタと、濾波された信号を出力信号に変換する信号変更回路とを含み、信号変更回路は、濾波された信号内のスパイクによってトリガされてパルス列出力信号を生成する矩形パルス発生器を含む。
【０００７】
【実施の形態】
本発明は、電動機の回転を検知するために、ピックアップコイル２０を使用する。動作原理は、ピックアップコイルを使用する従来技術の速度センサとは基本的に異なる。本発明が使用するピックアップコイルは導電性ワイヤーのコイルであり、必ずしもそのようである必要はないが、好ましくは、鋼ピンの周囲に巻かれた絶縁された銅ワイヤーのヘリカルコイルである。このコイルは、電動機の巻線型回転子の近くに配置される。正確な位置は臨界的ではないが、電動機巻線に近づける程信号は強くなる。しかしながら、少なくとも若干の応用においては、コイルは電動機の外側に配置することができる。
【０００８】
コイル２０は、コミュテーションイベントの結果として回転子によって発生される磁場の変化をピックアップする。実際には、コイルは、それが配置されている位置における磁場の何等かの変化をピックアップする。この磁場の変化は、コイルの端子にまたがって変化する電圧の形状の電気信号を発生させる。これが、生センサ信号２１（図３の（Ａ）に示す）である。
【０００９】
この生センサ信号は、図１のブロック図によって表されている電子的濾波及び再成形回路に印加される。センサコイルを回転子巻線の近くに配置することによって、回転子が回転することにより回転子巻線のコイルがターンオン及びオフするのに伴う回転子巻線を通過する電流の変化によって生ずる変化を、コイルがピックアップする。導体を電流が通過すると磁場が発生するので、回転子巻線のコイルを通る変化する電流は変化する磁場を生成する。この磁場は、たとえ鋼ピンコアを有しているとしても空気結合変成器として動作する（鋼ピン及び回転子コアは空隙によって分離されている）センサコイルによってピックアップされる。
【００１０】
我々が監視しようとするのは、この変化する磁場である。しかしながら、センサコイルは、固定子の磁場内において回転子コアが回転することによって生ずる固定子の磁場の変化をもピックアップする。この付加的な変化する磁場その他は低い周波数ダイナミックを有する雑音を構成する不要な信号を発生させ、電子回路はこの雑音を生信号から除去する。
【００１１】
即ち、生信号２１は、小信号差動増幅器２２に印加されて信号強度が増加される。増幅器は雑音の強度も増加させるが、その高利得はセンサ２０から導かれた電磁妨害雑音（ＥＭＩ）を制限することができる。増幅された生信号２３はハイパスフィルタ２４を通過して雑音成分が排除され、そのスパイクがトリガ信号２５に変換される。この信号２５は、スパイク間の時間を測定することによって電動機の速度を決定するために使用することができる。
【００１２】
しかしながら、矩形パルス間の時間差を測定する方が容易であり、従ってトリガ信号２５が矩形パルス発生器２６をトリガし、所定のパルス幅を有し且つスパイクに対して時間的に対応している矩形パルスの列２７を発生させる。振幅はＴＴＬコンパチブルであり、パルス幅は電動機の最高速度において重なり合わないように選択されている。
【００１３】
以上のように出力信号２７はパルス列であり、隣接するパルスの立上がり（もしくは、立下がり）縁間の時間を測定し、監視中の電動機の回転当たりのパルス数を斟酌することによって、電動機の瞬時速度を決定することができる。
【００１４】
図２は、図１のブロック図ステップを安価なバージョンで実現するための回路を示している。図示のように、回路は３つの演算増幅器、１つのＩＣ、及び僅かな離散した成分だけを用いる簡単なものであることができる。矩形パルス発生器２６には555型チップ４０を使用し、1.1ＲΤＣΤによって決定されるパルス幅をセットするために0.1μＦのキャパシタ（ＣΤ）４１と、20ｋΩのトリマ（ＲΤ）４２とを用いている。
【００１５】
図３は、信号が回路を通過する際にどのように変更されるかを示すために、回路に沿う種々のステージにおいて採取された波形を示している。波形（Ａ）は生信号２１であり、波形（Ｂ）はトリガ信号２５であり、そして波形（Ｃ）は出力信号２７である。波形は共通の時間軸を有しているが、電圧はコイルの配置、電動機の型、及び増幅器のセッティングに従って変化させることができる。明瞭化のために、電圧には分離したｙ軸を与えてある。
【００１６】
生入力信号２１内に見ることができるのは、低周波数磁場雑音成分上に重畳されたスパイクであり、これらのスパイクは矩形パルス波列の立上がり縁と位置が揃えられている。
【００１７】
また、生信号２１の信号強度は極めて低いが、信号を増幅し、ハイパスフィルタを使用することによって、トリガ信号２５は極めてクリーンになり、信号強度が改善される。再成形プロセスにより、信頼でき且つ簡単な速度制御回路に適する強くクリーンな安定した出力信号が得られている。
【００１８】
以上に説明した実施の形態は単なる例示に過ぎず、当業者ならば、特許請求の範囲に記載されている本発明の範囲から逸脱することなく多くの変更が可能であろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】好ましい信号処理方法のブロック図である。
【図２】図１の方法を遂行するための好ましい回路の実施例を示す回路図である。
【図３】図２の回路を通る信号の形状を示す信号波形である。
【符号の説明】
２０  ピックアップコイル
２１  生センサ信号
２２  小信号差動増幅器
２３  増幅された生信号
２４  ハイパスフィルタ
２５  トリガ信号
２６  矩形パルス発生器
２７  矩形パルス列（出力信号）
４０  555型ＩＣチップ
４１  キャパシタ
４２  トリマ
【図１】
0004227403.tif 000002
【図２】
0004227403.tif 000003
【図３】
0004227403.tif 000004