JPH09149675A - 回転位置検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ロータに配設した永久磁石の一つに設けた無
着磁部を検出するホール素子が励磁電流で生じる磁界の
影響を受けても、また、ロータに加わる負荷変動に対し
ても安定して動作し、安定動作温度範囲が広く、生産効
率の高い回転位置検出装置を提供する。 【解決手段】 差動増幅手段１１と、ピークホールド手
段１２と、基準電圧発生手段１３と、電圧比較手段１４
と、波形整形手段１５と、弁別手段１６とからなる回転
位置検出装置１に、オフセット修正手段１０を備えると
共に、ピークホールド手段１２に備えたピークホールド
用コンデンサＣの基準電位側に、差動増幅手段１１が提
供する平衡基準信号Ｖｒｅｆを供給した回転位置検出装
置１。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、ブラシレスモー
タ等で駆動される磁気ヘッドドラム等の記録媒体を、所
定の回転位相にて定速回転駆動するための回転位置検出
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、回転型磁気ヘッド装置等を回転
駆動するモータでは、磁気ヘッドドラム等の被回転体を
所定の回転位相にて定速回転駆動をするため、ロータの
回転基準位置に対応した正確で安定したタイミングで、
１回転当たり１パルスの所謂インデックス信号を生成す
る回転位置検出装置が必要である。

【０００３】従来の回転位置検出装置について、４相ブ
ラシレスモータに組込まれた回転位置検出装置を例に、
添付図面に基づいて説明する。図６は４相ブラシレスモ
ータの正面概略構造図、図７は４相ブラシレスモータの
側面概略構造図である。

【０００４】図６および図７において、４相のブラシレ
スモータ１００は、ロータ１０２の外周部に１４極の永
久磁石１０３を固着すると共に、永久磁石１０３の一つ
に無着磁部１０８を設け、１２個のステータコア１０５
のそれぞれに電機子コイル１０６（Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、
Ｌ４）を巻き回し、各々をデルタ接続して４相構成とし
たステータ１０４と、ロータ１０２の回転位置を検出す
る２個のホール素子を備えたロータ位置検出手段１０７
とが、それぞれモータ基板１１１に配設されて主な機械
要素が構成されている。

【０００５】電機子コイル１０６の（Ｌ１とＬ２）およ
び（Ｌ３とＬ４）は、電気角で略｛（π／２）＋ｎπ｝
ラジアン（ｎ＝０，±１，±２，…）の位相差を有し、
電機子コイル１０６の（Ｌ１とＬ３）および（Ｌ２とＬ
４）は、電気角で略（π＋ｎπ）ラジアン（ｎ＝０，±
１，±２，…）の位相差を有するよう構成されている。

【０００６】ロータ位置検出手段１０７を構成するホー
ル素子（ＨＧ１、ＨＧ２）は、その出力信号であるロー
タ位置検出信号（ａ、ｂ）の位相差が、電気角で互いに
｛（π／２）＋ｎπ｝ラジアン（ｎ＝０，±１，±２，
…）の位相差を有するよう配設されている。

【０００７】また、ブラシレスモータ１００は、ロータ
位置検出手段１０７で検出した回転位置に応じたロータ
位置検出信号（ａ、ｂ）に基づいて電機子コイル１０６
励磁電流を生成する駆動装置１０９と、ロータ位置検出
手段１０７（ＨＧ２）で検出したロータ位置検出信号ｂ
に基づいて無着磁部１０８に応じたインデックス信号ｈ
を生成する回転位置検出装置１１０とが、モータ基板１
１１に組込まれて構成されている。

【０００８】図３は従来の回転位置検出装置のブロック
構成図、図４は従来の回転位置検出装置のタイミング図
である。図３および図４において、ロータ１０２に形成
した１４極の永久磁石１０３に応じて２個のホール素子
（ＨＧ１、ＨＧ２）が生成するロータ位置検出信号
（ａ、ｂ）は、駆動装置１０９へ供給されると共に、ロ
ータ位置検出信号ｂは回転位置検出装置１１０へも供給
される。

【０００９】駆動装置１０９は、ロータ位置検出信号
（ａ、ｂ）に基づいて４相の電機子コイル１０６に順次
励磁電流を供給してロータ１０２を回転駆動させる。回
転位置検出装置１１０は、ロータ位置検出信号ｂに基づ
いてインデックス信号ｈを生成する。

【００１０】ロータ１０２の回転位置に応じてロータ位
置検出手段１０７が提供するロータ位置検出信号（ａ、
ｂ）は、ロータ１０２に配設した永久磁石１０３の一つ
に設けた無着磁部１０８が、ロータ１０２の１回転当た
り１回、ホール素子（ＨＧ１、ＨＧ２）と対向した時点
で生成される振幅の小さな波形を含んでいる。

【００１１】また、ホール素子（ＨＧ１、ＨＧ２）は電
機子コイル１０６励磁電流の電流方向および電流量に応
じて発生した磁界の影響を受け、ロータ位置検出信号
（ａ、ｂ）には磁界の影響分の誤差電圧が重畳されてい
る。図４において、波形（ａ）、（ｂ）にロータ位置検
出信号（ａ、ｂ）と共に描かれている（ａ′、ｂ′）は
信号電圧成分であり、（ａ″、ｂ″）は誤差電圧成分で
ある。

【００１２】回転位置検出装置１１０は、差動増幅手段
１１０ａと、ピークホールド手段１１０ｂと、基準電圧
発生手段１１０ｃと、電圧比較手段１１０ｄと、弁別手
段１１０ｅと、波形整形手段１１０ｆとを備える。

【００１３】差動増幅手段１１０ａは差動増幅回路と出
力増幅回路からなり、ホール素子ＨＧ２が提供するロー
タ位置検出信号ｂを増幅してインデックス位置信号ｃを
生成し、ピークホールド手段１１０ｂと、電圧比較手段
１１０ｄと、波形整形手段１１０ｆとに供給すると共
に、互いに逆相の不平衡出力信号を加算して平衡直流電
位となった平衡基準信号Ｖｒｅｆを、基準電圧発生手段
１１０ｃに供給する。

【００１４】ピークホールド手段１１０ｂは、インデッ
クス位置信号ｃに基づいてピークホールド信号ｄを生成
して基準電圧発生手段１１０ｃに供給する。インデック
ス位置信号ｃの最大値を検出して保持すると共に、永久
磁石１０３の着磁ムラによってロータ位置検出信号ｂに
含まれるＡＭ変動分による誤作動を防止するため、図４
に示す波形（ｃ）のように幾分放電させている。

【００１５】基準電圧発生手段１１０ｃは、ピークホー
ルド信号ｄと平衡基準信号Ｖｒｅｆとに基づいて比較基
準信号Ｖｓｈを生成し、電圧比較手段１１０ｄに供給す
る。この比較基準電圧Ｖｓｈの電圧レベルは、ピークホ
ールド信号ｄと平衡基準信号Ｖｒｅｆとの電位差の約８
５％となるよう抵抗分割して分圧し、波形（ｃ）に示す
ように、無着磁部１０８を設けた永久磁石１０３が、ホ
ール素子ＨＧ２に対向した時点の波形のピークとピーク
ホールド信号ｄの電圧レベルとの中間のレベルにする。

【００１６】電圧比較手段１１０ｄは、インデックス位
置信号ｃと比較基準信号Ｖｓｈとに基づいてピーク比較
信号ｅを生成して弁別手段１１０ｅに供給する。波形
（ｅ）に示すように、ピーク比較信号ｅはホール素子Ｈ
Ｇ２と無着磁部の無い永久磁石１０３とが対向した場合
にはローレベルに、他の場合にはハイレベルなるよう生
成される。

【００１７】弁別手段１１０ｅは、ＲＳ型フリップフロ
ップとＤ型フリップフロップとを備え、ピーク比較信号
ｅとインデックス位置信号ｆとに基づき、図４に示す波
形（ｅ、ｆ、ｇ、ｈ）のように順序処理されてインデッ
クス信号ｈが生成される。

【００１８】波形整形手段１１０ｆはインデックス位置
信号ｃを整形し、波形（ｆ）に示すように、矩形波のイ
ンデックス整形信号ｆを生成して弁別手段１１０ｅに供
給される。

【００１９】これらの構成により、ロータ位置検出手段
１０７のホール素子ＨＧ２から供給されるロータ位置検
出信号ｂに基づき、無着磁部１０８を設けた永久磁石１
０３がホール素子ＨＧ２に対向した時点の正確なタイミ
ングが得られるよう構成した回転位置検出装置が知られ
ている。

【００２０】

【発明が解決しようとする課題】従来の回転位置検出装
置１１０において、ロータ位置検出手段１０７のホール
素子（ＨＧ１、ＨＧ２）から供給されるロータ位置検出
信号（ａ、ｂ）には、図４の波形（ａ）、（ｂ）に示す
ように、永久磁石１０３の磁束に応じた信号電圧成分の
他に、電機子コイル１０６励磁電流に応じて発生する磁
束に応じた誤差電圧成分が重畳されている。

【００２１】図４に示す波形（ａ）、（ｂ）における波
形（ａ′、ｂ′）は信号電圧成分であり、振幅の小さな
矩形波の波形（ａ″、ｂ″）は誤差電圧成分である。

【００２２】ロータ１０２に加わる負荷が増加した場
合、電機子コイル１０６励磁電流を増加して負荷の増加
に対応するため、電機子コイル１０６が生成する磁束も
増加してホール素子（ＨＧ１、ＨＧ２）が受ける磁界の
影響は増大し、誤差電圧成分である波形（ａ″、ｂ″）
の振幅は大きくなる。

【００２３】回転位置検出装置１１０に供給されるロー
タ位置検出信号ｂに含まれ、ホール素子ＨＧ２が無着磁
部１０８を設けた永久磁石１０３と対向したタイミング
における波形のピーク値は、増加した誤差電圧成分
（ｂ″）のために比較基準電圧Ｖｓｈを越え、インデッ
クス信号ｈが生成されない課題がある。

【００２４】また、従来の回転位置検出装置１１０にお
いて、ホール素子（ＨＧ１、ＨＧ２）や永久磁石１０３
は無視できない温度特性を持つ。例えば、ホール素子に
ついては、コストが安くて磁気感度特性の高いＩｎＳｂ
ホール素子を使用した場合の出力振幅温度特性は、２５
゜Ｃにおける出力振幅値に対して−１０゜Ｃにおいては
約１．７倍、６０゜Ｃにおいては約１／３といった大き
さになる。

【００２５】図５は従来の回転位置検出装置のタイミン
グ拡大図であり、図４に示した波形（ｃ）の拡大図であ
る。図４において、インデックス位置信号ｃ（波形ｃ）
は、インデックス位置信号ｃの中点電位である平衡基準
信号Ｖｒｅｆを中心に振幅している。ホール素子ＨＧ２
が無磁着部１０８を設けた永久磁石１０３と対向したタ
イミングにおける波形ｃのピーク値と平衡基準信号Ｖｒ
ｅｆとの間の電位差をＶ２とし、その一周期前のピーク
値と平衡基準信号Ｖｒｅｆとの間の電位差をＶ１とし、
ここで、ピークホールド信号ｄ（波形ｄ）は、ロータ位
置検出信号一周期の時間（Ｔ秒）でＶ１の電位からＥｄ
の電位になるとすると、

【００２６】

【数１】Ｅｄ＝（Ｖ１＋Ｖｒｅｆ）＊ｅｘｐ（−Ｔ／Ｒ
＊Ｃ）−Ｖｒｅｆ

【００２７】但し、Ｒ、Ｃは、ピークホールド手段１１
０ｂに備えたピークホールド用コンデンサＣの容量値お
よび放電用抵抗値Ｒの抵抗値である。また、比較基準電
圧ＶｓｈのＴ秒後の値ＶｔはＥｄの電位の８５％なの
で、

【００２８】

【数２】Ｖｔ＝０．８５＊Ｅｄ

【００２９】さらに、インデックス信号ｈを得るために
は、Ｖｔの電位はＶ２の電位を上回ることが必須なの
で、

【００３０】

【数３】Ｖ２＜Ｖｔ

【００３１】数１〜数３より、（Ｖｒｅｆ／Ｖ１）＝Ｖ
とおくと（Ｖ２／Ｖ１）は次式のようになる。

【００３２】

【数３】Ｖ２／Ｖ１＜０．８５｛（１＋Ｖ）＊ｅｘｐ
（−Ｔ／Ｒ＊Ｃ）−Ｖ｝

【００３３】例えば、Ｔ＝５ｍｓ、Ｃ＝０．１μＦ、Ｒ
＝１０ＭΩ、Ｖｒｅｆ＝４．３Ｖ、（２５゜Ｃ）におけ
るＶ１が（Ｖ１＝０．３Ｖ）の時、Ｖ２／Ｖ１（２５゜
Ｃ）は次のようになる。

【００３４】

【数５】Ｖ２／Ｖ１（２５゜Ｃ）＜０．７８５

【００３５】６０゜Ｃにおける出力振幅値は２５゜Ｃに
おける出力振幅値の１／３となるので、（Ｖ１＝０．１
Ｖ）とすると、Ｖ２／Ｖ１（６０゜Ｃ）は、Ｖ２／Ｖ１
（６０゜Ｃ）＜０．６６となる。

【００３６】無着磁部１０８の製造工程で（Ｖ２／Ｖ
１）が０．７８５〜０．６６となった製品は、２５゜Ｃ
では正常に動作しても６０゜Ｃでは誤作動を起こしてし
まい、６０゜Ｃまで動作を保証するためには、（Ｖ２／
Ｖ１）＜０．６６となるよう製造工程を管理しなければ
ならない。

【００３７】さらに、ＶＴＲ用ドラムのブラシレスモー
タの場合では、ロータ１０２単品にて設計中心の取り付
け寸法で（Ｖ２／Ｖ１）を検査するが、その規格値はセ
ット実装時の取り付け寸法のバラツキを考慮しなければ
ならない。

【００３８】セット実装工程の取り付け寸法のバラツキ
によって永久磁石１０３とモータ基板１１１との間隙
（ｔｇ）が広がった場合、ホール素子の出力振幅値は設
計値の約０．６倍となるので６０゜ＣにおけるＶ１は、
Ｖ１＝０．１＊０．６５＝０．０６５Ｖとなり、Ｖ２／
Ｖ１（６０゜Ｃ）は次式のようになる。

【００３９】

【数６】Ｖ２／Ｖ１（６０゜Ｃ）＜０．５６５

【００４０】よって、（Ｖ２／Ｖ１）は、（Ｖ２／Ｖ１
＜０．５６５）となるようバラツキを管理する必要があ
るが、（Ｖ２／Ｖ１）の値を小さくすると電機子コイル
１０６励磁電流の電流分配比に影響してロータ１０２の
トルクリップルが増大するので、この制約から（Ｖ２／
Ｖ１＞０．５）とすると（Ｖ２／Ｖ１）の範囲は次式と
なる。

【００４１】

【数７】０．５＜（Ｖ２／Ｖ１）＜０．５６５

【００４２】数７に示した（Ｖ２／Ｖ１）の範囲に収る
よう製造工程におけるバラツキを管理するのは、非常に
困難となる課題がある。

【００４３】また、数５の条件を考慮して（Ｖ２／Ｖ
１）の範囲を次式とすると、

【００４４】

【数８】０．５＜（Ｖ２／Ｖ１）＜０．７８５

【００４５】数８の条件で製造工程におけるバラツキを
管理すれば、ブラシレスモータの生産性は大幅に向上す
るが、使用温度範囲を狭くしてさらに取り付け寸法のバ
ラツキも小さくする必要があるため、精度が良くコスト
も高い部品を使用しなければならない課題がある。

【００４６】この発明はこのような課題を解決するため
になされたもので、その目的は、ロータに配設した永久
磁石の一つに設けた無着磁部を検出するホール素子が励
磁電流で生じる磁界の影響を受けても、また、ロータに
加わる負荷変動に対しても安定して動作し、安定動作温
度範囲が広く、生産効率の高い回転位置検出装置を提供
することにある。

【００４７】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、この発明に係る回転位置検出装置は、ブラシレスモ
ータから供給される励磁電流検出信号に基づいてオフセ
ット信号を生成するオフセット修正手段を備えたことを
特徴とする。

【００４８】回転位置検出装置に、電機子コイル励磁電
流に応じたオフセット信号を生成して差動増幅手段に提
供するオフセット修正手段を備えたので、差動増幅手段
は、このオフセット信号で電機子コイルが発生する磁界
の影響で歪を受けたロータ位置検出信号を補正すること
ができる。

【００４９】また、この発明に係る回転位置検出装置
は、ピークホールド手段に備えたピークホールド用コン
デンサの基準電位側に、差動増幅手段が提供する平衡基
準信号を供給することを特徴とする。

【００５０】インデックス位置信号の最大値を検出して
保持するピークホールド手段に備えたピークホールド用
コンデンサの基準電位を平衡基準信号の電位としたの
で、インデックス位置信号の振幅のバラツキに依存せ
ず、安定に動作することができる。

【００５１】

【発明の実施の形態】以下、この発明に係る回転位置検
出装置の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。図
１はこの発明に係る回転位置検出装置のブロック構成
図、図２はこの発明に係る回転位置検出装置のタイミン
グ図である。なお、ブラシレスモータのロータやステー
タ等の機械要素の構成やホール素子の配設は、先に示し
た４相ブラシレスモータを使用しているので、図６およ
び図７を参照するものとしてここでの説明は省略する。

【００５２】図１および図２において、ロータ位置検出
手段７は、ロータ２の回転位置を検出する２個のホール
素子ＨＧ１、ＨＧ２を備え、ロータ２の回転移動によっ
てロータ２に配設した永久磁石３がロータ位置検出手段
７を通過する度に、ロータ位置検出信号（ａ、ｂ）を生
成して駆動装置９へ提供すると共に回転位置検出装置１
へ提供する。

【００５３】ホール素子（ＨＧ１、ＨＧ２）は、その出
力信号であるロータ位置検出信号（ａ、ｂ）との間の位
相差が互いに電気角で｛（π／２）＋ｎπ｝ラジアン
（ｎ＝０，±１，±２，…）となるよう配設する。

【００５４】ロータ位置検出信号（ａ、ｂ）は、ロータ
２の永久磁石３がホール素子ＨＧ１、ＨＧ２を通過する
度に、図２に示すように、互いにπ／２の位相差を持っ
て生成される。

【００５５】また、ロータ位置検出信号（ａ、ｂ）は、
ロータ２に配設した永久磁石３の一つに設けた無着磁部
８が、ロータ２の１回転当たり１回、ホール素子（ＨＧ
１、ＨＧ２）と対向した時点で発生される振幅の小さな
波形を含んでいる。

【００５６】ホール素子（ＨＧ１、ＨＧ２）は、電機子
コイル６励磁電流の電流方向および電流量に応じて発生
する磁界の影響を受け、ロータ位置検出信号（ａ、ｂ）
にはこの磁界の影響分の誤差電圧成分が重畳されてい
る。図２において、波形（ａ）、（ｂ）にロータ位置検
出信号（ａ、ｂ）と共に描かれている（ａ′、ｂ′）は
信号電圧成分であり、（ａ″、ｂ″）は誤差電圧成分で
ある。

【００５７】駆動装置９は、差動増幅器からなる制御手
段とパワートランジスタで構成した電力増幅器からなる
駆動手段とを、ホール素子（ＨＧ１、ＨＧ２）に対応し
て２組備え（図示しない）、ロータ位置検出信号（ａ、
ｂ）に基づいて４相の電機子コイル６に順次励磁電流を
供給してロータ２を回転駆動する。

【００５８】制御手段はロータ位置検出信号（ａ、ｂ）
に基づき、駆動手段に備えたパワートランジスタをオン
／オフ駆動するタイミング信号を生成して駆動手段に提
供し、駆動手段は制御手段から供給されるタイミング信
号に基づき、パワートランジスタを順次駆動して４相の
電機子コイル６に順次励磁電流を供給してロータ２を回
転駆動する。

【００５９】駆動手段は、シンク側およびソース側を一
対としたパワートランジスタによる電力増幅器を２組備
え、それぞれのシンク側およびソース側の端子はデルタ
接続された４個の電機子コイル６の接続点に接続し、タ
イミング信号対によってシンク側・ソース側の対のパワ
ートランジスタをそれぞれ駆動し、電機子コイル６に励
磁電流を供給する。

【００６０】シンク側パワートランジスタのエミッタ端
子は共に接地に接続し、ソース側パワートランジスタの
コレクタ端子は共に帰還抵抗を介して定電圧電源Ｖｃｃ
に接続すると共に、帰還抵抗で検出した電機子コイル６
励磁電流に応じた励磁電流検出信号Ｖｎｆを発生する。
なお、励磁電流検出信号Ｖｎｆはコレクタ端子から回転
位置検出装置１に備えたオフセット修正手段１０に提供
される。

【００６１】回転位置検出装置１は、オフセット修正手
段１０と、差動増幅手段１１と、ピークホールド手段１
２と、基準電圧発生手段１３と、電圧比較手段１４と、
波形整形手段１５と、弁別手段１６とを備え、ロータ位
置検出手段７から供給されるロータ位置検出信号ｂと、
駆動装置９から供給される励磁電流検出信号Ｖｎｆとに
基づいてインデックス信号ｈを生成する。

【００６２】オフセット修正手段１０は定電流出力増幅
器を備え、駆動装置９から供給される励磁電流検出信号
Ｖｎｆに基づいてオフセット信号Ｉｏｆを生成して差動
増幅手段１１に提供する。

【００６３】また、オフセット修正手段１０は、電機子
コイル６励磁電流値に応じた励磁電流検出信号Ｖｎｆを
定電流信号であるオフセット信号Ｉｏｆに変換し、差動
増幅手段１１に備えた前置増幅回路の入力段抵抗Ｒｏｆ
に提供する。

【００６４】図２に示す波形（ｋ）は、オフセット信号
Ｉｏｆと入力段抵抗Ｒｏｆとから生成される入力オフセ
ット電圧Ｖｏｆを表し、オフセット信号Ｉｏｆは、入力
オフセット電圧Ｖｏｆが波形（ｂ）の誤差電圧成分ｂ″
の誤差電圧振幅Ｖｂと等しくなるよう設定する。

【００６５】定電流増幅器は、例えば、ベースを互いに
接続した２個のトランジスタでカレントミラー回路を構
成し、一方のトランジスタはコレクタとベースと接続す
ると共に抵抗を介して定電圧電源に接続し、エミッタを
駆動装置９から供給される励磁電流検出信号Ｖｎｆの入
力端子とする。

【００６６】他方のトランジスタのエミッタは抵抗を介
して接地し、コレクタは定電流源に接続すると共に、オ
フセット信号Ｉｏｆの出力端子とする。

【００６７】差動増幅手段１１は、ロータ位置検出手段
７のホール素子ＨＧ２から供給されるロータ位置検出信
号ｂと、オフセット修正手段１０から供給されるオフセ
ット信号Ｉｏｆとに基づいてインデックス位置信号ｃを
生成し、ピークホールド手段１２と、電圧比較手段１４
と、波形整形手段１５とに供給すると共に、互いに逆相
の不平衡出力信号を加算して平衡直流電位となった平衡
基準信号Ｖｒｅｆを、ピークホールド手段１２と、基準
電圧発生手段１３と、波形整形手段１５とに提供する。

【００６８】また、差動増幅手段１１は差動増幅回路と
出力増幅回路からなり、図２の波形（ｂ）に示すよう
に、電機子コイルの磁界の影響を受けて歪んだロータ位
置検出信号ｂ（波形ｂ）を増幅すると共に、歪を受けて
生じたロータ位置検出信号ｂの誤差電圧成分（ｂ″）を
オフセット信号Ｉｏｆで補正して信号電圧成分（波形
ｂ′）を生成する。

【００６９】さらに、差動増幅手段１１は互いに逆位相
の平衡出力信号を合成し、両方の出力信号に対して平衡
安定な定電圧信号である平衡基準信号Ｖｒｅｆを生成す
る。

【００７０】差動増幅回路は、前置増幅回路付きの主差
動増幅回路を備える。前置増幅回路は、２個のトランジ
スタのエミッタを各々のエミッタ抵抗を介して定電圧電
源に接続したそれぞれの電流源に接続し、コレクタは共
に接地する。前置増幅回路への入力信号は、各々のトラ
ンジスタのベースにホール素子ＨＧ２の正負の平衡出力
であるロータ位置検出信号ｂを接続する。

【００７１】前置増幅回路の出力信号は、エミッタ抵抗
と電流源との接続点から得ると共に、主差動増幅回路の
トランジスタの各々のベースに接続して主差動増幅回路
の平衡入力信号となるよう構成する。

【００７２】また、一方の前置増幅回路の出力点にはオ
フセット修正手段１０から供給されるオフセット信号Ｉ
ｏｆを接続し、主差動増幅回路の入力信号となるよう構
成する。

【００７３】主差動増幅回路は、例えば、２個のトラン
ジスタのベースに各々の前置増幅回路の出力を接続し、
エミッタは抵抗を介して接続すると共に各々の電流源を
介して接地する。一方、コレクタは各々の負荷抵抗を介
して定電圧電源に接続すると共に、主差動増幅回路の出
力端子として出力増幅回路の各々のトランジスタのベー
スに接続して構成する。

【００７４】出力増幅回路は、エミッタを定電流源を介
して接地してコレクタを定電圧電源に接続したエミッタ
フォロワ回路を備え、各々のトランジスタのベースに主
差動増幅回路のコレクタから供給されるの不平衡出力信
号を接続し、一方のエミッタから出力抵抗の下がったイ
ンデックス位置信号ｃを得る。

【００７５】また、直列接続した抵抗を介してそれぞれ
のエミッタ間を接続し、抵抗の接続点から平衡基準信号
Ｖｒｅｆを出力する。平衡基準信号Ｖｒｅｆは、各々の
エミッタに表れる互いに逆相の信号を加算した平衡直流
電位となる。

【００７６】インデックス位置信号ｃは、常にこの平衡
基準信号Ｖｒｅｆの電位を中心に振幅するので、インデ
ックス位置信号ｃのピーク電位と平衡基準信号Ｖｒｅｆ
との電位差であるインデックス位置信号ピーク電位Ｖｃ
は、インデックス位置信号ｃの直流変動に対して平衡安
定して変動の影響を受けない。

【００７７】図２の波形（ｂ）に示す波形ｂ′はロータ
位置検出信号ｂの信号電圧成分、波形ｂ″は誤差電圧成
分である。波形（ｋ）は、オフセット修正手段１０から
供給されるオフセット信号Ｉｏｆと入力段抵抗Ｒｏｆと
から生成される入力オフセット電圧Ｖｏｆを表す。

【００７８】入力オフセット電圧Ｖｏｆは、波形（ｂ）
の誤差電圧成分ｂ″の誤差電圧振幅Ｖｂと等しくなるよ
う、オフセット信号Ｉｏｆの値はオフセット修正手段１
０で設定されている。

【００７９】波形（ｌ）の波形ｃに示すように、インデ
ックス位置信号ピーク電位Ｖｃは、信号電圧成分の波形
ｂ′のみを増幅した場合のピーク電位（図中の点線）と
等しくなり、ロータに加わる負荷が変動しても、安定し
たインデックス位置信号ｃが出力される。

【００８０】このように、この発明に係る回転位置検出
装置は、ブラシレスモータから供給される励磁電流検出
信号Ｖｎｆに基づいてオフセット信号Ｉｏｆを生成する
オフセット修正手段１０を備えたので、差動増幅手段１
１は、このオフセット信号Ｉｏｆで電機子コイル６が発
生する磁界の影響で歪を受けたロータ位置検出信号ｂを
補正することができる。

【００８１】ピークホールド手段１２は、差動増幅手段
１１から供給されるインデックス位置信号ｃに基づいて
ピークホールド信号ｄを生成して基準電圧発生手段１３
に提供する。

【００８２】ピークホールド手段１２は、例えば、演算
増幅器とダイオードとコンデンサを備え、演算増幅器の
出力端子にダイオードのアノード端子を接続し、カソー
ド端子を演算増幅器の反転入力端子に直接接続して電圧
ホロア回路の構成とし、非反転入力端子にインデックス
位置信号ｃを接続すると共に、カソード端子からピーク
ホールド信号ｄを得る。

【００８３】また、ダイオードのカソード端子には放電
用抵抗Ｒを並列接続したピークホールド用コンデンサＣ
の一端を接続し、他端は差動増幅手段１１から供給され
る平衡基準信号Ｖｒｅｆに接続する。

【００８４】ピークホールド手段１２は、図２に示す波
形（ｌ）の波形ｄに示すように、インデックス位置信号
ｃ（波形ｃ）の最大値を検出してピークホールド信号ｄ
に保持すると共に、永久磁石３の着磁ムラによってロー
タ位置検出信号ｂに含まれるＡＭ変動分による誤作動を
防止するため、放電抵抗Ｒを通して比較的長い時間で放
電している。

【００８５】ピークホールド用コンデンサＣの基準電圧
は平衡基準信号Ｖｒｅｆの電位としたため、インデック
ス位置信号ｃが変動しても平衡基準信号Ｖｒｅｆはイン
デックス位置信号ｃと同相で変動し、波形（ｌ）に示し
たインデックス位置信号ピーク電位Ｖｃおよびピークホ
ールド信号ｄは、安定した電位で得られる。

【００８６】基準電圧発生手段１３は、ピークホールド
手段１２から供給されるピークホールド信号ｄと、差動
増幅手段１１から供給される平衡基準信号Ｖｒｅｆとに
基づいて比較基準信号Ｖｓｈを生成し、電圧比較手段１
４に提供する。

【００８７】基準電圧発生手段１３は、例えば、演算増
幅器で構成した電圧ホロア回路と抵抗分割回路を備え、
それぞれの信号を電圧ホロア回路でインピーダンス変換
し、互いの出力を２個の抵抗を介して接続し、抵抗の接
続点から比較基準信号ｖｓｈを得るよう構成する。

【００８８】比較基準電圧Ｖｓｈの電圧レベルは、ピー
クホールド信号ｄと平衡基準信号Ｖｒｅｆとの電位差の
約８５％となるよう抵抗分割回路にて分圧し、波形
（ｌ）に示すように、無着磁部８を設けた永久磁石３が
ホール素子ＨＧ２に対向した時点の波形のピーク値とピ
ークホールド信号ｄの電圧レベルとの中間のレベルとな
るようにする。

【００８９】電圧比較手段１４は、差動増幅手段１１か
ら供給されるインデックス位置信号ｃと、基準電圧発生
手段１３から供給される比較基準信号Ｖｓｈとに基づ
き、ピーク比較信号ｅを生成して弁別手段１６に提供す
る。

【００９０】電圧比較手段１４は、例えば、演算増幅器
で構成したヒステリシス帰還回路とスレッショルド設定
回路とからなる電圧比較回路とを備え、スレッショルド
設定回路の設定端子に比較基準信号Ｖｓｈを供給して電
圧比較回路の基準信号とし、電圧比較回路の比較信号入
力端子にインデックス位置信号ｃを供給する。

【００９１】波形（ｌ）と（ｅ）に示すように、インデ
ックス位置信号ｃの電位が比較基準信号Ｖｓｈの電位を
上回る場合はローレベル、下回る場合はハイレベルの矩
形波となるようインデックス位置信号ｃを整形し、ピー
ク比較信号ｅを発生する。なお、ピーク比較信号ｅは、
ホール素子ＨＧ２と無着磁部８の無い永久磁石３とが対
向したタイミングでローレベルになるよう生成される。

【００９２】このように、この発明に係る回転位置検出
装置は、ピークホールド手段１２に備えたピークホール
ド用コンデンサＣの基準電位側に、差動増幅手段１１が
提供する平衡基準信号Ｖｒｅｆを供給したので、インデ
ックス位置信号ｃの振幅のバラツキに依存せず、安定に
動作することができる。

【００９３】ピークホールド手段に備えたピークホール
ド用コンデンサＣと、放電用抵抗Ｒとを平衡基準信号Ｖ
ｒｅｆに接続したことで、図５に示したピークホールド
信号ｄのＴ秒後の放電電位Ｅｄは次式となる。

【００９４】

【数９】Ｅｄ＝Ｖ１＊ｅｘｐ（−Ｔ／Ｒ＊Ｃ）

【００９５】Ｖ１は着磁部磁極検出タイミングにおける
インデックス位置信号のピーク電位である。比較基準信
号ＶｓｈのＴ秒後の放電電位Ｖｔは数２から（Ｖｔ＝
０．８５＊Ｅｄ）であり、無着磁部磁極検出タイミング
におけるインデックス位置信号のピーク電位Ｖ２は、数
３から（Ｖ２＜Ｖｔ）であるので（Ｖ２／Ｖ１）は次式
となる。

【００９６】

【数１０】 （Ｖ２／Ｖ１）＜０．８５｛ｅｘｐ（−Ｔ／Ｒ＊Ｃ）｝

【００９７】数１０に示すように、（Ｖ２／Ｖ１）は、
インデックス位置信号ｃに依存する項が無くなり、従来
の技術に示したように、ロータ位置検出信号ｂに表れる
ホール素子ＨＧ２の温度特性や製造・組立て工程のバラ
ツキに依存せず、広い温度範囲で安定してインデックス
信号ｈを得ることができ、また、（Ｖ２／Ｖ１）の製造
規格も高温時を考慮する必要がないので、数８に示した
０．５＜（Ｖ２／Ｖ１）＜０．７８５の範囲で管理すれ
ばよい。

【００９８】波形整形手段１５は、差動増幅手段１１か
ら供給されるインデックス位置信号ｃと平衡基準信号Ｖ
ｒｅｆとに基づいてインデックス整形信号ｆを生成して
弁別手段１６に提供する。

【００９９】波形整形手段１５は、例えば、演算増幅器
で構成したヒステリシス帰還回路とスレッショルド設定
回路とからなる電圧比較回路とを備え、スレッショルド
設定回路の設定端子に平衡基準信号Ｖｒｅｆを供給して
電圧比較回路の基準信号とし、電圧比較回路の比較信号
入力端子にインデックス位置信号ｃを供給する。

【０１００】波形（ｌ）と（ｆ）に示すように、インデ
ックス位置信号ｃの電位が平衡基準信号Ｖｒｅｆの電位
を上回る場合はハイレベル、下回る場合はローレベルの
矩形波となるようインデックス位置信号ｃを整形し、イ
ンデックス整形信号ｆを発生する。

【０１０１】弁別手段１６はＲＳ型フリップフロップと
Ｄ型フリップフロップとを備え、電圧比較手段１４から
供給されるピーク比較信号ｅと、波形整形手段１５から
供給されるインデックス整形信号ｆとに基づいてインデ
ックス信号ｈを生成する。

【０１０２】また、弁別手段１６は、ピーク比較信号ｅ
のローレベルでセットされてインデックス整形信号ｆの
ローレベルでリセットされるＲＳフリップフロップと、
Ｄ入力端子にＲＳフリップフロップからの出力信号ｇを
供給すると共に、ＣＫ入力端子にインデックス整形信号
ｆを供給し、この信号の立下りエッジでトリガされるＤ
型フリップフロップとで構成されている。

【０１０３】図２に示すように、ＲＳフリップフロップ
の出力端子からは波形（ｇ）が出力され、Ｄ型フリップ
フロップのＮＱ出力端子からは波形（ｈ）に示すインデ
ックス信号ｈが出力される。

【０１０４】

【発明の効果】以上説明したように、この発明に係る回
転位置検出装置は、ブラシレスモータから供給される励
磁電流検出信号に基づいてオフセット信号を生成するオ
フセット修正手段を備え、差動増幅手段は、このオフセ
ット信号で電機子コイルが発生する磁界の影響で歪を受
けたロータ位置検出信号を補正することができるので、
ロータに加わる負荷が変動しても安定して動作して確実
にインデックス信号を得ることができる。

【０１０５】また、この発明に係る回転位置検出装置
は、ピークホールド手段に備えたピークホールド用コン
デンサの基準電位側に、差動増幅手段が提供する平衡基
準信号を供給したので、インデックス位置信号の振幅の
バラツキがあっても（Ｖｓｈ＞Ｖ２）の電位関係は変ら
ないので、ホール素子の温度特性によるインデックス位
置信号の変動や実装工程のバラツキなどに依存せず、広
い使用温度範囲で安定したインデックス信号を得ること
ができる。

【０１０６】よって、この発明に係る回転位置検出装置
は、ロータに配設した永久磁石の一つに設けた無着磁部
を検出するホール素子が励磁電流で生じる磁界の影響を
受けても、また、ロータに加わる負荷変動に対しても安
定して動作し、安定動作温度範囲が広く、生産効率の高
い回転位置検出装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る回転位置検出装置のブロック構
成図

【図２】この発明に係る回転位置検出装置のタイミング
図

【図３】従来の回転位置検出装置のブロック構成図

【図４】従来の回転位置検出装置のタイミング図

【図５】従来の回転位置検出装置のタイミング拡大図

【図６】４相ブラシレスモータの正面概略構造図

【図７】４相ブラシレスモータの側面概略構造図

【符号の説明】

１…回転位置検出装置、２…ロータ、３…永久磁石、４
…ステータ、６…電機子コイル、７…ロータ位置検出手
段、８…無着磁部、９…駆動装置、１０…オフセット修
正手段、１１…差動増幅手段、１２…ピークホールド手
段、１３…基準電圧発生手段、１４…電圧比較手段、１
５…波形整形手段、１６…弁別手段、Ｃ…ピークホール
ド用コンデンサ、ＨＧ１、ＨＧ２…ホール素子、Ｒ…放
電用抵抗、Ｒｏｆ…入力段抵抗、ａ、ｂ…ロータ位置検
出信号、ａ′、ｂ′…ロータ位置検出信号の信号電圧成
分、ａ″、ｂ″…ロータ位置検出信号の誤差電圧成分、
ｃ…インデックス位置信号、ｄ…ピークホールド信号、
ｅ…ピーク比較信号、ｆ…インデックス整形信号、ｈ…
インデックス信号、ｔｇ…永久磁石とモータ基板との間
隙、Ｅｄ…ピークホールド信号のＴ秒後の放電電位、Ｉ
ｏｆ…オフセット信号、Ｔ…ロータ位置検出信号の周
期、Ｖｂ…誤差電圧振幅、Ｖｃ…インデックス位置信号
ピーク電位、Ｖｎｆ…励磁電流検出信号、Ｖｏｆ…入力
オフセット電圧、Ｖｒｅｆ…平衡基準信号、Ｖｓｈ…比
較基準信号、Ｖｔ…比較基準信号のＴ秒後の放電電位、
Ｖ１…着磁部磁極検出タイミングにおけるインデックス
位置信号のピーク電位、Ｖ２…無着磁部磁極検出タイミ
ングにおけるインデックス位置信号のピーク電位。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 前戸 秀巨 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 水本 正夫 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ブラシレスモータから供給されるロータ
   位置検出信号に基づいてインデックス位置信号と平衡基
   準信号を生成する差動増幅手段と、このインデックス位
   置信号の最大値を検出して保持するピークホールド手段
   とを備え、 前記ブラシレスモータから供給されるロータ位置検出信
   号に基づいてインデックス信号を生成する回転位置検出
   装置において、 前記回転位置検出装置に、前記ブラシレスモータから供
   給される励磁電流検出信号に基づいてオフセット信号を
   生成するオフセット修正手段を備えたことを特徴とする
   回転位置検出装置。
2. 【請求項２】 前記ピークホールド手段に備えたピーク
   ホールド用コンデンサの基準電位側に、前記差動増幅手
   段が提供する平衡基準信号を供給することを特徴とする
   請求項１記載の回転位置検出装置。