JPS62184362A - 回転方向検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は回転の方向を検出する装置に関し、特に永久磁
石を用いた電動機、例えばブラシレス電動機の軸の回転
の方向を検出する装置に関する。

〔従来技術、および発明が解決しようとする問題点〕

英国特許明細書第２０７９９７９　Ａ号によれば直流電
動機の軸の回転方向を測定する装置が知られており、こ
の装置は、軸の検出された瞬間的角度位置に対応するデ
ィジタルコードを発生する手段、および該検出された角
度位置にもとづきひきつづく角度位置に対応するコード
を発生するディジタル記憶装置であって該ひきつづく角
度位置は時計方向および反時計方向の回転によりもたら
されるもの、を有する。次位の検出された位置は前述の
検出コードと比較され該コードに関しての対応関係が回
転方向を表示する。該従来技術の不利益点は、方向表示
が、いかなる回転位置についても瞬間的に生成されるわ
けでなく、次位の検出された角度位置への軸の回転を待
たねばならぬことである。

本発明の一つの目的は軸の回転方向の瞬間的表示を生成
しうるブラシレス装置を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明においては、回転物体の回転の方向を検出する装
置であって、該装置が、該回転物体とともに回転するロ
ータ、該装置の相対的に固定された部分に装着された第
１および第２の検出器、および、該ロータに装着された
少くとも一対の磁石であって該第１の検出器に対して両
方の磁極が順次現出するようになっているものを具備し
、該第１の検出器は該磁石からの磁束に応答して第１の
電圧信号を発生し、該第１の電圧信号の極性は該磁極の
うちの接近する１個の磁極の回転の方向に依存し、該第
２の検出器は第２の電圧信号を発生し、該第２の電圧信
号は該第１の電圧信号の１つの極性と実質的に一致して
おり、該装置はまた、該第１および第２の検出器からの
電圧信号を比較する手段、および、該電圧１３号が対応
状態にあるかそうでないかに依存して第１または第２の
方向表示信号を発生する手段、を具備する、回転物体の
回転の方向を検出する装置、が提供される。

（実施例〕 第２図に示されるように、回転子１０は軸１１に装着さ
れるが、該軸はこの実施例においては無刷子直流電動機
の軸である。回転子１０の周辺には等角度に間隔を置い
て４個の永久磁石１２が装着され、該永久磁石は隣接す
る永久磁石の有効磁極（極性）が相異なっている。本装
置の相対的固定部分（図示せず）には３個のホール検出
器１３ａ−１３Ｃが装着され、該ホール検出器は、それ
ぞれ、正へ向う矩形波信号Ａ、Ｃ，Ｂを対応的に指定さ
れたライン（第１図）上に発生させるように、１２０°
の間隔をもち回転子ＩＯに対して相対的に位置ぎめされ
ている。また本装着の固定部分には５個の等角度に間隔
を置かれた検出器１４ａ　−１４ｅが装着され、該検出
器は、正弦波電圧出力信号りないしＨを、対応的に指定
されたライン（第２図）上に発生させ、該正弦波電圧出
力信号は、磁石１２の極性とともに交番し回転子１０の
回転方向に依存する。ここに記述される実施例において
は、信号りないしＨは接近する一つのＮ極の時計方向回
転または接近する一つのＳ極の反時計方向回転に応答し
て正へ向う特性のものであると考えられる。第６図に示
されるように、検出器１３　、１４の各個は磁石１２と
相互作用し、９０°継続時間をもつ正へ向う出力信号を
発生させる。

第１図に、検出器１３　、１４の相対的角度位置がより
明瞭に示される。ここに、第１図、第２図は単に線図的
に示されるだけであって、検出器の相対的半径方向位置
はわかりやすくするため幾分歪んだものとなっているこ
とが理解されるべきである。

検出器１３は、従来技術において知られるように、パル
ス整形回路を含み、第６図に示されるように、時計方向
回転について、Ａ、Ｂ、Ｃの順序で矩形波出力信号を発
生させる。同じ時計方向回転について、検出器１４は正
弦波出力を発生し、該正弦波出力の正へ向う零交差点は
り、Ｇ、Ｅ。

ＩＴ　、　Ｆの順序で生起する。第３図に示されるよう
に信号Ａは排他オアゲート２０の一つの入力に印加され
、信号Ｂ、Ｃはインバータ２３　、２４をそれぞれ経由
して排他オアゲー）２１．２２の一つの入力にそれぞれ
印加される。信号り、Ｇ、Ｆは同様なパルス整形回路２
５にそれぞれ印加されるが、該パルス整形回路の一つは
第１歯に示され比較器２６および抵抗回路ｍ２７を含む
。結果として得られる矩形波出力信号Ｄｉ、Ｇｌ、Ｆｌ
はゲート２０゜′２１　、２２の第２の入力端子にそれ
ぞれ印加される。

信号Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｅ、Ｈ，Ｄ１．Ｇｌ、Ｆｌの時間関係
は、ゲー）　２０　、２１　、２２からのそれぞれの出
力信号Ｊ、に、Ｌとともに、第６図に示される。

ゲート２０　、２１　、２２の動作は信号ＡおよびＤＩ
に関する次の表から容易に理解され得るであろう。

以下余日 回転方向が排他オア（または不均等）ゲート２０により
表示されることが理解されるであろう、が、該排他オア
ゲートは不均等が存在する場合に低レベル信号を発生し
、時計方向回転を表示するよう配置されている。信号Ｂ
およびＣの反転は信号ＢとＧ１、および信号ＣとＦｌの
間に不均等が存在する場合にゲー）２１．２２が低レベ
ル信号をそれぞれ発生するという効果を有する。

回転方向の表示が信号ＡおよびＤからのみ得る可能性が
あることが理解されるであみう。しかし、前述したよう
に時計方向回転について信号Ｊは理論的には低レベル信
号であるが、陰影を付された不確定帯域を含む可能性が
あり、該不確定帯域は検出器１３ａ、１４ａの相対的角
度位置についての許容誤差の結果として信号ＡおよびＤ
の立上りおよび立下りと一致して発生するものである。

信号Ｊにおける不確定帯域は回転方向を、それらの時点
において中間的なものにする。この問題は信号におよび
Ｌを使用することにより克服され、該信号におよびＬは
信号ＢおよびＣおよび信号ＥないしＨのうちの他の２個
からひき出される。信号巳ないしＨからの適切な２個の
選択は、信号ＢまたはＣと最も反対位相に近い信号Ｅな
いしＨのうちの１個が信号ＢまたはＣと比較されること
にもとづいて、また、信号におよびＬの正へ向う部分お
よびそれに協働する不確定帯域が相互にまたは信号Ｊの
不確定帯域と時間的に重複しないということにもとづい
て、行われる。比較のための信号の選択は、考慮に入れ
なければならぬのは信号Ａ−Ｈの零交差点の相対的時間
関係だけであるという事実により延長されるが、その理
由はこれらの信号の一つにおける一つの反転が比較の前
に行われると正へ向う信号が負へ向う信号と比較される
可能性があるからである。信号におよびＬもまた回転子
ＩＯの回転の９０”間隔ごとに正へ向うパルスを有する
低レベルの信号であり、これらの正へ向うパルスもまた
不確定帯域をともなう。

第３図において、信号Ｊ、に、Ｌは番号４５３０として
市場で入手可能な形式の多数決論理ゲート２８に印加さ
れ、該多数決論理ゲートは人力信号の３個以上が低レベ
ルであれば高レベル出力信号を発生する。ゲート２８か
らの出力信号は端子２９において検出可能であり、この
場合に低レベル信号は第１図、第２図に見られるように
回転子ｌＯの時計方向回転を表示する。ゲート２８から
の出力信号は、番号ＩＩＩ　２００として市場で入手可
能な形式の半導体スイッチ装置３０の制御端子に印加さ
れる。ゲート２８の出力はインバータ３１を介してスイ
ッチ装置３０のさらなる制御端子に印加される。入力信
号Ｄ−Ｈは同様な精密な半波整流回路３２のそれぞれに
印加されるが、該半波整流回路の一つは第５図に示され
る。

第５図の回路は、ダイオードの正方向特性における非直
線性の結果としての小なる交流信号の直接整流によって
生ずる不正確性を克服する。半波整流出力は増幅器３３
により加算されるが、該半波整流出力間の位相差は実質
的に一定の直流レベルをもたらすのであり、該直流レベ
ルの大きさは回転子１０の速度に比例する。この直流レ
ベルはスイッチ装置３０の入力端子５に印加されるが、
該スイッチ装置は端子２９における低レベル信号に応答
し入力５を出力端子３４に接続する。増幅器３３におけ
る直流レベルはまたインバータ３５を介してスイッチ装
置３０のさらなる入力端子ｌＯに印加されるが、該入力
１０はインバータ３１からの低レベル信号により出力端
子３４に接続される。

前述による効果は、端子２９における低レベル信号が回
転子１０の時計方向回転を表示し、該低レベル信号はま
た増幅器３３における直流レベルを端子３４に印加する
ということである。端子２９における高レベル信号はイ
ンバータ３１により低レベル信号に変換され、増幅器３
３において反転されたレベルが端子３４に印加されるよ
うにする。

このようにして、端子３４における信号は、大きさと極
性により、回転子１０の速度および方向の表示を提供す
る。ゲート２８は、信号Ｊ、Ｋ。

Ｌの任意の２個の間の対応に応答して、パルスおよび／
または該パルスにおける不確定帯域がゲート２８からの
出力信号に影響を及ぼさないという効果を有しており、
その理由はこれらのパルスおよび不確定帯域は時間的に
一致しないからである。

回転子ｌＯの反時計方向回転が、信号Ｄｌ。

Ｇ１．Ｆｌが第６図に示されるものから反転されたもの
をもたらし、それにより信号Ｊ、に、Ｌが負へ向うパル
スおよび／または不確定帯域をもつ高レベル信号である
ことは、明瞭であろう。前述による効果は、高レベル信
号が端子２９に発生して反時計方向回転を表示し、イン
バータ３５からの出力信号が端子３４に印加される。

他の実施例においては、回転子１０は無刷子直流電動機
の回転子を具備するが、その一部を形成することが可能
であり、この場合においては、ホール検出器１３はまた
、電動機における整流のタイミング用に用いられるホー
ル検出器であることが可能である。

検出器１３がそのように用いられる場合には、検出器間
の角度関係および電動機磁極は、当該技術において通常
行われているように、精密に設定されねばならぬ。

前述の実施例にお′いては、５個の位相出力のうちの３
個の位相出力り、Ｆ、およびＧが検出器１３のそれぞれ
の出力と比較され、それにより比較結果Ｊ、に、Ｌの３
個のうちの２個が常に対応することになるが、位相出力
の前記とは異なる全数について比較の前記とは異なる回
数とすることが可能でありその場合には多数決論理ゲー
ト２８は中断のない出力信号を常に発生する。

ホール検出器１３が他の形式の検出器で置換され、その
場合に該他の形式の検出器が回転子ｌＯの回転位置を表
示する一つの出力信号を提供するものであること、が可
能であることが理解されるベきである。

また他の実施例においては、検出器１３ａ、１４ａが第
２図に示されるように回転子１０の軸のまわりに角度的
に整列される必要がなく、また各時点において磁石１２
の同じものに応答する必要がないことも理解されるべき
である。信号ＡとＤｌの比較を可能にするためには、検
出器１３ａは、検出器１４ａからの交番出力信号の一つ
の極性と実質的に一致する出力信号Ａを発生すべきであ
ることだけが必要である。このような実施例においては
、検出器１３ａ、１４ａは角度的におよび軸的に相互に
間隔をおくことが可能であり、また、第６図に示される
信号Ａ、ＤＩ、およびＪの関係に影響を及ぼすことな（
回転子の相異なる部分における個別の磁石に応答するこ
とが可能である。

成る特別の実施例においては、検出器１３ａ。

１３ｂ、１３ｃは３相回転電機の固定子巻線を具備し、
回転子１０がそれと共に回転する該回転電機の回転子に
装着される構成が用いられる。

【図面の簡単な説明】

第１図は第２図に対応する端面図であって、磁極と検出
装置の角度関係をより明瞭に示すもの、第２図は本発明
による装置の部分を示す斜視図、第３図は第１図、第２
図における検出装置からの電圧信号に応答する回路を示
す線図、第４図および第５図はいずれも第３図に示され
る回路の詳細を示す図、 第６図は第１図、第２図に示される装置の時計方向回転
により発生する電圧信号を示すタイミング線図である。 １０・・・回転子、　　　１１・・・軸、１２・・・永
久磁石、 １３ａ　、　１３ｂ　、　１３ｃｍ−−ホール検出器、
１４ａ　、　１４ｂ　、　１４ｃ　、　１４ｄ　、　１
４ｅ　−検出器、２５・・・パルス整形回路、 ２８・・・多数決論理ゲート、 ３０・・・半導体スイッチ装置、 ３２・・・精密半波整流回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、回転物体の回転の方向を検出する装置であって、該
   装置が、 該回転物体とともに回転するロータ、 該装置の相対的に固定された部分に装着された第１およ
   び第２の検出器、および、 該ロータに装着された少くとも一対の磁石であって該第
   １の検出器に対して両方の磁極が順次現出するようにな
   っているもの、 を具備し、 該第１の検出器は該磁石からの磁束に応答して第１の電
   圧信号を発生し、該第１の電圧信号の極性は該磁極のう
   ちの接近する１個の磁極の回転の方向に依存し、該第２
   の検出器は第２の電圧信号を発生し、該第２の電圧信号
   は該第１の電圧信号の１つの極性と実質的に一致してお
   り、 該装置はまた、 該第１および第２の検出器からの電圧信号を比較する手
   段、および、 該電圧信号が対応状態にあるかそうでないかに依存して
   第１または第２の方向表示信号を発生する手段、 を具備する、 回転物体の回転の方向を検出する装置。 ２、該装置が該第１の検出器からの電圧信号を整流する
   手段を含み、該整流された電圧は該装置の回転速度をあ
   らわす、特許請求の範囲第１項記載の装置。 ３、大きさが該整流された電圧の大きさに依存し、極性
   が該第１または該第２の方向表示信号の存在にそれぞれ
   依存する出力電圧を発生させる手段を含む、特許請求の
   範囲第１項または第２項記載の装置。 ４、該装置か、該回転子の軸のまわりに角度的に間隔を
   おいた該第１の検出器の複数個、相互におよび該第２の
   検出器に対して角度的に間隔をおいた第３の検出器の複
   数個であって該第３の検出器が該磁気極性の一つの存在
   にのみ応答して第３の電圧信号をそれぞれ発生するもの
   、および、該第１の検出器の選択された１個から発生す
   る電圧信号を該第３の電圧信号のそれぞれの１個と比較
   する手段の複数個、を含み、該第１または第２の表示信
   号を発生する手段は該比較手段の大多数からの出力信号
   間の対応に応答するようになっている、特許請求の範囲
   第１項記載の装置。 ５、該第３の検出器が、第３の電圧信号が該第１の検出
   器の該選択された１個からの電圧信号に対して実質的に
   反対位相であるように角度的に位置づけられている、特
   許請求の範囲第４項記載の装置。 ６、該第１の検出器のそれぞれからの電圧信号を整流す
   る手段の複数個、および該整流された電圧を加算する手
   段、を含む特許請求の範囲第４項または第５項記載の装
   置。