特許 7291104 ３相ブラシレスモーター及び３相ブラシレスモーターの回転位置検出方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-06-06

(45)【発行日】2023-06-14

(54)【発明の名称】３相ブラシレスモーター及び３相ブラシレスモーターの回転位置検出方法

(51)【国際特許分類】

   H02P 6/16 20160101AFI20230607BHJP

【ＦＩ】

H02P6/16

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2020105531

(22)【出願日】2020-06-18

(65)【公開番号】P2021197895

(43)【公開日】2021-12-27

【審査請求日】2022-01-07

(73)【特許権者】

【識別番号】000103792

【氏名又は名称】オリエンタルモーター株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100099623

【弁理士】

【氏名又は名称】奥山 尚一

(74)【代理人】

【氏名又は名称】松島 鉄男

(74)【代理人】

【識別番号】100125380

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 綾子

(74)【代理人】

【識別番号】100142996

【弁理士】

【氏名又は名称】森本 聡二

(74)【代理人】

【識別番号】100166268

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 祐

(74)【代理人】

【識別番号】100170379

【弁理士】

【氏名又は名称】徳本 浩一

(74)【代理人】

【氏名又は名称】有原 幸一

(72)【発明者】

【氏名】國府田 芳彰

(72)【発明者】

【氏名】関 貴志

【審査官】安池 一貴

(56)【参考文献】

【文献】特開２００６－１９７６８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－０１１６３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－１５８８８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－１９３６７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－０４７５６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－１０１０００（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｐ ６／１６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

Ｎ極とＳ極とが周方向に沿って交互に着磁された永久磁石型のロータと、
３相間の電気的位相差が１２０度であり、スロット数が６の倍数であるように構成されたステータと、
電気角１２０度間隔で配置され、前記ロータの磁界を検出する３個の磁気センサからなる磁気センサの第１の組と、
前記第１の組における３個の磁気センサとそれぞれ径方向に対向するように配置され、前記ロータの磁界を検出する３個の磁気センサからなる磁気センサの第２の組と
を備え、
径方向に対向するように配置された２個の磁気センサの出力が合成されて３つの合成出力が得られ、
前記合成により得られた前記３つの合成出力が２相に変換され、
前記変換後の出力から前記ロータの回転位置が検出される、
３相ブラシレスモーター。

【請求項2】

前記ステータの任意の相巻線は周方向に隣接する２つのスロットに巻回されている、請求項１に記載の３相ブラシレスモーター。

【請求項3】

前記ステータのスロット数が１２の倍数であり、
前記ステータの任意の相巻線は周方向に隣接する２つのスロットに巻回されており、
前記３相ブラシレスモーターの回転軸方向視で前記２つのスロットの間に磁気センサが配置されている、
請求項１に記載の３相ブラシレスモーター。

【請求項4】

前記２つのスロットにおいて巻線の方向が逆である、請求項３に記載の３相ブラシレスモーター。

【請求項5】

前記磁気センサが、アナログ信号を出力するホール素子又はリニアホールＩＣである、請求項１～４のいずれか一項に記載の３相ブラシレスモーター。

【請求項6】

Ｎ極とＳ極とが周方向に沿って交互に着磁された永久磁石型のロータと、
３相間の電気的位相差が１２０度であり、スロット数が６の倍数であるように構成されたステータと、
周方向に所定間隔を置いて配置され、前記ロータの磁界を検出する３個の磁気センサからなる磁気センサの第１の組と、
前記第１の組における３個の磁気センサとそれぞれ径方向に対向するように配置され、前記ロータの磁界を検出する３個の磁気センサからなる磁気センサの第２の組と
を備えた３相ブラシレスモーターの回転位置検出方法であって、
径方向に対向するように配置された２個の磁気センサの出力を合成して３つの合成出力を得る合成ステップと、
前記合成ステップにより得られた前記３つの合成出力を２相に変換する変換ステップと、
前記変換ステップにより得られた出力から前記ロータの回転位置を検出する検出ステップと
を含む、３相ブラシレスモーターの回転位置検出方法。

【請求項7】

前記ステータのスロット数が１２の倍数である、請求項６に記載の３相ブラシレスモーターの回転位置検出方法。

【請求項8】

請求項６又は７に記載の３相ブラシレスモーターの回転位置検出方法によって検出された前記ロータの回転位置を用いて、前記ステータの巻線の電流を制御するステップを含む、３相ブラシレスモーターの制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、３相ブラシレスモーター及び３相ブラシレスモーターの回転位置検出方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来の３相ブラシレスモーター及び３相ブラシレスモーターの回転位置検出方法として、例えば、特許文献１及び特許文献２がある。

【0003】

特許文献１は、磁極位置検出装置及びブラシレス直流モーターの駆動装置に関し、特に、ホール素子を用いて磁極位置を検出する磁極位置検出装置と、該磁極位置検出装置とブラシレス直流モーターを正弦波ＰＷＭ駆動する１８０度通電形インバータを用いたブラシレス直流モーターの駆動装置に関するものである。

【0004】

特許文献１には、磁気変化を利用して３つの磁極位置検出素子により回転体の磁極位置を検出する磁極位置検出素子部と、前記磁極位置に基づいて磁極位置検出信号を生成する検出信号生成部と、前記磁極位置検出信号に基づき前記磁極位置検出を制御する制御部を有する磁極位置検出装置が記載されている。この磁極位置検出装置において、前記制御部は、前記検出信号生成部が生成し出力した１２０度ずつ位相のずれた３つの磁極位置検出信号を変換補正する変換補正手段と、前記変換補正した３つの磁極位置検出信号の内から所定の１つの磁極位置検出信号を選択する信号選択手段と、前記選択した前記磁極位置検出信号の値から相対磁極位置を検出する相対磁極位置検出手段と、前記選択した前記磁極位置検出信号の区間と前記相対磁極位置とから連続した絶対磁極位置を検出する絶対磁極位置検出手段とを有することを特徴としている。

【0005】

特許文献１によれば、モーター起動直後の低速回転時かどうかの判定を行い、低速時にのみオフセット補正量と振幅補正量の検出を行い、それ以外では検出したディジタル検出値にオフセット補正と振幅補正を行う。これらの検出と補正は、３相分、各相毎に行われる。各ホール素子の出力信号波形の振幅やオフセット量をディジタル検出値の最大、最小値を用いて検出し、ディジタル検出値の補正量を決定して、補正することにより、ホール素子などの回路構成素子のばらつきの影響を除去した高精度な磁極位置検出ができるとされている。ここで、許容範囲は、予め実験により求めた値で、マイコンのＲＯＭに記憶されている。

【0006】

特許文献２には、３相ブラシレスモーターの駆動制御用ロータ位置検出センサを兼ねたエンコーダが記載されている。同文献によれば、磁気センサを周方向に１２０°間隔もしくは６０°間隔で３個配置し、該３個の磁気センサのうちの２個のそれぞれに対し、１８０°で対向する位置にさらに磁気センサを配置し、該１８０°対向する位置に配置した磁気センサ同士の出力を合成して前記ロータの回転位置を検出する。同文献は、出力電圧レベル変動の抑制を目的とし、ロータ偏心や、磁束ムラ等による誤差をキャンセルするために、２つのホール素子を対面配置し出力合成し平均化をしてレベル変動を抑えることが記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【文献】特開平９－１２１５８４号公報

【文献】特開２０１２－１９４０８６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

特許文献１においては、モーター起動直後の低速回転時かどうかの判定を行い、低速時にのみオフセット補正量と振幅補正量の検出を行い、さらに、オフセット量、振幅誤差演算を行うという処理が必要である。さらに、各演算が許容範囲であるかを予め実験により求めたマイコンのＲＯＭに記憶しておく必要がある。

【0009】

特許文献２においては、磁気センサのうちの２個のそれぞれに対し、１８０°で対向する位置にさらに磁気センサが配置され、１８０°対向する位置に配置した磁気センサ同士の出力を合成してロータの回転位置が検出される。そして、１２０°位相から９０°位相変換を行い、正弦波、余弦波の関係としてロータ角度換算が行われる。しかし、モーターの磁極が台形波着磁されている場合、あるいは、正弦波着磁されていたとしても磁気センサの配置等により台形波のように検出される場合には、正弦波、余弦波の関係では、２つの台形波の平坦部が部分的に重なることがある。この重なりにおいては、正弦波と余弦波の比が変わらないため、ロータは回っているものの、検出位置が変わらず、正確な位置検出が困難である。

【0010】

従来技術に鑑み、本発明は、３相ブラシレスモーターにおいて、高価なエンコーダを使用せず、ロータマグネットからの磁界を検出する磁気センサを用いて効率的に回転位置の検出を行うことを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0011】

上記目的を達成するために、本発明に係る３相ブラシレスモーターは、Ｎ極とＳ極とが周方向に沿って交互に着磁された永久磁石型のロータと、３相間の電気的位相差が１２０度であり、スロット数が６の倍数であるように構成されたステータと、電気角１２０度間隔で配置され、前記ロータの磁界を検出する３個の磁気センサからなる磁気センサの第１の組と、前記第１の組における３個の磁気センサとそれぞれ径方向に対向するように配置され、前記ロータの磁界を検出する３個の磁気センサからなる磁気センサの第２の組とを備えている。径方向に対向するように配置された２個の磁気センサの出力が合成されて３つの合成出力が得られ、前記合成により得られた前記３つの合成出力が２相に変換され、前記変換後の出力から前記ロータの回転位置が検出される。

【発明の効果】

【0012】

本発明によれば、３相ブラシレスモーターにおいて、高価なエンコーダを使用せず、ロータマグネットからの磁界を検出する磁気センサを用いて効率的に回転位置の検出を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】３相ブラシレスモーターの断面図である。

【図2】３相ブラシレスモーターにおける磁気センサの配置を示す説明図である。

【図3】磁気センサの出力信号の波形図である。

【図4】合成したＵ相とＶ相の出力波形を１２０度位相から９０度位相に変換した後の出力波形を示す波形図である。

【図5】合成後のＵ相、Ｖ相及びＷ相の波形図である。

【図6】図５の波形を２相に変換した後の出力波形を示す波形図である。

【図7】２つの磁気センサによる９０度位相の出力波形図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、本発明を図示の実施の形態に基づいて説明する。ただし、本発明は、以下に説明する実施の形態によって限定されるものではない。

【0015】

３相ブラシレスモーターにおいては、ロータの回転角に応じてステータのコイルに流す電流の向きを変えてロータを回転させる駆動制御が行われる。すなわち、３相ブラシレスモーターのロータ位置確認用の磁気センサによって、ロータマグネットの回転による磁束の変化を検出し、この検出結果に応じてステータのコイルに流す電流の向きを変える。

【0016】

３相ブラシレスモーターの駆動方式としては、ロータ回転に同期した正弦波で駆動する正弦波駆動方式と、矩形波で駆動する矩形波駆動方式とがある。正弦波駆動方式は矩形波駆動方式に比べて、駆動効率が良く、またトルク変動が少ないことから低振動、低騒音である。このような駆動制御においては、ロータ回転に同期して駆動電圧を発生するための磁極位置センサが用いられる。

【0017】

３相ブラシレスモーターの磁極検出に際し、磁気センサとして安価なホールＩＣなどの交番型磁気センサ（Ｎ－Ｓスイッチ型）が用いられる場合がある。これらのセンサが検出するタイミングからの経過時間をもとにした補間によって、磁極位置が推定される。しかし、モーターの回転速度が極めて低速であったり、モーターの回転が不規則あるいは断続的であったりすると、補間がうまく行えないことがある。

【0018】

極低速駆動する場合、高精度に回転位置検出が可能で、かつ高速なレゾルバやエンコーダなどを用いることができる。しかし、構造が複雑で専用の駆動回路も必要なことから、モーターを含めた駆動システムが大型で高価なものとなる。

【0019】

発明者は、安価であり、アナログで磁極検出できる磁気センサを用いて、３相ブラシレスモーター及び３相ブラシレスモーターの回転位置検出方法の発明をするに到った。

【0020】

図１は、一実施形態による３相ブラシレスモーター１００の断面図である。３相ブラシレスモーター１００は、ステータ２００と、回転軸３５０と、同回転軸に組み付けられたロータ３００とを備えている。ステータ２００には複数のスロットが形成され、スロットにはＵ相巻線部２１０などのように巻線が巻回されている。ロータ３００は、ロータコア３１０と、同ロータコアの周面に設けられたロータマグネット３２０とを有している。このロータマグネットは、Ｎ極とＳ極とがロータ周方向に沿って交互に着磁されている。すなわち、ロータ３００は永久磁石型のロータである。

【0021】

３相ブラシレスモーター１００はさらに、磁気センサ搭載基板４５０を備えている。磁気センサ搭載基板４５０は、ロータ３００と回転軸方向に対向するように配置され、６個の磁気センサが搭載されている。これらの６個の磁気センサによって、後述するようにロータ３００の回転による磁束の変化が検出され、ロータ３００の回転位置が検出される。この検出結果に応じて、ステータ２００の巻線に流す電流の向きを変えることで、ロータ３００及び回転軸３５０が所定の速度で回転する。

【0022】

図２に、回転軸方向視における３相ブラシレスモーター１００を示す。

【0023】

ステータ２００は、第１スロットＳ１から第１２スロットＳ１２まで合計１２個のスロットを備えている。第１スロットＳ１から第１２スロットＳ１２は周方向等間隔で順に設けられている。

【0024】

Ｕ相第１巻線部２１０は、第１スロットＳ１に設けられた第１巻線部２１０ａと、第２スロットＳ２に設けられた第２巻線部２１０ｂとを備えている。第１巻線部２１０ａと第２巻線部２１０ｂとは、巻線の方向（巻回方向）が逆である。
Ｖ相第１巻線部２２０は、第４スロットＳ４に設けられた第１巻線部２２０ａと、第３スロットＳ３に設けられた第２巻線部２２０ｂとを備えている。第１巻線部２２０ａと第２巻線部２２０ｂとは、巻線の方向が逆である。
Ｗ相第１巻線部２３０は、第５スロットＳ５に設けられた第１巻線部２３０ａと、第６スロットＳ６に設けられた第２巻線部２３０ｂとを備えている。第１巻線部２３０ａと第２巻線部２３０ｂとは、巻線の方向が逆である。

【0025】

第７スロットＳ７から第１２スロットＳ１２においても同様に、各相の巻線部が設けられている。
すなわち、Ｕ相第２巻線部は、第８スロットＳ８に設けられた第１巻線部と、第７スロットＳ７に設けられた第２巻線部とを備えている。両巻線部の巻線の方向は逆である。
Ｖ相第２巻線部は、第９スロットＳ９に設けられた第１巻線部と、第１０スロットＳ１０に設けられた第２巻線部とを備えている。両巻線部の巻線の方向は逆である。
Ｗ相第２巻線部は、第１２スロットＳ１２に設けられた第１巻線部と、第１１スロットＳ１１に設けられた第２巻線部とを備えている。両巻線部の巻線の方向は逆である。

【0026】

ロータ３００のロータマグネット３２０は、１０極であり、Ｎ極とＳ極とが周方向に沿って交互に着磁されている。すなわち、ロータ３００は１０極の永久磁石型ロータである。

【0027】

磁気センサ搭載基板４５０には、磁気センサ４１０、４２０及び４３０からなる磁気センサの第１の組と、磁気センサ４１１、４２１及び４３１からなる磁気センサの第２の組とが搭載されている。合計６個の磁気センサはいずれもロータ３００の回転位置検出用である。

【0028】

上記第１の組において、磁気センサ４１０、４２０及び４３０は電気角が１２０度ずれて配置されている。具体的には、磁気センサ４１０は、回転軸方向視で、Ｕ相第１巻線部２１０の第１巻線部２１０ａ（第１スロットＳ１）と、第２巻線部２１０ｂ（第２スロットＳ２）との間に配置されている。磁気センサ４２０は、回転軸方向視で、Ｖ相第２巻線部の第１巻線部（第９スロットＳ９）と、第２巻線部（第１０スロットＳ１０）との間に配置されている。磁気センサ４３０は、回転軸方向視で、Ｗ相第１巻線部２３０の第１巻線部２３０ａ（第５スロットＳ５）と、第２巻線部２３０ｂ（第６スロットＳ６）との間に配置されている。

【0029】

磁気センサ４１０、４２０及び４３０はいずれも、アナログで磁極検出できるホール素子、又はホール素子に増幅機能を備えたリニアホールＩＣなどである。

【0030】

磁気センサ４１０、４２０及び４３０をそれぞれ、回転軸方向視で、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相を構成する隣接した２個のスロットの間に配置することにより、各相巻線の励磁の、磁気センサの検出に与える影響を抑えることができる。

【0031】

さらに、上記磁気センサ４１０、４２０及び４３０と径方向に対向する位置にそれぞれ、磁気センサ４１１、４２１及び４３１が配置されている。すなわち、磁気センサ４１１は第７スロットＳ７と第８スロットＳ８との間に配置され、磁気センサ４２１は第３スロットＳ３と第４スロットＳ４との間に配置され、磁気センサ４３１は第１１スロットＳ１１と第１２スロットＳ１２との間に配置されている。

【0032】

磁気センサ４１１、４２１及び４３１も同様に、アナログで磁極検出できるホール素子、又はホール素子に増幅機能を備えたリニアホールＩＣなどである。

【0033】

磁気センサ４１１、４２１及び４３１もそれぞれ、回転軸方向視で、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相を構成する隣接した２個のスロットの間に配置することにより、各相巻線の励磁の、磁気センサの検出に与える影響を抑えることができる。

【0034】

続いて、磁気センサの検出信号の波形について述べる。まず、磁気センサ４１０と、磁気センサ４１０と径方向に対向するように配置された磁気センサ４１１とについて説明する。

【0035】

図３に示す磁気センサ４１０の出力波形Ａを見ると、１回転（３６０°）の中で、振幅が大きくずれていることがわかる。これは、ロータの偏心などによる機械的な誤差によるものと推測される。

【0036】

ロータ３００は前述のとおりＮ極、Ｓ極が交互に着磁された１０極の永久磁石型ロータであるため、１回転（３６０°）の中で、５周期の出力波形が得られる。

【0037】

同じく図３に示す、磁気センサ４１１の出力波形－Ａは、磁気センサ４１０の出力波形Ａとは逆相であり、出力波形Ａと同様、１回転（３６０°）の中で振幅が大きくずれていることがわかる。さらに、出力波形－Ａは、磁気センサ４１０の出力波形Ａと比べて、振幅のずれの大小が逆になっている。例えば、磁気センサ４１０の出力波形Ａの振幅のずれが大きい回転位置では、磁気センサ４１１の出力波形－Ａの振幅のずれは小さい。また、磁気センサ４１０の出力波形Ａの振幅のずれが小さい回転位置では、磁気センサ４１１の出力波形－Ａの振幅のずれは大きい。

【0038】

したがって、磁気センサ４１０の出力波形Ａと磁気センサ４１１の出力波形－Ａを次の式で示すように、差分を取って２で割る演算を実行することにより、ロータの偏心などによる機械的な誤差がキャンセルされた、図３に示す対向キャンセルの出力波形を得ることができる。
(A-(-A))/2=average A （１）

【0039】

同様に、磁気センサ４２０の出力波形Ｂと、磁気センサ４２０と径方向に対向するように配置された磁気センサ４２１の出力波形－Ｂとについても次の演算を実行することで、ロータの偏心などによる機械的な誤差がキャンセルされた出力波形を得ることができる。
(B-(-B))/2=average B （２）
この出力波形は、磁気センサ４１０及び４１１の合成後の出力波形とは位相が１２０度ずれている。

【0040】

原理的には、この２つの出力波形を、１２０度位相である３相から９０度位相である２相へと変換し、ロータ３００の回転位置を検出することができる。

【0041】

しかし、磁気センサの検出信号が台形波となるように、ロータマグネット３２０の着磁がなされている場合がある。あるいは、磁気センサの検出信号が正弦波となるように、ロータマグネット３２０の着磁がなされていたとしても、磁気センサの配置等によっては、検出信号が台形波となる場合がある。

【0042】

上記のように、磁気センサ４１０、４１１の各波形を合成した出力波形と、磁気センサ４２０、４２１の各波形を合成した出力波形とから、機械的な誤差をキャンセルし、１２０°位相から９０°位相である２相に変換した出力波形を図４に示す。符号Ａ１，符号Ｂ１は、信号出力Ａと－Ａを合成した波形と信号出力Ｂと－Ｂを合成した波形の１２０°位相を９０°位相に変換した波形を示す。符号Ｚ１に示すように、２相（正弦波、余弦波の関係）では、台形波の平坦部が部分的に重なっている。平坦部が部分的に重なっている間は各相の比が変わらないため、ロータは回転しているものの検出位置が変わらないので、正確な位置検出を行うことが困難である。

【0043】

そこで、さらに、磁気センサ４３０の出力波形Ｃと、磁気センサ４３１の出力波形－Ｃとについても次の演算を実行することで、ロータの偏心などによる機械的な誤差がキャンセルされた出力波形を得ることができる。
(C-(-C))/2=average C （３）
この出力波形は、磁気センサ４１０と磁気センサ４１１の合成した出力波形と、磁気センサ４２０と磁気センサ４２１の合成した出力波形とのいずれとも、位相が１２０度ずれている。

【0044】

図５に、ロータの偏心などによる機械的な誤差がキャンセルされた、３相の出力波形を示す。この出力波形も、ロータマグネット３２０の磁極や磁気センサの配置等の影響により、正弦波でなく、台形波のように磁気センサの出力波形が検出されている。

【0045】

図５の３相の出力波形について、次式で示す３相から２相への変換を行うことにより、図６に示すような、９０度の位相差の正弦波、余弦波の出力波形を得ることができる。

【数1】

ただし、Ｈ_Ａ、Ｈ_Ｂ、Ｈ_Ｃはそれぞれ３相各出力波形値である。また、Ｈ_α、Ｈ_βはそれぞれ２相の出力波形値である。

【0046】

台形波形状の１２０°位相差のある３相の出力波形であっても、３相から２相への変換を行うことで、図６に示すように９０°位相差の正弦波、余弦波の出力波形が得られる。この出力波形からロータ３００の回転位置を検出することができる。

【0047】

以上を踏まえて、図１及び図２に示した３相ブラシレスモーター１００においては、以下の３つのステップにより回転位置の検出が行われる。
［第１ステップ］
径方向に対向するように配置された２個の磁気センサの出力が合成される。すなわち、式（１）のとおり磁気センサ４１０及び４１１の出力が合成され、式（２）のとおり磁気センサ４２０及び４２１の出力が合成され、式（３）のとおり磁気センサ４３０及び４３１の出力が合成される。
［第２ステップ］
式（４）のとおり、第１ステップにより得られた３相の出力が２相に変換される。
［第３ステップ］
２相への変換後の出力から、ロータ３００の回転位置が検出される。

【0048】

上記の実施形態においては、磁気センサを機械的に１８０度対向させて配置することで、回転体の機械誤差がキャンセルされる。また、ロータマグネットによる台形波対策として、９０度ずれた２相信号ではなく、１２０度ずれた３相信号を検出し、再度２相信号に変換する。さらに、磁気センサを、各相を構成する隣接した２個のスロットの間に配置することで、巻線からの磁束の影響が抑えられる。

【0049】

これにより、ロータの回転位置がより正確にわかるようになる。低速での速度安定性が向上するとともに、位置決め精度も上がる。極低速駆動時であっても、９０度位相差の正弦波及び余弦波が得られ、高精度に回転位置検出が可能となる。したがって、ロータ３００の回転角に応じてステータ２００の巻線に流す電流の向きを変えてロータ３００を回転させる駆動制御を行うことができる。極低速駆動時でも、３相ブラシレスモーターの安定した駆動を行うことができる。

【0050】

以上の実施形態によれば、以下に列挙する効果が得られる。
・ロータの偏心や磁気センサの取付け位置などによる機械的な誤差をキャンセルすることができる。
・磁気センサの出力波形が台形波状であっても、正確な位置検出が可能である。
・現状の３相ブラシレスモーター構造を大きく変更することなく、簡単な構成で、安価かつ高精度に回転位置の検出が可能である。
・極低速駆動時も安定した駆動が可能である。
・エンコーダやレゾルバと同程度の精度をもちながらも低コストに抑えることができる。

【0051】

高価なエンコーダを使用することなく、ロータマグネットからの磁界を検出する磁気センサを用いて、極低速運転、位置決め運転が可能となる。

【0052】

図７に、比較例としての、２つの磁気センサによる９０度位相の出力波形を示す。符号Ａ２は、磁気センサを２個、９０°の位置に配置したときの、一方の磁気センサの出力波形を示し、符号Ｂ２は、他方の磁気センサの出力波形を示す。同図は、３相ステータのスロット数が６の倍数である３相ブラシレスモーターにおいて、磁気センサからの正弦波、余弦波の関係としてロータ角度換算を行う場合を示す。矢印Ｙ１及びＹ２に示すように、偏心などの機械的な誤差要因の影響により、振幅誤差が生じる。また、符号Ｚ２に示すように、２つの台形波Ａ及びＢの平坦部が部分的に重なると、正確な位置検出が困難となる。

【0053】

上記の実施形態によれば、振幅の誤差（図７）及びオフセットに対処でき、磁気センサの出力波形が台形波状であったとしても、正確に位置検出を行うことができる。なお、オフセットとは、図示はしていないが、波形全体が０点から縦軸方向にずれていることである。

【0054】

なお、３相ブラシレスモーター１００内の演算部により３相から２相への変換（式（４））を行うことができる。あるいは、径方向に対向する２個の磁気センサにより機械的誤差をキャンセルした３相信号（式（１）～式（３））を、３相ブラシレスモーター１００から、３相ブラシレスモーター１００の外部の駆動装置等へ出力し、当該外部の駆動装置等において３相から２相への変換（式（４））を行っても良い。

【0055】

さらには、６個の磁気センサの出力信号を、３相ブラシレスモーター１００から、３相ブラシレスモーター１００の外部の駆動装置等へ出力することもできる。そして、当該外部の駆動装置等において、径方向に対向する２個の磁気センサにより機械的誤差をキャンセルした３相信号を生成したのち（式（１）～式（３））、３相から２相への変換（式（４））を行うことができる。

【0056】

［他の実施例］
続いて、他の実施例を示す。
１０極のロータ３００を、Ｎ極とＳ極とが周方向に交互に着磁された８極の永久磁石型ロータに置き換えても良い。この場合、回転位置検出用の磁気センサ４１０、４２０及び４３０を周方向６０度間隔で配置するとともに、磁気センサ４１０、４２０及び４３０と径方向に対向するようにそれぞれ、磁気センサ４１１、４２１及び４３１を配置することができる。

【0057】

また、上記８極の永久磁石型ロータにおいて、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の励磁の影響を磁気センサが受けるおそれがない場合がある。この場合は、回転位置検出用の磁気センサ４１０、４２０及び４３０を周方向３０度間隔で配置するとともに、磁気センサ４１０、４２０及び４３０と径方向に対向するようにそれぞれ、磁気センサ４１１、４２１及び４３１を配置することができる。

【0058】

磁気センサの第１の組における３個の磁気センサ４１０、４２０及び４３０は、電気角１２０°間隔で配置されていればよい。電気角１２０°の機械的な角度は、ロータの極数との関係で定まる。１０極の場合、機械的な角度は２４°の倍数（ただし、３６０°で３個配置する必要があるため、１２０°以下）である。８極の場合、機械的な角度は３０°の倍数である。

【0059】

ステータのスロット数が１２の倍数であれば、磁気センサ４１０、４２０及び４３０をそれぞれ、回転軸方向視で、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相を構成する周方向に隣接した２個のスロットの間に配置することにより、励磁の影響を排除することができる。その一方で、磁気センサがＵ相、Ｖ相、Ｗ相の励磁の影響を受けるおそれがない場合は、ステータのスロット数は６の倍数でも良い。さらには、ステータの任意の相巻線は必ずしも、周方向に隣接する２個１組のスロットに巻回されていなくても良い。

【0060】

以上、本発明の実施の形態につき述べたが、本発明は既述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づいて各種の変形及び変更が可能である。

【符号の説明】

【0061】

１００ ３相ブラシレスモーター
２００ ステータ
２１０ Ｕ相第１巻線部
２２０ Ｖ相第１巻線部
２３０ Ｗ相第１巻線部
３００ ロータ
３１０ ロータコア
３２０ ロータマグネット
３５０ 回転軸
４１０，４２０，４３０，４１１，４２１，４３１ 磁気センサ
４５０ 磁気センサ搭載基板

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】