JP3209106U - 磁気センサ集積回路及びモータ組立体 - Google Patents

Abstract

【課題】磁気センサ集積回路及びモータ組立体を提供する。【解決手段】磁気センサ集積回路、モータ組立体、及び応用装置が提供される。磁気センサ集積回路は、磁界検出回路（２０）及び出力制御回路（３０）を含む。磁界検出回路（２０）は、モータの回転子の磁界を検出し、磁界検出情報を出力するように構成される。出力制御回路（３０）は、第１のスイッチ（３１）及び第２のスイッチ（３２）を含む。第１のスイッチ（３１）及び出力ポート（Ｐｏｕｔ）は、第１の電流路内で接続される。第２のスイッチ（３２）及び出力ポート（Ｐｏｕｔ）は、第１の電流路のものと反対方向を有する第２の電流路内で接続される。第１のスイッチ（３１）及び第２のスイッチ（３２）は、モータの通電モードを制御するために、磁気検出情報に基づいて選択的にオンにされる。【選択図】図３

Description

本開示は、磁界検出の技術分野に関し、詳細には磁気センサ集積回路に関する。

磁気センサは、現代の工業及び電子製品において、磁界強度を検知することにより電流、位置及び方向などの物理パラメータを測定するために広範に用いられている。モータ産業は、磁気センサの重要な応用分野である。磁気センサは、電気モータ内の回転子の極性位置を検知するために用いられる。

従来の技術によれば、磁気センサは、一般に磁界検出結果のみを出力することができ、磁界検出結果を処理するために、実際には周辺回路が付加的に必要とされ、それゆえ、回路全体の費用が高くなり、かつ信頼性は低くなる。

１つの態様において、本開示の実施形態により、モータを制御するための磁気センサ集積回路が提供され、この磁気センサ集積回路は、ハウジングと、ハウジング内に配置された半導体基板と、半導体基板上に配置された電子回路と、入力ポート及びハウジングから外へ延びる出力ポートとを含む。電子回路は、モータの回転子の磁界を検出し、磁界検出情報を出力するように構成された磁界検出回路と、第１のスイッチ及び第２のスイッチを含む出力制御回路とを含み、第１のスイッチ及び出力ポートは、第１の電流路内で接続され、第２のスイッチ及び出力ポートは、第１の電流路とは反対方向の第２の電流路内で接続され、第１のスイッチ及び第２のスイッチは、磁界検出情報に基づいて、モータの通電モードを制御するために選択的にオンにされる。

好ましくは、出力制御回路は、プッシュプル出力回路を含むことができ、第１のスイッチ及び第２のスイッチは、一対の相補的な半導体スイッチとすることができ、第１のスイッチの電流流入（ｉｎｆｌｏｗ）端子は、高電圧に接続され、第２のスイッチの電流流出（ｏｕｔｆｌｏｗ）端子は、低電圧に接続され、第１のスイッチ及び第２のスイッチの制御端子は、それぞれ、磁界検出回路の出力端子に接続され、第１のスイッチ及び第２のスイッチの共通端子は、出力ポートに接続され得る。

好ましくは、磁気センサ集積回路は、第１の電源により電力供給することができ、出力制御回路は、第１の電源とは異なる第２の電源により電力供給することができる。

好ましくは、第１の電源の出力電圧の平均は、第２の電源の出力電圧のものより低くすることができる。

好ましくは、入力ポートは、外部交流（ＡＣ）電源を磁気センサ集積回路に接続するように構成された入力ポートを含むことができ、出力制御回路は、ＡＣ電源の極性及び磁界検出情報に基づいて、集積回路を、第１の電流路がオンになる第１の状態と第２の電流路がオンになる第２の状態との間で切り換えるように制御すべく構成することができる。

随意的に、出力制御回路は、少なくとも磁界検出情報に基づいて、集積回路を、第１の電流路がオンになる第１の状態と第２の電流路がオンになる第２の状態との間で直ちに切り換えるように制御すべく構成することができる。

随意的に、出力制御回路は、少なくとも前記磁界検出情報に基づいて、他の状態が終わった後、一定の時間、集積回路を、第１の電流路がオンになる第１の状態と第２の電流路がオンになる第２の状態のうちの一方に切り換えるように制御すべく構成することができる。

好ましくは、出力制御回路は、ＡＣ電源が正の半周期にあり、かつ回転子の磁界の極性が第１の極性である場合若しくはＡＣ電源が負の半周期にあり、かつ回転子の磁界が第１の極性と反対の第２の極性である場合、負荷電流が、出力ポートを通って流れるように制御すべく、又は、ＡＣ電源が正の半周期にあり、かつ回転子の磁界の極性が第２の極性である場合若しくはＡＣ電源が負の半周期にあり、かつ回転子の磁界の極性が第２の極性と反対の第１の極性である場合、負荷電流が、出力ポートを通って流れないように制御すべく構成することができる。

随意的に、出力制御回路は、ＡＣ電源が正の半周期にあり、かつ回転子の磁界の極性が第１の極性である場合若しくはＡＣ電源が負の半周期にあり、かつ回転子の磁界の極性が第２の極性である場合、電流が、常に前記出力ポートを通って流れるように制御すべく構成することができる。

随意的に、出力制御回路は、ＡＣ電源が正の半周期にあり、かつ回転子の磁界の極性が第１の極性である場合若しくはＡＣ電源が負の半周期にあり、かつ回転子の磁界の極性が第２の極性である場合、電流が、一定の時間出力ポートを通って流れるように制御すべく構成することができる。

随意的に磁気センサ集積回路は、出力制御回路と同じ直流（ＤＣ）電源により電力供給することができる。

別の態様において、本開示の実施形態によるモータ組立体が提供され、このモータ組立体は、モータと、上述の磁気センサ集積回路を含むモータ駆動回路とを含む。

好ましくは、モータ駆動回路は、外部ＡＣ電源の両端にモータと直列接続された双方向スイッチをさらに含むことができ、磁気センサ集積回路の出力ポートは、双方向スイッチの制御端子に接続することができる。

好ましくは、モータは、固定子と、永久磁石回転子とを含むことができ、固定子は、固定子鉄心と、固定子鉄心上に巻き回された固定子巻線とを含むことができる。

好ましくは、モータは、単相永久同期モータとすることができ、このモータは、少なくとも１つの永久磁石を含むことができ、固定子と永久磁石回転子との間に不均一な磁路を形成することができるので、回転子が静止している場合、永久磁石回転子の極軸と固定子の中心軸との間に傾斜角を有することができ、回転子は、固定子の巻線に電力供給された後、回転子は、定常状態相において、一定の回転数６０ｆ／ｐ回転／分で動作することができ、ここで、ｆはＡＣ電源の周波数であり、ｐは回転子の極対の数である。

好ましくは、モータ組立体は、ＡＣ電源の電圧を低下させるように構成された電圧降下器をさらに含み、低下した電圧を磁気センサ集積回路に供給することができる。

好ましくは、磁気センサ集積回路の出力制御回路は、ＡＣ電源が正の半周期にあり、かつ回転子の磁界が第１の極性である場合若しくはＡＣ電源が負の半周期にあり、かつ回転子の磁界が第１の極性と反対の第２の極性である場合、双方向スイッチをオンにするように、及び、ＡＣ電源が負の半周期にあり、かつ回転子の磁界が第１の極性である場合若しくはＡＣ電源が正の半周期にあり、かつ回転子の磁界が第１の極性と反対の第２の極性である場合、双方向スイッチをオフにするように構成することができる。

好ましくは、出力制御回路は、ＡＣ電源から出力される信号が正の半周期にあり、かつ回転子の磁界が第１の極性である場合、電流が出力ポートから双方向スイッチへ流れるよう制御するように構成され、及び、ＡＣ電源から出力される信号が負の半周期にあり、かつ回転子の磁界が第２の極性である場合、電流が双方向スイッチから出力ポートへ流れるように制御するように構成される。

本開示によるこの磁気センサ集積回路を用いると、既存の磁気センサの機能が拡張される。回路全体の費用が削減され、回路の信頼性が高まる。

本開示の実施形態による又は従来技術による技術的解決策がより明らかにできるように、本開示の実施形態又は従来技術の説明に用いられる図面を以下のように簡単に説明する。以下の説明における図面は、本開示の幾つかの実施形態を単に例証するものであることが明らかである。当業者であれば、これらの図面に基づいていかなる創造的作業も伴わずに他の図面を得ることができる。

本開示の実施形態による磁気センサ集積回路の概略構造図である。 本開示の実施形態による磁気センサ集積回路の概略構造図である。 本開示の実施形態による磁気センサ集積回路内の出力制御回路の概略構造図である。 図３の出力制御回路の特定の実装を示す。 本開示の実施形態による磁気センサ集積回路内の出力制御回路の概略構造図である。 本開示の実施形態による磁気センサ集積回の概略構造図である。 本開示の実施形態による磁気センサ集積回の概略構造図である。 本開示の実施形態による磁気センサ集積回路内の整流回路の概略構造図である。 本開示の実施形態による磁気センサ集積回路内の磁界検出回路の概略構造図である。 本開示の実施形態によるモータ組立体のモジュール図である。 本開示の実施形態によるモータ組立体内のモータの概略構造図である。

本開示の実施形態による技術的解決策を、以下、本開示の実施形態において図面と関連して明確かつ完全に説明する。明らかに、説明される実施形態は、本考案の実施形態の全てではなく、ごく僅かにすぎない。本開示による実施形態に基づいていかなる創造的作業も伴わずに当業者によって得られる他の実施形態は、本開示の範囲内に入る。

本開示の十分な理解のために、より具体的な詳細を以下の説明において述べるが、本開示は、本明細書で説明する方式とは異なる他の方式で実装することもできる。当業者であれば、本開示の思想から逸脱することなく同様の拡張を行うことができ、従って、本開示は以下で開示される特定の実施形態に限定されない。

以下、本開示の実施形態による磁気センサ集積回路を、一例として、モータに適用されている磁気センサ集積回路を例にとって説明する。

図１に示すように、本開示の実施形態により、磁気センサ集積回路が提供され、この磁気センサ集積回路は、ハウジング２と、ハウジング内に配置された半導体基板（図１には図示せず）と、半導体基板上に配置された電子回路と、入力ポートＡ１及びＡ２、並びにハウジングから外部へ延びる出力ポートＰｏｕｔとを含む。電子回路は、
モータの回転子の磁界を検出し、磁界検出情報を出力するように構成された磁界検出回路２０と、
第１のスイッチ及び第２のスイッチを含む出力制御回路３０と、
を含み、第１のスイッチ及び出力ポートは、第１の電流路内で接続され、第２のスイッチ及び出力ポートは、第１の電流路のものと反対方向を有する第２の電流路内で接続され、第１のスイッチ及び第２のスイッチは、モータの通電モードを制御するために、磁界検出情報に基づいて選択的にオンにされる。本開示の実施形態において、第１の電流路及び第２の電流路は、これに限定されないが完全に同一の経路を有し、また、出力ポートを通って流れる電流が反対方向を有する限り、異なる経路を有してもよい。

本開示の実施形態において、図２に示すように、磁界検出回路２０は、第１の電源４０により電力供給され、出力制御回路３０は、第１の電源４０とは異なる第２の電源５０により電力供給される。好ましくは、第１の電源４０は、定振幅のＤＣ電源とすることができ、第２の電源５０は、可変振幅のＤＣ電源又は定振幅のＤＣ電源とすることができる。第１の電源４０の出力電圧の平均は、第２の電源５０の出力電圧の平均より低い。低電力電源で磁界検出回路２０に電力供給することにより、集積回路の電力消費が削減され、高電力電源で出力制御回路３０に動力供給することにより、出力ポートは、高負荷電流を提供して、集積回路の十分な駆動能力を保証するように制御される。他の実施形態においては、磁界検出回路２０は、出力制御回路３０と同じＤＣ電源により電力供給できることが理解される。

図３に示されるような、本開示の実施形態において、出力制御回路は、プッシュプル出力回路を含み、第１のスイッチ３１及び第２のスイッチ３２は、一対の相補的な半導体スイッチである。第１のスイッチ３１の電流流入端子は、高電圧に接続され、第２のスイッチ３２の電流流出端子は、低電圧に接続される。第１のスイッチ３１及び第２のスイッチ３２の制御端子は、それぞれ、磁界検出回路の出力端子に接続され、第１のスイッチ及び第２のスイッチの共通端子は、出力ポートＰｏｕｔに接続される。

図３Ａに示されるような特定の例において、第１のスイッチ３１及び第２のスイッチ３２は、一対の相補的な金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）である。第１のスイッチ３１は、低レベルでオンになるＰ型ＭＯＳＦＥＴであり、第２のスイッチ３２は、高レベルでオンになるＮ型ＭＯＳＦＥＴである。第１のスイッチ３１及び出力ポートＰｏｕｔは、第１の電流路内で接続される。第２のスイッチ３２及び出力ポートＰｏｕｔは、第２の電流路内で接続される。第１のスイッチ３１及び第２のスイッチ３２の制御端子は両方とも、磁界検出回路２０に接続される。第１のスイッチ３１の電流流入端子は、高電圧（例えば第２の電源）に接続される。第１のスイッチ３１の電流流出端子は、第２のスイッチ３２の電流流入端子に接続される。第２のスイッチ３２の電流流出端子は、低電圧（例えば接地）に接続される。磁界検出回路２０から出力される磁界検出情報が低レベルの場合、第１のスイッチ３１はオンになり、第２のスイッチ３２はオフになるので、負荷電流は、集積回路の外部へ、第１のスイッチ３１及び出力ポートＰｏｕｔを通って流れる。磁界検出回路２０から出力される磁界検出情報が高レベルの場合、第２のスイッチ３２はオンになり、第１のスイッチ３１はオフになるので、負荷電流は、集積回路の外部から出力ポートＰｏｕｔへ、第２のスイッチ３２を通って流れる。

他の実施形態において、第１のスイッチ及び第２のスイッチは、例えば、接合型電界効果トランジスタ（ＪＦＥＴ）又は金属−半導体電界効果トランジスタ（ＭＥＳＦＥＴ）などの他の種類の半導体スイッチとすることができることを理解されたい。

図４に示すように、本開示の別の実施形態において、第１のスイッチ３１は、高レベルでオンになるスイッチトランジスタであり、第２のスイッチ３２は、単方向ダイオードであり、第１のスイッチ３１の制御端子及び第２のスイッチ３２のカソードは磁界検出回路２０に接続される。第１のスイッチ３１の電流流入端子は、第２の電源５０に接続され、第１のスイッチ３１の電流流出端子及び第２のスイッチ３２のアノードは、それぞれ、出力ポートＰｏｕｔに接続する。第１のスイッチ３１及び出力ポートＰｏｕｔは、第１の電流路内で接続され、出力ポートＰｏｕｔ、第２のスイッチ３２及び磁界検出回路２０は、第２の電流路内で接続する。磁界検出回路２０から出力される磁界検出情報が高レベルの場合、第１のスイッチ３１はオンになり、第２のスイッチ３２はオフになるので、負荷電流は、第２の電源５０から集積回路の外部へ、第１のスイッチ３１及び出力ポートＰｏｕｔを通って流れる。磁界検出回路２０から出力される磁界検出情報が低レベルの場合、第２のスイッチ３２はオンになり、第１のスイッチ３１はオフになるので、負荷電流は、集積回路の外部から出力ポートＰｏｕｔへ、第２のスイッチ３２を通って流れる。他の実施形態において、第１のスイッチ３１及び第２のスイッチ３２は、他の構造のものとすることができ、これは場合に応じて本開示において限定されないことが理解される。

本開示の実施形態において、入力ポートは、外部ＡＣ電源を磁気センサ集積回路に接続するように構成された入力ポートを含む。出力制御回路３０は、ＡＣ電源の極性及び磁界検出情報に基づいて、集積回路を、第１の電流路がオンになる第１の状態と第２の電流路がオンになる第２の状態との間で切り換えるよう制御すべく構成される。

第１の状態と第２の状態との間の磁気センサ集積回路の切り換えは、他の状態が終わるとすぐに、磁気センサ集積回路がある状態に切り換わる場合に限定されず、他の状態が終わった後、一定期間、磁気センサ集積回路がある状態に切り換わるのを待つ場合もさらに含むことに留意されたい。好ましい実施形態において、２つの状態の間で切り換わる際、一定期間内に、磁気センサ集積回路の出力ポートにおける出力はない。

さらに、出力制御回路３０は、ＡＣ電源が正の半周期にあり、かつ磁界検出回路２０により検出される回転子の磁界が第１の極性である場合若しくはＡＣ電源が負の半周期にあり、かつ磁界検出回路２０により検出される回転子の磁界が第１の極性と反対の第２の極性である場合、負荷電流が、出力ポートを通って流れるように制御すべく、及び、ＡＣ電源が正の半周期にあり、かつ回転子の磁界が第２の極性である場合若しくはＡＣ電源が負の半周期にあり、かつ回転子の磁界が第２の極性と反対の第１の極性である場合、負荷電流が、出力ポートを通って流れないように制御すべく構成される。ＡＣ電源が正の半周期にあり、かつ外部磁界が第１の極性である場合若しくはＡＣ電源が負の半周期にあり、かつ外部磁界が第２の極性である場合、負荷電流は、上記の２つの場合のどちらにおいても常に、又は上記の２つの場合のいずれかにおいて一定の時間、出力ポートを通って流れ得ることに留意されたい。

本開示の実施形態において、入力ポートは、外部ＡＣ電源を集積回路に接続するための第１の入力ポート及び第２の入力ポートを含むことができる。集積回路は、外部ＡＣ電源７０から出力される交流を直流に変換するように構成された整流回路６０をさらに含むことができる。本開示において、入力ポート及び外部電源の接続は、入力ポートが外部電源の両端に直接接続される場合、及び入力ポート及び外部負荷が外部電源の両端に直列接続される場合を含み、これは場合に応じて本開示において限定されない。

好ましくは、図５に示されるように、集積回路は、整流回路６０と磁界検出回路２０との間に配置された電圧調整回路８０をさらに含む。この実施形態において、整流回路６０は、第２の電源５０としての役割を果たすことができ、電圧調整器回路８０は、第１の電源４０としての役割を果たすことができる。電圧調整器回路８０は、整流回路６０から出力されるＤＣ電気を低電圧のＤＣ電気となるように調整すべく構成される。出力制御回路３０は、整流回路６０の出力電圧により電力供給され、磁界検出回路２０は、電圧調整回路８０の出力電圧により電力供給することができる。

本開示の特定の実施形態において、図６に示すように、整流回路６０は、全波ブリッジ整流器６１と、電圧安定化ユニット６２とを含む。全波ブリッジ整流器６１は、ＡＣ電源７０から出力される交流を直流に変換するように構成され、電圧安定化ユニット６２は、全波ブリッジ整流器６１から出力されるＤＣ電気の電圧を所定の範囲内に安定化させるように構成される。

図７は、整流回路６０の特定の実装を示す。電圧安定化ユニット６２は、全波ブリッジ整流器６１の２つの出力端子間に接続された電圧安定化ダイオード６２１を含み、全波ブリッジ整流器６１は、直列接続された第１のダイオード６１１及び第２のダイオード６１２、並びに直列接続された第３のダイオード６１３及び第４のダイオード６１４を含む。第１のダイオード６１１及び第２のダイオード６１２の共通端子は、第１の入力ポートＶＡＣ＋に電気的に接続され、第３のダイオード６１３及び第４のダイオード６１４の共通端子は、第２の入力ポートＶＡＣ−に接続される。

第１のダイオード６１１の入力端子は、第３のダイオード６１３の入力端子に電気的に接続されて、全波ブリッジ整流器の接地出力端子を形成し、第２のダイオード６１２の出力端子は、第４のダイオード６１４の出力端子に電気的に接続されて、全波ブリッジ整流器の電圧出力端子ＶＤＤを形成し、電圧安定化ダイオード６２１は、第２のダイオード６１２及び第４のダイオード６１４の共通端子と第１のダイオード６１１及び第３のダイオード６１３の共通端子との間に接続される。本開示の実施形態において、出力制御回路３０の電源端子は、全波ブリッジ整流器６１の電圧出力端子に電気的に接続され得る。

本開示の実施形態において、図８に示すように、磁界検出回路２０は、外部磁界を検出し、かつ外部磁界を電気信号に変換するように構成された磁界検出要素２１と、電気信号を増幅し、かつ逆スクランブルするように構成された信号処理ユニット２２と、増幅され逆スクランブルされた電気信号を磁界検出情報に変換するように構成されたアナログ−デジタル変換ユニット２３とを含む。外部磁界の極性を識別するだけの用途に対しては、磁界検出情報は、スイッチ型デジタル信号とすることができる。磁界検出要素２１は、ホール（Ｈａｌｌ）プレートであることが好ましい。

本開示の実施形態による磁気センサ集積回路を特定の用途に関連して説明する。

図９に示すように、本開示の実施形態により、モータ組立体がさらに提供され、このモータ組立体は、ＡＣ電源１００により電力供給されるモータ２００と、モータ２００に直列接続された双方向スイッチ３００と、上述の実施形態のいずれかによる磁気センサ集積回路４００とを含む。磁気センサ集積回路４００の出力ポートは、双方向スイッチ３００の制御端子に接続される。好ましくは、双方向スイッチ３００は、トライオードＡＣ半導体スイッチ（ＴＲＩＡＣ）とすることができる。双方向スイッチは、他のいずれかの適切なスイッチにより実装することができ、例えば、逆並列接続された２つのシリコン制御整流器と、磁気センサ集積回路の出力ポートからの出力信号に基づいて２つのシリコン制御整流器を所定の方式で制御するように構成された制御回路とを含むことができることが理解される。

好ましくは、モータ組立体は、ＡＣ電源１００の出力電圧を下げ、磁気センサ集積回路４００に低下した電圧を提供するように構成された電圧降下回路５００をさらに含む。磁気センサ集積回路４００は、回転子の磁界の変化を検知するためにモータ２００の回転子の近くに配置される。

本開示の特定の実施形態において、モータは、同期モータであり、本開示による磁気センサ集積回路は、同期モータだけでなく、ＤＣブラシレスモータなどの他の永久モータにも適用されることを理解されたい。図１０に示すように、同期モータは、固定子と、固定子に対して回転可能な回転子１１とを含む。固定子は、固定子鉄心１２と、固定子鉄心１２上に巻き回された固定子巻線１６とを含む。固定子鉄心１２は、純鉄、鋳鉄、鋳鋼、電気鋼、及びケイ素鋼などの軟磁性材料で作ることができる。回転子１１は、永久磁石を含み、回転子１１は、固定子巻線１６がＡＣ電源に直列接続されている場合、定常状態相の間、一定の回転数６０ｆ／ｐ回転／分で動作し、ここでｆはＡＣ電源の周波数であり、ｐは回転子の極対の数である。実施形態において、固定子鉄心１２は、互いに反対に配置された２つの極１４を含む。極１４の各々は、磁極弧（ｐｏｌｅ ａｒｃ）１５を含み、回転子１１の外面は、磁極弧１５の反対であり、回転子１１の外面と磁極弧１５との間に実質的に均一なエアギャップ１３が形成される。本開示における「実質的に均一なエアキャップ」は、均一なエアギャップが固定子と回転子との間の大部分の空間内に形成され、不均一なエアギャップが固定子と回転子との間の小部分に形成されることを意味する。好ましくは、凹形の始動溝１７を固定子の極の磁極弧１５内に設けることができ、磁極弧１５の始動溝１７以外の部分は、回転子と同心にすることができる。上述の構成により、不均一な磁界を形成することができ、回転子の極軸Ｓ１は、回転子が静止している場合、固定子の極の中心軸Ｓ２に対して傾斜した角度を有しており、回転子は、集積回路の作用下でモータが通電されるたびに始動トルクを有することができる。詳細には、「回転子の極軸Ｓ１」は、異なる極性を有する２つの磁極間の境界を指し、「固定子の極１４の中心軸Ｓ２」は、固定子の２つの極１４の中心点を通る接続線を指す。実施形態において、固定子及び回転子は両方とも２つの磁極を含む。固定子の磁極の数は、回転子の磁極の数と等しくない場合があり、固定子及び回転子は、他の実施形態では、より多くの磁極、例えば４磁極又は６磁極を有することができることが理解される。他の型式の不均一エアギャップを回転子と固定子との間に代替的に形成できることを理解されたい。

本開示の好ましい実施形態において、双方向スイッチ３００は、トライオードＡＣ半導体スイッチ（ＴＲＩＡＣ）として実装することができ、整流回路６０は、図７に示すような回路として実装され、出力制御回路は、図３に示すような回路として実装される。出力制御回路３０の第１のスイッチ３１の電流入力端子は、全波ブリッジ整流器６１の電圧出力端子に接続され、第２のスイッチ３２の電流出力端子は、全波ブリッジ整流器６１の接地出力端子に接続される。ＡＣ電源１００から出力される信号が正の半周期にあり、かつ磁界検出回路２０が低レベルを出力する場合、出力制御回路３０内で第１のスイッチ３１はオンにかつ第２のスイッチ３２はオフになり、電流は、ＡＣ電源１００、モータ２００、集積回路４００の第１の入力端子、電圧降下回路（図３には示されていない）、全波ブリッジ整流器６１の第２のダイオード６１２の出力端子、出力制御回路３０の第１のスイッチ３１を、出力ポートから双方向スイッチ３００へ列挙される順番に通って流れ、ＡＣ電源１００に戻る。ＴＲＩＡＣ３００がオンになると、電圧降下回路５００及び磁気センサ集積回路４００により形成される直列分岐は短絡され、磁気センサ集積回路４００は、供給電圧を欠くので出力を停止し、一方、ＴＲＩＡＣ３００の２つのアノード間を流れる電流は十分に大きい（その保持電流より大きい）ので、ＴＲＩＡＣ３００の制御電極と第１のアノードとの間の駆動電流がない場合、ＴＲＩＡＣ３００はオン状態のままである。ＡＣ電源１００から出力される信号が負の半周期にあり、かつ磁界検出回路２０が高レベルを出力する場合、出力制御回路３０内で第１のスイッチ３１がオフにかつ第２のスイッチ３２がオンになり、電流は、ＡＣ電源１００から流れ、双方向スイッチ３００から出力ポートへ、出力制御回路３０の第２のスイッチ３２、全波ブリッジ整流器６１の接地出力端子及び第１のダイオード６１１、集積回路４００の第１の入力端子、並びにモータ２００を通ってＡＣ電源１００に戻る。同様に、ＴＲＩＡＣ３００がオンになると、磁気センサ集積回路４００は、短絡されるために出力を停止し、一方、ＴＲＩＡＣ３００はオンのままである。ＡＣ電源１００から出力される信号が正の半周期にあり、かつ磁界検出回路２０が高レベルを出力する場合、若しくはＡＣ電源１００から出力される信号が負の半周期にあり、かつ磁界検出回路２０が低レベルを出力する場合、出力制御回路３０内の第１のスイッチ３１及び第２のスイッチ３２のどちらもオフになり、ＴＲＩＡＣ３００はオフになる。従って、出力制御回路３０は、ＡＣ電源１００の極性及び磁界検出情報に基づいて、集積回路を、所定の方式でオン状態とオフ状態との間で切り換えるように双方向スイッチ３００を制御し、それにより固定子巻線１６の通電モードを制御し、その結果、固定子により発生される様々な磁界が、回転子の磁界の位置と適合し、そして回転子を引きずって単一方向で回転させるようになっており、それにより、モータが通電されるたびに回転子が一定方向に回転するように制御することができる。

本開示の別の実施形態によるモータ組立体において、モータ及び双方向スイッチは、外部ＡＣ電源の両端に直列接続することができ、モータ及び双方向スイッチにより形成される第１の直列分岐は、電圧降下回路及び磁気センサ集積回路により形成される第２の直列分岐に並列接続される。磁気センサ集積回路の出力ポートが、双方向スイッチに接続され、双方向スイッチが、所定の方式でオン状態とオフ状態との間で切り換わるように制御し、それにより、固定子巻線の通電モードが制御される。

本開示の実施形態によるモータ組立体は、これらに限定されるものではないが、ポンプ、ファン、家庭用電化製品又は車両に適用することができ、ここで家庭用電化製品は、例えば、洗濯機、食洗機、排煙装置、及び換気扇とすることができる。

本開示による実施形態をモータに応用される集積回路を例にとって説明したが、本開示による集積回路の応用分野は本明細書において限定されないことに留意されたい。

この明細書内の部分は、漸進的な方法で説明され、その各々は他の部分との違いを強調し、部分の中でも同じまたは類似の部分は互いに参照できることに留意されたい。

「第１」、「第２」及びそれと同じような、関係性を示す用語は、本明細書においては、１つの実体又は動作を他のものと区別するためにのみ用いられるものであり、実体又は動作の間に実際の関係又は順序が存在することを要する又は含意するものではない。さらに、「含む」、「備える」又はその他のいかなる変形も、非排他的であることが意図される。従って、複数の要素を含むプロセス、方法、物品若しくは装置は、開示された要素のみを含むのではなく、明確に列挙されていない他の要素も含み、又はプロセス、方法、物品若しくは装置の固有の要素をさらに含む。特に明示的に限定されない限り、「．．．を含む」という言明は、列挙される要素以外にプロセス、方法、物品若しくは装置内に他の同様の要素が存在し得る場合を排除しない。

２：ハウジング
１１：回転子
１２：固定子鉄心
１４：極
１５：磁極弧
１６：固定子巻線
１７：始動溝
２０：磁界検出回路
３０：出力制御回路
４０：第１の電源
５０：第２の電源
３１：第１のスイッチ
３２：第２のスイッチ
３３：単方向スイッチ
６０：整流回路
６１：全波ブリッジ整流器
６２：電圧安定器
８０：電圧調整器
１００：ＡＣ電源
２００：モータ
４００：磁気センサ集積回路
５００：電圧降下回路
６１１：第１のダイオード
６１２：第２のダイオード
６１３：第３のダイオード
６１４：第４のダイオード
６２１：ツェナーダイオード
Ａ１、Ａ２：入力ポート
Ｐｏｕｔ：出力ポート

Claims (10)

1. モータを制御するための磁気センサ集積回路であって、
   ハウジングと、
   前記ハウジング内に配置された半導体基板と、
   前記半導体基板上に配置された電子回路と、
   入力ポート及び前記ハウジングから外へ延びる出力ポートと、
   を含み、前記電子回路は、
   前記モータの回転子の磁界を検出し、磁界検出情報を出力するように構成された磁界検出回路と、
   第１のスイッチ及び第２のスイッチを含む出力制御回路と、
   を含み、前記第１のスイッチ及び前記出力ポートは、第１の電流路内で接続され、第２のスイッチ及び前記出力ポートは、前記第１の電流路のものと反対方向を有する第２の電流路内で接続され、前記第１のスイッチ及び第２のスイッチは、前記磁界検出情報に基づいて、前記モータの通電モードを制御するために選択的にオンにされる、
   ことを特徴とする磁気センサ集積回路。
2. 前記出力制御回路は、プッシュプル出力回路を含み、前記第１のスイッチ及び前記第２のスイッチは、一対の相補的な半導体スイッチであり、前記第１のスイッチの電流流入端子は、高電圧に接続され、前記第２のスイッチの電流流出端子は、低電圧に接続され、前記第１のスイッチ及び前記第２のスイッチの制御端子は、それぞれ、前記磁界検出回路の出力端子に接続され、前記第１のスイッチ及び前記第２のスイッチの共通端子は、前記出力ポートに接続される、
   ことを特徴とする、請求項１に記載の磁気センサ集積回路。
3. 前記磁気センサ集積回路は、第１の電源により電力供給され、
   前記出力制御回路は、前記第１の電源とは異なる第２の電源により電力供給される、
   ことを特徴とする、請求項１〜請求項２のいずれかに記載の磁気センサ集積回路。
4. 前記入力ポートは、外部交流（ＡＣ）電源を前記磁気センサ集積回路に接続するように構成された入力ポートを含み、
   前記出力制御回路は、前記ＡＣ電源の極性及び前記磁界検出情報に基づいて、前記集積回路を、前記第１の電流路がオンになる第１の状態と前記第２の電流路がオンになる第２の状態との間で切り換えるように制御すべく構成される、
   ことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の磁気センサ集積回路。
5. 前記出力制御回路は、少なくとも前記磁界検出情報に基づいて、前記集積回路を、前記第１の電流路がオンになる前記第１の状態と前記第２の電流路がオンになる前記第２の状態との間で直ちに切り換えるよう制御すべく構成されるか、又は少なくとも前記磁界検出情報に基づいて、他の状態が終わった後、一定期間、前記集積回路を、前記第１の電流路がオンになる前記第１の状態と前記第２の電流路がオンになる前記第２の状態のうちの一方に切り換えるように制御すべく構成される、
   ことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の磁気センサ集積回路。
6. 前記出力制御回路は、
   前記ＡＣ電源が正の半周期にあり、かつ前記回転子の磁界の極性が第１の極性である場合若しくは前記ＡＣ電源が負の半周期にあり、かつ前記回転子の磁界が第１の極性と反対の第２の極性である場合、負荷電流が、前記出力ポートを通って流れるように制御すべく、又は、
   前記ＡＣ電源が正の半周期にあり、かつ前記回転子の磁界の極性が第２の極性である場合若しくは前記ＡＣ電源が負の半周期にあり、かつ前記回転子の磁界の極性が第２の極性と反対の第１の極性である場合、負荷電流が、前記出力ポートを通って流れないように制御すべく、
   構成されることを特徴とする、請求項４に記載の磁気センサ集積回路。
7. 前記出力制御回路は、前記ＡＣ電源が正の半周期にあり、かつ前記回転子の磁界の極性が前記第１の極性である場合若しくは前記ＡＣ電源が負の半周期にあり、かつ前記回転子の磁界の極性が前記第２の極性である場合、電流が、常に前記出力ポートを通って流れるように制御すべく構成されることを特徴とする、請求項６に記載の磁気センサ集積回路。
8. 前記出力制御回路は、前記ＡＣ電源が正の半周期にあり、かつ前記回転子の磁界の極性が前記第１の極性である場合若しくは前記ＡＣ電源が負の半周期にあり、かつ前記回転子の磁界の極性が前記第２の極性である場合、電流が、一定の時間、前記出力ポートを通って流れるように制御すべく構成されることを特徴とする、請求項６に記載の磁気センサ集積回路。
9. モータと、
   請求項１〜請求項８のいずれか１項に記載の前記磁気センサ集積回路を含むモータ駆動回路と、
   を含むことを特徴とする、モータ組立体。
10. 前記モータ駆動回路は、外部ＡＣ電源の両端に前記モータと直列接続された双方向スイッチをさらに含み、
    前記磁気センサ集積回路の前記出力ポートは、前記双方向スイッチの制御端子に接続されることを特徴とする、請求項９に記載のモータ組立体。

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