JP3209222U - 磁気センサ、集積回路及びモータ組立体 - Google Patents

Abstract

【課題】使用の容易さ及び正確な検出のために改善する磁気センサ、集積回路、及びモータ組立体を提供する。【解決手段】半導体基板と、入力ポート１１０２、１１０４及び出力ポート１１０６と、半導体基板上の電気回路とを含む集積回路に関する。入力ポート１１０２、１１０４は、外部交流電源に結合される。電気回路は、出力ポート１１０６に結合された出力制御回路１１２０であって、検出された信号に応答して集積回路を制御して、所定条件が満たされている場合、負荷電流が出力ポート１１０６を通って流れる状態で動作させ、所定状態が満たされていない場合、別の状態で動作させるように構成される出力制御回路１１２０を含む。集積回路の動作周波数は、外部ＡＣ電源の周波数に正比例する。【選択図】図４

Description

本教示は、回路技術の分野に関する。特に、本教示は、磁気センサに関する。

同期モータの始動時に、固定子は、永久磁石回転子を振動させる交流磁界を発生させる。回転子の振動の振幅は、回転子が回転し始めるまで大きくなり、最終的に回転子が加速されて固定子の交流磁界と同期して回転する。従来の同期モータの始動を保証するためには、モータの始動点は低く設定されており、その結果、モータは比較的高い動作点では動作できないことになり、そのため効率が低い。別の態様において、永久磁石回転子の停止又は静止位置が一定ではないので、回転子が毎回同じ方向に回転することを保証することができない。したがって、ファン及び水ポンプなどの用途では、回転子により駆動されるインペラは直線的な半径方向ベーンを有するので、その結果、ファン及び水ポンプの動作効率は低くなる。

図１は、回転子が始動するたびに同じ所定方向に回転子を回転させることを可能にする、同期モータのための従来の駆動回路を示す。回路内で、モータの固定子巻線１は、ＡＣ電源ＶＭの２つの端子Ｍ及びＮの間でＴＲＩＡＣと直列に接続され、ＡＣ電源ＶＭは、変換回路ＤＣにより直流電圧に変換され、直流が位置センサＨに供給される。モータ内の回転子の磁極位置は、位置センサＨにより検出され、位置センサＨの出力信号Ｖｈは、スイッチ制御回路ＰＣに接続され、双方向サイリスタＴを制御する。

図２は、駆動回路の波形を示す。図２から、駆動回路において、双方向サイリスタＴのスイッチがオン又はオフのどちらであっても、ＡＣ電源は変換回路ＤＣに電力を供給するので、変換回路ＤＣは常に出力して位置センサＨに対して電力供給することになる（図２の信号ＶＨを参照）。低電力用途において、ＡＣ電源が約２００Ｖの商用電力の場合、変換回路ＤＣ内の２つの抵抗器Ｒ２及びＲ３によって消費される電気エネルギーは、モータによって消費される電気エネルギーより大きい。

磁気センサは、ホール効果を適用し、ここで、電流Ｉが物質を通って流れ、磁界Ｂが電流Ｉに対して正の角度で印加されると、電流Ｉの方向及び磁界Ｂの方向に対して垂直な方向に位相差Ｖが発生する。磁気センサは、電気モータの磁気極性を検出するためにしばしば実装される。

回路設計及び信号処理技術が進歩するにつれて、磁気センサ及び実装されたＩＣを、使用の容易さ及び正確な検出のために改善することが必要とされている。

本教示の１つの態様は、ハウジングと、両方ともハウジングから延びた入力ポート及び出力ポートと、電気回路と、を備えた磁気センサを提供する。入力ポートは、外部交流（ＡＣ）電源に接続される。電気回路は、外部磁界を検出し、外部磁界の少なくとも１つの特性を示す磁気誘導信号を出力するように構成された磁界検出回路と、出力ポートに結合された出力制御回路と、を備え、出力制御回路は、所定条件が満たされている場合、磁気センサを制御して第１の状態及び第２の状態の少なくとも一方で動作させ、所定条件が満たされていない場合、磁気センサを制御して第３の状態で動作させるように構成される。第１の状態において、負荷電流は、第１の方向で出力ポートから磁気センサの外部へ流出し、第２の状態において、負荷電流は、第１の方向とは反対の第２の方向で前記磁気センサの外部から前記出力ポートを介して前記磁気センサ内へ流入する。磁気センサの動作周波数は、外部ＡＣ電源の周波数に正比例する。

本教示の別の態様は、交流（ＡＣ）電源に基づいて動作するように構成されたモータと、モータによって発生した磁界を検出し、検出された磁界に基づいて決定された動作状態で動作するように構成された磁気センサと、モータと直列に結合し、磁気センサの動作状態に基づいて前記モータを制御するように構成された双方向ＡＣスイッチと、を含むモータ組立体を提供する。磁気センサは、入力ポート及び出力ポートと、電気回路とを含む。入力ポートは、ＡＣ電源に結合され、出力ポートは、双方向ＡＣスイッチの制御端子に結合される。電気回路は、検出された磁界の少なくとも１つの特性を示す磁気誘導信号に応答し、磁気センサを制御して、所定条件が満たされている場合、第１の状態及び第２の状態の少なくとも一方で動作させ、所定条件が満たされていない場合、第３の状態で動作させるように構成された、出力制御回路を含む。第１の状態において、負荷電流は、第１の方向で前記出力ポートから磁気センサの外部へ流出し、第２の状態において、負荷電流は、第１の方向とは反対の第２の方向で磁気センサの外部から出力ポートを介して磁気センサ内へ流入する。磁気センサの動作周波数は、外部ＡＣ電源の周波数に正比例する。

本教示の別の態様は、半導体基板と、入力ポート及び出力ポートと、半導体基板上の電気回路とを含む集積回路を提供する。入力ポートは、外部交流電源に結合される。電気回路は、出力ポートに結合された出力制御回路を含み、出力制御回路は、検出された信号に応答して集積回路を制御して、所定条件が満たされている場合、負荷電流が出力ポートを通って流れる状態で動作させ、所定状態が満たされていない場合、別の状態で動作させるように構成される。集積回路の動作周波数は、外部ＡＣ電源の周波数に正比例する。

本明細書で説明する方法、システム、及び／又はプログラミングを、例示的な実施形態に関してさらに説明する。これらの例示的な実施形態は、図面を参照して詳細に説明される。これらの実施形態は、非限定的な例示的実施形態であり、ここで図面の幾つかの図を通じて同様の参照符号は類似の構造を表す。

本教示の実施形態による、同期モータのための従来技術の駆動回路を示す。 図１の駆動回路の波形を示す。 本教示の実施形態による磁気センサ１１０５の例示的な図を示す。 本教示の異なる実施形態による磁気センサ１１０５の例示的な図を示す。 本教示のさらに別の実施形態による磁気センサ１１０５の例示的な図を示す。 本教示の実施形態による出力制御回路１１２０の例示的な実装を示す。 本教示の別の実施形態による出力制御回路１１２０の例示的な実装を示す。 本教示のさらに別の実施形態による磁気センサ１１０５の別の例示的な図を示す。 本教示の実施形態による整流器１１５０の例示的な図を示す。 本教示のさらに別の実施形態による磁気センサ１１０５の例示的な図を示す。 本教示のさらに別の実施形態による磁気センサ１１０５の一部の例示的な実装回路を示す。 状態制御回路１１４０に接続された出力制御回路１１２０の別の実施形態を示す。 本教示の実施形態による、磁気センサ１１０５により行われる例示的な信号処理方法のフローチャートを示す。 本教示の実施形態による、本明細書で論じられる磁気センサを組み込んだモータ組立体２２００の例示的な図を示す。 本教示の実施形態によるモータ２３００の例示的な図を示す。 本教示の実施形態による、ＡＣ電源１６１０及び整流器ブリッジ１１５０の出力電圧の波形をそれぞれ示す。

以下の詳細な説明において、関連する教示の完全な理解を提供するために、多数の具体的な詳細を例示の目的で記述する。しかしながら、本教示はこのような詳細がなくても実施できることが当業者には明らかであるはずである。他の例において、本教示の態様を不必要に不明瞭にすることを避けるために、周知の方法、手順、システム、構成要素、及び／又は回路は、詳述することなく比較的高レベルで説明されている。

明細書及び実用新案登録請求の範囲を通じて、用語は、明示的に述べられた意味を超えた文脈で示唆又は含意される微妙な意味合いを有する場合がある。同様に、本明細書で用いられる「１つの実施形態／例」という語句は、必ずしも同じ実施形態を指すものではなく、本明細書で用いられる「別の実施形態／例」という語句は、必ずしも異なる実施形態を指すものではない。例えば、実用新案登録請求される主題は、例示的な実施形態の全体又は部分の組合せを含むことが意図される。

一般に、用語法は、少なくとも部分的に文脈における用法から理解することができる。例えば、本明細書で用いられる「及び」、「又は」又は「及び／又は」などの用語は、このような用語が用いられている文脈に少なくとも部分的に依存する場合がある種々の意味を含むことができる。典型的には、「又は」は、Ａ、Ｂ又はＣのようにリストに関連して用いられる場合、包括的な意味で用いられてＡ、Ｂ、及びＣを意味することが意図されるのみならず、排他的な意味で用いられてＡ、Ｂ又はＣを意味すること意図とされる。さらに、本明細書で用いられる「１つ又はそれ以上の」という用語は、少なくとも部分的に文脈に依存して、任意の特徴、構造、又は特性を単数的意味で説明するために用いることもでき、又は特徴、構造又は特性の組合せを複数的意味で説明するために用いることもできる。同様に、「ａ」、「ａｎ」又は「ｔｈｅ」などの用語もまた、少なくとも部分的に文脈に依存して、単数的用法を伝える又は複数的用法を伝えるものと理解することができる。さらに、「基づいて」という用語は、同じく少なくとも部分的に文脈に依存して、必ずしも排他的な因子の集合を伝えることを意図したものではなく、その代わり、必ずしも明白には説明されていない付加的な因子の存在を許すものとして、理解することができる。

図３は、本教示の実施形態による磁気センサ１１０５の例示的な図を示す。磁気センサ１１０５は、ハウジング（図示せず）と、ハウジング内に存在する半導体基板（図示せず）と、第１の入力Ａ１ １１０２と、第２の入力Ａ２ １１０４と、出力ポートＢ １１０６と、半導体基板上に存在する電子回路１１００とを含む。電子回路１１００は、制御信号生成回路１１１０と、制御信号生成回路１１１０に結合された出力制御回路１１２０とを含む。実施形態において、第１の入力Ａ１ １１０２及び第２の入力Ａ２ １１０４は、外部電源（例えば１６１０）に直接接続することができる。実施形態において、第１の入力Ａ１ １１０２及び第２の入力Ａ２ １１０４は、例えば外部負荷を通じて、外部電源に直列に接続することができる。

制御信号生成回路１１１０は、１つ又はそれ以上の信号を検出し、検出された１つ又はそれ以上の信号に基づいて制御信号を生成するように構成することができる。幾つかの例において、１つ又はそれ以上の信号は、電線又はケーブルを通じて受け取る１つ又はそれ以上の電気信号とすることができる。幾つかの他の例において、１つ又はそれ以上の信号は、無線若しくはその他の手段で磁気センサ１１０５が受け取る１つ若しくはそれ以上の磁気信号又はその他のタイプの信号とすることができる。

動作中、制御信号生成回路１１１０は、１つ又はそれ以上の検出された信号に基づいて、所定条件が満たされたか否かを判定する。所定条件が１つ又はそれ以上の検出された信号に基づく場合、制御信号生成回路１１１０は、第１の制御信号を生成して出力制御回路１１２０に送信することができ、次にそれに応じてこれが磁気センサ１１０５を制御して第１の状態で動作させる。第１の状態において、（負荷）電流は、磁気センサから流出して出力ポートＢ １１０６へ流れることができる。制御信号生成回路１１１０はまた、第２の制御信号を生成して出力制御回路１１２０に送信して、磁気センサ１１０５を制御して第２の状態で動作させることもできる。第２の状態において、（負荷）電流は、出力ポートＢ １１０６から磁気センサ内へ流れることができる。制御信号生成回路１１１０において第１の状態又は第２の状態を決定する方法をさらに詳細に説明する。

他方、所定条件が満足されていないことが１つ又はそれ以上の検出された信号に基づいて判定された場合、制御信号生成回路１１１０は、第３の制御信号を生成して出力制御回路１１２０に送信し、磁気センサ１１０５を制御して第３の状態で動作させることができる。第３の状態において、出力ポートＢ １１０６を通って流れる（負荷）電流は存在しない。第３の状態の幾つかの状況において、少量の電流のみが出力ポートＢ １１０６通って流れ、例えば、電流の強度は、（負荷）電流の５分の１未満である。

幾つかの実施形態において、出力制御回路１１２０は、制御信号生成回路１１１０に結合しており、磁気センサ１１０５を制御して、制御信号生成回路１１１０から受信する制御信号に基づいて決定された状態で動作させるように構成される。例えば、出力制御回路１１２０が第１の制御信号を受信した場合、出力制御回路１１２０は、磁気センサ１１０５を制御して、（負荷）電流が出力ポートＢ １１０６へ流出する第１の状態で動作させる。出力制御回路１１２０が第２の制御信号を受信した場合、出力制御回路１１２０は、磁気センサ１１０５を制御して、（負荷）電流が外部から出力ポートＢ １１０６を介して磁気センサ内へ流入する第２の状態で動作させる。出力制御回路１１２０が第３の制御信号を受信した場合、出力制御回路１１２０は、磁気センサ１１０５を制御して、出力ポートＢ １１０６を通って流れる（負荷）電流が存在しない（又は（負荷）電流と比べて少量の電流のみが流れ、例えば、このような電流は（負荷）電流の４分の１未満である）第３の状態で動作させる。実施形態において、出力制御回路１１２０は、第１の制御信号及び第２の制御信号などを含む複数の制御信号を交互に受信することができる。したがって、出力制御回路１１２０は、磁気センサ１１０５を制御して、異なる状態間で交互に動作させることができる。詳細には、磁気センサ１１０５は、第１の状態と第２の状態との間で交互に動作することができる。実施形態において、磁気センサ１１０５が第３の状態で動作しているとき、磁気センサ１１０５は、第１の状態又は第２の状態のどちらで動作することも防がれているものとすることができる。

実施形態において、第１の入力Ａ１ １１０２及び第２の入力Ａ２ １１０４が外部ＡＣ電源１６１０（図８）に接続されている場合、磁気センサ１１０５の動作周波数は、第１の状態、第２の状態、又は第３の状態のいずれであれ、外部ＡＣ電源１６１０の周波数に正比例するように設定されることができる。実施形態において、第３の状態における磁気センサ１１０５の動作周波数は、第１の状態及び第２の状態の動作周波数の２倍であり、これは外部ＡＣ電源１６１０の周波数の２倍である。

図４は、本教示の異なる実施形態による磁気センサ１１０５の例示的な図を示す。この例において、磁気センサ１１０５は、第１の入力Ａ１ １１０２、第２の入力Ａ２ １１０４、出力ポートＢ １１０６、及び電子回路１１００を含む。電子回路１１００は、磁界検出回路１１３０と、磁界検出回路１１３０に結合した状態制御回路１１４０と、状態制御回路１１４０に結合した出力制御回路１１２０とを含む。

磁界検出回路１１３０は、外部磁界を検出し、検出された外部磁界に従って磁気誘導信号を出力するように構成することができる。磁気誘導信号は、外部磁界の極性及び強度を示す又は表すことができる。

状態制御回路１１４０は、所定条件が満たされたか否かを判定し、対応する制御信号を出力制御回路１１２０に送信するように構成することができ、制御信号を受信したときの判定に基づいて、出力制御回路１１２０は、磁気センサ１１０５を制御して、磁気誘導信号に基づいて判定された対応する状態で動作させることができる。詳細には、所定条件が満たされている場合、対応する状態は、磁気誘導信号により示される外部磁界の特定の極性にそれぞれ対応する第１の状態及び第２の状態の一方とすることができる。例えば、第１の状態は、外部磁界の第１の極性が検出される状態に対応することができ、第２の状態は、外部磁界の第２の極性（これは第１の極性の逆である）が検出される状況に対応することができる。したがって、所定条件が満たされ、かつ外部磁界が第１の極性を示す場合、状態制御回路１１４０は、そのことを示す制御信号を出力制御回路１１２０に送ることができ、これに従って、出力制御回路１１２０は、磁気センサ１１０５を制御して第１の状態で動作させることができる。上述のように、第１の状態において、（負荷）電流は、磁気センサから出力ポートＢ １１０６を介して外部へ流れる。所定条件が満たされ、かつ外部磁界が第１の極性の逆の第２の極性を示す場合、状態制御回路１１４０は、そのことを示す制御信号を出力制御回路１１２０へ送ることができ、これに基づいて、出力制御回路１１２０は、磁気センサ１１０５を制御して第２の状態で動作させることができる。上述のように、第２の状態において、（負荷）電流は、外部から出力ポートＢ １１０６を介して磁気センサ内へ流れる。

他方、状態制御回路１１４０が、所定条件が満たされていないと判定した場合（又は状態制御回路１１４０が磁気誘導信号に応答しない又は磁界検出回路１１３０から磁気誘導信号を得ることができない場合）、状態制御回路１１４０は、そのことを示す制御信号を出力制御回路１１２０に送信して、磁気センサ１１０５を制御して第１の状態で動作させることができる。第３の状態において、出力ポートＢ １１０６を通って流れる（負荷）電流は存在しない（又は（負荷）電流に比べて少量の電流のみが出力ポートＢを通って流れ、例えば電流の強度は（負荷）電流の４分の１である）。

出力制御回路１１２０は、制御信号生成回路１１１０に結合しており、磁気センサ１１０５制御して、制御信号生成回路１１１０から受信した制御信号に基づいて決定された状態で動作させるように構成される。例えば、出力制御回路１１２０が、所定条件が満たされており、かつ外部磁界が第１の極性であることを示す制御信号を受信した場合、出力制御回路１１２０は、磁気センサ１１０５を制御して第１の状態で動作させ、（負荷）電流が磁気センサから出力ポートＢ １１０６を介して流出することを可能にする。出力制御回路１１２０が、所定条件を満たしたこと及び外部磁界から検出された第２の極性を示す制御信号を受信した場合、出力制御回路１１２０は、磁気センサ１１０５を制御して第２の状態で動作させ、（負荷）電流が外部から出力ポートＢ １１０６を介して磁気センサ内へ流入することを可能にする。出力制御回路１１２０が、所定条件が満たされていないことを示す制御信号を受信した場合、出力制御回路１１２０は、磁気センサ１１０５を制御して第３の状態で動作させ、このとき出力ポートＢ １１０６を通って流れる（負荷）電流は存在しない場合がある（又は上記の（負荷）電流に比べて少量の電流のみが出力ポートＢ １１０６を通って流れ、例えば電流は（負荷）電流の４分の１未満である）。実施形態において、出力制御回路１１２０は、複数の制御信号を経時的に交互に受信することができる。従って、出力制御回路１１２０は、磁気センサ１１０５を制御して、第１の状態と第２の状態との間を含む異なる状態の間で交互に動作させる。

実施形態において、出力制御回路１１２０は、ユーザ仕様に基づいて構成することができる。例えば、出力制御回路１１２０は、磁気センサ１１０５を制御して、ワーキング状態（working state）と高インピーダンス状態との間で交互に動作させるように構成することができる。ワーキング状態は、第１の状態又は第２の状態に対応することができ、高インピーダンス状態は、第３の状態に対応することができる。

図５は、本教示のさらに別の実施形態による磁気センサ１１０５の例示的な図を示す。この実施形態において、磁界検出回路１１３０の例示的な構成が提供される。電子回路１１００は、図４と同様であり、磁界検出回路１１３０、状態制御回路１１４０、及び出力制御回路１１２０を含む。この実施形態における磁界検出回路１１３０は、磁気検知要素１１３１、信号処理要素１１３２、及びアナログ−デジタル変換要素１１３３を含む。

磁気検知要素１１３１は、外部磁界に関連した特定の情報を示すアナログ電気信号を検出し、信号処理要素に出力するように構成することができる。例えば、磁気検知要素１１３１からの信号の出力は、外部磁界の極性を示すことができる。実施形態において、磁気検知要素１１３１は、ホール基板（Ｈａｌｌ Ｂｏａｒｄ）に基づいて実装することができる。

信号処理要素１１３２は、検出された信号の精度を改善するために、例えばアナログ電気信号の干渉を増幅及び低減することにより、磁気検知要素１１３１からのアナログ電気信号を処理して、処理されたアナログ電気信号を生成するように構成することができる。処理されたアナログ電気信号は、アナログ−デジタル変換素子１１３３に送られる。

アナログ−デジタル変換素子１１３３は、処理されたアナログ電気信号を磁気誘導信号に変換するように構成することができる。外部磁界の極性の検出のみが必要とされる場合、磁気誘導信号は、切換えデジタル信号に対応するものとすることができる。図５の状態制御回路１１４０及び出力制御回路１１２０は、図４に示すものと同様の方式で動作する。

図６は、本教示の実施形態による出力制御回路１１２０の例示的な実装を示す。実施形態において、出力制御回路１１２０は、ユーザの仕様にしたがって構成することができる。図６に示すように、出力制御回路１１２０は、第１のスイッチＫ１ １４１０、第２のスイッチＫ２ １４２０、及び第３のスイッチＫ３ １４３０を含む。第１のスイッチＫ１ １４１０、第３のスイッチＫ３ １４３０、及び第３のスイッチＫ３ １４３０の各々は、ダイオード又はトランジスタである。第１のスイッチは、第３のスイッチＫ３ １４３０を通じて出力ポートＢ１１０６に結合して、負荷電流が第１の方向に通って流れることを可能にする第１の電流路を形成する。第２のスイッチは、第３のスイッチＫ３ １４３０を通じて出力ポートＢ１１０６に結合して、負荷電流が第１の方向とは反対の第２の方向に通って流れることを可能にする第２の電流路を形成する。第１のスイッチＫ１ １４１０及び第２のスイッチＫ２ １４２０は、磁気誘導信号１４０５に応答して、対応する電流路を選択的にオンにする。

１つの実施形態において、第１のスイッチＫ１ １４１０及び第２のスイッチＫ２ １４２０は、ユーザの仕様にしたがって選択的にオン又はオフになることができる。実施形態において、第１のスイッチＫ１ １４１０及び第２のスイッチＫ２ １４２０は、外部磁界の検出された極性を示す磁気誘導信号１４０５を受信するように構成することができる。第１のスイッチＫ１ １４１０及び第２のスイッチＫ２ １４２０は、磁気誘導信号１４０５に応答して、選択的にオン又はオフになることができる。例えば、第１のスイッチＫ１ １４１０は、高電圧伝導スイッチとすることができ、第２のスイッチＫ２ １４２０は、低電圧伝導スイッチとすることができる。これを達成するために、第１のスイッチＫ１ １４１０は、高電圧側ＶＤＤ１４０７（例えば直流電源）に接続され、第２のスイッチＫ２ １４２０は、低電圧側（例えば接地）に接続される。磁気誘導信号１４０５が高電圧を有する場合、例えば外部磁界の第１の極性を示す場合、第１のスイッチＫ１ １４１０がオンになり、第２のスイッチＫ２ １４２０がオフになるものとすることができる。磁気誘導信号１４０５が低電圧を有する場合、例えば、外部磁界の第１の極性とは逆の第２の極性を示す場合、第１のスイッチＫ１ １４１０がオフになり、第２のスイッチＫ２ １４２０がオンになるものとすることができる。

実施形態において、第３のスイッチＫ３ １４３０は、磁気センサ１１０５が所定の条件を満たしているか否かに基づいてオン又はオフになるものとすることができる。例えば、磁気センサ１１０５が所定条件を満たしている場合、第３のスイッチＫ３ １４３０はオンになるものとすることができる。そうでない場合、第３のスイッチＫ３ １４３０は、オフになるものとすることができる。第３のスイッチをどのように制御するかの詳細は、図１０に関して論じる。

上述のように、磁気センサ１１０５が所定条件を満たし、磁気誘導信号が高電圧を有しているとき、第１のスイッチＫ１ １４１０はオンになり、第２のスイッチＫ２ １４２０はオフになり、第３のスイッチＫ３ １４３０はオンになる。従って、第１の電流路がオンになり、第２の電流路がオフになる。結果として、出力制御回路１１２０は、磁気センサ１１０５を制御して第１の状態で動作させる。すなわち、（負荷）電流は、ＶＤＤ１４０７から、第１のスイッチＫ１ １４１０、第３のスイッチＫ３ １４３０を通って、最終的に出力ポートＢ１１０６から流出する。

磁気センサ１１０５が所定条件を満たし、磁気誘導信号が低電圧を有しているとき、第１のスイッチＫ１ １４１０はオフになり、第２のスイッチＫ２ １４２０はオンになり、第３のスイッチＫ３ １４３０はオンになる。従って、第１の電流路がオフになり、第２の電流路がオンになる。結果として、出力制御回路１１２０は、磁気センサ１１０５を制御して第２の状態で動作させることができる。すなわち、（負荷）電流は、出力ポートＢ１１０６へ流入し、第３のスイッチＫ３ １４３０及び第２のスイッチＫ２ １４２０を通って接地へ至る。

磁気センサ１１０５が所定条件を満たさない場合、第３のスイッチＫ３ １４３０はオフになる。従って、第１の電流路も第２の電流路もオンにならない。結果として、出力制御回路１１２０は、磁気誘導信号１４０５が高電圧又は低電圧のどちらであるかにかかわらず、磁気センサ１１０５を制御して第３の状態で動作させることができる。すなわち、出力ポートＢ１１０６を通って流れる（負荷）電流は存在しない（又は上記（負荷）電流と比べて少量の電流のみが出力ポートＢ１１０６を通って流れ、例えば、電流は（負荷）電流の４分の１未満であり、磁気センサの外部の負荷を駆動させることはできない）。このように、出力制御回路１１２０は磁気誘導信号１４０５に応答しない。

図７は、本教示の別の実施形態による出力制御回路１１２０の例示的な実装を示す。図示したように、出力制御回路１１２０は、磁界検出回路１１３０に結合される。出力制御回路１１２０は、磁界検出回路１１３０から磁気誘導信号１４０５（図６に示すような）を受信する。出力制御回路１１２０は、単方向伝導スイッチＤ１５１０、抵抗器Ｒ１５２０、及び第３のスイッチＫ３ １４３０を含む。単方向伝導スイッチＤ１５１０は、第３のスイッチＫ３ １４３０を通じて出力ポートＢ１１０６に結合し、負荷電流が第１の方向に流れることを可能にする電流路を形成する。他方、抵抗器Ｒ１５２０は、第３のスイッチＫ３ １４３０を通じて出力ポートＢ１１０６に結合し、負荷電流が第１の方向とは反対の第２の方向に流れることを可能にする第２の電流路を形成する。磁気センサ１１０５が所定条件を満たしている場合、第３のスイッチＫ３ １４３０はオンになることができる。そうでない場合、第３のスイッチＫ３ １４３０はオフになることができる。第３のスイッチのオン／オフをどのように制御するかの詳細は、図１０に関して論じる。単方向伝導スイッチＤ１５１０は、磁界検出回路１１３０から受けた磁気誘導信号１４０５に基づいて選択的にオン又はオフにすることができる。例えば、磁気誘導信号１４０５が高電圧を有するとき、単方向伝導スイッチＤ１５１０はオンになる。磁気誘導信号１４０５が低電圧を有するとき、単方向伝導スイッチＤ１５１０はオフになる。別の実施形態において、抵抗器Ｒ１５２０は、単方向伝導スイッチＤ１５１０と逆並列に接続された別の単方向伝導スイッチで置き換えることができる。

上述のように、磁気センサ１１０５が所定条件を満たし、磁界検出回路１１３０から受けた磁気誘導信号１４０５が高電圧を有する場合、単方向伝導スイッチＤ１５１０及び第３のスイッチＫ３ １４３０はオンになる。従って、第１の電流路がオンになり、第２の電流路がオフになる。結果として、出力制御回路１１２０は、磁気センサ１１０５を制御して第１の状態で動作させることができる。すなわち、（負荷）電流は、単方向伝導スイッチＤ１５１０及び第３のスイッチＫ３ １４３０を通って出力ポートＢ１１０６から流出する。

磁気センサ１１０５が所定条件を満たし、磁界検出回路１１３０から受けた磁気誘導信号１４０５が低電圧を有する場合、単方向伝導スイッチＤ１５１０はオフになり、第３のスイッチＫ３ １４３０はオンになる。従って、第１の電流路はオフなる。磁気誘導信号が低であり、第３のスイッチＫ３ １４３０がオンであるので、第２の電流路が導通する。結果として、出力制御回路１１２０は、磁気センサ１１０５を制御して第２の状態で動作させることができる。すなわち、（負荷）電流は、出力ポートＢ１１０６に流入し、第３のスイッチＫ３ １４３０及び抵抗器Ｒ１５２０をそれぞれ通る。

磁気センサ１１０５が所定条件を満たさない場合、第３のスイッチＫ３ １４３０はオフになる。この場合、第１の電流路も第２の電流路もオンにならない。結果として、出力制御回路１１２０は、磁気誘導信号１４０５が高電圧又は低電圧のどちらを有するかにかかわらず、磁気センサ１１０５を制御して第３の状態で動作させる。すなわち、出力ポートＢ１１０６を通って流れる（負荷）電流は存在しない。このように、出力制御回路１１２０は磁気誘導信号１４０５に応答しない。

図８は、本教示のさらに別の実施形態による磁気センサ１１０５の別の例示的な図を示す。図示したように、磁気センサ１１０５の入力１６１５は、外部ＡＣ電源１６１０に接続されている。この実施形態において、磁気センサ１１０５は、入力１６１５に接続された、外部ＡＣ電源１６１０から一対の差分ＡＣ信号を受け取り、この一対の差分ＡＣ信号を直流（ＤＣ）信号に変換するように構成された整流器１１５０を含む。整流器１１５０の出力電圧は、磁界検出回路１１３０、状態制御回路１１４０、及び出力制御回路１１２０の電源導入のために用いることができる。磁気センサ１１０５は、上述のような磁界検出回路１１３０、状態制御回路１１４０、及び出力制御回路１１２０をさらに含むことができる。

図９は、本教示の実施形態による整流器１１５０の例示的な図を示す。整流器１１５０は、全波整流器ブリッジと、全波整流器ブリッジに接続された安定化ユニットとを含む。全波整流器ブリッジは、第１のダイオードＤ１ １７１０、第２のダイオードＤ２ １７２０、第３のダイオードＤ３ １７３０、及び第４のダイオードＤ４ １７４０を含む。図９に示すように、第１のダイオードＤ１ １７１０は、第２のダイオードＤ２ １７２０と直列に接続され、第３のダイオードＤ３ １７３０は、第４のダイオードＤ４ １７４０と直列に接続される。第１のダイオードＤ１ １７１０の出力及び第２のダイオードＤ２ １７２０の入力は、第１の入力ポートＶＡＣ＋１７０５に接続され、第３のダイオードＤ３ １７３０の出力及び第４のダイオードＤ４ １７４０の入力は、第２の入力ポートＶＡＣ−１７０７に接続される。実施形態において、第１の入力ポートＶＡＣ＋１７０５及び第２の入力ポートＶＡＣ−１７０７は、一対の差分ＡＣ信号である。全波整流器ブリッジは、ＡＣ電源１６１０によって出力された一対の差分ＡＣ信号を直流信号に変換するように構成することができる。安定化ユニットは、ツェナーダイオードＤＺ１７５０とすることができ、全波整流器ブリッジによって出力された直流信号を所定範囲内に安定化するように構成することができる。安定化ユニットは、安定化ＤＣ電圧を出力する。

実施形態において、第１のダイオードＤ１ １７１０の入力は、第１の接続点で第３のダイオードＤ３ １７３０の入力に接続され、それにより全波整流器ブリッジの接地ポートを形成する。さらに、第２のダイオードＤ２ １７２０の出力は、第２の接続点で第４のダイオードＤ４ １７４０の出力に接続され、それにより全波整流器ブリッジの出力ポートＶＤＤ１７６０を形成する。ツェナーダイオードＤＺ１７５０は、第１の接続点と第２の接続点との間に位置する。実施形態において、出力ポートＶＤＤ１７６０は、出力制御回路１１２０に直接接続することができる。

実施形態において、第１の入力ポートＶＡＣ＋１７０５及び第２の入力ポートＶＡＣ−１７０７は、外部ＡＣ電源１６１０に接続される。この場合、出力制御回路１１２０は、磁気誘導信号１４０５に加えて、外部ＡＣ電源１６１０の極性に応答することができる。

実施形態において、磁気センサ１１０５は、ユーザの仕様に従って決めることができる所定条件を磁気センサ１１０５が満たしているか否かに応じて、第１の状態、第２の状態、又は第３の状態で動作する。従って、出力制御回路１１２０は、磁気センサ１１０５を制御して、（負荷）電流が出力ポートＢ１１０６から流出する第１の状態、又は（負荷）電流が出力ポートＢ１１０６へ流入する第２の状態で動作させることができる。代替的に又は付加的に、磁気センサ１１０５が所定条件を満たしている場合、出力制御回路１１２０は、磁気センサ１１０５を制御して、外部ＡＣ電源１６１０の極性と、磁気誘導信号１４０５により示される磁界の極性とに応答して、第１の状態と第２の状態で交互に動作させることができる。磁気センサ１１０５が所定条件を満たさない場合、出力制御回路１１２０は、磁気センサ１１０５を制御して、出力ポートＢ１１０６を通って流れる（負荷）電流が存在しない、又は上記の（負荷）電流と比べて少量の電流のみが出力ポートＢ１１０６を通って流れ、例えば電流の強度が（負荷）電流の４分の１未満である、第３の状態で動作させることができる。

実施形態において、磁気センサ１１０５が所定条件を満たす場合、出力制御回路１１２０は、磁気誘導信号及び外部ＡＣ電源１６１０の両方に応答して、さらに磁気センサ１１０５制御して、第１の状態又は第２の状態で動作させることができる。例えば、磁気センサ１１０５が所定条件を満たし、磁気誘導信号１４０５が、外部磁界が第１の磁気極性を有することを示し、外部ＡＣ電源１６１０が第１の電気極性を有する場合、出力制御回路１１２０は、磁気センサ１１０５を制御して第１の状態で動作させることができる。別の例の場合、磁気センサ１１０５が所定条件を満たし、磁気誘導信号１４０５が、外部磁界が第１の磁気極性とは逆の第２の磁気極性を有することを示し、外部ＡＣ電源１６１０が第１の電気極性とは逆の第２の電気極性を有する場合、出力制御回路１１２０は、磁気センサ１１０５を制御して第２の状態で動作させることができる。

図１０は、本教示の別の実施形態による磁気センサ１１０５の例示的な図を示す。この例示的な実施形態において、状態制御回路１１４０の例示的な構成が提供される。図示されるように、磁気センサ１１０５の入力１６１５は、外部ＡＣ電源１６１０に接続される。以前に示したように、磁気センサ１１０５は、入力１６１５に制御された、外部ＡＣ電源１６１０から一対の差分ＡＣ信号を受けてこの一対の差分ＡＣ信号を直流信号に変換するように構成された整流器１１５０を含む。磁気センサ１１０５は、磁界検出回路１１３０、状態制御回路１１４０、及び出力制御回路１１２０をさらに含む。図１０に示すように、状態制御回路１１４０は、電圧検出回路１１４１、遅延回路１１４２、及び論理回路１１４３をさらに含む。

電圧検出回路１１４２は、磁気センサ１１０５内の電圧が閾値電圧と等しいか又はそれを超えるかどうかを検出するように構成することができる。電圧が閾値電圧を超えたとき場合、電圧検出回路１１４２は、所定のトリガ信号を生成し、これを遅延回路１１４１に伝送する。実施形態において、電圧は、磁界検出回路１１３０の供給電圧とすることができる。閾値電圧は、磁界検出回路１１３０の磁気検知要素１１３１、信号処理要素１１３２、及びアナログ−デジタル変換要素１１３３の動作のために必要な最低電圧とすることができる。実施形態において、閾値電圧は、図９に関して説明した安定化ユニットにより達成される安定化ＤＣ電圧より小さい値に設定することができる。

ひとたび電圧検出回路１１４２によりトリガされると、遅延回路１１４１は、磁気センサ１１０５が所定条件を満たしているかどうかを判定する。詳細には、遅延回路１１４１は、所定のトリガ信号を電圧検出回路１１４２から受信すると、計時を開始することができる。計時期間が所定の期間の長さと等しいか又はそれより長くなったとき、遅延回路１１４１は、磁気センサ１１０５が所定条件を満たしていと判定することができる。そうでない場合、遅延回路１１４１は、磁気センサ１１０５が所定条件を満たしていないと判定する。

論理回路１１４３は、出力制御回路１１２０をイネーブルにして、磁気誘導信号に応答して、磁気センサ１１０５を制御して本明細書で説明した方式で３つの状態のいずれかで動作させるように、構成することができる。例えば、磁気センサは、遅延回路１１４１により記録された計時期間が所定期間と等しいか又はそれより長くなったときに、第１の状態又は第２状態で動作する。論理回路１１４３は、遅延回路１１４１によって記録された計時期間が所定期間より短いときに、出力制御回路１１２０をイネーブルにして、磁気センサ１１０５を制御して第３の状態で動作させるように、さらに構成することができる。

実施形態において、磁界検出回路１１３０の供給電圧が所定の電圧閾値に達したことを検出することは、磁界検出回路１１３０の全てのモジュール、すなわち磁気検知要素１１３１、信号処理要素１１３２、及びアナログ−デジタル変換要素１１３３が正常に機能することができることを保証することである。

図１１は、本教示のさらに別の実施形態による磁気センサ１１０５の一部の例示的実装回路を示す。詳細には、図１１は、出力制御回路１１２０及び状態制御回路１１４０の例示的な実装を示す。状態制御回路１１４０は、電圧検出回路１１４１と、遅延回路１１４２と、図１１で示されるようにＡＮＤゲート１９１０である論理回路１１４３とを含む。ＡＮＤゲート１９１０の第１の入力は、磁気誘導信号１９０５に対応することができ、ＡＮＤゲート１９１０の第２の入力は、遅延回路１１４１に接続することができ、ＡＮＤゲート１９１０の出力は、出力制御回路１１２０に接続することができる。

この実施形態において、出力制御回路１１２０は、３つの高電圧伝導スイッチＭ０ １９２０、Ｍ１ １９６０、Ｍ２ １９７０、ダイオードＤ５ １９８０、インバータ１９９０、第１の抵抗器Ｒ１ １９３０、及び第２の抵抗器Ｒ２ １９５０を含む。スイッチＭ０ １９２０の制御端子は、ＡＮＤゲート１９１０の出力に接続される。スイッチＭ０ １９２０の入力は、抵抗器Ｒ１ １９３０を通じて整流器１１５０の電圧出力ポート１９４０（ＯＵＴＡＤ＋）に接続される。スイッチＭ２ １９７０は、スイッチＭ０ １９２０と並列に結合される。スイッチＭ２ １９７０の制御端子は、インバータ１９９０を通じて遅延回路１１４１の出力に接続される。実施形態において、スイッチＭ２ １９７０の等価抵抗は、スイッチＭ０ １９２０の等価抵抗より大きい。

動作中、遅延回路１１４１によって記録された計時期間が所定の閾値期間と等しいか又はそれより長い場合、遅延回路１１４１は、高電圧を出力する。従って、この高電圧は、磁界検出回路１１３０からの磁気誘導信号１９０５を、ＡＮＤゲート１９１０を通じてスイッチＭ０ １９２０に伝送することを可能にする。さらに、ＡＣ電源１６１０からの信号が正の半周期にあり、磁界検出回路１１３０からの磁気誘導信号１９０５が低電圧を出力する場合、スイッチＭ０ １９２０及びスイッチＭ２ １９７０は、オフになることができ、スイッチＭ１ １９６０は、オンになることができる。結果として、（負荷）電流は、スイッチＭ１ １９６０を通って出力ポートＢ１１０６から流出することができる。すなわち、出力制御回路１１２０は、磁気センサ１１０５を第１の状態で動作させる。あるいは、ＡＣ電源１６１０からの信号が負の半周期にあり、磁界検出回路１１３０からの磁気誘導信号１９０５が高電圧を出力する場合、スイッチＭ０ １９２０はオンになることができ、スイッチＭ１ １９６０及びＭ２ １９７０は、オフになることができる。結果として、（負荷）電流は、出力ポートＢ１１０６に流入してダイオードＤ５ １９８０及びスイッチＭ０ １９２０を通過することができる。すなわち、出力制御回路１１２０は、磁気センサ１１０５を制御して第２の状態で動作させることができる。

遅延回路１１４１によって記録された計時期間が閾値期間より短い場合。遅延回路１１４１及びＡＮＤゲート１９１０は、低電圧を出力することができ、スイッチＭ０ １９２０及びＭ１は、オフになることができ、スイッチＭ２ １９７０はオンになることができる。結果として、電流は、出力ポートＢ１１０６に流入し、ダイオードＤ５ １９８０及びスイッチＭ２ １９７０を通過する。スイッチＭ２ １９７０の等価抵抗が大きいので、電流は非常に小さいか、又は無視できる。すなわち、出力制御回路１１２０は、磁気センサ１１０５を制御して第３の状態で動作させる。

図１２は、状態制御回路１１４０に接続された出力制御回路１１２０の別の実施形態を示す。状態制御回路１１４０は、電圧検出回路１１４１、遅延回路１１４２、及び論理回路１１４３を含む。詳細には、状態制御回路１１４０の論理回路１１４３は、第１の信号入力ポート２００２、第２の信号入力ポート２００４、第１の信号出力ポート２００６、及び第２の信号出力ポート２００８を含む。第１の信号入力ポート２００２は、遅延回路１１４１の出力に接続することができ、第２の信号入力ポートは、磁気誘導信号２００５を受けるように接続することができる。遅延回路１１４１によって記録された計時期間が閾値期間より短い場合、論理回路１１４３は、遅延回路１１４１として低電圧を出力するように構成することができる。他方、遅延回路１１４１によって記録された計時期間が閾値期間と等しいか又はそれより長い場合、遅延回路１１４１は高電圧を出力することができる。さらに、論理回路１１４３は、第１の信号出力ポート２００６又は第２の信号出力ポート２００８を通して磁気誘導信号２００５を出力することができる。第１の信号出力ポート２００６及び第２の信号出力ポート２００８における出力信号は、１８０度の位相差を有することができる。第１の信号出力ポート２００６及び第２の信号出力ポート２００８における出力信号が同時に高電圧を有することはできないことを認識されたい。

この実施形態において、出力制御回路１１２０は、３つのスイッチ、すなわちスイッチＭ３ ２０６０、Ｍ４ ２０４０、及びＭ５ ２０７０と、２つの抵抗器、すなわち抵抗器Ｒ３ ２０５０及びＲ４ ２０３０と、保護ダイオードＤ６ ２０２０とを含む。詳細には、スイッチＭ３ ２０６０及びＭ５ ２０７０は、両方とも高電圧伝導スイッチであり、スイッチＭ４ ２０４０は、低電圧伝導スイッチである。スイッチＭ３ ２０６０及びスイッチＭ５ ２０７０の制御端子は、それぞれ、論理回路１１４３の第１の信号出力ポート２００６及び第２の信号出力ポート２００８に接続される。スイッチＭ３ ２０６０の入力は、抵抗器Ｒ３ ２０５０の第１のポートに接続される。スイッチＭ３ ２０６０の出力は、整流器１１５０の接地出力（ＯＵＴＡＤ−２０８０）に接続される（図７に示すように）。

スイッチＭ４ ２０４０の制御端子は、抵抗器Ｒ３ ２０５０の第２のポートに接続される。スイッチＭ４ ２０４０の入力は、整流器１１５０の電圧出力ポート（ＯＵＴＡＤ＋２０１０）に接続される。スイッチＭ４ ２０４０の出力は、スイッチＭ５ ２０７０の入力に接続される。スイッチＭ５ ２０７０の出力は、整流器１１５０の電圧出力ポート（ＯＵＴＡＤ−２０８０）に接続される。１つの実施形態において、電圧出力ポート（ＯＵＴＡＤ−２０８０）は浮動接地である。スイッチＭ４ ２０４０の出力は、スイッチＭ５ ２０７０の入力及び出力ポートＢ１１０６に接続される。スイッチＭ４ ２０４０の制御端子は、保護ダイオードＤ６ ２０２０の正の極性に接続される。スイッチＭ４ ２０４０の入力は、保護ダイオードＤ６ ２０２０の負の極性に接続される。抵抗器Ｒ４ ２０３０は、スイッチＭ４ ２０４０の制御端子と入力端子との間に接続される。

動作中、遅延回路１１４１によって記録された計時期間が閾値期間と等しいか又はそれより長い場合、遅延回路１１４１は、高電圧を出力する。この場合、論理回路１１４３は、磁気誘導信号が第１の信号出力ポート２００６又は第２の信号出力ポート２００８を通って出力されることを可能にする。第１の信号出力ポート２００２及び第２の信号出力ポート２００４の出力信号は、１８０度の位相差を有することができる。さらに、ＡＣ電源１６１０からの信号が正の半周期にあり、磁界検出回路１１３０からの磁気誘導信号２００５が高電圧に対応する場合、スイッチＭ３ ２０６０及びＭ４ ２０４０は、オンになることができ、スイッチＭ５ ２０７０はオフになることができる。結果として、（負荷）電流は、スイッチＭ４ ２０４０を通って出力ポートＢ１１０６から流出する。すなわち、出力制御回路１１２０は、磁気センサ１１０５を制御して第１の状態で動作させる。あるいは、ＡＣ電源１６１０からの信号が負の半周期にあり、磁界検出回路１１３０からの磁気誘導信号２００５が低電圧に対応する場合、スイッチＭ３ ２０６０及びＭ４ ２０４０はオフになることができ、スイッチＭ５ ２０７０はオンになることができる。結果として、電流は、出力ポートＢ１１０６に流入してスイッチＭ５ ２０７０を通過する。すなわち、出力制御回路１１２０は、磁気センサ１１０５を制御して第２の状態で動作させる。

遅延回路１１４１によって記録された計時期間が閾値期間より短い場合、出力制御回路１１２０は、磁気センサ１１０５を制御して第３の状態で動作させるように設計されている。この場合、遅延回路１１４１は、低電圧を出力し、論理回路１１４３は、第１の出力ポート２００６及び第２の出力ポート２００８の各々で低電圧を出力し、スイッチＭ３ ２０６０、Ｍ４ ２０４０及びＭ５ ２０７０はオフになることができる。結果として、電流は、出力ポートＢ１１０６を通って流れる電流は存在しない（又は上記（負荷）電流と比べて少量の電流のみが出力ポートＢを通って流れ、例えば、電流は（負荷）電流の４分の１未満である）。

図１３は、本教示の実施形態による、磁気センサ１１０５によって行われる信号処理の例示的方法のフローチャートである。ステップＳ１０１において、外部磁界が検出される。外部磁界の極性及び／又は強度を示すことができる磁気誘導信号が生成される。詳細には、ステップ１０１において、外部磁界に関連付けられたアナログ電気信号及びその中に関連付けられた情報が検出され、出力される。さらに、検出されたアナログ電気信号は、アナログ電気信号の干渉を増幅及び低減することによって処理することができる。さらに、処理されたアナログ電気信号を変換して磁気誘導信号を発生させることができる。同じ用途において、磁気誘導信号は、外部磁界の極性を示す切換えデジタル信号とすることができる。

ステップＳ１０２において、所定条件が満たされているか否かが判定される。所定条件は、磁気センサの特定の電圧に関連付けられるか又はそれに関して評価される。所定条件が満たされている場合、方法はステップＳ１０３に進む。そうでない場合、方法は、ステップＳ１０４に進む。詳細には、所定条件は、磁気センサの電圧が所定電圧閾値に達している所定期間として設定される。実施形態において、所定条件が満たされているか否かは、磁気センサ１１０５の電圧が上記の所定電圧閾値と等しいか又はそれを上回っている期間に基づいて判定することができる。本明細書で論じるように、ステップＳ１０２を実行するために、磁気センサ１１０５の電圧が所定電圧閾値に達しているか否かが判定される。達している場合、遅延回路１１４２が計時を開始する。期間が所定の長さに達した場合、所定条件が満たされたと判定される。そうでない場合、所定条件は満たされていないと判定される。

ステップＳ１０３において、磁気誘導信号に基づいて、磁気センサは、第１の状態及び第２の状態の少なくとも一方で動作するように制御される。本明細書で論じるように、第１の状態において、（負荷）電流は、出力ポートＢ１１０６から流出する。第２の状態において、（負荷）電流は、出力ポートＢ１１０６に流入する。ステップＳ１０４において、磁気センサは、第３の状態で動作するように制御され、この場合、磁気センサ１１０５は、第１の状態でも第２の状態でも動作せず、すなわち出力ポートＢ１１０６を通って流れる電流は存在しない（又は無視できる）。

図１４は、本教示の実施形態による、本明細書で論じる磁気センサを組み入れたモータ組立体２２００の例示的な図を示す。モータ組立体２２００は、外部ＡＣ電源１６１０に結合されたモータＭ１２０２と、モータＭ１２０２と直列に結合された制御可能な双方向ＡＣスイッチ１３００と、磁気センサ１１０５とを含む。磁気センサ１１０５は、回転子付近の磁界の変動を検出するためにモータ１２０２の回転子の近くに位置する。

実施形態において、磁気センサ１１０５は、モータ１２０２に結合された第１の入力１１０２と、外部ＡＣ電源１６１０に結合された第２の入力１１０４と、制御可能な双方向ＡＣスイッチ１３００の制御端子に結合された出力１１０６とを含む。

実施形態において、モータ組立体２２００は、例えばＡＣ電源１６１０に基づいて得られた低減された電圧を磁気センサ１１０５に提供するように構成された、電圧低減回路１２００をさらに含むことができる。この実施形態において、磁気センサ１１０５の第１の入力１１０２は、代わりに電圧低減回路１２００に結合することができる。

図１５は、本教示の実施形態によるモータ２３００の例示的な図を示す。モータ２３００は、図１４のモータ１２０２と同様のものとすることができる。実施形態において、モータ２３００は、固定子と、固定子の周りを回転する回転子Ｍ１とを含む、同期モータである。固定子は、固定子鉄心Ｍ２と、固定子鉄心Ｍ２の周りに巻き回された単相巻線Ｍ３とを含む。固定子鉄心Ｍ２は、純鉄、鋳鉄、鋳鋼、電気鋼、ケイ素鋼、又は他のいずれかの軟磁性材料を含むことができる。回転子Ｍ１は、永久磁石を含む。固定子巻線Ｍ３がＡＣ電源１６１０に直列に結合されている場合、回転子Ｍ１は、定常相の間、均一な回転数６０ｆ／ｐ ｒｐｍ（回転／分）で動作することができ、ここでｆはＡＣ電源１６１０の周波数を表し、ｐは回転子Ｍ１の極対の数を表す。固定子鉄心Ｍ２は、２つの逆の極性を有し、その各々が磁極弧（ｐｏｌｅ ａｒｃ）（例えば、Ｍ４、Ｍ５）を有する。回転子Ｍ１の外面は、磁極弧（例えば、Ｍ４、Ｍ５）に対向し、これにより外面と磁極弧との間に不均一なギャップが形成される。固定子磁極の磁極弧（例えば、Ｍ４、Ｍ５）には、凹溝が埋め込まれている。凹溝以外の磁極弧の部分は、回転子Ｍ１と同じ中心軸線を有する。

上記構成において不均一磁界を形成することができ、これにより、回転子Ｍ１が静止しているときに回転子Ｍ１の極線が固定子極の中心軸線に対して角度を成すことが保証される。この角度は、磁気センサ１１０５の影響下でモータＭが通電されるたびに回転子Ｍ１に対する始動トルクを保証する。回転子Ｍ１の極線は、回転子Ｍ１の反対磁極間の境界とすることができる。固定子の中心軸線は、固定子の極の中心を通る線とすることができる。実施形態において、固定子及び回転子Ｍ１の両方が、２つの磁極性を有する。実施形態において、固定子及び回転子Ｍ１は、より多くの数の磁極性、例えば、４又は６磁極性を有することができる。

図１４に戻ると、磁気センサ１１０５が所定条件を満たしている場合、磁気センサ１１０５は、ＡＣ電源１６１０からの信号及び永久磁石回転子Ｍ１の極性に応じて、第１の状態又は第２の状態のいずれかで動作することができる。詳細には、ＡＣ電源１６１０からの信号が正の半周期にあり、磁界検出回路１１３０が、永久磁石回転子Ｍ１が第１の極性を有することを検出した場合、出力制御回路１１２０は、磁気センサ１１０５を制御して第１の状態で動作させる。すなわち、電流は、磁気センサ１１０５から制御可能な双方向ＡＣスイッチ１３００へ流れることができる。あるいは、ＡＣ電源１６１０からの信号が負の半周期にあり、磁界検出回路１１３０が、永久磁石回転子Ｍ１が第１の極性とは反対の第２の極性を有することを検出した場合、出力制御回路１１２０は、磁気センサ１１０５を制御して第２の状態で動作させ、この場合、電流は、制御可能な双方向ＡＣスイッチ１３００から磁気センサ１１０５へ流れることができる。

磁気センサ１１０５が所定条件を満たさない場合、磁気センサ１１０５は、第３の条件で動作し、この場合、制御可能な双方向ＡＣスイッチ１３００と磁気センサ１１０５との間で流れる電流は存在しない（又は制御可能な双方向ＡＣスイッチ１３００と磁気センサ１１０５との間には少量の電流しか流れない）。

実施形態において、磁気センサ１１０５は、図９に示すような整流器１１５０及び図６に示すような出力制御回路１１２０を含む。上述のように、図６において、出力制御回路１１２０は、高電圧伝導スイッチである第１のスイッチＫ１ １４１０と、低電圧伝導スイッチである第２のスイッチＫ２ １４２０と、第３のスイッチＫ３ １４３０とを含む。所定条件が満たされた場合、第３のスイッチＫ３ １４３０がオンになる。さらに、ＡＣ電源１６１０からの信号が正の半周期にあり、磁気誘導信号が高電圧である場合、第１のスイッチＫ１ １４１０はオンになり、第２のスイッチＫ２ １４２０はオフになる。結果として、磁気センサ１１０５は、第１の状態で動作し、この場合、電流はＡＣ電源１６１０から、モータＭ１２０２、電圧低減回路１２００、磁気センサ１１０５の第１の入力ポート、全波整流器ブリッジの第２のダイオードＤ２の電圧出力ポート、出力制御回路１１２０の第１のスイッチＫ１ １４１０、出力ポートＢ１１０６、次に制御可能な双方向ＡＣスイッチ１３００を通って流れ、最後にＡＣ電源１６１０に戻る。あるいは、ＡＣ電源１６１０からの信号が負の半周期にあり、磁気誘導信号が低電圧である場合、第１のスイッチＫ１ １４１０はオフになり、第２のスイッチＫ２ １４２０がオンになる。結果として、磁気センサ１１０５は、第２の状態で動作し、この場合、電流は、ＡＣ電源１６１０から、制御可能な双方向ＡＣスイッチ１３００、出力ポートＢ１１０６、第２のスイッチＫ２ １４２０、全波整流器ブリッジの接地ポート、第１のダイオードＤ１ １７１０、磁気センサ１１０５の第１の入力ポート、電圧低減回路１１０５、モータ１２０２を通って流れ、最後にＡＣ電源１６１０に戻る。

ＡＣ電源１６１０からの信号が正の半周期にあり、磁界検出回路１１３０が低電圧を出力する場合、又はＡＣ電源１６１０からの信号が負の半周期にあり、磁界検出回路１１３０が高電圧を出力する場合、第１のスイッチＫ１ １４１０も第２のスイッチＫ２ １４２０もオンになることはできない。したがって、出力制御回路１１２０は、制御可能な双方向ＡＣスイッチ１３００を、所定の方式「オン」と「オフ」との間で交互に動作させる。出力制御回路１１２０は、さらに、ＡＣ電源１６１０の極性の変動及び磁気検出信号に基づいて磁気センサ１１０５イネーブルにして固定子巻線が通電される方式を制御し、固定子によって発生される変化する磁界が、回転子と共に回転子の磁界の位置に従って単一方向に回転するようにさせることができる。これは、モータ１２０２が通電されるたびに回転子Ｍ１が一定方向に回転することを可能にする。

他方、磁気センサ１１０５が所定条件を満たさない場合、第３のスイッチＫ３ １４３０がオフになる。結果として、磁気センサ１１０５は、第３の状態で動作し、この場合、上記の電流と比べて、モータ組立体２２００内を流れる電流は存在せず（又は少量の無視できる量の電流がモータ組立体２２００の中を流れる）、例えば電流の強度は、前記電流の４分の１未満である。

図１６は、本教示の実施形態によるＡＣ電源１６１０及び整流器ブリッジ１１５０からの出力電圧の波形をそれぞれ示す。詳細には、図１６の上部は、ＡＣ電源１６１０の出力電圧の波形を示し、図２４の下部は、整流器ブリッジ１１５０の出力電圧の波形を示す。図示されるように、整流器ブリッジの出力電圧の周波数は、ＡＣ電源１６１０の２倍である。

整流器ブリッジ１１５０の出力電圧の波形が上昇するとき、出力制御回路１１２０は、出力制御回路１１２０が第１の状態又は第２の状態で動作する前に、第３の状態で動作することができる。従って、ＡＣ電源１６１０の出力電圧の波形が正の半周期にある場合、磁気センサ１１０５は第１の状態で動作することができる。ＡＣ電源１６１０の出力電圧の波形が負の半周期にある場合、磁気センサ１１０５は、第２の状態で動作することができる。したがって、第３の状態の動作周波数は、第１の状態又は第２の状態の動作周波数と正比例し、ＡＣ電源１６１０の電圧の周波数とも比例する。実施形態において、第３の状態の動作周波数は、第１の状態又は第２の状態の動作周波数の２倍であり、これはＡＣ電源１６１０の周波数の２倍である。

上述の例は例証のみを目的としたものであることを認識されたい。本教示は、限定を意図したものではない。磁気センサ１１０５は、上述のようなモータ組立体２２００以外の用途に用いることができる。

当業者は、本教示には種々の修正及び／又は拡張を受ける余地があることを認識するであろう。例えば、上述の種々の構成要素の実装は、ハードウェア装置として具体化することができるが、ソフトウェアのみの解決策、例えば既存サーバ上の組込みとして実装することもできる。さらに、本明細書で開示されるホスト及びクライアント・ノードのユニットは、ファームウェア、ファームウェア／ソフトウェアの組合せ、ファームウェア／ハードウェアの組合せ、又はハードウェア／ファームウェア／ソフトウェアの組合せとして実装することができる。別の実施形態に関して、モータと制御可能な双方向ＡＣスイッチが互いに直列に結合して第１の分岐を形成することができる。直列接続された電圧低減回路と磁気センサとが第２の分岐を形成する。第１の分岐は、外部ＡＣ電源の２つの端子間で第２の分岐と並列に結合する。

上記は、最良の形態及び／又はその他の例とみなされるものを説明したものであるが、そこに種々の修正を施すことができること、及び本明細書で開示される主題は種々の形態及び例で実装することができること、並びにこれらの教示を多数の用途に適用することができ、そのうちの幾つかを説明したに過ぎないことが理解される。以下の実用新案登録請求の範囲は、本教示の真の範囲内に入る、いずれかの及び全ての用途、修正及び変形に対する権利を主張するものであることが意図される。

１１００：電子回路
１１０２：第１の入力
１１０４：第２の入力
１１０５：磁気センサ
１１０６：出力ポート
１１１０：制御信号生成回路
１１２０：出力制御回路
１１３０：磁界検出回路
１１４０：状態制御回路
１１５０：整流器
１２０２：モータ
１６１０：外部ＡＣ電源
２２００：モータ組立体

Claims (10)

1. ハウジングと、
   入力ポートが外部交流（ＡＣ）電源に接続される、両方とも前記ハウジングから延びた入力ポート及び出力ポートと、
   電気回路と、
   を備えた磁気センサであって、前記電気回路は、
   外部磁界を検出し、前記外部磁界の少なくとも１つの特性を示す磁気誘導信号を出力するように構成された、磁界検出回路と、
   前記出力ポートに結合された出力制御回路と、
   を備え、前記出力制御回路は、
   所定条件が満たされている場合、前記磁気センサを制御して第１の状態及び第２の状態の少なくとも一方で動作させ、
   前記第１の状態において、負荷電流は、第１の方向で前記出力ポートから前記磁気センサの外部へ流出し、
   前記第２の状態において、負荷電流は、前記第１の方向とは反対の第２の方向で前記磁気センサの外部から前記出力ポートを介して前記磁気センサ内へ流入し、
   前記所定条件が満たされていない場合、前記磁気センサを制御して第３の状態で動作させる
   ように構成され、
   前記磁気センサの動作周波数は、前記外部ＡＣ電源の周波数に正比例する
   ことを特徴とする磁気センサ。
2. 前記磁気センサの前記第３の状態における動作周波数が、前記外部ＡＣ電源の周波数の２倍であることを特徴とする、請求項１に記載の磁気センサ。
3. 前記出力制御回路は、前記所定条件が満たされた場合、前記磁気センサを制御して、前記外部ＡＣ電源の極性及び前記磁気誘導信号に応じて前記第１の状態と前記第２の状態との間で交互に動作させるように構成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。
4. 前記出力制御回路は、前記所定条件が満たされた場合、前記磁気センサを制御して、
   前記磁気誘導信号が、前記外部磁界が第１の磁気極性を有することを示し、かつ前記外部ＡＣ電源が第１の極性を有する場合、負荷電流が前記第１の方向に流れることを可能にすることによって前記第１の状態で動作させ、
   前記磁気誘導信号が、前記外部磁界が前記第１の磁気極性とは逆の第２の磁気極性を有することを示し、かつ前記外部ＡＣ電源が前記第１の極性とは逆の第２の極性を有する場合、負荷電流が前記第２の方向に流れることを可能にすることによって前記第２の状態で動作させる
   ように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。
5. 前記磁気センサが前記第３の状態にある場合、前記出力ポートを通って流れる負荷電流は無視できる量であるか、又は前記出力ポートを通って流れる電流は存在しないことを特徴とする、請求項１〜請求項４のいずれかに記載の磁気センサ。
6. 前記電気回路が、前記外部ＡＣ電源に対して全波整流を行うように構成された整流器をさらに備え、
   前記磁気センサの前記第３の状態における動作周波数が、前記整流器の出力電圧の周波数と同じであることを特徴とする、請求項１〜請求項５のいずれかに記載の磁気センサ。
7. 前記電気回路が、
   特定の電圧を検出し、前記特定の電圧が所定の電圧閾値に等しいか又はそれを上回ったときにトリガ信号を出力するように構成された電圧検出回路と、
   前記トリガ信号を受け取ると、前記特定の電圧が前記所定の電圧閾値に等しいか又はそれを上回っている時間の長さを計時するように構成された、遅延回路と、
   前記遅延回路に結合された論理回路と、
   をさらに備え、前記論理回路は、
   前記時間の長さが所定の時間の長さを超えた場合に、前記所定条件が満たされたとの信号を送り、
   前記時間の長さが前記所定の時間の長さを超えなかった場合に、前記所定条件が満たされなかったとの信号を送る
   ように構成されることを特徴とする、請求項１〜請求項６のいずれかに記載の磁気センサ。
8. 交流（ＡＣ）電源に基づいて動作するように構成されたモータと、
   前記モータによって発生した磁界を検出し、検出された磁界に基づいて決定された動作状態で動作するように構成された磁気センサと、
   前記モータと直列に結合し、前記磁気センサの動作状態に基づいて前記モータを制御するように構成された双方向ＡＣスイッチと、
   を備えたモータ組立体であって、
   前記磁気センサは、
   前記ＡＣ電源に結合された入力ポートと、前記双方向ＡＣスイッチの制御端子に結合された出力ポートと、
   電気回路と、
   を備え、前記電気回路は、
   前記検出された磁界の少なくとも１つの特性を示す磁気誘導信号に応答し、前記磁気センサを制御して、所定条件が満たされている場合、第１の状態及び第２の状態の少なくとも一方で動作させ、前記所定条件が満たされていない場合、第３の状態で動作させる
   ように構成された出力制御回路を備え、
   前記第１の状態において、負荷電流は、第１の方向で前記出力ポートから前記磁気センサの外部へ流出し、
   前記第２の状態において、負荷電流は、前記第１の方向とは反対の第２の方向で前記磁気センサの外部から前記出力ポートを介して前記磁気センサ内へ流入し、
   前記磁気センサの動作周波数は、前記外部ＡＣ電源の周波数に正比例する、
   ことを特徴とする、モータ組立体。
9. 固定子及び永久磁石回転子をさらに備え、前記双方向ＡＣスイッチは、前記第１の状態及び前記第２の状態にそれぞれ応答して前記固定子の伝導状態を制御するように構成され、その結果、前記固定子は、前記固定子に対する前記永久磁石回転子の磁気位置と一致するように動作して、所定方向で回転するように前記永久磁石回転子を駆動することを特徴とする、請求項８に記載のモータ組立体。
10. 半導体基板と、
    入力ポートが外部交流電源に結合される、入力ポート及び出力ポートと、
    前記半導体基板上の電気回路と、
    を備えた集積回路であって、前記電気回路は、
    前記出力ポートに結合された出力制御回路であって、検出された信号に応答して前記集積回路を制御して、所定条件が満たされている場合、負荷電流が前記出力ポートを通って流れる状態で動作させ、前記所定状態が満たされていない場合、別の状態で動作させるように構成された出力制御回路を備え、
    前記集積回路の動作周波数は、前記外部ＡＣ電源の周波数に正比例する、
    ことを特徴とする、集積回路。

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