JPS5854599B2 - 磁気検出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は磁気検出装置に係り、各ホール素子の電圧端子
の相加平均電圧を夫々比較して比較誤差電圧を得この電
圧に応じて各ホール素子の電流端子に直列に接続された
抵抗に流れる電流を制御し、各ホール素子の特性のバラ
ツキ或いは周囲温度の変化等に関係なく各ホール素子の
相加平均電圧を常に等しくし得、各ホール素子と磁性体
との相対位置を常に正確に検出し得る磁気検出装置を提
供することを目的とする。

第１図はホール素子を用いた一般の直流無刷子モータの
１例の回路図を示す。

同図に示すモータは、ステータ（図示せず）に電気角で
９００ずつ離間して装着された４相の電機子巻線Ｗ１〜
Ｗ４を有するホールモータの例で、ホール素子Ｈ，，Ｈ
２によって永久磁石よりなるロータ（図示せず）と電機
子巻線Ｗ１〜Ｗ４との相対位置を検出し、これにより、
トランジスタＸ１〉Ｘ４を上記相対位置に応じて夫々オ
ン、オフせしめ、電機子巻線Ｗ１〜Ｗ４に流れる電流を
順次切換えてロータを一定方向に回転させる。

上記構成のモータに釦いて、例えばホール素子Ｈ２の電
流端子に接続されている可変抵抗ＶＲを適宜調整するこ
とにより、トランジスタＸ１〜Ｘ４ を順次電気角で９
００ずつずらしてオンせしめて電機子巻線Ｗ１−Ｗ′４
に順次流通角９０° （電気角）及び位相差９００ （
電気角）を以て通電させるのが理想的であるが、実際に
はホール素子Ｈ１，Ｈ２の自己発熱や周囲温度の変化等
によって入力抵抗が変化しく例えばインジウムアンチモ
ンのホール素子の入力抵抗の温度係数は−２％ ／’Ｃ
〜−３％／’Ｃの範囲でばらつく）、これによシ、第２
図Ａに示す如く、ホール素子Ｈ１の電圧端子の電圧Ｖ１
（曲線Ｉ）の平均電圧或いは電圧ｖ３（曲線■）の平均
電圧（直流成分、直線Ｖ）と、ホール素子Ｈ２の電圧端
子の電圧ｖ２ （曲線■）の平均電圧或いは電圧■４（
曲線■）の平均電圧（直流成分、直線■）とが異なり、
同図Ｂに示す如く、電機子電流■１〜■４の流通角が一
定でなくなり、トルクむらを生じたり、起動しなくなる
の等の欠点があった。

昔た、これらの悪影響を軽減するためには特性の略等し
いホール素子を用いる必要があるが、ホール素子の製造
上極めて困難である等の欠点があった。

本発明は上記欠点を除去したものであり、第３図以下と
共にその１実施例について説明する。

第３図は本発明になる磁気検出装置を４相のホールモー
タに適用した回路図を示す。

同図中、Ｘ５はトランジスタで、そのベースは抵抗値の
等しい抵抗Ｒ１，Ｒ３を介してホール素子Ｈ１（第１の
ホール素子）の２つの電圧端子の夫々に接続されており
、そのコレクタは抵抗Ｒ５を介して電源端子１に接続さ
れていると共にホール素子Ｈ１の２つの電流端子の一方
に接続されている。

Ｘ６はトランジスタで、そのベースは抵抗値の等しい抵
抗Ｒ２，Ｒ４を介してホール素子Ｈ２（第２のホール素
子）の２つの電圧端子の夫々に接続されており、そのコ
レクタは抵抗Ｒ６を介して電源端子１に接続されている
と共にホール素子Ｈ２の２つの一方に接続されて釦り、
そのエミッタはトランジスタＸ５の工□ツタに接続され
ている。

Ｘ７はトランジスタで、そのコレクタはトランジスタＸ
５の工□ツタとトランジスタＸ６のエミッタとの接続点
に接続されており、そのベースは抵抗Ｒ７及びＲ８を介
して夫々電源端子１．１′に接続されており、そのエミ
ッタは抵抗Ｒ０を介して電源端子１′に接続されている
。

トランジスタＸ１□〜Ｘ１４の夫々のエミッタは抵抗Ｒ
ＩＯを介して電源端子１′に接続されており、ホール素
子Ｈ１，Ｈ２の他方の電流端子は夫々抵抗Ｒ１□ｔ Ｒ
１゜を介して電源端子１′に接続されている。

抵抗Ｒ，，Ｒ６，Ｒ１□、Ｒ１２の抵抗値は全て略等し
い値に設定されている。

トランジスタＸ５〜Ｘ７及び抵抗Ｒ１〜Ｒ４，Ｒ７〜Ｒ
０にて差動増幅器が構成されて釦り、本発明装置の要部
をなす。

その他の構成は第１図に示す回路と同様である。

次に、上記構成回路の動作について説明する。

同図に釦いて、電源端子１よりの電流がホール素子Ｈ１
，Ｈ２及びトランジスタＸ１〜Ｘ４に供給されると、ホ
ール素子Ｈ１，Ｈ２によってロータの位置を検出し、ト
ランジスタＸ１〜Ｘ４及びトランジスタＸ１１〜Ｘ１４
は順次オンとなり、電機子巻線Ｗ１〜Ｗ４に順次電流が
流れることによりロータを所定方向で回転せしめる。

な釦、定速制御回路及び電機子電流の振幅制御回路につ
いての動作説明は省略する。

ここで、差動増幅器を構成するトランジスタＸ５．Ｘ６
のベース電圧について考えてみるに、との差動増幅器の
第１の入力端となるトランジスタＸ５のベースにはトラ
ンジスタＸ１ のベースに印加されているホール電圧Ｖ
とトランジスタＸ３のベースに印加されているホール
電圧■３ との相加平均電圧ｖ１３（第１の相加平均
電圧）が印加されており、との差動増幅器の第２の入力
端となるトランジスタＸ６のベースにはトランジスタＸ
２のベースに印加されているホール電圧Ｖ２ とトラン
ジスタＸ４のベースに印加されているホール電圧ｖ４
との相加平均電圧Ｖ２４（第２の相加平均電圧）が印
加されており、上記電圧ｖ１ とｖ３．ｖ２と■４
との交流成分は夫々互いに位相が逆相であるため、上記
電圧■ 及び電圧Ｖ２４はリップルの３ 殆どない直流電圧である。

なおトランジスタＸ５゜Ｘ６ のコレクタはこの差動増
幅器の第１及び第２の出力端となる。

筐た、各ホール素子Ｈ１，Ｈ２の２つの電流端子は略抵
抗値の等しい抵抗Ｒ５ｔ Ｒ６ｔＲｌｌ ｔ Ｒ１□を
介して夫々電源端子１，１′に接続されているのでホー
ル電圧ｖ１〜■４の直流成分は電源電圧の略−であり、
相加平均電圧Ｖ１３．ｖ２４はホール素子Ｈ１，Ｈ２の
磁気抵抗効果の影響を受けることなく夫々所定値を保持
する。

そこで、ホール素子Ｈ１，Ｈ２の夫々の特性のバラツキ
或いは周囲温度の変化等によって電圧ｖ１３が電圧Ｖ２
４より高くなろうとした場合、トランジスタＸ５．Ｘ６
はこれを検出し、トランジスタＸ５のコレクタ電流が増
大すると同時にトランジスタＸ６のコレクタ電流は減少
する。

これにより、抵抗Ｒ５の電圧降下が犬となり、そして抵
抗Ｒ６の電圧降下は小となるため、電圧■１３が電圧■
２４と常に等しくなるよう制御する。

従って、本発明装置によれば、第４図Ａに示す如く、ホ
ール電圧Ｖ１．Ｖ３の相加平均電圧ｖ１３とホール電圧
ｖ２．■４の相加平均電圧ｖ２４とは常に一致し、これ
により、同図Ｂに示す如く、電機子巻線Ｗ１〜Ｗ４に流
れる電機子電流工、〜Ｉ４の流通角は全て等しくなり、
ロータをトルクむら、回転むらなく円滑に回転せしめ得
る。

な釦、上記実施例においてはホール素子を２個用いた構
成とされているが、３個以上のホール素子を用いて検出
する回路にも同様に適用し得、各ホール素子の２つの電
圧端子を抵抗を介して差動増幅器を構成する各トランジ
スタのベースに接続し該トランジスタの工□ツタを第３
図に示す定電流源のトランジスタＸ７のコレクタに接続
すればよい。

捷た、ホール電圧に応じた出力信号を得この出力信号に
よってホール素子の電流端子に流れる電流を制御する装
置であればホールモータ以外にも同様に適用し得、また
、ホールモータの如き時間と共に変化する磁界ではなく
一定の静止磁界を受けて作動する機器にも同様に適用し
得る。

上述の如く、本発明になる磁気検出装置は、ホール素子
は少なくとも第１および第２のホール素子で構成され、
第１のホール素子は２つのホール電圧端子と２つの電流
端子とを有し、第２のホール素子は２つの電圧端子と２
つの電流端子とを有するものであり、前記第１のホール
素子の２つの夫々のホール電圧端子に生じるホール電圧
が加えられてなる第１の相加平均電圧が印加される第１
の入力端子と、前記第２のホール素子の２つの夫夫のホ
ール電圧端子に生じるホール電圧が加えられてなる第２
の相加平均電圧が印加される第２の入力端子と、前記第
１のホール素子の一方の電流端子に接続された第１の出
力端子と、前記第２のホール素子の一方の電流端子に接
続された第２の出力端子とを有する差動増幅器を有し、
前記第１の相加平均電圧と前記第２の相加平均電圧とが
前記差動増幅器に比較されることにより、その比較誤差
電圧に応じて前記第１のホール素子むよび前記第２のホ
ール素子の夫々の電流端子に流れる電流が制御され前記
第１の相加平均電圧および前記第２の相加平均電圧がほ
ぼ等しくなされるように構成したため、ホール素子の自
己発熱や周囲温度の変化等により入力抵抗の不斉−等各
ホール素子の特性にバラツキがあっても常にホール素子
の電圧端子の平均電圧を等しくし得、このため、複数の
ホール素子の各特性を厳密に合わせる必要がなく、また
、ホールモータ等に適用した場合、電機子電流を正確な
タイミングで流し得、トルクむら、回転むらなくロータ
を円滑に回転せしめ得、起動トルクの低下を防止し得、
特に電機子巻線に発生する逆起電力の波形が乱れないの
で逆起電力を用いて速度制御するモータに最適である等
の特長を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図Ａ、Ｂは夫々従来のホールモータの１
例の回路図及びその動作を説明するための電圧波形図、
電流波形図、第３図及び第４図Ａ。 Ｂは夫々本発明になる磁気検出装置の１実施例の回路図
及びその動作を説明するための電圧波形図、電流波形図
である。 Ｈｌ、Ｈ２・・・ホール素子、Ｘ１〜Ｘ７．Ｘ１□〜Ｘ
１４・・・トランジスタ、Ｒ１〜Ｒ１□・・・抵抗、Ｗ
ｌ−ｗ４・・・電機子巻線。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 複数のホール素子に磁性体より磁界を与えることに
   より該ホール素子からホール電圧をとり出し該ホール電
   圧によって該ホール素子と該磁性体との相対位置を検出
   する磁気検出装置において、前記ホール素子は少なくと
   も第１および第２のホール素子で構成され、該第１のホ
   ール素子は２つのホール電圧端子と２つの電流端子とを
   有し、該第２のホール素子は２つの電圧端子と２つの電
   流端子とを有するものであり、前記第１のホール素子の
   ２つの夫々のホール電圧端子に生じるホール電圧が加え
   られてなる第１の相加平均電圧が印加される第１の入力
   端子と、前記第２のホール素子の２つの夫々のホール電
   圧端子に生じるホール電圧が加えられてなる第２の相加
   平均電圧が印加される第２の入力端子と、前記第１のホ
   ール素子の一方の電流端子に接続された第１の出力端子
   と、前記第２のホール素子の一方の電流端子に接続され
   た第２の出力端子とを有する差動増幅器を有し、前記第
   １の相加平均電圧と前記第２の相加平均電圧とが前記差
   動増幅器で比較されることにより、その比較誤差電圧に
   応じて前記第１のホール素子および前記第２のホール素
   子の夫々の電流端子に流れる電流が制御され前記第１の
   相加平均電圧および前記第２の相加平均電圧がほぼ等し
   くなされることを特徴とする磁気検出装置。