专利名称：无刷电动机装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及利用直流电流动作的无刷电动机装置，特别涉及提高检测转子 旋转位置的分辨率的技术。
背景技术：
以往，使用无刷电动机装置作为例如车用的EGR (Exhaust Gas Recirculation,废气再循环)阀、VG (Variable Geometvic,变几何)涡轮 的致动器等的废气控制用致动器的驱动源。该无刷电动机装置例如包括槽数 为"9"的定子；极数为"8"的转子；极数与转子的极数相同为"8"的磁极 位置检测用磁体；以及通过检测该磁极位置检测用磁体的磁性来检测转子旋转 位置的三个霍尔IC (装有霍尔元件的IC)。在本说明书中，将这样的转子的 极数与磁极位置检测用磁体的极数相同、且包括三个霍尔IC的无刷电动机装 置称为"单精度的无刷电动机装置"。
近年来，为了提高检测转子旋转位置的分辨率，正在开发一种使磁极位置 检测用磁体的极数为以往的2倍、即"16"的无刷电动机装置(例如参照专利 文献l)。在本说明书中，将这样的磁极位置检测用磁体的极数是转子的极数 的2倍、且包括三个霍尔IC的无刷电动机装置称为"2倍精度的无刷电动机装 置"。根据该2倍精度的无刷电动机装置，可以使检测转子旋转位置的分辨率 提高至单精度的无刷电动机装置的2倍。
专利文献l:日本专利特开2002—252958号公报
然而，在上述专利文献1所披露的2倍精度的无刷电动机装置中，虽然能 以一定的分辨率检测转子旋转位置，但期望开发一种例如在废气控制用致动器 等中、能以更精细的分辨率检测转子旋转位置的无刷电动机装置。
本发明是为了回应上述要求而完成的，其目的在于提供一种可以提高检测 转子旋转位置的分辨率的无刷电动机装置。
发明内容
为了解决上述问题，本发明所涉及的无刷电动机装置包括固定配置的定 子；通过定子以多个励磁模式被依次励磁而旋转的、具有规定极数的转子；固 定在与转子的转轴垂直的面上、具有该转子2倍极数的磁极位置检测用磁体； 与磁极位置检测用磁体相对配置、检测转子的磁极位置的n个主霍尔元件；与 磁极位置检测用磁体相对且相对于主霍尔元件在周向具有规定偏移而配置、检 测转子的磁极位置的n个副霍尔元件；根据主霍尔元件的输出模式的变化、将 "2"进行计数的主计数部；在规定定时在主霍尔元件的输出模式与副霍尔元 件的输出模式相同时、将"1"进行计数的副计数部；以及根据由主计数部及 副计数部计数的值、控制转子的旋转的控制部。
根据本发明所涉及的无刷电动机装置，由于是这样构成，即，在n相无刷 电动机装置中，使磁极位置检测用磁体的极数为转子极数的2倍，并且，除了 n个主霍尔元件之外，还包括n个副霍尔元件以检测磁极位置，因此可以使检 测转子旋转位置的分辨率为以往的2倍精度的无刷电动机装置的2倍。其结果 是，由于可以实现4倍精度的无刷电动机装置，因此与以往的无刷电动机装置 相比，可以进一步提高检测转子旋转位置的分辨率。
图1是表示沿轴向剖切应用本发明的实施方式1所涉及的无刷电动机装置 的EGR阀的构造的剖视图。
图2是表示本发明的实施方式1所涉及的无刷电动机装置的阀升程量一霍 尔IC计数特性的图。
图3是本发明的实施方式1所涉及的无刷电动机装置的从电动机轴端面观 察的俯视图。
图4是表示使用以往的12极的转子12的单精度及2倍精度的无刷电动机 装置的霍尔IC的配置例的图。
图5是表示本发明的实施方式1所涉及的4倍精度的 刷电动机装置的霍 尔IC的配置例的图。图6是表示本发明的实施方式1所涉及的无刷电动机装置所使用的电动机 驱动电路的结构的方框图。
图7是表示用于使以往的无刷电动机装置动作的通电方向、电角度、机械 角及霍尔IC输出的关系的图。
图8是表示用于使本发明的实施方式1所涉及的无刷电动机装置动作的通
电方向、电角度、机械角及霍尔ic输出的关系的图。
图9是表示本发明的实施方式1所涉及的无刷电动机装置中转子向开方向 旋转时的通电顺序和各通电中的转子的转矩点的图(其一)。
图10是表示本发明的实施方式1所涉及的无刷电动机装置中转子向开方 向旋转时的通电顺序和各通电中的转子的转矩点的图(其二)。
图11是表示本发明的实施方式1所涉及的无刷电动机装置中转子向闭方 向旋转时的通电顺序和各通电中的转子的转矩点的图(其一)。
图12是表示本发明的实施方式1所涉及的无刷电动机装置中转子向闭方 向旋转时的通电顺序和各通电中的转子的转矩点的图(其二)。
图13是表示本发明的实施方式1所涉及的无刷电动机装置的霍尔IC的输 出依次切换的状态的图。
图14是以位置控制处理为中心表示本发明的实施方式1所涉及的无刷电 动机装置的动作的流程图。
图15是将图14的流程图所示的位置控制处理以方框图描述的图。
图16是表示本发明的实施方式1所涉及的无刷电动机装置中、使转子向 阀的开阀方向旋转时的动作的时序图。
图17是表示本发明的实施方式1所涉及的无刷电动机装置中、使转子向 阀的闭阀方向旋转时的动作的时序图。
图18是从上表面观察本发明的实施方式2所涉及的无刷电动机装置的图。
图19是表示用于使本发明的实施方式2所涉及的无刷电动机装置动作的 通电方向、电角度、机械角及霍尔IC输出的关系的图。
具体实施例方式
下面，为了更详细说明本发明，参照
用于实施本发明的最佳方式。实施方式1.
图1是表示沿轴向剖切应用本发明的实施方式1所涉及的无刷电动机装置
的EGR阀的构造的剖视图。该EGR阀大致分为由无刷电动机装置1与阀机构2 构成。
无刷电动机装置1的拧紧在电动机轴11上的圆筒状的转子12，插入固定 在壳体13上的定子14的中空部，被轴承15支承，可自由旋转。另外，在转 子12上固定有磁极位置检测用磁体16，使其成为与该轴垂直的面。
另外，在印制电路板17上装载霍尔IC18。霍尔IC18由装有霍尔元件的 IC构成。印制电路板17安装在壳体13上，使霍尔IC18处于与磁极位置检测 用磁体16相对的位置。拧紧在转子12上的电动机轴11由于转子12的旋转可 沿其轴向(图l中的上下方向)移动，在电动机轴11及转子12上形成螺纹， 使得转子12每转1圈的电动机轴11的移动量为8ram。
在阀机构2中设置固定有阀21的阀轴22，其轴配置为与电动机轴11的 轴处于同一位置。该阀轴22为了实现故障安全功能，被复位弹簧23向阀21 关闭的方向(以下称作"闭阀方向")施力。阀轴22由于其一端与电动机轴 11抵接，可在其轴向(图示箭头方向)移动。该阀轴22的行程是10mm， 在阀21关闭时为0mm，在打开最大时为10mm。
图2表示阀升程量一霍尔IC计数特性。表示阀21的移动量的阀升程量与 表示霍尔IC18的输出模式变化的数量的霍尔IC计数成比例，电动机轴11与 阀轴22刚抵接之后，即阀升程量为Omm的状态的霍尔IC计数为0的情况下， 在霍尔IC的计数为240时，成为最大的阀升程量即10ram。因此，阀升程量在 霍尔IC计数的1个计数下为0. 0416mm。
图3是无刷电动机装置1的从电动机轴端面观察的俯视图。该无刷电动机 装置1的定子14的槽数是"9"，转子12的极数是"12"，磁极位置检测用 磁体16的极数是"24"。磁极位置检测用磁体16的结构为， 一对N极及S 极与转子12的一个极对应。图3中，涂斜线的一对N极及S极与转子12 的N极对应，未涂斜线的一对N极及S极与转子12的S极对应。
与磁极位置检测用磁体16相对配置的霍尔IC18如图3所示，由U霍尔 IC、 V霍尔IC、 W霍尔IC、 Up霍尔IC、 Vp霍尔IC和Wp霍尔IC的六个霍尔IC构成。
图4是表示使用为了与本实施方式1所涉及的无刷电动机装置比较的以往
的12极的转子12的单精度及2倍精度的无刷电动机装置的霍尔IC的配置例 的图。单精度的无刷电动机装置的情况下，使用12极的磁极位置检测用磁体 及三个霍尔IC。此时，在一对N极及S极(电角度360。)内以等角度间隔(电 角度120° )配置分别与U相、V相及W相对应的U霍尔IC、 V霍尔IC和W霍 尔IC，在一对N极及S极的1个周期(机械角60。、电角度36(T )内存在三 个状态。
同样，2倍精度的无刷电动机装置的情况下，使用24极的磁极位置检测用 磁体及三个霍尔IC。此时，在一对N极及S极(电角度360。)内以等角度间 隔(电角度12(T )配置分别与U相、V相及W相对应的U霍尔IC、 V霍尔IC 和W霍尔IC，在一对N极及S极的1个周期(机械角30° 、电角度360° )内 存在三个状态。单精度及2倍精度无论哪种情况下，霍尔IC都起到直流电动 机的电刷的作用。
图5是表示本发明的实施方式1所涉及的4倍精度的无刷电动机装置的霍 尔IC18的配置例的图。此时，使用6个霍尔IC。图4所示的2倍精度的无 刷电动机装置配置有U霍尔IC、V霍尔IC和W霍尔IC(以下将其总称为"主 霍尔IC18a")，与之相对应，在错开规定偏移的位置，分别配置Up霍尔 IC、 Vp霍尔IC和Wp霍尔IC (以下将其总称为"副霍尔IC18b")。偏移 的量是构成磁极位置检测用磁体16的一对N极及S极的角度(机械角30 ° 、电角度360° )的1/12，为机械角2. 5° (电角度15。)。另外，主 霍尔IC18a与本发明的主霍尔元件对应，副霍尔IC18b与本发明的副霍尔 元件对应。
图6是表示无刷电动机装置1所使用的电动机驱动电路的结构的方框图。 该电动机驱动电路与本发明的控制部对应，例如装载在另外的控制装置(未图 示)上。电动机驱动电路由霍尔IC接口 31、微型计算机(以下简称为"微机") 32、高侧FET驱动电路33i 333、低侧FET驱动电路3A 3^、高侧FET35j 353、低侧FET36i 363、第一过电流检测电路37、第二过电流检测电路38及 锁存电路39构成。霍尔IC接口 31输入有从构成主霍尔IC18a的U霍尔IC通过霍尔IC端 子(U)传送来的信号、从V霍尔IC通过霍尔IC端子(V)传送来的信号及从 W霍尔IC通过霍尔IC端子(W)传送来的信号、从构成副霍尔IC18b的Up霍 尔IC通过霍尔IC端子(Up)传送来的信号、从Vp霍尔IC通过霍尔IC端子
(Vp)传送来的信号及从Wp霍尔IC通过霍尔IC端子(Wp)传送来的信号， 进行规定的放大等之后，传送至微机32。
微机32与本发明的主计数部、副计数部及控制部对应，基于从霍尔IC接 口 31传送来的信号，生成电动机控制信号，从PWM输出端口传送至高侧FET 驱动电路33i 333及低侧FET驱动电路34i 343。另外，在传送有来自锁存电 路39的驱动停止信号时，微机32停止生成电动机控制信号。
高侧FET驱动电路33i 33s在从锁存电路39未传送来驱动停止信号时， 基于从微机32传送来的电动机控制信号生成驱动信号，分别传送至高侧 FET35i 353的栅极。高侧FET35i 353根据从高侧FET驱动电路33! 333在规 定的定时传送来的驱动信号而接通，将从电源经由第一过电流检测电路37的 电阻Rl传送来的电流，分别经由电动机端子(U)、电动机端子(V)或者电 动机端子(W)传送至定子14的绕组。
低侧FET驱动电路3^ 34s在从锁存电路39未传送来驱动停止信号时， 基于从微机32传送来的电动机控制信号生成驱动信号，分别传送至低侧 FET36！ 363的栅极。低侧FET36i 363根据从低侧FET驱动电路3^ 343在规 定的定时传送来的驱动信号而接通，将从定子14的绕组分别经由电动机端子 (U)、电动机端子(V)或者电动机端子(W)传送来的电流，经由第二过电 流检测电路38的电阻R2流向接地。
第一过电流检测电路37由电阻R1、和检测该电阻R1的两端的电压的运算 放大器AMP1构成，在检测到从电源经由高侧FET35i 353流过定子14的绕组 的电流位于规定值以上时，生成表达是过电流这一含义的过电流信号，传送至 锁存电路39。第二过电流检测电路38由电阻R2、和检测该电阻R2的两端的 电压的运算放大器AMP2构成，在检测到从定子14的绕组经由低侧FET36i 36g 流向接地的电流位于规定值以上时，将表达是过电流这一含义的过电流信号传 送至锁存电路39。锁存电路39将从第一过电流检测电路37及第二过电流检测电路38传送 来的过电流信号进行锁存，作为驱动停止信号传送至高侧FET驱动电路33i 333及低侧FET驱动电路34i 343，并传送至微机32。据此，停止生成高侧FET 驱动电路33i 333及低侧FET驱动电路3^ 3^的驱动信号，并停止微机32 生成电动机控制信号。
在上述结构的电动机驱动电路中，在通电方向为V—U时，高侧FET352及 低侧FET36i被接通。据此，电流以电源一第一过电流检测电路37—高侧FET352 —电动机端子(V)—定子14的绕组一电动机端子(U)—低侧FET36i —第二 过电流检测电路38—接地这样的路径流动，定子14的绕组被励磁。在通电方 向为W—U时，高侧FET35s及低侧FET36i被接通。据此，电流以电源一第 一过电流检测电路37 —高侧FET353—电动机端子(W)—定子14的绕组一 电动机端子(U)—低侧FET36i —第二过电流检测电路38 —接地这样的路 径流动，定子14的绕组被励磁。
在通电方向为W—V时，高侧FET353及低侧FET362被接通。据此，电流以 电源一第一过电流检测电路37—高侧FET353—电动机端子(W)—定子14的 绕组一电动机端子(V)—低侧FET362—第二过电流检测电路38—接地这样的 路径流动，定子14的绕组被励磁。在通电方向为U—V时，高侧FET35i及低侧 FET362被接通。据此，电流以电源一第一过电流检测电路37—高侧FET351—电 动机端子(U)—定子14的绕组一电动机端子(V)—低侧FET362—第二过电 流检测电路38—接地这样的路径流动，定子14的绕组被励磁。
在通电方向为U—W时，高侧FET35i及低侧FET363被接通。据此，电流以 电源一第一过电流检测电路37—高侧FET35i—电动机端子(U)—定子14的 绕组一电动机端子(W)—低侧FET363—第二过电流检测电路38—接地这样的 路径流动，定子14的绕组被励磁。在通电方向为V—W时，高侧FET352及低侧 FET363被接通。据此，电流以电源一第一过电流检测电路37—高侧FET352—电 动机端子(V)—定子14的绕组一电动机端子(W)—低侧FET363—第二过电 流检测电路38—接地这样的路径流动，定子14的绕组被励磁。
图7是用于说明为了与本实施方式1所涉及的无刷电动机装置比较的、以 往的单精度的无刷电动机装置及2倍精度的无刷电动机装置在通常运转时的通电方向、电角度、机械角及霍尔IC的输出的关系的图。
图7 (a)是表示具有12极的磁极位置检测用磁体的单精度的无刷电动机 装置在通常运转时的通电方向、电角度、机械角及霍尔IC的输出的关系的图。 使转子12向阀21的开阀方向(开方向)旋转时，对于定子14的U相、V相及 W相的各绕组，以V—U、 W—U、 V、 U—V、 U—W、 V—W的顺序反复通电。另 一方面，使转子12向闭阔方向(闭方向)旋转时，对于定子14的U相、V相 及W相的各绕组，以W—V、 W—U、 V—U、 V—W、 U—W、 U—V的顺序反复通电。 将这些通电模式称为"标准的通电模式"，将利用该标准的通电模式将定子14 励磁的励磁模式称为"标准的励磁模式"。
图7 (b)是表示具有24极的磁极位置检测用磁体的2倍精度的无刷电动 机装置在通常运转时的通电方向、电角度、机械角及霍尔IC的输出的关系的 图。磁极位置检测用磁体为24极时，对于一个通电方向，霍尔IC的输出模式 成为两种。因此，从霍尔IC在开方向的通电方向为V—U、 W—U和W—V(闭方 向的通电方向为V—W、 U—W和U—V)的A区域、与开方向的通电方向为U—V、 U—W和V—W (闭方向的通电方向为W—V、 W—U和V—U)的B区域中出现相同 的输出模式。
图8是表示具有24极的磁极位置检测用磁体16的本发明的实施方式1所 涉及的4倍精度的无刷电动机装置在通常运转时的通电方向、电角度、机械角 及霍尔IC的输出的关系的图。磁极位置检测用磁体为24极时，对于一个通电 方向，霍尔IC18的输出模式成为四种。因此，从霍尔IC在开方向的通电方向 为V—U、 W—U和W—V (闭方向的通电方向为V—W、 U—W和U—V)的A区域、 与开方向的通电方向为U—V、 U—W和V—W (闭方向的通电方向为W—V、 W—U 和V—U)的B区域中出现相同的输出模式。
图9及图10是表示使转子12根据标准的通电模式向开阀方向旋转时的通 电顺序、和各通电中的转子12的转矩点的图。gp,为了使转子12的角度向开 阀方向前进，必须将通电模式以图中的带括号的数字所示的电动机通电序号 (1) — (24)的顺序进行切换。
图11及图12是表示使转子12根据标准的通电模式向闭阔方向旋转时的 通电顺序、和各通电中的转子12的转矩点的图。即，为了使转子12的角度向闭阀方向前进，必须将通电模式以图中的带括号的数字所示的电动机通电序号 (24) — (1)的顺序进行切换。
图13是表示磁极位置检测用磁体16与转子12成为一体而旋转从而从霍 尔IC18 (主霍尔IC18a及副霍尔IC18b)输出的信号的逻辑值被依次切换的状 态的图。各个霍尔IC18在与磁极位置检测用磁体16的一个磁极(N极或者S 极)对应期间，换言之，机械角的角度每前进15。时，交替输出高电平(H电 平)的信号和低电平(L电平)的信号。
另外，构成主霍尔IC18a的U霍尔IC、 V霍尔IC和W霍尔IC输出相位相 互错开机械角5。的信号。同样，构成副霍尔IC18b的Up霍尔IC、 Vp霍尔IC 和Wp霍尔IC输出相位相互错开机械角5°的信号。并且，构成副霍尔IC18b 的Up霍尔IC、Vp霍尔IC和Wp霍尔IC输出的信号的相位、与构成主霍尔IC18a 的U霍尔IC、V霍尔IC和W霍尔IC输出的信号的相位，偏离计数期间(机械 角2.5° )。因此，在每一个计数期间，主霍尔IC18a输出的信号的相位、副 霍尔IC18b输出的信号的相位相同。
接下来，说明上述结构的本发明的实施方式1所涉及的无刷电动机装置的 动作。
图14是以位置控制处理为中心表示该无刷电动机装置的动作的流程图。 该位置控制处理由图6所示的电动机驱动电路的微机32执行。若以功能块表 示该位置控制处理，则可以分为主计数部41与副计数部42。
首先说明主计数部41的动作。该主计数部41根据检测到从构成主霍尔 IC18a的U霍尔IC、 V霍尔IC或者W霍尔IC的任意一个输出的信号的上升沿 或者下降沿而起动。若起动主计数部41，则首先进行主霍尔IC的读入(步骤 ST11)。具体而言，微机32通过霍尔IC接口 31，读入从构成主霍尔IC18a 的U霍尔IC、 V霍尔IC和W霍尔IC输出的信号。
接下来，检测主霍尔IC的相位(步骤ST12)。即，微机32根据在步骤 ST11中读入的信号检测主霍尔IC的输出模式。例如，在图13所示的计数期间 Tl中，可以得到"UVW=HLH"这样的输出模式。
接下来，计算实际位置(步骤ST13)。即，计算转子12的实际的位置。 该实际位置的计算的细节省略，能以与以往的2倍精度的无刷电动机装置的实际位置的计算同样的方法进行。现在，设在该步骤ST13中计算的实际位置为 "A"。之后，顺序向副计数部42的步骤ST23分岔。
接下来，说明副计数部42的动作。该副计数部42根据从未图示的计时器 例如以每4ms传送来的中断信号而起动。若副计数部42起动，则首先进行副 霍尔IC的读入(步骤ST21)。具体而言，微机32通过霍尔IC接口 31， 读入从构成副霍尔IC18b的Up霍尔IC、 Vp霍尔IC和Wp霍尔IC输出的信 号。
接下来，检测副霍尔IC的相位(步骤ST22) 。 g卩，微机32根据在步骤 ST21中读入的信号检测副霍尔IC的输出模式。例如，在图13所示的计数期间 T2中，可以得到"UVW二HLH"这样的输出模式。
接下来，检查主霍尔IC的相位与副霍尔IC的相位是否相同(步骤ST23)。 即，微机32检查主计数部41在步骤ST12中检测的主霍尔IC18a的输出模式、 与在步骤ST22中检测的输出模式是否相同。在该步骤ST23中，若判断为主霍 尔IC的相位与副霍尔IC的相位不相同，则使主计数部41在步骤ST13中计算 的实际位置变为2倍(步骤ST24)。即，微机32将"2"进行计数，设实际位 置为"2A"。之后，顺序前进至步骤ST26。
在上述步骤ST23中，若判断为主霍尔IC的相位与副霍尔IC的相位相同， 则在主计数部41在步骤ST13中计算的实际位置为2倍后加"l"(步骤ST25)。 即，微机将"1"进行计数，设实际位置为"2A+1"。之后，顺序前进至步 骤ST26。
在步骤ST26中，细节省略，与以往的2倍精度的无刷电动机装置一样， 进行用于使转子12旋转的反馈控制， 一直进行到由未图示的目标值指令所包 含的指令值所指示的目标位置为止。另外，作为此时的指令值，可以使用具有 单精度的无刷电动机装置的指令值的4倍值的指令值。通过以上步骤，相位 控制处理结束。
另外，图15是为了参考起见、以方框图描述图14的流程图所示的处理的图。
图16是表示使转子12向阀21的开阀方向旋转时的通电方向与从霍尔 IC18输出的信号的关系的时序图。微机32基于从主霍尔IC18a及副霍尔IC18b传送来的信号，将高侧FET35i (高侧FETU)、高侧FET352 (高侧FETV)、高 侧FET353 (高侧FETW)、低侧FET36i (低侧FETU)、低侧FET362 (低侧FETV) 及低侧FET363 (低侧FETW)在图示的定时以电动机通电序号的升序依次将其 接通/断开，从而使转子12向开阀方向旋转。
图17是表示使转子12向阀21的闭阀方向旋转时的通电方向与从霍尔 IC18输出的信号的关系的时序图。微机32基于从主霍尔IC18a及副霍尔IC18b 传送来的信号，将高侧FET35i (高侧FETU)、高侧FET352 (高侧FETV)、高 侧FET353 (高侧FETW)、低侧FET36i (低侧FETU)、低侧FET362 (低侧FETV) 及低侧FET363 (低侧FETW)在图示的定时以电动机通电序号的降序依次将其 接通/断开，从而使转子12向闭阀方向旋转。
如以上说明，根据本发明的实施方式l所涉及的无刷电动机装置，由于在 三相无刷电动机装置中，使磁极位置检测用磁体16的极数为转子12的极数的 2倍即24，并且除三个主霍尔IC18a之外，包括三个副霍尔IC18b以检测磁极 位置，因此可以使检测转子12旋转位置的分辨率为以往的2倍精度的无刷电 动机装置的2倍。其结果是，由于可以实现4倍精度的无刷电动机装置，因此 与以往的2倍精度的无刷电动机装置相比，可以进一步提高检测转子旋转位置 的分辨率。
实施方式2.
本发明的实施方式2所涉及的无刷电动机装置，是将以往的单精度的无刷 电动机装置所包括的三个霍尔IC作为主霍尔IC，并进一步追加三个副霍尔IC， 通过进行与上述的实施方式1所涉及的无刷电动机装置同样的控制，构成2倍 精度的无刷电动机装置。
图18是从上表面观察无刷电动机装置1的图。该无刷电动机装置1的定 子14的槽数是"9"，转子12的极数是"12"，磁极位置检测用磁体16的极 数是"12"。磁极位置检测用磁体16的各极与转子12的各极对应那样构成。
与磁极位置检测用磁体16相对配置的霍尔IC18由U霍尔IC、 V霍尔IC、 W霍尔IC、 Up霍尔IC、 Vp霍尔IC和Wp霍尔IC的六个霍尔IC构成。此时， 与U霍尔IC、 V霍尔IC和W霍尔IC (以下将其总称为"主霍尔IC18a")相 对应，在错开规定偏移的位置，分别配置Up霍尔IC、 Vp霍尔IC和Wp霍尔IC(以下将其总称为"副霍尔IC18b")。偏移的量是构成磁极位置检测用磁
体16的一对N极及S极的角度(机械角60° 、电角度360° )的1 / 12， 成为机械角5° (电角度30° )。另外，主霍尔IC18a与本发明的主霍尔 元件对应，副霍尔IC18b与本发明的副霍尔元件对应。
图19 (a)是表示通常运转时的通电方向、电角度、机械角及霍尔IC18 的输出的关系的图。使转子12向阀21的开阀方向旋转时，对于定子14的U 相、V相及W相的各绕组，以V—U、 W—U、 W—V、 U—V、 U—W、 V—W的顺序反 复通电。另一方面，使转子12向闭阀方向旋转时，对于定子14的U相、V 相及W相的各绕组，以U—V、 U—W、 V—W、 V—U、 W—U、 W—V的顺序反复 通电。
另外，图19 (b)表示为了比较起见、磁极位置检测用磁体为12极、霍尔 IC为三个的单精度的无刷电动机装置在通常运转时的通电方向、电角度、机械 角及霍尔IC的输出的关系。此时，只能以实施方式2所涉及的无刷电动机装 置的2倍的机械角10°的分辨率控制转子12的旋转位置。
如上所述构成的本发明的实施方式2所涉及的无刷电动机装置的动作，由 于除了从主霍尔IC18a及副霍尔IC18b得到的信号以实施方式1所涉及的无刷 电动机装置的2倍的间隔(以每30°的机械角)变化外，与实施方式l所涉及 的无刷电动机装置的动作相同，因此省略详细的说明。
如以上说明，根据本发明的实施方式2所涉及的无刷电动机装置，在三相 无刷电动机装置中，磁极位置检测用磁体16的极数与以往的单精度的无刷电 动机装置同样，与转子12的极数相同，但由于除三个主霍尔IC之外，还包括 三个副霍尔IC以检测磁极位置，因此可以使检测转子12旋转位置的分辨率为 以往的单精度的无刷电动机装置的2倍。其结果是，由于可以实现2倍精度的 无刷电动机装置，因此与以往的单精度的无刷电动机装置相比，可以进一步提 高检测转子旋转位置的分辨率。另外，上述的实施方式2所涉及的无刷电动机 装置中，由于磁极位置检测用磁体16的极数和转子12的极数相同，因此也可 以将转子12的磁体兼用作磁极位置检测用磁体。
工业上的实用性
15如上所述，本发明所涉及的无刷电动机装置，由于在n相的无刷电动机装 置中，使磁极位置检测用的磁体的极数为转子的极数的2倍，除n个主霍尔元 件之外，包括n个副霍尔元件而构成，因此使检测转子旋转位置的分辨率提高， 适用于车辆的废气控制用致动器的驱动源等。
权利要求
1.一种n相的无刷电动机装置，其中n为正整数，该无刷电动机装置的特征在于，包括固定配置的定子；通过所述定子以多个励磁模式被依次励磁而旋转的具有规定极数的转子；固定在与所述转子的转轴垂直的面上具有该转子2倍极数的磁极位置检测用磁体；与所述磁极位置检测用磁体相对配置的检测所述转子的磁极位置的n个主霍尔元件；与所述磁极位置检测用磁体相对且相对于所述主霍尔元件在周向具有规定偏移而配置的检测所述转子的磁极位置的n个副霍尔元件；根据所述主霍尔元件的输出模式的变化将“2”进行计数的主计数部；在规定定时所述主霍尔元件的输出模式与所述副霍尔元件的输出模式相同时将“1”进行计数的副计数部；以及根据由所述主计数部及所述副计数部计数的值来控制所述转子的旋转的控制部。
2. 如权利要求l所述的无刷电动机装置，其特征在于， 副霍尔元件相对于主霍尔元件的偏移的量是磁极位置检测用磁体的一对S极和N极形成的机械角的1/4。
3. 如权利要求2所述的无刷电动机装置，其特征在于，n是"3"，转子的极数是"12"，副霍尔元件相对于主霍尔元件的偏移的 量为机械角"2.5° "。
4. 如权利要求l所述的无刷电动机装置，其特征在于， 主计数部在主霍尔元件的输出信号的上升沿及下降沿进行计数， 副计数部以规定时间间隔进行计数。
5. —种n相的无刷电动机装置，其中n为正整数，该无刷电动机装置的特征在于，包括固定配置的定子；通过所述定子以多个励磁模式被依次励磁而旋转的具有规定极数的转子； 形成于所述转子的转轴的周围或者固定在与所述转子的转轴垂直的面上 的具有与所述转子的极数相同极数的磁极位置检测用磁体；与所述磁极位置检测用磁体相对配置的检测所述转子的磁极位置的n个主霍尔元件；与所述磁极位置检测用磁体相对且相对于所述主霍尔元件在周向具有规 定偏移而配置的检测所述转子的磁极位置的n个副霍尔元件；根据所述主霍尔元件的输出模式的变化将2进行计数的主计数部；在规定定时所述主霍尔元件的输出模式与所述副霍尔元件的输出模式相 同时将l进行计数的副计数部；以及根据由所述主计数部及所述副计数部计数的值来控制所述转子的旋转的 控制部。
全文摘要
n相(n为正整数)的无刷电动机装置中，包括定子(14)；具有规定极数的转子(12)；固定在与转子的转轴垂直的面上、具有该转子的2倍的极数的磁极位置检测用磁体(16)；与磁极位置检测用磁体相对配置、检测转子的磁极位置的n个主霍尔元件(18a)；相对于主霍尔元件在周向具有规定的偏移配置、检测转子的磁极位置的n个副霍尔元件(18b)；以及控制部，该控制部根据主霍尔元件的输出模式的变化，将“2”进行计数，在规定定时在主霍尔元件的输出模式与副霍尔元件的输出模式相同时，将“1”进行计数，并根据这些计数的值控制转子的旋转。
文档编号H02K29/08GK101611528SQ20078005129
公开日2009年12月23日 申请日期2007年11月8日 优先权日2007年3月16日
发明者川村敏, 西川绫 申请人:三菱电机株式会社