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JP2012018150A - Motor magnetic pole detection system and hall sensor - Google Patents

Motor magnetic pole detection system and hall sensor Download PDF

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JP2012018150A
JP2012018150A JP2010157375A JP2010157375A JP2012018150A JP 2012018150 A JP2012018150 A JP 2012018150A JP 2010157375 A JP2010157375 A JP 2010157375A JP 2010157375 A JP2010157375 A JP 2010157375A JP 2012018150 A JP2012018150 A JP 2012018150A
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hall element
magnetic pole
motor
detection system
signal processing
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JP2010157375A
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Taiji Shimura
泰司 志村
Shigeru Nishida
茂 西田
Jun Kindaichi
純 金田一
Masaki Kondo
昌樹 近藤
Keita Saka
啓太 坂
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Tamagawa Seiki Co Ltd
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Tamagawa Seiki Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a motor magnetic pole detection system that can achieve enhanced reliability at low cost.SOLUTION: A motor magnetic pole detection system 10 comprises Hall effect element ICs 11 and 12 for detecting a magnetic flux of a position finding magnet, and a signal processing CPU 3 for processing signals detected by the Hall effect element IC 11 and the like. The Hall effect element ICs 11 and 12 are disposed in the direction of a motor shaft. The signal processing CPU 3 comprises disconnection detecting means for detecting any disconnection of the Hall effect element IC 11 and the like, and also switching means for switching over to signal processing, in response to a disconnection signal detected by the disconnection detecting means, on signals from another Hall effect element IC than the disconnected Hall effect element IC.

Description

本発明はモータ磁極検出システムおよびホールセンサに係り、特に、低コストで信頼性向上を実現することのできる、モータ磁極検出システムおよびホールセンサに関するものである。   The present invention relates to a motor magnetic pole detection system and a hall sensor, and more particularly to a motor magnetic pole detection system and a hall sensor that can realize improved reliability at low cost.

図３は、従来のモータ磁極検出用ホールセンサの構成を示す断面図である。図示するように従来のモータ磁極検出用ホールセンサにおいては、モータシャフト３７に設けられた位置検出用マグネット３５と対向する基板３２上の位置に、ホール素子ＩＣ３１が１個設けられ、これによってモータ３９の磁極が検出される構造である。   FIG. 3 is a cross-sectional view showing a configuration of a conventional motor magnetic pole detection Hall sensor. As shown in the figure, in the conventional motor magnetic pole detection Hall sensor, one Hall element IC 31 is provided at a position on the substrate 32 facing the position detection magnet 35 provided on the motor shaft 37, thereby the motor 39. This magnetic pole is detected.

また図４は、従来のモータ磁極検出システムの構成を示すブロック図である。図示するように従来のモータ磁極検出システム３１０においては、モータ駆動部３６からの位置検出信号に基づいて、ホール素子ＩＣ３１にてＳＩＮ、ＣＯＳ信号が生成され、これは信号処理ＣＰＵ３３においてエンコーダ信号に処理され、エンコーダ信号に基づいてモータ制御部３４によるモータ駆動部３６の制御がなされる。
なお、後掲特許文献開示技術は磁極検出装置に関するものの一つである。 FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of a conventional motor magnetic pole detection system. As shown in the figure, in the conventional motor magnetic pole detection system 310, the Hall element IC31 generates SIN and COS signals based on the position detection signal from the motor drive unit 36, and this is processed into an encoder signal by the signal processing CPU 33. Then, the motor control unit 34 controls the motor drive unit 36 based on the encoder signal.
Note that the technology disclosed in the patent document described below is one of magnetic pole detection devices.

特開２００６−３４９４４７号公報「位置検出装置」JP 2006-349447 A “Position Detection Device”

さて図３、４に示した従来のホールセンサおよびシステムでは、ホール素子ＩＣ３１を１個のみ設ける構成であるため、ホール素子ＩＣが故障した際には、センサの機能が完全に失われてしまい、信頼性に欠けるという問題があった。信頼性向上のために高いコストをかけることは可能であろうが、できるだけ低コストで、高い信頼性を実現することが、強く求められている。   In the conventional Hall sensor and system shown in FIGS. 3 and 4, since only one Hall element IC 31 is provided, the sensor function is completely lost when the Hall element IC fails. There was a problem of lack of reliability. Although it would be possible to increase the cost for improving the reliability, there is a strong demand for realizing high reliability at as low a cost as possible.

そこで本発明が解決しようとする課題は、低コストで信頼性向上を実現することのできる、モータ磁極検出システムおよびホールセンサを提供することである。   Therefore, the problem to be solved by the present invention is to provide a motor magnetic pole detection system and a hall sensor that can realize improved reliability at low cost.

本願発明者は上記課題について検討した結果、同一のセンサを２個使用して冗長性を備えることによって解決できることに想到し、本発明に至った。すなわち、上記課題を解決するための手段として本願で特許請求される発明、もしくは少なくとも開示される発明は、以下の通りである。   As a result of studying the above problems, the present inventor has come up with the idea that the problem can be solved by using two identical sensors and providing redundancy. That is, the invention claimed in the present application, or at least the disclosed invention, as means for solving the above-described problems is as follows.

（１） 位置検出用マグネットの磁束を検出するためのホール素子ＩＣと、該ホール素子ＩＣで検出された信号を処理するための信号処理ＣＰＵとを備えてなるモータ磁極検出システムであって、該ホール素子ＩＣは該モータの軸方向上に複数設けられている、モータ磁極検出システム。
（２） 前記信号処理ＣＰＵには、前記ホール素子ＩＣの断線を検出するための断線検出手段が設けられていることを特徴とする、（１）に記載のモータ磁極検出システム。
（３） 前記信号処理ＣＰＵには、前記断線検出手段により検出された断線信号に基づき、当該断線したホール素子ＩＣとは別のホール素子ＩＣからの信号処理に切り替えるための切替手段が設けられていることを特徴とする、（２）に記載のモータ磁極検出システム。 (1) A motor magnetic pole detection system comprising a Hall element IC for detecting a magnetic flux of a position detection magnet and a signal processing CPU for processing a signal detected by the Hall element IC, A motor magnetic pole detection system in which a plurality of Hall element ICs are provided in the axial direction of the motor.
(2) The motor magnetic pole detection system according to (1), wherein the signal processing CPU is provided with disconnection detection means for detecting disconnection of the Hall element IC.
(3) The signal processing CPU is provided with switching means for switching to signal processing from a Hall element IC different from the disconnected Hall element IC based on the disconnection signal detected by the disconnection detection means. The motor magnetic pole detection system according to (2), characterized in that:

（４） 前記複数のホール素子ＩＣのうち一つは前記位置検出用マグネットと対向して設けられ、他の一つは基板を介してこれと同軸上に設けられていることを特徴とする、（１）ないし（３）のいずれかに記載のモータ磁極検出システム。
（５） 位置検出用マグネットの磁束を検出するためのホール素子ＩＣを備えてなるホールセンサであって、該ホール素子ＩＣが該モータの軸方向上に複数設けられている、ホールセンサ。 (4) One of the plurality of Hall element ICs is provided to face the position detection magnet, and the other one is provided coaxially with the position detection magnet via a substrate. The motor magnetic pole detection system according to any one of (1) to (3).
(5) A hall sensor comprising a hall element IC for detecting the magnetic flux of the position detection magnet, wherein a plurality of hall element ICs are provided in the axial direction of the motor.

なお、車両のシフトレバーのシフト位置検出用の装置において、シフトレバーに設置した多極マグネット板のシフトレバーと反対側に、多極マグネット板との間に所定の距離を設けて所定の厚みを有する１枚の基板を設置して、ＯＮ・ＯＦＦセンサを基板の表面（多極マグネット板側の面）に配置し、リニアセンサを基板の裏面（多極マグネット板と反対側の面）に配置するという構成が、従来開示されている（前掲特許文献）。   In the device for detecting the shift position of the shift lever of the vehicle, a predetermined distance is provided between the multi-pole magnet plate on the side opposite to the shift lever of the multi-pole magnet plate installed on the shift lever, and a predetermined thickness is provided. A single substrate is installed, the ON / OFF sensor is placed on the surface of the substrate (the surface on the side of the multipolar magnet plate), and the linear sensor is placed on the back side of the substrate (the surface opposite to the multipole magnet plate) The structure of doing is disclosed conventionally (the above-mentioned patent document).

しかし該技術は、ＯＮ・ＯＦＦセンサおよびリニアセンサという２種類のセンサを使用するものであり、しかもその目的は、検出特性が異なる２種類の非接触式のセンサを配置するためのスペースを省スペース化して、各センサから適切な検出信号を得るというものである。したがって、本願発明とは課題も構成も異なるものである。   However, this technology uses two types of sensors, an ON / OFF sensor and a linear sensor, and its purpose is to save space for arranging two types of non-contact sensors with different detection characteristics. And an appropriate detection signal is obtained from each sensor. Therefore, the present invention is different from the present invention in problem and configuration.

本発明のモータ磁極検出システムおよびホールセンサは上述のように構成されるため、冗長性が備わることにより、簡易な構成かつ低コストで、信頼性を充分に向上させることができる。   Since the motor magnetic pole detection system and the hall sensor of the present invention are configured as described above, by providing redundancy, the reliability can be sufficiently improved with a simple configuration and low cost.

本発明のモータ磁極検出用ホールセンサの構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the Hall sensor for motor magnetic pole detection of this invention. 本発明のモータ磁極検出システムの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the motor magnetic pole detection system of this invention. 従来のモータ磁極検出用ホールセンサの構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the conventional Hall sensor for motor magnetic pole detection. 従来のモータ磁極検出システムの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the conventional motor magnetic pole detection system.

以下、図面により本発明を詳細に説明する。
図１は、本発明のモータ磁極検出用ホールセンサの構成を示す断面図である。図示するように本モータ磁極検出用ホールセンサは、位置検出用マグネット５の磁束を検出するためのホール素子ＩＣが図中符号１１、１２のように、モータ９の軸方向上に複数設けられてなることを、主たる構成とする。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration of a hall sensor for detecting a motor magnetic pole according to the present invention. As shown in the figure, this motor magnetic pole detection hall sensor is provided with a plurality of hall element ICs for detecting the magnetic flux of the position detection magnet 5 on the axial direction of the motor 9 as indicated by reference numerals 11 and 12 in the figure. This is the main configuration.

かかる構成により本モータ磁極検出用ホールセンサは、複数のホール素子ＩＣ１１等によって冗長性を備えたものとなり、低コストにて、センサとしての信頼性を大幅に向上させることができる。   With this configuration, the motor magnetic pole detection Hall sensor is provided with redundancy by the plurality of Hall element ICs 11 and the like, and can greatly improve the reliability of the sensor at low cost.

設けるホール素子ＩＣ１１等の個数は、３個以上であってもよいが、図示するように２個を設けることで、充分に実用的な信頼性向上効果を得ることができる。なおホール素子ＩＣの具体的仕様は、特に限定されず、従来提供されているものを適宜用いることができる。   The number of Hall element ICs 11 or the like to be provided may be three or more. However, by providing two as shown in the figure, a sufficiently practical reliability improvement effect can be obtained. In addition, the specific specification of Hall element IC is not specifically limited, What was provided conventionally can be used suitably.

図示するように、ホール素子ＩＣ２個１１、１２は、それぞれ基板２の内外に設けることとすることができる。図では、基板２の内側には、モータシャフト７に設けられた位置検出用マグネット５と対向するようにホール素子ＩＣ１１を設け、基板２の外側には、ホール素子ＩＣ１１の背面側にこれと対になるようにホール素子ＩＣ１２を設けた構成である。   As shown in the figure, the two Hall element ICs 11 and 12 can be provided inside and outside the substrate 2, respectively. In the figure, a Hall element IC 11 is provided on the inner side of the substrate 2 so as to face the position detection magnet 5 provided on the motor shaft 7, and the outer side of the substrate 2 is opposed to the rear side of the Hall element IC 11. The Hall element IC12 is provided so as to be.

かかる構成により、２個のホール素子ＩＣ１１、１２はいずれも、同等の精度で、位置検出用マグネット５を介してのモータ９の磁極を検出することが可能である。   With this configuration, the two Hall element ICs 11 and 12 can detect the magnetic pole of the motor 9 via the position detection magnet 5 with the same accuracy.

図２は、本発明のモータ磁極検出システムの構成を示すブロック図である。図２および１に示すように本モータ磁極検出システム１０は、位置検出用マグネット５の磁束を検出するためのホール素子ＩＣ１１等と、ホール素子ＩＣ１１等で検出された信号を処理するための信号処理ＣＰＵ３とを備えてなり、ホール素子ＩＣ１１等はモータ９の軸方向上に符号１１、１２のように複数設けられていることを、主たる構成とする。なお図に示す例では、ホール素子ＩＣは符号１１、１２で示すように２個設けた構成である。   FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the motor magnetic pole detection system of the present invention. As shown in FIGS. 2 and 1, the motor magnetic pole detection system 10 includes a Hall element IC 11 and the like for detecting the magnetic flux of the position detection magnet 5, and a signal process for processing a signal detected by the Hall element IC 11 and the like. The main configuration is that a plurality of Hall element ICs 11 and the like are provided in the axial direction of the motor 9 as indicated by reference numerals 11 and 12. In the example shown in the figure, two Hall element ICs are provided as indicated by reference numerals 11 and 12.

かかる構成により本システム１０においては、位置検出用マグネット５の磁束はホール素子ＩＣ１１等によって検出され、ホール素子ＩＣ１１等で検出された信号は信号処理ＣＰＵ３によって処理されるが、ホール素子ＩＣ１１等はモータ９の軸方向上に符号１１、１２のように複数設けられるため、このいずれのホール素子ＩＣによる検出信号とも、信号処理ＣＰＵ３によって処理されるものとすることができる。つまり、信号処理ＣＰＵ３における処理に供する検出信号の供給機能たるホール素子ＩＣ、ホールセンサは、冗長性を備えたものである。   With this configuration, in this system 10, the magnetic flux of the position detection magnet 5 is detected by the Hall element IC 11 and the signal detected by the Hall element IC 11 is processed by the signal processing CPU 3, but the Hall element IC 11 and the like are motors. Since a plurality of reference numerals 11 and 12 are provided on the axial direction 9, the detection signal from any of the Hall element ICs can be processed by the signal processing CPU 3. That is, the Hall element IC and the Hall sensor, which are detection signal supply functions for processing in the signal processing CPU 3, have redundancy.

本発明モータ磁極検出システム１０においては、信号処理ＣＰＵ３が、ホール素子ＩＣの１１等の断線を検出するための断線検出手段を備えた構成とすることができる。信号処理ＣＰＵ３には、さらにまた、断線検出手段により検出された断線信号に基づいて、当該断線したホール素子ＩＣとは別のホール素子ＩＣからの信号処理に切り替えるための切替手段を備えた構成とすることができる。これら断線検出手段や切替手段の具体的構造は、従来公知の電気的構造によって構成することができる。   In the motor magnetic pole detection system 10 of the present invention, the signal processing CPU 3 can be configured to include a disconnection detecting means for detecting disconnection of the Hall element IC 11 or the like. The signal processing CPU 3 further includes a switching means for switching to signal processing from a Hall element IC different from the disconnected Hall element IC based on the disconnection signal detected by the disconnection detection means. can do. Specific structures of these disconnection detection means and switching means can be configured by a conventionally known electrical structure.

かかる構成により、たとえば、正常時においてはホール素子ＩＣ１１による検出信号のみが信号処理ＣＰＵ３に伝達される接続としておき、このホール素子ＩＣ１１に断線が生じてホールセンサ機能が損なわれた場合、すなわち位置検出用マグネット５からの信号検出機能が、または信号処理ＣＰＵ３への信号伝達機能が、あるいはその双方が損なわれた場合には、その断線が断線検出手段によって検出され、ついで切替手段によってホール素子ＩＣ１２へと接続が切り替えられて、ホール素子ＩＣ１２による検出信号が信号処理ＣＰＵ３へと伝達、入力されるようにすることができる。   With this configuration, for example, in a normal state, only a detection signal from the Hall element IC11 is connected to the signal processing CPU 3, and when the Hall element IC11 is disconnected and the Hall sensor function is impaired, that is, position detection. When the signal detection function from the magnet 5 or the signal transmission function to the signal processing CPU 3 or both of them are impaired, the disconnection is detected by the disconnection detection means, and then to the Hall element IC 12 by the switching means. And the detection signal from the Hall element IC 12 can be transmitted to and input to the signal processing CPU 3.

つまり、１個の位置検出用マグネット５の磁束を２個のホール素子ＩＣ１１、１２で検出して、信号処理用ＣＰＵ３に信号を入力することが可能なように構成しておき、通常時は片方のホール素子ＩＣ１１の信号のみが信号処理用ＣＰＵ３によって処理されるが、信号処理用ＣＰＵ３の断線検出手段によってホール素子IC１１における断線が検出された場合には、切替手段によって、もう一方のホール素子ＩＣ１２の信号処理に切り替えられるようにする。   In other words, the magnetic flux of one position detection magnet 5 is detected by the two Hall element ICs 11 and 12 so that a signal can be input to the signal processing CPU 3. Only the signal of the Hall element IC11 is processed by the signal processing CPU 3, but when the disconnection of the Hall element IC11 is detected by the disconnection detecting means of the signal processing CPU 3, the other Hall element IC12 is detected by the switching means. It is possible to switch to signal processing.

本発明のモータ磁極検出システムおよびホールセンサによれば、ホール素子ＩＣを最低１個加えるのみで冗長性を備えさせることができ、低コストにて信頼性を大幅に向上させることができる。したがって、モータ製造・利用の各分野において産業上利用性が高い発明である。   According to the motor magnetic pole detection system and the hall sensor of the present invention, redundancy can be provided by adding at least one hall element IC, and the reliability can be greatly improved at low cost. Therefore, the present invention has high industrial applicability in each field of motor manufacture and use.

２…基板
３…信号処理ＣＰＵ
４…モータ制御部
５…位置検出用マグネット
６…モータ駆動部
７…モータシャフト
８…モータリアハウジング
９…モータ
１０…モータ磁極検出システム
１１、１２…ホール素子ＩＣ 2 ... Substrate 3 ... Signal processing CPU
DESCRIPTION OF SYMBOLS 4 ... Motor control part 5 ... Position detection magnet 6 ... Motor drive part 7 ... Motor shaft 8 ... Motor rear housing 9 ... Motor 10 ... Motor magnetic pole detection system 11, 12 ... Hall element IC

３１…ホール素子ＩＣ
３２…基板
３３…信号処理ＣＰＵ
３４…モータ制御部
３５…位置検出用マグネット
３６…モータ駆動部
３７…モータシャフト
３８…モータリアハウジング
３９…モータ
３１０…モータ磁極検出システム 31 ... Hall element IC
32 ... Substrate 33 ... Signal processing CPU
34 ... Motor control unit 35 ... Position detection magnet 36 ... Motor drive unit 37 ... Motor shaft 38 ... Motor rear housing 39 ... Motor 310 ... Motor magnetic pole detection system

Claims (5)

位置検出用マグネットの磁束を検出するためのホール素子ＩＣと、該ホール素子ＩＣで検出された信号を処理するための信号処理ＣＰＵとを備えてなるモータ磁極検出システムであって、該ホール素子ＩＣは該モータの軸方向上に複数設けられている、モータ磁極検出システム。 A motor magnetic pole detection system comprising a Hall element IC for detecting a magnetic flux of a position detection magnet and a signal processing CPU for processing a signal detected by the Hall element IC, the Hall element IC Is a motor magnetic pole detection system provided in a plurality in the axial direction of the motor. 前記信号処理ＣＰＵには、前記ホール素子ＩＣの断線を検出するための断線検出手段が設けられていることを特徴とする、請求項１に記載のモータ磁極検出システム。 The motor magnetic pole detection system according to claim 1, wherein the signal processing CPU is provided with a disconnection detecting means for detecting disconnection of the Hall element IC. 前記信号処理ＣＰＵには、前記断線検出手段により検出された断線信号に基づき、当該断線したホール素子ＩＣとは別のホール素子ＩＣからの信号処理に切り替えるための切替手段が設けられていることを特徴とする、請求項２に記載のモータ磁極検出システム。 The signal processing CPU is provided with switching means for switching to signal processing from a Hall element IC different from the disconnected Hall element IC based on the disconnection signal detected by the disconnection detection means. The motor magnetic pole detection system according to claim 2, wherein 前記複数のホール素子ＩＣのうち一つは前記位置検出用マグネットと対向して設けられ、他の一つは基板を介してこれと同軸上に設けられていることを特徴とする、請求項１ないし３のいずれかに記載のモータ磁極検出システム。 2. One of the plurality of hall element ICs is provided to face the position detecting magnet, and the other one is provided coaxially with the position detecting magnet via a substrate. The motor magnetic pole detection system in any one of thru | or 3. 位置検出用マグネットの磁束を検出するためのホール素子ＩＣを備えてなるホールセンサであって、該ホール素子ＩＣが該モータの軸方向上に複数設けられている、ホールセンサ。 A hall sensor comprising a hall element IC for detecting a magnetic flux of a position detection magnet, wherein a plurality of the hall element ICs are provided in the axial direction of the motor.
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