JP6406114B2 - ブラシレスモータ - Google Patents

Description

本発明はブラシレスモータに関し、特に、ロータの回転位置を検出可能なブラシレスモータに関する。

近年、パチンコ機等の遊技機には、遊技機内において可動する演出用の可動役物を搭載したものがある。このような可動役物の制御は、可動役物を可動させる役物駆動用モータのロータの位置検出に基づいて行われる。

従来、モータにおけるロータの位置検出方法としては、光学式エンコーダや磁気式エンコーダが知られている。

例えば特許文献１には、ステータの間にホール素子を備え、当該ホール素子が検出する磁束の変化に応じて、ロータの位置を検出し、回路基板の電子回路が、トルクが最大となるように駆動用コイルへの通電を制御するブラシレスモータが開示されている。

特開昭６１−１１２５６３号公報（１９８６年５月３０日公開）

ところで、遊技機における役物駆動用のモータとしては、ロータの位置を細かく検出できるものが望まれる。これは、可動役物を、所定の位置で停止させたり、所定の位置で回転方向を切り換えさせたり、あるいは低速で速度ムラなくゆっくり動かしたりするためである。

ロータの位置を細かく検出するためには、分解能の高い磁気式エンコーダや光学式エンコーダを搭載させることも考えられる。しかしながら、これらは高額であり、かつ、部品点数も多くなるため、モータに組み込むと大型になってしまう。

本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、小型かつ安価であって、位置検出の分解能が高いブラシレスモータを提供することを目的とする。

本発明に係るブラシレスモータは、マグネットが備えられたロータの回転位置を、前記ロータに対して空隙をもって設けられたステータの磁極間に配設されたホール素子で検出し、前記磁極に巻線された駆動コイルへの電流を制御するブラシレスモータであって、各駆動コイルに印加されるＮ（Ｎは２以上の整数）相の電流に応じてＮ個互いに異なる電気角で配設された第１ホール素子と、Ｎ個の前記第１ホール素子から出力されるＮ個の第１信号とは電気角の位相が異なる第２信号を生成する第１信号生成部とを備えることを特徴とする。

さらに、本発明に係るブラシレスモータにおいて、前記第１信号生成部は、前記磁極間であって、前記第１ホール素子と電気角が等しく、機械角が異なる位置に、前記第１ホール素子とは感磁方向が異なるように設けられた少なくとも１個の第２ホール素子であってもよい。

または、本発明に係るブラシレスモータにおいて、前記第１信号生成部は、前記Ｎ個の第１信号を用いて、前記第２信号を生成してもよい。

上記の構成によれば、第１ホール素子からＮ個の信号が出力され、第１信号生成部から第２信号が生成されることで、第１信号と第２信号との間で互いに位相の異なる信号を得ることができる。そのため、ロータの位置検出の分解能が高くなり、ロータの位置を細かく検出することが可能となる。

また、第１信号および第２信号を用いて位置検出の分解能を高めているため、高分解能の大型な部品を搭載する必要がないため、ブラシレスモータの小型化を図ることができる。例えば、第１信号生成部として第２ホール素子を用いた場合、第２ホール素子をステータの磁極間に配置することができるため、ブラシレスモータが大型化することもない。

さらに、ロータの位置検出の分解能を高めるために必要とされる第１信号生成部としては、例えば、ホール素子、または、第１信号を用いて第２信号を生成する処理を行う第１信号生成部であり、安価にブラシレスモータを提供することができる。

さらに、本発明に係るブラシレスモータにおいて、Ｎ＝３であり、前記第２ホール素子は、３個設けられており、前記第１ホール素子は、感磁方向が前記ロータの径方向を向くように配置され、前記第２ホール素子は、感磁方向が前記ロータの周方向を向くように配置されていいてもよい。

上記の構成によれば、第１ホール素子と、第２ホール素子との間で９０度位相の異なる信号を出力することができる。そのため、第１ホール素子および第２ホール素子から６個の位相の異なる信号を容易に得ることができる。

さらに、本発明に係るブラシレスモータにおいて前記Ｎ個の第１信号および前記第２信号の少なくとも２つの信号を用いて、前記Ｎ個の第１信号および前記第２信号とは電気角の位相が異なる第３信号を生成する第２信号生成部を備えていてもよい。

上記の構成によれば、第２信号生成部が、第１ホール素子から出力されるＮ個の第１信号と、第２ホール素子から出力される第２信号とを用いて第３信号を生成することにより、さらに位置検出の分解能が高いブラシレスモータを提供することができる。

本発明は、小型かつ安価であって、位置検出の分解能が高いブラシレスモータを提供することができる。

本発明の実施形態１に係るブラシレスモータの構成を示す概略図である。 図１に示すブラシレスモータが備えるホール素子の出力信号と電気角との関係を示す図である。 図１に示すブラシレスモータが備える信号処理部の構成を示す概略図である。 図１に示すブラシレスモータにおいて、ホール素子の出力信号、位置信号および方向信号と電気角との関係を示す図である。 実施形態１の変形例に係るブラシレスモータの構成を示す概略図である。 （ａ）は、実施形態２に係るブラシレスモータの構成を示す概略図であり、（ｂ）は、（ａ）に示すブラシレスモータが備える信号処理部の構成を示す概略図である。 図６の（ａ）に示すブラシレスモータにおいて、ホール素子の出力信号、位置信号および方向信号と電気角との関係を示す図である。 実施形態２の変形例に係るブラシレスモータが備える信号処理部の構成を示す概略図である。 （ａ）は、従来用いられているブラシレスモータの構成を示す概略図であり、（ｂ）は、（ａ）に示すブラシレスモータが備える信号処理部の構成を示す概略図である。 図９に示すブラシレスモータにおいて、ホール素子の出力信号、位置信号および方向信号と電気角との関係を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照し詳細に説明する。

〔実施形態１〕
（ブラシレスモータの構成）
図１は、本実施形態に係るブラシレスモータ１００の構成を示す概略図である。本実施形態に係るブラシレスモータ１００は、アウターロータ型のブラシレスモータであり、ロータマグネット（ロータ）１と、ステータ２と、信号処理部１０（図３参照）と、制御部１５（図３参照）とを備える。

ロータマグネット１は、８つ（４対）の極を有するリング状の永久磁石である。ステータ２は、ステータ磁極に巻線された６つのコイル（駆動コイル）３、および、６つのホール素子４を備える。ロータマグネット１とステータ２とは、ブラシレスモータ１００の回転軸を中心とした同心円上に、周方向に対向するように、空隙をもって配置され、ロータマグネット１がステータ２よりも径方向外側に配置される。

６つのコイル３は、周方向に等間隔で配置され、そのため、隣接するコイル同士がなす角度は、６０度である。６つのコイル３のそれぞれは、制御部１５により流れる電流が制御され、回転軸に対して点対称の位置にあるコイル３には等しい電流が流れるように制御される。

６つのホール素子４は、６つのコイル３の中間位置（磁極間）にそれぞれ配設される。６つのホール素子は、磁気を検知する方向（感磁方向）が径方向に向いて配置されている、第１〜第３径方向ホール素子（第１ホール素子）４ａ〜４ｃと、磁気を検知する方向が周方向に向いて配置されている、第１〜第３周方向ホール素子（第１信号生成部、第２ホール素子）４ｄ〜４ｆとからなる。本実施形態に係るブラシレスモータ１００においては、第１径方向ホール素子４ａ、第２径方向ホール素子４ｂ、第３径方向ホール素子４ｃ、第１周方向ホール素子４ｄ、第２周方向ホール素子４ｅ、第３周方向ホール素子４ｆが時計回りにこの順で並ぶように、機械角６０度間隔で配置されている。

また、第１径方向ホール素子４ａからは出力信号Ｈｕｒ（第１信号）が、第２径方向ホール素子４ｂからは出力信号Ｈｖｒ（第１信号）が、第３径方向ホール素子４ｃからは出力信号をＨｗｒ（第１信号）が、第１周方向ホール素子４ｄからは出力信号をＨｕｃ（第２信号）が、第２周方向ホール素子４ｅからは出力信号をＨｖｃ（第２信号）が、第３周方向ホール素子４ｆからは出力信号をＨｗｃ（第２信号）がそれぞれ出力される。

図２は、６つのホール素子４の出力と電気角との関係を示す図である。図２から分かるように、第１径方向ホール素子４ａの出力信号Ｈｕｒと、第２径方向ホール素子４ｂの出力信号Ｈｖｒと、第３径方向ホール素子４ｃの出力信号Ｈｗｒとは、位相が１２０度異なる波形を示す。また同様に、第１周方向ホール素子４ｄの出力信号Ｈｕｃと、第２周方向ホール素子４ｅの出力信号Ｈｖｃと、第３周方向ホール素子４ｆの出力信号Ｈｗｃとは、位相が１２０度異なる波形を示す。すなわち、本実施形態に係るブラシレスモータ１００においては、機械角で６０度離れた位置にあるホール素子４は、電気角で１２０度位相の異なる波形を出力する。

また、図２に示すように、回転軸に対して点対称の位置、すなわち、電気角で等価な位置にある、第１径方向ホール素子４ａおよび第１周方向ホール素子４ｄそれぞれの出力信号ＨｕｒとＨｕｃとは、位相が電気角で９０度異なる波形を示す。同様に、第２径方向ホール素子４ｂおよび第２周方向ホール素子４ｅ、ならびに、第３径方向ホール素子４ｃおよび第３周方向ホール素子４ｆの出力信号も互いに位相が電気角で９０度異なる波形を示す。

図３は、６つのホール素子４から出力された出力信号を処理する信号処理部１０の構成を示す概略図である。図３に示すように、６つのホール素子４から出力された出力信号は、それぞれ演算増幅器１１を介して論理回路１２へと入力される。論理回路１２は、方向弁別回路１３を備える。論理回路１２は、演算増幅器１１から入力されたホール素子４の出力信号Ｈｕｒ、Ｈｖｒ、Ｈｗｒ、Ｈｕｃ、Ｈｖｃ、Ｈｗｃ（以下、Ｈｕｒ〜Ｈｗｃと略す）を矩形波に変換する。そして、論理回路１２は、矩形波に変換された出力信号Ｈｕｒ〜Ｈｗｃを合成し、ロータマグネット１の回転位置を示す位置信号ＰＰ１を制御部１５に出力する。方向弁別回路１３は、矩形波に変換された出力信号Ｈｕｒ〜Ｈｗｃに基づいて、ロータマグネット１の回転方向を示す方向信号ＤＩＲ１を制御部１５に出力する。

図４は、論理回路１２により矩形波に変換された出力信号Ｈｕｒ〜Ｈｗｃ、ならびに、制御部１５に出力される位置信号ＰＰ１および方向信号ＤＩＲ１の一例を示す模式図であり、電気角と各信号との関係を示している。なお、図４に「反転」と記した位置でロータマグネット１の回転方向が反転している。

図４に示すように位置信号ＰＰ１は、出力信号Ｈｕｒ〜Ｈｗｃにおけるパルスの立ち上がりおよび立ち下がりの電気角と同じ電気角にパルスの立ち上がりまたは立ち下がりを有する信号である。また、方向信号ＤＩＲ１は、出力信号Ｈｕｒ〜Ｈｗｃのパルスの立ち上がりおよび立ち下がりの順列を比較することで定められている。そのためロータマグネット１の回転方向が反転し、その次に出力信号Ｈｕｒ〜Ｈｗｃのパルスの立ち下がりおよび立ち下がりが検知された位置において方向信号ＤＩＲ１が変化している。

制御部１５は、論理回路１２から入力された位置信号ＰＰおよび方向信号ＤＩＲ１に基づいて、ロータマグネット１の回転位置および回転方向を検出し、ブラシレスモータ１００の各部の動作を制御する。

（従来技術との対比）
次に、本実施形態の効果について説明する。

図９の（ａ）は、従来用いられているブラシレスモータ２００の構造を示す概略図であり、図９の（ｂ）はブラシレスモータ２００が備える信号処理部２１０の構成を示す概略図である。ブラシレスモータ２００は、第１〜第３周方向ホール素子４ｄ〜４ｆを備えていない点、および、信号処理部１０とは異なる信号処理部２１０を備えている点以外は、図１に示した実施形態１に係るブラシレスモータ１００と略同一の構造を有する。そのため、以下では、説明の便宜上、上述した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。

信号処理部２１０は、３つの演算増幅器１１と、方向弁別回路１３を有する論理回路１２とを備える。論理回路１２には、第１〜第３径方向ホール素子４ａ〜４ｃから出力された出力信号Ｈｕｒ、Ｈｖｒ、Ｈｗｒ（以下、Ｈｕｒ〜Ｈｗｒと略す）が入力され、入力された出力信号Ｈｕｒ〜Ｈｗｒは、矩形波に変換される。そして論理回路１２は、矩形波に変換された出力信号Ｈｕｒ〜Ｈｗｒに基づいてロータマグネット１の回転位置を示す位置信号ＰＰ２、および、ロータマグネット１の回転方向を示す方向信号ＤＩＲ２を生成し、生成した位置信号ＰＰ２および方向信号ＤＩＲ２を制御部１５に出力する。

図１０は、従来用いられているブラシレスモータ２００における、第１〜第３径方向ホール素子４ａ〜４ｃの出力信号Ｈｕｒ〜Ｈｗｒ、ならびに、位置信号ＰＰ２および方向信号ＤＩＲ２の一例を示す図である。

図１０に示すように、従来用いられているブラシレスモータ２００における位置信号ＰＰ２も、実施形態１に係るブラシレスモータ１００の位置信号ＰＰ１（図４参照）と同様に、ホール素子４の出力信号Ｈｕｒ〜Ｈｗｒパルスの立ち上がりおよび立ち下がりの電気角と同じ電気角にパルスの立ち上がりまたは立ち下がりを有する信号である。また、方向信号ＤＩＲ２も、本実施形態に係るブラシレスモータ１００の方向信号ＤＩＲ１と同様に、出力信号Ｈｕｒ〜Ｈｗｒのパルスの立ち上がりおよび立ち下がりの順列を比較することで定められている。

ここで、図４と図１０とを比較すると、従来用いられているブラシレスモータ２００における位置信号ＰＰ２は、電気角３６０度当たりパルスの立ち上がりおよび立ち下がりが６回有る。これは、ロータマグネット１の１回転（機械角３６０度）当たり、パルスの立ち上がりおよび立ち下がりが２４回有るということである。これに対して、本実施形態に係るブラシレスモータ１００の位置信号ＰＰ１は、電気角３６０度当たりパルスの立ち上がりおよび立ち下がりが１２回有る。これは、ロータマグネット１の１回転（機械角３６０度）当たり、パルスの立ち上がりおよび立ち下がりが４８回有るということである。すなわち、本実施形態に係るブラシレスモータ１００は、従来用いられているブラシレスモータ２００に比べて、ロータマグネット１の回転位置検出の分解能が高く（２倍の分解能）、ロータマグネット１の位置を細かく検出することが可能である。そのため、本実施形態に係るブラシレスモータ１００では、ロータマグネット１を低速で速度ムラなく回転させることができる。

さらに、ブラシレスモータ１００における方向信号ＤＩＲ１と、ブラシレスモータ２００における方向信号ＤＩＲ２を比較すると分かるように、ロータマグネット１の回転方向を切り替えたタイミングは同じであっても、ブラシレスモータ１００では、出力信号Ｈｕｒが立ち下がる前に、出力信号Ｈｖｃが立ち上がり、出力信号Ｈｖｃの立ち上がりによって、ロータマグネット１の回転方向が反転したことを検出することができる。すなわち、本実施形態に係るブラシレスモータ１００は、位置信号の場合と同様に、従来用いられているブラシレスモータ２００よりもロータマグネット１の回転方向検出の分解能が高いと言える。

次に、従来用いられているブラシレスモータ２００において、ロータマグネット１の位置検出の分解能を高めるために、ホール素子４を増設する場合について考える。ブラシレスモータ２００を大型化しないためには、ホール素子４をデッドスペース、すなわち、ステータ２における６つのコイル３の間に配置する必要が有る。そのため、ホール素子４を配置することができる位置は、ブラシレスモータ１００において第１〜第３周方向ホール素子４ｄ〜４ｆが配置されている位置に限られる。しかしながら、上述したように、回転軸に対して点対称の位置は、電気角が等しい位置であるために、ブラシレスモータ１００において第１〜第３周方向ホール素子４ｄ〜４ｆが配置されている位置に径方向ホール素子を追加したところで、ロータマグネット１の位置検出の高分解能化には寄与しない。

これに対して、実施形態１に係るブラシレスモータ１００は、ホール素子４を９０度自転させた状態で電気角が等しい位置に配置し、磁気を検出する角度を周方向と径方向との２方向とすることで、同じ電気角であっても位相の異なる出力信号を取り出すことができる。そのため、本実施形態に係るブラシレスモータ１００は、従来用いられているブラシレスモータ２００に比べて、大型化することなく、ロータマグネット１の位置検出および回転方向検出を高分解能化することができる。

また、高分解能化の精度は、ホール素子４が設けられる機械的な位置のみに依存するため、精度良く高分解能化することができる。さらに、高分解能化に必要な回路も、簡易な論理回路１２のみであり、安価に高分解能化を実現することができる。ここで、例えば、電気的な方法で位相の異なる信号を生成し、高分解能化を行う場合を考えると、ホール素子４の出力信号にノイズが混入した場合に、当該出力信号に基づいて生成した信号にもノイズが混入し、ノイズが重畳してしまう。これに対して、本実施形態に係るブラシレスモータ１００は、ホール素子４のそれぞれから異なる位相の信号が出力されるため、ノイズの影響を受けにくく、精度の良い位置検出を行うことができる。

なお、本実施形態においては、第１〜第３径方向ホール素子４ａ〜４ｃと、第１〜第３周方向ホール素子４ｄ〜４ｆとが、互いに電気角が同じで機械角が異なる位置に配置されているブラシレスモータ１００について述べたが、第１〜第３径方向ホール素子４ａ〜４ｃと、第１〜第３周方向ホール素子４ｄ〜４ｆとは、電気角が同じ位置に設けられていればよい。換言すれば、第１〜第３径方向ホール素子４ａ〜４ｃと、第１〜第３周方向ホール素子４ｄ〜４ｆとが、電気角が同じで機械角が同じ位置に設けられていてもよく、すなわち、コイル３同士の間の１カ所に、周方向ホール素子と径方向ホール素子とが設けられている構成であってもよい。

（変形例）
次に、本実施形態に係るブラシレスモータ１００の変形例について説明する。

図５は、本変形例に係るブラシレスモータ１０１の構成を示す概略図である。本変形例に係るブラシレスモータ１０１は、１６個の極を有するロータマグネット１’と、１２個のコイル３を有するステータ２’とを備える。そして、１２個のコイル３の中間位置には、それぞれホール素子４が配置されている。

図５に、それぞれのホール素子４の感磁方向を矢印で示している。図５に示すように、ブラシレスモータ１０１は、感磁方向が径方向に向いて配置されている３つの径方向ホール素子４ａ〜４ｃと、感磁方向が周方向に向いて配置されている３つの周方向ホール素子４ｄ〜４ｆとに加えて、径方向ホール素子を時計回りに４５度自転して配置した３つのホール素子４ｇ〜４ｉと、径方向ホール素子を半時計回りに４５度自転して配置した３つのホール素子４ｊ〜４ｌとを備える。なお、感磁方向が同じ方向を向くように配置されているホール素子４は、それぞれ電気角が１２０度異なる位置に配置されている。

本変形例に係るブラシレスモータ１０１は、実施形態１に係るブラシレスモータ１００と比べて、感磁方向を変化させたホール素子４をさらに６つ備える。これにより、ブラシレスモータ１０１において、ロータマグネット１’の回転位置を示す位置信号は、電気角３６０度当たりパルスの立ち上がりおよび立ち下がりを２４回有する。これは、ロータマグネット１’の一回転（機械角３６０度）当たり、パルスの立ち上がりおよび立ち下がりが１９２回有るということである。このように、ステータの極数、すなわち、コイル３同士の間のスロットが６つよりも多い場合には、ホール素子４の感磁方向を変化させて当該スロットにホール素子４を配置することにより、ロータマグネット１の位置検出および回転方向検出をさらに高分解能化することができる。

なお、本実施形態においては、３相の電流で駆動するブラシレスモータ１００について述べたが、これに限られるものでは無く、Ｎ相（Ｎは２以上の整数）の電流で駆動してもよい。ブラシレスモータがＮ相の電流で駆動する場合には、径方向ホール素子をＮ個備え、さらに、Ｎ個の径方向ホール素子とは、電気角の位相が異なる出力信号を生成するように、感磁方向を径方向ホール素子とは異ならせて配置した、Ｎ個のホール素子とを備えていればよい。このような構成とすることで、互いに電気角の位相が異なる２Ｎ個の出力信号を生成することができ、ロータマグネット１の回転位置検出および回転方向検出を高分解能化することができる。

〔実施形態２〕
本発明の他の実施形態について、図６および図７に基づいて説明する。なお、説明の便宜上、前記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。

図６の（ａ）は、本実施形態に係るブラシレスモータ１０２の構造を示す概略図であり、図６の（ｂ）はブラシレスモータ１０２が備える信号処理部２０の構成を示す概略図である。

本実施形態に係るブラシレスモータ１０１は、第１〜第３周方向ホール素子４ｄ〜４ｆを備えていない点、および、信号処理部１０とは異なる信号処理部２０を備えている点以外は、図１に示した実施形態１に係るブラシレスモータ１００と略同一の構造を有する。

信号処理部２０は、３つの演算増幅器２１と、第１〜第３比較器（第１信号生成部）２２ａ〜２２ｃと、論理回路１２とを備える。３つの演算増幅器２１のそれぞれには、第１〜第３径方向ホール素子４ａ〜４ｃの出力信号Ｈｕｒ〜Ｈｗｒが入力される。演算増幅器２１から出力された出力信号Ｈｕｒ〜Ｈｗｒは、論理回路１２および第１〜第３比較器２２ａ〜２２ｃへと入力される。

第１比較器２２ａには、＋端子に出力信号Ｈｕｒが、−端子に出力信号Ｈｖｒが入力される。そのため、第１比較器２２ａからは、出力信号Ｈｕｒと出力信号Ｈｖｒの大小が入れ替わる電気角にパルスの立ち上がりおよび立ち下がりを有する、出力信号Ｈｕｒ−Ｈｖｒ（第２信号）が論理回路１２へと入力される。同様に、第２比較器２２ｂは、＋端子に出力信号Ｈｖｒが、−端子に出力信号Ｈｗｒが入力され、出力信号Ｈｖｒと出力信号Ｈｗｒの大小が入れ替わる電気角にパルスの立ち上がりおよび立ち下がりを有する、出力信号Ｈｖｒ−Ｈｗｒ（第２信号）を出力する。また、第３比較器２２ｃは、＋端子に出力信号Ｈｗｒが、−端子に出力信号Ｈｕｒが入力され、出力信号Ｈｗｒと出力信号Ｈｕｒの大小が入れ替わる電気角にパルスの立ち上がりおよび立ち下がりを有する、出力信号Ｈｗｒ−Ｈｕｒ（第２信号）を出力する。

論理回路１２は、第１〜第３径方向ホール素子４ａ〜４ｃの出力信号Ｈｕｒ〜Ｈｗｒ（正弦波）を矩形波に変換し、矩形波に変換された出力信号Ｈｕｒ〜Ｈｗｒ、および出力信号Ｈｖｒ−Ｈｗｒ、Ｈｗｒ−Ｈｕｒに基づいてロータマグネット１の回転位置を示す位置信号ＰＰ３、および、ロータマグネット１の回転方向を示す方向信号ＤＩＲ３を生成し、生成した位置信号ＰＰ３および方向信号ＤＩＲ３を制御部１５に出力する。

図７は、出力信号Ｈｕｒ〜Ｈｗｒ、出力信号Ｈｕｒ−Ｈｖｒ、Ｈｖｒ−Ｈｗｒ、Ｈｗｒ−Ｈｕｒ、位置信号ＰＰ３および方向信号ＤＩＲ３と、電気角との関係を示す図である。

ここで、図７に示すように、第１比較器２２ａの出力信号Ｈｕｒ−Ｈｖｒは、実施形態１の図４に示した、第３周方向ホール素子４ｆの出力信号Ｈｗｃと同位相の波形を示す。同様に、第２比較器２２ｂの出力信号Ｈｖｒ−Ｈｗｒは、第１周方向ホール素子４ｄの出力信号Ｈｕｃと同位相の波形を示し、第３比較器２２ｃの出力信号Ｈｗｒ−Ｈｕｒは、第２周方向ホール素子４ｄの出力信号Ｈｖｃと同位相の波形を示す。

そのため、本実施形態に係るブラシレスモータ１０２の制御部１５が生成する位置信号ＰＰ３および方向信号ＤＩＲ３は、実施形態１に係るブラシレスモータ１００の信号処理部１０が生成する位置信号ＰＰ１および方向信号ＤＩＲ１と同一である。

このように、本実施形態に係るブラシレスモータ１０２は、電気的に信号を生成する処理（以下、逓倍処理と称す）を行う信号処理部２０を備えており、そのため、従来用いられているブラシレスモータ２００に比べて、ホール素子４を増設することなくロータマグネット１の回転位置および回転方向の検出を高分解能化することが可能である。

（変形例）
次に、本実施形態に係るブラシレスモータ１０２の変形例について説明する。

本変形例に係るブラシレスモータ１０３は、実施形態１に係るブラシレスモータ１００と同様に、第１〜第３径方向ホール素子４ａ〜４ｃと、第１〜第３周方向ホール素子４ｄ〜４ｆとを備える。

図８は、本変形例に係る信号処理部３０の構成を示す概略図であり、信号処理部３０は、第１〜第３径方向ホール素子４ａ〜４ｃ、および、第１〜第３周方向ホール素子４ｄ〜４ｆから入力された出力信号Ｈｕｒ〜Ｈｗｃの逓倍処理を行う。図８に示すように、信号処理部３０は、方向弁別回路１３を有する論理回路１２に加えて、６つの演算増幅器３１と、３つの反転増幅器３３と、６つの比較器（第２信号生成部）３２とを備える。３つの反転増幅器３３には出力信号Ｈｕｒ〜Ｈｗｒが入力され、これにより、３つの反転増幅器３３からは、出力信号Ｈｕｒ〜Ｈｗｒの反転信号である−Ｈｕｒ〜−Ｈｗｒが出力される。

６つの比較器３２には、６つの演算増幅器３１からの出力信号Ｈｕｒ〜Ｈｗｃと、３つの反転増幅器３３からの反転信号−Ｈｕｒ〜−Ｈｗｒが、図８に示すように、位相が電気角で９０度異なるもの同士の組み合わせでそれぞれ入力される。これにより、６つの比較器３２からは、出力信号Ｈｕｃ−Ｈｕｒ、Ｈｕｃ＋Ｈｕｒ、Ｈｖｃ−Ｈｖｒ、Ｈｖｃ＋Ｈｖｒ、Ｈｗｃ−Ｈｗｒ、Ｈｗｃ＋Ｈｗｒ（第３信号）が出力される。

論理回路１２には、６つの演算増幅器３１から出力された出力信号Ｈｕｒ〜Ｈｗｃと、６つの比較器３２から出力された出力信号Ｈｕｃ−Ｈｕｒ、Ｈｕｃ＋Ｈｕｒ、Ｈｖｃ−Ｈｖｒ、Ｈｖｃ＋Ｈｖｒ、Ｈｗｃ−Ｈｗｒ、Ｈｗｃ＋Ｈｗｒとの計１２個の出力信号が入力される。論理回路１２に入力されるこれらの出力信号は、それぞれ位相が異なり、そのため、論理回路１２は、電気角３６０度当たりパルスの立ち上がりおよび立ち下がりを２４回有する位置信号ＰＰ４を出力することができる。これは、上述したように、ロータマグネット１の１回転（機械角３６０度）当たり、パルスの立ち上がりおよび立ち下がりが１９２回有るということである。

このように、本変形例に係るブラシレスモータ１０３は、電気的逓倍処理を行う信号処理部３０を備えることにより、ホール素子４を増設することなく、実施形態１に係るブラシレスモータ１００よりも、ロータマグネット１の回転位置検出の分解能を高めることができる。また、論理回路に入力される各出力信号の順列を比較することで定められる方向信号ＤＩＲ４も同様に、高分解能化することができる。

なお、本変形例では、実施形態１に係るブラシレスモータ１００と同様に、ロータマグネット１が８つの極を有し、ステータ２が６つのコイル３を有するブラシレスモータ１０３について述べたが、実施形態１の変形例に係るブラシレスモータ１０１と同様に、ロータマグネットが１６個の極を有し、ステータが１２個のコイルを有するブラシレスモータに適応することもできる。そのような場合には、実施形態１に係るブラシレスモータ１０１において、径方向ホール素子を時計回りに４５度自転して配置した３つのホール素子４ｇ〜４ｉと、径方向ホール素子を半時計回りに４５度自転して配置した３つのホール素子４ｊ〜４ｌとを備えず、感磁方向が径方向に向いて配置されている３つの径方向ホール素子４ａ〜４ｃと、感磁方向が周方向に向いて配置されている３つの周方向ホール素子４ｄ〜４ｆとのみを備える構成とし、さらに、本変形例に係るブラシレスモータ１０３と同様の信号処理部３０を備える構成とすればよい。このような構成とすることで、備えるホール素子４の数が半分であっても、実施形態１の変形例に係るブラシレスモータ１０１と同様の位置信号および方向信号を、備え出力することができる。

また、本実施形態では、信号処理部２０が行う逓倍処理の倍率が２倍である構成について述べたが、信号処理部２０が行う逓倍処理の倍率はこれに限られるものでは無く、ブラシレスモータの１０１の制御に必要な分解能に応じて適宜定めればよい。

〔まとめ〕
以上のように、本発明に係るブラシレスモータは、大型化することなくロータマグネットの回転位置検出の分解能を高めることができる。そのため、例えば、遊技機の役物駆動用モータといった、回転位置検出に高分解能が必要であり、また、大きな駆動トルクが必要であるが、大型化することができない場所に設けられるブラシレスモータに好適に利用することができる。

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

本発明は、ブラシレスモータに利用することができる。

１ ロータマグネット（ロータ）
２ ステータ
３ コイル（駆動コイル）
４ ホール素子
４ａ〜４ｃ 第１〜第３径方向ホール素子（第１ホール素子）
４ｄ〜４ｆ 第１〜第３周方向ホール素子（第１信号生成部、第２ホール素子）
１０、２０、３０、２１０ 信号処理部
２２ａ〜２２ｃ 第１〜第３比較器（第１信号生成部）
３２ 比較器（第２信号生成部）
１００、１０１、１０２、１０３、２００ ブラシレスモータ

Claims (4)

1. マグネットが備えられたロータの回転位置を、前記ロータに対して空隙をもって設けられたステータの磁極間に配設されたホール素子で検出し、前記磁極に巻線された駆動コイルへの電流を制御するブラシレスモータであって、
   各駆動コイルに印加されるＮ（Ｎは２以上の整数）相の電流に応じてＮ個互いに異なる電気角で配設された第１ホール素子と、
   Ｎ個の前記第１ホール素子から出力されるＮ個の第１信号とは電気角の位相が異なる第２信号を生成する第１信号生成部とを備え、
   前記第１信号生成部は、前記磁極間であって、前記第１ホール素子と電気角が等しく、機械角が異なる位置に、前記第１ホール素子とは感磁方向が異なるように設けられた少なくとも１個の第２ホール素子であることを特徴とするブラシレスモータ。
2. Ｎ＝３であり、前記第２ホール素子は、３個設けられており、
   前記第１ホール素子は、感磁方向が前記ロータの径方向を向くように配置され、
   前記第２ホール素子は、感磁方向が前記ロータの周方向を向くように配置されていることを特徴とする請求項１に記載のブラシレスモータ。
3. 前記Ｎ個の第１信号および前記第２信号の少なくとも２つの信号を用いて、前記Ｎ個の第１信号および前記第２信号とは電気角の位相が異なる第３信号を生成する第２信号生成部を備えることを特徴とする請求項１または２に記載のブラシレスモータ。
4. マグネットが備えられたロータの回転位置を、前記ロータに対して空隙をもって設けられたステータの磁極間に配設されたホール素子で検出し、前記磁極に巻線された駆動コイルへの電流を制御するブラシレスモータであって、
   各駆動コイルに印加されるＮ（Ｎは２以上の整数）相の電流に応じてＮ個互いに異なる電気角で配設された第１ホール素子と、
   Ｎ個の前記第１ホール素子から出力されるＮ個の第１信号とは電気角の位相が異なる第２信号を生成する第１信号生成部とを備え、
   前記第１信号生成部は、前記Ｎ個の第１信号を用いて、前記第２信号を生成することを特徴とするブラシレスモータ。

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