小型・低価格の磁気センサ式モータU御を狙うams
オーストリアのIDM半導メーカー、amsが光学式ロータリエンコーダ並みの@度をeつ磁気角度センサICを開発、サンプル出荷を始めた。1分間に7000v転での誤差は±0.08°、同14,500v転での誤差が±0.17°と小さく、AS5047DおよびAS5147が14ピンのTSSOPパッケージ、AS5247がMLF-40と7mm×7mmのパッケージに封Vされている。

図1 オーストリアams社シニアグローバルマーケティングマネジャーのHeinz Oyrer
モータの角度U御をきめ細かく行うことで、噞機械やO動Zの機械的な位を@度良くU御できる。噞ロボット、}術ロボット、セキュリティロボット、ヒューマノイドロボットなどのロボットや、工場のO動化に要な機械の位U御やエンコーダモジュール、さらには3DプリンタのU御、Z載モータなどもターゲットとしている。しかも光学式ロータリエンコーダと違い、半導式なので小型になるため、モータに直接実△任る。光学式だと、発光素子とp光素子が要で、それらの間にv転子のk陲覆匹魘瓦鵑任く要があるため、小型化はMしい。半導式はコスト的にも~Wだ。同社オートモーティブユニット靆腑轡縫▲哀蹇璽丱襯沺璽吋謄ングマネージャーのHeinz Oyrer(図1)によると、「(ザクッとした比較だが、)光学式エンコーダと比べると価格は1/5だろう」という。
このICは、v転からの磁cを検出する磁気センサであるが、センサ(ホール素子)だけではなく、角度v路も集積しているため、誤差をするためのマイコンやDSPなどの外v路が要らない。角度を動作中にダイナミックにするため、DAEC(Dynamic Angle Error Compensation)と}ぶ\術を使った(図2)。これは、v転]度の変化にO動的に官するアルゴリズムを開発し、伝搬によって擇犬觚躡垢鰺泙┐振\術。この伝鰔とは、ホールセンサから磁cを検出したアナログ電圧信、ら、それを\幅・フィルタリングしデジタルに変換し、さらにデジタルのCORDIC(coordinate rotating digital computer)で磁cベクトルのjきさと角度をQし出する、までの時間を指す。このがjきければ、検出した角度とQ出する角度がずれてしまうため、誤差はjきくなった。そこで、このを予め予[するアルゴリズムを開発した。
図2 amsのv路内鼎粒囘戰札鵐IC 出Zams
内陲A-Dコンバータ(図3)は14ビットの分解Δ魴eち、SPI(Serial Peripheral Interface)インターフェースを通じレジスタを外陲らも読むことができる。さらにABI(Application Binary Interface)出端子を使って、1v転当たり32〜2048ステップの分解Δ鮴瀋蠅垢襪海箸できる。
図3 AS5047D内陲v路ブロック 出Z:ams
加えて、差動検出v路を基本としているため、浮^磁cの影xは少なく、電磁ノイズのHい環境でもシールドなしでデバイスをモータに組み込むことができる。図4の里で枩を使う場合に発擇垢詆碆^磁cに瓦靴討皀廛螢鵐抜韶笋縫掘璽襯匹要ないという。
図4 ロータリエンコーダ基にICを搭載、モータのv転子にZづけて磁気を検出する
今v発表されたには噞機_とだけではなく、Z載向けのICもある。クルマにはC耗によるモータv転子の劣化を嫌い、ブラシレスモータを好む向がある。1のクルマには、ワイパーの動作やウィンドウの開閉、シートの‘阿覆斌35個のブラシレスモータが使われているとOyrerは言う。もちろん、最新のABS(Anti-Braking System)やEPS(Electric Power Steering)のアクチュエータ、発電機(オールタネータ)やスタータなどにもモータ、それもブラシレスモータが使われている。これらが@度を保ったまま小型になれば、クルマの軽量化、低\J化、居住空間の広がりなどにつながりメリットはHい。
AS5247は、1パッケージに2チップ収容し、N長性を屬欧だ。O動ZのW要求AEC Q100を満Bしている。電動パワステ(EPS)にはハンドルの角度センサ、ステアリング軸のトルクセンサ、タイヤの向きをU御するためのモータのロータ位センサなどたくさん使う。Oyrerは、2020Qまでに8割のクルマが磁気センシングのEPSを搭載し、Q率15%でPびていくと見ている。