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7000�v転での誤差は±0.08°、同14,500�v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(w┌ng)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��(gu┤)から、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(lu┛)きさと角度を���Qし出��する、までの����時間を指す。この����が�j(lu┛)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(lu┛)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、1�v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、2020�Q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。
