JP2023163096A - rotary encoder - Google Patents

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JP2023163096A
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magnet
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rotary encoder
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JP2022091893A
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隆 河村
Takashi Kawamura
敬吾 重松
Keigo Shigematsu
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Abstract

To solve the problem in which: conventionally, a magnetic detection type rotary encoder needs to alternately magnetize N poles and S poles in a divided manner on a magnet substrate created in a ring shape; magnets themselves are thus increased in size and strongly affected by a centrifugal force and the like due to rotation, and the entire structure is increased in size to withstand such forces; the magnets are difficult to be arranged at precise positions, and a manufacturing cost tends to be increased.SOLUTION: In place of ring-shaped magnets, general-purpose magnets are arranged in a ring shape so that surfaces facing each other have the same polarity. A Hall IC with a latch function is mounted on a sensor unit to eliminate the presence of the boundary between poles in the gap, if any, between the magnets, and the Hall IC can maintain its output until the boundary of poles in the next magnet. The magnets do not need to be adhered to each other. The combination of small-size magnets can form a magnet disk. Consequently, a rotary encoder can be reduced in size and formed at an inexpensive price.SELECTED DRAWING: Figure 7

Description

本発明は、ブラシレスDCモータ、またはその他、回転体に付属して、その回転位置を検出するロータリーエンコーダに関する。 The present invention relates to a rotary encoder that is attached to a brushless DC motor or other rotating body and detects its rotational position.

従来より、モータの回転位置を検出するために、光学式エンコーダまたはマグネット検知式エンコーダが使用されている。これらのうち、マグネット検知式においては、回転体と共に回転するマグネットディスクと、それを検知するセンサーユニットとで構成されている。 Conventionally, optical encoders or magnetic encoders have been used to detect the rotational position of a motor. Among these, the magnetic detection type is comprised of a magnetic disk that rotates together with a rotating body and a sensor unit that detects the magnetic disk.

マグネット検知式エンコーダにおいて、その検知位置を明確にするため、一体型のマグネットを円環状に構成し、回転軸を中心に配置する必要があった。そのため、一体型のマグネットをモータ回転子に装着するためのホルダーディスクが必要となる。 In order to clarify the detection position of a magnetic detection type encoder, it was necessary to configure the integrated magnet in a ring shape and arrange it around the rotation axis. Therefore, a holder disk is required to attach the integrated magnet to the motor rotor.

マグネットディスクは、回転体と一体となって回転し、その回転位置を検出するために、マグネットの極性境界(以下、ゼロクロスポイント)位置を正確に把握する必要がある。マグネットは円環状であり、極性位置を正確に把握しづらい構造となっている。そのため、ホルダーディスクにマグネットを取り付けた後に着磁させる必要があった。また、円環状のマグネットは寸法的にも小型化が難しくなる。 The magnetic disk rotates together with the rotating body, and in order to detect its rotational position, it is necessary to accurately grasp the position of the polar boundary (hereinafter referred to as zero cross point) of the magnet. The magnet is circular and has a structure that makes it difficult to accurately determine the polarity position. Therefore, it was necessary to attach the magnet to the holder disk and then magnetize it. Furthermore, it is difficult to reduce the size of the annular magnet.

取り付けた円環状マグネットが、回転による遠心力や、慣性力、軸方向への衝撃力などで、位置ズレ、脱落等が起こらない構造とする必要がある。そのため、ホルダーディスクには十分な大きさが必要となる。 It is necessary to have a structure in which the attached annular magnet does not shift or fall off due to centrifugal force due to rotation, inertial force, impact force in the axial direction, etc. Therefore, the holder disk needs to be of sufficient size.

ロータリーエンコーダ装置自体も小型化することが困難であり、また高価なものになってしまう。 It is difficult to miniaturize the rotary encoder device itself, and it also becomes expensive.

円環状のマグネット(31b)を、汎用の単純矩形形状のマグネット(6)(以下、「汎用マグネット」)に置き換えることで同等の効果を得ることができる。 The same effect can be obtained by replacing the annular magnet (31b) with a general-purpose simple rectangular magnet (6) (hereinafter referred to as "general-purpose magnet").

汎用マグネット(6)をホルダーディスク(5a)の指定された位置に取り付ける。汎用マグネットの配列は図7に示す様に、互いに相対する面が同極性になるように、円環状に配置する。このように配列することで、汎用マグネット間の空間は、同極性となり、判別するべきゼロクロスポイントは、汎用マグネットの中間にのみ存在することになる。 Attach the general-purpose magnet (6) to the designated position on the holder disk (5a). As shown in FIG. 7, the general-purpose magnets are arranged in an annular shape so that the opposing surfaces have the same polarity. By arranging them in this way, the spaces between the general-purpose magnets have the same polarity, and the zero-crossing point to be determined exists only in the middle of the general-purpose magnets.

センサーユニット(4)に搭載されたホールIC(4b)は、このゼロクロスポイントを検出することができる。ラッチ機能のあるホールICでこの境界を読み取れば、たとえ隣接する汎用マグネットとの空隙があっても、ホールICは次のゼロクロスポイントまでは、その出力状態を維持したままである。 The Hall IC (4b) mounted on the sensor unit (4) can detect this zero cross point. If a Hall IC with a latch function reads this boundary, the Hall IC will maintain its output state until the next zero-crossing point, even if there is a gap with an adjacent general-purpose magnet.

汎用マグネットは図7に示す様に、同位置円周上に配置されることを基本とするが、図8に示す様に、ホールICがゼロクロスポイントから外れないレベルで、汎用マグネットを配置することで、効果を維持することができる。 As shown in Figure 7, general-purpose magnets are basically placed at the same position on the circumference, but as shown in Figure 8, general-purpose magnets must be placed at a level where the Hall IC does not deviate from the zero cross point. The effect can be maintained.

これらのことより、ロータリーエンコーダを構成するマグネットを安価な汎用マグネットに置き換えることで、円環状マグネットと同等の性能を確保でき、装置全体の小型化が可能となり、安価に製造することができる。 For these reasons, by replacing the magnets constituting the rotary encoder with inexpensive general-purpose magnets, performance equivalent to that of annular magnets can be ensured, and the entire device can be downsized and manufactured at low cost.

従来の円環状マグネットで構成した実施例。An example constructed using a conventional annular magnet. 図1のA矢視図。A view in the direction of arrow A in FIG. 1. マグネットディスク(分解図)。Magnetic disc (exploded view). 円環状のマグネットの極性パターン。(マグネット自体には極性表示、および極の境界表示は存在しない。)Circular magnet polar pattern. (There is no polarity display or polar boundary display on the magnet itself.) 本考案の実施例。Example of the present invention. 本考案のマグネットディスク(分解図)。Magnetic disk of this invention (exploded view). 本考案のマグネット配置図。(マグネット自体には極性表示および極の境界表示は存在しない。)Magnet layout diagram of this invention. (There is no polarity indication or polar boundary indication on the magnet itself.) 本考案のマグネット配置図(同一円周上に配置されていない例)Magnet arrangement diagram of the present invention (example where they are not arranged on the same circumference) 汎用マグネット図。General purpose magnet diagram. 円環状マグネットの磁束密度パターン図Magnetic flux density pattern diagram of annular magnet 本考案の磁束密度パターン図Magnetic flux density pattern diagram of this invention

本発明は、ブラシレスDCモータに内蔵し、ローターの回転位置を検出し、ローターの回転状況をコントロールするために使用される。同様に、回転制御が必要な機器にも内蔵することにより、安価で、コンパクトな検出装置として利用できる。 The present invention is built into a brushless DC motor, and is used to detect the rotational position of a rotor and control the rotational status of the rotor. Similarly, by incorporating it into equipment that requires rotation control, it can be used as an inexpensive and compact detection device.

1 ブラシレスDCモータ
1a モーターハウジング
1b ローター
1c シャフト
2a モーターカバー
2b モーターカバー取付けボルト
3 マグネットディスク
31a ホルダーディスク
31b 円環状マグネット
4 センサーユニット
4a センサー基板
4b ホールIC
4c センサー基板取付ビス
4d ホールICの中心軌跡
5 マグネットディスク
5a ホルダーディスク
6 汎用マグネット
6a 汎用マグネットの極性境界(マグネット自体には「N」「S」の極性表示、および極性境界線の表示は存在しない)
7a ゼロクロスポイント
7b ゼロクロスポイント
1 Brushless DC motor 1a Motor housing 1b Rotor 1c Shaft 2a Motor cover 2b Motor cover mounting bolt 3 Magnet disc 31a Holder disc 31b Annular magnet 4 Sensor unit 4a Sensor board 4b Hall IC
4c Sensor board mounting screw 4d Hall IC center locus 5 Magnet disk 5a Holder disk 6 General-purpose magnet 6a General-purpose magnet polarity boundary (the magnet itself does not have "N" or "S" polarity markings or polarity border markings) )
7a Zero cross point 7b Zero cross point

Claims (1)

マグネット検知式ロータリーエンコーダにおいて、検知対象である円環状のマグネットの代わりに、汎用の単純矩形形状のマグネットを複数個使い、隣接するマグネットを同じ極性同士が対向するように配列することで、同等以上の機能を持たせることを特徴としたロータリーエンコーダ。 In a magnet detection type rotary encoder, multiple general-purpose simple rectangular magnets are used instead of the annular magnet to be detected, and by arranging adjacent magnets so that the same polarity faces each other, it is possible to achieve the same or higher performance. A rotary encoder characterized by having the following functions.
JP2022091893A 2022-04-27 2022-04-27 rotary encoder Pending JP2023163096A (en)

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