JP2708060B2 - モータ制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、例えばパーソナルコンピュータ，ワードプ
ロセッサ用のプリンタ等のオフィスオートメーション
（OA）機器に用いるようなモータの制御装置に関する。 ［従来の技術］ 例えばブラシレスモータにおいては、通常は通電制御
を行うためのロータの磁極の位置検出に例えばホール素
子を用いており、ロータの速度検出に光学式または磁気
式エンコーダを用いている。 ［発明が解決しようとする問題点］ しかし、このようなブラシレスモータにおいては、次
のような問題点がある。 （１）ステータ磁極とホール素子の位置合わせが必要で
ある。 （２）ホール素子で通電切換を行うと、ホール素子とス
テータの位置が一義的に決まってしまうので、モータの
通電方法が固定されてしまう。例えば、所謂180゜通電
制御を行う場合と90゜通電制御を行う場合では、ステー
タの磁極に対してホール素子の位置が電気的に45゜異な
ってくるので、１つのモータで２通りの通電制御を行う
にはホール素子の数を２倍にして、それぞれの通電制御
に適した位置に配置しなければならない。 なお、例えば特開昭62−193548号，特開昭62−193549
号公報にエンコーダ出力を用いて通電制御を行うステッ
ピングモータが提案されているが、そこに開示されてい
るのはエンコーダを所定箇所に設けたモータの構造その
ものだけであって、モータの駆動制御回路，方法等に関
しては何ら開示されていない。 ［問題点を解決するための手段］ 本発明は、複数のロータ磁極を有するロータと、複数
のステータ磁極を有する第１および第２のステータと、
前記第１および第２のステータにそれぞれ備えられる励
磁コイルと、前記ロータの磁極数をＮとし、4NM（Ｍは
１以上の整数）個の被検出部を備えるとともに、該ロー
タの磁極との位置合わせを行うことなく該ロータの軸に
固定され、該ロータの回転で前記被検出部の数に応じた
パルス信号を発生するエンコーダと、該エンコーダから
のパルス信号をカウントするカウンタと、前記カウンタ
がパルス信号を所定数カウントする毎に前記励磁コイル
への電流切換えを行う制御手段と、前記励磁コイルを通
電して前記ロータの磁極と前記ステータのステータ磁極
を対向させるとともに前記カウンタをリセットする初期
設定手段とを備えることを特徴とする。 ［作用］ 本発明によれば、一周期の励磁コイルの電流切換えの
回数とエンコーダから発生される信号数が対応し、エン
コーダをロータの磁極と位置合わせを行うことなくロー
タの軸に固定しても、その時の誤差は実用上無視できる
範囲内に収まり、さらにこの誤差は周期的に現れること
になるので、必要に応じて補正することも可能となる。 ［実施例］ 第１図は本発明にかかるモータの駆動制御回路を示す
図である。第２図は本発明にかかるモータの第１実施例
を示す斜視図、第３図は同モータの断面図である。以
下、この第２図および第３図を中心に第１実施例を説明
していく。 201は磁気エンコーダ内蔵のステップ状回転可能なモ
ータである。このモータ201は磁性体中空リングを有す
る２つのステータ202,203を上下に重ね合わせた構造の
固定子204を有する。このステータ202,203は表面が磁性
体からなり、内周部に周方向に交互にN,Sの磁極を形成
するための磁極片（ステータ203では205,206で例示、ス
テータ202では207と208で例示）を微小間隔をおいて交
互に多数形成し、その内部の中空部に導線209を多数タ
ーン巻いたボビン210をはさみこんでいる。 磁極片（205,206,207,208）は軸方向において対向位
置するように、上下二段にわたって配設固定されてい
る。磁極片（205,206,207,208）の幅は、マグネットロ
ータ211の（周方向）磁極幅に等しく形成されている。
磁極片201および207は、ステータ202および203の下面の
磁性体部分を内周部上方向に延長することで各々形成さ
れ、しかも互いに４分の１ピッチずれて形成されてい
る。また、磁極片206および208は、ステータ202および2
03の上面の磁性体部分を内周部下方向に延長することで
各々形成され、しかも互いに４分の１ピッチずれて形成
されている。212,213は、それぞれステータ202,203の導
線に接続されたリード線である。 円筒状のマグネットロータ211は、回転軸214に固定さ
れ、一体回動するようになっている。このマグネットロ
ータ211は、ステータ202,203に溶接されたフランジ215,
216にそれぞれ装着された軸受217,218に支持され、これ
によって固定子204の内側中空部の中に回転自在に配置
されている。マグネットロータ211は、プラスチックマ
グネット、焼結によるマグネットいずれであってもよ
く、適宜なものを使用すればよい。このマグネットロー
タ211の外周部には、上記磁極片（205,206,207および20
8）と対向するようにＮおよびＳの磁極が交互に多極に
ラジアル配向着磁されている。 回転軸214は、ステータ202に溶接されたフランジ216
に装着された軸受218の下端より突出して配設され、こ
の回転軸214の突出した部分に、その周縁の全周に微小
間隔でN,Sの磁極を交互に288極着磁した磁気エンコーダ
219を装着している。この磁気エンコーダ219の磁極部22
4（周縁部）に対向する箇所に、Ａ相,B相の信号が電気
的位相で90゜ずれて出力されるようになっている磁気セ
ンサ（MR素子）220が配設されている。 この磁気センサ（MR素子）220は、固定部材222に装着
され、出力信号は、基板221上ではんだ付けされたリー
ド線223より制御回路（第１図示）に送られる。225はス
テータ202に固定された金属製カップ型磁気エンコーダ
収納ケースであって、この内面の底部には、磁気センサ
（MR素子）220が固定された固定部材222が装着されてい
る。なお、この収納ケース225によって磁気エンコーダ
の磁極部224や磁気センサ（MR素子）220の表面上にゴミ
やホコリが付着するのを防いでいる。 ロータ211の磁極数は24極で、磁気エンコーダ224の磁
極数はその整数倍である288極である。したがってロー
タ極１極当りのエンコーダ出力パルス数は12パルスであ
る。 本実施例においては、エンコーダ出力の１パルス当り
の回転角度は1.25度／パルス（360度/288パルス）であ
って、ロータ１極の回転角度15度に対して十分に小さな
値になる。すなわち、全く無調整でもエンコーダ出力パ
ルスとロータ磁極との位置の誤差は最大で±0.625度で
あり、これはロータ１極に対して約4.2％の誤差にな
り、十分に無視できる値である。エンコーダの出力パル
ス数とロータ磁極数の関係は、許される誤差の範囲内で
設定すればよく、ロータ１回転当りのエンコーダの出力
パルス数はロータ磁極数の整数倍であればよい。一般に
は±12.5％の誤差であればよく、その場合はロータ磁極
数の４倍のパルス数になる。 なお、ハイブリットステップモータのようにロータの
磁極数が100もあるような場合に、従来のようなホール
素子や他のエンコーダのようにエンコーダ出力パルス数
とロータ磁極数が１対１に対応する時には双方の位置合
わせに精密な調整が必要になる。しかし、本発明によれ
ば、エンコーダの出力パルス数を400〜500にすることに
よって、上記の位置合わせをせずにハイブリットステッ
プモータ構造のモータをDCブラシレスモータ化すること
ができる。この程度の出力パルス数は、波長0.334μｍ
の着磁パターンで、径が26.6mmの（第２図，第３図のよ
うな構造の）磁気エンコーダと磁気抵抗素子（MR素子）
によって容易に実現できる。 第１図は、以上のような構成のモータの制御回路を示
す。第１図において、220A,220Bは第２図，第３図中220
で示した磁気抵抗素子（MR素子）、103,104は差動増幅
アンプ、105,106はコンパレータ、107はupクロック・do
wnクロックを発生するアップダウンクロック発生器、10
8はアップダウン（up−down）カウンタ、109はモータ駆
動信号発生器、110はモータ駆動回路、111は位置検出カ
ウンタ、112は外部制御装置、113は速度制御基準信号発
生器、114はモータ速度制御装置である。本図を使って
駆動回路の動作説明を行う。 MR素子220Aは第４図Ａに示すように（図ではMR素子22
0Aを実線で示し、同220Bを点線で示す。第４図ＢはMR素
子220Aについてのみ示すが、同220Bも同様である。）エ
ンコーダ224の磁極配列方向にそって４つの磁気−抵抗
素子r1〜r4を配置し、同素子r1〜r4は第４図Ｂのように
ブリッジ型に接続しており、外部磁界の変化に応じた出
力電圧を発生する。他のMR素子220Bを構成する４つの素
子は第４図Ａに点線で示すようにMR素子220Aの４つの素
子r1〜r4の中間に配置する。本実施例においては、MR素
子はモータ軸に取り付けられた磁気エンコーダと対向し
て置かれるためモータ回転に伴った磁気エンコーダによ
る磁界変動に応じて、第５図に示すような波形が得られ
る。MR素子は磁気エンコーダの着磁周期に関して1/8周
期だけ位相ずれをもって２個配置されるため、一方（22
0A）が第５図501の波形の場合、もう一方（220B）は第
５図502に示すように位相が電気的に90゜ずれた波形が
得られる。これらの波形は次の続く差動増幅アンプ103,
104によって増幅された後、コンパレータ105,106によっ
て第５図503（501に対応）,504（502に対応）に示す方
形波に波形整形され、次にアップダウンクロック発生器
107に入力される。このクロック発生器107は第６図に示
すように２つのＤ型フリップフロップ601,602で構成さ
れ、入力信号A,Bを入力する２つの入力端子603,604とu
p,downの２つの出力端子605,606があり、入力信号A,B間
の位相（詳細後述）によりupクロックまたはdownクロッ
クを発生する。第７図は信号A,Bの波形604,604とup−do
wn出力波形605,606の関係を示した図である（図中２つ
の矢印はup方向またはdown方向の時間の流れを示す）。
今、第７図においてup方向の信号A,Bがクロック発生器1
07に入力された場合は、第７図701,702に示す２つの波
形がup−downす出力端子に現われる。すなわち、up端子
のみに磁気エンコーダの周期に対応したパルスが出現
し、down端子には何も出力されない。逆に、第７図にお
いてdown方向から見たパルス信号A,Bが入力された場合
は、703,704に示す波形がup,down端子に出力される。す
なわち、ロータの回転方向により２つのMR素子から出力
される信号の位相関係が（第７図の２つの矢印のいずれ
かに）決定されるため、その回転方向に応じた出力がア
ップダウンクロック発生器107から出力されるのであ
る。 これらのクロック信号は２つのup−downカウンタ108
および111に入力される。up−downカウンタ108は5bitの
基数24のカウンタであり、入力のupクロック信号121,do
wnクロック信号122によってアップまたはダウンカウン
トし、十進で０から23をバイナリー5bit信号で出力端子
に出力する（各信号をB₀,B₁,B₂,B₃,B₄とする）。カウン
タ108の出力はモータ駆動信号発生器109に入力される。 モータ駆動信号発生器109は第８図に示すように、４
つのデジタルコンパレータ801,802,803,804,クロック発
生器805,回転方向切換器806,スタートストップ制御器80
7から成る。 デジタルコンパレータ801〜804は予め設定しておいた
値と同じデータが入力された場合にクロック信号を発生
する。したがって、４つの各デジタルコンパレータに十
進で０から23までの数値のいずれかをバイナリー5bitで
設定することによって、前記up−downカウンタ108が所
定の数値を示した時に各々パルス信号を出力できる。４
つのデジタルコンパレータの出力信号808,809,810,811
はクロック発生器805に入力される。 クロック発生器805は第9,第10図に示すように、２個
もしくは４個のＲ−Ｓフリップフロップにて構成されて
いる。今、クロック発生器を第９図のものとし、各デジ
タルコンパレータ801〜804の比較値をａ＝０（00000
B）,b＝６（00110B）,c＝12（01100B）,d＝18（11000
B）と設定したとして説明する。 第13図Ａにおける信号1301はup−downカウンタ108へ
の入力クロック信号波形（UPまたはDOWN）を示し、その
波形の上の数字はカウンタのカウント値（十進）を示
す。上記の設定のカウント値（十進）0,6,12,18のとき
にデジタルコンパレータ801,802,803,804より出力され
るパルス出力信号808〜811は、第９図クロック発生器の
それぞれ対応するａ〜ｄ端子に入力される。このとき、
２つのＲ−Ｓフリップフロップ901,902の４つの出力端
子からの信号812,813,814,815として、第13図Ａの1302,
1303,1304,1305のようなクロック信号が出力される。す
なわち、これらの出力は０から23のカウント値（十進）
によって一意的に決まるのである。 この信号1302,1303,1304,1305は２相のコイル2021,20
31への通電信号を表わし、それぞれA,B,，で表わ
す。このA,B,，信号をモータ駆動回路110に与え、
コイル2021,2031に通電する。 Ａ相用コイル2031は、アップダウンカウンタ108への
入力クロックが0,12の時に、またＢ相用コイル2021はア
ップダウンカウンタ108への入力クロックが6,18の時に
通電方向が切換わる。 １相に注目すると、12パルス毎に通電方向が切り換わ
るので、言い換えれば、電気角にて180゜毎に通電が切
り換わる。 通電切換のタイミングは、ロータの磁極と、ステータ
磁極の位置を基準としたアップダウンカウンタ108の出
力値に基づいているが、速度制御は次の通りである。す
なわち、一方の磁気抵抗素子220Bからの出力信号に基づ
いて得られるロータの回転速度信号120と速度制御基準
信号発生器113からの信号133とを比較し、両者の差を解
消するようにロータの速度を制御する。ロータの速度が
設定値（速度制御基準信号133の示す値）よりも遅くな
ったときには、比較回路114からの信号134により位相補
償回路115,電圧制御回路116を介してモータ駆動回路110
内のコイル2021,2031への印加電圧を上げ、ロータの回
転を速くし、逆に設定値より速くなったときには当該印
加電圧を下げるようにしてロータの速度を一定に保つ。 ところで、デジタルコンパレータの比較値は外部制御
装置112からのコントロール信号130によって任意に設定
できる。 すなわち、本実施例においてエンコーダパルスはロー
タの磁極１相当り12パルスに細分化されているので通常
の通電タイミングから変化させた通電タイミングをとる
ことが出来る。 第13図Ｂは通電タイミングを速くした場合で、通常の
通電タイミング（第13図Ａ）よりも位相を進めた状態で
ある。 第13図Ｃは通電タイミングを遅くした場合で、通常の
通電タイミング（第13図Ａ）よりも位相を遅らせた状態
である。 このように位相を進めたり、遅らせたりすることによ
って、ロータの加減速度，負荷変動などにより速度が不
安定のときに最適な制御を行うことができる。 例えばコンパレータ801の設定値をａ＝23,同じく802
をｂ＝5,同じく803をｃ＝11,同じく804をｄ＝17とし、
各コンパレータ出力808〜811を第９図のクロック発生器
に入力すると、第13図B1307〜1310に示すような入力ク
ロック１パルス分だけ位相が進んだ波形の信号がクロッ
ク発生器805の出力信号812〜815として得られる。同様
に、コンパレータ比較値をａ＝1,b＝7,c＝13,d＝19とす
ると、第13図C1312〜1315に示す１パルス分だけ位相が
遅れた波形の出力信号812〜815が得られる。すなわち外
部信号130によって任意にup−downカウンタのカウント
値に対応する位相の４つの出力信号812〜815がクロック
発生器805によって得られる。 クロック発生器805の出力信号パタンは同クロック発
生器805の内部構成を変えることによって変えられる。
例えば第10図に示すクロック発生器を用いると、当該ク
ロック発生器の入力信号808〜811に対し、出力信号812
〜815として第14図A,B,Cに示す波形パタンの出力信号が
得られる。後述するが、第９図のクロック発生器で得ら
れる第13図の波形パタンはステップモータを２相励磁で
駆動するための信号であり、第14図の波形パタンは１相
励磁で駆動するための信号である。 次に、クロック発生器の出力信号812〜815は第１図に
示すように回転方向切換器806に入力される。回転方向
切換器806は４つのマルチプレクサで構成されており、
外部制御装置112からのモータ回転方向指示信号129によ
り入力信号を振り分けて出力する。また、例えば外部制
御装置112からの信号128により各OR回路の出力信号124
〜127をすべて“High"状態にすることによって、モータ
を停止させることができる。 第１図において、110は２つのステータ202,203に設け
たコイル2021,2031（導線209からなる）に電流を流すた
めのモータ駆動回路であって、本例ではバイボーラ式駆
動回路である。このモータ駆動回路110は、モータ駆動
信号発生器109からの出力信号124〜126に基づいてモー
タを正または逆回転させる。アップダウンカウンタ111
は、モータの回転数制御のために用いるものであって、
ここからのカウント情報に基づいて外部制御装置112は
モータ駆動信号発生器109を制御し、これによってモー
タの回転数が制御される。 なお、磁気センサ（MR素子）220よりの信号をアップ
ダウンカウンタ108および111でカウントすることにより
ロータの位置を知ることが出来るが、モータを駆動する
前の電源ON時（初期設定時）にロータの磁極とステータ
の磁極とが対向している位置を初期状態として、アップ
ダウンカウンタ108および111の出力を０に設定する。以
後、モータを停止させても回路の電源をOFFしない限り
この設定は有効である。 具体的には、２相のコイル2021および2031のうち、１
相を一定の方向に通電する。この際には通電した側のス
テータ相の磁極とロータマグネットの磁極が対向してお
り、この時点でアップダウンカウンタ108および111の出
力を０となるように外部制御装置112からのリセット信
号131および132を与える。この操作によりロータの磁極
と、ステータ磁極の対向点を基準としてロータの位置が
1/12に細分化された位置情報信号を得ることができ、さ
らにアップダウンカウンタ108および111の出力値に基づ
いてロータの位置を知ることができ、コイルへの通電切
換が可能となる。 また、クロック発生器に第10図のものを使用すると、
第14図に示すように通電タイミングが得られる。第14図
Ａにおいて、1401はエンコーダ出力波形、1402,1403,14
04,1405は２相のコイル2021,2031の通電状態を表わし、
それぞれA,B,，の４つを表わす。この場合、Ａ相は
アップダウカウンタ108の出力が0,6,12,18のときに、ま
たＢ相はアップダウンカウンタ108出力が0,6,12,18のと
きに通電および通電方向を切り換えている。 この場合電気角にて、90゜毎に通電を切り換えてい
る。この通電方式は、バイボーラ駆動の１相励磁方式と
同様である。 すでに説明した180゜毎通電の方式（第13図）と比較
すると、通電時間が短くなるのでコイルに流れる電流は
1/2となるが、得られる回転トルクは約 となる。これは通常のモータの２相励磁と１相励磁の比
較と同様であり、駆動条件等により使いわけることがで
きる。90゜毎通電においても前述した通電のタイミング
の位相の変更は同様に行うことができる（第14図B,C参
照）。 なお、第12図に示すように、４つのコイル1201,1202,
1203,1204を使用し、これらに第１図示のモータ駆動信
号発生器109からの４つの駆動信号124,125,126,127を適
用することによって、第２図，第３図示のモータをユニ
ポーラ駆動することができる。駆動信号通電方式は、バ
イポーラ駆動と同じもの（第１図）を用いる。これも駆
動条件等により、使いわけることができる。 以上説明したように、ロータの磁極数に比べ、１極当
り1/12に細分化されたエンコーダ信号によりロータの位
置検出を行うことによってロータの速度制御が安定とな
り、最適な制御を行うことができる。しかもエンコーダ
信号をカウントしているので、通電タイミングの切り換
えを正確に行える。またロータの回転位置を検出でき、
位置制御を行うことができる。 前述した動作説明によれば、ロータ位置をエンコー
ダ,MR素子の組合せに基づいて監視し、ステータ磁極と
ロータ磁極が一致した時に、励磁パタンを切り換えるた
め、元来のステッピングモータとしての特性がなくな
り、DCモータ特性が実現されているが、駆動回路を変更
することによりステッピングモータとしての動作も可能
である。すなわち、第15図にその駆動回路を示すが、こ
れは第１図の回路に励磁パタン発生器1501,信号切換器1
502を追加したものである。 励磁パタン発生器1501は外部制御装置112からの駆動
クロック信号1507に同期して２相ステッピングモータの
励磁信号1503,1504,1505,1506を出力する。また、外部
制御装置112からの回転方向信号1508,励磁方式切換信号
1509によってパタン進行方向の切換および１相,2相励磁
パタンの出力が可能である。１相励磁パタンは第14図Ａ
に示す４波形と同様であり、２相励磁パタンは第13図Ａ
に示す４波形と同様である。 信号切換器1502はモータ駆動信号発生器109からの出
力信号124,125,126,127と、励磁パタン発生器1501から
の出力信号1503,1504,1505,1506の切換を行う。すなわ
ち、外部制御装置112からの駆動切換信号1510によって
前者を選ぶことによりDCモータ的動作が実現し、後者を
選ぶことによってステッピングモータ動作が実現できる
わけである。このことは、前述したモータのカウンタの
初期設定の一例にもなる。すなわち、カウンタの初期設
定は２相モータの１相を励磁して行うが、これはモータ
駆動をステッピングモードにし、１相励磁パタンを選択
することにより容易に実現できる。 ［第２実施例］ 第16図は、本発明の第２実施例を示す断面図である。
同図において、250は磁気エンコーダ内蔵のハイブリッ
ドステッピングモータ構造のモータであって、回転軸21
4と、この回転軸214に固定され、磁石を積層した磁性体
の円周上に100枚の磁極歯を形成した回転子251と、回転
子対向面に磁極歯層を備えた固定子252と、この固定子
の外側に配置した多相のコイル253と、回転軸214上に設
けられた１周当たり500極に周縁部を着磁した磁気エン
コーダ254と、このエンコーダ254の周縁部に対向する箇
所に設けた前記第１実施例と同じ磁気センサ220と、こ
のセンサ220の固定部材222とを有する。 このような構成のモータに第１図のような駆動制御回
路を適用することによって、従来のようなホール素子や
他のエンコーダのように出力パルス数のロータ磁極数が
１対１に対応する時のような、双方の精密な位置合わせ
は不用となり、ハイブリッドステッピングモータのDCブ
ラシレスモータ化が簡単に可能となる。 ［他の実施例］ 以上の実施例においては、PM型ステッピングモータ構
造のモータや、ハイブリッド型ステッピングモータ構造
のモータにおいて、ロータマグネットの極数の整数倍の
数の極数のエンコーダをつけたモータについて説明した
が、モータの構成部分は従来のブラシレスモータであっ
ても本発明は適用できる。 第17図に示すように、回転軸1706には円板平面1704上
に多極着磁された磁石1707を装着した回転子を固定し、
この回転子と対向するステータ1705上にはコイル1708を
配置し、回転子の周縁部には磁気エンコーダ1702を装着
する。ステータ1705には磁気エンコーダ1702と対向する
位置に磁気センサ（MR素子）1701を配置する。1709はス
テータ1705上の軸受である。このような構成はいわゆる
偏平型ブラシレスモータである。 また、第18図は、いわゆるアウターローター型ブラシ
レスモータを示す。ステータには軸受1809を介して軸18
06を支持し、かつ多相のコイル1808を巻いた固定子コア
1811を設ける。軸1806にはヨーク1804を固定し、ヨーク
1804の内周面には多極着磁されたマグネット1807を装着
し、ヨーク1804の外周面には多極（マグネット1807より
多い）着磁の磁気エンコーダ1802を装着し、ステータの
磁気エンコーダ1802と対向する箇所には磁気センサ（MR
素子）1801を配置する。 第19図，第20図，第21図はロータの回転検出に磁気セ
ンサの代りにフォトインタラプタを適用したものであ
る。第19図は斜視図、第20図，第21図は断面図である。 このモータは、フォトインタラプタ2004をモータ本体
2005に取りつけ、スリット円板2002を本体ロータ軸2009
に取りつけ、さらに、カバー2003を備えた構造である。
他の構成は第２図，第３図示のものと同様である。スリ
ット円板2002のスリットはロータの磁極数より多くす
る。フォトインタラプタによれば、１回転当りロータ磁
極数よりも多いパルス数の信号を得ることは容易であ
り、しかも電気角にて90゜の位相差をもつ２つの信号を
得ることも容易である。 第20図はフォトインタラプタ2004とスリット円板200
2,スリット円板取付具201を片方の軸受2007のみとりつ
けたモータ本体2005を備えた後、軸受2006を備えたカバ
ー2003を本体2005に取りつけた構造である。 第21図は、フォトインタラプタ2004とスリット円板20
02,スリット円板取付具2001をモータ本体2005に対して
取りつけた後、カバー2003を取りつけた構造である。 これらはモータの製造方法によりえらんでよい。 また第22図は本発明のさらに他の実施例を示す。第22
図ＢおよびＣに示すように、モータ本体2209の構造は第
２図，第３図示のものと同じであり、軸2203の下端部に
は、円板状の取付具2204を介してロータの磁極数より多
い数に多極着磁されたマグネットからなるエンコーダ22
05を装着し、このエンコーダ2205に対向する位置に第22
図Ａに示すような２つの導体2201,2202を設けた屈曲自
在の材料からなる基板2207を配置する。この基板2207は
ケース2208の内側に取付け、ケース2208はモータ本体22
09に取付ける。第22図Ａに示すように、導体2201,2202
は、連続する矩形状のコイルパターンを構成し、各々の
矩形a1,a2,…anとb1,b2,…bnのピッチは1/4ずれてい
る。 このような構成によれば、２つの導体2201,2202の各
々の両端からは電気角90゜位相差のあるエンコーダ信号
が得られる。信号の発生原理は通常のFGと同様であり、
矩形の数は、信号電圧の大きさが所望となるように適当
に変更し、エンコーダ2205の磁極数は希望の信号パルス
数と同じ極数に合わせておけばよい。 以上説明したように、 1.ホール素子のようなロータの位置検出素子を省略でき
るので部品点数が減少する。 2.組立時に位置検出素子とステータ磁極との位置合せが
不必要になる。また、エンコーダ磁極とロータ磁極の位
置合わせが不必要になる。 3.加速，減速，低速回転，負荷状況に応じた最適なコイ
ルの通電切換ができるので、モータの性能をフルに引き
出せる。 4.回転方向を検出することができる。 5.DCブラシレスモータでありながらステップモータのよ
うに180゜通電,90゜通電、言いかえれば２相通電,1相通
電,1−２相通電の通電方法を任意に切換えて適用でき
る。 6.例えばハイブリッドステップモータ構造のモータにお
いて、ロータ磁極数を100とした時、多極着磁（500パル
ス／周以上）の磁気エンコーダとMR素子センサを用いて
得られたロータの回転検出信号に基づいて、回転制御を
行うことにより、従来センサの精密な位置合わせが必要
とされていたために事実上不可能とされていたハイブリ
ッドステップモータのDCブラシレスモータ化が上記の位
置合わせをすることなく実現できる。 ［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、簡単な構成
で、安定してモータを制御することができる。 さらに本発明によれば、一周期の励磁コイルの電流切
換えの回数とエンコーダから発生される信号数が対応し
ており、エンコーダをロータの磁極と位置合わせを行う
ことなくロータの軸に固定することができ、その時の誤
差は実用上無視できる範囲内に収まり、さらに、この誤
差は周期的に現れることになるので、予測することがで
きる誤差とすることができ、必要に応じて補正等ができ
るようになる。このため、例えば、回転ムラを問題とす
る際には、予めどの程度の回転ムラがどのタイミングで
生じるか予測でき、装置を設計する上で対策を講じるこ
とが可能となる。 さらにまた、モータの初期設定において、励磁コイル
を通電してロータの磁極とステータのステータ磁極を対
向させてロータを特定位置に位置決めし、そこをエンコ
ーダの基準点、さらには通電切換えのパターンの開始と
することにより、簡単構成で安定したモータ制御が実現
できる。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明各実施例のモータの制御方式の回路図、 第２図は本発明にかかるモータの第１実施例の斜視図、 第３図は同実施例の断面図、 第４図Ａは同実施例におけるMR素子とエンコーダとの関
係を示す図、 第４図ＢはMR素子の等価回路図、 第５図は同MR素子の出力信号を示す図、 第６図はアップダウンクロック発生器の回路図、 第７図は同発生器の入出力信号を示す図、 第８図はモータ駆動信号発生器の回路図、 第９図は180゜クロック発生器の回路図、 第10図は90゜クロック発生器の回路図、 第11図はスタート／ストップ制御装置の回路図、 第12図はモータのユニポーラ駆動回路図、 第13図および第14図はアップダウンカウンタ出力と通電
切換信号の関係の各々別の態様を示すタイミングチャー
ト、 第15図は連続駆動とステップ駆動との切換回路図、 第16図は本発明にかかるモータの第２実施例の断面図、 第17図は本発明にかかるモータの第３実施例の断面図、 第18図は本発明にかかるモータの第４実施例の断面図、 第19図は本発明にかかるモータの第５実施例の断面図、 第20図および第21図は同第５実施例の断面図、 第22図Ａは本発明にかかるモータの第６実施例における
回転検出素子の概要を示す図、 第22図Ｂは同第６実施例のエンコーダ部分の斜視図、 第22図Ｃは同第６実施例の断面図である。 １−1,1−２……MR素子、 １−８……アップダウンカウンタ、 801,802,803,804……デジタルコンパレータ、 １−17,1−18,212,213……コイル、 211……ロータ、 202,203……ステータ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 伊東 典晃 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キ ャノン株式会社内 (72)発明者 柿崎 正明 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キ ャノン株式会社内 (72)発明者 加藤 博 東京都目黒区中根２丁目４番19号 キャ ノン精機株式会社内 (72)発明者 岡村 繁 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キ ャノン株式会社内 (56)参考文献 特開 昭60−219989（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 １．複数のロータ磁極を有するロータと、 複数のステータ磁極を有する第１および第２のステータ
   と、 前記第１および第２のステータにそれぞれ備えられる励
   磁コイルと、 前記ロータの磁極数をＮとし、4NM（Ｍは１以上の整
   数）個の被検出部を備えるとともに、該ロータの磁極と
   の位置合わせを行うことなく該ロータの軸に固定され、
   該ロータの回転で前記被検出部の数に応じたパルス信号
   を発生するエンコーダと、 該エンコーダからのパルス信号をカウントするカウンタ
   と、 前記カウンタがパルス信号を所定数カウントする毎に前
   記励磁コイルへの電流切換えを行う制御手段と、 前記励磁コイルを通電して前記ロータの磁極と前記ステ
   ータのステータ磁極を対向させるとともに前記カウンタ
   をリセットする初期設定手段とを備えることを特徴とす
   るモータ制御装置。