JP2902514B2 - 電磁回転機の回転位置検出装置 - Google Patents
電磁回転機の回転位置検出装置Info
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- JP2902514B2 JP2902514B2 JP4003187A JP318792A JP2902514B2 JP 2902514 B2 JP2902514 B2 JP 2902514B2 JP 4003187 A JP4003187 A JP 4003187A JP 318792 A JP318792 A JP 318792A JP 2902514 B2 JP2902514 B2 JP 2902514B2
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、例えばフロッピーディ
スクドライブ装置等に使われるモータ等の電磁回転機に
関し、特にその回転位置(インデックス位置)の検出の
改良に関するものである。
スクドライブ装置等に使われるモータ等の電磁回転機に
関し、特にその回転位置(インデックス位置)の検出の
改良に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来から、モータの回転位置検出装置と
して、モータの回転体の所定位置にマグネットを設け、
更にステータのこのマグネットに対向する固定的な位置
に、このマグネットの磁気変化を検出するホール素子か
らなる磁気検出素子等を用いてパルス信号を得て、回転
位置を検出する回転位置検出装置が知られている。
して、モータの回転体の所定位置にマグネットを設け、
更にステータのこのマグネットに対向する固定的な位置
に、このマグネットの磁気変化を検出するホール素子か
らなる磁気検出素子等を用いてパルス信号を得て、回転
位置を検出する回転位置検出装置が知られている。
【0003】図面を参照の上で従来のモータの構成につ
いて説明する。図6は、従来の3相ブラシレスモータの
要部破断平面図であり、図7は図6のX−X線の断面図
である。このような従来のブラシレスモータでは4つの
磁気回路、即ち、回転駆動力を発生するための磁気回
路、回転速度信号を発生するための磁気回路、回転位置
信号を発生するための磁気回路、回転磁界を発生するた
めの励磁タイミングを発生するための磁気回路が形成さ
れている。
いて説明する。図6は、従来の3相ブラシレスモータの
要部破断平面図であり、図7は図6のX−X線の断面図
である。このような従来のブラシレスモータでは4つの
磁気回路、即ち、回転駆動力を発生するための磁気回
路、回転速度信号を発生するための磁気回路、回転位置
信号を発生するための磁気回路、回転磁界を発生するた
めの励磁タイミングを発生するための磁気回路が形成さ
れている。
【0004】先ず、図7において3相ブラシレスモータ
の概略構成を述べると、基板7は鉄など磁性材料からな
り、中心に含油ベアリング9を圧入する一方、外周端部
に回転位置検出手段であるホール素子14を配設してい
る。回転軸5は軸固定部材6を介してロータヨーク4を
一体に設けられており、さらに、含油ベアリング9上部
に設けられたベアリング8のインナーレースと含油ベア
リング9に嵌着されており、ロータヨーク4、駆動マグ
ネット1、速度検出用マグネット2、位置検出用マグネ
ット13等の一体物が基板7に対して自在に回転する。
の概略構成を述べると、基板7は鉄など磁性材料からな
り、中心に含油ベアリング9を圧入する一方、外周端部
に回転位置検出手段であるホール素子14を配設してい
る。回転軸5は軸固定部材6を介してロータヨーク4を
一体に設けられており、さらに、含油ベアリング9上部
に設けられたベアリング8のインナーレースと含油ベア
リング9に嵌着されており、ロータヨーク4、駆動マグ
ネット1、速度検出用マグネット2、位置検出用マグネ
ット13等の一体物が基板7に対して自在に回転する。
【0005】ロータヨーク4の外縁部には駆動マグネッ
ト1(図6)が固定されており、周知のように、駆動マ
グネット1に対して回転磁界を作用させることによりロ
ータヨーク4を回転駆動させる。このために駆動マグネ
ット1は、図6に示すように、16極に半径方向に多極
着磁されると共に、ロータヨーク4の外縁部内側に固着
されている。
ト1(図6)が固定されており、周知のように、駆動マ
グネット1に対して回転磁界を作用させることによりロ
ータヨーク4を回転駆動させる。このために駆動マグネ
ット1は、図6に示すように、16極に半径方向に多極
着磁されると共に、ロータヨーク4の外縁部内側に固着
されている。
【0006】回転磁界を作用させるために、複数の駆動
コイル10がステータヨーク11の回りに捲着されて設
けられ、その一方、このステータヨーク11は回転軸5
の回りに放射状に複数形成されており、駆動コイルもヨ
ーク11上において周方向に複数分設けられている。こ
のステータヨーク11は、図示していないネジなどの固
定部材により鉄基板7上に固定されている。
コイル10がステータヨーク11の回りに捲着されて設
けられ、その一方、このステータヨーク11は回転軸5
の回りに放射状に複数形成されており、駆動コイルもヨ
ーク11上において周方向に複数分設けられている。こ
のステータヨーク11は、図示していないネジなどの固
定部材により鉄基板7上に固定されている。
【0007】以上の構成において、ステータヨーク11
は、駆動マグネット1、ロータヨーク4、駆動マグネッ
トヨーク3とともに閉磁気回路を形成している。尚、駆
動マグネット1が、ステータヨーク11の半径方向にこ
のヨーク11から離間して設けられているタイプのブラ
シレスモータを周対向型モータと呼ぶ。
は、駆動マグネット1、ロータヨーク4、駆動マグネッ
トヨーク3とともに閉磁気回路を形成している。尚、駆
動マグネット1が、ステータヨーク11の半径方向にこ
のヨーク11から離間して設けられているタイプのブラ
シレスモータを周対向型モータと呼ぶ。
【0008】ロータヨーク4の外周面には切り欠き部4
hが加工成形されており、この切り欠き部4hに回転位
置検出手段である位置検出用マグネット13が埋設され
ている。このマグネット13によっても1つの磁気回路
が構成されている。
hが加工成形されており、この切り欠き部4hに回転位
置検出手段である位置検出用マグネット13が埋設され
ている。このマグネット13によっても1つの磁気回路
が構成されている。
【0009】更に、各相のコイル10の励磁タイミング
を検出するための複数のホール素子12a,12b,1
2cが基板7上に適切な位置に固着されている。駆動マ
グネット1からの磁界はこれらのホール素子12a,1
2b,12cを通るので、これらのホール素子12a,
12b,12cにより駆動マグネット1からの磁界変化
が検出され、ステータヨーク11のコイル10が発生さ
せるべき磁界の、回転する駆動マグネット1の磁界に対
する位相差が検出され、適切なタイミングで駆動コイル
の各相に電流が流されて回転磁界が発生させられる。こ
の回転磁界はロータ4を図6の矢印方向Aに回転させ
る。
を検出するための複数のホール素子12a,12b,1
2cが基板7上に適切な位置に固着されている。駆動マ
グネット1からの磁界はこれらのホール素子12a,1
2b,12cを通るので、これらのホール素子12a,
12b,12cにより駆動マグネット1からの磁界変化
が検出され、ステータヨーク11のコイル10が発生さ
せるべき磁界の、回転する駆動マグネット1の磁界に対
する位相差が検出され、適切なタイミングで駆動コイル
の各相に電流が流されて回転磁界が発生させられる。こ
の回転磁界はロータ4を図6の矢印方向Aに回転させ
る。
【0010】一方、速度検出用マグネット2は、ロータ
ヨーク4の最外周縁部に固着されており、全部で120
極分が着磁されている。この速度検出用マグネット2と
対向する鉄基板7の表面部には図8のようなパターンの
120本の発電線素7aが銅パターンなどによりエッチ
ング形成されている。
ヨーク4の最外周縁部に固着されており、全部で120
極分が着磁されている。この速度検出用マグネット2と
対向する鉄基板7の表面部には図8のようなパターンの
120本の発電線素7aが銅パターンなどによりエッチ
ング形成されている。
【0011】以上の構成により、ロータヨーク4が回転
起動されると、発電線素よりロータヨーク4の回転速度
に応じた周波数の正弦波が発生するので、不図示のコン
トロール回路により、定速回転制御を行う。
起動されると、発電線素よりロータヨーク4の回転速度
に応じた周波数の正弦波が発生するので、不図示のコン
トロール回路により、定速回転制御を行う。
【0012】ロータヨーク4が回転すると、前記ロータ
ヨーク4に固着されていた位置検出用マグネット13も
一体回転するので、位置検出用ホール素子14により位
置検出用マグネット13の磁界変化を感知して、ロータ
ヨーク4が1回転に対して、1発のパルス状のいわゆる
位置検出信号を発生するようにしている。このパルス信
号により、回転体の回転位置等を検出できるようにして
いる。
ヨーク4に固着されていた位置検出用マグネット13も
一体回転するので、位置検出用ホール素子14により位
置検出用マグネット13の磁界変化を感知して、ロータ
ヨーク4が1回転に対して、1発のパルス状のいわゆる
位置検出信号を発生するようにしている。このパルス信
号により、回転体の回転位置等を検出できるようにして
いる。
【0013】位置検出信号を発生する位置検出用ホール
素子14は、図9に示すような波形を出力する。この波
形信号を図10に示す比較器15に入力し、図9の下段
に示すような位置検出信号を得るようにしている。
素子14は、図9に示すような波形を出力する。この波
形信号を図10に示す比較器15に入力し、図9の下段
に示すような位置検出信号を得るようにしている。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
回転位置検出方法によると、以下のような問題点があっ
た、即ち、 1)回転位置検出用マグネット13は、ロータヨークの
最外周面に取り付けられており、さらに、このマグネッ
トが形成する磁気回路が開いているため、磁束が漏洩磁
束として漏洩する。このために、このモータを磁気記録
再生装置のディスク回転用に用いる場合には、漏洩磁束
が磁気記録再生用の磁気ヘッドに侵入することから、情
報の正確な記録再生を妨害することがある。 2)回転位置検出用のホール素子14やマグネット13
を設けるスペースが必要であり、これが多相ブラシレス
モータの小型化および薄型化を妨げ、更に、製品コスト
も高くというなる問題点がある。
回転位置検出方法によると、以下のような問題点があっ
た、即ち、 1)回転位置検出用マグネット13は、ロータヨークの
最外周面に取り付けられており、さらに、このマグネッ
トが形成する磁気回路が開いているため、磁束が漏洩磁
束として漏洩する。このために、このモータを磁気記録
再生装置のディスク回転用に用いる場合には、漏洩磁束
が磁気記録再生用の磁気ヘッドに侵入することから、情
報の正確な記録再生を妨害することがある。 2)回転位置検出用のホール素子14やマグネット13
を設けるスペースが必要であり、これが多相ブラシレス
モータの小型化および薄型化を妨げ、更に、製品コスト
も高くというなる問題点がある。
【0015】そこで、本発明は、上述の問題点に鑑みて
なされたものであり、その目的とするところは、漏洩磁
束に起因する諸問題点の発生することのない、また、構
成部品点数が軽減された低コストで、小型/薄型の電磁
回転機の回転速度検出装置を提供することにある。
なされたものであり、その目的とするところは、漏洩磁
束に起因する諸問題点の発生することのない、また、構
成部品点数が軽減された低コストで、小型/薄型の電磁
回転機の回転速度検出装置を提供することにある。
【0016】
【課題を解決するための手段】上述の課題を解決し、目
的を達成するために、本発明は、回転速度信号(これを
FG信号と称する)を生成するための、ロータ側とステ
ータ側に設けられた互いに電磁結合する第1の電磁結合
素子と第2の電磁結合素子とを有する電磁回転機の回転
速度検出装置において、前記第1、第2の電磁結合素子
は、一方の電磁結合素子が発生する磁界が他方の電磁結
合素子に及ぼすところの磁界強度の変化のAM成分が1
回転にピーク・1周期であるように設けられ、前記AM
成分の信号に基づいて回転位置信号を生成することを特
徴とする。前記AM変調信号よりそのAM変調成分の極
小値を検出し、そのタイミングで回転位置信号を出力す
る手段を有するものである。
的を達成するために、本発明は、回転速度信号(これを
FG信号と称する)を生成するための、ロータ側とステ
ータ側に設けられた互いに電磁結合する第1の電磁結合
素子と第2の電磁結合素子とを有する電磁回転機の回転
速度検出装置において、前記第1、第2の電磁結合素子
は、一方の電磁結合素子が発生する磁界が他方の電磁結
合素子に及ぼすところの磁界強度の変化のAM成分が1
回転にピーク・1周期であるように設けられ、前記AM
成分の信号に基づいて回転位置信号を生成することを特
徴とする。前記AM変調信号よりそのAM変調成分の極
小値を検出し、そのタイミングで回転位置信号を出力す
る手段を有するものである。
【0017】
【作用】本発明によれば、1回転に1周期のAM変調さ
れた信号を発生する速度信号検出用の発電手段を利用し
て、モータの回転位置検出を行うことができるので、回
転位置検出用マグネットや回転位置検出用素子を省ける
ので、電磁回転機自体の小型および薄型化を実現するこ
とができ、更に、漏洩磁束の発生防止をする。
れた信号を発生する速度信号検出用の発電手段を利用し
て、モータの回転位置検出を行うことができるので、回
転位置検出用マグネットや回転位置検出用素子を省ける
ので、電磁回転機自体の小型および薄型化を実現するこ
とができ、更に、漏洩磁束の発生防止をする。
【0018】
【実施例】以下添付図面を参照しながら、本発明を、回
転位置検出装置を有したスピンドルモータであって周対
向型のスピンドルモータに適用した実施例を説明する。
転位置検出装置を有したスピンドルモータであって周対
向型のスピンドルモータに適用した実施例を説明する。
【0019】装置の構成 図1は実施例の発電線素7bのパターンを示す。図示し
ていないが鉄基板7上に銅等によりエッチング形成され
ている。角度θ0 だけ発電線素パターンがない場所があ
るが、これは、駆動コイル10やホール素子12a,1
2b,12cとこの電磁回転機を駆動コントロールする
ための集積回路の端子とを接続するためのパターンを配
置するためであり、本発明とは直接は関係ない。
ていないが鉄基板7上に銅等によりエッチング形成され
ている。角度θ0 だけ発電線素パターンがない場所があ
るが、これは、駆動コイル10やホール素子12a,1
2b,12cとこの電磁回転機を駆動コントロールする
ための集積回路の端子とを接続するためのパターンを配
置するためであり、本発明とは直接は関係ない。
【0020】本実施例は、発電線素7b全体からの出力
である回転速度信号を増幅器16aに入力し、また発電
線素7bの一部分である角度θ1 にわたる発電線素から
の回転速度信号を増幅器16bに入力する構成としてお
り、従来(図7,図8)の、発電線素7a全体からの回
転速度信号を1つの増幅器16aのみに入力する構成と
は相違している。増幅器16aからはメインFG信号が
出力され回転位置検出回路100と回転速度コントロー
ル回路200に入力する。増幅器16bからはサブFG
信号が出力され回転位置検出回路100に入力する。
である回転速度信号を増幅器16aに入力し、また発電
線素7bの一部分である角度θ1 にわたる発電線素から
の回転速度信号を増幅器16bに入力する構成としてお
り、従来(図7,図8)の、発電線素7a全体からの回
転速度信号を1つの増幅器16aのみに入力する構成と
は相違している。増幅器16aからはメインFG信号が
出力され回転位置検出回路100と回転速度コントロー
ル回路200に入力する。増幅器16bからはサブFG
信号が出力され回転位置検出回路100に入力する。
【0021】図2はロータユニット40における速度検
出用マグネットの着磁パターンを示す平面図である。従
来例の図6と図7と同じ参照番号を有する部分は同じコ
ンポーネントを意味する。
出用マグネットの着磁パターンを示す平面図である。従
来例の図6と図7と同じ参照番号を有する部分は同じコ
ンポーネントを意味する。
【0022】従来のモータ図6,図7と異なるところ
は、位置検出用マグネット13(図7)、同じくホール
素子14等が不要になっている。このために、実施例の
モータはかなり小型化されている。また、図2から分か
るように、速度検出用マグネットの着磁パターンが、従
来例では全周にわたって発電線素パターンと同じピッチ
で着磁されている(図6)のに対して、実施例では、角
度αいわたって無着磁部分が構成されていることであ
る。無着磁部分の角度αと図1に示すサブFG信号に寄
与する発電線素部分の角度θ1 は、 α>θ1 (1) の関係にある。言い換えると、回転速度信号の発生パル
ス数がロータ1回転につきP/2発であるとき、速度検
出用マグネット2が発電線素の全面に対向する極数M
は、 M<P (但し、Pは全極数) (2) メインFG信号に寄与する発電線素の数N1は、 N1≦P (3) サブFG信号に寄与する発電線素の数N2は、 N2≦(P−M) (4) の関係にある。
は、位置検出用マグネット13(図7)、同じくホール
素子14等が不要になっている。このために、実施例の
モータはかなり小型化されている。また、図2から分か
るように、速度検出用マグネットの着磁パターンが、従
来例では全周にわたって発電線素パターンと同じピッチ
で着磁されている(図6)のに対して、実施例では、角
度αいわたって無着磁部分が構成されていることであ
る。無着磁部分の角度αと図1に示すサブFG信号に寄
与する発電線素部分の角度θ1 は、 α>θ1 (1) の関係にある。言い換えると、回転速度信号の発生パル
ス数がロータ1回転につきP/2発であるとき、速度検
出用マグネット2が発電線素の全面に対向する極数M
は、 M<P (但し、Pは全極数) (2) メインFG信号に寄与する発電線素の数N1は、 N1≦P (3) サブFG信号に寄与する発電線素の数N2は、 N2≦(P−M) (4) の関係にある。
【0023】以上のことから、メインFG信号に寄与す
る発電線素の数N1は、ロータの1回転に対し、対向す
る速度検出用マグネットの極数に増減があるものの、常
に対向するマグネットがあることから、メインFG信号
は常に出力があり、しかも1回転に1周期のAM変調さ
れた信号波形(図3a)となり、ロータの回転速度検出
信号として使われる。一方サブFG信号に寄与する発電
線素の数N2は、ロータの1回転に対し、対向する速度
検出用マグネットがなくなる時があるため、サブFG信
号は、1回転に1個所だけ出力がゼロにある信号波形
(図3c)となる。この出力がゼロにある回転位置を検
出すれば回転位置検出信号が得られることになる。重要
なことは、サブFG信号に寄与する発電線素の数N2の
広がり角度θ1 が、対向する無磁着部の角度αよりわず
かに小さく、発電線素N2が発電しないタイミングが、
概略FGパルスの1発分だけであることである。
る発電線素の数N1は、ロータの1回転に対し、対向す
る速度検出用マグネットの極数に増減があるものの、常
に対向するマグネットがあることから、メインFG信号
は常に出力があり、しかも1回転に1周期のAM変調さ
れた信号波形(図3a)となり、ロータの回転速度検出
信号として使われる。一方サブFG信号に寄与する発電
線素の数N2は、ロータの1回転に対し、対向する速度
検出用マグネットがなくなる時があるため、サブFG信
号は、1回転に1個所だけ出力がゼロにある信号波形
(図3c)となる。この出力がゼロにある回転位置を検
出すれば回転位置検出信号が得られることになる。重要
なことは、サブFG信号に寄与する発電線素の数N2の
広がり角度θ1 が、対向する無磁着部の角度αよりわず
かに小さく、発電線素N2が発電しないタイミングが、
概略FGパルスの1発分だけであることである。
【0024】即ち、サブFG信号がロータユニット40
が1回転するうち1周期でAM変調され、そのAM変調
成分の極小値を検出し、そのすぐ直後に発生する、メイ
ンFGを微分して作られたパルスの立ち上がりまたは立
ち下がりタイミングで回転位置信号(インデックス信
号)を生成するというものである。
が1回転するうち1周期でAM変調され、そのAM変調
成分の極小値を検出し、そのすぐ直後に発生する、メイ
ンFGを微分して作られたパルスの立ち上がりまたは立
ち下がりタイミングで回転位置信号(インデックス信
号)を生成するというものである。
【0025】次に、実施例1の作用について説明する。
【0026】図1,図2において、速度検出用マグネッ
ト2が発生する磁界がロータユニット40が回転するこ
とによる変化は発電線素7bにより検出される。発電線
素7bの出力は図示の増幅器16a,16bにより増幅
され、それぞれ、メインFG信号、サブFG信号として
回転位置検出回路100に送られる。図3に回転位置検
出回路100の各信号のタイミングチャート、図4にそ
の内側ブロック図を示す。
ト2が発生する磁界がロータユニット40が回転するこ
とによる変化は発電線素7bにより検出される。発電線
素7bの出力は図示の増幅器16a,16bにより増幅
され、それぞれ、メインFG信号、サブFG信号として
回転位置検出回路100に送られる。図3に回転位置検
出回路100の各信号のタイミングチャート、図4にそ
の内側ブロック図を示す。
【0027】図3−aに示すメインFG信号は増幅器1
6aの出力である。図1,図2からもわかるように、メ
インFG信号の出力は大きくそのAM変調度を極力押さ
えている。これは、メインFG信号を回転速度信号とし
て、また、インデックス信号として使用するためであ
る。メインFG信号であるAM変調成分は、発電線素の
ない角度θ0 の部分と無着磁部αが対向しているとき、
出力振幅は最大となり着磁部が対向しているとき、出力
振幅は最小値をとる。メインFG信号に寄与する発電線
素パターンが全周にわたり配置されていれば、(図1に
おいてθ0 =0)AM変調成分はなくなる。
6aの出力である。図1,図2からもわかるように、メ
インFG信号の出力は大きくそのAM変調度を極力押さ
えている。これは、メインFG信号を回転速度信号とし
て、また、インデックス信号として使用するためであ
る。メインFG信号であるAM変調成分は、発電線素の
ない角度θ0 の部分と無着磁部αが対向しているとき、
出力振幅は最大となり着磁部が対向しているとき、出力
振幅は最小値をとる。メインFG信号に寄与する発電線
素パターンが全周にわたり配置されていれば、(図1に
おいてθ0 =0)AM変調成分はなくなる。
【0028】メインFG信号が微分された後二値化され
(図4:微分回路101、比較器102)、サンプルホ
ールドおよび回転位置検出用のクロック(図3−b)と
して利用される。また、メインFG信号は図4に示すよ
うに比較器103により二値化され、回転速度制御回路
200に入力する。
(図4:微分回路101、比較器102)、サンプルホ
ールドおよび回転位置検出用のクロック(図3−b)と
して利用される。また、メインFG信号は図4に示すよ
うに比較器103により二値化され、回転速度制御回路
200に入力する。
【0029】回転速度制御回路200は基準クロック
(図4では1MHz)とメインFG信号からのクロック
を比較して速度制御信号を生成し、コイル10に流す電
流を制御することによりモータは定度回転で回転する。
また、回転速度制御回路は、モータの回転が設定回転数
に対してある一定の範囲に入ったとき(図4においては
±10%)回転数ロック信号を生成する。この信号の使
い方に付いては後述する。
(図4では1MHz)とメインFG信号からのクロック
を比較して速度制御信号を生成し、コイル10に流す電
流を制御することによりモータは定度回転で回転する。
また、回転速度制御回路は、モータの回転が設定回転数
に対してある一定の範囲に入ったとき(図4においては
±10%)回転数ロック信号を生成する。この信号の使
い方に付いては後述する。
【0030】図3−cに示す信号はサブFG信号であり
増幅器16bの出力である。前述のとおり、ロータユニ
ット40が1回転する間に、1個所だけ出力がほとんど
ゼロに近くなる場所がる。ここが、本発明において最も
重要な点である。
増幅器16bの出力である。前述のとおり、ロータユニ
ット40が1回転する間に、1個所だけ出力がほとんど
ゼロに近くなる場所がる。ここが、本発明において最も
重要な点である。
【0031】即ち、サブFG信号の出力の大きさは、速
度検出用マグネット2の着磁強度のばらつき、組立精度
のばらつきによる速度検出用マグネット2と発電線素7
b間のギャップの変化、温度変化による磁束密度の変
化、等により変化する。また、設定回転数が異なるとそ
の出力も変化する。本発明のように、FG信号のAM変
調成分等のレベル検出によりインデックス信号を生成し
ようとする場合、上記のようなレベル変化に影響されな
い検出方法が必要となる。そこで、サブFG信号の振幅
がほとんどゼロになるタイミングを検出することが有効
な手段になる。
度検出用マグネット2の着磁強度のばらつき、組立精度
のばらつきによる速度検出用マグネット2と発電線素7
b間のギャップの変化、温度変化による磁束密度の変
化、等により変化する。また、設定回転数が異なるとそ
の出力も変化する。本発明のように、FG信号のAM変
調成分等のレベル検出によりインデックス信号を生成し
ようとする場合、上記のようなレベル変化に影響されな
い検出方法が必要となる。そこで、サブFG信号の振幅
がほとんどゼロになるタイミングを検出することが有効
な手段になる。
【0032】次に、サブFG信号の極小値(ほとんどゼ
ロ出力となるタイミング)を検出する方法を説明する。
サブFG信号は、サンプルホールド回路104(図4)
に入力し、クロック(図3−b)の立ち上がりタイミン
グでサンプルホールドされる。図4においては、クロッ
クの立ち上がりエッジからパルスジェネレータ105に
より図示するようなパルスを生成し、それをサンプルホ
ールド信号としている。サンプルホールド回路104
は、サンプルホールド信号がロウの時サンプリングし、
ハイの時ホールドする。サンプルホールド回路104の
出力S.H.1信号を図3−dに示す。
ロ出力となるタイミング)を検出する方法を説明する。
サブFG信号は、サンプルホールド回路104(図4)
に入力し、クロック(図3−b)の立ち上がりタイミン
グでサンプルホールドされる。図4においては、クロッ
クの立ち上がりエッジからパルスジェネレータ105に
より図示するようなパルスを生成し、それをサンプルホ
ールド信号としている。サンプルホールド回路104
は、サンプルホールド信号がロウの時サンプリングし、
ハイの時ホールドする。サンプルホールド回路104の
出力S.H.1信号を図3−dに示す。
【0033】S.H.1信号は第2のサンプルホールド
回路106に入力し、クロックの立ち下がりタイミング
でサンプルホールドされる。サンプルホールド信号を作
るために、パルスジェネレータ107が使われている。
第2のサンプルホールド回路の出力波形S.H.2を図
3−eに示す。
回路106に入力し、クロックの立ち下がりタイミング
でサンプルホールドされる。サンプルホールド信号を作
るために、パルスジェネレータ107が使われている。
第2のサンプルホールド回路の出力波形S.H.2を図
3−eに示す。
【0034】つぎに、S.H.1信号とS.H.2信号
を比較器108で比較する。この時、サンプルホールド
回路104,106がサンプリングしているときと、サ
ブFG信号のAM変調成分の電圧がその最大値より小さ
いある一定電圧を越えている時、比較器108はその動
作を停止する。これは、比較器108の誤検出を防ぐた
めであり、特に、サブFG信号の振幅が大きいときの、
速度検出用マグネットの面振れ等による余分なAM変調
成分による誤動作を防いでいる。
を比較器108で比較する。この時、サンプルホールド
回路104,106がサンプリングしているときと、サ
ブFG信号のAM変調成分の電圧がその最大値より小さ
いある一定電圧を越えている時、比較器108はその動
作を停止する。これは、比較器108の誤検出を防ぐた
めであり、特に、サブFG信号の振幅が大きいときの、
速度検出用マグネットの面振れ等による余分なAM変調
成分による誤動作を防いでいる。
【0035】図4においては、S.H.1信号をサブF
G信号のAM変調成分の3分の1の電圧(Vref=V
cc/2+Vsub/3)で比較する比較器109の出
力(COMP2:図3−f)と、パルスジェネレータ1
05,107の出力とのNAND回路110の出力で、
比較器108の動作を禁止している。比較器108の出
力COMP1を図3−gに示す。図中斜線部はS.H.
1信号とS.H.2信号のレベルが同じであり出力が不
定であることを示す。
G信号のAM変調成分の3分の1の電圧(Vref=V
cc/2+Vsub/3)で比較する比較器109の出
力(COMP2:図3−f)と、パルスジェネレータ1
05,107の出力とのNAND回路110の出力で、
比較器108の動作を禁止している。比較器108の出
力COMP1を図3−gに示す。図中斜線部はS.H.
1信号とS.H.2信号のレベルが同じであり出力が不
定であることを示す。
【0036】比較器108の出力COMP1はラッチ回
路112のデータ端子に入力する。パルスジェネレータ
105の出力がディレイ回路111により遅延されDラ
ッチ回路112のクロック端子に入力している。また、
モータ起動時、停止時等のDラット回路112の誤動作
を防ぐため、回転速度制御回路200より出力される回
転数ロック信号により、回転数が目標回転数のある一定
範囲内にあるときのみ、Dラット回路112を動作させ
ている。図4において、ロック信号の出力範囲は±10
%以下に設定してある。Dラッチ回路112の出力Qを
図3−iに示す。この信号の立ち上がりタイミングが回
転位置検出用のタイミングとなる。この回転位置検出信
号は、ディレイ回路111の出力DELAYCLOCK
(図3−h)と同期しているため、比較器等のオフセッ
ト電圧の変化によるタイミングの変化に影響されない。
路112のデータ端子に入力する。パルスジェネレータ
105の出力がディレイ回路111により遅延されDラ
ッチ回路112のクロック端子に入力している。また、
モータ起動時、停止時等のDラット回路112の誤動作
を防ぐため、回転速度制御回路200より出力される回
転数ロック信号により、回転数が目標回転数のある一定
範囲内にあるときのみ、Dラット回路112を動作させ
ている。図4において、ロック信号の出力範囲は±10
%以下に設定してある。Dラッチ回路112の出力Qを
図3−iに示す。この信号の立ち上がりタイミングが回
転位置検出用のタイミングとなる。この回転位置検出信
号は、ディレイ回路111の出力DELAYCLOCK
(図3−h)と同期しているため、比較器等のオフセッ
ト電圧の変化によるタイミングの変化に影響されない。
【0037】図1と図2において、ロータユニット40
が矢印B方向に回転していると仮定すると、発電線素の
一つ7b−1と速度検出用の着磁パターンの境界線17
−1が対向した直後に回転位置検出信号(図3−iの回
転位置検出信号において信号が立ち上がるタイミング)
が発生する。
が矢印B方向に回転していると仮定すると、発電線素の
一つ7b−1と速度検出用の着磁パターンの境界線17
−1が対向した直後に回転位置検出信号(図3−iの回
転位置検出信号において信号が立ち上がるタイミング)
が発生する。
【0038】本実施例においては、サンプルホールド回
路104のホールドタイミングはクロックの立ち上がり
であり、サンプルホールド回路106のホールドタイミ
ングはクロックの立ち下がりであり、Dラット回路11
2のラッチタイミングはクロックの立ち上がりから立ち
下がり間での間である瞬間であるが、サンプルホールド
回路104のホールドタイミングはクロックの立ち下が
りであり、サンプルホールド回路106のホールドタイ
ミングはクロックの立ち上がりであり、Dラット回路1
12のラッチタイミングはクロックの立ち下がりから立
ち上がりまでの間のある瞬間であっても良い。
路104のホールドタイミングはクロックの立ち上がり
であり、サンプルホールド回路106のホールドタイミ
ングはクロックの立ち下がりであり、Dラット回路11
2のラッチタイミングはクロックの立ち上がりから立ち
下がり間での間である瞬間であるが、サンプルホールド
回路104のホールドタイミングはクロックの立ち下が
りであり、サンプルホールド回路106のホールドタイ
ミングはクロックの立ち上がりであり、Dラット回路1
12のラッチタイミングはクロックの立ち下がりから立
ち上がりまでの間のある瞬間であっても良い。
【0039】[他の実施例]上記実施例は本発明の趣旨
を逸脱しない範囲で変形可能である。
を逸脱しない範囲で変形可能である。
【0040】ところで図2に示すように、速度検出用マ
グネット2の円周上の一部(角度α)に無着磁部を設定
すると、速度検出用マグネット2と鉄基板7の間で吸着
力のアンバランスが生じ、モータの回転精度を悪化させ
る可能性がある。また、軸受け等の劣化を招く可能性が
ある。
グネット2の円周上の一部(角度α)に無着磁部を設定
すると、速度検出用マグネット2と鉄基板7の間で吸着
力のアンバランスが生じ、モータの回転精度を悪化させ
る可能性がある。また、軸受け等の劣化を招く可能性が
ある。
【0041】図5は、上述した吸着力のアンバランスを
無くすことを目的とする。図示するように、角度αの範
囲に発電線素のピッチの2倍で着磁をしている。このよ
うに構成すると、2倍のピッチで着磁した部分は発電線
素の出力にも寄与しないため、第1の実施例の特徴を損
なうことなく吸着力のアンバランスがなくなり、回転精
度を悪化させる心配もなくなる。また、軸受けの劣化の
心配もない。
無くすことを目的とする。図示するように、角度αの範
囲に発電線素のピッチの2倍で着磁をしている。このよ
うに構成すると、2倍のピッチで着磁した部分は発電線
素の出力にも寄与しないため、第1の実施例の特徴を損
なうことなく吸着力のアンバランスがなくなり、回転精
度を悪化させる心配もなくなる。また、軸受けの劣化の
心配もない。
【0042】更に他の変形例を説明する。
【0043】図4において、サンプルホールド回路は反
波整流回路とロウパスフィルタに置き換えても良い。ま
た、AD変換器とDラッチ回路を用いて構成しても良
い。
波整流回路とロウパスフィルタに置き換えても良い。ま
た、AD変換器とDラッチ回路を用いて構成しても良
い。
【0044】以上説明した実施例および変形例では、速
度信号発生のための(速度検出用)マグネットがその信
号を出力する線素に及ぼす磁界が1pprのAM変調さ
れているために、そのAM変調成分から1回転に1つの
位置検出信号を生成することができ、そのために、従来
の位置検出用マグネット13、同じくホール素子14等
が不要となっている。このため、実施例のモータはかな
り小型化されている。また、インデックス用のマグネッ
トが不要となったために、漏洩磁束の問題もなくなっ
た。
度信号発生のための(速度検出用)マグネットがその信
号を出力する線素に及ぼす磁界が1pprのAM変調さ
れているために、そのAM変調成分から1回転に1つの
位置検出信号を生成することができ、そのために、従来
の位置検出用マグネット13、同じくホール素子14等
が不要となっている。このため、実施例のモータはかな
り小型化されている。また、インデックス用のマグネッ
トが不要となったために、漏洩磁束の問題もなくなっ
た。
【0045】また、位置検出信号の検出のタイミング
は、サブFGの出力がゼロまたはほとんどゼロになった
瞬間を検出してその後、メインFGから生成されるクロ
ックの立ち上がりまたは立ち下がりのタイミングである
ため、サブFG出力のモータ間のばらつきや、マグネッ
トの作る磁束密度の温度依存性、設定回転数の違い等に
よる出力の変化にも影響されない。また、クロックに同
期して位置検出信号が生成されるため比較器等のオフセ
ットの変化にも依存しないため、タイミングズレのない
信頼性の高い回転位置検出回路が実現できる。
は、サブFGの出力がゼロまたはほとんどゼロになった
瞬間を検出してその後、メインFGから生成されるクロ
ックの立ち上がりまたは立ち下がりのタイミングである
ため、サブFG出力のモータ間のばらつきや、マグネッ
トの作る磁束密度の温度依存性、設定回転数の違い等に
よる出力の変化にも影響されない。また、クロックに同
期して位置検出信号が生成されるため比較器等のオフセ
ットの変化にも依存しないため、タイミングズレのない
信頼性の高い回転位置検出回路が実現できる。
【0046】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
回転速度検出用の2つの電磁結合素子間に形成される磁
界強度が1pprでAM変調されており、そのAM変調
成分から回転位置信号を生成することができる。このた
めに、従来のインデックス専用の回転マグネットや回転
位置検出素子を省けるので、電磁回転機自体の小型化お
よび薄型化を実現することができ、更に、漏洩磁束の発
生防止をすることができる。
回転速度検出用の2つの電磁結合素子間に形成される磁
界強度が1pprでAM変調されており、そのAM変調
成分から回転位置信号を生成することができる。このた
めに、従来のインデックス専用の回転マグネットや回転
位置検出素子を省けるので、電磁回転機自体の小型化お
よび薄型化を実現することができ、更に、漏洩磁束の発
生防止をすることができる。
【図1】本発明の実施例による、発電線素パターンを説
明する図。
明する図。
【図2】本発明の実施例による、速度検出用マグネット
の着磁パターンを説明する図。
の着磁パターンを説明する図。
【図3】実施例の回転位置信号生成回路における各種信
号の波形を示す図。
号の波形を示す図。
【図4】実施例の回転位置信号生成回路のブロック図。
【図5】他の実施例における速度検出用マグネットの着
磁パターンを説明する図。
磁パターンを説明する図。
【図6】従来技術による3相ブラスレスモータの構造を
説明する平面図。
説明する平面図。
【図7】図6のモータ部分断面図。
【図8】図6のモータのFG信号検出用の線素パターン
を示す図。
を示す図。
【図9】従来技術におけるインデックス(回転位置検出
信号)検出用のマグネットと検出素子による発生信号の
タイミングチャート。
信号)検出用のマグネットと検出素子による発生信号の
タイミングチャート。
【図10】従来技術によるインデックス検出回路の回路
図。
図。
1 駆動マグネット 2 速度検出用マグネット 4 ロータヨーク 7a,7b 発電線素部
Claims (7)
- 【請求項1】 ロータとステータから成る電磁回転機の
回転位置検出装置において、 前記ロータ上に多極着磁して配置した回転速度検出用マ
グネットと、前記回転速度検出用マグネットの多極着磁
した面と向い合う前記ステータ上にくし歯状に屈曲して
配置した発電線素とから成る回転速度検出機構を具備
し、前記回転速度検出用マグネットの多極着磁した部分
には、前記発電線素の屈曲の間隔と等しい間隔で着磁さ
れた部分と、残りの無着磁部分または前記屈曲の間隔と
等しく着磁された着磁間隔の2倍の間隔で着磁された部
分、とが存在し、前記回転速度検出機構の発電線素は、
くし歯状に屈曲したすべての発電線素からの起電力を出
力する第1の出力端と、一部分の発電線素からの起電力
を出力する第2の出力端を有し、前記ロータが回転する
と、回転速度検出用マグネットと前記発電線素との磁気
的相互作用により、前記第1の出力端からはほぼ振幅が
等しいかまたは前記ロータ1回転毎に1周期の弱いAM
変調を受ける第1回転速度信号を出力するとともに、前
記第2の出力端からは、前記ロータ1回転に1度、信号
の振幅がほぼゼロになるようなAM変調を受ける第2回
転速度信号を出力し、前記第1回転速度信号を微分した
二値化信号を基準クロックとし、前記第2回転速度信号
の振幅の最小値を、前記クロックまたは前記クロックか
ら一定時間遅延したタイミングで検出して、前記ロータ
の回転位置信号とする回転位置検出回路を具備すること
を特徴とする電磁回転機の回転位置検出装置。 - 【請求項2】 請求項1記載の電磁回転機の回転位置検
出装置において、前記回転位置検出回路は、回転速度信
号の発生パルス数がロータ1回転につきP/2発である
とき、前記発電線素の屈曲の間隔と等しく着磁された前
記回転速度検出用マグネットの、前記発電線素に対向す
る極数Mは、M<P、前記第1回転速度信号に寄与する
発電線素の数N1は、N1≦P、前記第2回転速度信号
に寄与する発電線素の数N2は、N2≦(P−M)、の
関係にあることを特徴とする電磁回転機の回転位置検出
装置。 - 【請求項3】 請求項1記載の電磁回転機の回転位置検
出装置において、前記回転位置検出回路は、前記第1回
転速度信号を微分する微分回路と、前記微分回路の出力
信号を二値化し基準クロックとする二値化回路と、前記
基準クロックの立ち上がりまたは立ち下がりから一定時
間遅延した遅延パルスを発生する遅延回路とを有し、前
記第2回転速度信号の振幅の最小値検出直後の前記遅延
パルスのタイミングで、回転位置信号を発生することを
特徴とする電磁回転機の回転位置検出装置。 - 【請求項4】 請求項3記載の電磁回転機の回転位置検
出装置において、前記回転位置検出回路は、さらに前記
基準クロックの立ち上がりにて前記第2回転速度信号を
サンプルホールドする第1のサンプルホールド回路と、
前記基準クロックの立ち下がりにて第1のサンプルホー
ルド回路の出力をサンプルホールドする第2のサンプル
ホールド回路と、前記第1のサンプルホールド回路の出
力と前記第2のサンプルホールド回路の出力を比較する
比較器と、前記比較器の出力をデータ入力とし、前記基
準クロックの立ち上がりから立ち下がりまでの間のあら
かじめ決められたタイミングでラッチするDラッチ回路
を有し、前記ラッチ回路の出力を回転位置信号とするこ
とを特徴とする電磁回転機の回転位置検出装置。 - 【請求項5】 請求項3記載の電磁回転機の回転位置検
出装置において、前記回転位置検出回路は、前記基準ク
ロックの立ち下がりにて前記第2回転速度信号をサンプ
ルホールドする第1のサンプルホールド回路と、前記基
準クロックの立ち上がりにて第1のサンプルホールド回
路の出力をサンプルホールドする第2のサンプルホール
ド回路と、前記第1のサンプルホールド回路の出力と前
記第2のサンプルホールド回路の出力を比較する比較器
と、前記比較器の出力をデータ入力とし、前記基準クロ
ックの立ち下がりから立ち上がりまでの間のあらかじめ
決められたタイミングでラッチするDラッチ回路を有
し、前記ラッチ回路の出力を回転位置信号とすることを
特徴とする電磁回転機の回転位置検出装置。 - 【請求項6】 請求項4乃至5記載の電磁回転機の回転
位置検出装置において、前記回転位置検出回路における
比較器の動作は、前記第1と第2のサンプルホールド回
路がサンプリングしている間と、第2回転速度信号の振
幅が、その最大値に対してある一定値以上になる期間に
おいて、禁止されていることを特徴とする電磁回転機の
回転位置検出装置。 - 【請求項7】 請求項4乃至5記載の電磁回転機の回転
位置検出装置において、前記回転位置検出回路における
前記Dラッチ回路は、電磁回転機の回転速度が目標回転
速度に対し、ある一定範囲内に入ったときのみ動作する
ことを特徴とする電磁回転機の回転位置検出装置。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4003187A JP2902514B2 (ja) | 1992-01-10 | 1992-01-10 | 電磁回転機の回転位置検出装置 |
US08/280,380 US5408153A (en) | 1991-07-05 | 1994-07-26 | Index position detecting apparatus for an electromagnetic rotary machine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4003187A JP2902514B2 (ja) | 1992-01-10 | 1992-01-10 | 電磁回転機の回転位置検出装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05191993A JPH05191993A (ja) | 1993-07-30 |
JP2902514B2 true JP2902514B2 (ja) | 1999-06-07 |
Family
ID=11550403
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP4003187A Expired - Lifetime JP2902514B2 (ja) | 1991-07-05 | 1992-01-10 | 電磁回転機の回転位置検出装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2902514B2 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP3035102A1 (en) * | 2014-12-17 | 2016-06-22 | Shinano Kenshi Kabushiki Kaisha | Rotary body driving apparatus |
US9515533B2 (en) | 2014-11-26 | 2016-12-06 | Shinano Kenshi Kabushiki Kaisha | Rotary body driving apparatus |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6149663B2 (ja) * | 2013-10-03 | 2017-06-21 | 日産自動車株式会社 | 機電一体型モータ |
-
1992
- 1992-01-10 JP JP4003187A patent/JP2902514B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9515533B2 (en) | 2014-11-26 | 2016-12-06 | Shinano Kenshi Kabushiki Kaisha | Rotary body driving apparatus |
EP3035102A1 (en) * | 2014-12-17 | 2016-06-22 | Shinano Kenshi Kabushiki Kaisha | Rotary body driving apparatus |
US9391488B1 (en) | 2014-12-17 | 2016-07-12 | Shinano Kenshi Kabushiki Kaisha | Rotary body driving apparatus |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH05191993A (ja) | 1993-07-30 |
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Legal Events
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