JPH01110085A - Motor controller - Google Patents

Motor controller

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JPH01110085A
JPH01110085A JP62264018A JP26401887A JPH01110085A JP H01110085 A JPH01110085 A JP H01110085A JP 62264018 A JP62264018 A JP 62264018A JP 26401887 A JP26401887 A JP 26401887A JP H01110085 A JPH01110085 A JP H01110085A
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motor
encoder
stator
signal
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Akira Torisawa
鳥沢 章
Noriaki Itou
伊東 典晃
Masaaki Kakizaki
正明 柿崎
Hiroshi Kato
博 加藤
Shigeru Okamura
岡村 繁
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Canon Precision Inc
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  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)

Abstract

PURPOSE:To control a motor stably, by counting the number of sections to be detected of an encoder and switching power conduction to a stator coil when the count matches with a predetermined count. CONSTITUTION:Power is conducted in predetermined direction through one of two phase coils 2021, 2031. Magnetic pole of stator phase at power conducting side is facing with the magnetic pole of a rotor magnet, and reset signals 131, 132 are provided from an external controller 112 at this time point such that outputs from up/down counters 108, 111 are brought to zero. A positional information signal representing rotor position split into twelve sections with reference to a facing point between the rotor magnetic pole and the stator magnetic pole can be obtained through the operation, while furthermore rotor position can be known based on the outputs from the up/down counters 108, 111 thus enabling switching of power conduction to the coil. Since encoder signals are counted, power conduction timing can be switched accurately.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

[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(O
A)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4
5°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。
[Industrial Application Field] The present invention is applicable to office automation (Office automation) such as personal computers and word processor printers.
A) It relates to a control device for a motor used in equipment. [Prior Art] For example, in a brushless motor, a Hall element is usually used to detect the position of the magnetic pole of the rotor for controlling current flow, and an optical or magnetic encoder is used to detect the speed of the rotor. . [Problems to be Solved by the Invention] However, such brushless motors have the following problems. (1) It is necessary to align the stator magnetic poles and the Hall element. (2) If the energization is switched using the Hall element, the positions of the Hall element and the stator are uniquely determined, so the method of energizing the motor is fixed. For example, the so-called 180°
When performing energization control and when performing 90° energization control,
The position of the Hall element with respect to the magnetic poles of the stator is electrically 4.
Since the difference is 5°, in order to perform two types of energization control with one motor, the number of Hall elements must be doubled and placed at positions suitable for each energization control. For example, JP-A-62-193548, JP-A-62
- A stepping motor that controls energization using an encoder output is proposed in Publication No. 193549, but what is disclosed therein is only the structure of the motor itself in which an encoder is installed at a predetermined location, and the motor drive is not disclosed. Nothing is disclosed regarding control circuits, methods, etc.

【問題点を解決するための手段】[Means to solve the problem]

本発明は、ロータの軸に固定され、ロータの磁極数の整
数倍の被検出部を有するエンコーダと、ステータ側の所
定箇所においてロータの回転に伴うエンコーダの被検出
部の数をカウントするカウント手段と、カウント手段の
カウント値が所定値に一致したときにステータのコイル
への通電切換を行う手段とを具える。 【作 用1 本発明によれば、ロータの釉に該ロータの磁極数の整数
倍の被検出部を有するエンコーダを固定し、ステータ側
の所定箇所において前記ロータの回転に伴う前記エンコ
ーダの被検出部の数をカウントすることによって、当該
カウント値が所定値に一致したときに前記ステータのコ
イルへの通電切換を行う。 〔実施例] 第1図は本発明にがかるモータの駆動制御回路を示す図
である。第2図は本発明にがかるモータの第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20
3では205,206で例示、ステータ202では20
7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(205,206,207,2011)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(205,206,207,2
08)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205および20
7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ピツ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およの20
3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ピツチずれて形成
されている。212,213は、それぞれステータ20
2,203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2
17,218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208)
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21B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224(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901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2
25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22
4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、220^、220Bは第2図、第3
図中220で示した磁気抵抗素子(MR素子) 、10
3,104は差動増幅アンプ、105,108はコンパ
レータ、107はupクロック・downクロックを発
生するアップダウンクロック発生器、108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0
本図を使って駆動回路の動作説明を行う。 MR素子220^は第4図Aに示すように(図ではMR
素子220Aを実線で示し、同220Bを点線で示す、
第4図Bは■素子220^についてのみ示すが、同22
0B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〜「4を配置し、同
素子「l〜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「l
〜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17
8周期だけ位相ずれをもって2個配置されるため、一方
(220^)が第5図501の波形の場合、もう一方(
220B)は第5図502に示すような位相が電気的に
90°ずれた波形が得られる。これらの波形は次に続く
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(5
01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10
7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801,602
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up、downの2つの出力端子60
5.606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dO胃nクロックを発生す
る。 第7図は信号A、Bの波形603,604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力方向たはdown方向の時間の
流れを示す)、今、第7図においてup力方向信号A、
 Bがクロック発生器107に人力された場合は、第7
図701,702に示す2つの波形がup−down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、do胃n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、7
03,704に示す波形がup、do胃n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−do胃n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 、 down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o btら23をバイナリ−5bit信号で出力端子
に出力する(各信号をBo、B+、Bz、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8050回転方向切換器806
゜スタートストップ制御器807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−
5bitで設定することによって、前記up−down
カクンタ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8
05に入力される。 クロック発生器805は第9.第1O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 =
 O(00000B’)、 b −6(OOIIOB)
、 c−12(OIlooB)、 d−18(1100
0B)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−do胃nカウ
ンタ108への入力クロック信号波形(UPまたはDO
WN)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8
01.802.803.804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
のトSフリップフロップ901.902の4つの出力端
子からの信号812,813,814.1115として
、第13図Aの1302.1303,1304.130
5のようなり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1302.13G3,1304.1305は2
相のコイル2021.2031への通電信号を表わし、
それぞれA、B、A、Bで表わす。このA、B、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8.18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11
6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シ、
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によフて任意に
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ax23.同じ<
802をb−5,同じ<803をcmll、同じく80
4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B
 1307〜1310に示すような入力クロツク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80
5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axl、bMフ。 cm13.d冨19とすると、第13図Cl312〜1
315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−do宵n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の出力信号バ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
0例えば3410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〜allに対し、
出力信号812〜815として第14図A、B、Cに示
す波形バ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図の波形バタンは
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図の波形バタンはl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1回
転方向切換器80B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1213により
各OR回路の出力信号124〜127をすべて81gh
”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゜20
3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
、本例ではバイポーラ式駆動回路である。このモータ駆
動回路1.10は、モータ駆動信号発生器109からの
出力信号124〜12B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1G9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Ill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 L、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l/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1
08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図に示すような通電タイミングが得られる。第1
4図Aにおいて、1401はエンコーダ出力波形、14
02.1403,1404.1405は2相のコイル2
021.2031の通電状態を表わし、それぞれA。 B、A、Bの4つを表わす。この場合、A相はアップダ
ウンカウンタ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.
8,12.18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、バイポーラ駆動の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
は局となるが、得られる回転トルクは約l/n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。9
0°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。Il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、励磁バ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図の回路に励磁バタン発生器1501.信号
切換器1502を追加したものである。 励磁バタン発生器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相ステツピング
モータの励磁信号1503.1504,1505.15
06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
バタン進行方向の切換および1相、2相励磁バタンの出
力が可能である。1相励磁バタンは第14図Aに示す4
波形と同様であり、2相励磁バタンは第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124,125,128.j27と、励磁バ
タン発生器1501からの出力信号1503,1504
,1505.1508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
214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25
2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とロータ磁極数が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、ハイブリッドステリビングモータのDCブ
ラシレレス−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
の千−夕において、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1
704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
偏平型ブラシレス千−夕である。 また、第18図は、いわゆるアクタ−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1806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
2002.スリット円板取付具2001を片方の軸受2
007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2002.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2
2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、@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2205を装着し、このエンコーダ220
5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22
08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220
1.2202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al、a2.・・・anとbl。 b2. ・・・bnのピッチは属ずれている。 このような構成によれば、2つの導体2201゜220
2の各々の両端からは電気角で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ブラシレスそ一夕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(5
00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、従来センナの精密な位置合
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。
The present invention provides an encoder that is fixed to the shaft of a rotor and has an integer multiple of the number of magnetic poles of the rotor, and a counting means that counts the number of detected parts of the encoder as the rotor rotates at a predetermined location on the stator side. and means for switching the energization to the coils of the stator when the count value of the counting means matches a predetermined value. [Function 1] According to the present invention, an encoder having a detection portion having an integral multiple of the number of magnetic poles of the rotor is fixed to the glaze of the rotor, and the encoder is detected at a predetermined location on the stator side as the rotor rotates. By counting the number of parts, when the count value matches a predetermined value, energization to the coil of the stator is switched. [Embodiment] FIG. 1 is a diagram showing a motor drive control circuit according to the present invention. FIG. 2 is a perspective view showing a first embodiment of a motor according to the present invention, and FIG. 3 is a sectional view of the same motor. below,
The first embodiment will be described with reference to FIGS. 2 and 3. Reference numeral 201 is a step-rotatable motor with a built-in magnetic encoder. This motor 201 has a stator 204 having a structure in which two stators 202 and 203 having magnetic hollow rings are stacked one above the other. This stator 202.
The surface of 203 is made of a magnetic material, and magnetic pole pieces (stator 20
3, 205 and 206 are exemplified, and stator 202 is 20
7 and 208) are formed alternately at minute intervals, and a bobbin 210 on which a conductive wire 209 is wound in many turns is inserted into a hollow portion inside the bobbin 210. The magnetic pole pieces (205, 206, 207, 2011) are arranged and fixed in two stages, upper and lower, so as to face each other in the axial direction. Magnetic pole pieces (205, 206, 207, 2
08) is formed to be equal to the magnetic pole width (in the circumferential direction) of the magnet rotor 211. pole pieces 205 and 20
7 are formed by extending the magnetic portions of the lower surfaces of the stators 202 and 203 upward toward the inner periphery, and are also formed one-fourth of a pitch apart from each other. Pole pieces 206 and 208 also connect stators 202 and 20.
They are each formed by extending the magnetic material portions on the upper surface of No. 3 toward the inner periphery downward direction, and are also formed one-fourth of a pitch apart from each other. 212 and 213 are the stator 20, respectively.
This is a lead wire connected to the conductor wire No. 2,203. A cylindrical magnet rotor 211 is fixed to a rotating shaft 214 and rotates together with the rotating shaft 214. This magnet rotor 211 includes bearings 2 mounted on flanges 215 and 216 welded to stators 202 and 203, respectively.
17, 218, thereby rotatably disposed within the inner hollow portion of the stator 204. The magnet rotor 211 may be a plastic magnet or a sintered magnet, and any suitable magnet may be used. The magnetic pole pieces (205°, 206, 207 and 208) are provided on the outer periphery of the magnet rotor 211.
N and S magnetic poles are alternately radially aligned and magnetized to form multiple poles so as to face each other. The rotating shaft 214 is arranged to protrude from the lower end of the bearing 21B attached to the flange 216 welded to the stator 202, and N, S A magnetic encoder 219 with 288 magnetic poles alternately magnetized is attached. A magnetic sensor (MR element) 220 is configured to output A-phase and B-phase signals with an electrical phase shift of 901 at a location facing the magnetic pole portion 224 (periphery) of the magnetic encoder 219.
is installed. This magnetic sensor (MR element) 220 is connected to a fixed member 222
The output signal is sent to a control circuit (shown in the first figure) through a lead wire 223 soldered on a board 221. Reference numeral 225 denotes a metal cup-shaped magnetic encoder storage case fixed to the stator 202, and a fixing member 222 to which a magnetic sensor (MR element) 220 is fixed is attached to the bottom of the inner surface. In addition, this storage case 2
25 prevents dirt and dust from adhering to the magnetic pole part 224 of the magnetic encoder and the surface of the magnetic sensor (MR element) 220. The number of magnetic poles of the rotor 211 is 24, and the magnetic encoder 22
The number of magnetic poles in 4 is an integral multiple of 288 poles. Therefore, the number of encoder output pulses per rotor pole is 12 pulses. In this example, the rotation angle per pulse of the encoder output is 1.25 degrees/pulse (360 degrees/288 pulses), which is a sufficiently small value for the rotation angle of 15 degrees of one rotor pole. . In other words, even without any adjustment, the error in the position between the encoder output pulse and the rotor magnetic pole is at most ±
It is 0.625 degrees, which is about 4 degrees per rotor pole.
The error is 2%, which is a value that can be completely ignored. The relationship between the number of encoder output pulses and the number of rotor magnetic poles can be set within the allowable error range, and the number of encoder output pulses per one rotation of the rotor can be an integral multiple of the number of rotor magnetic poles.In general, ± An error of 12.5% is sufficient, and in that case, the number of pulses will be four times the number of rotor magnetic poles. In addition, when the number of rotor magnetic poles is as high as 100, such as in a hybrid step motor, and when the number of encoder output pulses and the number of rotor magnetic poles correspond one to one, as with conventional Hall elements or other encoders, Precise adjustment is required to align both sides. However, according to the present invention, by setting the number of output pulses of the encoder to 400 to 500, a motor having a hybrid step motor structure can be converted into a DC brushless motor without the above-mentioned alignment. This number of output pulses has a wavelength of 0.
.. With a magnetization pattern of 334 μm and a diameter of 26.6 mm (
This can be easily realized using a magnetic encoder (structured as shown in FIGS. 2 and 3) and a magnetoresistive element (MR element). FIG. 1 shows a control circuit for a motor configured as described above. In Figure 1, 220^ and 220B are in Figure 2 and 3.
Magnetoresistive element (MR element) indicated by 220 in the figure, 10
3 and 104 are differential amplifiers, 105 and 108 are comparators, 107 is an up-down clock generator that generates up and down clocks, 108 is an up-down counter, 109 is a motor drive signal generator, 110 is a motor drive circuit, 111 is a position detection counter, 112 is an external control device, 113 is a speed control reference signal generator, and 114 is a motor speed control device.
The operation of the drive circuit will be explained using this diagram. The MR element 220^ is as shown in FIG.
The element 220A is shown by a solid line, and the element 220B is shown by a dotted line,
Figure 4B shows only the ■ element 220^;
The same applies to 0B. ) Four magnetoresistive elements r1 to r4 are arranged along the magnetic pole array direction of the encoder 224, and the elements r1 to r4 are connected in a bridge type as shown in FIG. The four elements constituting the other MR element 220B are shown in FIG. 4A.
As shown by dotted lines in , the four elements "l" of the MR element 220A are
~ Place it in the middle of r4. In this embodiment, since the MR element is placed opposite to the magnetic encoder attached to the motor shaft, a waveform as shown in FIG. 5 is obtained in response to magnetic field fluctuations caused by the magnetic encoder as the motor rotates. The MR element has a magnetic encoder magnetization period of 17
Since the two are arranged with a phase shift of 8 cycles, if one (220^) has the waveform of 501 in Fig. 5, the other (
220B), a waveform whose phase is electrically shifted by 90° as shown in FIG. 5 502 is obtained. After these waveforms are amplified by the subsequent differential amplifiers 103 and 104,
503 (5) by comparators 105 and 106 in FIG.
01), 504 (corresponding to 502), and then the up/down clock generator 10
7 is input. This clock generator 107 includes two D-type flip-flops 801 and 602 as shown in FIG.
It consists of two input terminals 603 and 604 that input input signals A and B, and two output terminals 60 for up and down.
5.606, and generates an up clock or a dO clock depending on the phase between input signals A and B (details will be described later). FIG. 7 shows waveforms 603 and 604 of signals A and B and up-do
It is a diagram showing the relationship between wn output waveforms 605 and 606 (
(The two arrows in the figure indicate the flow of time in the up force direction or the down direction.) Now, in FIG. 7, the up force direction signal A,
If B is manually input to the clock generator 107, the seventh
Two waveforms shown in FIGS. 701 and 702 appear at the up-down output terminals. That is, a pulse corresponding to the cycle of the magnetic encoder appears only at the up terminal, and nothing is output to the do n terminal. Conversely, in Figure 7, down
When pulse signals A and B seen from the direction are input, 7
The waveforms shown at 03 and 704 are output to the up and do stomach n terminals. In other words, since the phase relationship of the signals output from the two MR elements is determined by the rotor's rotational direction (one of the two arrows in Figure 7), the output according to the rotational direction is used to generate up-down clocks. It is output from the device 107. These clock signals are input to two up-do counters 108 and 111. The up-down counter 108 is a 5-bit base 24 counter, counts up or down according to the input up clock signal 121 and down clock signal 122, and outputs obt, etc. 23 in decimal form to the output terminal as a binary 5-bit signal. (each signal is Bo, B+, Bz, B3, and B4), and the output of the counter 108 is input to the motor drive signal generator 109. As shown in FIG. 8, the motor drive signal generator 109 has four
one digital comparator 801.802.803. 804, clock generator 8050 rotation direction switch 806
゜It consists of a start/stop controller 807. Digital comparators 801 to 804 generate clock signals when the same data as a preset value is input. Therefore, each of the four digital comparators is given a binary number from 0 to 23 in decimal.
By setting with 5 bits, the up-down
Each pulse signal can be output when the kakunta 108 indicates a predetermined value. The output signals 808, 809, 810, 811 of the four digital comparators are sent to the clock generator 8.
05 is input. The clock generator 805 is the ninth clock generator. As shown in Figure 1O,
It is composed of two or four R-S flip-flops. Now, assuming that the clock generator is as shown in FIG. 9, the comparison values of each digital comparator 801 to 804 are a =
O (00000B'), b -6 (OOIIOB)
, c-12 (OIlooB), d-18 (1100
The following explanation assumes that 0B) is set. Signal 1301 in FIG. 13A is the input clock signal waveform (UP or DO) to up-do counter 108.
WN), and the number above the waveform indicates the counter count value (decimal).The count value (decimal) of the above settings
Digital comparator 8 when 0, 6, 12.18
Pulse output signals 808 to 811 output from 01.802.803.804 are input to corresponding terminals a to d of the clock generator in FIG. 9, respectively. At this time, signals 1302, 1303, 1304, 130 in FIG.
5, a lock signal is output. That is, these outputs are uniquely determined by the count value (decimal) from 0 to 23. This signal 1302.13G3, 1304.1305 is 2
Represents the energization signal to the phase coil 2021.2031,
They are represented by A, B, A, and B, respectively. This A, B, A, B
A signal is given to the motor drive circuit 110 to energize the coils 2021 and 2031. The A-phase coil 2031 is the up/down counter 108
When the clock input to the up/down counter 108 is 0.12, the current direction of the B-phase coil 2021 is switched when the clock input to the up/down counter 108 is 8.18. Focusing on one phase, the direction of energization changes every 12 pulses, in other words, the energization changes every 180 degrees in electrical angle. The timing of energization switching is based on the output value of the up/down counter 108 with reference to the positions of the rotor magnetic poles and the stator magnetic poles, and the speed control is as follows. That is, the rotor rotational speed signal 120 obtained based on the output signal from one magnetoresistive element 220B is compared with the signal 133 from the speed control reference signal generator 113,
The rotor speed is controlled to eliminate the difference between the two. When the rotor speed becomes slower than the set value (the value indicated by the speed control reference signal 133), the signal 134 from the comparator circuit 114 causes the phase compensation circuit 115. Voltage control circuit 11
6 in the motor drive circuit 110 through the coil 2021.6.
Increase the voltage applied to 2031 to speed up the rotation of the rotor.
Conversely, when the speed of the rotor becomes faster than the set value, the applied voltage is lowered to keep the rotor speed constant. By the way, the comparison value of the digital comparator can be set arbitrarily by the control signal 130 from the external control device 112. That is, in this embodiment, the encoder pulses are subdivided into 12 pulses per magnetic pole of the rotor, so that the energization timing can be changed from the normal energization timing. FIG. 13B shows a case where the energization timing is accelerated, and the phase is advanced compared to the normal energization timing (FIG. 13A). FIG. 13C shows a case where the energization timing is delayed, and the phase is delayed from the normal energization timing (FIG. 13A). By advancing or delaying the phase in this manner, optimal control can be performed when the speed is unstable due to rotor acceleration/deceleration, load fluctuations, etc. For example, the setting value of the comparator 801 is set to ax23. Same <
802 is b-5, same <803 is cmll, same is 80
4 as d-17, each comparator output 808 to 811
When inputted into the clock generator of Fig. 9, the result of Fig. 13B is
The clock generator 80 receives waveform signals whose phase is advanced by one pulse of the input clock as shown at 1307 to 1310.
5 as output signals 812 to 815. Similarly, set the comparator comparison values to axl and bM. cm13. If d is 19, then Figure 13 Cl312-1
Output signals 812 to 815 having a waveform whose phase is delayed by one pulse as shown in 315 are obtained. That is, the external signal 130
Four output signals 812 to 815 are obtained by the clock generator 805 whose phases arbitrarily correspond to the count value of the up-do evening counter. The output signal of the clock generator 805 can be changed by changing the internal configuration of the clock generator 805. For example, if the clock generator shown in FIG. 3410 is used,
For the input signals 808 to all of the clock generator,
As output signals 812 to 815, output signals having waveforms shown in FIGS. 14A, B, and C are obtained. As will be described later, the 9th
The waveform bang in FIG. 13 obtained by the clock generator shown in the figure is a signal for driving the step motor with two-phase excitation, and the waveform bang in FIG. 14 is a signal for driving with l-phase excitation. The output signals 812-815 of the clock generator are then
As shown in the figure, the one-rotation direction switch 80B that is input to the rotation direction switch 806 is composed of four multiplexers, and it distributes and outputs input signals according to the motor rotation direction instruction signal 129 from the external control device 112. . For example, the output signals 124 to 127 of each OR circuit are all set to 81gh by the signal 1213 from the external control device 112.
” state, the motor can be stopped. In FIG. 1, 110 indicates two stators 202 and 20.
Coil 2021.2031 (conductor 209
The motor drive circuit is a motor drive circuit for passing a current through the motor (consisting of the above), and in this example, it is a bipolar drive circuit. This motor drive circuit 1.10 rotates the motor forward or reverse based on output signals 124-12B from the motor drive signal generator 109. The up/down counter 111 is used to control the rotation speed of the motor, and based on the count information from this, the external control device 112 controls the motor drive signal generator 1G9, thereby controlling the rotation speed of the motor. controlled. Note that the rotor position can be known by counting the signal from the magnetic sensor (MR element) 220 with the up/down counters 108 and 111, but when the power is turned on (initial setting) before driving the motor, the rotor position is The outputs of the up/down counter 108 and Ill are set to 0, with the position where the magnetic poles of the stator and the stator are facing each other as an initial state. After this, even if the motor is stopped, this setting remains valid unless the power to the circuit is turned off. Specifically, one phase of the two-phase coils 2021 and 2031 is energized in a fixed direction. At this time, the magnetic poles of the stator phase on the energized side and the magnetic poles of the rotor magnet face each other, and at this point, the reset signal 131 and Gives 132. Through this operation, it is possible to obtain a position information signal in which the rotor position is subdivided into 1/12 based on the opposing point between the rotor magnetic pole and the stator magnetic pole, and furthermore, an up/down counter 1 can be obtained.
The position of the rotor can be known based on the output values of 08 and 111, and it is possible to switch the energization to the coils. Also, if the clock generator shown in Figure 10 is used,
The energization timing shown in FIG. 14 is obtained. 1st
In Figure 4A, 1401 is the encoder output waveform, 14
02.1403, 1404.1405 are two-phase coil 2
021.2031 represents the energized state, and each is A. It represents four characters: B, A, and B. In this case, the A phase is when the output of the up/down counter 108 is 0.6, 12.18, and the B phase is when the output of the up/down counter 108 is 0.6, 12.18.
8, 12.18, the energization and the direction of energization are switched. In this case, energization is switched every 90 degrees in terms of electrical angle. This energization method is similar to the one-phase excitation method of bipolar drive. Compared to the method of energizing every 180 degrees (FIG. 13) described above, the energizing time is shorter, so the current flowing through the coil is more concentrated, but the rotational torque obtained is about l/n. This is similar to the comparison between two-phase excitation and one-phase excitation of a normal motor, and can be used depending on driving conditions and the like. 9
Even in the case of energization every 0°, the phase of the energization timing described above can be changed in the same way (see FIGS. 14B and 14C). Note that, as shown in FIG. 12, four coils 1201.
1202, 1203, and 1204, and add the first
By applying four drive signals 124, 125, 126, 127 from the illustrated motor drive signal generator 109, the motor illustrated in FIGS. 2 and 3 can be driven unipolarly. The Il dynamic signal energization method is the same as the bipolar drive (FIG. 1). This can also be used depending on driving conditions and the like. As explained above, by detecting the rotor position using an encoder signal that is subdivided into 1/12 per pole compared to the number of rotor magnetic poles, rotor speed control becomes stable and optimal control can be performed. can. Moreover, since encoder signals are counted, the energization timing can be switched accurately. Furthermore, the rotational position of the rotor can be detected and the position can be controlled. According to the operation explanation above, the rotor position is determined by the encoder,
Monitoring is performed based on the combination of MR elements, and when the stator magnetic pole and rotor magnetic pole match, the excitation button is switched, so the original characteristics of a stepping motor are lost and DC motor characteristics are realized. By changing it, it can also operate as a stepping motor. That is, the drive circuit is shown in FIG.
This is the excitation button generator 1501. in the circuit of FIG. A signal switch 1502 is added. The excitation button generator 1501 generates excitation signals 1503, 1504, 1505, 15 for the two-phase stepping motor in synchronization with the drive clock signal 1507 from the external control device 112.
Outputs 06. Also, a rotation direction signal 1508 . from the external control device 112 . The excitation method switching signal 1509 allows switching of the direction of movement of the baton and output of one-phase and two-phase excitation batons. The 1-phase excitation button is 4 shown in Figure 14A.
The two-phase excitation button is similar to the four waveforms shown in FIG. 13A. The signal switch 1502 outputs the output signals 124, 125, 128 . j27 and output signals 1503 and 1504 from the excitation bang generator 1501
, 1505, 1508, that is, by selecting the former using the drive switching signal 1510 from the external control device 112, a DC motor-like operation can be realized, and by selecting the latter, a stepping motor operation can be realized. This also serves as an example of the initial setting of the motor counter described above. That is, the initial setting of the counter is performed by exciting one phase of a two-phase motor, but this can be easily achieved by setting the motor drive to stepping mode and selecting a one-phase excitation pattern. [Second Embodiment] FIG. 16 is a sectional view showing a second embodiment of the present invention. In the figure, 250 is a motor with a hybrid stepping motor structure with a built-in magnetic encoder, which has a rotating shaft 214 and 100 magnetic pole teeth on the circumference of a magnetic material that is fixed to the rotating shaft 214 and has magnets laminated thereon. The formed rotor 251 and the stator 25 having a magnetic pole tooth layer on the surface facing the rotor.
2, and a multiphase coil 253 placed outside this stator.
, a magnetic encoder 254 provided on the rotating shaft 214 and having a peripheral edge magnetized to 500 poles per rotation, and a magnetic sensor 220 that is the same as in the first embodiment and provided at a location facing the peripheral edge of this encoder 254. and a fixing member 222 for this sensor 220. By applying a drive control circuit as shown in Figure 1 to a motor with such a configuration, the number of output pulses and the number of rotor magnetic poles can be reduced to 1, unlike conventional Hall elements or other encoders.
There is no need for precise positioning of both sides as in the case of one-to-one correspondence, and it becomes possible to easily convert the hybrid steering motor into a DC brushless motor. [Other Examples] In the above embodiments, an encoder with a number of poles that is an integral multiple of the number of poles of the rotor magnet is attached to a motor with a PM type stepping motor structure or a motor with a hybrid type stepping motor structure. Although a motor has been described, the present invention can be applied even if the motor components are conventional brushless motors. As shown in FIG. 17, the rotating shaft 1706 has a disk plane 1
A rotor with a multi-pole magnetized magnet 1707 mounted on the rotor is fixed, a coil 1708 is arranged on the stator 1705 facing the rotor, and a magnetic encoder 1702 is mounted on the periphery of the rotor. . The stator 1705 has a magnetic sensor (
MR element) 1701 is arranged. 1709 is a bearing on the stator 1705. Such a configuration is a so-called flat brushless sensor. Further, FIG. 18 shows a so-called actor-rotor type brushless motor. The stator supports a shaft 1806 via a bearing 1809 and is provided with a stator core 1811 around which a multiphase coil 1808 is wound. A yoke 1804 is fixed to the shaft 1806, and a multipolar magnetized magnet 1807 is attached to the inner peripheral surface of the yoke 1804.
A multi-pole (more than magnet 1807) magnetized magnetic encoder 1802 is mounted on the outer peripheral surface of the stator, and a magnetic sensor (MR
Element) 1801 is placed. FIGS. 19, 20, and 21 show examples in which a photointerrupter is used instead of a magnetic sensor to detect rotation of the rotor. FIG. 19 is a perspective view, and FIGS. 20 and 21 are sectional views. This motor has a structure in which a photo interrupter 2004 is attached to a motor main body 2005, a slit disk 2002 is attached to a main body rotor shaft 2009, and a cover 2003 is further provided. The other configurations are the same as those shown in FIGS. 2 and 3. The number of slits in the slit disk 2002 is greater than the number of magnetic poles of the rotor. According to the photointerrupter, it is easy to obtain a signal with a greater number of pulses than the number of rotor magnetic poles per rotation, and it is also easy to obtain two signals having a phase difference of 90° in electrical angle. FIG. 20 shows a photo interrupter 2004 and a slit disk 2002. Attach the slit disc mount 2001 to one of the bearings 2
After installing the motor body 2005 with only 007 attached,
It has a structure in which a cover 2003 equipped with a bearing 2006 is attached to a main body 2005. FIG. 21 shows a photo interrupter 2004 and a slit disk 2002. This structure is such that the cover 2003 is attached after the slit disk attachment 2001 is attached to the motor body 2005. These may be selected depending on the method of manufacturing the motor. Further, FIG. 22 shows a second embodiment showing still another embodiment of the present invention.
As shown in Figures 2B and 2C, the structure of the motor body 2209 is the same as that shown in Figures 2 and 3;
An encoder 2205 is attached to the lower end of the rotor via a disk-shaped fixture 2204, and the encoder 2205 is made of a multi-pole magnet magnetized to a number greater than the number of magnetic poles of the rotor.
A substrate 2207 made of a flexible material and provided with two conductors 2201 and 2202 as shown in FIG. This board 2207 is the case 22
08, and the case 2208 is attached to the motor body 22.
Install it on 09. As shown in FIG. 22A, conductor 220
1.2202 constitutes a continuous rectangular coil pattern, and each rectangle al, a2 . ...an and bl. b2. ...The pitch of bn does not belong. According to such a configuration, two conductors 2201°220
An encoder signal with a phase difference of 90" in electrical angle is obtained from both ends of each of the two. The principle of signal generation is the same as that of a normal FG, and the number of rectangles is determined so that the magnitude of the signal voltage is desired. The number of magnetic poles of the encoder 2205 can be adjusted to the same number of poles as the desired number of signal pulses.As explained above, 1. The rotor position detection element such as a Hall element can be omitted. The number of parts is reduced. 2. There is no need to align the position detection element and the stator magnetic poles during assembly. Also, there is no need to align the encoder magnetic poles and the rotor magnetic poles. 3. Acceleration, deceleration, low speed rotation , It is possible to switch the coil energization to the optimum value according to the load situation, so you can bring out the full performance of the motor. 4. The direction of rotation can be detected. 5. Even though it is a DC brushless motor, it works just like a step motor. 180° energization, 90° energization, in other words, 2-phase energization, 1-phase energization, and 1-2-phase energization can be arbitrarily switched and applied. 6. For example, in a motor with a hybrid step motor structure, the number of rotor magnetic poles can be changed. When set to 100, multipolar magnetization (5
Based on the rotor rotation detection signal obtained using a magnetic encoder (00 pulses/round or more) and an MR element sensor,
By controlling the rotation, it is possible to convert a hybrid step motor into a DC brushless motor without the need for the above-mentioned positioning, which was virtually impossible due to the need for precise positioning of the sensor. [Effects of the Invention] As explained above, according to the present invention, with a simple configuration,
The motor can be controlled stably.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

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図は本発明にがかるモータの第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1110°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図はモータのエ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図は本発明にがかるモータの第2実施例の断面図
、 第17図は本発明にがかるモータの第3実施例の断面図
、 第18図は本発明にがかるモータの第4実施例の断面図
、 第19図は本発明にがかるモータの第5実施例の斜視図
、 第20図および第21図は同第5実施例の断面図、第2
2図ノは本発明にがかるモータの第6実施例における回
転検出素子の概要を示す図、第22図メは同第6実施例
のエンコーダ部分の斜視図、 1−1.1−2・−MR素子、 1−8・・・アップダクンカウンタ、 1101.802,803.1104・軸デジタルシコ
ンパレータ、1−17.1−18,212,213・・
・コイル、211・・・ロータ、 202.203・・・ステータ。 本尤明PM型斜才も 第2図 #艶明PM型Q面目 第3図 第4図A 第4図B 第8図 く        ω 第11図 第12図 第15図 第16図 第17図 第18図 不巳の1:炙出フォトインタラプタ@オ見言コ第19図 第20図 第21図
FIG. 1 is a circuit diagram of a motor control system according to each embodiment of the present invention, FIG. 2 is a perspective view of a first embodiment of a motor according to the present invention, FIG. 3 is a sectional view of the same embodiment, and FIG. 4 A is a diagram showing the relationship between the MR element and the encoder in the same embodiment, Figure 4B is an equivalent circuit diagram of the MR element, Figure 5 is a diagram showing the output signal of the MR element, and Figure 6 is an up/down clock. The circuit diagram of the generator, Figure 7 is a diagram showing the input and output signals of the generator, Figure 8 is the circuit diagram of the motor drive signal generator, Figure 9 is the circuit diagram of the 1110° clock generator, and Figure 10. is the circuit diagram of the 90° clock generator, Figure 11 is the circuit diagram of the start/stop control device, Figure 12 is the motor anypolar drive circuit diagram, and Figures 13 and 14 are the up/down counter output and energization switching signal. FIG. 15 is a switching circuit diagram between continuous drive and step drive; FIG. 16 is a cross-sectional view of a second embodiment of the motor according to the present invention; FIG. 17 is a main 18 is a sectional view of a fourth embodiment of the motor according to the invention; FIG. 19 is a perspective view of a fifth embodiment of the motor according to the invention; 20 and 21 are cross-sectional views of the fifth embodiment, and the second
FIG. 2(d) is a diagram showing an outline of the rotation detection element in the sixth embodiment of the motor according to the present invention, and FIG. 22(d) is a perspective view of the encoder portion of the sixth embodiment. 1-1.1-2.- MR element, 1-8... Up-down counter, 1101.802, 803.1104, axis digital comparator, 1-17.1-18, 212, 213...
- Coil, 211... Rotor, 202.203... Stator. Figure 2 #Glossy PM type Q face Figure 3 Figure 4 A Figure 4 B Figure 8 ω Figure 11 Figure 12 Figure 15 Figure 16 Figure 17 Figure 18 Fumi no 1: Broiled Photo Interrupter @Omigonko Figure 19 Figure 20 Figure 21

Claims (1)

【特許請求の範囲】  ロータの軸に固定され、該ロータの磁極数の整数倍の
被検出部を有するエンコーダと、 ステータ側の所定箇所において前記ロータの回転に伴う
前記エンコーダの被検出部の数をカウントするカウント
手段と、 該カウント手段のカウント値が所定値に一致したときに
前記ステータのコイルへの通電切換を行う手段とを具え
たことを特徴とするモータ制御装置。
[Scope of Claims] An encoder that is fixed to the shaft of a rotor and has an integer multiple of the number of magnetic poles of the rotor, and the number of detected parts of the encoder as the rotor rotates at a predetermined location on the stator side. What is claimed is: 1. A motor control device comprising: a counting means for counting; and means for switching energization to the coils of the stator when the count value of the counting means matches a predetermined value.
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