JPH0260492A - モータ制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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
エンコータを用いている。

［発明が解決しようとする課題］ 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、ポール素子とス
テータの位置が一義的に決まってしまうのて、モータの
通電方法か固定されでしまう。例えは、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ボール素子の位置か電気的に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、例えは特開昭６２−１９３５４８号、特開昭６２
−１９３５４９号公報にエンコータ出力を用いて通電制
御を行うステッピングモータか提案されているが、そこ
に開示されているのはエンコータを所定箇所に設りたモ
ータの構造そのものたけであって、モータの駆動制御回
路、方法等に関しては何ら開示さねていない。

よって本発明の目的は上述の点に鑑み、簡易な構成にす
ると共に種々の通電制御態様にも適用し得るモータ制御
装置を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明に係るモータ制御装置は、ロータの軸に固定され
、該ロータが有する磁極数の整数倍の被検出部を有する
エンコータと、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タの被検出部の数をカウ
ントするカウント手段と、前記カラン］・手段の出力信
号を波形整形するためにモータ本体に内蔵された整形手
段と、前記波形整形後の信号によって表わされるカウン
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
の通電切換を行う通電制御手段とを具える。

［作用］ 本発明によれは、ロータの軸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
ータ′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。

「実施例コ 以下、実施例に基ついて本発明の詳細な説明する。

第１実施例 第１図は、本発明を適用したモータ駆動制御回路の一実
施例を示す。また第２図は本発明を適用したモータ（第
１実施例）の一部破断斜視図、第３図は同モータの断面
図、第４図は同モータの構造の説明図である。以下、第
２図ないし第４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。この千−夕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
７，２０８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を多数ターン巻いたホビン
２３８によりてっくられたコイル１５０，１５１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（２０５，２０６，２０７，２０
８）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２０７および２０５
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２０８および２０６は、ステータ２０２および２０３
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ビツヂずれて形成さ
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２０３　に溶接されたフラ
ンジ２１５に装着された軸受２１６と金属性収納ケース
２１７に装着された軸受２１８によって支持され、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
のを使用すれはよい。このマグネットロータ２１１の外
周部には、上記磁極片（２０５゜２０１ｉ、２０７およ
び２０８）と対向するようにＮおよびＳの磁極か交互に
多極にラジアル配向着磁されている。

回転＠２１４は固定子２０４の下端より突出していて配
設され、この回転ｌ１ｈ２１４の突出した部分に、その
周縁の全周に微小間隔て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２２０（周縁部）に対向す
る箇所に、Ａ相、Ｂ相の信号か電気的位相で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）
２２１が配設されている。

この磁気センサ（ＭＲ素子）２１１は取付部材２２２に
固定され、モータ組み立て時には、調整用ネジ２２３　
によって磁気エンコータの磁極部２２０とのキャップを
調整するたＧづてよい。

磁気センサ（ＭＲ素子）２２１からの出力信号はプリン
ト基板２２４に人力され、この基板上に電気部品２２５
からなる増幅回路、波形成形回路を経て、出力用リート
線２２６から制御回路へ送られていく。このプリント基
板２２４は、金属性収納ケース２１７の内面の底部に固
定されている。

プリント基板２２４や軸受２１８を組み込まれた金属性
収納ケース２１７は、ステータ２０２に溶接されたフラ
ンジ２２７と位置出しビン２２８，２２９と基準穴２３
０と２３１，２３２と２３３が嵌合することによって位
置決めされ、フランジ２２７のパーリング部分２３４２
３５でネジ２３６，２３７を用いて固定されている。な
お、第２図の２３９は、組み立て用ネジ２３６用のスキ
マ穴である。

なお、この収納ケース２１７によって磁気エンコーダの
磁極部２２０や磁気センサ（ＭＲ素子）２２１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、磁気エンコータの磁
極部２２０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（３［ｉ０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
コータ出力パルスとロータ磁極との位置の誤差は最大で
±０６２５度てあり、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はよく、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わ
ばよい。一般には±１２．５％の誤差であれはよく、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
極数か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タ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４０［１〜５００にす
ることによって、上記の位置合わせなせずにハイブリッ
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
０３３４μｍの着磁パターンで、径が２６．６ｍｍの（
第２図から第４図のような構造の）磁気エンコータと磁
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、２２１八、２２１Ｂは第２図から第
４図中２２１で示した磁気抵抗素子（ＭＲ素子）　、１
０３，１０４は差動増幅アンプ、１０５．１０６はコン
パレータ、１０７はｕｐクロック・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−ｄｏｗｎＪカウンタ、１ｏ９はモータ駆
動信号発生器、１１０はモータ駆動回路、１１１は位層
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２２１Ａは第５図（Ａ）　に示すように（図て
はＭＲ素子２２１Ａを実線で示し、同２２１Ｂを点線で
示す。

第５　図（Ｂ）はＭＲ素子２２１八についてのみ示すが
、同２２１Ｂも同様である）、エンコーダ磁極部２２０
の磁極配列方向に沿って４つの磁気−抵抗素子ｒ１〜ｒ
４を配置し、同素子ｒ１〜ｒ４は第５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２２１Ｂを構成する４
つの素子は第５図（Ａ）　に点線で示すようにＭＲ素子
２２１Ａ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イ」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６図に示すような波形か得られる。

ＭＲ素子は磁気エンコータの着磁周期に関して１／８周
期たけ位相ずれをもって２個配置されるため、一方（２
２１Ａ）が第６図６０１の波形の場合、もう一方（２２
１Ｂ）は第６図６０２に示すような位相が電気的に９０
°ずれた波形か得られる。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６図６０３（６０１
に対応）　、６０４　（６０２に対応）に示す方形波に
波形整形される。

この差動増幅アンプ１０３，１０４とコンパレータ１０
５ｊ０６は本実施例においては、第７図に７０１で示さ
れる如くブリッジで独立した回路てあり、第２図から第
４図に示すようにモータ内の基板２２４に組み込まれて
いる。波形整形された方形波はモータ内の回路を出て、
アップタウンクロック発生器１０７に人力される。この
クロック発生器１０７を第８図（Ａ）　　に示す。

クロック発生器１０７は第８図（Ａ）に示すように、２
つのＤ型フリップフロップ８０１．８０２で構成され、
入力信号Ａ、Ｂを人力する２つの入力端子８０３．８０
４とｕｐ　、　ｄｏｗｎの２つの出力端子８０５，８０
６があり、人力信号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８図（Ｂ）は入力端子８０３，８０４の信号へ、Ｂの
波形とｕｐ−ｄｏｗｎ出力端子８０５，８０６の波形の
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）。

いま、第８図（Ｂ）においてｕｐ力方向信号へ、Ｂがク
ロック発生器１０７に人力された場合は、８０７８０８
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、ｄｏｗｎには何も出力されない
。逆に、第８図（Ｂ）においてｄｏｗｎ方向から見たパ
ルス信号Ａ、Ｂが人力された場合は、８０９．８１０に
示ず波形が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８図（Ｂ）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５　ｂｉｔの基数２４のカウンタであり、
人力の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から２３をバイナリ−５ｂｉｔ信号で出力端子に出力
する（各信号をＢ。、Ｂｌ、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
に人力される。

モータ駆動信号発生器１０９は第９図に示すように、４
つのデジタルコンパレータ９０１，９０２，９０３゜９
０４とクロック発生器９０５と回転方向切換器９０６と
スタートストップ デジタルコンパレータ９０１〜９０４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Ｏから２３までの数値のいずれかをバイナリ−
５　ｂｉｔで設定することによって、前記ｕｐ−ｄｏｗ
ｎ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９０８．９０９．９１．０９１１はクロック発生器
９０５に人力される。

クロック発生器９０５は第１０図（Δ）、第１θ図（Ｂ
）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。いま、クロック発生器を第
１０図（Ａ）のものとし、各デジタルコンパレータ９０
１〜９０４の比較値をａ　＝　０　（ＯＯＯＯＯＢ）ｂ
　＝　６　　（０ＯＩＩＯＢ）　　、　　ｃ　＝　１２
（ＯＩｌｏｏＢ）、ｄ　＝１８　（ｌ　１００ＯＢ）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への人力クロック信号波形（ＩＭＰまたはＤ
ＯＷＮ）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
９０１．９０２，９０３．！＋０４より出力されるパル
ス出力信号９０８〜９１１は、第１０図（Ａ）のクロッ
ク発生器のそれぞれ対応するａ　−ｄ端子に人力される
。このとき、２つのＲ−Ｓフリップフロップ１００１．
１００２の４つの出力端子からの信号９１２，９１３，
９１４，９１５として、第１３図Ａの１３１）２．１３
０３，１３０４．１３０５のようなり０ツク信号が出力
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１５０，１５１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信号はモータ
駆動回路１１０に与えられ、コイル１５０．１５１に通
電がなされる。

Ａ相用コイル１５０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１
５１はアップダウンカウンタ１０８への人力クロックが
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２２１Ｂ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
ータの速度か設定値（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１５０，１
５１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）・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
ることができる。

第１３図Ｂは通電タイミングを早くした場合で、通常の
通電タイミング（第１３図Ａ）よりも位相な進めた状態
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９０１の設定値をａ＝２３．同じ＜
９０２をｂ＝５．同じ＜９０３をｃ＝１１．同じく９０
４をｄ−１７とし、各コンパレータ出力９０８〜９１１
を第１０図（Ａ）のクロック発生器に入力すると、第１
３図８１３０７〜１３１０に示すような人力クロツク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
９０５の出力信号９１２〜９１５　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９１２〜９１５が得られる。すなわち
外部信捧１３０によって任意にｕｐ−ｄｏｗｎカウンタ
のカウン１・値に対応する位相の４つの出力信号９１２
〜９１５がクロック発生器９０５によって得られる。

クロック発生器９０５の出力信号バタンは同クロック発
生器９０５の内部構成を変えることによって変えられる
。例えば第１Ｏ図（Ｂ）　　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人力信号９０８〜９１１
に対し、出力信号９１２〜９１５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１０図（Δ）のクロック発生器で得ら、！］る第
１３図の波形バタンはステップモータを２相励磁て駆動
するための信号であり、第１４図の波形バタンは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９１２〜９１５は第１
図に示すように回転方向切換器９０６に入力される。回
転方向切換器９０６は４つのマルチプレクサで構成さね
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
、例えは外部制御装置１１２からの信号１２８により、
第１１図に示すように、１１０１〜１１０４の各ＯＲ回
路の出力信号１２４〜１２７をすへて゛旧ｇｈ”状態に
することによって、モータを停止させることかできる。

第１図において、１１０は２つのステータ２０２２０３
に設けたコイル１５０，１５１に電流を流すためのモー
タ駆動回路てあって、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１１０は、モータ駆動信号発
生器１０９からの出力信号１２４〜１２７に基づいてモ
ータを正または逆回転させる。

アップタウンカウンタ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１
０９を制御し、これによってモータの回転数か制御され
る。

なお、磁気センサ（ＭＲ素子）２２１よりの信号をアッ
プタウンカウンタ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できるが、モータを
駆動する前の電源ＯＮ時（初期設定時）にロータの１ｉ
ｆ１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、アップダウンカランタ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　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１５０および１５１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か対向して
おり、この時点でアップダウンカウンタ１０８および１
１１の出力をＯとなるように外部制御装置１１２からの
リセッ］・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ｌｉ！１８ｉの対向点
を基準としてロータの位置か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１θ図（Ｂ）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か得られる
。第１４図Ａにおいて、１４０１はエンコーダ出力波形
、１４０２，１４０３，１４０４．１４０５は２相のコ
イル１５０．１５１の通電状態を表わし、それぞれＡ、
ＢＡ、Ｂの４つを表わす。この場合、Ａ相はアップタウ
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出力か０．６
．１２４８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１／２となるが、得られる回転トルクは約１／ＪＴ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てきる（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１２４ｊ２５，１２６．１２７を適用することによっ
て、第２図から第４図示のモータをユニポーラ駆動する
ことかできる。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てき
、位置制御を行うことかできる。

前述した動作説明によれば、ロータ位置をエンコータ、
　ＭＲ素子の組合せに基づいて監視し、ステタ磁極とロ
ータ磁極が一致した時に、励磁パターンを切り換えるた
め、元来のステッピングモータとしての特性かなくなり
、ＤＣモータ特性が実現さねているか、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を発生器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
波形と同様てあり、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１２４，１２５，１２１ｉ、１２７　と、励
磁バタン発生器１５０１からの出力信号１５０３．１５
０４，１５０５．１５０６の切換を行う。すなわぢ、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モータ的動作を実現し、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トにし、１相励磁バタンを選
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
図は、第１実施例同様、磁気エンコーダ信号のＰＭ型ス
テッピングモータである。すなわち、回転軸１６０１か
ステータ１６０２に溶接されたフランジ１６０３に装着
された軸受１６０４の下端より突出して配設され、この
突出した部分に、磁気エンコーダ１６０５を装着してい
る。他の構成は第１実施例と同様である。

木実施例においては、従来のＰＭ型ステッピングモータ
に下端突出のロータを使用すれは、後になってから、そ
の突出した部分に磁気エンコーダ１６０５を装着し、磁
気センサ１６０６と増幅回路等のプリント基板１６０７
を内蔵した金属性収納ケース１６０８を取り付けること
によって、ブラシレスモータ化も可能である。

第３実施例 第１７図は、本発明の第３実施例を示す断面図である。

同図において、１７０１は磁気エンコーダ内蔵のハイブ
リッドステップングモータ構造のモータであって、回転
軸１７０２と、この回転軸１７０２に固定され、磁石を
積層した磁性体を円周上に１００枚の磁極歯を形成した
回転子１７０２と、回転子対向面に磁極歯層を備えた固
定子１７０３と、この固定子の外側に配置した多相のコ
イル１７０４と、回転軸１７０２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１７０
５と、このエンコーダ１７０５の周縁部に対向する箇所
に設けた前記第１実施例と同様な磁気センサ１７０６と
、このセンサ１７０６の固定部材１７０７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
のエンコータ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、ハイブリットスデッピングモータのＤＣブ
ラシレスモータ化か簡単に可能となる。

第４実施例および第５実施例 第１８図および第１９図はそれぞれ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実施
例の断面図を示している。

このモータは、フォトインタラプタ１８０４をモータ本
体１８０５に取りつけ、スリット円板１８０２を回転軸
１８０８に取りつけ、さらに、金属性収納ケース１８０
３を備えた構造である。他の構成は第１および第２実施
例と同様である。スリット円板１８０２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１８図はフォトインタラプタ１８０４とスリット円板
１８０２．スリット円板取付具１８０１を片方の軸受１
８０７のみとりつけたモータ本体１８０５に備えた後、
プリント基板１８０９と軸受１８０６を備えた金属性収
納ケース１８０３を本体１８０５に取りつりた構造であ
る。

第１９図は、スリット円板１８０２．スリット円板取イ
」具１８０１をモータ本体１８０５に対して取りつけた
後、フォトインタラプタ１８０４とプリント基板１８０
９を備えた金属性収納ケース１８１０を取りつけた構造
である。

この第１９図に示された構造は、前述した第２実施例の
場合と同様に、従来のＰＭ型ステッピングモータに下端
突出のロータを使用すれば、後になってから、その突出
した部分にスリット円板１８０２を装着し、フォトイン
タラプタ１８０４と増幅回路等のプリント基板１８０９
を内蔵した金属性収納ケース１８１０を取り付けること
によって、ブラシレスモータ化も可能である。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれは、次のような効果
が得られる。

（１）ポール素子のようなロータの位置検出素子を省略
てきるので部品点数か減少する。

（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、エンコーダ磁極あるいはスリ
ット円板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
は２相通電、１相通電、ｌ−２相通電の通電方法を任意
に切換えて適用できる。

（６）センサーからの出力信号をセンサーの近くで増幅
、波形成形してしまうので、制御回路へのノイズの混入
が低減できる。また、回路を金属性の収納ケースで囲ん
でいる点もノイズ対策上有効である。

（７）例えはハイブリッドステップモータ構造のモタに
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ＤＣＣブラシレスモーフ
が上記の位置合わせなすることなく実現できる。

【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図は本発明モータの第１実施例の一部破断斜視図、 第３図は本発明モータの第１実施例の断面図、第４図は
本発明モータの第１実施例の構造の説明図、 第５図（Ａ）は本発明モータの第１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５図（Ｂ）はＭ
Ｒ素子の等価回路図、第６図は同ＭＲ素子の出力信号を
示す図、第７図は本発明モータの第１実施例においてモ
ータに内蔵さねた回路を示す図、 第８図（Ａ）はアップタウンクロック発生器の回路図、 第８図（Ｂ）はアップタウンクロック発生器の入出力信
号を示す図、 第９図はモータ駆動信号発生器の回路図、第１Ｏ図（八
）は１８０°クロック発生器の回路図、第１０図（Ｂ）
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図はアップタ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ヂャート、 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実施例の断面図
である。 １０８・・・アップダウンカウンタ、 １５０．１５１．１７０４・・・コイル、２０２．２０
３．１６０２・・・ステータ、２１１・・・マグネット
ロータ、 ２１７．１６０８．１８０３４８１０・・・金属性収納
ケース、２１９．１６０５．１７０５・・・磁気エンコ
ーダ、２２１．１５０５．１７０６・・・ＭＲ素子、２
２４．１６０７．１８０９・・・プリント基板、２２５
・・・電気部品、 ９０１．９０２，９０３，９０４・・・デジタルコンパ
レータ、１８０２・・・スリット円板、 １８０４・・・フォトインタラプタ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ロータの軸に固定され、該ロータが有する磁極数の整数
   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、 前記カウント手段の出力信号を波形整形するためにモー
   タ本体に内蔵された整形手段と、前記波形整形後の信号
   によって表わされる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通電制御手
   段と を具えたことを特徴とするモータ制御装置。