JPH03162687A

JPH03162687A - 磁力分布測定装置

Info

Publication number: JPH03162687A
Application number: JP30077889A
Authority: JP
Inventors: Kazuya Kusunoki; 和也楠
Original assignee: Nippon Chemi Con Corp
Current assignee: Nippon Chemi Con Corp
Priority date: 1989-11-21
Filing date: 1989-11-21
Publication date: 1991-07-12
Anticipated expiration: 2015-04-10
Also published as: JP3031678B2

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〕この発明は磁力分布測定装置に関し、特にアキシャルフ
ラックス型ブラシレスモー夕やシートコイルモー夕等に
使用される円板状のロータマグネットの磁力分布状態を
測定表示する磁力分布測定装置に関する．〔従来の技術〕近年、電子機器の小形化に伴って開発された薄型のアキ
シャルフラックス型ブラシレスモー夕やシートコイルモ
ータ等は、その構成部品に円板状のロータマグネットを
使用している．この円板状のロータマグネットは、般に
フエライト材料が用いられ、複数個の磁極が回転軸と同
心の円周上に等間隔に着磁配置されている．この種のモ
ータは、ロータマグネットに対向して同心円状に配置さ
れたステータの複数個の電機子コイルに所定の条件で電
流を流すことにより、ロータマグネットを回転駆動する
よう楕戒している．この薄型のアキシャルフラックス型
ブラシレスモー夕を設計する際には、現状では、何回も
モータを試作して試行銘誤的に電機子コイルの形状を決
定している．〔発明が解決しようとする課題〕しかしながら、前記したような薄型モータの使用範囲が
広がってきており、様々な用途に適した各種薄型モータ
をＩ＆適設計する上で、これまでのようにモータを試作
し、電機子コイルの形状等を試行錯誤的に行って決定す
る方法は、設計効率の悪いものであった．従って、モー
タを試作することなく、シミュレーションによって１・
ルク変動等のモータ特性を予測し、この予測結果から電
機子コイルの形状等を決定できれば、設計効率の向上を
図ることができる．このためには、ロータマグネッ１〜
上の詳細な磁力分布データが必要であるが、このような
磁力分布データを簡単に入手できる磁力分布測定装置は
なかった．そこで、本発明の目的は、ロータマグネット上の詳細な
磁力分布を容易に測定できると共に、測定データの出力
表示が可能な磁力分布測定装置を提供するにある．〔課題を解決するための手段〕本発明に係る磁力分布測定装置は、円板状のロータマグ
ネットを回転駆動するロータリ・エンコーダを備えたモ
ータと、磁束密度計に接続された磁束密度センサと、該センサを
前記ロータマグネット上面に沿って径方向に移動するス
テッピングモータと、前記ロータリ・エンコーダの出力
パルスデータおよび前記ステッピングモータのステップ
数からなる座標データと、該座標データに対応する前記
センサからの磁束密度データとを取込み、保存すると共
にこれらデータから前記ロータ上に分布する磁束密度を
演算解析するコンピュータと、前記コンピュータによる解析結果のロータマグネット上
の磁力分布を表示する表示装置とから梢戒することを特
徴とする．〔作　用〕本発明に係る磁力分布測定装置によれば、ロータマグネ
ット上面の磁力分布を磁束密度センサによって測定する
際に、センサで得られる．磁束密度データをロータリ・
エンコーダの出力パルス数とステッピングモータのステ
ップ数とに対応させたロータマグネット上の座標位置に
特定し、この座標データと対応させた磁束密度データを
コンピュータに取込み、ファイルとして保存すると共に
、ディスプレイ等の出力表示装置にロータマグネッ１〜
上面の磁力分布の様子を視覚的に捕えられるように表示
することができる，〔実施例〕次に、本発明に係る磁力分布測定装置の実施例につき、
添付図面を参照しながら以下詳細に説明する．第１図は、本発明の一実施例を示す磁力分布測定装置の
概略梢戒図である．第１図において、参照符号１０はロ
ータマグネットを示し、ここでは一例として８極に着磁
された状態を示している．ロータマグネット１０は、ロ
ータリ・エンコーダを備えたモータ１２の回転駆動軸に
取付ける．支持体ｌ６は、ステッピングモータ１４によ
りロータマグネット１０の上面の径方向に沿って移動可
能に構成配置し、支持体１６の先端には磁束密度センサ
２０を取付ける．この磁束密度センサ２０により検出さ
れるロータマグネッ１・１０の上面の＠磁状態を表すア
ナログ検出信号は、磁束密度計（ガウスメータ）１８を
介してアナログ／ディジタル（以下、Ａ／Ｄと略す．）
変換器２２に入力され、磁束密度ディジタルデータ２４
としてパーソナルコンピュータ３０へ送られる．同時に
、ステッピングモー夕のステップ数データ２８および前
記モータ１２のエンコーダ出力パルス数データ２６は、
座標データとしてパーソナルコンピュータ３０に取込ま
れ、前記磁束密度データと共にフロッピーディスク３４
等の記憶媒体にファイルされる．パーソナルコンピュー
タ３０は、これらファイルされたデータを使用してロー
タマグネッ１・１０の上面の磁力密度分布を演算し、モ
ニタディスプレイ３２上に視覚的にＩｌ！測できるよう
表示する．このように構成される本発明に係る磁力分布測定装置の
具体的な回Ｆ＃Ｉ構成例を第２図に示し、第３図のカウ
ンタのタイミングチャート波形図と共にその動作につい
て説明する．第２図において使用するロータリ・エンコ
ーダ４０は、１回転当り８１０００個のパルスを出力す
るので、ロータマグネッ１〜の１周当り８１０個のデー
タを得るためにプリスケーラ４２によって１／１００に
分周した後、１２ビットのメインカウンタ４４へ入力す
る。

さらに、このブリスケーラ４２の出力は、パラレルＩ／
Ｏインタフェース５０へＡ／Ｄ変換用のＦＧ信号Ｓ，と
して送られると共に、８ビットのサブカウンタ４８およ
び復調回路６０のオフセット調整回路６２へ入力される
．？インカウンタ４４は、パラレルＩ／Ｏインタフェー
ス５０からのメイン力ウンタプリセ・ｙ　ｌ”　ｒＢ号
Ｓ４によりプリセッ１・され、メインカウンタ出力Ｓ２
およびＤＰＧ信号Ｓ３は、パラレルＩ／Ｏインタフェー
ス５０およびバスライン５４を介してコンピュータ５２
へ送られる．さらに前記ＤＰＧ信号Ｓ，は、サブカウン
タ制御回路４６へ入力さ、れる．このサブカウンタ制御
回路４６は、パラレルＩ／Ｏインタフェース５０からの
サブ力ウンタイネーブル信号Ｓ７によって動作可能にな
り、サブ力ウンタディスエープル信号Ｓ＠によって動作
が禁止される．サブカウンタ制御回路４６の出力Ｓ１■
は、サブカウンタ４８のカウン１〜動作スタート信号と
して使用する．サブカウンタ４８のサブカウンタ出力信
号Ｓ，およびＤＦＧ信号Ｓ６は、パラレルＩ／Ｏインタ
フェース５０へ送られ、パラレルＩ／Ｏインタフェース
５０からはサブ力ウンタプリセ・ｙ１・信号Ｓ７を受取
るよう構成される．また、ガウスメータ５６の磁束密度
検出信号は、復調回路６０によって磁束密度に比例した
アナログ信号として検波され、サンプル・ホールド回路
７０を介してＡ／Ｄ変換器７２に入力される．磁束密度
検出信号は、基準電圧回路７４の電圧Ｖ　ｒ　＊　ｆに
基いてＡ／Ｄ変換器７２においてディジタルの磁束密度
データ信号Ｓ１。に変換された後、パラレルＩ／Ｏイン
タフェース５０およびバスライン５４を介してコンピュ
ータ５２へ送られる．なお、復調回路６０は、ガウスメ
ータ５６からの微小信号を増幅する増幅器６４、この増
幅された信号から磁束密度信号を取り出す２乗検波回路
６６とフィルタ回路６８、そして２乗検波回路６６およ
びフィルタ回路６８の零点レベルを調整するオフセット
調整回路６２とからなっている．さらに、前述した磁束密度センサが取り付けられている
支持体をロータマグネット上面の径方向に移動させるス
ッテピングモータ７６の固定子巻線に対して、パラレル
Ｉ／Ｏインタフェース５０からのステッピングモー夕制
御信号３１１に基いて駆動するドライバ回路７８が接続
される．このように構戊される測定回路は、測定データの座標と
して、ロータリ・エンコーダ４０の出力パルス数とステ
ッピングモータ７６のステップ数を利用する．このメイ
ンカウンタ４４およびサブカウンタ４８によるロータリ
・エンコーダ４０の出力パルスの計数動作は、第３図Ａ
〜Ｄに示すタイミングチャー１・波形図のように行われ
る．第３図Ａは、ブリスケーラ４２によって１／１００
に分周されたエンコーダ出力パルスであり、この出カパ
ルスを第３図Ｂで示すようにメインカウンタ４４によっ
て計数する．まず、ロータマグネットの最外周に磁束密
度センサが位置するようコンピュータ５２からパラレル
Ｉ／Ｏインタフェース５０を介して送られるステッピン
グモータ制御信号Ｓ．によりドライバ回路７８を駆動し
て、ステッピングモータ７６を動作させる．この状態で
メイン力ウンタプリセッ１・信号Ｓ４およびサブ力ウン
タプリセッ｝・信号Ｓ７によって各カウンタ４４，４８
は、Ｏ（Ｘｉカウンタの場合は８１０）にセッ１・シ、
ステッピングモータ７６のステップ数を１とする．ロー
タマグネッ１・の回転と共に、メインカウンタ４４は１
／１００に分周されたエンコーダ出力パルス数の計数を
開飴し、８１０個まで計数した時点でロータマグネット
１周分の磁束密度データが取得されたことになる．なお
、ガウスメータ５６からの磁束密度データ信号Ｓｈｏの
読込み回数は、メインカウンタ４４の１カウン１・当り
１回であり、パルス数と共に対応する磁束密度データ母
コンピュータ５２によってファイルされる。

メインカウンタ４４による８１０個目のパノレスを計数
すると同時に、この８１０個目の立上がりエッジでコン
ピュータ５２からステッパ動作指令が送られ、ステッピ
ングモータ？６が１ステップ動くようステッピングモー
夕制御信号Ｓ　１＋によってドライバ回路７８がステッ
ピングモータ７６を駆動する．このステッピングモータ
７６が１スデップ動作するのに、第３図Ｃに示すように
ｎ秒の動作時間がかかる，このステ・／ピングモータ７
６の動作中の磁束密度データは無効となるが、ロータマ
グネットはモータによって回転し続けているので、その
間に発生したエンコーダ出力パルス数を第３図Ｄに示す
ようにサブカウンタ４８によって計数する．これは、前
記８１０個目の立上がりエッジがメインカウンタ４４に
よって計数されると、コンピュータ５２からパラレルＩ
／Ｏインタフェース５０を介してサブ力ウンタイネーブ
ル信号Ｓ８がサブカウンタ制御回路４６に印加されるこ
とによってなされる．サブカウンタ４８ヘスター１〜信
号Ｓ１■が入力され、プリスゲーラ４２から送られてく
るパルス数の計数を開始する．ステッピングモータ７６
の１ステップ移動動作が終了すると、サブ力ウンタディ
スエープル信号Ｓ，がサブカウンタ制御回路４６に印加
され、サブカウンタ４８は計数動作を終了すると共に、
サブ力ウンタプリセッ１・信号によって○に設定される
．サブカウンタ４８により計数された計数値は、サブカ
ウンタ出力信号Ｓ，としてコンピュータ５２へ送られ、
メインカウンタ４４によって計数されたパルスの座標位
置補正用に使用される．ステッピングモータ７６が１ス
テップ動作し、磁束密度センサがロータマグネッ１〜上
面の径方向内開に１ステップ移動した時点でステップ数
を２として、再びメインカウンタ４４により１から８１
０個までの１／１００に分周されたロータリエンコーダ
出力パルス数を計数する．このとき、座標位置を示すア
ドレスとして前記のサブカウンタの計数値分を補正して
からファイルに書込む．このようにしてステツピングモ
ータのステップ数にして７２ステップ分、すなわち、ロ
ータマグネッ１・上面において７２周分の１周８１０個
の座標に対応した磁束密度データが繰返し取得される．
上記した測定動作は、第４図および第５図に示すフロー
チャート図で表されるコンピュータ５２に格納されたプ
ログラムにしたがって実行される。第４図は、磁束密度
データ収集メインプログラムのフローチャ−１・図であ
り、第５図は位置決めサブルーチンプログラムのフロー
チャート図である．このようにして得られたデータは、１周当り８１０個の
磁束密度データがロータマグネットの外周より順に並べ
られた形でファイルにされて、コンピュータ５２により
フロッピーディスク等の記憶媒体に保存される．このデ
ータファイルを使用して、コンピュータ５２によって種
々の解析が可能であり、一例として磁束密度の強度をＣ
ＲＴ等のモニタディスプレイ上にグラフィック表示させ
ることができる．例えば、磁束密度データの数値の大き
さを１６色に分け、その数値の座標（Ｘ，Ｙ）を次式に
対応させてモニタディスプレイ上に全周の１／８だけ表
示することによって、視覚的にロータマグネッ１・の磁
力分布をｒｉ５１ｎＪすることができる．Ｘ　＝　（ｒ−ＦＩＸ（ｎ／８１０））ＣＯＳ（２π（
ｎ／８１０））Ｙ　＝　（ｒ−ＦＩＸ（ｎ／８１０））
ｓｉｎ（２ｙｒ　（ｎ／８１０））但し、上式において
、ｒはモニタディスプレイ上に表示される円の半径を、
ＦＩＸは計Ｘ値の少数点以下を切り捨てる関数を表して
いる．さらに、これらの磁力分布データから、モータの
１・ルク特性などを予測することら可能になる．尚、測定したデータ座標とロータマグネットの実際の位
置と１対１に対応させるためには、基準位置としてロー
タマグネット上に、例えばモータ特性に影響がないよう
な小さなレーザマークを付けたり、機械的にマークを付
けたり、或いは印刷するなどにより可能である。しかし
ながら、ロータマグネッ１・上の着磁不艮欠陥等を検査
して場所を特定する場合と異なり、モータの特性解析と
しては、ロータマグネッ１・上の磁力分布全体が相対的
に分かればよく、必ずしもロータマグネッ１・の実際の
位置に１対１に対応した絶対座標値のデータとする必要
はない．〔発明の効果〕前述した実施例から明らかなように、本発明の磁力分布
測定装置によれば、ロータマグネット上を径方向に移動
する磁束密度センサから得られる磁束密度データを、ロ
ータリ・エンコーダの出力パルス数とステッピングモー
タのステップ数との座標データに対応させることによっ
て、ロータマグネット上の詳細な磁力分布データを容易
に得ることができ、しかも磁束密度データをコンピュー
タに取込み、ファイルとして保存するため、ディスプレ
イ等の出力表示装置にロータ上面の磁力分布の様子を視
覚的に捕えられるように表示することができる．また、これらデータを使用してモータのトルク特性など
予め予測することが可能となり、ステータの’Ｓ　ｆｉ
ｌ子コイル等の設計に役立てることができる．以上、本発明の好適な実施例について説明したが、本発
明は前記実施例に限定されることなく、本発明の精神を
逸脱しない範囲内において種々の設計変更をなし得るこ
とは勿論である．

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る磁力分布測定装置のー実施例を示
す概略楕成図、第２図は本発明に係る磁力分布測定装置
の具体的な構成例を示す回路図、第３図は第２図に示す
カウンタのタイミングチャー１〜波形図であり、第３図
Ａはプリスゲーラにより１／１００分周されたロータリ
エンコーダの出力パルス波形図、第３図Ｂはメインカウ
ンタの入カパルス波形図、第３図Ｃはステッピングモー
タの動作期間を示す波形図、第３図Ｄはサブカウンタの
入力パルス波形図、第４図は本発明に１系る磁力分布測
定装置で使用する磁束密度データ収集メインプログラム
のフローチャ−１・図、第５図は本発明に係る磁力分布
測定装置で使用する位置決めサブルーチンプログラムの
フローチャート図である．０・・・ロータマグネッ１・２・・・ロータリ・エンコーダを備えたモータ４・・・
ステッピングモータ６・・・支持体８・・・磁束密度計（ガウスメータ）２０・・・磁束密度センサ　２２・・・Ａ／Ｄ変換器２
４・・・磁束密度ディジタルデータ２Ｇ・・・エンコーダ出力パルス数データ２８・・・ス
テップ数データ３０・・・パーソナルコンピュータ３２・・・モニタディスプレイ３４・・・フロッピーディスク４０・・・ロータリ・エンコーダ４２・・・プリスケーラ　　４４・・・メインカウンタ
４６・・・サブカウンタ制御回路４８・・・サブカウンタ５０・・・パラレルＩ／Ｏインタフェース５２・・・コ
ンピュータ　　５４・・・バスライン５６・・・ガウス
メータ　　６０・・・復調回路６２・・・オフセッ１・
調整回路６４・・・増幅器　　　　　６６・・・２乗検波回路６
８・・・フィルタ回路７０・・・サンプル・ホールド回路７２・・・Ａ／Ｄ変換器　　７４・・・基準電圧回路７
６・・・ステッピングモータ７８・・・ドライバ回路゛（

Claims

【特許請求の範囲】

（１）円板状のロータマグネットを回転駆動するロータ
リ・エンコーダを備えたモータと、磁束密度計に接続された磁束密度センサと、該センサを
前記ロータマグネット上面に沿って径方向に移動するス
テッピングモータと、前記ロータリ・エンコーダの出力
パルスデータおよび前記ステッピングモータのステップ
数からなる座標データと、該座標データに対応する前記
センサからの磁束密度データとを取込み、保存すると共
にこれらデータから前記ロータ上に分布する磁束密度を
演算解析するコンピュータと、前記コンピュータによる解析結果のロータマグネット上
の磁力分布を表示する表示装置とから構成することを特
徴とする磁力分布測定装置。