JPH03230365A - モータインデックス信号検知装置及び検知方法 - 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、モータのインデックス信号検知装置及び検知
方法に関し、特にＤＣブラシレスモータの回転位置信号
であるインデックス信号の検知装置及び検知方法に関す
る。

（従来の技術） 従来、円周方向に沿って異なる磁極を交互に配したロー
タと、該磁極に作用してロータを回転させる駆動用コイ
ルを有するステータとから成るＤＣブランレスモータに
おいて、ロータの回転位置を表す信号であるインデック
ス信号を得るために、前記磁極を覆って磁気シールドを
兼ねるヨークの一部に切欠部を設け、該切欠部から漏れ
る磁束をステータ側に設けた磁気センサにより検出する
インデックス他号検出機構か特開平１．　６４９７７号
公報により知られる。

また、同様のＤＣブランレスモータにおいて、ロータの
外周に回転位置検出用の磁石を設け、ステータ側に該磁
石の回転軌跡と対向するように磁気センサを設けて該セ
ンサによりインデックス信号を検出するようにした装置
が例えば特開昭６３１９１８７３号公報により知られる
。

（発明が解決しようとする課題） 上記の従来装置によれば、インデックス信号を検出する
ためには磁気センサの設置が必要であり、この設置によ
り該装置が大型化してしまうと共に、該センサと検出信
号処理装置との間に検出信号の引出しリード線を設けね
ばならないという問題があった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、インデッ
クス信号を検出するために特別なセンサの設置を必要と
せす、従って小型で安価なモータインデックス信号検知
装置を提供すると共に、該検知装置を実現可能とする検
知方法を提供することを目的とする。

（課題を解決するだめの手段） 上記目的を達成するために本発明によれば、複数の磁極
を円周方向に沿って極性か交互に異なるように配したロ
ータと、前記複数の磁極に対向離間し前記ロータを回転
駆動させる駆動コイルを有するステータと、前記ロータ
に、同一円周に沿って一定の間隔で半径方向か同一長と
なるように配された複数のＦＧ用の着磁極と、該複数の
ＦＧ用着磁極に対向離間して各着磁極に対応するように
固定設置され、前記ロータの回転に応じＦＧ信号及発生
するＦＧコイルとを備えたモータのインデックス信号検
知装置において、前記複数のＦＧ用着磁極の内の少なく
とも１つに設けられ、他のＦＧ用着磁極よりも半径方向
の長さが長いインデックス用の着磁極と、前記ＦＧコイ
ルの一部に該インデックス用着磁極に対応するように設
けられ、インデックス信号を発生するインデックスコイ
ルとから成ることを特徴とするモータインデックス信号
検知装置か提供される。

好ましくは、前記モータインデックス信号検知装置は、
更に、前記ＦＧ信号及レベルを平均化する平均化手段と
、該平均化手段の出力に応じスレッショルドレベルを設
定するスレッショルドレベル設定手段と、該スレッショ
ルドレベル設定手段の出力に基づき前記インデックス信
号を前記ＦＧ信号及ら識別するインデックス信号識別手
段とから成る。

また、複数の磁極を円周方向に沿って極性が交互に異な
るように配したロータと、前記複数の磁極に対向離間し
前記ロータを回転駆動させる駆動コイルを有するステー
タと、前記ロータに、同一円周に沿って一定の間隔で半
径方向が同一長となるように配された複数のＦＧ用のる
磁極と、該複数のＦＧ用着磁極に対向離間して各着磁極
に対応するように固定設置され、前記ロータの回転に応
じＦＧ信号及発生するＦＧコイルと、前記複数のＦＧ用
着磁極の内の少なくとも１つに設けられ、他のＦＧ用着
磁極よりも半径方向の長さが長いインデックス用のむ磁
極と、前記ＦＧコイルの一部に該インデックス用着磁極
に対応するように設けられ、インデックス信号を発生す
るインデックスコイルと、インデックス信号取出し装置
とから成るモータのインデックス信号検知方法において
、前記インデックスコイルを含む前記ＰＧコイルにより
前記ロータの回転に応じてＦＧ信号及びインデックス信
号を検出し、該検出されたＦＧ信号及びインデックス信
号の中から前記インデックス信号取出し装置によりイン
デックス信号を取出すことを特徴とするモータインデッ
クス信号検知方法が提供される。

好ましくは、前記インデックス信号取出し装置において
、前記ＦＧ信号及レベルを平均化し、該平均化された値
に応じてスレッショルドレベルを設定し、該設定された
スレッショルドレベルに基づき前記インデックス信号を
前記ＦＧ信号及ら識別する。

（実施例） 以下、本発明の実施例を添付図面を参照して説明する。

第１図は、モータインデックス信号検知装置の全体ブロ
ック図であり、図中１はアキンヤルギャプ型ＤＣブラシ
レスモータを示す。

該モータ１は、その構造の一部を第２図及び第３図に示
すようにロータ１０１とステータ１０２とから成り、ロ
ータｌｏｔは、強磁性体から成る円形マグネット体１０
１１と該マグネット体１０１１の一部を覆うヨーク１０
１２とからなり、一方ステータ１０２は、マグネット体
１０１１に対向離間して配置されるプリント基板！０２
１と、該プリント基板１０２１を介在させてマグネット
体１０１１に対向し、マグネット体ｆｏｉｌに作用して
ロータ１０１を回転駆動させるための駆動コイル１０２
２とから成る。

マグネット体１０１１の構造は、第３図に示すように同
一形状の磁極単体を円周方向に沿って極性が交互に異な
るように配置したものであり、更にマグネット体１０１
１の外縁に沿って一定の間隔で半径方向の長さが同一と
なるような複数の着磁極１０１１ｆをマグネット体１０
１１に着磁する。該着磁極１０１１Ｆの着磁によりマグ
ネット体１０１１の外縁に沿った磁力の強さは第４図に
示すようになる。またマグネット体１０１１の外縁に沿
った全着磁極１０！ｌｒの内の１つには他の着磁極より
も半径方向の長さが長いる磁極１０１１ｉを６磁する。

着磁極１０１１ｒ、　１０１１ｉは、マグネット体１０
１１とは別ノマグネットとしてロータ１０１に設けるこ
とも可能であるが、マグネット体１吋１に着磁すること
により、省スペース、省コスト化できる。また、着磁極
１０１１ｆ’の数は、この着磁極１０１１ｆから得られ
る後述のＦＧ信号及モータ速度制御に使用され゛る観点
から、該速度制御の精度を高めるには可能な限り多い方
が良く、通常、１２０極又は２４０極に設定される。更
に着磁極１０１１ｆをマグネット体１０１１に着磁する
際の着磁の強さは、ＦＧ信号が検出できる範囲内にある
限り弱い方がよく、この弱い着磁により、後述の、駆動
コイル１０２２によってマグネット体１０１１を経てロ
ータ１０１へ加えられる回転駆動力の減少を最少限にす
ることかできる。

プリント基板１０２１は、ガラスエポキシ樹脂材かう成
り、ロータ１０１に０．５〜１．０ｍ＋ｍのエアギャッ
プを保って対向している。プリント基板１０２１には、
複数の着磁極１０１１ｆの夫々に対応する位置に、着磁
極１０１１ｆ’の半径方向の長さと同し半径方向の長さ
を有し、着磁極ｊｏ１１ｒと同数の矩形から成るパター
ン（ＦＧコイル）　１０２１ｒを設け、その矩形の１つ
１０２１１だけは着磁極１０１１１の半径方向の長さと
同じ半径方向の長さとなるようにする。

通常、駆動コイル１０２２は、マグネット体１０１１の
磁極単体より少ない数で、巻線方向が全コイル同一方向
の単体コイルから構成され、該駆動コイル１０２２にロ
ータ１０１の回転速度に応じた交番電流をその流す方向
を制御しながら供給することによりマグネット体１０１
１に回転トルクを誘起させ、ロータ１０１は回転される
。

パターン１０２１ｆ　、　１０２１ｉにはロータ１０１
の回転に伴う着磁極１０１１ｒからの磁気誘導により第
５図に示すような周波数発生器（ｆ’　ｒｅｑｕｅｎｃ
ｙｇｅｎｅｒａｔｏｒ　、以下ｒＦＧＪという）信号パ
ルスが発生すると共に、着磁極１０１１ｉがパターン１
０２１ｉの上を通過した時のみ、即ちロータ１０１の１
回転当り１つの、ＦＧ信号パルスより高レベルのインデ
ックス信号パルスか発生する。

第１図に戻って、モータ１には駆動回路２か接続され、
該駆動回路２からモータ１の駆動コイル１０２２に交番
電流が供給される。該交番電流は、駆動用の磁極単体の
極性を検出し、該検出された極性（Ｎ極、Ｓ極）に応じ
てロータ１０１を所望方向に回すような電流の向きで、
且つ後述の速度制御回路３からの出力に基づいた電流量
（振幅）に制御される。駆動回路２の入力端には速度制
御回路３が接続され、該速度制御回路３の入力端には所
望モータ回転数に相当する、クロックパルスから成る速
度指令パルスが入力すると共に、速度制御回路３の他の
入力端にはモータ１が接続され、パターン１０２１ｆ’
　、　１０２１ｉで検出されたＦＧ信号パルス及びイン
デックス信号パルスが入力される。

一方、モータ１には平均値回路（平均化手段）４か接続
され、パターン１０２１ｒ、　１０２１ｉて検出された
ＦＧ信号パルス及びインデックス信号パルスか平均値回
路４に供給される。平均値回路４はスレッショルドレベ
ル設定回路５を経てシュミットトリガ回路（インデック
ス信号識別手段）６に接続され、該シュミットトリガ回
路６には又モータ１が接続され、パターン１０２１ｆ、
　ＩＯ２１ｉで検出されたＦＧ信号パルス及びインデッ
クス信号パルスが供給される。

次に、以上のように構成されるモータインデックス信号
検知装置の作動を説明する。

概略的には、モータ１の回転速度が、モータ１で検出さ
れたＦＧ信号パルスに基づき速度制御回路３及び駆動回
路２によってフィードバック制御されるとともに、モー
タ１の回転位置を表すインデックス信号が、インデック
ス信号取出し装置である平均値回路４、スレッショルド
レベル設定回路５、及びシュミットトリガ回路６によっ
て検出される。

まず、速度制御回路３において、モータ１のパターン１
０２１ｒ、　１０２１１テ検出されたＦＧ信号パルス（
インデックス信号パルスも含む）に基づいてモータ１に
供給する交番電流の周期か決定されると共にＦＧ信号パ
ルスと速度指令パルスとが位相を比較され、その位相差
の変化に応じて駆動回路２て、モータ１に供給する交番
電流の電流ｆｆ１（振幅）が制御されてＦＧ信号ペルス
の位相と速度指令パルスの位相との差が一定になるよう
に、即ちモータ１の回転速度か所望値になるようにフィ
ードバック制御（ＰＬＬ制御）される。

一方、平均値回路４は、例えば第６図に示すような回路
構成から成り、モータ１で検出されたインデックス信号
パルスを含むＦＧ信号パルスを平滑化（積分）して平均
化電圧値を求め、次のスレッショルドレベル設定回路５
へ出力する。

スレッショルドレベル設定回路５は、例えば第６図に示
すような回路構成から成り、前記平均化電圧値に応じて
スレッショルドレベル（電圧）を設定し、次のシュミッ
トトリガ回路６へ出力する。

シュミットトリガ回路６は、例えば第８図に示すような
回路構成から成り、該シュミットトリガ回路６ては前記
設定されたスレッショルドレベル（電圧）に応じてヒス
テリシスに基づく高レベル判定値ｖｊＨと低レベル判定
値ＶｉＬか設定される（第５図ａ参照）。即ち、高レベ
ル判定値ＶｉｌｌはＦＧパルスの最大値より大きく、且
つインデックスパルスの最大値より小さい値に設定され
、低しベル判定値ＶｉＬはＦＧパルスの最小値より小さ
く、且つインデックスパルスの最小値より大きい値に設
定される。次に、モータ１で検出されたＦＧ信号ハルス
及びインデックス信号パルスのレベルがこれら高レベル
判定値ＶｉＨ及び低レベル判定値ＶｉＬと比較される。

その結果、第５図に示すようにインデックスパルスが、
高レベル判定値ＶｉＨを越えた時にインデックス信号が
立上がり、低レベル判定値ＶｉＬを下回った時にインデ
ックス信号は立下がる（第５図す参照）。これによりノ
イズの影響を受けることなく確実にインデックス信号の
みを取出すことができる。

なお、上記実施例においてはインデックス信号用のる磁
極＋０１１１及びパターン１０２１ｉは夫々１つたけ設
定したが、これに限られることはなく、これらを複数個
設定してもよい。

（発明の効果） 以上詳述したように本発明は、複数の磁極を円周方向に
沿って極性が交互に異なるように配したロータと、前記
複数の磁極に対向離間し前記ロータを回転駆動させる駆
動コイルを有するステータと、前記ロータに、同一円周
に沿って一定の間隔で半径方向が同一長となるように配
された複数のＦＧ用の着磁極と、該複数のＦＧ用着磁極
に対向離間して各着磁極に対応するように固定設置され
、前記ロータの回転に応じＦＧ信号及発生するＦＧコイ
ルとを備えたモータのインデックス信号検知装置におい
て、前記複数のＦＧ用着磁極の内の少なくとも１つに設
けられ、他のＦＧ用着磁極よりも半径方向の長さが長い
インデックス用の着磁極と、前記ＦＧコイルの一部に該
インデックス用着磁極に対応するように設けられ、イン
デックス信号を発生するインデックスコイルとから成り
、また、複数の磁極を円周方向に沿って極性が交互に異
なるように配したロータと、前記複数の磁極に対向離間
し前記ロータを回転駆動させる駆動コイルを有するステ
ータと、前記ロータに、同一円周に沿って一定の間隔で
半径方向が同一長となるように配された複数のＦＧ用の
着磁極と、該複数のＦＧ用着磁極に対向離間して各着磁
極に対応するように固定設置され、前記ロータの回転に
応じＦＧ信号及発生するＦＧコイルと、前記複数のＦＧ
用着磁極の内の少なくとも１つに設けられ、他のＦＧ用
着磁極よりも半径方向の長さが長いインデックス用の着
磁極と、前記ＦＧコイルの一部に該インデックス用着磁
極に対応するように設けられ、インデックス信号を発生
するインデックスコイルと、インデックス信号取出し装
置とから成るモータのインデックス信号検知方法におい
て、前記インデックスコイルを含む前記ＦＧコイルによ
り前記ロータの回転に応じてＦＧ信号及びインデックス
信号を検出し、該検出されたＦＧ信号及びインデックス
信号の中から前記インデックス信号取出し装置によりイ
ンデックス信号を取出すので、ＦＧ信号検出用の着磁極
及びパターン（ＦＧコイル）を利用することによってイ
ンデックス信号を検出するために特別なセンサの設置を
必要とせず、従って小型で安価なモータインデックス信
号検知装置を提供できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のモータインデックス信号検
知装置の全体ブロック図、第２図はモータ１の構成の一
部であるロータｌｏｔとステータ１０２の、一部破断面
を有する斜視図、第３図はマグネット体１０１１の平面
図、第４図は着磁極１０１１ｆの着磁に伴うマグネット
体１０１１の外縁に沿った磁力の強さのグラフ、第５図
はＦＧ信号パルス及びインデックス信号パルス、インデ
ックス信号のタイミングチャート、第６図は平均値回路
４及びスレッショルドレベル設定回路５の一例を示す回
路図、第７図はシュミットトリガ回路６の一例を示す回
路図である。 １・・・モータ、　４・・・平均値回路、　５・・・ス
レッショルドレベル設定回路、　６・・・シュミットト
リガ回路、１０１・・・ロータ、　１０１１・・・マグ
ネット体、１０１２・・・ヨーク、　１０２・・・ステ
ータ、　１０２１・・・プリント基板、１０２２・・・
駆動コイル、　１０２１ｆ・・・ＦＧ　ｉ号用パターン
、１０２１ｉ・・・インデックス信号用パターン、　１
０１１ｆ・・・ＦＧ信号用着磁極、１０１１ｉ ・・・インデックス信号用着磁極。 仕願人

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、複数の磁極を円周方向に沿って極性が交互に異なる
   ように配したロータと、前記複数の磁極に対向離間し前
   記ロータを回転駆動させる駆動コイルを有するステータ
   と、前記ロータに、同一円周に沿って一定の間隔で半径
   方向が同一長となるように配された複数のＦＧ用の着磁
   極と、該複数のＦＧ用着磁極に対向離間して各着磁極に
   対応するように固定設置され、前記ロータの回転に応じ
   ＦＧ信号を発生するＦＧコイルとを備えたモータのイン
   デックス信号検知装置において、前記複数のＦＧ用着磁
   極の内の少なくとも１つに設けられ、他のＦＧ用着磁極
   よりも半径方向の長さが長いインデックス用の着磁極と
   、前記ＦＧコイルの一部に該インデックス用着磁極に対
   応するように設けられ、インデックス信号を発生するイ
   ンデックスコイルとから成ることを特徴とするモータイ
   ンデックス信号検知装置。 ２、更に、前記ＦＧ信号のレベルを平均化する平均化手
   段と、該平均化手段の出力に応じスレッショルドレベル
   を設定するスレッショルドレベル設定手段と、該スレッ
   ショルドレベル設定手段の出力に基づき前記インデック
   ス信号を前記ＦＧ信号から識別するインデックス信号識
   別手段とから成ることを特徴とする請求項１記載のモー
   タインデックス信号検知装置。 ３、前記複数のＦＧ用着磁極は、前記複数の磁極に夫々
   着磁される請求項１又は２記載のモータインデックス信
   号検知装置。 ４、複数の磁極を円周方向に沿って極性が交互に異なる
   ように配したロータと、前記複数の磁極に対向離間し前
   記ロータを回転駆動させる駆動コイルを有するステータ
   と、前記ロータに、同一円周に沿って一定の間隔で半径
   方向が同一長となるように配された複数のＦＧ用の着磁
   極と、該複数のＦＧ用着磁極に対向離間して各着磁極に
   対応するように固定設置され、前記ロータの回転に応じ
   ＦＧ信号を発生するＦＧコイルと、前記複数のＦＧ用着
   磁極の内の少なくとも１つに設けられ、他のＦＧ用着磁
   極よりも半径方向の長さが長いインデックス用の着磁極
   と、前記ＦＧコイルの一部に該インデックス用着磁極に
   対応するように設けられ、インデックス信号を発生する
   インデックスコイルと、インデックス信号取出し装置と
   から成るモータのインデックス信号検知方法において、
   前記インデックスコイルを含む前記ＦＧコイルにより前
   記ロータの回転に応じてＦＧ信号及びインデックス信号
   を検出し、該検出されたＦＧ信号及びインデックス信号
   の中から前記インデックス信号取出し装置によりインデ
   ックス信号を取出すことを特徴とするモータインデック
   ス信号検知方法。 ５、前記インデックス信号取出し装置において、前記Ｆ
   Ｇ信号のレベルを平均化し、該平均化された値に応じて
   スレッショルドレベルを設定し、該設定されたスレッシ
   ョルドレベルに基づき前記インデックス信号を前記ＦＧ
   信号から識別する請求項４記載のモータインデックス信
   号検知方法。