JPH05191994A

JPH05191994A - 電磁回転機

Info

Publication number: JPH05191994A
Application number: JP4003188A
Authority: JP
Inventors: Yasuaki Imai; 康章今井; Toru Okada; 透岡田
Original assignee: Canon Electronics Inc
Current assignee: Canon Electronics Inc
Priority date: 1992-01-10
Filing date: 1992-01-10
Publication date: 1993-07-30

Abstract

(57)【要約】【目的】電磁回転機に付設される回転位置検出用のマ
グネット及び感磁素子を省くことで、漏洩磁束の発生を
防止するとともに、部品点数を減らして低コストで小型
薄型を計ること。【構成】回転速度検出用のマグネット及び発電線素と
から成る回転速度検出機構によって、１回転に１周期の
ＡＭ変調された回転速度信号を発生させ、回転速度信号
を処理することで回転位置信号を得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【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。

【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と対向する固定的な位置
に、そのマグネットの磁気変化を検出するホール素子等
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構成につい
て説明する。図９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１０は図１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１０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は鉄など磁性材料など
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９）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事によりロー
タヨーク４を回転駆動を行わせる。このために駆動マグ
ネット１は、図９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。

【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。

【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。

【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が基盤７上の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９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１１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。

【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。

【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１２に示すような波形を出力する。この
波形信号を図１３に示す比較器１５に入力し、図１２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している課題】しかしながら、上
述の従来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事から、情
報の正確な記録再生を妨害することがある。

【００１５】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。

【００１６】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
部品点数が減らされた低コストで、小型／薄型の電磁回
転機を提案する。

【００１７】

【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、本発明による電磁回転機は、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具備
する電磁回転機であって、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
１ｐｐｒ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変調信号が概略１８０度位相がずれるような回転
速度信号ＦＧ１とＦＧ２を生成し、そのＡＭ変調成分の
振幅を比較することにより回転位置信号を出力する手段
を提供するものである。

【００１８】

【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事ができるので、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事が
でき、更に、漏洩磁束の発生防止をする。

【００１９】

【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。

【００２０】装置の構成図１は、実施例の発電線素７ｂ，７ｃのパターンを示
し、図示していないが鉄基板７上に概略１８０度にわた
ってそれぞれの発電線素パターン７ｂ，７ｃが銅等によ
りエッチングされている。それぞれ、増幅器１６ｂ，１
６ｃにより増幅された後、回転位置検出回路１００に入
力している。

【００２１】従来の発電線素７ａと異なるところは、そ
れぞれ１８０度にわたって２つの発電線素パターン７
ｂ，７ｃが形成されていることである。また、従来例で
は増幅器１６ａ（図３）のみの構成となっているとこ
ろ、本実施例では、増幅器１６ｃと１６ｂからの出力が
加算され、回転速度制御回路２００に入力する。

【００２２】図２はロータユニット４０の平面図であ
る。従来例の図９，図１０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。

【００２３】従来のモータ（図９，図１０）と異なると
ころは、位置検出用マグネット１３（図１０）、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、この実
施例では、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９）のに対して、図２から分かる
ように、角度βに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βは概略１８０度であ
り、発電線素パターン７ｂ，７ｃの開き角とほぼ等し
い。言い換えると、また、解釈を広げると、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）ＦＧ１信号（発電線素７ｂからの出力）に寄与する発電
線素の数Ｎ１は、Ｎ１≦Ｐ（３）ＦＧ２信号（発電線素７ｃからの出力）に寄与する発電
線素の数Ｎ２は、Ｎ２≦Ｐ−Ｎ１（４）の関係にある。

【００２４】これは、後述するように、ＦＧ１信号とＦ
Ｇ２信号とは、ロータユニット４０が１回転する間に１
周期でＡＭ変調され、そのＡＭ変調成分の位相は概略１
８０度ずれており、前記２種類のＡＭ変調成分の大きさ
を比較することにより、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】動作図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，７ｃにより検出される。発電線素７
ｂ，７ｃの出力は図示の増幅器１６ｂ，１６ｃにより増
幅され、それぞれ、ＦＧ１信号，ＦＧ２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
部ブロック図を示す。

【００２６】図３に示すＦＧ１信号，ＦＧ２信号はそれ
ぞれ増幅器１６ｃ，１６ｂの出力である。図１，図２の
構成からも（わかる）ように、ＦＧ１信号，ＦＧ２信号
の出力はＡＭ変調され、その位相は概略１８０度ずれて
いる（図３）。ＦＧ１信号とＦＧ２信号を加算した信号
ＦＧ３はＡＭ変調成分がキャンセルされるため、回転速
度信号として最適であり、速度制御回路２００（図４）
に入力する。また、後述する他の実施例で説明するよう
に、ＦＧ３信号を微分した後、２値化された信号はイン
デックス信号の検出用クロックとして使用される。

【００２７】ＦＧ１信号，ＦＧ２信号は半波整流回路に
入力し（図４：１０１ｃ，１０１ｃ）、その後、積分回
路１０２ｂ，１０２ｃに入力する。波形は図３中段に示
す。積分回路１０２ｂ，１０２ｃの出力（図３）はコン
パレータ１０３によりそのレベルが比較され、コンパレ
ータ１０３は図３下段に示すような回転位置検出信号を
出力する。

【００２８】回転速度制御回路２００は基準クロック
（図４では１ＭＨｚ）とＦＧ３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速回転で回転する。［他の実施例］上記実施例は本発明の趣旨を逸脱しない
範囲で変形が可能である。

【００２９】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β）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。

【００３０】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βの範
囲に発電線素の２倍のピッチで着磁をしている。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。

【００３１】更に他の変形例を説明する。

【００３２】図６に示すように、円周を４分割し発電線
素を等ピッチで配列した後、それぞれ対向した概略９０
度の部分同士を直列に接続する（７ｄ，７ｅ）。次に、
図７に示すように、速度検出用マグネットの着磁パター
ンも、円周を４分割し発電線素と等ピッチで、対向した
概略９０度の部分の一組のみを着磁する。上記のように
構成すると、無着磁部分α１，α２を残したままでも吸
着のアンバランスを生じることがなくなる。また、軸受
けの劣化の心配もなくなる。

【００３３】次に、回路の変形例を説明する。

【００３４】図４において、半波整流回路１０１ａ，ｂ
と積分器１０２ａ，ｂは、サンプルホールド回路に置き
換えても良い。

【００３５】図８はサンプルホールド回路を用いた本発
明の第２の実施例である回転位置検出回路のブロック図
である。増幅器１６ｂ，１６ｃから出力した回転速度信
号ＦＧ２，ＦＧ１はそれぞれサンプルホールド回路１０
６ｂ，１０６ｃのデータ入力端子に入力する。一方、信
号ＦＧ３は微分回路１０４により微分された後、２値化
回路１０５に入力し、その出力はサンプルホールド用の
クロックとしてサンプルホールド回路１０６ｂ，１０６
ｃに入力する。

【００３６】サンプルホールド回路１０６ｃ，１０６ｂ
の出力は、それぞれ、図３上から４段目と５段目の信号
と同等の波形が得られる。サンプルホールド回路１０６
ｃ，１０６ｂの出力はコンパレータ１０３によりその値
を比較される。コンパレータ１０３の出力はＤラッチ回
路１０８のデータ入力端子に入力する。クロックは、サ
ンプルホールド回路のクロックに対し、概略１８０度位
相が遅れているクロックをインバータ１０７で生成し
て、そのクロックを用いている。

【００３７】上記のように構成すると、Ｄラッチ回路１
０８のＱ出力端子より、図３に示す回転位置検出信号が
得られる。

【００３８】以上説明した実施例および変形例では、２
種類の回転速度信号のＡＭ成分が１ｐｐｒで且つ位相が
概略１８０度ずれているように設けられ、前記２種類の
信号のＡＭ変調成分の振幅を比較することにより、その
比較出力をロータ１回転に対し１発の回転位置信号を出
力する手段を提供するものである。

【００３９】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。

【００４０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明による電磁
回転機は、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
磁束の発生を防止する。

【図面の簡単な説明】

【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。

【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。

【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。

【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。

【図６】他の実施例における発電線素パターンを説明す
る図。

【図７】他の実施例における図６の発電線素パターンに
対応した速度検出用マグネットの着磁パターンを説明す
る図。

【図８】他の実施例における回転位置信号生成回路のブ
ロック図。

【図９】従来技術による３相ブラシレスモータの構造を
説明する平面図。

【図１０】図９のモータ部分断面図。

【図１１】図９のモータの回転速度信号検出用の線素パ
ターンを示す図。

【図１２】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。

【図１３】従来技術によるインデックス検出回路の回路
図。

【符号の説明】

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，７ｃ，７ｄ，７ｅ発電線素部 α１，α２，β 速度検出用マグネットの無着磁部１０１ａ，ｂ半波整流回路１０２ａ，ｂ積分器１０３コンパレータ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ロータとステータとから成る電磁回転機
において、前記ロータ上の一部に多極着磁して配置した回転速度検
出用マグネットと、前記ステータ上にくし歯状に折曲し
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が発生する磁界が前記発
電線素に及ぼす磁界強度の変化のＡＭ成分が１回転に１
周期であるように設けられ、前記ＡＭ成分の信号に基づ
いて回転位置検出信号を生成する事を特徴とする電磁回
転機。
【請求項２】前記発電線素は２分割して設け、第１の
回転速度信号と第２の１８０°位相反転した回転速度信
号の２種類の信号を発生させる請求項１記載の電磁回転
機。
【請求項３】電磁回転機の速度制御用の回転速度信号
として、前記第１の回転速度信号と前記第２の回転速度
信号を加算した第３の回転速度信号を用いる請求項１記
載の電磁回転機。
【請求項４】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、前記回転速度検出用マ
グネットが発電線素の全面に対向する極数Ｍは、Ｍ＜
Ｐ、前記第１の回転速度信号に寄与する発電線素の数Ｎ
１は、Ｎ１≦Ｐ、前記第２の回転速度に寄与する発電線
素の数Ｎ２は、Ｎ２≦Ｐ−Ｎ１、の関係にある請求項１
記載の電磁回転機。
【請求項５】回転位置信号を発生する回転位置検出回
路として、前記第１および第２の回転速度信号のＡＭ変
調成分の振幅の変化を検出し、前記第１および第２の回
転速度信号のＡＭ変調成分の振幅を比較することによ
り、前記回転位置信号を得る請求項２記載の電磁回転
機。
【請求項６】請求項５記載の電磁回転機の回転位置検
出回路において、前記ＡＭ変調成分の振幅の変化を検出
する回路は、半波整流回路と積分回路を具備してなる電
磁回転機。
【請求項７】請求項３記載の電磁回転機の回転位置検
出回路において、前記ＡＭ変調成分の振幅の変化を検出
する回路は、前記第３の回転速度信号の微分出力をクロ
ックとするサンプルホールド回路を具備する電磁回転
機。