JPH06311718A - ブラシレスモータ用磁気式エンコーダ - Google Patents

ブラシレスモータ用磁気式エンコーダ

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JPH06311718A
JPH06311718A JP9638993A JP9638993A JPH06311718A JP H06311718 A JPH06311718 A JP H06311718A JP 9638993 A JP9638993 A JP 9638993A JP 9638993 A JP9638993 A JP 9638993A JP H06311718 A JPH06311718 A JP H06311718A
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JP
Japan
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magnetic
pole position
magnetic pole
encoder
signal
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Application number
JP9638993A
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English (en)
Inventor
Makoto Shikazono
真 鹿苑
Hisatomi Fujiki
寿富 藤木
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
  • Brushless Motors (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 エンコーダ信号およびモータの磁極位置信号
を検出する磁気センサの位置決めが容易に行えるととも
に、磁極数の異なる様々なブラシレスモータに容易に対
応でき、しかも磁極位置信号検出時の検出異常を検知す
ることができるブラシレスモータ用磁気式エンコーダを
得ることを目的とする。 【構成】 円環形の磁気記録媒体4の上面のマーク4m
とロータ2のマーク2aを合致させて磁気記録媒体4を
ロータ2に装着するようにし、磁気センサ7a,7b,
7cが1列に配列された円形基板を支持部9bのインロ
ー部9dに嵌合させて円周方向に調整自在に止着するよ
うにしたので、磁気記録媒体4のロータ2への装着を容
易にし、磁極数の異るモータ1に容易に対応することが
できる。また、アップダウンカウンタ14の値と磁極位
置検出信号を比較して異常検出部15で磁極位置信号の
異常を検出するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ブラシレスモータ用の
磁気式エンコーダに関する。
【0002】
【従来の技術】従来、この種のブラシレスモータ用の磁
気式エンコーダは、特開昭58−60215号公報や特
開昭58−155312号公報に示されたような構成の
ものが知られている。
【0003】この構成のものは、同一の磁気記録媒体上
にエンコーダ信号検出用トラックと磁極位置検出用トラ
ックが形成され、エンコーダ信号検出用の磁気抵抗効果
素子とモータの磁極位置検出用の磁気抵抗効果素子を一
つの基板上に配設一体化して磁気センサを形成し、この
磁気センサを磁気記録媒体に対向するように配してエン
コーダ信号とモータの磁極位置信号を一つの基板上の磁
気センサで検出するようにしている。
【0004】また、特開昭63−240358号公報に
は、ブラシレスモータの誘起電圧波形とエンコーダの出
力波形を規定の位相差にするために、センサクミ上とエ
ンコーダディスククミとに合マークを付し、両合マーク
を一致させて粗調整するブラシレスモータのエンコーダ
調整機構の構成が示されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】このような従来の構成
のものでは、前者では、一つの基板上にエンコーダ信号
検出用の磁気抵抗効果素子と磁極位置検出用の磁気抵抗
効果素子を設けて磁気センサを形成しているため、各磁
気センサは必然的にトラックと直交する方向に長く配列
され、各トラックに対する各磁気センサの正確な位置決
めは非常に工数のかかるものとなっていた。また、一般
にモータの磁極位置信号検出用トラックの分解能は、イ
ンクリメンタル信号検出用トラックの分解能に比して粗
いため、磁極位置検出用磁気記録媒体と磁極位置検出用
磁気センサとのギャップはエンコーダ信号検出用磁気記
録媒体とエンコーダ信号検出用磁気センサのそれに比し
て大きくてよく、また、そのギャップの許容誤差も大き
くてよいが、前記した従来の構成のものでは、磁気セン
サが一つの基板上に一体に配設されているため、ギャッ
プの大きさおよびその許容誤差はインクリメンタル信号
検出用トラックの分解能で規制されてしまい、結局、長
く配列された磁気センサを小さなギャップで均一に精度
良く配置せねばならず、この作業は非常に困難なものと
なっていた。
【0006】また、従来の構成のものでは、一つの磁気
記録媒体上にエンコーダ用トラックと磁極位置検出用ト
ラックが形成されているため、極数の異なるブラシレス
モータに搭載する際には磁気記録媒体の着磁を全てやり
直す必要があった。
【0007】さらに、従来例の構成のものでは、モータ
の磁極位置信号検出時の検出異常を検知する機能を有し
ていないため、磁極位置信号を読み誤りした際には供給
電流と磁極位置の位相が一致しないため、モータの効率
が悪化したり、モータの機能に障害を起こしたりすると
いうような、種々の問題があった。
【0008】また、後者では、前者の問題である磁気セ
ンサの取付けと調整の困難を解決できるものではなかっ
た。
【0009】本発明は上記問題を解決するもので、エン
コーダ信号およびモータの磁極位置信号を検出する磁気
センサの位置決めが容易に行えるとともに磁極数の異な
る様々なブラシレスモータに容易に対応でき、しかも磁
極位置信号検出時の検出異常を検知する機能を有するブ
ラシレスモータ用磁気式エンコーダを提供することを目
的としている。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、ロータの外周面に配設されたエンコーダ信
号検出用磁気記録媒体と、前記ロータの端面に配設され
た磁極位置検出用磁気記録媒体と、エンコーダ信号検出
用磁気センサと、磁極位置検出用磁気センサと、前記磁
気センサの検出信号の信号処理部とを備えるとともに、
前記磁極位置検出用磁気記録媒体の上面と前記ロータの
端面のそれぞれに合マークを設け、前記マークを一致さ
せて前記磁極位置検出用磁気記録媒体を前記ロータ上に
装着する構成としたものである。
【0011】また、磁極位置検出用磁気センサをロータ
の半径方向に1列に装着した円形基板に設けた円弧状の
長孔と円形基板の支持部に設けたインロー部とにより、
前記円形基板を前記支持部に円周方向に調整自在に取付
ける構成としたものである。
【0012】また、磁極位置検出用磁気記録媒体の環状
に区分して設けられた磁極検出用トラックにブラシレス
モータの極数に対応してそれぞれ180度の電気角の磁
化部と無磁化部を交互に配設して磁化パターンを形成す
るとともに、前記磁極位置検出用トラックを前記磁化パ
ターンが前記ブラシレスモータの相間電気角づつ位相差
を有するように配列し、他方、前記各磁極検出用トラッ
クに対向して配設される磁極位置検出用磁気センサをロ
ータの径方向に1列に配列する構成としたものである。
【0013】さらに、インクリメンタル信号によりカウ
ントアップまたはカウントダウンし基準位置信号により
クリアされるアップダウンカウンタの値と磁極位置検出
信号とを比較し、前記磁極位置信号の検出異常を検出す
る異常検出部を備えた構成としたものである。
【0014】
【作用】上記構成において、磁極位置検出用磁気記録媒
体の上面のマークとロータの端面のマークを合致させて
磁極位置検出用磁気記録媒体をロータに装着するように
したことにより、また、支持部に設けたインロー部に円
形基板を嵌合させて円形基板を円周方向に調整自在と
し、円弧状の長孔により止着部材で止着するようにした
ことにより、また、磁極検出用磁気センサをロータの径
方向に1列に配列したことにより、磁極位置検出用磁気
記録媒体のロータ上への装着が容易になる。
【0015】さらに、アップダウンカウンタの値と磁極
位置検出信号とを比較して異常検出部で磁極位置信号の
検出異常を検出するようにしたことにより、磁極位置検
出時の検出異常が検出される。
【0016】
【実施例】以下、本発明の一実施例について図1〜図5
を参照しながら説明する。
【0017】なお、本実施例においては3相8極のブラ
シレスモータ(以下、モータという)を例に説明する。
【0018】図1および図2において、1はモータで、
その回転軸にロータ2が固着されている。このロータ2
の外周面には、N極からS極までの波長λでN極,S極
が交互に連続記録されたインクリメンタル信号トラック
3aと、同じく波長λでインクリメンタル信号トラック
3aのものと同極性として1回転当り1個の基準位置信
号(以下、Z相信号という)に係るN,S極を記録した
Z相信号トラック3bとが分離して形成されたエンコー
ダ信号検出用磁気記録媒体3が配設されている。また、
ロータ2端面にはZ相信号のエッジを基準に三角形の合
マーク2aが付されている。
【0019】4はロータ2の端面に配設された円環形の
磁極位置検出用磁気記録媒体で、モータ1の相数に対応
して磁極位置検出用のトラック4U,4V,4W(以
下、U相トラック,V相トラック,W相トラックとい
う)が形設されている。U相トラック4Uにはモータ1
の極数に対応した電気角の180度にわたって着磁した
磁化部4Uaと無磁化部4Ubとが交互に連続して記録
されている。なお、モータ1の極数が本実施例のように
8極の場合には、図1(C)に示したように4カ所に磁
化部4Uaと無磁化部4Ubが設けられる。そして、同
様にしてV相トラック4V,W相トラック4Wにも磁化
部4Uaと無磁化部4Ubが連続記録される。この記録
において、U相,V相,W相の各トラック4U,4V,
4Wは電気角に換算して120度づつ順次ずれるように
着磁される。
【0020】このようにして形成された磁極位置検出用
磁気記録媒体4には、U相トラック4Uの磁化部4Ua
と無磁化部4Ubの境界すなわち、U相信号のエッジの
1つに合わせて切欠き状の合マーク4mが形成されてい
る。そしてロータ2に付された合マーク2aと磁極位置
検出用磁気記録媒体4に形成された合マーク4mを合わ
せて磁極位置検出用磁気記録媒体4がロータ2に装着さ
れる。
【0021】5は磁気抵抗効果素子(以下、MR素子と
いう)を絶縁基板上に蒸着したエンコーダ信号検出用磁
気センサで、エンコーダ信号検出用磁気記録媒体3に対
向してエンコーダ基底部9から延設されたホルダ6に取
着されている。
【0022】このエンコーダ信号検出用磁気センサ5は
エンコーダ信号検出用磁気記録媒体3に記録されたイン
クリメンタル信号とZ相信号を検出するための複数のM
R素子が同一基板上に配されている。
【0023】エンコーダ信号検出用磁気センサ5は図3
に示したような構成で、R31,R32はZ相信号検出
用のMR素子で、これらは間隔λを隔てて配されてお
り、直列に接続されている。また、R21,R22,R
23,R24,R25,R26,R27,R28はイン
クリメンタル信号検出用のMR素子で、各々間隔λ/4
を隔てて配されており、R21とR27、R22とR2
8、R23とR25、R24とR26は各々直列に接続
されている。このエンコーダ信号検出用磁気センサ5に
は、51,52,53,54,55,56,57の合計
7個の端子が設けられている。端子51はエンコーダ信
号検出用磁気センサ5を駆動する電源に接続され、端子
52は接地されている。また、端子53,54,55,
56,57はそれぞれ直列に接続されたMR素子R21
とR27,R22とR28,R23とR25,R24と
R26のそれぞれの中点に接続されている。
【0024】次に、モータ1の磁極位置を検出する磁極
位置検出用磁気センサはホールIC7a,7b,7cで
形成され、磁極位置検出用磁気記録媒体4のU相,V
相,W相の各トラック、4U,4V,4Wにそれぞれ対
向して、円形基板8上に径方向に1列に配設されてい
る。円形基板8には円周方向に長い円弧状の長孔8a,
8b,8cが設けられている。また、エンコーダ基底部
9には、ロータ2と同心で円形基板8が嵌合するインロ
ー部9dを有する支持部9a,9b,9cが立設されて
いる。そして、円形基板8の外周部をインロー部9dに
嵌合することにより円形基板8は円周方向に調整自在に
止着部材、たとえばネジ10a,10b,10cにより
止着される。この円形基板8の固定の際に、U相トラッ
ク4UのU相信号とZ相信号トラック3bのZ相信号を
モニタしながら円形基板8を円周方向に回動して位置合
わせすることにより、ロータ2の合マーク2aを基準に
円環形の磁極位置検出用磁気記録媒体4をロータ2の上
面に装着した際に生じる機械的角度誤差を補償し、エン
コーダのZ相信号の立ち上がりとモータ1の磁極位置の
U相信号の立ち上がりを精度良く同期させることができ
る。
【0025】上記構成において、図4に示したように、
端子53および端子54からの出力信号は差動増幅回路
11aで増幅され、波形整形回路12aで波形整形され
て矩形波のインクリメンタル信号(以下、A相信号とい
う)となって出力される。また、端子55および端子5
6からの出力信号は差動増幅回路11bで増幅され、波
形整形回路12bで波形整形されて矩形波のインクリメ
ンタル信号(以下、B相信号という)となって出力され
る。このA相信号とB相信号は方向弁別回路13に入力
されてロータ2の回転方向が弁別され、アップダウンカ
ウンタ14のデータをカウントアップあるいはカウント
ダウンする信号を出力する。また、端子57からの出力
信号は増幅回路16で増幅され、波形整形回路17で波
形成形されて矩形波のZ相信号となって出力される。こ
のZ相信号はアップダウンカウンタ14に入力されてア
ップダウンカウンタのデータをクリアする。そして、磁
極位置検出用のホールIC7a,7b,7cで検出され
たU相トラック4U,V相トラック4V,W相トラック
4Wの信号およびアップダウンカウンタ14のデータは
異常検出部15に入力される。
【0026】図7は、上記した磁極位置検出信号とアッ
プダウンカウンタ14の値を対比した特性図で、異常検
出部15でこの両者を対比することにより磁極位置検出
信号の検出異常を検出することができる。
【0027】以上は、3相8極のモータ1に装着する磁
気式エンコーダについて説明したものであるが、本発明
の磁気式エンコーダを、たとえば、3相4極のモータに
装着する場合には、図6に示したように、磁極位置検出
用磁気記録媒体に代えて、モータ1の極数に対応した磁
極位置検出用磁気記録媒体40を用いて、前記したもの
と同様にロータ2の上面の合マーク2aを基準にしてロ
ータ2の上面に装着するだけで容易に対応することがで
きる。
【0028】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、磁極位置検出用磁気記録媒体の上面のマーク
とロータの端面のマークを合致させて磁極位置検出用磁
気記録媒体をロータに装着するようにし、また、支持部
に設けたインロー部に磁極位置検出用磁気センサが1列
に配列された円形基板を嵌合させて円形基板を円周方向
に調整自在にして円弧状の長孔により止着部材で止着す
るようにし、また、磁極位置検出用磁気センサをロータ
の径方向に1列に配列するようにしたことにより、磁極
位置検出用磁気記録媒体のロータへの装着を容易にする
ことができるとともに、種々な極数のブラシレスモータ
に対してもその対応を容易なものにすることができる。
【0029】さらに、アップダウンカウンタの値と磁極
位置検出信号とを比較して異常検出部で磁極位置信号の
検出異常を検出するようにしたことにより、磁極位置検
出時の検出異常を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)は本発明のブラシレスモータ用磁気式エ
ンコーダの一実施例の要部の正面図 (b)は同要部の平面図 (c)は同3相8極の磁極位置検出用磁気記録媒体を装
着したロータの平面図
【図2】同磁極位置検出用磁気センサを装着した円形基
板の平面図
【図3】同エンコーダ信号検出用磁気センサの回路構成
【図4】同信号検出部および検出信号処理部のブロック
回路図
【図5】同磁極位置検出信号とアップダウンカウンタの
値を対比した特性図
【図6】同他の実施例の3相4極の磁極位置検出用磁気
記録媒体を装着したロータの平面図
【符号の説明】
1 ブラシレスモータ 2 ロータ 2a,4m 合マーク 3 エンコーダ信号検出用磁気記録媒体 3a インクリメンタル信号トラック 3b 基準位置信号トラック(Z相信号トラック) 4 磁極位置検出用磁気記録媒体 5 エンコーダ信号検出用磁気センサ 7a,7b,7c 磁極位置検出用磁気センサ 8 円形基板 8a,8b,8c 長孔 14 アップダウンカウンタ 15 異常検出部

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ブラシレスモータのロータと、前記ロータ
    の外周面に配設され、基準位置信号トラックとN極とS
    極が交互に連続記録されたインクリメンタル信号トラッ
    クとでエンコーダ用トラックを形成したエンコーダ信号
    検出用磁気記録媒体と、前記ロータの端面に配設され、
    磁化部と無磁化部が交互に連続記録されて前記ロータの
    磁極位置を検出するトラックを形成した円環状の磁極位
    置検出用磁気記録媒体と、前記エンコーダ信号検出用磁
    気記録媒体と前記磁極位置検出用磁気記録媒体のそれぞ
    れ対向して配設されたエンコーダ信号検出用磁気センサ
    および磁極位置検出用磁気センサと、前記磁気センサの
    検出信号を処理する信号処理部とを備えるとともに、前
    記磁極位置検出用磁気記録媒体の上面と前記ロータの前
    記端面のそれぞれに合マークを設け、前記合マークを一
    致させて前記磁極位置検出用磁気記録媒体を前記ロータ
    上に装着するようにしたことを特徴とするブラシレスモ
    ータ用磁気式エンコーダ。
  2. 【請求項2】磁極位置検出用磁気センサを装着する円形
    基板には円周方向に長い円弧状の長孔を設け、他方、前
    記円形基板を支持する支持部にはロータと同心で前記円
    形基板が嵌合するインロー部を設け、前記長孔と前記イ
    ンロー部とにより前記円形基板を円周方向に調整自在に
    取付けるようにしたことを特徴とする請求項1記載のブ
    ラシレスモータ用磁気式エンコーダ。
  3. 【請求項3】磁極位置検出用磁気記録媒体には、ブラシ
    レスモータの相数に対応して磁極検出用トラックを環状
    に区分して設け、前記磁極位置検出用トラックには前記
    ブラシレスモータの極数に対応して180度の電気角の
    磁化部と180度の電気角の無磁化部とを交互に配設し
    て磁化パターンを形成するとともに、前記磁極位置検出
    用トラックを前記磁化パターンが前記ブラシレスモータ
    の相間電気角ずつ位相差を有するように配列し、他方、
    前記各磁極位置検出用トラックに対向して配設される磁
    極位置検出用磁気センサをロータの径方向に1列に配列
    したことを特徴とする請求項1または2記載のブラシレ
    スモータ用磁気式エンコーダ。
  4. 【請求項4】インクリメンタル信号によりカウントアッ
    プあるいはカウントダウンし基準位置信号によりクリア
    されるアップダウンカウンタの値と磁極位置検出信号と
    を比較し、前記磁極位置信号の検出異常を検出する異常
    検出部を備えたことを特徴とする請求項3記載のブラシ
    レスモータ用磁気式エンコーダ。
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